电声谐振器及其制造方法技术

电声谐振器和制作该电声谐振器的方法。一种电声谐振器包括设置在载体基板(110)上的声学反射镜(120)、底部电极(130)和压电层(140)。结构化二氧化硅瓣层(150)设置在压电层(140)上，这两个层具有公共接触表面。在压电层(140)上直接设置二氧化硅(150)增加了谐振器的品质因数并且导致增强的RF滤波器性能。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】电声谐振器及其制造方法
本公开涉及一种电声谐振器。具体地，本公开涉及一种包括夹置在底部电极与顶部电极之间的压电层的电声谐振器。本公开还涉及一种制造这种电声谐振器的方法。本公开还涉及一种包括几个谐振器的RF滤波器。
技术介绍
电声谐振器广泛用于电子设备中以执行频率选择功能。体声波(BAW)谐振器包括夹置在底部电极与顶部电极之间的压电层。施加到电极的电信号在压电层内生成对电信号具有频率选择性的谐振声波。包括几个电声谐振器的RF滤波器可以用于通信设备，以从所接收的信号频谱中选择所需信号或对要传输频谱进行整形。包围声学有源区域的压电层上设置的介电层在压电层的表面上生成台阶特征，以将声学能量基本限制在有源区域内并且防止声波从有源区域逸出。包括以梯形结构布置的多个BAW谐振器的RF滤波器可以具体用于现有技术的通信服务，诸如4G(LTE)通信标准。由于通信设备制造商一直寻求提高其设备的质量，所以需要降低RF滤波器的通带特点，例如，增加传输或减少RF滤波器的通带部分内的衰减。通信设备制造商甚至欢迎对滤波器性能进行适度改进。因而，需要提高BAW谐振器的品质因数并且提高RF滤波器的通带性能。本公开的目的是提供一种表现出改进的品质因数的体声波类型的电声谐振器。本公开的另一目的是提供一种用于制造表现出改进的品质因数的电声谐振器的方法。本公开的又一目的是提供一种具有改进的通带性能的RF滤波器。
技术实现思路
实现上文所提及的目的中的一个或多个目的的电声谐振器包括本权利要求1的特征。<br>根据各实施例，一种电声谐振器包括载体基板以及设置在其上的声学反射镜。底部电极、压电层和顶部电极的夹层设置在声学反射镜上，从而在底部电极和顶部电极的重叠区域中形成声学有源区域。二氧化硅层设置在压电层的部分上。二氧化硅层被结构化并包围声学有源区域，其中已经移除了二氧化硅层在有源区域中的部分。结构化二氧化硅层和压电层具有公共接触表面。二氧化硅层直接设置在压电层上，而没有中间层，诸如种子层，例如，金属或钛种子层。压电层和结构化二氧化硅层彼此直接机械接触。通过二氧化硅层在压电层上的直接沉积，谐振器的电声特点被改善。结果表明，电声谐振器的品质因数得到改善，以使这些谐振器中的几个谐振器(例如，呈梯型滤波器结构)的RF滤波器在滤波器的通带频率区域中的衰减较少且传输较高。二氧化硅层沉积在晶片上，并且使用掩模和光刻步骤进行结构化，以移除其后形成顶部金属电极的部分。此外，重叠层可以延伸到二氧化硅层的经移除部分的区域中。结构化的二氧化硅层包围其中设置有顶部电极的区域。结构化的二氧化硅层通常称为瓣层。结构化的二氧化硅层的功能中的一个功能是将声学能量限制在有源区域内并且基本上避免声学能量从有源区域中泄漏。结构化的二氧化硅层在包围有源区域的压电层上增加了附加质量，以使在二氧化硅瓣存在的区域中改变声学特点，从而引起能量限制效应。如此，顶部电极由金属制成并且可以是层的堆叠。顶部电极可以包括层堆叠，该层堆叠包括底部层，该底部层与压电钨层相对并相邻；设置在其上的中间铝-铜层；以及设置在其上的顶部金属氮化物(例如，氮化钛)层。铝-铜层可以使用AlCu靶通过溅射技术形成。在一个示例中，底部电极可以具有与顶部电极相同的层。顶部电极的层堆叠由结构化二氧化硅层包围。电极在压电层内形成声学有源区域，其中压电层被底部电极和顶部电极夹置。根据各实施例，重叠层可以设置在结构化的二氧化硅层上。重叠层可以从二氧化硅层的顶部表面延伸到声学有源区域中移除了二氧化硅层的部分。重叠层沿着二氧化硅层的垂直侧壁从二氧化硅层的顶部表面延伸到声学有源区域内的压电层上。在声学有源区域内，金属重叠层设置在顶部电极与压电层之间。顶部电极覆盖有源区域，该有源区域包括瓣层的一部分和重叠层的一部分。金属重叠层可以包括设置在二氧化硅层上的钛层和设置在钛层上的钨层的层堆叠。层堆叠的两个层都可以在声学有源区域的一部分内移除。还可以仅移除顶部钨层并且维持重叠层的底部钛层作为随后形成顶部电极的粘附促进剂。压电层可以由压电氮化铝制成，该压电氮化铝可以为结晶柱状氮化铝；或可以由氮化铝钪制成。其他压电材料也是有用的。氮化铝钪压电层内的钪部分可以在0重量％至约35重量％的范围内。具体地，钪部分可以在5重量％至15重量％的范围内，更具体地，在氮化铝钪层内，钪部分可以为7重量％。上文所提及的目的中的一个或多个目的还通过包括本权利要求10的特征的方法来实现。电声谐振器的制造包括：提供载体基板，声学反射镜设置在该载体基板上。通过沉积金属底电极的层或层堆叠并且通过掩模和光刻步骤形成电极结构，在声学反射镜上形成结构化的底部电极。沉积压电层，并且该压电层作为体层在工件上延伸。然后，在压电层上形成二氧化硅层，从而在压电层与二氧化硅层之间建立公共接触表面。在与底部电极相对的区域中使用掩模和光刻步骤在结构化步骤中移除二氧化硅层的一部分。在移除二氧化硅层的部分处暴露压电层。顶部电极形成在其中设置压电层以使声学有源区域由底部电极、压电层和顶部电极的层堆叠建立的区域中的压电层上，该层堆叠包括在瓣层上方的电极的一部分。根据各实施例，二氧化硅层形成在压电层上，而没有诸如金属种子层之类的中间层，例如，可以用于传统谐振器的钛种子层。二氧化硅层可以通过物理气相沉积形成，其中使用氩离子轰击诸如硅靶之类的靶。反应腔室包括作为反应气体的氧气，以使二氧化硅沉积在压电层的表面上。其他沉积技术也是有用的，诸如化学气相沉积，该化学气相沉积在反应腔室中使用TEOS或硅烷气体以在压电层的表面上沉积二氧化硅层。PVD沉积二氧化硅层的密度高于CVD沉积二氧化硅层的密度，以使PVD二氧化硅层内的声速与CVD二氧化硅层中的声速不同。PVD层中的声速高于CVD层中的声速。结果表明，当与使用CVD二氧化硅层的谐振器相比较时，二氧化硅层的PVD沉积提高谐振器的品质因数并且使用所述谐振器来增强梯型RF滤波器的性能。根据各实施例，压电层的沉积和二氧化硅层的沉积原位执行，其中两个沉积过程都在不破坏真空的情况下发生。沉积过程可以使用在真空下连接的两个腔室。在不破坏腔室之间的真空的情况下，可以传送晶片。原位过程避免在压电层上寄生形成天然氧化层，并且确保二氧化硅层直接设置在压电层上，而没有任何中间层。结果表明，异位过程也获得了与原位过程相当的良好结果并且增加了谐振器的品质因数和梯型RF滤波器的性能，其中加工工件从用于沉积压电层的腔室转移到用于沉积二氧化硅层的另一腔室中。根据各实施例，在二氧化硅层的结构化之后并且在顶部电极的形成之前，形成重叠层。重叠层可以由金属(诸如钛和钨的层堆叠)制成。在与底部电极相对的区域中移除重叠层的至少一部分，其中重叠层的另一部分保留在与底部电极相对的区域中，以使重叠层设置在压电层与顶部电极之间。上文所提及的目的中的一个或多个目的还通过包括本权利要求15的特征的RF滤波器来实现。RF滤波器包括串联路径，该串联路径耦合在第一滤波器端口与第二滤波器端口之间。串联路径包括上文所描述的几个电声谐本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种电声谐振器，包括：/n-载体基板(110)，/n-声学反射镜(120)，设置在所述载体基板上；/n-底部电极(130)，设置在所述声学反射镜上；/n-压电层(140)，设置在所述底部电极上；/n-结构化的二氧化硅层(150)，设置在所述压电层的部分上，所述压电层的所述部分和所述结构化的二氧化硅层具有公共接触表面；以及/n-顶部电极(170)，设置在所述压电层上。/n

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】20181219 DE 102018132920.21.一种电声谐振器，包括：
-载体基板(110)，
-声学反射镜(120)，设置在所述载体基板上；
-底部电极(130)，设置在所述声学反射镜上；
-压电层(140)，设置在所述底部电极上；
-结构化的二氧化硅层(150)，设置在所述压电层的部分上，所述压电层的所述部分和所述结构化的二氧化硅层具有公共接触表面；以及
-顶部电极(170)，设置在所述压电层上。


2.根据权利要求1所述的电声谐振器，其中所述压电层(140)和所述结构化的二氧化硅层(150)具有公共接触表面，其间没有设置种子层。


3.根据权利要求1所述的电声谐振器，其中所述压电层(140)和所述结构化二氧化硅层(150)彼此直接机械接触。


4.根据权利要求1至3中任一项所述的电声谐振器，其中所述结构化的二氧化硅层(150)包围其中设置有所述顶部电极(170)的区域。


5.根据权利要求1至4中任一项所述的电声谐振器，其中所述结构化的二氧化硅层(150)包围其中移除了所述二氧化硅层并且其中设置有所述顶部电极(170)的区域。


6.根据权利要求1至5中任一项所述的电声谐振器，其中所述顶部电极(170)包括层堆叠，所述层堆叠包括底部钨层、中间铝-铜组合物层、以及顶部金属氮化物层。


7.根据权利要求1至6中任一项所述的电声谐振器，还包括金属重叠层(160)，所述金属重叠层(160)设置在所述结构化的二氧化硅层(150)上、并且在所述顶部电极层(170)的一部分下方延伸，其中在所述部分处，所述金属重叠层设置在所述顶部电极(170)与所述压电层(140)之间。


8.根据权利要求7所述的电声谐振器，其中所述金属重叠层(160)包括钛和钨的层堆叠。


9.根据权利要求1至8中任一项所述的电声谐振器，其中所述压电层(140)包括氮化铝和氮化铝钪中的一项。


10.一...

【专利技术属性】
技术研发人员：F·洛克纳，
申请(专利权)人：RF三六零欧洲有限责任公司，
类型：发明
国别省市：德国;DE