具有多个横向特征的声谐振器制造技术

本发明专利技术涉及具有多个横向特征的声谐振器，公开了一种薄膜体声谐振器(FBAR)，其包括在腔体上方堆叠在衬底上的第一电极、堆叠在第一电极上的压电层以及堆叠在压电层上的第二电极。多个横向特征形成在第二电极的表面上，横向结构包括多个台阶结构。

【技术实现步骤摘要】
具有多个横向特征的声谐振器
本技术涉及具有多个横向特征的声谐振器。
技术介绍
换能器通常将电信号转换为机械信号或振动，和/或将机械信号或振动转换为电 信号。特别地，声学换能器将电信号转换为声信号(声波)并且经由逆向和直接的压电效 应将接收到的声波转换为电信号。声学换能器通常包括诸如薄膜体声波谐振器(FBAR)、表 面声波(SAW)谐振器、体声波(BAW)谐振器等声谐振器，并且可用在诸如蜂窝电话、个人数 字助理(PDA)、电子游戏设备、笔记本电脑和其他便携式通信设备等多种电子应用中。例如， FFBAR可用于电子滤波器和电压互感器。通常，声谐振器具有在两个导电板(电极)之间的 压电材料层。特别地，FBAR设备在受到施加的随时间变化的电场以及高阶谐波的混合产品 的激励时，产生纵向声波和横向(横向)声波。横向模式和高阶谐波的混合产品对功能可 具有有害影响。在特定配置中，可以沿着FBAR的一个或多个侧边设置架构，以通过改善对在FBAR 的活性区域(顶部电极、压电层和底部电极重叠的区域)中电激发的模式的约束来减轻声 损耗。通常，架构产生声阻抗失配，该声阻抗失配通过抑制激发且从而使得在电极(主要是 顶部电极)的边缘处的FBAR模式的散射最小化来减少损耗。此外，架构将电激发的传播模 式反射回到谐振器的活性区域，并且因此改善在FBAR的活性区域内这些模式的约束。沿着 FBAR的侧边布置的架构通常增加并联电阻(Rp)。典型的架构提供两个界面(阻抗失配平 面)，其增加沿横向方向的传播本征模式的反射。当架构的宽度针对给定本征模式适当地设 计时，其产生该特定本征模式的谐振增强的反射和抑制，从而在并联谐振频率(Fp)处产生 更好的能量约束和更高的Q因数。然而，为了增加FBAR的效率，需要更好的声能约束以及由于更好的声能约束而产 生的FBAR Q因数的进一步改善。
技术实现思路
在代表性实施例中，薄膜体声谐振器(FBAR)包括在衬底上且在腔体上方的第一 电极、在第一电极上的压电层、在压电层上的第二电极、以及在第二电极上的多个横向特 征。横向特征包括多个台阶结构。在另一个代表性实施例中，薄膜体声谐振器(FBAR)包括堆叠在衬底上的第一电 极、在第一电极上的压电层、在压电层上的第二电极。此外，外部多界面架构样式形成在第 二电极的外部区域处、第二电极的表面上，外部多界面架构样式包括多个第一台阶结构，并 且内部多界面架构样式形成在第二电极的中心区域处、第二电极的表面上，内部多界面架 构样式包括多个第二台阶结构。在另一个代表性实施例中，体声波(BAW)谐振器包括堆叠在BAW谐振器的压电层 上的电极；以及在第二电极的外部区域处的外部多界面架构样式和在第二电极的中心区域处的内部多界面架构样式中的至少一者。外部多界面架构样式包括多个第一台阶结构，并 且内部多界面架构样式包括多个第二台阶结构，其中，外部多界面架构样式和内部多界面 架构样式中一者的至少一个台阶结构由介电材料形成。附图说明当利用附图阅读时，可以从下面的详细描述中最好地理解示例实施例。需要强调 的是，各种特征不一定按比例绘制。事实上，为了讨论的清晰，可以任意增加或减小尺寸。在 适用和实际的任何地方，相似的附图标记指示相似的元件。图1A是图示了根据代表性实施例、包括具有台阶结构的外部多界面架构样式的 薄膜体声谐振器(FBAR)的俯视图1B-1C是根据代表性实施例、图1A的FBAR的截面图2A是图示了根据代表性实施例、包括具有台阶结构的内部多界面架构样式的 FBAR的俯视图2B-2C是根据代表性实施例、图2A的FBAR的截面图3是图示了根据代表性实施例、包括具有对应台阶结构的外部和内部多界面架 构样式的FBAR的俯视图4是图示了根据代表性实施例、并联电阻相对于外部多界面架构样式的关系的 曲线图。具体实施方式在下面的详细描述中，为了说明且不进行限制的目的，描述了公开具体细节的代 表性实施例，以提供本教导的总体理解。然而，已经受益于本公开的本领域的技术人员将明 白，脱离了这里所公开的具体细节的、根据本教导的其他实施例仍在所附权利要求的范围 内。而且，可以省略已知装置和方法的描述，以不模糊代表性实施例的说明。这样的方法和 装置明显地在本教导的范围内。通常，可以理解，这里所描绘的附图和各种元件没有按比例绘制。此外，使用诸如 “上方”、“下方”、“顶”、“底”、“上部”、“下部”、“左”、“右”、“竖直的”和“水平的”等相对术语 来描述各个元件相对于彼此的关系(如在附图中所图示的)。可以理解，这些相对术语意在 包括除了在图中所示的方向以外的、设备和/或元件的不同方向。例如，如果设备相对于图 中所示的视图倒转，被描述为在另一个元件“上方”的元件例如现在将在另一个元件的“下 方”。类似地，如果设备相对于图中所示的视图旋转90°，则被描述为“竖直的”的元件例如 现在将是“水平的”。此外，如在说明书和所附权利要求中使用的，除了上下文明确地指示以外，术语 “一” (“a”)、“一” ( “an”)和“那个”(“the”)包括单个和复数个所指对象。因此，例如 “设备”包括一个设备和复数个设备。如在本说明书和所附权利要求中所使用的并且除了其原意以外，术语“基本上”或 “基本上地”意味着在可接受的限制或程度以内。例如，“基本上消除”意味着本领域的技术 人员会认为该消除是可接受的。如在本说明书和所附权利要求中所使用的并且除了其原意以外，术语“近似”意味着对本领域的技术人员来说在可接受的限制或程度以内。例如，“近似相同”意味着本领域 的技术人员会认为所比较的项目是相同的。本教导指向具有沿着谐振器的顶部电极形成的多个横向界面的结构或构架。多个 横向界面提供了改善的选定模式约束和/或抑制，从而使能性能参数的最大化，该性能参 数包括针对串联谐振频率(Fs)以下频率的质量因数(QSW)，以及在并联谐振频率(Fp)处的 并联电阻(Rp)或在Fs处串联电阻(Rs)中的一者。如下所述，多界面架构的两个示例通常 包括外部和内部凸起区域的多台阶配置，其配置来用于Rp (比主要膜区域厚)和/或Rs (比 主要膜区域薄)的最优化。多台阶配置包括具有可变(例如，减小的)宽度的层堆叠结构， 该层堆叠结构或者优选地调谐的(tuned)(意味着它们的宽度基本上等于在感兴趣的频率 下主要传播模式的四分之一波长)，或者是啁啾的(chirped)(意味着它们的宽度不满足四 分之一波长条件)。本教导的特定方面建立在FBAR的组件、FBRA基滤波器、它们的材料和制作方法。 FBRA的很多细节、FBRA的材料和它们的制作方法可以在后面的美国专利和专利申请中 的一个或多个中2 :属于Lakin的美国专利No. 6，107，721 (2000年8月2日)；属于Ruby 等的美国专利 No. 5，587，620(1996 年 12 月 24 日)、No. 5，583，153(1999 年 2 月 23 日)、 No. 6，507，983(2003 年 I 月 21 日)和 No. 7，388，454(2008 年 6 月 17 日)；属于 Ruby 的美 国专利No. 7，629，865 (2009年12月8日);属于Ruby等的美国专利No. 7，714，本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种薄膜体声谐振器(FBAR)，其包括：在衬底上且在腔体上方的第一电极；在所述第一电极上的压电层；在所述压电层上的第二电极；在所述第二电极上的多个横向特征，所述多个横向特征包括多个台阶结构。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：达利斯·布拉卡，菲尔·尼克尔，克里斯·冯，
申请(专利权)人：安华高科技无线IP新加坡私人有限公司，
类型：发明
国别省市：