体声波谐振器、滤波器和体声波谐振器的制造方法技术

提供了一种体声波谐振器、滤波器和体声波谐振器的制造方法，所述体声波谐振器包括：基板；第一电极，设置在基板之上；压电主体，设置在第一电极上，并包括多个压电层，所述多个压电层中的每个包括具有掺杂材料的氮化铝；第二电极，设置在压电主体上，其中，所述多个压电层中的至少一个是在压应力下形成的受压压电层。

The manufacturing method of sonic resonators, filters and sonic resonators

Provides a method for manufacturing bulk acoustic resonator, filter and resonator, comprising the bulk acoustic resonator substrate; a first electrode, arranged on the substrate; a piezoelectric body is disposed on the first electrode, and includes a plurality of piezoelectric layers, each of the plurality of piezoelectric layer includes aluminum with nitride doped materials; second electrode, which set in the piezoelectric body, and a plurality of piezoelectric layer and at least one of the piezoelectric layer on the compressive stress formed under.

【技术实现步骤摘要】
体声波谐振器、滤波器和体声波谐振器的制造方法本申请要求于2016年8月3日在韩国知识产权局提交的第10-2016-0098697号韩国专利申请的优先权的权益，所述韩国专利申请的全部公开内容出于所有目的通过引用被包含于此。
本公开涉及一种体声波谐振器和滤波器。
技术介绍
随着移动通信设备、化学和生物设备等的发展，在所述设备中会需要小型、轻量的滤波器、振荡器、谐振元件、声波谐振质量传感器等。薄膜体声波谐振器(FBAR)已经被用于实现所述小型、轻量的滤波器、振荡器、谐振元件、声波谐振质量传感器等。所述FBAR可以以低成本批量化生产且尺寸可实现为超小型化。另外，所述FBAR可提供高品质(Q)因数值(滤波器的一个重要特性)，甚至可被用于微波频带和/或实现个人通信系统(PCS)和数字无线系统(DCS)的特定频带。通常，FBAR可包括通过在基板上顺序地堆叠第一电极、压电主体和第二电极而实现的谐振部(即，谐振单元)。当将电能施加到第一电极和第二电极以在压电层中感应出电场时，电场会在压电层中产生压电现象，使得谐振部沿预定方向振动。结果，可沿与谐振部振动的方向相同的方向产生体声波，从而产生谐振。利用使用体声波(BAW)的FBAR，如果增大压电主体的有效机电耦合系数(Kt2)，则可改善声波元件的频率特性并能够加宽频带。这里，有效机电耦合系数Kt2可表示声波谐振器输出的机械能与向声波谐振器输入的电能的比。
技术实现思路
提供本
技术实现思路
以简化形式介绍以下在具体实施方式中进一步描述的选择的专利技术构思。本
技术实现思路
不意图限定所要求保护的主题的关键特征或基本特征，本
技术实现思路
也不意图用于帮助确定所要求的保护的主题的范围。根据本公开的一方面，一种体声波谐振器包括：基板；第一电极，设置在基板之上；压电主体，设置在第一电极上，并包括多个压电层，所述多个压电层中的每个包括具有掺杂材料的氮化铝；第二电极，设置在压电主体上，其中，所述多个压电层中的至少一个是在压应力下形成的受压压电层。所述体声波谐振器还可包括形成在第一电极与基板之间的气腔。所述掺杂材料可包括从由钪、铒、钇、镧、钛、锆和铪组成的组中选择的一种或其组合。所述多个压电层中的每个中包含的掺杂材料的含量可以为1at％至20at％。所述多个压电层中的受压压电层的c轴晶格常数可比所述多个压电层中的其余压电层的各自的c轴晶格常数大。所述受压压电层可在压应力下形成为使得所述受压压电层在c轴方向上的晶格常数与所述受压压电层在a轴方向上的晶格常数的比(c/a)比所述多个压电层中的在未施加压应力的状态下形成的另一压电层在c轴方向上的晶格常数与所述另一压电层在a轴方向上的晶格常数的比(c/a)大。所述受压压电层可设置在压电主体的与第一电极直接接触的部分中。所述受压压电层的密度可超过3.4681g/cm3。所述多个压电层中的另一压电层可形成在受压压电层上，与在具有相同掺杂但在施加拉应力或未施加应力下形成因而不存在受压压电层的另一氮化铝压电层上形成的其他压电层相比，所述另一压电层每单位面积产生的异常生长数更少。受压压电层的折射率可超过2.1135。压电主体的残余应力可以为拉应力。可在压应力下形成第一电极，使得与在未施加应力的状态下形成的第一电极相比，在压应力下形成的第一电极在a轴方向上的晶格常数更大。第一电极可由从由金(Au)、钛(Ti)、钽(Ta)、钼(Mo)、钌(Ru)、铂(Pt)、钨(W)、铝(Al)、镍(Ni)和铱(Ir)组成的组中选择的一种或他们的合金形成。第一电极可包括钼(Mo)或其合金，第一电极的晶格常数的值可大于根据本公开的一方面，一种滤波器可包括被构造为信号滤波器的多个薄膜体声波谐振器，其中，所述多个薄膜体声波谐振器中的至少一个具有如上所述的体声波谐振器构造。根据本公开的一方面，一种薄膜体声波谐振器包括基板、谐振单元和设置在谐振单元之下的气腔，所述谐振单元包括：第一电极，设置在基板之上；压电主体，具有在不同的施加应力下形成的至少两个压电层；第二电极，设置在压电主体上。谐振单元可具有残余拉应力，压电主体可具有在压应力下形成的至少一个压电层以及在拉应力下形成的与所述至少一个压电层直接相邻的至少一个直接相邻的压电层。所述至少两个压电层中的每个可以为掺杂的氮化铝压电层，其中，所述掺杂的氮化铝压电层具有密排六方堆叠(HCP)结构。在压应力下形成的所述至少一个压电层中的压电层具有其晶格与在压应力下形成的第一电极的晶格结构匹配的密排六方堆叠结构。第一电极可在压应力下形成并具有体心立方晶格(BCC)结构。压电主体的压电层可在压应力下形成为具有其晶格与在压应力下形成的第一电极的晶格结构匹配的HCP结构。根据本公开的一方面，一种体声波谐振器的制造方法包括：在施加的压应力下形成第一电极；在第一电极上形成压电主体，所述压电主体包括在不同的施加应力下形成的至少两个压电层，所述至少两个压电层包括在施加压应力下形成的压电层；在压电主体上形成第二电极，其中，通过第一电极、压电主体和第二电极形成的谐振单元具有残余拉应力。形成压电主体的步骤可包括在压应力下形成压电层以具有HCP结构，所述HCP结构的晶格与具有不同的晶格结构的第一电极的晶格结构匹配。形成压电主体的步骤可包括在施加的净拉应力下形成压电主体。形成压电主体的步骤可包括形成至少两个压电层，所述至少两个压电层中的每个为具有各自的掺杂剂的氮化铝压电层，其中，每个掺杂的氮化铝压电层具有密排六方堆叠(HCP)结构，其中，第一电极可具有体心立方晶格(BCC)结构。其他特征和方面将通过下面的具体实施方式、附图和权利要求而显而易见。附图说明通过以下结合附图进行的详细描述，本公开的以上和其他方面、特征和优势将被更清楚地理解，在附图中：图1是示意性地示出根据一个或更多个实施例的薄膜体声波谐振器的截面图；图2是示出图1的谐振部的示例的图1的A部分的示例示意性放大图；图3示出了示出两个示例薄膜体声波谐振器的有效机电耦合系数(Kt2)值由于其各自的压电主体的残余应力不同而变化的曲线图；图4是使用扫描电子显微镜(SEM)观察到的掺杂有钪的氮化铝中产生的异常生长的图像；图5示出了示出表1中的示例样品的X射线衍射(XRD)摇摆曲线的各个测量结果的曲线图；图6示出了分别示出表1中的示例样品的XRD摇摆曲线的半高宽(FWHM)和每单位面积产生的相应的异常生长数的测量结果的两个曲线图；图7示出了分别示出在生长相应的压电层时对于施加不同的应力的密度和折射率的测量结果的两个曲线图；图8示出了示出在第一电极的生长条件不同的情况下相应的压电主体的XRD摇摆曲线的各个FWHM的测量结果的曲线图；图9示出了示出在相应的压电主体的生长条件不同的情况下第一电极的XRD摇摆曲线的各个FWHM的测量结果的曲线图；图10示出了示出在第一电极的生长条件不同的情况下、相应的压电主体每单位面积的各自的异常生长数的曲线图；图11A至图11C是在拉应力下生长第一电极和压电主体的情况下、通过透射电子显微镜(TEM)观察的不同倍数下的第一电极与压电主体之间的边界的图像；图12A至图12C是在拉应力下生长第一电极且将压电主体中的受压压电层设置为与第一电极接触的情况下、通过TEM观察的不同倍数下的第一电极与压电主体之间的边界的图像；图13本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种体声波谐振器，包括：基板；第一电极，设置在基板之上；压电主体，设置在第一电极上，并包括多个压电层，所述多个压电层中的每个包括具有掺杂材料的氮化铝；第二电极，设置在压电主体上，其中，所述多个压电层中的至少一个是在压应力下形成的受压压电层。

【技术特征摘要】
2016.08.03 KR 10-2016-00986971.一种体声波谐振器，包括：基板；第一电极，设置在基板之上；压电主体，设置在第一电极上，并包括多个压电层，所述多个压电层中的每个包括具有掺杂材料的氮化铝；第二电极，设置在压电主体上，其中，所述多个压电层中的至少一个是在压应力下形成的受压压电层。2.根据权利要求1所述的体声波谐振器，所述体声波谐振器还包括形成在第一电极与基板之间的气腔。3.根据权利要求1所述的体声波谐振器，其中，所述掺杂材料包括从由钪、铒、钇、镧、钛、锆和铪组成的组中选择的一种或其组合。4.根据权利要求1所述的体声波谐振器，其中，所述多个压电层中的每个中包含的掺杂材料的含量为1at％至20at％。5.根据权利要求1所述的体声波谐振器，其中，所述多个压电层中的受压压电层的c轴晶格常数比所述多个压电层中的其余压电层的各自的c轴晶格常数大。6.根据权利要求1所述的体声波谐振器，其中，所述受压压电层在压应力下形成为使得所述受压压电层在c轴方向上的晶格常数与所述受压压电层在a轴方向上的晶格常数的比c/a比所述多个压电层中的在未施加压应力的状态下形成的另一压电层在c轴方向上的晶格常数与所述另一压电层在a轴方向上的晶格常数的比c/a大。7.根据权利要求1所述的体声波谐振器，其中，所述受压压电层设置在压电主体的与第一电极直接接触的部分中。8.根据权利要求1所述的体声波谐振器，其中，所述受压压电层的密度超过3.4681g/cm3。9.根据权利要求8所述的体声波谐振器，其中，与在具有相同掺杂但在施加拉应力或未施加应力下形成因而不存在受压压电层的另一氮化铝压电层上形成的其他压电层相比，所述多个压电层中的形成在受压压电层上的另一压电层每单位面积产生的异常生长数更少。10.根据权利要求1所述的体声波谐振器，其中，所述受压压电层的折射率超过2.1135。11.根据权利要求1所述的体声波谐振器，其中，所述压电主体的残余应力为拉应力。12.根据权利要求1所述的体声波谐振器，其中，在压应力下形成第一电极，使得与在未施加应力的状态下形成的第一电极相比，在压应力下形成的第一电极在a轴方向上的晶格常数更大。13.根据权利要求1所述的体声波谐振器，其中，第一电极由从由金、钛、钽、钼、钌、铂、钨、铝、镍和铱组成的组中选择的一种或他们的合金形...

【专利技术属性】
技术研发人员：李泰京，姜仁瑛，申兰姬，孙晋淑，
申请(专利权)人：三星电机株式会社，
类型：发明
国别省市：韩国,KR