JP2021536158A - 薄膜バルク音響波共振器及びその製造方法 - Google Patents
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Abstract
Description
第1の基板と、
第1のキャビティが貫通して形成されるように前記第1の基板に結合された支持層と、
前記第1のキャビティを覆うとともに順次積層された第1の電極、圧電層、および第2の電極を含む圧電積層構造と、
前記第1のキャビティの上方に位置する第2のキャビティが貫通して形成されるように前記圧電積層構造の上に生成された誘電体層と、
前記誘電体層に結合されるとともに前記第2のキャビティを覆う第2の基板と、
前記第1の電極および前記圧電層を貫通するように前記第1のキャビティと前記第2のキャビティとの間に位置する前記圧電積層構造に形成されるとともに前記第1のキャビティと連通する第1のトレンチと、
前記第2の電極および前記圧電層を貫通するように前記第1のキャビティと前記第2のキャビティとの間に位置する前記圧電積層構造に形成されるとともに前記第2のキャビティと連通する第2のトレンチと、を含み
前記第1のトレンチと前記第2のトレンチとによって取り囲まれた領域は、共振器の有効動作領域であり、
前記第1の基板の底面における前記第1のトレンチと前記第2のトレンチとの投影の二つの境界部は、互いに接し、
または、前記二つの境界部には、ギャップが設けられる薄膜バルク音響波共振器が提供される。
第3の基板を提供することと、
前記第3の基板に順次形成された第2の電極層、圧電層、および第1の電極層を含む圧電積層構造を前記第3の基板に形成することと、
前記圧電積層構造に支持層を形成することと、
前記支持層に前記支持層を貫通する第1のキャビティを形成することと、
前記第1の電極層および前記圧電層を貫通する第1のトレンチを前記第1のキャビティの底に形成することと、
前記支持層に前記第1のキャビティを覆う第1の基板を結合することと、
第3の基板を除去することにより露出された表面に誘電体層を形成することと、
前記第1のキャビティの上に位置する第2のキャビティを前記誘電体層に貫通させるように前記誘電体層に形成することと、
前記第1のキャビティの上に位置する第2のトレンチを前記第2の電極層および前記圧電層に貫通させるように前記第2のキャビティの底に形成することと、
前記誘電体層に前記第2のトレンチを覆う第2の基板を結合することと、を含み、
前記第1のトレンチと前記第2のトレンチとによって取り囲まれた領域は、共振器の有効動作領域であり、
前記第1の基板の底面における前記第1のトレンチと前記第2のトレンチとの投影の二つの境界部は、互いに接し、
または、前記二つの境界部には、ギャップが設けられる薄膜バルク音響波共振器が提供される。
第3の基板を提供し、第3の基板に順次形成された第2の電極層、圧電層、および第1の電極層を含む圧電積層構造を第3の基板に形成するS01と、圧電積層構造に支持層を形成し、支持層に支持層を貫通する第1のキャビティを形成し、第1の電極層および圧電層を貫通する第1のトレンチを第1のキャビティの底に形成するS02と、支持層に第1のキャビティを覆う第1の基板を結合するS03と、第2の電極層が露出されるように第3の基板を除去するS04と、第2の電極層に誘電体層を形成し、第1のキャビティの上に位置する第2のキャビティを誘電体層に貫通させるように誘電体層に形成し、第2のトレンチを第2の電極層および圧電層に貫通させるように第2のキャビティの底に形成するS05と、誘電体層に第2のキャビティを覆う第2の基板を結合するS06と、を含む。
第2の開口110b’に第2のトレンチ130bが形成されるように第2の電極層105および圧電層104をエッチングすることと、第2の基板200を提供し、第2の基板200上に誘電体層106を形成し、誘電体層106をエッチングして第2の基板200の一部を露出させることにより、誘電体層106に第2の開口110b’を形成することと、第2の開口110b’が形成された誘電体層106と第2のトレンチ130bが形成された圧電積層構造120とを結合させることと、をさらに含む。ここで、第2のトレンチ130bおよび、第2の開口110b’を有する誘電体層106を製造するプロセス工程は、時系列に限定されず、当業者は、実際のプロセス条件に従ってそれを実施することができる。
100−第1の基板; 200−第2の基板; 300−第3の基板; 120−圧電積層構造; 130−トレンチ構造; 101−支持層; 110a’−第1の開口; 110b’−第2の開口; 110a−第1のキャビティ; 110b−第2のキャビティ; 130a−第1のトレンチ; 130b−第2のトレンチ; 103−第1の電極/第1の電極層(第1の電極層をパターニングすることにより第1の電極を形成する); 103a−第1の電極エッジ領域; 1032−第1の電極共振領域; 104−圧電層; 1042−圧電共振領域; 105−第2の電極/第2の電極層(第2の電極層をパターニングすることにより第2の電極を形成する); 105a−第2の電極エッジ領域; 1052−第2の電極共振領域; 106−誘電体層; 107a−第1のパッド; 107a−第2のパッド; 150a−第1のジョイント部; 150b−第2のジョイント部; 150a’−第1のジョイント部開口; 150b’−第2のジョイント部開口; 001−有効動作領域。
Claims (16)
- 薄膜バルク音響波共振器であって、
第1の基板と、
第1のキャビティが貫通して形成されるように前記第1の基板に結合された支持層と、
前記第1のキャビティを覆うとともに順次積層された第1の電極、圧電層、および第2の電極を含む圧電積層構造と、
前記第1のキャビティの上方に位置する第2のキャビティが貫通して形成されるように前記圧電積層構造の上に生成された誘電体層と、
前記誘電体層に結合されるとともに前記第2のキャビティを覆う第2の基板と、
前記第1の電極および前記圧電層を貫通するように前記第1のキャビティと前記第2のキャビティとの間に位置する前記圧電積層構造に形成されるとともに前記第1のキャビティと連通する第1のトレンチと、
前記第2の電極および前記圧電層を貫通するように前記第1のキャビティと前記第2のキャビティとの間に位置する前記圧電積層構造に形成されるとともに前記第2のキャビティと連通する第2のトレンチと、を含み
前記第1のトレンチと前記第2のトレンチとによって取り囲まれた領域は、共振器の有効動作領域であり、
前記第1の基板の底面における前記第1のトレンチと前記第2のトレンチとの投影の二つの境界部は、互いに接し、
または、前記二つの境界部には、ギャップが設けられる、
ことを特徴とする薄膜バルク音響波共振器。 - 請求項1に記載の薄膜バルク音響波共振器であって、
前記有効共振領域は、断面形状が多角形であり、前記多角形の任意の2つの辺が平行しない、
ことを特徴とする薄膜バルク音響波共振器。 - 請求項1に記載の薄膜バルク音響波共振器であって、
前記第1のトレンチの側壁と前記第2の電極が位置する平面とをなす傾斜角は、90度より大きく、
前記第2のトレンチの側壁と前記第1の電極が位置する平面とをなす傾斜角は、90度より大きい、
ことを特徴とする薄膜バルク音響波共振器。 - 請求項1に記載の薄膜バルク音響波共振器であって、
前記第1の電極と前記支持層との間に配置された絶縁層をさらに含む、
ことを特徴とする薄膜バルク音響波共振器。 - 請求項4に記載の薄膜バルク音響波共振器であって、
前記絶縁層の材料は、酸化ケイ素または窒化ケイ素を含む、
ことを特徴とする薄膜バルク音響波共振器。 - 請求項1に記載の薄膜バルク音響波共振器であって、
前記圧電層の材料は、窒化アルミニウム、酸化亜鉛、ジルコン酸鉛またはチタン酸鉛を含む、
ことを特徴とする薄膜バルク音響波共振器。 - 請求項1に記載の薄膜バルク音響波共振器であって、
前記支持層または前記誘電体層の材料は、二酸化ケイ素、窒化ケイ素、酸化アルミニウムおよび窒化アルミニウムのうちの1つまたはそれらの組み合わせを含む、
ことを特徴とする薄膜バルク音響波共振器。 - 請求項1に記載の薄膜バルク音響波共振器であって、
前記第1の電極または前記第2の電極の材料は、モリブデン、タングステン、アルミニウム、銅、タンタル、プラチナ、ルテニウム、ロジウム、イリジウム、クロム、またはチタンのいずれか1つ、またはこれらの金属で形成された積層を含む、
ことを特徴とする薄膜バルク音響波共振器。 - 薄膜バルク音響波共振器の製造方法であって、
第3の基板を提供することと、
前記第3の基板に順次形成された第2の電極層、圧電層、および第1の電極層を含む圧電積層構造を前記第3の基板に形成することと、
前記圧電積層構造に支持層を形成することと、
前記支持層に前記支持層を貫通する第1のキャビティを形成することと、
前記第1の電極層および前記圧電層を貫通する第1のトレンチを前記第1のキャビティの底に形成することと、
前記支持層に前記第1のキャビティを覆う第1の基板を結合することと、
前記第3の基板を除去することにより露出された表面に誘電体層を形成することと、
前記第1のキャビティの上に位置する第2のキャビティを前記誘電体層に貫通させるように前記誘電体層に形成することと、
前記第1のキャビティの上に位置する第2のトレンチを前記第2の電極層および前記圧電層に貫通させるように前記第2のキャビティの底に形成することと、
前記誘電体層に前記第2のトレンチを覆う第2の基板を結合することと、を含み、
前記第1のトレンチと前記第2のトレンチとによって取り囲まれた領域は、共振器の有効動作領域であり、
前記第1の基板の底面における前記第1のトレンチと前記第2のトレンチとの投影の二つの境界部は、互いに接し、
または、前記二つの境界部には、ギャップが設けられる、
ことを特徴とする薄膜バルク音響波共振器の製造方法。 - 請求項9に記載の薄膜バルク音響波共振器の製造方法であって、
前記有効共振領域は、断面形状が多角形であり、前記多角形の任意の2つの辺が平行しない、
ことを特徴とする薄膜バルク音響波共振器の製造方法。 - 請求項9に記載の薄膜バルク音響波共振器の製造方法であって、
前記第1のトレンチの側壁と前記第2の電極層が位置する平面とをなす傾斜角は、90度より大きく、
前記第2のトレンチの側壁と前記第1の電極層が位置する平面とをなす傾斜角は、90度より大きい、
ことを特徴とする薄膜バルク音響波共振器の製造方法。 - 請求項9に記載の薄膜バルク音響波共振器の製造方法であって、
前記第3の基板をエッチングまたは機械的研削によって除去する、
ことを特徴とする薄膜バルク音響波共振器の製造方法。 - 請求項9に記載の薄膜バルク音響波共振器の製造方法であって、
前記第1のトレンチおよび前記第2のトレンチを形成するための方法は、乾式エッチングを含む、
ことを特徴とする薄膜バルク音響波共振器の製造方法。 - 請求項9に記載の薄膜バルク音響波共振器の製造方法であって、
前記第1のキャビティまたは前記第2のキャビティを形成するための方法は、湿式エッチングまたは乾式エッチングを含む、
ことを特徴とする薄膜バルク音響波共振器の製造方法。 - 請求項9に記載の薄膜バルク音響波共振器の製造方法であって、
前記第1の電極層を形成してから、前記支持層を形成する前に、さらに、前記第1の電極層にエッチング停止層を形成することを含む、
ことを特徴とする薄膜バルク音響波共振器の製造方法。 - 請求項15に記載の薄膜バルク音響波共振器の製造方法であって、
前記エッチング停止層の材料は、窒化ケイ素または酸窒化ケイ素を含む、
ことを特徴とする薄膜バルク音響波共振器の製造方法。
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