声波器件制造技术

一种声波器件，其包括：由含有二价元素和四价元素、或者二价元素和五价元素的氮化铝膜制成的压电膜；以及激发经由压电膜传播的声波的电极。

【技术实现步骤摘要】
声波器件
本专利技术的某方面涉及声波器件。
技术介绍
包括移动电话的无线通信装置的扩散已鼓励了通过结合使用声表面波(SAW)或声体波(BAW)的声波器件而形成的滤波器的发展。使用SAW或BAW的滤波器与介质滤波器相比具有较小的外形和较高的Q，因此适用于需要尺寸较小且具有陡裙(steepskirt)特性的无线通信装置比如移动电话中的高频部件。此外，作为使用SAW或BAW的声波器件的发展装置，已经建议了使用Lamb波的声波器件。近年来，需要滤波器具有高性能。例如，滤波器特性的带需要变宽。可以通过使在滤波器中使用的声波器件的机电耦合系数增大来使滤波器特性的带变宽。使用机电耦合系数高的压电膜可以增加声波器件的机电耦合系数。当将氮化铝膜用作压电膜时，如例如RajanS.Naik及10个其他人的"MeasurementsoftheBulk,C-AxisElectromechanicalCouplingConstantasaFunctionofAlNFilmQuality",IEEETRANSACTIONSONULTRASONICS,FERROELECTRICSANDFREQUENCYCONTROL,2000,vol.47,p.292-296(非专利文献1)中所公开，可以通过控制氮化铝膜的c-轴取向来提高声波器件的机电耦合系数。例如，如在日本专利申请公开第2002-344279号(专利文献1)中所公开，可以通过将含有碱土金属和/或稀土金属的氮化铝膜用于压电膜来使声波器件的机电耦合系数提高。而且，如在日本专利申请公开第2009-10926号(专利文献2)中所公开，可以通过将含有预定范围内的含量比率的钪的氮化铝膜用于压电膜来使声波器件的机电耦合系数提高。然而，非专利文献1中公开的技术旨在提高氮化铝膜的机电耦合系数，因此不能得到比从氮化铝膜的材料特性中得到的机电耦合系数更高的机电耦合系数。此外，专利文献1中公开的技术旨在通过增大c-轴取向的氮化铝颗粒之间的晶界的键浓度来提高机电耦合系数，因此不能得到比从氮化铝膜的材料特性中得到的机电耦合系数更高的机电耦合系数。随着谐振频率下降，声波器件尺寸增大，因此成本增加。
技术实现思路
根据本专利技术的一方面，提供一种声波器件，其包括：由含有二价元素和四价元素或二价元素和五价元素的氮化铝膜制成的压电膜；以及激发经由压电膜传播的声波的电极。根据本专利技术的另一方面，提供一种声波器件，其包括：由氮化铝膜制成的压电膜，该氮化铝膜含有实现介电常数增大和声速减小中的至少一项的元素；以及激发经由压电膜传播的声波的电极，其中谐振频率小于或等于1.5GHz。附图说明图1示出用于模拟的氮化铝的结构；图2A是根据第一实施方式的声波器件的俯视图，图2B是沿图2A中的A-A线截取的截面图，并且图2C是沿图2A中的B-B线截取的截面图；图3A至图3H是用于阐释第一实施方式的声波器件的制造方法的截面图；图4A示出第一FBAR的谐振特性的模拟结果，并且图4B示出第二FBAR的谐振特性的模拟结果；图5示出第一掺杂氮化铝的能带结构的模拟结果；图6示出第二掺杂氮化铝的能带结构的模拟结果；图7示出第三掺杂氮化铝的能带结构的模拟结果；图8示出压电常数e33与机电耦合系数k2之间的关系；图9示出c-轴方向的晶格常数与a-轴方向的晶格常数之比(c/a)和机电耦合系数k2之间的关系；图10A示出当使用镁作为二价元素并使用铪作为四价元素时机电耦合系数k2关于替换浓度(substitutionalconcentration)的相关性，并且图10B示出当使用镁作为二价元素并使用钛作为四价元素时机电耦合系数k2关于替换浓度的相关性；图11是根据第一实施方式的第一变型的声波器件的截面图；图12A示出第三FBAR的谐振特性的模拟结果，并且图12B示出第四FBAR的谐振特性的模拟结果；图13示出第五FBAR的谐振特性的模拟结果；图14示出第四掺杂氮化铝的能带结构的模拟结果；图15示出第五掺杂氮化铝的能带结构的模拟结果；图16示出压电常数e33与机电耦合系数k2之间的关系；图17示出c-轴方向的晶格常数与a-轴方向的晶格常数之比(c/a)和机电耦合系数k2之间的关系；图18示出当使用镁作为二价元素并使用钽作为五价元素时机电耦合系数k2关于替换浓度的相关性；图19示出第六FBAR的谐振特性的模拟结果；图20A示出Mg和Zr的替换浓度之和与归一化压电常数之间的关系，并且图20B是从图20A中提取Mg与Zr的替换浓度之比在1:1左右的数据的图；图21A示出Zr的替换浓度与Mg和Zr的替换浓度之和的比率与归一化压电常数之间的关系，并且图21B是从图21A中提取Mg与Zr的替换浓度之和大于或等于3原子％且小于或等于10原子％的数据的图；图22A和图22B示出二价元素和四价元素的替换浓度之和与归一化压电常数之间的关系；图23示出Mg和Zr的替换浓度之和与c/a比率之间的关系；图24A示出第三比较例的FBAR的谐振频率与谐振部的归一化膜厚之间的关系，并且图24B示出谐振频率与谐振部的归一化面积之间的关系；图25A示出Sc的替换浓度与介电常数ε33之间的关系，并且图25B示出Sc的替换浓度与声速V之间的关系；图26A示出第四实施方式的FBAR的谐振频率与谐振部的归一化膜厚之间的关系，并且图26B示出谐振频率与谐振部的归一化面积之间的关系；图27A是根据第四实施方式的第一变型的声波器件的截面图；并且图27B是根据第四实施方式的第二变型的声波器件的截面图；图28A示出在第四实施方式的第一变型和第二变型中谐振频率与谐振部的归一化膜厚之间的关系；并且图28B示出谐振频率与谐振部的归一化面积之间的关系；图29A是根据实施方式的第一变型的FBAR的截面图，图29B是根据实施方式的第二变型的FBAR的截面图，并且图29C是SMR的截面图；图30是CRF的截面图；图31A是声表面波器件的俯视图，并且图31B是沿图31A中的A-A线截取的截面图，图31C是Love波器件的截面图，并且图31D是声边界波器件的截面图；并且图32是Lamb波器件的截面图。具体实施方式以下，将参照所附附图描述本专利技术的实施方式。第一实施方式现在将描述由专利技术人实施的氮化铝(AlN)模拟。使用称为第一原理计算的方法实施该模拟。计算电子态而不使用拟合参数等的方法统称为第一原理计算，其可以通过仅使用原子序数和组成单元晶格或分子的原子坐标来计算电子态。图1示出用于模拟的AlN的结构。如图1所示，用于模拟的是具有纤锌矿型晶体结构的AlN，其是含有十六个铝原子10和十六个氮原子12的超晶胞，通过使含有两个铝原子10和两个氮原子12的单元晶格在a-轴、b-轴和c-轴方向上加倍而得到。通过同时移动原子坐标、晶胞体积和晶胞形状来对具有纤锌矿型晶体结构的AlN执行第一原理计算，并计算稳定结构下的AlN的电子态。表1呈现根据经第一原理计算得到的稳定结构下的AlN的电子态计算的a-轴方向的晶格常数、c-轴方向的晶格常数以及c-轴方向的晶格常数与a-轴方向的晶格常数之比(c/a)。表1还呈现了通过溅射实际形成AlN膜并通过X-射线衍射测量AlN膜而得到的实验值。[表1]如表1所示，计算值和实验值对于a-轴方向的晶格常数均是对于c-轴本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种声波器件，包括：由含有二价元素和四价元素、或者二价元素和五价元素的氮化铝膜制成的压电膜；和激发经由所述压电膜传播的声波的电极。

【技术特征摘要】
2012.03.15 JP 2012-058441;2012.11.14 JP 2012-25051.一种声波器件，包括：由含有二价元素和四价元素、或者二价元素和五价元素的氮化铝膜制成的压电膜；和激发经由所述压电膜传播的声波的电极，其中用所述二价元素和所述四价元素或者所述二价元素和所述五价元素替换所述氮化铝膜的铝原子。2.如权利要求1所述的声波器件，其中所述压电膜是含有二价元素和四价元素的氮化铝膜，并且含有钛、锆和铪中的至少一种作为所述四价元素。3.如权利要求2所述的声波器件，其中所述压电膜含有钙、镁、锶和锌中的至少一种作为所述二价元素。4.如权利要求1所述的声波器件，其中所述压电膜是含有二价元素和五价元素的氮化铝膜，并且含有钽、铌和钒中的至少一种作为所述五价元素。5.如权利要求4所述的声波器件，其中所述压电膜含有镁和锌中的至少一种作为所述二价元素。6.如权利要求1～5中任一项所述的声波器件，其中所述压电膜具有大于1.55C/m2的压电常数e33。7.如权利要求1～5中任一项所述的声波器件，其中所述压电膜具有小于1.6的c-轴方向的晶格常数与a-轴方向的晶格常数之比。8.如权利要求1～3中任一项所述的声波器件，其中所述压电膜是含有二价元素和四价元素的氮化铝膜，并且当所述氮化铝膜中的二价元素、四价元素和铝的原子总数限定为100原子％时，所述二价元素和所述四价元素的浓度之和大于或等于3原子％且小于或等于35原子％。9.如权利要求1～3中任一项所述的声波器件，其中所述压电膜是含有二价元素和四价元素的氮化铝膜，并且当所述氮化铝膜中的二价元素、四价元素和铝的原子总数限定为100原子％时，所述四价元素的浓度与所述二价元素和所述四价元素的浓度之和的比率大于或等于0.35且小于或等于0.75。10.一种声波器件，包括：由氮化铝膜制成的压电膜，所述氮化铝膜含有实现介电常数增大和声速减小中的至少一项的元素；和激发经由所述压电膜传播的声波的电极，其中谐振频率小于或等于1.5GHz，用所述元素替换所述氮化铝膜的铝原子。11.如权利要求10所述的声波器件，其中所述压电膜具有大于8.42×10-11F/m的介电常数ε33。12.如权利要求10或11所述的声波器件，其中所述压电膜具有小于11404m/s的声速。13.如权利要求10或11所述的声波器件，其中所述压...

【专利技术属性】
技术研发人员：横山刚，岩崎誉志纪，西原时弘，恩田阳介，
申请(专利权)人：太阳诱电株式会社，
类型：发明
国别省市：