特許 7081041 薄膜バルク音響波共振器とその製造方法、フィルタ、および無線周波数通信システム

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2022-05-27

(45)【発行日】2022-06-06

(54)【発明の名称】薄膜バルク音響波共振器とその製造方法、フィルタ、および無線周波数通信システム

(51)【国際特許分類】

   H03H 9/17 20060101AFI20220530BHJP

   H03H 3/02 20060101ALI20220530BHJP

   H03H 9/54 20060101ALI20220530BHJP

【ＦＩ】

H03H9/17 F

H03H3/02 B

H03H9/54 Z

【請求項の数】 19

(21)【出願番号】P 2021503042

(86)(22)【出願日】2020-07-01

(65)【公表番号】

(43)【公表日】2021-12-23

(86)【国際出願番号】 CN2020099647

(87)【国際公開番号】W WO2021012917

(87)【国際公開日】2021-01-28

【審査請求日】2021-01-19

(31)【優先権主張番号】201910657139.6

(32)【優先日】2019-07-19

(33)【優先権主張国・地域又は機関】CN

(73)【特許権者】

【識別番号】520281859

【氏名又は名称】中芯集成電路（寧波）有限公司

(74)【代理人】

【識別番号】110002468

【氏名又は名称】特許業務法人後藤特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】隋 歓

(72)【発明者】

【氏名】斉 飛

(72)【発明者】

【氏名】楊 国煌

【審査官】石田 昌敏

(56)【参考文献】

【文献】特開２００８－１４７８３３（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開平０７－１４７５２７（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開平０８－２６７７６４（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１５－１９８４５０（ＪＰ，Ａ）

【文献】米国特許出願公開第２００６／０１３２２６２（ＵＳ，Ａ１）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｈ０３Ｈ ９／００－ ９／７４

Ｈ０３Ｈ ３／００７－３／０６

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

薄膜バルク音響波共振器であって、
第１の基板と、
前記第１の基板に配置される筒状の支持層と、
前記第１の基板と前記支持層とによって取り囲まれて形成されるキャビティと、
前記キャビティに設けられる圧電積層であって、前記支持層に順次設けられた第１の電極、圧電層及び第２の電極を含むとともに、前記キャビティの中央上方に位置する有効共振領域と前記有効共振領域を取り囲む無効共振領域とを有する圧電積層と、
前記有効共振領域の範囲を画定するように前記有効共振領域と前記無効共振領域との境界部に設けられる少なくとも二つのトレンチと、を含み、
前記トレンチは、
前記圧電積層の積層方向に沿って前記第１の電極と前記圧電層とを貫通するとともに前記キャビティと連通する第１のトレンチと、
前記圧電積層の積層方向に沿って前記第２の電極と前記圧電層とを貫通する第２のトレンチと、を含む、
ことを特徴とする薄膜バルク音響波共振器。

【請求項2】

請求項１に記載の薄膜バルク音響波共振器であって、
前記第１のトレンチの側壁と前記第２の電極が位置する平面とをなす角は、鈍角であり、
前記第２のトレンチの側壁と前記第１の電極が位置する平面とをなす角は、鈍角である、
ことを特徴とする薄膜バルク音響波共振器。

【請求項3】

請求項１に記載の薄膜バルク音響波共振器であって、
前記支持層と前記第１の基板とは、結合接続される、
ことを特徴とする薄膜バルク音響波共振器。

【請求項4】

請求項３に記載の薄膜バルク音響波共振器であって、
前記支持層と前記第１の基板の結合方式は、ホットプレス結合とドライフィルム結合とを含む、
ことを特徴とする薄膜バルク音響波共振器。

【請求項5】

請求項１に記載の薄膜バルク音響波共振器であって、
前記圧電層が位置する平面における前記有効共振領域の投影は、多角形であり、前記多角形の任意の２つの辺が平行しない、
ことを特徴とする薄膜バルク音響波共振器。

【請求項6】

請求項１に記載の薄膜バルク音響波共振器であって、
前記第１の電極は、第１の電極掛接領域と第１の電極共振領域とをさらに有し、
前記第１の電極共振領域と前記有効共振領域とは、重なり合い、
前記第１の電極掛接領域は、前記第１の電極共振領域と前記支持層とを接続する、
ことを特徴とする薄膜バルク音響波共振器。

【請求項7】

請求項６に記載の薄膜バルク音響波共振器であって、
前記第２の電極は、第２の電極掛接領域と第２の電極共振領域をさらに有し、
前記第２の電極共振領域と前記有効共振領域とは、重なり合い、
前記第２の電極掛接領域は、前記第２の電極共振領域と前記キャビティよりも外側に位置する前記圧電積層とを接続し、
前記圧電層が位置する平面における前記第２の電極掛接領域の投影と、前記圧電層が位置する平面における前記第１の電極掛接領域の投影とは、重なり合わない、
ことを特徴とする薄膜バルク音響波共振器。

【請求項8】

請求項１に記載の薄膜バルク音響波共振器であって、
前記支持層の材料は、酸化ケイ素、窒化ケイ素、酸窒化ケイ素、および炭窒化ケイ素のうちの少なくとも１つを含む、
ことを特徴とする薄膜バルク音響波共振器。

【請求項9】

請求項１に記載の薄膜バルク音響波共振器であって、
前記圧電層の材料は、窒化アルミニウム、酸化亜鉛、チタン酸ジルコン酸鉛、ニオブ酸リチウム、石英、およびニオブ酸カリウムのうちの少なくとも１つを含む、
ことを特徴とする薄膜バルク音響波共振器。

【請求項10】

フィルタであって、
請求項１から請求項９のいずれか一項に記載の薄膜バルク音響波共振器を少なくとも１つ含む、
ことを特徴とするフィルタ。

【請求項11】

無線周波数通信システムであって、
請求項１０に記載のフィルタを少なくとも１つ含む、
ことを特徴とする無線周波数通信システム。

【請求項12】

薄膜バルク音響波共振器の製造方法であって、
第２の基板を提供し、前記第２の基板に順次形成された第２の電極層、圧電層及び第１の電極層を含む圧電積層を、前記第２の基板に形成することと、
前記第１の電極層の一部を露出させるように開口を有するキャビティが形成される支持層を、前記第１の電極層に形成することと、
前記圧電積層の積層方向に沿って前記第１の電極層と前記圧電層とが貫通されるように前記第１の電極層と前記圧電層とをエッチングすることにより、前記キャビティと連通する第１のトレンチを少なくとも１つ形成することと、
第１の基板を提供し、前記キャビティの開口を密封するように前記第１の基板と前記支持層とを結合させることと、
前記第２の基板を除去することと、
前記圧電積層の積層方向に沿って前記第２の電極層と前記圧電層とが貫通されるように前記第２の電極層と前記圧電層とをエッチングすることにより、第２のトレンチを少なくとも１つ形成することと、を含み、
前記圧電層が位置する平面における前記第１のトレンチの投影と、前記圧電層が位置する平面における前記第２のトレンチの投影とにより有効共振領域が取り囲まれる、
ことを特徴とする薄膜バルク音響波共振器の製造方法。

【請求項13】

請求項１２に記載の薄膜バルク音響波共振器の製造方法であって、
前記第１の電極層と前記圧電層とをエッチングすることにより前記第１のトレンチを少なくとも１つ形成することは、
第１のフォトマスクパターンで前記第１の電極層と前記圧電層とをエッチングすることにより前記第１のトレンチを少なくとも１つ形成することを含み、
前記第１のトレンチの側壁と前記第２の電極層が位置する平面とをなす角は、鈍角である、
ことを特徴とする薄膜バルク音響波共振器の製造方法。

【請求項14】

請求項１２に記載の薄膜バルク音響波共振器の製造方法であって、
前記第１の電極層と前記圧電層とをエッチングすることにより第１のトレンチを少なくとも１つ形成することは、
前記第１の電極層をパターニングすることにより、第１の電極掛接領域と第１の電極共振領域とを有する第１の電極を形成することを含み、
前記第１の電極共振領域と前記有効共振領域とは、重なり合い、
前記第１の電極掛接領域は、前記第１の電極共振領域と前記支持層とを接続する、
ことを特徴とする薄膜バルク音響波共振器の製造方法。

【請求項15】

請求項１２に記載の薄膜バルク音響波共振器の製造方法であって、
前記第２の電極層と前記圧電層とをエッチングすることにより前記第２のトレンチを少なくとも１つ形成することは、
第２のフォトマスクパターンで前記第２の電極層と前記圧電層とをエッチングすることにより前記第２のトレンチを少なくとも１つ形成することをさらに含み、
前記第２のトレンチの側壁と前記第１の電極層が位置する平面とをなす角は、鈍角である、
ことを特徴とする薄膜バルク音響波共振器の製造方法。

【請求項16】

請求項１４に記載の薄膜バルク音響波共振器の製造方法であって、
前記第２の電極層と前記圧電層とをエッチングすることにより第２のトレンチを少なくとも１つ形成することは、
前記第２の電極層をパターニングすることにより、第２の電極掛接領域と第２の電極共振領域を有する第２の電極を形成することを含み、
前記第２の電極共振領域と前記有効共振領域とは、重なり合い、
前記第２の電極掛接領域は、前記第２の電極共振領域と前記キャビティよりも外側に位置する前記圧電積層とを接続し、
前記圧電層が位置する平面における前記第２の電極掛接領域の投影と、前記圧電層が位置する平面における前記第１の電極掛接領域の投影とは、重なり合わない、
薄膜バルク音響波共振器の製造方法。

【請求項17】

請求項１２に記載の薄膜バルク音響波共振器の製造方法であって、
前記有効共振領域の形状は、多角形であり、前記多角形の任意の２つの辺が平行しない、
薄膜バルク音響波共振器の製造方法。

【請求項18】

請求項１２に記載の薄膜バルク音響波共振器の製造方法であって、
前記第２の基板を除去することは、
前記第２の基板を機械的研削、エッチングまたは腐食により除去することを含む、
薄膜バルク音響波共振器の製造方法。

【請求項19】

請求項１２に記載の薄膜バルク音響波共振器の製造方法であって、
前記キャビティの開口を密封するように前記第１の基板と前記支持層とを結合させることは、
ホットプレス結合またはドライフィルム結合により前記第１の基板と前記支持層とを結合させることを含む、
薄膜バルク音響波共振器の製造方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、半導体デバイス製造の分野に関し、特に薄膜バルク音響波共振器とその製造方法、フィルタ、および無線周波数通信システムに関する。

【背景技術】

【0002】

アナログ無線周波数通信技術が１９９０年代初頭に開発されて以来、無線周波数フロントエンドモジュールは徐々に通信機器のコアコンポーネントになっている。すべての無線周波数（Ｒａｄｉｏ Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ、以下は「ＲＦ」と略す）フロントエンドモジュールの中で、フィルタは最も成長の勢い強く、最も開発の見通しのあるコンポーネントになっている。ワイヤレス通信技術の急速な発展に伴い、５Ｇ通信プロトコルはより成熟し、市場のＲＦフィルタパフォーマンスのさまざまな側面に対してパフォーマンス上の要求も高まっている。フィルタのパフォーマンスは、フィルタを構成する共振器ユニットによって決まる。現在のフィルタの中で、薄膜バルク音響波共振器（ＦＢＡＲ）は、サイズが小さく、挿入損失が小さく、帯域外抑制が大きく、品質係数が高く、動作周波数が高く、電力容量が大きく、静電衝撃に対する耐性が優れるなどの特徴があるので、５Ｇアプリケーションに最適なフィルタの１つになっている。

【0003】

一般に、薄膜バルク音響波共振器は、２つの薄膜電極を含み、２つの薄膜電極の間に圧電薄膜層が配置される。その動作原理は、圧電薄膜層が交番電界下で振動を発生し、当該振動が圧電薄膜層の厚さ方向に伝播するバルク音響波を励起させ、当該音響波が上／下電極と空気との界面に伝達されてから反射され、このように薄膜内で繰り返し反射されて振動することである。当該音響波が圧電薄膜層を半波長のちょうど奇数倍で伝播すると、定在波振動が形成される。

【0004】

しかし、現在製造されているキャビティ型薄膜バルク音響波共振器の品質係数（Ｑ）はこれ以上改善できないため、高性能無線周波数システムのニーズに満たすことができない。

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

本発明の目的は、薄膜バルク音響波共振器とその製造方法、フィルタ、および無線周波数通信システムを提供することであり、薄膜バルク音響波共振器の品質係数を改善し、それによってデバイスのパフォーマンスを改善することができる。

【課題を解決するための手段】

【0006】

上述目的を実現するために、本発明によれば、薄膜バルク音響波共振器であって、
上部で開口するキャビティが形成されるように前記第１の基板に配置される支持層と、
前記キャビティに設けられる圧電積層であって、前記支持層に順次設けられた第１の電極、圧電層及び第２の電極を含むとともに、前記キャビティの中央上方に位置する有効共振領域と前記有効共振領域を取り囲む無効共振領域とを有する圧電積層と、
前記有効共振領域の範囲を画定するように前記有効共振領域と無効共振領域との境界部に設けられる少なくとも二つのトレンチと、を含み、
前記トレンチは、
前記第１の電極と前記圧電層とを貫通するとともに前記キャビティと連通する第１のトレンチと、
前記第２の電極と前記圧電層とを貫通する第２のトレンチと、を含む薄膜バルク音響波共振器が提供される。

【0007】

また、本発明によれば、前記薄膜バルク音響波共振器を少なくとも１つ含むフィルタがさらに提供される。

【0008】

また、本発明によれば、前記フィルタを少なくとも１つ含む無線周波数通信システムがさらに提供される。

【0009】

また、本発明によれば、薄膜バルク音響波共振器の製造方法であって、
第２の基板を提供し、前記第２の基板に順次形成された第２の電極層、圧電層及び第１の電極層を含む圧電積層を、前記第２の基板に形成することと、
前記第１の電極層の一部を露出させるように開口を有するキャビティが形成される支持層を、前記第１の電極層に形成することと、
前記第１の電極層と前記圧電層とをエッチングすることにより、前記キャビティと連通する第１のトレンチを少なくとも１つ形成することと；
第１の基板を提供し、前記キャビティの開口を密封するように前記第１の基板と前記支持層とを結合させることと、
前記第２の基板を除去することと、
前記第２の電極層と前記圧電層とをエッチングすることにより、第２のトレンチを少なくとも１つ形成することと、を含み、
前記圧電層が位置する平面における前記第１のトレンチの投影と、前記圧電層が位置する平面における前記第２のトレンチの投影とにより有効共振領域が取り囲まれる薄膜バルク音響波共振器の製造方法が提供される。

【発明の効果】

【0010】

本発明の有益な効果は、下記のとおりである：
本発明による薄膜バルク音響波共振器では、少なくとも二つのトレンチを設け、前記トレンチは前記有効共振領域と無効共振領域との境界部に設けられ、前記有効共振領域の範囲を画定するためであって、前記トレンチが第１のトレンチと第２のトレンチを含み、前記第２のトレンチが前記第２の電極と前記圧電層を貫通し、前記第１のトレンチが前記第１の電極と前記圧電層を貫通するとともに前記キャビティと連通する。前記第１のトレンチと第２のトレンチは、無効共振領域での横波の伝播を効果的にブロックし、音響波損失を改善し、薄膜バルク音響波共振器の品質係数を改善し、デバイスのパフォーマンスを改善する。

【0011】

さらに、パターン化された第１の電極と第２の電極により、第１の電極共振領域及び第２の電極共振領域と有効共振領域とがオーバーラップするとともに、第１の電極掛接領域と第２の電極掛接領域との前記圧電層への投影がオーバーラップしないようにするので、寄生共振を効果的に避けられ、音響波損失を改善し、薄膜バルク音響波共振器の品質係数をさらに改善する。

【図面の簡単な説明】

【0012】

本発明の実施形態または従来技術における技術方案をより明確に説明するために、以下に、実施形態または従来技術の説明に使用される必要な図面を簡単に紹介する。言うまでもなく、以下の図面は、本発明のいくつかの実施形態に過ぎなく、当業者にとって、他の図面は、創造的な作業なしに、これらの図面に基づいて得ることができる。

【0013】

【図1】本発明の一実施形態におけるトレンチ構造を有する薄膜バルク音響波共振器の断面構造概略図である。

【図2A】本発明の一実施形態における連続的な第１のトレンチおよび連続的な第２のトレンチを有する薄膜バルク音響波共振器の上面図である。

【図2B】本発明の一実施形態における、複数の不連続な第１のトレンチおよび複数の不連続な第２のトレンチを有する別の薄膜バルク音響波共振器の上面図である。

【図2C】本発明の一実施形態における、マルチブリッジ構造の電極掛接領域の形成された薄膜バルク音響波共振器の上面図である。

【図2D】本発明の一実施形態における、メッシュ状の電極掛接領域の形成された薄膜バルク音響波共振器の上面図である。

【図3】図２ＢのＡＡ´線に沿った断面構造の概略図である。

【図4】本発明の一実施形態による薄膜バルク音響波共振器を製造するための方法のフローチャートである。

【図5】この実施形態によって提供される薄膜バルク音響波共振器の製造方法の各工程に対応する構造概略図である。

【図6】この実施形態によって提供される薄膜バルク音響波共振器の製造方法の各工程に対応する構造概略図である。

【図7】この実施形態によって提供される薄膜バルク音響波共振器の製造方法の各工程に対応する構造概略図である。

【図8】この実施形態によって提供される薄膜バルク音響波共振器の製造方法の各工程に対応する構造概略図である。

【図9】この実施形態によって提供される薄膜バルク音響波共振器の製造方法の各工程に対応する構造概略図である。

【図10】この実施形態によって提供される薄膜バルク音響波共振器の製造方法の各工程に対応する構造概略図である。

【図11】この実施形態によって提供される薄膜バルク音響波共振器の製造方法の各工程に対応する構造概略図である。

【図12】この実施形態によって提供される薄膜バルク音響波共振器の製造方法の各工程に対応する構造概略図である。

【図13】この実施形態によって提供される薄膜バルク音響波共振器の製造方法の各工程に対応する構造概略図である。

【発明を実施するための形態】

【0014】

本発明は、一種の薄膜バルク音響波共振器とその製造方法、フィルタ、および無線周波数通信システムを提供する。

【0015】

図１は本発明の一実施形態におけるトレンチ構造を有する薄膜バルク音響波共振器の断面構造概略図である。薄膜バルク音響波共振器は、図１に示されるように、基板１０と、上部で開口するキャビティ１１ａが形成されるように基板１０に配置される支持層１１と、キャビティ１１ａに設けられる圧電積層と、少なくとも二つのトレンチと、を含み、トレンチは、第１の電極１３と圧電層１４とを貫通するとともにキャビティ１１ａと連通する第１のトレンチ１２ａと、第２の電極１５と圧電層１４とを貫通する第２のトレンチ１２ｂと、を含む。

【0016】

本発明による薄膜バルク音響波共振器では、圧電積層には第１のトレンチと第２のトレンチがそれぞれ少なくとも１つ配置され、圧電層が位置する平面における第１のトレンチおよび第２のトレンチの投影により薄膜バルク音響波共振器の有効共振領域が取り囲まれる。本発明の第１のトレンチと第２のトレンチは、無効共振領域における横波の伝播を効果的にブロックし、音響波損失を改善し、薄膜バルク音響波共振器の品質係数を向上させることにより、デバイスのパフォーマンスが向上する。

【0017】

以下に、添付の図面および特定の実施形態を参照して、さらに本発明の薄膜バルク音響波共振器および薄膜バルク音響波共振器の製造方法を詳細に説明する。以下の説明および図面によれば、本発明の利点および特徴はより明確になるであろうが、本発明の技術方案は、多くの異なる形態で実施することができ、本明細書に記載の特定の実施例に限定されないことに留意されたい。図面は、非常に簡略化された形式であり、すべて精確でない比例を使用し、本発明の実施例を容易かつ明瞭に補助して説明するためのみに使用される。

【0018】

明細書および特許請求の範囲における「第１」、「第２」などの用語は、類似の要素を区別するために使用され、必ずしも特定の順序または時系列を説明するために使用されるわけではない。適切な状況で、そのように使用されるこれらの用語は、例えば、本明細書に記載または示された以外の順序で本明細書に記載の本発明の実施形態を実施できるように置き換えることができることを理解されたい。同様に、本明細書に記載の方法が一連の工程を含み、本明細書に記載のこれらの工程の順序が必ずしもこれらの工程を実行できる唯一の順序ではなく、記載された工程のいくつかが省略され得るおよび／または本明細書に記載されない他の工程も方法に追加できる。特定の図面の部材が他の図面の部材と同じである場合、これらの部材はすべての図面で簡単に識別できるが、図面の説明を明確にするために、同じ部材の符号をすべて各図に示されるわけではない。

【0019】

図２Ａは本発明の一実施形態における連続的な第１のトレンチおよび連続的な第２のトレンチを有する薄膜バルク音響波共振器の上面図である。図２Ｂは本発明の一実施形態における、複数の不連続な第１のトレンチおよび複数の不連続な第２のトレンチを有する別の薄膜バルク音響波共振器の上面図である。図２Ｃは本発明の一実施形態における、マルチブリッジ構造の電極掛接領域の形成された薄膜バルク音響波共振器の上面図である。図２Ｄは本発明の一実施形態における、メッシュ状の電極掛接領域の形成された薄膜バルク音響波共振器の上面図である。図３は図２ＢのＡＡ’線に沿った断面構造の概略図である。

【0020】

図２Ａと図３を参照して、この実施形態の薄膜バルク音響波共振器は、
第１の基板１００と、上部で開口するキャビティ１１０が形成されるように第１の基板１００に配置される支持層１０１と、
キャビティ１１０ａに設けられる圧電積層１２０であって、支持層１０１に順次設けられた第１の電極１０３、圧電層１０４及び第２の電極１０５を含むとともに、キャビティ１１０ａの中央上方に位置する有効共振領域００１と有効共振領域００１を取り囲む無効共振領域００２とを有する圧電積層１２０と、
有効共振領域００１の範囲を画定するように有効共振領域００１と無効共振領域００２との境界部に設けられる二つのトレンチと、を含み、トレンチは、第１の電極１０３と圧電層１０４とを貫通するとともにキャビティ１１０ａと連通する第１のトレンチ１２０ａと、第２の電極層１０５’と圧電層１０４とを貫通する第２のトレンチ１２０ｂを含む。

【0021】

ここで、第１の基板１００は、当業者に知られている任意の適切な基板であってよく、例えば、以下に記載の材料の少なくとも１つであってよい。シリコン（Ｓｉ）、ゲルマニウム（Ｇｅ）、シリコンゲルマニウム（ＳｉＧｅ）、シリコンカーボン（ＳｉＣ）、カーボンゲルマニウムシリコン（ＳｉＧｅＣ）、インジウムヒ素（ＩｎＡｓ）、ガリウムヒ素（ＧａＡｓ）、インジウムリン（ＩｎＰ）または他のＩＩＩ／Ｖ複合半導体（これらの半導体で構成される多層構造なども含まれる）、またはシリコンオンインシュレーター（ＳＯＩ）、積層シリコンオンインシュレーター（ＳＳＯＩ）、積層シリコンゲルマニウムオンインシュレーター（Ｓ－ＳｉＧｅＯＩ）、シリコンゲルマニウムオンインシュレーター（ＳｉＧｅＯＩ）およびゲルマニウムオンインシュレーター（ＧｅＯＩ）、または両面研磨ウェーハ（Ｄｏｕｂｌｅ Ｓｉｄｅ Ｐｏｌｉｓｈｅｄ Ｗａｆｅｒｓ，ＤＳＰ）、アルミナなどのセラミック基板、石英またはガラス基板など。

【0022】

この実施形態における第１の基板１００の材料は、結晶配向が＜１００＞のＰ型高抵抗単結晶シリコンウェーハである。

【0023】

支持層１０１の材料は、任意の適切な誘電材料であってよく、酸化ケイ素、窒化ケイ素、酸窒化ケイ素、炭窒化ケイ素などの材料のうちの少なくとも１つを含むが、これらに限られるものではない。

【0024】

支持層１０１は第１の基板１００に位置し、支持層１０１にはキャビティ１１０ａが設けられ、キャビティ１１０ａはエッチングプロセスにより支持層１０１をエッチングすることによって形成することができる。しかしながら、本発明の技術はこれに限られるものではない。この実施形態において、キャビティ１１０ａの底面の形状は長方形であるが、本発明の他の実施形態において、キャビティ１１０ａの底面の形状は円形、楕円形、または例えば、五角形、六角形などの長方形以外の多角形などであってよい。

【0025】

圧電積層１２０は、第１の電極１０３、圧電層１０４、および第２の電極１０５を含む。第１の電極１０３は支持層１０１に位置し、第２の電極１０５と第１の電極１０３は対向して配置される。圧電層１０４は、第１の電極１０３と第２の電極１０５との間に位置し、第１の電極１０３、圧電層１０４、および第２の電極１０５の厚さ方向における重なり合う領域は、キャビティ１１０ａの真上にある。

【0026】

支持層１０１と第１の電極１０３との間には、さらにエッチング停止層１０２が設けられる。その材料は、窒化ケイ素（Ｓｉ₃Ｎ₄）および酸窒化ケイ素（ＳｉＯＮ）を含むが、これに限られるものではない。

【0027】

エッチング停止層１０２は、最終製造される薄膜バルク音響波共振器の構造安定性を向上させる一方、支持層１０１よりも低いエッチング速度を有するので、支持層１０１をエッチングしキャビティ１１０ａを形成する過程において、オーバーエッチングを防ぐことができ、その下に位置する第１の電極層１０３を表面損傷から保護することができ、デバイスのパフォーマンスと信頼性を向上させることができる。その後の電気信号の入力／出力を容易にするために、第１の電極１０３は圧電層１０４と第２の電極１０５によって覆われていないエッジ領域１０３ａを含むことに留意されたい。

【0028】

第１のトレンチ１２０ａおよび第２のトレンチ１２０ｂは、エアギャップキャビティ（Ａｉｒ Ｔｒｅｎｃｈ）とも呼ばれ、圧電積層１２０に設けられ、第１のトレンチ１２０ａは、第１の電極１０３と圧電層１０４とを貫通するとともにキャビティ１１０ａと連通し、第２のトレンチ１２０ｂは、第２の電極１０５と圧電層１０４とを貫通する。

【0029】

図２Ａを参照して、圧電層１０４が位置する平面における第１のトレンチ１２０ａおよび第２のトレンチ１２０ｂの投影は、ハーフ環状またはハーフ環状に近い多角形であり、ちょうど互いに接しまたはほぼ互いに接し、即ち、圧電層１０４が位置する平面における第１のトレンチ１２０ａおよび第２のトレンチ１２０ｂの投影により、完全に閉じた環状またはほぼ閉じた環状が構成される。ここで、圧電層１０４が位置する平面における第１のトレンチ１２０ａと第２のトレンチ１２０ｂとの投影のジョイント部は、第１のジョイント部１５０ａおよび第２のジョイント部１０５ｂを含む。第１のトレンチ１２０ａと第２のトレンチ１２０ｂとの組み合わせは、圧電共振層１０４２の周りの横波をブロックでき、すなわち、圧電層１０４が位置する平面における第１のトレンチ１２０ａおよび第２のトレンチ１２０ｂの投影によって取り囲まれたパターン（円形または多角形）が位置する領域は、薄膜バルク音響波共振器の有効共振領域００１である。第１のトレンチ１２０ａおよび第２のトレンチ１２０ｂは、有効共振領域００１の周辺に位置し、圧電層１０４が位置する平面における第１のトレンチ１２０ａおよび第２のトレンチ１２０ｂの投影のサイズは、両者の組み合わせにより成された環状を均等に分割してもよく（このとき、第１のトレンチ１２０ａおよび第２のトレンチ１２０ｂは有効共振領域００１の両側にあり、すべての部分がいずれも完全に対向する）、不均等に分割してもよい（このとき、第１のトレンチ１２０ａおよび第２のトレンチ１２０ｂは有効共振領域００１の両側にあり、一部だけが対向する）。

【0030】

また、第１のトレンチ１２０ａおよび第２のトレンチ１２０ｂの図２ＡのＡＡ’線に沿った断面は、台形または台形に近い形状である。即ち、第１のトレンチ１２０ａと第２の電極１０５が位置する平面とをなす角α、第２のトレンチ１２０ｂの側壁と第１の電極１０３が位置する平面とをなす角βは鈍角であり、好ましくは、αおよびβは９０度より大きく１６０度未満である。

【0031】

この実施形態において、圧電層１０４が位置する平面における第１のトレンチ１２０ａおよび第２のトレンチ１２０ｂの投影によって取り囲まれたパターン（有効共振領域００１）は、ちょうど互いに接する五角形であり、多角形の任意の二辺は平行しない。他の実施形態において、図２Ｂに示されるように、第１のトレンチ１２０ａおよび第２のトレンチ１２０ｂは複数であってよく、圧電層１０４が位置する平面における複数の第１のトレンチ１２０ａおよび第２のトレンチ１２０ｂの投影によって取り囲まれたパターンは、不連続でほぼ閉じた五角形であってよい。

【0032】

この実施形態において、支持層１０１および第１の基板１００は、ホットプレス結合またはドライフィルム結合によって結合される。

【0033】

圧電積層１２０において、第１の電極１３０は、第１の電極掛接領域１０３１と第１の電極共振領域１０３２を有し、第１の電極共振領域１０３２と有効共振領域００１とは、重なり合い、第１の電極掛接領域１０３１は、第１の電極共振領域１０３２と支持層１０１とを接続する。第２の電極１０５は、第２の電極掛接領域１０５１と第２の電極共振領域１０５２を有し、第２の電極共振領域１０５２と有効共振領域００１とは、重なり合い、第２の電極掛接領域１０５１は、第２の電極共振領域１０５２とキャビティよりも外側に位置する圧電積層とを接続し、キャビティ１１０ａの上部の有効共振領域０２以外の領域での寄生共振が避けられるように第２の電極掛接領域１０５１と第１の電極掛接領域１０３１はキャビティ１１０ａの上部で重なり合わない。この実施形態および別の実施形態において、図２Ａおよび図２Ｂを参照して、第２の電極掛接領域１０５１および第１の電極掛接領域１０３１は、一端が共振器の一方のエッジのみに接続されたブリッジ構造にパターニングされるので、第２の電極掛接領域１０５１および第１の電極掛接領域１０３１がキャビティ１１０ａの上部で重なり合わないことが保証され、キャビティ１１０ａの上方の無効共振領域００２での寄生共振が避けられる。

【0034】

他の実施形態において、図２Ｃに示されるように、第２の電極掛接領域１０５１および第１の電極掛接領域１０３１の少なくとも１つは、一端が共振器の複数のエッジに接続されたマルチブリッジ構造としてパターニングされてもよい。好ましくは、第１の電極掛接領域１０３１はマルチブリッジ構造にパターニングされるとともに、第２の電極掛接領域１０５１および第１の電極掛接領域１０３１のマルチブリッジ構造は、キャビティ１０ａの上方で重なり合わない。マルチブリッジ構造により、圧電積層１２０へのサポートを強化し、共振器の機械的強度を増加させることができる。

【0035】

さらに、別の実施形態において、図２Ｄを参照して、第２の電極掛接領域１０５１および第１の電極掛接領域１０３１の少なくとも１つは、一端が共振器の複数のエッジに接続された平面構造としてパターニングされるとともに、第２の電極掛接領域１０５１および第１の電極掛接領域１０３１は、キャビティ１０ａの上方で重なり合わないので、共振器の機械的強度をさらに増加させることができる。具体的に実施する際に、第１のトレンチ１２０ａと第２のトレンチ１２０ｂとの境界部（第１のジョイント部１５０ａ、第２のジョイント部１５０ｂ）に沿ってそれぞれ第１の電極層１０３’に対して一定の線幅を有する第１の開口１０６ａおよび第２の開口１０６ｂをエッチングする。第１の開口１０６ａおよび第２の開口１０６ｂは、第１の電極層１０３’を貫通するとともに、それぞれ、第１のジョイント部１５０ａおよび第２のジョイント部１５０ｂ（第２のトレンチ１２０ｂに連通）から第１の電極層の境界部の外側まで延びる。同様に、第２の電極層１５０’における第１の開口１０６ａおよび第２の開口１０６ｂに対応する位置において、二つの同じ開口（図示せず）をエッチングすることにより、第２の電極掛接領域１０５１および第１の電極掛接領域１０３１がキャビティ１１０ａの上部で重なり合わないことが実現され、キャビティ１１０ａの上方の無効共振領域００２での寄生共振が避けられる。他の実施形態において、第１の開口１０６ａおよび第２の開口１０６ｂは第１の電極層１０３’、圧電層１０４、および第２の電極層１０５’を貫通し、同じ電極分離効果を実現することができ、それによりキャビティ１１０ａの上方の無効共振領域００２での寄生共振が避けられる。

【0036】

図２Ａおよび図３を参照して、圧電層１０４は、圧電印加領域１０４１および圧電共振領域１０４２を含み、圧電共振領域１０４２は、第１の電極共振領域１０３２と第２の電極共振領域１０５２との間に位置し、即ち、有効共振領域００１と重なり合っている。圧電印加領域１０４１は、共振器のエッジに接続され、圧電印加領域１０４１と圧電共振領域１０４２は、第１のトレンチ１２０ａおよび第２のトレンチ１２０ｂによって完全に分離される。ここで、第２のトレンチ１２０ｂは第１の電極掛接領域１０３１の上方に、第１のトレンチ１２０ａは第２の電極掛接領域１０５１の下方に位置する。他の実施形態において、図２Ｂおよび２Ｃを参照して、第１のトレンチ１２０ａおよび第２のトレンチ１２０ｂは複数の不連続なトレンチであるため、圧電印加領域１０４１および圧電共振領域１０４２は、複数の第１のトレンチ１２０ａおよび複数の第２のトレンチ１２０ｂの間隔において接続されることになる。

【0037】

本発明の他の実施形態において、薄膜バルク音響波共振器は信号入力／出力構造をさらに含む。例えば、信号入力／出力構造は、それぞれ第１の電極１０３および第２の電極１０５に接続される第１のパッド１０７ａおよび第２のパッド１０７ｂである。具体的には、図３を参照して、第１のパッド１０７ａは圧電層１０４および第２の電極１０５に覆われていない第１の電極１０３のエッジ領域１０３ａに接続され、第２のパッド１０７ｂは第２の電極１０５のエッジ領域１０５ａに接続されている。

【0038】

本発明の一実施形態によれば、上記本発明の実施形態の薄膜バルク音響波共振器のいずれかを少なくとも１つ含むフィルタがさらに提供される。

【0039】

本発明の一実施形態によれば、上記本発明の実施形態のフィルタを少なくとも１つ含む無線周波数通信システムがさらに提供される。

【0040】

本発明の一実施形態によれば、薄膜バルク音響波共振器の製造方法がさらに提供される。図４を参照して、図４は、本発明の一実施形態によって提供される薄膜バルク音響波共振器の製造方法のフローチャートであり、
第２の基板２００を提供し、第２の基板２００に順次形成された第２の電極層１０５’、圧電層及び第１の電極層１０３’からなる圧電積層構造を、第２の基板２００に形成するＳ０１と、
支持層に第１の電極層１０３’の一部を露出させるように開口を有するキャビティが形成される支持層を、第１の電極層１０３’に形成し、第１の電極層１０３’と圧電層とをエッチングすることにより、キャビティと連通する第１のトレンチを少なくとも１つ形成するＳ０２と、
第１の基板を提供し、開口にキャビティが形成されるように第１の基板と支持層とを結合させるＳ０３と、
第２の基板２００を除去するＳ０４と、
第２の電極層１０５’と圧電層とをエッチングすることにより、第２のトレンチを少なくとも１つ形成するＳ０５と、を含み、圧電層が位置する平面における第１のトレンチの投影と、圧電層が位置する平面における第２のトレンチの投影とにより有効共振領域が取り囲まれる。

【0041】

図５から図１３は、この実施形態によって提供される薄膜バルク音響波共振器の製造方法の各工程に対応する構造概略図である。続いて、図２Ａと図５―図１３を参照して、本実施形態によって提供される薄膜バルク音響波共振器の製造方法を詳細に説明する。

【0042】

図５と図６に示されるように、工程Ｓ０１を実行し、第２の基板２００を提供し、第２の基板２００に圧電積層１２０を形成する。圧電積層構造１２０は第２の電極１０５、圧電層１０４および第１の電極１０３を含む。ここで、圧電層１０４は、第１の電極１０３と第２の電極１０５との間に位置し、また、第１の電極１０３と第２の電極１０５とは対向して設けられる。第１の電極１０３は、無線周波数（ＲＦ）信号などの電気信号を受信または発信する入力電極または出力電極として使用することができる。例えば、第２の電極１０５が入力電極として使用される場合、第１の電極１０３は出力電極として使用することができ、また、第２の電極１０５が出力電極として使用される場合、第１の電極１０３は入力電極として使用することができる。圧電層１０４は、第１の電極１０３または第２の電極１０５を介して入力された電気信号をバルク音響波に変換する。例えば、圧電層１０４は、物理的振動を通じて電気信号をバルク音響波に変換する。

【0043】

第２の基板２００と圧電積層１２０（第２の電極１０５）との間には、隔離層（図６には示されていない）がさらに形成される。隔離層は第２の基板２００の保護層として、その後形成される薄膜バルク音響波共振器の圧電積層１２０による第２の基板２００への影響が避けられる。同時に、その後の剥離プロセスにおいて、隔離層を腐食させることにより、第２の基板２００をその後に形成される圧電積層１２０から分離させることができ、第２の基板２００の迅速剥離に有利であるため、プロセス製造効率が向上する。隔離層の材料は、二酸化ケイ素（ＳｉＯ₂）、窒化ケイ素（Ｓ_i3Ｎ₄）、酸化アルミニウム（Ａｌ₂Ｏ₃）、または窒化アルミニウム（ＡｌＮ）のうちの少なくとも一つを含むが、これらに限られるものではない。隔離層は、化学蒸着、マグネトロンスパッタリングまたは蒸着などの方式によって形成することができる。この実施形態において、第２の基板２００は＜１００＞結晶配向のＰ型高抵抗単結晶シリコンウェーハなどのようなシリコンであり、隔離層の材料は二酸化ケイ素（ＳｉＯ₂）である。

【0044】

第２の電極１０５と第１の電極１０３は、当業者に知られている任意の適切な導電性材料または半導体材料を使用することができ、ここの導電性材料は、導電性を有する金属材料であってよい。例えば、モリブデン（Ｍｏ）、アルミニウム（Ａｌ）、銅（Ｃｕ）、タングステン（Ｗ）、タンタル（Ｔａ）、プラチナ（Ｐｔ）、ルテニウム（Ｒｕ）、ロジウム（Ｒｈ）、イリジウム（Ｉｒ）、クロム（Ｃｒ）、チタン（Ｔｉ）、金（Ａｕ）、オスミウム（Ｏｓ）、レニウム（Ｒｅ）、パラジウム（Ｐｄ）などの金属うちの１つまたは上述金属からなる積層体でできている。半導体材料は、例えば、Ｓｉ、Ｇｅ、ＳｉＧｅ、ＳｉＣ、ＳｉＧｅＣなどである。第２の電極層１０５’および第１の電極層１０３’は、マグネトロンスパッタリング、蒸着などの物理的蒸着法または化学的蒸着法によって形成することができる。圧電層１０４は、圧電共振層または圧電共振領域と呼ばれることもある。圧電層１０４の材料は、窒化アルミニウム（ＡｌＮ）、酸化亜鉛（ＺｎＯ）、チタン酸ジルコン酸鉛（ＰＺＴ）、ニオブ酸リチウム（ＬｉＮｂＯ₃）、石英（Ｑｕａｒｔｚ）、ニオブ酸カリウム（ＫＮｂＯ₃）または、タンタル酸リチウム（ＬｉＴａＯ₃）などのようなウルツ鉱型結晶構造を有する圧電材料とそれらの組み合わせを使用することができる。圧電層１０４が窒化アルミニウム（ＡｌＮ）を含む場合、圧電層１０４は希土類金属、例えば、スカンジウム（Ｓｃ）、エルビウム（Ｅｒ）、イットリウム（Ｙ）およびランタン（Ｌａ）のうちの少なくとも１つをさらに含むことができる。さらに、圧電層１０４が窒化アルミニウム（ＡｌＮ）を含む場合、圧電層１０４は遷移金属、例えば、ジルコニウム（Ｚｒ）、チタン（Ｔｉ）、マンガン（Ｍｎ）、およびハフニウム（Ｈｆ）のうちの少なくとも１つをさらに含むことができる。圧電層１０４は、化学的蒸着、物理的蒸着、または原子層堆積などの当業者に知られている任意の適切な方法によって堆積することができる。好ましくは、この実施形態において、第２の電極層１０５’および第１の電極層１０３’は金属モリブデン（Ｍｏ）ででき、圧電層１０４’は窒化アルミニウム（ＡｌＮ）でできている。

【0045】

第２の電極層１０５’、圧電層１０４および第１の電極層１０３’の形状は、同じでも同じでなくてもよい。この実施形態において、第２の電極層１０５’、圧電層１０４および第１の電極層１０３’は形状も面積も同じで、いずれも多角形で、例えば、正方形である。

【0046】

第２の電極層１０５’を形成する前に、隔離層にシード層（図６には示されていない）を形成することができ、シード層は、隔離層と第２の電極層１０５’との間に形成され、その後形成される第２の電極層１０５’（圧電層１０４および第１の電極層１０３’）の結晶配向に対して配向性を有し、その後形成される圧電積層構造が特定の結晶配向に沿って生成するのに便利であり、圧電層の均一性が保証されることになる。シード層の材料は、窒化アルミニウム（ＡｌＮ）とすることができるが、シード層は、ＡｌＮに加えて、六方最密充填（ＨＣＰ）構造を持つ金属または誘電性材料で形成することもできる。例えば、シード層は金属チタン（Ｔｉ）で形成することもできる。

【0047】

図７から図９に示されるように、工程Ｓ０２を実行し、第１の電極層１０３’に支持層１０１を形成し、第１の電極層１０３’の一部を露出させるように支持層１０１に開口１１０ａ’を形成し、第１の電極層１０３’と圧電層１０４をエッチングすることにより開口１１０ａ’と連通する第１のトレンチ１２０ａを形成する。具体的には、まず、化学的堆積法により第１の電極層１０３’に支持層１０１を形成することができる。図７に示されるように、支持層１０１の材料は、例えば、二酸化ケイ素（ＳｉＯ₂）、窒化ケイ素（Ｓｉ₃Ｎ₄）、酸化アルミニウム（Ａｌ₂Ｏ₃）、および窒化アルミニウム（ＡｌＮ）のうちの一種類または複数種類の組み合わせである。この実施形態において、支持層１０１の材料は、二酸化ケイ素（ＳｉＯ₂）である。次に、第１の電極層１０３’の一部を露出させるようにエッチングプロセスにより支持層１０１をエッチングして開口１１０ａ’を形成する。図８に示されるように、当該エッチングプロセスは、湿式エッチングまたは乾式エッチングプロセスであってよい。好ましくは、乾式エッチングプロセスが使用される。乾式エッチングは、反応性イオンエッチング（ＲＩＥ）、イオンビームエッチング、プラズマエッチング、またはレーザーカットを含むが、これらに限られるものではない。開口１１０ａ’の深さおよび形状は、いずれも製造される薄膜バルク音響波共振器に必要なキャビティの深さおよび形状に依存する。即ち、形成される支持層１０１の厚さにより開口１１０ａ’の深さを特定することができる。開口１１０ａ’の底面の形状は、長方形または例えば、五角形、六角形、八角形などの長方形以外の多角形であってよく、円形または楕円形であってよい。本発明の他の実施形態において、開口１１０ａ’の縦断面の形状は、上広下狭の球形キャップであり、すなわち、その縦断面はＵ字形である。

【0048】

この実施形態において、支持層１０１を形成する前に、第１の電極層１０３’上にさらにエッチング停止層１０２を形成する。前記エッチング停止層１０２の材料は、窒化ケイ素（Ｓｉ₃Ｎ₄）および酸窒化ケイ素（ＳｉＯＮ）を含むが、これに限られるものではない。エッチング停止層１０２は、後で形成される支持層１０１よりも低いエッチング速度を有するので、その後支持層１０１をエッチングして開口１１０ａ’を形成する際に、オーバーエッチングを防ぐことができ、その下に位置する第１の電極層１０３’を表面損傷から保護することができる。

【0049】

次に、開口１１０ａ’に第１のトレンチ１２０ａが形成されるように第１の電極層１０３’および圧電層１０４をエッチングする。図９に示されるように、第１のトレンチ１２０ａの側壁は、傾斜しても垂直であってもよい。この実施形態において、第１のトレンチ１２０ａの側壁と第２の電極１０５が位置する平面とは鈍角を形成する（第１のトレンチ１２０ａの縦断面（基板の厚さ方向に沿った断面）の形状は逆台形である）。圧電層１０４が位置する平面における第１のトレンチ１２０ａの投影は、ハーフ環状またはハーフ環状に近い多角形である。他の実施形態において、図２Ｃを参照して、圧電層１０４が位置する平面における複数の第１のトレンチ１２０ａの投影が不連続なハーフ環状となるように複数の不連続な第１のトレンチ１２０ａを形成することもできる。具体的には、第１のトレンチをエッチングするプロセスは乾式エッチングプロセスであり、乾式エッチングは、誘導結合プラズマ（ＩＣＰ）エッチング、反応性イオンエッチング（ＲＩＥ）、イオンビームエッチング、プラズマエッチング、またはレーザーカットを含むが、これらに限られるものではない。エッチングされた第１のトレンチ１２０ａの側壁と第２の電極１０５が位置する平面とをなす角αは鈍角であり、好ましくは９０＜α＜１６０である。

【0050】

次に、第１の電極層１０３’をパターニングすることにより、第１の電極１０３が形成される。具体的には、第１の電極層１０３’の表面にフォトレジストをコーティングしてフォトレジスト層を形成し、第１の電極パターンがプリセットされた第１のマスクを介し、フォトレジスト層をフォトエッチングしてパターンを形成し、パターニングされたフォトレジスト層をマスクとして、乾式エッチングプロセスにより第１の電極層１０３’をエッチングする。エッチングにより形成された第１の電極１３０は、第１の電極掛接領域１０３１と第１の電極共振領域１０３２を有し、第１の電極共振領域１０３２と有効共振領域００１とは、重なり合い、形成された第１の電極掛接領域１０３１は、第１の電極共振領域１０３２とキャビティよりも外側に位置する支持層とを接続する。この実施形態において、図２Ｃを参照して、第１の電極掛接領域１０３１はブリッジ構造である。他の実施形態において、第１の電極掛接領域１０３１は、支持層１０１の複数の辺を接続する面状構造またはマルチブリッジ構造であってよい。第１の電極をパターニングする過程において、第１の電極層１０３’における第１の電極掛接領域１０３１および第１の電極共振領域１０３２を除くすべての領域をエッチングして除去してもよく、第１の電極１０３のみを第１の電極層１０３’の他の領域から電気的に隔離させてもよいことに留意されたい。第１の電極１０３のみを第１の電極層１０３’の他の領域から電気的に隔離させるには、具体的には、第１の電極層１０３’における定義された第１の電極１０３のパターンの境界部（第１のトレンチ１２０ａに定義された第１の電極の境界部以外の領域）をエッチングするとともに、第１の電極層１０３’を貫通し、第１の電極１０３のパターンの境界部に沿って一定の線幅を有するギャップをエッチングし、最後に第１の電極１０３を第１の電極層１０３’から完全に分離させる。第１の電極層１０３’の他の領域は、依然として保持することができ、電気的分離が実現される。

【0051】

図１０に示されるように、工程Ｓ０３を実行し、第１の基板１００と支持層１０１とを結合させ、第１の基板１００と第１の電極１０３とは、支持層１０１の開口１１０ａ’にキャビティ１１０ａを形成する。第１の基板１００は、当業者に知られている任意の適切な基板であってよく、例えば、以下に記載の材料の少なくとも１つであってよい。シリコン（Ｓｉ）、ゲルマニウム（Ｇｅ）、シリコンゲルマニウム（ＳｉＧｅ）、シリコンカーボン（ＳｉＣ）、カーボンゲルマニウムシリコン（ＳｉＧｅＣ）、インジウムヒ素（ＩｎＡｓ）、ガリウムヒ素（ＧａＡｓ）、インジウムリン（ＩｎＰ）または他のＩＩＩ／Ｖ複合半導体（これらの半導体で構成される多層構造なども含まれる）、またはシリコンオンインシュレーター（ＳＯＩ）、積層シリコンオンインシュレーター（ＳＳＯＩ）、積層シリコンゲルマニウムオンインシュレーター（Ｓ－ＳｉＧｅＯＩ）、シリコンゲルマニウムオンインシュレーター（ＳｉＧｅＯＩ）およびゲルマニウムオンインシュレーター（ＧｅＯＩ）、または両面研磨ウェーハ（Ｄｏｕｂｌｅ Ｓｉｄｅ Ｐｏｌｉｓｈｅｄ Ｗａｆｅｒｓ，ＤＳＰ）、アルミナなどのセラミック基板、石英またはガラス基板など。第１の基板１００と支持層１０１との結合は、ホットプレス結合やドライフィルム結合によって実現することができる。結合プロセスが完了した後、その後のプロセスを実行するために結合後の上記薄膜バルク音響波共振器を反転させる。

【0052】

本発明の他の実施形態において、第１のトレンチ１２０ａとキャビティ１１０ａの形成方法は、
第１の基板１００を提供し、第１の基板１００上に支持層１０１を形成し、第１の基板１００の一部を露出させるように支持層１０１をエッチングすることにより、支持層１０１に開口１１０ａ’を形成することと、第１の電極１０３と圧電層１０４をエッチングして第１のトレンチ１２０ａを形成することと、キャビティ１１０ａが形成されるように開口１１０ａ’が形成された支持層１０１と第１のトレンチ１２０ａが形成された圧電積層１２０とを結合させると、をさらに含む。

【0053】

ここで、第１のトレンチ１２０ａ及び、開口１１０ａ’を有する支持層１０１を製造するプロセス工程は、時系列に限定されず、当業者は、実際のプロセス条件に従ってそれを具体的に実施することができる。

【0054】

図１１を参照して、工程Ｓ０４を実行し、第２の基板２００を除去する。この実施形態において、隔離層を腐食させることによって第２の基板２００を剥離する。本発明の他の実施形態において、エッチングまたは機械的研削などの他の方法を使用して、第２の基板２００を除去することができる。

【0055】

図１２から図１３を参照して、工程Ｓ０５を実行し、第２の電極層１０５’および圧電層１０４をエッチングすることにより第２のトレンチ１２０ｂを形成し、圧電層１０４が位置する平面における第１のトレンチ１２０ａおよび第２のトレンチ１２０ｂの投影により、閉じたまたはほぼ閉じたパターンが取り囲まれる。

【0056】

具体的には、図１３に示されるように、第２のトレンチ１２０ｂが形成されるように第２の電極層１０５および圧電層１０４をエッチングする。第２のトレンチ１２０ｂの側壁は、傾斜しても垂直であってもよい。この実施形態において、第２のトレンチ１２０ｂの側壁と第１の電極層１０３’が位置する平面とは鈍角を形成する（第２のトレンチ１２０ｂの縦断面（基板の厚さ方向に沿った断面）の形状は逆台形である）。圧電層１０４が位置する平面における第２のトレンチ１２０ｂの投影は、ハーフ環状またはハーフ環状に近い多角形である。他の実施形態において、図２Ｃを参照して、圧電層１０４が位置する平面における複数の第２のトレンチ１２０ａの投影により不連続なハーフ環状が形成されるように複数の不連続な第２のトレンチ１２０ａを形成することもできる。具体的には、第２のトレンチをエッチングするプロセスは乾式エッチングプロセスであり、乾式エッチングは、反応性イオンエッチング（ＲＩＥ）、イオンビームエッチング、プラズマエッチング、またはレーザーカットを含むが、これらに限られるものではない。エッチングされた第２のトレンチ１２０ａの側壁と第１の電極１０３が位置する平面とをなす角βは鈍角であり、好ましくは９０＜β＜１６０である。

【0057】

次に、第２の電極層１０５’をパターニングすることにより、第２の電極１０５が形成される。具体的には、第２の電極層１０５’の表面にフォトレジストをコーティングしフォトレジスト層を形成して、第１の電極パターンがプリセットされた第１のマスクを介し、フォトレジスト層をフォトエッチングしてパターンを形成し、パターニングされたフォトレジスト層をマスクとして、乾式エッチングプロセスにより第２の電極層１０５’をエッチングする。エッチングにより形成された第２の電極１０５は、第２の電極掛接領域１０５１と第２の電極共振領域１０５２を有し、第２の電極共振領域１０５２と有効共振領域００１とは、重なり合い、形成された第２の電極掛接領域１０５１は、第２の電極共振領域１０５２とキャビティよりも外側に位置する圧電積層とを接続する。この実施形態において、図２Ａを参照して、第２の電極掛接領域１０５１はブリッジ構造である。他の実施形態において、第２の電極掛接領域１０５１は、一端が第２の電極掛接領域１０５１に接続され、他端がキャビティの周囲の圧電積層のエッジに接続された面状構造またはマルチブリッジ構造であってよい。ここで、キャビティの上方の非有効共振領域（無効共振領域００２）の寄生共振が低減されるように第２の電極掛接領域１０５１と第１の電極掛接領域１０３１とはキャビティの上方で重なり合わない。第２の電極をパターニングする過程において、第２の電極層１０５’における第２の電極掛接領域１０５１および第２の電極共振領域１０５２を除くすべての領域をエッチングして除去してもよく、第２の電極１０５のみを第２の電極層１０５’の他の領域から電気的に隔離させてもよいことに留意されたい。例として、第２の電極層１０５’における定義された第２の電極１０５のパターンの境界部（第２のトレンチ１２０ｂに定義された第２の電極の境界部以外の領域）をエッチングするとともに、第２の電極層１０５’を貫通し、第２の電極１０３のパターンの境界部に沿って一定の線幅を有するギャップをエッチングし、最後に第２の電極１０５を第２の電極層１０５’から完全に分離させる。第２の電極層１０５’の他の領域は、依然として保持することができ、電気的分離が実現される。

【0058】

また、第１のトレンチ１２０ａおよび第２のトレンチ１２０ｂの図２ＡのＡＡ’線に沿った断面は、台形または台形に近い形状である（即ち、α、βは鈍角である）。この実施形態において、圧電層１０４が位置する平面における第１のトレンチ１２０ａおよび第２のトレンチ１２０ｂの投影によって取り囲まれたパターン（有効共振領域００１）は、ちょうど互いに接する五角形であり、且つ、多角形はいずれか一対の平行した直線セグメントを含まない。本発明の他の実施形態において、図２Ｂに示されるように、圧電層１０４が位置する平面における第１のトレンチ１２０ａおよび第２のトレンチ１２０ｂの投影によって取り囲まれたパターンは、２箇所のジョイント部にギャップ（第１のジョイント部ギャップ１５０ａ’と第２のジョイント部ギャップ１５０ｂ’）を有するほぼ閉じた五角形である。この実施形態において、第２のパッド１０７ｂは、エッジ部分１０５ａに形成してよい。さらに、第２の電極１０５および圧電層１０４をエッチングして第２のトレンチ１２０ｂを形成する過程において、第１の電極１０３の信号入力／出力が便利になるように、第２の電極１０５の一部（エッジ部分１０５ａ）および圧電層１０４をエッチングして第１の電極１０３側のエッジ部分１０３ａを露出させてよい。例えば、第１のパッド１０７ａは、エッジ部分１０３ａに形成してよい。

【0059】

上記により、本発明によれば薄膜バルク音響波共振器とその製造方法、フィルタ及び無線周波数通信システムが提供される。本発明によって提供される薄膜バルク音響波共振器では、圧電積層には第１のトレンチと第２のトレンチが配置され、圧電層が位置する平面における第１のトレンチの投影と第２のトレンチの投影とにより薄膜バルク音響波共振器の有効共振領域が取り囲まれ、本発明における第１のトレンチと第２のトレンチは、無効共振領域における横波の伝播を効果的にブロックし、音響波損失を改善し、薄膜バルク音響波共振器の品質係数を向上させることにより、デバイスのパフォーマンスが向上する。同時に、パターニングされた第１の電極掛接領域と第２の電極掛接領域とがキャビティの上方で重なり合っていないので、非有効共振領域での寄生共振が効果的に避けられ、薄膜バルク音響波共振器の品質係数がさらに向上する。

【0060】

本明細書の各実施形態は、関連する方式で説明され、各実施形態の間の同じまたは類似の部分は、互いに参照され得ることに留意されたい。各実施形態は、他の実施形態との違いを重要点として説明し、特に、構造に関する実施形態につき、基本的に方法の実施形態と同様であるため、その説明は比較的簡単であり、関連部材につき、方法に関する実施形態についての説明を参照されたい。

【0061】

前述の説明は、あくまでも本発明の好ましい実施形態の説明に過ぎず、本発明の範囲を決して限定するものではない。当業者が前述の開示に基づき行われた変更または修正は、いずれも特許請求の範囲に含まれるものとする。

【符号の説明】

【0062】

１０－基板； １１－支持層； １１ａ－キャビティ； １２ａ－第１のトレンチ； １２ｂ－第２のトレンチ； １３－第１の電極； １４－圧電層； １５－第２の電極；１００－第１の基板；２００－第２の基板； １２０－圧電積層； １０１－支持層；１１０ａ’－開口； １１０ａ－キャビティ； １２０ａ－第１のトレンチ； １２０ｂ－第２のトレンチ； １０３－第１の電極； １０３’－第１の電極層； １０３ａ－第１の電極エッジ領域； １０３１－第１の電極掛接領域； １０３２－第１の電極共振領域； １０４－圧電層； １０４１－圧電印加領域； １０４２－圧電共振領域； １０５－第２の電極； １０５’－第２の電極層； １０５ａ－第２の電極エッジ領域； １０５１－第２の電極掛接領域； １０５２－第２の電極共振領域； １０６ａ－第１の開口； １０６ｂ－第２の開口； １０７ａ－第１のパッド；１０７ｂ－第２のパッド； １５０ａ－第１のジョイント部； １５０ｂ－第２のジョイント部； １５０ａ’－第１のジョイント部ギャップ； １５０ｂ’－第２のジョイント部ギャップ； ０００－共振領域； ００１－有効共振領域； ００２－無効共振領域。

【図1】

【図2A】

【図2B】

【図2C】

【図2D】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】

【図13】