声波器件制造技术

本发明专利技术提供了声波器件。声波器件包括：基板；下电极，其位于基板上；压电膜，其位于下电极上，并且由c轴方向的晶格常数与a轴方向的晶格常数之比小于1.6的氮化铝制成；以及上电极，其位于压电膜上，并隔着压电膜面对下电极。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术的一些方面涉及声波器件。
技术介绍
近些年，广泛使用诸如移动电话的通信设备。存在使用声波的声波器件被用作通信设备和双工器等的滤波器的情况。作为声波器件的示例，存在使用表面声波(SurfaceAcoustic Wave:SAW)的器件、使用体声波(Bulk Acoustic Wave:BAW)的器件等。压电薄膜谐振器是使用BAW的器件,并包括FBAR (Film Bulk Acoustic Resonator:膜体声波谐振器)、SMR (Solidly Mounted Resonator:固态装配型谐振器)等。另外，存在着使用拉姆波(Lamb Wave)的器件。当压电膜的机电稱合系数变大时,声波器件的频率特性改善,并且带宽变宽成为可能。日本专利申请公报No. 2002-344279公开了一种通过使用含有碱土金属和稀土金属的压电薄膜来改善压电薄膜谐振器的特性的技术。日本专利申请公报No. 2009-10926公开了一种通过使用含有钪的压电薄膜来改善压电薄膜谐振器的特性的技术。IEEE TRANSACTIONS ON ULTRASONICS, FERROELECTRICS AND FREQUENCYCONTROL (vol. 47，p. 292，2000)公开了一种通过控制由氮化铝(AlN)制成的压电薄膜的配向性来增加压电薄膜谐振器的机电耦合系数的技术。但是，可能存在通过常规技术难以获得足够高的机电耦合的情况。
技术实现思路
根据本专利技术的方面，提供了一种声波器件，其包括基板；下电极，其位于基板上；压电膜，其位于下电极上，并且由c轴方向的晶格常数与a轴方向的晶格常数之比小于1.6的氮化铝制成；以及上电极，其位于压电膜上，并且隔着压电膜面对下电极。根据本专利技术的另一方面，提供了另一种声波器件，其包括基板；下电极，其位于基板上；压电膜，其位于下电极上，并且由c轴方向的晶格常数小于0. 498nm的氮化铝制成；以及上电极，其位于压电膜上，并且隔着压电膜面对下电极。附图说明图IA是示出了 FBAR的平面图，而图IB是示出了 FBAR的截面图；图2中A是示出了在晶格常数之比c/a的变化率和压电常数的变化率之间的关系的曲线图，而图2中B是示出晶格常数之比c/a的变化率和机电耦合系数的变化率之间的关系的曲线图；图3是示出晶格常数之比c/a的变化率和残余应力之间的关系的曲线图；图4是示出在改变压电薄膜的成分的情况下晶格常数之比c/a的变化率和压电常数的变化率之间的关系的曲线图；图5A是示出从图4提取的压电薄膜的成分和晶格常数之比的变化率之间的关系的曲线图，而图5B是示出从图4提取的压电薄膜的成分和压电常数的变化率之间的关系的曲线图；图6A至图6C是示出根据第一实施方式的FBAR的制造方法的截面图；图7A是示出调整压电薄膜的残余应力的示例的示意图，而图7B是示出根据第一实施方式的变型实施方式的FBAR的截面图；图8A和图8B是示出声波器件的另一示例的截面图；以及图9A和图9B是不出声波器件的另一不例的截面图。具体实施例方式以下，将给出作为声波器件的示例的FBAR的描述。现在将给出FBAR的结构的描述。图IA是示出FBAR的平面图，而图IB是示出FBAR的截面图，并示出沿图IA的线A-A 截取的截面。如图IA和图IB所示，FBAR 100包括基板10、下电极12、压电薄膜14和上电极16。下电极12位于基板10上。穹形空间18形成在基板10和下电极12之间。换言之，在空间18的中央区域中基板10和下电极12之间的距离大，而在空间18的周围区域中基板10和下电极12之间的距离小。下电极12露出到空间18。压电薄膜14位于下电极12上。上电极16位于压电薄膜14上。换言之，下电极12和上电极16将压电薄膜14夹在它们之间。下电极12、压电薄膜14和上电极16交叠，并且形成谐振区域11。在谐振区域11中激励的声波沿厚度方向(图IB的纵向方向)振荡,而沿表面方向(图IB的横向方向)传播。下电极12的从压电薄膜14的开口部露出的部分充当用于提取电信号的端子部。连接到空间18的引入路径13设置于下电极12。穴部15形成在引入路径13的端部处。在用于形成空间18的处理中使用引入路径13和穴部15。基板10由诸如硅(Si)、玻璃、砷化镓(GaAs)等的绝缘材料制成。下电极12具有钌/铬(Ru/Cr)的双层结构，而上电极16具有Cr/Ru的双层结构。换言之，下电极12和上电极16各通过从靠近压电薄膜14侧起按照Cr层和Ru层的顺序层叠Cr层和Ru层来形成。下电极12的Cr层具有例如IOOnm的厚度，而Ru层具有例如250nm的厚度。上电极16的Cr层具有例如20nm的厚度，而Ru层具有例如250nm的厚度。压电薄膜14由具有(002)方向的主轴的氮化招(AlN)制成。换言之,压电薄膜14具有c轴指向厚度方向而a轴指向表面方向的配向性。随着压电薄膜14的机电耦合系数JL2/变高，FBAR 100的特性提高。区成压电薄膜14的AlN的晶体结构影响机电耦合系数女执行仿真和实验，以检查晶体结构和机电耦合系数灸Z间的关系。在仿真中，通过使用伪电势方法作为计算技术和使用ABINIT作为用于计算的程序，而执行包括AlN的结构优化的电子状态的第一原理计算。可以通过计算在稳定结构中的AlN的电子状态，获得c轴方向的晶格常数C、以及晶格常数c与a轴方向的晶格常数a之比(晶格常数之比)c/a。另外，可以通过向稳定结构中的AlN的晶格添加应变，获得压电常数e33、弹性常数C33和c轴方向的介电常数ε33。换言之，可以获得在改变晶格常数c和晶格常数之比c/a的情况下的压电常数e33、弹性常数C33和介电常数ε33。用下面的公式来表示机电耦合系数Jh23与压电常数e33、弹性常数C33以及介电常数ε 33之间的关系。 基于公式1，可以获得在改变晶格常数c和晶格常数之比c/a的情况下机电耦合系数的变化。根据 JCPDS(Joint Committee on Power Diffraction Standard:粉末衍射标准联合委员会)卡图，在晶格上不存在应变的情况下，晶格常数c是O. 498nm,晶格常数之比c/a是I. 6。就是说，晶格常数c的块体值(bulk value)是O. 498nm,而晶格常数之比c/a的块体值是I. 6。图2中A是示出晶格常数之比c/a的变化率和压电常数的变化率之间的关系的曲线图。水平轴表示晶格常数之比c/a的变化率，而垂直轴表示压电常数e33的变化率。晶格常数之比c/a的变化率是以块体值I. 6为基准的变化率。压电常数e33的变化率是以在不向晶格添加应变的情况下的压电常数e33为基准的变化率。如图2中A所示，当晶格常数之比c/a的变化率为负时，压电常数e33的变化率变为正。当晶格常数之比c/a的变化率为正时，压电常数e33的变化率变为负。换言之，由于晶格常数之比c/a变为小于它的块体值I. 6，所以压电常数e33变大。如从上面公式I清楚的，随着压电常数e33变大，机电耦合系数 也变大。例如，当晶格常数c变为大于它的块体值O. 498nm时，晶格常数之比c/a的变化率变为负。图2中B是示出了晶格常数之比c/a的变化率和机电耦本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种声波器件，该声波器件包括：基板；下电极，其位于所述基板上；压电膜，其位于所述下电极上，并且由c轴方向的晶格常数与a轴方向的晶格常数之比小于1.6的氮化铝制成；以及上电极，其位于所述压电膜上，并且隔着所述压电膜面对所述下电极。

【技术特征摘要】
...

【专利技术属性】
技术研发人员：横山刚，
申请(专利权)人：太阳诱电株式会社，
类型：发明
国别省市：