具有凸面的体声波谐振器及其形成方法技术

本发明专利技术涉及具有凸面的体声波谐振器及其形成方法。实例BAW谐振器(102)包含：第一电极(112)；压电层(110)，其形成于所述第一电极(112)上，所述压电层(110)具有凸面(116)；及第二电极(120)，其形成于所述凸面(116)上。实例集成电路IC封装(100)包含BAW谐振器(102)，其安置于所述IC封装(100)中，所述BAW谐振器(102)包含具有凸面(116)的压电层(110)。

Bulk Acoustic Wave Resonator with Convex Surface and Its Formation Method

The invention relates to a body acoustic wave resonator with a convex surface and a forming method thereof. The example BAW resonator (102) includes: a first electrode (112); a piezoelectric layer (110), formed on the first electrode (112), the piezoelectric layer (110) having a convex surface (116); and a second electrode (120), formed on the convex surface (116). The example integrated circuit IC package (100) includes a BAW resonator (102) which is mounted in the IC package (100), and the BAW resonator (102) contains a piezoelectric layer (110) with a convex surface (116).

【技术实现步骤摘要】
具有凸面的体声波谐振器及其形成方法
本专利技术大体上涉及体声波(BAW)谐振器，且更特定来说，本专利技术涉及具有凸面的BAW谐振器及其形成方法。
技术介绍
在BAW谐振器中，压电层的顶部及底部表面上的电极(例如，接点、金属片等)提供电压偏置以通过压电(及逆压电)效应激发声波。特定频率的体声波生成于压电层的顶部与底部表面之间的谐振腔内以形成谐振响应。
技术实现思路
本专利技术揭示具有凸面的BAW谐振器及其形成方法。实例BAW谐振器包含：第一(例如，下)电极；压电层，其形成于所述第一电极上，所述压电层具有凸面；及第二(例如，下)电极，其形成于所述凸面上。实例集成电路(IC)封装包含BAW谐振器，其安置于所述IC封装中，所述BAW谐振器包含具有凸面的压电层。在一些实例中，所述BAW谐振器与IC裸片集成于所述IC封装中。附图说明图1是根据本专利技术构造的包含具有实例凸面的实例BAW谐振器的实例集成电路(IC)封装的横截面侧视图。图2是表示根据本专利技术的可经实施以形成具有凸面的BAW谐振器的实例过程的流程图。图3A、3B、3C、3D及3E说明用于形成压电凸面的实例成形光刻过程的各个阶段。图式并非是按比例的。代替地，为了阐明多个层及区域，可放大图中层的厚度。在可能的情况下，贯穿图及所附书面描述将使用相同参考数字来指代相同或相似部件。如本专利中使用，陈述任何部件(例如，层、膜、区或板)以任何方式定位于(例如，定位于(positionedon/locatedon)、安置于或形成于等)另一部件上，指示参考的部件接触另一部件，或参考的部件在另一部件上方，其间定位有一或多个中间部件。陈述任何部件接触另一部件意味着在两个部件之间不存在中间部件。参考当前考虑或说明的定向使用术语(例如向上、向下、顶部、底部、侧、端、前、后等)的使用。如果考虑不同定向，必须对应地修改此类术语。所呈现的各个图中展示的连接线或连接器希望表示各个元件之间的实例功能关系及/或物理或逻辑耦合。具体实施方式现将详细参考本专利技术的非限制性实例，在附图中说明其实例。下文通过参考图描述所述实例。装置(例如现代无线通信装置)的性能主要取决于用于系统中的时钟信号的准确性及噪声电平。此类系统必须需要高频率且高品质因数(Q)谐振器。Q是反映振荡器的低阻尼且相对于其中心频率特性化谐振器的带宽的无维参数。已知BAW谐振器的Q比压电材料的内在限制低10到100倍。为了改进BAW谐振器的性能，本文揭示包含具有凸面的压电层的实例BAW谐振器。压电层的实例凸面保持BAW谐振器的有源区域中的更多声能，借此增加BAW谐振器的Q(例如，按两倍或更高)，且又提高系统的性能。如将描述，具有本文揭示的凸面的实例压电层可使用与互补金属氧化物半导体(CMOS)制造过程兼容的处理步骤形成。例如，压电材料的凸面可使用灰度级光刻、成形光刻、倾斜的光刻等形成。图1是具有安置于实例IC封装100中的实例BAW谐振器102的实例IC封装100的横截面侧视图。图1的实例IC封装100是在底侧108上具有多个接点(以参考元件符号106标示的实例)的表面安装装置。然而，实例IC封装100可为任何类型，且可具有任何形式、材料、形状、尺寸、任何数目个接点、任何形状的接点等。而且，BAW谐振器102及/或任何其它组件可以任何方式封装、安装(等)于IC封装100中。实例IC封装100可为(例如)基于半导体的装置。在一些实例中，IC封装100是晶片级封装或裸片级封装。图1的实例BAW谐振器102包含安置于(例如，沉积于、形成于(等))实例电极112上的压电层110。在图1说明的实例中，接触电极112的压电层110的底面114的至少一部分是平面表面，且电极112是平面结构。然而，底面114及电极112可经形成以具有其它形状。举例来说，其还可具有凸面形状。在基于半导体的IC封装的案例中，实例压电层110可包含与CMOS制造过程兼容的压电材料，例如氮化铝、氧化锌等。在一些实例中，BAW谐振器102建置于牺牲层上，所述牺牲层稍后变成放松衬底以形成自立薄膜谐振器。在其它实例中，BAW谐振器102建置于一或多个声反射器上以形成固态装配型谐振器。为了保持BAW谐振器102中的声能，图1的实例压电层110经形成具有实例凸面116。实例凸面116与底面114相对。即，在图1说明的实例中，压电层110具有平凸形状(例如，具有包含直线及与直线相对的向外弯曲的线的横截面)。图1的实例凸面116经形成具有减少虚假模式且限定压电层110的中心部分118中的至少一些主模式声能的形状。在一些实例中，限定主模式声能是指限定一部分(例如，大部分)主模式声能。通过限定中心部分118中的主模式声能，较少声能从BAW谐振器102泄出到BAW谐振器102的不活动区域及/或衬底128，借此增加BAW谐振器102的Q，且进而提高包含实例BAW102及/或实例IC封装100的系统的性能。下文结合图3A到3E描述可经实施以形成凸面116的实例制造过程。如图1中展示，另一实例电极120安置于(例如，形成于)至少压电层110的凸面116上。如所展示，电极112及120无需具有与压电层110相同或彼此相同的尺寸，且在不同方向上可具有不同尺寸。在一些实例中，实例电极112及120由与CMOS制造过程兼容的导电材料形成。电极112及120可与IC封装100中的其它组件及/或外部组件电耦合。举例来说，电极112及电极120可电耦合(由图1中的骨金属丝122概念性地展示)到实施于IC封装100中的IC124(例如，数字逻辑电路、模拟电路、处理器核心、数字信号处理器(DSP)核心等)。在一些实例中，IC124控制及/或使用使用BAW谐振器102生成的时钟信号执行一或多个功能(例如，降频转换、升频转换、调制、解调制等)。IC124及/或电极112及120中的一者可使用接合线126电耦合到外部接点106，如图1中概念性地展示。在图1的实例中，平面下电极112安置于(例如，沉积于、形成于(等))实例衬底(例如，载体晶片等)128上。在一些实例中，IC124是IC裸片，且BAW谐振器102是微电机系统(MEMS)裸片。在操作中，当电压施加于顶部凸面116上的电极120与压电层110的底部平面表面114上的电极112之间时，特定频率的体声波生成于压电层110内，从而形成电谐振响应。虽然在图1中说明实施包含具有根据本专利技术的凸面116的BAW谐振器102的IC封装100的实例方式，但图1中说明的部件的一或多者可以任何其它方式组合、划分、重新布置、省略、消除及/或实施。此外，包含具有根据本专利技术的凸面的BAW谐振器的IC封装可包含作为图1中说明的部件的添加或替代的一或多个部件，及/或可包含说明的任何或所有部件中的一个以上部件。举例来说，可包含声反射器。图2是表示可经实施以形成具有凸面的BAW谐振器的实例过程的流程图。在一些实例中，一或多个处理器或控制器控制一或多个制造机器或过程(例如，光刻过程)以实施图2的实例过程以根据本专利技术形成具有凸面的BAW谐振器。图2的实例过程包含：在衬底(例如，实例衬底128)(或声反射器、牺牲层等)上形成第一导体(例如，实例电极112)(框202)；及在第一导体上形成一层压电材料(例如，实例压本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种体声波BAW谐振器，其包括：第一电极；压电层，其形成于所述第一电极上，所述压电层具有凸面；及第二电极，其形成于所述凸面上。

【技术特征摘要】
2017.06.30 US 15/639,5521.一种体声波BAW谐振器，其包括：第一电极；压电层，其形成于所述第一电极上，所述压电层具有凸面；及第二电极，其形成于所述凸面上。2.根据权利要求1所述的BAW谐振器，其中所述凸面减少虚假模式且限定所述BAW谐振器的中心部分中的主模式。3.根据权利要求1所述的BAW谐振器，其中所述压电层具有与所述凸面相对的平面表面。4.根据权利要求3所述的BAW谐振器，其进一步包含用于支撑所述BAW谐振器的衬底。5.根据权利要求1所述的BAW谐振器，其中所述压电层包含氮化铝或氧化锌中的至少一者的薄膜。6.根据权利要求1所述的BAW谐振器，其中所述凸面是使用半导体制造工艺形成。7.根据权利要求6所述的BAW谐振器，其中所述半导体制造工艺包含成形光刻或灰度级光刻中的至少一者。8.一种集成电路IC封装，其包括：体声波BAW谐振器，其安置于所述封装中，所述BAW谐振器包含具有凸面的压电层。9.根据权利要求8所述的IC封装，其中所述BAW谐振器是薄膜BAW谐振器。10.根据权利要求8所述的IC封装，其中所述凸面是使用成形光刻或灰度级光刻中的至少一者形成。11.根据权利要求...

【专利技术属性】
技术研发人员：严廷达，
申请(专利权)人：德州仪器公司，
类型：发明
国别省市：美国,US