JP2003347884A - 薄膜バルクアコースティック共振器（ＦＢＡＲｓ）素子及びその製造方法 - Google Patents
薄膜バルクアコースティック共振器（ＦＢＡＲｓ）素子及びその製造方法Info
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Abstract
(57)【要約】 （修正有）
【課題】 複数の直列共振器及び並列共振器を含む梯子
（ｌａｄｄｅｒ）型のフィルタに適用でされ、相異する
共振周波数を実現できる薄膜バルクアコースティック共
振器（ＦＢＡＲｓ）素子及びその製造方法を提供する。 【解決手段】 基板３１０と、基板上に形成された絶縁
層３２０と、絶縁層上に形成され複数のエアギャップを
含むメンブレン支持層３４０と、メンブレン支持層上に
形成され、前記エアギャップとオーバーラップされる部
分に形成された複数の活性領域を含むメンブレン層３５
０と、活性領域夫々の上に形成された複数の下部電極１
１０、２１０と、下部電極夫々の上に形成された複数の
圧電層１２０、２２０と、圧電層夫々の上に形成された
複数の上部電極１３０、２３０とを具備し、前記メンブ
レン層の活性領域の厚さを調節することで直列共振器及
び並列共振器の中心周波数を制御できる。
（ｌａｄｄｅｒ）型のフィルタに適用でされ、相異する
共振周波数を実現できる薄膜バルクアコースティック共
振器（ＦＢＡＲｓ）素子及びその製造方法を提供する。 【解決手段】 基板３１０と、基板上に形成された絶縁
層３２０と、絶縁層上に形成され複数のエアギャップを
含むメンブレン支持層３４０と、メンブレン支持層上に
形成され、前記エアギャップとオーバーラップされる部
分に形成された複数の活性領域を含むメンブレン層３５
０と、活性領域夫々の上に形成された複数の下部電極１
１０、２１０と、下部電極夫々の上に形成された複数の
圧電層１２０、２２０と、圧電層夫々の上に形成された
複数の上部電極１３０、２３０とを具備し、前記メンブ
レン層の活性領域の厚さを調節することで直列共振器及
び並列共振器の中心周波数を制御できる。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は薄膜バルクアコース
ティック共振器(film bulk acoustic resonatorm、以下
「ＦＢＡＲ」という)素子に関するもので、とりわけメン
ブレン層を有するＦＢＡＲ素子において、下部のエアギ
ャップとオーバーラップされるメンブレン層の複数の活
性領域中フィルタの直列共振器及び並列共振器に対応す
るメンブレン層の活性領域厚さが相異するよう形成し、
これらの厚さ調節により相異する共振周波数が提供され
る薄膜バルクアコースティック共振器(ＦＢＡＲｓ)素子
及びその製造方法に関するものである。
ティック共振器(film bulk acoustic resonatorm、以下
「ＦＢＡＲ」という)素子に関するもので、とりわけメン
ブレン層を有するＦＢＡＲ素子において、下部のエアギ
ャップとオーバーラップされるメンブレン層の複数の活
性領域中フィルタの直列共振器及び並列共振器に対応す
るメンブレン層の活性領域厚さが相異するよう形成し、
これらの厚さ調節により相異する共振周波数が提供され
る薄膜バルクアコースティック共振器(ＦＢＡＲｓ)素子
及びその製造方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】最近、高周波(ＲＦ：Radio frequency)
部品など移動通信端末機用部品技術は移動通信端末機の
小型化及び高機能化の流れに伴い急速に発展している。
前記ＲＦ移動通信部品中核心受動部品であるフィルタ
は、数多い空中波の中から利用者が必要とする信号を選
択したり特性信号を濾過したりする機能を持つ。
部品など移動通信端末機用部品技術は移動通信端末機の
小型化及び高機能化の流れに伴い急速に発展している。
前記ＲＦ移動通信部品中核心受動部品であるフィルタ
は、数多い空中波の中から利用者が必要とする信号を選
択したり特性信号を濾過したりする機能を持つ。
【０００３】とりわけ、移動通信端末機の使用周波数帯
域が高まるにつれて、超高周波用素子の必要性が増大し
てきた。しかし、かかる超高周波素子は移動通信端末機
において要求される小型化及び低価格化が困難であると
の問題を抱えている。例えば、１ＧＨｚ以上で動作する
共振器やフィルタを従来の集中素子を用いて集積化する
には素子自体が大きい問題がある。さらに、水晶共振器
及び表面弾性波共振器は誘電体共振器を代替する素子と
して用いられているが、根本的に挿入損失が大きく集積
化、小型化、低価格化が難しいとの問題を抱えている。
域が高まるにつれて、超高周波用素子の必要性が増大し
てきた。しかし、かかる超高周波素子は移動通信端末機
において要求される小型化及び低価格化が困難であると
の問題を抱えている。例えば、１ＧＨｚ以上で動作する
共振器やフィルタを従来の集中素子を用いて集積化する
には素子自体が大きい問題がある。さらに、水晶共振器
及び表面弾性波共振器は誘電体共振器を代替する素子と
して用いられているが、根本的に挿入損失が大きく集積
化、小型化、低価格化が難しいとの問題を抱えている。
【０００４】かかる諸問題を解決すべく圧電薄膜の厚さ
振動を利用したＦＢＡＲ(film bulkacoustic wave reso
nator)またはＴＦＲ(thin film resonator)と呼ばれる
共振器が本格的に研究されており、実用化の段階に至っ
た。通常、ＦＢＡＲ素子とは、半導体基板であるシリコ
ンやＧａＡｓ基板の上に圧電誘電体物質であるＺｎＯ、
ＡｌＮ薄膜を形成し薄膜自体の圧電特性により共振を誘
発する薄膜形態の素子のことをいう。これは薄膜素子と
して低価格、超小型でありながら高品質(high Q)係数特
性を実現でき、各種周波数帯域(９００ＭＨｚ〜１０Ｇ
Ｈｚ)の無線通信機器、軍事用レーダなどにも用いられ
る。また、誘電体フィルタ及び集中定数(ＬＣ)フィルタ
の数百分の１以下の寸法に超小型化でき表面弾性波(sur
face acoustic wave)素子より挿入損失が大変少ない特
性を有する。
振動を利用したＦＢＡＲ(film bulkacoustic wave reso
nator)またはＴＦＲ(thin film resonator)と呼ばれる
共振器が本格的に研究されており、実用化の段階に至っ
た。通常、ＦＢＡＲ素子とは、半導体基板であるシリコ
ンやＧａＡｓ基板の上に圧電誘電体物質であるＺｎＯ、
ＡｌＮ薄膜を形成し薄膜自体の圧電特性により共振を誘
発する薄膜形態の素子のことをいう。これは薄膜素子と
して低価格、超小型でありながら高品質(high Q)係数特
性を実現でき、各種周波数帯域(９００ＭＨｚ〜１０Ｇ
Ｈｚ)の無線通信機器、軍事用レーダなどにも用いられ
る。また、誘電体フィルタ及び集中定数(ＬＣ)フィルタ
の数百分の１以下の寸法に超小型化でき表面弾性波(sur
face acoustic wave)素子より挿入損失が大変少ない特
性を有する。
【０００５】図１は既存薄膜フィルタ用ＦＢＡＲ素子の
断面図である。図１には一つの直列共振器と一つの並列
共振器が連結されたＦＢＡＲ梯子型フィルタが示してあ
るが、ここで１１は直列共振器、１２は並列共振器を示
す。このように直列共振器と並列共振器の組合せでＦＢ
ＡＲフィルタが製造され、ここで夫々異なる共振周波数
は共振器の圧電層を含む共振器スタック(STACK)の厚さ
により決定される。かかる直列共振器と並列共振器の中
心周波数の差は上部電極の厚さの差から得られる。ここ
で共振器スタックとは、共振周波数を決定する積層構造
のことで、通常下部電極、圧電層、及び上部電極を含
む。
断面図である。図１には一つの直列共振器と一つの並列
共振器が連結されたＦＢＡＲ梯子型フィルタが示してあ
るが、ここで１１は直列共振器、１２は並列共振器を示
す。このように直列共振器と並列共振器の組合せでＦＢ
ＡＲフィルタが製造され、ここで夫々異なる共振周波数
は共振器の圧電層を含む共振器スタック(STACK)の厚さ
により決定される。かかる直列共振器と並列共振器の中
心周波数の差は上部電極の厚さの差から得られる。ここ
で共振器スタックとは、共振周波数を決定する積層構造
のことで、通常下部電極、圧電層、及び上部電極を含
む。
【０００６】すなわち、ＦＢＡＲ素子は圧電層の表面で
生成された機械的応力と負荷同士の結合(coupling)から
共振器の挙動を示すが、基本的に共振周波数(resonant
frequency)は圧電層と電極を含む共振器スタックの総厚
と同じ素子内に進行する音波の半波長であり、従って共
振周波数は共振器の下部電極、圧電層、及び上部電極を
含む共振器スタックを成す諸層の厚さにより決定され
る。
生成された機械的応力と負荷同士の結合(coupling)から
共振器の挙動を示すが、基本的に共振周波数(resonant
frequency)は圧電層と電極を含む共振器スタックの総厚
と同じ素子内に進行する音波の半波長であり、従って共
振周波数は共振器の下部電極、圧電層、及び上部電極を
含む共振器スタックを成す諸層の厚さにより決定され
る。
【０００７】一方、かかるＦＢＡＲフィルタは梯子(lad
der)回路の形態に製造され、かかる梯子回路形態のＦＢ
ＡＲフィルタについては下記論文に記述されている。Th
in Film Bulk Acoustic Wave Filters for GPS by K.
M. Lakin et al.(Lakin)とIEEE Ultrasonic Symposiu
m、1992、pp. 471-476とである。前記論文に記述される
とおり、梯子形態のＦＢＡＲフィルタは夫々異なる中心
周波数を有する直列共振器(series resonator)と並列共
振器(shunt resonator)の組合せから成る。
der)回路の形態に製造され、かかる梯子回路形態のＦＢ
ＡＲフィルタについては下記論文に記述されている。Th
in Film Bulk Acoustic Wave Filters for GPS by K.
M. Lakin et al.(Lakin)とIEEE Ultrasonic Symposiu
m、1992、pp. 471-476とである。前記論文に記述される
とおり、梯子形態のＦＢＡＲフィルタは夫々異なる中心
周波数を有する直列共振器(series resonator)と並列共
振器(shunt resonator)の組合せから成る。
【０００８】さらに、ＦＢＡＲ素子はシリコン基板上に
下部電極、圧電層、及び上部電極を順次形成して構成さ
れるが、この際高品質係数(high-Q)を維持すべく上部及
び下部電極に電界が印加され圧電層に生じる体積波(bul
k acoustic wave)がシリコン基板に影響を与えないよ
う、圧電層を基板から隔離させる構造が必要となる。前
記基板から前記共振器スタックを隔離させる構造は、挿
入損失及び伝達利得などＦＢＡＲ素子の電気的性能及び
その製造の実用化を左右する重要な課題となるもので、
大きくブラッグ反射(bragg reflect)を利用した反射膜
構造とエアギャップ(air gap)構造とに分類される。こ
のうち、反射膜方式は製造工程が複雑で長時間費やさ
れ、特性もエアギャップ方式より挿入損失及び反射特性
などが劣り実効帯域幅が減少する欠点がある。そうして
エアギャップを形成する方法がさかんに研究されてい
る。
下部電極、圧電層、及び上部電極を順次形成して構成さ
れるが、この際高品質係数(high-Q)を維持すべく上部及
び下部電極に電界が印加され圧電層に生じる体積波(bul
k acoustic wave)がシリコン基板に影響を与えないよ
う、圧電層を基板から隔離させる構造が必要となる。前
記基板から前記共振器スタックを隔離させる構造は、挿
入損失及び伝達利得などＦＢＡＲ素子の電気的性能及び
その製造の実用化を左右する重要な課題となるもので、
大きくブラッグ反射(bragg reflect)を利用した反射膜
構造とエアギャップ(air gap)構造とに分類される。こ
のうち、反射膜方式は製造工程が複雑で長時間費やさ
れ、特性もエアギャップ方式より挿入損失及び反射特性
などが劣り実効帯域幅が減少する欠点がある。そうして
エアギャップを形成する方法がさかんに研究されてい
る。
【０００９】図２は従来のＦＢＡＲ素子の断面図であ
る。図２によると、従来のＦＢＡＲ素子２０は基板２６
により定義された井戸２４(well)の外周面に支持される
圧電層２２を含んでいる。前記井戸２４とオーバーラッ
プ(overlap)される圧電層２２の領域の表面に電極２
８、３０が位置する。前記電極２８、３０同士の電気的
接続は端子３６、３８夫々により果たされる。前記圧電
層２２と電極２８、３０は圧電共振器スタック３２(sta
ck)を成す。ここで、圧電共振器スタック３２は電極間
に印加された電圧の方向及び大きさに応じて矢印３４方
向に膨張(expand)もしくは収縮(contract)する。
る。図２によると、従来のＦＢＡＲ素子２０は基板２６
により定義された井戸２４(well)の外周面に支持される
圧電層２２を含んでいる。前記井戸２４とオーバーラッ
プ(overlap)される圧電層２２の領域の表面に電極２
８、３０が位置する。前記電極２８、３０同士の電気的
接続は端子３６、３８夫々により果たされる。前記圧電
層２２と電極２８、３０は圧電共振器スタック３２(sta
ck)を成す。ここで、圧電共振器スタック３２は電極間
に印加された電圧の方向及び大きさに応じて矢印３４方
向に膨張(expand)もしくは収縮(contract)する。
【００１０】かかる従来のＦＢＡＲ素子においては、共
振器の中心周波数は圧電層２２及び電極２８、３０から
成る圧電共振器スタック３２(stack)の厚さに依存する
ので、相異する中心周波数を提供するためには電極また
は圧電層の厚さを調節する。しかし、電極または圧電層
の厚さ調節では、共振周波数を精密に制御し難いばかり
でなく、同一基板上において送信及び受信用フィルタを
同時に製作することが困難であるとの問題があった。
振器の中心周波数は圧電層２２及び電極２８、３０から
成る圧電共振器スタック３２(stack)の厚さに依存する
ので、相異する中心周波数を提供するためには電極また
は圧電層の厚さを調節する。しかし、電極または圧電層
の厚さ調節では、共振周波数を精密に制御し難いばかり
でなく、同一基板上において送信及び受信用フィルタを
同時に製作することが困難であるとの問題があった。
【００１１】
【発明が解決しようとする課題】本発明は前記諸問題を
解決すべく案出されたもので、本発明の目的は、メンブ
レン層を有するＦＢＡＲ素子において、下部のエアギャ
ップとオーバーラップされるメンブレン層の複数の活性
領域中フィルタの直列共振器及び並列共振器に対応する
メンブレン層の活性領域厚さが相異するよう形成し、こ
れらの厚さ調節により相異する共振周波数を提供するこ
とのできる薄膜バルクアコースティック共振器(ＦＢＡ
Ｒｓ)素子の提供にある。
解決すべく案出されたもので、本発明の目的は、メンブ
レン層を有するＦＢＡＲ素子において、下部のエアギャ
ップとオーバーラップされるメンブレン層の複数の活性
領域中フィルタの直列共振器及び並列共振器に対応する
メンブレン層の活性領域厚さが相異するよう形成し、こ
れらの厚さ調節により相異する共振周波数を提供するこ
とのできる薄膜バルクアコースティック共振器(ＦＢＡ
Ｒｓ)素子の提供にある。
【００１２】
【課題を解決するための手段】本発明の他の目的は、同
一基板上に共振周波数の相異する複数のＦＢＡＲ素子を
作製でき、こうして同一基板上に送信及び受信用フィル
タを同時作製することができ、また構造的に安定し再現
性に優れ優秀な特性を有する薄膜バルクアコースティッ
ク共振器(ＦＢＡＲｓ)素子の製造方法の提供にある。
一基板上に共振周波数の相異する複数のＦＢＡＲ素子を
作製でき、こうして同一基板上に送信及び受信用フィル
タを同時作製することができ、また構造的に安定し再現
性に優れ優秀な特性を有する薄膜バルクアコースティッ
ク共振器(ＦＢＡＲｓ)素子の製造方法の提供にある。
【００１３】前記本発明の目的を成し遂げるべく、本発
明は、複数の直列共振器及び並列共振器を含む梯子(lad
der)型のフィルタに適用するＦＢＡＲ素子において、基
板と、前記基板上に形成された絶縁層と、前記絶縁層上
に形成され複数のエアギャップを含むメンブレン支持層
と、前記メンブレン支持層上に形成され、前記エアギャ
ップとオーバーラップされる部分に形成された複数の活
性領域を含むメンブレン層と、前記活性領域夫々の上に
形成された複数の下部電極と、前記下部電極夫々の上に
形成された複数の圧電層と、前記圧電層夫々の上に形成
された複数の上部電極とを具備し、前記複数の活性領域
中フィルタの直列共振器に対応するメンブレン層の活性
領域厚さは並列共振器に対応するメンブレン層の活性領
域厚さと相異することを特徴とするＦＢＡＲ素子を提供
する。
明は、複数の直列共振器及び並列共振器を含む梯子(lad
der)型のフィルタに適用するＦＢＡＲ素子において、基
板と、前記基板上に形成された絶縁層と、前記絶縁層上
に形成され複数のエアギャップを含むメンブレン支持層
と、前記メンブレン支持層上に形成され、前記エアギャ
ップとオーバーラップされる部分に形成された複数の活
性領域を含むメンブレン層と、前記活性領域夫々の上に
形成された複数の下部電極と、前記下部電極夫々の上に
形成された複数の圧電層と、前記圧電層夫々の上に形成
された複数の上部電極とを具備し、前記複数の活性領域
中フィルタの直列共振器に対応するメンブレン層の活性
領域厚さは並列共振器に対応するメンブレン層の活性領
域厚さと相異することを特徴とするＦＢＡＲ素子を提供
する。
【００１４】本発明の他の実施形態においては、基板
と、前記基板上に形成された絶縁層と、前記絶縁層上に
形成され複数のエアギャップを含むメンブレン支持層
と、前記メンブレン支持層上に形成され、前記エアギャ
ップとオーバーラップされる部分に形成された複数の活
性領域を含むメンブレン層と、前記活性領域夫々の上に
形成された複数の下部電極と、前記下部電極夫々の上に
形成された複数の圧電層と、前記圧電層夫々の上に形成
された複数の上部電極とを具備し、前記複数の活性領域
中フィルタの直列共振器に対応するメンブレン層の活性
領域厚さは並列共振器に対応するメンブレン層の活性領
域厚さと相異し、また前記メンブレン層の活性領域厚さ
の調節により並列共振器及び直列共振器の中心周波数を
制御することを特徴とするＦＢＡＲ素子を提供する。
と、前記基板上に形成された絶縁層と、前記絶縁層上に
形成され複数のエアギャップを含むメンブレン支持層
と、前記メンブレン支持層上に形成され、前記エアギャ
ップとオーバーラップされる部分に形成された複数の活
性領域を含むメンブレン層と、前記活性領域夫々の上に
形成された複数の下部電極と、前記下部電極夫々の上に
形成された複数の圧電層と、前記圧電層夫々の上に形成
された複数の上部電極とを具備し、前記複数の活性領域
中フィルタの直列共振器に対応するメンブレン層の活性
領域厚さは並列共振器に対応するメンブレン層の活性領
域厚さと相異し、また前記メンブレン層の活性領域厚さ
の調節により並列共振器及び直列共振器の中心周波数を
制御することを特徴とするＦＢＡＲ素子を提供する。
【００１５】さらに、本発明はＦＢＡＲ素子の製造方法
を提供する。前記方法は、(ａ)基板を用意する段階と、
(ｂ)前記基板上に絶縁層を形成する段階と、(ｃ)前記絶
縁層上に犠牲層を形成する段階と、(ｄ)前記犠牲層の一
部を除去してエアギャップ形成のための複数の犠牲領域
を形成する段階と、(ｅ)前記犠牲層が除去された前記絶
縁層上面にメンブレン支持層を形成する段階と、(ｆ)前
記犠牲領域及び前記メンブレン支持層の上部にメンブレ
ン層を形成する段階と、(ｇ)前記メンブレン層上面中前
記犠牲領域とオーバーラップされる部分に複数の活性領
域を形成するが、該複数の活性領域中フィルタの直列共
振器に対応するメンブレン層の活性領域厚さが並列共振
器に対応するメンブレン層の活性領域厚さと相異するよ
う形成する段階と、(ｈ)前記活性領域を含むメンブレン
層上に下部電極を形成する段階と、(ｉ)前記下部電極上
に圧電層を形成する段階と、(ｊ)前記圧電層上に上部電
極を形成する段階と、(ｋ)前記犠牲領域を除きエアギャ
ップを形成する段階とから成る。
を提供する。前記方法は、(ａ)基板を用意する段階と、
(ｂ)前記基板上に絶縁層を形成する段階と、(ｃ)前記絶
縁層上に犠牲層を形成する段階と、(ｄ)前記犠牲層の一
部を除去してエアギャップ形成のための複数の犠牲領域
を形成する段階と、(ｅ)前記犠牲層が除去された前記絶
縁層上面にメンブレン支持層を形成する段階と、(ｆ)前
記犠牲領域及び前記メンブレン支持層の上部にメンブレ
ン層を形成する段階と、(ｇ)前記メンブレン層上面中前
記犠牲領域とオーバーラップされる部分に複数の活性領
域を形成するが、該複数の活性領域中フィルタの直列共
振器に対応するメンブレン層の活性領域厚さが並列共振
器に対応するメンブレン層の活性領域厚さと相異するよ
う形成する段階と、(ｈ)前記活性領域を含むメンブレン
層上に下部電極を形成する段階と、(ｉ)前記下部電極上
に圧電層を形成する段階と、(ｊ)前記圧電層上に上部電
極を形成する段階と、(ｋ)前記犠牲領域を除きエアギャ
ップを形成する段階とから成る。
【００１６】さらに、本発明の好ましき実施形態におい
ては、前記メンブレン層に活性領域を形成する段階(ｇ)
は、前記メンブレン層の形成後、該メンブレン層中前記
犠牲領域とオーバーラップされる部分を蝕刻する過程に
より各メンブレン層の活性領域厚さを所定の厚さに形成
することができる。より好ましくは、前記メンブレン層
の活性領域の厚さは前記活性領域が形成されないメンブ
レン層の厚さより薄くすることで、ここで前記メンブレ
ン層の活性領域厚さ調節により並列共振器及び直列共振
器の中心周波数を制御できるようになる。
ては、前記メンブレン層に活性領域を形成する段階(ｇ)
は、前記メンブレン層の形成後、該メンブレン層中前記
犠牲領域とオーバーラップされる部分を蝕刻する過程に
より各メンブレン層の活性領域厚さを所定の厚さに形成
することができる。より好ましくは、前記メンブレン層
の活性領域の厚さは前記活性領域が形成されないメンブ
レン層の厚さより薄くすることで、ここで前記メンブレ
ン層の活性領域厚さ調節により並列共振器及び直列共振
器の中心周波数を制御できるようになる。
【００１７】
【発明の実施の態様】このように構成された本発明の各
実施例における動作を添付の図面に基づき下記に詳しく
説明する。図３ａ及び図３ｂは、本発明によるＦＢＡＲ
素子を適用したフィルタのブロック図及びＡ−Ａ'線断
面図である。
実施例における動作を添付の図面に基づき下記に詳しく
説明する。図３ａ及び図３ｂは、本発明によるＦＢＡＲ
素子を適用したフィルタのブロック図及びＡ−Ａ'線断
面図である。
【００１８】図３ａによると、本発明のＦＢＡＲ素子
は、複数の直列共振器１００を直列接続しこれら直列共
振器１００の間に接地で接続した複数の並列共振器２０
０を含む梯子(ladder)型のフィルタに適用され、ここで
本発明のＦＢＡＲ素子は直列共振器及び並列共振器とし
て動作し、かかる直列共振器及び並列共振器の組合せか
らフィルタを具現できる。
は、複数の直列共振器１００を直列接続しこれら直列共
振器１００の間に接地で接続した複数の並列共振器２０
０を含む梯子(ladder)型のフィルタに適用され、ここで
本発明のＦＢＡＲ素子は直列共振器及び並列共振器とし
て動作し、かかる直列共振器及び並列共振器の組合せか
らフィルタを具現できる。
【００１９】図３ｂは図３ａに示す複数の直列共振器及
び並列共振器中、一つのフィルタとして動作する直列共
振器及び並列共振器の双におけるＡ−Ａ'線断面図であ
る。図３ｂによると、本発明のＦＢＡＲ素子は、基板３
１０と、前記基板３１０上に形成された絶縁層３２０
と、前記絶縁層３２０上に形成され複数のエアギャップ
３３５を含むメンブレン支持層３４０と、前記メンブレ
ン支持層３４０上に形成され前記エアギャップとオーバ
ーラップされる部分に形成された複数の活性領域を含む
メンブレン層３５０と、前記活性領域夫々の上に形成さ
れた複数の下部電極１１０、２１０と、前記下部電極１
１０、２１０夫々の上に形成された複数の圧電層１２
０、２２０と、そして前記圧電層１２０、２２０夫々の
上に形成された複数の上部電極１３０、２３０とを含
む。
び並列共振器中、一つのフィルタとして動作する直列共
振器及び並列共振器の双におけるＡ−Ａ'線断面図であ
る。図３ｂによると、本発明のＦＢＡＲ素子は、基板３
１０と、前記基板３１０上に形成された絶縁層３２０
と、前記絶縁層３２０上に形成され複数のエアギャップ
３３５を含むメンブレン支持層３４０と、前記メンブレ
ン支持層３４０上に形成され前記エアギャップとオーバ
ーラップされる部分に形成された複数の活性領域を含む
メンブレン層３５０と、前記活性領域夫々の上に形成さ
れた複数の下部電極１１０、２１０と、前記下部電極１
１０、２１０夫々の上に形成された複数の圧電層１２
０、２２０と、そして前記圧電層１２０、２２０夫々の
上に形成された複数の上部電極１３０、２３０とを含
む。
【００２０】前記メンブレン層を共振器スタックに含ま
せ、共振中心周波数を効果的に提供すべく、前記メンブ
レン層の活性領域の厚さＴ１、Ｔ２は前記活性領域が形
成されないメンブレン層厚さより薄くすることが好まし
く、また前記メンブレン層の活性領域の厚さは前記活性
領域が形成されないメンブレン層厚さの約５０％以内と
することがより好ましい。また、前記メンブレン層の活
性領域の厚さは０.０１〜１.０μｍとすることがより好
ましい。
せ、共振中心周波数を効果的に提供すべく、前記メンブ
レン層の活性領域の厚さＴ１、Ｔ２は前記活性領域が形
成されないメンブレン層厚さより薄くすることが好まし
く、また前記メンブレン層の活性領域の厚さは前記活性
領域が形成されないメンブレン層厚さの約５０％以内と
することがより好ましい。また、前記メンブレン層の活
性領域の厚さは０.０１〜１.０μｍとすることがより好
ましい。
【００２１】とりわけ、本発明のＦＢＡＲ素子において
は、直列共振器及び並列共振器の各中心周波数を相異す
るよう提供すべく、前記メンブレン層３５０の複数の活
性領域中フィルタの直列共振器に対応するメンブレン層
の活性領域厚さＴ１は並列共振器に対応するメンブレン
層の活性領域厚さＴ２と相異するよう設定される。そし
て、前記メンブレン層の活性領域は、前記メンブレン層
の上面が沈下した平面を有することができるが、かかる
活性領域の沈下した平面は蝕刻工程により形成されるこ
とができる。ここで蝕刻工程は湿式蝕刻や乾式蝕刻を用
いることができる。
は、直列共振器及び並列共振器の各中心周波数を相異す
るよう提供すべく、前記メンブレン層３５０の複数の活
性領域中フィルタの直列共振器に対応するメンブレン層
の活性領域厚さＴ１は並列共振器に対応するメンブレン
層の活性領域厚さＴ２と相異するよう設定される。そし
て、前記メンブレン層の活性領域は、前記メンブレン層
の上面が沈下した平面を有することができるが、かかる
活性領域の沈下した平面は蝕刻工程により形成されるこ
とができる。ここで蝕刻工程は湿式蝕刻や乾式蝕刻を用
いることができる。
【００２２】前記メンブレン層の活性領域厚さ調節によ
り並列共振器及び直列共振器の中心周波数を制御するこ
とができるが、前述のように図３ａに示す直列共振器１
００に対応するメンブレン層の活性領域厚さＴ１は並列
共振器２００に対応するメンブレン層の活性領域厚さＴ
２と相異するよう設定でき、こうして相異する共振周波
数を提供する直列共振器１００及び並列共振器２００に
よりＦＢＡＲフィルタが具現される。
り並列共振器及び直列共振器の中心周波数を制御するこ
とができるが、前述のように図３ａに示す直列共振器１
００に対応するメンブレン層の活性領域厚さＴ１は並列
共振器２００に対応するメンブレン層の活性領域厚さＴ
２と相異するよう設定でき、こうして相異する共振周波
数を提供する直列共振器１００及び並列共振器２００に
よりＦＢＡＲフィルタが具現される。
【００２３】さらに、かかるＦＢＡＲフィルタを同一基
板上に二つ設け、各ＦＢＡＲフィルタの通過周波数帯域
を送信及び受信周波数帯域に設定する場合、同一基板上
に送信及び受信用フィルタを同時作製することも可能で
ある。ひいては、本発明は図３ｂに示す実施形態による
ＦＢＡＲ素子の製造方法を提供するが、本発明によるＦ
ＢＡＲ素子の製造方法は、メンブレン層の活性領域中直
列共振器及び並列共振器に該する活性領域の厚さが相異
するよう形成し一つの同一基板上にフィルタを具現で
き、また前記活性領域の厚さを調節することにより前記
共振器の中心周波数を容易に制御することができる。
板上に二つ設け、各ＦＢＡＲフィルタの通過周波数帯域
を送信及び受信周波数帯域に設定する場合、同一基板上
に送信及び受信用フィルタを同時作製することも可能で
ある。ひいては、本発明は図３ｂに示す実施形態による
ＦＢＡＲ素子の製造方法を提供するが、本発明によるＦ
ＢＡＲ素子の製造方法は、メンブレン層の活性領域中直
列共振器及び並列共振器に該する活性領域の厚さが相異
するよう形成し一つの同一基板上にフィルタを具現で
き、また前記活性領域の厚さを調節することにより前記
共振器の中心周波数を容易に制御することができる。
【００２４】図４ａないし図４ｉは本発明の一実施例に
よるＦＢＡＲ素子の製造工程においた各段階別断面図で
ある。 図４ａによると、段階(ａ)では基板を用意し、
以後段階(ｂ)では前記基板上に絶縁層を形成するが、前
記絶縁層はシリコン基板上に容易に成長させられる熱酸
化膜や化学気相蒸着など通常の蒸着工程による酸化膜ま
たは窒化膜などを選択的に用いることができる。
よるＦＢＡＲ素子の製造工程においた各段階別断面図で
ある。 図４ａによると、段階(ａ)では基板を用意し、
以後段階(ｂ)では前記基板上に絶縁層を形成するが、前
記絶縁層はシリコン基板上に容易に成長させられる熱酸
化膜や化学気相蒸着など通常の蒸着工程による酸化膜ま
たは窒化膜などを選択的に用いることができる。
【００２５】図４ｂないし図４ｄは絶縁層３２０が成長
した基板上面にエアギャップ形成のための犠牲領域３３
０を形成する過程を示している。先ず、図４ｂによる
と、段階(ｃ)では前記絶縁層３２０の上部全領域に犠牲
層３３０を形成するが、ここで犠牲層３３０にはポリシ
リコンやＺｎＯなど表面粗さ(roughness)が優れ犠牲層
の形成及び除去が容易な物質を用いる。次いで、段階
(ｄ)では前記犠牲層の一部を除去してエアギャップ形成
のための複数の犠牲領域を形成する。一例として本発明
においては、犠牲層にポリシリコンを用いてもよく、か
かるポリシリコンは表面粗さ(roughness)が優れ犠牲層
の形成及び除去が容易なばかりでなく、とりわけ後続工
程において乾式蝕刻を用いて除去できる利点がある。
した基板上面にエアギャップ形成のための犠牲領域３３
０を形成する過程を示している。先ず、図４ｂによる
と、段階(ｃ)では前記絶縁層３２０の上部全領域に犠牲
層３３０を形成するが、ここで犠牲層３３０にはポリシ
リコンやＺｎＯなど表面粗さ(roughness)が優れ犠牲層
の形成及び除去が容易な物質を用いる。次いで、段階
(ｄ)では前記犠牲層の一部を除去してエアギャップ形成
のための複数の犠牲領域を形成する。一例として本発明
においては、犠牲層にポリシリコンを用いてもよく、か
かるポリシリコンは表面粗さ(roughness)が優れ犠牲層
の形成及び除去が容易なばかりでなく、とりわけ後続工
程において乾式蝕刻を用いて除去できる利点がある。
【００２６】これについて具体的に説明すると、前記犠
牲層上面中エアギャップ領域に相応する位置にフォトレ
ジスト層を形成し、乾式蝕刻を用いて露出された犠牲層
領域を取り除くことによりエアギャップ領域に相応する
犠牲領域を形成し、以後前記フォトレジスト層を除去し
て犠牲領域を形成する。
牲層上面中エアギャップ領域に相応する位置にフォトレ
ジスト層を形成し、乾式蝕刻を用いて露出された犠牲層
領域を取り除くことによりエアギャップ領域に相応する
犠牲領域を形成し、以後前記フォトレジスト層を除去し
て犠牲領域を形成する。
【００２７】図４ｃによると、段階(ｅ)では前記犠牲層
の除去された前記絶縁層上面にメンブレン支持層を形成
するが、これは犠牲領域及びフォトレジストを基板３１
０上面に形成した後基板３１０の全領域に絶縁物質を塗
布してから、リフトオフ(lift off)工程によりフォトレ
ジストを除去し、図４ｃに示すようにメンブレン支持層
３４０を形成する。ここで、前記メンブレン支持層はＳ
ｉＯ２、ＳｉＮまたはＡｌ２Ｏ３で成るグループから選
択した物質で成ることができる。
の除去された前記絶縁層上面にメンブレン支持層を形成
するが、これは犠牲領域及びフォトレジストを基板３１
０上面に形成した後基板３１０の全領域に絶縁物質を塗
布してから、リフトオフ(lift off)工程によりフォトレ
ジストを除去し、図４ｃに示すようにメンブレン支持層
３４０を形成する。ここで、前記メンブレン支持層はＳ
ｉＯ２、ＳｉＮまたはＡｌ２Ｏ３で成るグループから選
択した物質で成ることができる。
【００２８】図４ｄによると、段階(ｆ)では前記犠牲領
域及び前記メンブレン支持層の上部にメンブレン層を形
成するが、これはメンブレン支持層３４０の形成後、犠
牲領域及びメンブレン支持層３４０の上部にメンブレン
層３５０を形成する。ここで、前記メンブレン層３５０
は厚さ０.０１〜１.０μmのＳｉＯ２層を化学蒸着法(Ｃ
ＶＤ)により蒸着することができ、他に蒸発法(evaporat
ing)やスパッタリング(sputtering)法も可能である。そ
して、前記メンブレン層３５０にはＳｉ３Ｎ４やＡｌ２
Ｏ３などの酸化膜または窒化膜を使用できる。
域及び前記メンブレン支持層の上部にメンブレン層を形
成するが、これはメンブレン支持層３４０の形成後、犠
牲領域及びメンブレン支持層３４０の上部にメンブレン
層３５０を形成する。ここで、前記メンブレン層３５０
は厚さ０.０１〜１.０μmのＳｉＯ２層を化学蒸着法(Ｃ
ＶＤ)により蒸着することができ、他に蒸発法(evaporat
ing)やスパッタリング(sputtering)法も可能である。そ
して、前記メンブレン層３５０にはＳｉ３Ｎ４やＡｌ２
Ｏ３などの酸化膜または窒化膜を使用できる。
【００２９】図４ｅによると、段階(ｇ)では前記メンブ
レン層上面中前記犠牲領域とオーバーラップされる部分
に複数の活性領域を形成するが、ここで該複数の活性領
域中フィルタの直列共振器に対応するメンブレン層の活
性領域厚さを並列共振器に対応するメンブレン層の活性
領域厚さと相異するよう形成する。即ち、前記メンブレ
ン層に活性領域を形成する段階(ｇ)は、前記メンブレン
層の形成後、該メンブレン層中前記犠牲領域とオーバー
ラップされる部分を蝕刻する過程により各メンブレン層
の活性領域厚さを所定の厚さに形成するのである。
レン層上面中前記犠牲領域とオーバーラップされる部分
に複数の活性領域を形成するが、ここで該複数の活性領
域中フィルタの直列共振器に対応するメンブレン層の活
性領域厚さを並列共振器に対応するメンブレン層の活性
領域厚さと相異するよう形成する。即ち、前記メンブレ
ン層に活性領域を形成する段階(ｇ)は、前記メンブレン
層の形成後、該メンブレン層中前記犠牲領域とオーバー
ラップされる部分を蝕刻する過程により各メンブレン層
の活性領域厚さを所定の厚さに形成するのである。
【００３０】前記メンブレン層の活性領域の厚さは、前
記活性領域が形成されないメンブレン層の厚さと同じか
薄いことが好ましく、前記メンブレン層の活性領域は前
記メンブレン層の上面が沈下した平面を有することがで
きるが、かかる前記活性領域の沈下した平面は蝕刻によ
り形成されることができる。
記活性領域が形成されないメンブレン層の厚さと同じか
薄いことが好ましく、前記メンブレン層の活性領域は前
記メンブレン層の上面が沈下した平面を有することがで
きるが、かかる前記活性領域の沈下した平面は蝕刻によ
り形成されることができる。
【００３１】図５ａないし５ｃは図４ｄにおいたメンブ
レン層活性領域の蝕刻工程を示す断面図である。図５ａ
及び５ｂによると、活性層領域のメンブレン層をほぼ
０．０１〜１.０μmの厚さが残るよう乾式蝕刻すること
ができ、そしてフォトレジスト(ＰＲ)を基板上面に形成
した後、図５ｄのように直列共振器と並列共振器のメン
ブレン層活性領域を蝕刻し前記直列共振器と並列共振器
のメンブレン層活性領域の厚さ(Ｔ１、Ｔ２)はフォトレ
ジスト塗布及び除去工程を通して相異すべく形成でき
る。
レン層活性領域の蝕刻工程を示す断面図である。図５ａ
及び５ｂによると、活性層領域のメンブレン層をほぼ
０．０１〜１.０μmの厚さが残るよう乾式蝕刻すること
ができ、そしてフォトレジスト(ＰＲ)を基板上面に形成
した後、図５ｄのように直列共振器と並列共振器のメン
ブレン層活性領域を蝕刻し前記直列共振器と並列共振器
のメンブレン層活性領域の厚さ(Ｔ１、Ｔ２)はフォトレ
ジスト塗布及び除去工程を通して相異すべく形成でき
る。
【００３２】一例として乾式蝕刻について見ると、フォ
トレジスト(ＰＲ)を基板上面に形成した後、乾式蝕刻前
にホットプレートを用いて１１０〜２００℃において１
〜２０分間ハードベーキングした後ＲＩＥ装備を用いて
ＣＦ４ガスを１０〜１００ｓｃｃｍほど吹き込み、１０
〜１０００秒間蝕刻し、このようにして、図５ｄのよう
な直列共振器と並列共振器のメンブレン層の活性領域の
厚さ(Ｔ１、Ｔ２)は蝕刻装備の種類、蝕刻物質の種類、
量及び時間に依存し、かかる蝕刻装備の種類、蝕刻物質
の種類、量及び時間を適切に調整して活性領域の厚さを
所望の厚さに調節することができる。前記メンブレン層
活性領域の厚さ調節により並列共振器及び直列共振器の
中心周波数を制御することができる。
トレジスト(ＰＲ)を基板上面に形成した後、乾式蝕刻前
にホットプレートを用いて１１０〜２００℃において１
〜２０分間ハードベーキングした後ＲＩＥ装備を用いて
ＣＦ４ガスを１０〜１００ｓｃｃｍほど吹き込み、１０
〜１０００秒間蝕刻し、このようにして、図５ｄのよう
な直列共振器と並列共振器のメンブレン層の活性領域の
厚さ(Ｔ１、Ｔ２)は蝕刻装備の種類、蝕刻物質の種類、
量及び時間に依存し、かかる蝕刻装備の種類、蝕刻物質
の種類、量及び時間を適切に調整して活性領域の厚さを
所望の厚さに調節することができる。前記メンブレン層
活性領域の厚さ調節により並列共振器及び直列共振器の
中心周波数を制御することができる。
【００３３】前記メンブレン層の活性領域の蝕刻につい
て見ると、ＲＩＥ（reactive ion etching）、ＩＣＰ
（inductively coupled plasma）、 ECR（electron cyc
lotronresonance）などの蝕刻装備を用いて単独もしく
は混合した種類(ＣｘＦｙ、ＳＦ６、Ｃｌ２、ＣＣｌ２
Ｆ２、ＸｅＦ２、ＢｒＦ２、Ｈ２、Ｏ２)の蝕刻ガスに
より蝕刻することができる。
て見ると、ＲＩＥ（reactive ion etching）、ＩＣＰ
（inductively coupled plasma）、 ECR（electron cyc
lotronresonance）などの蝕刻装備を用いて単独もしく
は混合した種類(ＣｘＦｙ、ＳＦ６、Ｃｌ２、ＣＣｌ２
Ｆ２、ＸｅＦ２、ＢｒＦ２、Ｈ２、Ｏ２)の蝕刻ガスに
より蝕刻することができる。
【００３４】前述したメンブレン層の蝕刻工程を通して
直列共振器に該当するメンブレン層活性領域の厚さと並
列共振器に該当するメンブレン層活性領域の厚さとを相
異すべく形成することにより、ＦＢＡＲフィルタを構成
する直列共振器と並列共振器の中心周波数を制御するこ
とができる。ここで、各共振器の中心周波数は下部電
極、圧電層、上部電極及びメンブレン層活性領域を含む
共振器スタックの全厚により決定される。
直列共振器に該当するメンブレン層活性領域の厚さと並
列共振器に該当するメンブレン層活性領域の厚さとを相
異すべく形成することにより、ＦＢＡＲフィルタを構成
する直列共振器と並列共振器の中心周波数を制御するこ
とができる。ここで、各共振器の中心周波数は下部電
極、圧電層、上部電極及びメンブレン層活性領域を含む
共振器スタックの全厚により決定される。
【００３５】本発明においては図５ｄに示すように、電
極と圧電層を含む共振器スタックのメンブレン層活性領
域の厚さを蝕刻工程により「Ｔ１」と「Ｔ２」のように約
０.０１〜１.０μmの範囲内で相異すべく制御すること
により、夫々異なる共振周波数を有する直列共振器と並
列共振器を製造することができる。結局、再現性があ
り、簡素化した製造工程により直列共振器と並列共振器
の中心周波数を制御でき、また圧電層を含む共振器スタ
ックがメンブレン層を含むよう形成することにより構造
的により頑丈なＦＢＡＲフィルタを製造することができ
る。
極と圧電層を含む共振器スタックのメンブレン層活性領
域の厚さを蝕刻工程により「Ｔ１」と「Ｔ２」のように約
０.０１〜１.０μmの範囲内で相異すべく制御すること
により、夫々異なる共振周波数を有する直列共振器と並
列共振器を製造することができる。結局、再現性があ
り、簡素化した製造工程により直列共振器と並列共振器
の中心周波数を制御でき、また圧電層を含む共振器スタ
ックがメンブレン層を含むよう形成することにより構造
的により頑丈なＦＢＡＲフィルタを製造することができ
る。
【００３６】図４ｆないし４ｈによると、段階(ｈ)では
前記活性領域を含むメンブレン層上に下部電極を形成
し、次いで段階(ｉ)では前記下部電極上に圧電層を形成
し、続いて段階(ｊ)では前記圧電層上に上部電極を形成
するが、即ち、前記平坦に形成されたメンブレン層３５
０上部に下部電極１１０、２１０を形成し、前記下部電
極１１０、２１０の上に圧電層１２０、２２０を形成
し、さらに前記圧電層１２０、２２０の上部に上部電極
１３０、２３０を形成する。
前記活性領域を含むメンブレン層上に下部電極を形成
し、次いで段階(ｉ)では前記下部電極上に圧電層を形成
し、続いて段階(ｊ)では前記圧電層上に上部電極を形成
するが、即ち、前記平坦に形成されたメンブレン層３５
０上部に下部電極１１０、２１０を形成し、前記下部電
極１１０、２１０の上に圧電層１２０、２２０を形成
し、さらに前記圧電層１２０、２２０の上部に上部電極
１３０、２３０を形成する。
【００３７】ここで、下部及び上部電極の物質には伝導
性を有する物質(Ｔａ、Ａｌ、Ｗ、Ａｕ、Ｍｏ、Ｐｔ、
Ｒｕ、Ｔｉ)の単独または混合層(Ｔａ／Ａｕ／Ｍｏ、Ｔ
ｉ／Ａｕ／Ｍｏ、Ｔａ／Ａｕ、Ｔｉ／Ａｕ、Ｔｉ／Ｐ
ｔ、Ｔｉ／Ｗ、Ｔａ／Ｗ、Ｃｒ／Ｗ、Ｔａ／Ｐｔ、Ｔａ
／Ａｌ)を用いることができる。そして圧電層にはＺｎ
Ｏを含む圧電性の物質(ＡｌＮ、ＰＺＴなど)を用いるこ
とができる。
性を有する物質(Ｔａ、Ａｌ、Ｗ、Ａｕ、Ｍｏ、Ｐｔ、
Ｒｕ、Ｔｉ)の単独または混合層(Ｔａ／Ａｕ／Ｍｏ、Ｔ
ｉ／Ａｕ／Ｍｏ、Ｔａ／Ａｕ、Ｔｉ／Ａｕ、Ｔｉ／Ｐ
ｔ、Ｔｉ／Ｗ、Ｔａ／Ｗ、Ｃｒ／Ｗ、Ｔａ／Ｐｔ、Ｔａ
／Ａｌ)を用いることができる。そして圧電層にはＺｎ
Ｏを含む圧電性の物質(ＡｌＮ、ＰＺＴなど)を用いるこ
とができる。
【００３８】前記圧電層上に蒸着する上部電極の厚さの
差を利用して各フィルタの中心周波数を制御することが
できるが、したがってメンブレン層活性領域を蝕刻した
後残った厚さ(Ｔ１及びＴ２)と前記圧電層上に蒸着する
上部電極の厚さを利用してデュプレクサ(duplexer)製造
の際必要となる受信端(transmit port)及び送信端(rece
ive port)の広い周波数範囲(略１００ＭＨｚ)に至るフ
ィルタを一つの基板のうちに製造できるようになる。
差を利用して各フィルタの中心周波数を制御することが
できるが、したがってメンブレン層活性領域を蝕刻した
後残った厚さ(Ｔ１及びＴ２)と前記圧電層上に蒸着する
上部電極の厚さを利用してデュプレクサ(duplexer)製造
の際必要となる受信端(transmit port)及び送信端(rece
ive port)の広い周波数範囲(略１００ＭＨｚ)に至るフ
ィルタを一つの基板のうちに製造できるようになる。
【００３９】図４ｉによると、段階(ｋ)では前記犠牲領
域を除去してエアギャップを形成するが、これは犠牲領
域を除去して複数のエアギャップ３３１、３３２を形成
し、この際犠牲層領域の除去は犠牲層の物質に応じて湿
式蝕刻や乾式蝕刻により行うことができる。一例とし
て、素子の外部と犠牲層とを連結するバイアホールを形
成し、該バイアホールを通して犠牲層にエーチャントを
供給するが、このように犠牲層を除去するためのエーチ
ャントは圧電層物質までも蝕刻することができ、さらに
バイアホールは活性化領域の外廓に形成しなければなら
ない。このように、バイアホールを形成した後にバイア
ホールを通して犠牲領域を除去しエアギャップを形成す
ることもできる。
域を除去してエアギャップを形成するが、これは犠牲領
域を除去して複数のエアギャップ３３１、３３２を形成
し、この際犠牲層領域の除去は犠牲層の物質に応じて湿
式蝕刻や乾式蝕刻により行うことができる。一例とし
て、素子の外部と犠牲層とを連結するバイアホールを形
成し、該バイアホールを通して犠牲層にエーチャントを
供給するが、このように犠牲層を除去するためのエーチ
ャントは圧電層物質までも蝕刻することができ、さらに
バイアホールは活性化領域の外廓に形成しなければなら
ない。このように、バイアホールを形成した後にバイア
ホールを通して犠牲領域を除去しエアギャップを形成す
ることもできる。
【００４０】図６は本発明のＦＢＡＲ素子の周波数応答
特性図である。図６によると、本発明のＦＢＡＲ素子に
対して、メンブレン層の厚さを１００Å程変化させると
共振周波数は１０ＭＨｚ変化し、上部電極の厚さを１０
０Å程変化させると共振周波数は１８ＭＨｚ変化するこ
とが判り、これによると上部電極の厚さに比して敏感度
の低いメンブレン層の厚さを調節する方が周波数を調節
し易いことが判る。さらに、本発明によるＦＢＡＲ素子
を用いると、送信及び受信フィルタを同一基板上に形成
することができるが、この場合、本発明のＦＢＡＲ素子
において、該当メンブレン層、下部電極、圧電層及び上
部電極の各厚さが下記表１のようであると、図７に示す
ような周波数応答特性が得られた。
特性図である。図６によると、本発明のＦＢＡＲ素子に
対して、メンブレン層の厚さを１００Å程変化させると
共振周波数は１０ＭＨｚ変化し、上部電極の厚さを１０
０Å程変化させると共振周波数は１８ＭＨｚ変化するこ
とが判り、これによると上部電極の厚さに比して敏感度
の低いメンブレン層の厚さを調節する方が周波数を調節
し易いことが判る。さらに、本発明によるＦＢＡＲ素子
を用いると、送信及び受信フィルタを同一基板上に形成
することができるが、この場合、本発明のＦＢＡＲ素子
において、該当メンブレン層、下部電極、圧電層及び上
部電極の各厚さが下記表１のようであると、図７に示す
ような周波数応答特性が得られた。
【００４１】
【表１】
【００４２】図７は本発明のＦＢＡＲ素子から具現した
送信及び受信フィルタに対する周波数応答特性図であ
る。図７によると、本発明のＦＢＡＲ素子を直列共振器
及び並列共振器として具現するとフィルタの機能を働く
が、かかるフィルタの通過帯域はメンブレン層活性領域
の厚さ調節により決定され、こうした送信フィルタ及び
受信フィルタの具現が同一基板において可能になる。
送信及び受信フィルタに対する周波数応答特性図であ
る。図７によると、本発明のＦＢＡＲ素子を直列共振器
及び並列共振器として具現するとフィルタの機能を働く
が、かかるフィルタの通過帯域はメンブレン層活性領域
の厚さ調節により決定され、こうした送信フィルタ及び
受信フィルタの具現が同一基板において可能になる。
【００４３】前述したような本発明によるＦＢＡＲ素子
は、夫々厚さの異なる複数の層から成り、複数の層中少
なくとも一層の厚さにより共振周波数が決定される。既
存の方法においては上部電極の厚さの差を利用したのに
対して、本発明においてはフィルタの直列共振器と並列
共振器のメンブレン層の活性領域を蝕刻する際、厚さを
相異させることによりＦＢＡＲフィルタを経済的で、再
現性のある簡単な工程から製造でき、また中心周波数と
フィルタも効果的に制御することができる。以上の説明
は本発明の具体的な実施例に対する説明に過ぎず、本発
明はかかる具体的な実施例に限らず、また本発明に対す
る上述した具体的な実施例からその構成の多様な変更及
び改造が可能であることは本発明の属する技術分野にお
いて通常の知識を有する者であれば容易に想到するもの
である。
は、夫々厚さの異なる複数の層から成り、複数の層中少
なくとも一層の厚さにより共振周波数が決定される。既
存の方法においては上部電極の厚さの差を利用したのに
対して、本発明においてはフィルタの直列共振器と並列
共振器のメンブレン層の活性領域を蝕刻する際、厚さを
相異させることによりＦＢＡＲフィルタを経済的で、再
現性のある簡単な工程から製造でき、また中心周波数と
フィルタも効果的に制御することができる。以上の説明
は本発明の具体的な実施例に対する説明に過ぎず、本発
明はかかる具体的な実施例に限らず、また本発明に対す
る上述した具体的な実施例からその構成の多様な変更及
び改造が可能であることは本発明の属する技術分野にお
いて通常の知識を有する者であれば容易に想到するもの
である。
【００４４】
【発明の効果】上述したような本発明によると、メンブ
レン層を有するＦＢＡＲ素子において、下部のエアギャ
ップとオーバーラップされるメンブレン層においた複数
の活性領域中フィルタの直列共振器及び並列共振器に対
応するメンブレン層活性領域の厚さを相異すべく形成
し、これらの厚さ調節により相異する共振周波数を提供
するよう具現することにより、同一基板上に共振周波数
の相異する複数のＦＢＡＲ素子を作製でき、これによっ
て同一基板上に送信及び受信用フィルタを同時作製で
き、また構造的に安定し再現性に優れ優秀な特性を有す
る。
レン層を有するＦＢＡＲ素子において、下部のエアギャ
ップとオーバーラップされるメンブレン層においた複数
の活性領域中フィルタの直列共振器及び並列共振器に対
応するメンブレン層活性領域の厚さを相異すべく形成
し、これらの厚さ調節により相異する共振周波数を提供
するよう具現することにより、同一基板上に共振周波数
の相異する複数のＦＢＡＲ素子を作製でき、これによっ
て同一基板上に送信及び受信用フィルタを同時作製で
き、また構造的に安定し再現性に優れ優秀な特性を有す
る。
【００４５】さらに、メンブレン層の活性層を蝕刻した
後残った厚さと前記圧電層上に蒸着する上部電極の厚さ
との差を利用して送信端フィルタと受信端フィルタの広
い周波数範囲に至るフィルタを一つの基板上に製造する
ことができる。そうして既存に送信端フィルタと受信端
フィルタを別の基板に製造していたものを一つの基板上
に製造でき一つのチップ(chip)に送信端フィルタと受信
端フィルタを製造できるようになる。
後残った厚さと前記圧電層上に蒸着する上部電極の厚さ
との差を利用して送信端フィルタと受信端フィルタの広
い周波数範囲に至るフィルタを一つの基板上に製造する
ことができる。そうして既存に送信端フィルタと受信端
フィルタを別の基板に製造していたものを一つの基板上
に製造でき一つのチップ(chip)に送信端フィルタと受信
端フィルタを製造できるようになる。
【図１】ａ及びｂは既存薄膜フィルタ用ＦＢＡＲ素子を
示す断面図である。
示す断面図である。
【図２】従来のＦＢＡＲ素子を示す断面図である。
【図３】ａ及びｂは本発明によるＦＢＡＲ素子を適用し
たフィルタのブロック図及びＡ−Ａ'線断面図である。
たフィルタのブロック図及びＡ−Ａ'線断面図である。
【図４】ａないしｉは本発明の一実施例によるＦＢＡＲ
素子の製造工程においた各段階別断面図である。
素子の製造工程においた各段階別断面図である。
【図５】ａないしｄは図４ｄのメンブレン層の活性領域
の蝕刻工程を示す断面図である。
の蝕刻工程を示す断面図である。
【図６】本発明によるＦＢＡＲ素子の周波数応答特性図
である。
である。
【図７】本発明によるＦＢＡＲ素子から具現した送信及
び受信フィルタにおける周波数応答特性図である。
び受信フィルタにおける周波数応答特性図である。
１００ 直列共振器(series resonator)
２００ 並列共振器(shunt resonator)
１１０、２１０ 下部電極(1st electrode)
１２０、２２０ 圧電層(piezoelectric layer)
１３０、２３０ 上部電極(2nd electrode)
３１０ 基板(substrate)
３２０ 熱酸化膜(thermal oxide)
３３０ 犠牲層(sacrificial layer)
３３１、３３２ エアギャップ(air-gap)
３４０ メンブレン支持層(membrane support layer)
３５０ メンブレン層(membrane layer)
ＰＲ フォトレジスト(photoresist)
Ｔ１ 直列共振器(series resonator)に対応するメン
ブレン層の活性領域厚さ Ｔ２ 並列共振器(shunt resonator)に対応するメン
ブレン層の活性領域厚さ
ブレン層の活性領域厚さ Ｔ２ 並列共振器(shunt resonator)に対応するメン
ブレン層の活性領域厚さ
─────────────────────────────────────────────────────
フロントページの続き
(51)Int.Cl.7 識別記号 ＦＩ テーマコート゛(参考）
Ｈ０３Ｈ 3/02 Ｈ０１Ｌ 41/08 Ｕ
3/04 Ｊ
9/54 41/22 Ｚ
9/58 41/18 １０１Ｚ
41/08 Ｄ
Claims (15)
- 【請求項１】 複数の直列共振器１００及び並列共振器
２００を含む梯子(ladder)型フィルタに適用されるＦＢ
ＡＲ素子において、基板３１０と、前記基板３１０上に
形成された絶縁層３２０と、前記絶縁層３２０上に形成
され複数のエアギャップ３３５を含むメンブレン支持層
３４０と、前記メンブレン支持層３４０上に形成され、
前記エアギャップとオーバーラップされる部分に形成さ
れた複数の活性領域を含むメンブレン層３５０と、前記
活性領域夫々の上に形成された複数の下部電極１１０、
２１０と、前記下部電極１１０、２１０夫々の上に形成
された複数の圧電層１２０、２２０と、前記圧電層１２
０、２２０夫々の上に形成された複数の上部電極１３
０、２３０とを具備し、前記複数の活性領域中フィルタ
の直列共振器に対応するメンブレン層活性領域の厚さは
並列共振器に対応するメンブレン層活性領域の厚さと相
異することを特徴とするＦＢＡＲ素子。 - 【請求項２】 前記メンブレン層の活性領域の厚さは、
前記活性領域が形成されないメンブレン層の厚さと同じ
か薄いことを特徴とする請求項１に記載のＦＢＡＲ素
子。 - 【請求項３】 前記メンブレン層の活性領域は、前記メ
ンブレン層の上面が沈下した平面を有することを特徴と
する請求項２に記載のＦＢＡＲ素子。 - 【請求項４】 前記活性領域の沈下した平面は、蝕刻に
より形成されることを特徴とする請求項３に記載のＦＢ
ＡＲ素子。 - 【請求項５】 前記メンブレン層の活性領域の厚さ調節
により、並列共振器及び直列共振器の中心周波数を制御
することを特徴とする請求項２に記載のＦＢＡＲ素子。 - 【請求項６】 前記メンブレン層の活性領域の厚さは、
０.０１〜１.０μｍであることを特徴とする請求項２に
記載のＦＢＡＲ素子。 - 【請求項７】 複数の直列共振器１００及び並列共振器
２００を含む梯子(ladder)型フィルタに適用されるＦＢ
ＡＲ素子において、基板３１０と、前記基板３１０上に
形成された絶縁層３２０と、前記絶縁層３２０上に形成
され複数のエアギャップ３３５を含むメンブレン支持層
３４０と、前記メンブレン支持層３４０上に形成され、
前記エアギャップとオーバーラップされる部分に形成さ
れた複数の活性領域を含むメンブレン層３５０と、前記
活性領域夫々の上に形成された複数の下部電極１１０、
２１０と、前記下部電極１１０、２１０夫々の上に形成
された複数の圧電層１２０、２２０と、前記圧電層１２
０、２２０夫々の上に形成された複数の上部電極１３
０、２３０とを具備し、前記複数の活性領域中フィルタ
の直列共振器に対応するメンブレン層活性領域の厚さは
並列共振器に対応するメンブレン層活性領域の厚さと相
異し、また前記メンブレン層の活性領域の厚さ調節によ
り並列共振器及び直列共振器の中心周波数を制御するこ
とを特徴とするＦＢＡＲ素子。 - 【請求項８】 直列共振器と並列共振器を含む梯子(lad
der)型フィルタに適用されるＦＢＡＲ素子において、
(ａ)基板を用意する段階と、(ｂ)前記基板上に絶縁層を
形成する段階と、(ｃ)前記絶縁層上に犠牲層を形成する
段階と、(ｄ)前記犠牲層の一部を除去してエアギャップ
形成のための複数の犠牲領域を形成する段階と、(ｅ)前
記犠牲層が除去された前記絶縁層の上面にメンブレン支
持層を形成する段階と、(ｆ)前記犠牲領域及び前記メン
ブレン支持層の上部にメンブレン層を形成する段階と、
(ｇ)前記メンブレン層上面中前記犠牲領域とオーバーラ
ップされる部分に複数の活性領域を形成するが、ここで
該複数の活性領域中フィルタの直列共振器に対応するメ
ンブレン層活性領域の厚さを並列共振器に対応するメン
ブレン層活性領域の厚さと相異すべく形成する段階と、
(ｈ)前記活性領域を含むメンブレン層上に下部電極を形
成する段階と、(ｉ)前記下部電極上に圧電層を形成する
段階と、(ｊ)前記圧電層上に上部電極を形成する段階
と、(ｋ)前記犠牲領域を除去してエアギャップを形成す
る段階とを含むＦＢＡＲ素子の製造方法。 - 【請求項９】 前記メンブレン層に活性領域を形成する
段階(ｇ)は、前記メンブレン層の形成後、該メンブレン
層中前記犠牲領域とオーバーラップされる部分を蝕刻す
る過程を通して各メンブレン層の活性領域の厚さを所定
厚さに形成することを特徴とする請求項８に記載のＦＢ
ＡＲ素子の製造方法。 - 【請求項１０】 前記メンブレン層の活性領域の厚さ
は、前記活性領域が形成されないメンブレン層の厚さと
同じか薄いことを特徴とする請求項９に記載のＦＢＡＲ
素子の製造方法。 - 【請求項１１】 前記メンブレン層の活性領域は、前記
メンブレン層の上面が沈下した平面を有することを特徴
とする請求項１０に記載のＦＢＡＲ素子の製造方法。 - 【請求項１２】 前記活性領域の沈下した平面は蝕刻に
より形成されることを特徴とする請求項１１に記載のＦ
ＢＡＲ素子の製造方法。 - 【請求項１３】 前記メンブレン層の活性領域の厚さ調
節により、並列共振器及び直列共振器の中心周波数を制
御することを特徴とする請求項１１に記載のＦＢＡＲ素
子の製造方法。 - 【請求項１４】 直列共振器と並列共振器を含む梯子(l
adder)型フィルタに適用されるＦＢＡＲ素子において、
(ａ)基板を用意する段階と、(ｂ)前記基板上に絶縁層を
形成する段階と、(ｃ)前記絶縁層上に犠牲層を形成する
段階と、(ｄ)前記犠牲層の一部を除去してエアギャップ
形成のための複数の犠牲領域を形成する段階と、(ｅ)前
記犠牲層が除去された前記絶縁層の上面にメンブレン支
持層を形成する段階と、(ｆ)前記犠牲領域及び前記メン
ブレン支持層の上部にメンブレン層を形成する段階と、
(ｇ)前記メンブレン層上面中前記犠牲領域とオーバーラ
ップされる部分に蝕刻過程を通して複数の活性領域を形
成し、該メンブレン層活性領域の厚さを所定厚さに形成
し、ここで前記複数の活性領域中フィルタの直列共振器
に対応するメンブレン層活性領域の厚さを並列共振器に
対応するメンブレン層活性領域の厚さと相異すべく形成
する段階と、(ｈ)前記活性領域を含むメンブレン層上に
下部電極を形成する段階と、(ｉ)前記下部電極上に圧電
層を形成する段階と、(ｊ)前記圧電層上に上部電極を形
成する段階と、(ｋ)前記犠牲領域を除去してエアギャッ
プを形成する段階とを含むＦＢＡＲ素子の製造方法。 - 【請求項１５】 直列共振器と並列共振器を含む梯子(l
adder)型フィルタに適用されるＦＢＡＲ素子において、
(ａ)基板を用意する段階と、(ｂ)前記基板上に絶縁層を
形成する段階と、(ｃ)前記絶縁層上に犠牲層を形成する
段階と、(ｄ)前記犠牲層の一部を除去しエアギャップ形
成のための複数の犠牲領域を形成する段階と、(ｅ)前記
犠牲層が除去された前記絶縁層の上面にメンブレン支持
層を形成する段階と、(ｆ)前記犠牲領域及び前記メンブ
レン支持層の上部にメンブレン層を形成する段階と、
(ｇ)前記メンブレン層上面中前記犠牲領域とオーバーラ
ップされる部分に蝕刻過程を通して複数の活性領域を形
成し、該メンブレン層活性領域の厚さを所定厚さに形成
し、ここで前記複数の活性領域中フィルタの直列共振器
に対応するメンブレン層活性領域の厚さを並列共振器に
対応するメンブレン層活性領域の厚さと相異すべく形成
する段階と、(ｈ)前記活性領域を含むメンブレン層上に
下部電極を形成する段階と、(ｉ)前記下部電極上に圧電
層を形成する段階と、(ｊ)前記圧電層上に上部電極を形
成する段階と、(ｋ)前記犠牲領域を除去してエアギャッ
プを形成する段階とを具備し、前記メンブレン層の活性
領域の厚さ調節により並列共振器及び直列共振器の中心
周波数を制御することを特徴とするＦＢＡＲ素子の製造
方法。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR2002-28142 | 2002-05-21 | ||
| KR10-2002-0028142A KR100506729B1 (ko) | 2002-05-21 | 2002-05-21 | 박막 벌크 어코스틱 공진기（ＦＢＡＲｓ）소자 및 그제조방법 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2003347884A true JP2003347884A (ja) | 2003-12-05 |
Family
ID=29546324
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2002381108A Pending JP2003347884A (ja) | 2002-05-21 | 2002-12-27 | 薄膜バルクアコースティック共振器（ＦＢＡＲｓ）素子及びその製造方法 |
Country Status (3)
| Country | Link |
|---|---|
| US (2) | US6842089B2 (ja) |
| JP (1) | JP2003347884A (ja) |
| KR (1) | KR100506729B1 (ja) |
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| JP2005223479A (ja) * | 2004-02-04 | 2005-08-18 | Hitachi Media Electoronics Co Ltd | 薄膜バルク共振子、薄膜バルク共振子フィルタ、および薄膜バルク共振子の製造方法 |
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| JP2006135529A (ja) * | 2004-11-04 | 2006-05-25 | Japan Radio Co Ltd | 薄膜共振子の製造方法 |
| JP2018110379A (ja) * | 2017-01-03 | 2018-07-12 | ウィン セミコンダクターズ コーポレーション | 質量調整構造付きバルク音響波共振装置の製造方法 |
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|---|---|---|---|---|
| KR100506729B1 (ko) * | 2002-05-21 | 2005-08-08 | 삼성전기주식회사 | 박막 벌크 어코스틱 공진기（ＦＢＡＲｓ）소자 및 그제조방법 |
| US7275292B2 (en) | 2003-03-07 | 2007-10-02 | Avago Technologies Wireless Ip (Singapore) Pte. Ltd. | Method for fabricating an acoustical resonator on a substrate |
| KR100485703B1 (ko) * | 2003-04-21 | 2005-04-28 | 삼성전자주식회사 | 기판으로부터 부양된 에어갭을 갖는 박막 벌크 음향공진기 및 그 제조방법 |
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