JP7111406B2 - 薄膜バルク音響波共振器の作製方法 - Google Patents
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- H03H9/17—Constructional features of resonators consisting of piezoelectric or electrostrictive material having a single resonator
- H03H9/171—Constructional features of resonators consisting of piezoelectric or electrostrictive material having a single resonator implemented with thin-film techniques, i.e. of the film bulk acoustic resonator [FBAR] type
- H03H9/172—Means for mounting on a substrate, i.e. means constituting the material interface confining the waves to a volume
- H03H9/173—Air-gaps
-
- H—ELECTRICITY
- H03—ELECTRONIC CIRCUITRY
- H03H—IMPEDANCE NETWORKS, e.g. RESONANT CIRCUITS; RESONATORS
- H03H3/00—Apparatus or processes specially adapted for the manufacture of impedance networks, resonating circuits, resonators
- H03H3/007—Apparatus or processes specially adapted for the manufacture of impedance networks, resonating circuits, resonators for the manufacture of electromechanical resonators or networks
- H03H3/02—Apparatus or processes specially adapted for the manufacture of impedance networks, resonating circuits, resonators for the manufacture of electromechanical resonators or networks for the manufacture of piezoelectric or electrostrictive resonators or networks
- H03H2003/021—Apparatus or processes specially adapted for the manufacture of impedance networks, resonating circuits, resonators for the manufacture of electromechanical resonators or networks for the manufacture of piezoelectric or electrostrictive resonators or networks the resonators or networks being of the air-gap type
-
- H—ELECTRICITY
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Description
第1基板を提供するステップと、
前記第1基板上に隔離層と、前記隔離層上に位置するバルク音響波薄膜とを形成するステップと、
前記バルク音響波薄膜に、前記バルク音響波薄膜の上面に外側から内側に順次設けられた主支持壁と、隔離壁と、補助支持柱とを含む支持構造を形成するステップであって、前記主支持壁および前記隔離壁は、いずれも環状構造であり、前記隔離壁は、前記主支持壁内に設けられ、前記補助支持柱は、前記隔離壁内に設けられるステップと、
前記支持構造が形成された前記第1基板の側を第2基板と結合し、かつ前記第1基板を除去するステップと、
前記バルク音響波薄膜に、前記隔離壁によって画定される空間を外部と連通させる開放窓を形成するステップと、
前記開放窓を用いて、前記補助支持柱および前記隔離壁を除去するステップとを含む薄膜バルク音響波共振器の作製方法が提供される。
第1基板を提供するステップS1と、
前記第1基板上に隔離層と、隔離層上に位置するバルク音響波薄膜とを形成するステップS2と、
前記バルク音響波薄膜上に、前記バルク音響波薄膜の上面に外から内向きに順次設けられた主支持壁と、隔離壁と、補助支持柱とを含む支持構造を形成するステップであって、前記主支持壁および前記隔離壁は、いずれも環状構造であり、前記隔離壁は、前記主支持壁内に設けられ、前記補助支持柱は、前記隔離壁内に設けられるステップS3と、
前記第1基板に前記支持構造が形成された側を第2基板と結合し、かつ前記第1基板を除去するステップS4と、
前記バルク音響波薄膜に、前記隔離壁によって画定される空間を外部と連通させる開放窓を形成するステップS5と、
前記開放窓を用いて、前記補助支持柱および前記隔離壁を除去するステップS6とを含む。
以下、主に柱状構造の補助支持柱133を例に、説明する。隣接する補助支持柱133の間、各補助支持柱133と隔離壁132との間、および隔離壁132と主支持壁131との間にも隙間を有する。主支持壁131と前記隔離壁132との支持作用を結合して、上方薄膜層のために安定な支持を提供することができる。各補助支持柱133の第1基板100と平行な断面形状は、円形、楕円形、四角形、五角形、六角形などのパターンのうちの1つまたは2つ以上の組み合わせであってもよい。少なくとも2つの補助支持柱133を形成した場合には、これらの補助支持柱133の形状は同一でも異なってもよい。および、これらの補助支持柱133の同一方向のサイズは同一でも異なってもよい。本実施例では、補助支持柱133の縦断面形状が矩形(図3に示すように)であり、すなわち、上下の幅が一致する。しかしながら、具体的に実施する際、補助支持柱133の縦断面形状は、正台形または逆台形のような他の形状であってもよく、本発明の目的を同様に実現することができる。選択可能には、隔離壁132によって画定される範囲内に、同じ形状で均一に分布された2つ以上の補助支持柱133を形成することにより、後続の第1基板100を除去した後の共振構造を作製する過程でより均一な支持を提供することができる。
任意の第1の実施形態では、前記バルク音響波薄膜120上に前記支持構造130を形成するステップは、まず、前記バルク音響波薄膜120上に所定の厚さの支持層を形成するステップを含む。具体的には、バルク音響波薄膜120の第2電極層123上に、支持層として化学気相蒸着プロセスにより約2μm~5μmのシリカ薄膜層を堆積させた後、CMPプロセスにより支持層表面を平坦化することができる。次に、前記支持層をパターニングプロセスによりエッチングして、前記支持構造130を形成する。パターニングプロセスは、露光、現像、エッチング、離型などのプロセスを含むことができる。
任意の第2の実施形態では、前記バルク音響波薄膜120上に前記支持構造130を形成するステップは、まず、前記バルク音響波薄膜120上に所定の厚さの第1支持層を形成するステップと、次に、前記主支持壁131を形成するように前記第1支持層をエッチングするステップと、その後、第2支持層を前記主支持壁131によって画定される範囲内に充填されるステップであって、第2支持層は前記主支持壁131の上面に揃えられるステップと、続いて、前記隔離壁132および前記補助支持柱133を形成するように前記第2支持層をエッチングするステップとを含む。
第3支持層を隔離壁132によって画定される範囲内に充填されるステップであって、第3支持層は前記隔離壁132の上面に揃えられるステップと、続いて、前記補助支持柱133を形成するように前記第3支持層をエッチングするステップとを含む。
200 第2基板
110 隔離層
120 バルク音響波薄膜
121 第1電極層
122 圧電層
123 第2電極層
130 支持構造
131 主支持壁
132 隔離壁
133 補助支持柱
123a エッジトリミング領域
120a 開放窓
140 キャビティ
Claims (18)
- 薄膜バルク音響波共振器の作製方法であって、
第1基板を提供するステップと、
前記第1基板上に隔離層と、前記隔離層上に位置するバルク音響波薄膜とを形成するステップと、
前記バルク音響波薄膜に、前記バルク音響波薄膜の上面に外側から内側に順次設けられた主支持壁と、隔離壁と、補助支持柱とを含む支持構造を形成するステップであって、前記主支持壁および前記隔離壁は、いずれも環状構造であり、前記隔離壁は、前記主支持壁内に設けられ、前記補助支持柱は、前記隔離壁内に設けられるステップと、
前記支持構造が形成された前記第1基板の側を第2基板と結合し、かつ前記第1基板を除去するステップと、
前記バルク音響波薄膜に、前記隔離壁によって画定される空間を外部と連通させる開放窓を形成するステップと、
前記開放窓を用いて、前記補助支持柱および前記隔離壁を除去するステップとを含む、ことを特徴とする薄膜バルク音響波共振器の作製方法。 - 前記バルク音響波薄膜上に前記支持構造を形成するステップは、
前記バルク音響波薄膜上に所定の厚さの支持層を形成するステップと、
前記支持構造を形成するように前記支持層をエッチングするステップとを含む、ことを特徴とする請求項1に記載の薄膜バルク音響波共振器の作製方法。 - 前記隔離壁の幅は、前記隔離壁の幅方向に沿う前記補助支持柱のサイズ以上である、ことを特徴とする請求項2に記載の薄膜バルク音響波共振器の作製方法。
- 前記バルク音響波薄膜上に前記支持構造を形成するステップは、
前記バルク音響波薄膜上に所定の厚さの第1支持層を形成するステップと、
前記主支持壁を形成するように前記第1支持層をエッチングするステップと、
第2支持層を前記主支持壁の上面と面一となるように前記主支持壁によって画定される範囲内に充填するステップと、
前記隔離壁および前記補助支持柱を形成するように前記第2支持層をエッチングするステップとを含む、ことを特徴とする請求項1に記載の薄膜バルク音響波共振器の作製方法。 - 前記主支持壁と前記隔離壁との材質が異なり、
前記補助支持柱を除去するエッチングプロセスにおいて前記補助支持柱および前記隔離壁に対するエッチング速度が前記主支持壁に対するエッチング速度よりも大きい、ことを特徴とする請求項4に記載の薄膜バルク音響波共振器の作製方法。 - 前記バルク音響波薄膜上に前記支持構造を形成するステップは、
前記バルク音響波薄膜上に所定の厚さの第1支持層を形成するステップと、
前記主支持壁および前記隔離壁を形成するように前記第1支持層をエッチングするステップと、
第2支持層を前記主支持壁の上面と面一となるように前記隔離壁によって画定される範囲内に充填するステップと、
前記補助支持柱を形成するように前記第2支持層をエッチングするステップとを含む、ことを特徴とする請求項1に記載の薄膜バルク音響波共振器の作製方法。 - 前記隔離壁と前記補助支持柱との材質が異なり、
前記補助支持柱を除去するエッチングプロセスにおいて前記補助支持柱に対するエッチング速度が前記隔離壁に対するエッチング速度よりも大きい、ことを特徴とする請求項6に記載の薄膜バルク音響波共振器の作製方法。 - 前記バルク音響波薄膜上に前記支持構造を形成するステップは、
前記バルク音響波薄膜上に所定の厚さの第1支持層を形成するステップと、
前記主支持壁を形成するように前記第1支持層をエッチングするステップと、
第2支持層を前記主支持壁の上面と面一となるように前記主支持壁によって画定される範囲内に充填するステップと、
前記隔離壁を形成するように前記第2支持層をエッチングするステップと、
第3支持層を前記隔離壁の上面と面一となるように前記隔離壁によって画定される範囲内に充填するステップと、
前記補助支持柱を形成するように前記第3支持層をエッチングするステップとを含む、ことを特徴とする請求項1に記載の薄膜バルク音響波共振器の作製方法。 - 前記主支持壁、前記隔離壁と前記補助支持柱との材質が、いずれも異なり、
前記補助支持柱を除去するエッチングプロセスにおいて前記補助支持柱、前記隔離壁および前記主支持壁に対するエッチング速度が順次低くなる、ことを特徴とする請求項8に記載の薄膜バルク音響波共振器の作製方法。 - 前記バルク音響波薄膜は、前記隔離層上に順次重ねて設けられた第1電極層と、圧電層と、第2電極層とを含む、ことを特徴とする請求項1に記載の薄膜バルク音響波共振器の作製方法。
- 前記第1基板を除去してから前記開放窓を形成する前に、
前記第2電極層を前記第2基板から離れた側から露出させるように前記第1電極層および前記圧電層の一部分を除去するステップであって、露出した前記第2電極層は、前記隔離壁によって画定される範囲に位置する部分を含むステップと、
露出された前記第2電極層をエッチングして、前記隔離壁によって画定される範囲に対応する前記バルク音響波薄膜に前記開放窓を形成するステップとを含む、ことを特徴とする請求項10に記載の薄膜バルク音響波共振器の作製方法。 - 前記バルク音響波薄膜に2つ以上の開放窓を形成する、ことを特徴とする請求項1に記載の薄膜バルク音響波共振器の作製方法。
- 前記開放窓は、前記隔離壁によって画定される範囲内において中心領域よりも前記隔離壁に近い、ことを特徴とする請求項1に記載の薄膜バルク音響波共振器の作製方法。
- 前記支持構造において、前記主支持壁と前記補助支持柱との間に2周または3周の前記隔離壁が形成される、ことを特徴とする請求項1に記載の薄膜バルク音響波共振器の作製方法。
- 前記開放窓を用いて前記補助支持柱および前記隔離壁を除去するステップにおいて、ウエットエッチングプロセスにより前記補助支持柱および前記隔離壁を除去する、ことを特徴とする請求項1に記載の薄膜バルク音響波共振器の作製方法。
- 前記隔離壁と前記主支持壁との間に、均一な幅の隙間を有する、ことを特徴とする請求項1に記載の薄膜バルク音響波共振器の作製方法。
- 第1基板の表面と平行な平面内において、前記隔離壁の平面形状は、五角形、六角形または七角形である、ことを特徴とする請求項1に記載の薄膜バルク音響波共振器の作製方法。
- 前記主支持壁、前記隔離壁および前記補助支持柱の高さは、いずれも2μm~5μmの範囲にある、ことを特徴とする請求項1に記載の薄膜バルク音響波共振器の作製方法。
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