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▶ アールエフ３６０・シンガポール・ピーティーイー・リミテッドの特許一覧
(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】公開特許公報(A)
(11)【公開番号】P2024116136
(43)【公開日】2024-08-27
(54)【発明の名称】改良された上部電極接続部を有するＢＡＷ共振器
(51)【国際特許分類】
H03H 9/17 20060101AFI20240820BHJP
【ＦＩ】
H03H9/17 F
【審査請求】有
【請求項の数】1
【出願形態】ＯＬ
【外国語出願】
(21)【出願番号】P 2024078737
(22)【出願日】2024-05-14
(62)【分割の表示】P 2021504222の分割
【原出願日】2019-07-01
(31)【優先権主張番号】102018118701.7
(32)【優先日】2018-08-01
(33)【優先権主張国・地域又は機関】DE
(71)【出願人】
【識別番号】523171814
【氏名又は名称】アールエフ３６０・シンガポール・ピーティーイー・リミテッド
(74)【代理人】
【識別番号】110003708
【氏名又は名称】弁理士法人鈴榮特許綜合事務所
(72)【発明者】
【氏名】マクシミリアン・シーク
(72)【発明者】
【氏名】ウィリー・アイグナー
(57)【要約】 （修正有）
【課題】フィルタ回路内の共振器の低オーム相互接続を提供するＢＡＷ共振器を提供する。
【解決手段】ＢＡＷ共振器は、下部電極と、圧電層と、上部電極とを備える。上部電極接続部が上部電極より上の平面に配置される。これを行うために、スペーサが上部電極上に配置される。キャッピング層ＣＬは、上部電極との間の空気で満たされた間隙が維持されるように、上部電極から離れてスペーサＣＳ上に位置している。ここで、上部電極接続部がキャッピング層より上に配置される。導電性経路は、上部電極と上部電極接続部とを接続する。このような共振器は、１つの横方向設計だけが必要である。
【選択図】図１１Ｂ
【解決手段】ＢＡＷ共振器は、下部電極と、圧電層と、上部電極とを備える。上部電極接続部が上部電極より上の平面に配置される。これを行うために、スペーサが上部電極上に配置される。キャッピング層ＣＬは、上部電極との間の空気で満たされた間隙が維持されるように、上部電極から離れてスペーサＣＳ上に位置している。ここで、上部電極接続部がキャッピング層より上に配置される。導電性経路は、上部電極と上部電極接続部とを接続する。このような共振器は、１つの横方向設計だけが必要である。
【選択図】図１１Ｂ
【特許請求の範囲】
【請求項1】
ＢＡＷ共振器であって、
－下部電極と、
－圧電層と、
－上部電極と、
－前記上部電極上に配置されたスペーサと、
－前記スペーサ上に位置し、前記上部電極との間の空気で満たされた間隙を維持するキャッピング層と、
－前記キャッピング層より上に配置された上部電極接続部と、
－上部電極と上部電極接続部とを接続する導電性経路と
を備えるＢＡＷ共振器。
－下部電極と、
－圧電層と、
－上部電極と、
－前記上部電極上に配置されたスペーサと、
－前記スペーサ上に位置し、前記上部電極との間の空気で満たされた間隙を維持するキャッピング層と、
－前記キャッピング層より上に配置された上部電極接続部と、
－上部電極と上部電極接続部とを接続する導電性経路と
を備えるＢＡＷ共振器。
【請求項2】
前記スペーサは、前記導電性経路を提供するために活性共振器領域のマージンに位置する導電性フレームである、
先の請求項に記載のＢＡＷ共振器。
先の請求項に記載のＢＡＷ共振器。
【請求項3】
前記キャッピング層は、リリース孔を有する誘電体層であり、
有機シール層は、前記キャッピング層を覆う、
先の請求項のうちの一項に記載のＢＡＷ共振器。
有機シール層は、前記キャッピング層を覆う、
先の請求項のうちの一項に記載のＢＡＷ共振器。
【請求項4】
前記スペーサは、活性共振器領域のマージンに位置する導電性フレームであり、
有機シール層は、前記キャッピング層を覆い、
上部金属層は、前記シール層の上に配置され、
スペーサと上部金属層との間の電気接触は、前記シール層が導電性フィラーで充填されることによって、または前記有機シール層を通るフレーム状もしくはフレーム形状の貫通接触部によって行われ、前記有機シール層は電気的に絶縁する、
先の請求項のうちの一項に記載のＢＡＷ共振器。
有機シール層は、前記キャッピング層を覆い、
上部金属層は、前記シール層の上に配置され、
スペーサと上部金属層との間の電気接触は、前記シール層が導電性フィラーで充填されることによって、または前記有機シール層を通るフレーム状もしくはフレーム形状の貫通接触部によって行われ、前記有機シール層は電気的に絶縁する、
先の請求項のうちの一項に記載のＢＡＷ共振器。
【請求項5】
圧電層、上部電極、スペーサ、およびシール層は、同じ第１のベース領域を有するように構成され、
前記下部電極は、前記下部電極をエッチング停止層として使用することができるように、前記第１のベース領域より大きい第２のベース領域を有する、
先の請求項のうちの一項に記載のＢＡＷ共振器。
前記下部電極は、前記下部電極をエッチング停止層として使用することができるように、前記第１のベース領域より大きい第２のベース領域を有する、
先の請求項のうちの一項に記載のＢＡＷ共振器。
【請求項6】
－多数の同様のＢＡＷ共振器が共通の基板上に並んで配置されており、
－前記ＢＡＷ共振器の各々と前記基板との間にはブラッグミラーが配置されており、
－前記ＢＡＷ共振器の各々の下の前記ブラッグミラーおよび前記下部電極は構造化されており、そのため互いに電気的に絶縁されており、
－前記基板上の前記ＢＡＷ共振器間の空間は、フィラー誘電体が充填され、
－前記フィラー誘電体は、平坦化された表面を有し、
－前記上部電極接続部は、前記フィラー誘電体の前記平坦化された表面の上に配置されている、
先の請求項のうちの一項に記載のＢＡＷ共振器。
－前記ＢＡＷ共振器の各々と前記基板との間にはブラッグミラーが配置されており、
－前記ＢＡＷ共振器の各々の下の前記ブラッグミラーおよび前記下部電極は構造化されており、そのため互いに電気的に絶縁されており、
－前記基板上の前記ＢＡＷ共振器間の空間は、フィラー誘電体が充填され、
－前記フィラー誘電体は、平坦化された表面を有し、
－前記上部電極接続部は、前記フィラー誘電体の前記平坦化された表面の上に配置されている、
先の請求項のうちの一項に記載のＢＡＷ共振器。
【請求項7】
前記導電性フレームに内方に隣接する、前記上部電極の上の横構造を備え、前記横構造は、主に一定の断面を有し、メインモードを制限して形成するように適合される、
先の請求項のうちの一項に記載のＢＡＷ共振器。
先の請求項のうちの一項に記載のＢＡＷ共振器。
【請求項8】
ＢＡＷ共振器を形成する方法であって、
Ａ） 高インピーダンス層と低インピーダンス層との交互シーケンスを堆積して構造化することによってブラッグミラーを基板上に配置することと、
Ｂ） 最上部の低インピーダンス層の上に下部電極層を形成し、前記下部電極層を構造化することと、
Ｃ） 前記下部電極の上に圧電層を堆積することと、
Ｄ） 前記圧電層の上に上部電極層を堆積して構造化することと、
Ｅ） 前記ＢＡＷ共振器の活性領域を囲むマージン領域において前記上部電極層の上にフレーム状の導電性スペーサを形成することと、
Ｆ） 前記上部電極層との間の空気で満たされた間隙を維持するキャッピング層を前記スペーサの上に形成することと、
Ｇ） 前記キャッピング層の上に金属層を堆積して構造化することによって上部電極接続部を形成することと
を備える方法。
Ａ） 高インピーダンス層と低インピーダンス層との交互シーケンスを堆積して構造化することによってブラッグミラーを基板上に配置することと、
Ｂ） 最上部の低インピーダンス層の上に下部電極層を形成し、前記下部電極層を構造化することと、
Ｃ） 前記下部電極の上に圧電層を堆積することと、
Ｄ） 前記圧電層の上に上部電極層を堆積して構造化することと、
Ｅ） 前記ＢＡＷ共振器の活性領域を囲むマージン領域において前記上部電極層の上にフレーム状の導電性スペーサを形成することと、
Ｆ） 前記上部電極層との間の空気で満たされた間隙を維持するキャッピング層を前記スペーサの上に形成することと、
Ｇ） 前記キャッピング層の上に金属層を堆積して構造化することによって上部電極接続部を形成することと
を備える方法。
【請求項9】
ステップＥ）の後に、ステップ
Ｅ１） 犠牲層（ＯＳ）を堆積して構造化することと、
Ｆ１） 前記犠牲層の上に前記キャッピング層を形成することと、
Ｆ２） 前記キャッピング層にリリース孔を形成することと、
Ｆ３） ドライエッチングもしくはウェットエッチングによってまたは溶媒に溶解することによって、前記リリース孔を通じて前記犠牲層を除去することと、
Ｆ４） 前記キャッピング層の上にシール層を堆積することと、
Ｇ） 前記スペーサへの電気接触を有する金属層を堆積して構造化することによって、前記キャッピング層の上に上部電極接続部を形成することと
を備える先の請求項に記載の方法。
Ｅ１） 犠牲層（ＯＳ）を堆積して構造化することと、
Ｆ１） 前記犠牲層の上に前記キャッピング層を形成することと、
Ｆ２） 前記キャッピング層にリリース孔を形成することと、
Ｆ３） ドライエッチングもしくはウェットエッチングによってまたは溶媒に溶解することによって、前記リリース孔を通じて前記犠牲層を除去することと、
Ｆ４） 前記キャッピング層の上にシール層を堆積することと、
Ｇ） 前記スペーサへの電気接触を有する金属層を堆積して構造化することによって、前記キャッピング層の上に上部電極接続部を形成することと
を備える先の請求項に記載の方法。
【請求項10】
ステップＡ）～Ｆ）またはＡ）～Ｆ４）は、前記基板の表面上で互いに隣接して配置された多数のＢＡＷ共振器が互いに完全に分離されるような前記多数のＢＡＷ共振器の並列処理を備え、
ステップＦ）またはＦ４）の後に実行されるステップＦ５）において、前記分離されたＢＡＷ共振器間の空間を充填するために、フィラー誘電体が全表面にわたって堆積され、
ステップＦ６）において、前記フィラー誘電体の前記表面は、ＣＭＰプロセスにおいて平坦化される、
先の請求項のうちの一項に記載の方法。
ステップＦ）またはＦ４）の後に実行されるステップＦ５）において、前記分離されたＢＡＷ共振器間の空間を充填するために、フィラー誘電体が全表面にわたって堆積され、
ステップＦ６）において、前記フィラー誘電体の前記表面は、ＣＭＰプロセスにおいて平坦化される、
先の請求項のうちの一項に記載の方法。
【請求項11】
ステップＧ）は、前記シール層を通るフレーム状またはフレーム形状の貫通接触部を形成することと、前記貫通接触部の上部と直接接触する前記上部電極接続部のための金属層を適用することとを備える、
先の請求項のうちの一項に記載の方法。
先の請求項のうちの一項に記載の方法。
【請求項12】
ステップＦ５）において、メタルトップは、前記シール層の上の各ＢＡＷ共振器より上に形成され、前記フレーム形状の貫通接触部の外縁で横方向に終端する、
先の請求項のうちの一項に記載の方法。
先の請求項のうちの一項に記載の方法。
【請求項13】
前記平坦化ステップＦ６）において、前記メタルトップの前記表面が露出され、
ステップＧ）において、前記上部電極接続部は、異なるＢＡＷ共振器のメタルトップを接続し、またはＩ／ＯパッドにまたはＬＣ素子に接続する、
先の請求項のうちの一項に記載の方法。
ステップＧ）において、前記上部電極接続部は、異なるＢＡＷ共振器のメタルトップを接続し、またはＩ／ＯパッドにまたはＬＣ素子に接続する、
先の請求項のうちの一項に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【背景技術】
【0001】
最先端のＢＡＷ共振器では、活性領域の周囲の異なるセグメントは、上部電極層への接続が適用されるか下部電極層への接続が適用されるか、または電極接続が適用されないかどうかに依存して、異なる音響境界条件を有する。そのため、異なる領域における横方向の音響エネルギー漏れを抑制するためには、異なる横方向の特徴が必要とされる。
【0002】
さらに、最適化された音響的挙動と電磁的挙動との間にはトレードオフが存在し得る。
【0003】
フィルタのコンテキストでは、ＢＡＷ共振器は、電極接続をそれらの電極層に適用することによって、Ｉ／Ｏパッド、他の共振器、またはＬＣ素子に接続される。これらの接続は、Ｑおよびフィルタ性能劣化を引き起こすエネルギー漏れを抑制するために、効率的な横方向設計手段のための適合された横方向の特徴を必要とする。そのため、典型的な例では、横方向設計は、非接続領域、上部電極接続領域、または下部電極接続領域のいずれかに対して最適化される必要がある。さらに、フィルタは一般に、低い音響損失、低いＥＭ損失（すなわち、オーム損）、高電力耐久性、等に最適化される必要があり、これは常に妥協を必要とする。
【0004】
そのため、異なる横方向の特徴への適応をそれ程必要としない改良されたＢＡＷ共振器を提供することが目的である。
【0005】
この目的および他の目的は、独立請求項によるＢＡＷ共振器および製造方法によって達成される。
【0006】
さらなる特徴および有利な実施形態は、従属請求項によって与えられる。
【発明の概要】
【0007】
ＢＡＷ共振器は、下部電極と、圧電層と、上部電極とを備える。本発明の最も一般的なアイディアは、上部電極の平面において異なる横方向環境に共振器を適合させることを必要としないこのＢＡＷ共振器に上部電極接続部を提供することである。
【0008】
そのため、上部電極接続部が上部電極より上の平面に配置される。これを行うために、スペーサが上部電極上に配置される。キャッピング層は、上部電極との間の空気で満たされた間隙が維持されるように、上部電極から離れてスペーサ上に位置している。ここで、上部電極接続部がキャッピング層より上に配置され得る。導電性経路は、上部電極と上部電極接続部とを接続する。
【0009】
この提案された解決策の新しい概念は、横方向設計最適化問題の数をたった１つに減らし、低減されたチップサイズおよびオーム損を有するＢＡＷ共振器を解釈することを可能にする。
【0010】
そのため、唯一の必要な横方向設計は、可能な限り対称である。スペーサは、クローズドフレームであり、導電性経路を提供するために活性共振器領域（active resonator area）のマージンに位置する。活性共振器領域は、両方の電極と圧電層とが互いに重なり合い、音響バルクモードを励起してＢＡＷ共振器中を伝搬させることができる横方向領域を意味する。スペーサは、上部電極接続部と上部電極との間に電気接触を提供するために導電性である。スペーサの幅は、ＢＡＷ共振器の音響メインモードに及ぼす影響を最小にするために最小限にされる。
【0011】
キャッピング層は、好ましくは、誘電体層から形成され、上部電極接続部のための支持層として機能する。フレームで囲まれた活性領域に製造中に適用（apply）され、適用されたキャッピング層を支持する働きをする犠牲層は、後に除去される必要がある。そのため、キャッピング層にはリリース孔が形成される。
【0012】
犠牲層を除去した後、リリース孔を封止する有機シール層をキャッピング層上に適用することができる。キャッピング層およびシール層は、横方向に終端し、フレームの外縁と同一平面になるように構造化される。
【0013】
上部金属層は、シール層の上に配置される。第１の実施形態によれば、スペーサと上部金属層との間の電気接触は、導電性のシール層によって提供される。本質的に導電性の有機材料が使用されない場合、シール層の樹脂が導電性フィラーで充填され得る。有用なフィラーは当該技術分野で知られている。有用なフィラーの例は、グラファイト、グラフェン、カーボンナノチューブ、および金属ナノ粒子／ナノロッドである。
【0014】
第２の実施形態によれば、有機シール層を通る導電性フレーム状またはフレーム形状の貫通接触部が使用され得る。このフレームは、シール層を適用する前にまたはより好ましくは適用した後に、キャッピング層の上に製造され得る。後者の場合、シール層およびキャッピング層は、例えば、トレンチの底部にスペーサの一部を露出させるトレンチを形成することによって構造化される必要がある。このトレンチは、適切な金属堆積プロセスで金属が充填され得る。このフレーム形状の貫通接触部の上部は、上部金属層と接触し、そのため上部電極接続部と接触する。
【0015】
ある実施形態によれば、上部電極および圧電層は、フレーム形状のスペーサと同一平面になるように構造化され、第１のベース領域を覆う。構造化の間、下部電極はエッチング停止部として使用され得る。そのため、下部電極は、第１のベース領域より大きい第２のベース領域を有し、すべての横方向にスペーサを拡張させる。
【0016】
ＢＡＷ共振器の横方向設計は、活性領域の全周囲に沿って同じであり得る。これは、スペーサの導電性フレームに内方に隣接する上部電極の上に横構造を適用することによって最適化されることができる。これらの横構造は、所望の音響メインモードだけを形成して閉じ込め、スプリアスモードの励起を回避するように設計される。そのような横構造は、環状構造を備え得、その高さは、活性領域の中心を考慮して増大または低減される。可能な限り、これらの横構造は、一定の断面を有する。さらに、それらは、翼状の構造として形成され得、共振器の表面から離れて、活性共振器領域（active resonator region）の中心に向かって内方に、共振器の縁部に向かって上向きにまたは外方に延在することができる。横構造は、好ましくは、周囲に沿って同じ断面である。
【0017】
以下では、好ましい実施形態および添付の図面を参照して本発明をより詳細に説明する。これらの図は、概略的に描かれているにすぎず、正確な縮尺ではない。そのため、相対寸法も絶対寸法もこれらの図面から推測することができない。
【図面の簡単な説明】
【0018】
【発明を実施するための形態】
【0019】
例えば、シリコンのような適切な基板ＳＵ上に、音響ブラッグミラーＢＭが形成され、構造化される。ブラッグミラーＢＭは、それぞれ一対のミラー層から形成された２つのミラーＭ１、Ｍ２を備える。ブラッグミラーＢＭでは、高インピーダンス層ＨＩと低インピーダンス層ＬＩとが交互になっている。これらのミラー層は、所望の反射帯域を設定するために、厚さがわずかに異なり得る。高インピーダンス層ＨＩはＷを備え得、低インピーダンス層ＬＩはＳｉＯ２を備え得る。例えばＴｉまたはＡｌＮの追加の薄い接着層または配向促進層が、ミラー対の下に堆積され得る。各導電性高インピーダンスミラー層ＨＩは、後の共振器の領域に制限されるように構造化される。低インピーダンス層ＬＩは、構造化される必要はない。
【0020】
任意選択で、ＳｉＯ２の最上部ミラー層のＣＭＰ平坦化が、ミラー層および／または後の下部電極層に用いられ得る。
【0021】
図１は、完成したブラッグミラーＢＭを概略断面図で示す。
【0022】
図２は、下部電極層ＢＥを適用して、後の共振器の所望の活性領域に構造化した後の図１の配置を示す。下部電極ＢＥは、高導電性のＡｌＣｕ層および高インピーダンス層、例えばＷ層やＭｏ層、を使用して形成される。この場合も同様に、例えばＴｉまたはＡｌＮの薄い接着層または配向促進層が、下部電極と最上部ミラーとの間に用いられ得る。また、下部電極ＢＥのタングステン層とＡｌＣｕ層との間に位置する追加の共振器離調材料のパターニングを可能にするために、ＴｉＮのようなキャッピング層および／またはエッチング停止層がＡｌＣｕ層の上に適用される。
【0023】
下部電極ＢＥの上には、例えばＡｌＮまたはＡｌＳｃＮの圧電層ＰＬが形成される。その厚さは、上部／下部電極ＢＥおよびミラーＭに取り付けられることによる追加の質量負荷効果(mass loading effect)により、所望の共振周波数の波長の半分より小さくなるように設定される。図３は、圧電層を適用した後の配置を示す。
【0024】
上部電極ＴＥは、層のスタックから形成され得る。導電性金属は、下部電極と同じ金属群から選択され得る。このスタックは、例えば、圧電層ＰＬの上面から開始して、例えばＴｉ層のような薄い接着層、例えばタングステン層およびＡｌＣｕ層のような導電層、薄いＴｉＮ層、および任意選択で例えばＳｉＮの誘電体層が堆積される場合を備える。ＳｉＮ層は、デバイスパッシベーションを提供し、周波数微調整トリミング層として機能することができる。
【0025】
図４は、上部電極層ＴＥを適用して構造化した後の配置を示す。
【0026】
上部電極層ＴＥ上のその外縁の近くには、音響メインモードを支持し、最適に設計された場合には、その反射による望ましくないスプリアス横方向モードを抑制するのに適している横構造ＬＳが形成される。さらに、これらの横構造によって、横方向速度プロファイルが形成される。これらの横構造は、当技術分野で知られており、金属および／または誘電体から形成され得る。図５は、この段階における配置を示す。
【0027】
次のステップでは、導電性スペーサＣＳが堆積して構造化される。スペーサは、上部電極と同じ金属、例えば、タングステン、Ｍｏ、またはＡｌＣｕを備え得る。しかしながら、任意の他の導電性材料も可能である。スペーサは、上部電極ＴＥの外縁に直接隣接して配置される。そのため、両方の構造の縁部が同一平面上にある。図６は、導電性スペーサＣＳを有する配置を示す。横構造ＬＳの反射効果により、共振器の中心から外方に広がってこの横構造を越えることができる音響エネルギーは非常に低いものである。そのため、音響波と相互作用し得る導電性スペーサの機械的影響はない。音響は、導電性スペーサによって妨げられない。
【0028】
次のステップでは、犠牲層ＯＳが堆積する。好ましくは、この目的のためにフォトレジストが使用され、それの直接的な構造化を可能にする。犠牲層ＯＳは、導電性スペーサＣＳで囲まれた上部電極の表面に制限される。図７は、犠牲層ＯＳを適用して構造化した後の配置を示す。
【0029】
ＯＳ層の平面上に、キャッピング層ＣＬが適用され、構造化される。キャッピング層ＣＬには、リリース孔ＲＨが設けられる。さらに、キャッピング層ＣＬの環状マージン領域では、導電性スペーサＣＳの外縁が露出している。図８は、キャッピング層ＣＬを適用して構造化した後の配置を示す。ＳｉＯ２または任意の他の適切な誘電体を、キャッピング層に好ましい材料として使用することができる。
【0030】
ここで、好ましくは、例えば溶媒による湿式化学的処置によって、犠牲層ＯＳの材料がリリース孔ＲＨを通して除去され得る。ドライエッチングも可能であり、残留する湿式化学物質の除去を回避する。
【0031】
図９は、そのリリース後の配置を示す。キャッピング層ＣＬと上部電極ＴＥとの間には、空気で満たされた間隙ＧＰが形成されている。
【0032】
次のステップでは、リリース孔をシール層ＳＬで閉じる／封止する。変形例によれば、ＢＣＢ（ベンゾシクロブテン）のような導電性高粘度ポリマーがこの目的に使用され得る。適切な電気伝導性を達成するために、ポリマーは導電性フィラーで充填される。適切な導電性フィラーは、グラファイト、グラフェン、ＢＣＢ、カーボンナノチューブ、金属ナノ粒子、および金属ナノロッドから選択される。構造化ステップは、シール層ＳＬの領域をキャッピング層ＣＬの領域に制限する。図１０は、シール層を適用して構造化した後の配置を示す。
【0033】
シール層ＳＬおよびはんだ付け可能なコンタクトパッドまたは高導電性導体線のエンフォースメントは、シール層ＳＬ上への堆積によって適用される厚い上部金属層ＴＭによって達成される。ベースメタライゼーションは、ガルバニックまたは無電流ステップでめっきすることによってそれをエンフォースメントする前に、スパッタリングされて、構造化され得る。図１１Ａは、上部金属層を適用して構造化した後の配置を示す。
【0034】
さらなる変形例によれば、圧電層ＰＬは、露出しており上部電極ＴＥによって覆われていない領域がエッチング除去される。図１１Ｂは、圧電層ＰＬの露出領域が除去されているという点で図１１Ａの配置とは異なる配置を示す。
【0035】
【0036】
【0037】
シール層ＳＬが非導電性であるため、導電性スペーサＣＳへの貫通接触部が必要である。そのため、金属バンプフレームからなるフレーム状の貫通接触部ＴＣを作成され、堆積され得る。この貫通接触部ＴＣは、スペーサＣＳに電気的に結合する。図１３は、そのように作成された配置を示す。
【0038】
図１４Ａは、シール層ＳＬ上に上部金属層ＴＭを適用して構造化し、それによって貫通接触部ＴＣを電気的に導電させた後の配置を示す。
【0039】
図１４Ｂは、圧電層ＰＬがスペーサＣＳの外縁と同一平面になるように構造化されているという事実を除いて、図１４Ａと同様の配置を示す。エッチングマスクとして機能し得る上部金属ＴＭを適用する前後にエッチングを行うことができる。
【0040】
しかしながら、使用されるエッチングシステムに依存して、下部電極のような任意の他の層、または下部電極の上に適用される層が、エッチングマスクとして機能し得る。当然ながら、追加的に適用されるマスクを使用することもできる。図４～図９のうちのいずれかに示される任意の前段階で圧電層ＰＬのエッチングが行われ得る。
【0041】
【0042】
図１～図１４には、単一のＢＡＷ共振器が示されている。しかしながら、ＢＡＷ共振器の大半のアプリケーションは、例えばフィルタ回路にしたがって互いに相互接続された多数のＢＡＷ共振器を備える回路を使用する。これを行うために、上部金属層は、その上部電極ＴＥを介してＢＡＷ共振器を電気的に接続するための理想的なパッド構造を提供する。
【0043】
図１５および図１６は、図１１Ｂおよび図１４Ｂによる少なくとも２つの隣接して配置されたＢＡＷ共振器間の空間をフィラー誘電体ＦＤで充填した後のこれら２つの示されるＢＡＷ共振器の配置を示す。前駆体としてＴＥＯＳを使用するＣＶＤプロセスは、フィラー誘電体を堆積するために使用され得る。
【0044】
２つのＢＡＷ共振器の上部金属ＴＭは、フィラー誘電体ＦＤ上に適用されたそれぞれの金属構造によって形成された上部電極接続部ＴＥＣを介して接続される。同様に、上部電極接続部ＴＥＣは、他のデバイス（図示せず）に、外部端子に、または統合された受動ＬＣ素子にガイドされ得る。
【0045】
【0046】
図１５および図１６による互いに相互接続された多数のＢＡＷ共振器を備える回路では、下部電極ＢＥへの電気接触も必要である。例えば、接触は、フィラー誘電体を通してエッチングされたビアによって提供され得る。活性共振器領域に広がる下部電極ＢＥのより大きな領域は、それぞれのビアを作成するときにエッチング停止部として使用され得る。
【0047】
図１７は、ラダー型の配置での、提案されているＢＡＷ共振器を使用するフィルタ回路の概略ブロック図を示す。フィルタ回路は、本発明にしたがって形成され得る直列ＢＡＷ共振器ＢＲＳおよび並列ＢＡＷ共振器ＢＲＰを備える。このフィルタ回路では、それぞれの直列ＢＡＷ共振器ＢＲＳおよびそれに対応する並列ＢＡＷ共振器ＢＲＰが、ラダー型の配置の基本セクションＢＳＬＴを形成する。全回路は、所望のフィルタ機能を達成するために直列に回路化され得る任意の数の基本セクションＢＳＬＴを備える。
【0048】
提案されている発明は以下の利点を提供する：
－ 構造化されたミラー層の縁部にわたって圧電層が適用されるときに発生し得る構造不均一性が除去され、これ以上妨げることがないため、外側領域において圧電層が完全に除去される場合には、ＣＭＰは必要とされない。
－ たった１つの横方向の縁部設計が最適化される必要がある
－ 新しい設計によって、共振器を可能な限り互いに近接して配置することができ、共振器間ではなく圧電性物質より上（上部電極接続部ＴＥＣを介して）および下で相互接続ルーティングを行うことができるので、サイズの縮小が達成される。
－ 各共振器の上面はロバストであり、多数の接触技術に適している
－ 各共振器のロバストな上面は、さらなるパッケージングを省略することを可能にし得る
－ 厚い相互接続（上部金属ＴＭおよび上部電極接続部ＴＥＣ）を使用する場合、より低いオーム損を有するＢＡＷ共振器が達成可能である
－ ＢＡＷ共振器は、相互接続がヒートスプレッダとしての追加機能を発揮するため、高い電力耐久性を有する。
－ 構造化されたミラー層の縁部にわたって圧電層が適用されるときに発生し得る構造不均一性が除去され、これ以上妨げることがないため、外側領域において圧電層が完全に除去される場合には、ＣＭＰは必要とされない。
－ たった１つの横方向の縁部設計が最適化される必要がある
－ 新しい設計によって、共振器を可能な限り互いに近接して配置することができ、共振器間ではなく圧電性物質より上（上部電極接続部ＴＥＣを介して）および下で相互接続ルーティングを行うことができるので、サイズの縮小が達成される。
－ 各共振器の上面はロバストであり、多数の接触技術に適している
－ 各共振器のロバストな上面は、さらなるパッケージングを省略することを可能にし得る
－ 厚い相互接続（上部金属ＴＭおよび上部電極接続部ＴＥＣ）を使用する場合、より低いオーム損を有するＢＡＷ共振器が達成可能である
－ ＢＡＷ共振器は、相互接続がヒートスプレッダとしての追加機能を発揮するため、高い電力耐久性を有する。
【0049】
本発明は、示された図および説明された具体的な実施形態によって限定されず、ゆえに、特許請求の範囲によって与えられる範囲から逸脱することなく変更され得る。
【0050】
使用される参照記号のリスト
ＡＲ 活性共振器領域
ＢＥ 下部電極
ＢＭ ブラッグミラー
ＢＲＰ 並列ＢＡＷ共振器
ＢＲＳ 直列ＢＡＷ共振器
ＢＳ フィルタ回路の基本セクション
ＣＬ 例えば、キャッピング層
ＣＰ キャップ
ＣＳ 例えば、導電性スペーサ
ＦＤ フィラー誘電体
ＧＰ 空気で満たされた間隙
ＨＩ 高インピーダンスミラー層
ＬＩ 低インピーダンスミラー層
Ｍ１，Ｍ２ ミラー（一対のミラー層）
ＯＳ 犠牲層
ＰＬ 圧電層
ＲＨ リリース孔
ＳＬ 有機シール層
ＳＵ 基板
ＴＣ フレーム状の貫通接触部
ＴＥ 上部電極
ＴＥＣ 上部電極接続部
ＴＭ 上部金属層
ＡＲ 活性共振器領域
ＢＥ 下部電極
ＢＭ ブラッグミラー
ＢＲＰ 並列ＢＡＷ共振器
ＢＲＳ 直列ＢＡＷ共振器
ＢＳ フィルタ回路の基本セクション
ＣＬ 例えば、キャッピング層
ＣＰ キャップ
ＣＳ 例えば、導電性スペーサ
ＦＤ フィラー誘電体
ＧＰ 空気で満たされた間隙
ＨＩ 高インピーダンスミラー層
ＬＩ 低インピーダンスミラー層
Ｍ１，Ｍ２ ミラー（一対のミラー層）
ＯＳ 犠牲層
ＰＬ 圧電層
ＲＨ リリース孔
ＳＬ 有機シール層
ＳＵ 基板
ＴＣ フレーム状の貫通接触部
ＴＥ 上部電極
ＴＥＣ 上部電極接続部
ＴＭ 上部金属層
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】
【図8】
【図9】
【図10】
【図11A】
【図11B】
【図12】
【図13】
【図14A】
【図14B】
【図15】
【図16】
【図17】
【手続補正書】
【提出日】2024-06-13
【手続補正1】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項1】
ＢＡＷ共振器であって、
－下部電極と、
－圧電層と、
－上部電極と、
－前記上部電極上に配置されたスペーサと、
－前記スペーサ上に位置し、前記上部電極との間の空気で満たされた間隙を維持するキャッピング層と、
－前記キャッピング層より上に配置された上部電極接続部と、
－上部電極と上部電極接続部とを接続する導電性経路と
を備えるＢＡＷ共振器。
－下部電極と、
－圧電層と、
－上部電極と、
－前記上部電極上に配置されたスペーサと、
－前記スペーサ上に位置し、前記上部電極との間の空気で満たされた間隙を維持するキャッピング層と、
－前記キャッピング層より上に配置された上部電極接続部と、
－上部電極と上部電極接続部とを接続する導電性経路と
を備えるＢＡＷ共振器。
【手続補正2】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００５０
【補正方法】変更
【補正の内容】
【0050】
使用される参照記号のリスト
ＡＲ 活性共振器領域
ＢＥ 下部電極
ＢＭ ブラッグミラー
ＢＲＰ 並列ＢＡＷ共振器
ＢＲＳ 直列ＢＡＷ共振器
ＢＳ フィルタ回路の基本セクション
ＣＬ 例えば、キャッピング層
ＣＰ キャップ
ＣＳ 例えば、導電性スペーサ
ＦＤ フィラー誘電体
ＧＰ 空気で満たされた間隙
ＨＩ 高インピーダンスミラー層
ＬＩ 低インピーダンスミラー層
Ｍ１，Ｍ２ ミラー（一対のミラー層）
ＯＳ 犠牲層
ＰＬ 圧電層
ＲＨ リリース孔
ＳＬ 有機シール層
ＳＵ 基板
ＴＣ フレーム状の貫通接触部
ＴＥ 上部電極
ＴＥＣ 上部電極接続部
ＴＭ 上部金属層
以下に本願の出願当初の特許請求の範囲に記載された発明を付記する。
［Ｃ１］
ＢＡＷ共振器であって、
－下部電極と、
－圧電層と、
－上部電極と、
－前記上部電極上に配置されたスペーサと、
－前記スペーサ上に位置し、前記上部電極との間の空気で満たされた間隙を維持するキャッピング層と、
－前記キャッピング層より上に配置された上部電極接続部と、
－上部電極と上部電極接続部とを接続する導電性経路と
を備えるＢＡＷ共振器。
［Ｃ２］
前記スペーサは、前記導電性経路を提供するために活性共振器領域のマージンに位置する導電性フレームである、
先のＣに記載のＢＡＷ共振器。
［Ｃ３］
前記キャッピング層は、リリース孔を有する誘電体層であり、
有機シール層は、前記キャッピング層を覆う、
先のＣのうちの一項に記載のＢＡＷ共振器。
［Ｃ４］
前記スペーサは、活性共振器領域のマージンに位置する導電性フレームであり、
有機シール層は、前記キャッピング層を覆い、
上部金属層は、前記シール層の上に配置され、
スペーサと上部金属層との間の電気接触は、前記シール層が導電性フィラーで充填されることによって、または前記有機シール層を通るフレーム状もしくはフレーム形状の貫通接触部によって行われ、前記有機シール層は電気的に絶縁する、
先のＣのうちの一項に記載のＢＡＷ共振器。
［Ｃ５］
圧電層、上部電極、スペーサ、およびシール層は、同じ第１のベース領域を有するように構成され、
前記下部電極は、前記下部電極をエッチング停止層として使用することができるように、前記第１のベース領域より大きい第２のベース領域を有する、
先のＣのうちの一項に記載のＢＡＷ共振器。
［Ｃ６］
－多数の同様のＢＡＷ共振器が共通の基板上に並んで配置されており、
－前記ＢＡＷ共振器の各々と前記基板との間にはブラッグミラーが配置されており、
－前記ＢＡＷ共振器の各々の下の前記ブラッグミラーおよび前記下部電極は構造化されており、そのため互いに電気的に絶縁されており、
－前記基板上の前記ＢＡＷ共振器間の空間は、フィラー誘電体が充填され、
－前記フィラー誘電体は、平坦化された表面を有し、
－前記上部電極接続部は、前記フィラー誘電体の前記平坦化された表面の上に配置されている、
先のＣのうちの一項に記載のＢＡＷ共振器。
［Ｃ７］
前記導電性フレームに内方に隣接する、前記上部電極の上の横構造を備え、前記横構造は、主に一定の断面を有し、メインモードを制限して形成するように適合される、
先のＣのうちの一項に記載のＢＡＷ共振器。
［Ｃ８］
ＢＡＷ共振器を形成する方法であって、
Ａ） 高インピーダンス層と低インピーダンス層との交互シーケンスを堆積して構造化することによってブラッグミラーを基板上に配置することと、
Ｂ） 最上部の低インピーダンス層の上に下部電極層を形成し、前記下部電極層を構造化することと、
Ｃ） 前記下部電極の上に圧電層を堆積することと、
Ｄ） 前記圧電層の上に上部電極層を堆積して構造化することと、
Ｅ） 前記ＢＡＷ共振器の活性領域を囲むマージン領域において前記上部電極層の上にフレーム状の導電性スペーサを形成することと、
Ｆ） 前記上部電極層との間の空気で満たされた間隙を維持するキャッピング層を前記スペーサの上に形成することと、
Ｇ） 前記キャッピング層の上に金属層を堆積して構造化することによって上部電極接続部を形成することと
を備える方法。
［Ｃ９］
ステップＥ）の後に、ステップ
Ｅ１） 犠牲層（ＯＳ）を堆積して構造化することと、
Ｆ１） 前記犠牲層の上に前記キャッピング層を形成することと、
Ｆ２） 前記キャッピング層にリリース孔を形成することと、
Ｆ３） ドライエッチングもしくはウェットエッチングによってまたは溶媒に溶解することによって、前記リリース孔を通じて前記犠牲層を除去することと、
Ｆ４） 前記キャッピング層の上にシール層を堆積することと、
Ｇ） 前記スペーサへの電気接触を有する金属層を堆積して構造化することによって、前記キャッピング層の上に上部電極接続部を形成することと
を備える先のＣに記載の方法。
［Ｃ１０］
ステップＡ）～Ｆ）またはＡ）～Ｆ４）は、前記基板の表面上で互いに隣接して配置された多数のＢＡＷ共振器が互いに完全に分離されるような前記多数のＢＡＷ共振器の並列処理を備え、
ステップＦ）またはＦ４）の後に実行されるステップＦ５）において、前記分離されたＢＡＷ共振器間の空間を充填するために、フィラー誘電体が全表面にわたって堆積され、
ステップＦ６）において、前記フィラー誘電体の前記表面は、ＣＭＰプロセスにおいて平坦化される、
先のＣのうちの一項に記載の方法。
［Ｃ１１］
ステップＧ）は、前記シール層を通るフレーム状またはフレーム形状の貫通接触部を形成することと、前記貫通接触部の上部と直接接触する前記上部電極接続部のための金属層を適用することとを備える、
先のＣのうちの一項に記載の方法。
［Ｃ１２］
ステップＦ５）において、メタルトップは、前記シール層の上の各ＢＡＷ共振器より上に形成され、前記フレーム形状の貫通接触部の外縁で横方向に終端する、
先のＣのうちの一項に記載の方法。
［Ｃ１３］
前記平坦化ステップＦ６）において、前記メタルトップの前記表面が露出され、
ステップＧ）において、前記上部電極接続部は、異なるＢＡＷ共振器のメタルトップを接続し、またはＩ／ＯパッドにまたはＬＣ素子に接続する、
先のＣのうちの一項に記載の方法。
ＡＲ 活性共振器領域
ＢＥ 下部電極
ＢＭ ブラッグミラー
ＢＲＰ 並列ＢＡＷ共振器
ＢＲＳ 直列ＢＡＷ共振器
ＢＳ フィルタ回路の基本セクション
ＣＬ 例えば、キャッピング層
ＣＰ キャップ
ＣＳ 例えば、導電性スペーサ
ＦＤ フィラー誘電体
ＧＰ 空気で満たされた間隙
ＨＩ 高インピーダンスミラー層
ＬＩ 低インピーダンスミラー層
Ｍ１，Ｍ２ ミラー（一対のミラー層）
ＯＳ 犠牲層
ＰＬ 圧電層
ＲＨ リリース孔
ＳＬ 有機シール層
ＳＵ 基板
ＴＣ フレーム状の貫通接触部
ＴＥ 上部電極
ＴＥＣ 上部電極接続部
ＴＭ 上部金属層
以下に本願の出願当初の特許請求の範囲に記載された発明を付記する。
［Ｃ１］
ＢＡＷ共振器であって、
－下部電極と、
－圧電層と、
－上部電極と、
－前記上部電極上に配置されたスペーサと、
－前記スペーサ上に位置し、前記上部電極との間の空気で満たされた間隙を維持するキャッピング層と、
－前記キャッピング層より上に配置された上部電極接続部と、
－上部電極と上部電極接続部とを接続する導電性経路と
を備えるＢＡＷ共振器。
［Ｃ２］
前記スペーサは、前記導電性経路を提供するために活性共振器領域のマージンに位置する導電性フレームである、
先のＣに記載のＢＡＷ共振器。
［Ｃ３］
前記キャッピング層は、リリース孔を有する誘電体層であり、
有機シール層は、前記キャッピング層を覆う、
先のＣのうちの一項に記載のＢＡＷ共振器。
［Ｃ４］
前記スペーサは、活性共振器領域のマージンに位置する導電性フレームであり、
有機シール層は、前記キャッピング層を覆い、
上部金属層は、前記シール層の上に配置され、
スペーサと上部金属層との間の電気接触は、前記シール層が導電性フィラーで充填されることによって、または前記有機シール層を通るフレーム状もしくはフレーム形状の貫通接触部によって行われ、前記有機シール層は電気的に絶縁する、
先のＣのうちの一項に記載のＢＡＷ共振器。
［Ｃ５］
圧電層、上部電極、スペーサ、およびシール層は、同じ第１のベース領域を有するように構成され、
前記下部電極は、前記下部電極をエッチング停止層として使用することができるように、前記第１のベース領域より大きい第２のベース領域を有する、
先のＣのうちの一項に記載のＢＡＷ共振器。
［Ｃ６］
－多数の同様のＢＡＷ共振器が共通の基板上に並んで配置されており、
－前記ＢＡＷ共振器の各々と前記基板との間にはブラッグミラーが配置されており、
－前記ＢＡＷ共振器の各々の下の前記ブラッグミラーおよび前記下部電極は構造化されており、そのため互いに電気的に絶縁されており、
－前記基板上の前記ＢＡＷ共振器間の空間は、フィラー誘電体が充填され、
－前記フィラー誘電体は、平坦化された表面を有し、
－前記上部電極接続部は、前記フィラー誘電体の前記平坦化された表面の上に配置されている、
先のＣのうちの一項に記載のＢＡＷ共振器。
［Ｃ７］
前記導電性フレームに内方に隣接する、前記上部電極の上の横構造を備え、前記横構造は、主に一定の断面を有し、メインモードを制限して形成するように適合される、
先のＣのうちの一項に記載のＢＡＷ共振器。
［Ｃ８］
ＢＡＷ共振器を形成する方法であって、
Ａ） 高インピーダンス層と低インピーダンス層との交互シーケンスを堆積して構造化することによってブラッグミラーを基板上に配置することと、
Ｂ） 最上部の低インピーダンス層の上に下部電極層を形成し、前記下部電極層を構造化することと、
Ｃ） 前記下部電極の上に圧電層を堆積することと、
Ｄ） 前記圧電層の上に上部電極層を堆積して構造化することと、
Ｅ） 前記ＢＡＷ共振器の活性領域を囲むマージン領域において前記上部電極層の上にフレーム状の導電性スペーサを形成することと、
Ｆ） 前記上部電極層との間の空気で満たされた間隙を維持するキャッピング層を前記スペーサの上に形成することと、
Ｇ） 前記キャッピング層の上に金属層を堆積して構造化することによって上部電極接続部を形成することと
を備える方法。
［Ｃ９］
ステップＥ）の後に、ステップ
Ｅ１） 犠牲層（ＯＳ）を堆積して構造化することと、
Ｆ１） 前記犠牲層の上に前記キャッピング層を形成することと、
Ｆ２） 前記キャッピング層にリリース孔を形成することと、
Ｆ３） ドライエッチングもしくはウェットエッチングによってまたは溶媒に溶解することによって、前記リリース孔を通じて前記犠牲層を除去することと、
Ｆ４） 前記キャッピング層の上にシール層を堆積することと、
Ｇ） 前記スペーサへの電気接触を有する金属層を堆積して構造化することによって、前記キャッピング層の上に上部電極接続部を形成することと
を備える先のＣに記載の方法。
［Ｃ１０］
ステップＡ）～Ｆ）またはＡ）～Ｆ４）は、前記基板の表面上で互いに隣接して配置された多数のＢＡＷ共振器が互いに完全に分離されるような前記多数のＢＡＷ共振器の並列処理を備え、
ステップＦ）またはＦ４）の後に実行されるステップＦ５）において、前記分離されたＢＡＷ共振器間の空間を充填するために、フィラー誘電体が全表面にわたって堆積され、
ステップＦ６）において、前記フィラー誘電体の前記表面は、ＣＭＰプロセスにおいて平坦化される、
先のＣのうちの一項に記載の方法。
［Ｃ１１］
ステップＧ）は、前記シール層を通るフレーム状またはフレーム形状の貫通接触部を形成することと、前記貫通接触部の上部と直接接触する前記上部電極接続部のための金属層を適用することとを備える、
先のＣのうちの一項に記載の方法。
［Ｃ１２］
ステップＦ５）において、メタルトップは、前記シール層の上の各ＢＡＷ共振器より上に形成され、前記フレーム形状の貫通接触部の外縁で横方向に終端する、
先のＣのうちの一項に記載の方法。
［Ｃ１３］
前記平坦化ステップＦ６）において、前記メタルトップの前記表面が露出され、
ステップＧ）において、前記上部電極接続部は、異なるＢＡＷ共振器のメタルトップを接続し、またはＩ／ＯパッドにまたはＬＣ素子に接続する、
先のＣのうちの一項に記載の方法。
【外国語明細書】