具有改进的压电极化均匀性的体声波器件制造技术

本公开涉及体声波(BAW)器件，特别是涉及BAW器件的制造。本公开相应地提供一种BAW器件及用于制造该BAW器件的方法，其中BAW器件具有改进的压电极化均匀性。为此，BAW器件(100)包括一个或多个种子元件(105)，布置在BAW器件的交错层(102)中并且与设置在交错层上的压电层(103)接触。一个或多个种子元件(105)布置在中间区域的下方，该中间区域是压电层的紧邻谐振器核心区域的区域，谐振器核心区域是压电层(103)的位于第一顶部电极(106)和第一底部电极(104)之间的区域，第一顶部电极和第一底部电极将压电层的至少部分夹在中间。电极将压电层的至少部分夹在中间。电极将压电层的至少部分夹在中间。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】具有改进的压电极化均匀性的体声波器件


[0001]本公开涉及体声波(Bulk Acoustic Wave，BAW)器件，特别是涉及BAW器件的制造。相应地，本公开提供一种BAW器件以及用于制造该BAW器件的方法，其中该BAW器件具有改进的压电极化均匀性。改进的压电极化均匀性归因于BAW器件的压电层，该压电层具有增强的结晶质量，例如，特别是在BAW器件的不同BAW谐振器之间的位置中显示出较低的c轴方向紊乱。

技术介绍

[0002]声波器件是现代电子电路的重要组件。特别地，高频选择性在保持低电子插入损耗的同时，需要在滤波器拓扑中耦合的高品质因数机械谐振器。
[0003]BAW谐振器配置为将电时变信号耦合至在压电材料的主体中传播的机械波，即，BAW谐振器配置为将电信号耦合至BAW。传统的BAW谐振器是使用薄压电层生产的，该压电层通常设置在反射元件上。在薄膜体声谐振器(film bulk acoustic resonator，FBAR)的情况下，反射元件是腔体，而在固体装配型声谐振器(solidly mounted acoustic resonator，SMR)的情况下，反射元件是声镜或包括由高声阻抗材料和低声阻抗材料形成的交替层的布拉格反射器。
[0004]BAW谐振器可以机电地耦合的基本振动模式是厚度延伸(thickness
‑
extensional，TE)模式。该模式基于在薄压电材料厚度方向上传播的纵波。在某些情况下，可以使用其他类别的压电材料，在这种情况下，基本振动模式也可以是厚度剪切(thickness
‑
shear，TS)模式。也就是说，TE和TS的角色可以根据所选的压电材料的核心振动模式进行互换。
[0005]为了获得高质量的电信号，在BAW谐振器内产生的机械谐振应当尽可能高效，并且应当产生最少量的机械损耗。BAW谐振器中的机械损耗主要由机械能的声辐射，例如，通过布拉格反射器这样的反射元件，进入基板而引起的。其他引起机械损耗的途径为BAW谐振器边缘处或不存在布拉格反射器或类似反射元件的其他位置处的能量辐射和散射。
[0006]此外，由于压电材料本身中的多个畴或晶界引起的波散射，压电材料的生长不良也会增加声学损耗。热弹性阻尼也可能是BAW谐振器中机械损耗的重要来源，其也是由压电晶体生长不良引起的。
[0007]因此，为了提高BAW谐振器的机械品质因数，以及两个或多个BAW谐振器的压电机电耦合强度(最终会影响可实现的滤波器带宽)，通常需要高质量的压电生长。
[0008]随着前端模块中滤波器和器件数量的增加，对滤波器的整体实现尺寸提出了更严格的要求。因此，还需要减小BAW谐振器的平面图面积，并且减小谐振器间的距离。然而，随着BAW器件的不同BAW谐振器之间的间隔减小，压电材料的结晶取向和c轴取向的任何微小变化都会对BAW器件的整体性能不利。实际上，压电层的c轴可能需要有限的水平距离，以便将c轴重新对准正确的竖直轴。c轴在其中不能正确取向的死区，最终可能会降低BAW器件的性能。
[0009]迄今为止，其中一些问题已通过以下方法得到解决：
[0010]·
在一种方法中，选取尽可能光滑的示例性BAW谐振器的底部电极及其边缘形状，即避免尖锐边缘并且产生倾斜的轮廓。然而，缺点是需要高度优化的底部电极蚀刻方案，这会增加总体器件成本。此外，即使电极的倾斜角度很大，在这些边缘处总是存在产生裂纹和强晶界的风险。
[0011]·
在另一种方法中，示例性BAW谐振器之间保持足够大的间隔，以避免未对准的压电对边缘的任何影响。然而，缺点是，为了避免相邻谐振器紧密邻近的影响，这种方法无法针对超紧凑型滤波器拓扑。另一个缺点是，没有明确的方法来模拟器件边缘处的压电性的各种极化方向的影响，例如对静电、力学等的影响。

技术实现思路

[0012]鉴于上述问题和缺点，本专利技术的实施例旨在改进传统的BAW器件，特别是上述方法和示例性BAW谐振器。一个目的是提高BAW器件中压电材料的结晶质量，以提高极化质量，即增强压电极化均匀性。具体地，应该提高位于不同BAW谐振器之间的压电材料的质量。为此，需要更高质量的压电材料生长。因此，面向大型压电机电耦合图形。
[0013]对于本专利技术的实施例，专利技术人考虑的一个特别的问题是：压电层的沉积，以及在BAW谐振器(区域)的边缘处所产生的压电材料的质量，高度依赖于压电材料沉积在其上的边缘终止种子层或者衬底，即依赖于在BAW器件中压电层下方的材料类型。
[0014]该目的通过如所附独立权利要求中描述的本专利技术的实施例来实现。在从属权利要求中进一步定义了本专利技术实施例的有利实施方式。
[0015]特别地，本专利技术的实施例基于压电材料下方的种子层的上述特定问题。
[0016]本公开的第一方面提供了一种BAW器件，包括：衬底；交错层，设置在所述衬底上；压电层，设置在交错层上，并配置为传播BAW；第一顶部电极和第一底部电极，将压电层的至少部分夹在中间以形成第一BAW谐振器，其中第一BAW谐振器包括第一谐振器核心区域，该第一谐振器核心区域是压电层的位于第一顶部电极和第一底部电极之间的区域，并且其中第一底部电极设置在交错层中或者与交错层接触的压电层中；以及，一个或多个种子元件，布置在交错层中并与压电层接触，其中该一个或多个种子元件布置在中间区域下方，该中间区域是压电层的紧邻第一谐振器核心区域的区域。
[0017]与压电层接触的该一个或多个种子元件(即，在BAW器件的制造过程中，压电层可以沉积在一个或多个种子元件上)，有助于提高压电层的质量(特别是，它们可以促进单晶生长)，从而有助于提高压电材料的极化均匀性，即压电层的极化均匀性。因此，由于上述问题得到缓解，从而提供了一种改进的BAW器件。
[0018]压电层下方的恰当的种子层的选择(特别是一个或多个种子元件的选择)可取决于被选为BAW谐振器的核心材料的压电材料的晶体结构。在薄膜沉积过程中，优选地，在种子层和压电层之间存在原子、离子和分子布置的恰当的匹配，以实现尽可能好的晶体生长。特别地，种子层的选择可以促进薄膜压电层的单晶、接近完美的c轴生长。
[0019]在第一方面的一种实施形式中，BAW器件还包括：第二顶部电极和第二底部电极，将压电层的至少部分夹在中间以形成第二BAW谐振器，其中第二BAW谐振器包括第二谐振器核心区域，该第二谐振器核心区域为压电层的位于第二顶部电极与第二底部电极之间的区
域，其中第二底部电极设置在交错层中或者与交错层接触的压电层中；并且其中，一个或多个种子元件中的至少一个布置在位于第一谐振器核心区域和第二谐振器核心区域之间的中间区域的部分的下方。
[0020]因此，特别地，通过使用一个或多个种子元件，第一BAW谐振器和第二BAW谐振器之间的压电材料的质量得到了改善。因此，可以实现大型压电机电耦合图形。
[0021]在第一方面的一种实施形式中，第一和/或第二底部电极设置在交错层中，并且与该一个或多个本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种体声波BAW器件(100)，包括：衬底(101)；交错层(102)，设置在所述衬底(101)上；压电层(103)，设置在所述交错层(102)上，并配置为传播BAW；第一顶部电极(106)和第一底部电极(104)，将所述压电层(103)的至少部分夹在中间以形成第一BAW谐振器，其中，所述第一BAW谐振器包括第一谐振器核心区域，所述第一谐振器核心区域是所述压电层(103)的位于所述第一顶部电极(106)和所述第一底部电极(104)之间的区域，并且其中，所述第一底部电极(104)设置在所述交错层(102)中或者与所述交错层(102)接触的所述压电层(103)中；以及一个或多个种子元件(105)，布置在所述交错层(102)中并与所述压电层(103)接触，其中，所述一个或多个种子元件(105)布置在中间区域的下方，所述中间区域是所述压电层(103)的紧邻所述第一谐振器核心区域的区域。2.根据权利要求1所述的BAW器件(100)，还包括：第二顶部电极(906)和第二底部电极(904)，将所述压电层(103)的至少部分夹在中间以形成第二BAW谐振器，其中，所述第二BAW谐振器包括第二谐振器核心区域，所述第二谐振器核心区域是所述压电层(103)的位于所述第二顶部电极(906)和所述第二底部电极(904)之间的区域，其中，所述第二底部电极(904)布置在所述交错层(102)中或者与所述交错层(102)接触的所述压电层(103)中；并且其中，所述一个或多个种子元件(105)中的至少一个布置在位于所述第一谐振器核心区域和所述第二谐振器核心区域之间的所述中间区域的部分的下方。3.根据权利要求1或2所述的BAW器件(100)，其中：所述第一底部电极(104)和/或第二底部电极(904)布置在所述交错层(102)中并且与所述一个或多个种子元件(105)处于相同水平。4.根据权利要求1至3中任一项所述的BAW器件(100)，其中：所述第一底部电极(104)和/或第二底部电极(904)与所述一个或多个种子元件(105)具有相同的层结构。5.根据权利要求1至4中任一项所述的BAW器件(100)，其中：所述第一底部电极(104)和/或第二底部电极(904)和所述一个或多个种子元件(105)每个包括一个或多个金属层(104b，104c，904b，904c，105b，105c)，以及设置在所述一个或多个金属层(104b，104c，904b，904c，105b，105c)上并与所述压电层(103)接触的种子层(104a，904a，105a)。6.根据权利要求1至5中任一项所述的BAW器件(100)，其中：所述一个或多个种子元件(105)包括在远离所述第一底部电极(104)和/或第二底部电极(904)的方向上一个接一个地放置的两个或多于两个种子元件(105)。7.根据权利要求1至6中任一项所述的BAW器件(100)，其中：所述一个或多个种子元件(105)包括沿着所述第一BAW谐振器和/或所述第二BAW谐振器的一个或多个侧边缘一个接一个地放置的两个或多于两个种子元件(105)。
8.根据权利要求1至7中任一项所述的BAW器件(100)，其中：所述一个或多个种子元件(105)包括两个或多于两个种子元件(105)的第一周期性布置。9.根据权利要求8所述的BAW器件(100)，其中：所述一个或多个种子元件(105)包括两个或多于两个种子元件(105)的第二周期性布置，并且所述第一周期性布置和所述第二周期性布置在以下特性中的或多个方面彼此不同：所述种子元件(105)的形状、所述种子元件(105)的尺寸、相邻种子元件(105)之间的间距、所述种子元件(105)的层堆叠、所述种子元件(105)的材料特性。10.根据权利要求1至9中任一项所述的BAW器件(100)，其中：所述一个或多个种子元件(105)包括至少两个种子元件(105)，所述至少两个种子元件(105)在其形状和/或尺寸上相同；和/或所述一个或多个种子元件(105)包括至少两个种子元件(105)，所述至少两个种子元件(105)在其形状和/或尺寸上彼此不同。11.根据权利要求1至10中任一项所述的BAW器件(100)，其中，在所述BAW器件(100)的俯...

【专利技术属性】
技术研发人员：安德烈，
申请(专利权)人：华为技术有限公司，
类型：发明
国别省市：