JP5127014B2 - 前面放出により作成した膜上に加工した薄膜共振器 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
（発明の背景）
（１．発明の分野）
本発明は、電気バルク共振器に関し、そしてより詳細には、モノリシック集積回路の一部として半導体基板上の空洞の上の膜上の薄膜共振器を製造する方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
（２．関連技術の説明）
ラジオ受信機、特にページング受信機、セルラー方式ラジオ、およびマイクロ波衛星通信システムの設計において、このシステムをできるだけ小さいスペースに作成する構成部品が所望される。モノリシック回路の形態において単一の集積回路にできるだけ多くの構成部品が組み込まれることが望ましい。
【０００３】
モノリシック集積回路（系）は、複数の独立した構成部品を要する回路（系）よりも、わずかなスペースしか必要とせず、より正確で、電力消費がより低く、温度制御がより正確であり、そして衝撃に高度に耐性である。適合した共振器および振動性回路を作成することはまた、それらが同じ基板上で作成される場合、より容易であり、そして代表的には、本モノリシック構造は、設計および作成のあらゆる段階で製造コストを低下する。従って、モノリシック集積の利点は多い。上記のこの型の装置において用いられる重要なエレメントは、電子フィルターである。現段階の先行技術は、このようなフィルターの設計において共振性電気機械的構造を使用する。用いられる構造および材料は関連するシグナルの周波数に依存し、そして以下の３つの主要なカテゴリーに分離され得る：（ａ）機構、（ｂ）水晶振動子および（ｃ）圧電性材料。
【０００４】
後者は、特に、薄膜非導電性圧電性共振器が通常用いられる、約３００Ｍｈｚより高い周波数について有用である。このような共振器は、２つの基礎的な型（表面音響共振器（ＳＡＷ）またはバルク音響共振器（ＢＡＷ））の１つであり得る。ＳＡＷ共振器は、２ＧＨｚより高い周波数で十分反応せず、そしてラジオ周波数（ＲＦ）シグナルを高出力で処理し得ない。
【０００５】
ＢＡＷ共振器は、一方で、このような制限を被らない。ＢＡＷ共振器は、その基礎的な形態で、２つの対立する電極の間にサンドイッチされた圧電性材料を備える。しかし、このような共振器は、必要な効率性で実行するには、支持されていない構造を必要とする。これは、このような共振器が集積回路構造（例えば、ＣＭＯＳ）の一部として用いられる場合、半導体支持体中の空洞の上に配置されるか、またはそれから持ち上げられるかのいずれかであるべきであることを意味する。このようなＢＡＷ共振器に加えて、市場的に有用であるためには、正常なＣＭＯＳおよびＢｉｐｏｌａｒシリコン処理技術の一部として製造されることが可能でなければならない。
【０００６】
先行技術では、モノリシックＢＡＷ共振器の利点および非支持構造としてこのような共振器を構築する必要性の両方が認識されている。この設計問題に対する解決法は、１９９３年１１月９日、Ｄｕｎｎらに、刊行された米国特許第５，２６０，５９６号に提案されている。
【０００７】
Ｄｕｎｎらによれば、非支持機構、クオーツ（石英）および圧電性電気機械的共振器は、まず基板中の空洞を微細加工すること、およびフォスフォラスシリコンガラス（ＰＳＧ）のような犠牲非シリコン充填剤でこの空洞を充填することにより、シリコン半導体ウェーハのような支持体上に構築され得る。この共振器は、次に犠牲充填剤上に構築され、そして空洞を越えて伸び基板の表面を制限する。この充填剤は製造工程の間、支持体を提供する。一旦、この共振器構造が完成すると、この犠牲充填剤は、エッチングにより取り除かれる。結果として、ＢＡＷ共振器が空洞の上に構築され、従ってこれは実質的に支持されていない。
【０００８】
開示された共振器は、先行技術の共振器を上回る利点を提供するが、その製造方法は、まず空洞を作成する工程、次いで充填、および最終的には共振器自体の下から離れて充填剤をエッチングする工程を必要とする。この方法はモノリシック集積回路の製造に用いられる伝統的な製造技術に容易に組み込まれ得る方法ではない。さらに、先行技術において開示されている充填材料を除去するエッチングプロセスは、液体エッチング（ｌｉｑｕｉｄ ｅｔｃｈｉｎｇ）プロセスであり、これはまた、アルミニウムを攻撃しそして時に回路の小部分を洗い流す。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
他の半導体デバイスとモノリシックに統合され得る共振器（ここでバルク構造共振器は振動を阻害する何物とも接触されない）の必要性がなお、明白に存在する。しかし、代表的なモノリシック集積回路製造プロセスに容易に組み込まれ得、そして共振器を構築するために用いられた材料に対してあまり過酷でない、この共振器を製造する方法の必要性もまた同じく明白に存在する。
【００１０】
従って、本発明の目的は、その製造工程が、代表的なＣＭＯＳまたはＢｉｐｏｌａｒ Ｓｉｌｉｃｏｎ プロセシングに容易に組み込まれ得るか、またはプロセス後工程としてこのようなプロセスに容易に追加され得る方法および得られた共振器を提供することである。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
本発明は、支持体上にバルク音響共振器を加工する方法であって、ここでこの共振器は、共振器膜を備え、そしてこの共振器は、この共振器の下のこの支持体中にエッチングされた空洞によりこの支持体から分離されており、この方法は、選択的エッチングを用いて、この共振器膜における少なくとも１つのバイアを通じてこの空洞をエッチングする工程を包含する、方法を提供する。
【００１２】
本発明の好ましい実施形態では、上記選択的エッチング工程が選択的ドライエッチングである、上記の方法を提供する。
【００１３】
本発明の好ましい実施形態では、上記の方法であって、上記共振器がまた、上記膜のいずれかの側面上に第１の電極および第２の反対の電極を備え、この膜は、この支持体の少なくとも一部の上にこの電極を越えて伸長する圧電性層であり、そしてこの方法は、さらに、上記選択的エッチングを用いて上記空洞を形成する工程の前に、この電極に隣接するこの圧電性膜において複数のバイアを形成する工程、およびこの選択的エッチングを用いてこの第１の電極の下のこの支持体においてこの空洞を形成する工程を包含する、方法を提供する。
【００１４】
本発明は、ウェーハ上のバルク共振器構造を加工する方法であって、以下の工程：
（Ａ）このウェーハの上部表面上に分離層を形成する工程、
（Ｂ）この分離層の上に第１の導電性層を蒸着し、この第１の導電性層をパターン化して第１の電極を形成する工程、
（Ｃ）この分離層および第１の電極上に圧電性層を蒸着する工程、
（Ｄ）この圧電性層の上であって、かつこの第１の電極の上に第２の電極を形成する工程
（Ｅ）この第１の電極の少なくとも１つの側面に沿って、かつそこから間隔を空けて、この圧電性層を通じて少なくとも１つのバイアを開口する工程；ならびに
（Ｆ）このバイアを通じて選択的腐食液を導入することにより、この第１の電極および圧電性層の隣接する部分の下のこの分離層の少なくとも１部をエッチングすることによって、この第１の電極および隣接する圧電性層の下に空洞を形成する工程、
を包含する、方法を提供する。
【００１５】
本発明の好ましい実施形態では、上記分離層が高抵抗性層である、上記の方法を提供する。
【００１６】
本発明の好ましい実施形態では、上記工程（Ｆ）における上記エッチングプロセスがドライエッチングプロセスである、上記の方法を提供する。
【００１７】
本発明の好ましい実施形態では、上記工程（Ｆ）における上記空洞が、上記分離層から上記ウェーハの一部内に伸長する、上記の方法を提供する。
【００１８】
本発明の好ましい実施形態では、上記工程（Ｅ）が、複数のバイアを開口する工程を包含し、この複数のバイアが上記第１の電極を囲む、上記の方法を提供する。
【００１９】
本発明の好ましい実施形態では、上記ウェーハがシリコンウェーハである、上記の方法を提供する。
【００２０】
本発明の好ましい実施形態では、上記高抵抗性層が、シリコンをスパッタリングすることにより蒸着され、シリコン層を形成する、上記の方法を提供する。
【００２１】
本発明の好ましい実施形態では、上記第１の電極を形成する工程が、アルミニウムを用いる工程を包含する、上記の方法を提供する。
【００２２】
本発明の好ましい実施形態では、上記圧電性層を形成する工程が、ＡｌＮを用いる工程を包含する、上記の方法を提供する。
【００２３】
本発明の好ましい実施形態では、上記ウェーハおよび上記分離層中に少なくとも１つのエッチング区切り障壁を形成する工程をさらに包含する、上記の方法を提供する。
【００２４】
本発明の好ましい実施形態では、上記ウェーハがシリコンウェーハであり、上記分離層がシリコンであり、そして上記エッチング区切り障壁が低温酸化物である、上記の方法を提供する。
【００２５】
本発明の好ましい実施形態では、上記第２の電極に連結された少なくとも１つの導電性経路を形成する工程をさらに包含する、上記の方法を提供する。
【００２６】
本発明の好ましい実施形態では、上記導電性経路が、上記圧電性層の上に形成され、そして上記第２の電極をワイヤ結合パッドに接続する、上記の方法を提供する。
【００２７】
本発明は、バルク音響共振器であって、以下：
（ａ）表面を有する支持体；
（ｂ）この支持体の表面からこの支持体中に伸びる空洞；
（ｃ）この支持体およびこの空洞の上に伸長する圧電性膜であって、この空洞の上の領域を有し、この膜はこの支持体表面に面する下側面およびこの下側表面の反対に上側を有する、圧電性膜；
（ｄ）この空洞の上のこの領域の一部の下側にこの圧電性膜に固定された第１の電極；
（ｅ）この第１の電極の上であって、かつこの第１の電極と実質的に同延である圧電性膜のこの上側の第２の電極；
（ｆ）この第１および第２の電極に隣接するこの圧電性膜における少なくとも１つのバイア、
を備える、バルク音響共振器を提供する。
【００２８】
本発明の好ましい実施形態では、上記支持体が、上記圧電性膜の上記下側に接触するウェーハおよび分離層を備える、上記の共振器を提供する。
【００２９】
本発明の好ましい実施形態では、上記分離層が上記ウェーハ上に蒸着された、シリコン層である、上記の共振器を提供する。
【００３０】
本発明の好ましい実施形態では、上記圧電性膜中に複数のバイアを含み、この複数のバイアは、上記第１の電極を囲む、上記の共振器を提供する。
【００３１】
本発明の好ましい実施形態では、上記ウェーハがシリコンウェーハである、上記の共振器を提供する。
【００３２】
本発明の好ましい実施形態では、上記第１の電極がアルミニウムを含む、上記の共振器を提供する。
【００３３】
本発明の好ましい実施形態では、上記圧電性層がＡｌＮを含む、上記の共振器を提供する。
【００３４】
本発明の好ましい実施形態では、上記の共振器であって、上記支持体がウェーハ表面を有するシリコンウェーハを備え、上記第１の電極および上記第２の電極がＡｌであり、前期圧電性膜がＡｌＮであり、そして複数のバイアを備え、この複数のバイアは、この電極に隣接してかつこの電極の回りに配置されて伸長し、そしてこの膜下表面とこのウェーハ表面との間に分離層が存在する、共振器を提供する。
【００３５】
本発明の好ましい実施形態では、上記バイアが約５×１０-6と約２０×１０-6メートルとの間の直径を有する、上記の共振器を提供する。
【００３６】
本発明の好ましい実施形態では、上記分離層中で、少なくとも１つのエッチング区切り障壁トレンチをさらに備える、上記の共振器を提供する。
【００３７】
本発明の好ましい実施形態では、上記の共振器であって、上記支持体がウェーハ表面を有するシリコンウェーハを備え、前期分離層がこのウェーハ表面上のシリコン層であり、そして上記エッチング区切り障壁トレンチが低温酸化物を含む、共振器を提供する。
【００３８】
本発明の好ましい実施形態では、上記圧電性層下の上記支持体における、上記ウェーハ表面に実質的に平行に伸長するエッチング障壁層をさらに備える、上記の共振器を提供する。
【００３９】
本発明の好ましい実施形態では、上記圧電性膜の上の上記第２の電極から上記空洞の上の上記膜領域の外側のワイヤ結合パッドまで伸長する少なくとも１つの導電性経路をさらに備える、上記の共振器を提供する。
【００４０】
【発明の実施の形態】
（発明の要旨）
上記の目的は、ウェーハ上のモノリシック集積回路の製造に用いられる伝統的な製造技術に組み込まれた新しいバルク共振器により本発明に従って獲得される。この共振器は、共振器膜中の前面開口（バイア）を通じた選択的エッチングを用いて、共振器の下にエッチングされた空洞によりウェーハから分離されている。
【００４１】
例えば、この共振器は、以下の構造を有する圧電性材料を好ましくは用いて、半導体ウェーハ支持体上に製造された、バルク型共振器であり得る：
（ａ）半導体ウェーハ支持体；
（ｂ）このウェーハの表面から部分的にこの支持体中に伸びる空洞；
（ｃ）この支持体およびこの空洞の上に伸長する圧電性膜であって、この膜は、空洞の上の領域、この支持体表面に面する下側およびこの下側の反対側の上側を有する、膜；
（ｄ）第１の電極が、この空洞の上に伸びる膜面積の一部の上のこの圧電性膜下側に固定されている；
（ｅ）この第１の電極の上でかつこの第１の電極と実質的に同延である圧電性膜の上側に第２の電極が存在し；
（ｆ）この第１および第２の電極に隣接するこの圧電性膜における少なくとも１つのバイアも存在する。
【００４２】
好ましくは、ウェーハ表面と圧電性膜の下側との間に分離層がまた存在し、そしてこの空洞は、少なくとも分離層中で形成される。この分離層は、高抵抗性層であり得る。
【００４３】
このような構造は、以下の工程を包含する方法によりウェーハ上のバルク共振器構造を製造するように製造され得る：
（Ａ）このウェーハの上部表面上に分離層を形成する工程；
（Ｂ）この分離層の上に第１の導電性層を蒸着し、この第１の導電性層をパターン化して第１の電極を形成する工程；
（Ｃ）この分離層および第１の電極の上に圧電性層を蒸着する工程；
（Ｄ）この圧電性層の上におよびこの第１の電極の上に第２の電極を形成する工程；
（Ｅ）この第１の電極の少なくとも１つの側面に沿って、かつそこから間隔を空けて、この圧電性層を通じて少なくとも１つのバイアを開口する工程；ならびに
（Ｆ）分離層をエッチングし、そして圧電性層および電極を有意に攻撃しないように選択された、このバイアを通じた腐食液を導入することにより、この第１の電極および圧電性層の隣接する部分の下のこの分離層の少なくとも１部をエッチングすることによって、この第１の電極および隣接する圧電性層の下に、ドライエッチングプロセスを用いて、空洞を形成する工程。
【００４４】
代表的には、工程（Ｃ）において、第１の電極を囲む複数のバイアが開口され、そしてドライエッチング工程は、ガス状のエッチングプロセスである。ウェーハがシリコン半導体ウェーハであり、そして分離層がウェーハ表面の上に蒸着されたスパッタリングされたシリコン層である場合、このエッチング工程は好ましくは、二フッ化キセノン（ＸｅＦ2）を用いる。
【００４５】
上記の方法を用いて、当業者は、モノリシック回路の製造において通常の正常な製造工程の間に、ＡｌおよびＡｌＮ圧電性膜からなる電極を用いて、シリコンウェーハ上にバルク音響共振器を製造し得る。この膜は、自己支持し、そして支持するウェーハ中の電極の下にエッチングされた空洞全体の上に伸びる。この膜は、膜下面とシリコン支持体表面との間に蒸着された抗抵抗性のスパッタリングしたシリコン層により、シリコン半導体ウェーハ表面から分離されており、そしてこの電極に隣接し、かつこの電極の周りに配置されたこれを通して伸びる複数のバイアを有する。
【００４６】
【実施例】
（好ましい実施形態の説明）
以下の詳細な説明の全体に渡って、同様の参考特性は、図面のすべての図における同様のエレメントをいう。図面は、図解であるのみであり、そして本発明の限定ではなく、説明するために使用される。
【００４７】
ここで、図１を参照すると、半導体支持体１０の一部が示されている。それは、好ましくはシリコンウェーハである。ウェーハの表面１２上には、好ましくは、スパッタリングのような従来の技術を使用して蒸着された、分離層１４を形成するための任意のシリコン層が存在する。好ましくは、この層は、約２×１０-6と５×１０-6メートルとの間の厚さである。
【００４８】
溝（ｔｒｅｎｃｈ）１６（または一連の溝）が、次に分離層１４からシリコンウェーハ（図２および９に優れて示されるように、所望の領域１７を線引く）にまで、エッチングされた。溝のエッチングは、好ましくは、周知の反応性イオンエッチング技術（ＲＩＥ）を使用してなされる。この溝は次に、障壁１６’を線引くエッチングを生成するために低温オキシド（ＬＴＯ）で満たされ、それは、後の工程において、ウェーハおよび分離層のエッチングを望ましい領域１７内の領域内に含むために使用される。
【００４９】
伝導層（例えば、アルミニウム）は、次に、分離層の上に約０．２×１０-6と０．３×１０-6メートルとの間の典型的な厚さまで蒸着され、そして図４に示されるように、所望の領域１７内の分離層の表面上に、第１の電極１８を形成するためにパターン化される（写真平版を使用した所望のパターンに従って、マスクされ、そしてエッチングされる）。一旦、第１の電極が作られると、分離層の表面および第１の電極１８の上に蒸着された、圧電性物質の層２０（例えば、ＡｌＮの層）が存在する。圧電性ＡｌＮ層は、約１×１０-6および５×１０-6メートル、好ましくは２．７×１０-6の厚さまで蒸着される。しかし、圧電性物質の厚さは、共振器の設計周波数応答に依存して異なり得る。
【００５０】
第２の導電層（再び好ましくは、アルミニウム層）は、図７に示されるように、圧電性層の上に蒸着され、そしてパターン化されて、そして第１の電極１８の上に、実質的に同一の広がりをもつ、第２の電極２２を形成する。同時に、コネクタまたは結合パッド２４、および必要に応じて２４’はまた、圧電性物質上、好ましくはＬＴＯで満たされた溝によって区切られる所望の領域４７の外側に形成される。これらのパッドは、それぞれ導電性の経路２３および２３’を介して第２の電極に結合され、これはまた、好ましくは、同時に第２の電極および結合パッドを用いて写真平版パターン化によって形成される。この結合パッドは、共振器にアクセスするための外部の結合点として役立つ。
【００５１】
両方の電極、導電性経路、結合パッドおよび圧電性層は、好ましくは、物理的蒸着またはスパッタリングを使用して蒸着される。ＢＡＷ共振器の所望の共振特性に依存して、電極の大きさは異なる。四角型の電極対についての典型的な寸法は、側面については１００×１０-6と４００×１０-6メートルとの間である。
【００５２】
一旦、第２の電極が形成されると、好ましくはエッチングによって所望の領域１７内の圧電性物質を介して、多数のバイア２６が形成される。バイアは、電極に隣接して、好ましくは、一様に電極のすべての周囲に配置される。典型的なバイアの直径は、５×１０-6と２０×１０-6メートルとの間、好ましくは約１０×１０-6メートルであり、そして圧電性層から分離層１４の表面まで伸びる。
【００５３】
次の工程図（８に図解される）は、第１の電極１８、圧電性層２０および第２の電極２２の３層の組み合わせより形成される支持体１０バルク共振器から分離するように、第１および第２の電極下の空洞２８のエッチングである。これはバイア２６に腐食液を導入することによるドライエッチングプロセスによって達成され、腐食液は、好ましくは、分離層を攻撃し、そしてまた下にある支持体を攻撃し得るが、しかし圧電性物質または電極を攻撃しない、ガス状腐食液である。好ましい共振器の構造において、バルク音響共振器は、第１および第２の電極および圧電性物質のためのアルミニウムニトリド（ＡｌＮ）についての導電性物質としてアルミニウムを使用して形成される。支持体は、シリコンウェーハであり、そして、分離層は、高抵抗性層（例えば、圧電性層とウェーハ表面との間のシリコン層）である。使用される腐食液は、シリコンを攻撃するが、アルミニウム、ＡｌＮまたはＬＴＯ障壁を攻撃しないＸｅＦ2ガスである。従って、ＸｅＦ2の導入は、空洞２８を形成するためにＡｌＮ層の下の領域を食刻し、ＡｌＮ膜を、支持されていない領域を有する支持ウェーハ上の分離層の表面まで空洞上に延ばさせる。支持されていない領域は、エッチングされる空洞上のＢＡＷ共振器を含む。空洞２８は、すべての分離層にまで延ばしても、しなくてもよい。典型的な空洞の深さは、約２×１０-6メートル〜約１０×１０-6メートルである。結合パッドに対する電気の接続は、共振器を完成する。
【００５４】
図１０、１１および１２によって部分的に図解される上記プロセスの変化において、空洞２８’の大きさは、底部エッチング障壁３０をすでに含む、ウェーハ１０’を用い開始することによってかなり正確に設計され得る。支持体がシリコンウェーハである上記の例において、このような障壁は、シリコンウェーハ表面上のＳｉＯ2層３０の第１の増大または蒸着によって作製され得る。分離層１４（再び、典型的に高い抵抗性シリコン層）は、次に、ここでも好ましくはスパッタリングを使用してＳｉＯ2層上に蒸着される。
【００５５】
このようなウェーハ構造は、図に示されるようなその表面と実質的に平行であるＳｉＯ2層３０を有する。製造プロセスの残りは、少なくともＳｉＯ2層まで延びる障壁溝１７に関する上の記載と同じである。ＳｉＯ2層は、熱的に増大し、蒸着され得る（ＬＴＯ）。この様式において、ＳｉＯ2層がまた、ＸｅＦ2ガスによって攻撃されない場合、圧電性層２０によって上部で囲まれた支持体の一部、およびＬＴＯで満たされた溝１７’の側面に沿った、およびＳｉＯ2層３０のそばの底部上の第１の電極１８は、図１２に示されるように、完全にエッチングされ、十分に規定された空洞２８’上のＢＡＷ共振器を残す。
【００５６】
上記のプロセスの最終結果は、図８、９および１２に略図で示されるようなＢＡＷ共振器構造であり、ここで共振器構造は、下にある支持エレメントから分離されている膜によって、第１の電極、圧電性層および第２の電極を含み、第１の電極と第２の電極との間に挟まれ、上記の支持エレメントを支持し、そして支持エレメントと接触しない実際のＢＡＷ共振器と共に支持される。
【００５７】
本発明の先の記載の利点を有するこれらは、本明細書中に記載される実施形態に対する変更（例えば、共振器、空洞、バイアなどの大きさ、形）を提供し得るか、または１以上の互いに隣接し、そして電気的に相互接続された共振器を含むフィルターを作製し得る。これらおよび他の変更は、添付の特許請求の範囲に記載されるように本発明の範囲内に含まれて構成される。
【００５８】
新しいバルク共振器は、ウェーハ上のモノリシック集積回路の加工において用いられる伝統的な加工技術に容易に組み込まれるプロセスにより加工され得る。この共振器は、共振器膜中の前面開口（バイア：ｖｉａ）を通じた選択的エッチングを用いて共振器下のエッチングされた空洞により、ウェーハから分離されている。代表的な構造において、この共振器は、第１の電極をまず形成し、電極の上で、かつウェーハ表面の上に圧電性層をコーティングし、そしてこの圧電性層の表面上の第１の電極の反対に第２の電極を形成することによりシリコンウェーハ上に形成される。この構造が完成さた後、多数のバイアが、圧電性層においてエッチングされ、これらのバイアは、圧電性層の下の表面を選択的エッチングプロセスに曝露し、このプロセスは、圧電性層の下の表面を選択的に攻撃して共振器の下に空洞を作製する。
【００５９】
【発明の効果】
本発明は、その製造工程が、代表的なＣＭＯＳまたはＢｉｐｏｌａｒ Ｓｉｌｉｃｏｎ プロセシングに容易に組み込まれ得るか、またはプロセス後工程としてこのようなプロセスに容易に追加され得る、方法および得られた共振器を提供する。
【図面の簡単な説明】
本発明は、以下の本発明の説明を、以下に記載される添付の図面と組み合わせて、より詳細に理解され得る。
【図１】図１は、本発明による共振器を製造するプロセスの最初の工程に従って、ＢＡＷ共振器が構築されるウェーハの一部の模式的立面図を示す。
【図２】図２は、本発明による共振器を製造するプロセスの第２の工程に従う、図１に示されるウェーハの同じ部分の模式的立面図を示す。
【図３】図３は、本発明による共振器を製造するプロセスの第３の工程に従う、図２に示されるウェーハの同じ部分の模式的立面図を示す。
【図４】図４は、本発明による共振器を製造するプロセスの第４の工程に従う、図３に示されるウェーハの同じ部分の模式的立面図を示す。
【図５】図５は、本発明による共振器を製造するプロセスの第５の工程に従う、図４に示されるウェーハの同じ部分の模式的立面図を示す。
【図６】図６は、本発明による共振器を製造するプロセスの第６の工程に従う、図５に示されるウェーハの同じ部分の模式的立面図を示す。
【図７】図７は、本発明による共振器を製造するプロセスの第７の工程に従う、図６に示されるウェーハの同じ部分の模式的立面図を示す。
【図８】図８は、完成した共振器構造を有するウェーハの同じ部分の模式的立面図を示す。
【図９】図９は、図８に示される共振器構造の模式的な平面図である。
【図１０】図１０は、本発明の別の実施形態による共振器を製造するにおける使用のために準備したウェーハ部分の模式的立面図を示す。
【図１１】図１１は、本発明の別の実施形態の製造に使用されるプロセスの第２の工程に従う、図１０に示されるウェーハの同じ部分の模式的立面図を示す。
【図１２】図１２は、別の実施形態の完成した共振器を有する、図１１に示されるウェーハの同じ部分の模式的立面図を示す。
【発明の属する技術分野】
（発明の背景）
（１．発明の分野）
本発明は、電気バルク共振器に関し、そしてより詳細には、モノリシック集積回路の一部として半導体基板上の空洞の上の膜上の薄膜共振器を製造する方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
（２．関連技術の説明）
ラジオ受信機、特にページング受信機、セルラー方式ラジオ、およびマイクロ波衛星通信システムの設計において、このシステムをできるだけ小さいスペースに作成する構成部品が所望される。モノリシック回路の形態において単一の集積回路にできるだけ多くの構成部品が組み込まれることが望ましい。
【０００３】
モノリシック集積回路（系）は、複数の独立した構成部品を要する回路（系）よりも、わずかなスペースしか必要とせず、より正確で、電力消費がより低く、温度制御がより正確であり、そして衝撃に高度に耐性である。適合した共振器および振動性回路を作成することはまた、それらが同じ基板上で作成される場合、より容易であり、そして代表的には、本モノリシック構造は、設計および作成のあらゆる段階で製造コストを低下する。従って、モノリシック集積の利点は多い。上記のこの型の装置において用いられる重要なエレメントは、電子フィルターである。現段階の先行技術は、このようなフィルターの設計において共振性電気機械的構造を使用する。用いられる構造および材料は関連するシグナルの周波数に依存し、そして以下の３つの主要なカテゴリーに分離され得る：（ａ）機構、（ｂ）水晶振動子および（ｃ）圧電性材料。
【０００４】
後者は、特に、薄膜非導電性圧電性共振器が通常用いられる、約３００Ｍｈｚより高い周波数について有用である。このような共振器は、２つの基礎的な型（表面音響共振器（ＳＡＷ）またはバルク音響共振器（ＢＡＷ））の１つであり得る。ＳＡＷ共振器は、２ＧＨｚより高い周波数で十分反応せず、そしてラジオ周波数（ＲＦ）シグナルを高出力で処理し得ない。
【０００５】
ＢＡＷ共振器は、一方で、このような制限を被らない。ＢＡＷ共振器は、その基礎的な形態で、２つの対立する電極の間にサンドイッチされた圧電性材料を備える。しかし、このような共振器は、必要な効率性で実行するには、支持されていない構造を必要とする。これは、このような共振器が集積回路構造（例えば、ＣＭＯＳ）の一部として用いられる場合、半導体支持体中の空洞の上に配置されるか、またはそれから持ち上げられるかのいずれかであるべきであることを意味する。このようなＢＡＷ共振器に加えて、市場的に有用であるためには、正常なＣＭＯＳおよびＢｉｐｏｌａｒシリコン処理技術の一部として製造されることが可能でなければならない。
【０００６】
先行技術では、モノリシックＢＡＷ共振器の利点および非支持構造としてこのような共振器を構築する必要性の両方が認識されている。この設計問題に対する解決法は、１９９３年１１月９日、Ｄｕｎｎらに、刊行された米国特許第５，２６０，５９６号に提案されている。
【０００７】
Ｄｕｎｎらによれば、非支持機構、クオーツ（石英）および圧電性電気機械的共振器は、まず基板中の空洞を微細加工すること、およびフォスフォラスシリコンガラス（ＰＳＧ）のような犠牲非シリコン充填剤でこの空洞を充填することにより、シリコン半導体ウェーハのような支持体上に構築され得る。この共振器は、次に犠牲充填剤上に構築され、そして空洞を越えて伸び基板の表面を制限する。この充填剤は製造工程の間、支持体を提供する。一旦、この共振器構造が完成すると、この犠牲充填剤は、エッチングにより取り除かれる。結果として、ＢＡＷ共振器が空洞の上に構築され、従ってこれは実質的に支持されていない。
【０００８】
開示された共振器は、先行技術の共振器を上回る利点を提供するが、その製造方法は、まず空洞を作成する工程、次いで充填、および最終的には共振器自体の下から離れて充填剤をエッチングする工程を必要とする。この方法はモノリシック集積回路の製造に用いられる伝統的な製造技術に容易に組み込まれ得る方法ではない。さらに、先行技術において開示されている充填材料を除去するエッチングプロセスは、液体エッチング（ｌｉｑｕｉｄ ｅｔｃｈｉｎｇ）プロセスであり、これはまた、アルミニウムを攻撃しそして時に回路の小部分を洗い流す。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
他の半導体デバイスとモノリシックに統合され得る共振器（ここでバルク構造共振器は振動を阻害する何物とも接触されない）の必要性がなお、明白に存在する。しかし、代表的なモノリシック集積回路製造プロセスに容易に組み込まれ得、そして共振器を構築するために用いられた材料に対してあまり過酷でない、この共振器を製造する方法の必要性もまた同じく明白に存在する。
【００１０】
従って、本発明の目的は、その製造工程が、代表的なＣＭＯＳまたはＢｉｐｏｌａｒ Ｓｉｌｉｃｏｎ プロセシングに容易に組み込まれ得るか、またはプロセス後工程としてこのようなプロセスに容易に追加され得る方法および得られた共振器を提供することである。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
本発明は、支持体上にバルク音響共振器を加工する方法であって、ここでこの共振器は、共振器膜を備え、そしてこの共振器は、この共振器の下のこの支持体中にエッチングされた空洞によりこの支持体から分離されており、この方法は、選択的エッチングを用いて、この共振器膜における少なくとも１つのバイアを通じてこの空洞をエッチングする工程を包含する、方法を提供する。
【００１２】
本発明の好ましい実施形態では、上記選択的エッチング工程が選択的ドライエッチングである、上記の方法を提供する。
【００１３】
本発明の好ましい実施形態では、上記の方法であって、上記共振器がまた、上記膜のいずれかの側面上に第１の電極および第２の反対の電極を備え、この膜は、この支持体の少なくとも一部の上にこの電極を越えて伸長する圧電性層であり、そしてこの方法は、さらに、上記選択的エッチングを用いて上記空洞を形成する工程の前に、この電極に隣接するこの圧電性膜において複数のバイアを形成する工程、およびこの選択的エッチングを用いてこの第１の電極の下のこの支持体においてこの空洞を形成する工程を包含する、方法を提供する。
【００１４】
本発明は、ウェーハ上のバルク共振器構造を加工する方法であって、以下の工程：
（Ａ）このウェーハの上部表面上に分離層を形成する工程、
（Ｂ）この分離層の上に第１の導電性層を蒸着し、この第１の導電性層をパターン化して第１の電極を形成する工程、
（Ｃ）この分離層および第１の電極上に圧電性層を蒸着する工程、
（Ｄ）この圧電性層の上であって、かつこの第１の電極の上に第２の電極を形成する工程
（Ｅ）この第１の電極の少なくとも１つの側面に沿って、かつそこから間隔を空けて、この圧電性層を通じて少なくとも１つのバイアを開口する工程；ならびに
（Ｆ）このバイアを通じて選択的腐食液を導入することにより、この第１の電極および圧電性層の隣接する部分の下のこの分離層の少なくとも１部をエッチングすることによって、この第１の電極および隣接する圧電性層の下に空洞を形成する工程、
を包含する、方法を提供する。
【００１５】
本発明の好ましい実施形態では、上記分離層が高抵抗性層である、上記の方法を提供する。
【００１６】
本発明の好ましい実施形態では、上記工程（Ｆ）における上記エッチングプロセスがドライエッチングプロセスである、上記の方法を提供する。
【００１７】
本発明の好ましい実施形態では、上記工程（Ｆ）における上記空洞が、上記分離層から上記ウェーハの一部内に伸長する、上記の方法を提供する。
【００１８】
本発明の好ましい実施形態では、上記工程（Ｅ）が、複数のバイアを開口する工程を包含し、この複数のバイアが上記第１の電極を囲む、上記の方法を提供する。
【００１９】
本発明の好ましい実施形態では、上記ウェーハがシリコンウェーハである、上記の方法を提供する。
【００２０】
本発明の好ましい実施形態では、上記高抵抗性層が、シリコンをスパッタリングすることにより蒸着され、シリコン層を形成する、上記の方法を提供する。
【００２１】
本発明の好ましい実施形態では、上記第１の電極を形成する工程が、アルミニウムを用いる工程を包含する、上記の方法を提供する。
【００２２】
本発明の好ましい実施形態では、上記圧電性層を形成する工程が、ＡｌＮを用いる工程を包含する、上記の方法を提供する。
【００２３】
本発明の好ましい実施形態では、上記ウェーハおよび上記分離層中に少なくとも１つのエッチング区切り障壁を形成する工程をさらに包含する、上記の方法を提供する。
【００２４】
本発明の好ましい実施形態では、上記ウェーハがシリコンウェーハであり、上記分離層がシリコンであり、そして上記エッチング区切り障壁が低温酸化物である、上記の方法を提供する。
【００２５】
本発明の好ましい実施形態では、上記第２の電極に連結された少なくとも１つの導電性経路を形成する工程をさらに包含する、上記の方法を提供する。
【００２６】
本発明の好ましい実施形態では、上記導電性経路が、上記圧電性層の上に形成され、そして上記第２の電極をワイヤ結合パッドに接続する、上記の方法を提供する。
【００２７】
本発明は、バルク音響共振器であって、以下：
（ａ）表面を有する支持体；
（ｂ）この支持体の表面からこの支持体中に伸びる空洞；
（ｃ）この支持体およびこの空洞の上に伸長する圧電性膜であって、この空洞の上の領域を有し、この膜はこの支持体表面に面する下側面およびこの下側表面の反対に上側を有する、圧電性膜；
（ｄ）この空洞の上のこの領域の一部の下側にこの圧電性膜に固定された第１の電極；
（ｅ）この第１の電極の上であって、かつこの第１の電極と実質的に同延である圧電性膜のこの上側の第２の電極；
（ｆ）この第１および第２の電極に隣接するこの圧電性膜における少なくとも１つのバイア、
を備える、バルク音響共振器を提供する。
【００２８】
本発明の好ましい実施形態では、上記支持体が、上記圧電性膜の上記下側に接触するウェーハおよび分離層を備える、上記の共振器を提供する。
【００２９】
本発明の好ましい実施形態では、上記分離層が上記ウェーハ上に蒸着された、シリコン層である、上記の共振器を提供する。
【００３０】
本発明の好ましい実施形態では、上記圧電性膜中に複数のバイアを含み、この複数のバイアは、上記第１の電極を囲む、上記の共振器を提供する。
【００３１】
本発明の好ましい実施形態では、上記ウェーハがシリコンウェーハである、上記の共振器を提供する。
【００３２】
本発明の好ましい実施形態では、上記第１の電極がアルミニウムを含む、上記の共振器を提供する。
【００３３】
本発明の好ましい実施形態では、上記圧電性層がＡｌＮを含む、上記の共振器を提供する。
【００３４】
本発明の好ましい実施形態では、上記の共振器であって、上記支持体がウェーハ表面を有するシリコンウェーハを備え、上記第１の電極および上記第２の電極がＡｌであり、前期圧電性膜がＡｌＮであり、そして複数のバイアを備え、この複数のバイアは、この電極に隣接してかつこの電極の回りに配置されて伸長し、そしてこの膜下表面とこのウェーハ表面との間に分離層が存在する、共振器を提供する。
【００３５】
本発明の好ましい実施形態では、上記バイアが約５×１０-6と約２０×１０-6メートルとの間の直径を有する、上記の共振器を提供する。
【００３６】
本発明の好ましい実施形態では、上記分離層中で、少なくとも１つのエッチング区切り障壁トレンチをさらに備える、上記の共振器を提供する。
【００３７】
本発明の好ましい実施形態では、上記の共振器であって、上記支持体がウェーハ表面を有するシリコンウェーハを備え、前期分離層がこのウェーハ表面上のシリコン層であり、そして上記エッチング区切り障壁トレンチが低温酸化物を含む、共振器を提供する。
【００３８】
本発明の好ましい実施形態では、上記圧電性層下の上記支持体における、上記ウェーハ表面に実質的に平行に伸長するエッチング障壁層をさらに備える、上記の共振器を提供する。
【００３９】
本発明の好ましい実施形態では、上記圧電性膜の上の上記第２の電極から上記空洞の上の上記膜領域の外側のワイヤ結合パッドまで伸長する少なくとも１つの導電性経路をさらに備える、上記の共振器を提供する。
【００４０】
【発明の実施の形態】
（発明の要旨）
上記の目的は、ウェーハ上のモノリシック集積回路の製造に用いられる伝統的な製造技術に組み込まれた新しいバルク共振器により本発明に従って獲得される。この共振器は、共振器膜中の前面開口（バイア）を通じた選択的エッチングを用いて、共振器の下にエッチングされた空洞によりウェーハから分離されている。
【００４１】
例えば、この共振器は、以下の構造を有する圧電性材料を好ましくは用いて、半導体ウェーハ支持体上に製造された、バルク型共振器であり得る：
（ａ）半導体ウェーハ支持体；
（ｂ）このウェーハの表面から部分的にこの支持体中に伸びる空洞；
（ｃ）この支持体およびこの空洞の上に伸長する圧電性膜であって、この膜は、空洞の上の領域、この支持体表面に面する下側およびこの下側の反対側の上側を有する、膜；
（ｄ）第１の電極が、この空洞の上に伸びる膜面積の一部の上のこの圧電性膜下側に固定されている；
（ｅ）この第１の電極の上でかつこの第１の電極と実質的に同延である圧電性膜の上側に第２の電極が存在し；
（ｆ）この第１および第２の電極に隣接するこの圧電性膜における少なくとも１つのバイアも存在する。
【００４２】
好ましくは、ウェーハ表面と圧電性膜の下側との間に分離層がまた存在し、そしてこの空洞は、少なくとも分離層中で形成される。この分離層は、高抵抗性層であり得る。
【００４３】
このような構造は、以下の工程を包含する方法によりウェーハ上のバルク共振器構造を製造するように製造され得る：
（Ａ）このウェーハの上部表面上に分離層を形成する工程；
（Ｂ）この分離層の上に第１の導電性層を蒸着し、この第１の導電性層をパターン化して第１の電極を形成する工程；
（Ｃ）この分離層および第１の電極の上に圧電性層を蒸着する工程；
（Ｄ）この圧電性層の上におよびこの第１の電極の上に第２の電極を形成する工程；
（Ｅ）この第１の電極の少なくとも１つの側面に沿って、かつそこから間隔を空けて、この圧電性層を通じて少なくとも１つのバイアを開口する工程；ならびに
（Ｆ）分離層をエッチングし、そして圧電性層および電極を有意に攻撃しないように選択された、このバイアを通じた腐食液を導入することにより、この第１の電極および圧電性層の隣接する部分の下のこの分離層の少なくとも１部をエッチングすることによって、この第１の電極および隣接する圧電性層の下に、ドライエッチングプロセスを用いて、空洞を形成する工程。
【００４４】
代表的には、工程（Ｃ）において、第１の電極を囲む複数のバイアが開口され、そしてドライエッチング工程は、ガス状のエッチングプロセスである。ウェーハがシリコン半導体ウェーハであり、そして分離層がウェーハ表面の上に蒸着されたスパッタリングされたシリコン層である場合、このエッチング工程は好ましくは、二フッ化キセノン（ＸｅＦ2）を用いる。
【００４５】
上記の方法を用いて、当業者は、モノリシック回路の製造において通常の正常な製造工程の間に、ＡｌおよびＡｌＮ圧電性膜からなる電極を用いて、シリコンウェーハ上にバルク音響共振器を製造し得る。この膜は、自己支持し、そして支持するウェーハ中の電極の下にエッチングされた空洞全体の上に伸びる。この膜は、膜下面とシリコン支持体表面との間に蒸着された抗抵抗性のスパッタリングしたシリコン層により、シリコン半導体ウェーハ表面から分離されており、そしてこの電極に隣接し、かつこの電極の周りに配置されたこれを通して伸びる複数のバイアを有する。
【００４６】
【実施例】
（好ましい実施形態の説明）
以下の詳細な説明の全体に渡って、同様の参考特性は、図面のすべての図における同様のエレメントをいう。図面は、図解であるのみであり、そして本発明の限定ではなく、説明するために使用される。
【００４７】
ここで、図１を参照すると、半導体支持体１０の一部が示されている。それは、好ましくはシリコンウェーハである。ウェーハの表面１２上には、好ましくは、スパッタリングのような従来の技術を使用して蒸着された、分離層１４を形成するための任意のシリコン層が存在する。好ましくは、この層は、約２×１０-6と５×１０-6メートルとの間の厚さである。
【００４８】
溝（ｔｒｅｎｃｈ）１６（または一連の溝）が、次に分離層１４からシリコンウェーハ（図２および９に優れて示されるように、所望の領域１７を線引く）にまで、エッチングされた。溝のエッチングは、好ましくは、周知の反応性イオンエッチング技術（ＲＩＥ）を使用してなされる。この溝は次に、障壁１６’を線引くエッチングを生成するために低温オキシド（ＬＴＯ）で満たされ、それは、後の工程において、ウェーハおよび分離層のエッチングを望ましい領域１７内の領域内に含むために使用される。
【００４９】
伝導層（例えば、アルミニウム）は、次に、分離層の上に約０．２×１０-6と０．３×１０-6メートルとの間の典型的な厚さまで蒸着され、そして図４に示されるように、所望の領域１７内の分離層の表面上に、第１の電極１８を形成するためにパターン化される（写真平版を使用した所望のパターンに従って、マスクされ、そしてエッチングされる）。一旦、第１の電極が作られると、分離層の表面および第１の電極１８の上に蒸着された、圧電性物質の層２０（例えば、ＡｌＮの層）が存在する。圧電性ＡｌＮ層は、約１×１０-6および５×１０-6メートル、好ましくは２．７×１０-6の厚さまで蒸着される。しかし、圧電性物質の厚さは、共振器の設計周波数応答に依存して異なり得る。
【００５０】
第２の導電層（再び好ましくは、アルミニウム層）は、図７に示されるように、圧電性層の上に蒸着され、そしてパターン化されて、そして第１の電極１８の上に、実質的に同一の広がりをもつ、第２の電極２２を形成する。同時に、コネクタまたは結合パッド２４、および必要に応じて２４’はまた、圧電性物質上、好ましくはＬＴＯで満たされた溝によって区切られる所望の領域４７の外側に形成される。これらのパッドは、それぞれ導電性の経路２３および２３’を介して第２の電極に結合され、これはまた、好ましくは、同時に第２の電極および結合パッドを用いて写真平版パターン化によって形成される。この結合パッドは、共振器にアクセスするための外部の結合点として役立つ。
【００５１】
両方の電極、導電性経路、結合パッドおよび圧電性層は、好ましくは、物理的蒸着またはスパッタリングを使用して蒸着される。ＢＡＷ共振器の所望の共振特性に依存して、電極の大きさは異なる。四角型の電極対についての典型的な寸法は、側面については１００×１０-6と４００×１０-6メートルとの間である。
【００５２】
一旦、第２の電極が形成されると、好ましくはエッチングによって所望の領域１７内の圧電性物質を介して、多数のバイア２６が形成される。バイアは、電極に隣接して、好ましくは、一様に電極のすべての周囲に配置される。典型的なバイアの直径は、５×１０-6と２０×１０-6メートルとの間、好ましくは約１０×１０-6メートルであり、そして圧電性層から分離層１４の表面まで伸びる。
【００５３】
次の工程図（８に図解される）は、第１の電極１８、圧電性層２０および第２の電極２２の３層の組み合わせより形成される支持体１０バルク共振器から分離するように、第１および第２の電極下の空洞２８のエッチングである。これはバイア２６に腐食液を導入することによるドライエッチングプロセスによって達成され、腐食液は、好ましくは、分離層を攻撃し、そしてまた下にある支持体を攻撃し得るが、しかし圧電性物質または電極を攻撃しない、ガス状腐食液である。好ましい共振器の構造において、バルク音響共振器は、第１および第２の電極および圧電性物質のためのアルミニウムニトリド（ＡｌＮ）についての導電性物質としてアルミニウムを使用して形成される。支持体は、シリコンウェーハであり、そして、分離層は、高抵抗性層（例えば、圧電性層とウェーハ表面との間のシリコン層）である。使用される腐食液は、シリコンを攻撃するが、アルミニウム、ＡｌＮまたはＬＴＯ障壁を攻撃しないＸｅＦ2ガスである。従って、ＸｅＦ2の導入は、空洞２８を形成するためにＡｌＮ層の下の領域を食刻し、ＡｌＮ膜を、支持されていない領域を有する支持ウェーハ上の分離層の表面まで空洞上に延ばさせる。支持されていない領域は、エッチングされる空洞上のＢＡＷ共振器を含む。空洞２８は、すべての分離層にまで延ばしても、しなくてもよい。典型的な空洞の深さは、約２×１０-6メートル〜約１０×１０-6メートルである。結合パッドに対する電気の接続は、共振器を完成する。
【００５４】
図１０、１１および１２によって部分的に図解される上記プロセスの変化において、空洞２８’の大きさは、底部エッチング障壁３０をすでに含む、ウェーハ１０’を用い開始することによってかなり正確に設計され得る。支持体がシリコンウェーハである上記の例において、このような障壁は、シリコンウェーハ表面上のＳｉＯ2層３０の第１の増大または蒸着によって作製され得る。分離層１４（再び、典型的に高い抵抗性シリコン層）は、次に、ここでも好ましくはスパッタリングを使用してＳｉＯ2層上に蒸着される。
【００５５】
このようなウェーハ構造は、図に示されるようなその表面と実質的に平行であるＳｉＯ2層３０を有する。製造プロセスの残りは、少なくともＳｉＯ2層まで延びる障壁溝１７に関する上の記載と同じである。ＳｉＯ2層は、熱的に増大し、蒸着され得る（ＬＴＯ）。この様式において、ＳｉＯ2層がまた、ＸｅＦ2ガスによって攻撃されない場合、圧電性層２０によって上部で囲まれた支持体の一部、およびＬＴＯで満たされた溝１７’の側面に沿った、およびＳｉＯ2層３０のそばの底部上の第１の電極１８は、図１２に示されるように、完全にエッチングされ、十分に規定された空洞２８’上のＢＡＷ共振器を残す。
【００５６】
上記のプロセスの最終結果は、図８、９および１２に略図で示されるようなＢＡＷ共振器構造であり、ここで共振器構造は、下にある支持エレメントから分離されている膜によって、第１の電極、圧電性層および第２の電極を含み、第１の電極と第２の電極との間に挟まれ、上記の支持エレメントを支持し、そして支持エレメントと接触しない実際のＢＡＷ共振器と共に支持される。
【００５７】
本発明の先の記載の利点を有するこれらは、本明細書中に記載される実施形態に対する変更（例えば、共振器、空洞、バイアなどの大きさ、形）を提供し得るか、または１以上の互いに隣接し、そして電気的に相互接続された共振器を含むフィルターを作製し得る。これらおよび他の変更は、添付の特許請求の範囲に記載されるように本発明の範囲内に含まれて構成される。
【００５８】
新しいバルク共振器は、ウェーハ上のモノリシック集積回路の加工において用いられる伝統的な加工技術に容易に組み込まれるプロセスにより加工され得る。この共振器は、共振器膜中の前面開口（バイア：ｖｉａ）を通じた選択的エッチングを用いて共振器下のエッチングされた空洞により、ウェーハから分離されている。代表的な構造において、この共振器は、第１の電極をまず形成し、電極の上で、かつウェーハ表面の上に圧電性層をコーティングし、そしてこの圧電性層の表面上の第１の電極の反対に第２の電極を形成することによりシリコンウェーハ上に形成される。この構造が完成さた後、多数のバイアが、圧電性層においてエッチングされ、これらのバイアは、圧電性層の下の表面を選択的エッチングプロセスに曝露し、このプロセスは、圧電性層の下の表面を選択的に攻撃して共振器の下に空洞を作製する。
【００５９】
【発明の効果】
本発明は、その製造工程が、代表的なＣＭＯＳまたはＢｉｐｏｌａｒ Ｓｉｌｉｃｏｎ プロセシングに容易に組み込まれ得るか、またはプロセス後工程としてこのようなプロセスに容易に追加され得る、方法および得られた共振器を提供する。
【図面の簡単な説明】
本発明は、以下の本発明の説明を、以下に記載される添付の図面と組み合わせて、より詳細に理解され得る。
【図１】図１は、本発明による共振器を製造するプロセスの最初の工程に従って、ＢＡＷ共振器が構築されるウェーハの一部の模式的立面図を示す。
【図２】図２は、本発明による共振器を製造するプロセスの第２の工程に従う、図１に示されるウェーハの同じ部分の模式的立面図を示す。
【図３】図３は、本発明による共振器を製造するプロセスの第３の工程に従う、図２に示されるウェーハの同じ部分の模式的立面図を示す。
【図４】図４は、本発明による共振器を製造するプロセスの第４の工程に従う、図３に示されるウェーハの同じ部分の模式的立面図を示す。
【図５】図５は、本発明による共振器を製造するプロセスの第５の工程に従う、図４に示されるウェーハの同じ部分の模式的立面図を示す。
【図６】図６は、本発明による共振器を製造するプロセスの第６の工程に従う、図５に示されるウェーハの同じ部分の模式的立面図を示す。
【図７】図７は、本発明による共振器を製造するプロセスの第７の工程に従う、図６に示されるウェーハの同じ部分の模式的立面図を示す。
【図８】図８は、完成した共振器構造を有するウェーハの同じ部分の模式的立面図を示す。
【図９】図９は、図８に示される共振器構造の模式的な平面図である。
【図１０】図１０は、本発明の別の実施形態による共振器を製造するにおける使用のために準備したウェーハ部分の模式的立面図を示す。
【図１１】図１１は、本発明の別の実施形態の製造に使用されるプロセスの第２の工程に従う、図１０に示されるウェーハの同じ部分の模式的立面図を示す。
【図１２】図１２は、別の実施形態の完成した共振器を有する、図１１に示されるウェーハの同じ部分の模式的立面図を示す。
Claims (10)
- 支持体上にバルク音響共振器を加工する方法であって、前記共振器は、
圧電性膜と、
前記圧電性膜に取り付けられている第１の電極とを備え、
前記共振器は、前記共振器の下の前記支持体中にエッチングされた空洞により前記支持体から分離されており、
前記方法は、
前記圧電性膜内における少なくとも１つのバイアを通して前記空洞をエッチングするように、選択的エッチングと共にエッチング区切り障壁を用いる工程を備える方法であって、前記少なくとも１つのバイアが前記第１の電極のまわりに配置され、その少なくとも１つのバイアの周部は前記第１の電極の境界と接しないことを特徴とする方法。 - 請求項１に記載の方法であって、前記選択的エッチングは選択的ドライエッチングであることを特徴とする方法。
- 請求項１または２に記載の方法であって、前記共振器はさらに、
前記圧電性膜に取り付けられている第２の電極を備え、
前記圧電性膜は、前記第１の電極と前記第２の電極との間に挟まれていて、
前記方法は、
前記共振器の下に前記空洞を形成する工程の前に、前記圧電性膜内に複数のバイアを形成する工程をさらに備えることを特徴とする方法。 - ウェーハ上のバルク共振器構造を加工する方法であって、
（Ａ）前記ウェーハの上部表面上に分離層を形成する工程と、
（Ｂ）前記ウェーハおよび前記分離層内に少なくとも１つのエッチング区切り障壁を形成する工程と、
（Ｃ）前記分離層の上に第１の導電性層を蒸着し、前記第１の導電性層をパターン化して第１の電極を形成する工程と、
（Ｄ）前記分離層および第１の電極上に圧電性層を蒸着する工程と、
（Ｅ）前記圧電性層の上であって、かつ前記第１の電極の上に第２の電極を形成する工程と、
（Ｆ）前記第１の電極の少なくとも１つの側面に沿って、かつそこから間隔を空けて、前記圧電性層を通じて少なくとも１つのバイアを開口する工程と、
（Ｇ）前記バイアを通じて選択的腐食液を導入することにより、前記第１の電極および圧電性層の隣接する部分の下の前記分離層の少なくとも１部をエッチングすることによって、前記第１の電極および隣接する圧電性層の下に空洞を形成する工程と備えることを特徴とする方法。 - 請求項４に記載の方法であって、前記分離層が高抵抗性層であることを特徴とする方法。
- 請求項４または５に記載の方法であって、
前記（Ｇ）の工程における前記エッチングプロセスは、ドライエッチングプロセスであり、前記空洞が前記分離層から前記ウェーハの一部内に伸長し、
前記（Ｆ）の工程は、複数のバイアを開口する工程を包含し、前記複数のバイアが前記第１の電極を囲むことを特徴とする方法。 - 請求項４から６のいずれか一項に記載の方法であって、
前記ウェーハはシリコンウェーハであり、前記分離層はシリコンであり、そして前記エッチング区切り障壁は低温酸化物であり、
前記第１の電極を形成する工程は、アルミニウムを用いる工程を包含し、
前記圧電性層を形成する工程は、ＡｌＮを用いる工程を有することを特徴とする方法。 - 請求項４から７のいずれか一項に記載の方法であって、
前記第２の電極に連結された少なくとも１つの導電性経路を形成する工程をさらに有し、前記導電性経路は前記圧電性層の上に形成され、そして前記第２の電極をワイヤ結合パッドに接続することを特徴とする方法。 - バルク音響共振器であって、
表面および空洞を有する支持体であって、前記空洞は前記表面から前記支持体に向かって延在している前記支持体と、
その表面における前記支持体上でかつ前記空洞の上に支持される前記圧電性膜と、
前記圧電性膜に取り付けられる第１の電極および第２の電極であって、前記圧電性膜は前記第１の電極と前記第２の電極との間に挟まる前記第１の電極および前記第２の電極と、
前記圧電性膜は、前記第１の電極および第２の電極のまわりに配置される少なくとも１つのバイアであって、その少なくとも１つのバイアの周部は前記第１の電極の境界または前記第２の電極の境界と接しない少なくとも１つのバイアを有し、
前記少なくとも一のバイアは、前記圧電性膜を通して、前記空洞内に開口を有していることを特徴とするバルク音響共振器。 - 請求項９に記載のバルク音響共振器であって、
前記圧電性膜は、前記少なくとも一のバイアを含む複数のバイアを有し、
前記支持体は、前記空洞の周部を画定する少なくとも一のエッチング区切り障壁であって、前記エッチング区切り障壁は前記空洞の壁を形成するように前記表面から延在する少なくとも一のエッチング区切り障壁を備え、
前記支持体は、前記壁に結合され、前記圧電性膜と対向する空洞の境界に位置するエッチング障壁層をさらに備え、
前記共振器は、さらに、前記第２の電極から前記圧電性膜上を前記支持体に取り付けられるワイヤ結合パッドまで延在する少なくとも一の導電性経路を形成することを特徴とするバルク音響共振器。
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