特許 7159471 薄膜圧電弾性波共振器及び製造方法並びにフィルタ

(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】2022-10-14

(45)【発行日】2022-10-24

(54)【発明の名称】薄膜圧電弾性波共振器及び製造方法並びにフィルタ

(51)【国際特許分類】

   H03H 9/17 20060101AFI20221017BHJP

   H03H 9/56 20060101ALI20221017BHJP

   H03H 3/007 20060101ALI20221017BHJP

【ＦＩ】

H03H9/17 F

H03H9/56 B

H03H3/007 B

H03H3/007 M

【請求項の数】 40

(21)【出願番号】P 2021527076

(86)(22)【出願日】2020-07-01

(65)【公表番号】

(43)【公表日】2022-03-09

(86)【国際出願番号】 CN2020099640

(87)【国際公開番号】W WO2021120590

(87)【国際公開日】2021-06-24

【審査請求日】2021-05-17

(31)【優先権主張番号】201911294388.X

(32)【優先日】2019-12-16

(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】黄 河

(72)【発明者】

【氏名】羅 海龍

(72)【発明者】

【氏名】李 偉

(72)【発明者】

【氏名】斉 飛

【審査官】石田 昌敏

(56)【参考文献】

【文献】米国特許出願公開第２０１５／０３４９７４７（ＵＳ，Ａ１）

【文献】米国特許出願公開第２０１９／０２５３０３６（ＵＳ，Ａ１）

【文献】欧州特許出願公開第０１５４８９３５（ＥＰ，Ａ１）

【文献】米国特許出願公開第２０１８／０１８３４０６（ＵＳ，Ａ１）

【文献】米国特許出願公開第２０１４／０１７６２６１（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】

薄膜圧電弾性波共振器であって、
第一の基板と、
前記第一の基板の上面に設けられ、上から下へ順に積層される上電極、圧電片体、下電極と、を含み、
前記上電極、前記圧電片体及び前記下電極は、前記圧電片体の表面に垂直な方向上に重畳領域が設けられ、
前記重畳領域内において、前記圧電片体と前記上電極との間に第一のギャップが設けられ、前記圧電片体と前記下電極との間に第二のギャップが設けられ、
前記圧電片体の外周に隔離キャビティが囲まれ、前記圧電片体と前記第一の基板との間に少なくとも一つの接続ブリッジが設けられ、
前記第一のギャップ及び前記第二のギャップが前記隔離キャビティによって連通される、ことを特徴とする、薄膜圧電弾性波共振器。

【請求項2】

前記圧電片体の上面、下面に位置し、又は前記圧電片体の内部に位置する弾性波温度補償板体をさらに含む、ことを特徴とする、請求項１に記載の薄膜圧電弾性波共振器。

【請求項3】

前記下電極の一部の周縁は、前記圧電片体の表面に垂直な方向において、前記隔離キャビティによって囲まれて形成される領域範囲内又は領域範囲外に位置する、ことを特徴とする、請求項１に記載の薄膜圧電弾性波共振器。

【請求項4】

前記圧電片体は、多角形であり、且つ前記多角形の任意の二辺が平行せず、
前記圧電片体の少なくとも一部の境界は、前記隔離キャビティによって構成される、ことを特徴とする、請求項１に記載の薄膜圧電弾性波共振器。

【請求項5】

前記隔離キャビティにおいて露出する前記圧電片体の周縁の形状は、一つ又は複数の弧形及び／又は直辺を含む、ことを特徴とする、請求項１に記載の薄膜圧電弾性波共振器。

【請求項6】

前記隔離キャビティによって切断されていない前記圧電片体の部分は、前記接続ブリッジを構成する、ことを特徴とする、請求項５に記載の薄膜圧電弾性波共振器。

【請求項7】

前記第一のギャップ又は前記第二のギャップの高さは、０．１ナノメータ～５マイクロメータである、ことを特徴とする、請求項１に記載の薄膜圧電弾性波共振器。

【請求項8】

前記圧電片体の厚さは、０．０１マイクロメータ～１０マイクロメータである、ことを特徴とする、請求項１に記載の薄膜圧電弾性波共振器。

【請求項9】

前記第一のギャップの上方又は前記隔離キャビティの上方に設けられる少なくとも一つのビアホールをさらに含む、ことを特徴とする、請求項１に記載の薄膜圧電弾性波共振器。

【請求項10】

前記上電極の上面にキャップ層がさらに設けられ、前記キャップ層は、前記ビアホールを充填する、ことを特徴とする、請求項９に記載の薄膜圧電弾性波共振器。

【請求項11】

前記キャップ層の材質は、シルカ、窒化ケイ素及び有機固化膜のうちの一つ又は二つの組み合わせを含む、ことを特徴とする、請求項１０に記載の薄膜圧電弾性波共振器。

【請求項12】

前記第二のギャップの外側における前記下電極と前記圧電片体との間に誘電層があり、又は、前記第二のギャップの外側における前記下電極が前記圧電片体と接触し、
及び／又は、前記第一のギャップの外側における前記上電極と前記圧電片体との間に誘電層があり、又は、前記上電極が前記圧電片体と接触する、ことを特徴とする、請求項１に記載の薄膜圧電弾性波共振器。

【請求項13】

第一の誘電層をさらに含み、
前記下電極が前記第一の誘電層に嵌設され且つ前記第二のギャップにおいて前記下電極の上面が露出する、ことを特徴とする、請求項１に記載の薄膜圧電弾性波共振器。

【請求項14】

第二の誘電層をさらに含み、
前記第二の誘電層は、前記第二のギャップの領域範囲を画定し、前記第二のギャップの外側における前記圧電片体と前記下電極との間に位置する、ことを特徴とする、請求項１３に記載の薄膜圧電弾性波共振器。

【請求項15】

第三の誘電層をさらに含み、
前記第三の誘電層は、前記第一のギャップの領域範囲を画定し、前記第二のギャップの外側における前記圧電片体と前記上電極との間に位置する、ことを特徴とする、請求項１４に記載の薄膜圧電弾性波共振器。

【請求項16】

各誘電層の材料は、シルカ又は窒化ケイ素を含む、ことを特徴とする、請求項１２～１５のいずれか１項に記載の薄膜圧電弾性波共振器。

【請求項17】

前記第一の基板は、半導体ベース又は、前記半導体ベースと、前記半導体ベース上に位置する誘電層とを含む、ことを特徴とする、請求項１に記載の薄膜圧電弾性波共振器。

【請求項18】

前記隔離キャビティと前記第一のギャップ、前記第二のギャップによって囲まれて形成される領域の外周において、前記上電極と前記下電極は、一部の周縁が位置する側においてずれ、前記一部の周縁の相対側に相対部分を有し、
前記薄膜圧電弾性波共振器は、
ずれる一方側において前記上電極に接続され、前記上電極が前記第一の基板に相対する他方側において前記上電極の上方構造を貫通する第一の導電性プラグと、
相対部分を有する一方側において前記下電極に接続され、前記下電極が前記第一の基板に相対する他方側において前記上電極の上方構造を貫通する第二の導電性プラグをさらに含む、ことを特徴とする、請求項２に記載の薄膜圧電弾性波共振器。

【請求項19】

前記第一の基板の内部に第一の主動マイクロデバイス及び／又は第一の受動マイクロデバイスが嵌め込まれ、
前記薄膜圧電弾性波共振器は、
弾性波を発生させない無効領域に位置する第三の導電性プラグをさらに含み、
前記第三の導電性プラグは、一端が前記第一の主動マイクロデバイス及び／又は前記第一の受動マイクロデバイスに接続され、他端が前記第一の主動マイクロデバイス及び／又は前記第一の受動マイクロデバイスの上方の構造を貫通し、又は、他端が前記上電極又は前記下電極に接続される、ことを特徴とする、請求項１に記載の薄膜圧電弾性波共振器。

【請求項20】

前記第一の主動マイクロデバイスは、ダイオード、トランジスタ、ＭＯＳトランジスタ又は静電気放電保護デバイスを含む、ことを特徴とする、請求項１９に記載の薄膜圧電弾性波共振器。

【請求項21】

前記第一の受動マイクロデバイスは、抵抗、コンデンサ又はインダクタを含む、ことを特徴とする、請求項１９に記載の薄膜圧電弾性波共振器。

【請求項22】

フィルタであって、複数の請求項１～２１のいずれか１項に記載の共振器を含む、ことを特徴とする、フィルタ。

【請求項23】

薄膜圧電弾性波共振器の製造方法であって、
第一のベースを提供するステップと、
前記第一のベース上に上電極を形成するステップと、
前記上電極上に積層構造を形成し、前記積層構造は、圧電片体と、前記圧電片体の上面に位置する第一の犠牲層と、前記圧電片体の下面に位置する第二の犠牲層と、前記圧電片体の外周に位置する第三の犠牲層と、前記第一のベースと前記圧電片体に接続される少なくとも一つの接続ブリッジとを含み、前記第一の犠牲層と前記第二の犠牲層が前記第三の犠牲層によって接続されるステップと、
前記積層構造上に下電極を形成するステップと、
前記第一の犠牲層、前記第二の犠牲層及び前記第三の犠牲層を除去することにより、前記圧電片体と前記下電極との間に位置する第一のギャップと、前記圧電片体と前記上電極との間に位置する第二のギャップと、前記圧電片体の外周に位置する隔離キャビティとを形成するステップと、
前記上電極、前記圧電片体及び前記下電極は、前記第一のベースの表面に垂直な方向上に重畳領域を設け、前記第一のギャップと前記第二のギャップは、前記重畳領域内に少なくとも部分的に位置し、前記重畳領域を、弾性波を発生させる有効作業領域とするステップと、を含む、ことを特徴とする、薄膜圧電弾性波共振器の製造方法。

【請求項24】

前記積層構造を形成するステップは、
前記上電極上に、前記第二の犠牲層及び前記第二の犠牲層の範囲を画定する第三の誘電層を形成するステップと、
前記第二の犠牲層、前記第三の誘電層上に前記圧電片体と、重畳領域における前記圧電片体を少なくとも部分的に囲む前記第三の犠牲層と、前記第一のベースと前記圧電片体に接続される少なくとも一つの接続ブリッジとを形成するステップと、
前記圧電片体上に前記第一の犠牲層及び前記第一の犠牲層の範囲を画定する第二の誘電層を形成するステップと、を含む、ことを特徴とする、請求項２３に記載の薄膜圧電弾性波共振器の製造方法。

【請求項25】

前記第二の犠牲層及び前記第三の誘電層を形成するステップは、
前記上電極の表面に第三の誘電薄膜を形成し、前記第三の誘電薄膜をパターニングし、前記第三の誘電薄膜を貫通する第二の凹溝を形成するステップと、
前記第二の凹溝、前記第三の誘電薄膜を覆う第二の犠牲薄膜を形成するステップと、
前記第三の誘電薄膜の上方における前記第二の犠牲薄膜を除去し、且つ前記第二の凹溝における前記第二の犠牲薄膜の上面と前記第三の誘電層の上面とを面一にするステップと、
前記第二の凹溝における前記第二の犠牲薄膜を前記第二の犠牲層として構成し、前記第二の犠牲層の外部における前記第三の誘電薄膜を前記第三の誘電層とするステップと、を含む、ことを特徴とする、請求項２４に記載の薄膜圧電弾性波共振器の製造方法。

【請求項26】

前記圧電片体と、前記圧電片体を少なくとも部分的に囲む前記第三の犠牲層と、前記第一のベースと前記圧電片体に接続される少なくとも一つの前記接続ブリッジと、前記第一の犠牲層と、前記第二の誘電層とを形成するステップは、
前記第二の犠牲層上、前記第三の誘電層上に圧電誘導薄膜を形成するステップと、
前記圧電誘導薄膜上に第二の誘電薄膜を形成するステップと、
前記第二の誘電薄膜をパターニングし、前記第二の誘電薄膜を貫通する第一の凹溝を形成するステップと、
前記第一の凹溝における前記圧電誘導薄膜をパターニングし、前記圧電誘導薄膜を切断するトレンチを形成し、前記トレンチの底部において一部の前記第一の犠牲層を露出し、前記トレンチによって切断されていない前記圧電誘導薄膜の部分を前記接続ブリッジとして構成するステップと、
第三の犠牲薄膜を形成し、前記トレンチ、前記圧電誘導薄膜を覆うステップと、
前記トレンチの外周における前記第三の犠牲薄膜を除去し、且つ前記トレンチにおける前記第三の犠牲薄膜の上面と前記圧電片体の上面とを面一にするステップと、
前記トレンチにおける前記第三の犠牲薄膜を前記第三の犠牲層として構成し、前記第三の犠牲層の外周における前記圧電誘導薄膜を前記圧電片体として構成するステップと、
第一の犠牲薄膜を形成し、前記第三の犠牲層、前記第一の凹溝及び前記第二の誘電層を覆うステップと、
前記第一の凹溝の外部における前記第一の犠牲薄膜を除去し、且つ前記第一の犠牲薄膜の上面と前記第二の誘電層の上面とを面一にするステップと、
前記第一の凹溝における前記第一の犠牲薄膜を前記第一の犠牲層とするステップと、を含む、ことを特徴とする、請求項２４に記載の薄膜圧電弾性波共振器の製造方法。

【請求項27】

前記第一の凹溝における前記第一の犠牲薄膜の上面と前記第二の誘電層の上面とを面一にするステップは、
イオンビームトリミングプロセスを利用し、前記第一の犠牲層の上面を平坦度トリミングし、前記第一の犠牲層の上面の微細凹凸の高さと前記第一の犠牲層の厚さとの比の値を０．１％よりも小さくするステップを含む、ことを特徴とする、請求項２６に記載の薄膜圧電弾性波共振器の製造方法。

【請求項28】

前記圧電誘導薄膜を形成した後に、
前記圧電誘導薄膜の上面を平坦度トリミングし、前記圧電誘導薄膜の上面の微細凹凸の高さと前記圧電誘導薄膜の厚さとの比の値を０．１％よりも小さくするステップをさらに含む、ことを特徴とする、請求項２６に記載の薄膜圧電弾性波共振器の製造方法。

【請求項29】

前記第二の犠牲薄膜の上面と前記第三の誘電層の上面とを面一にするステップは、
イオンビームトリミングプロセスを利用し、前記第二の凹溝における前記第二の犠牲層の表面を平坦度トリミングし、前記第二の犠牲層の上面の微細凹凸の高さと前記第二の犠牲層の厚さとの比の値を０．１％よりも小さくするステップを含む、ことを特徴とする、請求項２５に記載の薄膜圧電弾性波共振器の製造方法。

【請求項30】

前記積層構造上に前記下電極を形成するステップは、
下導電薄膜を形成し、前記第一の犠牲層、前記第二の誘電層を覆うステップと、
前記下導電薄膜をパターニングし、前記下電極を形成し、前記下電極の端部と前記第三の犠牲層とは、重畳部分を有するステップと、を含む、ことを特徴とする、請求項２４に記載の薄膜圧電弾性波共振器の製造方法。

【請求項31】

前記第一の犠牲層、前記第二の犠牲層の厚さは、０．１ナノメータ－５マイクロメータである、ことを特徴とする、請求項２３に記載の薄膜圧電弾性波共振器の製造方法。

【請求項32】

前記上電極は、導電層をパターニングした後の電極であり、各隣接する薄膜圧電弾性波共振器の間の前記上電極が相互に切断し、且つ前記上電極の弾性波を発生させない無効領域と前記上電極の弾性波を発生させる有効領域が相互に切断し、又は、
前記上電極は、導電層全体であり、
前記下電極を形成した後に、
第一の誘電層を形成し、前記下電極を覆うステップと、
前記第一の誘電層上に第二のベースをボンディングし、次に前記第一のベースを除去するステップと、
前記導電層全体をパターニングし、前記上電極を形成し、各隣接する薄膜圧電弾性波共振器の間の前記上電極を相互に切断し、且つ前記上電極の無効領域と有効領域を相互に切断するステップと、をさらに含む、ことを特徴とする、請求項２３に記載の薄膜圧電弾性波共振器の製造方法。

【請求項33】

前記第一の犠牲層、前記第二の犠牲層及び前記第三の犠牲層を除去するステップは、
保留される前記第一のベースから離れる各犠牲層の上方の各膜層を貫通する少なくとも一つのビアホールを形成し、気相化学反応によって、前記第一の犠牲層、前記第二の犠牲層及び前記第三の犠牲層を揮発性気体に転化して前記ビアホールから排出し、又は液体化学反応によって、前記第一の犠牲層又は前記第二の犠牲層を溶液に溶解して前記ビアホールから排出するステップを含む、ことを特徴とする、請求項３２に記載の薄膜圧電弾性波共振器の製造方法。

【請求項34】

前記第一の犠牲層、前記第二の犠牲層及び前記第三の犠牲層を除去した後に、
前記ビアホールが形成される上電極の表面にキャップ層を形成し、前記キャップ層を前記ビアホールに充填するステップをさらに含む、ことを特徴とする、請求項３３に記載の薄膜圧電弾性波共振器の製造方法。

【請求項35】

前記キャップ層の材質は、有機固化膜又はシルカを含み、前記キャップ層の厚さは、０．２マイクロメータ～３０マイクロメータである、ことを特徴とする、請求項３４に記載の薄膜圧電弾性波共振器の製造方法。

【請求項36】

前記第一の犠牲層、前記第二の犠牲層及び前記第三の犠牲層の材料は、リンシリコンガラス、ボロホスホシリケートガラス、ゲルマニウム、非晶質炭素、低温シルカ、ポリイミドのうちのいずれか一つを含む、ことを特徴とする、請求項２３に記載の薄膜圧電弾性波共振器の製造方法。

【請求項37】

前記上電極は、導電層をパターニングした後の電極であり、各隣接する薄膜圧電弾性波共振器の間の前記上電極が相互に切断し、且つ前記上電極の弾性波を発生させない無効領域と前記上電極の弾性波を発生させる有効領域が相互に切断し、
前記上電極を形成するステップは、
前記第一のベース上に上導電薄膜を形成するステップと、
前記上導電薄膜をパターニングし、前記上電極を形成し、前記上電極の端部と前記第二の犠牲層とは、重畳部分を有するステップと、を含む、ことを特徴とする、請求項２３に記載の薄膜圧電弾性波共振器の製造方法。

【請求項38】

前記隔離キャビティと前記第一のギャップ、第二のギャップによって囲まれて形成される領域の外周において、前記上電極と前記下電極は、一部の周縁が位置する側においてずれ、前記一部の周縁の相対側に相対部分を有し、
ずれる一方側において前記上電極に接続され、前記上電極が前記第一のベースに相対する他方側において前記上電極の上方構造を貫通する第一の導電性プラグを形成するステップと、
相対部分を有する一方側において前記下電極に接続され、前記下電極が前記第一のベースに相対する他方側において前記上電極の上方構造を貫通する第二の導電性プラグを形成するステップと、をさらに含む、ことを特徴とする、請求項２３に記載の薄膜圧電弾性波共振器の製造方法。

【請求項39】

保留される前記第一のベースの内部に第一の主動マイクロデバイス及び／又は第一の受動マイクロデバイスが嵌め込まれ、
一端が前記第一の主動マイクロデバイス及び／又は前記第一の受動マイクロデバイスに接続され、他端が前記第一の主動マイクロデバイス及び／又は前記第一の受動マイクロデバイスの上方の構造を貫通し、又は、他端が前記上電極又は前記下電極に接続される第三の導電性プラグを形成するステップをさらに含む、ことを特徴とする、請求項３２に記載の薄膜圧電弾性波共振器の製造方法。

【請求項40】

前記積層構造を形成するステップは、
前記上電極上に前記第二の犠牲層を形成するステップと、
圧電誘導薄膜を形成し、前記上電極、前記第二の犠牲層及び前記第一のベースを覆うステップと、
前記圧電誘導薄膜をパターニングし、前記圧電誘導薄膜を切断するトレンチを形成し、前記トレンチの底部において一部の前記第二の犠牲層を露出し、前記トレンチによって切断されていない前記圧電誘導薄膜の部分を前記接続ブリッジとして構成するステップと、
前記トレンチに前記第三の犠牲層を形成し、前記第三の犠牲層の上面と前記圧電片体の上面を面一にするステップと、
第一の犠牲薄膜を形成し、前記第三の犠牲層、前記圧電誘導薄膜を覆うステップと、
前記第一の犠牲薄膜をパターニングし、第二の領域外の前記第一の犠牲薄膜を除去し、前記第二の領域は、前記有効作業領域内に位置し、前記第二の領域の前記第一の犠牲薄膜を前記第一の犠牲層として構成するステップと、を含む、ことを特徴とする、請求項２３に記載の薄膜圧電弾性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分野に関し、特に薄膜圧電弾性波共振器及び製造方法並びにフィルタに関する。

【背景技術】

【0002】

圧電誘導に基づく弾性波共振器は、表面弾性波共振器（Ｓｕｒｆａｃｅ Ａｃｏｕｓｔｉｃ Ｗａｖｅ Ｒｅｓｏｎａｔｏｒ、ＳＡＷＲ）とバルク弾性波共振器（Ｂｕｌｋ Ａｃｏｕｓｔｉｃ Ｗａｖｅ Ｒｅｓｏｎａｔｏｒ、ＢＡＷＲ）に分けられ、無線周波数フィルタを構成する基本的な要素であり、無線周波数フィルタは、現在の無線通信無線周波数フロントエンドと基地局システムの一つのコアデバイスである。そのうち、バルク弾性波共振器は、低い挿入損失、高品質因子などの優れた特性を有し、特に２．０ＧＨｚ以上の周波数で表面弾性波共振器より明らかな優位性を有する。

【0003】

図１に示すように、従来のバルク弾性波薄膜共振器（Ｆｉｌｍ Ｂｕｌｋ Ａｃｏｕｓｔｉｃ Ｒｅｓｏｎａｔｏｒ、ＦＢＡＲ）は、基板Ｒ１０上に配置される薄膜圧電片体Ｒ４０と、その上面Ｒ４１と下面Ｒ４２と物理的に「半田付け」される上電極片Ｒ３０と下電極片Ｒ５０とから構成されるものであり、上電極片Ｒ３０と下電極片Ｒ５０との重畳部分が基板上のキャビティＲ２０の上に配置される。上下電極片から発生する交番電界の作用で、薄膜圧電片体Ｒ４０の内部と表面は、縦方向Ｒ１と横方向Ｒ２のバルク弾性波弾性振動を発生させ、上電極片Ｒ３０と下電極片Ｒ５０は、薄膜圧電片体Ｒ４０の上面Ｒ４１と下面Ｒ４２に物理的に「溶接」されるので、このバルク弾性波弾性振動は、上電極片Ｒ３０と下電極片Ｒ５０に自然に伝達され、且つ上電極片Ｒ３０と下電極片Ｒ５０に沿って外部に伝播される。したがって、上電極片Ｒ３０と下電極片Ｒ５０から発生する交番電界の作用から、圧電片体Ｒ４０上に発生するバルク弾性波の弾性振動及びそのエネルギは、かなりの部分が圧電片体の外に放出されて消費され、特に、圧電片体Ｒ４０の厚さが減少される（より高い縦方向の共振周波数を取得した）とともに、圧電片体Ｒ４０、上電極片Ｒ３０及び下電極片Ｒ５０の面積が増大するときに、消費されるバルク弾性波エネルギの比重が増大することにより、バルク弾性波共振器の性能にさらに悪影響を及ぼす。しかしながら、従来と現行のバルク弾性波共振器の基本的なデバイス枠組みでは、バルク弾性波が圧電片体Ｒ４０から上電極片Ｒ３０と下電極片Ｒ５０に分散することにより、バルク弾性波の振動エネルギが損失することは、避けられない。なお、縦方向の弾性波振動は、上電極片Ｒ３０、下電極片Ｒ５０と圧電片体Ｒ４０の上下界面Ｒ４１とＲ４２、及び上電極片Ｒ３０、下電極片Ｒ５０と空気界面Ｒ３１とＲ５１でいずれも反射が発生し、発生する次高調波はさらに、ノイズの一部となる。なお、上電極片Ｒ３０と下電極片Ｒ５０の存在により、圧電誘導共振周波数は、圧電片体の厚さ及び縦方向の弾性波の速度に依存するだけでなく、上下電極の前記弾性波反射及びその弾性剛性の影響を多少受けることがある。これらのデバイスの基本的な枠組みからのマイナス影響は、必要な共振周波数の更なる向上に伴い、圧電片体の厚さの更なる縮小に伴い、更に深刻化する。また、二つの薄膜電極が圧電薄膜層と直接接触することは、一方で、温度変化による材料物性の差異的変化を含む異なる材料間の物性が異なるため、界面に残留応力、及び縦、横弾性波に対する界面反射が発生し、他方で、圧電薄膜層における弾性波が薄膜電極内に伝播され、弾性波エネルギの損失をもたらす。

【0004】

圧電弾性波共振器の圧電片体、電極又は誘電体層の厚さ及びその内部の音速は、温度の変化に応じて変化するので、圧電弾性波共振器の共振周波数も温度の変化に応じて変化する。現在では、圧電弾性波共振器に応用されている材料の大部分は、マイナスの音速温度係数を示しており、すなわち、温度が高くなるにつれて音速が小さくなり、例えば、アルミナ窒化物の音速温度係数は、－２５ｐｐｍ／°Ｃであり、モリブデンの音速温度係数は、－６０ｐｐｍ／°Ｃである。圧電弾性波共振器で構成される無線周波数（Ｒａｄｉｏ Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ、ＲＦ）フィルタには、一般的には、通過帯域周波数応答があり、圧電弾性波共振器の周波数温度係数（Ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ Ｃｏｅｆｆｉｃｉｅｎｔ ｏｆ Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ、ＴＣＦ）は、ＲＦフィルタの製造良品率を低減させ、その原因は、圧電弾性波共振器で構成される機器又はデバイスは、一定の温度範囲内でのみ通過帯域幅の要求を満たすことができることである。大部分の必要なデュプレクサの応用では、広い温度範囲内で依然として要求を満たすために、低い周波数温度係数が非常に重要である。

【0005】

図２に示すように、改良された薄膜バルク弾性波共振器は、基板Ｒ１１０上に位置する第一の電極Ｒ１２０と、第一の電極Ｒ１２０の上方に位置する圧電層Ｒ１４０と、圧電層Ｒ１４０の上方に位置する第二の電極Ｒ１６０と、第一の電極Ｒ１４０の下方に位置する音響反射構造Ｒ１１５とを含み、そのうち、第二の電極Ｒ１６０と第一の電極Ｒ１４０との間に少なくとも一つのギャップＲ１３０又はＲ１５０があり、このギャップは、薄膜バルク弾性波共振器の有効領域（有効領域は、第一の電極Ｒ１２２０、第二の電極Ｒ１６０及び圧電層Ｒ１４０が厚さ方向に互いに重畳する領域である）を少なくとも部分的に覆い、且つ垂直方向での投影は、全て前記音響反射構造Ｒ１１５内に位置する。この改良された薄膜バルク弾性波共振器は、縦方向Ｒ１０１において、上記圧電層Ｒ１４０から発生する縦方向の弾性波を効果的に除去して上下電極（すなわち、第一の電極Ｒ１２０と第二の電極Ｒ１６０）に直接伝播することができ、しかしながら、水平方向Ｒ１０２において、圧電層Ｒ１４０の圧電材料自体の物理的効果により、上下電極の交番電界の作用で発生する縦方向のバルク弾性波は、横方向のバルク弾性波振動を必然的に引き起こし、且つ有効領域の境界に伝播して部分反射を形成するが、相当部分の横方向の弾性波が有効領域外の圧電層と上下電極に伝播して消費されることは、避けられない。なお、該改良された共振器に掲示される上下電極と圧電層との間にギャップ（少なくとも一つのギャップＲ１３０またはＲ１５０）が含まれる構造は、このギャップの高さが１ナノメータから５００ナノメータの間にあると規定され、犠牲層（例えば、酸化シリコン）を化学的に放出する方法で形成され、一般的には、有効領域の大きさは、数十マイクロメータであり、さらにはもっと大きく、化学的放出によってすべての犠牲層材料を効果的に除去することは、かなりの技術的困難である。

【0006】

したがって、どのように圧電薄膜と薄膜電極との接触界面の物理的差異を改善し、電極によってもたらされた弾性波圧電薄膜における弾性波エネルギ損失を低減させ、また、どのようにバルク弾性波共振器を形成するより良い方法を提供するかは、現在直面している主な問題である。

【発明の概要】

【0007】

本発明は、薄膜圧電弾性波共振器及び製造方法並びにフィルタを掲示し、従来の技術において圧電薄膜と電極との接触界面に残留応力と音波が電極と圧電薄膜から漏れているという問題を解決する。

【0008】

上記技術的問題を解決するために、本発明によれば、
第一の基板と、
前記第一の基板の上面に設けられ、上から下へ順に積層される上電極、圧電片体、下電極と、を含み、
前記上電極、前記圧電片体及び前記下電極は、前記圧電片体の表面に垂直な方向上に重畳領域が設けられ、
前記重畳領域内において、前記圧電片体と前記上電極との間に第一のギャップが設けられ、前記圧電片体と前記下電極との間に第二のギャップが設けられ、
前記圧電片体の外周に隔離キャビティが囲まれ、前記圧電片体と前記第一の基板との間に少なくとも一つの接続ブリッジが設けられ、
前記第一のギャップ及び前記第二のギャップが前記隔離キャビティによって連通される薄膜圧電弾性波共振器が提供される。

【0009】

本発明はさらに、フィルタを提供し、複数の以上に記載の共振器を含む。

【0010】

また、本発明によれば、
第一のベースを提供するステップと、
前記第一のベース上に上電極を形成するステップと、
前記上電極上に積層構造を形成し、前記積層構造は、圧電片体と、前記圧電片体の上面に位置する第一の犠牲層と、前記圧電片体の下面に位置する第二の犠牲層と、前記圧電片体の外周に位置する第三の犠牲層と、前記第一のベースと前記圧電片体に接続される少なくとも一つの接続ブリッジとを含み、前記第一の犠牲層と前記第二の犠牲層が前記第三の犠牲層によって接続されるステップと、
前記積層構造上に下電極を形成するステップと、
前記第一の犠牲層、前記第二の犠牲層及び前記第三の犠牲層を除去することにより、前記圧電片体と前記下電極との間に位置する第一のギャップと、前記圧電片体と前記上電極との間に位置する第二のギャップと、前記圧電片体の外周に位置する隔離キャビティとを形成するステップと、
前記上電極、前記圧電片体及び前記下電極は、前記第一のベースの表面に垂直な方向上に重畳領域を設け、前記第一のギャップと前記第二のギャップは、前記重畳領域内に少なくとも部分的に位置し、前記重畳領域を有効作業領域とするステップとを含む薄膜圧電弾性波共振器の製造方法が提供される。

【0011】

本発明の有益な効果は、以下の通りである：
本発明は、薄膜弾性波共振器の有効作業領域において、圧電片体と上下電極との間に微小なギャップを形成し、上下電極の電界は、ギャップを貫通し、圧電片体上に印加することができ、圧電片体の外周に隔離キャビティが設けられ、圧電片体と第一の基板との間は、接続ブリッジによって接続され、圧電片体を支持するために用いられる。圧電片体と上下電極との接触界面に残留応力と音波エネルギが圧電片体の境界、電極から漏れているという問題を解決する。また、圧電片体と上下電極との間のギャップは、弾性波の反射界面を形成し、圧電片体における縦方向の弾性波が、ギャップが所在する空気界面に伝播されるとき、弾性波を圧電片体の内部に反射し、縦方向の弾性波の損失を減少する。隔離キャビティは、圧電片体の境界を空気に露出させ、圧電片体の横方向の弾性波が圧電片体の境界に伝播されるとき、隔離キャビティにおける空気界面は、弾性波を圧電片体の内部に反射し、横方向の弾性波の損失を減少する。隔離キャビティとギャップが相互に連通することは、圧電片体と空気界面との接触面積を増大させ、弾性波のエネルギ損失をよりよく減少し、共振器の品質因数を向上させることができる。

【0012】

さらに、下電極の一部の境界は、隔離キャビティによって囲んで形成される領域内に遮断され、垂直方向上に上電極と重畳する領域がなく、寄生効果を減少する。また、弾性波が下電極内に伝送され、下電極における弾性波が、下電極が隔離キャビティの下方に位置する端部に伝送されるとき、空気界面は、弾性波を下電極の内部に反射し、弾性波の損失を減少し、共振器の品質因数を向上させる。

【0013】

さらに、ビアホールが設けられる電極（例えば、上電極）の表面にキャップ層を設け、キャビティと外界環境とを隔離すれば、圧電層と微小なギャップを外界物質に影響されないように保護することができ、また、キャップ層と上電極を結合すれば、上電極の構造強度を高め、共振器の良品率を向上させる。

【0014】

さらに、第一の導電性プラグ側に、上下電極は、相対部分がなく、寄生効果がなく、第二の導電性プラグは、共振器の有効作業領域の外部の上下電極を電気的に接続し、上下電極を短絡し、圧電片体の上下に電位差がなく、共振領域の外部の重畳領域（上電極、圧電片体、下電極）の寄生効果を減少する。

【0015】

さらに、第一の基板において第一の主動及び／又は第一の受動マイクロデバイスを集積することは、デバイスの集積度を向上させることができる。

【0016】

さらに、第一のギャップ、第二のギャップ及び隔離キャビティにおける犠牲層材料は、いずれも非晶質炭素を採用し、犠牲層材料の上方にビアホールを形成し、犠牲材料を容易に一度に除去することができる。

【0017】

さらに、圧電片体の上面又は下面又は圧電片体の内部に正温度係数のある弾性波温度係数補償層が設けられ、これによって温度変化による共振器の周波数の変化を低減させ、弾性波温度係数補償層の厚さを制御し、共振器に温度補償を実現させながら、電気機械結合係数を可能な限り低下させないようにする。

【0018】

本発明の共振器を形成する方法は、プロセスの信頼性が高くい、プロセスが簡単である。

【図面の簡単な説明】

【0019】

添付図面を結び付けながら、本発明の例示的な実施例をより詳細に説明することによって、本発明の上記及び他の目的、特徴、並びに利点は、より明らかになり、本発明の例示的な実施例では、一般的に同じ参照番号が同じ部品を表す。

【図1】図１は、従来の薄膜圧電弾性波共振器の構造概略図を示す。

【図2】図２は、従来の別の薄膜圧電弾性波共振器の構造概略図を示す。

【図3】図３は、本発明の第一の実施例による薄膜圧電弾性波共振器の立体概略図を示し、そのうち、共振器の主な三層構造を主に表示する。

【図4】図４は、図３がＸ－Ｘ方向に沿う断面図である。

【図5】図５は、本発明の一実施例によるビアホールの設置位置の構造概略図を示す。

【図6】図６は、本発明の別の実施例による薄膜圧電弾性波共振器の構造概略図を示す。

【図7】図７は、本発明の第二の実施例による薄膜圧電弾性波共振器の構造概略図を示す。

【図8】図８は、本発明の一実施例による薄膜圧電弾性波共振器の製造方法のフローチャットを示す。

【図9】図９は、本発明の第一の実施例による薄膜圧電弾性波共振器の製造方法の異なるステップに対応する構造概略図を示す。

【図10】図１０は、本発明の第一の実施例による薄膜圧電弾性波共振器の製造方法の異なるステップに対応する構造概略図を示す。

【図11】図１１は、本発明の第一の実施例による薄膜圧電弾性波共振器の製造方法の異なるステップに対応する構造概略図を示す。

【図12】図１２は、本発明の第一の実施例による薄膜圧電弾性波共振器の製造方法の異なるステップに対応する構造概略図を示す。

【図13】図１３は、本発明の第一の実施例による薄膜圧電弾性波共振器の製造方法の異なるステップに対応する構造概略図を示す。

【図14】図１４は、本発明の第一の実施例による薄膜圧電弾性波共振器の製造方法の異なるステップに対応する構造概略図を示す。

【図15】図１５は、本発明の第一の実施例による薄膜圧電弾性波共振器の製造方法の異なるステップに対応する構造概略図を示す。

【図16】図１６は、本発明の第一の実施例による薄膜圧電弾性波共振器の製造方法の異なるステップに対応する構造概略図を示す。

【図17】図１７は、本発明の第一の実施例による薄膜圧電弾性波共振器の製造方法の異なるステップに対応する構造概略図を示す。

【図18】図１８は、本発明の第一の実施例による薄膜圧電弾性波共振器の製造方法の異なるステップに対応する構造概略図を示す。

【図19】図１９は、本発明の第一の実施例による薄膜圧電弾性波共振器の製造方法の異なるステップに対応する構造概略図を示す。

【図20】図２０は、本発明の第一の実施例による薄膜圧電弾性波共振器の製造方法の異なるステップに対応する構造概略図を示す。

【図21】図２１は、本発明の第一の実施例による薄膜圧電弾性波共振器の製造方法の異なるステップに対応する構造概略図を示す。

【図22】図２２は、本発明の第一の実施例による薄膜圧電弾性波共振器の製造方法の異なるステップに対応する構造概略図を示す。

【図23】図２３は、本発明の第一の実施例による薄膜圧電弾性波共振器の製造方法の異なるステップに対応する構造概略図を示す。

【図24】図２４は、本発明の第一の実施例による薄膜圧電弾性波共振器の製造方法の異なるステップに対応する構造概略図を示す。

【図25】図２５は、本発明の第一の実施例による薄膜圧電弾性波共振器の製造方法の異なるステップに対応する構造概略図を示す。

【図26】図２６は、本発明の第二の実施例による薄膜圧電弾性波共振器の製造過程における構造概略図を示す。

【発明を実施するための形態】

【0020】

以下、図面と具体的な実施例を参照しながら、本発明についてさらに詳細に説明する。以下の説明及び添付図面に基づき、本発明の利点及び特徴は、より明確になるが、説明すべきことは、本発明の技術的解決手段の構想は、様々な異なる形式で実施されてもよく、本明細書に記載された特定の実施例に限定されるものではない。添付図面は、いずれも非常に簡略化される形式を採用し、且ついずれも正確でない比率を使用し、本発明の実施例の目的の説明を容易かつ明確に補助するためにのみ用いられる。

【0021】

理解すべきことは、要素又は層が他の要素又は層「．．．の上にある」、「．．．に隣接する」、「．．．に接続される」又は「に結合される」と呼ばれる場合、それは、直接他の要素又は層の上にあり、それに隣接し、接続され又は結合されてもよく、又はそれらは、中間の要素又は層が存在してもよい。逆に、要素が他の要素又は層「直接．．．の上にある」、「．．．に直接隣接する」、「に直接接続される」又は「に直接結合される」と呼ばれる場合、中間の要素又は層が存在しない。理解すべきことは、第一、第二、第三という用語を使用して各種の要素、部品、領域、層及び／又は部分を記述できるが、これらの要素、部品、領域、層及び／又は部分は、これらの用語によって限定されるべきではない。これらの用語は、一つの要素、部品、領域、層及び／又は部分を別の要素、部品、領域、層又は部分と区別するためにのみ用いられる。したがって、本発明の教示を逸脱することなく、以下に討論される第一の要素、部品、領域、層又は部分は、第二の要素、部品、領域、層又は部分と表してもよい。

【0022】

空間的関係用語、例えば「…の下にある」、「…の下方にある」、「下の」、「…の下部にある」、「…の上にある」、「上の」などは、本明細書では、記述を容易にするために使用されてもよく、それによって、図に示された一つの要素又は特徴と他の要素又は特徴との関係を記述する。理解すべきことは、図に示される配向のほか、空間的関係用語は、使用及び操作中のデバイスの異なる配向をさらに含むことを意図する。例えば、添付図面における要素が反転する場合、「他の要素の下にある」又は「その下にある」又は「その下方にある」と記述される要素又は特徴は、他の要素又は特徴の「上」にあると配向される。したがって、「…の下にある」及び「…の下方にある」という例示的な用語は、上と下の両方の配向を含んでもよい。デバイスは、追加的に配向（９０度又は他の配向）されてもよく、且つ本明細書で使用される空間的記述用語は、それに応じて解釈される。

【0023】

本明細書で使用される用語の目的は、具体的な実施例を記述するだけであり、且つ本発明を限定するものではない。ここで使用される場合、単数形の「一」、「一つ」及び「前記／該」は、文脈が他の方式を明示的に示していない限り、複数形を含むことも意図する。さらに理解すべきことは、用語「構成する」及び／又は「含む」は、該明細書で使用されるとき、前記特徴、整数、ステップ、操作、要素及び／又は部品の存在を決定するが、一つ又は複数の他の特徴、整数、ステップ、操作、要素、部品及び／又は組の存在又は追加を排除するものではない。ここで使用されるとき、「及び／又は」という用語は、関連列挙項目のいずれか及び全ての組み合わせを含む。

【0024】

本明細書の方法に一連のステップが含まれている場合、且つ本明細書で示されるこれらのステップの順序は、これらのステップを実行できる唯一の順序である必要がなく、且つステップの一部は、省略されてもよく、及び／又は本明細書に記述されていないその他のステップは、該方法に追加されてもよい。ある添付図面における部材が他の添付図面における部材と同じである場合、すべての添付図面においてこれらの部材を容易に識別できるが、添付図面の説明をより明確にするために、本明細書では、すべての同じ部材の符号を各図面に表記することはない。

【0025】

実施例１、第一種の薄膜圧電弾性波共振器：

【0026】

本発明の一実施例は、薄膜圧電弾性波共振器を提供し、図３は、本発明の一実施例による薄膜圧電弾性波共振器の簡略化立体概略図を示し、図４は、図３がＸ－Ｘ方向に沿う断面図であり、図３と図４を参照すると、薄膜圧電弾性波共振器は、第一の基板５０と、第一の基板５０の上面に設けられ、上から下まで順に積層される上電極２０、圧電片体３０、下電極４０とを含み、上電極２０、圧電片体３０及び下電極４０は、圧電片体３０の表面に垂直な方向上に重畳する領域が設けられ、重畳する領域内において、圧電片体３０と上電極２０との間に第二のギャップ２１１が設けられ、圧電片体３０と下電極４０との間に第一のギャップ３１１が設けられ、隔離キャビティ３００が、圧電片体３０の外周を周回し、圧電片体３０と第一の基板５０との間に少なくとも一つの接続ブリッジ３０１が設けられる（点線枠に示される）。

【0027】

バルク弾性波共振器の作業原理は、圧電片体３０を利用して交番電界下で振動を発生させ、該振動は、圧電片体３０の厚さ方向に沿って伝播するバルク弾性波を励起し、この音波が反射界面に伝達されるときに反射され、さらに圧電片体３０の内部で往復反射し、振動を形成することである。弾性波が圧電片体３０内での伝播が、ちょうど半波長の奇数倍であるとき、定在波振動が形成される。上電極２０、圧電片体３０及び下電極４０が圧電片体３０の表面に垂直な方向上に重畳する領域は、バルク弾性波が発生する領域であり、以下では、有効作業領域と呼ばれる。

【0028】

図４を参照すると、上電極２０と下電極４０に対して無線周波数交流電圧信号を印加する場合、電力線は、第一のギャップ３１１、圧電片体３０及び第二のギャップ２１１を通過する必要があるため、第一のギャップ３１１と第二のギャップ２１１の高さは重要であり、一般的には、０．１ナノメータ－５マイクロメータの間にある。具体的には、第一のギャップ３１１と第二のギャップ２１１の最適な高さは、上電極２０、下電極４０と圧電片体３０との間に最大の圧電相互作用誘導を実現することができるとともに、圧電片体３０が圧電弾性波振動を発生させるときに、その上又は下面が上電極２０と下電極４０に触れないことを確保することを原則とする。ギャップが大きすぎると、上下電極と圧電片体との結合が弱まり、ギャップが小さすぎると、圧電片体の弾性波振動、特に垂直方向での振動をもたらし、圧電片体が上下電極の表面に触れる。第一のギャップ３１１と第二のギャップ２１１は、弾性波の反射界面を形成し、圧電片体３０における縦方向の弾性波が、第一のギャップ３１１と第二のギャップ２１１が所在する空気界面に伝播されるとき、弾性波を圧電片体３０の内部に反射し、縦方向の弾性波の損失を減少し、共振器の品質因数を向上させる。第一のギャップ３１１の存在により、下電極が圧電片体と接触せず、下電極の上面の平坦度に対する要求が高くなく、下電極４０に対するプロセス要求を減少してもよく、下電極の上面に対して表面の厚さの調整を行うプロセスステップを省略してもよい。第一のギャップ３１１と第二のギャップ２１１が有効作業領域内に位置することは、有効作業領域の一部の領域に第一のギャップ３１１と第二のギャップ２１１が設けられ、又は有効作業領域全体内にいずれも第一のギャップ３１１と第二のギャップ２１１が設けられると理解されてもよい。

【0029】

隔離キャビティ３００は、圧電片体３０を遮断するために用いられ、圧電片体３０の一部の周縁を隔離キャビティ３００内に露出させ、弾性波が圧電片体３０の境界に伝送されるとき、弾性波は、隔離キャビティ３００の空気界面によって圧電片体３０内に反射され、弾性波の横方向の漏れを減少し、共振器の品質因数を向上させる。隔離キャビティ３００内に露出する圧電片体３０の周縁形状は、弧形又は直線を含み、例えば周縁の形状は、一つ又は複数の弧形で構成されてもよく、弧形と直線の組み合わせであってもよく、又は複数の直線で構成されてもよい。ここで言及された圧電片体３０の周縁は、有効作業領域に位置する圧電片体３０の周縁である。有効作業領域における圧電片体は、選択的に、不規則な多角形であってもよく、且つ多角形の任意の二辺は、平行しない。本実施例において、隔離キャビティ３００は、連続する全体であり、圧電片体３０の一部の周縁を周回し、隔離キャビティ３００によって周回されていない圧電片体が第一の基板５０の上方に延びる部分は、接続ブリッジ３０１を構成する。別の実施例において、隔離キャビティ３００は、複数の間隔されるサブキャビティであり、隣接するサブキャビティの間の圧電片体３０が第一の基板５０の上方まで延びる部分は、接続ブリッジ３０１を構成する。接続ブリッジは、圧電片体３０を第一の基板５０上に接続して固定するために用いられる。接続ブリッジの分布、形状は、圧電片体３０を安定して支持することができる。形式としては、隔離キャビティ３００が圧電片体３０の周縁を五角形に構成し、接続ブリッジ３０１が五角形の５つの頂角に位置するなどのような様々な状況があってもよい。本発明において、隔離キャビティは、周方向に沿って閉鎖するキャビティであってもよく、この場合、接続ブリッジは、隔離キャビティの上方を跨ぎ、圧電片体と第一の基板との間に接続されてもよく、このとき、圧電片体の外周は、いずれも空気と接触し、横方向の弾性波の漏れをよりよく防止することができる。本実施例において、隔離キャビティ３００、第一のギャップ３１１及び第二のギャップ２１１が相互に連通する。隔離キャビティ３００、第一のギャップ３１１及び第二のギャップ２１１を形成する時、そのうちに犠牲層を充填する必要があり、三つの空間が相互に連通する場合、三つの空間の犠牲層は、一度に除去し、プロセス工程を簡略化することができる。また、隔離キャビティ３００、第一のギャップ３１１及び第二のギャップ２１１が相互に連通することは、圧電片体３０と空気界面との接触面積を増大させ、弾性波のエネルギ損失をよりよく減少し、共振器の品質因数を向上させることができる。

【0030】

圧電片体３０の厚さは、０．０１マイクロメータ～１０マイクロメータであり、具体的に設定される周波数の状況に応じて異なる厚さを選択してもよく、圧電片体３０の材質は、酸化物、窒化物又は炭素化物であってもよく、例えば、アルミナ窒化物（ＡｌＮ）、酸化亜鉛（ＺｎＯ）であり、圧電結晶又は圧電セラミックスであってもよく、例えば、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）、タンタル酸リチウム（ＬｉＴａＯ３）、ガリウム酸リチウム、ゲルマニウム酸リチウム、ゲルマニウム酸チタン又は鉛亜鉛チタニウムなどのウルツ鉱型結晶構造を有する圧電材料及びそれらの組み合わせである。圧電片体１０２がアルミナ窒化物（ＡｌＮ）を含む時、圧電片体１０２は、希土類金属を含んでもよく、例えばスカンジウム（Ｓｃ）、エルビウム（Ｅｒ）、イットリウム（Ｙ）及びランタン（Ｌａ）のうちの少なくとも一つである。なお、圧電片体１０２がアルミナ窒化物（ＡｌＮ）を含む時、圧電片体１０２は、遷移金属を含んでもよく、例えばスカンジウム（Ｓｃ）、ジルコニウム（Ｚｒ）、チタン（Ｔｉ）、マンガン（Ｍｎ）及びハフニウム（Ｈｆ）のうちの少なくとも一つである。

【0031】

図４を参照すると、本実施例において、第一の基板５０の上面に第一の誘電層４１がさらに設けられ、下電極４０が第一の誘電層４１に嵌設され、且つ第一のギャップ３１１から下電極４０の上面が露出し、下電極４０の端部３０２と隔離キャビティ３００とは、重畳部分を有する。下電極の一部の周縁は、圧電片体の表面に垂直な方向上に、隔離キャビティによって囲んで形成される領域範囲内又は領域範囲外に位置し、図４には、下電極４０の端部３０２すなわち一部の境界が隔離キャビティの下方に完全に位置することが示される。具体的には、第一の誘電層４１は、下電極４０を包み込み、下電極４０を保護するために用いられる。下電極４０の端部３０２は、隔離キャビティ３００の下方に位置し、つまり、下電極４０の一部の境界が隔離キャビティ３００によって囲んで形成される領域内に遮断され、このとき、有効作業領域の外側３０３（図における点線内領域）は、垂直方向上に上電極２０と重畳する領域がなく、寄生効果を減少する。また、弾性波が下電極４０内に伝送され、下電極４０における弾性波が、下電極４０が隔離キャビティ３００の下方に位置する端部に伝送されるとき、空気界面は、弾性波を下電極４０の内部に反射し、弾性波の損失を減少し、共振器の品質因数を向上させる。

【0032】

引き続き図４を参照すると、本実施例において、第二のギャップ２１１の上方の上電極２０に少なくとも一つのビアホール１３が設けられ、上電極２０の上面にキャップ層１１０がさらに設けられ、キャップ層１１０は、ビアホール１３を充填する。このビアホール１３は、犠牲孔であり、第一のギャップ、第二のギャップ及び隔離キャビティ内に充填される犠牲層を放出するために用いられる。図５を参照すると、別の実施例において、第一のギャップ、第二のギャップは、隔離空間３００に連通するので、ビアホール１３は、隔離空間３００の上方構造のみを貫通してもよい。

【0033】

本実施例において、キャップ層１１０は、複合構造であり、第四の誘電層１１と、第四の誘電層１１の上面に位置する最上膜層１２とを含む。第四の誘電層１１と最上膜層１２は、いずれも絶縁材料であり、第四の誘電層１１の材料は、シルカ又は窒化ケイ素であってもよく、最上膜層１２の材料は、有機固化膜であってもよい。本実施例において、ビアホール１３はまた、第四の誘電層１１を貫通し、第四の誘電層１１は、共振器を製造するときに上電極２０を保護するために用いられる。最上膜層１２の材料は、有機固化膜又はシルカ層であってもよい。最上膜層１２は、一方で、ビアホール１３を密封するために用いられ、他方で、上電極２０への支持作用を補強することができる。

【0034】

第一のギャップ３１１の外側の下電極４０と圧電片体３０との間に誘電層があり、又は、第一のギャップ３１１の外側の下電極４０が圧電片体３０と接触し、及び／又は、第二のギャップ２１１の外側の上電極２０と圧電片体３０との間に誘電層があり、又は、上電極２０が圧電片体３０と接触する。具体的には、図４を参照すると、本実施例において、下電極４０と圧電片体３０との間に第二の誘電層３１が設けられ、第一のギャップ３１１は、第二の誘電層３１の内部に位置し、第二の誘電層３１は、第一のギャップ３１１の領域範囲を画定する。設けられる第二の誘電層３１は、第一のギャップ３１１内に露出する圧電片体３０と第一のギャップ３１１内に露出していない圧電片体３０の下面とを面一にする。第二の誘電層３１の高さは、第一のギャップ３１１の高さを決定する。同様に、上電極２０と圧電片体３０との間に第三の誘電層２１が設けられ、第二のギャップ２１１は、第三の誘電層２１の内部に位置し、第三の誘電層２１は、第二のギャップ２１１の領域範囲を画定する。設けられる第三の誘電層２１は、第二のギャップ２１１内に露出する圧電片体３０と第二のギャップ２１１内に露出していない圧電片体３０の下面とを面一にする。第三の誘電層２１の高さは、第二のギャップ２１１の高さを決定する。前文の第一の誘電層４１、第二の誘電層３１及び第三の誘電層２１の材料は、シルカ又は窒化ケイ素を含む。

【0035】

第一の基板１０は、半導体ベース又は半導体ベース及びその上方の誘電層であってもよく、該誘電層は、半導体ベース上に他のデバイス構造を形成するときに、半導体ベース上に形成される膜層である。半導体ベースの材質は、以下に言及される材料のうちの少なくとも一つであってもよい：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）、シリコンゲルマニウムカーボン（ＳｉＧｅＣ）、ヒ化インジウム（ＩｎＡｓ）、ヒ化ガリウム（ＧａＡｓ）、リン化インジウム（ＩｎＰ）、または他のＩＩＩ／Ｖ化合物半導体、又は誘電体上シリコン（ＳＯＩ）、誘電体上積層シリコン（ＳＳＯＩ）、誘電体上積層ゲルマニウム化シリコン（Ｓ－ＳｉＧｅＯＩ）、誘電体上ゲルマニウム化シリコン（ＳｉＧｅＯＩ）及び誘電体上ゲルマニウム（ＧｅＯＩ）であってもよく、又は両面研磨シリコンシート（Ｄｏｕｂｌｅ Ｓｉｄｅ Ｐｏｌｉｓｈｅｄ Ｗａｆｅｒｓ、ＤＳＰ）であってもよく、アルミナなどのセラミック基板、石英やガラス基板などでもよい。半導体ベース上の誘電材料は、ケイ素酸化物、窒化ケイ素、ケイ素炭化物、酸化炭化シリコン、オキシ窒化ケイ素、アルミナ、アルミナ窒化物又はホウ素窒化物を含む。

【0036】

本実施例において、隔離キャビティと第一の、第二のギャップによって囲んで形成される領域の外周において、上電極と下電極は、一部の周縁の所在側にずれ、一部の周縁の相対側には、相対部分がある。共振器は、ずれる一側に上電極２０に接続され、上電極２０が基板に相対する他側に上電極２０の上方構造を貫通する第一の導電性プラグ６１と、相対部分を有する側に下電極４０に接続され、下電極４０が基板に相対する他側に上電極２０の上方構造を貫通する第二の導電性プラグ６２とをさらに含む。

【0037】

本実施例において、第一の導電性プラグ６１は、有効作業領域の外部に位置し、第一の導電性プラグ６１の所在側において、上下電極の間に相対部分がなく、このため、両者の間に寄生効果がなく、さらに、第二の導電性プラグ６２は、一方で、下電極４０を外部に電気的に接続するという役割を果たし、他方で、第二の導電性プラグを側面にさらに上電極２０に電気的に接続し、このため、共振器の有効作業領域の外部の上下電極を電気的に接続し、上下電極を短絡し、圧電片体３０の上下に電位差がなく、共振領域の外部の重畳領域（上電極、圧電片体、下電極）の寄生効果を減少し、共振器の品質因数を向上させる。以上の説明に基づき、本実施例において、共振器全体は、全ての無効領域に寄生コンデンサ効果がほとんどなく、共振器の性能を向上させるのに非常に有利である。

【0038】

図６を参照すると、本発明の別の実施例において、薄膜圧電弾性波共振器は、弾性波温度補償板体３６をさらに含み、弾性波温度補償板体３６は、圧電片体３０の上面又は下面に位置してもよく、又は、圧電片体３０の内部に位置してもよく、図には上面に位置する状況が示される。弾性波温度補償板体３６は、正温度係数を有し、材料は、ホウ素をドープしたシルカのような材料である。弾性波温度補償板体３６の挿入は、共振器の電気機械結合係数を低減させ、厚さが厚いほど電気機械結合係数に与える影響が大きく、本実施例では、その厚さの選択的な範囲は、５ナノメータから５００ナノメータまでであり、温度補償を実現するとともに共振器の電気機械結合係数を可能な限り低減させないようにする。また、引き続き図６を参照すると、本実施例において、第一の基板５０は、半導体ベース５１と、半導体ベース上に位置する誘電層５２とを含み、第一の基板５０の内部に第一の主動及び／又は第一の受動マイクロデバイスが設けられる。そのうち、第一の主動マイクロデバイスは、ダイオード、トランジスタ、ＭＯＳトランジスタ、静電気放電保護デバイス（ＥＳＤ）のうちの一つ又はそれらの組み合わせを含み、図６には、ＭＯＳトランジスタ７２が示され、他のデバイスは、実際の必要に応じて選択され、そのうち、ＭＯＳトランジスタは、無線周波数スイッチ、低雑音増幅器等の無線周波数サブシステムを構成することができ、これによって、フィルタと短距離の相互接続を実現し、相互接続による信号挿入損失と干渉を低減させるのに有利である。第一の受動マイクロデバイスは、抵抗、コンデンサ又はインダクタ、又はそれらの組み合わせを含み、図６にはＭＩＭコンデンサ７１及びインダクタ７３が示される。且つ、図におけるＭＯＳトランジスタ７２、ＭＩＭコンデンサ７１及びインダクタ７３は、一定の方式によって相互に接続される。これによって、フィルタは、短距離の相互接続を実現し、第一の受動マイクロデバイスは、フィルタとより好ましいインサイチュインピーダンスマッチング等の作用を実現することができる。第一の主動及び／又は第一の受動マイクロデバイス７０を共振器に電気的に接続するために、該実施例において、無効領域に位置する第三の導電性プラグ６３をさらに含み、第三の導電性プラグの一端が第一の主動マイクロデバイス及び／又は第一の受動マイクロデバイスに接続され、他端がマイクロデバイスの上方の構造を貫通し（図６を参照する）、キャップ層上の他の相互接続構造によって、第三の導電性プラグ、第一の導電性プラグ、第二の導電性プラグを接続し、マイクロデバイスと上下電極との電気的な接続を実現するが、このような接続方式に限られず、第三のプラグ６３の他端が上電極又は下電極に接続され、第一の主動及び／又は第一の受動マイクロデバイスが第三の導電性プラグ６３によって上電極２０又は下電極４０に電気的に接続されてもよい。図において、簡略化された形式で第一の主動マイクロデバイス、第一の受動マイクロデバイスが示される。具体的に、どのデバイスを含む必要があるか、およびそれらの間の相互接続関係は、実際の状況に応じて設定する必要がある。

【0039】

実施例２、第二種の薄膜圧電弾性波共振器：

【0040】

図７を参照すると、該実施例と実施例１の主な区別は、以下の通りである：圧電片体３０が下電極４０の上方に直接形成され、中間に誘電層がなく、このとき、第一のギャップ３１１内に露出していない圧電片体３０の下面は、下電極４０の上面と直接接触し、第一のギャップ３１１内に露出する圧電片体３０の下面は、第一のギャップ３１１内に露出していない圧電片体３０の下面と面一ではない。このとき、第一のギャップ３１１の高さは、下電極４０上に形成される犠牲層の厚さによって決定される。同様に、圧電片体３０と上電極２０との間に誘電層が設けられなくてもよく、第二のギャップ２１１の上方に露出する上電極２０は、第二のギャップ２１１の上方に露出していない上電極２０の底面と面一ではなく、第二のギャップ２１１の上方に露出していない上電極２０の下面は、圧電片体３０の上面と直接接触する。他の記述されていない部分は、実施例１を参照する。

【0041】

実施例３、第一種の薄膜圧電弾性波共振器の形成方法：

【0042】

本発明の第三の実施例は、薄膜圧電弾性波共振器の製造方法を提供し、図８は、本発明の一実施例による薄膜圧電弾性波共振器の製造方法のフロチャートを示し、図９～図２５は、本発明の一実施例による薄膜圧電弾性波共振器の製造方法の異なる段階の構造概略図を示し、図８を参照すると、製作方法は、以下のステップを含む：Ｓ０１：第一のベースを提供し、第一のベース上に上電極を形成する。Ｓ０２：上電極上に積層構造を形成し、積層構造は、圧電片体と、圧電片体の上面に位置する第一の犠牲層と、圧電片体の下面に位置する第二の犠牲層と、圧電片体の外周に位置する第三の犠牲層と、第一のベースと圧電片体に接続される少なくとも一つの接続ブリッジとを含み、第一の犠牲層と第二の犠牲層は、第三の犠牲層によって接続される。Ｓ０３：積層構造上に下電極を形成する。Ｓ０４：第一の犠牲層、第二の犠牲層及び第三の犠牲層を除去し、圧電片体と下電極との間に位置する第一のギャップと、圧電片体と上電極との間に位置する第二のギャップと、圧電片体の外周に位置する隔離キャビティとを形成し、上電極、圧電片体及び下電極は、第一のベースの表面に垂直な方向上に重畳する領域が設けられ、第一のギャップと第二のギャップは、重畳する領域内に少なくとも部分的に位置し、重畳する領域は、有効作業領域と定義される。

【0043】

以下では、図９～図２５を参照すると、薄膜圧電波共振器の製造方法を説明する。図９～図２５は、本発明の薄膜圧電弾性波共振器の製作方法の一実施例において各ステップに対応する構造概略図である。

【0044】

図９と図１０を参照すると、ステップＳ０１を実行し、第一のベース１０を提供し、第一のベース１０上に上電極２０を形成する。図９を参照すると、本実施例において、上電極は、全層の導電層であり、上電極をパターニングして形成するプロセスは、後続プロセスに完了される。上電極２０を形成する前に、前記方法は、第一のベース１０上に第四の誘電層１１を形成するステップをさらに含み、第一のベース１０は、臨時担持層として、後期プロセスにおいて除去される必要があり、第四の誘電層１１は、隔離の役割を果たし、第一のベース１０と上電極２０を隔離するために用いられる。別の実施例において、上電極は、導電層をパターニングした後の電極であり、各隣接する共振器の間の上電極が相互に切断し、且つ上電極の無効領域と有効領域が相互に切断し、上電極を形成する方法は、第一のベース上に上導電薄膜を形成するステップと、上導電薄膜をパターニングし、上電極を形成し、上電極の端部と後続プロセスにおいて形成される第二の犠牲層とは、重畳部分を有するステップとを含む。

【0045】

第一のベース１０の材質は、以下に言及される材料のうちの一つであってもよい：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）、シリコンゲルマニウムカーボン（ＳｉＧｅＣ）、ヒ化インジウム（ＩｎＡｓ）、ヒ化ガリウム（ＧａＡｓ）、リン化インジウム（ＩｎＰ）、または他のＩＩＩ／Ｖ化合物半導体、又は誘電体上シリコン（ＳＯＩ）、誘電体上積層シリコン（ＳＳＯＩ）、誘電体上積層ゲルマニウム化シリコン（Ｓ－ＳｉＧｅＯＩ）、誘電体上ゲルマニウム化シリコン（ＳｉＧｅＯＩ）及び誘電体上ゲルマニウム（ＧｅＯＩ）であってもよく、又は両面研磨シリコンシート（Ｄｏｕｂｌｅ Ｓｉｄｅ Ｐｏｌｉｓｈｅｄ Ｗａｆｅｒｓ、ＤＳＰ）であってもよく、アルミナなどのセラミック基板、石英やガラス基板などでもよい。第四の誘電層１１の材料は、シルカ又は窒化ケイ素を含む。

【0046】

図１０を参照すると、第四の誘電層１１の表面の上方に上導電薄膜を形成し、マグネトロンスパッタリング、蒸着等の物理気相堆積又は化学気相堆積方法によって、上導電薄膜を形成することができる。本実施例において、上導電膜層を形成し終わった後に上導電膜層に対してパターニングを行って上電極を形成しておらず、上導電膜層に対するパターニングプロセスは、後期に完了され、他の実施例において、上導電膜層を形成し終わった後に、上導電膜層に対して直接パターニングを行い、上電極２０を形成する。上電極２０の材料は、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）、白金、ニッケルなどの金属のうちの一つで製作され、又は以上の合金で製作される。

【0047】

図１１～図１７を参照すると、ステップＳ０２を実行し、上電極２０上に積層構造を形成し、積層構造は、圧電片体３０と、圧電片体３０の上面に位置する第一の犠牲層２３と、圧電片体３０の下面に位置する第一の犠牲層３５と、圧電片体３０の外周に位置する第三の犠牲層３４と、第一のベース１０と圧電片体３０に接続される少なくとも一つの接続ブリッジ３０１とを含む。

【0048】

本実施例において、積層構造を形成することは、以下のようなステップを採用する：
Ｓ２１：上電極２０上に第二の犠牲層２３及び第三の誘電層２１を形成し、第三の誘電層２１は、第二の犠牲層２３の範囲を画定する。Ｓ２２：第二の犠牲層２３、第三の誘電層２１上に圧電片体３０と、重畳領域の圧電片体３０を少なくとも部分的に周回する第三の犠牲層３４と、第一のベース１０と圧電片体３０に接続される少なくとも一つの接続ブリッジ３０１とを形成する。Ｓ２３：圧電片体３０上に第一の犠牲層３５及び第二の誘電層３１を形成し、第二の誘電層３１は、第一の犠牲層３５の範囲を画定する。

【0049】

具体的には、ステップＳ２１は、以下のステップを含む：１、図１１を参照すると、上電極２０の表面に第三の誘電薄膜を形成し、第三の誘電薄膜をパターニングし、第三の誘電薄膜を貫通する第二の凹溝２２を形成し、第二の凹溝２２の外部の第三の誘電薄膜は、第三の誘電層２１である。２、図１２を参照すると、第二の犠牲薄膜を形成し、第二の凹溝２２、第三の誘電層２１を覆う。３、第二の犠牲薄膜をパターニングし、第三の誘電層２１の上方の第二の犠牲薄膜を除去し、且つ第二の凹溝における第二の犠牲薄膜の上面と第三の誘電層２１の上面とを面一にする。第二の凹溝における第二の犠牲薄膜は、第二の犠牲層２３を構成する。具体的には、物理気相堆積又は化学気相堆積によって上電極２０の表面に第三の誘電薄膜を形成し、エッチングプロセスによって第三の誘電薄膜をパターニングし、第三の誘電薄膜を貫通する第二の凹溝２２を形成し、第二の凹溝２２の外部の第三の誘電薄膜は、第三の誘電層２１を構成し、第二の凹溝２２が所在する領域は、後期プロセスにおける第二のギャップの形成領域である。気相堆積プロセス（蒸発、スパッタリング、化学気相堆積を含む）又は液体堆積プロセス（めっきを含む）によって、第二の凹溝２２内、第三の誘電層２１上に第二の犠牲薄膜を形成し、エッチングプロセスによって第三の誘電層２１の上方の第二の犠牲薄膜を除去する。第二の凹溝２２における第二の犠牲薄膜は、第二の犠牲層２３を構成する。本実施例において、第二の犠牲薄膜の上面と第三の誘電層２１の上面とを面一にする方法は、イオンビームトリミングプロセスによって、第二の凹溝２２における第二の犠牲薄膜の表面に対してイオンビームトリミングを行い、第二の犠牲層２３の上面のマイクロ突起又は凹部の高さと第二の犠牲層２３の厚さとの比の値を０．１％よりも小さくするステップを含む。後期プロセスにおいて、第二の犠牲層２３の上面に圧電片体を形成する必要があり、圧電片体の上下面の平坦度は、共振器の全体性能に影響を与え、第二の犠牲層２３の表面平坦度は、圧電片体の下面の平坦度に影響を与える。このため、第二の犠牲層２３の上面に対してイオンビームトリミングを行うことは、共振器の性能を向上させることができる。

【0050】

なお、第三の誘電層２１の上方の第二の犠牲薄膜をエッチングして除去するとき、フォトレジストをマスクとする必要があり、エッチングプロセスが完了した後に、フォトレジストを除去する必要があり、フォトレジストを除去する過程において、湿式プロセスを採用して除去し、例えば、硫酸とオキシドール水との混合溶液を採用してフォトレジストを除去することである。乾式プロセスを採用してフォトレジストを除去すると同時に、第二の犠牲層２３を除去することができる。

【0051】

ステップＳ２２は、以下のステップを含む：１、図１３を参照すると、第二の犠牲層２３上、第三の誘電層２１上に圧電誘導薄膜を形成する。２、図１４を参照すると、圧電誘導薄膜上に第二の誘電薄膜を形成し、第二の誘電薄膜をパターニングし、第二の誘電薄膜を貫通する第一の凹溝３２を形成し、パターニングした後の第二の誘電薄膜は、第二の誘電層３１である。３、図１５を参照すると、第一の凹溝３２における圧電誘導薄膜をパターニングし、圧電誘導薄膜を切断するトレンチ３３を形成し、トレンチ３３の底部から一部の第二の犠牲層２３が露出し、圧電誘導薄膜がトレンチ３３によって切断されていない部分は、接続ブリッジ３０１を構成し、トレンチ３３は、圧電誘導薄膜を切割し、圧電片体３０を形成し、圧電片体３０の一部の端部は、トレンチ３３内に露出し、トレンチ３３は、後期プロセスにおける隔離キャビティを形成するために用いられ、トレンチ３３と圧電片体３０の形状、位置等は、第一の実施例における隔離キャビティと圧電片体との関係を参照し、ここでは説明を省略する。４、図１６を参照すると、第三の犠牲薄膜を形成し、トレンチ３３、圧電誘導片体３０を覆う。５、トレンチの外周の第三の犠牲薄膜を除去し、且つトレンチにおける第三の犠牲薄膜の上面と圧電片体３０の上面とを面一にし、トレンチにおける第三の犠牲薄膜は、第三の犠牲層３４を構成する。

【0052】

具体的には、物理気相堆積又は化学気相堆積によって、第二の犠牲層２３上、第三の誘電層２１上に厚さが０．０１マイクロメータ～１０マイクロメータである圧電誘導薄膜３０を形成し、圧電誘導薄膜の材料は、前文を参照する。本実施例において、圧電誘導薄膜を形成した後に、前記方法は、イオンビームトリミングプロセスによって、圧電誘導薄膜の上面に対して平坦度トリミングを行い、圧電誘導薄膜の上面のマイクロ突起又は凹部の高さと圧電誘導薄膜の厚さとの比の値を０．１％よりも小さくするステップをさらに含む。圧電片体の上下面の平坦度は、共振器の全体性能に影響を与え、圧電片体３０の上面に対してイオンビームトリミングを行うことは、共振器の性能を向上させることができる。物理又は化学気相堆積によって圧電誘導薄膜３０上に第二の誘電薄膜を形成し、エッチングプロセスによって第二の誘電薄膜において第二の誘電薄膜を貫通する第一の凹溝３２を形成し、第一の凹溝３２が所在する領域は、後期プロセスにおいて第一のギャップが所在する領域である。第一の凹溝３２における圧電誘導薄膜３０をパターニングし、圧電誘導薄膜を切断するトレンチ３３を形成し、トレンチ３３の底部から一部の第二の犠牲層２３が露出する。トレンチ３３の底部から一部の第二の犠牲層２３が露出し、後期プロセスにおいて形成される第一のギャップと隔離キャビティを相互に連通させる。トレンチ３３が閉鎖しないトレンチである時、圧電誘導薄膜がトレンチ３３によって切断されていない部分は、接続ブリッジ３０１を構成する。接続ブリッジ３０１の形状、位置及び作用は、前文を参照する。

【0053】

図１６を参照すると、堆積プロセスによってトレンチ内、圧電片体３０の上面、第二の誘電層３１の上面に第三の犠牲薄膜を形成する。エッチングプロセスによってトレンチの外周の第三の犠牲薄膜を除去し、トレンチにおける第三の犠牲薄膜を第三の犠牲層として保留し、且つトレンチにおける第三の犠牲層３４の上面と圧電片体３０の上面とを面一にし、トレンチにおける第三の犠牲薄膜は、第三の犠牲層３４を構成する。

【0054】

図１７を参照すると、第三の犠牲層、第一の凹溝及び第二の誘電層３１の上面に第一の犠牲薄膜を形成し、第一の犠牲薄膜を形成する方法は、前文に第二の犠牲薄膜を形成する方法を参照する。エッチングプロセスによって第一の凹溝の外部の第一の犠牲薄膜を除去し、且つ第一の犠牲薄膜の上面と第二の誘電層３１の上面とを面一にし、第一の凹溝における第一の犠牲薄膜は、第一の犠牲層３５を構成する。本実施例において、第一の犠牲薄膜の上面と第二の誘電層３１の上面とを面一にする方法は、イオンビームトリミングプロセスを利用し、第一の凹溝における第一の犠牲層３１の表面に対して平坦度トリミングを行い、第一の犠牲層の上面のマイクロ突起又は凹部の高さと第一の犠牲層の厚さとの比の値を０．１％よりも小さくするステップを含む。第一の犠牲層３５の材質は、外周の第二の誘電層３１の材質より軟らかいため、ＣＰＭプロセスを採用すれば、第一の犠牲層３５の中間が下へ凹むことを引き起こしやすく、イオンビームトリミングプロセスを採用すれば、第一の犠牲層３５が下へ凹むことを避け、犠牲層の厚さをよりよく制御することができる。本実施例において、第一の犠牲層、第二の犠牲層及び第三の犠牲層の材料は、リンシリコンガラス、ボロホスホシリケートガラス、ゲルマニウム、炭素、低温シルカ、ポリイミドのうちのいずれか一つを含む。

【0055】

図１８を参照すると、積層構造上に下電極４０を形成する。マグネトロンスパッタリングプロセスによって第一の犠牲層３５上、第二の誘電層３１上に下導電薄膜を形成し、下導電薄膜をパターニングして下電極４０を形成し、本実施例において、下電極４０の一部の端部は、第三の犠牲層の上方に遮断される。このような設置方式の効果は、前文を参照する。具体的には、下電極４０の図形は、実際の必要に応じて設置されてもよく、例えば、前述第一の実施例において記述される各種の状況は、図１８に示される一部の境界が第三の犠牲層の上方に遮断されることに限られない。

【0056】

図１９～図２１を参照すると、本実施例において、下電極４０を形成した後に、前記方法は、第一の誘電層４１を形成して下電極４０を覆い、第一の誘電層４１上に第二のベース６０をボンディングし、次に第一のベース１０を除去し、全層導電層をパターニングし、上電極２０を形成し、各隣接する共振器の間の上電極２０が相互に切断し、且つ上電極２０の無効領域と有効領域が相互に切断するステップをさらに含む。そのうち、図２１を参照すると、上電極２０をパターニングして形成するとき、さらに犠牲孔とするビアホール１３をエッチングして形成し、また二つの共振器の間に隔離溝１４を形成する。具体的には、堆積プロセスによって下電極４０の表面の上方に第一の誘電層４１を形成し、平坦化プロセスによって第一の誘電層４１の最上面を面一にする。

【0057】

図２０～図２３を参照すると、第一の犠牲層、第二の犠牲層及び第三の犠牲層を除去し、圧電片体３０と下電極４０との間に位置する第一のギャップ３１１と、圧電片体３０と上電極２０との間に位置する第二のギャップ２１１と、圧電片体３０の外周に位置する隔離キャビティ３００とを形成する。本実施例において、犠牲層を除去する具体的なステップは、以下の通りである：図２０を参照すると、第一の誘電層４１の上面に第二のベース６０をボンディングし、第一のベース１０を除去する。図２１～図２３を参照すると、第二の犠牲層及び／又は第三の犠牲層の上方膜層を貫通する少なくとも一つのビアホール１３を形成し、気相化学反応によって、第一の犠牲層、第二の犠牲層及び第三の犠牲層を揮発性気体に転化してビアホールから排出し、又は液体化学反応によって、第一の犠牲層又は第二の犠牲層を溶液に溶解してビアホールから排出する。図２１を参照すると、ビアホール１３は、第二の犠牲層の上方構造を貫通し、図２２を参照すると、ビアホールは、第三の犠牲層の上方構造を貫通する。本実施例において、ビアホール１３の上電極２０の表面に第四の誘電層１１が設けられ、ビアホール１３はまた、第四の誘電層１１を貫通する。三つの犠牲層を除去した後に、圧電片体３０が第一のギャップ３１１と第二のギャップ２１１との間に宙吊りに設けられ、圧電片体３０の一部の周縁が隔離キャビティ３００内に露出する。

【0058】

なお、ビアホール１３を形成する時、二つの共振器の間に隔離溝１４を形成し、隣接する二つの共振器の間の電気的隔離を実現する。

【0059】

図２４を参照すると、第四の誘電層１１上に最上膜層１２を形成し、最上膜層１２は、ビアホールを密封し、最上膜層１２の材質と作用は、前文を参照し、本実施例において、第四の誘電層１１と最上膜層１２は、キャップ層を共同で形成する。ここでは説明を省略する。

【0060】

図２５を参照すると、本実施例において、隔離キャビティ３００と第一のギャップ３１１、第二のギャップ２１１によって囲んで形成される領域の外周において、上電極２０と下電極４０は、一部の周縁の所在側にずれ、一部の周縁の相対側には、相対部分があり、方法は、第一の導電性プラグ６１を形成し、ずれる一側に上電極２０を接続し、上電極２０が第一のベースに相対する他側に上電極２０の上方構造を貫通するステップと、第二の導電性プラグ６２を形成し、相対部分を有する側に下電極４０を接続し、下電極４０が第一のベースに相対する他側に上電極２０の上方構造を貫通するステップとをさらに含む。本実施例において、上電極２０の上方構造は、最上膜層１２と第四の誘電層１１を含む。第一の導電性プラグ６１は、最上膜層１２と第四の誘電層１１を貫通し、第一の導電性プラグ６１は、上電極２０に電気的に接続される。下電極４０の上方構造は、最上膜層１２、第四の誘電層１１、上電極２０、第三の誘電層２１、圧電片体３０及び第二の誘電層３１を含み、第二の導電性プラグ６２は、最上膜層１２、第四の誘電層１１、上電極２０、第三の誘電層２１、圧電片体３０及び第二の誘電層３１を貫通し、第二の導電性プラグ６２が下電極４０に接続される。第一の導電性プラグ６１と第二の導電性プラグ６２は、共振器の有効作業領域の外に位置する。第二の導電性プラグ６２は、非有効作業領域の上電極と下電極を電気的に接続し、そのうち、第二の導電性プラグ６２に電気的に接続される上電極２０と有効作業領域の上電極は、分離されている。第二の導電性プラグ６２は、非有効作業の圧電片体に上下に電圧差を発生させず、寄生効果を減少する。

【0061】

図６を参照すると、別の実施例において、第二のベースは、第一の基板５０であり、その内部に第一の主動及び／又は第一の受動マイクロデバイスがさらに形成され、第一の主動マイクロデバイスは、ダイオード、ＭＯＳトランジスタ、簡単な半導体静電気放電保護デバイスを含み、第一の受動マイクロデバイスは、抵抗、コンデンサ又はインダクタを含む。第三の導電性プラグ６３を形成することをさらに含み、第一の主動及び／又は第一の受動マイクロデバイスは、第三の導電性プラグ６３によって上電極２０又は下電極４０に電気的に接続される。設計の必要に応じて、異なる第一の主動及び／又は第一の受動マイクロデバイスを集積してもよい。第二のベースにおいて第一の主動及び／又は第一の受動マイクロデバイスを集積することは、デバイスの集積度を向上させ、集積化された無線周波数マイクロシステム全体の体積を縮小するとともに、その挿入損失と抗干渉などの性能を向上させることができる。

【0062】

図６に示される第三の導電性プラグ６３を形成する方法は、第一の導電性プラグ、第二の導電性プラグを形成した後に形成されてもよく、又は第一の導電性プラグ、第二の導電性プラグを形成する前に形成されてもよい。該実施例は、上電極２０が第一のベース上に形成されるがパターニングされていないことを例として説明し、本発明において、上電極２０は、第一のベース上に形成されてパターニングされた電極であってもよい。このとき、キャップ層、及び犠牲層としてリリースされるビアホールは、いずれも上電極２０上に形成されず、下電極４０上に形成されるべきである。

【0063】

このため、本発明において、第一の犠牲層、第二の犠牲層及び第三の犠牲層を除去する方法は、保留されるベースから離れる犠牲層の上方膜層を貫通する少なくとも一つのビアホールを形成するステップを含み、例えば、第一の実施例において、該犠牲層は、第一の犠牲層である。上電極が第一のベース上にパターニングされていないとき、第一のベースを除去し、第二のベースを保留する必要があり、上電極が第一のベース上にパターニングされたとき、保留されるベースが第一のベースであり、第二のベースを必要としない。第二のベースがないという状況で、該犠牲層は、第二の犠牲層である。キャップ層は、ビアホールが形成される電極の表面にあり、キャップ層は、ビアホールを充填する。保留されるベースが第一のベースである時、ビアホールは、下電極上に形成され、キャップ層は、下電極上に形成される。

【0064】

図２６を参照すると、別の実施例において、圧電片体の上下面に誘電層が設けられておらず、積層構造を形成することは、上電極２０上に第二の犠牲層２３を形成するステップと、圧電誘導薄膜を形成し、上電極２０、第二の犠牲層２３及び第一のベース１０を覆うステップと、圧電誘導薄膜をパターニングし、切断される圧電誘導薄膜のトレンチを形成し、トレンチの底部から一部の第二の犠牲層２３が露出し、圧電誘導薄膜がトレンチによって切断されていない部分は、接続ブリッジを構成するステップと、トレンチにおいて第三の犠牲層３４を形成し、第三の犠牲層３４の上面と圧電片体３０の上面とを面一にするステップと、第一の犠牲薄膜を形成し、第三の犠牲層３４、圧電片体３０を覆うステップと、第一の犠牲薄膜をパターニングし、第二の領域外の第一の犠牲薄膜を除去し、第二の領域は、有効作業領域内に位置し、第二の領域の第一の犠牲薄膜は、第一の犠牲層３５を構成するステップとを含む。

【0065】

具体的には、上電極２０上に第二の犠牲薄膜を形成し、第二の犠牲薄膜は、上電極２０を覆い、第二の犠牲薄膜をパターニングし、第二の犠牲層２３を形成し、第二の犠牲層２３は、有効作業領域内に位置し、第二の犠牲層２３の位置は、第二のギャップを形成するために用いられる。第二の犠牲層の厚さは、第二のギャップの高さであり、選択的な範囲は、０．１ナノメータ～５ナノメータである。第二の犠牲層２３の材質は、前文を参照する。堆積プロセスを利用して第二の犠牲層２３上、上電極２０上に圧電誘導薄膜を形成し、圧電誘導薄膜の厚さは、０．１－１０マイクロメータの間に介在し、圧電誘導薄膜の材質は、前文を参照する。エッチングプロセスによって圧電誘導薄膜において圧電誘導薄膜を切断するトレンチを形成する。トレンチは、圧電片体３０の周縁の境界を定義する。本実施例においてトレンチの底部から一部の第二の犠牲層２３が露出し、圧電誘導薄膜がトレンチによって切断されていない部分は、接続ブリッジを構成する。トレンチの形状と分布及び圧電片体３０の形状、接続ブリッジの位置分布は、前の実施例と同じであり、ここでは説明を省略する。第三の犠牲薄膜を形成し、トレンチ、圧電片体３０の上面を覆い、トレンチの外部の第三の犠牲薄膜を除去し、第三の犠牲層３４を形成する。第一の犠牲薄膜を形成し、第三の犠牲層３４、圧電片体３０の上面を覆い、第一の犠牲薄膜をパターニングし、第二の領域外の第一の犠牲薄膜を除去し、第二の領域は、有効作業領域内に位置し、第二の領域は、第一のギャップが所在する領域であり、第二の領域の第一の犠牲薄膜は、第一の犠牲層３５を構成する。第一の犠牲薄膜の材質と厚さは、第三の犠牲薄膜の材質と厚さを参照する。

【0066】

犠牲層を除去し、キャップ層を形成する等の他のことについては、前の実施例の方法における関連記述を参照する。

【0067】

なお、本明細書における各実施例は、いずれも関連する方法で記述されており、各実施例の間で同じで類似する部分は、互いに参照すればよく、各実施例は、他の実施例との相違点に焦点を当てて説明されている。特に、構造の実施例にとって、方法の実施例と基本的に類似しているので、記述は、比較的簡単であり、関連する点は、方法の実施例の一部の説明を参照すればよい。

【0068】

上記の記述は、本発明の好ましい実施例に対する記述に過ぎず、本発明の範囲に対するいかなる限定ではなく、当業者によって上記掲示される内容に基づいて行われたいかかなる変更、修飾は、いずれも特許請求の範囲の保護範囲に属する。

【符号の説明】

【0069】

Ｒ１０－基板、Ｒ２０－キャビティ、Ｒ３０－上電極片、Ｒ５０－下電極片、Ｒ４０－薄膜圧電片体、Ｒ４１－上面、Ｒ４２－下面、Ｒ３１－空気界面、Ｒ５１－空気界面。
Ｒ１１０－基板、Ｒ１２０－第一の電極、Ｒ１４０－圧電層、Ｒ１６０－第二の電極、Ｒ１１５－音響反射構造、Ｒ１３０－ギャップ、Ｒ１５０－ギャップ、Ｒ１４１－空気界面、Ｒ１４２－空気界面。
５０－第一の基板、４１－第一の誘電層、３１－第二の誘電層、３０－圧電片体、２１－第三の誘電層、２０－上電極、４０－下電極、６１－第一の導電性プラグ、６２－第二の導電性プラグ、６３－第三の導電性プラグ、３１１－第一のギャップ、３３－トレンチ、３４－第三の犠牲層、３５－第一の犠牲層、３６－弾性波温度補償板体、２１１－第二のギャップ、２３－第二の犠牲層、３００－隔離キャビティ、３０１－接続ブリッジ、３０２－端部、３０３－有効作業領域の外側、１３－ビアホール１４－隔離溝、１２－最上膜層、１１－第四の誘電層、１１０－キャップ層、３２第一の凹溝、２２－第二の凹溝、６０－第二のベース、７０－マイクロデバイス、７１－ＭＩＭコンデンサ、７２－ＭＯＳトランジスタ、７３－インダクタ。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】

【図13】

【図14】

【図15】

【図16】

【図17】

【図18】

【図19】

【図20】

【図21】

【図22】

【図23】

【図24】

【図25】

【図26】