KR100859674B1 - 압전막을 갖는 장치를 제조하는 방법 - Google Patents

압전막을 갖는 장치를 제조하는 방법 Download PDF

Info

Publication number
KR100859674B1
KR100859674B1 KR1020010006759A KR20010006759A KR100859674B1 KR 100859674 B1 KR100859674 B1 KR 100859674B1 KR 1020010006759 A KR1020010006759 A KR 1020010006759A KR 20010006759 A KR20010006759 A KR 20010006759A KR 100859674 B1 KR100859674 B1 KR 100859674B1
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
metal layer
surface roughness
depositing
piezoelectric material
electrode
Prior art date
Application number
KR1020010006759A
Other languages
English (en)
Other versions
KR20010082140A (ko
Inventor
보워존에릭
파스탈란존제트.
리텐하우스조지이.
Original Assignee
루센트 테크놀러지스 인크
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 루센트 테크놀러지스 인크 filed Critical 루센트 테크놀러지스 인크
Publication of KR20010082140A publication Critical patent/KR20010082140A/ko
Application granted granted Critical
Publication of KR100859674B1 publication Critical patent/KR100859674B1/ko

Links

Images

Classifications

    • HELECTRICITY
    • H03ELECTRONIC CIRCUITRY
    • H03HIMPEDANCE NETWORKS, e.g. RESONANT CIRCUITS; RESONATORS
    • H03H3/00Apparatus or processes specially adapted for the manufacture of impedance networks, resonating circuits, resonators
    • H03H3/007Apparatus or processes specially adapted for the manufacture of impedance networks, resonating circuits, resonators for the manufacture of electromechanical resonators or networks
    • H03H3/02Apparatus or processes specially adapted for the manufacture of impedance networks, resonating circuits, resonators for the manufacture of electromechanical resonators or networks for the manufacture of piezoelectric or electrostrictive resonators or networks
    • HELECTRICITY
    • H10SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10NELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10N30/00Piezoelectric or electrostrictive devices
    • H10N30/01Manufacture or treatment
    • HELECTRICITY
    • H10SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10NELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10N30/00Piezoelectric or electrostrictive devices
    • H10N30/01Manufacture or treatment
    • H10N30/07Forming of piezoelectric or electrostrictive parts or bodies on an electrical element or another base
    • H10N30/074Forming of piezoelectric or electrostrictive parts or bodies on an electrical element or another base by depositing piezoelectric or electrostrictive layers, e.g. aerosol or screen printing
    • H10N30/076Forming of piezoelectric or electrostrictive parts or bodies on an electrical element or another base by depositing piezoelectric or electrostrictive layers, e.g. aerosol or screen printing by vapour phase deposition
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
    • Y10STECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10S438/00Semiconductor device manufacturing: process
    • Y10S438/964Roughened surface

Abstract

공진기 장치(resonator device)에서의 사용을 위해, 개선된 압전막들을 달성하는 방법이 개시되었다. 상기 방법은, 압전막(예를 들면, 압전 발진기에서 사용됨)의 텍스처(texture)가 밑에 있는 전극(underlying electrode)의 표면 형태에 의해 직접 영향을 받고, 또한, 상기 전극의 표면 형태가 밑에 있는 산화물층 또는 브래그 스택(Bragg stack)의 표면 형태에 의해 영향을 받는다는 출원인에 인식에 기초한다. 따라서 본 발명은 전극 및 선택적으로 브래그 스택의 표면 거칠기와 증착을 제어하는 단계를 포함하는, 압전막 및 전극을 갖는 장치를 제조하는 방법을 포함한다.
압전막, 공진기, 표면 거칠기

Description

압전막을 갖는 장치를 제조하는 방법{Method for producing devices having piezoelectric films}
도 1은 음향 공진기(acoustic resonator)를 원근법을 사용하여 개략적으로 도시한 도면.
도 2는 AlN 텍스처 상의 Al 텍스처의 효과를 도시하는, Al 하부 전극의 로킹 커브(rocking curves)의 함수로서 AlN 압전기막(AlN piezoelectric film)의 로킹 커브를 도시한 그래프.
도 3은 본 발명의 방법을 수행하는 단계를 도시하는 도면.
*도면의 주요부분에 대한 부호의 설명*
100; 공진기 110; 기판
125; 반사 영역 130; 최상부층
본 출원은 발명자 바버(Barber) 및 밀러(Miller)에 의해, 본원 출원과 동시 에 출원되었고 본 양수인에 양도된 "회전 마그네트론 스퍼터링 프로세스로 압전막을 제조하는 방법(Method for Producing Piezoelectric Films with Rotating Magnetron Sputtering Process)"에 관련되며 위 출원은 본 명세서에 참조문헌으로 통합된다.
본 발명은 금속 전극 상의 압전막을 포함하는 전자 장치들을 제조하는 방법에 관한 것이다. 본 발명은 특히 음향 공진기들 및 반도체 장치들을 제조하는데 유용하다.
통신 시스템들은 전형적으로 다양한 장치들(예를 들면, 필터들, 믹서들, 증폭기들, 적분기 회로들 등)을 포함한다. 통신 시스템들은 무선 링크, 트위스트 페어(twisted pair), 광섬유 등에 의해 중계된 정보(예를 들면, 음성, 비디오, 데이터)를 전송하는데 있어서 유용하다. 무선 통신 시스템들이 점차 발전할수록, 더 높은 주파수에서 신호들이 전송된다(예를 들면, PCS, ISM 등). 시장 요구에 따라 시스템이 지속적으로 발전될수록, 증가된 성능 및 감소된 크기에 대한 요구가 증대된다. 시장 요구는 증가된 집적도 및 구성 요소 크기의 감소를 요구한다.
BAW( B ulk A coustic W ave) 공진기들과 같은 공진기들은 대역통과 필터 및 다른 관련된 반도체 장치의 제조에 있어서 중요한 구성 요소이다. BAW 공진기는, 적어도 두 개의 전극 사이에 증착된, 압전 재료막(예를 들면, 결정 AlN 막(crystalline AlN film)을 필수적으로 포함하는 압전 공진기다. 이러한 구조의 전압을 인가할 때, 압전 재료는 허용된 진동 모드에서 일정한 주파수로 진동한다. 따라서, 압전 공진기는 주파수 다이버시티(frequency diversity)에 기초하여 신호들을 판별하고(예를 들면, 밴드 패스 필터), 안정된 주파수 신호를 제공하는데(예를 들면, 오실레이터 회로 내의 주파수 안정 피드백 요소) 유용하다.
전형적으로, 압전 공진기의 공진 주파수의 성능은 조성(composition), 두께, 압전 재료의 배향(orientation)에 따를 것이다. 압전 재료의 공진 주파수는 전형적으로 그것의 두께에 반비례한다. 따라서 압전 공진기가 고주파수(예를 들면, 700MHz이상의 주파수)에서 동작하기 위해, 압전막의 두께는 박막으로 감소되어야 한다(예를 들면 약 500nm 내지 약 10㎛의 범위의 두께를 가진다). 압전 공진기의 성능은 압전막을 포함하는 원자의 결정 배향에 따른다. 인가된 전압(즉, 전계)에 응답하여 압전막에 유도된 스트레인(induced strain)(즉, 응력 웨이브)은 압전막 내의 원자 다이폴들의 유리한 배열로부터 오직 발생할 수 있다. 유리한 막 배향의 예는 기판에 수직인 AlN의 <002>이다. 알루미늄 질화물(AlN)과 같은 압전 재료의 박막을 증착하기 위한 펄스 DC 스퍼터링 방법(pulse DC sputtering method)은, 1998년 1월에 출원되었으며 본 양수인에게 양수된 밀러 등에 의한 미국 특허 출원 " 압전 공진기를 제조하기 위한 펄스 DC 반작용 스퍼터링 방법(Pulse DC Reactive Sputtering Method for Fabricating Piezoelectric Resonators)"에 개시되어 있으며, 이는 본 명세서에 참고문헌으로 포함된다. 밀러 등에 의한 출원에서, 압전막들의 질은 막들을 증착하는데 이용되는 기술을 통해 개선되었다.
알려져 있듯이, 통신 시스템들 및 그 구성 요소 분야의 당업자는 시스템 성능 및 집적도를 증가시키는 새로운 방법을 계속해서 찾고 있다. 특히, 압전막의 질을 개선시키는 새로운 방법을 제공하는 것이 유리하다. 본 발명의 상기 및 다른 이점들이 이하에 자세히 설명될 것이다.
요약하여 설명하면, 본 발명은 전자 장치, 특히 공진기에서 사용하기 위한 개선된 압전막을 얻는 방법을 포함한다. 상기 방법은, 압전막(예를 들면, 압전 공진기에서 사용됨)의 텍스처가 밑에 있는 금속층(예를 들면, 전극)의 표면 형태에 의해 직접 영향을 받는다는 출원인의 인식에 기초한다. 따라서 본 발명은 금속층의 표면 거칠기 및 증착을 제어하는 단계를 포함하는 압전막 및 전극을 갖는 장치를 제조하는 방법을 포함하고, 즉, 전극의 낮은 표면 거칠기는 압전막의 질을 개선시킨다. 약 4.5°미만의 반치 전폭(full width, half maximum;FWHM) 로킹 커브를 갖도록 금속층을 증착함으로써 낮은 표면 거칠기가 얻어지고, 이것은 약 3.5°미만의 FWHM 로킹 커브를 갖는 금속층 상에 증착된 압전층을 생성한다.
본 발명을 더 잘 이해하기 위해서, 예시적인 실시예는 하기에 첨부된 도면을 참조하여 설명되었다.
본 발명의 원리를 더 명확하게 하기 위해 도 2의 그래프를 제외하고는 확대 비율로 도시하지 않았다.
명백한 특징 및 구성이 하기에 설명되어 있지만, 이것은 오직 설명하기 위한 목적으로 예를 들었음을 이해하여야 한다. 당업자는 다른 단계들, 구성들 및 배열들이 본 발명의 영역과 범위를 벗어나지 않고 사용될 수 있다는 것을 인식할 것이다.
도 1은 본 발명의 방법을 이용하여 제조된 음향 공진기를 원근법을 사용하여 개략적으로 도시하였다. 공진기(100)는 기판(110), 압전기 재료(piezoelectric material)층(120), 및 기판(110)과 층(120) 사이의 브래그 반사 영역과 같은 음향 반사 영역(125)을 포함한다. 기판(110) 위에 층(120)이 떠 있도록, 상기 반사 영역(125) 대신 공기층(도시되지 않음)이 사용될 수 있다. 하부 전극(135) 및 상부 전극(130)이 압전층(120)의 반대쪽 표면상에 증착된다.
압전 재료층은 AlN을 유리하게 포함하지만, 특정한 공진기 애플리케이션에 충분한 압전 질을 갖는 임의의 적합한 재료로 형성될 수 있다. 전형적인 압전 재료는 예를 들면, 석영(quartz), 아연산화물(ZnO), 및 LiNbO3, LiTAO3, TeO2 및 PZT-SA와 같은 세라믹 물질들을 포함한다. 상기 기판은 전형적으로 실리콘으로 이루어지지만, 석영, 사파이어, 폴리실리콘, 에어로겔(aerogel) 및 Al2O3 와 같은 다른 재료로도 제조될 수 있다.
본 발명은 개선된 압전막을 얻는 방법에 관련된다. 출원인은, 압전막이 증착된 전극 표면의 형태(morphology)를 조정함으로써 공진기 장치(특히 압전막)의 동작이 개선될 수 있음을 발견하였다. 또한, 출원인은 압전막의 성장(예를 들면, AlN)이 에피택셜하지 않고(즉, AlN층은 격자 정합으로 성장되지 않거나 또는 전극 재료와 정합되지 않는다), 전극 표면 형태가 압전막의 c-축 방향 및 로킹 커브에 영향을 끼친다는 점을 발견하였다.
본 명세서에서 사용되는 단어 "텍스처(texture)"는 다결정막의 입자의 결정학적 배열(crystallographic alignment)을 설명하도록 의도되고, "최대 텍스처(maximum texture)"는 성장 방향으로부터의(성장 방향에 대해) 각에서 한방향으로 센터링된 입자들의 배열(배향)을 갖는 막을 나타낸다. 텍스처와 이에 따른 압전층의 질은 "로킹 커브(rocking curve)"를 참조하여 규정될 수 있다. 특히, 상술된 것처럼, 이상적으로 입자가 한방향으로 센터링될 때, 압전막의 성능(예를 들면, 압전 공진기)은 막을 포함하는 원자의 결정 방향에 따른다. 그러나, 전형적으로, 입자가 센터링되는 방향은 가우시안 분포일 것이다. 분포가 작아질수록, 막이 최대 텍스처에 가까워진다. 입자 방향의 분포는 피크를 규정하도록 도시될 수 있으며, 상기 피크의 최대 높이의 절반의 피크의 폭(반치 전폭)(FWHM), 즉 "로킹 커브(rocking curve)"는 막 텍스처의 질의 규정하는 값을 반영한다. 그러므로, "로킹 커브(rocking curve)" 수는 막 텍스처에 대한 성능 지수(figure of merit)이고, 즉, 분포가 더 작아질수록, 로킹 커브는 더 작아지고, 상기 막은 최대값 텍스처에 더 접근한다. 압전층은 유리하게 11°미만의 FWHM 로킹 커브로 형성되고, 더 양호하게는 약 3.5°미만의 낮은 로킹 커브, 더 양호하게는 2.5°(FWHM) 미만으로 형성된다.
본 발명은 압전막에 대한 최대 텍스처에 근접하여 공진기의 최적 동작을 달성하도록 상기 전극 구성과 증착이 조정될 수 있는 출원인의 인식에 기초한다. 이와는 반대로, 압전막 텍스처를 개선하기 위한 종래의 방법 및 성능은 압전막을 증착하는 상이한 방법들 및 구성에 초점을 맞추었다. 본 발명에 따라 낮은 표면 거칠기를 가져, 낮은 로킹 커브와 개선된 질을 갖는 압전막을 생성하는 전극이 준비된다(예를 들면, 증착 공정, 연마 또는 재료 선택). 유리하게, 전극은 약 0.1-100Å 미만의 표면 거칠기를 갖고, 또는 더욱 양호하게 15Å RMS 미만을 갖는다. 출원인은 FWHM 로킹 커브를 최소화함으로써 전극의 표면 거칠기가 감소될 수 있음을 발견하였다. 전극의 낮은 로킹 커브는 전극 표면의 낮은 거칠기를 유발한다. 또한, 전극의 표면 거칠기는 밑에 있는 절연층 또는 브래그 스택층에 의해 처리될 수 있다. 예를 들면, 브래그 스택의 산화층의 RMS 값이 낮아질수록, 전극의 로킹 커브뿐만 아니라 전극 표면의 RMS 값이 낮아진다. 연마된(예를 들면, CMP) 산화 브래그 스택은 증착 상태의(as-deposited) 산화 브래그 스택보다 더 나은 금속전극의 표면 거칠기를 갖는다. 출원인은 또한 전극층의 표면 거칠기는 전극 스택을 포함하는 금속의 선택에 의해 개선될 수 있다는 점을 발견하였다.
본 발명에서 유리하게, 전극 및 특히 하부 전극(135)은 알루미늄(Al) 또는 Al에 따르는 칼러메이팅(collimating)된(물리적 플럭스 선택기) 티타늄(c-Ti/Al)을 이용한 금속 스택을 포함한 것이다. 종래의 스택된 금속 전극은 빈번하게 선택의 구성물로서 c-Ti/TiN/Al을 포함한다. 출원인은 압전층이 증착된 Al 표면의 표면 거칠기가 금속 스택에서 TiN층을 제거함으로써 적어도 두 개의 인자에 의해 개선될 수 있음을 발견하였다. 또한, Al 및/또는 c-Ti/Al의 사용을 제외하고, 충분히 낮은 시트 저항 및 낮은 표면 거칠기를 갖는 임의의 다른 금속이 전극(130, 135)을 제조하기 위해서 이용될 수 있다. 평방당 0.01 내지 100옴(Ω/□)의 범위의 시트 저항을 갖는 금속은 충분히 낮지만, 그러나 더 양호하게는 시트 저항은 약 1Ω/□이다. 0.1 내지 100Å(옹스트롬)범위 내의 표면 거칠기를 갖는 금속은 충분히 낮지만, 더욱 양호하게 표면의 거칠기는 약 15Å 미만이다.
도 2는 하부 전극(135)이 칼러메이팅된 티타늄 및 Al(c-Ti/Al)을 포함하고 예를 들어 압전층(120)이 AlN을 포함하는 공진기에 대한 Al 로킹 커브의 함수로서 AlN 로킹 커브의 도면이다. 도시되는 바와 같이, 비선형이지만, AlN 텍스처(압전(120))상의 Al 텍스처(전극(135))에 직접 영향을 미친다. 그러므로, Al 텍스처는 공진기에 대한 결합 상수(폴/제로 분리(pole/zero separation))에 영향을 미친다. 따라서, 전극(예를 들면 Al 및 c-Ti 층)은 최소의 반치 전폭(FWHM) 로킹 커브를 갖는 텍스처로 형성될 수 있다. 칼러메이팅된 Ti 층에 대해, 공진기 애플리케이션에 유용한 텍스처는 FWHM이 약 0.2°내지 9°의 범위일 때 얻어지고, 전형적으로 양호한 로킹 커브는 FWHM이 약 4.5°미만일 때 얻어진다. Al층에 대하여, 이 애플리케이션에 유용한 텍스처는 FWHM이 0.2°내지 11°의 범위일 때 얻어지고, 전형적으로 양호한 로킹 커브는 약 4°(FWHM) 미만일 때 얻어진다. 압전 재료 영역들은 유리하게 0.2°내지 11°의 범위 내의 FWHM 로킹 커브로 형성되고, 전형적으로 양호한 낮은 로킹 커브는 약 2.5°(FWHM) 미만이다. 전극의 낮은 로킹 커브는 전극에 대한 낮은 표면 거칠기를 유발하고, 출원인은 압전층의 질을 개선함을 발견하였다.
본 발명에서, 상기 층(120)이 증착된 이후에 상기 층(120)의 연마, 즉, 화학적 기계적 연마(CMP)를 수행할 필요 없이 전극에 대하여 낮은 평균 제곱근(RMS)의 형태가 얻어진다. RMS 값은 실제 평균(true average), 완벽하게 매끄러운 표면을 반영하는 0의 평균값으로부터 표면 형태의 굴곡 및 차이에 대한 절대값을 반영한다. RMS 값은 평균 제곱(mean square)과 평균의 제곱(square of the mean) 사이의 차의 제곱근에 의해 규정되고, 또는 다시 말해서 측정된 거칠기의 중간값에 대한 거칠기의 정규화된 평균값이다. 유리하게, 결정학적 금속(예를 들면, c-Ti 및 Al)은 단일 배향 및 최대 텍스처를 가진 전극에 대해 증착된다. 예를 들면, Al 전극은 기판 법선(substrate normal) 평행한 <111> 배향을 가질 수 있다. c-티타늄 증착이 사용될 때, 단일 배향 <002>의 막이 양호하게 생성된다. 본 발명에 따른 압전층에 대한 좋은 텍스처를 얻기 위한 방법은 격자 정합에 의존하지 않기 때문에, 충분히 낮은 표면 거칠기의 다양한 표면들 상에, 예를 들면, 실리콘, CMP 산화물, c-티타늄/알루미늄 또는 다른 적합한 물질들로 마무리된 표면을 갖는 기판들 상에서 압전층(AlN)에 대한 충분히 낮은 로킹 커브가 얻어질 수 있다. 비록 실리콘 <100> 및 알루미늄 <111>의 격자 파라미터가 AlN과 정합되지 않을지라도, Si상의 AlN에 대한 낮은 로킹 커브를 얻거나, Al상의 AlN에 대한 낮은 로킹 커브를 얻을 수 있다. 그러므로, 본 발명은 압전층의 질을 개선시키는 것뿐만 아니라, 공진기 또는 압전막을 포함하는 다른 장치들을 제조하는데 사용되는 재료들을 선택함에 있어서 융통성(flexibility) 증가시키는데 유리하다.
출원인은 또한 결과로서 생기는 전극의 표면 거칠기(예를 들면, 도 1 의 135)가 예를 들면 음향 반사층(125)과 같은 밑에 있는 층의 표면 형태에 의해 영향을 받는다는 것을 발견하였다. 예를 들면, 물리적 증기 증착에 의해 증착된 표준 산화물이 사용되는 경우, 결과로서 생긴 11°의 Al 텍스처(FWHM)가 유발될 것이다. 그러나, Al층을 증착하기 위해 동일한 조건을 적용해도, CMP 산화물을 사용할 때, 결과로서 생긴 Al층의 텍스처는 4°(FWHM)이다. 브래그 스택의 마지막 층의 표준 PVD 산화물은 약 45 내지 50Å의 표면 거칠기를 갖는데 반하여, CMP 산화물은 자동으로 실질적으로 매끄럽다(예를 들면, 3Å미만의 RMS 표면 거칠기를 갖는다). 브래그 스택의 산화층의 RMS 값이 낮아질수록, 전극 표면의 RMS 값뿐만 아니라 전극의 로킹 커브도 낮아진다. 연마된(예를 들면 CMP) 산화물 브래그 스택은 금속 전극에 대해 증착 상태의(as-deposited) 산화물 브래그 스택보다 더 나은 텍스처를 산출한다.
도 3은 개선된 압전막을 갖는 공진기 구조를 얻는 본 발명의 방법을 수행하는 예시적인 단계를 도시한 블록도이다. 블록 1a, 2a, 3 및 4은 본 발명의 일 실시예를 반영하고, 블록 1b, 2b, 3 및 4은 대안적인 실시예이다. 일 실시예에 따라서 제 1 단계(블록1a)는 예를 들면, 전형적으로 실리콘 기판과 같은, 브래그 스택과 같은 음향 반사층을 갖는 기판상에, 예를 들면 전형적으로 실리콘 기판상에, c-티타늄의 텍스처된 금속층을 증착하는 것을 포함한다. 양호하게, 브래그 스택의 적어도 마지막 층은 금속 전극 텍스처에 대해 최상의 결과를 얻기 위해 연마된다. 상술된 것처럼, 출원인은 전극의 텍스처, 그에 따라 압전층이 브래그 스택의 마지막 층의 질에 의해 영향을 받음을 발견하였다. 앞서 인용되었고 본원에 포함된 공동 계류중인 바버 출원(Barber application)은 브래그 스택층(예를 들면, SiO2막을 포함함)을 증착하고 상기 증착 공정을 최적화하는 유리한 방법을 기술한다.
칼러메이팅된-티타늄 증착은 유리하게 단일 배향 <002>의 막과, 4.5°FWHM보다 작은 로킹 커브를 갖는 텍스처를 유발한다. c-Ti층은 약 100 내지 1000Å의 범위의 두께를 가질 수 있고, 더욱 양호하게는 약 300Å의 두께를 가질 수 있다. 유리한 공정이 약 250℃의 온도에서의 스퍼터링 증착과 약 8-12Å/sec 범위 내의 증착률, 더욱 양호하게는 약 10Å/sec의 증착률을 포함하지만, 본 분야에 알려진 증착 기술들이 이 층을 증착하는데 사용될 수 있다.
이 예시적인 방법의 제 2 단계(블록 2a)는, 결과로서 생긴 Al 텍스처가 4.5°미만의 FWHM을 갖도록, 진공 브레이크(vacuum break) 없이 충분히 높은 비율 및 기판 온도에서 c-Ti층 상에 Al을 증착하는 것을 포함한다. Al층은 양호하게 작은 퍼센트의 Cu와 같은 다른 합금 요소를 포함한다. 예를 들면, Al-0.5% Cu의 층이 적합하다. 증착 파라미터는 당업자의 지식에 기초하여 선택될 수 있다. 적합한 파라미터는 약 1200Å의 공칭 두께를 갖는 약 200Å 내지 2500Å의 범위 내의 두께를 갖는 Al층을 생성하도록, 약 100Å/sec의 비율 및 200℃의 증착 온도를 포함한다. AlN의 텍스처된 성장을 얻기 위해, Al 표면의 후처리 및 재증착은 필요하지 않다.
일단 적층된 금속 전극이 증착되면, 제 3 단계(블록 3)는 금속 전극을 패터닝하는 단계를 포함한다. 전극을 패터닝하기 위해 표준 포토리소그래피(photolithographic) 공정이 이용될 것이다. 제 4 단계(블록 4)를 적용하면, AlN을 유리하게 포함하는 압전층(120)은 패터닝된 전극 상에 증착된다. 앞서 인용된 밀러 등의 DC 반응 스퍼터링 공정을 이용하여, 압전층(120)은 유리하게 하부 전극(135) 상에 스퍼터링 증착된다. 그러나 다른 증착 기술들도 이용될 수도 있다. 예를 들면, 본 명세서에 통합된 공동 계류중인 바버 출원은 회전하는 마그네틱 마그네트론들 및 펄스된 DC 파워 서플라이들을 이용하여 압전막을 증착시키는 공정을 최적화하는 단계를 설명한다.
본 발명의 공진기 장치를 준비하는 대안적인 방법이 도 3의 블록 1b, 2b, 3 및 4에 도시되어 있다. 이 실시예에서, 상기 전극은 종래의 실시예의 적층된 전극이 아닌 단일 전극 재료를 포함한다. 제 1 단계(블록 1b)는 예를 들면 Al 또는 낮은 표면 저항을 갖는 다른 금속의 금속 전극 재료를 브래그 스택 또는 다른 음향막 지지층(acoustic membrane support layer)(예를 들면 SiNx)을 포함하는 기판상에 증착하는 단계를 포함한다. 본 분야에 알려져 있고 상술된 증착 파라미터가 이 층을 증착하기 위해 적용될 수 있다. 제 2 단계(블록 2b)는 가장 낮은 평균 제곱근의 수로 전극 층의 표면을 연마하는 단계를 포함한다. 상기 수는 양호하게 약 3-10Å 범위에 있고, 더욱 양호하게는 약 7.5Å보다 작을 것이다. 종래의 실시예와 같이, 전극 재료는 패터닝되고(블록 3), AlN 층은 최대 텍스처된 AlN 막을 유발하도록 패터닝된 금속 전극 표면상에 증착된다. 상기에서 인용된 밀러 등에서 전술된 바와 같이 다른 증착 공정 파라미터들이 최적화될 수 있다.
본 발명을 특정한 실시예를 참조로 하여 설명되었지만 당업자는 첨부된 청구항에 설명된 본 발명의 범위와 정신에서 벗어남 없이 다양한 변경과 수정이 만들 수 있음이 명백해진다. 이러한 수정은 첨부된 청구항의 범위에 포함되도록 의도되었다.
본 발명에 의하면 금속층의 표면 거칠기 및 증착을 제어하는, 즉, 전극의 낮은 표면 거칠기가 압전막의 개선된 질을 유발하는 것을 포함하는, 압전막 및 전극을 갖는 장치를 제조하는 방법이 제공된다.

Claims (20)

  1. 적어도 하나의 금속층 상에 증착된 압전 재료(piezoelectric material)를 갖는 전자 장치를 제조하는 방법에 있어서,
    상기 적어도 하나의 금속층을 기판 상에 증착하고 상기 압전 재료를 상기 적어도 하나의 금속층 상에 증착하는 단계를 포함하고,
    상기 압전 재료의 텍스처(texture)는 상기 적어도 하나의 금속층의 표면 거칠기(surface roughness)를 제어함으로써 결정되는, 전자 장치 제조 방법.
  2. 제 1 항에 있어서,
    적어도 하나의 음향 반사층(acoustic reflecting layer)은 상기 기판과 상기 압전 재료 사이에 증착되는, 전자 장치 제조 방법.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 적어도 하나의 금속층은 15Å(RMS) 미만의 표면 거칠기를 갖는, 전자 장치 제조 방법.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 적어도 하나의 금속층의 표면 거칠기를 제어하는 단계는 상기 적어도 하나의 금속층에 대한 반치 전폭 로킹 커브(full-width at half-maximum rocking curve)를 최소화하는 단계를 포함하는, 전자 장치 제조 방법.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 적어도 하나의 금속층의 표면 거칠기를 제어하는 단계는 상기 적어도 하나의 금속층의 표면을 연마하는 단계를 포함하는, 전자 장치 제조 방법.
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 적어도 하나의 금속층의 표면 거칠기를 제어하는 단계는, c-Ti 금속층을 증착한 다음 Al 금속층을 증착하는 단계를 포함하는, 전자 장치 제조 방법.
  7. 제 1 항에 있어서,
    상기 적어도 하나의 금속층의 표면 거칠기를 제어하는 단계는 TiN 없이 c-Ti 및 Al 적층된 금속층을 증착하는 단계를 포함하는, 전자 장치 제조 방법.
  8. 제 1 항에 있어서,
    상기 적어도 하나의 금속층은 절연층상에 증착되고, 상기 적어도 하나의 금속층의 표면 거칠기를 제어하는 단계는 상기 절연층의 표면 거칠기를 최소화하는 단계를 포함하는, 전자 장치 제조 방법.
  9. 제 1 항에 있어서,
    상기 전자 장치는 공진기(resonator)를 포함하는, 전자 장치 제조 방법.
  10. 제 1 항에 있어서,
    상기 압전 재료는 AlN을 포함하는, 전자 장치 제조 방법.
  11. 제 1 항에 있어서,
    상기 적어도 하나의 금속층은 평방(square)당 1 내지 100옴의 범위 내의 시트 저항을 가진 금속을 포함하는, 전자 장치 제조 방법.
  12. 제 1 항에 있어서,
    상기 적어도 하나의 금속층은 Al을 포함하는, 전자 장치 제조 방법.
  13. 제 1 항에 있어서,
    상기 적어도 하나의 금속층은 c-Ti/Al의 적층된 층을 포함하는, 전자 장치 제조 방법.
  14. 제 1 항에 있어서,
    상기 적어도 하나의 금속층은 4.5도 미만의 로킹 커브 반치 전폭을 갖도록 증착되는, 전자 장치 제조 방법.
  15. 제 1 항에 있어서,
    상기 압전 재료는 3.5도 미만의 로킹 커브 반치 전폭을 갖도록 증착되는, 전자 장치 제조 방법.
  16. 적어도 하나의 금속층 상에 증착된 압전 재료를 갖는 공진기 장치를 제조하는 방법에 있어서,
    상기 적어도 하나의 금속층이 4.5도 미만의 로킹 커브 반치 전폭을 갖도록, 기판 상에 증착된 브래그 스택(Bragg stack) 상에 상기 적어도 하나의 금속층을 증착하고, 상기 적어도 하나의 금속층 상에 상기 압전 재료를 증착하는 단계를 포함하고, 그에 의해 상기 압전 재료의 텍스처는 3.5도 미만의 로킹 커브 반치 전폭을 갖는, 공진기 장치 제조 방법.
  17. 공진기 장치를 제조하는 방법에 있어서,
    기판 상에 브래그 스택을 증착하는 단계;
    상기 브래그 스택의 상부 표면을 연마하는 단계;
    상기 브래그 스택 상에 텍스처된 금속층(textured metal layer)을 증착하는 단계로서, 그에 의해 상기 텍스처된 금속층은 15Å(RMS) 미만의 표면 거칠기를 갖는, 상기 텍스처된 금속층 증착 단계;
    제 1 전극을 규정하도록 상기 텍스처된 금속층을 패터닝하는 단계;
    스퍼터링에 의해 상기 제 1 전극 상에 압전 재료를 증착하는 단계로서, 그에 의해 상기 압전 재료의 텍스처는 격자 정합 없이 상기 텍스처된 금속층의 반치 전폭 로킹 커브에 의해 결정되는, 상기 압전 재료 증착 단계; 및
    제 2 전극을 규정하도록 상기 압전 재료 상에 금속을 증착하는 단계를 포함하는, 공진기 장치 제조 방법.
  18. 제 17 항에 있어서,
    상기 금속층의 낮은 표면 거칠기는 0.2 내지 11°의 범위 내에 있는 로킹 커브 반치 전폭에 의해 달성되는, 공진기 장치 제조 방법.
  19. 제 14 항에 있어서,
    상기 브래그 스택의 상부 표면은, 3Å 미만의 평균 제곱근(root mean square) 표면 거칠기를 갖도록 연마되는, 공진기 장치 제조 방법.
  20. 삭제
KR1020010006759A 2000-02-11 2001-02-12 압전막을 갖는 장치를 제조하는 방법 KR100859674B1 (ko)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US09/502,868 2000-02-11
US09/502,868 US6329305B1 (en) 2000-02-11 2000-02-11 Method for producing devices having piezoelectric films

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20010082140A KR20010082140A (ko) 2001-08-29
KR100859674B1 true KR100859674B1 (ko) 2008-09-23

Family

ID=23999743

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020010006759A KR100859674B1 (ko) 2000-02-11 2001-02-12 압전막을 갖는 장치를 제조하는 방법

Country Status (5)

Country Link
US (2) US6329305B1 (ko)
EP (1) EP1124269B1 (ko)
JP (1) JP4917711B2 (ko)
KR (1) KR100859674B1 (ko)
DE (1) DE60143682D1 (ko)

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US10069472B2 (en) 2015-04-10 2018-09-04 Samsung Electro-Mechanics Co., Ltd. Bulk acoustic wave resonator and filter including the same
KR101901696B1 (ko) * 2015-04-10 2018-09-28 삼성전기 주식회사 체적 음향 공진기 및 이를 포함하는 필터
US10812037B2 (en) 2018-12-19 2020-10-20 Samsung Electro-Mechanics Co., Ltd. Bulk-acoustic wave resonator

Families Citing this family (43)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6376971B1 (en) * 1997-02-07 2002-04-23 Sri International Electroactive polymer electrodes
US6953977B2 (en) 2000-02-08 2005-10-11 Boston Microsystems, Inc. Micromechanical piezoelectric device
US6329305B1 (en) * 2000-02-11 2001-12-11 Agere Systems Guardian Corp. Method for producing devices having piezoelectric films
DE10035421A1 (de) * 2000-07-20 2002-02-07 Infineon Technologies Ag Verfahren zur Herstellung eines Halbleiterbauelements mit einer Schichtenfolge zum ineinander Umwandeln von akustischen oder thermischen Signalen und elektrischen Spannungsänderungen
JP2005236337A (ja) * 2001-05-11 2005-09-02 Ube Ind Ltd 薄膜音響共振器及びその製造方法
CN1541447B (zh) * 2001-08-14 2010-04-21 Nxp股份有限公司 带有体波谐振器的滤波系统
KR20030032401A (ko) * 2001-10-18 2003-04-26 한국쌍신전기주식회사 압전박막형 공진기 및 그 제조방법
JP2004221622A (ja) * 2002-01-08 2004-08-05 Murata Mfg Co Ltd 圧電共振子、圧電フィルタ、デュプレクサ、通信装置および圧電共振子の製造方法
US6906451B2 (en) 2002-01-08 2005-06-14 Murata Manufacturing Co., Ltd. Piezoelectric resonator, piezoelectric filter, duplexer, communication apparatus, and method for manufacturing piezoelectric resonator
JP2004048639A (ja) * 2002-05-17 2004-02-12 Murata Mfg Co Ltd 圧電共振子及びその製造方法等
US20040164291A1 (en) * 2002-12-18 2004-08-26 Xingwu Wang Nanoelectrical compositions
KR20020029882A (ko) * 2002-03-02 2002-04-20 주식회사 에이엔티 엘시엠피 공정법에 의한 탄성파소자의 제작방법
US6740588B1 (en) * 2002-03-29 2004-05-25 Silicon Magnetic Systems Smooth metal semiconductor surface and method for making the same
US7276994B2 (en) * 2002-05-23 2007-10-02 Murata Manufacturing Co., Ltd. Piezoelectric thin-film resonator, piezoelectric filter, and electronic component including the piezoelectric filter
JP2004072715A (ja) * 2002-06-11 2004-03-04 Murata Mfg Co Ltd 圧電薄膜共振子、圧電フィルタ、およびそれを有する電子部品
JP4240445B2 (ja) * 2002-05-31 2009-03-18 独立行政法人産業技術総合研究所 超高配向窒化アルミニウム薄膜を用いた圧電素子とその製造方法
US6944922B2 (en) 2002-08-13 2005-09-20 Trikon Technologies Limited Method of forming an acoustic resonator
JP3947443B2 (ja) * 2002-08-30 2007-07-18 Tdk株式会社 電子デバイス用基板および電子デバイス
KR100483340B1 (ko) * 2002-10-22 2005-04-15 쌍신전자통신주식회사 체적탄성파 소자 및 그 제조방법
DE10301261B4 (de) * 2003-01-15 2018-03-22 Snaptrack, Inc. Mit akustischen Volumenwellen arbeitendes Bauelement und Verfahren zur Herstellung
GB0308249D0 (en) * 2003-04-10 2003-05-14 Trikon Technologies Ltd Method of depositing piezoelectric films
US7227292B2 (en) 2003-04-10 2007-06-05 Aviza Technologies, Inc. Methods of depositing piezoelectric films
JP2005033379A (ja) * 2003-07-09 2005-02-03 Tdk Corp 薄膜バルク波振動子およびその製造方法
JP4657660B2 (ja) * 2003-09-12 2011-03-23 パナソニック株式会社 薄膜バルク音響共振器、その製造方法、フィルタ、複合電子部品および通信機器
JP2005136115A (ja) * 2003-10-30 2005-05-26 Tdk Corp 電子デバイス及びその製造方法
JP2005252069A (ja) 2004-03-05 2005-09-15 Tdk Corp 電子デバイス及びその製造方法
JP4737375B2 (ja) * 2004-03-11 2011-07-27 セイコーエプソン株式会社 アクチュエータ装置の製造方法及び液体噴射ヘッドの製造方法並びに液体噴射装置の製造方法
DE102004026654B4 (de) * 2004-06-01 2009-07-09 Fraunhofer-Gesellschaft zur Förderung der angewandten Forschung e.V. Mikromechanisches HF-Schaltelement sowie Verfahren zur Herstellung
JP2006019935A (ja) 2004-06-30 2006-01-19 Toshiba Corp 薄膜圧電共振器及びその製造方法
JP2006186831A (ja) * 2004-12-28 2006-07-13 Kyocera Kinseki Corp 圧電薄膜デバイス及びその製造方法
JP4693407B2 (ja) * 2004-12-28 2011-06-01 京セラキンセキ株式会社 圧電薄膜デバイス及びその製造方法
US7450352B2 (en) * 2005-06-28 2008-11-11 Wisconsin Alumni Research Foundation Fabrication of magnetic tunnel junctions with epitaxial and textured ferromagnetic layers
KR20100053536A (ko) 2007-06-29 2010-05-20 아트피셜 머슬, 인코퍼레이션 감각적 피드백을 부여하는 전기활성 고분자 변환기
EP2239793A1 (de) 2009-04-11 2010-10-13 Bayer MaterialScience AG Elektrisch schaltbarer Polymerfilmaufbau und dessen Verwendung
JP2012015304A (ja) * 2010-06-30 2012-01-19 Sumitomo Electric Ind Ltd 半導体装置
CA2828809A1 (en) 2011-03-01 2012-09-07 Francois EGRON Automated manufacturing processes for producing deformable polymer devices and films
JP2014517331A (ja) 2011-03-22 2014-07-17 バイエル・インテレクチュアル・プロパティ・ゲゼルシャフト・ミット・ベシュレンクテル・ハフツング 電場応答性高分子アクチュエータレンチキュラシステム
EP2828901B1 (en) 2012-03-21 2017-01-04 Parker Hannifin Corporation Roll-to-roll manufacturing processes for producing self-healing electroactive polymer devices
WO2013192143A1 (en) 2012-06-18 2013-12-27 Bayer Intellectual Property Gmbh Stretch frame for stretching process
US9590193B2 (en) 2012-10-24 2017-03-07 Parker-Hannifin Corporation Polymer diode
JP2016029430A (ja) * 2014-07-25 2016-03-03 セイコーエプソン株式会社 電気光学装置、電気光学装置の製造方法、及び電子機器
CN109160485B (zh) * 2018-08-09 2020-09-15 南京邮电大学 一种声栅-反射面压电超声能量收集器及其制备方法
US20220416744A1 (en) * 2021-06-29 2022-12-29 Qorvo Us, Inc. Method for manufacturing acoustic devices with improved performance

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH11260835A (ja) * 1997-07-11 1999-09-24 Tdk Corp 電子デバイス用基板
EP0963040A2 (en) * 1998-06-02 1999-12-08 Hewlett-Packard Company Acoustic resonator and method for making the same
KR100963040B1 (ko) * 2009-08-06 2010-06-10 이용규 건설용 가설재 파이프 이송장치

Family Cites Families (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4692653A (en) * 1984-03-23 1987-09-08 Hitachi, Ltd. Acoustic transducers utilizing ZnO thin film
US5373268A (en) * 1993-02-01 1994-12-13 Motorola, Inc. Thin film resonator having stacked acoustic reflecting impedance matching layers and method
JPH06350371A (ja) * 1993-06-10 1994-12-22 Matsushita Electric Ind Co Ltd 圧電デバイスの製造方法
US5741961A (en) * 1993-08-18 1998-04-21 Sandia Corporation Quartz resonator fluid density and viscosity monitor
US5867074A (en) 1994-03-02 1999-02-02 Seiko Epson Corporation Surface acoustic wave resonator, surface acoustic wave resonator unit, surface mounting type surface acoustic wave resonator unit
EP0703634B1 (en) 1994-03-31 2003-02-26 Nihon Dengyo Kosaku Co. Ltd. Resonator and filter using it
JPH08148968A (ja) * 1994-11-24 1996-06-07 Mitsubishi Electric Corp 薄膜圧電素子
US5903087A (en) * 1997-06-05 1999-05-11 Motorola Inc. Electrode edge wave patterns for piezoelectric resonator
US5936150A (en) * 1998-04-13 1999-08-10 Rockwell Science Center, Llc Thin film resonant chemical sensor with resonant acoustic isolator
US6329305B1 (en) * 2000-02-11 2001-12-11 Agere Systems Guardian Corp. Method for producing devices having piezoelectric films
US6342134B1 (en) * 2000-02-11 2002-01-29 Agere Systems Guardian Corp. Method for producing piezoelectric films with rotating magnetron sputtering system

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH11260835A (ja) * 1997-07-11 1999-09-24 Tdk Corp 電子デバイス用基板
EP0963040A2 (en) * 1998-06-02 1999-12-08 Hewlett-Packard Company Acoustic resonator and method for making the same
KR100963040B1 (ko) * 2009-08-06 2010-06-10 이용규 건설용 가설재 파이프 이송장치

Non-Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
0963040*
11260835*

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US10069472B2 (en) 2015-04-10 2018-09-04 Samsung Electro-Mechanics Co., Ltd. Bulk acoustic wave resonator and filter including the same
KR101901696B1 (ko) * 2015-04-10 2018-09-28 삼성전기 주식회사 체적 음향 공진기 및 이를 포함하는 필터
US10812037B2 (en) 2018-12-19 2020-10-20 Samsung Electro-Mechanics Co., Ltd. Bulk-acoustic wave resonator

Also Published As

Publication number Publication date
DE60143682D1 (de) 2011-02-03
EP1124269B1 (en) 2010-12-22
KR20010082140A (ko) 2001-08-29
JP2001313535A (ja) 2001-11-09
US6475931B2 (en) 2002-11-05
US6329305B1 (en) 2001-12-11
US20010026981A1 (en) 2001-10-04
EP1124269A3 (en) 2005-04-06
JP4917711B2 (ja) 2012-04-18
EP1124269A2 (en) 2001-08-16

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR100859674B1 (ko) 압전막을 갖는 장치를 제조하는 방법
JP4345049B2 (ja) 薄膜音響共振器及びその製造方法
JP4624005B2 (ja) 薄膜バルク音響共鳴器における圧電結合係数を制御して製造される装置
CN100499365C (zh) 薄膜体波谐振器
EP1124270B1 (en) Method for producing piezoelectric films with rotating magnetron sputtering system
KR100489828B1 (ko) Fbar 소자 및 그 제조방법
US7105880B2 (en) Electronic device and method of fabricating the same
US20070284971A1 (en) Electronic device
JP2001274650A (ja) 共振器およびその製造方法および共振器を有する電子デバイス
JP2002372974A (ja) 薄膜音響共振器及びその製造方法
JP3838359B2 (ja) 音響信号または熱信号と電圧変化とを互いに変換するための層配列を備えた半導体素子、および、その製造方法
JP4186685B2 (ja) 窒化アルミニウム薄膜及びそれを用いた圧電薄膜共振子
US4501987A (en) Surface acoustic wave transducer using a split-finger electrode on a multi-layered substrate
JP2004048639A (ja) 圧電共振子及びその製造方法等
JP4730383B2 (ja) 薄膜音響共振器及びその製造方法
FI121722B (fi) Levykondensaattori- tai levyresonaattorijärjestely
JP4697517B2 (ja) 圧電薄膜共振子およびその製造方法
JP3374557B2 (ja) ダイヤモンド基材および表面弾性波素子
JP3780791B2 (ja) 表面弾性波素子
JP2000196404A (ja) 圧電共振子
JP3780790B2 (ja) 表面弾性波素子
JP3918464B2 (ja) 薄膜音響共振器及びその製造方法
Molarius et al. ZnO for thin film BAW devices
Molarius et al. New Approach to Improve the Piezoelectric Quality of ZnO Resonator Devices by Chemomechanical Polishing
JPS59210716A (ja) 表面波デバイス用基板

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination
E902 Notification of reason for refusal
E902 Notification of reason for refusal
E701 Decision to grant or registration of patent right
GRNT Written decision to grant
FPAY Annual fee payment

Payment date: 20120821

Year of fee payment: 5

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20130820

Year of fee payment: 6

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20140825

Year of fee payment: 7

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20180314

Year of fee payment: 10

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20180903

Year of fee payment: 11