声波谐振器制造技术

公开了一种声波谐振器，包括：基板，其包括第一腔体；第一电极，其形成在基板上方；压电层，其形成在第一电极的一个表面上；以及第二电极，其形成在压电层的一个表面上。其中，压电层包括纵向面，其不覆盖第一电极的纵向面。此外，第二电极覆盖压电层的纵向面并延伸到第一极间腔体，第一极间腔体将第一电极至少部分地与压电层间隔开。可以通过解决由于薄膜电极而出现的电阻增加来增加品质因数。出现的电阻增加来增加品质因数。出现的电阻增加来增加品质因数。

【技术实现步骤摘要】
声波谐振器
[0001]相关申请的交叉引用
[0002]本申请要求于2021年7月1日在韩国知识产权局提交的韩国专利申请第10
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2021
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0086243号的权益，其公开内容通过引用整体并入本文。


[0003]本专利技术涉及一种用于射频(RF)通信的谐振器，更具体地，涉及一种具有较小功率损耗的薄膜体声波谐振器(FBAR)。

技术介绍

[0004]无线移动通信技术需要能够在有限频带内有效传输信息的各种射频(RF)组件。特别地，在RF组件中，滤波器是移动通信技术中使用的必要组件之一，并且能够通过在多个频带中选择用户所需的信号或对要发送的信号进行滤波来实现高质量的通信。
[0005]目前，介质滤波器和表面声波(以下称为SAW)滤波器大多数用作用于无线通信的RF滤波器。介质滤波器具有高介电常数、低插入损耗、高温稳定性、高抗振性和高抗冲击性等优点。然而，介质滤波器在作为技术发展的最新趋势的小型化和单片微波集成电路(MMIC)领域存在局限性。此外，与介质滤波器相比，SAW滤波器具有小尺寸，容易处理信号，具有简单的电路，并且使用半导体工艺来制造以便于大量生产。此外，与介质滤波器相比，SAW滤波器由于在通带内具有高侧抑制而具有发送和接收高级信息的优点。然而，由于SAW滤波器工艺包括使用紫外线(UV)的曝光工艺，因此存在叉指换能器(IDT)的线宽限于约0.5μm的缺点。因此，存在无法使用SAW滤波器来覆盖3GHz以上的超高频带的问题，因此，在半导体基板上形成MMIC结构和单芯片时存在基本的困难。
[0006]为了克服这些限制和问题，已经提供了一种能够完全实现频率控制电路的薄膜体声波谐振器(FBAR)滤波器，它与其他有源器件集成在现有半导体(Si或GaAs)基板上，作为MMIC。
[0007]FBAR是一种低成本、小尺寸、品质因数高的薄膜器件，适用于900MHz至10GHz的各种频段的无线通信设备、军用雷达等。此外，FBAR的尺寸减小为介质滤波器和集总常数(LC)滤波器的几百分之一，并且插入损耗比SAW滤波器小得多。因此，FBAR被认为是最适合需要高稳定性和高品质因数的MMIC的器件之一。
[0008]FBAR滤波器是通过使用RF溅射方法在作为半导体基板的硅(Si)或砷化镓(GaAs)上沉积作为压电介电材料的氧化锌(ZnO)、氮化铝(AlN)等形成的，并因此由于压电特性而引起谐振。也就是说，FBAR可以通过在两个电极之间沉积压电薄膜并引起体声波来产生谐振。
[0009]迄今为止，人们已经研究了各种形式的FBAR结构。在膜型FBAR的情况下，氧化硅(SiO2)膜沉积在基板上，并且使用通过各向同性蚀刻在基板的相对侧中形成的腔体来形成膜层。此外，在SiO2膜上形成下电极，通过使用RF磁控溅射法在下电极上沉积压电材料形成压电层，并且在压电层上形成上电极。
[0010]上述膜型FBAR由于该腔体而具有功率损耗和介电损耗较小的优点。然而，膜型FBAR存在以下问题：由于硅基板的方向性，器件占用面积大，并且在后续封装工艺中由于结构稳定性低导致损坏而导致良率下降。因此，近来，为了减少由膜引起的损失并简化器件制造工艺，出现了气隙型FBAR和布拉格反射器型FBAR。
[0011]布拉格反射器型FBAR具有这样的结构：通过在基板上交替沉积彼此具有高声阻抗差异的材料而形成反射器层，并且依次堆叠下电极、压电层和上电极。这里，已经通过压电层的声波能量可以不向基板传递并且全部被反射层反射，从而有效地产生谐振。虽然布拉格反射器型FBAR结构良好，并且没有因弯曲而产生的应力，但存在以下缺点：难以精确地形成反射器层，该反射器层具有用于全反射的4层或更多层厚度的反射层，并且制造需要大量时间和大量费用。
[0012]另一方面，在具有使用气隙而不是反射器层将基板与谐振部分隔离的结构的传统FBAR的情况下，通过在硅基板的表面上进行各向异性蚀刻来实现牺牲层，并通过化学机械抛光进行表面处理，依次沉积绝缘层、下电极、压电层和上电极，并且去除牺牲层，通过过孔形成气隙，从而实现FBAR。
[0013]在该传统FBAR结构中，压电层形成在上电极和下电极之间，并且上电极和下电极仅安装在压电层的必要区域中，从而利用压电效应。因此，该传统结构具有很大的机械锚固损失，这导致机械能降低。
[0014]在上电极或下电极的情况下，钼(Mo)、钌(Ru)、钨(W)等用于增加声阻抗。由于电极材料的趋肤深度取决于滤波器的频率，并且电极的厚度通常远小于趋肤深度，所以在压电层的谐振点处形成的电荷不能通过引线充分传输，因此品质因数减少。
[0015]【相关技术文献】
[0016]【专利文献】
[0017]专利文献0001：韩国专利公开第10
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2004
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0102390号(2004年12月8日公开)。

技术实现思路

[0018]本专利技术旨在解决由感应淬火引起的并且被指出为薄膜电极的问题的电损耗的增加。
[0019]本专利技术还旨在通过声波谐振器中焊盘位置的变化以及电极和压电层的结构变化来补偿被指出为问题的传统薄膜电极的电损耗。
[0020]本专利技术还旨在提供一种电极结构，该电极结构适合于去除由于彼此接近布置的电极而出现的寄生电容。
[0021]本专利技术还旨在解决由滤波器必须处理的信号频率的增加导致的电极变薄而导致电阻增加所引起的问题。
[0022]根据本专利技术的一个方面，提供一种声波谐振器，包括：基板，其包括第一腔体；第一电极，其形成在基板上方；压电层，其形成在第一电极的一个表面上；以及第二电极，其形成在压电层的一个表面上。其中，第一电极和压电层包括与第一腔体的一个边缘至另一个边缘相对应的重叠区域。第一电极具有在基于第一腔体的另一个边缘的重叠区域之外的纵向面。压电层具有纵向面，其不覆盖第一电极的纵向面。第二电极与第一腔体重叠，覆盖压电层的纵向面，并延伸至保持第二电极与第一电极之间的间隙的一个或多个极间腔体。
[0023]极间腔体可以包括第一极间腔体，第一极间腔体覆盖第一电极的纵向面和基板的一部分，与第二电极延伸到的底面接触，并且形成在基于第一腔体的另一个边缘的重叠区域之外的第一电极和压电层之间。
[0024]此外，极间腔体还可以包括第二极间腔体，该第二极间腔体与第二电极和压电层的纵向面接触。
[0025]该声波谐振器还可以包括第二极间腔体，该第二极间腔体与第二电极、压电层的纵向面和第一极间腔体接触。
[0026]第二电极可以包括翼区域，该翼区域具有第二腔体，该第二腔体在第二电极和压电层之间的重叠区域的一个边缘附近。
[0027]第二电极可以包括在一侧的翼区域和在另一侧的桥区域，在第二电极和压电层之间，该翼区域具有第二腔体，该桥区域具有第三腔体。此外，第二腔体、第三腔体和第一极间腔体可以填充有空气。
[0028]第一电极和压电层包括与第一腔体的一个边缘至另一个边缘相对应的重叠区域，并本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种声波谐振器，包括：基板，其包括第一腔体；第一电极，其形成在所述基板上方；压电层，其形成在所述第一电极的一个表面上；和第二电极，其形成在所述压电层的一个表面上，其中所述压电层包括纵向面，其不覆盖所述第一电极的纵向面，并且其中所述第二电极覆盖所述压电层的纵向面并且延伸到第一极间腔体，所述第一极间腔体将所述第一电极与所述压电层至少部分地间隔开。2.根据权利要求1所述的声波谐振器，其中所述第一极间腔体覆盖所述第一电极的纵向面和所述基板的一部分，并且与所述第二电极延伸到的底面接触。3.根据权利要求1所述的声波谐振器，还包括第二极间腔体，所述第二极间腔体将所述第二电极与所述压电层至少部分地间隔开。4.根据权利要求1所述的声波谐振器，其中所述第二电极包括翼区域，所述翼区域具有在所述第二电极和所述压电层之间的第二腔体，并且所述翼区域形成为使得所述第二腔体是封闭的。5.根据权利要求1所述的声波谐振器，其中所述第二电极包括在一侧的翼区域和在另一侧的桥区域，所述翼区域具有第二腔体，所述桥区域具有在所述第二电极和所述压电层之间的第三腔体，并且其中所述第二腔体、所述第三腔体和所述第一极间腔体填充有空气。6.根据权利要求1所述的声波谐振器，其中所述第一电极和所述压电层包括与所述第一腔体的一个边缘至另一个边缘相对应的重叠区域，并且其中所述第二电极形成为在延伸区域中比在所述重叠区域中更厚。7.根据权利要求1所述的声波谐振器，其中所述第二电极具有根据所述压电层的纵向面的形状以V形或U形延伸的厚度。8.一种声波谐振器，包括：基板，其包括第一腔体；第一电极，其形成在所述基板上方；压电层，其形成在所述第一电极的一个表面上；和第二电极，其...

【专利技术属性】
技术研发人员：崔桓准，朴焌，金炳宪，朴钟贤，
申请(专利权)人：天津威盛电子有限公司，
类型：发明
国别省市：