JPH0213109A - 薄膜共振子の製造方法 - Google Patents
薄膜共振子の製造方法Info
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- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 title claims description 10
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Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
（産業上の利用分野）
本発明は薄膜共振部の内部歪応力を分散する構造を有す
る薄膜共振子に関する。
る薄膜共振子に関する。
（従来の技術とその課題）
従来のこの種の素子を図面により説明する。
第３図は従来のこの種の薄膜共振子の断面図である。１
１はシリコン基板、１２はエピタキシャル層、１３はＳ
ｉ ０２層、１４は下部電極、１５は圧電体材料であ
るＺｎＯ層、１６は上部電極である。この種の素子の動
作原理は、下部電極１４及び上部電極１６に高周波信号
を加えることにより、圧電体ＺｎＯ１５は高周波信号の
周期で伸縮を繰り返し、薄膜共振部、即ちエピタキシャ
ル層１２、Ｓ ３０２層１３及び圧電体１５の厚さによ
り共、振する。
１はシリコン基板、１２はエピタキシャル層、１３はＳ
ｉ ０２層、１４は下部電極、１５は圧電体材料であ
るＺｎＯ層、１６は上部電極である。この種の素子の動
作原理は、下部電極１４及び上部電極１６に高周波信号
を加えることにより、圧電体ＺｎＯ１５は高周波信号の
周期で伸縮を繰り返し、薄膜共振部、即ちエピタキシャ
ル層１２、Ｓ ３０２層１３及び圧電体１５の厚さによ
り共、振する。
この種の素子の製造方法は、ボロン等を高濃度にドープ
したエピタキシャル層１２を（１００）シリコン基板１
１上に形成し、このシリコン基板１１の裏面を部分的に
マスクした後、異方性エッチンダ液にてシリコン基板１
１の裏面よりエピタキシャル層１２部分までエツチング
を行う。次に、５ｉ０２層１３をスパッタリング等で形
成し、下部電極１４を真空蒸着法及びフォトリソグラフ
ィ技術により形成する。さらにその上に圧電体１５をス
パッタリング等で形成し、上部電極１６を下部電極１４
と同様に形成することにより製造する。
したエピタキシャル層１２を（１００）シリコン基板１
１上に形成し、このシリコン基板１１の裏面を部分的に
マスクした後、異方性エッチンダ液にてシリコン基板１
１の裏面よりエピタキシャル層１２部分までエツチング
を行う。次に、５ｉ０２層１３をスパッタリング等で形
成し、下部電極１４を真空蒸着法及びフォトリソグラフ
ィ技術により形成する。さらにその上に圧電体１５をス
パッタリング等で形成し、上部電極１６を下部電極１４
と同様に形成することにより製造する。
第４図はこの種の素子の他の例の断面図である。
２１はシリコン基板、２３は下部５ｉＣｈ層、２４は下
部電極、２５は圧電体、２６は上部電極、２７は上部５
ｉ０２層、２８は開口部、２９ば薄膜共振部保持部であ
る。次にその動作原理は、第１図同様下部電極２４及び
上部電極２６に加えられた高周波信号により、圧電体２
５は伸縮を繰り返し、薄膜共振部、即ち下部Ｓ ｉ ０
２層２３、圧電体２５、及び上部Ｓ ｉ ０２層２７の
厚ざにより共振する。
部電極、２５は圧電体、２６は上部電極、２７は上部５
ｉ０２層、２８は開口部、２９ば薄膜共振部保持部であ
る。次にその動作原理は、第１図同様下部電極２４及び
上部電極２６に加えられた高周波信号により、圧電体２
５は伸縮を繰り返し、薄膜共振部、即ち下部Ｓ ｉ ０
２層２３、圧電体２５、及び上部Ｓ ｉ ０２層２７の
厚ざにより共振する。
第４図の構造の製造方法は、開口部２８をマスクし、シ
リコン基板２１上に下部ＳｉＯ３層２３、下部電極２４
、圧電体２５、上部電極２６及び上部Ｓ ｉ ０２層２
７を第３図同様の方法にて形成する。次に、マスクされ
た開口部２８より異方性エツチングし素子を製造する。
リコン基板２１上に下部ＳｉＯ３層２３、下部電極２４
、圧電体２５、上部電極２６及び上部Ｓ ｉ ０２層２
７を第３図同様の方法にて形成する。次に、マスクされ
た開口部２８より異方性エツチングし素子を製造する。
ここで、−Ｆ記製造方法において一般に多層に薄膜を形
成する場合、例えばスパッタリング法にて形成する場合
では基板温度は約６００’Ｃになり、これを室温（約２
５°Ｃ）に戻すと熱膨張差のため薄膜界面には歪応力が
発生ずる。第３図の構造では薄膜共振部は厚み方向に非
対称であり、また第４図の構造では薄膜共振部は厚み方
向に対称であるが、薄膜共振部保持部２９では非対称で
ある。
成する場合、例えばスパッタリング法にて形成する場合
では基板温度は約６００’Ｃになり、これを室温（約２
５°Ｃ）に戻すと熱膨張差のため薄膜界面には歪応力が
発生ずる。第３図の構造では薄膜共振部は厚み方向に非
対称であり、また第４図の構造では薄膜共振部は厚み方
向に対称であるが、薄膜共振部保持部２９では非対称で
ある。
このように、第３図、第４図のように従来の薄膜共振子
ではいずれも厚み方向に非対称な部分がある。厚み方向
に非対称であると、膜界面の歪応力か多層膜全体として
打ち消されず破壊しやすい欠へかあった。
ではいずれも厚み方向に非対称な部分がある。厚み方向
に非対称であると、膜界面の歪応力か多層膜全体として
打ち消されず破壊しやすい欠へかあった。
上記した薄膜共振子では、素子作製時に蓄積する内部応
力により、薄膜共振部にたわみ、クラックの発生を充分
低減させることは難しかった。
力により、薄膜共振部にたわみ、クラックの発生を充分
低減させることは難しかった。
（課題を解決するための手段）
本発明は、上記問題点を解決するため、薄膜共振部の歪
応力を分散させ、たわみ、クラックの発生を低減きせる
構造の薄膜共振子を提供するものである。
応力を分散させ、たわみ、クラックの発生を低減きせる
構造の薄膜共振子を提供するものである。
（実施例）
上記問題点を解決するためになされた本発明の薄膜共振
子の実施例を第１図の断面図により詳細に説明する。３
１はシリコン基板、３３ば下部５ｉ０２層、３４は下部
電極、３５は圧電体、３６は上部電極、３７は上部５ｉ
０２層、３９は薄膜共振部保持部、４０は薄膜薄膜共振
部とシリコン基板を分離する空間層である。
子の実施例を第１図の断面図により詳細に説明する。３
１はシリコン基板、３３ば下部５ｉ０２層、３４は下部
電極、３５は圧電体、３６は上部電極、３７は上部５ｉ
０２層、３９は薄膜共振部保持部、４０は薄膜薄膜共振
部とシリコン基板を分離する空間層である。
本発明の素子を動作させるためには、下部電極３４と上
部電極３６の間に高周波信号を加えることにより、圧電
体３５は高周波信号の周期で伸縮を繰り返し、薄膜共振
部、即ち下部５ｉ０２層３３、圧電体３５及び上部５ｉ
０２層３７の厚さにより共振する。
部電極３６の間に高周波信号を加えることにより、圧電
体３５は高周波信号の周期で伸縮を繰り返し、薄膜共振
部、即ち下部５ｉ０２層３３、圧電体３５及び上部５ｉ
０２層３７の厚さにより共振する。
本発明の製造方法を第２図にて説明する。
（Ｚｏｏ）シリコン基板３１表面の一部をマスクした後
、異方性エツチングを行う（ａ）。エツチングされる形
状は、（１００）シリコン基板３１の場合、下方を向い
た低角５５度の四角錘台をなす。薄膜共振部を形成する
ためシリコン基板３１のエツチング部をＺｎＯ等後で容
易にエツチング出来る材料（エツチング材）にて埋める
（ｂ）。
、異方性エツチングを行う（ａ）。エツチングされる形
状は、（１００）シリコン基板３１の場合、下方を向い
た低角５５度の四角錘台をなす。薄膜共振部を形成する
ためシリコン基板３１のエツチング部をＺｎＯ等後で容
易にエツチング出来る材料（エツチング材）にて埋める
（ｂ）。
この厚きは、エツチング深きから７ｆｉ膜共振子の厚ざ
の約１／２を引いた厚ざにする。下部５ｉ０２層３３を
スパッタリング等にて形成し、下部電極３４を真空蒸着
法及びフォトリソグラフィ技術にて形成する（Ｃ）。圧
電体３５をスパッタリング等で形成し、エツチング法等
でパターンニングする（ｄ）。上部電極３６を下部電極
３４同様に形成し、上部５ｉ０２層３７をスパッタリン
グ等にて形成する（ｅ）。薄膜共振部をマスクし、下部
Ｓ ｉ ０２層３３及び、上部５ｉ０２層３７をフッ酸
等に・てエツチングし、シリコンエツチング部に埋めら
れたＺｎ０等エツチング材の端面を露出させる（ｆ）。
の約１／２を引いた厚ざにする。下部５ｉ０２層３３を
スパッタリング等にて形成し、下部電極３４を真空蒸着
法及びフォトリソグラフィ技術にて形成する（Ｃ）。圧
電体３５をスパッタリング等で形成し、エツチング法等
でパターンニングする（ｄ）。上部電極３６を下部電極
３４同様に形成し、上部５ｉ０２層３７をスパッタリン
グ等にて形成する（ｅ）。薄膜共振部をマスクし、下部
Ｓ ｉ ０２層３３及び、上部５ｉ０２層３７をフッ酸
等に・てエツチングし、シリコンエツチング部に埋めら
れたＺｎ０等エツチング材の端面を露出させる（ｆ）。
シリコンエツチング部に埋められたエツチング材のＺｎ
Ｏ層を希釈した塩酸等にてエツチングし薄膜共振部とシ
リコン基板を分離する空間層４０を形成する（ｇ）。こ
の時、電極材料により挟まれたＺｎＯ等圧電材料及びざ
らにその上下面をＳｉＯ２により挾んだ薄膜共振部は空
間層４０によりシリコン基板３１と分離され構成される
。
Ｏ層を希釈した塩酸等にてエツチングし薄膜共振部とシ
リコン基板を分離する空間層４０を形成する（ｇ）。こ
の時、電極材料により挟まれたＺｎＯ等圧電材料及びざ
らにその上下面をＳｉＯ２により挾んだ薄膜共振部は空
間層４０によりシリコン基板３１と分離され構成される
。
また、シリコン基板エツチング部に埋められるエツチン
グ材の厚さをエツチング深さから薄膜共振部の厚さの約
１／２を引いた厚ざにすることにより、薄膜共振部の中
心面をシリコン基板３１の表面及びその延長線とほぼ同
一にすることができる。
グ材の厚さをエツチング深さから薄膜共振部の厚さの約
１／２を引いた厚ざにすることにより、薄膜共振部の中
心面をシリコン基板３１の表面及びその延長線とほぼ同
一にすることができる。
この様に製造すると、通常電極薄膜の厚ざは他の薄膜と
比較し充分薄いので、薄膜共振部の全体は厚み方向にほ
ぼ対称となり膜界面の歪応力が多層膜全体では打ち消し
、たわみ、クラックの発生を著しく低減できる。
比較し充分薄いので、薄膜共振部の全体は厚み方向にほ
ぼ対称となり膜界面の歪応力が多層膜全体では打ち消し
、たわみ、クラックの発生を著しく低減できる。
またここではＺｎＯ等圧電体の上下面をＳｉＯ２層にて
挟んだ構造のものを示したが、特に上下のＳｉＯ２層の
無い薄膜共振部を持つ薄膜共振子にても同様にたわみ、
クラックの発生を著しく低減できるのは明かである。
挟んだ構造のものを示したが、特に上下のＳｉＯ２層の
無い薄膜共振部を持つ薄膜共振子にても同様にたわみ、
クラックの発生を著しく低減できるのは明かである。
（発明の効果）
以上説明したように、本発明による薄膜共振子は薄膜共
振部の歪応力を分散きせる構造及び製造法なので、従来
問題となっていた、たわみ、クラック等の発生を著しく
低減きせる効果があり、機械的強度の高い、共振時の特
性劣化の少ない薄膜共振子を提供できる。
振部の歪応力を分散きせる構造及び製造法なので、従来
問題となっていた、たわみ、クラック等の発生を著しく
低減きせる効果があり、機械的強度の高い、共振時の特
性劣化の少ない薄膜共振子を提供できる。
第１図は本発明の薄膜共振子の断面図、第２図は本発明
の薄膜共振子の製造法の説明図、第３図及び第４図は従
来の薄膜共振子の断面図である。 １１．２１．３１・・・Ｓｉ基板、１２・・・エピタキ
シャル層、１３・・・ＳｉＯ２層、１４，２４．３４・
・・下部電極、１５，２５．３５・・・圧電体、１６，
２６゜３６・・・上部電極、２３．３３・・・下部Ｓ
ｉ ０２層、２７．３７・・・上部ＳｉＯ２層、２８・
・・開口部、２９．３９・・・薄膜共振部保持部、４０
・・・空間。 特許出願人 日本無線株式会社 第２図 （ａ） （ｂ） ｊ］ （ｃ） 第２図 （ｄ） （ｅ） （ｆ） 第２図
の薄膜共振子の製造法の説明図、第３図及び第４図は従
来の薄膜共振子の断面図である。 １１．２１．３１・・・Ｓｉ基板、１２・・・エピタキ
シャル層、１３・・・ＳｉＯ２層、１４，２４．３４・
・・下部電極、１５，２５．３５・・・圧電体、１６，
２６゜３６・・・上部電極、２３．３３・・・下部Ｓ
ｉ ０２層、２７．３７・・・上部ＳｉＯ２層、２８・
・・開口部、２９．３９・・・薄膜共振部保持部、４０
・・・空間。 特許出願人 日本無線株式会社 第２図 （ａ） （ｂ） ｊ］ （ｃ） 第２図 （ｄ） （ｅ） （ｆ） 第２図
Claims (2)
- （１）シリコン基板を異方性エッチングする手段と、該
エッチング部分にエッチング材を埋める手段と、その上
面において圧電体材料を上部電極と下部電極で挟む手段
と、前記上部電極と下部電極をＳｉＯ＿２層により挟み
薄膜共振部を形成する手段と、前記シリコン基板のエッ
チング部に埋められたエッチング材をエッチングするこ
とにより薄膜共振部とシリコン基板とを分離する手段よ
り成ることを特徴とする薄膜共振子の製造方法。 - （２）請求項第１項の薄膜共振子において、シリコン基
板を該薄膜共振子の厚みの１／２より深くエッチングし
、該エッチング部にエッチング材を埋めた後のエッチン
グ部の深さが前記薄膜共振子の厚みの約１／２としたこ
とを特徴とする薄膜共振子の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63163125A JP2657521B2 (ja) | 1988-06-30 | 1988-06-30 | 薄膜共振子の製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63163125A JP2657521B2 (ja) | 1988-06-30 | 1988-06-30 | 薄膜共振子の製造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0213109A true JPH0213109A (ja) | 1990-01-17 |
| JP2657521B2 JP2657521B2 (ja) | 1997-09-24 |
Family
ID=15767663
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP63163125A Expired - Fee Related JP2657521B2 (ja) | 1988-06-30 | 1988-06-30 | 薄膜共振子の製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2657521B2 (ja) |
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5236329A (en) * | 1991-04-30 | 1993-08-17 | B. V. Metaverpa | Band delivery method and apparatus |
| US5260596A (en) * | 1991-04-08 | 1993-11-09 | Motorola, Inc. | Monolithic circuit with integrated bulk structure resonator |
| US6842088B2 (en) | 2001-05-11 | 2005-01-11 | Ube Industries, Ltd. | Thin film acoustic resonator and method of producing the same |
| US6885262B2 (en) | 2002-11-05 | 2005-04-26 | Ube Industries, Ltd. | Band-pass filter using film bulk acoustic resonator |
| CN103745913A (zh) * | 2013-12-24 | 2014-04-23 | 上海新傲科技股份有限公司 | 应变层的生长方法以及带有应变层的衬底 |
| CN103745915A (zh) * | 2013-12-24 | 2014-04-23 | 上海新傲科技股份有限公司 | 应变层的生长方法以及带有应变层的衬底 |
Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS6281807A (ja) * | 1985-10-05 | 1987-04-15 | Toshiba Corp | 圧電薄膜共振子 |
| JPS6382116A (ja) * | 1986-09-26 | 1988-04-12 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | 圧電薄膜共振子およびその製造方法 |
| JPH01157108A (ja) * | 1987-12-14 | 1989-06-20 | Victor Co Of Japan Ltd | 圧電薄膜共振子 |
-
1988
- 1988-06-30 JP JP63163125A patent/JP2657521B2/ja not_active Expired - Fee Related
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| US7140084B2 (en) | 2001-05-11 | 2006-11-28 | Ube Industries, Ltd. | Method of producing thin film bulk acoustic resonator |
| US6885262B2 (en) | 2002-11-05 | 2005-04-26 | Ube Industries, Ltd. | Band-pass filter using film bulk acoustic resonator |
| CN103745913A (zh) * | 2013-12-24 | 2014-04-23 | 上海新傲科技股份有限公司 | 应变层的生长方法以及带有应变层的衬底 |
| CN103745915A (zh) * | 2013-12-24 | 2014-04-23 | 上海新傲科技股份有限公司 | 应变层的生长方法以及带有应变层的衬底 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP2657521B2 (ja) | 1997-09-24 |
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