弹性波器件及其制造方法

专利名称：弹性波器件及其制造方法
技术领域：
本发明涉及例如压电薄膜谐振器等的弹性波器件及其制造方法。
背景技术：
由于以便携电话为代表的无线设备的快速普及，小型轻量的压电薄膜谐振器以及组合该压电薄膜谐振器而构成的滤波器的需求增大。此前主要使用电介质滤波器和表面弹性波(SAW)滤波器，但是，最近，特别关注使用高频特性良好、且能够实现小型化和单片化的元件即压电薄膜谐振器构成的滤波器。这种压电薄膜谐振器包括FBAR(FiImBulk Acoustic Resonator)和 SMR(Solidly Mounted Resonator)。FBAR在基板上具有上部电极、压电膜和下部电极作为主要结构要素。 在上部电极和下部电极相对的部分的下部电极下方形成有空隙。这里，空隙通过设于配置有下部电极的基板表面的牺牲层的湿蚀刻、或从背面起的基板的湿蚀刻或干蚀刻等形成。 在SMR中，代替上述空隙，以λ/4(λ 弹性波的波长)的膜厚交替层叠声阻抗高的膜和声阻抗低的膜，形成声反射膜。对压电薄膜谐振器的上部电极与下部电极之间施加作为电信号的高频电压时，在由上部电极和下部电极夹着的压电膜内部激励由于逆压电效应而引起的弹性波。并且，通过压电效应将由弹性波产生的变形转换为电信号。这种弹性波在上部电极膜和下部电极膜分别与空气接触的面上被全反射，因此，成为在压电膜的厚度方向上具有主位移的纵振动波。利用这种谐振现象，能够得到具有期望的频率特性的谐振器(或连接多个该谐振器而形成的滤波器)。例如，在FBAR中，在层叠构造部分的总膜厚H为弹性波的波长λ的1/2(1/2波长)的整数倍(η倍)的频率(Η = ηλ/2)中产生谐振，该层叠构造部分将形成在空隙上的上部电极膜、压电膜和下部电极膜作为主要结构要素。这里，设由压电膜的材质决定的弹性波的传播速度为V时，谐振频率F为F = nV/ (2H)，因此，能够通过层叠构造的总膜厚H来控制谐振频率F。一般地，这种压电薄膜谐振器或连接多个该压电薄膜谐振器而形成的滤波器等的器件如下制造。首先，利用成批步骤在晶片上形成多个上述器件，最终对晶片进行划片，由此，得到包含上述器件的期望的单片芯片。如上所述，压电薄膜谐振器或使用该压电薄膜谐振器的滤波器通过层叠构造的总膜厚来决定谐振频率(或者在滤波器的情况下为中心频率)。因此，由于压电薄膜谐振器的主要结构膜即下部电极膜、压电膜和上部电极膜的膜厚，谐振频率(或者在滤波器的情况下为中心频率)变动。因此，在晶片上形成的多个压电薄膜谐振器或连接多个该压电薄膜谐振器而形成的滤波器的谐振频率(或中心频率)对应于晶片面内的上述膜厚的分布而变动。该谐振频率(或中心频率)的偏差导致器件的成品率恶化，因此，需要对晶片面内的频率偏差进行调整。以往，通过蚀刻来减少主要结构膜即下部电极膜、压电膜和上部电极膜的膜厚(频率向高频侧移动)，或者进一步附加上部电极来增加膜厚(频率向低频侧移动)，由此进行调整。或者使用如下手法除了上述主要结构膜以外，新形成频率调整膜，增减该频率调整膜来进行调整(例如参照下述专利文献1 5)。专利文献1日本特开2002-299979号公报专利文献2日本特开2002-299980号公报专利文献3日本特开2002-3；35141号公报专利文献4日本特开2002-344270号公报专利文献5日本特开2005-286945号公报但是，在对由于晶片面内的膜厚分布而引起的频率分布进行调整的情况下，在一次的频率调整步骤(膜厚的增减)中，仅能够移动晶片内的一部分频率。因此，为了在晶片面内实现高成品率，需要在晶片内进行多个频率调整。因此，需要多次进行频率步骤，由此， 导致步骤的复杂化、器件的高成本化。

发明内容
本发明正是鉴于上述课题而完成的，其目的在于，提供能够简便地对在晶片上形成的多个压电薄膜谐振器或连接多个该压电薄膜谐振器而形成的滤波器等的弹性波器件进行频率调整的制造方法以及弹性波器件。本申请公开的制造方法包括以下步骤层叠步骤，在基板上形成多个弹性波器件， 该弹性波器件包含下部电极、设于所述下部电极上的压电膜、以及设于隔着所述压电膜与下部电极相对的位置上的上部电极；测定步骤，测定将所述下部电极和所述上部电极隔着压电膜相对的区域作为谐振部进行动作时的、所述基板上的多个弹性波器件中的动作频率的分布；以及调整步骤，根据所述动作频率的分布，在各弹性波器件的所述谐振部中，形成所述弹性波器件的厚度与其他部分不同的调整区域，在所述调整步骤中，以使各弹性波器件的所述谐振部中的所述调整区域的面积根据所述测定出的所述动作频率的分布而不同的方式，形成所述调整区域。根据上述制造方法，在各弹性波器件的谐振部中，根据基板面内的动作频率分布， 形成上部表面层的厚度与其他部分不同的调整区域的面积。即，根据各弹性波器件的谐振部中的调整区域的面积，对各谐振部的弹性波能量的分布量和分布体积进行调整。其调整量基于基板面内的动作频率分布。因此，例如，能够通过一次的构图步骤(例如一次的成膜和/或蚀刻)对各弹性波器件的动作频率进行调整。结果，例如与在基板面内对多个部位附加厚度不同的调整层的情况相比，能够利用较少步骤对基板上的多个弹性波器件的频率特性进行调整。根据本申请说明书的公开，能够简便地进行在基板上形成的多个弹性波器件的频率特性的调整。


图IA是示出在晶片上形成的FBAR的剖面的一例的图。图IB是示出在晶片上形成的FBAR的剖面的一例的图。图2是示出在本实施方式中测定出的晶片面内的频率分布的一例的图。
图3A是示出设有调整膜的FBAR的结构的例子的俯视图。图;3B是图;3B所示的FBAR的A-A线剖面图。图3C是图3A所示的FBAR的谐振部的放大图。图4是示出图2所示的区域2中的调整膜的构图的例子的图。图5是示出图2所示的区域3中的调整膜的构图的例子的图。图6是示出图2所示的区域4中的调整膜的构图的例子的图。图7是示出调整膜的覆盖率与谐振频率的关系的曲线图。图8A是示出谐振部中的调整膜图案的其他例子的图。图8B是示出谐振部中的调整膜图案的其他例子的图。图8C是示出谐振部中的调整膜图案的其他例子的图。图8D是示出谐振部中的调整膜图案的其他例子的图。图9是分别示出设有图8A 图8D所示的图案的调整膜的FBAR的频率特性的曲线图。图10的(a) (e)是示出在晶片1上形成的串联谐振器和并联谐振器各自的制造步骤的图。图11是示出频率调整步骤的一例的流程图。图12是示出切出在晶片上形成的滤波器后的状态的一例的俯视图。图13是图12的A-A线剖面图。图14是示出用于得到晶片面内的频率分布的监控器(monitor)芯片配置的一例的图。图15是示出监控器芯片20的例子的图。图16的(a)是示出串联谐振器用监控器的结构例的俯视图，(b)是(a)中的A_A 线剖面图。图17的(a)是示出并联谐振器用监控器的结构例的俯视图，(b)是(a)中的A_A 线剖面图。图18是示出测定出的串联谐振器用监控器和并联谐振器用监控器各自的频率特性的一例的曲线图。图19是示出作为本实施方式的一例的分波器的结构的概略图。
具体实施例方式在本发明的实施方式中可以是，在所述调整步骤中，在所述上部电极上的至少一部分形成调整膜，由此形成所述调整区域。由此，能够在一次的调整膜形成步骤中，对基板面内的多个弹性波器件的动作频率进行调整。在本发明的实施方式中可以是，在所述测定步骤中，测定所述基板上的多个弹性波器件的动作频率，在所述调整步骤中，根据所述测定出的所述多个弹性波器件各自的动作频率与预先决定的基准频率之差，决定各弹性波器件中的所述调整区域的面积。由此，能够使基板上的多个弹性波器件的动作频率接近基准频率且均勻。这里，能够测定表示使弹性波器件的谐振部进行动作时的频率特性的频率，作为动作频率。例如，在弹性波器件为FBAR的情况下，可以测定谐振频率或反谐振频率，在弹性波器件为滤波器的情况下，可以测定中心频率。在本发明的实施方式中可以是，在所述调整步骤中，在所述上部电极上的至少一部分形成调整膜，由此形成所述调整区域，所述调整膜在多个弹性波器件中以相同厚度形成。 由此，使调整膜的厚度均勻，仅利用面积对动作频率进行调整，因此，调整步骤更加简单。在本发明的实施方式中可以是，所述调整区域由设于所述上部电极上的具有孔状图案的调整膜形成，或者由设于所述上部电极上的具有岛状图案的调整膜形成。在本发明的实施方式中可以是如下方式在所述调整步骤中，在所述上部电极上的至少一部分形成调整膜，由此形成所述调整区域，所述调整膜的材料和所述调整膜下方的层的材料的组合是针对规定蚀刻的反应不同的材料的组合。由此，在形成调整膜时的蚀刻中，能够防止损伤调整膜下方的膜。针对规定蚀刻的反应不同的材料的组合也可以是具有蚀刻选择性的材料的组合。在本发明的实施方式中可以是如下方式在所述层叠步骤中，形成所述基板上的多个弹性波器件，由此形成多个芯片，在所述调整步骤中，以如下方式形成所述调整区域 针对所述多个芯片，多个弹性波器件的所述谐振部中的所述调整区域的面积根据所述测定出的所述动作频率的分布而不同。由此，针对每个芯片对动作频率进行调整。因此，在同一基板上，得到频率特性的偏差小的芯片。本发明的实施方式中的弹性波器件包含基板、设于所述基板上的下部电极、设于所述下部电极上的压电膜、以及设于隔着所述压电膜与所述下部电极相对的位置上的上部电极，其中，在各弹性波器件的、下部电极隔着所述压电膜与所述上部电极相对的谐振部中，形成弹性波器件的厚度与其他部分不同的调整区域，在所述基板上的多个弹性波器件中，所述谐振部中的所述调整区域的面积不同。这样，在谐振部中，使弹性波器件的厚度与其他部分不同的调整区域的面积在基板上的多个弹性波器件之间不同，由此，能够对多个弹性波器件中的动作频率分布进行调整。即，通过改变调整区域的面积，能够对谐振部中的弹性波能量的分布量和分布体积进行调整。因此，能够提供利用较少步骤调整频率特性后的弹性波器件。结果，在同一基板上形成频率特性的偏差小的多个弹性波器件。在本发明的实施方式中可以是如下方式通过所述基板上的多个弹性波器件形成多个芯片，多个弹性波器件的所述谐振部中的所述调整区域的面积针对每个芯片而不同。在本发明的实施方式中可以是如下方式所述调整区域由在所述上部电极上的至少一部分设置的调整膜形成，所述调整膜在多个弹性波器件中厚度相同。由此，提供使调整膜的厚度均勻而仅利用面积调整动作频率后的多个弹性波器件。因此，利用较少步骤，在同一基板上形成频率特性的偏差小的多个弹性波器件。下面，参照附图具体说明本发明的实施方式。(实施方式)第1实施方式涉及在同一基板上制作多个弹性波器件的方法。这里，对在一个晶片(基板的一例)上形成多个通过连接多个压电薄膜谐振器(以下称为FBAR)而形成的滤波器的情况进行说明。另外，FBAR和滤波器均是弹性波器件的一例。对本实施方式的弹性波器件的制造步骤进行大致分类，包括层叠步骤、测定步骤和调整步骤这3个步骤。 层叠步骤是如下的步骤在晶片上层叠下部电极、压电膜和上部电极来形成 FBAR,由此形成多个滤波器。测定步骤是对晶片面内的FBAR的谐振频率的分布进行测定的步骤。调整步骤是如下的步骤在各滤波器的FBAR的谐振部中形成厚度与其他部分不同的调整区域，由此，减小晶片中的FBAR的谐振频率的偏差。图IA和图IB是示出在层叠步骤中在晶片上形成的FBAR的剖面的一例的图。图IA 示出作为滤波器的串联谐振器的FBAR的剖面，图IB示出作为滤波器的并联谐振器的FBAR 的剖面。如图IA和图IB所示，FBAR包括设于晶片1上的下部电极2、设于下部电极2上的压电膜3、以及隔着压电膜3与下部电极2相对的上部电极4。图IB所示的作为并联谐振器的FBAR在上部电极4的上方还具有质量负载膜6。上部电极4和下部电极2隔着压电膜 3相对的区域W为谐振部，在谐振部下方设有腔5。图IA和图IB所示的FBAR在晶片上形成多个。在测定步骤中，测定晶片1中的 FBAR的谐振频率的分布。图2示出在测定步骤中测定出的晶片1面内的频率分布的一例。 在图2所示的例子中，分别示出FBAR的谐振频率与规定基准频率之差为OMHz、4MHz、8MHz、 12MHz禾Π 16MHz的区域。FBAR的谐振频率与规定基准频率之差为4MHz、8MHz、12MHz、16MHz 的区域分别为区域1、区域2、区域3、区域4。这里，基准频率是预先设定的期望的谐振频率。在调整步骤中，在晶片1的各FBAR中，在上部电极的至少一部分形成调整膜。这里，作为一例，调整膜形成为上部电极4的一部分的层。例如根据图2所示的频率分布对在各FBAR形成的调整膜的面积进行调整。各FBAR中的调整膜的面积例如能够由调整膜对于下部电极2和上部电极4相对的区域W(谐振部)的覆盖率来表现。作为一例，在利用多个孤立图案形成调整膜的情况下， 能够将这些各孤立图案的面积之和相对于谐振部的面积所占的比例作为覆盖率。优选各FBAR的调整膜的厚度恒定。而且，以使谐振部中的调整膜的覆盖率的分布与在测定步骤中测定出的频率的面内分布一致的方式，设置调整膜。由此，能够对应于频率的面内分布对调整膜的面积、即频率的调整量进行调整。例如，使调整膜的厚度在晶片整面中相同，在频率调整量(与基准频率之差)较小的部位的FBAR中，能够减小调整膜相对于谐振部的覆盖率，在频率调整量较大的部位的FBAR中，能够增大覆盖率。由此，能够利用同一膜厚的调整膜的面积，对在晶片面内具有不同厚度轮廓的弹性波器件的频率进行调整。图3Α、图3Β和图3C是示出设有调整膜的FBAR的结构的例子的图。图3Α是设有调整膜的FBAR的俯视图，图3Β是该FBAR的剖面图，图3C是图3Α所示的FBAR的谐振部的放大图。图3Α 3C所示的FBAR是在图2所示的区域1形成的FBAR的例子。S卩，是针对具有大约比基准频率高4MHz的谐振频率的FBAR设置调整膜的情况的例子。在图3A 3C所示的例子中，在上部电极4上设置调整膜7。这里，作为一例，在下部电极2和上部电极4相对的谐振部中，以使调整膜7的面积在谐振部的面积整体中占据 6 %的方式，对调整膜7进行构图。这里，以随机分散在谐振部的大致整个区域中的方式配置调整膜7即岛状的孤立图案。这样随机配置岛状的孤立图案，从而抑制了不必要的模式，因此，抑制了特性的劣化。 另外，图案的配置方法不限于此。例如，调整膜7的图案也可以是以随机分散在谐振部的整个区域中的方式配置孔而形成的图案。这样，成为在谐振区域整体分散有孤立图案或孔的图案，由此，能够抑制特性劣化。从特性劣化的观点来看，进一步优选分散方法是随机的。在区域1中，FBAR的谐振频率从期望的基准频率大约偏移4MHz。在图3A 3C所示的例子中，设调整膜相对于区域1的FBAR的谐振部所占的面积为6%，由此，以使区域1 的FBAR的谐振频率位移大约4MHz为目标。由此，能够使区域1中的FBAR的谐振频率接近基准频率。图4示出区域2中的FBAR的谐振部的调整膜的构图的例子，图5示出区域3中的 FBAR的谐振部的调整膜的构图的例子，图6示出区域4中的FBAR的谐振部的调整膜的构图的例子。例如，如图4所示，在区域2中，以使调整膜7相对于谐振部所占的面积(覆盖率)为12%的方式进行构图。在区域3、4中，如图5和图6所示，覆盖率为18^^24 ^另外，在FBAR的谐振频率与基准频率之差大约为OMHz的区域中，谐振部中的调整膜的面积为 0%，S卩，可以不设置调整膜。这样，在频率调整量较少的部位中，能够降低调整膜的面积的比例，在频率调整量较多的部位中，能够提高调整膜的面积的比例。由此，在各FBAR的谐振频率中产生了偏差的晶片中，能够在一次的蚀刻步骤中，针对每个FBAR进行不同的频率调整。因此，能够改善在晶片上形成的多个FBAR的谐振频率的偏差。图7是示出调整膜的覆盖率与FBAR的谐振频率的关系的曲线图。该曲线图示出设调整膜的厚度为IOOnm来改变覆盖率时的FBAR的谐振频率。根据该曲线图可知，设调整膜的厚度恒定，通过对调整膜相对于谐振部所占的面积进行调整，能够对谐振频率进行调整。即，可知对调整膜相对于谐振部所占的面积进行调整，以使其成为与相对于期望的谐振频率(基准频率)的偏移量对应的值，由此，能够对晶片内的弹性波器件(FBAR)的频率特性进行调整。另外，调整膜在谐振部中所占的面积与谐振频率相对于基准频率的偏移量(差) 的关系不限于这种比例关系。上述关系例如能够由根据经验规则得到的函数来表现。另外，例如能够使用表示FBAR的谐振频率与基准频率之差和覆盖率之间的关系的函数，通过计算机计算，求出各区域中的调整膜的覆盖率。或者，还能够预先在计算机的记录介质中记录将谐振频率与基准频率之差的值和覆盖率对应起来的数据，使用该数据来决定各区域的覆盖率。调整膜覆盖的面积可以针对每个谐振器而不同，也可以针对同一晶片内的每个滤波器而不同，或者，还可以在晶片的芯片之间不同。即，这里，为了简化说明，示出作为调整单位的弹性波器件为一台FBAR的情况，但是，例如，作为调整单位的弹性波器件也可以是具有多个FBAR的滤波器，还可以是包含滤波器或FBAR等的芯片。除此之外，能够以与目的对应的单位进行调整。[调整膜图案的其他例子]图8A 图8D是示出谐振部中的调整膜图案的其他例子的图。图8A所示的谐振部11是调整膜的覆盖率为0%、即未设置调整膜时的例子。图8B所示的谐振部12是规则地配置有岛状(圆点)的孤立图案的例子。图8C所示的谐振部13是在调整膜7上规则地配置有孔的例子。图8D所示的谐振部14是调整膜7的覆盖率为100%时的例子。图9是分别示出设有图8A 图8D所示的图案的调整膜的FBAR 11 14的频率特性的曲线图。根据图9的曲线图所示的FBAR 11 14的频率特性可知，伴随调整膜7的覆盖率的变化，谐振频率也变化。[制造步骤的详细情况]接着，详细说明在晶片1上制造多个包含串联谐振器的FBAR和并联谐振器的FBAR 的滤波器的步骤。图10的(a) 图10的(e)是示出在晶片1上形成的串联谐振器和并联谐振器各自的制造步骤的图。在图10的(a) 图10的(e)中，右侧示出串联谐振器，左侧示出并联谐振器。串联谐振器和并联谐振器形成在同一晶片1上。如图10的(a)所示，首先，在晶片1(基板)上形成牺牲层fe和下部电极2。牺牲层fe和下部电极2通过蒸镀、溅射法等成膜，然后，使用光刻构图为期望的形状。牺牲层 5a例如能够使用MgO, ZnO, Ge, Ti, Cu等。接着，如图10的(b)所示，以覆盖牺牲层fe和下部电极2的方式，通过溅射法等在晶片1整面形成压电膜3和上部电极4。由此，形成具有下部电极2、压电膜3和上部电极4的弹性波器件(FBAR)。这里，在晶片1整面，在上部电极4上形成质量负载膜6。然后， 使用光刻将质量负载膜6构图为期望的形状。由此，在并联谐振器的谐振部形成质量负载膜6。在本实施方式中，在晶片1上形成的各滤波器具有串联连接的串联谐振器和并联连接的并联频率。而且，设计成串联谐振器频率大于并联谐振器的谐振频率。能够通过在并联谐振器的上部电极4上形成的质量负载膜6的质量来调整该频率差。并且，同样，能够通过质量负载膜6的质量来调整滤波器的带宽。另外，作为下部电极2和上部电极4，例如能够使用铝(Al)、铜(Cu)、铬(Cr)、钼 (Mo)、钨(W)、钽(Ta)、钼(Pt)、钌(Ru)、铑(Rh)、铱(Ir)等。并且，作为压电膜3，能够使用氮化铝(AlN)、氧化锌(ZnO)、锆钛酸铅(PZT)、钛酸铅(PbTiO3)等。并且，作为晶片1(基板)，能够使用硅(Si)、玻璃、陶瓷、GaAs等。然后，如图10的(c)所示，去除上部电极4和压电膜3的一部分，露出下部电极2， 由此，使输入用和输出用的电极露出。这里，使下部电极2露出后，通过蚀刻窗(未图示)， 通过蚀刻去除在下部电极2下方形成的牺牲层fe。由此，形成具有下部电极2、压电膜3和上部电极4(在并联谐振器的情况下，除此之外还具有质量负载膜6)的FBAR。在图10的(c)的步骤中，优选以上部电极4端部相对于压电膜3端部成为遮檐形状的方式进行压电膜3的过蚀刻。例如，在压电膜3为AlN的情况下，压电膜3的蚀刻能够使用干蚀刻、湿蚀刻双方。在使用容易得到各向同性的蚀刻剖面形状的湿蚀刻时，能够容易地得到上部电极4成为遮檐形状的形状。接着，使晶片检测器的检查端子接触露出的下部电极2，测定各FBAR的谐振频率。 例如，测定各FBAR的谐振频率与期望的基准频率之差(偏移量)。由此，得到晶片上的谐振器的频率分布。频率分布的测定方法的详细情况在后面叙述。通过频率分布的测定，针对串联谐振器和并联谐振器，分别得到例如图2所示的晶片1面内的频率分布。接着，如图10的(d)所示，在上部电极4上形成与该频率分布对应的图案的调整膜7。然后，如图10的(e)所示，以与各FBAR的谐振频率相对于基准频率的偏移量对应的方式对调整膜7进行构图。与该偏移量对应的调整膜7的构图如上所述。调整膜7例如能够通过溅射法成膜，使用拔起或蚀刻形成期望的形状。优选调整膜7的膜厚在晶片1面内大致相同，以使各FBAR的谐振部中的面积与上述偏移量对应的方式进行构图。并且，调整膜7的膜厚也可以形成为比上部电极4的膜厚薄。由此，能够抑制由于对调整膜7进行构图而引起的针对特性的影响。结果，能够提高晶片1面内的成品率。在图10的(e)所示的步骤中，通过改变调整膜7的面积，由此，能够在一次的步骤中对由于晶片1内的膜厚分布而引起的动作频率的偏差进行校正。这里，例如在调整膜7 为Cr的情 况下，蚀刻能够使用干蚀刻、湿蚀刻双方。使用干蚀刻时，具有容易得到细微的图案形状且不足蚀刻少的优点。[频率测定和调整的处理例]图11是示出测定频率分布并形成调整膜7的频率调整步骤的一例的流程图。艮口， 图11所示的流程图是图10的(C)和图10的(d)的步骤中的处理流程的一例。在图11所示的例子中，首先，测定晶片1上的FBAR的频率分布(步骤1)。测定结果例如能够得到表示晶片1的位置的数据(例如坐标)、与各位置对应的动作频率(例如谐振频率)的值。这种测定结果能够记录在计算机的记录介质中。接着，例如，计算机判断测定出的频率分布是否在允许范围内(步骤2)。例如，能够通过测定出的晶片1上的各位置的动作频率与基准频率之差是否超过阈值来进行判断。当判断为频率分布不是允许范围时(步骤2为“是”的情况)，如图10的(d)所示， 在晶片1上的FBAR形成调整膜7。然后，计算机生成与在步骤1中得到的测定结果所示的频率分布对应的掩模的数据。例如，根据各位置的动作频率与基准频率之差，计算各位置的 FBAR中的调整膜7的覆盖率。生成如下数据该数据表示制作以计算出的覆盖率覆盖各位置的FBAR的谐振部的图案的掩模的形状。由此，提供掩模(步骤4)。使用在步骤4中提供的掩模，对调整膜7进行蚀刻(步骤5)。结果，以与晶片1中的频率分布对应的方式对调整膜7进行构图(图10的(e))。这样，在调整膜7的成膜中，能够在一次的成膜步骤中，使晶片1面内的各FBAR的谐振频率接近期望的频率。即，能够在一次的蚀刻步骤中，在晶片1上的多个部位进行不同的频率调整。因此，能够改善频率的面内分布。由此，能够提供降低了晶片1面内的频率偏差的弹性波器件(例如FBAR或滤波器等)。另外，用于使计算机执行图11所示的使用测定出的频率分布的数据来生成掩模图案的设计数据的处理的程序、以及记录该程序的记录介质也是本发明的实施方式之一。[弹性波器件的例子]图12是示出切出在晶片1上形成的滤波器后的状态的一例的俯视图。图13是图 12的A-A线剖面图。上部电极4和下部电极2隔着压电膜3相对的相对区域(即谐振部) W成为串联谐振器Sl S4和并联谐振器Pl P3。这7个谐振器形成在腔5上。另外，上述制造步骤是测定FBAR的谐振频率的分布作为弹性波器件的动作频率的例子，但是，测定出的弹性波器件的动作频率不限于谐振频率。例如，也可以测定各FBAR 的反谐振频率，还可以测定形成FBAR的滤波器的中心频率。作为一例，在频率分布的测定步骤中，也可以测定滤波器的中心频率从期望的中心频率(基准中心频率)偏移了哪种程度。例如，也可以针对图12所示的每个滤波器测定中心频率。[测定步骤的详细情况]这里，示出得到晶片1上的FBAR的频率分布的方法的具体例。这里，作为一例，说明如下方法在晶片1上配置监控器芯片，测定监控器芯片的频率特性，由此求出频率分布。监控器芯片是与出厂器件(实际器件)分开制作的。图14是示出用于得到晶片面内的频率分布的监控器芯片配置的一例的图。在图 14所示的晶片1中的长方形的位置配置有监控器芯片20。在除了配置有上述监控器芯片 20的部位以外的部位形成实际器件。如图15所示，监控器芯片20包含串联谐振器用监控器20a和并联谐振器用监控器20b。图16的(a)是示出串联谐振器用监控器的结构例的俯视图，图16的(b)是图16 的(a)中的A-A线剖面图。图17的(a)是示出并联谐振器用监控器的结构例的俯视图，图 17的(b)是图17的(a)中的A-A线剖面图。在图16的(a)、(b)所示的例子中，串联谐振器用监控器20a具有晶片1上的下部电极2、压电膜3和上部电极4，下部电极2的一部分和上部电极4露出于上表面。并且，设有用于对在下部电极2下方形成的牺牲层5a进行蚀刻并去除的蚀刻窗16。蚀刻窗16从串联谐振器用监控器20a的上表面贯通到形成有牺牲层fe的部位。在图17的(a)、(b)所示的并联谐振器用监控器20b中，在上部电极4上方还设有质量负载膜6。在串联谐振器用监控器20a和并联谐振器用监控器20b中，使晶片检测器的检查端子接触露出的下部电极2，由此，能够测定谐振频率。图18是示出测定出的串联谐振器用监控器20a和并联谐振器用监控器20b各自的频率特性的一例的曲线图。对如图14所示那样配置的监控器芯片20的频率特性进行测定，由此，针对串联谐振器和并联谐振器，分别得到图2所示的晶片1面内的频率分布。这里，得到晶片面内的频率分布的方法不限于如上所述直接对在同一晶片上形成的谐振器的谐振频率进行测定的方法。例如，对下部电极、压电膜和上部电极的晶片面内的膜厚分布进行映射，由此，也能够得到频率分布。下部电极、压电膜和上部电极的膜厚例如能够通过荧光X射线分析装置测定。或者，在量产步骤中以分批方式制造多张晶片的情况下，能够根据已经得到的其他晶片的频率偏差的信息，得到期望晶片的频率偏差。如这些方法那样，在不使用使弹性波器件实际进行动作来直接测定动作频率的方法的情况下，如图10的(C)那样，能够在对牺牲层如和压电膜3进行蚀刻之前，进行频率分布的测定和调整膜7的构图。[具有蚀刻选择性的材料的组合的例子]上述上部电极4 (或质量负载膜6)和调整膜7的材料的组合优选为具有蚀刻选择性的材料的组合。调整膜7的图案与晶片1面内的频率分布对应，因此，形成有调整膜7的面积在各FBAR的谐振部中所占的比例(覆盖率)往往根据晶片1面内的不同部位而不同。 即，在调整膜7的构图中，蚀刻面积在谐振部中所占的比例根据晶片1面内的部位而不同。—般地，在被蚀刻膜的膜厚大致相同的情况下，有时蚀刻速度根据蚀刻面积的大小而不同。因此，在以覆盖率根据晶片1的部位而不同的方式对调整膜7进行构图的情况下，在蚀刻速度比其他部位的蚀刻速度快的部位中，在调整膜7的蚀刻步骤中，可能损伤位于调整膜7下方的层(这里为上部电极4或质量负载膜6)。因此，通过使调整膜7下方的层(上部电极4或质量负载膜6)和调整膜7的组合为具有蚀刻选择性的材料的组合，由此，能够防止在形成调整膜7时对其下方的层造成损伤。 具有蚀刻选择性的材料的组合例如是针对规定蚀刻的性质不同的材料的组合。作为这种组合，例如可以列举 Ru/Ti、Ru/Al、Ru/Mo、Ru/W、Ru/Au、Mo/Ru、Mo/Cr、Mo/Al、Mo/Au、 Mo/Pt等。在上部电极4使用利用O2系气体蚀刻的材料(Ru)的情况下，作为调整膜7，例如能够使用利用Cl2系气体蚀刻的材料(Al、Pt等)或利用F系气体蚀刻的材料(Mo、W、Au 等)。在上部电极4使用利用F系气体蚀刻的材料(Mo、W等)的情况下，调整膜7例如能够使用利用O2系气体蚀刻的材料(RiuCr)或利用Cl2系气体蚀刻的材料(Al、Pt)等。另外，上部电极4、质量负载膜6和调整膜7的材料不限于上述例子。例如，调整膜 7也可以作为上部电极4的一部分而由导电体形成，还可以由电介质形成。[其他结构例](电极的构造)下部电极2和上部电极4中的至少任意一方能够采用包含2层以上的膜的多层构造。例如，可以使上部电极4为2层构造，将这2层中的一层作为调整膜7。作为一例，下部电极2能够由Ru/Cr这2层的膜形成，上部电极4能够由Cr/Ru这2层的膜形成。各个膜使用溅射法等形成。例如，在具有2GHz的谐振频率的FBAR的情况下，关于各层大致的膜厚，在下部电极2中能够为Ru[250nm]/Cr[100nm]，在压电膜3中能够为AlN[1150nm]，在上部电极4中能够为Cr [20nm] /Ru [250nm]。这里，作为一例，能够将多层构造的上部电极4 (Cr/Ru)的一部分的层Cr作为调整膜7。该情况下，经由光刻步骤，以与晶片1中的频率分布对应的面积对上部电极4的Cr层进行构图。Cr层例如形成为图3 图6所示的岛状图案。另外，上部电极4的层数也可以是3层以上。(进一步的频率调整膜)在晶片1上的各FBAR中还可以形成频率调整膜，该频率调整膜覆盖包含下部电极 2和上部电极4相对的谐振部的区域。由此，与晶片面内的频率分布对应地形成调整膜7， 由此，针对晶片面内频率偏差较小的晶片1上的弹性波器件，能够在保持该频率分布的较小偏差的状态下，使动作频率向低频侧移动。结果，能够提供高成品率的弹性波器件。该频率调整膜可以是金属氧化膜或金属氮化膜等的绝缘体膜。由此，能够保护上部电极4的表面。(质量负载膜)并且，质量负载膜6可以是导电体膜。由此，能够抑制由于在质量负载膜6上对调整膜7进行构图而产生的针对特性的影响，能够提高晶片面内的成品率。(圆点状的腔)图3所示的下部电极2的下侧与基板(晶片)1之间的腔5可以形成为具有圆点状鼓起的空隙。即，在图3所示的FBAR的剖面中，能够使腔5的轮廓为包含曲线的形状。例如，在图10的(b)所示的步骤中，能够在由下部电极2、压电膜3和上部电极4构成的层叠体(复合膜)的应力为压缩应力的成膜条件下，层叠这些层。由此，在图10的(c)所示的步骤中，在牺牲层5a的蚀刻结束的时点，复合膜鼓起，能够在下部电极2与基板(晶片)1 之间形成圆点状的腔5。作为一例，能够使复合膜的应力为-300 -150MPa的压缩应力。
另外，腔5不需要如本例那样以气桥方式形成，例如，也可以是在谐振部下方的基板上挖孔来形成空隙的基板表面加工方式。并且，也能够形成贯通基板的空隙。(使用弹性波器件的模块的例子)使用如上所述制造的弹性波器件的模块或通信设备也包含在本发明的实施方式中。例如，并联连接2个图12所示的滤波器而构成的分波器是这种模块的一例。图19是示出这种分波器40的结构的概略图。在图19所示的分波器40中，发送用滤波器42配置在天线端子与发送端子之间，接收用滤波器43配置在天线端子与接收端子之间。在天线端子与各滤波器之间，为了进行阻抗调整，根据需要，也可以附加匹配电路(例如相位器)41。 分波器40发挥对发送信号和接收信号进行分离的作用。例如，在CDMA系统的便携电话的天线正下方使用。在分波器40的发送用滤波器42和接收用滤波器43中，能够使用利用上述实施方式所示的制造方法制造的FBAR。并且，通过上述实施方式所示的制造方法，能够在一个基板上形成多个分波器40。使用将上述分波器40作为一例的模块的通信设备也包含在本发明的实施方式中。[本实施方式的效果]在上述实施方式中，对弹性波器件的谐振部的体积进行控制，由此对频率进行调整。根据晶片内的频率分布对调整膜的面积进行调整，由此，能够与晶片面内的频率分布对应地，对调整膜的体积、即频率的调整量进行调整。即，通过与晶片内的频率分布对应的图案的调整膜，来实现与晶片内的频率分布对应的频率调整。S卩，使调整膜的厚度恒定，根据频率的面内分布来分布面积，由此，能够通过面内分布对调整膜的体积、即频率的调整量进行调整。因此，在对调整膜进行构图这样的一次的包含成膜和蚀刻的步骤中，能够在晶片面内的多个部位对不同的频率偏差进行调整。因此， 与利用多次的成膜和蚀刻来进行调整的现有方法相比，能够利用较少步骤来制作减低了频率的面内偏差的弹性波器件。并且，将上部电极的一部分的层作为调整膜，由此，能够防止上部电极的布线电阻的大幅增加，并对频率进行调整。例如，在上部电极上形成深度与上部电极的膜厚相当的孔来移动频率的手法，可能导致上部布线电阻的大幅增加。与此相对，在上述实施方式中，在调整膜中使用上部电极的一部分的层来调整频率，因此，不用担心布线电阻的增加。另外，在本实施方式中，在上部电极上设置调整膜，由此形成调整区域，但是，调整区域的形成方法不限于此。例如，也可以削去上部电极的一部分，使其厚度比其他部分薄， 由此形成调整区域。在调整区域中，只要使谐振部的厚度与其他部分不同即可。并且，在上述实施方式中，代替FBAR而形成SMR也可以得到同样的效果。进而，在本实施方式中，以抑制晶片上的频率偏差为目的来进行频率调整，但是，即使是其他目的， 也能够使用上述方法对同一基板上的多个弹性波器件的频率进行调整。
权利要求
1.一种弹性波器件的制造方法，其中，该弹性波器件的制造方法包括以下步骤层叠步骤，在基板上形成多个弹性波器件，该弹性波器件包含下部电极、设于所述下部电极上的压电膜、以及设于隔着所述压电膜与下部电极相对的位置上的上部电极；测定步骤，测定将所述下部电极和所述上部电极隔着压电膜相对的区域作为谐振部进行动作时的、所述基板上的多个弹性波器件中的动作频率的分布；以及调整步骤，根据所述动作频率的分布，在各弹性波器件的所述谐振部中，形成所述弹性波器件的厚度与其他部分不同的调整区域，在所述调整步骤中，以使各弹性波器件的所述谐振部中的所述调整区域的面积根据所述测定出的所述动作频率的分布而不同的方式，形成所述调整区域。
2.根据权利要求1所述的弹性波器件的制造方法，其中，在所述调整步骤中，在所述上部电极上的至少一部分形成调整膜，由此形成所述调整区域。
3.根据权利要求1所述的弹性波器件的制造方法，其中，在所述测定步骤中，测定所述基板上的多个弹性波器件的中心频率， 在所述调整步骤中，根据所述测定出的所述多个弹性波器件各自的中心频率与预先决定的目标中心频率之差，决定各弹性波器件中的所述调整区域的面积。
4.根据权利要求1 3中的任意一项所述的弹性波器件的制造方法，其中，在所述调整步骤中，在所述上部电极上的至少一部分形成调整膜，由此形成所述调整区域，所述调整膜在多个弹性波器件中以相同厚度形成。
5.根据权利要求1 4中的任意一项所述的弹性波器件的制造方法，其中， 所述调整区域由设于所述上部电极上的具有孔状图案的调整膜形成。
6.根据权利要求1 5中的任意一项所述的弹性波器件的制造方法，其中， 所述调整区域由设于所述上部电极上的具有岛状图案的调整膜形成。
7.根据权利要求1 6中的任意一项所述的弹性波器件的制造方法，其中，在所述调整步骤中，在所述上部电极上的至少一部分形成调整膜，由此形成所述调整区域，所述调整膜的材料和所述调整膜下方的层的材料针对蚀刻的反应不同。
8.根据权利要求1 7中的任意一项所述的弹性波器件，其中，在所述层叠步骤中，形成所述基板上的多个弹性波器件，由此，形成包含所述多个弹性波器件的多个芯片，在所述调整步骤中，以如下方式形成所述调整区域按照每个所述芯片，多个弹性波器件的所述谐振部中的所述调整区域的面积根据所述测定出的所述动作频率的分布而不同。
9.一种多个弹性波器件，该多个弹性波器件包含基板、设于所述基板上的下部电极、设于所述下部电极上的压电膜、以及设于隔着所述压电膜与所述下部电极相对的位置上的上部电极，其中，在各弹性波器件的、下部电极隔着所述压电膜与所述上部电极相对的谐振部中，形成弹性波器件的厚度与其他部分不同的调整区域，在所述基板上的多个弹性波器件中，所述谐振部中的所述调整区域的面积不同。
10.根据权利要求9所述的弹性波器件，其中，通过所述基板上的多个弹性波器件形成多个芯片，多个弹性波器件的所述谐振部中的所述调整区域的面积按照每个芯片而不同。
11.根据权利要求9或10所述的弹性波器件，其中，所述调整区域由在所述上部电极上的至少一部分设置的调整膜形成， 所述调整膜在多个弹性波器件中厚度相同。
12.根据权利要求9 11中的任意一项所述的弹性波器件，其中， 所述调整区域由设于所述上部电极上的具有孔状图案的调整膜形成。
13.根据权利要求9 11中的任意一项所述的弹性波器件，其中， 所述调整区域由设于所述上部电极上的具有岛状图案的调整膜形成。
14.根据权利要求9 13中的任意一项所述的弹性波器件，其中，所述调整区域由在所述上部电极上的至少一部分设置的调整膜形成，所述调整膜的材料和所述调整膜下方的层的材料针对蚀刻的反应不同。
全文摘要
弹性波器件的制造方法包括以下步骤层叠步骤，在基板(1)上形成包含下部电极(2)、压电膜(3)和上部电极(4)的多个弹性波器件；测定步骤，测定基板(1)上的多个弹性波器件中的动作频率的分布；以及调整步骤，根据动作频率的分布，在各弹性波器件的所述谐振部中，形成所述弹性波器件的厚度与其他部分不同的调整区域，在所述调整步骤中，以使各弹性波器件的所述谐振部中的所述调整区域的面积根据所述测定出的所述动作频率的分布而不同的方式，形成所述调整区域。由此，能够利用较少步骤简单地调整弹性波器件的频率特性。
文档编号H03H3/04GK102160284SQ200880131170
公开日2011年8月17日 申请日期2008年11月28日 优先权日2008年11月28日
发明者上田政则, 原基扬, 坂下武, 岩城匡郁, 横山刚, 西原时弘, 谷口真司 申请人:富士通株式会社