压电层及包括压电层的压电装置制造方法及图纸

本发明专利技术描述一种压电材料。所述压电材料包括掺杂有镱Yb的氮化铝AlN，在所述AlN中Yb的原子百分比大于或等于大约10.0％且小于或等于大约27.0％。包括所述压电材料的压电层可用于体声波BAW声谐振器及表面声波SAW声谐振器中。所述BAW声谐振器及所述SAW声谐振器可用于各种应用中。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】压电层及包括压电层的压电装置相关申请案的交叉参考本申请案是依据专利合作条约提出申请的国际专利申请案且依据35U.S.C.§365主张2016年5月6日提出申请的专利技术人为柳谷(Yanagitani)的日本专利申请案第2016-92976号的优先权。日本专利申请案第2016-92976号的全部揭露内容特此以引用方式并入本文中。
技术介绍
许多电子应用中均使用电谐振器。举例来说，在许多无线通信装置中，将射频(rf)谐振器及微波频率谐振器用作滤波器来改进信号的接收及发射。滤波器通常包含电感器及电容器，且近来包含谐振器。将了解，期望减小电子装置的组件的大小。许多已知的滤波器技术给总体系统小型化带来障碍。由于需要减小组件大小，因此已出现基于压电效应的一类谐振器。在基于压电的谐振器中，在压电材料中会产生声谐振模式。这些声波被转换成电波以用于电应用中。声谐振器经由反压电效应及正压电效应将电信号转换成声信号(音波)且将所接收到声波转换成电信号。声换能器通常包含声谐振器(例如，表面声波(SAW)谐振器及体声波(BAW)谐振器)，且可用于各种各样的电子应用中，例如蜂窝电话、个人数字助理(PDA)、电子游戏装置、膝上型计算机及其它便携式通信装置。举例来说，BAW谐振器包含：层体声谐振器(FBAR)，其包含形成于衬底腔上方的谐振器堆叠；及固态装配型谐振器(SMR)，其包含形成于声反射器(例如，布拉格镜)上方的谐振器堆叠。举例来说，BAW谐振器可用于电滤波器及变压器。通常，声谐振器在两个导电板(电极)之间具有一层压电材料，所述压电材料可形成于薄膜上。举例来说，压电材料可以是一层各种材料，例如氮化铝(AlN)、氧化锌(ZnO)或锆钛酸铅(PZT)。压电层特性的指标之一是机电耦合系数(kt2)。机电耦合系数是指示电能与机械振动能之间的转换效率的系数。在使用压电层的频率滤波器中，压电材料的机电耦合系数越大，滤波器的频带宽度越宽。虽然已研究了用以改进包括声谐振器的滤波器的带宽的各种方法，但仍需要通过增大声谐振器中所使用的压电材料的机电耦合系数来增加带宽。因此，需要一种能克服至少上文所描述的已知缺点的BAW谐振器。附图说明当结合附图进行阅读时，从以下详细说明会最好地理解说明性实施例。要强调的是，各种特征未必按比例绘制。事实上，为论述清晰起见，可任意地增大或减小尺寸。在适用且实用时，相似参考编号指代相似元件。图1是根据代表性实施例的Al1-xYbxN的晶体结构的示意图。图2是用于形成本专利技术教示的压电层的代表性实施例设备的简化示意图。图3是展示在本专利技术教示的压电层实例中镱(Yb)浓度与机电耦合系数之间的关系以及c轴在垂直于所述层的方向上的倾斜角的图表，所述倾斜角是通过X射线衍射获得。图4是展示在本专利技术教示实例的压电层中Yb浓度与机电耦合系数之间的关系以及通过X射线衍射获得的摇摆曲线半值宽度的图表。图5是展示根据代表性实施例通过对反射系数的频率特性进行逆傅里叶变换而获得的脉冲响应的时间波形的图表。图6是展示通过对图5中所展示的时间波形的第一反射波进行傅里叶变换而获得的纵波转换损耗的频率特性(循环)以及基于梅森(Mason)等效电路模型计算出的频率特性的理论曲线(实线)的图表。图7是用于产生本专利技术教示的压电层的另一代表性实施例设备的示意图。图8是包括本专利技术教示的压电层的代表性实施例体声波(BAW)谐振器的横截面图。图9是展示包括本专利技术教示的压电层的代表性实施例表面声波(SAW)谐振器的透视图。具体实施方式在以下详细说明中，出于阐释而非限制目的，陈述揭示具体细节的实例性实施例以便提供对本专利技术教示的透彻理解。然而，受益于本专利技术的所属领域的技术人员将明了，根据本专利技术教示的背离本文中所揭示的具体细节的其它实施例仍在随附权利要求书的范围内。此外，可省略对众所周知的设备及方法的说明以免使对实例性实施例的说明模糊。此类方法及设备显然在本专利技术教示的范围内。本文中所使用的术语仅出于描述特定实施例的目的，并不打算具限制性。所定义术语是对所述所定义术语在相关上下文中通常所理解及接受的技术意义、科学意义或普通意义的补充。除非上下文另外明确规定，否则如说明书及随附权利要求书中所使用，术语‘一(a)’、‘一(an)’及‘所述(所述)’包含单数及复数指示物两者。因此，举例来说，‘一装置’包含一个装置及多个装置。如说明书及随附权利要求书中所使用且除其普通含义之外，术语‘基本’或‘基本上’还意指具有可接受限度或程度。举例来说，‘基本上消除’意指所属领域的技术人员将认为消除可接受。如说明书及随附权利要求书中所使用且除其普通含义之外，术语‘大约’还向所属领域的技术人员意指在可接受限度或量内。举例来说，‘大约相同’意指所属领域的技术人员将认为所比较的各项目是相同的。相对性术语，例如“上方”、“下方”、“顶部”、“底部”、“上部”及“下部”可用于描述各种元件彼此间的关系，如附图中所图解说明。这些相对性术语打算囊括除图式中所描绘的定向之外的装置及/或元件的不同定向。举例来说，如果装置在图式中相对于视图而倒转，那么被描述为在另一元件上方的元件(举例来说)现在将在所述元件下方。类似地，如果装置在图式中相对于视图旋转90°，那么被描述为在另一元件“上方”或“下方”的元件现在将“邻近”所述另一元件；其中“邻近”意指邻接所述另一元件，或在元件之间具有一或多个层、材料、结构等。根据本专利技术教示且如下文更详细地描述，与已知压电材料相比，压电层具有经改进或经增大的机电耦合系数(kt2)。经改进/经增大机电耦合系数(kt2)有益地提供与已知滤波器相比具有更大的可用频带宽度的设备(例如，体声波(BAW)谐振器及滤波器以及表面声波(SAW)谐振器及滤波器)。本专利技术教示的设备的声谐振器涵盖各种装置、装置结构、材料及制作方法。举例来说，可在以下美国专利公开案中的一或多者找到此类装置及对应制作方法的各种细节：莱金(Lakin)的美国专利第6,107,721号；鲁比(Ruby)等人的美国专利第5,587,620号、第5,873,153号、第6,507,983号、第7,388,454号、第7,714,684号及第8,436,516号；法兹欧(Fazzio)等人的美国专利第7,369,013号、第7,791,434号及第8,230,562号；冯(Feng)等人的美国专利第8,188,810号、第7,280,007号及第9,455,681号；蔡(Choy)等人的美国专利第8,248,185号及第8,902,023号；格莱曼(Grannen)等人的美国专利第7,345,410号；布兰得利(Bradley)等人的美国专利第6,828,713号；拉森三世(Larson,III)等人的美国专利第7,561,009号、第7,358,831号及第9,243,316号；邹(Zou)等人的美国专利第9,197,185号；蔡等人的美国专利申请公开案第20120326807号；鲁比的美国专利第7,629,865号；拉森三世等人的美国专利申请公开案第20110180391号及第20120177816号；拉森三世的美国专利申请公开案第20140246305号及第20140132117号；扎木米拉(Jamneala)等人的美国专利申请公开案本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种压电层，其包括：掺杂有镱Yb的氮化铝AlN，在所述AlN中Yb的原子百分比大于或等于大约10.0％且小于或等于大约27.0％。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2016.05.06 JP 2016-0929761.一种压电层，其包括：掺杂有镱Yb的氮化铝AlN，在所述AlN中Yb的原子百分比大于或等于大约10.0％且小于或等于大约27.0％。2.根据权利要求1所述的压电层，其中所述压电层具有在第一平面中的上表面及在第二平面中、与所述上表面相对的下表面，所述第一平面平行于所述第二平面，且所述压电层包括正交于所述第一平面及所述第二平面而定向的极化轴(c轴)。3.根据权利要求1所述的压电层，其中所述压电层具有第一表面及与所述第一表面相对的第二表面，所述第一表面及所述第二表面分别安置于平行的第一平面及第二平面中，且所述压电层包括平行于所述第一平面及所述第二平面而定向的极化轴(c轴)。4.根据权利要求1所述的压电层，其中所述压电层具有上表面及与所述上表面相对的下表面，所述上表面及所述下表面分别安置于平行的第一平面及第二平面中，且所述压电层包括相对于所述第一平面及所述第二平面成大于大约0°的角度且不足与所述第一平面及所述第二平面正交的程度而定向的极化轴(c轴...

【专利技术属性】
技术研发人员：铃木昌司，柳谷孝彦，
申请(专利权)人：安华高科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：新加坡,SG