JPS6165507A - 薄膜圧電振動子の製造方法 - Google Patents

薄膜圧電振動子の製造方法

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JPS6165507A
JPS6165507A JP18681984A JP18681984A JPS6165507A JP S6165507 A JPS6165507 A JP S6165507A JP 18681984 A JP18681984 A JP 18681984A JP 18681984 A JP18681984 A JP 18681984A JP S6165507 A JPS6165507 A JP S6165507A
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JP
Japan
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substrate
thin film
polishing
single crystal
silicon
Prior art date
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Pending
Application number
JP18681984A
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English (en)
Inventor
Tsuneo Hamaguchi
恒夫 濱口
Yoichi Miyasaka
洋一 宮坂
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NEC Corp
Original Assignee
NEC Corp
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Publication date
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  • Piezo-Electric Or Mechanical Vibrators, Or Delay Or Filter Circuits (AREA)

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。

Description

【発明の詳細な説明】 (産業上の利用分野) 本発明は圧電薄膜を用いたVI(i”、UHFJ+I扁
周波圧電振拘子に関し、特にンリコン薄膜と圧電薄膜と
からなる複合購造の倣動部位をmする薄膜圧電振動子に
関するものである。
(従来技術とその問題点) 一般に数十MHz以上の周波数で使用される圧電振動子
は振動モードとして、板面が厚さに比べで、十分広い圧
電性薄板の厚み振動を使用するが、厚み摂動の共振周波
数は圧電性薄板の岸さtこ反比例し50 M Hz以上
では、厚さが40ミクロン以下となるため加工が極めて
困難となり、バルク圧電結晶あるいは圧電セラミックス
を用いて50MH2以上の厚み振動圧電振動子を量産す
ることは困難で#=#の構造の薄膜圧TIi振動子が公
知である。
例えばに、Δ4.Lakin 、 J 、 S 、Wa
ngiこよりアブ書噂量すごとき構造が示されている。
この薄膜圧!振動子は基板21の上に薄鯨部材23を形
成した後、エツチングによって基板21に空孔22を形
成し、さらIコ薄lll1!部材2:(の上Ic II
:llコ下tlp %Ffi 24 、圧電薄廖25、
上部電極26を形成することlこよって製造するもので
一般に非圧電性のれ力膜部材23と圧型薄膜25学神の
構造の薄膜圧電(辰勤子において基板21としては一般
に表面が(100)面であるようなシリコンが用いられ
、エチレンジアミン、ピロカテコール、水からなるエツ
チング液(以下EDPiという)あるいは水0化カリウ
ム(KOH)水溶液による異方性エツチングを利用して
精密に空孔22を作成Tることかできる。
薄膜部材器としては上記のBDP液あるいはKOH水溶
液に対してできるだけエツチング速度の小さい材料が必
要であり、従来このような材料として、種々の酸化物、
窒化物なども提某されているが機械的強度、音響的クォ
リティ・ファクタが大きいことが要求されているところ
からシリコン薄膜が最も理想的な材料として使用されて
きた。
シリコンのBDP液あるいはKOH水溶液に対するエツ
チング速度は不純物であるホウ素の濃度(こ依存し、7
×10 cm 以上の濃度にドープしたノリコンのED
、P液あるいはKOH水溶fj、lこ対するエツチング
速度は極めて小さいことが知られており、従来は所望の
厚さのダイアフラムを作成するためにシリコン基板上に
エピタキシャル成長、拡散、イオン注入など(こよって
、形成したホウ素を高濃度にドープしたシリコン薄膜が
#膜部材として使用されてきた。しかし、従来の薄膜圧
電振動子では上記のようにホウ素を高濃度にドープした
シリコン薄膜を使用しているために以下に述べるような
重大な欠点を有していた。
第1に、薄膜圧電振動子ではワイヤ・ボンディングζこ
よる配線を行なうために、第2図に示すごとく上部を極
の引き出しN、極27が必要であるが、ホウ素を高濃度
にドープしたシリコン薄膜(ま導電率が非常(こ大きく
、したがって引き出し!極とシリコン薄膜との間の容量
が振動子に並列(こ加わる結果振動子の容量比が見かけ
上大きくなってしまい、このため従来の薄膜圧電振動子
ではこれを用いた発振器の制御範囲あるいはフィルタの
比帯域幅をf分に広くとることが不可能であった。第2
に薄膜圧′wLw?動子はシリコン基板上に形成できる
から同一シリコン基板上に増幅器などの半導体素子を形
成して装置の小型化を図ることが望まれているが、従来
のごとくホウ素を高濃度にドーグしたシリコン薄膜上で
は増幅器などの半導体素子を形成することは固唾であっ
た。
(発明の目的) 本発明の目的は、上記のような従来の欠点を除いた薄膜
圧電振動子の製造方法を撮供することであり、本発明に
よれば容量比の十分小さい振動子が実現でき、また同一
シリコン基板上に増幅器などの半導体素子を形成Tるこ
とができる。
(発明の構成) 本発明によれば、半導体単結晶基板の表面に溝を設け、
該溝の表面または溝全体が絶縁体で構成されており、該
溝間の半導体単結晶上に下地電極、圧電薄膜、上部電極
を順に形成する素子形成工程を行なった後、該半導体単
結晶基板を接着層(ト)を介して、保持基板に接着した
後崩深さまで裏面からポリシング除去Tる工程と該ポリ
シング除去面を接着層eJを介して、空孔を設けた支持
基板に接着する工程を備えたことを特徴とする薄膜圧電
振動子の第1の製造方法が得られる。
(構成の詳細な説明) 本発明は上述の構成をとることにより従来技術の問題点
を解決した。第1図(a)〜(e)に本発明による薄膜
圧電振動子の製造工程を示し、本発明の製造方法を説明
する。なお、説明を容易にするためにシリコン基板を用
いた場合(ごついて説明するが、他の半導体結晶基板例
えば砒化ガリウムなどEこついても本発明を用いること
ができる。
ます、第1図(a)に示すように単結晶シリコン基板1
の表面に写真食刻法を用いて、数μm深さの溝2を形成
し、絶縁体3をOVD法等により溝内に堆積する。絶縁
体2は二酸化シリコン(S + (J2 )が適当であ
るが他の絶縁体例えは窒化7リコノ(S L 3N4 
)等でもよい。かかる図を第1図(b)に示す・ 次に、第1図(C)(こ示すように下地冗隠4.圧電薄
膜5.上部電極6を形成する。次に第1図(d)ζこ示
すように、上m電極面とシリコン等の保持基板7そ接着
剤8で接着し、シリコン基板1をポリシングで除去する
。ポリシングでは、砥粒としてコロイダルンリカを用い
、化学液として有機アミンを用いると絶縁体3はシリコ
ンに比べて研摩速度が極めて小さいためポリシング加工
を絶縁体3で止めることができ、従って、単結晶シリコ
ンJVI9が形成できる。
次に、第1図(e)fこ示すようlこ、ポリシング加工
した面を空孔10を設けた支持基板1またとえばシリコ
ン基板またはガラス基板に接着剤12を介して接着後保
持基板7と接着剤8を除去することにより薄膜圧電振動
子が得られる。
上述のような本発明の製造方法で製造する薄膜圧電振動
子はシリコン単結晶層9の不純物m度が任意に選択でき
るから、Tでに述べた従来技術の欠点を除くことができ
る。丁なわち、容量比のf分車さい振動子を得ることが
可能であり、また同一のシリコン基板上に増幅器などの
半導体を形成下ること力S可能である。
(実施例1) 第1のシリコン基板の表面ζこ写真食刻法により−深さ
3μmの溝を設け、溝の中に二酸化シリコンの絶縁体を
OVD法で埋めた後、この上にAu/Ti電極を蒸着法
で厚さ4μmの酸化亜鉛(Zn0)圧電薄膜をスバ、タ
リング法で、AI電極を蒸着法で順に形成した後、第2
のシリコン基板にエポキシ系樹脂で接着し、ポリシング
で第1のシリコン基板を除去した。次tこ、この研摩加
工面にエポキシ系樹脂であらかじめ穴を設けた第3のシ
リコン基板を接着し、ポリシングで第2のシリコン基板
を除去した。
上記の方法で作製した振動子は容量比が25であった。
−万従来技術Tなわち、ホウ素を高濃度にドープしたシ
リコン薄膜を用いた振動子では容量比は80であり、本
発明を適用することによりて、容量比が約%に改善され
た。
(発明の効果) 以上の実施例から明らかなように本発明を適用すること
によって従来法の欠点を除去して容量比の十分車さい薄
膜圧電振動子を製造することが可能であり、この薄膜圧
電摂動子を用いれば制御範囲の広い発振器2よび比帯域
の広いフィルタが実現できる。
さらに不発明の製造方法においてはダイヤフラムそ構成
Tる/リコン単結晶薄膜の不純物濃度について、何らの
制約もなく、したがって、薄膜圧電振動子を形成すると
同一のシリコン基板上に増幅器などの半導体素子を容易
に形成できることが明らかである。
以上のように本発明の製造方法は従来方法の欠点を除い
て特件の良好な薄膜圧電振動子の製造を可能lこし、ま
た発祭器などの装なの小型化を可能(こするものである
【図面の簡単な説明】
第1図(a)〜(e)は本発明による薄膜圧電振動子の
製造工程を示す図であり、1はシリコン単結晶基板、2
は府、3は絶縁膜、4は下地電極、5は圧電薄膜、6は
上部′を極、7は保持基板、8は接着剤、9はシリコン
単結晶層、10は空孔、11は支持基板、12は接着剤
を示す。 第2図(a) 、 (b)は従来方法による薄膜圧電振
動子の構造を示T図であり、図において、21は基板、
22は空孔、詔は薄膜部材、24は下地電極、25は圧
電薄膜、26は上部電極、27は引き出し電極。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 半導体単結晶基板の表面に溝を設け、該溝の表面または
    溝全体が絶縁体で構成されており、該溝間の半導体単結
    晶上に下地電極圧電薄膜、上部電極を順に形成する素子
    形成工程を行なった後、該半導体単結晶基板を接着層用
    を介して、保持基板に接着した後溝深さまで裏面からポ
    リシング除去する工程と該ポリシング除去面を接着層(
    乙)を介して、空孔を設けた支持基板に接着する工程を
    備えたことを特徴とする薄膜圧電振動子の製造方法。
JP18681984A 1984-09-06 1984-09-06 薄膜圧電振動子の製造方法 Pending JPS6165507A (ja)

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Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH04322507A (ja) * 1991-04-22 1992-11-12 Matsushita Electric Ind Co Ltd 水晶振動子の加工方法
US8330325B1 (en) * 2011-06-16 2012-12-11 Avago Technologies Wireless Ip (Singapore) Pte. Ltd. Bulk acoustic resonator comprising non-piezoelectric layer
US20140139077A1 (en) * 2009-06-24 2014-05-22 Avago Technologies General Ip (Singapore) Pte. Ltd. Acoustic resonator structure having an electrode with a cantilevered portion
US9608592B2 (en) 2014-01-21 2017-03-28 Avago Technologies General Ip (Singapore) Pte. Ltd. Film bulk acoustic wave resonator (FBAR) having stress-relief

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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US20140139077A1 (en) * 2009-06-24 2014-05-22 Avago Technologies General Ip (Singapore) Pte. Ltd. Acoustic resonator structure having an electrode with a cantilevered portion
US9520856B2 (en) * 2009-06-24 2016-12-13 Avago Technologies General Ip (Singapore) Pte. Ltd. Acoustic resonator structure having an electrode with a cantilevered portion
US8330325B1 (en) * 2011-06-16 2012-12-11 Avago Technologies Wireless Ip (Singapore) Pte. Ltd. Bulk acoustic resonator comprising non-piezoelectric layer
US9608592B2 (en) 2014-01-21 2017-03-28 Avago Technologies General Ip (Singapore) Pte. Ltd. Film bulk acoustic wave resonator (FBAR) having stress-relief

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