(57)【要約】  本発明は、薄膜バルク音響波共振器およびその製造方法を提供する。本発明による薄膜バルク音響波共振器は、圧電積層に第１の分割構造および第２の分割構造を設けている。第１の分割構造と第２の分割構造とによって前記有効動作領域と前記寄生動作領域とを画定する環状が取り囲まれ、前記寄生動作領域において前記第１の電極と前記第２の電極とが厚さ方向に対向領域を有する。また、第１の分割構造と第２の分割構造との境界部に第１の分離構造と第２の分離構造を設け、第１の分離構造は、対向領域の少なくとも一部において、寄生動作領域の一部における第１電極を有効動作領域の第１電極と絶縁させるように第１の電極を分離する。これにより、寄生共振を効果的に低減し、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が改善され、それによってデバイスのパフォーマンスが改善される。【選択図】図４Ｉ
2021534612.tif 000002
【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、
第１のキャビティが形成されるように前記第１の基板に設けられる第１の支持層と、
前記第１のキャビティの上部開口に設けられる圧電積層であって、前記第１の支持層に順次設けられる第１の電極、圧電層、および第２の電極を含むとともに、有効動作領域と前記有効動作領域を取り囲む寄生動作領域を有し、前記寄生動作領域において前記第１の電極と前記第２の電極とが厚さ方向に対向領域を有する圧電積層と、
前記対向領域の少なくとも一部において、前記寄生動作領域における第１の電極の一部が前記有効動作領域における第１の電極と絶縁するように前記第１の電極を分離する第１の分離構造と、
および／または、
前記対向領域の少なくとも一部において、前記寄生動作領域における第２の電極の一部が前記有効動作領域における第２の電極と絶縁するように前記第２の電極を分離する第２の分離構造と、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に記載の前記薄膜バルク音響波共振器であって、
前記第１の分離構造は、前記第１の電極内に形成された第１の開口を含み、
前記第１の開口は、前記第１の電極を分割することにより分割された前記第１の電極の各部分を互いに離間させ、
または、
前記第１の分離構造は、前記第１の電極に形成された第１の開口と、前記第１の開口に充填された絶縁材料と、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３】
請求項２に記載の薄膜バルク音響波共振器であって、
前記第２の分離構造は、前記第２の電極内に形成された第２の開口を含み、
前記第２の開口は、前記第２の電極を分割することにより分割された第２の電極の各部分を互いに離間させ、
または、
前記第２の分離構造は、前記第２の電極に形成された第２の開口と、前記第２の開口に充填された絶縁材料と、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、
前記第１の電極は、第１の分割構造を有し、
前記第２の電極は、第２の分割構造を有し、
前記第１の分割構造および前記第２の分割構造によって、前記有効動作領域と前記寄生動作領域とを画定する環状が取り囲まれ、
前記環状の内側は、前記有効動作領域であり、
前記環状の外側は、前記寄生動作領域を含む、
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４に記載の薄膜バルク音響波共振器であって、
前記第１の電極の電気接続端は、前記第２の分割構造が位置する側に位置し、
前記第２の電極の電気接続端は、前記第１の分割構造が位置する側に位置する、
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５に記載の薄膜バルク音響波共振器であって、
前記第１の分離構造は、前記第１の分割構造が位置する側に位置し、または、前記第１の分割構造と前記第２の分割構造との境界部に位置し、
および／または、
前記第２の分離構造は、前記第２の分割構造が位置する側に位置し、または、前記第１の分割構造と前記第２の分割構造との境界部に位置する、
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４に記載の薄膜バルク音響波共振器であって、
前記第１の分割構造は、前記第１の電極および前記圧電層を厚さ方向に貫通する第１のトレンチを含み、
および／または、
前記第２の分割構造は、前記第２の電極および前記圧電層を厚さ方向に貫通する第２のトレンチを含む、
ことを特徴とする薄膜バルク音響波共振器。
【請求項８】
請求項４に記載の薄膜バルク音響波共振器であって、
前記第１のキャビティの上方において、前記寄生動作領域の前記第１の電極は、前記有効動作領域を取り囲む面電極であり、
前記第１の開口は、前記第１の分割構造と前記第２の分割構造との境界部において、前記第１の電極が分割されるように延びる、
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８に記載の薄膜バルク音響波共振器であって、
前記第１のキャビティの上方において、前記寄生動作領域の前記第２の電極は、前記有効動作領域を取り囲む面電極であり、
前記第２の開口は、前記第１の分割構造と前記第２の分割構造との境界部において、前記第２の電極が分割されるように延びる、
ことを特徴とする薄膜バルク音響波共振器。
【請求項１０】
請求項９に記載の薄膜バルク音響波共振器であって、
前記第１の開口と第２の開口とは、互いに上下に連通するとともに、前記圧電層を貫通する、
ことを特徴とする薄膜バルク音響波共振器。
【請求項１１】
請求項９に記載の薄膜バルク音響波共振器であって、
前記有効動作領域の形状は、多角形の環状であり、前記多角形の環状の任意の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１２】
請求項４に記載の薄膜バルク音響波共振器であって、
前記第２の電極に設けられるとともにパッケージキャビティを有する第２の支持層と、
前記第２の支持層に設けられる第２の基板、をさらに含む、
ことを特徴とする薄膜バルク音響波共振器。
【請求項１３】
薄膜バルク音響波共振器の製造方法であって、
第３の基板を提供し、前記第３の基板に順次形成される第２の電極層、圧電材料層、および第１の電極層を含む圧電積層構造を、前記第３の基板に形成することと、
第１の支持層を貫通する第１のキャビティが形成される前記第１の支持層を、前記第１の電極層に形成することと、
前記第１のキャビティを形成した後、前記第１の電極層をエッチングすることにより、厚さ方向に前記第１の電極層を貫通する第１の開口を形成することと、
第１の基板を提供し、前記第１の基板を前記第１の支持層に結合することと、
前記第３の基板を除去することと、
前記圧電積層構造をパターニングすることにより、第１の電極、圧電層および第２の電極を形成するとともに有効動作領域と寄生動作領域とを画定することと、を含み、
前記寄生動作領域において、前記第１の電極と前記第２の電極とが厚さ方向に対向領域を有し、
前記対向領域の少なくとも一部において、前記第１の開口は、前記寄生動作領域における前記第１の電極の少なくとも一部を、前記有効動作領域の第１の電極と絶縁させ、
および／または、
前記第２の電極をエッチングして第２の開口を形成することにより、前記対向領域の少なくとも一部において、前記寄生動作領域における前記第２の電極の少なくとも一部を前記有効動作領域の第２の電極と絶縁させる、
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１３に記載の薄膜バルク音響波共振器の製造方法であって、
前記圧電積層構造をパターニングすることにより、第１の電極、圧電層および第２の電極を形成するとともに有効動作領域と寄生動作領域を画定することは、
前記第１のキャビティを形成してから、前記第１の開口を形成する前に、前記第１の電極層と前記圧電材料層をエッチングすることにより、第１のトレンチを形成することと、
前記第３の基板を除去してから、前記第２の開口を形成する前に、前記第２の電極層と前記圧電材料層とをエッチングすることにより、第２のトレンチを形成することと、を含み、
前記第１のトレンチと前記第２のトレンチとによって環状が取り囲まれ、
前記環状の内側は、前記有効動作領域であり、
前記環状の外側は、前記寄生動作領域を含む、
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】
薄膜バルク音響波共振器の製造方法であって、
第３の基板を提供し、前記第３の基板に順次形成される第２の電極層、圧電材料層、および第１の電極層を含む圧電積層構造を、前記第３の基板に形成することと、
第１の支持層を貫通する第１のキャビティが形成される前記第１の支持層を、前記第１の電極層に形成することと、
第１の基板を提供し、前記第１の基板を前記第１の支持層に結合することと、
前記第３の基板を除去することと、
前記圧電積層構造をパターニングすることにより、第１の電極、圧電層および第２の電極を形成するとともに有効動作領域と寄生動作領域とを画定することと、
前記第２の電極、前記圧電層および前記第１の電極をエッチングし開口を形成することにより、対向領域の少なくとも一部において、前記寄生動作領域における前記第１の電極を前記有効動作領域の前記第１の電極と絶縁させ、前記寄生動作領域における前記第２の電極を前記有効動作領域の前記第２の電極と絶縁させることと、を含み、
前記寄生動作領域において、前記第１の電極と前記第２の電極とは、厚さ方向に対向領域を有する、
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１６】
請求項１５に記載の薄膜バルク音響波共振器の製造方法であって、
前記圧電積層構造をパターニングすることにより、前記第１の電極、前記圧電層、前記第２の電極を形成するとともに前記有効動作領域と前記寄生動作領域とを画定することは、
前記第１のキャビティを形成してから、前記第１の基板と前記第１の支持層とを結合する前に、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第１のトレンチを形成することと、
前記第３の基板を除去してから、前記開口を形成する前に、前記第２の電極層と前記圧電材料層とをエッチングすることにより第２のトレンチを形成することと、を含み、
前記第１のトレンチと前記第２のトレンチとによって環状が取り囲まれ、
前記環状の内側は、前記有効動作領域であり、
前記環状の外側は、前記寄生動作領域を含む、
ことを特徴とする前記薄膜バルク音響波共振器の製造方法。
【請求項１７】
請求項１６に記載の薄膜バルク音響波共振器の製造方法であって、
前記開口は、前記第１のトレンチと前記第２のトレンチとの境界部のうちのいずれか一つに形成される、
ことを特徴とする前記薄膜バルク音響波共振器の製造方法。
【請求項１８】
請求項１７に記載の薄膜バルク音響波共振器の製造方法であって、
前記開口を形成した後に、
第２の基板を提供することと、
第２の支持層を貫通する第２のキャビティが形成される前記第２の支持層を、前記第２の基板に形成することと、
前記第２の支持層を前記第２の電極に結合することと、を含む、
ことを特徴とする前記薄膜バルク音響波共振器の製造方法。
【請求項１９】
請求項１８に記載の薄膜バルク音響波共振器の製造方法であって、
前記有効動作領域は、前記第１のキャビティと前記第２のキャビティとが重なり合う領域に位置し、
前記開口は、前記第１のキャビティと前記第２のキャビティとを連通する、
ことを特徴とする前記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厳しくなっている。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対応できない。
【発明の概要】
【０００５】
本発明の目的は、薄膜バルク音響波共振器およびその製造方法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、さらにてデバイスのパフォーマンスを改善することができる。
【０００６】
上記の目的を達成するために、本発明によれば、薄膜バルク音響波共振器であって、
第１の基板と、
第１のキャビティが形成されるように前記第１の基板に設けられる第１の支持層と、
前記第１のキャビティの上部開口に設けられる圧電積層であって、前記第１の支持層に順次設けられる第１の電極、圧電層、および第２の電極を含むとともに、有効動作領域と前記有効動作領域を取り囲む寄生動作領域を有し、前記寄生動作領域において前記第１の電極と前記第２の電極とが厚さ方向に対向領域を有する圧電積層と、
前記対向領域の少なくとも一部において、前記寄生動作領域における第１の電極の一部が前記有効動作領域における第１の電極と絶縁するように前記第１の電極を分離する第１の分離構造と、
および／または、
前記対向領域の少なくとも一部において、前記寄生動作領域における第２の電極の一部が前記有効動作領域における第２の電極と絶縁するように前記第２の電極を分離する第２の分離構造と、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の少なくとも１つを含むフィルタが提供される。
【０００８】
また、本発明によれば、前記フィルタの少なくとも１つを含む無線周波数通信システムが提供される。
【０００９】
また、本発明によれば、膜バルク音響波共振器の製造方法であって、
第３の基板を提供し、前記第３の基板に順次形成される第２の電極層、圧電材料層、および第１の電極層を含む圧電積層構造を、前記第３の基板に形成することと、
第１の支持層を貫通する第１のキャビティが形成される前記第１の支持層を、前記第１の電極層に形成することと、
前記第１のキャビティを形成した後、前記第１の電極層をエッチングすることにより、厚さ方向に前記第１の電極層を貫通する第１の開口を形成することと、
第１の基板を提供し、前記第１の基板を前記第１の支持層に結合することと、
前記第３の基板を除去することと、
前記圧電積層構造をパターニングすることにより、第１の電極、圧電層および第２の電極を形成するとともに有効動作領域と寄生動作領域とを画定することと、を含み、
前記寄生動作領域において、前記第１の電極と前記第２の電極とが厚さ方向に対向領域を有し、
前記対向領域の少なくとも一部において、前記第１の開口は、前記寄生動作領域における前記第１の電極の少なくとも一部を、前記有効動作領域の第１の電極と絶縁させ、
および／または、
前記第２の電極をエッチングして第２の開口を形成することにより、前記対向領域の少なくとも一部において、前記寄生動作領域における前記第２の電極の少なくとも一部を前記有効動作領域の第２の電極と絶縁させる薄膜バルク音響波共振器の製造方法が提供される。
【００１０】
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３の基板を提供し、前記第３の基板に順次形成される第２の電極層、圧電材料層、および第１の電極層を含む圧電積層構造を、前記第３の基板に形成することと、
第１の支持層を貫通する第１のキャビティが形成される前記第１の支持層を、前記第１の電極層に形成することと、
第１の基板を提供し、前記第１の基板を前記第１の支持層に結合することと、
前記第３の基板を除去することと、
前記圧電積層構造をパターニングすることにより、第１の電極、圧電層および第２の電極を形成するとともに有効動作領域と寄生動作領域とを画定することと、
前記第２の電極、前記圧電層および前記第１の電極をエッチングし開口を形成することにより、対向領域の少なくとも一部において、前記寄生動作領域における前記第１の電極を前記有効動作領域の前記第１の電極と絶縁させ、前記寄生動作領域における前記第２の電極を前記有効動作領域の前記第２の電極と絶縁させることと、を含み、
前記寄生動作領域において、前記第１の電極と前記第２の電極とは、厚さ方向に対向領域を有する薄膜バルク音響波共振器の製造方法が提供される。
【００１１】
上記により、本発明によって提供される薄膜バルク音響波共振器において、第１の分離構造が、前記対向領域の少なくとも一部において、前記寄生動作領域における第１の電極が前記有効動作領域における第１の電極から絶縁されるように前記第１の電極を分離するので、寄生共振を効果的に低減し、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、よって、デバイスのパフォーマンスを改善する。
【００１２】
さらに、前記第１の分離構造および前記第２の分離構造は、前記圧電積層の上側および下側に位置する第１のキャビティと第２のキャビティとを連通させて、前記圧電積層の下に位置する第１のキャビティの圧力が解放されるので、圧力による薄膜バルク音響波共振器の有効動作領域の曲がりを避け、有効動作領域を比較的平坦に保ち、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】
【００１３】
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、創造的な動作なしに、これらの図面に基づいて得ることができる。
【００１４】
【図１】本発明の実施形態によ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る。
【図２Ａ】本発明の実施形態によ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２Ｂ】本発明の実施形態によ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２Ｃ】本発明の実施形態によ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２Ｄ】本発明の実施形態によ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２Ｅ】本発明の実施形態によ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２Ｆ】本発明の実施形態によ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２Ｇ】本発明の実施形態によ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２Ｈ】本発明の実施形態によ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２Ｉ】本発明の実施形態によ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２Ｊ】本発明の実施形態によ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２Ｋ】本発明の実施形態によ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２Ｌ】本発明の実施形態によ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２Ｍ】本発明の実施形態によ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２Ｎ】本発明の実施形態によ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２Ｏ】本発明の実施形態によ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２Ｐ】本発明の実施形態によ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３】本発明の別の実施形態によ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る。
【図４Ａ】本発明の別の実施形態によ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４Ｂ】本発明の別の実施形態によ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４Ｃ】本発明の別の実施形態によ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４Ｄ】本発明の別の実施形態によ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４Ｅ】本発明の別の実施形態によ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４Ｆ】本発明の別の実施形態によ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４Ｇ】本発明の別の実施形態によ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４Ｈ】本発明の別の実施形態によ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４Ｉ】本発明の別の実施形態によ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４Ｊ】本発明の別の実施形態によ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４Ｋ】本発明の別の実施形態によ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４Ｌ】本発明の別の実施形態によ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４Ｍ】本発明の別の実施形態によ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４Ｎ】本発明の別の実施形態によ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】
【００１５】
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。
【００１６】
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。
(第１の実施形態)
【００１７】
本発明の一実施形態は、一種の薄膜バルク音響波共振器を提供する。図２Ｊ、図２Ｋおよび図２Ｌを参照すると、図２Ｋは、この実施形態における薄膜バルク音響波共振器の上面図であり、図２Ｊは、図２ＫのＢＢ’軸に沿った断面構造概略図であり、図２Ｌは、図２ＫのＣＣ´軸に沿った断面構造概略図であり、図示のように、下記を含む：
第１の基板１００および前記第１の基板に設けた第１の支持層１０１であって、前記第１の支持層１０１に第１のキャビティ１１０ａを設け、前記第１のキャビティ１１０ａの上部開口に覆設した圧電積層１２０であって、前記圧電積層１２０が前記第１の支持層１０１に順次配置される第１の電極１０３、圧電層１０４、および第２の電極１０５を含み、前記圧電積層１２０は有効動作領域００１と前記有効動作領域を囲む寄生動作領域００２を含み、前記寄生動作領域００２において前記第１の電極１０３と前記第２の電極１０５とは厚さ方向に対向領域を有し、第１の分離構造であって、前記対向領域の少なくとも一部において、寄生動作領域００２における第１の電極１０３の一部が前記有効動作領域００１における第１の電極１０３から絶縁されるように前記第１の電極１０３を分離し、および／または、第２の分離構造であって、前記対向領域の少なくとも一部において、前記寄生動作領域００２における第２の電極１０５の一部が、前記有効動作領域００１の第２の電極１０５から絶縁されるように前記第２の電極１０５を分離する。
【００１８】
前記第１の電極１０３は第１の分割構造を有し、前記第１の分割構造は、前記第１の電極１０３および前記圧電層１０４を厚さ方向に貫通する第１のトレンチ１２０ａを含む。前記第２の電極１０５は第２の分割構造を有し、前記第２の分割構造は、前記第２の電極１０５および前記圧電層１０４を厚さ方向に貫通する第２のトレンチ１２０ｂを含む。前記第１の分割構造および前記第２の分割構造は、前記有効動作領域００１と前記寄生動作領域００２を画定するように環状を相補的に囲み、有効動作領域００１は前記環状の内側にあり、寄生動作領域００２は前記環状の外側にある。前記環状は多角形の環状であり、前記多角形の環状の任意の２つの辺は平行ではない。前記第１のキャビティ１１０ａの上に、前記寄生動作領域００２における第１の電極１０３は、前記有効動作領域００１を囲む面電極であり、前記寄生動作領域００２における第２の電極１０５は、前記有効動作領域００１を囲む面電極である。
【００１９】
前記第１のトレンチ１２０ａと前記第１のトレンチ１２０ｂの側壁は、傾斜しても垂直であってもよい。この実施形態では、前記第１のトレンチ１２０ａの側壁と第２の電極１０５の配置された平面とは鈍角を形成し、前記第２のトレンチ１２０ｂの側壁と第１の電極１０３の配置された平面とは鈍角を形成し、即ち、前記第１のトレンチ１２０ａと前記第１のトレンチ１２０ｂの縦断面（厚さ方向に沿った断面）の形状は逆台形である。第１のトレンチ１２０ａと前記第２のトレンチ１２０ｂの前記圧電層１０４の配置された平面への投影は、ハーフ環状またはハーフ環状に近い多角形である。この実施形態では、前記第１のトレンチ１２０ａは前記第１の電極１０３のみを貫通し、前記第２のトレンチ１２０ｂは前記第２の電極１０５のみを貫通してよい。なお、第１の分割構造および第２の分割構造は、複数のトレンチから構成することもでき、複数のトレンチは第１のトレンチおよび第２のトレンチの形状を囲むことにより、有効動作領域００１および寄生動作領域００２を分割してよいことに留意されたい。
【００２０】
この実施形態では、前記第１の分離構造は、前記第１の電極１０３に形成された第１の開口１４０ａを含み、前記第１の開口１４０ａは、前記第１の電極１０３を分割することにより、分割された第１の電極１０３の各部は互いに切り離されている。一実施形態では、前記第１の分離構造は、前記第１の電極１０３に形成された第１の開口１４０ａと、第１の開口１４０ａに充填された絶縁材料とをさらに含む。この実施形態では、前記第２の分離構造は、前記第２の電極１０５に形成された第２の開口１４０ｂを含み、前記第２の開口１４０ｂは、前記第２の電極１０５を分割することにより、分割された第２の電極１０５の各部は互いに切り離されている。一実施形態では、前記第２の分離構造は、前記第２の電極１０５に形成された第２の開口１４０ｂと、第２の開口１４０ｂに充填された絶縁材料とをさらに含む。
【００２１】
この実施形態では、前記第１の分離構造は、前記第１の分割構造側に、または、前記第１の分離構造と前記第２の分離構造との境界部に配置され、前記第２の分離構造は、第２の分割構造側に、または、前記第１分割構造と前記第２分割構造との境界部に配置される。例示的に、この実施形態では、前記第１の分離構造および前記第２の分離構造は、それぞれ、前記第１の分割構造および第２の分割構造の境界部に配置される。すなわち、図２Ｆを参照すると、前記第１の開口１４０ａは、前記第１のトレンチ１２０ａと前記第２のトレンチ１２０ｂの前記圧電層１０４の配置された平面への投影のジョイント部に配置され、前記第１の電極１０３を分割するまで延びる。図２Ｋに示すように、前記第２の開口１４０ｂは、前記第１のトレンチ１２０ａと前記第２のトレンチ１２０ｂの前記圧電層１０４の配置された平面への投影のジョイント部に配置され、前記第２の電極１０５を分割するまで延びる。
【００２２】
本発明の一実施形態では、図２Ｍに示すように、前記第１の開口１４０ａは、前記第１のトレンチ１２０ａと前記第２のトレンチ１２０ｂの前記圧電層１０４の配置された平面への投影のジョイント部の一箇所のみに配置され、前記第２の開口１４０ｂは、前記第１のトレンチ１２０ａと前記第２のトレンチ１２０ｂの前記圧電層１０４の配置された平面への投影のジョイント部の別の一箇所に配置される。
【００２３】
本発明の他の実施形態では、前記第１の分離構造は、前記第２の分割構造側に、または、前記第１の分離構造と前記第２の分離構造との境界部に配置され、または、前記第２の分離構造は、第１の分割構造側に、または、前記第１分割構造と前記第２分割構造との境界部に配置される。即ち、薄膜バルク音響波共振器の構造には、前記第１のトレンチ１２０ａおよび前記第２のトレンチ１２０ｂは、両方とも同時に存在してもよいし、一方だけ存在してもよい。薄膜バルク音響波共振器の構造には、前記第１の開口１４０ａおよび前記第２の開口１４０ｂは、両方とも同時に存在してもよいし、一方だけ存在してもよい。例示的に、前記第１の開口１４０ａは、前記第１のトレンチ１２０ａに接続されている。または、第２の開口１４０ｂも、前記第２のトレンチ１２０ｂに接続されている。
【００２４】
本発明の別の実施形態では、図２Ｎに示されるように、第１の電気接続端および第２の電気接続端が有効動作領域に有効に接続されることを保証する上で、前記第１の開口１４０ａを第２のトレンチ１２０ｂ側に配置してよく、前記第２の開口１４０ｂを前記第１のトレンチ１２０ａ側に配置してよい。言うまでもなく、前記第１の開口１４０ａおよび前記第２の開口１４０ｂは前記寄生動作領域００２の他の位置に配置してもよく、この実施形態に列挙されたものに限られない。
【００２５】
前記寄生動作領域００２において、前記第１の電極１０３および前記第２の電極１０５は、厚さ方向に対向領域を有し、前記寄生動作領域００２における第１の電極１０３は、前記有効動作領域００１を囲む面電極であり、前記第１の開口１４０ａは、前記対向領域の少なくとも一部において、前記寄生動作領域００２における第１の電極１０３を前記有効動作領域００１の第１の電極１０３から絶縁させるように前記第１の電極１０３を分離する。前記寄生動作領域００２における第２の電極１０５は、前記有効動作領域００１を囲む面電極であり、前記第２の開口１４０ｂは、前記寄生動作領域００２における第２の電極１０５を前記有効動作領域００１における第２の電極１０５から絶縁させる。前記第１の開口１４０ａまたは前記第２の開口１４０ｂは、前記寄生動作領域００２における第１の電極１０３または第２の電極１０５を遮断し、寄生動作領域００２の寄生パラメータを低減する。
【００２６】
この実施形態では、前記第１の開口１４０ａは、前記第１の電極１０３をエッチングすることによって得られる、前記第１の電極１０３を貫通する第１の開口１４０ａであってよい。同様に、前記第２の開口１４０ｂは、前記第１の電極１０３をエッチングすることによって得られる前記第１の電極１０３を貫通する第２の開口１４０ｂであってよい。前記第１の開口１４０ａおよび前記第２の開口１４０ｂは、それぞれ、前記圧電層１０４の上側および下側に配置される。なお、前記第１電極１０３の電気接続端１０３ａは前記第１の分割構造側に設けられ、前記第２電極１０５の電気接続端１０５ａは第２の分割構造側に設けられる。
【００２７】
図２Ｎに示されるように、この実施形態の前記薄膜バルク音響波共振器はさらに以下を含む：前記第２の電極１０５に配置された第２の支持層１０６であって、前記第２の支持層１０６が第２のキャビティ１１０ｂを有し、前記第２のキャビティ１１０ｂはパッケージキャビティとし；前記第２の支持層１０６に配置された第２の基板２００。第１の分離構造および第２の分離構造のうちの少なくとも一者は、絶縁材料で充填されていない開口を有し、前記開口は前記第１のキャビティ１１０ａと前記第２のキャビティ１１０ｂとを連通させる。すなわち、前記第１のキャビティ１１０ａと前記第２のキャビティ１１０ｂとを連通させるように、前記第１の開口１４０ａおよび前記第２の開口１４０ｂのうちの少なくとも一者は、絶縁材料で充填されていない。
(第２の実施形態)
【００２８】
本発明の別の実施形態は、一種の薄膜バルク音響波共振器を提供する。第１の実施形態との違いは、前記第１の分離構造および第２の分離構造が前記圧電積層１２０を貫通することである。図４Ｈ、図４Ｉ、図４Ｊおよび図４Ｋを参照すると、図４Ｉはこの実施形態における薄膜バルク音響波共振器の上面図であり、図４Ｈは図４ＩのＥＥ´軸に沿った断面構造概略図であり、図４Ｊは図４ＩのＤＤ´軸に沿った断面構造概略図であり；図４Ｋは、図４ＩのＦＦ’軸に沿った断面構造概略図である。この実施形態の薄膜バルク音響波共振器は以下を含む：第１の基板１００および前記第１の基板に設けた第１の支持層１０１であって、前記第１の支持層１０１に第１のキャビティ１１０ａを設け、前記第１のキャビティ１１０ａの上部開口に覆設した圧電積層１２０であって、前記第１の支持層１０１に順次配置される第１の電極１０３、圧電層１０４、および第２の電極１０５を含み、前記圧電積層１２０は有効動作領域００１と寄生動作領域００２を含む。
【００２９】
第１のトレンチ１２０ａおよび第２のトレンチ１２０ｂはエアトレンチ（Ａｉｒ  Ｔｒｅｎｃｈ）とも呼ばれ、前記圧電積層１２０に配置される。図４Ｆ、図４Ｇおよび図４Ｈを参照すると、前記第１のトレンチ１２０ａおよび第２のトレンチ１２０ｂは前記キャビティ１１０ａの上に配置され、前記第１のトレンチ１２０ａは、前記第１の電極１０３と前記圧電層１０４を貫通するとともに前記キャビティ１１０ａと連通して、前記第２のトレンチ１２０ｂは、前記第２の電極１０５と前記圧電層１０４を貫通して、前記第１のトレンチ１２０ａおよび前記第２のトレンチ１２０ｂの前記圧電層１０４の配置された平面への投影が有効動作領域００１を囲む。
【００３０】
図４Ｆと図４Ｇを参照して、前記第１のトレンチ１２０ａおよび前記第２のトレンチ１２０ｂの前記圧電層１０４の配置された平面への投影がハーフ環状またはほぼハーフ環状であり、また、前記第１のトレンチ１２０ａおよび前記第２のトレンチ１２０ｂの前記圧電層１０４の配置された平面への投影は、ちょうど接していてまたは接しようとして、即ち、前記第１のトレンチ１２０ａおよび前記第２のトレンチ１２０ｂの前記圧電層１０４の配置された平面への投影は、クローズした環状かほぼクローズした環状を構成する。ここで、前記第１のトレンチ１２０ａと前記第２のトレンチ１２０ｂとの前記圧電層１０４の配置された平面へ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。前記第１のトレンチ１２０ａと前記第２のトレンチ１２０ｂとの前記圧電層１０４の配置された平面への投影に囲まれた環状状の領域は薄膜バルク音響波共振器の有効動作領域００１である。前記第１トレンチ１２０ａおよび前記第２トレンチ１２０ｂは、前記有効共振領域００１の周辺に配置され、前記第１のトレンチ１２０ａおよび前記第２のトレンチ１２０ｂの前記圧電層１０４の配置された平面への投影のサイズは、両者の組み合わせにより成された環状を均等に分割するか（前記第１トレンチ１２０ａおよび前記第２トレンチ１２０ｂは有効共振領域００１の両側にあり、すべての部分が完全に対向する）、または不均等に分割する（前記第１トレンチ１２０ａおよび前記第２トレンチ１２０ｂは有効共振領域００１の両側にあり、一部だけ対向する）。
【００３１】
前記第１トレンチ１２０ａおよび前記第２トレンチ１２０ｂの図４ＩのＥＥ’軸に沿った断面が台形または台形に近い形状である。この実施形態では、前記第１のトレンチ１２０ａおよび前記第２のトレンチ１２０ｂの前記圧電層１０４の配置された平面への投影によって囲まれた環状（有効動作領域００１）はちょうどお互いに接する五角形の環状であり、前記多角形の任意の二辺は平行ではない辺である。本発明の他の実施形態において、図４Ｇに示すように、前記第１のトレンチ１２０ａおよび前記第２のトレンチ１２０ｂの前記圧電層１０４の配置された平面への投影によって囲まれた環状は、また、２箇所のジョイント部に開口（第１のジョイント部の開口１５０ａ’と第２のジョイント部の開口１５０ｂ’）を有したほぼ閉じた五角形の環状である。
【００３２】
薄膜バルク音響波共振器の動作原理からわかるように、前記薄膜バルク音響波共振器の動作領域は、前記第１のトレンチ１２０ａおよび前記第２のトレンチ１２０ｂの前記圧電層１０４の配置された平面への投影によって囲まれた環状（五角形環状）、即ち薄膜バルク音響波共振器の有効動作領域００１を有するだけでなく、前記第１のキャビティ１１０ａ内且つ前記環状領域外の領域、即ち薄膜バルク音響波共振器の寄生動作領域００２を有する。寄生動作領域００２で発生する寄生パラメータを低減し、デバイスのパフォーマンスを向上させるために、この実施形態では、前記第１のトレンチ１２０ａおよび前記第２のトレンチ１２０ｂの前記圧電層１０４の配置された平面への投影ジョイント部に分離構造が設けられる。
【００３３】
具体的には、前記分離構造は、第１の分離構造および第２の分離構造を含み、前記第１の分離構造は第１の開口１４０ａ’を含み、前記第２の分離構造は第２の開口１４０ｂ’を含む。前記第１の開口１４０ａ’および前記第２の開口１４０ｂ’は、前記第１の電極１０３、前記圧電層１０４および前記第２の電極１０５を厚さ方向に貫通している。前記第１の開口１４０ａ’は、前記第１のジョイント部１５０ａに配置され、水平方向（第１の基板に平行な方向）に前記第１のジョイント部１５０ａに近い第１の電極１０３の境界まで延びる。前記第２の開口１４０ｂ’は、前記第２のジョイント部１５０ｂに配置され、水平方向に前記第１のジョイント部１５０ｂに近い第１の電極１０３の境界まで延びる。この実施形態では、前記第１の開口１４０ａ’および前記第２の開口１４０ｂ’の縦断面形状は両方とも長方形であり、前記第１の開口１４０ａ’および前記第２の開口１４０ｂ’の上面図形状は両方ともロングストリップ状である。実際に実施する際に、前記第１の開口１４０ａ’および前記第２の開口１４０ｂ’の縦断面形状は台形または逆台形などの長方形以外の形状であってよい。前記第１の開口１４０ａ’および前記第２の開口１４０ｂ’の上面図形状はロングストリップ状以外の五角形、六角形などであってよい。前記第１の開口１４０ａ’の前記圧電層１０４の配置された平面への投影と環状ポリゴンとのオーバーラップ部分１４０１は、前記第２の開口１４０ｂ’の前記圧電層１０４の配置された平面への投影と環状ポリゴンとのオーバーラップ部分１４０２とは平行ではなく、それにより、前記第１のトレンチ１２０ａ、前記第２のトレンチ１２０ｂおよび前記投影ジョイント部における第１の開口１４０ａ’および第２の開口１４０ｂ’の前記圧電層１０４の配置された平面への投影によって囲まれた多角形の環状は、いずれか一対の平行な辺を含まないことが保証され、有効動作領域における音響波の伝播損失を低減する。そして、この実施形態では、前記第１の開口１４０ａ’および前記第２の開口１４０ｂ’の形状および線幅は同じであるが、実際に実施する際に、前記第１の開口１４０ａ’および前記第２の開口１４０ｂ’の形状が異なる場合もあれば、形状は同じで線幅が異なる場合もある。
【００３４】
前記第１のトレンチ１２０ａおよび前記第２のトレンチ１２０ｂの前記圧電層１０４の配置された平面への投影によって囲まれた環状が２箇所の投影ジョイント部にジョイント部の開口（第１のジョイント部の開口１５０ａ’と第２のジョイント部の開口１５０ｂ’）を有する場合、前記第１の開口１４０ａ’の前記圧電層１０４の配置された平面への投影は第１のジョイント部の開口１５０ａ’を覆い、前記第２の開口１４０ｂ’の前記圧電層１０４の配置された平面への投影は第２のジョイント部の開口１５０ｂ’を覆う。さらに、前記投影ジョイント部における前記第１の開口１４０ａ’と前記第２の開口１４０ｂ’の前記圧電層１４０の配置された平面への投影は平行ではないので、前記第１のトレンチ１２０ａ、前記第２のトレンチ１２０ｂおよび前記投影ジョイント部における第１の開口１４０ａ’および第２の開口１４０ｂ’の前記圧電層１０４の配置された平面への投影によって囲まれた環状ポリゴンは、いずれか一対の平行な辺を含まないようにできるので、有効動作領域における音波の伝播損失を低減する。さらに、フォトレジスト、湿式エッチング溶媒などが第１のキャビティ１２０ａに入り、第１のキャビティ１２０ａを汚染および損傷し、デバイスのパフォーマンスに影響を与えるのを防ぐために、乾式エッチングによって前記第１の電極１０３、前記圧電層１４０および前記第２の電極１０５をエッチングし、第１の開口１４０ａ’および第２の開口１４０ｂ’を形成することができる。前記乾式エッチングは、例えば、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）などがある。
【００３５】
この実施形態では、前記第１のキャビティ１１０ａは、エッチングプロセスによって前記第１の支持層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。第１のキャビティ１１０ａの底面の形状は、長方形、円、楕円、または五角形、六角形などの長方形以外の多角形である。
【００３６】
前記第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オーバーラップ領域は、前記第１のキャビティ１１０ａの真上にある。前記第１の支持層１０１と前記第１の電極１０３との間にもエッチング停止層１０２が設けられ、前記エッチング停止層１０２の材料は、窒化シリコン（Ｓｉ3Ｎ4）および酸窒化シリコン（ＳｉＯＮ）を含むが、これらに限られるものではない。前記エッチング停止層１０２は、最終的に製造される薄膜バルク音響波共振器の構造的安定性を高めることができる一方、前記エッチング停止層１０２は、前記第１の支持層１０１よりも低いエッチング速度を有するので、前記第１の支持層１０１をエッチングし前記第１のキャビティ１１０ａを形成する過程で、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、これにより、デバイスのパフォーマンスと信頼性が向上する。その後の電気信号の入力／出力を容易にするために、前記第１の電極１０３は、前記圧電層１０４および前記第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。
【００３７】
図４Ｍおよび図４Ｎを参照すると、前記第２の電極１０５に第２の支持層１０６および第２の基板２００がさらに配置され、第２のキャビティ１１０ｂが前記第２の支持層１０６に配置される。前記第２のキャビティ１１０ｂは、前記第１のキャビティ１１０ａと対向配置され、前記第２のキャビティ１１０ｂは、前記第２の支持層１０６をエッチングすることによって形成することができる。この実施形態では、前記第２のキャビティ１１０ｂの底面の形状は長方形であるが、本発明の他の実施形態では、第２のキャビティ１１０ｂの底面の形状は円形、楕円形、または長方形以外の五角形、六角形などであってよい。この実施形態では、前記第２のキャビティ１１０ｂおよび前記第１のキャビティ１１０ａは、それぞれ、前記圧電積層１２０の上側および下側に配置される。好ましくは、前記第２のキャビティ１１０ｂおよび前記第１のキャビティ１１０ａは、前記圧電積層１２０に対して対称的に配置される。前記第２の基板２００の材料は、前記第１の基板１００の材料と同じでもよく、または当業者に知られている他の適切な基板でもよい。その後の電気信号の入力／出力を容易にするために、前記第２の電極１０５は、第２の電極の電気接続端１０５ａとして、前記第２の支持層１０６によって覆われないエッジ領域を含むことに留意されたい。
【００３８】
この実施形態では、前記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、前記信号入力／出力構造は、それぞれ前記第１の電極１０３および前記第２の電極１０５に接続される第１のパッドおよび第２のパッドである。具体的には、前記第１のパッドは、前記圧電層１０４および前記第２の電極１０５によって覆われていない前記第１の電極１０３の電気接続端１０３ａに接続され、第２のパッドは、前記第２の支持層１０６によって覆われていない前記第２の電極１０５の電気接続端１０５ａに接続されている。
【００３９】
この実施形態では、前記第１の分離構造および前記第２の分離構造は、有効動作領域００１の周辺の寄生動作領域００２を遮断し、寄生動作領域００２における横波の伝播を効果的に遮断し、音響波損失を改善し、寄生パラメータを低減し、共振器の品質係数が向上し、デバイスのパフォーマンスが向上する。同時に、前記第１の分離構造および前記第２の分離構造の配置は、前記圧電積層１２０の上側および下側に位置する第１のキャビティ１１０ａと第２のキャビティ１１０ｂとを連通させ、前記圧電積層構造下に配置された第１のキャビティの圧力が解放され、圧力による薄膜バルク音響波共振器の有効動作領域の曲がりを回避し、有効動作領域を比較的平坦に保ち、薄膜バルク音響波共振器の品質係数をさらに改善する。
(第３の実施形態)
【００４０】
この実施形態は、薄膜バルク音響波共振器の製造方法を提供する。図１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フローチャートである。図１を参照すると、前記薄膜バルク音響波共振器の製造方法は、以下を含む：
Ｓ０１：第３の基板３００を提供し、前記第３の基板３００に圧電積層構造１２０’を形成して、圧電積層構造１２０’は、前記第３の基板３００に順次形成される第２の電極層１０５’、圧電材料層１０４’、および第１の電極層１０３’を含み、
Ｓ０２：前記第１の電極層１０３’に第１の支持層１０６を形成し、前記第１の支持層１０６に前記第１の支持層１０６を貫通する第１のキャビティ１１０ａを形成し、
Ｓ０３：  前記第１のキャビティを形成してから、前記第１の電極層１０３’をエッチングし厚さ方向に前記第１の電極層１０３’を貫通する第１の開口１４０ａを形成し、
Ｓ０４：第１の基板１００を提供し、前記第１の基板１００を前記第１の支持層１０６に結合し、
Ｓ０５：前記第３の基板３００を除去し、および
Ｓ０６：前記圧電積層構造１２０’をパターニングすることにより、第１の電極１０３、圧電層１０４、第２の電極１０５を形成するとともに有効動作領域００１と寄生動作領域００２を画定して、寄生動作領域００２では前記第１電極１０３と第２電極１０５とが厚さ方向において対向領域を有し、また、前記対向領域の少なくとも一部において、前記寄生動作領域００２における第１の電極１０３を前記有効動作領域００１における第１の電極１０３から絶縁させ、
および／または、
前記第２の電極１０５をエッチングし第２の開口を形成することにより、前記対向領域の少なくとも一部において、前記寄生動作領域００２における第２の電極１０５を前記有効動作領域００１における第２の電極１０５から絶縁させる。
【００４１】
図２Ａ〜２Ｐは、本実施形態により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。本実施形態に提供される薄膜バルク音響波共振器の製造方法については、図１および図２Ａ〜２Ｐを参照して以下に詳細に説明する。
【００４２】
図２Ａと図２Ｂに示されるように、工程Ｓ０１を実行し、第３の基板３００を提供し、前記第３の基板３００に圧電積層構造１２０’を形成する。前記圧電積層構造１２０’は前記第２の電極１０５’、圧電材料層１０４’および第１の電極層１０３’を含む。前記第３の基板３００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つである：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（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。前記圧電材料層１０４’は、前記第１の電極層１０３’と前記第２の電極層１０５’との間に位置し、また、前記第１の電極層１０３’と第２の電極層１０５’とは対向して配置される。第１の電極層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の電極層１０５’が入力電極として使用される場合、第１の電極層１０３’は出力電極として使用されることができ、また、第２の電極層１０５’が出力電極として使用される場合、第１の電極層１０３’は入力電極として使用されることができる。圧電材料層１０４’は、第１の電極層１０３’または第２の電極層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、圧電材料層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】
前記第３の基板３００と前記圧電積層構造１２０’（第２の電極１０５）の間にはさらに放出層（図示しない）が形成される。前記放出層は第３の基板３００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構造１２０’による第３の基板３００への影響を避けられる。同時に、その後の剥離プロセスにおいて、前記放出層を除去することにより、前記第３の基板３００をその後に形成される圧電積層構造１２０’から分離させることができ、前記第３の基板３００の迅速除去に有利であるため、プロセス効率が改善される。前記放出層の材料は、二酸化ケイ素（ＳｉＯ2）、窒化ケイ素（Ｓｉ3Ｎ4）、酸化アルミニウム（Ａｌ2Ｏ3）、または窒化アルミニウム（ＡｌＮ）の少なくとも一種を含むことができるが、これらに限られるものではない。前記隔離層は、化学蒸着、マグネトロンスパッタ環状または蒸着などの方式によって形成することができる。この実施形態では、前記第３の基板３００はシリコンウェーハであり、例えば、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ってよく、前記放出層の材料は二酸化シリコン（ＳｉＯ2）である。
【００４４】
前記第２の電極層１０５’と前記第１の電極層１０３’は、当分野で周知した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）およびその他の金属うちの１つまたは上述金属からなる積層体でできている。前記半導体材料は、たとえば、Ｓｉ、Ｇｅ、ＳｉＧｅ、ＳｉＣ、ＳｉＧｅＣなどである。第２の電極層１０５’と第１の電極層１０３’は、マグネトロンスパッタ環状、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されることができる。前記圧電材料層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できる。圧電層１０４が窒化アルミニウム（ＡｌＮ）を含む場合、圧電材料層１０４’は希土類金属をさらに含むことができ、当該希土類金属は例えば、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つである。さらに、圧電材料層１０４’が窒化アルミニウム（ＡｌＮ）を含む場合、圧電材料層１０４’は遷移金属をさらに含むことができ、当該遷移金属は例えば、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つである。圧電材料層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、この実施形態では、前記第２の電極層１０５’と前記第１の電極層１０３’は金属モリブデン（Ｍｏ）ででき、前記圧電材料層２０３’は窒化アルミニウム（ＡｌＮ）でできている。
【００４５】
前記第２の電極層１０５’、圧電材料層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く、そして、前記第２の電極層１０５’、圧電材料層１０４’および第１の電極層１０３’の面積は同じでも同じでなくてもよい。この実施形態では、前記第２の電極層１０５’、圧電材料層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】
この実施形態では、前記第１の支持層１０１を形成する前に、前記第１の電極層１０３’にエッチング停止層１０２をさらに形成する。前記エッチング停止層１０２の材料は、窒化シリコン（Ｓｉ3Ｎ4）および酸窒化シリコン（ＳｉＯＮ）を含むが、これらに限られるものではない。前記エッチング停止層１０２は、その後形成される前記第１の支持層１０１よりも低いエッチング速度を有するので、その後に前記第１の支持層１０１をエッチングし前記第１のキャビティ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。他の実施形態では、エッチング停止層を形成しなくてもよい。
【００４７】
図２Ｃから図２Ｄを参照して示されるように、工程Ｓ０２を実施する。前記第１の電極層１０３’に第１の支持層１０１を形成し、前記第１の支持層１０１に前記第１の支持層１０１を貫通する第１のキャビティ１１０ａを形成する。具体的には、まず、化学的堆積法により前記第１の電極１０３に第１の支持層１０１を形成することができる。図２Ｃに示されるように、前記第１の支持層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。この実施形態では、図２Ｄに示されるように、前記第１の支持層１０１の材料は、二酸化ケイ素（ＳｉＯ2）である。次に、エッチングプロセスにより前記第１の支持層１０１をエッチングして第１の開口１１０ａ’を形成し、前記第１の電極層１０３’の一部を露出させる。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。乾式エッチングには、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、またはレーザー切断が含まれるが、これらに限られるものではない。第１のキャビティ１１０ａの深さおよび形状は、製造される薄膜バルク音響波共振器に必要な第１のキャビティ１１０ａの深さおよび形状に依存する。即ち、第１の支持層１０１の厚さを形成することにより第１のキャビティ１１０ａの深さを設定することができる。第１のキャビティ１１０ａの底面の形状は、長方形または五角形、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、第１のキャビティ１１０ａの縦断面の形状は所謂「上広下狭」形状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】
図２Ｅ〜図２Ｇに示されるように、工程Ｓ０３を実施する。前記第１キャビティ１１０ａを形成した後、前記第１電極層１０３’をエッチングして第１開口１４０ａを形成し、前記第１開口１４０ａは厚さ方向に前記第１の電極層１０３’を貫通する。
【００４９】
図２Ｅに示すように、前記第１の開口１４０ａを形成する前に、前記第１の電極層１０３’および圧電材料層１０４’をエッチングして、前記第１のキャビティ１１０ａに第１のトレンチ１２０ａを形成する。前記第１のトレンチ１２０ａの前記圧電層１０４の配置された平面への投影は、ハーフ環状またはハーフ環状に近い多角形である。図２Ｆは、この実施形態においてエッチングにより前記第１の開口１４０ａを形成した後の上面図であり、図２Ｇは、図２ＦのＡＡ線’に沿った断面構造概略図である。
【００５０】
図２Ｆと図２Ｇに示されるように、前記第１の電極層１０３’をエッチングして第１の開口１４０ａを形成し、前記第１の開口１４０ａが前記第１の電極層１０３’を厚さ方向に貫通する。前記第１の開口１４０ａは、その後形成される第１のトレンチ１２０ａ側に形成されてよく、前記第１の開口１４０ａはまた、第１のトレンチ１２０ａとその後形成される第２のトレンチ１２０ｂとの境界部に形成されてもよい。この実施形態では、図２Ｆに示されるように、前記第１の開口１４０ａは、前記第１のトレンチ１２０ａとその後形成される第２のトレンチ１２０ｂの前記圧電層１０４の配置された平面への投影のジョイント部に配置され、前記第１の電極１０３を分割するまで延びる。
【００５１】
図２Ｈに示されるように、工程Ｓ０４を実施し、第１の基板１００と前記第１の支持層１０１とを結合させる。前記第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つである：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（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と前記第１の支持層１０１との結合は、ホットプレス結合によって実現することができる。結合工程が完了した後、結合後の上記薄膜バルク音響波共振器を裏返して、その後のプロセスを実行する。
【００５２】
図２Ｉを参照すると、工程Ｓ０５を実行し、前記第３の基板３００を除去する。この実施形態では、前記第３の基板３００は、薄化プロセス、熱放出プロセス、および剥離プロセスによって除去されることができる。例えば、前記放出層の材料が誘電体材料を含む場合、機械的粉砕などの薄化プロセスによって前記放出層および前記第３の基板３００を除去することができ；前記放出層が光硬化性接着剤である場合、化学試薬で光硬化性接着剤を除去することにより前記第３の基板３００を除去することができ；前記放出層がホットメルト接着剤である場合、熱放出プロセスにより前記ホットメルト接着剤に接合性を失わせ、前記第３の基板３００を除去することができる。本発明の他の実施形態において、第３の基板３００はまた、他の方法で除去することができるが、ここには一一列挙しないこととする。
【００５３】
図２Ｊは、図２ＫのＢＢ´軸に沿った断面構造概略図であり、図２Ｌは、図２ＫのＣＣ´軸に沿った断面構造概略図である。図２Ｊから図２Ｌを参照すると、工程Ｓ０６を実行して、前記圧電積層構造１２０’をパターニングして、第１の電極１０３、圧電層１０４、第２の電極１０５を形成し、有効動作領域００１と寄生作用領域００２とを画定する。寄生動作領域００２において、前記第１の電極１０３、第２の電極１０５、および圧電層１０４は、厚さ方向において互いに対向領域を有する。ここで、前記対向領域の少なくとも一部において、前記寄生作用領域００２における第１の電極１０３は、前記有効動作領域００１における第１の電極１０３から絶縁されるか、または前記第２の電極１０４をエッチングして第２の開口１４０ｂを形成して、前記対向領域の少なくとも一部において、前記寄生動作領域００２における第２の電極１０５を前記有効動作領域００１における第２の電極１０５から絶縁させる。他の実施形態では、前記寄生動作領域００２における第１の電極１０３を前記有効動作領域００１における第１の電極１０３から絶縁させたままにしながら、前記圧電積層体構造１２０’をパターニングした後に前記第２の電極１０４をエッチングし、第２の開口１４０ｂを形成して、前記対向領域の少なくとも一部において、前記寄生動作領域００２における第２の電極１０５を、前記有効動作領域００１における第２の電極１０５から絶縁させる。
【００５４】
ここで、前記圧電積層機構１２０’をパターニングするには、前記第２の電極層１０５’および前記圧電材料層１０４’をエッチングして第２のトレンチ１２０ｂを形成することが含まれる。前記第１のトレンチ１２０ａおよび前記第２のトレンチ１２０ｂの前記圧電層１０４の配置された平面への投影は、相補的に環状を囲む。前記環状の内側は有効動作領域００１であり、環状の外側には寄生動作領域００２が含まれる。
【００５５】
図２Ｋを参照して、前記第２のトレンチ１２０ｂの前記圧電層１０４の配置された平面への投影がハーフ環状またはハーフ環状に近い多角形であり、また、前記第１のトレンチ１２０ａおよび前記第２のトレンチ１２０ｂの前記圧電層１０４の配置された平面への投影は、ちょうど接していてまたは接しようとして、即ち、前記第１のトレンチ１２０ａおよび前記第２のトレンチ１２０ｂの前記圧電層１０４の配置された平面への投影は完全にクローズした環状かほぼクローズした環状を構成する。前記第１のトレンチ１２０ａおよび前記第２のトレンチ１２０ｂの前記圧電層１０４の配置された平面への投影に囲まれた図形（有効動作領域００１）は、ちょうど接している五角形であり、また、前記多角形がいずれか一対の平行した辺を含まない。
【００５６】
図２Ｌを参照すると、前記第１の開口１４０ａおよび前記第２の開口１４０ｂは、それぞれ、前記圧電層１０４の上側および下側に配置されている。例えば、乾式エッチング法を使用して、前記第１のトレンチ１２０ａおよび前記第２のトレンチ１２０ｂの前記圧電層１０４の配置された平面への投影のジョイント部に、前記第２の電極１０５を分割するための前記第２の開口１４０ｂを形成して、前記第２の開口１４０ｂが前記第２の電極１０５を分割するまで延びる。前記第２の開口１４０ｂは、前記第１のトレンチ１２０ａおよび前記第２のトレンチ１２０ｂの前記圧電層１０４の配置された平面への投影のジョイント部のうちの一箇所に形成されてもよく、ジョイント部の二箇所に形成されてもよい。例えば、図２Ｍに示されるように、前記第１の開口１４０ａは、前記第１のトレンチ１２０ａおよび前記第２のトレンチ１２０ｂの前記圧電層１０４の配置された平面への投影のジョイント部のうちの一箇所に形成され、前記第２の開口１４０ｂは、前記第１のトレンチ１２０ａおよび前記第２のトレンチ１２０ｂの前記圧電層１０４の配置された平面への投影のジョイント部の別の一箇所に形成される。さらに、図２Ｎに示されるように、第１の電気接続端および第２の電気接続端が有効動作領域に有効に接続されていることを保証した上、前記第１の開口１４０ａが前記第２のトレンチ１２０ｂ側に配置され、前記第２の開口１４０ｂが前記第１のトレンチ１２０ａ側に配置される。前記第１の開口１４０ａおよび前記第２の開口１４０ｂは、薄膜バルク音響波共振器の構造に両方とも同時に存在するか、両方のうちの一方のみが存在する。もちろん、前記第１の開口１４０ａおよび前記第２の開口１４０ｂはまた、前記寄生動作領域００２の他の位置に存在してもよく、この実施形態に列挙されたものに限られるものではない。
【００５７】
前記寄生動作領域００２において、前記第１の電極１０３および前記第２の電極１０５は、厚さ方向に対向領域を有し、前記寄生動作領域００２における第１の電極１０３は、前記有効動作領域００１を囲む面電極であり、前記第１の開口１４０ａは、前記対向領域の少なくとも一部において、前記寄生動作領域００２における第１の電極１０３を前記有効動作領域００１における第１の電極１０３から絶縁させるように前記第１の電極１０３を分離する。前記寄生動作領域００２における第２の電極１０５は、前記有効動作領域００１を囲む面電極であり、前記第２の開口１４０ｂは、前記寄生動作領域００２における第２の電極１０５を前記有効動作領域００１における第２の電極１０５から絶縁させる。前記第１の開口１４０ａまたは前記第２の開口１４０ｂは、前記寄生動作領域００２における第１の電極１０３または第２の電極１０５を遮断し、寄生動作領域００２の寄生パラメータを低減する。
【００５８】
最後に、図２Ｏおよび図２Ｐを参照すると、第２の基板２００を提供し、第２の支持層１０６が前記第２の電極１０５に形成され、第２のキャビティ１１０ｂが薄膜バルク音響波共振器のパッケージキャビティとして前記第２の支持層１０６に形成される。第２の基板２００を提供し、前記第２の基板２００は、前記第２の支持層１０６に覆設している。前記第２の支持層１０６の材料は前記第１の支持層１０１と同じで、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。この実施形態では、前記第２の支持層１０６の材料は二酸化ケイ素（ＳｉＯ2）であり、厚さは１０ｍｍから３０ｍｍの間である。結合後、前記第２の電極１０５のエッジ部は覆われず、第２の電極の電気接続端１０５ａが露出され、前記第２の電極１０５の信号入力／出力を容易にする。例えば、第２の電極の電気接続端１０５ａに第２のパッドが形成されてよい。さらに、前記第２の電極層１０５’および圧電材料層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、第２の電極層１０５’（エッジ部分）の一部および圧電材料層１０４’をエッチングすることにより、前記第１の電極層１０３’側の第１の電極の電気接続端１０３ａは露出され、第１の電極１０３の信号入力／出力を容易にする。例えば、前記第１の電極の電気接続端１０３ａに第１のパッドが形成されてよい。
【００５９】
もちろん、前記第２のトレンチ１２０ｂ、前記第２の開口１４０ｂ、および前記第２のキャビティ１１０ｂは以下の方法によっても形成することができる：前記第２の電極１０５に第２の支持層１０６を形成し、前記第２の支持層１０６に第２のキャビティ１２０ｂを形成し、そして、前記第２のキャビティ１２０ｂの領域をエッチングすることによって前記圧電積層構造１２０’をパターニングして、前記第２の開口１４０ｂを形成する；最後に、第２の基板２００を提供し、前記第２の基板２００を前記第２の支持層１０６に結合し、前記第２の電極１０５に第２のキャビティ１１０ｂを形成する。
(第４の実施形態)
【００６０】
この実施形態による薄膜バルク音響波共振器の製造方法は、第３の実施形態との違いは、この実施形態における前記第１の開口１４０ａおよび第２の開口１４０ｂは、前記第２の電極１０５、前記圧電層１０４および前記第１の電極１０３を貫通し、前記圧電積層１２０をパターニングした後、乾式エッチングによって同時に形成できることである。この実施形態に提供される薄膜バルク音響波共振器の製造方法は、以下を含む：
Ｓ１１：第３の基板３００を提供し、前記第３の基板３００に圧電積層１２０を形成して、前記圧電積層１２０は、前記第３の基板３００に順次形成される第２の電極層１０５’、圧電材料層１０４’、および第１の電極層１０３’を含み、
Ｓ１２：前記第１の電極層１０３’に第１の支持層１０６を形成し、前記第１の支持層１０６に前記第１の支持層１０６を貫通する第１のキャビティ１１０ａを形成し、
Ｓ１３：第１の基板１００を提供し、前記第１の基板１００を前記第１の支持層１０６に結合し、
Ｓ１４：前記第３の基板３００を除去し、および、
Ｓ１５：前記圧電積層１２０をパターニングすることにより、第１の電極１０３、圧電層１０４、第２の電極１０５を形成するとともに有効動作領域００１と寄生動作領域００２を画定して、寄生動作領域００２では前記第１電極１０３と前記第２電極１０５が厚さ方向において対向領域を有し、
Ｓ１６：前記第２の電極１０５、前記圧電層１０４および前記第１の電極１０３をエッチングし開口を形成することにより、前記対応領域の少なくとも一部において、前記寄生動作領域００２における第１の電極１０３を前記有効動作領域００１における第１の電極１０３から絶縁させ、前記寄生動作領域００２における第２の電極１０５を前記有効動作領域００１における第２の電極１０５から絶縁させる。
【００６１】
図４Ａ〜４Ｎは、本実施形態に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。本実施形態に提供される薄膜バルク音響波共振器につき、図３および図４Ａ〜４Ｎを参照して以下に詳細に説明する。
【００６２】
図４Ａに示されるように、工程Ｓ１１を実行し、第３の基板３００を提供し、前記第３の基板３００に圧電積層１２０を形成して、前記圧電積層１２０は、前記第３の基板３００に順次形成される第２の電極層１０５’、圧電材料層１０４’、および第１の電極層１０３’を含み、前記第３の基板３００と前記圧電積層１２０（第２の電極１０５）の間にはさらに放出層（図６には図示しない）が形成される。前記放出層は前記第３の基板３００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構造１２０による第３の基板３００への影響を避けられる。同時に、その後の除去プロセスにおいて、前記放出層を除去することにより、前記第３の基板３００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、前記第３の基板３００の迅速除去に有利であるため、プロセス効率が改善される。
【００６３】
前記第２の電極層１０５’、圧電材料層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く、そして、前記第２の電極層１０５’、圧電材料層１０４’および第１の電極層１０３’の面積は同じでも同じでなくてもよい。この実施形態では、前記第２の電極層１０５’、圧電材料層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。
【００６４】
図４Ｂから図４Ｃに示されるように、工程Ｓ１２を実行し、前記第１の電極１０３に第１の支持層１０１を形成し、前記第１の支持層１０１に前記第１の電極層１０３’を露出させるための第１のキャビティ１１０ａを形成し、前記第１の電極層１０３’と前記圧電材料層１０４’をエッチングし第１のトレンチ１２０ａを形成して、前記第１のトレンチ１２０ａと前記第１のキャビティ１１０ａとは連通している。第１のキャビティ１１０ａの底面の形状は、長方形または長方形以外の多角形でよく、例えば、五角形、六角形、八角形などでよく、また、円、楕円でもよい。本発明の他の実施形態において、第１のキャビティ１１０ａの縦断面の形状は所謂「上広下狭」形状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。前記第１のトレンチ１２０ａの側壁は傾斜しても垂直でもよい。この実施形態では、前記第１のトレンチ１２０ａの側壁と第２の電極層１０５’の配置された平面とは鈍角を形成し（前記第１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）。第１のトレンチ１２０ａの前記圧電層１０４の配置された平面への投影は、ハーフ環状またはハーフ環状に近い多角形である。
【００６５】
図４Ｄに示されるように、工程Ｓ１３を実行し、第１の基板１００を前記第１の支持層１０１に結合する。前記第１の基板１００と前記第１の支持層１０１との結合は、ホットプレス結合によって実現することができる。結合工程が完了した後、結合後の上記薄膜バルク音響波共振器を裏返して、その後のプロセスを実行する。
【００６６】
図４Ｅを参照すると、工程Ｓ１４を実行し、前記第３の基板３００を除去する。この実施形態では、前記第３の基板３００は、薄化プロセス、熱放出プロセス、および剥離プロセスによって除去されることができる。具体的な除去プロセスは第３の実施形態を参照できる。
【００６７】
図４Ｆから図４Ｈに示されるように、工程Ｓ１５を実行し、前記圧電積層１２０をパターニングすることにより、第１の電極１０３、圧電層１０４、第２の電極１０５を形成するとともに有効動作領域００１と寄生動作領域００２を画定して、寄生動作領域００２では前記第１電極１０３、第２電極１０５と圧電層１０４が厚さ方向において対向領域を有する。
【００６８】
前記第２の電極１０５、前記圧電層１０４および前記第１の電極１０３をエッチングし第２の開口を形成することにより、前記対応領域の少なくとも一部において、前記寄生動作領域００２における第２の電極１０５を前記有効動作領域００１における第２の電極１０５から絶縁させ、前記寄生動作領域００２における第１の電極１０３を前記有効動作領域００１における第１の電極１０３から絶縁させる。
【００６９】
ここで、前記圧電積層１２０をパターニングするには、前記第２の電極層１０５’および前記圧電材料層１０４’をエッチングして第２のトレンチ１２０ｂを形成することが含まれる。前記第１のトレンチ１２０ａおよび前記第２のトレンチ１２０ｂの前記圧電層１０４の配置された平面への投影は、相補的に環状を囲む。前記環状の内側は有効動作領域００１であり、環状の外側には前記寄生動作領域００２が含まれる。
【００７０】
本発明による薄膜バルク音響波共振器の製造方法はさらに以下を含む：前記第２の電極層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、第２の電極層１０５（エッジ部分）の一部および圧電層１０４をエッチングすることにより、前記第１の電極１０３側の第１の電極の電気接続端１０３ａは露出され、前記第１の電極１０３の信号入力／出力を容易にする。例えば、前記第１の電極の電気接続端１０３ａに第１のパッドが形成されてよい。
【００７１】
図４Ｆおよび４Ｇは、この実施形態において第１のトレンチ１２０ａおよび第２のトレンチ１２０ｂを形成した後の上面図であり、図４Ｈは、この実施形態において第１のトレンチ１２０ａおよび第２のトレンチ１２０ｂを形成した後の断面構造概略図である（図４ＩのＥＥ´軸に沿う）。図４Ｆおよび４Ｇに示されるように、前記第１のトレンチ１２０ａおよび前記第２のトレンチ１２０ｂの前記圧電層１０４の配置された平面への投影はハーフ環状に近い多角形であり、また、前記第１のトレンチ１２０ａおよび前記第２のトレンチ１２０ｂの前記圧電層１０４の配置された平面への投影はちょうど接してるかまたは接しようとする。ここで、前記第１のトレンチ１２０ａおよび前記第２のトレンチ１２０ｂの前記圧電層１０４の配置された平面への投影ジョイント部は第１のジョイント部の開口１５０ａと第２のジョイント部の開口１５０ｂを有する。前記第１のトレンチ１２０ａおよび前記第２のトレンチ１２０ｂの前記圧電層１０４の配置された平面への投影に囲まれた環状の所在領域は薄膜バルク音響波共振器の有効動作領域００１である。この実施形態では、前記第１のトレンチ１２０ａおよび前記第２のトレンチ１２０ｂの前記圧電層１０４の配置された平面への投影によって囲まれた環状（有効共振領域００１）はちょうどお互いに接する五角形であり、且つ、前記五角形がいずれか一対の平行した辺を含まない。他の実施形態において、図４Ｇに示されるように、前記第１のトレンチ１２０ａおよび前記第２のトレンチ１２０ｂの前記圧電層１０４の配置された平面への投影によって囲まれた環状は、２箇所のジョイント部に開口（第１のジョイント部開口１５０ａ’と第２のジョイント部開口１５０ｂ’）を有したほぼ閉じた五角形である。
【００７２】
図４Ｉから図４Ｋに示されるように、工程Ｓ１６を実行して、前記第２の電極１０５、前記圧電層１０４、前記第１の電極１０３をエッチングして開口を形成して、前記対向領域の少なくとも一部において、前記寄生動作領域００２における第１の電極１０３を前記有効動作領域００１における第１の電極１０３から絶縁させ、前記寄生動作領域００２における第２の電極１０５を前記有効動作領域００１における第２の電極１０５から絶縁させる。
【００７３】
前記開口は、前記第１のジョイント部１５０ａおよび前記第２のジョイント部１５０ｂに形成される第１の開口１４０ａ’および第２の開口１４０ｂ’を含んでよい。前記第１のトレンチ１２０ａおよび前記第２のトレンチ１２０ｂの前記圧電層１０４の配置された平面への投影に囲まれた環状が二箇所のジョイント部に開口（第１のジョイント部の開口１５０ａ’および第２のジョイント部の開口１５０ｂ´）を有する場合、前記第１の開口１４０ａ’の前記圧電層１４０の配置された平面への投影が第１のジョイント部の開口１５０ａ’を覆い、前記第２の開口１４０ｂ’の前記圧電層１４０の配置された平面への投影が第２のジョイント部の開口１５０ｂ’を覆う。
【００７４】
最後に、図４Ｌおよび図４Ｎを参照すると、第２の基板２００を提供し、前記第２の基板２００に第２の支持層１０６を形成し、前記第２の基板２００を露出させるように前記第１の支持層１０６をエッチングして、さらに前記第２の支持層１０６に第２のキャビティ１１０ｂを形成する。前記第２の支持層１０６を前記第２の電極１０５に結合し、結合後、前記第２の電極１０５のエッジ部は覆われず、第２の電極の電気接続端１０５ａが露出され、前記第２の電極１０５の信号入力／出力を容易にする。例えば、第２の電極の電気接続端１０５ａに第２のパッドが形成されてよい。
【００７５】
上記により、本発明は薄膜バルク音響波共振器およびその製造方法を提供する。本発明による薄膜バルク音響波共振器は以下を含む：第１の基板および前記第１の基板に設けた第１の支持層であって、前記第１の支持層に第１のキャビティを設け、前記第１のキャビティの上部開口に覆設した圧電積層であって、前記第１の支持層に順次配置される第１の電極、圧電層、および第２の電極を含み、前記圧電積層は有効動作領域と寄生動作領域を含み、前記寄生動作領域において前記第１の電極と前記第２の電極とは厚さ方向に対向領域を有し、第１の分離構造であって、前記対向領域の少なくとも一部において、前記寄生動作領域における第１の電極を前記有効動作領域における第１の電極から絶縁させるように前記第１の電極を分離し、および／または、第２の分離構造であって、前記対向領域の少なくとも一部において、前記寄生動作領域における第２の電極を、前記有効動作領域における第２の電極から絶縁させるように前記第２の電極を分離する。本発明による第１の分離構造と第２の分離構造は、対向領域の少なくとも一部に、前記寄生動作領域における第１の電極と第２の電極を前記有効動作領域における第１の電極と第２の電極から絶縁させるようにして、寄生共振を効果的に低減し、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が改善され、それによってデバイスのパフォーマンスが改善される。同時に、前記第１の分離構造および前記第２の分離構造は、圧電積層の上側および下側に位置する第１のキャビティと第２のキャビティとを連通させて、圧電積層の下に位置する第１のキャビティの圧力が解放されるので、圧力による薄膜バルク音響波共振器の有効動作領域の曲がりを避け、有効動作領域を比較的平坦に保ち、薄膜バルク音響波共振器の品質係数をさらに改善する。
【００７６】
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。
【００７７】
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】
【００７８】
１００−第１の基板；  １０１−第１の支持層；  １１０ａ−第１のキャビティ；  ２００−第２の基板；  １０６−第２の支持層；  １１０ｂ−第２のキャビティ；  １２０’−圧電積層構造；１２０−圧電積層；  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の電極の電気接続端；  １０４−圧電層；  １０４´−圧電材料層；  １０５−第２の電極；  １０５´−第２の電極層；  １０５ａ−第２の電極の電気接続端；  １４０ａ、１４０ａ´−第１の開口；  １４０ｂ、１４０ｂ´−第２の開口；  １４０１−第１の開口の圧電層の配置された平面への投影と有効動作領域とのオーバーラップ部；  １４０２−第２の開口の圧電層の配置された平面への投影と有効動作領域とのオーバーラップ部；  １５０ａ−第１のジョイント部；  １５０ｂ−第２のジョイント部；  １５０ａ´−第１のジョイント部の開口；  １５０ｂ’−第２のジョイント部の開口；  ３００−第３の基板；  ００１−有効動作領域；  ００２−寄生動作領域。
【図１】
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【図２Ａ】
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【図２Ｂ】
2021534612.tif 000005
【図２Ｃ】
2021534612.tif 000006
【図２Ｄ】
2021534612.tif 000007
【図２Ｅ】
2021534612.tif 000008
【図２Ｆ】
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【図２Ｇ】
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【図２Ｈ】
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【図２Ｉ】
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【図２Ｊ】
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【図２Ｋ】
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【図２Ｌ】
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【図２Ｍ】
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【図２Ｎ】
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【図２Ｏ】
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【図２Ｐ】
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【図３】
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【図４Ａ】
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【図４Ｂ】
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【図４Ｃ】
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【図４Ｄ】
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【図４Ｅ】
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【図４Ｆ】
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【図４Ｇ】
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【図４Ｈ】
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【図４Ｉ】
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【図４Ｊ】
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【図４Ｋ】
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【図４Ｌ】
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【図４Ｍ】
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【図４Ｎ】
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【国際調査報告】
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