JP7199758B2 - Bulk acoustic wave resonator, manufacturing method thereof, filter, radio frequency communication system - Google Patents

Bulk acoustic wave resonator, manufacturing method thereof, filter, radio frequency communication system Download PDF

Info

Publication number
JP7199758B2
JP7199758B2 JP2021525820A JP2021525820A JP7199758B2 JP 7199758 B2 JP7199758 B2 JP 7199758B2 JP 2021525820 A JP2021525820 A JP 2021525820A JP 2021525820 A JP2021525820 A JP 2021525820A JP 7199758 B2 JP7199758 B2 JP 7199758B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
layer
top electrode
bottom electrode
piezoelectric
resonance
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
JP2021525820A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JP2022507320A (en
Inventor
海龍 羅
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Ningbo Semiconductor International Corp Shanghai Branch
Original Assignee
Ningbo Semiconductor International Corp Shanghai Branch
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Ningbo Semiconductor International Corp Shanghai Branch filed Critical Ningbo Semiconductor International Corp Shanghai Branch
Publication of JP2022507320A publication Critical patent/JP2022507320A/en
Application granted granted Critical
Publication of JP7199758B2 publication Critical patent/JP7199758B2/en
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • HELECTRICITY
    • H03ELECTRONIC CIRCUITRY
    • H03HIMPEDANCE NETWORKS, e.g. RESONANT CIRCUITS; RESONATORS
    • H03H9/00Networks comprising electromechanical or electro-acoustic devices; Electromechanical resonators
    • H03H9/15Constructional features of resonators consisting of piezoelectric or electrostrictive material
    • HELECTRICITY
    • H03ELECTRONIC CIRCUITRY
    • H03HIMPEDANCE NETWORKS, e.g. RESONANT CIRCUITS; RESONATORS
    • H03H9/00Networks comprising electromechanical or electro-acoustic devices; Electromechanical resonators
    • H03H9/15Constructional features of resonators consisting of piezoelectric or electrostrictive material
    • H03H9/17Constructional features of resonators consisting of piezoelectric or electrostrictive material having a single resonator
    • HELECTRICITY
    • H03ELECTRONIC CIRCUITRY
    • H03HIMPEDANCE NETWORKS, e.g. RESONANT CIRCUITS; RESONATORS
    • H03H9/00Networks comprising electromechanical or electro-acoustic devices; Electromechanical resonators
    • H03H9/15Constructional features of resonators consisting of piezoelectric or electrostrictive material
    • H03H9/17Constructional features of resonators consisting of piezoelectric or electrostrictive material having a single resonator
    • H03H9/171Constructional 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
    • H03H9/172Means for mounting on a substrate, i.e. means constituting the material interface confining the waves to a volume
    • H03H9/174Membranes
    • HELECTRICITY
    • H03ELECTRONIC CIRCUITRY
    • H03HIMPEDANCE NETWORKS, e.g. RESONANT CIRCUITS; RESONATORS
    • H03H9/00Networks comprising electromechanical or electro-acoustic devices; Electromechanical resonators
    • H03H9/46Filters
    • HELECTRICITY
    • H03ELECTRONIC CIRCUITRY
    • H03HIMPEDANCE NETWORKS, e.g. RESONANT CIRCUITS; RESONATORS
    • H03H9/00Networks comprising electromechanical or electro-acoustic devices; Electromechanical resonators
    • H03H9/46Filters
    • H03H9/462Microelectro-mechanical filters
    • HELECTRICITY
    • H03ELECTRONIC CIRCUITRY
    • H03HIMPEDANCE NETWORKS, e.g. RESONANT CIRCUITS; RESONATORS
    • H03H9/00Networks comprising electromechanical or electro-acoustic devices; Electromechanical resonators
    • H03H9/46Filters
    • H03H9/54Filters comprising resonators of piezo-electric or electrostrictive material
    • HELECTRICITY
    • H03ELECTRONIC CIRCUITRY
    • H03HIMPEDANCE NETWORKS, e.g. RESONANT CIRCUITS; RESONATORS
    • H03H9/00Networks comprising electromechanical or electro-acoustic devices; Electromechanical resonators
    • H03H9/46Filters
    • H03H9/54Filters comprising resonators of piezo-electric or electrostrictive material
    • H03H9/547Notch filters, e.g. notch BAW or thin film resonator filters
    • HELECTRICITY
    • H03ELECTRONIC CIRCUITRY
    • H03HIMPEDANCE NETWORKS, e.g. RESONANT CIRCUITS; RESONATORS
    • H03H9/00Networks comprising electromechanical or electro-acoustic devices; Electromechanical resonators
    • H03H9/15Constructional features of resonators consisting of piezoelectric or electrostrictive material
    • H03H2009/155Constructional features of resonators consisting of piezoelectric or electrostrictive material using MEMS techniques

Description

本発明は無線周波数通信の技術分野に関し、特にバルク音響波共振器及びその製造方法並びにフィルタ、無線周波数通信システムに関する。 TECHNICAL FIELD The present invention relates to the technical field of radio frequency communication, and more particularly to a bulk acoustic wave resonator and its manufacturing method and filter, radio frequency communication system.

携帯電話で使用される通信などの無線周波数(RF)通信は、無線周波数フィルタを用いる必要があり、各無線周波数フィルタは、いずれも所要の周波数を伝達し、全ての他の周波数を制限することができる。移動通信技術の発展とともに、移動データの転送量も急速に上昇している。従って、周波数リソースが限られており、可能な限り少ない移動通信デバイスを使用する必要があるという前提で、無線基地局、マイクロ基地局又はリピータなどの無線電力送信デバイスの送信パワーを向上させることは、考慮すべき問題となり、また、移動通信装置のフロントエンド回路におけるフィルタパワーの要求も高くなることを意味する。 Radio frequency (RF) communications, such as those used in cell phones, require the use of radio frequency filters, each of which transmits desired frequencies and limits all other frequencies. can be done. With the development of mobile communication technology, the amount of mobile data transferred is also increasing rapidly. Therefore, on the premise that frequency resources are limited and the need to use as few mobile communication devices as possible, it is difficult to improve the transmission power of wireless power transmission devices such as radio base stations, micro base stations or repeaters. , becomes a matter of consideration and also means that the filter power requirements in the front-end circuits of mobile communication devices are also high.

従来、無線基地局などのデバイスでのハイパワーフィルタは主にキャビティフィルタを主とし、そのパワーが100ワットに達するが、このようなフィルタのサイズが大きすぎる。誘電体フィルタを使用するデバイスもあり、その平均パワーが5ワット以上に達することができ、このフィルタのサイズも大きい。サイズが大きいので、この2つのフィルタは無線周波数フロントエンドチップに集積できない。 Conventionally, high-power filters in devices such as wireless base stations are mainly cavity filters, whose power reaches 100 watts, but the size of such filters is too large. Some devices use dielectric filters, the average power of which can reach 5 Watts or more, and the size of this filter is also large. Due to their large size, these two filters cannot be integrated into a radio frequency front-end chip.

MEMS技術が成熟するにつれて、バルク音響波(BAW)共振器で構成されるフィルタは、上記の2つのフィルタの存在する欠陥をうまく克服することができる。バルク音響波共振器はセラミック誘電体フィルタとは比較できない体積上の利点、弾性表面波(SAW)共振器とは比較できない作動周波数及びパワー容量上の利点を持ち、現在の無線通信システムの発展傾向になっている。 As MEMS technology matures, filters composed of bulk acoustic wave (BAW) resonators can successfully overcome the existing deficiencies of the above two filters. Bulk acoustic wave resonators have volume advantages incomparable with ceramic dielectric filters, operating frequency and power capacity advantages incomparable with surface acoustic wave (SAW) resonators, and are a trend of current wireless communication systems. It has become.

バルク音響波共振器の本体部分は、底電極-圧電薄膜-頂電極で構成される「サンドイッチ」構造であり、圧電薄膜の逆圧電効果を利用して電気エネルギーを機械的エネルギーに変換し、バルク音響波共振器で構成されるフィルタにおいて定常波を音響波の形で形成する。音響波の速度が電磁波より5桁小さいので、バルク音響波共振器で構成されるフィルタのサイズが従来の誘電体フィルタなどより小さい。 The main body of the bulk acoustic wave resonator has a “sandwich” structure consisting of a bottom electrode, a piezoelectric thin film, and a top electrode. A standing wave is formed in the form of an acoustic wave in a filter composed of acoustic wave resonators. Since the speed of acoustic waves is five orders of magnitude smaller than that of electromagnetic waves, the size of filters composed of bulk acoustic wave resonators is smaller than that of conventional dielectric filters.

そのうちの1種のキャビティ型バルク音響波共振器の作動原理は、音響波を利用して、底電極又は支持層と空気の交界面で反射し、音響波を圧電層に制限し、共振を実現することであり、高いQ値、低い挿入損失、集積可能であるなどの利点を持っており、広く採用されている。 The working principle of one type of cavity bulk acoustic wave resonator is to use acoustic waves to reflect at the interface between the bottom electrode or support layer and the air, confining the acoustic waves to the piezoelectric layer to achieve resonance. It has advantages such as high Q factor, low insertion loss, and integrability, and is widely adopted.

しかし、従来製作されたキャビティ型バルク音響波共振器は、その品質係数(Q)をさらに向上させることができず、高性能の無線周波数システムの需要を満たすことができない。 However, conventionally fabricated cavity-type bulk acoustic wave resonators cannot further improve their quality factor (Q) and meet the demands of high-performance radio frequency systems.

本発明は、品質係数を向上させ、さらにデバイスの性能を向上させることができるバルク音響波共振器及びその製造方法並びにフィルタ、無線周波数通信システムを提供することを目的とする。 SUMMARY OF THE INVENTION It is an object of the present invention to provide a bulk acoustic wave resonator, a method for manufacturing the same, a filter, and a radio frequency communication system that can improve the quality factor and the performance of the device.

上記目的を実現するために、本発明によれば、
基板と、
前記基板上に設けられる底電極層であって、前記底電極層と前記基板との間にキャビティが形成され、前記底電極層の前記キャビティの上方に位置する部分が平坦に延在している底電極層と、
前記キャビティの上方の部分であって前記底電極層上に形成される圧電共振層と、
前記圧電共振層上に形成される頂電極層であって、前記頂電極層は、前記圧電共振層の外周における前記キャビティの領域に位置し、前記キャビティの底面から離れる方向に突出し、前記圧電共振層を囲んだ周辺方向に延在する頂電極突出部を有する頂電極層とを含むバルク音響波共振器が提供される。
In order to achieve the above object, according to the present invention,
a substrate;
A bottom electrode layer provided on the substrate, wherein a cavity is formed between the bottom electrode layer and the substrate, and a portion of the bottom electrode layer located above the cavity extends flat. a bottom electrode layer;
a piezoelectric resonance layer formed on the bottom electrode layer in an upper portion of the cavity;
A top electrode layer formed on the piezoelectric resonance layer, the top electrode layer being located in the region of the cavity on the outer periphery of the piezoelectric resonance layer, protruding away from the bottom surface of the cavity, and A bulk acoustic wave resonator is provided including a top electrode layer having a peripherally extending top electrode protrusion surrounding the layer.

本発明は、少なくとも1つの本発明に記載のバルク音響波共振器を備えるフィルタをさらに提供する。 The invention further provides a filter comprising at least one bulk acoustic wave resonator according to the invention.

本発明は、少なくとも1つの本発明に記載のフィルタを備える無線周波数通信システムをさらに提供する。 The invention further provides a radio frequency communication system comprising at least one filter according to the invention.

また、本発明によれば、
基板を提供し、頂面が平坦な第1の犠牲層を一部の前記基板上に形成するステップと、
前記第1の犠牲層の頂面上に位置する部分が平坦に延在している底電極層を一部の前記第1の犠牲層上に形成するステップと、
一部の前記第1の犠牲層及び一部の前記底電極層を露出させる圧電共振層を前記底電極層上に形成するステップと、
犠牲突出を有する第2の犠牲層を前記圧電共振層の周囲おいて露出する領域に形成するステップと、
頂電極層を前記圧電共振層及び前記圧電共振層の周囲における一部の前記第2の犠牲層上に形成し、前記犠牲突出を被覆する前記頂電極層の部分を頂電極突出部として形成するステップと、
前記犠牲突出を有する前記第2の犠牲層及び前記第1の犠牲層を除去し、前記犠牲突出を有する前記第2の犠牲層及び前記第1の犠牲層の位置にキャビティを形成するステップであって、前記頂電極突出部が前記圧電共振層の外周における前記キャビティの領域に位置するとともに、前記圧電共振層を囲んだ周辺方向に延在しているステップとを含むバルク音響波共振器の製造方法が提供される。
Moreover, according to the present invention,
providing a substrate and forming a first sacrificial layer having a flat top surface on a portion of the substrate;
forming a bottom electrode layer on a portion of the first sacrificial layer, the portion located on the top surface of the first sacrificial layer extending flatly;
forming a piezoelectric resonance layer on the bottom electrode layer exposing a portion of the first sacrificial layer and a portion of the bottom electrode layer;
forming a second sacrificial layer having sacrificial protrusions in exposed regions around the piezoelectric resonance layer;
A top electrode layer is formed on the piezoelectric resonance layer and a portion of the second sacrificial layer surrounding the piezoelectric resonance layer, and a portion of the top electrode layer covering the sacrificial protrusion is formed as a top electrode protrusion. a step;
removing the second sacrificial layer and the first sacrificial layer with the sacrificial protrusion and forming a cavity at the location of the second sacrificial layer and the first sacrificial layer with the sacrificial protrusion; wherein the top electrode protrusion is located in the region of the cavity at the outer periphery of the piezoelectric resonance layer and extends in the peripheral direction surrounding the piezoelectric resonance layer. A method is provided.

従来技術に比べて、本発明の技術的解決手段は、以下の有益な効果を有する。
1、電気エネルギーを底電極及び頂電極に印加するとき、圧電共振層において生じた圧電現象により、厚さ方向に伝播する望ましい縦波及び圧電共振層の平面に沿って伝播する望ましくない横波を生成し、該横波は、圧電共振層の外周に浮いたキャビティ上の頂電極突出部に遮断され、圧電共振層に対応する領域に反射され、さらに横波がキャビティの外周における膜層に伝播すること起因する損失を減少させ、これによって、音響波損失を改善し、共振器の品質係数を向上させ、最終的にデバイスの性能を向上させることができる。
Compared with the prior art, the technical solution of the present invention has the following beneficial effects.
1. When electrical energy is applied to the bottom electrode and the top electrode, the piezoelectric phenomenon induced in the piezoelectric resonance layer produces a desired longitudinal wave propagating in the thickness direction and an undesirable transverse wave propagating along the plane of the piezoelectric resonance layer. Then, the transverse wave is blocked by the projection of the top electrode on the cavity floating on the outer periphery of the piezoelectric resonance layer, reflected by the area corresponding to the piezoelectric resonance layer, and propagated to the film layer on the outer periphery of the cavity. This can improve the acoustic loss, improve the quality factor of the resonator, and ultimately improve the performance of the device.

2、圧電共振層の周辺とキャビティの周辺とが相互に分離され、すなわち、圧電共振層がキャビティの外周における基板の上方まで連続的に延在しておらず、バルク音響波共振器の有効作動領域をキャビティ領域に完全に制限することができ、底電極ブリッジ部及び頂電極ブリッジ部がいずれもキャビティの一部の辺のみまで延在しており(すなわち、底電極層及び頂電極層がキャビティを完全に被覆することない)、これによって、キャビティの周囲の膜層による、圧電共振層において生じた縦方向振動への影響を減少させ、性能を向上させる。 2. The periphery of the piezoelectric resonance layer and the periphery of the cavity are separated from each other, that is, the piezoelectric resonance layer does not extend continuously above the substrate at the periphery of the cavity, and the effective operation of the bulk acoustic wave resonator The area can be completely confined to the cavity area, with both the bottom and top electrode bridges extending to only some sides of the cavity (i.e., the bottom and top electrode layers ), which reduces the influence of the membrane layer around the cavity on longitudinal vibrations induced in the piezoelectric resonant layer, improving performance.

3、頂電極突出部と底電極層とが相互に重なる部分を有しても、重なる部分の間が隙間構造であり、これによって、寄生パラメータを大幅に低減させることができ、頂電極層及び底電極層のキャビティ領域における電気的接触などの問題を回避し、デバイスの信頼性を向上させることができる。 3. Even if the top electrode protruding part and the bottom electrode layer have overlapping parts, there is a gap structure between the overlapping parts, so that the parasitic parameters can be greatly reduced, and the top electrode layer and the bottom electrode layer Problems such as electrical contact in the cavity region of the bottom electrode layer can be avoided and device reliability can be improved.

4、底電極ブリッジ部及び頂電極ブリッジ部とキャビティとが重なる部分は、いずれも浮いており、底電極ブリッジ部及び頂電極ブリッジ部は、キャビティの領域とは、相互にずれ(すなわち、両者は、キャビティ領域において重ならない)、これによって、寄生パラメータを大幅に低減させることができ、底電極ブリッジ部と頂電極ブリッジ部とが接触することにより引き起こされるリークや短絡などの問題を回避し、デバイスの信頼性を向上させることができる。 4. The overlapping portions of the bottom electrode bridge portion and the top electrode bridge portion with the cavity are all floating, and the bottom electrode bridge portion and the top electrode bridge portion are mutually displaced from the region of the cavity (that is, both , do not overlap in the cavity region), which can greatly reduce the parasitic parameters, avoid problems such as leakage and short circuits caused by contact between the bottom electrode bridge and the top electrode bridge, and make the device reliability can be improved.

5、前記底電極ブリッジ部は、それ自体が位置するキャビティの一部の上方において、キャビティを完全にカバーし、これによって、大面積の底電極ブリッジ部を用いて、その上方の膜層に強力な機械的支持を提供し、ことにより、キャビティの崩れのため、デバイスが失効してしまうという問題を回避する。 5. The bottom electrode bridge completely covers the cavity above the portion of the cavity in which it is located, thereby using a large area bottom electrode bridge to strongly attach to the membrane layer above it. provide good mechanical support, thereby avoiding the problem of device failure due to cavity collapse.

6、頂電極突出部が頂電極共振部の全周を囲み、圧電共振層の周辺から横波を全方位に遮断し、さらに好ましい品質係数を取得することができる。 6. The top electrode protrusion surrounds the entire periphery of the top electrode resonator, blocking transverse waves from the periphery of the piezoelectric resonance layer in all directions, and obtaining a better quality factor.

7、底電極共振部及び底電極ブリッジ部は、同じ膜層で形成され、膜厚が均一であり、頂電極突出部、頂電極共振部及び頂電極ブリッジ部は、同じ膜層で形成され、膜厚が均一であり、これによって、プロセスを簡略化し、コストを削減することができ、頂電極突出部の膜厚が頂電極層の他の部分とほぼ同じであるため、頂電極突出部が切断してしまう状況が発生することなく、デバイスの信頼性を向上させることができる。 7. The bottom electrode resonance part and the bottom electrode bridge part are formed of the same film layer and have a uniform film thickness, and the top electrode projection part, the top electrode resonance part and the top electrode bridge part are formed of the same film layer, The thickness of the top electrode protrusion is uniform, which simplifies the process and reduces the cost. Device reliability can be improved without disconnection situations.

8、底電極層キャビティ領域での部分が平坦であり、一方、有効領域での薄膜の厚さ均一性の向上に寄与することができ、他方、圧電共振層を形成するときのエッチングプロセスの難度の低減に寄与し、底電極層の頂面が平坦ではないため、圧電材料を完全にエッチングしないという問題を回避し、それにより、寄生パラメータを減少させる。 8. The portion of the bottom electrode layer in the cavity region is flat, on the one hand, it can contribute to the improvement of the thickness uniformity of the thin film in the effective region, and on the other hand, it is good for the etching process when forming the piezoelectric resonance layer. It contributes to a reduction in difficulty and avoids the problem of not completely etching the piezoelectric material because the top surface of the bottom electrode layer is not flat, thereby reducing the parasitic parameters.

本発明の一実施例のバルク音響波共振器の上面構造模式図である。1 is a top structural schematic diagram of a bulk acoustic wave resonator according to an embodiment of the present invention; FIG. 図1でのXX’及びYY’線に沿う断面構造模式図である。FIG. 2 is a schematic cross-sectional view taken along lines XX' and YY' in FIG. 1; 図1でのXX’及びYY’線に沿う断面構造模式図である。FIG. 2 is a schematic cross-sectional view taken along lines XX' and YY' in FIG. 1; 本発明の他の実施例のバルク音響波共振器の上面構造模式図である。FIG. 4 is a top structural schematic diagram of a bulk acoustic wave resonator according to another embodiment of the present invention; 本発明の他の実施例のバルク音響波共振器の上面構造模式図である。FIG. 4 is a top structural schematic diagram of a bulk acoustic wave resonator according to another embodiment of the present invention; 本発明の他の実施例のバルク音響波共振器の上面構造模式図である。FIG. 4 is a top structural schematic diagram of a bulk acoustic wave resonator according to another embodiment of the present invention; 本発明の別の実施例のバルク音響波共振器の断面構造模式図である。FIG. 5 is a schematic cross-sectional view of a bulk acoustic wave resonator according to another embodiment of the present invention; 本発明の一実施例のバルク音響波共振器の製造方法のフローチャートである。1 is a flow chart of a method for manufacturing a bulk acoustic wave resonator according to one embodiment of the present invention; 本発明の一実施例のバルク音響波共振器の製造方法における図1AでのXX’に沿う断面模式図である。It is a cross-sectional schematic diagram along XX' in FIG. 1A in the manufacturing method of the bulk acoustic wave resonator of one Example of this invention. 本発明の一実施例のバルク音響波共振器の製造方法における図1AでのXX’に沿う断面模式図である。It is a cross-sectional schematic diagram along XX' in FIG. 1A in the manufacturing method of the bulk acoustic wave resonator of one Example of this invention. 本発明の一実施例のバルク音響波共振器の製造方法における図1AでのXX’に沿う断面模式図である。It is a cross-sectional schematic diagram along XX' in FIG. 1A in the manufacturing method of the bulk acoustic wave resonator of one Example of this invention. 本発明の一実施例のバルク音響波共振器の製造方法における図1AでのXX’に沿う断面模式図である。It is a cross-sectional schematic diagram along XX' in FIG. 1A in the manufacturing method of the bulk acoustic wave resonator of one Example of this invention. 本発明の一実施例のバルク音響波共振器の製造方法における図1AでのXX’に沿う断面模式図である。It is a cross-sectional schematic diagram along XX' in FIG. 1A in the manufacturing method of the bulk acoustic wave resonator of one Example of this invention. 本発明の一実施例のバルク音響波共振器の製造方法における図1AでのXX’に沿う断面模式図である。It is a cross-sectional schematic diagram along XX' in FIG. 1A in the manufacturing method of the bulk acoustic wave resonator of one Example of this invention. 本発明の他の実施例のバルク音響波共振器の製造方法における図1AでのXX’に沿う断面模式図である。1B is a schematic cross-sectional view along XX' in FIG. 1A in the method for manufacturing a bulk acoustic wave resonator according to another embodiment of the present invention; FIG.

以下、図面及び具体的な実施例を参照しながら、本発明の技術的解決手段についてさらに詳細説明する。以下の説明に基づいて、本発明の効果及び特徴はより明確になる。なお、図面は、いずれも非常に簡略化される形式、不正確な比例を用いており、本発明の実施例を容易、明瞭かつ補助的に説明するためのものに過ぎない。同様に、本明細書に記載の方法が一連のステップを含むと、本明細書に示されるこれらのステップの順序は、これらのステップを実行できる唯一の順序ではなく、いくつかの前記ステップは、省略されてもよく、及び/又は、本明細書で説明されていないいくつかの他のステップは、該方法に追加されてもよい。さらに本明細書におけるある物とある物とが「相互にずれる」ことの意味は、両者がキャビティ領域において重ならず、すなわち、両者のキャビティの底面での投影が重ならないことである。 The technical solutions of the present invention are further described in detail below with reference to the drawings and specific embodiments. Based on the following description, the effects and features of the present invention will become clearer. It should be noted that the drawings are all in a greatly simplified form, imprecise proportions, and are merely for the purpose of providing an easy, clear and supplemental explanation of the embodiments of the present invention. Similarly, to the extent that the methods described herein include a series of steps, the order of these steps presented herein is not the only order in which these steps may be performed, and some said steps may include: Some other steps may be omitted and/or not described herein may be added to the method. Further, what is meant herein by "relatively offset" is that they do not overlap in the cavity area, ie their projections at the bottom of the cavity do not overlap.

図1A~図1Cを参照し、図1Aは、本発明の一実施例のバルク音響波共振器の上面構造模式図であり、図1Bは、図1でのXX’に沿う断面構造模式図であり、図1Cは、図1AでのYY’線に沿う断面構造模式図であり、本実施例のバルク音響波共振器は、基板と、底電極層104と、圧電共振層1051と、頂電極層108とを含む。 1A to 1C, FIG. 1A is a top structural schematic diagram of a bulk acoustic wave resonator of one embodiment of the present invention, and FIG. 1B is a cross-sectional structural schematic diagram along XX' in FIG. FIG. 1C is a schematic cross-sectional view along line YY' in FIG. and layer 108 .

前記基板は、ベース100と、前記ベース100上に被覆されるエッチング保護層101とを含む。前記ベース100は、当業者にとって周知される任意の適宜な基材であってもよく、たとえば、シリコン(Si)、ゲルマニウム(Ge)、シリコンゲルマニウム(SiGe)、炭化ケイ素(SiC)、シリコンゲルマニウム炭化(SiGeC)、ヒ化インジウム(InAs)、ヒ化ガリウム(GaAs)、リン化インジウム(InP)、又は、他のIII/V化合物半導体、これらの半導体で構成される多層構造などのうちの少なくともの1つであってもよいし、又は、シリコン・オン・インシュレータ(SOI)、積層シリコン・オン・インシュレータ(SSOI)、積層シリコン・ゲルマニウム・オン・インシュレータ(S-SiGeOI)、積層シリコン・ゲルマニウム・オン・インシュレータ(SiGeOI)及びゲルマニウム・オン・インシュレータ(GeOI)であってもよいし、又は、両面研磨シリコンウエハー(Double Side Polished Wafers、DSP)であってもよいし、酸化アルミニウムなどのセラミックベース、セキエイ、又は、ガラスベースなどであってもよい。前記エッチング保護層101の材料は、任意の適宜な誘電体材料であってもよく、酸化ケイ素、窒化ケイ素、窒素酸化ケイ素、炭化窒化ケイ素などの材料のうちの少なくとも1つを含むがこれらに限られない。該エッチング保護層は、一方、最終的に製造されるバルク音響波共振器の構造安定性を向上させ、バルク音響波共振器とベース100との間の分離を強化させ、ベース100に対する抵抗率要求を低減させることができ、他方、バルク音響波共振器の製造過程で、基板の他の領域がエッチングされないように保護し、それにより、デバイスの性能及び信頼性を向上させる。 The substrate includes a base 100 and an etching protection layer 101 coated on the base 100 . The base 100 may be any suitable substrate known to those skilled in the art, such as silicon (Si), germanium (Ge), silicon germanium (SiGe), silicon carbide (SiC), silicon germanium carbide (SiGeC), indium arsenide (InAs), gallium arsenide (GaAs), indium phosphide (InP), or other III/V compound semiconductors, multilayer structures composed of these semiconductors, etc. May be one or Silicon on Insulator (SOI), Stacked Silicon on Insulator (SSOI), Stacked Silicon Germanium on Insulator (S-SiGeOI), Stacked Silicon Germanium on Insulator (SiGeOI) and Germanium on Insulator (GeOI), or Double Side Polished Wafers (DSP), ceramic-based such as aluminum oxide, Sekiei , or may be a glass base or the like. The material of the etching protection layer 101 may be any suitable dielectric material, including but not limited to at least one of silicon oxide, silicon nitride, silicon nitrogen oxide, silicon carbonitride, and the like. can't The etching protection layer, on the other hand, improves the structural stability of the finally manufactured bulk acoustic wave resonator, strengthens the isolation between the bulk acoustic wave resonator and the base 100, and reduces the resistivity requirements for the base 100. can be reduced while protecting other areas of the substrate from being etched during fabrication of the bulk acoustic wave resonator, thereby improving device performance and reliability.

底電極層104と基板との間にキャビティ102が形成される。図1A~図1Cを参照し、本実施例では、前記キャビティ102は、エッチングプロセスにより、前記エッチング保護層101及びベース100の一部の厚さを順にエッチングすることで形成されてもよく、底部全体が前記基板に凹んだ溝構造となる。しかし、本発明の技術は、これに限定されず、図2Dを参照し、本発明の他の実施例では、前記キャビティ102は、エッチング保護層101の面に突設された犠牲層を後続に除去する方法を用いて除去するプロセスにより、エッチング保護層101の頂面の上方に形成されてもよく、全体が前記エッチング保護層101の面に突設されるキャビティ構造となる。また、本実施例では、キャビティ102の底面の形状は、矩形であってもよいが、本発明の他の実施例では、キャビティ102の底面形状は、さらに、円形、楕円形、又は、矩形以外の多角形(例えば、五角形、六角形)であってもよい。 A cavity 102 is formed between the bottom electrode layer 104 and the substrate. 1A-1C, in this embodiment, the cavity 102 may be formed by sequentially etching the thickness of the etching protection layer 101 and part of the base 100 by an etching process, and the bottom The whole becomes a groove structure recessed in the substrate. However, the technique of the present invention is not limited to this, and referring to FIG. 2D, in another embodiment of the present invention, the cavity 102 is followed by a sacrificial layer protruding from the surface of the etching protection layer 101 . Through the process of removing using a removing method, it may be formed above the top surface of the etching protection layer 101 , resulting in a cavity structure that protrudes over the surface of said etching protection layer 101 as a whole. Also, in this embodiment, the shape of the bottom surface of the cavity 102 may be rectangular, but in other embodiments of the present invention, the shape of the bottom surface of the cavity 102 may also be circular, elliptical, or other than rectangular. polygon (eg, pentagon, hexagon).

圧電共振層1051は、圧電共振部と呼ばれてもよく、前記キャビティ102の上方領域に位置し(つまり、前記キャビティ102の領域内に位置する)、バルク音響波共振器の有効作動領域に対応し、底電極層104と頂電極層108との間に設けられる。底電極層104は、順に接続される底電極ブリッジ部1040及び底電極共振部1041を含み、底電極層104は、前記キャビティ102の上方に位置する部分が平坦に延在しており、すなわち、底電極ブリッジ部1040のキャビティの上方に位置する部分の頂面と前記底電極共振部1041の頂面とが面一にされ、底電極ブリッジ部1040のキャビティの上方に位置する部分の底面と前記底電極共振部1041の底面とが面一にされる。頂電極層108は、順に接続される頂電極ブリッジ部1080、頂電極突出部1081及び頂電極共振部1082を含み、底電極共振部1041、頂電極共振部1082がいずれも圧電共振層1051と重なり、重なる底電極共振部1041、圧電共振層1051、及び頂電極共振部1082に対応する前記キャビティ102の領域は、前記バルク音響波共振器の有効作動領域102Aを構成し、キャビティ102の有効作動領域102A以外の部分は、無効領域102Bであり、圧電共振層1051は、有効作動領域102Aに位置するとともに、キャビティ102の周囲の膜層と分離され、バルク音響波共振器の有効作動領域をキャビティ102の領域に完全に制限することができ、キャビティの周囲の膜層による、圧電共振層において生じた縦方向振動に対する影響を減少させ、無効領域102Bにおいて生じた寄生パラメータを低減させ、デバイスの性能を向上させることができる。底電極共振部1041、圧電共振層1051、頂電極共振部1082は、いずれも上下面が平面である平坦構造であり、前記頂電極突出部1081は、前記有効作動領域102Aの外周におけるキャビティ102Bの上方に位置するとともに、前記頂電極共振部1082に電気的に接続され、前記キャビティ102の底面から離れる方向に突出する。頂電極突出部1081全体は、頂電極共振部1082の頂面に対して上に突出し、前記圧電共振層1051の外周におけるキャビティ領域(すなわち、102B)内に位置する。頂電極突出部1081は、中実構造であってもよいし、中空構造であってもよく、好ましくは中空構造であり、これによって、頂電極層108の膜厚を均一にすることができ、中実の頂電極突出部1081により引き起こされる、頂電極共振部1082及びその下方の圧電共振層1051と底電極共振部1041の崩れ変形を回避し、さらに共振係数を改善する。前記底電極共振部1041及び前記頂電極共振部1082は、いずれも多角形であり(頂面及び底面がいずれも多角形である)、前記底電極共振部1041と前記頂電極共振部1082の形状は、類似してもよいし(図2A及び2Cに示す)、又は、完全に同じであってもよい(図1A及び図2Bに示す)。圧電共振層1051は、前記底電極共振部1041、前記頂電極共振部1082の形状に類似する多角形構造である。 The piezoelectric resonant layer 1051, which may be called a piezoelectric resonant part, is located in the upper region of the cavity 102 (i.e., located within the region of the cavity 102) and corresponds to the effective working area of the bulk acoustic wave resonator. and is provided between the bottom electrode layer 104 and the top electrode layer 108 . The bottom electrode layer 104 includes a bottom electrode bridge portion 1040 and a bottom electrode resonance portion 1041 which are connected in sequence, and the portion of the bottom electrode layer 104 located above the cavity 102 extends flatly, that is, The top surface of the portion of the bottom electrode bridge portion 1040 located above the cavity and the top surface of the bottom electrode resonance portion 1041 are flush with each other, and the bottom surface of the portion of the bottom electrode bridge portion 1040 located above the cavity and the top surface of the bottom electrode resonance portion 1041 are flush with each other. The bottom surface of the bottom electrode resonance portion 1041 is flush with the bottom surface. The top electrode layer 108 includes a top electrode bridge portion 1080, a top electrode protrusion portion 1081, and a top electrode resonance portion 1082, which are connected in order. , the bottom electrode resonator 1041, the piezoelectric resonator layer 1051, and the top electrode resonator 1082, which form an effective operating area 102A of the bulk acoustic wave resonator. A portion other than 102A is an ineffective region 102B, and the piezoelectric resonance layer 1051 is located in the effective operating region 102A and is separated from the film layers surrounding the cavity 102 to make the effective operating region of the bulk acoustic wave resonator into the cavity 102A. to reduce the influence of the film layers around the cavity on the longitudinal vibrations induced in the piezoelectric resonant layer, reduce the parasitic parameters induced in the dead region 102B, and improve the performance of the device. can be improved. The bottom electrode resonant portion 1041, the piezoelectric resonant layer 1051, and the top electrode resonant portion 1082 all have a flat structure with flat upper and lower surfaces, and the top electrode protruding portion 1081 is located at the outer periphery of the effective operating region 102A in the cavity 102B. It is positioned above, is electrically connected to the top electrode resonator 1082 , and protrudes away from the bottom surface of the cavity 102 . The entire top electrode protrusion 1081 protrudes upward with respect to the top surface of the top electrode resonance portion 1082 and is located within the cavity region (ie, 102B) at the outer circumference of the piezoelectric resonance layer 1051 . The top electrode protrusion 1081 may have a solid structure or a hollow structure, and preferably has a hollow structure. It avoids the collapsing deformation of the top electrode resonant part 1082 and the piezoelectric resonant layer 1051 and the bottom electrode resonant part 1041 caused by the solid top electrode protrusion 1081, and further improves the resonance coefficient. Both the bottom electrode resonance portion 1041 and the top electrode resonance portion 1082 are polygonal (the top surface and the bottom surface are both polygonal), and the shapes of the bottom electrode resonance portion 1041 and the top electrode resonance portion 1082 are may be similar (shown in FIGS. 2A and 2C) or completely identical (shown in FIGS. 1A and 2B). The piezoelectric resonance layer 1051 has a polygonal structure similar to the shapes of the bottom electrode resonance part 1041 and the top electrode resonance part 1082 .

図1A~図1Cを参照し、本実施例では、底電極層104、圧電共振層1051及び頂電極層108が「腕時計」状の膜層構造を構成し、底電極ブリッジ部1040が底電極共振部1041の1つの角と位置合わせされ、頂電極ブリッジ部1080が頂電極共振部1082の1つの角と位置合わせされ、底電極ブリッジ部1040及び頂電極ブリッジ部1080が「腕時計」の2つのバンドに相当し、前記頂電極突出部1081は、前記頂電極共振部1082の辺に沿って設けられるとともに、前記頂電極ブリッジ部1080と前記頂電極共振部1082とが位置合わせされる領域のみに設けられ、前記頂電極突出部1081は、「腕時計」の文字盤と1つのバンドとの間の接続構造に相当し、有効領域102Aでの底電極共振部1041、圧電共振層1051、頂電極共振部1082の積層構造が腕時計の文字盤に相当し、該文字盤は、バンド部がキャビティの周囲の基板上の膜層に接続されるほか、残りの部分がいずれもキャビティを介してキャビティの周囲の基板上の膜層と分離される。すなわち、本実施例では、前記頂電極突出部1081は、前記圧電共振層1051の周辺方向を囲んで延在しており、前記頂電極突出部1081は、圧電共振層1051の周辺方向に沿って、圧電共振層1051の一部の辺のみに囲まれ、圧電共振層1051が位置する平面を参照とし、前記頂電極突出部1081と底電極ブリッジ部1040とは、圧電共振層1051の両側に位置するとともに、完全に対向し、これによって、所定の横波遮断効果を実現するとともに、頂電極ブリッジ部1080及び底電極ブリッジ部1040で被覆されていない無効領域102Bの面積の減少に寄与し、さらにデバイスのサイズの減少に寄与し、また、頂電極ブリッジ部1080及び底電極ブリッジ部1040の面積の減少に寄与し、寄生パラメータをさらに減少させ、デバイスの電気的性能を向上させる。前記底電極ブリッジ部1040は、前記底電極共振部1041の一側に電気的に接続され、前記底電極共振部1041の上から、底電極共振部1041の外側に浮いたキャビティ(すなわち、102B)の上方を経由した後に、前記キャビティ102の外周における一部のエッチング保護層101の上方まで延在しており、前記頂電極ブリッジ部1080は、前記頂電極突出部1081の前記頂電極共振部1082と背向する側に電気的に接続され、前記頂電極突出部1081の上から、前記頂電極突出部1081の外側に浮いたキャビティ(すなわち、102B)の上方を経由した後に、前記キャビティ102の外周における一部のエッチング保護層101の上方まで延在しており、前記底電極ブリッジ部1040及び前記頂電極ブリッジ部1080が前記キャビティ102の2つの対向する辺の外側の基板の上方まで延在しており、このとき、前記底電極ブリッジ部1040と前記頂電極ブリッジ部1080とは、キャビティ102領域において相互にずれ(すなわち、両者が重ならない)、これによって、寄生パラメータを低減させ、底電極ブリッジ部と頂電極ブリッジ部とが接触することによる、リークや短絡などの問題を回避し、デバイスの性能を向上させることができる。前記底電極ブリッジ部1040は、対応する信号線を接続することにより、底電極共振部1041に対応する信号を転送するために用いられ、前記頂電極ブリッジ部1080は、対応する信号線を接続することにより、頂電極突出部1081を介して頂電極共振部1082に対応する信号を転送するために用いられ、それにより、バルク音響波共振器が正常に作動できるようにし、具体的には、底電極ブリッジ部1040、頂電極ブリッジ部1080を介してそれぞれ底電極共振部1041及び頂電極共振部1082に時変電圧を印加することにより、縦方向延在モード、又は、「ピストン」モードを励起し、圧電共振層1051は、電気エネルギー形態のエネルギーを縦波に変換し、この過程で寄生横波を生成し、頂電極突出部1081は、これらの横波がキャビティの外周における膜層に伝播することを遮断し、それをキャビティ102の領域内に制限することができ、それにより、横波によるエネルギー損失を回避し、品質係数を向上させる。 1A to 1C, in this embodiment, the bottom electrode layer 104, the piezoelectric resonance layer 1051 and the top electrode layer 108 constitute a "watch"-like film layer structure, and the bottom electrode bridge portion 1040 is the bottom electrode resonance layer. Aligned with one corner of portion 1041, with top electrode bridge portion 1080 aligned with one corner of top electrode resonator portion 1082, bottom electrode bridge portion 1040 and top electrode bridge portion 1080 form two bands of a "watch". and the top electrode projecting portion 1081 is provided along the side of the top electrode resonant portion 1082 and is provided only in a region where the top electrode bridge portion 1080 and the top electrode resonant portion 1082 are aligned. The top electrode protrusion 1081 corresponds to the connection structure between the dial of a "watch" and one band, and includes the bottom electrode resonance part 1041, the piezoelectric resonance layer 1051, and the top electrode resonance part in the effective area 102A. The laminated structure of 1082 corresponds to the dial of a wrist watch, in which the band part is connected to the film layer on the substrate around the cavity, and the remaining parts are all connected to the cavity around the cavity through the cavity. Separated from the membrane layer on the substrate. That is, in this embodiment, the top electrode protrusion 1081 extends around the piezoelectric resonance layer 1051 in the peripheral direction, and the top electrode protrusion 1081 extends along the peripheral direction of the piezoelectric resonance layer 1051. , the top electrode protrusion 1081 and the bottom electrode bridge 1040 are located on both sides of the piezoelectric resonance layer 1051, and refer to the plane where the piezoelectric resonance layer 1051 is located. 1080 and 1040, which contributes to reducing the area of the invalid region 102B not covered by the top electrode bridge portion 1080 and the bottom electrode bridge portion 1040. and the area of the top and bottom electrode bridges 1080 and 1040, further reducing the parasitic parameters and improving the electrical performance of the device. The bottom electrode bridge part 1040 is electrically connected to one side of the bottom electrode resonance part 1041 and is a cavity (ie, 102B) floating above the bottom electrode resonance part 1041 to the outside of the bottom electrode resonance part 1041 . , and extends to above a portion of the etching protection layer 101 on the outer periphery of the cavity 102 , and the top electrode bridge portion 1080 extends to the top electrode resonance portion 1082 of the top electrode projecting portion 1081 . is electrically connected to the side opposite to the top electrode protrusion 1081, and after passing above the cavity (that is, 102B) floating outside the top electrode protrusion 1081, the cavity 102 Extending above a portion of the etching protection layer 101 at the perimeter, the bottom electrode bridge portion 1040 and the top electrode bridge portion 1080 extend above the substrate outside two opposite sides of the cavity 102. At this time, the bottom electrode bridge portion 1040 and the top electrode bridge portion 1080 are mutually offset (i.e., do not overlap) in the cavity 102 region, thereby reducing parasitic parameters and reducing the bottom electrode Problems such as leaks and short circuits due to contact between the bridge portion and the top electrode bridge portion can be avoided, and the performance of the device can be improved. The bottom electrode bridge portion 1040 is used to transfer the corresponding signal to the bottom electrode resonance portion 1041 by connecting the corresponding signal line, and the top electrode bridge portion 1080 connects the corresponding signal line. is used to transfer a corresponding signal to the top electrode resonator 1082 via the top electrode protrusion 1081, thereby enabling the bulk acoustic wave resonator to operate normally, specifically the bottom electrode. By applying a time-varying voltage to the bottom electrode resonance portion 1041 and the top electrode resonance portion 1082 via the electrode bridge portion 1040 and the top electrode bridge portion 1080, respectively, a longitudinal extension mode or a “piston” mode is excited. , the piezoelectric resonance layer 1051 converts energy in the form of electrical energy into longitudinal waves, generating parasitic transverse waves in the process, and the top electrode protrusions 1081 allow these transverse waves to propagate to the membrane layers at the perimeter of the cavity. It can be blocked and confined to the region of the cavity 102, thereby avoiding energy losses due to shear waves and improving the quality factor.

好ましくは、頂電極突出部1081の線幅は、それぞれ対応するプロセスに許容される最小線幅であり、頂電極突出部1081と圧電共振層1051との間の水平距離は、いずれも対応するプロセスに許容される最小距離であり、これによって、頂電極突出部1081が所定の横波遮断効果を実現できるとともに、デバイス面積の減少に寄与する。 Preferably, the line width of the top electrode protrusion 1081 is the minimum line width allowed for the corresponding process, and the horizontal distance between the top electrode protrusion 1081 and the piezoelectric resonance layer 1051 is the same as the corresponding process. This is the minimum allowable distance for the top electrode protrusion 1081, which allows the top electrode protrusion 1081 to achieve a desired transverse wave blocking effect and contributes to a reduction in device area.

また、前記頂電極突出部1081の側壁は、前記圧電共振層の頂面に対して、傾斜した側壁であり、図1Bに示すように、前記頂電極突出部1081の図1AでのXX’線に沿う断面は、台形、又は、台形に類似する形状であり、前記頂電極突出部1081の2つの側壁と前記圧電共振層1051の頂面との間の角度α1、α2がいずれも45度以下であり、これによって、頂電極突出部1081の側壁が垂直過ぎるため、頂電極突出部1081が切断してしまい、さらに頂電極共振部1082に信号を転送する効果に影響を与えることを回避し、また、頂電極層108全体の厚さ均一性をさらに向上させることができる。 Also, the side wall of the top electrode protrusion 1081 is a side wall inclined with respect to the top surface of the piezoelectric resonance layer, and as shown in FIG. has a trapezoidal or trapezoidal-like shape, and the angles α1 and α2 between the two sidewalls of the top electrode protrusion 1081 and the top surface of the piezoelectric resonance layer 1051 are both 45 degrees or less. This avoids that the side wall of the top electrode protrusion 1081 is too vertical, causing the top electrode protrusion 1081 to be cut and further affecting the effect of transferring the signal to the top electrode resonance part 1082, Also, the thickness uniformity of the entire top electrode layer 108 can be further improved.

本発明の1つの好適な実施例では、底電極共振部1041及び底電極ブリッジ部1040は、同じ膜層の製造プロセス(すなわち、同じ膜層製造プロセス)で形成され、頂電極共振部1082、頂電極突出部1081及び頂電極ブリッジ部1080は、同じ膜層の製造プロセス(すなわち、同じ膜層製造プロセス)で形成され、すなわち、底電極共振部1041及び底電極ブリッジ部1040は、一体に製作される膜層であり、頂電極共振部1082、頂電極突出部1081及び頂電極ブリッジ部1080は、一体に製作される膜層であり、これによって、プロセスを簡略化し、コストを削減し、底電極共振部1041及び底電極ブリッジ部1040を製作するための膜層材料と、頂電極共振部1082、頂電極突出部1081及び頂電極ブリッジ部1080を製作するための膜層材料とは、それぞれ、本分野技術において周知される任意の適宜な導電性材料又は半導体材料を用いてもよく、導電性材料は、導電性を有する金属材料であってもよく、たとえば、アルミニウム(Al)、銅(Cu)、白金(Pt)、金(Au)、モリブデン(Mo)、タングステン(W)、イリジウム(Ir)、オスミウム(Os)、レニウム(Re)、パラジウム(Pd)、ロジウム(Rh)及びルテニウム(Ru)のうちの1種又は複数種であり、前記半導体材料は、たとえば、Si、Ge、SiGe、SiC、SiGeCなどである。本発明の他の実施例では、プロセスコスト及びプロセス技術で許容される前提で、底電極共振部1041及び底電極ブリッジ部1040は、異なる膜層製造プロセスで形成されてもよく、頂電極共振部1082、頂電極突出部1081及び頂電極ブリッジ部1080は、異なる膜層製造プロセスで形成されてもよい。 In one preferred embodiment of the present invention, the bottom electrode resonator portion 1041 and the bottom electrode bridge portion 1040 are formed in the same film layer manufacturing process (that is, the same film layer manufacturing process), and the top electrode resonator portion 1082 and the top electrode bridge portion 1082 are formed in the same film layer manufacturing process. The electrode protruding portion 1081 and the top electrode bridge portion 1080 are formed in the same film layer manufacturing process (that is, the same film layer manufacturing process), that is, the bottom electrode resonance portion 1041 and the bottom electrode bridge portion 1040 are integrally manufactured. The top electrode resonator portion 1082, the top electrode protrusion portion 1081 and the top electrode bridge portion 1080 are integrally fabricated film layers, which simplifies the process, reduces the cost, and reduces the cost of the bottom electrode. The film layer materials for fabricating the resonator portion 1041 and the bottom electrode bridge portion 1040, and the film layer materials for fabricating the top electrode resonator portion 1082, the top electrode protrusion portion 1081, and the top electrode bridge portion 1080 are Any suitable conductive or semiconductor material known in the art may be used, and the conductive material may be a metallic material having electrical conductivity, such as aluminum (Al), copper (Cu) , platinum (Pt), gold (Au), molybdenum (Mo), tungsten (W), iridium (Ir), osmium (Os), rhenium (Re), palladium (Pd), rhodium (Rh) and ruthenium (Ru) and the semiconductor material is, for example, Si, Ge, SiGe, SiC, SiGeC, or the like. In other embodiments of the present invention, the bottom electrode resonator portion 1041 and the bottom electrode bridge portion 1040 may be formed by different film layer manufacturing processes, subject to process cost and process technology permitting, and the top electrode resonator portion 1082, top electrode protrusion 1081 and top electrode bridge 1080 may be formed by different film layer manufacturing processes.

図2A~図2Cを参照し、横波遮断効果をさらに向上させるために、頂電極突出部1081が頂電極共振部1082のより多くの連続辺まで延在している。たとえば、図2Aを参照し、圧電共振層1051、頂電極共振部1082及び底電極共振部1041がいずれも五角形の平面構造であり、圧電共振層1051の面積が最小であり、頂電極共振部1082がそれより大きく、底電極共振部1041の面積が最大であり、前記頂電極突出部1081は、頂電極共振部1082の複数の辺に沿って設けられるとともに、これらの辺に接続され、前記底電極共振部1041と前記底電極ブリッジ部1040との接続部分のキャビティ102の底面での投影は、頂電極突出部1081のキャビティ102の底面での投影から露出され、これによって、頂電極突出部1081と底電極ブリッジ部1040とが重ならないようにし、さらに寄生パラメータを低減させることができる。またたとえば、図2Bを参照し、圧電共振層1051、頂電極共振部1082及び底電極共振部1041がいずれも五角形の平面構造であり、圧電共振層1051の面積が最小であり、頂電極共振部1082と底電極共振部1041とは、面積、形状などが同じであるか、又は、ほぼ同じであり、頂電極突出部1081が頂電極共振部1082の全周を囲み、頂電極共振部1082と底電極共振部1041とのキャビティ102底面での投影が重なり、これによって、密閉な環状を呈する頂電極突出部1081により、圧電共振層1051の生じた横波に対して全方位遮断を行う。 2A-2C, the top electrode protrusion 1081 extends to more continuous sides of the top electrode resonator 1082 to further improve the transverse wave blocking effect. For example, referring to FIG. 2A, the piezoelectric resonance layer 1051, the top electrode resonance part 1082 and the bottom electrode resonance part 1041 are all pentagonal planar structures, the area of the piezoelectric resonance layer 1051 is the smallest, and the top electrode resonance part 1082 is larger than that, and the area of the bottom electrode resonance portion 1041 is the largest, and the top electrode projection portion 1081 is provided along a plurality of sides of the top electrode resonance portion 1082 and connected to these sides, The projection of the connecting portion between the electrode resonance portion 1041 and the bottom electrode bridge portion 1040 on the bottom surface of the cavity 102 is exposed from the projection of the top electrode protrusion portion 1081 on the bottom surface of the cavity 102 . and the bottom electrode bridge portion 1040 are prevented from overlapping each other, and the parasitic parameter can be further reduced. For example, referring to FIG. 2B, the piezoelectric resonance layer 1051, the top electrode resonance section 1082, and the bottom electrode resonance section 1041 all have a pentagonal planar structure, the area of the piezoelectric resonance layer 1051 is the smallest, and the top electrode resonance section 1082 and the bottom electrode resonance portion 1041 have the same or substantially the same area, shape, etc., and the top electrode protruding portion 1081 surrounds the top electrode resonance portion 1082 and The bottom electrode resonance portion 1041 and the projection on the bottom surface of the cavity 102 are superimposed, whereby the transverse waves generated by the piezoelectric resonance layer 1051 are blocked in all directions by the top electrode projection portion 1081 presenting a closed annular shape.

図2A~2Cを参照し、本発明のこれらの実施例では、前記底電極ブリッジ部1040は、前記底電極共振部1041の少なくとも1つの辺、又は、少なくとも1つの角に電気的に接続され、前記底電極共振部1041の対応する辺から、前記底電極共振部1041の外側に浮いたキャビティ(すなわち、102B)の上方を経由した後に、前記キャビティ102の外周における一部のエッチング保護層101の上方まで延在しており、前記頂電極ブリッジ部1080は、前記頂電極突出部1081の前記頂電極共振部1082と背向する少なくとも1つの辺又は少なくとも1つの角に電気的に接続され、前記頂電極突出部1081から、前記頂電極突出部1081の外側に浮いたキャビティ(すなわち、102B)の上方を経由した後に、前記キャビティ102の外周における一部のエッチング保護層101の上方まで延在しており、前記頂電極ブリッジ部1080と前記底電極ブリッジ部1040との前記キャビティ102の底面での投影は、ちょうど接続されてもよいし、相互に分離されてもよく、これによって、前記頂電極ブリッジ部1080と前記底電極ブリッジ部1040とは、キャビティ102の領域において、重ならずに相互にずれる。たとえば、図1A、図2A~2Bに示すように、底電極ブリッジ部1040は、前記キャビティ102の1本の辺のみの外周における一部の基板の上方まで延在しており、前記頂電極ブリッジ部1080は、前記キャビティ102の1本の辺のみの外周における一部の基板の上方まで延在しており、前記頂電極ブリッジ部1080と前記底電極ブリッジ部1040との前記キャビティ102の底面での投影が相互に分離され、これによって、前記頂電極ブリッジ部1080と前記底電極ブリッジ部1040とが重なるとき、寄生パラメータの導入や、引き起こす可能性があるリークや短絡などの問題を回避する。しかし、好ましくは、図2Cを参照し、前記底電極ブリッジ部1040は、前記底電極共振部1041の全ての辺に沿って設けられるとともに、前記キャビティ102の外周における基板まで連続的に延在しており、これによって、底電極ブリッジ部1040は、前記キャビティ102の外周におけるより多くの方向での一部の基板の上方まで延在していることができ、すなわち、このとき、前記底電極ブリッジ部1040は、それ自体が位置するキャビティの一部の上方においてキャビティ102を完全にカバーし、それにより、大面積の底電極ブリッジ部1040の敷設により、有効作動領域102Aの膜層に対する支持力を増加させ、キャビティ102の崩れを防止する。さらに好ましくは、前記底電極ブリッジ部1040が前記キャビティ102の外周におけるより多くの方向での一部の基板の上方まで延在しているとき、前記頂電極ブリッジ部1080は、前記キャビティ102の外周における1つの方向のみでの一部の基板の上方まで延在しており、たとえば、キャビティ102の上面形状が矩形である場合、前記頂電極ブリッジ部1080がキャビティ102の1本の辺のみの外周における基板の上方まで延在しており、底電極ブリッジ部1040が前記キャビティ102の他の3本の辺まで延在しており、このとき、前記頂電極ブリッジ部1080と前記底電極ブリッジ部1040との前記キャビティ102の底面での投影は、ちょうど接続されるか、又は、相互に分離され、すなわち、このとき、前記底電極ブリッジ部1040は、それ自体が位置するキャビティの一部の上方において、キャビティ102を完全にカバーし、前記頂電極ブリッジ部1080の幅方向に、前記頂電極ブリッジ部1080と重ならない。これによって、頂電極ブリッジ部1080を大面積設けると、底電極ブリッジ部1040などの構造と垂直方向に重なるため、多すぎる寄生パラメータが導入されることを回避し、デバイスの電気的性能及び信頼性をさらに向上させることができる。 2A-2C, in these embodiments of the present invention, the bottom electrode bridge portion 1040 is electrically connected to at least one side or at least one corner of the bottom electrode resonant portion 1041, After passing above the cavity (that is, 102B) floating outside the bottom electrode resonance part 1041 from the corresponding side of the bottom electrode resonance part 1041, part of the etching protection layer 101 on the outer periphery of the cavity 102 is etched. The top electrode bridge portion 1080 is electrically connected to at least one side or at least one corner of the top electrode protruding portion 1081 facing away from the top electrode resonance portion 1082, and the After passing above the cavity (that is, 102B) floating outside the top electrode protrusion 1081 from the top electrode protrusion 1081, it extends to above a part of the etching protection layer 101 on the outer periphery of the cavity 102. , and the projections of the top electrode bridge portion 1080 and the bottom electrode bridge portion 1040 on the bottom surface of the cavity 102 may just be connected or separated from each other, thereby allowing the top electrode The bridge portion 1080 and the bottom electrode bridge portion 1040 are offset from each other in the region of the cavity 102 without overlapping. For example, as shown in FIGS. 1A and 2A-2B, the bottom electrode bridge portion 1040 extends above a portion of the substrate at the perimeter of only one side of the cavity 102 to provide the top electrode bridge. A portion 1080 extends above a portion of the substrate at the perimeter of only one side of the cavity 102 , and at the bottom surface of the cavity 102 between the top electrode bridge portion 1080 and the bottom electrode bridge portion 1040 . are separated from each other, thereby avoiding the introduction of parasitic parameters and problems such as leaks and shorts that can be caused when the top electrode bridge portion 1080 and the bottom electrode bridge portion 1040 overlap. However, preferably, referring to FIG. 2C, the bottom electrode bridge portion 1040 is provided along all sides of the bottom electrode resonance portion 1041 and continuously extends to the substrate at the outer periphery of the cavity 102. , which allows the bottom electrode bridge portion 1040 to extend above some substrates in more directions at the perimeter of the cavity 102, i.e., when the bottom electrode bridge The portion 1040 completely covers the cavity 102 over the part of the cavity in which it is located, so that the laying of the large area bottom electrode bridge portion 1040 provides the effective working area 102A with a supporting force to the membrane layer. to prevent the cavity 102 from collapsing. More preferably, when the bottom electrode bridge portion 1040 extends above a portion of the substrate in more directions at the outer periphery of the cavity 102, the top electrode bridge portion 1080 extends from the outer periphery of the cavity 102. For example, if the top surface shape of the cavity 102 is rectangular, the top electrode bridge portion 1080 extends to the outer periphery of only one side of the cavity 102. , and the bottom electrode bridge portion 1040 extends to the other three sides of the cavity 102, where the top electrode bridge portion 1080 and the bottom electrode bridge portion 1040 and are just connected or separated from each other, i.e., the bottom electrode bridge portion 1040 is then above the portion of the cavity in which it is located. , completely covers the cavity 102 and does not overlap the top electrode bridge portion 1080 in the width direction of the top electrode bridge portion 1080 . Thus, when the top electrode bridge portion 1080 is provided in a large area, it vertically overlaps structures such as the bottom electrode bridge portion 1040, thereby avoiding introducing too many parasitic parameters and improving the electrical performance and reliability of the device. can be further improved.

本発明の各実施例では、前記キャビティ102の上面形状が多角形である場合、底電極ブリッジ部1040及び頂電極ブリッジ部1080のそれぞれから、前記キャビティの少なくとも1つの辺が露出され、これによって、底電極ブリッジ部1040が接続される底電極共振部1041、及び頂電極突出部1081が接続される頂電極共振部1082は、それぞれ少なくとも一端が完全に浮いており、このように、無効領域102Bの面積の減少に寄与し、さらに無効領域102Bにおいて生じた寄生コンデンサなどの寄生パラメータを減少させ、デバイスの性能を向上させる。好ましくは、前記頂電極突出部1081は、前記キャビティ102の上方において少なくとも前記底電極ブリッジ部1040と相互にずれ(すなわち、両者がキャビティ領域において重ならない)、これによって、無効領域102Bにおいて生じた寄生コンデンサなどの寄生パラメータをさらに低減させ、デバイスの性能を向上させる。 In each embodiment of the present invention, when the top surface shape of the cavity 102 is polygonal, at least one side of the cavity is exposed from each of the bottom electrode bridge portion 1040 and the top electrode bridge portion 1080, thereby: At least one end of each of the bottom electrode resonance portion 1041 to which the bottom electrode bridge portion 1040 is connected and the top electrode resonance portion 1082 to which the top electrode projection portion 1081 is connected is completely floating. It contributes to the reduction of the area, and also reduces the parasitic parameters such as the parasitic capacitance generated in the invalid area 102B, thereby improving the performance of the device. Preferably, the top electrode protrusion 1081 is offset from at least the bottom electrode bridge portion 1040 above the cavity 102 (i.e., they do not overlap in the cavity area), thereby reducing the parasitic Further reduce parasitic parameters such as capacitors to improve device performance.

なお、最適な横波遮断効果を実現し、小さいサイズのデバイスの製作に寄与するために、頂電極突出部1081が有効作動領域102Aに近接するほど、好ましく、頂電極突出部1081の線幅が小さいほど、好ましく、好ましくは、頂電極突出部1081の線幅は、対応するプロセスに許容される最小線幅であり、頂電極突出部1081と有効作動領域102Aと(すなわち、圧電共振層1051と)の水平距離は、対応するプロセスに許容される最小距離である。 In order to realize the optimum transverse wave blocking effect and contribute to the fabrication of small-sized devices, it is preferable that the top electrode protrusion 1081 is closer to the effective operating area 102A, and the line width of the top electrode protrusion 1081 is smaller. More preferably, the line width of the top electrode protrusion 1081 is the minimum line width allowed for the corresponding process, and the top electrode protrusion 1081 and the effective operating area 102A (that is, the piezoelectric resonance layer 1051) is the minimum distance allowed for the corresponding process.

なお、上記各実施例では、頂電極共振部1082と底電極共振部1041とは、形状が類似し又は同じであり、面積が同じであるか、又は、底電極共振部1041の面積が頂電極共振部1082の面積より大きいが、本発明の技術的解決手段は、これに限られない。本発明の他の実施例では、頂電極共振部1082と底電極共振部1041との形状は、類似しなくてもよいが、頂電極突出部1081は、形状が圧電共振層1051の形状に一致し、圧電共振層1051の少なくとも1つの辺に沿って延在できることが好ましい。さらに、研究によれば、バルク音響波共振器の寄生横波のほとんどが有効作動領域102A上の膜層とキャビティの外周における基板との間の接続構造を介して伝達されることを発見し、従って、本発明の各実施例では、有効作動領域102Aの膜層を効果的に支持できることを確保する前提で、頂電極ブリッジ部1080の面積(つまり、線幅)を最小、底電極ブリッジ部1040の面積(つまり、線幅)を最小にできる限り制御することができる。 In each of the above embodiments, the top electrode resonance portion 1082 and the bottom electrode resonance portion 1041 have similar or the same shape and have the same area, or the area of the bottom electrode resonance portion 1041 is the same as that of the top electrode. Although the area of the resonator 1082 is larger, the technical solution of the present invention is not limited to this. In other embodiments of the present invention, the shape of the top electrode resonant portion 1082 and the bottom electrode resonant portion 1041 may not be similar, but the shape of the top electrode protruding portion 1081 may match the shape of the piezoelectric resonant layer 1051 . It is preferable that it matches and can extend along at least one side of the piezoelectric resonance layer 1051 . Furthermore, research has found that most of the parasitic transverse waves in bulk acoustic wave resonators are transmitted through the connecting structure between the film layers on the effective working area 102A and the substrate at the periphery of the cavity, thus , in each embodiment of the present invention, the area (i.e., line width) of the top electrode bridge portion 1080 is minimized, and the area (i.e., line width) of the bottom electrode bridge portion 1040 is minimized, provided that the membrane layers of the effective active area 102A can be effectively supported. The area (ie line width) can be controlled as much as possible.

本発明の一実施例は、上記の任意の本発明の実施例に記載の少なくとも1つのバルク音響波共振器を備えるフィルタをさらに提供する。 An embodiment of the invention further provides a filter comprising at least one bulk acoustic wave resonator as described in any of the embodiments of the invention above.

本発明の一実施例は、本発明の一実施例に記載の少なくとも1つのフィルタを備える無線周波数通信システムをさらに提供する。 An embodiment of the invention further provides a radio frequency communication system comprising at least one filter according to an embodiment of the invention.

図3を参照し、本発明の一実施例は、本発明のバルク音響波共振器(たとえば、図1A~図2Cに示すバルク音響波共振器)の製造方法であって、
基板を提供し、頂面が平坦な第1の犠牲層を一部の前記基板上に形成するステップS1と、
前記第1の犠牲層の頂面上に位置する部分が平坦に延在している底電極層を一部の前記第1の犠牲層上に形成するステップS2と、
圧電共振層を前記底電極層上に形成し、圧電共振層から一部の前記第1の犠牲層及び一部の前記底電極層を露出させるステップS3と、
犠牲突出を有する第2の犠牲層を前記圧電共振層の周囲から露出される領域に形成するステップS4と、
頂電極層を前記圧電共振層及び圧電共振層の周囲の一部の第2の犠牲層上に形成し、前記頂電極層の前記犠牲突出に被覆される部分が頂電極突出部を形成するステップS5と、
前記犠牲突出を有する第2の犠牲層及び前記第1の犠牲層を除去し、前記犠牲突出を有する第2の犠牲層及び前記第1の犠牲層の位置にキャビティを形成するステップであって、前記頂電極突出部が前記圧電共振層の外周におけるキャビティ領域に位置するとともに、前記圧電共振層の周辺方向を囲んで延在しているステップS6とを含む、製造方法をさらに提供する。
Referring to FIG. 3, one embodiment of the present invention is a method of manufacturing a bulk acoustic wave resonator of the present invention (eg, the bulk acoustic wave resonator shown in FIGS. 1A-2C) comprising:
Step S1 of providing a substrate and forming a first sacrificial layer with a flat top surface on a portion of said substrate;
step S2 of forming a bottom electrode layer on a portion of the first sacrificial layer, the portion positioned on the top surface of the first sacrificial layer extending flatly;
a step S3 of forming a piezoelectric resonance layer on the bottom electrode layer and exposing a portion of the first sacrificial layer and a portion of the bottom electrode layer from the piezoelectric resonance layer;
step S4 of forming a second sacrificial layer having a sacrificial protrusion in a region exposed from the periphery of the piezoelectric resonance layer;
forming a top electrode layer on the piezoelectric resonant layer and a second sacrificial layer on a portion of the periphery of the piezoelectric resonant layer, the portion of the top electrode layer covered by the sacrificial protrusion forming a top electrode protrusion; S5;
removing the second sacrificial layer with sacrificial protrusions and the first sacrificial layer and forming a cavity at the location of the second sacrificial layer with sacrificial protrusions and the first sacrificial layer, comprising: and step S6, wherein the top electrode protrusion is located in the cavity area at the outer circumference of the piezoelectric resonance layer and extends around the piezoelectric resonance layer in the peripheral direction.

図1A、1B及び図4A~4Bを参照し、本実施例のステップS1で、基板をエッチングして溝を形成し、溝に材料を充填するプロセスにより、第1の犠牲層を一部の基板上に形成し、具体的な実現過程は、以下を含む。 1A, 1B and 4A-4B, in step S1 of the present embodiment, the first sacrificial layer is formed into a part of the substrate by etching the substrate to form grooves and filling the grooves with material. The specific realization process formed above includes the following.

まず、図1A及び図4Aを参照し、基板を提供し、具体的には、ベース100を提供し、ベース100にエッチング保護層101を被覆する。前記エッチング保護層101は、熱酸化、熱窒化、熱酸窒化などの熱処理方法、又は、化学気相堆積、物理気相堆積又はアトミックレイヤデポジションなどの堆積方法など、任意の適宜なプロセス方法によって、ベース100上に形成されてもよい。さらに、保護層101のエッチング厚さは、実際のデバイスプロセスのニーズに応じて合理的に設定されてもよく、ここで具体的には限定しない。 First, referring to FIGS. 1A and 4A, a substrate is provided, specifically a base 100 is provided, and the base 100 is coated with an etching protection layer 101 . The etching protection layer 101 is formed by any suitable process method, such as thermal treatment methods such as thermal oxidation, thermal nitridation, thermal oxynitridation, or deposition methods such as chemical vapor deposition, physical vapor deposition or atomic layer deposition. , may be formed on the base 100 . Moreover, the etching thickness of the protective layer 101 may be reasonably set according to the actual device process needs, and is not specifically limited here.

続いて、図1A、1B及び図4Aを参照し、ホトエッチング及びエッチングプロセスにより、基板をエッチングすることにより、少なくとも1つの溝102’を形成する。該エッチングプロセスは、湿式エッチング又は乾式エッチングプロセスであってもよく、乾式エッチングプロセスを用いることが好ましく、乾式エッチングは、反応性イオンエッチング(RIE)、イオンビームエッチング、プラズマエッチング、又は、レーザ切断を含むがこれらに限られない。溝102’の深さ及び形状は、全て、製造すべきバルク音響波共振器に必要なキャビティの深さ及び形状に決められ、溝102’の横断面形状は、矩形であり、本発明の他の実施例では、溝102’の横断面は、さらに、円形、楕円形又は矩形以外の他の多角形(五角形、六角形など)など、他の任意の適宜な形状であってもよい。 Subsequently, referring to FIGS. 1A, 1B and 4A, at least one groove 102' is formed by etching the substrate by a photo-etching and etching process. The etching process may be a wet etching process or a dry etching process, preferably using a dry etching process, the dry etching process being reactive ion etching (RIE), ion beam etching, plasma etching, or laser cutting. Including but not limited to: The depth and shape of the groove 102' are all determined by the depth and shape of the cavity required for the bulk acoustic wave resonator to be manufactured, and the cross-sectional shape of the groove 102' is rectangular. In embodiments, the cross-section of groove 102' may also be any other suitable shape, such as circular, elliptical, or other polygonal shapes other than rectangular (pentagons, hexagons, etc.).

次に、図1A、1B及び図4Bを参照し、気相堆積、熱酸化、スピンコーティング又はエピタキシャル成長などのプロセスにより、第1の犠牲層103を前記溝102’に充填してもよく、前記第1の犠牲層103は、ベース100及びエッチング保護層101と異なる半導体材料、誘電体材料又はフォトレジスト材料などを選択してもよく、たとえば、ベース100がSiベースであると、第1の犠牲層103は、Geであってもよく、この場合、形成される第1の犠牲層103は、さらに、溝の外周におけるエッチング保護層101に被覆されるか、又は、頂面が溝の周囲のエッチング保護層101の頂面より高い可能性があり、次に、化学機械平坦化(CMP)プロセスにより、前記第1の犠牲層103の頂部を前記エッチング保護層101の頂面まで平坦化することにより、前記第1の犠牲層103を溝102’のみに位置させ、前記第1の犠牲層103の頂面をその周囲のエッチング保護層101の頂面と面一にするようにし、これによって、平坦面を有する底電極層104の後続形成に平坦なプロセス面を提供する。 1A, 1B and 4B, a first sacrificial layer 103 may be filled into the trench 102' by a process such as vapor deposition, thermal oxidation, spin coating or epitaxial growth, and 1 sacrificial layer 103 may be selected semiconductor material, dielectric material or photoresist material different from the base 100 and etching protection layer 101, for example, if the base 100 is Si-based, the first sacrificial layer 103 may be Ge, in which case the formed first sacrificial layer 103 is further covered by the etching protection layer 101 at the periphery of the trench or the top surface is etched around the trench. by planarizing the top of the first sacrificial layer 103 to the top surface of the etching protection layer 101 by a chemical mechanical planarization (CMP) process, which may be higher than the top surface of the protection layer 101 . , the first sacrificial layer 103 is positioned only in the groove 102', and the top surface of the first sacrificial layer 103 is made flush with the top surface of the surrounding etching protection layer 101, thereby flattening. It provides a flat process surface for subsequent formation of the bottom electrode layer 104 with a surface.

図1A、1B及び4Cを参照し、ステップS2で、まず、予め形成される底電極の材料に応じて、適宜な方法を選択して、エッチング保護層101、第1の犠牲層103の面に底電極材料層(図示せず)を被覆してもよく、たとえば、マグネトロンスパッタリング、蒸着などの物理気相堆積、又は、化学気相堆積方法によって底電極材料層を形成し、次に、底電極パターンが定義されるフォトレジスト層(図示せず)をリソグラフィプロセスで底電極材料層上に形成し、フォトレジスト層をマスクとして、前記底電極材料層をエッチングすることにより、底電極層(すなわち、残りの底電極材料層)104を形成し、この後に、フォトレジスト層を除去する。底電極材料層は、本分野技術において周知される任意の適宜な導電性材料又は半導体材料を用いることができ、導電性材料は、導電性を有する金属材料であってもよく、例えば、アルミニウム(Al)、銅(Cu)、白金(Pt)、金(Au)、モリブデン(Mo)、タングステン(W)、イリジウム(Ir)、オスミウム(Os)、レニウム(Re)、パラジウム(Pd)、ロジウム(Rh)及びルテニウム(Ru)のうちの1種又は複数種であり、前記半導体材料は、たとえば、Si、Ge、SiGe、SiC、SiGeCなどである。本実施例では、底電極層(残りの底電極材料層)104は、この後に形成される有効作動領域102Aに被覆される底電極共振部1041と、底電極共振部1041の一側から第1の犠牲層103の面を経由して、溝102’の外側での一部のエッチング保護層101上まで延在している底電極ブリッジ部1040と、底電極共振部1041といずれも分離される底電極の外周部1042とを含み、該底電極の外周部1042は、該領域の形成すべきバルク音響波共振器の1つの金属接点として、底電極ブリッジ部1040の底電極共振部1041と背向する側に接続されてもよいし、隣接するバルク音響波共振器の底電極ブリッジ部の一部として、底電極ブリッジ部1040と分離されてもよく、本発明の他の実施例では、底電極の外周部1042は、省略されてもよい。底電極共振部1041の上面形状は、五角形であってもよく、本発明の他の実施例では、四角形又は六角形などであってもよく、前記底電極ブリッジ部1040は、底電極共振部1041の少なくとも1つの辺、又は、少なくとも1つの角に電気的に接続され、前記底電極共振部1041の対応する辺から、底電極共振部1041の外側の第1の犠牲層103の頂面を経由した後、前記溝102’の外周における一部のエッチング保護層101の頂面上まで延在している。また、本実施例では、第1の犠牲層103の頂面とエッチング保護層101の頂面とが面一にされるため、形成される前記底電極層104の底面を面一にし、頂面も面一にすることができ、このとき、前記底電極層104は、全範囲において平坦に延在しており、すなわち、底電極共振部1041及び底電極ブリッジ部1040は、面一にされる底面及び面一にされる頂面を有する。好ましくは、図2Cに示すように、前記底電極ブリッジ部1040は、それ自体が位置するキャビティの一部の上方において、キャビティ102を完全にカバーし、前記頂電極ブリッジ部1080の幅方向に、前記頂電極ブリッジ部1080と重ならないことで、後続の膜層に対する支持力を向上させ、前記頂電極ブリッジ部1080と重なるため、不必要な寄生パラメータを導入することをできるだけ回避する。底電極共振部1041は、無線周波数(RF)信号などの電気信号を受信又は提供する入力電極、又は、出力電極として用いられてもよい。 Referring to FIGS. 1A, 1B and 4C, in step S2, first, an appropriate method is selected according to the material of the bottom electrode to be formed in advance, and the surfaces of the etching protection layer 101 and the first sacrificial layer 103 are etched. A bottom electrode material layer (not shown) may be coated, for example by physical vapor deposition such as magnetron sputtering, evaporation, or chemical vapor deposition methods to form the bottom electrode material layer and then the bottom electrode. A photoresist layer (not shown) in which a pattern is defined is formed on the bottom electrode material layer by a lithographic process, and the bottom electrode material layer is etched using the photoresist layer as a mask to form the bottom electrode layer (i.e., the bottom electrode layer). The remaining bottom electrode material layer) 104 is formed, after which the photoresist layer is removed. The bottom electrode material layer can use any suitable conductive or semiconductor material known in the art, and the conductive material can be a metallic material having electrical conductivity, such as aluminum ( Al), copper (Cu), platinum (Pt), gold (Au), molybdenum (Mo), tungsten (W), iridium (Ir), osmium (Os), rhenium (Re), palladium (Pd), rhodium ( Rh) and ruthenium (Ru), and the semiconductor material is, for example, Si, Ge, SiGe, SiC, SiGeC, or the like. In this embodiment, the bottom electrode layer (remaining bottom electrode material layer) 104 includes a bottom electrode resonance portion 1041 covered by an effective operating region 102A to be formed later, and a first electrode layer from one side of the bottom electrode resonance portion 1041 . Both the bottom electrode bridge portion 1040 and the bottom electrode resonance portion 1041 extending to a part of the etching protection layer 101 outside the groove 102' via the surface of the sacrificial layer 103 are separated. The outer peripheral portion 1042 of the bottom electrode serves as one metal contact of the bulk acoustic wave resonator to be formed in the region, and the bottom electrode resonant portion 1041 of the bottom electrode bridge portion 1040 and the back of the bottom electrode. 1040 as part of the bottom electrode bridge portion of an adjacent bulk acoustic wave resonator, and in other embodiments of the invention, the bottom electrode bridge portion 1040 The electrode perimeter 1042 may be omitted. The shape of the top surface of the bottom electrode resonance part 1041 may be a pentagon, and in another embodiment of the present invention, it may be a square or a hexagon. from the corresponding side of the bottom electrode resonance portion 1041 via the top surface of the first sacrificial layer 103 outside the bottom electrode resonance portion 1041 After that, it extends to the top surface of part of the etching protection layer 101 on the outer periphery of the groove 102'. Further, in this embodiment, since the top surface of the first sacrificial layer 103 and the top surface of the etching protection layer 101 are flush with each other, the bottom surface of the bottom electrode layer 104 to be formed is flush with the top surface. can also be made flush, at which time the bottom electrode layer 104 extends flat over the entire range, that is, the bottom electrode resonance part 1041 and the bottom electrode bridge part 1040 are made flush. It has a bottom surface and a flush top surface. Preferably, as shown in FIG. 2C, the bottom electrode bridge portion 1040 completely covers the cavity 102 above the portion of the cavity in which it is located, and across the width of the top electrode bridge portion 1080: The non-overlapping of the top electrode bridge portion 1080 improves the supporting capacity for subsequent membrane layers, and the overlap of the top electrode bridge portion 1080 avoids introducing unnecessary parasitic parameters as much as possible. The bottom electrode resonator 1041 may be used as an input electrode to receive or provide an electrical signal, such as a radio frequency (RF) signal, or as an output electrode.

図1A、1B及び図4Cを参照し、ステップS3で、まず、化学気相堆積、物理気相堆積又はアトミックレイヤデポジションなど、当業者にとって周知される任意の適宜な方法で圧電材料層105を堆積形成してもよく、次に、圧電薄膜パターンが定義されたフォトレジスト層(図示せず)をリソグラフィプロセスで圧電材料層105上に形成し、フォトレジスト層をマスクとして、前記圧電材料層105をエッチングすることにより、圧電共振層1051を形成し、この後に、フォトレジスト層を除去する。前記圧電材料層105の材料は、窒化アルミニウム(AlN)、酸化亜鉛(ZnO)、チタン酸ジルコン酸鉛(PZT)、ニオブ酸リチウム(LiNbO3)、セキエイ(Quartz)、ニオブ酸カリウム(KNbO3)、又は、タンタル酸リチウム(LiTaO3)など、ウルツ鉱型結晶構造を有する圧電材料及びそれらの組合せを用いてもよい。圧電材料層105は、窒化アルミニウム(AlN)を含むと、さらに、希土類金属を含んでもよく、例えば、スカンジウム(Sc)、エルビウム(Er)、イットリウム(Y)及びランタン(La)のうちの少なくとも1種である。また、圧電材料層105は、窒化アルミニウム(AlN)を含むと、さらに、遷移金属(例えば、ジルコニウム(Zr)、チタン(Ti)、マンガン(Mn)及びハフニウム(Hf)のうちの少なくとも1種)を含んでもよい。パターニングした後に残りの圧電材料層105は、相互に分離される圧電共振層1051と圧電外周部1050とを含み、圧電共振層1051は、底電極共振部1041上に位置し、底電極ブリッジ部1040が露出され、底電極共振部1041に完全に被覆されてもよいし、又は、部分的に被覆されてもよい。圧電共振層1051の形状は、底電極共振部1041の形状と同じであってもよく、異なってもよく、その上面形状は、五角形であってもよく、四角形、六角形、七角形、又は、八角形などの他の多角形であってもよい。圧電外周部1050と圧電共振層1051との間に隙間を形成することにより、底電極ブリッジ部1040の上方及び前記底電極共振部1041の周囲の一部の第1の犠牲層103を露出させ、形成される隙間によって、後続の第2の犠牲層の形成領域を制限し、また、後続の犠牲突出の形成に平坦なプロセス面を提供し、圧電外周部1050は、この後に形成される頂電極の外周部と、この前に形成される底電極の外周部1042とを分離させることを実現し、また、後続の第2の犠牲層及び頂電極層の形成に平坦なプロセス面を提供することができる。 1A, 1B and 4C, in step S3, first, piezoelectric material layer 105 is deposited by any suitable method known to those skilled in the art, such as chemical vapor deposition, physical vapor deposition, or atomic layer deposition. Alternatively, a photoresist layer (not shown) having a piezoelectric thin film pattern defined thereon is formed on the piezoelectric material layer 105 by a lithography process, and the photoresist layer is used as a mask to form the piezoelectric material layer 105. is etched to form the piezoelectric resonance layer 1051, after which the photoresist layer is removed. Materials of the piezoelectric material layer 105 are aluminum nitride (AlN), zinc oxide (ZnO), lead zirconate titanate (PZT), lithium niobate (LiNbO 3 ), quartz, and potassium niobate (KNbO 3 ). Alternatively, piezoelectric materials having a wurtzite crystal structure, such as lithium tantalate (LiTaO 3 ), and combinations thereof may be used. The piezoelectric material layer 105 includes aluminum nitride (AlN) and may also include rare earth metals, such as at least one of scandium (Sc), erbium (Er), yttrium (Y), and lanthanum (La). Seeds. In addition, the piezoelectric material layer 105 contains aluminum nitride (AlN) and transition metal (eg, at least one of zirconium (Zr), titanium (Ti), manganese (Mn), and hafnium (Hf)). may include After patterning, the remaining piezoelectric material layer 105 includes a piezoelectric resonant layer 1051 and a piezoelectric outer peripheral portion 1050 that are separated from each other, the piezoelectric resonant layer 1051 being positioned on the bottom electrode resonant portion 1041 and the bottom electrode bridge portion 1040 . is exposed and may be completely or partially covered by the bottom electrode resonator 1041 . The shape of the piezoelectric resonance layer 1051 may be the same as or different from the shape of the bottom electrode resonance portion 1041, and the shape of the upper surface thereof may be a pentagon, a quadrangle, a hexagon, a heptagon, or Other polygons such as octagons are also possible. By forming a gap between the piezoelectric outer peripheral portion 1050 and the piezoelectric resonance layer 1051, a part of the first sacrificial layer 103 above the bottom electrode bridge portion 1040 and around the bottom electrode resonance portion 1041 is exposed, The gap that is formed limits the formation area of the subsequent second sacrificial layer and also provides a flat process surface for the subsequent formation of the sacrificial protrusions, and the piezoelectric perimeter 1050 is the top electrode that is subsequently formed. and the previously formed bottom electrode perimeter 1042, and provide a flat process surface for the subsequent formation of the second sacrificial layer and the top electrode layer. can be done.

図1A、1B及び図4Dを参照し、ステップS4で、まず、コーティングプロセスや気相堆積プロセスなどの適宜なプロセスにより、圧電外周部1050、圧電共振層1051、及び圧電外周部1050と圧電共振層1051との間の隙間に第2の犠牲層106を被覆してもよく、第2の犠牲層106が圧電外周部1050と圧電共振層1051との間の隙間を満充填することができ、該第2の犠牲層106の材料は、アモルファス炭素、フォトレジスト、誘電体材料(たとえば、窒化ケイ素、酸炭化ケイ素、多孔質材料など)、又は、半導体材料(たとえば、多結晶シリコン、アモルファスシリコン、ゲルマニウム)などから選択される少なくとも1種であってもよく、次に、CMPプロセスにより第2の犠牲層106に対して頂部平坦化を行うことにより、第2の犠牲層106を圧電外周部1050と圧電共振層1051との間の隙間のみに充填し、圧電外周部1050、圧電共振層1051及び第2の犠牲層106が平坦な上面を構成する。本発明の他の実施例では、エッチングバックプロセスにより、圧電外周部1050及び圧電共振層1051の上面上の第2の犠牲層106を除去することにより、圧電外周部1050と圧電共振層1051との間の隙間のみに充填してもよい。次に、コーティングプロセス、又は、気相堆積プロセスなどの適宜なプロセスにより、圧電外周部1050、圧電共振層1051及び第2の犠牲層106に犠牲材料(図示せず)を被覆してもよく、該犠牲材料の厚さは、形成すべき犠牲突出107の突出高さに決められ、該犠牲材料は、アモルファス炭素、フォトレジスト、誘電体材料(たとえば、窒化ケイ素、酸炭化ケイ素、多孔質材料など)、又は、半導体材料(たとえば、多結晶シリコン、アモルファスシリコン、ゲルマニウム)などから選択される少なくとも1種であり、好ましくは第2の犠牲層106の材質と同じであり、コストを節約し、プロセスを簡略化し、次に、リソグラフィプロセス、又は、ホトエッチングとエッチングの組合せプロセスにより、前記犠牲材料をパターニングし、犠牲突出107を形成し、犠牲突出107の形状、大きさ及び位置などにより、この後に形成される頂電極突出部の形状、大きさ及び位置などが決められる。好ましくは、犠牲突出107の側壁は、圧電共振層1051が位置する平面(すなわち、圧電共振層1051の頂面)に対して傾斜した側壁であり、犠牲突出107の側壁と圧電共振層1051の頂面との間の角度θ1、θ2がいずれも45度以下であり、これによって、この後に頂電極凹み部1081に材料を被覆することに寄与し、切断することを回避し、厚さ均一性を向上させる。さらに好ましくは、犠牲突出107の線幅は、対応するプロセスに許容される最小線幅であり、犠牲突出107と前記圧電共振層1051との間の水平距離(犠牲突出107と前記圧電共振層1051の水平間隔距離)は、対応するプロセスに許容される最小距離であり、これによって、好ましい横波遮断効果を実現するとともに、デバイスのサイズの減少に寄与する。本発明の他の実施例では、犠牲突出107及び第2の犠牲層106は、同じプロセスにより形成されてもよく、たとえば、まず圧電外周部1050、圧電共振層1051及び圧電外周部1050と圧電共振層1051との間の隙間に、厚さが圧電共振層1051の厚さと犠牲突出107の厚さとの和以上の第2の犠牲層106を被覆し、次に、エッチングプロセスにより第2の犠牲層106をパターニングすることにより、圧電外周部1050と圧電共振層1051との間の隙間のみに充填される第2の犠牲層106を形成し、一部の第2の犠牲層106は、犠牲突出107を有し、該犠牲突出107の底面と前記圧電共振層1051の頂面とが面一とされてもよく、残りの一部の第2の犠牲層106の頂面と前記圧電共振層1051の頂面とが面一とされる。 Referring to FIGS. 1A, 1B and 4D, in step S4, first, the piezoelectric outer peripheral portion 1050, the piezoelectric resonant layer 1051, and the piezoelectric outer peripheral portion 1050 and the piezoelectric resonant layer are subjected to a suitable process such as a coating process or a vapor deposition process. 1051 may be coated with a second sacrificial layer 106, and the second sacrificial layer 106 can fill the gap between the piezoelectric outer peripheral portion 1050 and the piezoelectric resonance layer 1051, The material of the second sacrificial layer 106 can be amorphous carbon, photoresist, dielectric material (e.g. silicon nitride, silicon oxycarbide, porous material, etc.), or semiconductor material (e.g. polycrystalline silicon, amorphous silicon, germanium ), etc. Then, the second sacrificial layer 106 is formed into the piezoelectric outer peripheral portion 1050 by planarizing the top of the second sacrificial layer 106 by a CMP process. Only the gap between the piezoelectric resonance layer 1051 is filled, and the piezoelectric outer peripheral portion 1050, the piezoelectric resonance layer 1051 and the second sacrificial layer 106 form a flat upper surface. In another embodiment of the present invention, the second sacrificial layer 106 on the top surface of the piezoelectric outer periphery 1050 and the piezoelectric resonant layer 1051 is removed by an etch back process, thereby removing the piezoelectric outer periphery 1050 and the piezoelectric resonant layer 1051 . Only the interstices may be filled. A sacrificial material (not shown) may then be coated on the piezoelectric perimeter 1050, the piezoelectric resonant layer 1051 and the second sacrificial layer 106 by a suitable process such as a coating process or vapor deposition process, The thickness of the sacrificial material is determined by the protrusion height of the sacrificial protrusions 107 to be formed, and the sacrificial material can be amorphous carbon, photoresist, dielectric materials (e.g., silicon nitride, silicon oxycarbide, porous materials, etc.). ), or at least one selected from semiconductor materials (e.g., polycrystalline silicon, amorphous silicon, germanium), etc., preferably the same as the material of the second sacrificial layer 106, to save costs and process and then pattern the sacrificial material to form sacrificial protrusions 107 by a lithographic process or a combination of photo-etching and etching processes. The shape, size, position, etc. of the top electrode protrusion to be formed are determined. Preferably, the sidewalls of the sacrificial protrusion 107 are inclined with respect to the plane on which the piezoelectric resonance layer 1051 is located (that is, the top surface of the piezoelectric resonance layer 1051), so that the sidewalls of the sacrificial protrusion 107 and the top of the piezoelectric resonance layer 1051 are inclined. The angles θ1 and θ2 between the surfaces are both 45 degrees or less, which contributes to coating the top electrode recess 1081 with material later, avoids cutting, and ensures thickness uniformity. Improve. More preferably, the line width of the sacrificial protrusion 107 is the minimum line width allowed for the corresponding process, and the horizontal distance between the sacrificial protrusion 107 and the piezoelectric resonance layer 1051 (the sacrificial protrusion 107 and the piezoelectric resonance layer 1051 ) is the minimum distance allowed for the corresponding process, thereby achieving favorable shear wave blocking effect and contributing to device size reduction. In other embodiments of the present invention, the sacrificial protrusion 107 and the second sacrificial layer 106 may be formed by the same process, for example, first the piezoelectric outer periphery 1050, the piezoelectric resonant layer 1051, and the piezoelectric outer periphery 1050 and the piezoelectric resonant layer. The gap between the layer 1051 is covered with a second sacrificial layer 106 having a thickness equal to or greater than the sum of the thickness of the piezoelectric resonance layer 1051 and the thickness of the sacrificial protrusion 107, and then the second sacrificial layer is formed by an etching process. 106 is patterned to form the second sacrificial layer 106 that fills only the gap between the piezoelectric outer peripheral portion 1050 and the piezoelectric resonance layer 1051 , and part of the second sacrificial layer 106 is the sacrificial protrusion 107 , the bottom surface of the sacrificial protrusion 107 and the top surface of the piezoelectric resonance layer 1051 may be flush with each other, and the top surface of the remaining part of the second sacrificial layer 106 and the top surface of the piezoelectric resonance layer 1051 may be flush with each other. It is flush with the top surface.

図1A、図1B及び図4Eを参照し、ステップS5で、まず、予め形成された頂電極の材料に基づいて、適宜な方法を選択し、圧電外周部1050、圧電共振層1051、第2の犠牲層106及び犠牲突出107の面に頂電極材料層(図示せず)を被覆してもよく、たとえば、マグネトロンスパッタリング蒸着などの物理気相堆積、又は、化学気相堆積方法によって、頂電極材料層を形成してもよく、頂電極材料層は、各位置で厚さが均一であってもよく、次に、頂電極パターンが定義されたフォトレジスト層(図示せず)をリソグラフィプロセスで頂電極材料層上に形成し、フォトレジスト層をマスクとして、前記頂電極材料層をエッチングすることにより、頂電極層(すなわち、パターニングされた頂電極材料層、又は、残りの頂電極材料層)108を形成し、この後に、フォトレジスト層を除去する。頂電極材料層は、本分野技術において周知される任意の適宜な導電性材料又は半導体材料を用いてもよく、導電性材料は、導電性を有する金属材料であってもよく、例えば、Al、Cu、Pt、Au、Mo、W、Ir、Os、Re、Pd、Rh及びRuのうちの1種又は複数種などであり、前記半導体材料は、たとえば、Si、Ge、SiGe、SiC、SiGeCなどである。本実施例では、頂電極層108は、圧電共振層1051上に被覆される頂電極共振部1082と、犠牲突出107上に被覆される頂電極突出部1081と、頂電極突出部1081から、一部の第2の犠牲層106の頂面を経由して、頂電極突出部1081の外側の圧電外周部1050上まで延在している頂電極ブリッジ部1080と、頂電極共振部1082及び頂電極突出部1081といずれも分離される頂電極の外周部1083とを含み、該頂電極の外周部1083は、該領域の形成すべきバルク音響波共振器の1つの金属接点として、頂電極ブリッジ部1080の頂電極共振部1082と背向する一側に接続されてもよく、隣接するバルク音響波共振器の頂電極ブリッジ部の一部として、頂電極ブリッジ部1080と分離されてもよく、本発明の他の実施例では、頂電極の外周部1083は省略されてもよい。頂電極共振部1082の上面形状は、圧電共振層1051の形状と同じであってもよく、異なってもよく、その上面形状がたとえば五角形であり、圧電共振層1051を頂電極共振部1082と底電極共振部1041との間に完全に挟み込むように、頂電極共振部1082の面積が圧電共振層1051より大きいことが好ましく、それにより、デバイスのサイズの減少及び寄生パラメータの低減に寄与する。本発明の他の実施例では、頂電極共振部1082の形状は、さらに四角形、六角形、七角形、又は、八角形などの多角形であってもよい。頂電極層108は、無線周波数(RF)信号などの電気信号を受信又は提供する入力電極、又は、出力電極として用いられてもよい。たとえば、底電極層104が入力電極として用いられると、頂電極層108が出力電極として用いられてもよく、底電極層104が出力電極として用いられると、頂電極層108が入力電極として用いられてもよく、圧電共振層1051は、頂電極共振部1082又は底電極共振部1041を介して入力された電気信号をバルク音響波に変換する。たとえば、圧電共振層1051は、物理振動により電気信号をバルク音響波に変換する。頂電極突出部1081は、前記頂電極共振部1082の少なくとも1つの辺に沿って設けられるとともに、前記頂電極共振部1082の対応する辺に接続され、すなわち、前記頂電極突出部1081は、前記頂電極共振部1082の辺に沿って設けられるとともに、前記頂電極ブリッジ部1080と前記頂電極共振部1082とが位置合わせされる領域に少なくとも設けられ、たとえば、頂電極突出部1081は、前記頂電極共振部1082の全周を囲んで、閉環構造を構成し(図2B及び2Cに示す)、またたとえば、頂電極突出部1081は、前記頂電極共振部1082の複数の連続辺において延在することにより、開環構造を構成する(図2Aに示す)。前記頂電極ブリッジ部1080は、前記頂電極突出部1081の前記頂電極共振部1082と背向する側に電気的に接続され、前記頂電極突出部1081上から、一部の第2の犠牲層106の頂面を経由して、溝102’の外側の一部のエッチング保護層101の頂面まで延在しており、前記頂電極ブリッジ部1080と前記底電極ブリッジ部1040とは、相互にずれ(すなわち、両者がキャビティ102の領域において重ならない)、前記頂電極ブリッジ部1080及び前記底電極ブリッジ部1040のそれぞれから、溝102’の少なくとも1つの辺が露出される。本発明の一実施例では、図1A及び図2Aを参照し、前記溝102’の底面での投影のうち、前記頂電極突出部1081の投影から少なくとも、前記底電極共振部1041の前記底電極ブリッジ部1040より接続される境界の投影が露出される。前記頂電極ブリッジ部1080と前記底電極ブリッジ部1040との前記溝102’の底面での投影は、ちょうど接続されるか、又は、相互に分離され、前記頂電極ブリッジ部1080は、前記溝102’の1本の辺のみの外周における一部の基板の上方まで延在してもよい。 1A, 1B and 4E, in step S5, first, based on the material of the pre-formed top electrode, select an appropriate method, and A top electrode material layer (not shown) may be coated on the surfaces of the sacrificial layer 106 and the sacrificial protrusions 107, for example, by physical vapor deposition, such as magnetron sputtering deposition, or chemical vapor deposition methods. Layers may be formed, the top electrode material layer may be uniform in thickness at each location, and then a photoresist layer (not shown) having a top electrode pattern defined thereon is deposited by a lithographic process. A top electrode layer (i.e., the patterned top electrode material layer or the remaining top electrode material layer) 108 is formed on the electrode material layer and etched by etching the top electrode material layer using the photoresist layer as a mask. is formed, after which the photoresist layer is removed. The top electrode material layer may use any suitable conductive or semiconducting material known in the art, and the conductive material may be a metallic material having electrical conductivity, such as Al, Cu, Pt, Au, Mo, W, Ir, Os, Re, Pd, Rh and Ru, etc., and the semiconductor material is, for example, Si, Ge, SiGe, SiC, SiGeC, etc. is. In this embodiment, the top electrode layer 108 includes a top electrode resonant portion 1082 coated on the piezoelectric resonant layer 1051 , a top electrode protrusion 1081 coated on the sacrificial protrusion 107 , and a top electrode protrusion 1081 . A top electrode bridge portion 1080 extending through the top surface of the second sacrificial layer 106 of the second sacrificial layer 106 and onto the piezoelectric outer peripheral portion 1050 outside the top electrode projection portion 1081, a top electrode resonance portion 1082 and a top electrode It includes a protrusion 1081 and a top electrode perimeter 1083 which are both separated, the top electrode perimeter 1083 serving as one metal contact of the bulk acoustic wave resonator to be formed in the region, the top electrode bridge portion. 1080 may be connected to one side facing away from the top electrode resonator portion 1082, or may be separated from the top electrode bridge portion 1080 as part of the top electrode bridge portion of the adjacent bulk acoustic wave resonator. In other embodiments of the invention, the top electrode perimeter 1083 may be omitted. The shape of the top surface of the top electrode resonance part 1082 may be the same as or different from the shape of the piezoelectric resonance layer 1051. The shape of the top surface is, for example, a pentagon. The area of the top electrode resonator 1082 is preferably larger than the piezoelectric resonator layer 1051 so as to be completely sandwiched between the electrode resonator 1041, thereby contributing to the reduction of device size and parasitic parameters. In other embodiments of the present invention, the shape of the top electrode resonator 1082 may also be polygonal, such as square, hexagon, heptagon, or octagon. The top electrode layer 108 may be used as an input electrode for receiving or providing electrical signals, such as radio frequency (RF) signals, or as an output electrode. For example, when bottom electrode layer 104 is used as an input electrode, top electrode layer 108 may be used as an output electrode, and when bottom electrode layer 104 is used as an output electrode, top electrode layer 108 may be used as an input electrode. The piezoelectric resonance layer 1051 converts an electrical signal input via the top electrode resonance section 1082 or the bottom electrode resonance section 1041 into a bulk acoustic wave. For example, the piezoelectric resonant layer 1051 converts electrical signals into bulk acoustic waves by physical vibration. The top electrode projecting portion 1081 is provided along at least one side of the top electrode resonant portion 1082 and connected to the corresponding side of the top electrode resonant portion 1082. It is provided along the side of the top electrode resonant portion 1082 and is provided at least in a region where the top electrode bridge portion 1080 and the top electrode resonant portion 1082 are aligned. A closed ring structure is formed around the entire circumference of the electrode resonant portion 1082 (shown in FIGS. 2B and 2C), and for example, the top electrode protrusion 1081 extends at a plurality of continuous sides of the top electrode resonant portion 1082. This constitutes an open ring structure (shown in FIG. 2A). The top electrode bridge portion 1080 is electrically connected to the side of the top electrode protruding portion 1081 facing away from the top electrode resonant portion 1082. From above the top electrode protruding portion 1081, a part of the second sacrificial layer 106 to the top surface of a portion of the etching protection layer 101 outside the groove 102', and the top electrode bridge portion 1080 and the bottom electrode bridge portion 1040 are connected to each other. At least one side of the groove 102' is exposed from each of the top electrode bridge portion 1080 and the bottom electrode bridge portion 1040, with offset (ie, they do not overlap in the region of the cavity 102). In one embodiment of the present invention, referring to FIGS. 1A and 2A, at least from the projection of the top electrode protrusion 1081 in the projection on the bottom surface of the groove 102′, the bottom electrode of the bottom electrode resonator 1041 A projection of the boundary connected by the bridge portion 1040 is exposed. The projections of the top electrode bridge portion 1080 and the bottom electrode bridge portion 1040 on the bottom surface of the groove 102' are just connected or separated from each other, and the top electrode bridge portion 1080 is connected to the groove 102. ' may extend above a portion of the substrate at the perimeter of only one side of '.

図1A、1B及び図4Fを参照し、ステップS6で、ホトエッチングとエッチングプロセス、又は、レーザ切断との組合せプロセスにより、圧電外周部1050の溝102’に面する辺、又は、バルク音響波共振器のデバイス領域の外周に穴を開けてもよく、一部の第1の犠牲層103、一部の犠牲突出107又は犠牲突出107から露出された第2の犠牲層106のうちの少なくとも1つを露出可能な開放穴(図示せず)を形成し、次に、前記開放穴にガス及び/又は薬液を導入することにより、前記犠牲突出107、前記第2の犠牲層106、及び前記第1の犠牲層103を除去し、さらに第2の溝を改めて空にすることにより、キャビティ102を形成し、該キャビティ102は、溝102’の空間と、頂電極突出部1081で増加される空間と、頂電極突出部1081の下方において、元々第2の犠牲層106で占有された空間とを含む。キャビティ102の上方に浮くとともに、順に積層される底電極共振部1041、圧電共振層1051及び頂電極共振部1082は、独立したバルク音響薄膜を構成し、底電極共振部1041、圧電共振層1051、頂電極共振部1082及びキャビティ102が垂直方向に沿ってお互いに重なる部分は、有効領域であり、有効作動領域102Aとして定義され、該有効作動領域102Aは、無線周波数信号などの電気エネルギーを底電極共振部1041及び頂電極共振部1082に印加するとき、圧電共振層1051において生じた圧電現象のため、圧電共振層1051の厚さ方向(すなわち、縦方向)に振動及び共振が発生し、キャビティ102の他の領域は、無効領域102Bであり、該無効領域102Bは、電気エネルギーを頂電極層108及び底電極層104に印加しても、圧電現象のため共振しない領域である。有効作動領域102Aの上方に浮くとともに、順に積層される底電極共振部1041、圧電共振層1051及び頂電極共振部1082で構成されるバルク音響薄膜は、圧電共振層1051の圧電現象の振動に対応する共振周波数の無線周波数信号を出力することができる。具体的には、電気エネルギーを頂電極共振部1082と底電極共振部1041に印加するとき、圧電共振層1051において生じた圧電現象により、バルク音響波を生じる。この場合、生じたバルク音響波は、望ましい縦波のほか、寄生横波もあり、該横波が頂電極突出部1081で遮断され、有効作動領域102Aに制限され、キャビティの外周における膜層に伝播されることを防止し、これによって、横波がキャビティの外周における膜層に伝播することによる音響波損失を改善し、それにより、共振器の品質係数を向上させ、最終的にデバイスの性能を向上させることができる。 Referring to FIGS. 1A, 1B and 4F, in step S6, a photo-etching and etching process, or a combined process with laser ablation, is applied to the edge of the piezoelectric perimeter 1050 facing the groove 102′ or the bulk acoustic wave resonance. A hole may be drilled around the device region of the device, and at least one of a portion of the first sacrificial layer 103, a portion of the sacrificial protrusion 107, or the second sacrificial layer 106 exposed from the sacrificial protrusion 107. by forming an open hole (not shown) capable of exposing the sacrificial protrusion 107, the second sacrificial layer 106, and the first sacrificial layer 103 and re-emptying the second groove to form a cavity 102, which consists of the space of the groove 102' and the space increased by the top electrode protrusion 1081. , and the space originally occupied by the second sacrificial layer 106 below the top electrode protrusion 1081 . The bottom electrode resonance part 1041, the piezoelectric resonance layer 1051, and the top electrode resonance part 1082, which float above the cavity 102 and are stacked in order, constitute an independent bulk acoustic thin film. The portion where the top electrode resonator 1082 and the cavity 102 overlap each other along the vertical direction is the effective area, defined as the effective actuation area 102A, which allows electrical energy, such as radio frequency signals, to pass through the bottom electrode. When the voltage is applied to the resonance part 1041 and the top electrode resonance part 1082 , due to the piezoelectric phenomenon occurring in the piezoelectric resonance layer 1051 , vibration and resonance occur in the thickness direction (that is, the longitudinal direction) of the piezoelectric resonance layer 1051 , and the cavity 102 The other area of is the ineffective area 102B, which is an area that does not resonate due to the piezoelectric phenomenon even when electrical energy is applied to the top electrode layer 108 and the bottom electrode layer 104 . The bulk acoustic thin film floating above the effective operating area 102A and composed of the bottom electrode resonance part 1041, the piezoelectric resonance layer 1051 and the top electrode resonance part 1082, which are stacked in order, corresponds to the vibration of the piezoelectric phenomenon of the piezoelectric resonance layer 1051. can output a radio frequency signal with a resonance frequency that Specifically, when electrical energy is applied to the top electrode resonance portion 1082 and the bottom electrode resonance portion 1041, the piezoelectric phenomenon occurring in the piezoelectric resonance layer 1051 generates bulk acoustic waves. In this case, the bulk acoustic waves produced are not only the desired longitudinal waves, but also parasitic transverse waves, which are intercepted by the top electrode protrusion 1081, confined to the effective active area 102A, and propagated to the membrane layers at the outer periphery of the cavity. , thereby improving the acoustic wave loss due to the propagation of transverse waves to the film layers at the periphery of the cavity, thereby improving the quality factor of the resonator and ultimately improving the performance of the device. be able to.

なお、ステップS6は、形成すべきキャビティ102の上方の全ての膜層が製作された後に、実行されてもよく、これによって、続いて、第1の犠牲層103及び第2の犠牲層106を用いて、キャビティ102が位置する空間及びその上に形成される底電極層104~頂電極層108で積層される膜層構造を保護することができ、キャビティ102が形成された後に、続いて後続のプロセスを行うときに引き起こされるキャビティの崩れリスクを回避する。また、ステップS6で形成される開放穴は、残されてもよく、それにより、後続の2つの基板の結合などのパッケージングプロセスで開放穴を密封し、さらにキャビティ102を密閉することができる。 It should be noted that step S6 may be performed after all membrane layers above the cavity 102 to be formed have been fabricated, thereby subsequently forming the first sacrificial layer 103 and the second sacrificial layer 106. can be used to protect the space where the cavity 102 is located and the film layer structure stacked with the bottom electrode layer 104 to the top electrode layer 108 formed thereon, and after the cavity 102 is formed, subsequent To avoid the risk of cavity collapse caused when performing the process of Also, the open hole formed in step S6 may be left so that subsequent packaging processes such as bonding two substrates can seal the open hole and also seal the cavity 102 .

なお、上記各実施例のバルク音響波共振器の製造方法のステップS1で、基板をエッチングして溝102’を形成し、溝102’を充填するプロセスにより、第1の犠牲層103を一部の基板上に形成することにより、ステップS6で形成されるキャビティ102は、底部全体が前記基板に凹んだ溝構造であるが、本発明の技術的解決手段は、これに限られない。本発明の他の実施例のステップS1で、さらに膜層堆積とホトエッチング及びエッチングとの組み合わせプロセスにより、全体が基板上に突設される第1の犠牲層103を形成することにより、ステップS6で形成されるキャビティ102は、全体が前記基板面に突設されるキャビティ構造になり、具体的には、図2D及び図5を参照し、ステップS1で、キャビティ102を製作するための溝102’を提供される基板に形成せずに、まずベース100の面のエッチング保護層101に第1の犠牲層103を被覆し、次にホトエッチングとエッチングの組合せプロセスにより、第1の犠牲層103をパターニングし、領域102上に被覆される第1の犠牲層103のみを残し、さらに第1の犠牲層103を一部の基板上に形成し、該第1の犠牲層103は、上から下に広くなる段差構造であってもよく、第1の犠牲層103の頂面が平坦であり、第1の犠牲層103の厚さにより、この後に形成されるキャビティ102の深さが決められる。該実施例では、形成される底電極の外周部1042、底電極ブリッジ部1040、圧電外周部1050、頂電極の外周部1083、頂電極ブリッジ部1080の対応する側壁は突出する第1の犠牲層103に適応するように変形し、縦断面がいずれも「Z」字状構造になる必要があるほか、後続のステップは、図4A~図4Fに示す実施例のバルク音響波共振器の製造方法での対応する部分と完全に同じであり、ここで詳しく説明しない。このとき、底電極層104のキャビティ102の上方に位置する部分が平坦に延在しており、すなわち、底電極ブリッジ部1040のキャビティの上方(第1の犠牲層103の側壁に対応する部分を含まない)に位置する頂面と底電極共振部1041の頂面とが面一にされ、底電極ブリッジ部1040のキャビティの上方(第1の犠牲層103の側壁に対応する部分を含まない)に位置する底面と底電極共振部1041の底面とが面一にされる。 In step S1 of the method for manufacturing the bulk acoustic wave resonator of each of the above embodiments, the first sacrificial layer 103 is partially removed by etching the substrate to form the groove 102' and filling the groove 102'. , the cavity 102 formed in step S6 has a groove structure whose entire bottom is recessed into the substrate, but the technical solution of the present invention is not limited to this. In step S1 of another embodiment of the present invention, by further forming a first sacrificial layer 103 protruding entirely above the substrate by a combined process of film layer deposition and photo-etching and etching, step S6 2D and 5, in step S1, a groove 102 for fabricating the cavity 102 is formed in a cavity structure protruding from the substrate surface as a whole. ' is first coated on the etching protection layer 101 on the surface of the base 100 with a first sacrificial layer 103, and then by a combined photoetching and etching process, the first sacrificial layer 103 is formed. is patterned to leave only the first sacrificial layer 103 covered on the region 102, and further the first sacrificial layer 103 is formed on a part of the substrate, the first sacrificial layer 103 is formed from top to bottom. The top surface of the first sacrificial layer 103 is flat, and the thickness of the first sacrificial layer 103 determines the depth of the cavity 102 to be formed later. In this embodiment, the corresponding sidewalls of the bottom electrode perimeter 1042, the bottom electrode bridge 1040, the piezoelectric perimeter 1050, the top electrode perimeter 1083, and the top electrode bridge 1080 are formed as protruding first sacrificial layers. 103, and the vertical cross-section must all be a "Z"-shaped structure, and the subsequent steps are the manufacturing method of the bulk acoustic wave resonator of the embodiment shown in FIGS. 4A-4F. are exactly the same as their counterparts in , and will not be described in detail here. At this time, the portion of the bottom electrode layer 104 located above the cavity 102 extends flatly, that is, the portion above the cavity of the bottom electrode bridge portion 1040 (the portion corresponding to the side wall of the first sacrificial layer 103). ) and the top surface of the bottom electrode resonance portion 1041 are flush with each other, and above the cavity of the bottom electrode bridge portion 1040 (not including the portion corresponding to the side wall of the first sacrificial layer 103). and the bottom surface of the bottom electrode resonance portion 1041 are flush with each other.

本発明のバルク音響波共振器は、好ましくは、本発明のバルク音響波共振器の製作方法を用いることで、底電極ブリッジ部、頂電極突出部及び底電極共振部を同じプロセスで製作し、頂電極ブリッジ部、頂電極突出部及び頂電極共振部を同じプロセスで製作し、さらにプロセスを簡略化し、製作コストを低減させる。 Preferably, in the bulk acoustic wave resonator of the present invention, the bottom electrode bridge portion, the top electrode protruding portion and the bottom electrode resonator portion are manufactured in the same process by using the manufacturing method of the bulk acoustic wave resonator of the present invention, The top electrode bridge portion, the top electrode projection portion and the top electrode resonance portion are manufactured by the same process, further simplifying the process and reducing the manufacturing cost.

当然ながら、当業者は、本発明の要旨および範囲から逸脱することなく、本発明に対して様々な変更および修正を行うことができる。このように、本発明のこれらの修正および変形が本発明の特許請求の範囲およびそれらの同等の技術の範囲に属すると、本発明はこれらの修正および変形を含むことを意図する。 Of course, those skilled in the art can make various changes and modifications to this invention without departing from the spirit and scope of this invention. Thus, it is intended that the present invention include these modifications and variations of the present invention as they fall within the scope of the claims of the present invention and their equivalents.

100 ベース
101 エッチング保護層
102 キャビティ
102’ 溝
102A 有効作動領域
102B 無効領域
103 第1の犠牲層
104 底電極層(すなわち、残りの底電極材料層)
1040 底電極ブリッジ部
1041 底電極共振部
1042 底電極の外周部
105 圧電材料層
1050 圧電外周部
1051 圧電共振層(又は、圧電共振部と呼称される)
106 第2の犠牲層
107 犠牲突出
108 頂電極層(すなわち、残りの頂電極材料層)
1080 頂電極ブリッジ部
1081 頂電極突出部
1082 頂電極共振部
1083 頂電極の外周部
100 base 101 etch protection layer 102 cavity 102' groove 102A active active area 102B inactive area 103 first sacrificial layer 104 bottom electrode layer (ie, remaining bottom electrode material layer)
1040 Bottom electrode bridge portion 1041 Bottom electrode resonance portion 1042 Bottom electrode outer peripheral portion 105 Piezoelectric material layer 1050 Piezoelectric outer peripheral portion 1051 Piezoelectric resonance layer (or referred to as piezoelectric resonance portion)
106 second sacrificial layer 107 sacrificial protrusion 108 top electrode layer (i.e. remaining top electrode material layer)
1080 top electrode bridge portion 1081 top electrode protrusion portion 1082 top electrode resonance portion 1083 top electrode outer peripheral portion

Claims (16)

バルク音響波共振器であって、
基板と、
前記基板上に設けられる底電極層であって、前記底電極層と前記基板との間にキャビティが形成され、前記底電極層の前記キャビティの上方に位置する部分が平坦に延在している底電極層と、
前記キャビティの上方の部分であって前記底電極層上に形成される圧電共振層と、
前記圧電共振層上に形成される頂電極層であって、前記頂電極層は、前記圧電共振層の外周における前記キャビティの上方に位置し、前記キャビティの底面から離れる方向に突出し、前記圧電共振層を囲んだ周辺方向に延在する頂電極突出部を有する頂電極層と
前記圧電共振層と分離して前記圧電共振層の外周に位置するように、前記底電極層と前記頂電極層との間に設けられた圧電外周部と、を含み、
前記頂電極突出部は、平面視において前記圧電共振層と前記圧電外周部との間に位置し、
前記底電極層は、
積層方向において前記圧電共振層と重なる底電極共振部と、
前記底電極共振部と接続され、前記キャビティの上方で浮くように前記圧電外周部の下方に延在する底電極ブリッジ部と、を含み、
前記頂電極層は、
積層方向において前記圧電共振層と重なる頂電極共振部と、
前記頂電極共振部と接続され、前記キャビティの上方で浮くように前記圧電外周部の上方に延在する頂電極ブリッジ部と、を含む、
ことを特徴とするバルク音響波共振器。
A bulk acoustic wave resonator,
a substrate;
A bottom electrode layer provided on the substrate, wherein a cavity is formed between the bottom electrode layer and the substrate, and a portion of the bottom electrode layer located above the cavity extends flat. a bottom electrode layer;
a piezoelectric resonance layer formed on the bottom electrode layer in an upper portion of the cavity;
A top electrode layer formed on the piezoelectric resonance layer, the top electrode layer being positioned above the cavity on the outer periphery of the piezoelectric resonance layer, protruding away from the bottom surface of the cavity, and a top electrode layer having a top electrode protrusion extending in a peripheral direction surrounding the layer ;
a piezoelectric outer peripheral portion provided between the bottom electrode layer and the top electrode layer so as to be separated from the piezoelectric resonant layer and positioned on the outer periphery of the piezoelectric resonant layer;
the top electrode projecting portion is positioned between the piezoelectric resonance layer and the piezoelectric outer peripheral portion in plan view,
The bottom electrode layer is
a bottom electrode resonance portion overlapping the piezoelectric resonance layer in the stacking direction;
a bottom electrode bridge connected to the bottom electrode resonator and extending below the piezoelectric perimeter so as to float above the cavity;
The top electrode layer is
a top electrode resonance part overlapping the piezoelectric resonance layer in the stacking direction;
a top electrode bridge connected to the top electrode resonator and extending above the piezoelectric perimeter to float above the cavity;
A bulk acoustic wave resonator characterized by:
前記底電極共振部及び前記頂電極共振部がいずれも多角形である、ことを特徴とする請求項に記載のバルク音響波共振器。 2. The bulk acoustic wave resonator according to claim 1 , wherein both said bottom electrode resonator and said top electrode resonator are polygonal. 前記頂電極突出部は、前記頂電極共振部の辺に沿って設けられるとともに、前記頂電極ブリッジ部と前記頂電極共振部とが位置合わせされる領域に少なくとも設けられる、ことを特徴とする請求項に記載のバルク音響波共振器。 The top electrode projecting portion is provided along a side of the top electrode resonant portion and is provided at least in a region where the top electrode bridge portion and the top electrode resonant portion are aligned. Item 3. The bulk acoustic wave resonator according to item 2. 前記頂電極突出部は、前記キャビティの上方において、少なくとも前記底電極ブリッジ部と相互にずれ、又は、前記頂電極突出部は、前記頂電極共振部の全周を囲んでいる、ことを特徴とする請求項に記載のバルク音響波共振器。 The top electrode protrusion is displaced from at least the bottom electrode bridge above the cavity, or the top electrode protrusion surrounds the top electrode resonance section. 4. The bulk acoustic wave resonator according to claim 3 . 前記底電極ブリッジ部及び前記底電極共振部は、同じ膜層で形成され、
前記頂電極突出部、前記頂電極ブリッジ部及び前記頂電極共振部は、同じ膜層で形成される、ことを特徴とする請求項に記載のバルク音響波共振器。
the bottom electrode bridge portion and the bottom electrode resonance portion are formed of the same film layer,
2. The bulk acoustic wave resonator according to claim 1 , wherein said top electrode protrusion, said top electrode bridge and said top electrode resonator are formed of the same film layer.
前記底電極ブリッジ部は、自体が位置する前記キャビティの一部の上方において、前記キャビティカバーし、前記頂電極ブリッジ部の幅方向に、前記頂電極ブリッジ部と重ならない、ことを特徴とする請求項に記載のバルク音響波共振器。 The bottom electrode bridge part covers the cavity above a part of the cavity where the bottom electrode bridge part is located, and does not overlap the top electrode bridge part in the width direction of the top electrode bridge part. 3. A bulk acoustic wave resonator according to claim 2 . 前記頂電極突出部の側壁が前記圧電共振層の頂面に対して傾斜し、
前記頂電極突出部の側壁と前記圧電共振層の頂面との間の角度が45度以下である、ことを特徴とする請求項1~のいずれか1項に記載のバルク音響波共振器。
sidewalls of the top electrode projecting portion are inclined with respect to the top surface of the piezoelectric resonance layer;
7. The bulk acoustic wave resonator according to any one of claims 1 to 6 , wherein an angle between the side wall of the top electrode protrusion and the top surface of the piezoelectric resonance layer is 45 degrees or less. .
前記キャビティは、底部全体が前記基板に凹んだ溝構造であり、又は、突出全体が前記基板の表面に設けられるキャビティ構造である、ことを特徴とする請求項1~のいずれか1項に記載のバルク音響波共振器。 7. The cavity according to any one of claims 1 to 6 , wherein the cavity has a groove structure in which the entire bottom is recessed in the substrate, or a cavity structure in which the entire protrusion is provided on the surface of the substrate. A bulk acoustic wave resonator as described. 請求項1~のいずれか1項に記載バルク音響波共振器を備える、ことを特徴とするフィルタ。 A filter comprising the bulk acoustic wave resonator according to any one of claims 1 to 8 . 請求項に記載フィルタを備える、ことを特徴とする無線周波数通信システム。 A radio frequency communication system comprising a filter according to claim 9 . バルク音響波共振器の製造方法であって、
基板を提供し、頂面が平坦な第1の犠牲層を一部の前記基板上に形成するステップと、
前記第1の犠牲層の頂面上に位置する部分が平坦に延在している底電極層を一部の前記第1の犠牲層上に形成するステップと、
一部の前記第1の犠牲層及び一部の前記底電極層を露出させる圧電共振層を前記底電極層上に形成するステップと、
犠牲突出を有する第2の犠牲層を前記圧電共振層の周囲おいて露出された一部の前記第1の犠牲層に形成するステップと、
頂電極層を前記圧電共振層及び前記圧電共振層の周囲における一部の前記第2の犠牲層上に形成し、前記犠牲突出を被覆する前記頂電極層の部分を頂電極突出部として形成するステップと、
前記犠牲突出を有する前記第2の犠牲層及び前記第1の犠牲層を除去し、前記犠牲突出を有する前記第2の犠牲層及び前記第1の犠牲層の位置にキャビティを形成するステップであって、前記頂電極突出部が前記圧電共振層の外周における前記キャビティの上方に位置するとともに、前記圧電共振層を囲んだ周辺方向に延在しているステップとを含
前記バルク音響波共振器は、前記圧電共振層と分離して前記圧電共振層の外周に位置するように、前記底電極層と前記頂電極層との間に設けられた圧電外周部を含み、
前記頂電極突出部は、平面視において前記圧電共振層と前記圧電外周部との間に位置し、
前記底電極層は、
積層方向において前記圧電共振層と重なる底電極共振部と、
前記底電極共振部と接続され、前記キャビティの上方で浮くように前記圧電外周部の下方に延在する底電極ブリッジ部と、を含み、
前記頂電極層は、
積層方向において前記圧電共振層と重なる頂電極共振部と、
前記頂電極共振部と接続され、前記キャビティの上方で浮くように前記圧電外周部の上方に延在する頂電極ブリッジ部と、を含む、
ことを特徴とするバルク音響波共振器の製造方法。
A method of manufacturing a bulk acoustic wave resonator, comprising:
providing a substrate and forming a first sacrificial layer having a flat top surface on a portion of the substrate;
forming a bottom electrode layer on a portion of the first sacrificial layer, the portion located on the top surface of the first sacrificial layer extending flatly;
forming a piezoelectric resonance layer on the bottom electrode layer exposing a portion of the first sacrificial layer and a portion of the bottom electrode layer;
forming a second sacrificial layer having a sacrificial protrusion on a portion of the first sacrificial layer exposed around the piezoelectric resonance layer;
A top electrode layer is formed on the piezoelectric resonance layer and a portion of the second sacrificial layer surrounding the piezoelectric resonance layer, and a portion of the top electrode layer covering the sacrificial protrusion is formed as a top electrode protrusion. a step;
removing the second sacrificial layer and the first sacrificial layer with the sacrificial protrusion and forming a cavity at the location of the second sacrificial layer and the first sacrificial layer with the sacrificial protrusion; wherein the top electrode protrusion is located above the cavity at the outer periphery of the piezoelectric resonance layer and extends in a peripheral direction surrounding the piezoelectric resonance layer;
The bulk acoustic wave resonator includes a piezoelectric outer peripheral portion provided between the bottom electrode layer and the top electrode layer so as to be separated from the piezoelectric resonant layer and positioned on the outer periphery of the piezoelectric resonant layer,
the top electrode projecting portion is positioned between the piezoelectric resonance layer and the piezoelectric outer peripheral portion in plan view,
The bottom electrode layer is
a bottom electrode resonance portion overlapping the piezoelectric resonance layer in the stacking direction;
a bottom electrode bridge connected to the bottom electrode resonator and extending below the piezoelectric perimeter so as to float above the cavity;
The top electrode layer is
a top electrode resonance part overlapping the piezoelectric resonance layer in the stacking direction;
a top electrode bridge connected to the top electrode resonator and extending above the piezoelectric perimeter to float above the cavity;
A method of manufacturing a bulk acoustic wave resonator, characterized by:
頂面が平坦な前記第1の犠牲層を一部の前記基板上に形成するステップは、前記基板をエッチングすることにより、第2の溝を前記基板に形成するステップと、前記第1の犠牲層を形成して前記第2の溝に充填することにより、前記第1の犠牲層の頂面を平坦にするステップとを含み、又は、
前記第1の犠牲層を一部の前記基板上に形成するステップは、前記第1の犠牲層を前記基板に被覆して前記第1の犠牲層の頂面を平坦化するステップと、前記第1の犠牲層をパターニングすることにより、前記第1の犠牲層を一部の前記基板上に突設するように形成するステップとを含む、ことを特徴とする請求項1に記載のバルク音響波共振器の製造方法。
Forming the first sacrificial layer with a flat top surface on a portion of the substrate comprises etching the substrate to form a second groove in the substrate; forming a layer to fill the second trench to planarize the top surface of the first sacrificial layer; or
Forming the first sacrificial layer on a portion of the substrate comprises coating the first sacrificial layer on the substrate to planarize a top surface of the first sacrificial layer; patterning one sacrificial layer to form the first sacrificial layer to protrude above a portion of the substrate. A method for manufacturing a wave resonator.
前記犠牲突出を有する前記第2の犠牲層及び前記第1の犠牲層を除去するステップは、
頂電極層を形成した後に、少なくとも、一部の前記第1の犠牲層、一部の前記犠牲突出、又は、前記犠牲突出以外の一部の前記第2の犠牲層を露出する少なくとも1つの開放穴を形成するステップと、
前記開放穴にガス及び/又は薬液を導入することにより、前記犠牲突出を有する前記第2の犠牲層及び前記第1の犠牲層を除去するステップとを含む、ことを特徴とする請求項1に記載のバルク音響波共振器の製造方法。
removing the second sacrificial layer and the first sacrificial layer having the sacrificial protrusions,
at least one opening exposing at least part of the first sacrificial layer, part of the sacrificial protrusions, or part of the second sacrificial layer other than the sacrificial protrusions after forming a top electrode layer; forming a hole;
and removing the second sacrificial layer having the sacrificial protrusions and the first sacrificial layer by introducing a gas and/or a chemical solution into the open holes. 3. A method for manufacturing a bulk acoustic wave resonator according to .
前記底電極層を形成するステップは、
底電極材料層を前記第1の犠牲層及び前記第1の犠牲層の外周における前記基板上に被覆するように堆積するステップと、前記底電極材料層をパターニングすることにより、順に接続される底電極ブリッジ部及び底電極共振部を形成するステップであって、前記底電極共振部と前記圧電共振層とが重なり、前記底電極ブリッジ部の一端が前記キャビティの外周における前記基板に当接し、前記キャビティの上方に位置する前記底電極ブリッジ部の部分の頂面と前記底電極共振部とが面一にされるステップとを含む、ことを特徴とする請求項1に記載のバルク音響波共振器の製造方法。
Forming the bottom electrode layer comprises:
depositing a bottom electrode material layer overlying the first sacrificial layer and the substrate at the perimeter of the first sacrificial layer; patterning the bottom electrode material layer to in turn connect bottoms; forming an electrode bridge portion and a bottom electrode resonance portion, wherein the bottom electrode resonance portion and the piezoelectric resonance layer overlap each other, one end of the bottom electrode bridge portion abuts the substrate on the outer periphery of the cavity, and the Bulk acoustic wave resonance according to claim 11 , characterized in that the top surface of the portion of the bottom electrode bridge portion located above the cavity and the bottom electrode resonating portion are made flush with each other. The method of making the vessel.
前記頂電極層を形成するステップは、
頂電極材料層を前記犠牲突出を有する前記第2の犠牲層及び前記圧電共振層上に被覆するように堆積するステップと、前記頂電極材料層をパターニングすることにより、順に接続される頂電極ブリッジ部、前記頂電極突出部及び頂電極共振部を形成するステップであって、前記頂電極共振部と前記圧電共振層とが重なり、前記頂電極ブリッジ部の一端が前記キャビティの外周における前記基板の上方まで延在しており、前記頂電極ブリッジ部と前記底電極ブリッジ部とは、相互にずれるステップとを含む、ことを特徴とする請求項1に記載のバルク音響波共振器の製造方法。
Forming the top electrode layer comprises:
depositing a top electrode material layer overlying the second sacrificial layer having the sacrificial protrusions and the piezoelectric resonance layer; and patterning the top electrode material layer to form connected top electrode bridges in turn. a step of forming a section, the top electrode projecting section, and a top electrode resonance section, wherein the top electrode resonance section and the piezoelectric resonance layer overlap, and one end of the top electrode bridge section extends from the substrate at the outer circumference of the cavity. 5. The method of manufacturing a bulk acoustic wave resonator according to claim 1 , wherein the top electrode bridge portion and the bottom electrode bridge portion extend upward and are offset from each other. .
前記底電極共振部及び前記頂電極共振部がいずれも多角形であり、
前記頂電極突出部は、前記頂電極共振部の辺に沿って設けられるとともに、前記頂電極ブリッジ部と前記頂電極共振部とが位置合わせされる領域に少なくとも設けられる、ことを特徴とする請求項1に記載のバルク音響波共振器の製造方法。
Both the bottom electrode resonance portion and the top electrode resonance portion are polygonal,
The top electrode projecting portion is provided along a side of the top electrode resonant portion and is provided at least in a region where the top electrode bridge portion and the top electrode resonant portion are aligned. Item 15. A method for manufacturing a bulk acoustic wave resonator according to Item 15 .
JP2021525820A 2019-04-04 2019-09-10 Bulk acoustic wave resonator, manufacturing method thereof, filter, radio frequency communication system Active JP7199758B2 (en)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201910272274.9 2019-04-04
CN201910272274.9A CN111786648A (en) 2019-04-04 2019-04-04 Bulk acoustic wave resonator, method of manufacturing the same, filter, and radio frequency communication system
PCT/CN2019/105089 WO2020199506A1 (en) 2019-04-04 2019-09-10 Bulk acoustic wave resonator and manufacturing method therefor, filter and radio-frequency communication system

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JP2022507320A JP2022507320A (en) 2022-01-18
JP7199758B2 true JP7199758B2 (en) 2023-01-06

Family

ID=72664457

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2021525820A Active JP7199758B2 (en) 2019-04-04 2019-09-10 Bulk acoustic wave resonator, manufacturing method thereof, filter, radio frequency communication system

Country Status (3)

Country Link
JP (1) JP7199758B2 (en)
CN (1) CN111786648A (en)
WO (1) WO2020199506A1 (en)

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN114124022A (en) * 2021-11-30 2022-03-01 中国科学院上海微系统与信息技术研究所 Suspended resonator for enhancing heat dissipation and preparation method

Citations (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2007006501A (en) 2005-06-23 2007-01-11 Avago Technologies Wireless Ip (Singapore) Pte Ltd Acoustic resonator performance enhancement using alternating frame structure
JP2007295310A (en) 2006-04-25 2007-11-08 Matsushita Electric Works Ltd Baw resonator
WO2010095640A1 (en) 2009-02-20 2010-08-26 宇部興産株式会社 Thin-film piezoelectric resonator and thin-film piezoelectric filter using same
JP2013138425A (en) 2011-12-27 2013-07-11 Avago Technologies Wireless Ip (Singapore) Pte Ltd Solid-mount bulk acoustic wave resonator structure with bridge
JP2016194630A (en) 2015-04-01 2016-11-17 セイコーエプソン株式会社 Electrooptical device, method for manufacturing the electrooptical device, and electronic apparatus
JP2017147719A (en) 2016-02-17 2017-08-24 サムソン エレクトロ−メカニックス カンパニーリミテッド. Acoustic resonator and manufacturing method for the same
US20180152168A1 (en) 2016-11-30 2018-05-31 Samsung Electro-Mechanics Co., Ltd. Bulk acoustic wave resonator
US20180205360A1 (en) 2017-01-17 2018-07-19 Samsung Electro-Mechanics Co., Ltd. Bulk acoustic wave resonator
JP2018537672A (en) 2015-11-20 2018-12-20 コーボ ユーエス,インコーポレイティド Acoustic resonator with reduced active region mechanical clamping to enhance shear mode response

Family Cites Families (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP4719623B2 (en) * 2006-05-31 2011-07-06 太陽誘電株式会社 filter
JP5319491B2 (en) * 2009-10-22 2013-10-16 太陽誘電株式会社 Piezoelectric thin film resonator
CN102223142B (en) * 2011-08-13 2019-09-10 张�浩 Acoustic resonator
KR101922878B1 (en) * 2016-07-14 2018-11-29 삼성전기 주식회사 Bulk-acoustic wave resonator device
DE102017117870B3 (en) * 2017-08-07 2018-12-27 RF360 Europe GmbH BAW resonator with reduced spurious modes and increased quality factor

Patent Citations (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2007006501A (en) 2005-06-23 2007-01-11 Avago Technologies Wireless Ip (Singapore) Pte Ltd Acoustic resonator performance enhancement using alternating frame structure
JP2007295310A (en) 2006-04-25 2007-11-08 Matsushita Electric Works Ltd Baw resonator
WO2010095640A1 (en) 2009-02-20 2010-08-26 宇部興産株式会社 Thin-film piezoelectric resonator and thin-film piezoelectric filter using same
JP2013138425A (en) 2011-12-27 2013-07-11 Avago Technologies Wireless Ip (Singapore) Pte Ltd Solid-mount bulk acoustic wave resonator structure with bridge
JP2016194630A (en) 2015-04-01 2016-11-17 セイコーエプソン株式会社 Electrooptical device, method for manufacturing the electrooptical device, and electronic apparatus
JP2018537672A (en) 2015-11-20 2018-12-20 コーボ ユーエス,インコーポレイティド Acoustic resonator with reduced active region mechanical clamping to enhance shear mode response
JP2017147719A (en) 2016-02-17 2017-08-24 サムソン エレクトロ−メカニックス カンパニーリミテッド. Acoustic resonator and manufacturing method for the same
US20180152168A1 (en) 2016-11-30 2018-05-31 Samsung Electro-Mechanics Co., Ltd. Bulk acoustic wave resonator
US20180205360A1 (en) 2017-01-17 2018-07-19 Samsung Electro-Mechanics Co., Ltd. Bulk acoustic wave resonator

Also Published As

Publication number Publication date
JP2022507320A (en) 2022-01-18
WO2020199506A1 (en) 2020-10-08
CN111786648A (en) 2020-10-16

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP7138988B2 (en) Bulk acoustic wave resonator, manufacturing method thereof, filter, radio frequency communication system
US11005448B2 (en) Film bulk acoustic wave resonators and fabrication methods thereof
JP7194476B2 (en) Bulk acoustic wave resonator, manufacturing method thereof, filter, radio frequency communication system
JP7339694B2 (en) Bulk acoustic wave resonator, manufacturing method thereof, filter, radio frequency communication system
JP7130841B2 (en) Thin-film bulk acoustic wave resonator and manufacturing method thereof
JP7194473B2 (en) Bulk acoustic wave resonator, manufacturing method thereof, filter, radio frequency communication system
CN112039466B (en) Film bulk acoustic resonator and manufacturing method thereof
CN112039467A (en) Film bulk acoustic resonator and manufacturing method thereof
CN112039462B (en) Film bulk acoustic resonator and manufacturing method thereof
CN112039469A (en) Method for manufacturing film bulk acoustic resonator
JP7194474B2 (en) Bulk acoustic wave resonator, manufacturing method thereof, filter, radio frequency communication system
JP7199758B2 (en) Bulk acoustic wave resonator, manufacturing method thereof, filter, radio frequency communication system
JP7194475B2 (en) Bulk acoustic wave resonator, manufacturing method thereof, filter, radio frequency communication system
CN112311353A (en) Firmly-arranged bulk acoustic wave resonator and manufacturing method thereof
US20220029603A1 (en) Bulk acoustic wave resonator, filter and radio frequency communication system
JP7199757B2 (en) Bulk acoustic wave resonator, manufacturing method thereof, filter, radio frequency communication system
JP7251837B2 (en) Thin-film bulk acoustic wave resonator and manufacturing method thereof
CN114070223A (en) Film bulk acoustic resonator and method for manufacturing the same
CN218450068U (en) Bulk acoustic wave resonator and communication device

Legal Events

Date Code Title Description
A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20210512

A977 Report on retrieval

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007

Effective date: 20220506

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20220524

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20220816

TRDD Decision of grant or rejection written
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20221213

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20221214

R150 Certificate of patent or registration of utility model

Ref document number: 7199758

Country of ref document: JP

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150