JP2003198301A - Ｆｂａｒ製造方法 - Google Patents
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 ＦＢＡＲ製造方法を提供する。
【解決手段】 半導体基板２１上に下部電極２３を積層
してパターニングする第１段階と、前記下部電極２３上
に圧電物質層２５を積層してパターニングする第２段階
と、前記圧電物質層２５上に上部電極２７を積層してパ
ターニングする第３段階と、前記上部電極２７、圧電物
質層２５及び下部電極２３を通過するホール２０ａを形
成する第４段階、及び前記半導体基板２１にエアーギャ
ップ３０ａが形成されるように前記ホール２０ａにフッ
素化合物を注入して前記半導体基板２１を非プラズマエ
ッチングする第５段階を含む。よって、製造工程上犠牲
層を形成及び除去する段階を含まないので製造工程が単
純であり、周波数に応じて無限の選択肢を有するエアー
ギャップを形成できるので性能が向上されたＦＢＡＲを
提供することができる。
してパターニングする第１段階と、前記下部電極２３上
に圧電物質層２５を積層してパターニングする第２段階
と、前記圧電物質層２５上に上部電極２７を積層してパ
ターニングする第３段階と、前記上部電極２７、圧電物
質層２５及び下部電極２３を通過するホール２０ａを形
成する第４段階、及び前記半導体基板２１にエアーギャ
ップ３０ａが形成されるように前記ホール２０ａにフッ
素化合物を注入して前記半導体基板２１を非プラズマエ
ッチングする第５段階を含む。よって、製造工程上犠牲
層を形成及び除去する段階を含まないので製造工程が単
純であり、周波数に応じて無限の選択肢を有するエアー
ギャップを形成できるので性能が向上されたＦＢＡＲを
提供することができる。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明はＦＢＡＲ（Ｆｉｌｍ
Ｂｕｌｋ Ａｃｏｕｓｔｉｃ Ｒｅｓｏｎａｔｏｒ）の
製造方法に係り、より詳細には、エアーギャップ型ＦＢ
ＡＲ製造方法に関する。
Ｂｕｌｋ Ａｃｏｕｓｔｉｃ Ｒｅｓｏｎａｔｏｒ）の
製造方法に係り、より詳細には、エアーギャップ型ＦＢ
ＡＲ製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】超高周波帯域に使われる共振器として
は、誘電体共振器、金属空洞共振器及び圧電薄膜共振器
（ＦＢＡＲ）がある。これらの共振器は挿入損失が小さ
く、しかも周波数特性や温度安定性には優れている。し
かし、大きくて半導体基板上に実装できないため、小型
軽量化及び集積回路化が困難である。ＦＢＡＲは誘電体
共振器や金属空洞共振器に比べて超小型製作が可能であ
り、シリコン（Ｓｉ）またはガリウム砒素（ＧａＡｓ）
などの基板上に具現可能であるほか、他の共振器に比べ
て挿入損失が小さいという長所がある。
は、誘電体共振器、金属空洞共振器及び圧電薄膜共振器
（ＦＢＡＲ）がある。これらの共振器は挿入損失が小さ
く、しかも周波数特性や温度安定性には優れている。し
かし、大きくて半導体基板上に実装できないため、小型
軽量化及び集積回路化が困難である。ＦＢＡＲは誘電体
共振器や金属空洞共振器に比べて超小型製作が可能であ
り、シリコン（Ｓｉ）またはガリウム砒素（ＧａＡｓ）
などの基板上に具現可能であるほか、他の共振器に比べ
て挿入損失が小さいという長所がある。
【０００３】現在、この種の共振器を用いたフィルタ
は、無線移動通信における核心部品の一つであり、かか
るフィルタの製作技術は無線移動通信の携帯性を考慮し
た端末機の軽薄短小及び低電力化において必須である。
現在、無線通信用高周波（ＲＦ）フィルタとして最も多
用されているものは、誘電体フィルタ及びＳＡＷ（Ｓｕ
ｒｆａｃｅ Ａｃｏｕｓｔｉｃ Ｗａｖｅ）フィルタであ
る。誘電体フィルタは、家庭で使用する９百ＭＨｚ帯域
のコードレス電話機用フィルタ及びＰＣＳ（Ｐｅｒｓｏ
ｎａｌ Ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎｓ Ｓｅｒｖｉｃｅ
ｓ）用１．８〜１．９ＧＨｚ帯域のデュプレックスフィ
ルタとして多用されており、高い誘電率、低い挿入損
失、高温における安全性、耐振性、耐衝撃性に強い長所
を有するものの、小型化及びＭＭＩＣ（Ｍｏｎｏｌｉｔ
ｈｉｃ Ｍｉｃｒｏｗａｖｅ Ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ Ｃ
ｉｒｃｕｉｔ）化には限界がある。
は、無線移動通信における核心部品の一つであり、かか
るフィルタの製作技術は無線移動通信の携帯性を考慮し
た端末機の軽薄短小及び低電力化において必須である。
現在、無線通信用高周波（ＲＦ）フィルタとして最も多
用されているものは、誘電体フィルタ及びＳＡＷ（Ｓｕ
ｒｆａｃｅ Ａｃｏｕｓｔｉｃ Ｗａｖｅ）フィルタであ
る。誘電体フィルタは、家庭で使用する９百ＭＨｚ帯域
のコードレス電話機用フィルタ及びＰＣＳ（Ｐｅｒｓｏ
ｎａｌ Ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎｓ Ｓｅｒｖｉｃｅ
ｓ）用１．８〜１．９ＧＨｚ帯域のデュプレックスフィ
ルタとして多用されており、高い誘電率、低い挿入損
失、高温における安全性、耐振性、耐衝撃性に強い長所
を有するものの、小型化及びＭＭＩＣ（Ｍｏｎｏｌｉｔ
ｈｉｃ Ｍｉｃｒｏｗａｖｅ Ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ Ｃ
ｉｒｃｕｉｔ）化には限界がある。
【０００４】一方、ＳＡＷフィルタは、誘電体フィルタ
より小型であり、信号処理が容易であるほか、回路の簡
略化、無調整化及び大量生産の容易性等の長所を有する
が、製造工程上の限界によって超高周波（５ＧＨｚ以
上）の帯域における製作が容易でないという短所があ
る。これとは異なって、ＦＢＡＲフィルタは、超軽量及
び超軽薄であり、半導体工程を用いた大量生産が容易で
あるだけでなく、ＲＦ能動素子等との自由な結合が可能
であるという長所がある。
より小型であり、信号処理が容易であるほか、回路の簡
略化、無調整化及び大量生産の容易性等の長所を有する
が、製造工程上の限界によって超高周波（５ＧＨｚ以
上）の帯域における製作が容易でないという短所があ
る。これとは異なって、ＦＢＡＲフィルタは、超軽量及
び超軽薄であり、半導体工程を用いた大量生産が容易で
あるだけでなく、ＲＦ能動素子等との自由な結合が可能
であるという長所がある。
【０００５】ＦＢＡＲフィルタは、半導体基板であるシ
リコン（Ｓｉ）やガリウム砒素（ＧａＡｓ）に圧電物質
であるＺｎＯまたはＡｌＮをＲＦスパッタリング方法に
より直接的に蒸着して圧電特性による共振を誘発する薄
膜状の素子をフィルタ化したものである。ＦＢＡＲを製
作する工程としては、メンブレイン方式、ブラッグリフ
レクター方式及びエアーギャップ方式がある。メンブレ
イン方式のＦＢＡＲ製造方法は、メンブレインとしてシ
リコンＰ+層をイオン成長法によりシリコン上に蒸着
し、シリコン基板の反対側を異方性エッチングすること
によりエッチング停止を引き起こしてエッチング空洞を
形成する方法である。メンブレイン方式は、エッチバッ
クを行うために共振器が脆弱になるという短所がある。
リコン（Ｓｉ）やガリウム砒素（ＧａＡｓ）に圧電物質
であるＺｎＯまたはＡｌＮをＲＦスパッタリング方法に
より直接的に蒸着して圧電特性による共振を誘発する薄
膜状の素子をフィルタ化したものである。ＦＢＡＲを製
作する工程としては、メンブレイン方式、ブラッグリフ
レクター方式及びエアーギャップ方式がある。メンブレ
イン方式のＦＢＡＲ製造方法は、メンブレインとしてシ
リコンＰ+層をイオン成長法によりシリコン上に蒸着
し、シリコン基板の反対側を異方性エッチングすること
によりエッチング停止を引き起こしてエッチング空洞を
形成する方法である。メンブレイン方式は、エッチバッ
クを行うために共振器が脆弱になるという短所がある。
【０００６】ブラッグリフレクター方式のＦＢＡＲ製造
方法は、シリコン基板上にアコースティックインピーダ
ンス差が大きい物質を切り換えて蒸着し、ブラッグ反射
を誘発して音波エネルギーを電極層間に集中せしめて共
振を発生させる方法である。ブラッグリフレクター方式
は薄膜層の厚さ調節が難しく、且つ、厚さ調節に失敗す
る場合に受信波の位相変化によりウェーブの消滅が起こ
る恐れがあるという短所がある。エアーギャップ方式の
ＦＢＡＲ製造方法は、最近開発された技術であり、上記
の二つの方法の短所を克服した方法である。エアーギャ
ップ方式のＦＢＡＲ製造方法はマイクロマシニング技術
を用い、シリコンなどの半導体基板上に犠牲層を形成し
てエアーギャップを作って共振を発生させる方法であ
る。エアーギャップ方式のＦＢＡＲ製造方法では、エア
ーギャップにより共振器の損失がほとんど起こらず、製
造工程上処理過程が比較的に容易である。
方法は、シリコン基板上にアコースティックインピーダ
ンス差が大きい物質を切り換えて蒸着し、ブラッグ反射
を誘発して音波エネルギーを電極層間に集中せしめて共
振を発生させる方法である。ブラッグリフレクター方式
は薄膜層の厚さ調節が難しく、且つ、厚さ調節に失敗す
る場合に受信波の位相変化によりウェーブの消滅が起こ
る恐れがあるという短所がある。エアーギャップ方式の
ＦＢＡＲ製造方法は、最近開発された技術であり、上記
の二つの方法の短所を克服した方法である。エアーギャ
ップ方式のＦＢＡＲ製造方法はマイクロマシニング技術
を用い、シリコンなどの半導体基板上に犠牲層を形成し
てエアーギャップを作って共振を発生させる方法であ
る。エアーギャップ方式のＦＢＡＲ製造方法では、エア
ーギャップにより共振器の損失がほとんど起こらず、製
造工程上処理過程が比較的に容易である。
【０００７】図１Ａないし図１Ｑは、従来のエアーギャ
ップ型ＦＢＡＲ製造方法の各段階を示した図面である。
図１Ａに示されたように、まず、半導体基板１１を用意
する。次に、図１Ｂに示されたように、半導体基板１１
に感光剤１２を塗布した後、その上部にマスクを用意し
て露光する。この時、マスクは、図１Ｃに示されたよう
に、半導体基板１１上のエッチング部分が形成されるよ
うに所定形状を有する。露光された感光剤を現像した
後、誘導結合プラズマイオン反応エッチング法（ＩＣＰ
ＲＩＥ：Ｉｎｄｕｃｔｉｖｅ Ｃｏｕｐｌｅｄ Ｐｌａｓ
ｍａ Ｒｅａｃｔｉｏｎ Ｉｏｎ Ｅｔｈｃｈｉｎｇ）を
用い、図１Ｃに示されたように、半導体基板にエアーギ
ャップを形成する。次に、図１Ｄに示されたように、半
導体基板１１上にポリシリコンなどの犠牲層１３を積層
する。犠牲層１３は、化学機械的研磨（ＣＭＰ）工程に
より、図１Ｅに示されたように平坦化される。ここで、
犠牲層１３は、圧電物質層１７がＡｌＮである場合にＺ
ｎＯとなり、圧電物質層１５がＺｎＯである場合にポリ
シリコンとなる。
ップ型ＦＢＡＲ製造方法の各段階を示した図面である。
図１Ａに示されたように、まず、半導体基板１１を用意
する。次に、図１Ｂに示されたように、半導体基板１１
に感光剤１２を塗布した後、その上部にマスクを用意し
て露光する。この時、マスクは、図１Ｃに示されたよう
に、半導体基板１１上のエッチング部分が形成されるよ
うに所定形状を有する。露光された感光剤を現像した
後、誘導結合プラズマイオン反応エッチング法（ＩＣＰ
ＲＩＥ：Ｉｎｄｕｃｔｉｖｅ Ｃｏｕｐｌｅｄ Ｐｌａｓ
ｍａ Ｒｅａｃｔｉｏｎ Ｉｏｎ Ｅｔｈｃｈｉｎｇ）を
用い、図１Ｃに示されたように、半導体基板にエアーギ
ャップを形成する。次に、図１Ｄに示されたように、半
導体基板１１上にポリシリコンなどの犠牲層１３を積層
する。犠牲層１３は、化学機械的研磨（ＣＭＰ）工程に
より、図１Ｅに示されたように平坦化される。ここで、
犠牲層１３は、圧電物質層１７がＡｌＮである場合にＺ
ｎＯとなり、圧電物質層１５がＺｎＯである場合にポリ
シリコンとなる。
【０００８】図１Ｆを参照すれば、犠牲層が含まれてい
る半導体基板１１上に下部電極１５を積層する。積層さ
れた下部電極をパターニングするために、図１Ｇに示さ
れたように、フォト工程を行い直す。このように、フォ
ト工程により形成された下部電極１５が図１Ｈに示して
ある。図１Ｉには、下部電極１５上に圧電物質層１７を
蒸着する過程が示されている。このような圧電物質層１
７はフォト工程によりパターニングされ、この過程は図
１Ｊに示されており、パターニングされた圧電物質層１
７が図１Ｋに示されている。
る半導体基板１１上に下部電極１５を積層する。積層さ
れた下部電極をパターニングするために、図１Ｇに示さ
れたように、フォト工程を行い直す。このように、フォ
ト工程により形成された下部電極１５が図１Ｈに示して
ある。図１Ｉには、下部電極１５上に圧電物質層１７を
蒸着する過程が示されている。このような圧電物質層１
７はフォト工程によりパターニングされ、この過程は図
１Ｊに示されており、パターニングされた圧電物質層１
７が図１Ｋに示されている。
【０００９】この圧電物質層１７にさらに上部電極１９
が積層され、これに対してフォト工程を行い直してパタ
ーニングする過程が各々、図１Ｌ及び図１Ｍに示されて
いる。その結果形成された上部電極１９のパターンが図
１Ｎに示されている。この段階まで犠牲層１３は半導体
基板に含まれている。図１Ｏには、犠牲層を除去するた
めに上部電極１９、圧電物質層１７及び下部電極１５を
順次に通過するホール１０ａを形成する段階が示されて
いる。このホール１０ａにＫＯＨなどのエッチング液１
６を仕込んで犠牲層１３を除去する過程が図１Ｐに示さ
れている。犠牲層はウェット方式及びプラズマを伴うド
ライ方式がどちらも可能である。
が積層され、これに対してフォト工程を行い直してパタ
ーニングする過程が各々、図１Ｌ及び図１Ｍに示されて
いる。その結果形成された上部電極１９のパターンが図
１Ｎに示されている。この段階まで犠牲層１３は半導体
基板に含まれている。図１Ｏには、犠牲層を除去するた
めに上部電極１９、圧電物質層１７及び下部電極１５を
順次に通過するホール１０ａを形成する段階が示されて
いる。このホール１０ａにＫＯＨなどのエッチング液１
６を仕込んで犠牲層１３を除去する過程が図１Ｐに示さ
れている。犠牲層はウェット方式及びプラズマを伴うド
ライ方式がどちらも可能である。
【００１０】このような過程を経て製造されたエアーギ
ャップ型ＦＢＡＲが図１Ｑに示されている。従来のエア
ーギャップ型ＦＢＡＲ製造方法は、前述の如く、１７段
階を含むので、その段階が極めて複雑である。また、従
来のエアーギャップ型ＦＢＡＲ製造方法は、半導体基板
をエッチングし、エッチングした部分にさらに犠牲層を
埋め込む必要があるため、エッチング部分が深ければ犠
牲層を製作するのに長時間がかかるのみならず、エアー
ギャップを深く製作し難い。
ャップ型ＦＢＡＲが図１Ｑに示されている。従来のエア
ーギャップ型ＦＢＡＲ製造方法は、前述の如く、１７段
階を含むので、その段階が極めて複雑である。また、従
来のエアーギャップ型ＦＢＡＲ製造方法は、半導体基板
をエッチングし、エッチングした部分にさらに犠牲層を
埋め込む必要があるため、エッチング部分が深ければ犠
牲層を製作するのに長時間がかかるのみならず、エアー
ギャップを深く製作し難い。
【００１１】加えて、犠牲層の平坦化工程がさらに必要
であり、製造工程が複雑になると共に長引き、平坦化の
精度を所望の水準まで高め難い。特に、犠牲層を除去す
る段階において、ＦＢＡＲを構成する薄膜層が共にエッ
チングされたり、犠牲層のエッチング後に洗浄液がエア
ーギャップに残存したままエッチングが行われたりして
ＦＢＡＲの不良率が高まる恐れがある。
であり、製造工程が複雑になると共に長引き、平坦化の
精度を所望の水準まで高め難い。特に、犠牲層を除去す
る段階において、ＦＢＡＲを構成する薄膜層が共にエッ
チングされたり、犠牲層のエッチング後に洗浄液がエア
ーギャップに残存したままエッチングが行われたりして
ＦＢＡＲの不良率が高まる恐れがある。
【００１２】
【発明が解決しようとする課題】そこで、本発明が解決
しようとする技術的課題は、前述した従来の技術の問題
点を改善するために、製造コストを下げ得るように製造
工程が単純であり、且つ、周波数に伴う選択肢が無限で
あるエアーギャップを形成してＦＢＡＲの性能を向上さ
せられるＦＢＡＲ製造方法を提供することである。
しようとする技術的課題は、前述した従来の技術の問題
点を改善するために、製造コストを下げ得るように製造
工程が単純であり、且つ、周波数に伴う選択肢が無限で
あるエアーギャップを形成してＦＢＡＲの性能を向上さ
せられるＦＢＡＲ製造方法を提供することである。
【００１３】
【課題を解決するための手段】前記技術的課題を達成す
るために、本発明は、エアーギャップ型ＦＢＡＲ製造方
法において、半導体基板上に下部電極を積層してパター
ニングする第１段階と、前記下部電極上に圧電物質層を
積層してパターニングする第２段階と、前記圧電物質層
上に上部電極を積層してパターニングする第３段階と、
前記上部電極、圧電物質層及び下部電極を貫通するホー
ルを形成する第４段階と、前記半導体基板にエアーギャ
ップが形成されるように前記ホールにフッ素化合物を注
入して前記半導体基板を非プラズマエッチングする第５
段階とを含むことを特徴とするＦＢＡＲ製造方法を提供
する。
るために、本発明は、エアーギャップ型ＦＢＡＲ製造方
法において、半導体基板上に下部電極を積層してパター
ニングする第１段階と、前記下部電極上に圧電物質層を
積層してパターニングする第２段階と、前記圧電物質層
上に上部電極を積層してパターニングする第３段階と、
前記上部電極、圧電物質層及び下部電極を貫通するホー
ルを形成する第４段階と、前記半導体基板にエアーギャ
ップが形成されるように前記ホールにフッ素化合物を注
入して前記半導体基板を非プラズマエッチングする第５
段階とを含むことを特徴とするＦＢＡＲ製造方法を提供
する。
【００１４】前記第５段階において、前記フッ素化合物
が前記半導体基板と反応する前にこれを気化させる段階
がさらに含まれる。また、前記第５段階において、前記
フッ素化合物と反応して生成された生成物質を真空吸入
する段階がさらに含まれる。前記非プラズマエッチング
は、化学的ドライエッチングであることが望ましい。前
記フッ素化合物は、ＸｅＦ2である。前記エアーギャッ
プの幅は、前記上部電極と基板とが出合う最外郭地点か
ら前記下部電極と前記基板とが出合う最外郭地点までの
距離であることが望ましい。
が前記半導体基板と反応する前にこれを気化させる段階
がさらに含まれる。また、前記第５段階において、前記
フッ素化合物と反応して生成された生成物質を真空吸入
する段階がさらに含まれる。前記非プラズマエッチング
は、化学的ドライエッチングであることが望ましい。前
記フッ素化合物は、ＸｅＦ2である。前記エアーギャッ
プの幅は、前記上部電極と基板とが出合う最外郭地点か
ら前記下部電極と前記基板とが出合う最外郭地点までの
距離であることが望ましい。
【００１５】前記エアーギャップの深さは、前記エアー
ギャップの幅の半分と一致することが望ましい。本発明
は、エアーギャップ型ＦＢＡＲ製造方法において、製造
段階を単純化させて製造工程にかかる時間の短縮及びコ
スト下げを両立でき、フッ素化合物を用いる非プラズマ
エッチング法を利用して無限の選択肢を有するエアーギ
ャップを形成できることから、高周波ＲＦの振動数に応
じて様々な幅及び深さを有するエアーギャップ付きＦＢ
ＡＲを提供でき、これを採用する通信機構の性能を全体
的に向上できる。
ギャップの幅の半分と一致することが望ましい。本発明
は、エアーギャップ型ＦＢＡＲ製造方法において、製造
段階を単純化させて製造工程にかかる時間の短縮及びコ
スト下げを両立でき、フッ素化合物を用いる非プラズマ
エッチング法を利用して無限の選択肢を有するエアーギ
ャップを形成できることから、高周波ＲＦの振動数に応
じて様々な幅及び深さを有するエアーギャップ付きＦＢ
ＡＲを提供でき、これを採用する通信機構の性能を全体
的に向上できる。
【００１６】
【発明の実施の形態】以下、添付した図面に基づき、本
発明に係るエアーギャップ型ＦＢＡＲ製造方法の実施形
態を詳細に説明する。ここで、各図面の構成要素に参照
符号を付するに当たり、同じ構成要素に対してはたとえ
他の図面上に示されるとしても同じ符号が使われている
ということに留意すべきである。図２Ａないし図２Ｌ
は、本発明の実施形態によるエアーギャップ型ＦＢＡＲ
製造方法を示した図面である。
発明に係るエアーギャップ型ＦＢＡＲ製造方法の実施形
態を詳細に説明する。ここで、各図面の構成要素に参照
符号を付するに当たり、同じ構成要素に対してはたとえ
他の図面上に示されるとしても同じ符号が使われている
ということに留意すべきである。図２Ａないし図２Ｌ
は、本発明の実施形態によるエアーギャップ型ＦＢＡＲ
製造方法を示した図面である。
【００１７】ＦＢＡＲを製造するために、まず、図２Ａ
に示されたように、ＳｉまたはＧａＡｓなどの半導体基
板２１を用意する。半導体基板２１上にＡｌなどの導電
性電極を積層し、図２Ｂに示されたように、 下部電極
２３を形成する。これを、図２Ｃに示されたように、フ
ォト工程を用いてパターニングする。フォト工程は、前
述の通り、まず、感光剤２２を下部電極２３上に塗布し
た後、パターニングしようとする形状のマスクをその上
部に位置させ、露光及び現像を行う過程順に進む。
に示されたように、ＳｉまたはＧａＡｓなどの半導体基
板２１を用意する。半導体基板２１上にＡｌなどの導電
性電極を積層し、図２Ｂに示されたように、 下部電極
２３を形成する。これを、図２Ｃに示されたように、フ
ォト工程を用いてパターニングする。フォト工程は、前
述の通り、まず、感光剤２２を下部電極２３上に塗布し
た後、パターニングしようとする形状のマスクをその上
部に位置させ、露光及び現像を行う過程順に進む。
【００１８】前記フォト工程によりパターニングされた
下部電極２３が図２Ｄに示されている。次に、同一のフ
ォト工程が圧電物質層２５に対して行われる。この過程
が各々図２Ｅ、図２Ｆ及び図２Ｇに示されている。同じ
フォト工程が上部電極２５に対しても行われ、この過程
は図２Ｈ、図２Ｉ及び図２Ｊに示されている。このよう
なフォト工程により形成された上部電極２７、圧電物質
層２５及び下部電極２３を順番に通過し、その面に対し
て直交するようにホール２０ａを形成する段階が図２Ｋ
に示されている。このようにして形成されたホール２０
ａを介してＸｅＦ2などのフッ素化合物を仕込み、半導
体基板２１をエッチングする過程が図２Ｌに示されてい
る。特に、ＸｅＦ2を使用すると、半導体基板をエッチ
ングする速度を高めることができ好ましい。
下部電極２３が図２Ｄに示されている。次に、同一のフ
ォト工程が圧電物質層２５に対して行われる。この過程
が各々図２Ｅ、図２Ｆ及び図２Ｇに示されている。同じ
フォト工程が上部電極２５に対しても行われ、この過程
は図２Ｈ、図２Ｉ及び図２Ｊに示されている。このよう
なフォト工程により形成された上部電極２７、圧電物質
層２５及び下部電極２３を順番に通過し、その面に対し
て直交するようにホール２０ａを形成する段階が図２Ｋ
に示されている。このようにして形成されたホール２０
ａを介してＸｅＦ2などのフッ素化合物を仕込み、半導
体基板２１をエッチングする過程が図２Ｌに示されてい
る。特に、ＸｅＦ2を使用すると、半導体基板をエッチ
ングする速度を高めることができ好ましい。
【００１９】図２Ｌに示されたように、エッチングはフ
ッ素化合物を用いた非プラズマエッチング方式であり、
下記式１の如き化学的反応を用いる。ここで、フッ素化
合物は気体状態である。 （化１） ＸｅＦ2→Ｘｅ＋ＦｅＳｉx 図２Ｌを参照すれば、ｗは基板２１と上部電極２７とが
重なる最外郭地点からホール２０ａが基板２１と重なる
地点までの距離であり、これは基板２１と上部電極２７
が合う最外郭地点から基板２１と下部電極２３とが重な
る最外郭地点までのエアギャップ３０ａの幅の概ね半分
に該当する。ｈはエアギャップ３０ａの高さであって、
基板２１の表面からエアギャップ３０ａの最も深い部分
までの距離を示す。ここで、エアギャップ３０ａの深さ
ｈはエアギャップ３０ａの幅の半分、すなわちｗと概ね
一致しているのが望ましい。
ッ素化合物を用いた非プラズマエッチング方式であり、
下記式１の如き化学的反応を用いる。ここで、フッ素化
合物は気体状態である。 （化１） ＸｅＦ2→Ｘｅ＋ＦｅＳｉx 図２Ｌを参照すれば、ｗは基板２１と上部電極２７とが
重なる最外郭地点からホール２０ａが基板２１と重なる
地点までの距離であり、これは基板２１と上部電極２７
が合う最外郭地点から基板２１と下部電極２３とが重な
る最外郭地点までのエアギャップ３０ａの幅の概ね半分
に該当する。ｈはエアギャップ３０ａの高さであって、
基板２１の表面からエアギャップ３０ａの最も深い部分
までの距離を示す。ここで、エアギャップ３０ａの深さ
ｈはエアギャップ３０ａの幅の半分、すなわちｗと概ね
一致しているのが望ましい。
【００２０】図３は、本発明の実施形態によるエアーギ
ャップ型ＦＢＡＲ製造方法により製造されたＦＢＡＲの
正面図である。図３を参照すれば、下部電極２３と上部
電極２７との間に圧電物質層２５が挟まれており、前記
下部電極２３及び上部電極２７は各々コンタクトパッド
３２，３４に各々接続されている。ＦＢＡＲフィルタは
ＳＡＷフィルタとは異なって、表面波を用いることな
く、厚さ波（フィルタの各層の表面をその表面に直交す
る方向に進行する波であり、フィルタの各層の表面をそ
の表面と平行に進行する表面波と進行方向が直交する
波）を用いる。
ャップ型ＦＢＡＲ製造方法により製造されたＦＢＡＲの
正面図である。図３を参照すれば、下部電極２３と上部
電極２７との間に圧電物質層２５が挟まれており、前記
下部電極２３及び上部電極２７は各々コンタクトパッド
３２，３４に各々接続されている。ＦＢＡＲフィルタは
ＳＡＷフィルタとは異なって、表面波を用いることな
く、厚さ波（フィルタの各層の表面をその表面に直交す
る方向に進行する波であり、フィルタの各層の表面をそ
の表面と平行に進行する表面波と進行方向が直交する
波）を用いる。
【００２１】図４は、本発明の実施形態によるエアーギ
ャップ型ＦＢＡＲを製造するために使用する装置を示し
た図面である。図４を参照すれば、ソースチャンバ４１
にポンプ５０及びエキスパンションチャンバ４３が連結
されており、エキスパンションチャンバ４３にはポンプ
６０及びエッチングチャンバ４５が連結されており、エ
ッチングチャンバ４５にはポンプ６０及びトランスファ
チャンバ４７が連結されており、そしてトランスファチ
ャンバ４７にはポンプ５０が連結されている。各連結部
位には弁５１，５２，５３，５４，５５，５６が位置す
る。
ャップ型ＦＢＡＲを製造するために使用する装置を示し
た図面である。図４を参照すれば、ソースチャンバ４１
にポンプ５０及びエキスパンションチャンバ４３が連結
されており、エキスパンションチャンバ４３にはポンプ
６０及びエッチングチャンバ４５が連結されており、エ
ッチングチャンバ４５にはポンプ６０及びトランスファ
チャンバ４７が連結されており、そしてトランスファチ
ャンバ４７にはポンプ５０が連結されている。各連結部
位には弁５１，５２，５３，５４，５５，５６が位置す
る。
【００２２】本発明の実施形態によるエアーギャップ型
ＦＢＡＲを製造するために、まず、ソースチャンバ４１
に固体状態のフッ素化合物（ＸｅＦ2）を仕込んで４ｔ
ｏｒｒ以下に圧力を下げる。チャンバ内の温度は一般的
に常温であり、チャンバ内の圧力を４ｔｏｒｒ以下に下
げてフッ素化合物を固体から気体へと昇華させる。この
時、所望の気体状態のフッ素化合物が生成可能なように
圧力を適宜調節する必要がある。弁５１が閉じられた状
態で弁５２を開き、ポンプ５０を使って真空吸入するこ
とによりソースチャンバ内の圧力を下げてフッ素化合物
を固体から気体へと昇華させる。
ＦＢＡＲを製造するために、まず、ソースチャンバ４１
に固体状態のフッ素化合物（ＸｅＦ2）を仕込んで４ｔ
ｏｒｒ以下に圧力を下げる。チャンバ内の温度は一般的
に常温であり、チャンバ内の圧力を４ｔｏｒｒ以下に下
げてフッ素化合物を固体から気体へと昇華させる。この
時、所望の気体状態のフッ素化合物が生成可能なように
圧力を適宜調節する必要がある。弁５１が閉じられた状
態で弁５２を開き、ポンプ５０を使って真空吸入するこ
とによりソースチャンバ内の圧力を下げてフッ素化合物
を固体から気体へと昇華させる。
【００２３】次に、弁５１，５４を開いて弁５２を閉
じ、ポンプ６０を作動させてソースチャンバ４１内のフ
ッ素化合物の気体をエキスパンションチャンバ４３に移
動させる。この過程で、エキスパンションチャンバ４３
には気体状態のフッ素化合物がぎっしりと詰まってい
る。適正量のフッ素化合物がチャンバ内に詰まれば、弁
５３，５５を開いて弁５１，５４は閉じ、ポンプ６０を
作動させてエキスパンションチャンバ４３内のフッ素化
合物の気体をエッチングチャンバ４５に移動させる。
じ、ポンプ６０を作動させてソースチャンバ４１内のフ
ッ素化合物の気体をエキスパンションチャンバ４３に移
動させる。この過程で、エキスパンションチャンバ４３
には気体状態のフッ素化合物がぎっしりと詰まってい
る。適正量のフッ素化合物がチャンバ内に詰まれば、弁
５３，５５を開いて弁５１，５４は閉じ、ポンプ６０を
作動させてエキスパンションチャンバ４３内のフッ素化
合物の気体をエッチングチャンバ４５に移動させる。
【００２４】エッチングチャンバ４５には既に上部電
極、下部電極及び圧電物質層が形成された半導体基板
（図示せず）が用意されており、これとエッチングチャ
ンバ４５内に注入されるフッ素化合物の気体との化学的
反応により半導体基板がエッチングされる。この時、半
導体基板上に形成しようとするエアーギャップの大小に
応じてフッ素化合物の注入量を適宜調節する必要があ
る。フッ素化合物の注入量は、真空吸入するポンプ６０
の作用により低くなるチャンバ内の圧力及び弁５３，５
５の開閉時間に応じて調節される。エキスパンションチ
ャンバ４３は略４ｔｏｒｒの値を有するように圧力を調
節し、エッチングチャンバ４５は略２０ｍｔｏｒｒの値
を有するように圧力を調節する。
極、下部電極及び圧電物質層が形成された半導体基板
（図示せず）が用意されており、これとエッチングチャ
ンバ４５内に注入されるフッ素化合物の気体との化学的
反応により半導体基板がエッチングされる。この時、半
導体基板上に形成しようとするエアーギャップの大小に
応じてフッ素化合物の注入量を適宜調節する必要があ
る。フッ素化合物の注入量は、真空吸入するポンプ６０
の作用により低くなるチャンバ内の圧力及び弁５３，５
５の開閉時間に応じて調節される。エキスパンションチ
ャンバ４３は略４ｔｏｒｒの値を有するように圧力を調
節し、エッチングチャンバ４５は略２０ｍｔｏｒｒの値
を有するように圧力を調節する。
【００２５】エッチングチャンバ４５内の半導体基板に
所望の大きさのエアーギャップが形成された後、弁５３
を閉じた状態で弁５５を開き、ポンプ６０を作動させて
残留するフッ素化合物の気体を排出させる。エッチング
作業済みのＦＢＡＲはトランスファチャンバ４７に移送
される。図５及び図６は、フッ素化合物を用いる非プラ
ズマエッチングにより半導体基板上に形成されたエアー
ギャップを示した写真である。図５を参照すれば、感光
剤がマスクとして使われた場合、感光剤の下端部にエア
ーギャップが概ね半球状または円筒状に形成されている
ことが分かる。感光剤にはいかなる損傷も与えることな
く、半導体基板上に所望の概ね半球状または円筒状を形
成し得るということが分かる。すなわち、本発明の実施
形態によるエアーギャップ型ＦＢＡＲ製造方法は、従来
のエアーギャップ型ＦＢＡＲ製造方法とは異なって、下
部電極上にいかなる損傷も与えない。
所望の大きさのエアーギャップが形成された後、弁５３
を閉じた状態で弁５５を開き、ポンプ６０を作動させて
残留するフッ素化合物の気体を排出させる。エッチング
作業済みのＦＢＡＲはトランスファチャンバ４７に移送
される。図５及び図６は、フッ素化合物を用いる非プラ
ズマエッチングにより半導体基板上に形成されたエアー
ギャップを示した写真である。図５を参照すれば、感光
剤がマスクとして使われた場合、感光剤の下端部にエア
ーギャップが概ね半球状または円筒状に形成されている
ことが分かる。感光剤にはいかなる損傷も与えることな
く、半導体基板上に所望の概ね半球状または円筒状を形
成し得るということが分かる。すなわち、本発明の実施
形態によるエアーギャップ型ＦＢＡＲ製造方法は、従来
のエアーギャップ型ＦＢＡＲ製造方法とは異なって、下
部電極上にいかなる損傷も与えない。
【００２６】図６は、長方形のエッチング部分が形成さ
れている半導体基板上に二酸化硅素が薄膜状に蒸着され
た場合に、本発明の実施形態による非プラズマエッチン
グ法を行った結果を示した図である。図６を参照すれ
ば、半導体基板上に二酸化硅素膜を蒸着し、その上部に
感光剤を塗布して非プラズマエッチングを行った場合、
二酸化硅素膜の下部に所望の概ね半球状または円筒状の
エアーギャップが形成されるということが分かる。本発
明の実施形態によるエアーギャップ型ＦＢＡＲ製造方法
は、犠牲層を必要としないので製造工程が単純化し、こ
れにより、下部電極の付着力が良好になり、下部電極が
有する抵抗も減る。これらの長所により、ＦＢＡＲに接
続されるチップのＱ（Ｑｕａｌｉｔｙ ｆａｃｔｏｒ）
値が高まる。
れている半導体基板上に二酸化硅素が薄膜状に蒸着され
た場合に、本発明の実施形態による非プラズマエッチン
グ法を行った結果を示した図である。図６を参照すれ
ば、半導体基板上に二酸化硅素膜を蒸着し、その上部に
感光剤を塗布して非プラズマエッチングを行った場合、
二酸化硅素膜の下部に所望の概ね半球状または円筒状の
エアーギャップが形成されるということが分かる。本発
明の実施形態によるエアーギャップ型ＦＢＡＲ製造方法
は、犠牲層を必要としないので製造工程が単純化し、こ
れにより、下部電極の付着力が良好になり、下部電極が
有する抵抗も減る。これらの長所により、ＦＢＡＲに接
続されるチップのＱ（Ｑｕａｌｉｔｙ ｆａｃｔｏｒ）
値が高まる。
【００２７】また、本発明の実施形態によるエアーギャ
ップ型ＦＢＡＲ製造方法は、無限の選択肢を有するフッ
素化合物を用いる非プラズマエッチング法によりエアー
ギャップを形成するので、エアーギャップの大小を周波
数に応じて所望の通り調節でき、下部電極に全く損傷を
与えない。加えて、本発明の実施形態によるエアーギャ
ップ型ＦＢＡＲ製造方法は、気体を使うので別途の洗浄
工程やドライ工程を必要とせず、エッチング物質などが
残留しないので不良率を最小化できる。
ップ型ＦＢＡＲ製造方法は、無限の選択肢を有するフッ
素化合物を用いる非プラズマエッチング法によりエアー
ギャップを形成するので、エアーギャップの大小を周波
数に応じて所望の通り調節でき、下部電極に全く損傷を
与えない。加えて、本発明の実施形態によるエアーギャ
ップ型ＦＢＡＲ製造方法は、気体を使うので別途の洗浄
工程やドライ工程を必要とせず、エッチング物質などが
残留しないので不良率を最小化できる。
【００２８】
【発明の効果】以上述べたように、本発明に係るエアー
ギャップ型ＦＢＡＲ製造方法は、製造工程を単純化させ
て製造時間を大幅に短縮でき、フッ素化合物を用いた非
プラズマエッチングによりエアーギャップを形成するの
で周波数に応じて無限の選択肢を有し、下部電極の付着
力の向上及び抵抗の緩和によりＦＢＡＲの性能を全体的
に向上できるという長所がある。
ギャップ型ＦＢＡＲ製造方法は、製造工程を単純化させ
て製造時間を大幅に短縮でき、フッ素化合物を用いた非
プラズマエッチングによりエアーギャップを形成するの
で周波数に応じて無限の選択肢を有し、下部電極の付着
力の向上及び抵抗の緩和によりＦＢＡＲの性能を全体的
に向上できるという長所がある。
【図１Ａ】従来のエアーギャップ型ＦＢＡＲ製造方法
（１）。
（１）。
【図１Ｂ】従来のエアーギャップ型ＦＢＡＲ製造方法
（２）。
（２）。
【図１Ｃ】従来のエアーギャップ型ＦＢＡＲ製造方法
（３）。
（３）。
【図１Ｄ】従来のエアーギャップ型ＦＢＡＲ製造方法
（４）。
（４）。
【図１Ｅ】従来のエアーギャップ型ＦＢＡＲ製造方法
（５）。
（５）。
【図１Ｆ】従来のエアーギャップ型ＦＢＡＲ製造方法
（６）。
（６）。
【図１Ｇ】従来のエアーギャップ型ＦＢＡＲ製造方法
（７）。
（７）。
【図１Ｈ】従来のエアーギャップ型ＦＢＡＲ製造方法
（８）。
（８）。
【図１Ｉ】従来のエアーギャップ型ＦＢＡＲ製造方法
（９）。
（９）。
【図１Ｊ】従来のエアーギャップ型ＦＢＡＲ製造方法
（１０）。
（１０）。
【図１Ｋ】従来のエアーギャップ型ＦＢＡＲ製造方法
（１１）。
（１１）。
【図１Ｌ】従来のエアーギャップ型ＦＢＡＲ製造方法
（１２）。
（１２）。
【図１Ｍ】従来のエアーギャップ型ＦＢＡＲ製造方法
（１３）。
（１３）。
【図１Ｎ】従来のエアーギャップ型ＦＢＡＲ製造方法
（１４）。
（１４）。
【図１Ｏ】従来のエアーギャップ型ＦＢＡＲ製造方法
（１５）。
（１５）。
【図１Ｐ】従来のエアーギャップ型ＦＢＡＲ製造方法
（１６）。
（１６）。
【図１Ｑ】従来のエアーギャップ型ＦＢＡＲ製造方法
（１７）。
（１７）。
【図２Ａ】本発明の実施形態によるＦＢＡＲ製造方法
（１）。
（１）。
【図２Ｂ】本発明の実施形態によるＦＢＡＲ製造方法
（２）。
（２）。
【図２Ｃ】本発明の実施形態によるＦＢＡＲ製造方法
（３）。
（３）。
【図２Ｄ】本発明の実施形態によるＦＢＡＲ製造方法
（４）。
（４）。
【図２Ｅ】本発明の実施形態によるＦＢＡＲ製造方法
（５）。
（５）。
【図２Ｆ】本発明の実施形態によるＦＢＡＲ製造方法
（６）。
（６）。
【図２Ｇ】本発明の実施形態によるＦＢＡＲ製造方法
（７）。
（７）。
【図２Ｈ】本発明の実施形態によるＦＢＡＲ製造方法
（８）。
（８）。
【図２Ｉ】本発明の実施形態によるＦＢＡＲ製造方法
（９）。
（９）。
【図２Ｊ】本発明の実施形態によるＦＢＡＲ製造方法
（１０）。
（１０）。
【図２Ｋ】本発明の実施形態によるＦＢＡＲ製造方法
（１１）。
（１１）。
【図２Ｌ】本発明の実施形態によるＦＢＡＲ製造方法
（１２）。
（１２）。
【図３】本発明の実施形態によるＦＢＡＲを採用したフ
ィルタの平面図。
ィルタの平面図。
【図４】本発明の実施形態によるＦＢＡＲを製作するた
めの装置を示した図。
めの装置を示した図。
【図５】感光剤をマスクとした非プラズマエッチングに
より半導体基板に形成されるエアーギャップを示した写
真。
より半導体基板に形成されるエアーギャップを示した写
真。
【図６】二酸化硅素膜が蒸着された半導体基板に感光剤
をマスクとした非プラズマエッチングにより形成される
エアーギャップを示した写真。
をマスクとした非プラズマエッチングにより形成される
エアーギャップを示した写真。
２３ 下部電極
２５ 圧電物質層
２７ 上部電極
３２，３４ コンタクトパッド
─────────────────────────────────────────────────────
フロントページの続き
(72)発明者 朴 萬 金
大韓民国京畿道龍仁市器興邑上▲ガル▼里
454番地 金花マウル５団地502棟1803号
Ｆターム(参考） 5J108 MM04 MM11
Claims (7)
- 【請求項１】ＦＢＡＲ（Ｆｉｌｍ Ｂｕｌｋ Ａｃｏｕｓ
ｔｉｃ Ｒｅｓｏｎａｔｏｒ）製造方法において、 半導体基板上に下部電極を積層してパターニングする第
１段階と、 前記下部電極上に圧電物質層を積層してパターニングす
る第２段階と、 前記圧電物質層上に上部電極を積層してパターニングす
る第３段階と、 前記上部電極、圧電物質層及び下部電極を貫通するホー
ルを形成する第４段階と、 前記半導体基板にエアーギャップが形成されるように前
記ホールにフッ素化合物を注入して前記半導体基板を非
プラズマエッチングする第５段階と、を含むＦＢＡＲ製
造方法。 - 【請求項２】前記第５段階において、前記フッ素化合物
が前記半導体基板と反応する前にこれを気化させる段階
がさらに含まれる、請求項１に記載のＦＢＡＲ製造方
法。 - 【請求項３】前記第５段階において、前記フッ素化合物
と反応して生成された生成物質を真空吸入する段階がさ
らに含まれる、請求項２に記載のＦＢＡＲ製造方法。 - 【請求項４】前記非プラズマエッチングは、化学的ドラ
イエッチングである、請求項３に記載のＦＢＡＲ製造方
法。 - 【請求項５】前記フッ素化合物は、ＸｅＦ2である、請
求項３または４に記載のＦＢＡＲ製造方法。 - 【請求項６】前記エアーギャップの幅は、前記上部電極
と基板とが出合う最外郭地点から前記下部電極と前記基
板とが出合う最外郭地点までの距離である、請求項１に
記載のＦＢＡＲ製造方法。 - 【請求項７】前記エアーギャップの最も深い部分の深さ
は、前記エアーギャップの幅の半分と概ね一致する、特
徴とする請求項１に記載のＦＢＡＲ製造方法。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR1020010070378A KR20030039446A (ko) | 2001-11-13 | 2001-11-13 | Ｆｂａｒ 제조방법 |
| KR2001-070378 | 2001-11-13 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2003198301A true JP2003198301A (ja) | 2003-07-11 |
Family
ID=19715932
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2002298555A Pending JP2003198301A (ja) | 2001-11-13 | 2002-10-11 | Ｆｂａｒ製造方法 |
Country Status (5)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US20030088960A1 (ja) |
| EP (1) | EP1315293A3 (ja) |
| JP (1) | JP2003198301A (ja) |
| KR (1) | KR20030039446A (ja) |
| CN (1) | CN1241443C (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2010232983A (ja) * | 2009-03-27 | 2010-10-14 | Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> | 薄膜振動子およびその製造方法 |
Families Citing this family (15)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| TWI242883B (en) * | 2001-06-28 | 2005-11-01 | Winbond Electronics Corp | Manufacturing process of high-frequency thin-film bulk acoustic wave filter and apparatus thereof |
| KR100555762B1 (ko) | 2003-10-07 | 2006-03-03 | 삼성전자주식회사 | 에어갭형 박막 벌크 음향 공진기 및 그 제조방법, 이를이용한 필터 및 듀플렉서 |
| US7113055B2 (en) * | 2003-11-07 | 2006-09-26 | Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. | Piezoelectric resonator, method of manufacturing piezoelectric resonator, and filter, duplexer, and communication device using piezoelectric resonator |
| KR100622955B1 (ko) * | 2004-04-06 | 2006-09-18 | 삼성전자주식회사 | 박막 벌크 음향 공진기 및 그 제조방법 |
| JP4476903B2 (ja) * | 2005-08-24 | 2010-06-09 | 株式会社東芝 | 薄膜圧電共振器およびフィルタ回路 |
| JP4707533B2 (ja) | 2005-10-27 | 2011-06-22 | 太陽誘電株式会社 | 圧電薄膜共振器およびフィルタ |
| JP5220503B2 (ja) | 2008-07-23 | 2013-06-26 | 太陽誘電株式会社 | 弾性波デバイス |
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