[go: up one dir, main page]

JP2005286659A - Thin film type bulk wave device and manufacturing method thereof - Google Patents

Thin film type bulk wave device and manufacturing method thereof Download PDF

Info

Publication number
JP2005286659A
JP2005286659A JP2004096978A JP2004096978A JP2005286659A JP 2005286659 A JP2005286659 A JP 2005286659A JP 2004096978 A JP2004096978 A JP 2004096978A JP 2004096978 A JP2004096978 A JP 2004096978A JP 2005286659 A JP2005286659 A JP 2005286659A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
thin film
substrate
wave device
acoustic wave
bulk acoustic
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP2004096978A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Katsutoshi Takeda
勝利 武田
Masayuki Fujita
政行 藤田
Taizo Kobayashi
泰三 小林
Tatsuro Usuki
辰朗 臼杵
Kenichiro Wakizaka
健一郎 脇坂
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Sanyo Electric Co Ltd
Original Assignee
Sanyo Electric Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Sanyo Electric Co Ltd filed Critical Sanyo Electric Co Ltd
Priority to JP2004096978A priority Critical patent/JP2005286659A/en
Publication of JP2005286659A publication Critical patent/JP2005286659A/en
Pending legal-status Critical Current

Links

Images

Landscapes

  • Piezo-Electric Or Mechanical Vibrators, Or Delay Or Filter Circuits (AREA)

Abstract

【課題】 薄膜共振体の下地の形状変化による共振周波数のシフトを従来よりも抑制する薄膜型バルク波素子を提供する。
【解決手段】 薄膜型バルク波素子は、基板11上に形成された薄膜共振体12を備える。さらに、基板11は、加工により線膨張係数が小さくされた難変形部位である非晶質膜17を備えており、薄膜共振体12は、非晶質膜17において基板11に接合されている。これにより、共振周波数のシフトを従来よりも抑制することができる。
【選択図】 図1
PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a thin film bulk acoustic wave device that suppresses a shift in resonance frequency due to a shape change of a base of a thin film resonator as compared with the conventional one.
A thin film bulk acoustic wave device includes a thin film resonator 12 formed on a substrate 11. Further, the substrate 11 includes an amorphous film 17 that is a hardly deformable portion whose linear expansion coefficient is reduced by processing, and the thin film resonator 12 is bonded to the substrate 11 at the amorphous film 17. Thereby, the shift of the resonant frequency can be suppressed more than before.
[Selection] Figure 1

Description

本発明は、薄膜型バルク波素子に関し、特に、共振周波数のシフトを従来よりも抑制する技術に関する。 The present invention relates to a thin film bulk acoustic wave device, and more particularly to a technique for suppressing a shift in resonance frequency as compared with the conventional art.

従来から高周波共振器や高周波フィルタとして薄膜型バルク波素子の適用が提案されている。薄膜型バルク波素子は、圧電体薄膜が電気信号を弾性波に変換する性質を利用した素子であり、その原理や特徴の詳細は、非特許文献1に示されている。
図5は、従来の薄膜型バルク波素子の断面図である。
薄膜型バルク波素子は、主面に凹部16を有する基板11と、凹部16上に跨るように形成された薄膜共振体12により構成される。薄膜共振体12は、下部電極13、圧電体薄膜14、上部電極15からなる。この下部電極13と上部電極15との間に交流電圧が印加されると圧電体薄膜14が厚み振動を起こす。ここで、交流電圧の周波数が、薄膜共振体12の形状(特に、膜厚)に依存する厚み振動の共振周波数と一致すれば、薄膜共振体12は共振する。このような原理を利用して、高周波共振器や高周波フィルタを実現することができる。
Conventionally, application of a thin film bulk acoustic wave device as a high frequency resonator or a high frequency filter has been proposed. A thin film type bulk wave element is an element that utilizes the property that a piezoelectric thin film converts an electrical signal into an elastic wave, and details of its principle and features are shown in Non-Patent Document 1.
FIG. 5 is a cross-sectional view of a conventional thin film bulk acoustic wave device.
The thin film bulk acoustic wave device includes a substrate 11 having a recess 16 on the main surface and a thin film resonator 12 formed so as to straddle the recess 16. The thin film resonator 12 includes a lower electrode 13, a piezoelectric thin film 14, and an upper electrode 15. When an AC voltage is applied between the lower electrode 13 and the upper electrode 15, the piezoelectric thin film 14 undergoes thickness vibration. Here, if the frequency of the AC voltage matches the resonance frequency of the thickness vibration that depends on the shape (particularly, the film thickness) of the thin film resonator 12, the thin film resonator 12 resonates. Using such a principle, a high-frequency resonator and a high-frequency filter can be realized.

なお、薄膜型バルク波素子の性能を評価する要素としては、共振周波数の温度安定性がある。すなわち、素子の周囲温度の変化に対する共振周波数のシフト量がゼロに近いほどその性能が高いといえる。
上述のように、共振周波数は薄膜共振体12の形状に依存するので、薄膜型バルク波素子の温度安定性を向上させるためには、薄膜共振体12の温度変化に対する形状変化を抑えることが必要である。
弾性波素子技術ハンドブック 日本学術振興会弾性波素子技術第150委員会編 平成3年 オーム社 2編3章125乃至128頁
An element for evaluating the performance of the thin film bulk acoustic wave device is the temperature stability of the resonance frequency. In other words, the closer the shift amount of the resonance frequency with respect to the change in the ambient temperature of the element is, the higher the performance is.
As described above, since the resonance frequency depends on the shape of the thin film resonator 12, in order to improve the temperature stability of the thin film bulk acoustic wave device, it is necessary to suppress the shape change with respect to the temperature change of the thin film resonator 12. It is.
Acoustic Wave Element Technology Handbook Japan Society for the Promotion of Science Elastic Wave Element Technology 150th Committee ed.

しかしながら、近年の無線通信に利用されるGHz帯域における高周波共振器や高周波フィルタに薄膜型バルク波素子を適用しようとすると、薄膜共振体12の膜厚は数μm程度と非常に薄くなる。これにより、共振周波数のシフトの要因に、基板11からの影響が無視できなくなっている。これは、基板11の温度変化に対する形状変化に伴い薄膜共振体12が変形するためである。
そこで、本発明は、薄膜共振体12の下地の形状変化による共振周波数のシフトを従来よりも抑制する薄膜型バルク波素子およびその製造方法を提供することを目的とする。
However, when a thin film bulk acoustic wave element is applied to a high frequency resonator or high frequency filter in the GHz band used for recent wireless communication, the film thickness of the thin film resonator 12 becomes as thin as about several μm. As a result, the influence from the substrate 11 cannot be ignored as a factor of the resonance frequency shift. This is because the thin film resonator 12 is deformed as the shape of the substrate 11 changes with temperature.
Accordingly, an object of the present invention is to provide a thin-film bulk acoustic wave element that suppresses a shift in resonance frequency due to a change in the shape of the base of the thin-film resonator 12 and a method for manufacturing the same.

本発明に係る薄膜型バルク波素子は、基板上に形成された薄膜共振体を備える薄膜型バルク波素子であって、前記基板は、加工により線膨張係数が小さくされた難変形部位を備え、前記薄膜共振体は、前記難変形部位において前記基板に接合されている。   A thin film type bulk wave device according to the present invention is a thin film type bulk wave device including a thin film resonator formed on a substrate, and the substrate includes a hardly deformable portion whose linear expansion coefficient is reduced by processing, The thin film resonator is bonded to the substrate at the hardly deformable portion.

上記構成によれば、基板の一部である難変形部位は、基板そのままの状態よりも温度変化に対する形状変化が小さくなる。したがって、薄膜型バルク波素子は、薄膜共振体の下地の形状変化を従来よりも抑制し、それに伴い共振周波数のシフトを抑制することができる。
また、前記難変形部位は、単結晶シリコンを非晶質シリコンとすることにより線膨張係数が小さくされていることとしてもよい。
According to the said structure, the shape change with respect to a temperature change becomes small rather than the state with a board | substrate as it is in the difficult deformation | transformation site | part which is a part of board | substrate. Therefore, the thin-film bulk acoustic wave element can suppress the change in the shape of the base of the thin-film resonator as compared with the related art, and can accordingly suppress the shift of the resonance frequency.
Further, the hardly deformable portion may have a linear expansion coefficient reduced by using single crystal silicon as amorphous silicon.

単結晶シリコンと非晶質シリコンの各線膨張係数は、以下の通りである。
(1)−30℃における線膨張係数
単結晶シリコン:約1.5×10-6(K-1
非晶質シリコン:約1.0×10-6(K-1
(2)120℃における線膨張係数
単結晶シリコン:約3.0×10-6(K-1
非晶質シリコン:約1.3×10-6(K-1
これによれば、−30℃及び120℃のいずれの場合でも、非晶質シリコンは、単結晶シリコンよりも線膨張係数が小さい。また、これら以外の温度でも同様の傾向があると考えられる。
このように、非晶質シリコンは、単結晶シリコンよりも温度変化に対する形状変化が小さいので、形状変化に伴う薄膜共振体の共振周波数のシフトを抑制することができる。
The linear expansion coefficients of single crystal silicon and amorphous silicon are as follows.
(1) Linear expansion coefficient single crystal silicon at −30 ° C .: about 1.5 × 10 −6 (K −1 )
Amorphous silicon: about 1.0 × 10 −6 (K −1 )
(2) Linear expansion coefficient single crystal silicon at 120 ° C .: about 3.0 × 10 −6 (K −1 )
Amorphous silicon: about 1.3 × 10 −6 (K −1 )
According to this, amorphous silicon has a smaller linear expansion coefficient than single crystal silicon in both cases of −30 ° C. and 120 ° C. Moreover, it is thought that there exists a similar tendency also at temperature other than these.
As described above, since amorphous silicon has a smaller shape change with respect to a temperature change than single crystal silicon, a shift in the resonance frequency of the thin film resonator accompanying the shape change can be suppressed.

本発明に係る製造方法は、主面に凹部を有する基板と、当該凹部上に跨るように形成された薄膜共振体とを備える薄膜型バルク波素子の製造方法であって、前記凹部が形成されていない基板主面における凹部形成予定部位以外の部位を、エッチングレートが前記凹部形成予定部位よりも遅い変質部とする変質部形成ステップと、前記凹部形成予定部位の一部と、前記変質部の一部又は全部とを覆うように前記薄膜共振体を形成する薄膜共振体形成ステップと、前記基板にエッチングを施して前記凹部形成予定部位に凹部を形成する凹部形成ステップとを含む。
薄膜型バルク波素子の性能を評価する要素は、共振周波数の温度安定性の他に、圧電係数がある。圧電係数は、電場の印加に対する圧電体薄膜のひずみの大きさを表し、その値が大きいほど薄膜型バルク波素子の性能がよいとされる。
上記構成によれば、当該製造方法は、基板主面の変質していない部位の上部に薄膜共振体を形成した後に、その変質していない部位をエッチングにより除去して凹部を形成する。このように、薄膜共振体は、基板の変質していない部位(即ち、基板本体)の上部に形成されるのでその結晶性が良くなり、それに伴い圧電係数が向上する。
A manufacturing method according to the present invention is a method of manufacturing a thin film bulk acoustic wave device including a substrate having a concave portion on a main surface and a thin film resonator formed so as to straddle the concave portion, wherein the concave portion is formed. A modified part forming step in which a part other than the part where the concave part is to be formed on the main surface of the substrate is an altered part whose etching rate is slower than the part where the concave part is to be formed; a part of the part where the concave part is to be formed; It includes a thin film resonator forming step for forming the thin film resonator so as to cover a part or all of the thin film resonator, and a recess forming step for etching the substrate to form a recess at the recess forming portion.
In addition to the temperature stability of the resonance frequency, an element for evaluating the performance of the thin film bulk wave element is a piezoelectric coefficient. The piezoelectric coefficient represents the magnitude of strain of the piezoelectric thin film with respect to the applied electric field, and the larger the value, the better the performance of the thin film bulk wave device.
According to the above configuration, in the manufacturing method, after the thin film resonator is formed on an upper portion of the substrate main surface that is not deteriorated, the unmodified portion is removed by etching to form a recess. As described above, since the thin film resonator is formed on the upper portion of the substrate where the substrate is not deteriorated (that is, the substrate body), the crystallinity is improved, and the piezoelectric coefficient is improved accordingly.

また、前記基板は、単結晶シリコンからなり、前記変質部形成ステップは、前記基板主面の前記凹部形成予定部位以外の部位にイオンを注入することにより前記変質部を形成することとしてもよい。
上記構成によれば、変質部は、イオン注入により形成される。イオン注入をすれば、注入部位は、非晶質に変質することに伴い、その線膨張係数が小さくなる。
Moreover, the said board | substrate consists of single crystal silicon, and the said quality change part formation step is good also as forming the said quality change part by implanting ion to parts other than the said recessed part formation plan part of the said board | substrate main surface.
According to the above configuration, the altered portion is formed by ion implantation. When ion implantation is performed, the linear expansion coefficient of the implantation site becomes small as the implantation site changes to amorphous.

これにより、薄膜共振体の下地の形状変化を従来よりも抑制し、それに伴い共振周波数のシフトを抑制することができる薄膜型バルク波素子を製造することができる。
また、前記変質部形成ステップにおいて注入されるイオンは、金、炭素、チタン、プラチナのうちのいずれかのイオンであることとしてもよい。
上記に掲げるイオンは、単結晶シリコン基板に注入された場合に、注入部位のエッチングレートを遅くすることが知られている。したがって、イオン注入が施された変質部は、イオン注入が施されていない凹部形成予定部位に比べてエッチングレートが遅くなる。これにより、凹部形成ステップにおいて凹部形成予定部位が選択的にエッチングされるので、容易に凹部を形成することができる。
As a result, it is possible to manufacture a thin film bulk acoustic wave element that can suppress the change in the shape of the base of the thin film resonator more than before and can suppress the shift of the resonance frequency accordingly.
The ions implanted in the altered portion forming step may be any one of gold, carbon, titanium, and platinum.
The ions listed above are known to slow the etching rate at the implantation site when implanted into a single crystal silicon substrate. Therefore, the altered portion subjected to the ion implantation has a slower etching rate than the portion where the recess is to be formed where the ion implantation is not performed. Thereby, since the recessed part formation scheduled site | part is selectively etched in a recessed part formation step, a recessed part can be formed easily.

図1は、本発明に係る薄膜型バルク波素子の断面図である。
薄膜型バルク波素子は、薄膜共振体12が非晶質膜17を介して基板11に接合された構造となっている。この点が従来の薄膜型バルク波素子(図5参照)と異なる。
基板11は、(100)単結晶シリコンからなり、その厚みは約300μmである。
下部電極13、上部電極15は、いずれもモリブデンからなり、スパッタ法によりそれぞれ約200nmの厚みに成膜されている。
圧電体薄膜14は、窒化アルミニウムからなり、その厚みは約1μmである。なお、薄膜共振体12の幅は約100μmである。
非晶質膜17は、非晶質シリコンからなり、イオン注入により基板11の表面から約2μmの深さまで形成されている。非晶質シリコンは、単結晶シリコンに比べて線膨張係数が小さいことが知られている。線膨張係数の数値は、以下の通りである。
(1)−30℃における線膨張係数
単結晶シリコン:約1.5×10-6(K-1
非晶質シリコン:約1.0×10-6(K-1
(2)120℃における線膨張係数
単結晶シリコン:約3.0×10-6(K-1
非晶質シリコン:約1.3×10-6(K-1
これによれば、−30℃及び120℃のいずれの場合でも、非晶質シリコンは、単結晶シリコンよりも線膨張係数が小さい。また、これら以外の温度でも同様の傾向があると考えられる。
このように、非晶質シリコンは、単結晶シリコンよりも温度変化に対する形状変化が小さいので、形状変化に伴う薄膜共振体の共振周波数のシフトを抑制することができる。具体的には、従来の薄膜型バルク波素子では、共振周波数の温度係数が約30ppm/℃であるところ、上記構成の薄膜型バルク波素子では、9ppm/℃となり、優れた温度安定性を示すことを確認した。
以下に、図2、図3および図4を用いて、上述の薄膜型バルク波素子の製造方法について説明する。
FIG. 1 is a cross-sectional view of a thin film bulk acoustic wave device according to the present invention.
The thin film bulk acoustic wave device has a structure in which a thin film resonator 12 is bonded to a substrate 11 via an amorphous film 17. This is different from the conventional thin film bulk wave device (see FIG. 5).
The substrate 11 is made of (100) single crystal silicon and has a thickness of about 300 μm.
Each of the lower electrode 13 and the upper electrode 15 is made of molybdenum, and is formed to a thickness of about 200 nm by sputtering.
The piezoelectric thin film 14 is made of aluminum nitride and has a thickness of about 1 μm. The width of the thin film resonator 12 is about 100 μm.
The amorphous film 17 is made of amorphous silicon and is formed to a depth of about 2 μm from the surface of the substrate 11 by ion implantation. Amorphous silicon is known to have a smaller linear expansion coefficient than single crystal silicon. The numerical value of the linear expansion coefficient is as follows.
(1) Linear expansion coefficient single crystal silicon at −30 ° C .: about 1.5 × 10 −6 (K −1 )
Amorphous silicon: about 1.0 × 10 −6 (K −1 )
(2) Linear expansion coefficient single crystal silicon at 120 ° C .: about 3.0 × 10 −6 (K −1 )
Amorphous silicon: about 1.3 × 10 −6 (K −1 )
According to this, amorphous silicon has a smaller linear expansion coefficient than single crystal silicon in both cases of −30 ° C. and 120 ° C. Moreover, it is thought that there exists a similar tendency also at temperature other than these.
As described above, since amorphous silicon has a smaller shape change with respect to a temperature change than single crystal silicon, a shift in the resonance frequency of the thin film resonator accompanying the shape change can be suppressed. Specifically, in the conventional thin film type bulk wave device, the temperature coefficient of the resonance frequency is about 30 ppm / ° C., but in the thin film type bulk wave device having the above configuration, it becomes 9 ppm / ° C. and exhibits excellent temperature stability. It was confirmed.
Below, the manufacturing method of the above-mentioned thin film type bulk acoustic wave device is explained using FIG. 2, FIG. 3 and FIG.

図2は、本発明に係る薄膜型バルク波素子の非晶質膜17の形成過程を示す図である。
図2(a)は、薄膜型バルク波素子の上面図である。基板主面において凹部形成予定部位にはマスク24が堆積されている。
図2(b)は、薄膜型バルク波素子のA−A断面における断面図である。基板主面の垂直方向から基板11にイオン25が打ち込まれる。これにより、基板11のマスク24による保護部位以外の部位にイオンが注入されて非晶質膜17が形成される。ここでは、約3MeVの金イオンを100Kにおいて約1×1017cm-2注入するものとする。
この後、マスク24が除去されて、薄膜共振体12の形成過程へと進む。
FIG. 2 is a diagram showing a process of forming the amorphous film 17 of the thin film bulk acoustic wave device according to the present invention.
FIG. 2A is a top view of the thin film bulk acoustic wave device. A mask 24 is deposited on the portion where the recess is to be formed on the main surface of the substrate.
FIG. 2B is a cross-sectional view of the thin film bulk acoustic wave device taken along the line AA. Ions 25 are implanted into the substrate 11 from the direction perpendicular to the main surface of the substrate. As a result, ions are implanted into a portion of the substrate 11 other than the portion protected by the mask 24 to form the amorphous film 17. Here, it is assumed that about 3 × 10 17 cm −2 of about 3 MeV gold ions are implanted at 100K.
Thereafter, the mask 24 is removed, and the process proceeds to the formation process of the thin film resonator 12.

図3は、本発明に係る薄膜型バルク波素子の薄膜共振体12の形成過程を示す図である。
図3(a)は、薄膜型バルク波素子の上面図である。マスク24が除去されたマスク除去部分26の一部と非晶質膜17の一部とを覆うように薄膜共振体12が形成される。
図3(b)は、薄膜型バルク波素子のB−B断面における断面図である。マスク除去部分26は、基板11本体の単結晶シリコンが基板主面に露出している。その上を覆うように薄膜共振体12が成膜されている。したがって、圧電体薄膜14の結晶性が良好となり、それに伴い圧電係数を向上させることができる。圧電係数は、電場の印加に対する圧電体薄膜14のひずみの大きさを表し、その値が大きいほど薄膜型バルク波素子の性能がよいとされる。
FIG. 3 is a diagram showing a process of forming the thin film resonator 12 of the thin film bulk acoustic wave device according to the present invention.
FIG. 3A is a top view of the thin film bulk acoustic wave device. The thin film resonator 12 is formed so as to cover a part of the mask removal portion 26 from which the mask 24 has been removed and a part of the amorphous film 17.
FIG. 3B is a cross-sectional view of the thin film bulk acoustic wave device taken along the line BB. In the mask removal portion 26, the single crystal silicon of the main body of the substrate 11 is exposed on the main surface of the substrate. A thin film resonator 12 is formed so as to cover it. Therefore, the crystallinity of the piezoelectric thin film 14 is improved, and the piezoelectric coefficient can be improved accordingly. The piezoelectric coefficient represents the magnitude of strain of the piezoelectric thin film 14 with respect to the application of an electric field. The larger the value, the better the performance of the thin film bulk wave device.

次に、凹部16の形成過程へと進む。
図4は、本発明に係る薄膜型バルク波素子の凹部16の形成過程を示す図である。
図4(a)は、薄膜型バルク波素子の上面図である。凹部16を形成するには、基板11を水酸化カリウム(KOH)や水酸化テトラメチルアンモニウム(TMAH)により異方性エッチングを施す。ここでは、KOHは20〜50パーセント濃度、TMAHは10〜25パーセント濃度のものを用いる。
Next, the process proceeds to the formation process of the recess 16.
FIG. 4 is a view showing a process of forming the recess 16 of the thin film bulk acoustic wave device according to the present invention.
FIG. 4A is a top view of the thin film bulk acoustic wave device. In order to form the recess 16, the substrate 11 is anisotropically etched with potassium hydroxide (KOH) or tetramethylammonium hydroxide (TMAH). Here, KOH has a concentration of 20 to 50 percent and TMAH has a concentration of 10 to 25 percent.

図4(b)は、薄膜型バルク波素子のC−C断面における断面図である。単結晶シリコンは、金イオンが注入されることにより、エッチングレートが遅くなることが知られている。つまり、非晶質膜17は、マスク除去部分26に比べてエッチングレートが遅くなる。これにより、マスク除去部分26が選択的にエッチングされるので凹部16が容易に形成される。   FIG. 4B is a cross-sectional view of the thin film bulk acoustic wave device taken along the line CC. It is known that single crystal silicon has a slow etching rate when gold ions are implanted. That is, the etching rate of the amorphous film 17 is slower than that of the mask removal portion 26. Thereby, the mask removal portion 26 is selectively etched, so that the recess 16 is easily formed.

上述の製造方法により、図1に示す薄膜型バルク波素子を製造することができる。
なお、当該製造方法は、従来の製造方法よりも圧電係数が良好な薄膜型バルク波素子を製造することができる。この点について従来の製造方法と比較して説明する。
図6は、従来の薄膜型バルク波素子の製造工程を示す図である。
まず、図6(a)に示すように、基板11にマスク21をかけて異方性エッチングにより凹部16を形成する。次に、図6(b)に示すように、凹部16にリン酸シリケートガラス(PSG)の犠牲層23を堆積した後、基板11表面を研磨により平坦化する。その後、図6(c)に示すように、犠牲層23上部に薄膜共振体12を形成する。最後に、図6(d)に示すように、フッ酸(HF+H2O)により犠牲層23をエッチングすることにより凹部16を形成する。これにより、薄膜型バルク波素子が製造される。
従来の製造方法では、図6(c)に示すように、薄膜共振体12は犠牲層23であるPSGの上面に成膜される。
一方、本発明の製造方法では、図3に示すように、薄膜共振体12は単結晶シリコンが露出したマスク除去部分26の上面に成膜される。
一般的に、圧電係数は、圧電体薄膜14の結晶性に依存し、圧電体薄膜14の結晶性は、その成膜時の下地の結晶性に依存している。単結晶シリコンは、PSGよりも結晶性が優れているため、本発明の製造方法は、従来の製造方法よりも圧電係数が良好な薄膜型バルク波素子を製造することができる。
(変形例)
なお、実施の形態では、薄膜共振体12の下地を非晶質膜17とすることにより共振周波数のシフトを抑制しているが、これに限らない。基板11のうちの薄膜共振体12が接合している部位が、それ以外の部位よりも線膨張係数が小さければよい。
The thin film bulk acoustic wave device shown in FIG. 1 can be manufactured by the manufacturing method described above.
Note that this manufacturing method can manufacture a thin film bulk acoustic wave element having a better piezoelectric coefficient than the conventional manufacturing method. This point will be described in comparison with a conventional manufacturing method.
FIG. 6 is a diagram showing a manufacturing process of a conventional thin film bulk acoustic wave device.
First, as shown in FIG. 6A, a mask 21 is applied to the substrate 11 to form a recess 16 by anisotropic etching. Next, as shown in FIG. 6B, after a sacrificial layer 23 of phosphate silicate glass (PSG) is deposited in the recess 16, the surface of the substrate 11 is flattened by polishing. Thereafter, as shown in FIG. 6C, the thin film resonator 12 is formed on the sacrificial layer 23. Finally, as shown in FIG. 6D, the recess 16 is formed by etching the sacrificial layer 23 with hydrofluoric acid (HF + H 2 O). Thereby, a thin film type bulk wave device is manufactured.
In the conventional manufacturing method, as shown in FIG. 6C, the thin film resonator 12 is formed on the upper surface of the PSG that is the sacrificial layer 23.
On the other hand, in the manufacturing method of the present invention, as shown in FIG. 3, the thin film resonator 12 is formed on the upper surface of the mask removal portion 26 where the single crystal silicon is exposed.
In general, the piezoelectric coefficient depends on the crystallinity of the piezoelectric thin film 14, and the crystallinity of the piezoelectric thin film 14 depends on the crystallinity of the base at the time of film formation. Since single crystal silicon has better crystallinity than PSG, the manufacturing method of the present invention can manufacture a thin film bulk wave device having a piezoelectric coefficient better than that of the conventional manufacturing method.
(Modification)
In the embodiment, the shift of the resonance frequency is suppressed by using the amorphous film 17 as the base of the thin film resonator 12, but the present invention is not limited to this. It is only necessary that the portion of the substrate 11 where the thin film resonator 12 is bonded has a smaller linear expansion coefficient than the other portions.

なお、実施の形態では、製造上の便宜から基板11の一部を非晶質膜17としているが、これに限らない。例えば、基板11の上面に非晶質膜17を積層して、その上に薄膜共振体12を形成する形態でもかまわない。
なお、実施の形態では、凹部形成予定部位以外の部位を、イオン注入によりエッチングレートを遅くしているが、これに限らず、他の方法によりエッチングレートを遅くしてもよい。
In the embodiment, a part of the substrate 11 is the amorphous film 17 for convenience of manufacturing, but the present invention is not limited to this. For example, the amorphous film 17 may be laminated on the upper surface of the substrate 11 and the thin film resonator 12 may be formed thereon.
In the embodiment, the etching rate is slowed down by ion implantation in parts other than the part where the recess is to be formed. However, the present invention is not limited to this, and the etching rate may be slowed down by other methods.

なお、実施の形態では、単結晶シリコン基板のエッチングレートを遅くするイオンとして金イオンを利用しているが、これに限らない。例えば、同様の効果を奏するイオンとして、炭素、チタン、プラチナなどが知られているので、これらを利用してもよい。
なお、実施の形態では、凹部16を形成するにあたり、基板11の表面(薄膜共振体12が形成されている面)からエッチングを施しているが、これに限らず、基板11の裏面からマスク除去部分26に向けてエッチングを施す形態でもかまわない。この場合には、図3(a)において、マスク除去部分26の一部ではなく全部を覆うように薄膜共振体12を形成してもよい。
Note that in the embodiment, gold ions are used as ions for slowing the etching rate of the single crystal silicon substrate, but the present invention is not limited to this. For example, carbon, titanium, platinum and the like are known as ions having the same effect, and these may be used.
In the embodiment, the recess 16 is formed by etching from the surface of the substrate 11 (the surface on which the thin film resonator 12 is formed). However, the present invention is not limited to this, and the mask is removed from the back surface of the substrate 11. An embodiment in which etching is performed toward the portion 26 may be employed. In this case, in FIG. 3A, the thin film resonator 12 may be formed so as to cover not the part of the mask removal portion 26 but the whole.

本発明は、無線通信端末における高周波帯域のバンドパスフィルタなどに利用することができる。   The present invention can be used for a high-frequency bandpass filter in a wireless communication terminal.

本発明に係る薄膜型バルク波素子の断面図である。1 is a cross-sectional view of a thin film bulk acoustic wave device according to the present invention. 本発明に係る薄膜型バルク波素子の非晶質膜17の形成過程を示す図である。It is a figure which shows the formation process of the amorphous film 17 of the thin film type bulk wave element concerning this invention. 本発明に係る薄膜型バルク波素子の薄膜共振体12の形成過程を示す図である。It is a figure which shows the formation process of the thin film resonator 12 of the thin film type bulk wave element concerning this invention. 本発明に係る薄膜型バルク波素子の凹部16の形成過程を示す図である。It is a figure which shows the formation process of the recessed part 16 of the thin film type bulk wave element concerning this invention. 従来の薄膜型バルク波素子の断面図である。It is sectional drawing of the conventional thin film type bulk wave element. 従来の薄膜型バルク波素子の製造工程を示す図である。It is a figure which shows the manufacturing process of the conventional thin film type bulk wave element.

符号の説明Explanation of symbols

11 基板
12 薄膜共振体
13 下部電極
14 圧電体薄膜
15 上部電極
16 凹部
17 非晶質膜
24 マスク
25 イオン
26 マスク除去部分
DESCRIPTION OF SYMBOLS 11 Substrate 12 Thin film resonator 13 Lower electrode 14 Piezoelectric thin film 15 Upper electrode 16 Recess 17 Amorphous film 24 Mask 25 Ion 26 Mask removal part

Claims (5)

基板上に形成された薄膜共振体を備える薄膜型バルク波素子であって、
前記基板は、加工により線膨張係数が小さくされた難変形部位を備え、
前記薄膜共振体は、前記難変形部位において前記基板に接合されていること
を特徴とする薄膜型バルク波素子。
A thin film bulk acoustic wave device including a thin film resonator formed on a substrate,
The substrate includes a hardly deformable portion whose linear expansion coefficient is reduced by processing,
The thin film bulk acoustic wave device is characterized in that the thin film resonator is bonded to the substrate at the hardly deformable portion.
前記難変形部位は、単結晶シリコンを非晶質シリコンとすることにより線膨張係数が小さくされていること
を特徴とする請求項1に記載の薄膜型バルク波素子。
2. The thin film bulk acoustic wave device according to claim 1, wherein the hardly deformable portion has a coefficient of linear expansion reduced by using single crystal silicon as amorphous silicon. 3.
主面に凹部を有する基板と、当該凹部上に跨るように形成された薄膜共振体とを備える薄膜型バルク波素子の製造方法であって、
前記凹部が形成されていない基板主面における凹部形成予定部位以外の部位を、エッチングレートが前記凹部形成予定部位よりも遅い変質部とする変質部形成ステップと、
前記凹部形成予定部位の一部と、前記変質部の一部又は全部とを覆うように前記薄膜共振体を形成する薄膜共振体形成ステップと、
前記基板にエッチングを施して前記凹部形成予定部位に凹部を形成する凹部形成ステップと
を含むことを特徴とする薄膜型バルク波素子の製造方法。
A method of manufacturing a thin film bulk acoustic wave device comprising a substrate having a recess on a main surface and a thin film resonator formed so as to straddle the recess,
A modified part forming step in which a part other than the part where the concave part is to be formed on the main surface of the substrate where the concave part is not formed is an altered part whose etching rate is slower than the part where the concave part is scheduled to be formed;
A thin film resonator forming step of forming the thin film resonator so as to cover a part of the recessed portion formation scheduled portion and a part or all of the altered portion;
A method of manufacturing a thin film bulk acoustic wave device, comprising: a recess forming step of etching the substrate to form a recess in the recess formation planned portion.
前記基板は、単結晶シリコンからなり、
前記変質部形成ステップは、
前記基板主面の前記凹部形成予定部位以外の部位にイオンを注入することにより前記変質部を形成すること
を特徴とする請求項3に記載の薄膜型バルク波素子の製造方法。
The substrate is made of single crystal silicon,
The altered part forming step includes:
4. The method of manufacturing a thin film bulk acoustic wave device according to claim 3, wherein the altered portion is formed by implanting ions into a portion other than the portion where the concave portion is to be formed on the main surface of the substrate.
前記変質部形成ステップにおいて注入されるイオンは、
金、炭素、チタン、プラチナのうちのいずれかのイオンであること
を特徴とする請求項4に記載の薄膜型バルク波素子の製造方法。
Ions implanted in the altered portion forming step are:
The method for producing a thin film bulk acoustic wave device according to claim 4, wherein the ion is any one of gold, carbon, titanium, and platinum.
JP2004096978A 2004-03-29 2004-03-29 Thin film type bulk wave device and manufacturing method thereof Pending JP2005286659A (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2004096978A JP2005286659A (en) 2004-03-29 2004-03-29 Thin film type bulk wave device and manufacturing method thereof

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2004096978A JP2005286659A (en) 2004-03-29 2004-03-29 Thin film type bulk wave device and manufacturing method thereof

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JP2005286659A true JP2005286659A (en) 2005-10-13

Family

ID=35184584

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2004096978A Pending JP2005286659A (en) 2004-03-29 2004-03-29 Thin film type bulk wave device and manufacturing method thereof

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP2005286659A (en)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2009212620A (en) * 2008-02-29 2009-09-17 Kyocera Corp Process for fabricating thin-film resonator
CN114284745A (en) * 2022-01-04 2022-04-05 电子科技大学 Optical mechanical structure type frequency selective surface

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2009212620A (en) * 2008-02-29 2009-09-17 Kyocera Corp Process for fabricating thin-film resonator
CN114284745A (en) * 2022-01-04 2022-04-05 电子科技大学 Optical mechanical structure type frequency selective surface

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP4345049B2 (en) Thin film acoustic resonator and manufacturing method thereof
US8028389B2 (en) Method for fabricating a surface acoustic wave device
US10553778B2 (en) Piezoelectric device and method for manufacturing piezoelectric device
WO2004013893A2 (en) Piezo electric on seminconductor on- insulator resonator
US8431031B2 (en) Method for producing a bulk wave acoustic resonator of FBAR type
JP2007028669A (en) Method for manufacturing thin film acoustic resonator
JPWO2005060091A1 (en) Method for manufacturing piezoelectric thin film device and piezoelectric thin film device
CN101026368A (en) Film bulk acoustic resonator and method of manufacturing same
JPH0584684B2 (en)
JP2007335977A (en) Electron device
TW201246639A (en) Piezoelectric resonators and fabrication processes
JP5796316B2 (en) Method for manufacturing piezoelectric device
JP2010022000A (en) Resonator, and method of forming resonator
WO2013031747A1 (en) Piezoelectric bulk wave device and production method therefor
JP5817928B2 (en) Elastic wave device
JP4730383B2 (en) Thin film acoustic resonator and manufacturing method thereof
JP4373936B2 (en) Thin film piezoelectric resonator and manufacturing method thereof
US8456258B2 (en) Bulk acoustic wave resonator disposed on a substrate having a buried cavity formed therein providing different substrate thicknesses underneath the resonator
JP2005286659A (en) Thin film type bulk wave device and manufacturing method thereof
US20240339985A1 (en) Temperature-stable mems resonator
JP5032370B2 (en) Method for manufacturing thin film resonator
CN111030631B (en) Method for manufacturing acoustic wave device and acoustic wave device
JP2008277964A (en) Thin film piezoelectric resonator and manufacturing method thereof
KR100541596B1 (en) Fabrication method of FBAR and FBAR bandpass filter using preferential orientation of piezoelectric layer by auxiliary seed.
CN120238087A (en) Piezoelectric MEMS resonator, semiconductor device, method of manufacturing the same, and electronic component