压电薄膜谐振器及其制造方法技术

本发明专利技术提供了压电薄膜谐振器及其制造方法。一种压电薄膜谐振器包括：下电极，其设置在基板上；压电膜，其设置在下电极上并包括至少两层；上电极，其设置在压电膜上，并具有面对下电极且与下电极一起夹着压电膜的区域；和绝缘膜，其设置在下电极和上电极彼此面对的区域中，并在所述至少两层的各层之间，其中绝缘膜的上表面比绝缘膜的下表面平坦。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术的特定方面涉及压电薄膜谐振器和用于制造压电薄膜谐振器的方法。
技术介绍
随着诸如移动电话单元的移动通信设备的快速普及，对小且轻的谐振器以及具有该谐振器的滤波器的需求增大。近来，开发具有仅允许在特定频率范围中的电信号通过的特性的高频通信用滤波器，该特性是通过组合具有压电材料的表面声波谐振器和使用压电薄膜的厚度振动的压电薄膜谐振器而获得的。使用表面声波谐振器或压电薄膜谐振器的滤波器的外形小于电介质滤波器的外形。并且，表面声波谐振器的Q值高于电介质滤波器的Q值。因此，表面声波谐振器适合于需要陡的滚降特性的移动通信设备(诸如小的移动电话单元)的高频组件。双工器用作具有表面声波谐振器或压电薄膜谐振器的梯型滤波器的应用组件。双工器具有收发功能，并用作发送信号频率与接收信号频率不同的无线设备。存在作为压电薄膜谐振器的FBAR (膜体声波谐振器)类型和SMR (固态装配型谐振器)类型。FBAR类型的压电薄膜谐振器具有在基板上按照下电极、压电薄膜和上电极的顺序层叠的层叠结构。在下电极和上电极之间夹着压电膜的区域是谐振部。在谐振部的下电极的下方形成腔。另一方面，SMR类型的压电薄膜谐振器具有替代腔而设置声学多层膜的结构。声学多层膜具有这样的结构其中具有较高声阻抗并具有λ/4的厚度的膜和具有较低声阻抗并具有λ/4的厚度的膜层叠(λ :声波的波长)。使用压电薄膜谐振器的滤波器或双工器具有频率的温度特性。随着移动电话单元等的性能变得越高，需要改进温度特性，并且需要降低诸如谐振频率或反谐振频率的频率的温度系数的绝对值。日本专利申请公报No. 58-137317 (以下称为文献I)公开一种如图5所示在压电膜之间设置温度系数的符号与压电膜的温度系数的符号相反的薄膜，并且降低了频率的温度系数的绝对值。Qiang Zou和6个人的“High Coupling CoefficientTemperature Compensated FBAR Resonator for Oscillator Application with WidePulling Range，，(Frequency Control Symposium, 2010IEEE International, p646_651)公开了如图2所示在下电极和压电膜之间设置充当温度补偿膜的氧化硅膜，金属膜覆盖氧化硅膜，改善了频率的温度特性，并且提高了机电耦合系数(K2)。在压电薄膜谐振器中，压电膜的配向性是用于确定谐振特性的重要因素之一。但是，压电膜的配向性可能紊乱，如在文献I的结构中担当温度补偿膜的薄膜由压电膜夹着的情况下。
技术实现思路
根据本专利技术的方面，提供了一种压电薄膜谐振器，其包括下电极，其设置在基板上；压电膜，其设置在下电极上，并包括至少两层；上电极，其设置在压电膜上，并具有与下电极一起夹着压电膜并面对下电极的区域；和绝缘膜，其设置在所述至少两层的各层之间并且在下电极和上电极彼此面对的区域中，其中绝缘膜的上表面比绝缘膜的下表面平坦。3根据本专利技术的另一方面，提供了一种用于制造压电薄膜谐振器的方法，该方法包 括以下步骤在基板上形成下电极；在下电极上形成第一压电膜；在第一压电膜上形成绝 缘膜；使绝缘膜的上表面平坦化；在上表面被平坦化了的绝缘膜上形成第二压电膜；以及 在第二压电膜上形成具有与下电极一起夹着第一压电膜、绝缘膜和第二压电膜并面对下电 极的区域的上电极。附图说明图1示出了根据第一比较例的压电薄膜谐振器的谐振部的示意性截面图；图2示出了例示了绝缘膜的上表面的平坦度的截面图；图3中A示出了根据第一实施方式的压电薄膜谐振器的示意性顶面图；图3中B示出了沿图3中A的线A-A截取的示意性截面图；图3中C示出了沿图3中A的线B-B截取的示意性截面图；图4A至图4H示出了用于例示根据第一实施方式的压电薄膜谐振器的制造方法的 示意性截面图；图5示出用于例示绝缘膜的上表面的平坦度的示意性截面图；图6A示出了根据第一实施方式的压电薄膜谐振器的频率的温度特性的测量结 果;图6B示出了根据第二比较例的压电薄膜谐振器的频率的温度特性的测量结果；图7示出了根据第一实施方式的第一变型实施方式的压电薄膜谐振器的示意性 截面图；图8示出了根据第一实施方式的第二变型实施方式的压电薄膜谐振器的示意性 截面图；以及图9示出了根据第二实施方式的压电薄膜谐振器的制造方法的流程的示例。 具体实施例方式将给出对根据第一比较例的压电薄膜谐振器的描述。图1示出了压电薄膜谐振器 的谐振部的示意性截面图。如图1所示，通过溅射法等，在下电极50上形成第一压电膜52。 下电极50由Ru (钌)等制成。第一压电膜52由A1N等制成。通过溅射法等，在第一压电 膜52上形成担当温度补偿膜的绝缘膜54。通过溅射法等，在绝缘膜54上形成第二压电膜 56。第二压电膜56由A1N等制成。因为绝缘膜54担当温度补偿膜，所以绝缘膜54的温度 系数的符号与第一压电膜52和第二压电膜56的弹性常数的温度系数的符号相反。绝缘膜 54由Si02等制成。例如，绝缘膜54与第一压电膜52的上表面接触。例如，第二压电膜56 与绝缘膜54的上表面接触。通过溅射法等，在第二压电膜56上形成由Ru等制成的上电极 58。下电极50和上电极58彼此面对并且夹着第一压电膜52和第二压电膜56。在下 电极50和上电极58彼此面对的区域中，第一压电膜52和第二压电膜56夹着绝缘膜54。 因而，担当温度补偿膜的绝缘膜设置在下电极和上电极彼此面对的区域中。这允许改善频 率的温度特性，如在文件1中描述的。将给出对绝缘膜54的上表面的平坦度的描述。图2示出例示了绝缘膜54的上表面的平坦度的示意性截面图。如图2所示，通过溅射法等，在下电极50上形成第一压电膜52，并且第一压电膜52具有0.6 μ m等的厚度。因此，第一压电膜52的上表面60的平坦度差。通过溅射法等形成绝缘膜54，并且绝缘膜54与第一压电膜52的上表面60接触。绝缘膜54具有25nm等的厚度。因此，绝缘膜54的上表面62受第一压电膜52的上表面60的平坦度的影响，并具有第一压电膜52的上表面60所转印的形状。即，绝缘膜54的上表面62的平坦度与第一压电膜52的上表面60的平坦度大致相同。因此，绝缘膜54的上表面62的平坦度也是差的。并且，通过溅射法等，第二压电膜56形成为与平坦度差的绝缘膜54的上表面62接触。因而，在根据第一比较例的压电薄膜谐振器中，因为绝缘膜54设置在第一压电膜52和第二压电膜56之间，所以可以改善频率的温度特性。但是，第二压电膜56设置为与平坦度差的绝缘膜54的上表面62接触。因此，第二压电膜56的c轴配向性劣化。T. Yokoyama和四个人的“New Electrode Material for Low-Ioss and High-QFBAR Filters”(IEEEUltrasonic Symposium2004, p429-432)公开了压电膜的c轴配向性对压电薄膜谐振器的谐振特性的影响大。因此，如在根据第一比较例的压电薄膜谐振器的情况中，当第二压电膜56的c轴配向性劣化时，谐振特性可能劣化。将给出对这样一种压电薄膜谐振器的描述，该压电薄膜谐振器改善了频率的温度特性，抑制压电膜本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种压电薄膜谐振器，该压电薄膜谐振器包括：下电极，其设置在基板上；压电膜，其设置在所述下电极上并且包括至少两层；上电极，其设置在所述压电膜上，并且具有与所述下电极一起夹着所述压电膜且面对所述下电极的区域；以及绝缘膜，其设置在所述至少两层的各层之间并且在所述下电极和所述上电极彼此面对的区域中，其中，所述绝缘膜的上表面比所述绝缘膜的下表面平坦。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：上田政则，谷口真司，西原时弘，
申请(专利权)人：太阳诱电株式会社，
类型：发明
国别省市：