JP2019193168A - Bulk acoustic resonator and manufacturing method thereof - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、バルク音響共振器及びその製造方法に関する。 The present invention relates to a bulk acoustic resonator and a manufacturing method thereof.
バルク音響共振器素子（ＢＡＷ、Ｂｕｌｋ−Ａｃｏｕｓｔｉｃ Ｗａｖｅ ｒｅｓｏｎａｔｏｒ）において、圧電薄膜の結晶特性は、様々なバルク音響共振性能の項目に支配的な影響を及ぼす。したがって、圧電薄膜の結晶特性を向上させることができる様々な方法が現在考案されている。 In a bulk acoustic resonator element (BAW, Bulk-Acoustic Wave resonator), the crystal characteristics of the piezoelectric thin film have a dominant influence on various items of bulk acoustic resonance performance. Accordingly, various methods are currently devised that can improve the crystal characteristics of the piezoelectric thin film.
中でも、最も一般的な方法は、圧電層である窒化アルミニウム（ＡｌＮ）の蒸着工程を最適化することで結晶特性を向上させることである。しかしながら、これは、蒸着工程の特性上、改善に限界が存在する。一例として、通常、窒化アルミニウム（ＡｌＮ）などのような圧電薄膜の結晶特性を向上させることのできる方法として、圧電層の蒸着工程を最適化したり、下部層である電極及びシード（ｓｅｅｄ）層の種類や蒸着工程を改善することで結晶性を確保する方法が挙げられる。 Among them, the most common method is to improve the crystal characteristics by optimizing the deposition process of aluminum nitride (AlN) which is a piezoelectric layer. However, this has a limit in improvement due to the characteristics of the deposition process. For example, as a method that can improve the crystal characteristics of a piezoelectric thin film such as aluminum nitride (AlN), the deposition process of the piezoelectric layer may be optimized, or the lower electrode and seed layer may be optimized. The method of ensuring crystallinity by improving a kind and a vapor deposition process is mentioned.
また、窒化アルミニウム（ＡｌＮ）の下部層である電極薄膜の結晶性を向上させることで圧電層の結晶特性を改善する方法が用いられているが、電極薄膜も、蒸着工程の最適化だけでは結晶性の改善に限界がある。 In addition, a method of improving the crystal characteristics of the piezoelectric layer by improving the crystallinity of the electrode thin film, which is the lower layer of aluminum nitride (AlN), has been used. There is a limit to the improvement of sex.
よって、バルク音響共振性能を向上させるために、圧電薄膜の結晶特性を向上させることができる構造及び製造方法の開発が必要な状況である。 Therefore, in order to improve the bulk acoustic resonance performance, it is necessary to develop a structure and a manufacturing method capable of improving the crystal characteristics of the piezoelectric thin film.
本発明の目的は、共振特性を向上させることができるバルク音響共振器及びその製造方法を提供することにある。 An object of the present invention is to provide a bulk acoustic resonator capable of improving resonance characteristics and a method of manufacturing the same.
本発明の一実施形態によるバルク音響共振器は、基板保護層が上面に形成される基板と、上記基板とともにキャビティを形成するメンブレン層と、上記メンブレン層上に形成される共振部と、を含み、上記メンブレン層は、第１層と、上記第１層と同一の材料からなり、第１層に比べて密度が大きい第２層と、を備えることができる。 A bulk acoustic resonator according to an embodiment of the present invention includes a substrate on which a substrate protection layer is formed, a membrane layer that forms a cavity together with the substrate, and a resonance unit that is formed on the membrane layer. The membrane layer can include a first layer and a second layer made of the same material as the first layer and having a higher density than the first layer.
本発明は、共振特性を向上させることができる効果がある。 The present invention has an effect of improving the resonance characteristics.
以下では、添付の図面を参照して本発明の好ましい実施形態について説明する。しかし、本発明の実施形態は様々な他の形態に変形されることができ、本発明の範囲は以下で説明する実施形態に限定されない。また、本発明の実施形態は、当該技術分野で平均的な知識を有する者に本発明をより完全に説明するために提供されるものである。したがって、図面における要素の形状及び大きさなどはより明確な説明のために拡大縮小表示（または強調表示や簡略化表示）がされることがある。 Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings. However, the embodiments of the present invention can be modified in various other forms, and the scope of the present invention is not limited to the embodiments described below. In addition, the embodiments of the present invention are provided to more fully explain the present invention to those skilled in the art. Accordingly, the shape and size of elements in the drawings may be enlarged or reduced (or highlighted or simplified) for a clearer description.
図１は本発明の第１実施形態によるバルク音響共振器を示す概略断面図である。 FIG. 1 is a schematic cross-sectional view showing a bulk acoustic resonator according to a first embodiment of the present invention.
図１を参照すると、本発明の第１実施形態によるバルク音響共振器１００は、一例として、基板１１０と、メンブレン層１２０と、共振部１３０と、パッシベーション層１７０と、金属パッド１８０と、を含んで構成されることができる。 Referring to FIG. 1, the bulk acoustic resonator 100 according to the first embodiment of the present invention includes, as an example, a substrate 110, a membrane layer 120, a resonator unit 130, a passivation layer 170, and a metal pad 180. Can be configured with.
基板１１０はシリコンが積層された基板であってもよい。例えば、シリコンウエハー（Ｓｉｌｉｃｏｎ Ｗａｆｅｒ）が基板として用いられることができる。一方、基板１１０の上面には、キャビティ（Ｃａｖｉｔｙ）Ｃと向かい合うように配置される基板保護層１１２が備えられることができる。 The substrate 110 may be a substrate on which silicon is stacked. For example, a silicon wafer can be used as the substrate. Meanwhile, a substrate protection layer 112 may be provided on the upper surface of the substrate 110 so as to face the cavity C.
基板保護層１１２は、キャビティＣの形成時に損傷を防止する役割を果たす。 The substrate protective layer 112 serves to prevent damage when the cavity C is formed.
一例として、基板保護層１１２は、窒化シリコン（Ｓｉ３Ｎ４）または酸化シリコン（ＳｉＯ２）を含む材料からなることができる。 As an example, the substrate protective layer 112 may be made of a material including silicon nitride (Si 3 N 4 ) or silicon oxide (SiO 2 ).
メンブレン層１２０は、基板１１０とともにキャビティＣを形成する。メンブレン層１２０は後述の犠牲層１９０（図６参照）の上部に形成され、犠牲層１９０の除去により、メンブレン層１２０が基板保護層１１２とともにキャビティＣを形成する。一方、メンブレン層１２０は、シリコン系の犠牲層１９０を除去するためのフッ素（Ｆ）、塩素（Ｃｌ）などのハライド系エッチングガスとの反応性が低い材料からなることができる。 The membrane layer 120 forms a cavity C together with the substrate 110. The membrane layer 120 is formed on a sacrificial layer 190 (see FIG. 6) described later, and the membrane layer 120 forms a cavity C together with the substrate protective layer 112 by removing the sacrificial layer 190. On the other hand, the membrane layer 120 can be made of a material having low reactivity with a halide etching gas such as fluorine (F) or chlorine (Cl) for removing the silicon-based sacrificial layer 190.
一例として、メンブレン層１２０は、窒化シリコン（Ｓｉ３Ｎ４）または酸化シリコン（ＳｉＯ２）を含有する材料からなることができる。 As an example, the membrane layer 120 can be made of a material containing silicon nitride (Si 3 N 4 ) or silicon oxide (SiO 2 ).
メンブレン層１２０は、第１層１２２と、第１層１２２と同一の材料からなり、第１層１２２に比べて密度が大きい第２層１２４と、を備える。また、第１層１２２の厚さは第２層１２４の厚さより厚く形成されてもよい。換言すると、第２層１２４は第１層１２２の上部に配置されるものであって、表面処理によって第１層１２２が第２層１２４に変形されてもよい。 The membrane layer 120 includes a first layer 122 and a second layer 124 made of the same material as the first layer 122 and having a higher density than the first layer 122. Further, the first layer 122 may be formed thicker than the second layer 124. In other words, the second layer 124 is disposed on the first layer 122, and the first layer 122 may be transformed into the second layer 124 by surface treatment.
一例として、第２層１２４はソフトエッチング（Ｓｏｆｔ ｅｔｃｈｉｎｇ）工程により形成される。すなわち、共振部１３０の形成前に、メンブレン層１２０にソフトエッチング工程を行うことで第２層１２４を形成する。 As an example, the second layer 124 is formed by a soft etching process. That is, the second layer 124 is formed by performing a soft etching process on the membrane layer 120 before the formation of the resonance part 130.
ソフトエッチング工程は、プラズマ（ｐｌａｓｍａ）状態で電源（ＲＦ−ｂｉａｓ）を基板１１０に印加し、アルゴン粒子（Ａｒ＋）がメンブレン層１２０の表面に衝突するようにして行われる。これにより、メンブレン層１２０の上部に第２層１２４が形成される。 The soft etching process is performed by applying a power source (RF-bias) to the substrate 110 in a plasma state so that argon particles (Ar + ) collide with the surface of the membrane layer 120. Thereby, the second layer 124 is formed on the membrane layer 120.
共振部１３０はメンブレン層１２０上に形成される。一例として、共振部１３０は、下部電極１４０、圧電体層１５０、及び上部電極１６０を含んで構成されることができる。 The resonating unit 130 is formed on the membrane layer 120. As an example, the resonating unit 130 may include a lower electrode 140, a piezoelectric layer 150, and an upper electrode 160.
下部電極１４０はメンブレン層１２０上に形成される。より詳細には、下部電極１４０は、その一部分がキャビティＣの上部に配置されるようにメンブレン層１２０上に形成される。 The lower electrode 140 is formed on the membrane layer 120. More specifically, the lower electrode 140 is formed on the membrane layer 120 such that a part of the lower electrode 140 is disposed above the cavity C.
一例として、下部電極１４０は、モリブデン（ｍｏｌｙｂｄｅｎｕｍ：Ｍｏ）、ルテニウム（ｒｕｔｈｅｎｉｕｍ：Ｒｕ）、タングステン（ｔｕｎｇｓｔｅｎ：Ｗ）、イリジウム（Ｉｒｉｄｉｕｍ：Ｉｒ）、白金（Ｐｌａｔｉｎｕｍ：Ｐｔ）などのような導電性材料、またはその合金を用いて形成することができる。 For example, the lower electrode 140 may be formed of a conductive material such as molybdenum (Molybdenum: Mo), ruthenium (Ruthenium: Ru), tungsten (tungsten: W), iridium (Iridium: Ir), platinum (Platinum: Pt), etc. Or it can form using the alloy.
また、下部電極１４０は、ＲＦ（Ｒａｄｉｏ Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ）信号などの電気的信号を注入する入力電極及び出力電極の何れか１つとして用いることができる。例えば、下部電極１４０が入力電極である場合、上部電極１６０は出力電極であることができ、下部電極１４０が出力電極である場合、上部電極１６０は入力電極であることができる。 The lower electrode 140 can be used as either one of an input electrode and an output electrode for injecting an electrical signal such as an RF (Radio Frequency) signal. For example, when the lower electrode 140 is an input electrode, the upper electrode 160 can be an output electrode, and when the lower electrode 140 is an output electrode, the upper electrode 160 can be an input electrode.
圧電体層１５０は下部電極１４０の少なくとも一部を覆うように形成する。また、圧電体層１５０は、下部電極１４０または上部電極１６０から入力される信号を弾性波に変換する役割を果たす。すなわち、圧電体層１５０は、電気的信号を物理的振動による弾性波に変換する役割を果たす。 The piezoelectric layer 150 is formed so as to cover at least a part of the lower electrode 140. In addition, the piezoelectric layer 150 plays a role of converting a signal input from the lower electrode 140 or the upper electrode 160 into an elastic wave. That is, the piezoelectric layer 150 plays a role of converting an electrical signal into an elastic wave by physical vibration.
一例として、圧電体層１５０は、窒化アルミニウム（Ａｌｕｍｉｎｕｍ Ｎｉｔｒｉｄｅ）、ドープされた窒化アルミニウム（Ｄｏｐｅｄ Ａｌｕｍｉｎｕｍ Ｎｉｔｒｉｄｅ）、酸化亜鉛（Ｚｉｎｃ Ｏｘｉｄｅ）、またはチタン酸ジルコン酸鉛（Ｌｅａｄ Ｚｉｒｃｏｎａｔｅ Ｔｉｔａｎａｔｅ）を蒸着することで形成することができる。 For example, the piezoelectric layer 150 may be formed by depositing aluminum nitride, doped aluminum nitride, zinc oxide, or lead zirconate titanate. Can be formed.
また、窒化アルミニウム（ＡｌＮ）の圧電体層１５０は、希土類金属（Ｒａｒｅ ｅａｒｔｈ ｍｅｔａｌ）または遷移金属（ｔｒａｎｓｉｔｉｏｎ ｍｅｔａｌ）をさらに含むことができる。一例として、上記希土類金属は、スカンジウム（Ｓｃ）、エルビウム（Ｅｒ）、イットリウム（Ｙ）、及びランタン（Ｌａ）のうち少なくとも１つを含むことができる。上記遷移金属は、ジルコニウム（Ｚｒ）、チタン（Ｔｉ）、マグネシウム（Ｍｇ）、ハフニウム（Ｈｆ）のうち少なくとも１つを含むことができる。 In addition, the aluminum nitride (AlN) piezoelectric layer 150 may further include a rare earth metal or a transition metal. As an example, the rare earth metal may include at least one of scandium (Sc), erbium (Er), yttrium (Y), and lanthanum (La). The transition metal may include at least one of zirconium (Zr), titanium (Ti), magnesium (Mg), and hafnium (Hf).
上部電極１６０は圧電体層１５０を覆うように形成され、下部電極１４０と同様に、モリブデン（ｍｏｌｙｂｄｅｎｕｍ：Ｍｏ）、ルテニウム（ｒｕｔｈｅｎｉｕｍ：Ｒｕ）、タングステン（ｔｕｎｇｓｔｅｎ：Ｗ）、イリジウム（Ｉｒｉｄｉｕｍ：Ｉｒ）、白金（Ｐｌａｔｉｎｕｍ：Ｐｔ）などのように、導電性材料、またはその合金を用いて形成されることができる。 The upper electrode 160 is formed so as to cover the piezoelectric layer 150, and similarly to the lower electrode 140, molybdenum (Molybdenum: Mo), ruthenium (ruthenium: Ru), tungsten (tungsten: W), iridium (Iridium: Ir), It can be formed using a conductive material such as platinum (Pt) or an alloy thereof.
一方、上部電極１６０にはフレーム部１６２が備えられることができる。フレーム部１６２とは、上部電極１６０の他の部分に比べて厚い厚さを有する上部電極１６０の一部分を意味する。また、フレーム部１６２は、活性領域Ｓの中央部を除いた領域に配置されるように上部電極１６０に備えられることができる。 Meanwhile, the upper electrode 160 may include a frame part 162. The frame part 162 means a part of the upper electrode 160 having a thicker thickness than other parts of the upper electrode 160. Further, the frame portion 162 may be provided on the upper electrode 160 so as to be disposed in a region excluding the central portion of the active region S.
そして、フレーム部１６２は、共振時に発生する側方波（Ｌａｔｅｒａｌ Ｗａｖｅ）を活性領域Ｓの内部に反射させ、共振エネルギーを活性領域Ｓに閉じ込める役割を果たす。換言すると、フレーム部１６２は、活性領域Ｓの端部に配置されるように形成され、活性領域Ｓから振動が外部に漏れることを防止する役割を果たす。 The frame part 162 plays a role of reflecting lateral waves generated at the time of resonance in the active region S and confining the resonance energy in the active region S. In other words, the frame portion 162 is formed so as to be disposed at the end portion of the active region S, and plays a role of preventing vibration from leaking outside from the active region S.
ここで、活性領域Ｓを定義すると、活性領域Ｓとは、下部電極１４０、圧電体層１５０、上部電極１６０の３つの層が全て積層されている領域を意味する。 Here, when the active region S is defined, the active region S means a region where all three layers of the lower electrode 140, the piezoelectric layer 150, and the upper electrode 160 are laminated.
パッシベーション層１７０は、下部電極１４０と上部電極１６０の一部分を除いた領域に形成される。一方、パッシベーション層１７０は、工程中に上部電極１６０及び下部電極１４０が損傷することを防止する役割を果たす。 The passivation layer 170 is formed in a region excluding a part of the lower electrode 140 and the upper electrode 160. Meanwhile, the passivation layer 170 serves to prevent the upper electrode 160 and the lower electrode 140 from being damaged during the process.
さらに、パッシベーション層１７０は、最終工程において、周波数の調節のためにエッチングによりパッシベーション層１７０の厚さが調節されることができる。パッシベーション層１７０としては、一例として、酸化マンガン（ＭｇＯ）、酸化ジルコニウム（ＺｒＯ２）、窒化アルミニウム（ＡｌＮ）、チタン酸ジルコン酸鉛（ＰＺＴ）、ガリウムヒ素（ＧａＡｓ）、酸化ハフニウム（ＨｆＯ２）、酸化アルミニウム（Ａｌ２Ｏ３）、酸化チタン（ＴｉＯ２）、酸化亜鉛（ＺｎＯ）のうち何れか１つの材料を含有する誘電体層（Ｄｉｅｌｅｃｔｒｉｃ ｌａｙｅｒ）が用いられることができる。 Further, the thickness of the passivation layer 170 may be adjusted by etching to adjust the frequency in the final process. As the passivation layer 170, for example, manganese oxide (MgO), zirconium oxide (ZrO 2 ), aluminum nitride (AlN), lead zirconate titanate (PZT), gallium arsenide (GaAs), hafnium oxide (HfO 2 ), A dielectric layer containing any one of aluminum oxide (Al 2 O 3 ), titanium oxide (TiO 2 ), and zinc oxide (ZnO) can be used.
金属パッド１８０は、下部電極１４０と上部電極１６０において、上記パッシベーション層１７０が形成されていない一部分に形成される。一例として、金属パッド１８０は、金（Ａｕ）、金−スズ（Ａｕ−Ｓｎ）合金、銅（Ｃｕ）、銅−スズ（Ｃｕ−Ｓｎ）合金などの材料からなることができる。 The metal pad 180 is formed on a portion of the lower electrode 140 and the upper electrode 160 where the passivation layer 170 is not formed. For example, the metal pad 180 may be made of a material such as gold (Au), a gold-tin (Au—Sn) alloy, copper (Cu), or a copper-tin (Cu—Sn) alloy.
上述のように、メンブレン層１２０が第１層１２２及び第２層１２４からなることにより、第２層１２４の上部に配置されるように形成される圧電体層１５０の結晶性が向上することができる。 As described above, when the membrane layer 120 includes the first layer 122 and the second layer 124, the crystallinity of the piezoelectric layer 150 formed to be disposed on the second layer 124 may be improved. it can.
これにより、図２から図４に示すように、従来のバルク音響共振器に比べて本発明の第１実施形態によるバルク音響共振器１００の性能（ｋｔ２、ＩＬ、Ａｔｔｅｎｕａｔｉｏｎ）が向上することが分かる。 Accordingly, as shown in FIGS. 2 to 4, it can be seen that the performance (kt2, IL, Attention) of the bulk acoustic resonator 100 according to the first embodiment of the present invention is improved as compared with the conventional bulk acoustic resonator. .
以下では、図面を参照して本発明の第１実施形態によるバルク音響共振器の製造方法について説明する。 Hereinafter, a method for manufacturing a bulk acoustic resonator according to a first embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings.
図５から図１１は、本発明の第１実施形態によるバルク音響共振器の製造方法を説明するために工程を順に示した図である。 FIGS. 5 to 11 are views showing the steps in order to describe the method for manufacturing the bulk acoustic resonator according to the first embodiment of the present invention.
まず、図５に示すように、基板１１０上に犠牲層１９０を形成する。犠牲層１９０は基板１１０の一部領域に形成され、犠牲層１９０の端部には傾斜面が形成される。 First, as shown in FIG. 5, a sacrificial layer 190 is formed on the substrate 110. The sacrificial layer 190 is formed in a partial region of the substrate 110, and an inclined surface is formed at the end of the sacrificial layer 190.
その後、図６に示すように、犠牲層１９０を覆うようにメンブレン層１２０を形成する。メンブレン層１２０は、窒化シリコン（Ｓｉ３Ｎ４）または酸化シリコン（ＳｉＯ２）を含有する材料からなることができる。 Thereafter, as shown in FIG. 6, the membrane layer 120 is formed so as to cover the sacrificial layer 190. The membrane layer 120 can be made of a material containing silicon nitride (Si 3 N 4 ) or silicon oxide (SiO 2 ).
その後、図７に示すように、ソフトエッチング（Ｓｏｆｔ ｅｔｃｈｉｎｇ）工程により、メンブレン層１２０が第１層１２２と第２層１２４で構成されるようにする。ソフトエッチング工程は、プラズマ（ｐｌａｓｍａ）状態で電源（ＲＦ−ｂｉａｓ）を基板１１０に印加し、アルゴン粒子（Ａｒ＋）がメンブレン層１２０の表面に衝突するようにして行う。これにより、メンブレン層１２０の上部に第２層１２４が形成される。 Thereafter, as shown in FIG. 7, the membrane layer 120 is composed of a first layer 122 and a second layer 124 by a soft etching process. The soft etching process is performed by applying a power source (RF-bias) to the substrate 110 in a plasma state so that argon particles (Ar + ) collide with the surface of the membrane layer 120. Thereby, the second layer 124 is formed on the membrane layer 120.
その後、図８に示すように、下部電極１４０をメンブレン層１２０上に形成する。すなわち、下部電極１４０をメンブレン層１２０の第２層１２４上に形成する。そして、一部分が犠牲層１９０の上部に配置されるようにメンブレン層１２０上に下部電極１４０を形成する。 Thereafter, as shown in FIG. 8, the lower electrode 140 is formed on the membrane layer 120. That is, the lower electrode 140 is formed on the second layer 124 of the membrane layer 120. Then, the lower electrode 140 is formed on the membrane layer 120 so that a part thereof is disposed on the sacrificial layer 190.
その後、図９に示すように、圧電体層１５０を形成する。圧電体層１５０は、窒化アルミニウム（Ａｌｕｍｉｎｕｍ Ｎｉｔｒｉｄｅ）、ドープされた窒化アルミニウム（Ｄｏｐｅｄ Ａｌｕｍｉｎｕｍ Ｎｉｔｒｉｄｅ）、酸化亜鉛（Ｚｉｎｃ Ｏｘｉｄｅ）、またはチタン酸ジルコン酸鉛（Ｌｅａｄ Ｚｉｒｃｏｎａｔｅ Ｔｉｔａｎａｔｅ）を蒸着することで形成することができる。 Thereafter, as shown in FIG. 9, a piezoelectric layer 150 is formed. The piezoelectric layer 150 is formed by depositing aluminum nitride, doped aluminum nitride, zinc oxide, or lead zirconate titanate. Can do.
また、窒化アルミニウム（ＡｌＮ）の圧電体層１５０は、希土類金属（Ｒａｒｅ ｅａｒｔｈ ｍｅｔａｌ）または遷移金属（ｔｒａｎｓｉｔｉｏｎ ｍｅｔａｌ）をさらに含むことができる。一例として、上記希土類金属は、スカンジウム（Ｓｃ）、エルビウム（Ｅｒ）、イットリウム（Ｙ）、及びランタン（Ｌａ）のうち少なくとも１つを含むことができる。上記遷移金属は、ジルコニウム（Ｚｒ）、チタン（Ｔｉ）、マグネシウム（Ｍｇ）、ハフニウム（Ｈｆ）のうち少なくとも１つを含むことができる。 In addition, the aluminum nitride (AlN) piezoelectric layer 150 may further include a rare earth metal or a transition metal. As an example, the rare earth metal may include at least one of scandium (Sc), erbium (Er), yttrium (Y), and lanthanum (La). The transition metal may include at least one of zirconium (Zr), titanium (Ti), magnesium (Mg), and hafnium (Hf).
その後、図１０に示すように、圧電体層１５０上に上部電極１６０を形成し、順にパッシベーション層１７０及び金属パッド１８０を形成する。 Thereafter, as shown in FIG. 10, the upper electrode 160 is formed on the piezoelectric layer 150, and the passivation layer 170 and the metal pad 180 are sequentially formed.
その後、図１１に示すように、犠牲層１９０を除去することでメンブレン層１２０の下部にキャビティＣを形成する。 Thereafter, as shown in FIG. 11, the sacrificial layer 190 is removed to form a cavity C under the membrane layer 120.
上述のように、メンブレン層１２０が第１層１２２及び第２層１２４からなることにより、第２層１２４の上部に配置されるように形成される圧電体層１５０の結晶性が向上することができる。 As described above, when the membrane layer 120 includes the first layer 122 and the second layer 124, the crystallinity of the piezoelectric layer 150 formed to be disposed on the second layer 124 may be improved. it can.
これにより、バルク音響共振器１００の性能が向上することができる。 Thereby, the performance of the bulk acoustic resonator 100 can be improved.
図１２は本発明の第２実施形態によるバルク音響共振器を示す概略断面図である。 FIG. 12 is a schematic cross-sectional view showing a bulk acoustic resonator according to a second embodiment of the present invention.
図１２を参照すると、本発明の第２実施形態によるバルク音響共振器２００は、一例として、基板２１０と、キャビティ形成層２２０と、メンブレン層２３０と、共振部２４０と、パッシベーション層２８０と、金属パッド２９０と、を含んで構成されることができる。 Referring to FIG. 12, the bulk acoustic resonator 200 according to the second embodiment of the present invention includes, as an example, a substrate 210, a cavity forming layer 220, a membrane layer 230, a resonator 240, a passivation layer 280, and a metal. And a pad 290.
基板２１０はシリコンが積層された基板であってもよい。例えば、シリコンウエハー（Ｓｉｌｉｃｏｎ Ｗａｆｅｒ）が基板として用いられることができる。一方、基板２１０の上面には、シリコンを保護するための基板保護層２１２が形成されることができる。 The substrate 210 may be a substrate on which silicon is stacked. For example, a silicon wafer can be used as the substrate. Meanwhile, a substrate protective layer 212 for protecting silicon may be formed on the upper surface of the substrate 210.
基板保護層２１２は、キャビティＣの形成時に損傷を防止する役割を果たす。 The substrate protective layer 212 serves to prevent damage when the cavity C is formed.
一例として、基板保護層２１２は、窒化シリコン（Ｓｉ３Ｎ４）または酸化シリコン（ＳｉＯ２）を含有する材料からなることができる。 As an example, the substrate protective layer 212 may be made of a material containing silicon nitride (Si 3 N 4 ) or silicon oxide (SiO 2 ).
キャビティ形成層２２０は基板２１０上に形成される。この際、キャビティ形成層２２０のキャビティ形成溝２２２と、メンブレン層２３０とによりキャビティ（Ｃａｖｉｔｙ）Ｃが形成される。すなわち、キャビティ形成層２２０のキャビティ形成溝２２２内に犠牲層が形成された後、犠牲層が除去されることでキャビティＣが形成される。 The cavity forming layer 220 is formed on the substrate 210. At this time, a cavity C is formed by the cavity forming groove 222 of the cavity forming layer 220 and the membrane layer 230. That is, after a sacrificial layer is formed in the cavity forming groove 222 of the cavity forming layer 220, the sacrificial layer is removed to form the cavity C.
このように、キャビティ形成層２２０にキャビティＣが形成されるため、キャビティ形成層２２０の上部に形成される共振部２４０、例えば、下部電極２５０、圧電体層２６０などが平らな形状に形成されることができる。 As described above, since the cavity C is formed in the cavity forming layer 220, the resonance part 240 formed on the cavity forming layer 220, for example, the lower electrode 250, the piezoelectric layer 260, and the like are formed in a flat shape. be able to.
一方、キャビティ形成溝２２２の端部には、犠牲層の除去時にエッチングされることを防止するためのエッチング防止層２２４が備えられることができる。 On the other hand, an etching prevention layer 224 may be provided at an end of the cavity forming groove 222 to prevent etching when the sacrificial layer is removed.
メンブレン層２３０は、基板２１０とともにキャビティＣを形成する。メンブレン層２３０は犠牲層の上部に形成され、犠牲層の除去により、メンブレン層２３０が基板保護層２１２とともにキャビティＣを形成する。一方、メンブレン層２３０は、シリコン系の犠牲層を除去するためのフッ素（Ｆ）、塩素（Ｃｌ）などのハライド系エッチングガスとの反応性が低い材料からなることができる。 The membrane layer 230 forms a cavity C together with the substrate 210. The membrane layer 230 is formed on the sacrificial layer. By removing the sacrificial layer, the membrane layer 230 forms a cavity C together with the substrate protective layer 212. On the other hand, the membrane layer 230 may be made of a material having low reactivity with a halide etching gas such as fluorine (F) or chlorine (Cl) for removing the silicon-based sacrificial layer.
一例として、メンブレン層２３０は、窒化シリコン（Ｓｉ３Ｎ４）または酸化シリコン（ＳｉＯ２）を含有する材料からなることができる。 As an example, the membrane layer 230 can be made of a material containing silicon nitride (Si 3 N 4 ) or silicon oxide (SiO 2 ).
メンブレン層２３０は、第１層２３２と、第１層２３２と同一の材料からなり、第１層２３２に比べて密度が大きい第２層２３４と、を備える。また、第１層２３２の厚さは、第２層２３４の厚さより厚く形成されてもよい。換言すると、第２層２３４は第１層２３２の上部に配置されるものであって、表面処理によって第１層２３２が第２層２３４に変形されてもよい。 The membrane layer 230 includes a first layer 232 and a second layer 234 made of the same material as the first layer 232 and having a higher density than the first layer 232. Further, the first layer 232 may be formed thicker than the second layer 234. In other words, the second layer 234 is disposed on the first layer 232, and the first layer 232 may be transformed into the second layer 234 by surface treatment.
一例として、第２層２３４はソフトエッチング（Ｓｏｆｔ ｅｔｃｈｉｎｇ）工程により形成される。すなわち、共振部２４０の形成前に、メンブレン層２３０にソフトエッチング工程を行うことで第２層２３４を形成する。 For example, the second layer 234 is formed by a soft etching process. That is, the second layer 234 is formed by performing a soft etching process on the membrane layer 230 before the formation of the resonance part 240.
ソフトエッチング工程は、プラズマ（ｐｌａｓｍａ）状態で電源（ＲＦ−ｂｉａｓ）を基板２１０に印加し、アルゴン粒子（Ａｒ＋）がメンブレン層２３０の表面に衝突するようにして行われる。これにより、メンブレン層２３０の上部に第２層２３４が形成される。 The soft etching process is performed in such a manner that a power source (RF-bias) is applied to the substrate 210 in a plasma state so that argon particles (Ar + ) collide with the surface of the membrane layer 230. As a result, the second layer 234 is formed on the membrane layer 230.
共振部２４０はメンブレン層２３０上に形成される。一例として、共振部２４０は、下部電極２５０、圧電体層２６０、及び上部電極２７０を含んで構成されることができる。 The resonating part 240 is formed on the membrane layer 230. For example, the resonance unit 240 may include a lower electrode 250, a piezoelectric layer 260, and an upper electrode 270.
一方、共振部２４０の構成、すなわち、下部電極２５０、圧電体層２６０、及び上部電極２７０は、上述の本発明の第１実施形態によるバルク音響共振器１００で説明した下部電極１４０、圧電体層１５０、及び上部電極１６０と実質的に同一の構成要素であるため、上記の説明に代えて、ここでは詳細な説明を省略する。 Meanwhile, the configuration of the resonance unit 240, that is, the lower electrode 250, the piezoelectric layer 260, and the upper electrode 270 are the same as the lower electrode 140 and the piezoelectric layer described in the bulk acoustic resonator 100 according to the first embodiment of the present invention. 150 and the upper electrode 160 are substantially the same components, and therefore, detailed description thereof is omitted here instead of the above description.
そして、パッシベーション層２８０及び金属パッド２９０は、上述の本発明の第１実施形態によるバルク音響共振器１００で説明したパッシベーション層１７０及び金属パッド１８０と実質的に同一の構成要素であるため、上記の説明に代えて、ここでは詳細な説明を省略する。 The passivation layer 280 and the metal pad 290 are substantially the same components as the passivation layer 170 and the metal pad 180 described in the bulk acoustic resonator 100 according to the first embodiment of the present invention. Instead of description, detailed description is omitted here.
上述のように、メンブレン層１２０が第１層１２２及び第２層１２４からなることにより、第２層１２４の上部に配置されるように形成される圧電体層１５０の結晶性が向上することができる。 As described above, when the membrane layer 120 includes the first layer 122 and the second layer 124, the crystallinity of the piezoelectric layer 150 formed to be disposed on the second layer 124 may be improved. it can.
以上、本発明の実施形態について詳細に説明したが、本発明の技術的範囲はこれに限定されず、特許請求の範囲に記載された本発明の技術的思想から外れない範囲内で多様な修正及び変形が可能であるということは、当技術分野の通常の知識を有する者には明らかである。 The embodiment of the present invention has been described in detail above, but the technical scope of the present invention is not limited to this, and various modifications can be made without departing from the technical idea of the present invention described in the claims. And that variations are possible will be apparent to those of ordinary skill in the art.
１００、２００ バルク音響共振器
１１０、２１０ 基板
１２０、２３０ メンブレン層
１３０、２４０ 共振部
１４０、２５０ 下部電極
１５０、２６０ 圧電体層
１６０、２７０ 上部電極
１７０、２８０ パッシベーション層
１８０、２９０ 金属パッド
100, 200 Bulk acoustic resonator 110, 210 Substrate 120, 230 Membrane layer 130, 240 Resonator 140, 250 Lower electrode 150, 260 Piezoelectric layer 160, 270 Upper electrode 170, 280 Passivation layer 180, 290 Metal pad
Claims (16)
前記基板とともにキャビティを形成するメンブレン層と、
前記メンブレン層上に形成される共振部と、を含むバルク音響共振器であって、
前記メンブレン層は、第１層と、前記第１層と同一の材料からなり、第１層に比べて密度が大きい第２層と、を備える、バルク音響共振器。 A substrate on which a substrate protective layer is formed;
A membrane layer that forms a cavity with the substrate;
A bulk acoustic resonator including a resonance part formed on the membrane layer,
The membrane layer is a bulk acoustic resonator comprising a first layer and a second layer made of the same material as the first layer and having a higher density than the first layer.
前記メンブレン層上に形成される下部電極と、
前記下部電極の少なくとも一部分を覆うように形成される圧電体層と、
前記圧電体層の上部に配置されるように形成される上部電極と、を備える、請求項１から３のいずれか一項に記載のバルク音響共振器。 The resonance part is
A lower electrode formed on the membrane layer;
A piezoelectric layer formed to cover at least a portion of the lower electrode;
The bulk acoustic resonator according to any one of claims 1 to 3, further comprising an upper electrode formed so as to be disposed on an upper portion of the piezoelectric layer.
前記パッシベーション層が形成されていない前記上部電極と前記下部電極上に形成される金属パッドと、をさらに含む、請求項４に記載のバルク音響共振器。 A passivation layer formed in a region excluding a part of the upper electrode and the lower electrode;
The bulk acoustic resonator according to claim 4, further comprising the upper electrode on which the passivation layer is not formed and a metal pad formed on the lower electrode.
前記犠牲層を覆うようにメンブレン層を形成する段階と、
ソフトエッチング（Ｓｏｆｔ ｅｔｃｈｉｎｇ）工程により、前記メンブレン層が第１層と第２層で構成されるように形成する段階と、
前記メンブレン層上に共振部を形成する段階と、を含む、バルク音響共振器の製造方法。 Forming a sacrificial layer on the substrate;
Forming a membrane layer to cover the sacrificial layer;
Forming the membrane layer as a first layer and a second layer by a soft etching process;
Forming a resonance part on the membrane layer, and manufacturing a bulk acoustic resonator.
前記メンブレン層上に下部電極を形成する段階と、
前記下部電極の少なくとも一部分を覆うように圧電体層を形成する段階と、
前記圧電体層の上部に配置されるように上部電極を形成する段階と、を備える、請求項７から９のいずれか一項に記載のバルク音響共振器の製造方法。 The step of forming the resonance part includes:
Forming a lower electrode on the membrane layer;
Forming a piezoelectric layer to cover at least a portion of the lower electrode;
The method of manufacturing a bulk acoustic resonator according to claim 7, further comprising: forming an upper electrode so as to be disposed on an upper portion of the piezoelectric layer.
外部に露出した前記上部電極と前記下部電極上に金属パッドを形成する段階と、をさらに含む、請求項１０に記載のバルク音響共振器の製造方法。 Forming a passivation layer to expose a portion of the upper electrode and the lower electrode;
The method of manufacturing a bulk acoustic resonator according to claim 10, further comprising: forming a metal pad on the upper electrode and the lower electrode exposed to the outside.
前記犠牲層をハライド系エッチングガスによって除去することでキャビティを形成する、請求項１２に記載のバルク音響共振器の製造方法。 The sacrificial layer is made of a silicon-based material,
The method for manufacturing a bulk acoustic resonator according to claim 12, wherein the sacrificial layer is removed with a halide-based etching gas to form a cavity.
活性領域の端部に配置されるようにフレーム部を形成する段階を備える、請求項１０に記載のバルク音響共振器の製造方法。 Forming the upper electrode comprises:
The method of manufacturing a bulk acoustic resonator according to claim 10, comprising forming a frame portion to be disposed at an end portion of the active region.
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Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN113824420A (en) * | 2021-08-23 | 2021-12-21 | 杭州电子科技大学 | Preparation method of single crystal film bulk acoustic resonator with electrode with double annular structure |
| CN113839638A (en) * | 2021-08-30 | 2021-12-24 | 杭州电子科技大学 | Method for preparing film bulk acoustic resonator with electrodes provided with double-ring and bridge structures |
| CN113839637A (en) * | 2021-08-26 | 2021-12-24 | 杭州电子科技大学 | Preparation method of monocrystal film bulk acoustic resonator with electrode ring groove and strip-shaped bulges |
| WO2022123816A1 (en) * | 2020-12-11 | 2022-06-16 | 株式会社村田製作所 | Piezoelectric vibrator, piezoelectric oscillator, and method for making piezoelectric vibrator |
| CN114759897A (en) * | 2022-04-11 | 2022-07-15 | 浙江星曜半导体有限公司 | Film bulk acoustic resonator and preparation method thereof |
| WO2024152534A1 (en) * | 2023-01-19 | 2024-07-25 | 诺思(天津)微系统有限责任公司 | Bulk acoustic wave resonator assembly with hollow bottom electrodes insulated from each other |
Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2005094735A (en) * | 2003-08-12 | 2005-04-07 | Murata Mfg Co Ltd | Electronic component and method of manufacturing the same |
| JP2008048380A (en) * | 2006-08-16 | 2008-02-28 | Samsung Electronics Co Ltd | Resonator and manufacturing |
| WO2009013938A1 (en) * | 2007-07-20 | 2009-01-29 | Murata Manufacturing Co., Ltd. | Piezoelectric resonator and piezoelectric filter |
| JP2012216797A (en) * | 2011-03-25 | 2012-11-08 | Semiconductor Energy Lab Co Ltd | Semiconductor device and manufacturing method for the same |
| JP2013175716A (en) * | 2012-01-26 | 2013-09-05 | Semiconductor Energy Lab Co Ltd | Semiconductor device and manufacturing method of the same |
| JP2014022456A (en) * | 2012-07-13 | 2014-02-03 | Tokyo Electron Ltd | Deposition method and deposition device |
-
2018
- 2018-04-26 JP JP2018085867A patent/JP2019193168A/en active Pending
Patent Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2005094735A (en) * | 2003-08-12 | 2005-04-07 | Murata Mfg Co Ltd | Electronic component and method of manufacturing the same |
| JP2008048380A (en) * | 2006-08-16 | 2008-02-28 | Samsung Electronics Co Ltd | Resonator and manufacturing |
| WO2009013938A1 (en) * | 2007-07-20 | 2009-01-29 | Murata Manufacturing Co., Ltd. | Piezoelectric resonator and piezoelectric filter |
| JP2012216797A (en) * | 2011-03-25 | 2012-11-08 | Semiconductor Energy Lab Co Ltd | Semiconductor device and manufacturing method for the same |
| JP2013175716A (en) * | 2012-01-26 | 2013-09-05 | Semiconductor Energy Lab Co Ltd | Semiconductor device and manufacturing method of the same |
| JP2014022456A (en) * | 2012-07-13 | 2014-02-03 | Tokyo Electron Ltd | Deposition method and deposition device |
Cited By (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2022123816A1 (en) * | 2020-12-11 | 2022-06-16 | 株式会社村田製作所 | Piezoelectric vibrator, piezoelectric oscillator, and method for making piezoelectric vibrator |
| JP7491408B2 (en) | 2020-12-11 | 2024-05-28 | 株式会社村田製作所 | Piezoelectric vibrator, piezoelectric oscillator, and method for manufacturing piezoelectric vibrator |
| CN113824420A (en) * | 2021-08-23 | 2021-12-21 | 杭州电子科技大学 | Preparation method of single crystal film bulk acoustic resonator with electrode with double annular structure |
| CN113839637A (en) * | 2021-08-26 | 2021-12-24 | 杭州电子科技大学 | Preparation method of monocrystal film bulk acoustic resonator with electrode ring groove and strip-shaped bulges |
| CN113839638A (en) * | 2021-08-30 | 2021-12-24 | 杭州电子科技大学 | Method for preparing film bulk acoustic resonator with electrodes provided with double-ring and bridge structures |
| CN114759897A (en) * | 2022-04-11 | 2022-07-15 | 浙江星曜半导体有限公司 | Film bulk acoustic resonator and preparation method thereof |
| WO2024152534A1 (en) * | 2023-01-19 | 2024-07-25 | 诺思(天津)微系统有限责任公司 | Bulk acoustic wave resonator assembly with hollow bottom electrodes insulated from each other |
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