膜体声学谐振器及其制造方法技术

膜体声学谐振器及其制造方法。一种膜体声学谐振器包括：形成在一基板的主表面上的一压电薄膜；以及一下电极和一上电极，其被布置得夹着所述压电薄膜。在该膜体声学谐振器中，所述压电薄膜由氮化铝制成，并且所述上电极和所述下电极中的至少一个包含一钌或钌合金层。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术总体上涉及一种膜体声学谐振器(film bulk acousticresonator)以及一种制造该膜体声学谐振器的方法，更具体地，涉及一种膜体声学谐振器，其具有一通过利用含氟气体进行刻蚀而形成的空腔，还涉及一种制造该膜体声学谐振器的方法。
技术介绍
近年来，随着诸如便携式电话设备的移动通信设备迅速普及，对于利用诸如声表面波(SAW)器件的器件所形成的体积小、重量轻的滤波器的需求不断增加。特别地，由于具有陡的截止特性并且小而轻，声表面波滤波器(以下称作SAW滤波器)正被广泛用作便携式电话设备的RF(射频)滤波器和IF(中频)滤波器。SAW滤波器包括一压电基板和形成在该压电基板主表面上的多个叉指式换能器(IDT)。当向IDT施加交流电压时，就在压电基板的表面上激发出某一频带的声波。当向这种SAW滤波器中的IDT施加一高压时，由于声波引起的基板的变形，导致IDT被物理地损坏。对于具有较窄电极指宽度(electrodefinger width)(即，具有较高频率)的滤波器的IDT，这个问题显得更为严重。有鉴于此，SAW滤波器存在电力耐受性(power resistance)低的问题，难以用作天线双工器的前端滤波器。为解决这一问题，作为对构成耐受大量电力的滤波器有用的装置，已开发出了膜体声学谐振器(以下称作FBAR)。FBAR包括基板；压电薄膜；上电极和下电极，它们是夹着压电薄膜的金属薄膜；以及形成在与基板接触的下电极之下的空腔。当在该结构中的上、下电极之间产生电势差时，夹在上电极与下电极之间的压电薄膜由于压电效应的作用在厚度方向上振动，由此显示出电谐振特性。具有这种特性的FBAR可以梯型方式连接，以形成带通滤波器。目前已知由以这种带通滤波器为代表的FBAR滤波器比SAW滤波器具有高得多的电力耐受性。带通滤波器需要在通带中具有低损耗并在阻带中表现出高抑制度。有鉴于此，用于上电极和下电极的电极材料成为制造具有FBAR的带通滤波器时的一个重要因素。对于电极材料，具有低电阻和高的声阻抗是必要的。到现在为止已提出下列电极结构。美国专利No.5,587,620(专利文献1)公开了一种电极结构，其采用钼(Mo)作为电极材料。钼制膜具有低的电阻和高的声阻抗。因此，通过在膜体声学谐振器中使用钼膜可以获得极好的谐振特性。然而，钼容易被含氟气体或酸性化学物质刻蚀，因此使得在下电极下形成空腔的方法的变化范围变窄。日本专利申请公报No.6-204776(专利文献2)公开了在下电极之下形成空腔的一种方法。通过这种方法，在单晶硅基板上利用KOH溶液等进行各向异性刻蚀，以从基板底面形成一通孔。钼(Mo)不能被KOH溶液刻蚀。因此，含有作为电极材料的钼(Mo)的下电极没有受损，并且可容易地形成空腔。日本专利申请公报No.2000-69594(专利文献3)公开了在下电极之下形成空腔的另一种方法。通过这种方法，在基板上形成的凹腔中淀积一牺牲层(sacrifice layer)。在形成下电极、压电薄膜和上电极之后，去除所述牺牲层。更具体地，在第一步骤中，通过刻蚀硅(Si)基板的表面形成一凹腔。在第二步骤中，在硅基板的表面上形成一热氧化膜(thermal oxide film)，以防止用作牺牲层的PSG(磷硅玻璃)中所含的磷扩散至硅基板中。在形成热氧化膜之后，在第三步骤中，淀积PSG以形成牺牲层。在第四步骤中，通过抛光和清洗在所淀积的牺牲层的表面上进行镜面加工(mirror finishing)，从而去除凹腔以外的牺牲层部分。在第五步骤中，在硅基板的表面上顺序淀积下电极、压电薄膜以及上电极，其中所述硅基板包括通过与所述硅基板表面相同的平面暴露的牺牲层。在第六步骤(最后一步)中，去除牺牲层以形成位于下电极之下的空腔。例如，在第六步骤中，可以通过使用稀释的H2O:HF溶液来进行牺牲层(PSG层)的去除。这样，能够以极高的刻蚀速率对PSG进行刻蚀。因此，即使使用钼作为电极材料，也可以在下电极之下形成所述空腔。但是，具有利用专利文献2中公开的方法所形成的通孔的基板的机械强度很差。因此，产品合格率低，很难进行晶片切割工序以及封装安装工序。另外，通过各向异性刻蚀形成的通孔具有大约55度的倾斜角。因此，难于以梯状方式连接彼此靠近的谐振器。结果，不能实现小尺寸设备。专利文献3中公开的方法包括大量的生产工序，并且，利用这种方法，难于以低生产成本来制造设备。另外，抛光工序会产生诸如浆料残留(slurry remnants)的问题。结果，生产合格率降低。
技术实现思路
因此，本专利技术的一个目的是提供一种膜体声学谐振器以及一种制造该膜体声学谐振器的方法，其中消除了以上的缺点。本专利技术的一个更具体的目的是提供一种膜体声学谐振器，其易于以高合格率来制造，并且成本更低、体积更小，并且具有良好的特性。本专利技术的另一个具体的目的是提供一种制造这种膜体声学谐振器的方法。本专利技术的上述目的可通过一种膜体声学谐振器来实现，该膜体声学谐振器包括形成在一基板的第一表面上的一压电薄膜；以及一下电极和一上电极，其被布置得夹着所述压电薄膜，所述压电薄膜由氮化铝制成，并且所述上电极和所述下电极中的至少一个包含一钌或钌合金层。本专利技术的上述目的还可通过一种制造膜体声学谐振器的方法来实现，该方法包括以下步骤在基板上形成一下电极；在所述基板上形成一氮化铝的压电薄膜，使该压电薄膜覆盖所述下电极；以及在所述压电薄膜上形成一上电极，所述下电极包含一钌或钌合金层。附图说明结合附图阅读以下详细说明，本专利技术的其他目的、特征以及优点将变得更加清楚，其中图1A是根据本专利技术第一实施例的FBAR的平面图；图1B是沿图1A中的线A-A所截取的FBAR的截面图；图2A至2E示出了根据本专利技术第一实施例的FBAR的制造方法；图3A至3C示出了根据本专利技术第一实施例的FBAR的制造方法；图4示出了在根据本专利技术第一实施例的FBAR的衰减极点处的抑制度；图5是根据本专利技术第一实施例的带通滤波器的平面图；图6是沿图5中的线A′-A′所截取的带通滤波器的截面图；图7是表示图5和图6中所示带通滤波器10的等效电路；图8A是根据本专利技术第二实施例的FBAR的平面图；图8B是沿图8A中的线B-B所截取的FBAR的截面图；图9示出了根据本专利技术第二实施例的FBAR的谐振特性；图10A是根据本专利技术第三实施例的FBAR的平面图；图10B是沿图10A中的线C-C所截取的FBAR的截面图；图11A至11E示出了根据本专利技术第三实施例的FBAR的制造方法；图12A至12C示出了所述根据本专利技术第三实施例的FBAR的制造方法；图13示出了根据本专利技术第三实施例的FBAR的谐振特性；以及图14是表示本专利技术第四实施例中的各钌膜的弹性模量与衰减极点处的抑制度之间的关系的图。具体实施例方式以下是参照附图对本专利技术优选实施例的说明。(第一实施例)首先，详细说明本专利技术的第一实施例。图1A和1B示出了根据本实施例的一种膜体声学谐振器(FBAR)1A的结构。图1A是FBAR 1A的平面图，而图1B是沿图1A中的线A-A所截取的FBAR 1A的截面图。如图1A和1B所示，FBAR 1A具有一形成在基板11的主表面上的压电薄膜12。例如，基板11是硅(Si)基板。在压电薄膜12中用于形成本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种膜体声学谐振器，其包括：形成在一基板的第一表面上的一压电薄膜；以及一下电极和一上电极，其被布置得夹着所述压电薄膜，所述压电薄膜由氮化铝制成，并且所述上电极和所述下电极中的至少一个包含一钌或钌合金层。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：横山刚，坂下武，西原时弘，宫下勉，佐藤良夫，
申请(专利权)人：富士通媒体部品株式会社，富士通株式会社，
类型：发明
国别省市：JP[日本]