圧電·超音波材料：反応性スパッタ法によるAlN薄膜の作製－薄膜バルク弾性波共振器(FBAR)への適用

摘要

窒化アルミニウム(AlN)は、六方晶ウルツ鉱型に属するIII-V族化合物であり、機械的強度が高く、化学的、熱的に安定で、絶縁性、熱伝導性に優れるなど多くの有用な特徴を持つ。圧電材料としては、弾性波損失が小さく、音速が速く、比較的大きい圧電定数を有するため、近年の携帯電話等の小型化、多機能化にあいまって、高周波用弾性波デバイスの薄膜圧電材料として注目されている。 AlN薄膜の作製方法としては、これまでに多くの報告例があるが、堆積速度が速く、比較的低温で結晶配向性の良好な多結晶薄膜の成膜が可能なことなどから反応性スパッタ法が適している。 薄膜バルク弾性波共振器(Film Bulk Acoustic Resonator: FBAR)を用いたフィルタは、表面弾性波(Surface Acoustic Wave: SAW)フィルタに比べ、高周波数化、温度特性、耐電力性に優れるといった特徴を持っており、Rubyらによって2GHz付近の周波数帯のフィルタとして実用化された。 さらに、半導体プロセスと類似のプロセスでシリコンウエハ上に形成できるため、RF回路とのモノリシック化の可能性もあり、半導体メーカーも含め、活発に研究開発が進められている。 本稿では、AlN薄膜をFBARデバイスに応用するために特に重要と思われる結晶配向性と残留応力にっいて、基板材科と成膜条件の与える影響に関する実験結果の一部を紹介する。 さらに、FBAR及びFBARフィルタを作製し、その高周波特性を評価した結果についても紹介する。