KR20230002054A - 개선된 성능을 갖는 음향 소자 제조 방법 - Google Patents
개선된 성능을 갖는 음향 소자 제조 방법 Download PDFInfo
- Publication number
- KR20230002054A KR20230002054A KR1020220072750A KR20220072750A KR20230002054A KR 20230002054 A KR20230002054 A KR 20230002054A KR 1020220072750 A KR1020220072750 A KR 1020220072750A KR 20220072750 A KR20220072750 A KR 20220072750A KR 20230002054 A KR20230002054 A KR 20230002054A
- Authority
- KR
- South Korea
- Prior art keywords
- layer
- bottom electrode
- sacrificial layer
- providing
- piezoelectric
- Prior art date
Links
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 37
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 title claims abstract description 13
- 239000000758 substrate Substances 0.000 claims abstract description 20
- 230000003746 surface roughness Effects 0.000 claims abstract description 18
- 238000004140 cleaning Methods 0.000 claims abstract description 11
- 238000005498 polishing Methods 0.000 claims abstract description 8
- 238000000059 patterning Methods 0.000 claims abstract description 7
- VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N Silicium dioxide Chemical compound O=[Si]=O VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 8
- PMHQVHHXPFUNSP-UHFFFAOYSA-M copper(1+);methylsulfanylmethane;bromide Chemical compound Br[Cu].CSC PMHQVHHXPFUNSP-UHFFFAOYSA-M 0.000 claims description 8
- 238000005137 deposition process Methods 0.000 claims description 8
- WFKWXMTUELFFGS-UHFFFAOYSA-N tungsten Chemical compound [W] WFKWXMTUELFFGS-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 8
- 229910052721 tungsten Inorganic materials 0.000 claims description 8
- 239000010937 tungsten Substances 0.000 claims description 8
- 239000002245 particle Substances 0.000 claims description 7
- WPPDFTBPZNZZRP-UHFFFAOYSA-N aluminum copper Chemical compound [Al].[Cu] WPPDFTBPZNZZRP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 6
- 235000012239 silicon dioxide Nutrition 0.000 claims description 4
- 239000000377 silicon dioxide Substances 0.000 claims description 4
- 230000012010 growth Effects 0.000 abstract description 5
- 239000000463 material Substances 0.000 description 9
- 238000000151 deposition Methods 0.000 description 6
- 230000008021 deposition Effects 0.000 description 4
- 239000013078 crystal Substances 0.000 description 3
- 238000007517 polishing process Methods 0.000 description 3
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 2
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 2
- 238000010897 surface acoustic wave method Methods 0.000 description 2
- 230000009286 beneficial effect Effects 0.000 description 1
- 230000015556 catabolic process Effects 0.000 description 1
- 238000006731 degradation reaction Methods 0.000 description 1
- 230000001627 detrimental effect Effects 0.000 description 1
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 1
- 238000009499 grossing Methods 0.000 description 1
- 230000007773 growth pattern Effects 0.000 description 1
- 239000007788 liquid Substances 0.000 description 1
- 238000012423 maintenance Methods 0.000 description 1
- 239000012528 membrane Substances 0.000 description 1
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 1
- 150000002739 metals Chemical class 0.000 description 1
- 230000035945 sensitivity Effects 0.000 description 1
- 229910052710 silicon Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010703 silicon Substances 0.000 description 1
- 238000004544 sputter deposition Methods 0.000 description 1
- 238000000992 sputter etching Methods 0.000 description 1
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 1
- 239000010409 thin film Substances 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H03—ELECTRONIC CIRCUITRY
- H03H—IMPEDANCE NETWORKS, e.g. RESONANT CIRCUITS; RESONATORS
- H03H3/00—Apparatus or processes specially adapted for the manufacture of impedance networks, resonating circuits, resonators
- H03H3/007—Apparatus or processes specially adapted for the manufacture of impedance networks, resonating circuits, resonators for the manufacture of electromechanical resonators or networks
- H03H3/02—Apparatus or processes specially adapted for the manufacture of impedance networks, resonating circuits, resonators for the manufacture of electromechanical resonators or networks for the manufacture of piezoelectric or electrostrictive resonators or networks
-
- H—ELECTRICITY
- H03—ELECTRONIC CIRCUITRY
- H03H—IMPEDANCE NETWORKS, e.g. RESONANT CIRCUITS; RESONATORS
- H03H3/00—Apparatus or processes specially adapted for the manufacture of impedance networks, resonating circuits, resonators
- H03H3/007—Apparatus or processes specially adapted for the manufacture of impedance networks, resonating circuits, resonators for the manufacture of electromechanical resonators or networks
- H03H3/08—Apparatus or processes specially adapted for the manufacture of impedance networks, resonating circuits, resonators for the manufacture of electromechanical resonators or networks for the manufacture of resonators or networks using surface acoustic waves
-
- H—ELECTRICITY
- H03—ELECTRONIC CIRCUITRY
- H03H—IMPEDANCE NETWORKS, e.g. RESONANT CIRCUITS; RESONATORS
- H03H9/00—Networks comprising electromechanical or electro-acoustic devices; Electromechanical resonators
- H03H9/02—Details
- H03H9/02007—Details of bulk acoustic wave devices
- H03H9/02015—Characteristics of piezoelectric layers, e.g. cutting angles
-
- H—ELECTRICITY
- H03—ELECTRONIC CIRCUITRY
- H03H—IMPEDANCE NETWORKS, e.g. RESONANT CIRCUITS; RESONATORS
- H03H9/00—Networks comprising electromechanical or electro-acoustic devices; Electromechanical resonators
- H03H9/02—Details
- H03H9/02007—Details of bulk acoustic wave devices
- H03H9/02086—Means for compensation or elimination of undesirable effects
- H03H9/0211—Means for compensation or elimination of undesirable effects of reflections
-
- H—ELECTRICITY
- H03—ELECTRONIC CIRCUITRY
- H03H—IMPEDANCE NETWORKS, e.g. RESONANT CIRCUITS; RESONATORS
- H03H9/00—Networks comprising electromechanical or electro-acoustic devices; Electromechanical resonators
- H03H9/02—Details
- H03H9/02007—Details of bulk acoustic wave devices
- H03H9/02157—Dimensional parameters, e.g. ratio between two dimension parameters, length, width or thickness
-
- H—ELECTRICITY
- H03—ELECTRONIC CIRCUITRY
- H03H—IMPEDANCE NETWORKS, e.g. RESONANT CIRCUITS; RESONATORS
- H03H9/00—Networks comprising electromechanical or electro-acoustic devices; Electromechanical resonators
- H03H9/02—Details
- H03H9/02535—Details of surface acoustic wave devices
- H03H9/02543—Characteristics of substrate, e.g. cutting angles
-
- H—ELECTRICITY
- H03—ELECTRONIC CIRCUITRY
- H03H—IMPEDANCE NETWORKS, e.g. RESONANT CIRCUITS; RESONATORS
- H03H9/00—Networks comprising electromechanical or electro-acoustic devices; Electromechanical resonators
- H03H9/02—Details
- H03H9/125—Driving means, e.g. electrodes, coils
- H03H9/13—Driving means, e.g. electrodes, coils for networks consisting of piezoelectric or electrostrictive materials
- H03H9/131—Driving means, e.g. electrodes, coils for networks consisting of piezoelectric or electrostrictive materials consisting of a multilayered structure
-
- H—ELECTRICITY
- H03—ELECTRONIC CIRCUITRY
- H03H—IMPEDANCE NETWORKS, e.g. RESONANT CIRCUITS; RESONATORS
- H03H9/00—Networks comprising electromechanical or electro-acoustic devices; Electromechanical resonators
- H03H9/15—Constructional features of resonators consisting of piezoelectric or electrostrictive material
- H03H9/17—Constructional features of resonators consisting of piezoelectric or electrostrictive material having a single resonator
- H03H9/171—Constructional features of resonators consisting of piezoelectric or electrostrictive material having a single resonator implemented with thin-film techniques, i.e. of the film bulk acoustic resonator [FBAR] type
- H03H9/172—Means for mounting on a substrate, i.e. means constituting the material interface confining the waves to a volume
- H03H9/175—Acoustic mirrors
-
- H—ELECTRICITY
- H03—ELECTRONIC CIRCUITRY
- H03H—IMPEDANCE NETWORKS, e.g. RESONANT CIRCUITS; RESONATORS
- H03H9/00—Networks comprising electromechanical or electro-acoustic devices; Electromechanical resonators
- H03H9/15—Constructional features of resonators consisting of piezoelectric or electrostrictive material
- H03H9/17—Constructional features of resonators consisting of piezoelectric or electrostrictive material having a single resonator
- H03H9/178—Constructional features of resonators consisting of piezoelectric or electrostrictive material having a single resonator of a laminated structure of multiple piezoelectric layers with inner electrodes
-
- H—ELECTRICITY
- H03—ELECTRONIC CIRCUITRY
- H03H—IMPEDANCE NETWORKS, e.g. RESONANT CIRCUITS; RESONATORS
- H03H3/00—Apparatus or processes specially adapted for the manufacture of impedance networks, resonating circuits, resonators
- H03H3/007—Apparatus or processes specially adapted for the manufacture of impedance networks, resonating circuits, resonators for the manufacture of electromechanical resonators or networks
- H03H3/02—Apparatus or processes specially adapted for the manufacture of impedance networks, resonating circuits, resonators for the manufacture of electromechanical resonators or networks for the manufacture of piezoelectric or electrostrictive resonators or networks
- H03H2003/025—Apparatus or processes specially adapted for the manufacture of impedance networks, resonating circuits, resonators for the manufacture of electromechanical resonators or networks for the manufacture of piezoelectric or electrostrictive resonators or networks the resonators or networks comprising an acoustic mirror
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
- Acoustics & Sound (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Manufacturing & Machinery (AREA)
- Piezo-Electric Or Mechanical Vibrators, Or Delay Or Filter Circuits (AREA)
Abstract
음향 소자를 제조하는 방법은 기판을 제공하는 단계, 기판 위에 하단 전극을 제공하는 단계, 하단 전극 상에 희생 층을 제공하는 단계, 하단 전극 및 희생 층을 패터닝하는 단계, 상기 희생 층을 연마해서 상기 희생 층의 일부분이 하단 전극 상에 남아 있도록 하는 단계, 및 세정 공정을 통해 희생 층의 나머지 부분을 제거해서 하단 전극의 표면 거칠기가 유지되도록 하는 단계를 포함한다. 하단 전극 상에 희생 층의 일부분이 남아 있도록 연마를 수행하고, 이어서 하단 전극의 표면 거칠기를 유지하는 세정 공정을 통해 희생 층의 해당 부분을 제거함으로써, 하단 전극 상의 압전층의 후속적인 성장이 실질적으로 개선될 수 있다.
Description
본 발명은 음향 소자에 관한 것으로, 특히 개선된 성능을 갖는 음향 소자 및 이를 제조하는 방법에 관한 것이다.
음향 소자(acoustic device)는 하나 이상의 전극과 전기적으로 접촉하는 압전층을 포함한다. 음향 소자의 성능은 압전층의 특성에 의해 대부분 결정된다. 이들 특성은 압전층의 결정질 구조의 배향을 포함할 수 있다. 특정한 결정학적 배향을 갖는 압전층을 증착하는 것은 큰 기술적 도전을 제기한다. 종래의 공정을 사용하여, 원하는 결정학적 배향을 갖는 압전층을 제공하는 것은 종종 어려웠다. 따라서, 정확하게 확정된 결정학적 배향을 갖는 압전층을 갖는 음향 소자 및 이를 제조하는 방법이 필요하다.
일 실시예에서, 음향 소자를 제조하기 위한 방법은, 기판을 제공하는 단계를 포함하고, 상기 기판 위에 하단 전극을 제공하는 단계, 상기 하단 전극 상에 희생 층을 제공하는 단계, 하단 전극 및 희생 층을 패터닝하는 단계, 상기 희생 층을 연마해서 상기 희생 층의 일부분이 상기 하단 전극 상에 남아 있도록 하는 단계, 및 세정 공정을 통해 희생 층의 나머지 부분을 제거해서 하단 전극의 표면 거칠기가 유지되도록 하는 단계를 포함한다. 하단 전극 상에 희생 층의 일부분이 남아 있도록 연마를 수행하고, 이어서 하단 전극의 표면 거칠기를 유지하는 세정 공정을 통해 희생 층의 해당 부분을 제거함으로써, 하단 전극 상의 압전층의 후속적인 성장이 실질적으로 개선될 수 있다.
일 실시예에서, 음향 소자는 기판, 하단 전극, 시드층, 압전층, 및 상단 전극을 포함한다. 하단 전극은 0.3 nm 평균 거칠기(Ra) 내지 2 nm Ra의 거칠기를 갖는 상부 표면을 포함한다. 시드층은 하단 전극의 상단 표면 상에 있다. 압전층은 시드층 상에 있다. 상단 전극은 압전층 상에 있다. 0.3 nm Ra 내지 2 nm Ra의 거칠기를 갖는 상단 표면을 갖는 하단 전극을 제공함으로써, 시드층 및 압전층은 그렇지 않으면 달성할 수 없는 원하는 c-축 기울기와 같은 하나 이상의 원하는 특성을 가질 수 있다. 따라서, 음향 소자의 성능이 개선될 수 있다.
다른 측면에서, 개별적으로 또는 함께 전술한 측면 중 어느 하나 및/또는 본원에 기술된 바와 같은 다양한 별도의 측면 및 특징이 추가적인 이점을 위해 조합될 수 있다. 본원에 개시된 바와 같은 다양한 특징부 및 요소 중 임의의 것은, 본원에서 달리 지시되지 않는 한, 하나 이상의 다른 개시된 특징부 및 요소와 조합될 수 있다.
당업자는 본 발명의 범위를 이해할 것이고, 첨부된 도면과 관련하여 바람직한 실시예에 대한 하기 상세한 설명을 읽은 후 추가 측면을 실현할 것이다.
본 명세서에 포함되고 본 명세서의 일부를 형성하는 첨부된 도면은 본 발명의 여러 측면을 도시하며, 본 명세서와 함께 본 발명의 원리를 설명하는 역할을 한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 음향 소자를 제조하는 방법을 도시하는 흐름도이다.
도 2a 내지 도 2m은 본 발명의 일 실시예에 따른 음향 소자를 제조하는 방법을 도시한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 음향 소자를 제조하는 방법을 도시하는 흐름도이다.
도 2a 내지 도 2m은 본 발명의 일 실시예에 따른 음향 소자를 제조하는 방법을 도시한다.
이하에서 설명되는 실시예는 당업자가 실시예를 실시하고 실시예를 실시하는 최상의 모드를 예시할 수 있게 하는 데 필요한 정보를 나타낸다. 첨부된 도면을 고려하여 다음의 설명을 읽으면, 당업자는 본 발명의 개념을 이해할 것이고, 본원에서 특별히 다루지 않은 이들 개념의 적용을 인식할 것이다. 이들 개념 및 적용은 본 발명의 범주 및 첨부된 청구범위 내에 속한다는 것을 이해해야 한다.
비록 제1, 제2 등의 용어가 다양한 요소를 설명하는 데 사용될 수 있지만, 이들 요소는 이들 용어에 의해 제한되지 않아야 한다는 것을 이해할 것이다. 이들 용어는 하나의 요소를 다른 요소와 구별하는 데에만 사용된다. 예를 들어, 본 발명의 범위를 벗어나지 않으면서, 제1 요소는 제2 요소로서 지칭될 수 있고, 유사하게, 제2 요소는 제1 요소로서 지칭될 수 있다. 본원에서 사용되는 바와 같이, 용어 "및/또는"은 연관된 열거된 하나 이상의 항목들 중 임의의 그리고 모든 조합을 포함한다.
층, 영역, 또는 기판과 같은 요소가 다른 요소 "상에" 있거나 "상으로" 연장되는 것으로 지칭될 때, 이는 다른 요소 상에 직접 또는 다른 요소 상으로 직접 연장될 수 있거나, 또는 개재 요소가 또한 존재할 수 있다는 것을 이해할 것이다. 대조적으로, 요소가 다른 요소 "상에 직접" 또는 "상으로 직접" 연장되는 것으로 지칭되는 경우, 개재 요소는 존재하지 않는다. 마찬가지로, 층, 영역, 또는 기판과 같은 요소가 다른 요소 "위에" 있거나 "위로" 연장되는 것으로 지칭될 때, 요소가 다른 요소 위에 직접 있거나 위로 직접 연장될 수 있고 또는 개재 요소가 또한 존재할 수도 있음이 이해될 것이다. 대조적으로, 요소가 다른 요소 "위에 직접" 또는 "위로 직접" 연장되는 것으로 지칭되는 경우, 개재 요소가 존재하지 않는다. 또한, 요소가 다른 요소에 "연결된" 또는 "결합된" 것으로 지칭될 때, 다른 요소에 직접 연결되거나 결합될 수 있거나, 개재 요소가 존재할 수 있다는 것을 이해할 것이다. 대조적으로, 요소가 다른 요소에 "직접 연결"되거나 "직접 결합된" 것으로 지칭되는 경우, 개재 요소가 존재하지 않는다.
"아래" 또는 "위" 또는 "상부" 또는 "하부" 또는 "수평" 또는 "수직"과 같은 상대적 용어는 도면에 도시된 바와 같은 다른 요소, 층 또는 영역에 대한 하나의 요소, 층 또는 영역의 관계를 설명하기 위해 본원에서 사용될 수 있다. 이들 용어 및 위에서 논의된 용어들은 도면에 도시된 배향에 더하여 장치의 상이한 배향을 포함하도록 의도된다는 것을 이해할 것이다.
본원에서 사용되는 용어는 단지 특정 실시예를 설명하기 위한 것이며, 본 발명을 제한하려는 것이 아니다. 본원에서 사용되는 바와 같이, 단수 형태는 문맥상 달리 명시되지 않는 한, 복수 형태도 또한 포함하도록 의도된다. 본원에서 사용될 때, 용어 "포함하다", "포함하는", "구비하다", 및/또는 "구비하는"은 언급된 특징, 정수, 단계, 작동, 요소, 및/또는 구성 요소의 존재를 명시하지만, 하나 이상의 다른 특징, 정수, 단계, 작동, 요소, 구성 요소, 및/또는 이의 그룹의 존재 또는 추가를 배제하지 않는다는 것이 또한 이해될 것이다.
달리 정의되지 않는 한, 본원에서 사용되는 모든 용어(기술적 및 과학적 용어 포함)는 본 발명이 속하는 당업자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 갖는다. 본원에서 사용되는 용어는 본 명세서 및 관련 기술의 맥락에서의 의미와 일치하는 의미를 갖는 것으로 해석되어야 하며, 본원에서 명시적으로 정의되지 않는 한 이상적인 또는 과도하게 공식적인 의미로 해석되지 않을 것임을 추가로 이해할 것이다.
실시예는 본 발명의 실시예의 개략도를 참조하여 본원에 기술된다. 이와 같이, 층 및 요소의 실제 치수는 상이할 수 있고, 예를 들어 제조 기술 및/또는 허용 오차의 결과로서 도면의 형상으로부터의 변화가 예상된다. 예를 들어, 정사각형 또는 직사각형으로 도시되거나 설명된 영역은 둥근 또는 만곡된 특징부를 가질 수 있고, 직선으로 도시된 영역은 일부 불규칙성을 가질 수 있다. 따라서, 도면에 도시된 영역은 개략적이고, 이들의 형상은 장치의 영역의 정확한 형상을 예시하기 위한 것이 아니며, 본 발명의 범위를 제한하기 위한 것이 아니다. 또한, 구조 또는 영역의 크기는 예시적인 목적을 위해 다른 구조 또는 영역에 비해 과장될 수 있고, 따라서 본 주제의 일반적인 구조를 예시하기 위해 제공되며, 일정한 비율로 그려질 수도 있고 그렇지 않을 수도 있다. 도면들 사이의 공통 요소는 공통 요소 번호로 본원에 도시될 수 있고, 후속하여 재-설명되지 않을 수 있다.
전술한 바와 같이, 압전층의 특정 결정학적 배향은 벌크 탄성파(bulk acoustic wave, BAW) 공진기와 같은 음향 소자의 성능에 유익한 효과를 제공할 수 있다. 본 발명의 원리는 고도의 정밀도로 압전층의 원하는 결정학적 배향을 수득하는 방법에 관한 것이다. 본 발명의 원리는 표면 탄성파(SAW) 공진기, BAW 공진기 등과 같은 임의의 유형의 음향 소자에 적용 가능하다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 음향 소자(10)를 제조하는 방법을 도시하는 흐름도이다. 도 2a 내지 도 2m은 제조 공정 전반에 걸쳐 음향 소자(10)의 단면도이며, 따라서 도 1과 함께 논의된다. 먼저, 기판(12)이 제공된다(단계 100 및 도 2a). 기판(12)은 생성된 음향 소자(10)를 지지하기 위한 임의의 적절한 재료 및 두께일 수 있다. 일 실시예에서, 기판(12)은 실리콘을 포함하고, 150 μm 내지 725 μm의 두께를 갖는다. 반사기 구조(14)가 기판(12) 상에 제공된다(단계 102 및 도 2b). 반사기 구조(14)는 교번하는 재료 층들을 포함하는 브래그 반사기로서 도시되어 있다. 일 실시예에서, 반사기 구조(14)는 (14A로 도시된) 이산화규소, (14B로 도시된) 질화 알루미늄, 및 (14C로 도시된) 텅스텐의 교번하는 층을 포함한다. 특정 반사기 구조(14)가 예로서 도시되어 있지만, 당업자는 임의의 반사기 구조(14)가 본 발명의 원리를 벗어나지 않으면서 사용될 수 있음을 이해할 것이다. 일부 실시예에서, 본 발명의 원리가 쉽게 적용될 수 있는 멤브레인 또는 공기 갭 박막 벌크 음향 공진기(FBAR)의 경우와 같이, 반사기 구조(14)는 생략되어 예를 들어 공기 공동으로 교체될 수 있다. 반사기 구조(14)는 임의의 수의 단계를 포함할 수 있는 임의의 적절한 증착 공정에 의해 제공될 수 있다. 반사기 구조(14)를 제공하는 세부 사항은 당업자에 의해 쉽게 이해될 것이고, 따라서 본원에서 논의되지 않는다.
하단 전극(16)이 반사기 구조(14) 상에 제공된다(단계 104 및 도 2c). 하단 전극(16)은 임의의 수의 재료 층을 포함할 수 있다. 일 실시예에서, 하단 전극(16)은 알루미늄 구리의 제1 층(16A로 도시됨) 및 텅스텐의 제2 층(16B로 도시됨)을 포함한다. 그러나, 하단 전극(16)은 임의의 수의 적절한 재료를 포함할 수 있다. 반사기 구조(14)가 제공되지 않을 때, 하단 전극(16)은 기판(12) 상에 또는 기판(12) 상의 임의의 수의 상이한 개재 층 상에 직접 제공될 수 있다. 하단 전극(16)의 두께는 500 Å 내지 4000 Å일 수 있다. 특히, 알루미늄 구리의 제1 층의 두께는 250 Å 내지 2000 Å일 수 있고, 텅스텐의 제2 층의 두께는 250 Å 내지 2000 Å일 수 있다. 특히, 본 발명은 임의의 층에 대해 본원에서 논의된 예시적인 범위 내의 임의의 이산점 또는 하위 범위의 사용을 고려한다.
희생 층(18)이 하단 전극(16) 상에 제공된다(단계 106 및 도 2d). 일 실시예에서, 희생 층(18)은 비정질 또는 다결정질 질화 알루미늄을 포함하지만, 본원의 원리를 벗어나지 않으면서 임의의 적합한 재료가 희생 층(18)에 사용될 수 있다. 특히, 희생 층(18)은 200 Å 내지 2000 Å의 두께 t까지 성장한다. 이하에서 상세히 논의되는 바와 같이, 두께 t가 200 Å 내지 2000 Å이 되도록 희생 층(18)을 제공하면, 원하는 결정 배향을 갖는 압전층의 성장을 촉진하는 하단 전극(16)의 표면 거칠기를 유지하도록 연마 공정 동안 하단 전극(16)을 보호하는 버퍼가 제공된다.
캡 층(20)이 희생 층(18) 상에 제공된다(단계 108 및 도 2e). 일 실시예에서, 캡 층(20)은 이산화규소를 포함하지만, 임의의 적절한 재료가 캡 층(20)에 사용될 수 있다. 캡 층(20)의 두께는 100 Å 내지 1000 Å일 수 있다.
그런 다음, 캡 층(20), 희생 층(18), 및 하단 전극(16)이 패터닝된다(단계 110 및 도 2f). 캡 층(20), 희생 층(18), 및 하단 전극(16)은 포토리소그래피 패터닝 공정과 같은 임의의 적절한 공정에 의해 패터닝될 수 있다. 캡 층(20), 희생 층(18), 및 하단 전극(16) 패터닝 세부 사항은 당업자에 의해 쉽게 이해될 것이며, 따라서 본원에서 상세히 논의되지 않는다.
평탄화 산화물(22)이 반사기 구조(14)의 노출된 부분, 하단 전극(16), 희생 층(18) 및 캡 층(20) 상에 제공된다(단계 112 및 도 2g). 일 실시예에서, 평탄화 산화물(22)은 이산화규소를 포함한다. 평탄화 산화물(22)은 200 Å 내지 4400 Å의 두께를 가질 수 있다. 특히, 평탄화 산화물(22)은, 평탄화 산화물(22)의 상단 표면이 후술하는 바와 같은 연마 공정 동안 교정에 사용되도록, 그의 상단 표면과 하단 전극(16) 사이에 소정의 양의 버퍼 재료를 제공하도록 교정된 두께를 갖도록 제공될 수 있다.
평탄화 산화물(22) 및 캡 층(20)은 희생 층(18)이 평탄화 산화물(22) 내의 하나 이상의 개구를 통해 노출되도록 패터닝된다(단계 114 및 도 2h). 이어서, 평탄화 산화물(22) 및 희생 층(18)이 연마된다(단계 116 및 도 2i). 평탄화 산화물(22) 및 희생 층(18)은 임의의 적절한 공정을 사용하여 연마될 수 있다. 일 실시예에서, 평탄화 산화물(22) 및 희생 층(18)은 화학적 기계적 연마(CMP) 공정을 사용하여 연마된다. 특히, 연마는 희생 층(18)의 일부분이 하단 전극(16) 상에 남아 있도록 수행된다. 음향 소자를 위한 종래의 제조 공정에서, 희생 층(18)은 하단 전극(16)의 상단 표면도 연마되도록 완전히 연마된다. 이는 하단 전극(16)의 매우 매끄러운 상단 표면을 초래하며, 이는 압전층의 후속 성장에 불리할 수 있다. 하단 전극(16) 상에 희생 층(18)의 일부를 남김으로써, 하단 전극(16)의 표면 거칠기는 원하는 수준으로 유지될 수 있으며, 이는 후술하는 바와 같이 후속하는 압전층의 성장에 대한 개선된 제어를 초래한다. CMP 공정의 제한된 선택성으로 인해, 공정 동안 하단 전극(16) 상에서 희생 층(18)의 부분을 유지하도록 희생 층(18) 및 평탄화 산화물(22)의 두께가 조정된다. 그러나, 이는 매우 높은 선택도를 갖는 연마 공정이 개발되고/되거나 사용되는 경우 요구되지 않는다.
희생 층(18)의 나머지 부분은 세정 공정에서 제거된다(단계 118 및 도 2j). 하단 전극(16)의 표면 거칠기를 유지하는 임의의 적절한 세정 공정이 사용될 수 있다. 일 실시예에서, 하단 전극(16)의 표면 거칠기를 유지하면서 희생 층(18)의 나머지 부분을 제거하기 위해 스크러버 세정 공정이 사용된다. 세정 공정은 이를 기계적으로 연마하기 보다는 희생 층(18)의 나머지 부분을 에칭할 수 있으며, 이는 하단 전극(16)의 표면의 불필요한 평활화를 방지할 수 있다.
희생 층(18)의 제거 후 하단 전극(16)의 표면의 거칠기는 하단 전극(16) 상의 후속 성장된 압전층의 결정학적 배향 및 품질을 결정하는 데 중요하다. 하단 전극(16)의 표면이 너무 평활한 경우(예를 들어, 2 nm 미만의 평균 라인으로부터의 프로파일 높이 편차의 제곱 평균근(RMS)) 평균), 후속 증착 단계 동안 하단 전극(16)의 표면과 접촉하는 입자는 표면과 접촉하고 원하지 않는 결정학적 배향으로 성장함에 따라 위치 이동할 것이다. 하단 전극(16)의 표면 거칠기는 증착시 원하는 양이다. 따라서, 적용된 바와 같이 하단 전극(16)의 표면 거칠기를 최소로 저하시키도록 제조 공정을 맞춤으로써, 후속하여 성장된 압전층의 원하는 품질을 유지할 수 있다. 다양한 실시예에서, 본원에서 논의된 원리는 희생 층(18)의 제거 후 0.3 nm Ra와 2 nm Ra 사이의 하단 전극(16)의 표면 거칠기를 가능하게 한다. 일부 실시예에서, (예를 들어, 이온 밀링, 스퍼터링 등과 같은 공정을 통해) 하단 전극(16)의 표면 거칠기를 증가시키는 단계를 포함하는 추가 단계가 희생 층(18)의 제거 후에 수행될 수 있다. 특히, 본 발명은 본원의 하단 전극(16)의 표면 거칠기에 대한 예시의 주어진 범위 내의 임의의 불연속 지점 또는 하위 범위의 사용을 고려한다.
시드층(24)은 하단 전극(16) 상에서 성장된다(단계 120 및 도 2k). 일 실시예에서, 시드층(24)은 질화 알루미늄을 포함하지만, 시드층(24)은 임의의 적절한 압전 재료를 포함할 수 있다. 특히, 시드층(24)은 축외 증착 공정에서 성장되며, 증착된 입자는 기판(12)의 표면으로부터 법선 각도에 대해 소정의 각도로 하단 전극(16)에 충돌한다. 이러한 방식으로 시드층(24)을 증착하면 시드층(24)의 원하는 c-축 기울기를 생성한다. 하단 전극(16)의 표면 거칠기는 시드층(24)의 상기 c-축 기울기를 원하는 양으로 제공하는 데 중요하다. 위에서 논의된 바와 같이, 하단 전극(16)의 표면이 너무 평활한 경우, 증착 동안 하단 전극(16)과 접촉하는 입자는 하단 전극(16)의 표면을 따라 미끄러짐에 따라 위치가 이동되어 예측할 수 없고/없거나 원하지 않는 결정 성장 패턴을 초래할 수 있다. 일 실시예에서, 하단 전극(16)의 표면 평면에 대한 시드층(24)의 c-축 기울기는 8° 내지 35°이다. 시드층(24)의 두께는 900 Å 내지 1500 Å일 수 있다. 특히, 본 발명은 본원의 시드층(24)의 c-축 기울기에 대한 예시적인 범위 내의 임의의 이산점 또는 하위 범위의 사용을 고려한다.
압전층(26)은 시드층(24) 상에서 성장된다(단계 122 및 도 2l). 일 실시예에서, 압전층(26)은 질화알루미늄을 포함하지만, 압전층(26)은 임의의 적절한 압전 재료를 포함할 수 있다. 일 실시예에서, 압전층(26)은 법선 축 증착 공정에서 성장되며, 증착된 입자는 기판(12)의 표면으로부터 법선 각도의 표면 평면에 대해 법선 각도로 시드층(24)에 충돌한다. 다른 실시예에서, 압전층(26)은 축외 증착 공정에서 성장될 수 있으며, 증착된 입자는 기판(12)의 표면으로부터의 법선 각도에 대해 소정의 각도로 시드층(24)에 충돌한다. 이러한 각도는 시드층(24)의 증착 공정에 사용되는 각도와 동일하거나 상이할 수 있다. 그러나, 시드층(24)의 결정 배향으로 인해, 압전층(26)은 또한 하단 전극(16)의 표면 평면에 법선이 아닌 c-축 기울기를 갖는 것으로 성장한다. 일 실시예에서, 하단 전극(16)의 표면 평면에 대한 압전층(26)의 c-축 기울기는 8° 내지 35°이다. 압전층(26)의 두께는 2000 Å 내지 5000 Å일 수 있다. 특히, 본 발명은 본원의 압전층(26)의 c-축 기울기에 대한 예시적인 범위 내의 임의의 이산점 또는 하위 범위의 사용을 고려한다.
상단 전극(28)이 압전층(26) 상에 제공된다(단계 124 및 도 2m). 상단 전극(28)은 임의의 적절한 증착 및/또는 패터닝 단계에 의해 제공될 수 있다. 일 실시예에서, 상단 전극(28)은 텅스텐, 또는 텅스텐 및 하나 이상의 다른 적합한 금속을 포함하는 다수의 층을 포함할 수 있다.
하단 전극(16)의 표면 거칠기의 유지 및 시드층(24)(및 일부 실시예에서 압전층(26))에 사용되는 축외 증착 공정으로 인해, 생성된 압전층(26)은 특히 그의 c-축 기울기와 관련하여 원하는 결정 배향을 갖는다. 따라서, 생성된 음향 소자(10)는 다수의 상이한 도메인에서 개선된 성능을 가질 수 있다. 예를 들어, 본원에서 논의된 원리는 음향 소자(10)의 인덕턴스가 값 반사 계수 허수 성분의 0.5배를 초과하는 것을 가능하게 할 수 있다. 또한, 본원에서 논의된 원리는 84000 MHz/ng/sqμm 초과의 감도를 가능하게 할 수 있다.
생성된 음향 소자(10)는 다양한 용도로 사용될 수 있다. 다양한 실시예에서, 음향 소자(10)는 공진기로서 사용될 수 있으며, 이는 (예를 들어, 액체 환경에서) 하나 이상의 원하는 신호를 감지하는 것과 같은 기능을 제공할 수 있다. 특히, 본원에서 논의된 음향 소자(10)는 단지 예시적인 것이다. 본 발명의 원리는 압전층이 전기 접점과 접촉하는 임의의 음향 소자에 적용될 수 있다.
전술한 측면 중 어느 하나 및/또는 본원에 기술된 바와 같은 다양한 별도의 측면 및 특징이 추가적인 이점을 위해 조합될 수 있는 것으로 고려된다. 본원에 개시된 바와 같은 다양한 실시예 중 어느 하나는, 본원에서 달리 지시되지 않는 한, 하나 이상의 다른 개시된 실시예와 조합될 수 있다.
당업자는 본 발명의 바람직한 실시예에 대한 개선 및 수정을 인식할 것이다. 이러한 모든 개선 및 수정은 본원에 개시된 개념 및 하기의 청구범위의 범주 내에서 고려된다.
Claims (18)
- 음향 소자 제조 방법으로서,
· 기판을 제공하는 단계;
· 상기 기판 위에 하단 전극을 제공하는 단계;
· 상기 하단 전극 상에 희생 층을 제공하는 단계;
· 상기 하단 전극 및 상기 희생 층을 패터닝하는 단계;
· 상기 희생 층을 연마해서 상기 희생 층의 일부분이 상기 하단 전극 상에 남아 있도록 하는 단계; 및
· 세정 공정을 통해 상기 희생 층의 남아 있는 부분을 제거해서 상기 하단 전극의 표면 거칠기가 유지되도록 하는 단계를 포함하는, 방법. - 제1항에 있어서,
· 상기 하단 전극 상에 시드층을 제공하는 단계; 및
· 상기 시드층 상에 압전층을 제공하는 단계를 더 포함하는, 방법. - 제2항에 있어서,
· 상기 시드층은 축외 증착 공정을 통해 증착되고, 여기서 증착된 입자들이 상기 하단 전극의 표면 평면에 대해 소정의 각도로 상기 하단 전극에 충돌하고;
· 상기 압전층은 법선 축 증착 공정을 통해 증착되고, 여기서 증착된 입자들이 상기 시드층의 표면 평면에 대해 법선 각도로 시드층에 충돌하는, 방법. - 제2항에 있어서, 상기 압전층 상에 상단 전극을 제공하는 단계를 더 포함하는, 방법.
- 제2항에 있어서,
· 상기 희생 층은 질화 알루미늄을 포함하고;
· 상기 하단 전극은 알루미늄 구리 층 및 상기 알루미늄 구리 층 상의 텅스텐 층을 포함하고; 그리고
· 상기 시드층과 상기 압전층은 질화 알루미늄을 포함하는, 방법. - 제2항에 있어서, 상기 기판과 상기 하단 전극 사이에 반사기 구조를 제공하는 단계를 더 포함하는, 방법.
- 제6항에 있어서, 상기 반사기 구조는 질화 알루미늄, 이산화규소, 및 텅스텐의 교번하는 층을 포함하는 방법.
- 제2항에 있어서, 상기 세정 공정 후 상기 하단 전극의 표면 거칠기는 0.5 nm Ra 내지 2 nm Ra인, 방법.
- 제2항에 있어서, 300 Å 내지 2000 Å의 두께를 갖는 희생 층이 제공되는 방법.
- 제2항에 있어서, 상기 압전층의 c-축 기울기는 8° 내지 35°인, 방법.
- 제1항에 있어서, 상기 세정 공정 후 상기 하단 전극의 표면 거칠기는 0.5 nm Ra 내지 2 nm Ra인, 방법.
- 제1항에 있어서, 300 Å 내지 2000 Å의 두께를 갖는 희생 층이 제공되는, 방법.
- 제1항에 있어서, 상기 하단 전극 및 상기 희생 층을 패터닝하기 전에 상기 희생 층 상에 캡 층을 제공하는 단계를 더 포함하는, 방법.
- 제1항에 있어서, 상기 하단 전극 및 상기 희생 층을 연마하기 전에 상기 하단 전극 및 상기 희생 층의 노출된 부분 상에 평탄화 산화물을 제공하는 단계를 더 포함하는, 방법.
- 음향 소자로서,
· 기판;
· 0.3 nm Ra 내지 2 nm Ra의 거칠기를 갖는 상단 표면을 포함하는 하단 전극;
· 상기 하단 전극의 상단 표면 상의 시드층;
· 상기 시드층 상의 압전층; 및
· 상기 압전층 상의 상단 전극을 포함하는, 음향 소자. - 제15항에 있어서, 상기 기판과 상기 하단 전극 사이에 반사기 구조를 더 포함하는, 음향 소자.
- 제16항에 있어서, 상기 압전층의 c-축 기울기는 8° 내지 35°인, 음향 소자.
- 제17항에 있어서,
· 상기 하단 전극은 알루미늄 구리 층 및 상기 알루미늄 구리 층 상의 텅스텐 층을 포함하고;
· 상기 시드층과 상기 압전층은 질화 알루미늄을 포함하는, 음향 소자.
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| US17/361,698 | 2021-06-29 | ||
| US17/361,698 US11990885B2 (en) | 2021-06-29 | 2021-06-29 | Method for manufacturing acoustic devices with improved performance |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| KR20230002054A true KR20230002054A (ko) | 2023-01-05 |
Family
ID=81598037
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| KR1020220072750A KR20230002054A (ko) | 2021-06-29 | 2022-06-15 | 개선된 성능을 갖는 음향 소자 제조 방법 |
Country Status (4)
| Country | Link |
|---|---|
| US (2) | US11990885B2 (ko) |
| EP (1) | EP4113837A1 (ko) |
| KR (1) | KR20230002054A (ko) |
| CN (1) | CN115549623A (ko) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2024147923A1 (en) * | 2023-01-05 | 2024-07-11 | Qorvo Us, Inc. | Methods and structures for generating smooth electrodes and electrode structures with a uniformly smooth surface |
Family Cites Families (11)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6329305B1 (en) | 2000-02-11 | 2001-12-11 | Agere Systems Guardian Corp. | Method for producing devices having piezoelectric films |
| KR100489828B1 (ko) | 2003-04-07 | 2005-05-16 | 삼성전기주식회사 | Ｆｂａｒ 소자 및 그 제조방법 |
| KR100802109B1 (ko) | 2006-09-12 | 2008-02-11 | 삼성전자주식회사 | 공진기, 그것을 구비하는 장치 및 공진기의 제조 방법 |
| US8601655B2 (en) | 2007-08-14 | 2013-12-10 | Avago Technologies General Ip (Singapore) Pte. Ltd. | Process of making a bulk acoustic wave structure with an aluminum copper nitride piezoelectric layer |
| US8597531B2 (en) | 2009-04-02 | 2013-12-03 | Infineon Technologies Ag | Method for manufacturing a device on a substrate |
| US9679765B2 (en) * | 2010-01-22 | 2017-06-13 | Avago Technologies General Ip (Singapore) Pte. Ltd. | Method of fabricating rare-earth doped piezoelectric material with various amounts of dopants and a selected C-axis orientation |
| US9735755B2 (en) * | 2015-08-20 | 2017-08-15 | Qorvo Us, Inc. | BAW resonator having lateral energy confinement and methods of fabrication thereof |
| US10727809B2 (en) * | 2016-12-15 | 2020-07-28 | Qorvo Us, Inc. | Bulk acoustic wave resonator with multilayer piezoelectric structure |
| US11824511B2 (en) | 2018-03-21 | 2023-11-21 | Qorvo Us, Inc. | Method for manufacturing piezoelectric bulk layers with tilted c-axis orientation |
| US11018651B2 (en) * | 2018-04-19 | 2021-05-25 | Avago Technologies International Sales Pte. Limited | Bulk acoustic wave resonators having doped piezoelectric material and an adhesion and diffusion barrier layer |
| US10917068B2 (en) * | 2018-12-03 | 2021-02-09 | Qorvo Us, Inc. | Acoustic filtering circuitry |
-
2021
- 2021-06-29 US US17/361,698 patent/US11990885B2/en active Active
-
2022
- 2022-05-09 EP EP22172414.9A patent/EP4113837A1/en active Pending
- 2022-06-15 KR KR1020220072750A patent/KR20230002054A/ko unknown
- 2022-06-28 CN CN202210745999.7A patent/CN115549623A/zh active Pending
-
2024
- 2024-04-16 US US18/636,435 patent/US20240258982A1/en active Pending
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| US20240258982A1 (en) | 2024-08-01 |
| CN115549623A (zh) | 2022-12-30 |
| US20220416744A1 (en) | 2022-12-29 |
| US11990885B2 (en) | 2024-05-21 |
| EP4113837A1 (en) | 2023-01-04 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US20240258982A1 (en) | Method for manufacturing acoustic devices with improved performance | |
| JP4917711B2 (ja) | 金属層の上にピエゾ電子材料層が堆積された電子デバイスを製造する方法 | |
| US7802349B2 (en) | Manufacturing process for thin film bulk acoustic resonator (FBAR) filters | |
| US20070194863A1 (en) | Film bulk acoustic resonator and method of manufacturing same | |
| JP2005236337A (ja) | 薄膜音響共振器及びその製造方法 | |
| US20210111701A1 (en) | Bulk Resonator with Symmetrically Positioned Temperature Compensation Layers | |
| US6030887A (en) | Flattening process for epitaxial semiconductor wafers | |
| JPH10506717A (ja) | 加速度センサの製造法 | |
| JP4441843B2 (ja) | 薄膜音響共振器 | |
| TW201432812A (zh) | ＳｉＣ基板之製造方法 | |
| 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 | |
| US8999187B2 (en) | Method for manufacturing a device on a substrate | |
| JP4730383B2 (ja) | 薄膜音響共振器及びその製造方法 | |
| WO2007000823A1 (ja) | 半導体装置およびその製造方法 | |
| KR100623396B1 (ko) | 체적탄성파 소자 및 그 제조방법 | |
| CN217721147U (zh) | 一种具有高可靠性薄膜的薄膜体声波谐振器 | |
| US20130126466A1 (en) | Method for Producing a Dielectric Layer on a Component | |
| CN115225057B (zh) | 一种谐振器、制造方法及其应用 | |
| JP2008187295A (ja) | Ｂａｗ共振器の製造方法 | |
| CN116261928A (zh) | 用于沉积压电材料的方法以及用其沉积的材料 | |
| JPH05136060A (ja) | 結晶薄膜の形成方法 | |
| JPH03265121A (ja) | 半導体装置の製造方法 | |
| Together et al. | New Approach to Improve the Piezoelectric Quality of ZnO Resonator Devices by Chemomechanical Polishing | |
| CN116155223A (zh) | 一种体声波谐振器的制造方法及其应用 | |
| Molarius et al. | New Approach to Improve the Piezoelectric Quality of ZnO Resonator Devices by Chemomechanical Polishing |