(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
上部表面の所定領域に空洞部が形成された基板と、
前記空洞部の上部に位置し、一表面上にディンプルが形成された共振部と、
前記共振部および前記基板を連結するアンカー部と、
を含み、
前記ディンプルは、前記共振部の内側に突出する凸部構造を有する、
バルク音響共振器。
【請求項２】
前記共振部は、
下部表面の所定領域が内側に陥没し、陥没領域に対応する上部表面が外側に突出した下部電極と、
前記下部電極の上部表面に積層された圧電層と、
前記圧電層上に積層された上部電極と、を有し、
前記陥没領域には、前記ディンプルの凸部構造が形成され、
前記上部電極および前記下部電極に電源が接続されると、前記アンカー部を支点にして振動する、請求項１に記載のバルク音響共振器。
【請求項３】
前記アンカー部が、前記下部電極、前記圧電層、および前記上部電極の順で積層された構造である、請求項１に記載のバルク音響共振器。
【請求項４】
前記アンカー部が、前記下部電極および前記基板の間に位置する絶縁層を更に有する、
請求項３に記載のバルク音響共振器。
【請求項５】
前記ディンプルは複数有する、請求項１に記載のバルク音響共振器。
【請求項６】
前記複数のディンプルが相異なる面積を有している、請求項５に記載のバルク音響共振器。
【請求項７】
基板上の所定領域に犠牲層を積層するステップと、
前記犠牲層および前記基板上に下部電極を積層するステップと、
前記下部電極上に圧電層を積層するステップと、
前記圧電層上に上部電極を積層するステップと、
前記下部電極の一部および前記犠牲層が位置する基板の下部をエッチングして空洞部を形成するステップと、
前記犠牲層をエッチングし、前記下部電極の下部に凸部構造を有するディンプルを形成するステップと、
を含むバルク音響共振器の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、バルク音響共振器の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
最近、携帯電話機として代表される移動通信機器が急速に普及し、このような機器で使用される小型軽量フィルタの需要が急激に増大されている。一方、かかる小型軽量のフィルタを具現する手段として、バルク音響共振器（Ｂｕｌｋ  Ａｃｏｕｓｔｉｃ  Ｒｅｓｏｎａｔｏｒ）が知られている。バルク音響共振器は、最小限のコストで大量生産が可能であり、小型で具現できる長所をもつ。さらに、フィルタの重要な特性である、高い品質係数（Ｑｕａｌｉｔｙ  Ｆａｃｔｏｒ：Ｑ）値を具現することが可能であり、かつマイクロ周波数帯域にも使用可能である。特にＰＣＳ（Ｐｅｒｓｏｎａｌ  Ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎ  Ｓｙｓｔｅｍ）とＤＣＳ（Ｄｉｇｉｔａｌ  Ｃｏｒｄｌｅｓｓ  Ｓｙｓｔｅｍ）帯域に至るまで具現できる長所がある。
【０００３】
一般に、バルク音響共振器は、基板上に第１電極、圧電層、および第２電極を順次積層した共振部を含む構造である。第１電極および第２電極に電気エネルギーを印加し、圧電層内に電界を誘起させると、この電界は圧電層の圧電現象を誘発させて共振部を所定の方向に振動させる。これにより、振動方向と同一方向に音響波を発生することで共振を引き起こす。
【０００４】
かかるバルク音響共振器の種類として、ブラッグ反射（Ｂｒａｇｇ  Ｒｅｆｌｅｃｔｏｒ）型共振器やエアギャップ（Ａｉｒ  Ｇａｐ）型共振器がある。ブラッグ反射方共振器は、基板上に弾性インピーダンス差の大きい物質を各層に蒸着して反射層を構成し、反射層上に下部電極、圧電層、および上部電極を順次積層することにより製造される。これにより、圧電層を通過した弾性波エネルギーが基板の方向に伝達されず反射層にて全て反射されて、効率よく共振を行なうことができる。しかし、ブラッグ反射型共振器は、弾性波エネルギーを全反射させるための反射層を製造することが困難であり、また製造のための時間やコストがかかる不具合がある。
【０００５】
ブラッグ反射型共振器の短所を克服するために、エアギャップ型共振器は、反射層の代わりにエアギャップを用いて基板と共振部とを隔離させる。これによって、反射特性の優れた安定的な実効帯域幅を有する長所をもつ。
図１は、一般のエアギャップ共振器の構造を示す垂直断面図である。同図によると、エアギャップ型共振器は、基板１０上に共振部６０が位置する構造である。基板１０上の表面には空洞部５０が形成されて、共振部６０および基板１０を隔離させる。共振部６０は、下部電極２０、圧電層３０、および上部電極４０の順に積層された構造である。
【０００６】
図１に示すように、従来のエアギャップ型共振器によると、共振部６０は空洞部５０の上方空間にて平板形態で製造される。一方、一般に、空洞部５０の上方空間に製造された共振部６０の平面形状は、円形状あるいは多角形状である。この場合、上下部電極２０、４０に接続された電源の接続位置が変わると、上下部電極２０、４０間の電界形成方向も変化する。電界形成の方向が変化すると、共振部６０の振動方向も変化する。即ち、電界は共振部６０の真中を通過することもでき、縁部を通過することもできる。共振部６０上にて電界が直接に形成された領域では、電界の強さが大きいことから振動幅も大きい。一方、その他の領域では、振動幅が比較的小さくなる。これによって、電界の形成領域によって振動方向も変化する。
【０００７】
一方、共振部６０が基板１０の表面から垂直方向に振動することが最も理想的な形態である。しかし、従来のエアギャップ型共振器では、共振部６０が平板状で製造される。従って、共振部６０を基板１０表面から垂直方向に振動させるよう調整するため、上下部電極２０、４０に接続された電源の接続位置を調整しなければならないことから、理想的な形態の共振器が設計し難い。
【特許文献１】日本特公開２００２−２５１１９０号公報
【特許文献２】韓国特公開２００３−０９０１４２号公報
【特許文献３】韓国特公開２００４−０７３２２７号公報
【特許文献４】日本特公開平１１−３４０７６８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
本発明は前述した問題点を解決するために案出されたもので、本発明の目的は、空洞部の上層に位置する共振部の一表面に、少なくとも１つ以上のディンプルを製造し工程自由度を高めることによって、共振部が基板の表面から垂直した方向に振動するよう容易に調整できるバルク音響共振器およびその製造方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
前述した目的を達成するための本発明の一実施の形態に係るバルク音響共振器は、基板上に形成された空洞部の上部に位置する共振部の一表面上にディンプルを製造し、前記共振部の振動方向を調整するものである。
具体的には、本発明の一実施形態は、上部表面の所定領域に空洞部が形成された基板と、前記空洞部の上部に位置し、一表面上にディンプルが形成された共振部と、前記共振部および前記基板を連結するアンカー部と、を含み、前記ディンプルは、前記共振部の内側に突出する凸部構造を有するバルク音響共振器を提供する。
【００１０】
好ましくは、前記共振器は、下部表面の所定領域が内側に陥没し、前記陥没領域に対応する上部表面が外側に突出した下部電極と、前記下部電極の上部表面に積層された圧電層と、前記圧電層上に積層された上部電極と、を有し、前記陥没領域には、前記ディンプルの凸部構造が形成され、前記上部電極および前記下部電極に電源が接続されると、前記アンカー部を支点にして前記共振部が振動する。
また、前記アンカー部が、前記下部電極、前記圧電層、および前記上部電極の順で積層された構造で製造されることが好ましい。
【００１１】
さらに、前記アンカー部が、前記下部電極および前記基板の間に位置する絶縁層を更に有することができる。
一方、前記ディンプルは複数形成されることができる。各ディンプルは、相異なる面積を有することができ、あるいは同一面積を有することもできる。
一方、本発明の一実施の形態に係るバルク音響共振器の製造方法は、基板上の所定領域に犠牲層を積層するステップと、前記犠牲層および前記基板上に下部電極を積層するステップと、前記下部電極上に圧電層を積層するステップと、前記圧電層上に上部電極を積層するステップと、前記下部電極の一部および前記犠牲層が位置する基板の下部をエッチングして空洞部を形成するステップと、前記犠牲層をエッチングし、前記下部電極の下部に凸部構造を有するディンプルを形成するステップと、を含む。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によると、共振部の一表面にディンプルを製造することで共振部の振動方向調整を容易にし、工程の自由度を増加させる。これによって、共振部が基板表面から垂直方向に振動するよう容易に調整できるので、理想的な共振モードとして動作するバルク音響共振器が具現される。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
以下、添付の図面に基づいて本発明の好適な実施形態を詳述する。
図２は本発明の一実施形態に係るバルク音響共振器の構成を示す垂直断面図である。同図によると、本バルク音響共振器は、基板１００、共振部２００、およびアンカー部３００を含む。
基板１００の上部表面には空洞部１１０が形成される。空洞部１１０の上層空間には共振部２００が位置する。
【００１４】
共振部２００は、下部電極２１０、圧電層２２０、および上部電極２３０を含んでなる。下部電極２１０および上部電極２３０は通常の金属で具現できる。下部電極２１０および上部電極２３０に外部電源を接続し、交流信号を印加すると、圧電層２２０は圧電現象を引き起こす。これによって、共振部２００はアンカー部３００を支点に振動する。
アンカー部３００は、共振部２００および基板１００の間を連結し、共振部２００が空洞部１１０の上層に浮遊するよう支持する役割を果す。アンカー部３００は共振部２００と同一に下部電極２１０、圧電層２２０、および上部電極２３０を含む。
【００１５】
一方、共振部２００の一表面には、ディンプル２４０が形成される。即ち、共振部２００を構成する下部電極２１０の下部表面上の一部領域が、共振部２００の内側に陥没して、凹部が形成されている。下部電極２１０上に積層される圧電層２２０および上部電極２３０のうち、下部電極２１０の凹部に対応する一部領域は、下部電極２１０の凹部に沿って屈曲して、共振部２００の上部表面上で外側に突出した凸部を形成する。結果的に、下部電極２１０の下部表面上にて陥没された領域が、共振部２００の下部表面に形成されたディンプル２４０となる。
【００１６】
ディンプル２４０によって、共振部２００は平板形態でない立体的な形状を有するようになる。ディンプル２４０の位置、面積、深さ、個数などは、バルク音響共振器の製造者によって任意設定できる。即ち、バルク音響共振器の製造者は、共振部２００が基板表面に垂直方向に振動しない場合、共振部２００上で比較的振動幅の大きい側にディンプル２４０が形成されるよう設計し、共振部２００の振動方向を調整する。
【００１７】
図３Ａないし図３Ｄは、図２のバルク音響共振器を製造する方法を示す垂直断面図である。図３Ａによると、基板１００上に所定形態で犠牲層４００を積層する。犠牲層４００は後でエッチングし、ディンプル２４０を製造するためのものであるため、通常エッチングの容易な物質を用いる。好ましくは、酸化マグネシウム（ＭｇＯ）あるいは酸化亜鉛（ＺｎＯ）を使用する。
【００１８】
図３Ｂに示すように、犠牲層４００が積層された基板１００の全面に下部電極２１０、圧電層２２０、上部電極２３０を順次積層する。下部電極２１０，上部電極２３０は、アルミニウム（Ａｌ）、タングステン（Ｗ）、金（Ａｕ）、白金（Ｐｔ）、ニッケル（Ｎｉ）、チタン（Ｔｉ）、クロム（Ｃｒ）、パラジウム（Ｐｄ）、モリブデン（Ｍｏ）などのような物質で形成される。圧電層２２０は、窒化アルミニウム（ＡＩＮ）あるいは酸化亜鉛（ＺｎＯ）で形成できる。
【００１９】
図３Ｃに示すように、基板１００の下部をエッチングして空洞部１１０を製造する。この場合、基板１００の下部表面からエッチングしようとする領域までに連結されているビアホール（図示せず）を製造してから、ビアホールを介してエッチング液あるいはガスを注入してエッチングする。または、同図に示すように、基板１００の下部表面上にて空洞部１１０に対応する面積だけエッチングできる。この場合、犠牲層４００の下部表面が空気中に露出されるので、後述する工程において犠牲層４００のエッチングが容易に行なわれる。
【００２０】
図３Ｄによると、エッチングされた基板１００の領域を介して犠牲層４００にエッチング液あるいはガスを投入し犠牲層４００をエッチングする。これによって、ディンプル２４０が形成される。一方、図３Ｄには図示していないが、ディンプル２４０の形成が完了すると、基板１００の下部表面に所定基板を接合して空洞部１１０内に異物が流入されることを防止することが好ましい。
【００２１】
図４は本発明の一実施形態に係るバルク音響共振器の構成を示す垂直断面図である。同図によると、バルク音響共振器の共振部２００は、第１ディンプル２４０ａ、第２ディンプル２４０ｂ、及び第３ディンプル２４０ｃを含む。
図４において、３つのディンプル２４０ａ、２４０ｂ、２４０ｃのみを図示しているが、製造者の意図によってディンプル個数は任意設定できる。また、各ディンプルの面積や位置も、製造者によって設定できる。同図によると、第１ディンプル２４０ａおよび第３ディンプル２４０ｃの面積は同一であり、第２ディンプル２４０ｂの面積のみが異なる。
【００２２】
一方、基板１００と下部電極２１０との間に、絶縁層１２０を更に形成することができる。絶縁層１２０は、共振部２００および基板１００を電気的に絶縁させる役割をする。
アンカー部３００は絶縁層１２０上に形成され、共振部２００の振動を支持する。アンカー部３００および共振部２００は、前述したように下部電極２１０、圧電層２２０、上部電極２３０が積層された同一構造で形成できる。これによって、アンカー部３００を、下部電極２１０、圧電層２２０、上部電極２３０と同一の工程で製造することができる。
【００２３】
以上、図面に基づいて本発明の好適な実施形態を図示および説明してきたが本発明の保護範囲は、前述の実施形態に限定するものではなく、特許請求の範囲に記載された発明とその均等物にまで及ぶものである。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１】従来のバルク音響共振器の構造を示す垂直断面図である。
【図２】本発明の一実施形態に係るバルク音響共振器の構造を示す垂直断面図である。
【図３Ａ】図２のバルク音響共振器の製造方法を示す垂直断面図である（犠牲層）。
【図３Ｂ】図２のバルク音響共振器の製造方法を示す垂直断面図である（電極層・圧電層）。
【図３Ｃ】図２のバルク音響共振器の製造方法を示す垂直断面図である（空洞部の形成）。
【図３Ｄ】図２のバルク音響共振器の製造方法を示す垂直断面図である（ディンブルの形成）。
【図４】本発明の他の実施形態に係るバルク音響共振器の構造を示す垂直断面図である。
【符号の説明】
【００２５】
１００      基板
２００      共振部
３００      アンカー部
１１０      空洞部
２１０      下部電極
２２０      圧電層
２３０      上部電極
２４０      ディンプル
【図１】
0004417929.tif 000002
【図２】
0004417929.tif 000003
【図３Ａ】
0004417929.tif 000004
【図３Ｂ】
0004417929.tif 000005
【図３Ｃ】
0004417929.tif 000006
【図３Ｄ】
0004417929.tif 000007
【図４】
0004417929.tif 000008