JP2009290367A - Baw resonance device and method of manufacturing the same - Google Patents
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Abstract
【課題】共振子全体の機械的品質係数を向上でき、且つ、堅牢化が可能なBAW共振装置およびその製造方法を提供する。
【解決手段】単結晶基板からなる支持基板1の一表面側に下部電極31と上部電極33との間に圧電層32を有する複数個の共振子3が形成されるとともに、各共振子3を取り囲む絶縁層4が形成され、支持基板1の上記一表面に、共振子3の下部電極31および絶縁層4を露出させる複数の断面逆台形状の空洞1aがエッチング速度の結晶方位依存性を利用した湿式の異方性エッチングにより形成されている。空洞1aを絶縁層4の1つの仮想エッチングホール40を通した上記異方性エッチングにより形成すると仮定したときの絶縁層4における上記仮想エッチングホール40の仮想形成領域に上記仮想エッチングホール40よりも開口サイズの小さな複数のエッチングホール41の群が形成されている。
【選択図】 図1A BAW resonator device that can improve the mechanical quality factor of the entire resonator and can be made robust, and a method for manufacturing the same.
A plurality of resonators 3 each having a piezoelectric layer 32 between a lower electrode 31 and an upper electrode 33 are formed on one surface side of a support substrate 1 made of a single crystal substrate. A surrounding insulating layer 4 is formed, and a plurality of inverted trapezoidal cavities 1 a exposing the lower electrode 31 of the resonator 3 and the insulating layer 4 on the one surface of the support substrate 1 utilize the crystal orientation dependence of the etching rate. Formed by wet anisotropic etching. When it is assumed that the cavity 1a is formed by the anisotropic etching through one virtual etching hole 40 of the insulating layer 4, an opening is formed in the virtual formation region of the virtual etching hole 40 in the insulating layer 4 more than the virtual etching hole 40. A group of a plurality of small etching holes 41 is formed.
[Selection] Figure 1
Description
本発明は、圧電層の厚み方向の縦振動モードを利用する共振子を備えたBAW(Bulk Acoustic Wave)共振装置およびその製造方法に関するものである。 The present invention relates to a BAW (Bulk Acoustic Wave) resonance device including a resonator using a longitudinal vibration mode in a thickness direction of a piezoelectric layer, and a manufacturing method thereof.
従来から、携帯電話機などの移動体通信機器の分野において、2GHz以上の高周波帯で利用する高周波フィルタに適用可能なBAW共振装置として、例えば、図7に示すように、単結晶Si基板からなる支持基板1’と、支持基板1’の一表面側に形成され下部電極31’、圧電層32’、上部電極33’の積層構造を有する共振子3’と、支持基板1’の上記一表面側に形成されて支持基板1’に支持され共振子3’を保持した支持層7’とを備え、支持基板1’の上記一表面側に、共振子3’下の支持層7’における支持基板1’側の表面を露出させ圧電層32’を物理的に振動可能とするための凹所1a’が形成されるとともに、支持層7’における共振子3’の周辺部に、凹所1a’に連通する凹所形成用の4つのスリット状のエッチングホール5’が平面視矩形状の圧電層32’の外周縁の各辺に沿って形成されてなるFBAR(Film Bulk Acoustic Resonator)型のBAW共振装置が提案されている(例えば、特許文献1参照)。ここにおいて、支持層7’は、支持基板1’の基礎となるSi基板にボロンを高濃度ドーピングして形成した高濃度ボロンドーピング層と、支持基板1’の上記一表面側に形成したSiO2膜からなる絶縁層とで構成されている。要するに、支持層7’は、凹所1a’形成時にエッチングホール5’を通してSi基板からなる支持基板1’をエッチングするためのアルカリ系のエッチング液(例えば、エチレンジアミンピロカテコール水溶液など)に対して耐性を有する材料により形成されている。
Conventionally, as a BAW resonance device applicable to a high-frequency filter used in a high-frequency band of 2 GHz or more in the field of mobile communication devices such as mobile phones, for example, a support made of a single crystal Si substrate as shown in FIG. A substrate 1 ', a resonator 3' formed on one surface side of the support substrate 1 'and having a laminated structure of a lower electrode 31', a piezoelectric layer 32 ', and an upper electrode 33', and the one surface side of the support substrate 1 ' And a
なお、上記特許文献1には、支持基板1’の上記一表面側に共振子3’を複数個形成してフィルタ(BAWフィルタ)を構成することも記載されている。
上述のBAW共振装置では、圧電層32’の圧電材料としてPT、PZT、AlNなどを採用し、支持基板1’の材料としてSiなどを採用しているが、UWB(Ultra Wide Band)用フィルタに応用する場合、圧電層32’の圧電材料として、帯域幅が中心周波数に対して4〜5%しか広帯域化できないAlNに比べて中心周波数に対して10%程度の帯域幅を得ることが可能な鉛系圧電材料(例えば、PZT、PMN−PZTなど)を採用し、圧電層32’の結晶性を向上させるために支持基板1’の材料としてMgOもしくはSrTiO3を採用することが考えられる。
ところで、図7に示した構成のBAW共振装置では、共振子3’下に支持層7’が形成されているので、当該支持層7’に起因してバルク弾性波のエネルギ損失が生じ、共振子全体の機械的品質係数(Q値)が低下してしまうという問題があった。また、図7に示した構成のBAW共振装置では、支持層7’における共振子3’の周辺部に、凹所1a’に連通する凹所1a’形成用の4つのスリット状のエッチングホール5’が平面視矩形状の圧電層32’の外周縁の各辺に沿って形成されているので、脆弱になってしまうという問題があった。
By the way, in the BAW resonator having the configuration shown in FIG. 7, since the
本発明は上記事由に鑑みて為されたものであり、その目的は、共振子全体の機械的品質係数を向上でき、且つ、堅牢化が可能なBAW共振装置およびその製造方法を提供することにある。 The present invention has been made in view of the above-mentioned reasons, and an object of the present invention is to provide a BAW resonator device that can improve the mechanical quality factor of the entire resonator and can be made robust, and a method for manufacturing the same. is there.
請求項1の発明は、単結晶基板からなる支持基板と、支持基板の一表面側に形成され下部電極と上部電極との間に圧電層を有する共振子と、支持基板の前記一表面側に形成されて支持基板に支持され平面視において共振子を取り囲んで共振子を保持した絶縁層とを備え、支持基板の前記一表面に、共振子の下部電極および絶縁層における支持基板側の表面を露出させる空洞がエッチング速度の結晶方位依存性を利用した湿式の異方性エッチングにより形成されてなり、空洞を絶縁層の1つの仮想エッチングホールを通した前記異方性エッチングにより形成すると仮定したときの絶縁層における前記仮想エッチングホールの仮想形成領域に前記仮想エッチングホールよりも開口サイズの小さな複数のエッチングホールの群が形成されてなることを特徴とする。
The invention of
この発明によれば、支持基板の前記一表面側に形成されて支持基板に支持され平面視において共振子を取り囲んで共振子を保持した絶縁層を備え、支持基板の前記一表面に、共振子の下部電極および絶縁層における支持基板側の表面を露出させる空洞がエッチング速度の結晶方位依存性を利用した湿式の異方性エッチングにより形成されているので、バルク弾性波のエネルギ損失を低減できて、共振子全体の機械的品質係数を向上でき、しかも、空洞を絶縁層の1つの仮想エッチングホールを通した前記異方性エッチングにより形成すると仮定したときの絶縁層における前記仮想エッチングホールの仮想形成領域に前記仮想エッチングホールよりも開口サイズの小さな複数のエッチングホールの群が形成されているので、堅牢化が可能となる。 According to the present invention, the insulating substrate is provided on the one surface side of the support substrate, is supported by the support substrate, surrounds the resonator in a plan view, and holds the resonator. The cavity that exposes the surface on the support substrate side of the lower electrode and the insulating layer is formed by wet anisotropic etching using the crystal orientation dependence of the etching rate, so energy loss of bulk acoustic waves can be reduced In addition, the mechanical quality factor of the entire resonator can be improved, and the virtual etching hole is virtually formed in the insulating layer when it is assumed that the cavity is formed by the anisotropic etching through one virtual etching hole of the insulating layer. Since a group of a plurality of etching holes having an opening size smaller than that of the virtual etching hole is formed in the region, it becomes possible to be robust.
請求項2の発明は、請求項1の発明において、単結晶基板は、単結晶MgO基板もしくは単結晶SrTiO3基板であり、圧電層は、鉛系圧電材料により形成されてなることを特徴とする。
The invention of claim 2 is the invention of
この発明によれば、前記圧電層が鉛系圧電材料により形成されているので、前記圧電層がAlNにより形成されている場合に比べて電気機械結合係数を大きくすることができ、前記支持基板が単結晶MgO基板もしくは単結晶SrTiO3基板により形成されているので、前記支持基板が単結晶Si基板により形成されている場合に比べて、前記圧電層の結晶性を向上させることができ、共振子全体の機械的品質係数を向上させることが可能となる。 According to this invention, since the piezoelectric layer is formed of a lead-based piezoelectric material, an electromechanical coupling coefficient can be increased as compared with the case where the piezoelectric layer is formed of AlN, and the support substrate is Since it is formed of a single crystal MgO substrate or a single crystal SrTiO 3 substrate, the crystallinity of the piezoelectric layer can be improved as compared with the case where the support substrate is formed of a single crystal Si substrate. The overall mechanical quality factor can be improved.
請求項3の発明は、請求項1または請求項2の発明において、エッチングホールの群は、4つのエッチングホールにより構成され、絶縁層における仮想形成領域に平面視十字状の部分が残るように形成されてなることを特徴とする。 According to a third aspect of the present invention, in the first or second aspect of the present invention, the group of etching holes is constituted by four etching holes so that a cross-shaped portion in plan view remains in a virtual formation region in the insulating layer. It is characterized by being made.
この発明によれば、各エッチングホールの開口サイズを比較的小さくするにも関わらず、前記空洞の形成に要するエッチング時間を短くでき、且つ堅牢化を図ることができる。 According to this invention, although the opening size of each etching hole is relatively small, the etching time required for forming the cavity can be shortened, and robustness can be achieved.
請求項4の発明は、請求項1ないし請求項3のいずれか1項に記載のBAW共振装置の製造方法であって、空洞を形成するにあたって、支持基板の前記一表面側の絶縁層にエッチングホールの群を形成するエッチングホール群形成工程と、エッチングホール群形成工程の後でエッチングホールの群を通してエッチング液を導入して支持基板を異方性エッチングすることにより支持基板の前記一表面に空洞を形成する空洞形成工程とを備えることを特徴とする。 According to a fourth aspect of the present invention, in the method for manufacturing a BAW resonance device according to any one of the first to third aspects, the cavity is formed by etching the insulating layer on the one surface side of the support substrate. An etching hole group forming step for forming a group of holes, and an etching solution is introduced through the group of etching holes after the etching hole group forming step to anisotropically etch the support substrate, whereby a cavity is formed on the one surface of the support substrate. And a cavity forming step for forming the structure.
この発明によれば、空洞の形成にあたっては、支持基板の前記一表面側の絶縁層にエッチングホールの群を形成するエッチングホール群形成工程を行い、その後、エッチングホールの群を通してエッチング液を導入して支持基板を異方性エッチングすることにより支持基板の前記一表面に空洞を形成する空洞形成工程を行うので、共振子全体の機械的品質係数を向上でき、且つ、堅牢化が可能なBAW共振装置を提供することができる。 According to the present invention, in forming the cavity, an etching hole group forming step is performed for forming a group of etching holes in the insulating layer on the one surface side of the support substrate, and then an etching solution is introduced through the group of etching holes. Since the cavity forming process for forming a cavity in the one surface of the support substrate is performed by anisotropically etching the support substrate, the mechanical quality factor of the entire resonator can be improved and the BAW resonance can be made robust An apparatus can be provided.
請求項1の発明では、共振子全体の機械的品質係数を向上でき、且つ、堅牢化が可能になるという効果がある。 According to the first aspect of the present invention, the mechanical quality factor of the entire resonator can be improved, and robustness can be achieved.
請求項4の発明では、共振子全体の機械的品質係数を向上でき、且つ、堅牢化が可能なBAW共振装置を提供することができるという効果がある。
According to the invention of
本実施形態のBAW共振装置は、図1に示すように、単結晶基板からなる支持基板1の一表面側に下部電極31と上部電極33との間に圧電層32を有する複数個の共振子3が形成されるとともに、平面視において各共振子3を取り囲む絶縁層4が形成され、支持基板1の上記一表面に、共振子3の下部電極31および絶縁層4における支持基板1側の表面を露出させる複数(本実施形態では、5つ)の断面逆台形状の空洞1aがエッチング速度の結晶方位依存性を利用した湿式の異方性エッチングにより形成されている。また、本実施形態のBAW共振装置は、絶縁層4の厚み方向に貫通した複数(本実施形態では、4つ)のエッチングホール41の群が絶縁層4における各空洞1aそれぞれの投影領域における中心部に対応する部位に形成されており、各エッチングホール41が空洞1aに連通している。なお、絶縁層4には、上部電極33と圧電層32との接触面積を規定するための開孔部4aが形成されている。
As shown in FIG. 1, the BAW resonator of this embodiment includes a plurality of resonators having a
また、本実施形態のBAW共振装置は、上述の複数個の共振子3が図2に示すラダー型フィルタを構成するように接続されており、2GHz以上の高周波帯においてカットオフ特性が急峻で且つ帯域幅の広いフィルタ、例えば、UWB用フィルタとして用いることができる。
Further, in the BAW resonator of the present embodiment, the plurality of
各共振子3は、支持基板1の上記一表面側に形成された下部電極31と、下部電極31における支持基板1側とは反対側に形成された圧電層32と、圧電層32における下部電極31側とは反対側に形成された上部電極33とを有しており、下部電極31と下部電極31直下の媒質との音響インピーダンス比を大きくすることにより支持基板1側へバルク弾性波のエネルギの伝搬を抑制するようにしてある。要するに、本実施形態のBAWフィルタは、支持基板1に空洞1aが形成されているFBARにより構成されている。
Each
図2に示した例では、下部電極31同士が電気的に接続された2個1組の共振子3の組を複数組(図示例では、4組)備えており、各組の2個の共振子3では、下部電極31と圧電層32とが連続して形成される一方で上部電極33同士が絶縁分離されるようにパターニングされている。ここにおいて、隣り合う組間では、隣接する2個の共振子3の上部電極33同士が上部電極33と連続して形成された金属配線34を介して電気的に接続されている。また、各組の2個の共振子3に跨って形成された圧電層32のうち下部電極31と上部電極33との両方と接する領域が各共振領域を構成している。
In the example shown in FIG. 2, a plurality of sets (four sets in the illustrated example) of two
本実施形態のBAW共振装置は、圧電層32の圧電材料として、PZTを採用しており、支持基板1としては、上記一表面である主表面が(001)面の単結晶MgO基板を用いているが、主表面が(001)面の単結晶SrTiO3基板を用いてもよい。
The BAW resonator of the present embodiment employs PZT as the piezoelectric material of the
また、本実施形態のBAW共振装置では、下部電極31および上部電極33の金属材料としてPtを採用しているが、これらの金属材料は特に限定するものではなく、例えば、Alや他の金属材料を採用してもよく、例えば、Pt、Mo、W、Ir、Cr、Ruの群から選択される少なくとも一種を採用すれば、下部電極31および上部電極33それぞれの金属材料が代表的な電極材料であるAuの場合に比べて、下部電極31および上部電極33それぞれの機械的品質係数を高めることができ、共振子3全体の機械的品質係数を高めることが可能となる。なお、下部電極31と上部電極33とは必ずしも同じ金属材料を採用する必要はなく、下部電極31の金属材料は、圧電層32の格子歪を抑制するために圧電層32の圧電材料との格子定数差の小さな金属材料を採用することが望ましい。
Further, in the BAW resonance device of the present embodiment, Pt is adopted as the metal material of the
また、圧電層32は、(001)配向のPZT薄膜からなる圧電薄膜により構成されている。ここで、図1には図示していないが、下部電極31と圧電層32との間に、圧電層32の配向を制御するためのシード層としてSRO層を形成することが望ましい。また、本実施形態では、圧電層32の圧電材料として、PZTを採用しているが、PZTに限らず、不純物を添加したPZTやPMN−PZTなどの鉛系圧電材料であればよく、圧電材料がAlNやZnOである場合に比べて、電気機械結合係数を大きくすることができる。なお、圧電層32の圧電材料としては、鉛系圧電材料に限らず、例えば、鉛フリーのKNN(K0.5Na0.5NbO3)や、KN(KNbO3)、NN(NaNbO3)、KNNに不純物(例えば、Li,Nb,Ta,Sb,Cuなど)を添加したものを用いることもできる。
The
ここで、本実施形態では、単結晶基板からなる支持基板1が、単結晶MgO基板もしくは単結晶SrTiO3基板により構成されているので、支持基板1が単結晶Si基板からなる場合に比べて、圧電層32の結晶性を向上させることができ、共振子3全体の機械的品質係数を向上させることが可能となる。
Here, in the present embodiment, since the
また、絶縁層4の材料としては、SiO2を採用しているが、SiO2に限らず、例えば、Si3N4を採用してもよい。また、絶縁層4は、単層構造に限らず、多層構造でもよく、例えば、SiO2からなる第1の絶縁膜とSi3N4膜からなる第2の絶縁膜との積層膜でもよい。
As a material of the insulating
なお、本実施形態のBAW共振装置では、共振子3の共振周波数を4GHzに設定してあり、下部電極31の厚みを100nm、圧電層32の厚みを300nm、上部電極33の厚みを100nmに設定してあるが、これらの数値は一例であって特に限定するものではない。また、共振周波数を3GHz〜5GHzの範囲で設計する場合には、圧電層32の厚みは200nm〜600nmの範囲で適宜設定すればよい。
In the BAW resonator of this embodiment, the resonance frequency of the
ところで、本実施形態のBAW共振装置は、上述のように、支持基板1の上記一表面に、共振子3の下部電極31および絶縁層4における支持基板1側の表面を露出させる断面逆台形状の空洞1aがエッチング速度の結晶方位依存性を利用した湿式の異方性エッチングにより形成されており、空洞1aを形成するために、空洞1aを絶縁層4の1つの仮想エッチングホール40(図1(d)参照)を通した上記異方性エッチングにより形成すると仮定したときの絶縁層4における上記仮想エッチングホール40の仮想形成領域に上記仮想エッチングホール40よりも開口サイズの小さな複数(4つ)のエッチングホール41の群が形成されている(複数のエッチングホール41が密集して形成されている)。ここにおいて、上記仮想形成領域は正方形状であり、エッチングホール41の群は、開口形状が正方形状の4つのエッチングホール41により構成され、絶縁層4における上記仮想形成領域に平面視十字状の部分が残るように形成されている。なお、各エッチングホール41の開口サイズは、上記仮想エッチングホール40の開口サイズの9分の1に設定してあるが、各エッチングホール41の開口サイズは特に限定するものではない。また、エッチングホール41の群におけるエッチングホール41の数は4つに限らず、例えば、9つでもよく、この場合は仮想形成領域に平面格子状の部分が残るように形成すればよい。
By the way, as described above, the BAW resonance device of the present embodiment has an inverted trapezoidal cross section that exposes the
以上説明した本実施形態のBAW共振装置によれば、支持基板1の上記一表面側に形成されて支持基板1に支持され平面視において共振子3を取り囲んで共振子3を保持した絶縁層4を備え、支持基板1の上記一表面に、共振子3の下部電極31および絶縁層4における支持基板1側の表面を露出させる断面逆台形状の空洞1aがエッチング速度の結晶方位依存性を利用した湿式の異方性エッチングにより形成されているので、バルク弾性波のエネルギ損失を低減できて、共振子3全体の機械的品質係数を向上でき、しかも、空洞1aを絶縁層4の1つの仮想エッチングホール40を通した上記異方性エッチングにより形成すると仮定したときの絶縁層4における上記仮想エッチングホール40の仮想形成領域に上記仮想エッチングホール40よりも開口サイズの小さな複数のエッチングホール41の群が形成されているので、堅牢化が可能となる。
According to the BAW resonance device of the present embodiment described above, the insulating
また、本実施形態のBAW共振装置では、エッチングホール41の群が、4つのエッチングホール41により構成され、絶縁層4における上記仮想形成領域に平面視十字状の部分が残るように形成されているので、各エッチングホール41の開口サイズを比較的小さくするにも関わらず、空洞1aの形成に要するエッチング時間を短くでき、且つ堅牢化を図ることができる。
Further, in the BAW resonator of the present embodiment, the group of the etching holes 41 is configured by the four
以下、本実施形態のBAW共振装置の製造方法について図3〜図6を参照しながら説明するが、図3〜図6それぞれにおいて左側は図1(a)のB−B’断面に対応する概略工程断面図、右側は図1(a)のA−A’に対応する概略工程断面図を示している。 Hereinafter, a method for manufacturing the BAW resonator according to the present embodiment will be described with reference to FIGS. 3 to 6. In each of FIGS. 3 to 6, the left side is a schematic corresponding to the BB ′ cross section of FIG. Process sectional drawing, the right side has shown schematic process sectional drawing corresponding to AA 'of Drawing 1 (a).
まず、単結晶MgO基板からなる支持基板1の上記一表面側の全面に下部電極31の基礎となる第1の金属膜(例えば、Pt膜など)31aをスパッタ法やEB蒸着法やCVD法などにより形成する第1の金属膜形成工程を行うことによって、図3(a)に示す構造を得る。
First, a first metal film (for example, Pt film) 31a serving as a base of the
その後、支持基板1の上記一表面側の全面に圧電層32の基礎となるPZT薄膜からなる圧電材料層32aをスパッタ法やCVD法やゾルゲル法などにより形成する圧電材料層形成工程を行うことによって、図3(b)に示す構造を得る。なお、第1の金属膜形成工程と圧電材料層形成工程との間に、圧電材料層32aの配向を制御するためのシード層としてSRO層を形成するシード層形成工程を設けてもよい。
Thereafter, a piezoelectric material layer forming step is performed in which a
圧電材料層形成工程の後、圧電材料層32aの一部からなる圧電層32を形成するためにパターニングされたレジスト層(以下、第1のレジスト層と称する)61をフォトリソグラフィ技術を利用して圧電材料層32a上に形成する第1のレジスト層形成工程を行うことによって図3(c)に示す構造を得る。
After the piezoelectric material layer forming step, a resist layer 61 (hereinafter referred to as a first resist layer) 61 patterned to form the
その後、第1のレジスト層61をマスクとして、圧電材料層32aをエッチングすることで圧電材料層32aの一部からなる圧電層32を形成する圧電材料層パターニング工程を行うことによって、図3(d)に示す構造を得て、続いて、第1のレジスト層61を除去することによって、図3(e)に示す構造を得る。
Thereafter, by using the first resist
その後、第1の金属膜31aの一部からなる下部電極31を形成するためにパターニングされたレジスト層(以下、第2のレジスト層と称する)62をフォトリソグラフィ技術を利用して支持基板1の上記一表面側に形成する第2のレジスト層形成工程を行うことによって図4(a)に示す構造を得る。
Thereafter, a resist layer (hereinafter referred to as a second resist layer) 62 patterned to form the
その後、第2のレジスト層62をマスクとして、第1の金属膜31aをエッチングすることで第1の金属膜31aの一部からなる下部電極31を形成する第1金属膜パターニング工程を行うことによって、図4(b)に示す構造を得て、続いて、第2のレジスト層62を除去することによって、図4(c)に示す構造を得る。
Thereafter, by performing the first metal film patterning step of forming the
その後、支持基板1の上記一表面側の全面に例えばSiO2膜からなる絶縁層4をスパッタ法やCVD法などにより形成する絶縁層形成工程を行うことによって、図4(d)に示す構造を得る。
Thereafter, an insulating layer forming step is performed in which an insulating
その後、絶縁層4に開孔部4aを形成するためにパターニングされたレジスト層(以下、第3のレジスト層と称する)63をフォトリソグラフィ技術を利用して支持基板1の上記一表面側に形成する第3のレジスト層形成工程を行うことによって、図4(e)に示す構造を得る。
Thereafter, a resist layer (hereinafter referred to as a third resist layer) 63 patterned to form the
その後、ドライエッチング技術を利用して絶縁層4に開孔部4aを形成する開孔部形成工程を行うことによって図5(a)に示す構造を得てから、第3のレジスト層63を除去することによって、図5(b)に示す構造を得る。
Thereafter, by performing a hole forming process for forming the
その後、支持基板1の上記一表面側の全面に上部電極33および金属配線34の基礎となる第2の金属膜(例えば、Pt膜など)33aをスパッタ法やEB蒸着法やCVD法などにより形成する第2の金属膜形成工程を行うことによって、図5(c)に示す構造を得る。
Thereafter, a second metal film (for example, a Pt film) 33a serving as a basis for the
その後、それぞれ第2の金属膜33aの一部からなる上部電極33および金属配線34を形成するためにパターニングされたレジスト層(以下、第4のレジスト層と称する)64をフォトリソグラフィ技術を利用して支持基板1の上記一表面側に形成する第4のレジスト層形成工程を行うことによって、図5(d)に示す構造を得る。
Thereafter, a resist layer 64 (hereinafter referred to as a fourth resist layer) 64 patterned to form the
その後、第4のレジスト層64をマスクとして、第2の金属膜33aをエッチングすることで第2の金属膜33aの一部からなる上部電極33および金属配線34を形成する第2金属膜パターニング工程を行うことによって、図5(e)に示す構造を得て、続いて、第4のレジスト層64を除去することによって、図6(a)に示す構造を得る。
Thereafter, a second metal film patterning step of forming the
その後、支持基板1の上記一表面側に絶縁層4のエッチングホール41の群を形成するためにパターニングされたレジスト層(以下、第5のレジスト層と称する)65をフォトリソグラフィ技術を利用して形成する第5のレジスト層形成工程を行うことによって、図6(b)に示す構造を得る。
Thereafter, a resist layer (hereinafter referred to as a fifth resist layer) 65 patterned to form a group of etching holes 41 of the insulating
その後、第5のレジスト層65をマスクとして、絶縁層4をドライエッチング技術によりエッチング(ドライエッチング)することによりエッチングホール41の群を形成するエッチングホール群形成工程を行うことによって、図6(c)に示す構造を得る。
Thereafter, an etching hole group forming step of forming a group of etching holes 41 by etching (dry etching) the insulating
その後、第5のレジスト層65をマスクとして、エッチングホール41の群を通して所定のエッチング液を導入して支持基板1を異方性エッチングすることにより支持基板1の上記一表面に空洞1aを形成する空洞形成工程を行うことによって、図6(d)に示す構造を得る。なお、支持基板1としてMgO基板を採用している場合には、所定のエッチング液として燐酸酸系溶液(例えば、燐酸水溶液など)を用いればよい。
Thereafter, using the fifth resist
その後、第5のレジスト層65を除去する第6のレジスト層除去工程を行うことによって、図6(e)に示す構造のBAW共振装置を得る。
Thereafter, by performing a sixth resist layer removing step for removing the fifth resist
上述のBAW共振装置の製造にあたっては、上述の支持基板1としてウェハを用いてウェハレベルで多数のBAW共振装置を形成した後、ダイシング工程で個々のBAW共振装置に分割すればよい。ところで、本実施形態のBAW共振装置の製造にあたっては、空洞形成工程において各組の2個の共振子3ごとに支持基板1に空洞1aを形成するようにしているので、空洞1aを各共振子3ごとに1つずつ形成する場合に比べて、BAW共振装置全体の小型化を図れる。また、本実施形態のBAW共振装置は、2個の共振子3を複数組備えているが、共振子3の組は1組でもよく、また、BAW共振装置は、1個の共振子3のみを備えたものでもよい。
In manufacturing the BAW resonance device described above, a large number of BAW resonance devices may be formed at the wafer level using a wafer as the
以上説明した本実施形態のBAW共振装置の製造方法によれば、空洞1aの形成にあたっては、支持基板1の上記一表面側の絶縁層4にエッチングホール41の群を形成するエッチングホール群形成工程を行い、その後、エッチングホール41の群を通してエッチング液を導入して支持基板1を異方性エッチングすることにより支持基板1の上記一表面に空洞1aを形成する空洞形成工程を行うので、共振子3の機械的品質係数を向上でき、且つ、堅牢化が可能なBAW共振装置を提供することができる。また、上述のBAW共振装置の製造方法によれば、単結晶MgO基板もしくは単結晶SrTiO3基板からなる支持基板1の上記一表面側に下部電極31と上部電極33との間に圧電層33を有する共振子3を直接形成することができるから、図7に示した構成のように支持層7’上に共振子3’を形成する製造方法を採用する場合に比べて、下部電極31の結晶性を向上できて圧電層32の結晶性を向上できるから、共振子3の機械的品質係数を向上できる。
According to the method for manufacturing the BAW resonator of the present embodiment described above, in forming the
なお、上述の実施形態では、空洞1aの形状が断面逆台形状となっているが、空洞1aの形状は、断面逆台形状に限らず、例えば、断面V字状でもよい。
In the above-described embodiment, the shape of the
1 支持基板
1a 空洞
3 共振子
4 絶縁層
31 下部電極
32 圧電層
33 上部電極
40 仮想エッチングホール
41 エッチングホール
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