JP7081041B2 - 薄膜バルク音響波共振器とその製造方法、フィルタ、および無線周波数通信システム - Google Patents
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Description
上部で開口するキャビティが形成されるように前記第1の基板に配置される支持層と、
前記キャビティに設けられる圧電積層であって、前記支持層に順次設けられた第1の電極、圧電層及び第2の電極を含むとともに、前記キャビティの中央上方に位置する有効共振領域と前記有効共振領域を取り囲む無効共振領域とを有する圧電積層と、
前記有効共振領域の範囲を画定するように前記有効共振領域と無効共振領域との境界部に設けられる少なくとも二つのトレンチと、を含み、
前記トレンチは、
前記第1の電極と前記圧電層とを貫通するとともに前記キャビティと連通する第1のトレンチと、
前記第2の電極と前記圧電層とを貫通する第2のトレンチと、を含む薄膜バルク音響波共振器が提供される。
第2の基板を提供し、前記第2の基板に順次形成された第2の電極層、圧電層及び第1の電極層を含む圧電積層を、前記第2の基板に形成することと、
前記第1の電極層の一部を露出させるように開口を有するキャビティが形成される支持層を、前記第1の電極層に形成することと、
前記第1の電極層と前記圧電層とをエッチングすることにより、前記キャビティと連通する第1のトレンチを少なくとも1つ形成することと;
第1の基板を提供し、前記キャビティの開口を密封するように前記第1の基板と前記支持層とを結合させることと、
前記第2の基板を除去することと、
前記第2の電極層と前記圧電層とをエッチングすることにより、第2のトレンチを少なくとも1つ形成することと、を含み、
前記圧電層が位置する平面における前記第1のトレンチの投影と、前記圧電層が位置する平面における前記第2のトレンチの投影とにより有効共振領域が取り囲まれる薄膜バルク音響波共振器の製造方法が提供される。
本発明による薄膜バルク音響波共振器では、少なくとも二つのトレンチを設け、前記トレンチは前記有効共振領域と無効共振領域との境界部に設けられ、前記有効共振領域の範囲を画定するためであって、前記トレンチが第1のトレンチと第2のトレンチを含み、前記第2のトレンチが前記第2の電極と前記圧電層を貫通し、前記第1のトレンチが前記第1の電極と前記圧電層を貫通するとともに前記キャビティと連通する。前記第1のトレンチと第2のトレンチは、無効共振領域での横波の伝播を効果的にブロックし、音響波損失を改善し、薄膜バルク音響波共振器の品質係数を改善し、デバイスのパフォーマンスを改善する。
第1の基板100と、上部で開口するキャビティ110が形成されるように第1の基板100に配置される支持層101と、
キャビティ110aに設けられる圧電積層120であって、支持層101に順次設けられた第1の電極103、圧電層104及び第2の電極105を含むとともに、キャビティ110aの中央上方に位置する有効共振領域001と有効共振領域001を取り囲む無効共振領域002とを有する圧電積層120と、
有効共振領域001の範囲を画定するように有効共振領域001と無効共振領域002との境界部に設けられる二つのトレンチと、を含み、トレンチは、第1の電極103と圧電層104とを貫通するとともにキャビティ110aと連通する第1のトレンチ120aと、第2の電極層105’と圧電層104とを貫通する第2のトレンチ120bを含む。
第2の基板200を提供し、第2の基板200に順次形成された第2の電極層105’、圧電層及び第1の電極層103’からなる圧電積層構造を、第2の基板200に形成するS01と、
支持層に第1の電極層103’の一部を露出させるように開口を有するキャビティが形成される支持層を、第1の電極層103’に形成し、第1の電極層103’と圧電層とをエッチングすることにより、キャビティと連通する第1のトレンチを少なくとも1つ形成するS02と、
第1の基板を提供し、開口にキャビティが形成されるように第1の基板と支持層とを結合させるS03と、
第2の基板200を除去するS04と、
第2の電極層105’と圧電層とをエッチングすることにより、第2のトレンチを少なくとも1つ形成するS05と、を含み、圧電層が位置する平面における第1のトレンチの投影と、圧電層が位置する平面における第2のトレンチの投影とにより有効共振領域が取り囲まれる。
第1の基板100を提供し、第1の基板100上に支持層101を形成し、第1の基板100の一部を露出させるように支持層101をエッチングすることにより、支持層101に開口110a’を形成することと、第1の電極103と圧電層104をエッチングして第1のトレンチ120aを形成することと、キャビティ110aが形成されるように開口110a’が形成された支持層101と第1のトレンチ120aが形成された圧電積層120とを結合させると、をさらに含む。
Claims (19)
- 薄膜バルク音響波共振器であって、
第1の基板と、
前記第1の基板に配置される筒状の支持層と、
前記第1の基板と前記支持層とによって取り囲まれて形成されるキャビティと、
前記キャビティに設けられる圧電積層であって、前記支持層に順次設けられた第1の電極、圧電層及び第2の電極を含むとともに、前記キャビティの中央上方に位置する有効共振領域と前記有効共振領域を取り囲む無効共振領域とを有する圧電積層と、
前記有効共振領域の範囲を画定するように前記有効共振領域と前記無効共振領域との境界部に設けられる少なくとも二つのトレンチと、を含み、
前記トレンチは、
前記圧電積層の積層方向に沿って前記第1の電極と前記圧電層とを貫通するとともに前記キャビティと連通する第1のトレンチと、
前記圧電積層の積層方向に沿って前記第2の電極と前記圧電層とを貫通する第2のトレンチと、を含む、
ことを特徴とする薄膜バルク音響波共振器。 - 請求項1に記載の薄膜バルク音響波共振器であって、
前記第1のトレンチの側壁と前記第2の電極が位置する平面とをなす角は、鈍角であり、
前記第2のトレンチの側壁と前記第1の電極が位置する平面とをなす角は、鈍角である、
ことを特徴とする薄膜バルク音響波共振器。 - 請求項1に記載の薄膜バルク音響波共振器であって、
前記支持層と前記第1の基板とは、結合接続される、
ことを特徴とする薄膜バルク音響波共振器。 - 請求項3に記載の薄膜バルク音響波共振器であって、
前記支持層と前記第1の基板の結合方式は、ホットプレス結合とドライフィルム結合とを含む、
ことを特徴とする薄膜バルク音響波共振器。 - 請求項1に記載の薄膜バルク音響波共振器であって、
前記圧電層が位置する平面における前記有効共振領域の投影は、多角形であり、前記多角形の任意の2つの辺が平行しない、
ことを特徴とする薄膜バルク音響波共振器。 - 請求項1に記載の薄膜バルク音響波共振器であって、
前記第1の電極は、第1の電極掛接領域と第1の電極共振領域とをさらに有し、
前記第1の電極共振領域と前記有効共振領域とは、重なり合い、
前記第1の電極掛接領域は、前記第1の電極共振領域と前記支持層とを接続する、
ことを特徴とする薄膜バルク音響波共振器。 - 請求項6に記載の薄膜バルク音響波共振器であって、
前記第2の電極は、第2の電極掛接領域と第2の電極共振領域をさらに有し、
前記第2の電極共振領域と前記有効共振領域とは、重なり合い、
前記第2の電極掛接領域は、前記第2の電極共振領域と前記キャビティよりも外側に位置する前記圧電積層とを接続し、
前記圧電層が位置する平面における前記第2の電極掛接領域の投影と、前記圧電層が位置する平面における前記第1の電極掛接領域の投影とは、重なり合わない、
ことを特徴とする薄膜バルク音響波共振器。 - 請求項1に記載の薄膜バルク音響波共振器であって、
前記支持層の材料は、酸化ケイ素、窒化ケイ素、酸窒化ケイ素、および炭窒化ケイ素のうちの少なくとも1つを含む、
ことを特徴とする薄膜バルク音響波共振器。 - 請求項1に記載の薄膜バルク音響波共振器であって、
前記圧電層の材料は、窒化アルミニウム、酸化亜鉛、チタン酸ジルコン酸鉛、ニオブ酸リチウム、石英、およびニオブ酸カリウムのうちの少なくとも1つを含む、
ことを特徴とする薄膜バルク音響波共振器。 - フィルタであって、
請求項1から請求項9のいずれか一項に記載の薄膜バルク音響波共振器を少なくとも1つ含む、
ことを特徴とするフィルタ。 - 無線周波数通信システムであって、
請求項10に記載のフィルタを少なくとも1つ含む、
ことを特徴とする無線周波数通信システム。 - 薄膜バルク音響波共振器の製造方法であって、
第2の基板を提供し、前記第2の基板に順次形成された第2の電極層、圧電層及び第1の電極層を含む圧電積層を、前記第2の基板に形成することと、
前記第1の電極層の一部を露出させるように開口を有するキャビティが形成される支持層を、前記第1の電極層に形成することと、
前記圧電積層の積層方向に沿って前記第1の電極層と前記圧電層とが貫通されるように前記第1の電極層と前記圧電層とをエッチングすることにより、前記キャビティと連通する第1のトレンチを少なくとも1つ形成することと、
第1の基板を提供し、前記キャビティの開口を密封するように前記第1の基板と前記支持層とを結合させることと、
前記第2の基板を除去することと、
前記圧電積層の積層方向に沿って前記第2の電極層と前記圧電層とが貫通されるように前記第2の電極層と前記圧電層とをエッチングすることにより、第2のトレンチを少なくとも1つ形成することと、を含み、
前記圧電層が位置する平面における前記第1のトレンチの投影と、前記圧電層が位置する平面における前記第2のトレンチの投影とにより有効共振領域が取り囲まれる、
ことを特徴とする薄膜バルク音響波共振器の製造方法。 - 請求項12に記載の薄膜バルク音響波共振器の製造方法であって、
前記第1の電極層と前記圧電層とをエッチングすることにより前記第1のトレンチを少なくとも1つ形成することは、
第1のフォトマスクパターンで前記第1の電極層と前記圧電層とをエッチングすることにより前記第1のトレンチを少なくとも1つ形成することを含み、
前記第1のトレンチの側壁と前記第2の電極層が位置する平面とをなす角は、鈍角である、
ことを特徴とする薄膜バルク音響波共振器の製造方法。 - 請求項12に記載の薄膜バルク音響波共振器の製造方法であって、
前記第1の電極層と前記圧電層とをエッチングすることにより第1のトレンチを少なくとも1つ形成することは、
前記第1の電極層をパターニングすることにより、第1の電極掛接領域と第1の電極共振領域とを有する第1の電極を形成することを含み、
前記第1の電極共振領域と前記有効共振領域とは、重なり合い、
前記第1の電極掛接領域は、前記第1の電極共振領域と前記支持層とを接続する、
ことを特徴とする薄膜バルク音響波共振器の製造方法。 - 請求項12に記載の薄膜バルク音響波共振器の製造方法であって、
前記第2の電極層と前記圧電層とをエッチングすることにより前記第2のトレンチを少なくとも1つ形成することは、
第2のフォトマスクパターンで前記第2の電極層と前記圧電層とをエッチングすることにより前記第2のトレンチを少なくとも1つ形成することをさらに含み、
前記第2のトレンチの側壁と前記第1の電極層が位置する平面とをなす角は、鈍角である、
ことを特徴とする薄膜バルク音響波共振器の製造方法。 - 請求項14に記載の薄膜バルク音響波共振器の製造方法であって、
前記第2の電極層と前記圧電層とをエッチングすることにより第2のトレンチを少なくとも1つ形成することは、
前記第2の電極層をパターニングすることにより、第2の電極掛接領域と第2の電極共振領域を有する第2の電極を形成することを含み、
前記第2の電極共振領域と前記有効共振領域とは、重なり合い、
前記第2の電極掛接領域は、前記第2の電極共振領域と前記キャビティよりも外側に位置する前記圧電積層とを接続し、
前記圧電層が位置する平面における前記第2の電極掛接領域の投影と、前記圧電層が位置する平面における前記第1の電極掛接領域の投影とは、重なり合わない、
薄膜バルク音響波共振器の製造方法。 - 請求項12に記載の薄膜バルク音響波共振器の製造方法であって、
前記有効共振領域の形状は、多角形であり、前記多角形の任意の2つの辺が平行しない、
薄膜バルク音響波共振器の製造方法。 - 請求項12に記載の薄膜バルク音響波共振器の製造方法であって、
前記第2の基板を除去することは、
前記第2の基板を機械的研削、エッチングまたは腐食により除去することを含む、
薄膜バルク音響波共振器の製造方法。 - 請求項12に記載の薄膜バルク音響波共振器の製造方法であって、
前記キャビティの開口を密封するように前記第1の基板と前記支持層とを結合させることは、
ホットプレス結合またはドライフィルム結合により前記第1の基板と前記支持層とを結合させることを含む、
薄膜バルク音響波共振器の製造方法。
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