CN117060876A - 体声波谐振器 - Google Patents

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吉宰亨
李文喆
金龙石
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Abstract

本公开提供一种体声波谐振器。所述体声波谐振器包括：基板；下电极，设置在所述基板上，包括第一倾斜表面和第二倾斜表面；以及***层，设置在所述下电极的边缘上。所述第一倾斜表面在设置在所述***层内侧的区域中从所述***层的倾斜表面延伸。所述第二倾斜表面在所述第一倾斜表面的内侧的区域中从所述第一倾斜表面延伸。

Description

体声波谐振器
本申请要求于2022年5月11日向韩国知识产权局提交的第10-2022-0057960号韩国专利申请的优先权的权益，该韩国专利申请的公开内容通过引用被全部包含于此。
技术领域
以下描述涉及一种体声波谐振器。
背景技术
最近，微机电***(MEMS)技术市场已经扩展到创新的***小型化领域，这将引领未来以移动和信息技术(IT)相关领域为中心的各种技术领域。为了在无线通信***的领域中实现小型化、多功能化和高性能，使用体声波(BAW)滤波器装置的装置作为必要组件起到非常重要的作用。
BAW滤波器包括串联谐振器和并联谐振器的组合，并且具有串联谐振器和并联谐振器以阶梯方式彼此连接的结构。为了对期望的频带进行滤波，通过选择下电极、压电材料、上电极和频率调整层的材料和厚度并布置谐振器来制造装置。在制造工艺中，在材料的沉积期间会不可避免地发生厚度变化，并且这种厚度变化可能导致谐振器的初始频率的变化。
发明内容
提供本发明内容以简化的形式介绍所选择的构思，并在以下具体实施方式中进一步描述这些构思。本发明内容既不意在明确所要求保护的主题的关键特征或必要特征，也不意在用作帮助确定所要求保护的主题的范围。
在一个总体方面中，一种体声波谐振器包括：基板；下电极，设置在所述基板上，包括第一倾斜表面和第二倾斜表面；以及***层，设置在所述下电极的边缘上。所述第一倾斜表面在设置在所述***层的内侧的区域中从所述***层的倾斜表面延伸。所述第二倾斜表面在所述第一倾斜表面内侧的区域中从所述第一倾斜表面延伸。
所述第一倾斜表面的倾斜角度可与所述第二倾斜表面的倾斜角度彼此不同。
所述第一倾斜表面的倾斜角度可大于所述第二倾斜表面的倾斜角度。
设置在所述第二倾斜表面内侧的区域中的所述下电极的厚度可比在设置有所述第一倾斜表面和所述第二倾斜表面的区域中设置的所述下电极的厚度薄。
在所述下电极和与所述体声波谐振器相邻设置的另一体声波谐振器的另一下电极的相同位置处的厚度差可为或更小。
所述下电极可利用金(Au)、钼(Mo)、铱(Ir)、铝(Al)、铂(Pt)、钛(Ti)、钨(W)、钯(Pd)、钽(Ta)、铬(Cr)、镍(Ni)中的至少一种形成，或者利用包括金(Au)、钼(Mo)、铱(Ir)、铝(Al)、铂(Pt)、钛(Ti)、钨(W)、钯(Pd)、钽(Ta)、铬(Cr)和镍(Ni)中的至少一种的金属合金形成。
所述体声波谐振器还可包括：压电层，被设置为覆盖所述***层和所述下电极；以及上电极，被设置为覆盖所述压电层的至少一部分。
所述体声波谐振器还可包括：膜层，设置在所述基板和所述下电极之间，所述膜层的下方设置有腔；蚀刻停止部，设置在所述腔的外侧；以及牺牲层，设置在所述蚀刻停止部的外侧。
所述体声波谐振器还可包括：钝化层，设置在所述上电极的上部上；以及金属焊盘，连接到所述下电极和所述上电极。
在另一总体方面中，一种体声波谐振器包括：基板；下电极，设置在所述基板上；***层，设置在所述下电极的边缘上；压电层，被设置为覆盖所述***层和所述下电极；以及上电极，被设置为覆盖所述压电层的至少一部分。所述下电极的设置在所述下电极、所述压电层和所述上电极全部彼此叠置的有效区中的部分包括从所述***层的倾斜表面延伸的第一倾斜表面以及从所述第一倾斜表面延伸的第二倾斜表面。
所述第一倾斜表面的倾斜角度可与所述第二倾斜表面的倾斜角度彼此不同。
所述第一倾斜表面的倾斜角度可大于所述第二倾斜表面的倾斜角度。
设置在所述第二倾斜表面内侧的区域中的所述下电极的厚度可比在设置有所述第一倾斜表面和所述第二倾斜表面的区域中设置的所述下电极的厚度薄。
所述有效区中的所述下电极的所述部分的最大厚度与最小厚度之间的差可为或更小。所述***层的倾斜表面的倾斜角度与所述第一倾斜表面的倾斜角度相同。所述下电极的与所述第一倾斜表面对应的区域的厚度小于位于所述***层正下方的所述下电极的厚度。
根据以下具体实施方式和附图，其它特征和方面将是易于理解的。
附图说明
图1是示出根据本公开的示例实施例的体声波谐振器的平面图。
图2是沿图1的线I-I'截取的截面图。
图3是沿图1的线II-II'截取的截面图。
图4是示出图2的A部分的放大图。
图5是示出图2的B部分的放大图。
图6至图13是示出制造下电极的工艺的说明图。
图14是示出根据现有技术的有效区中的下电极的最大厚度与最小厚度之间的差以及根据本公开的有效区中的下电极的最大厚度与最小厚度之间的差的图表。
在整个附图和具体实施方式中，相同的附图标记可指示相同或相近的要素。附图可不按照比例绘制，并且为了清楚、说明和便利起见，可夸大附图中的要素的相对尺寸、比例和描绘。
具体实施方式
提供以下具体实施方式以帮助读者获得对在此描述的方法、设备和/或***的全面理解。然而，在理解本申请的公开内容之后，在此描述的方法、设备和/或***的各种改变、变型及等同方案将是易于理解的。例如，在此描述的操作的顺序仅是示例，并且不限于在此阐述的顺序，而是除了必须按照特定顺序发生的操作之外，可做出在理解本申请的公开内容之后将是易于理解的改变。此外，为了提高清楚性和简洁性，在理解本申请的公开内容之后，可省略对已知特征的描述。
在此描述的特征可以以不同的形式实施，并且将不被解释为局限于在此描述的示例。更确切地说，已经提供在此描述的示例，仅仅为了示出在理解本申请的公开内容之后将是易于理解的实现在此描述的方法、设备和/或***的许多可行方式中的一些可行方式。
在整个说明书中，当诸如层、区域或基板的要素被描述为“在”另一要素“上”、“连接到”另一要素或“结合到”另一要素时，该要素可直接“在”另一要素“上”、直接“连接到”另一要素或直接“结合到”另一要素，或者可存在介于它们之间的一个或更多个其它要素。相比之下，当要素被描述为“直接在”另一要素“上”、“直接连接到”另一要素或“直接结合到”另一要素时，不存在介于它们之间的其它要素。
如在此所使用的，术语“和/或”包括相关联的所列项目中的任意一个或者任意两个或更多个的任意组合。
尽管在此可使用诸如“第一”、“第二”和“第三”的术语来描述各种构件、组件、区域、层或部分，但这些构件、组件、区域、层或部分将不受这些术语限制。更确切地说，这些术语仅用来将一个构件、组件、区域、层或部分与另一构件、组件、区域、层或部分区分开。因此，在不脱离示例的教导的情况下，在此描述的示例中所称的第一构件、第一组件、第一区域、第一层或第一部分也可称为第二构件、第二组件、第二区域、第二层或第二部分。
为了易于描述，在此可使用诸如“上方”、“上面”、“下方”、“下面”等的空间相对术语来描述如附图中所示的一个要素与另一要素的关系。这样的空间相对术语意在除了包括附图中描绘的方位之外还包括装置在使用或操作中的不同方位。例如，如果附图中的装置被翻转，则被描述为相对于另一要素在“上方”或“上面”的要素于是将相对于所述另一要素在“下方”或“下面”。因此，术语“上方”根据装置的空间方位包括“上方”和“下方”两种方位。装置还可以以其它方式(例如，旋转90度或者处于其它方位)定位，并且将相应地解释在此使用的空间相对术语。
在此使用的术语仅用于描述各个示例，而不用于限制本公开。除非上下文另有明确指出，否则单数形式意在也包括复数形式。术语“包括”、“包含”和“具有”列举存在所陈述的特征、数量、操作、构件、要素和/或它们的组合，但不排除存在或添加一个或更多个其它特征、数量、操作、构件、要素和/或它们的组合。
由于制造技术和/或公差，附图中所示的形状可能发生变化。因此，在此描述的示例不限于附图中所示的特定形状，而是包括制造期间发生的形状的改变。
在此描述的示例的特征可在理解本公开内容之后将易于理解的各种方式进行组合。此外，虽然在此描述的示例具有多种构造，但在理解本公开内容之后将易于理解的其它构造是可行的。
图1是示出根据本公开的示例实施例的体声波谐振器的平面图。图2是沿图1的线I-I'截取的截面图。图3是沿图1的线II-II'截取的截面图。
参照图1至图3，作为示例，根据本公开的示例实施例的体声波谐振器100可包括基板110、牺牲层120、蚀刻停止部130、下电极150、压电层160、上电极170、***层180、钝化层190和金属焊盘195。
基板110可以是硅基板。例如，硅晶片或绝缘体上硅(SOI)型基板可用作基板110。
绝缘层112可形成在基板110的上表面上，并且可将基板110与设置在其上的组件电隔离。此外，当在制造工艺中形成腔C时，绝缘层112可用于防止基板110被蚀刻气体蚀刻。
在这种情况下，绝缘层112可利用二氧化硅(SiO2)、氮化硅(Si3N4)、氧化铝(Al2O3)和氮化铝(AlN)中的任意一种或任意两种或更多种的任意组合形成，并且可通过化学气相沉积、RF磁控溅射和蒸镀中的一种形成。
牺牲层120可形成在绝缘层112上，并且腔C和蚀刻停止部130可设置在牺牲层120内部。可通过在制造期间去除牺牲层120的一部分来形成腔C。如上所述，当在牺牲层120内部形成腔C时，设置在牺牲层120的上部上的下电极150等可形成为平坦的。
蚀刻停止部130可沿着腔C的边界设置。蚀刻停止部130可用于防止腔区域以外的部分在形成腔C的工艺中被蚀刻。
膜层140可与基板110一起形成腔C。作为示例，当去除牺牲层以形成腔C时，膜层140可用于防止下电极150被蚀刻气体损坏。
下电极150可形成在膜层140上，并且下电极150的一部分可设置在腔C的上部上。此外，下电极150可用作输入诸如射频(RF)信号等的电信号的输入电极和输出诸如射频(RF)信号等的电信号的输出电极之一。
作为示例，下电极150可使用诸如钼(Mo)或其合金的导电材料形成。然而，本公开不限于此，并且下电极150可利用诸如钌(Ru)、钨(W)、铱(Ir)、铂(Pt)、铜(Cu)、钛(Ti)、钽(Ta)、镍(Ni)、铬(Cr)等或它们的合金的导电材料形成。
如图4和图5中更详细地示出的，下电极150可设置有第一倾斜表面152和第二倾斜表面154，第一倾斜表面152在设置在***层180之间的区域中沿着***层180的倾斜表面L延伸，第二倾斜表面154设置在第一倾斜表面152的内侧。第一倾斜表面、第二倾斜表面和***层的倾斜表面的倾斜方向可相同。例如，第一倾斜表面152的倾斜角度和第二倾斜表面154的倾斜角度可不同。第一倾斜表面152的倾斜角度可大于第二倾斜表面154的倾斜角度。另外，设置在第二倾斜表面154内侧的区域中的下电极150的厚度可比设置有第一倾斜表面152和第二倾斜表面154的区域中的下电极150的厚度薄。作为示例，有效区中的下电极150的厚度差可为或更小。换句话说，当制造期间在设置于相邻设置的体声波谐振器100中的每个下电极150的相同位置处测量下电极150的厚度时，下电极150的最大厚度与下电极150的最小厚度之间的差可为/>或更小。此外，下电极150的与第一倾斜表面152对应的区域的厚度小于位于***层180正下方的下电极150的厚度。
更详细地，如图6所示，***层180可被堆叠为完全覆盖下电极150，使得在沉积下电极150之后形成***层180。此后，如图7所示，可堆叠光致抗蚀剂PR以覆盖***层180的一部分。此后，如图7所示，可通过蚀刻工艺去除***层180。在这种情况下，如图8所示，可保留覆盖有光致抗蚀剂PR(参见图7)的***层180，并且可去除未覆盖有光致抗蚀剂PR的***层180。此外，也可通过蚀刻工艺去除下电极150的一部分。因此，可形成第一倾斜表面152。此后，如图9所示，可执行下电极150的平坦化(修整)工艺。因此，第二倾斜表面154可形成在下电极150上。在这种情况下，如图10所示，***层180的厚度可减小，因为***层180也与下电极150一起损耗。当在通过上述制造工艺制造期间在设置在相邻设置的体声波谐振器100中的每个下电极150的相同位置处测量下电极150的厚度时，下电极150的最大厚度与下电极150的最小厚度之间的差可为或更小。
第一倾斜表面152和第二倾斜表面154也可通过以下制造方法形成。例如，如上所述，如图5至图7所示，可形成第一倾斜表面152。此后，如图11所示，对于下电极150的平坦化工艺，可再次堆叠光致抗蚀剂PR以覆盖下电极150的边缘和***层180。此后，如图12所示，可执行下电极150的平坦化(修整)工艺。
因此，可在下电极150上形成第二倾斜表面。然后，如图13所示，可去除光致抗蚀剂PR。
如上所述，可执行下电极150的平坦化工艺，使得下电极150可形成为具有或更小的厚度差(即，在有效区中下电极150的最厚部分和最薄部分之间的厚度差)。
如图14的图表所示，可看出，与根据不执行下电极150的平坦化工艺的现有技术的厚度差相比，当执行下电极150的平坦化工艺时，设置在有效区中的下电极150的最厚部分和最薄部分之间的厚度差显著不同。也就是说，根据现有技术，可看出设置在有效区中的下电极150的厚度差为约至/>然而，根据本公开，可看出设置在有效区中的下电极150的最厚部分和最薄部分之间的厚度差为约/>至/>
压电层160可形成为至少覆盖设置在腔C的上部上的下电极150。压电层160(产生将电能转换成声波形式的机械能的压电效应的部分)可利用氮化铝(AlN)、氧化锌(ZnO)和锆钛酸铅(PZT)中的一种形成。当压电层160利用氮化铝(AlN)形成时，压电层160还可包括稀土金属和/或过渡金属。作为示例，稀土金属可包括钪(Sc)、铒(Er)、钇(Y)和镧(La)中的任意一种或任意两种或更多种的任意组合。另外，作为示例，过渡金属可包括钛(Ti)、锆(Zr)、铪(Hf)、钽(Ta)和铌(Nb)中的任意一种或任意两种或更多种的任意组合。另外，也可包含作为二价金属的镁(Mg)。
压电层160可包括设置在平坦部分S上的压电部分162和设置在延展部分E上的弯曲部分164。
压电部分162可以是直接堆叠在下电极150的上表面上的部分。因此，压电部分162可介于下电极150和上电极170之间以与下电极150和上电极170一起具有平坦形状。
弯曲部分164可被定义为从压电部分162向外延伸并且位于延展部分E中的区域。
弯曲部分164可设置在将在下面描述的***层180上，并且可形成为沿着***层180的形状具有凸起形状。因此，压电层160可在压电部分162和弯曲部分164之间的边界处弯曲，并且弯曲部分164可升高以对应于***层180的厚度和形状。
弯曲部分164可被分成倾斜部分164a和延伸部分164b。
倾斜部分164a是指形成为沿着将在下面描述的***层180的倾斜表面L倾斜的部分。延伸部分164b是指从倾斜部分164a向外延伸的部分。
倾斜部分164a可平行于***层180的倾斜表面L形成，并且倾斜部分164a的倾斜角度可形成为与***层180的倾斜表面L的倾斜角度θ相同。
上电极170可形成为至少覆盖设置在腔C的上部上的压电层160。上电极170可用作用于输入诸如射频(RF)信号等的电信号的输入电极和输出诸如射频(RF)信号等的电信号的输出电极之一。也就是说，当下电极150用作输入电极时，上电极170可用作输出电极。当下电极150用作输出电极时，上电极170可用作输入电极。
作为示例，上电极170可使用诸如钼(Mo)或其合金的导电材料形成。然而，本公开不限于此，并且上电极170可利用诸如钌(Ru)、钨(W)、铱(Ir)、铂(Pt)、铜(Cu)、钛(Ti)、钽(Ta)、镍(Ni)、铬(Cr)等或它们的合金的导电材料形成。
有效区是指下电极150、压电层160和上电极170全部彼此叠置的区域。
***层180可设置在下电极150和压电层160之间。***层180可利用电介质形成，例如，二氧化硅(SiO2)、氮化铝(AlN)、氧化铝(Al2O3)、氮化硅(Si3N4)、氧化锰(MnO)、氧化镁(MgO)、二氧化锆(ZrO2)、锆钛酸铅(PZT)、砷化镓(GaAs)、二氧化铪(HfO2)、、二氧化钛(TiO2)、氧化锌(ZnO)等，但是可利用与压电层160的材料不同的材料形成。
另外，***层180的至少一部分可设置在压电层160和下电极150之间。作为示例，***层180可具有环形形状。
钝化层190可形成在除了下电极150和上电极170的一部分之外的区域中。钝化层190可形成在上电极170和下电极150的部分区域上，钝化层190可用于防止上电极170和下电极150在制造工艺期间被损坏。
作为示例，钝化层190可使用包含氮化硅(Si3N4)、二氧化硅(SiO2)、氧化锰(MnO)、氧化镁(MgO)、二氧化锆(ZrO2)、氮化铝(AlN)、锆钛酸铅(PZT)、砷化镓(GaAs)、二氧化铪(HfO2)、氧化铝(Al2O3)、二氧化钛(TiO2)和氧化锌(ZnO)中的一种的介电层。
金属焊盘195可形成在下电极150和上电极170的未形成钝化层190的部分上。作为示例，金属焊盘195可利用诸如金(Au)、金-锡(Au-Sn)合金、铜(Cu)、铜-锡(Cu-Sn)合金、铝(Al)、铝合金等的材料形成。例如，铝合金可以是铝-锗(Al-Ge)合金。
如上所述，可通过对下电极150执行附加的平坦化工艺来减小有效区中的下电极150的厚度差，从而改善频率变化。
本公开提供一种除了改善下电极的修整效果之外还能够改善频率变化的体声波谐振器。
尽管本公开包括具体示例，但在理解本申请的公开内容之后将易于理解的是，在不脱离权利要求及其等同方案的精神和范围的情况下，可在这些示例中进行形式和细节上的各种改变。在此描述的示例将被认为是仅描述性含义，而非出于限制的目的。在每个示例中的特征或方面的描述将被认为是可适用于其它示例中的类似特征或方面。如果按照不同的顺序执行描述的技术，和/或如果按照不同的方式组合所描述的***、架构、装置或电路中的组件，和/或由其它组件或其等同组件来替换或者添加所描述的***、架构、装置或电路中的组件，则可获得合适的结果。因此，本公开的范围不由具体实施方式限定，而是由权利要求及其等同方案限定，并且在权利要求及其等同方案的范围内的全部变型将被解释为包括在本公开中。

Claims (16)

1.一种体声波谐振器，包括：
基板；
下电极，设置在所述基板上，包括第一倾斜表面和第二倾斜表面；以及
***层，设置在所述下电极的边缘上；
其中，所述第一倾斜表面在设置在所述***层的内侧的区域中从所述***层的倾斜表面延伸，并且
所述第二倾斜表面在所述第一倾斜表面的内侧的区域中从所述第一倾斜表面延伸。
2.根据权利要求1所述的体声波谐振器，其中，所述第一倾斜表面的倾斜角度与所述第二倾斜表面的倾斜角度彼此不同。
3.根据权利要求2所述的体声波谐振器，其中，所述第一倾斜表面的倾斜角度大于所述第二倾斜表面的倾斜角度。
4.根据权利要求1所述的体声波谐振器，其中，设置在所述第二倾斜表面内侧的区域中的所述下电极的厚度比在设置有所述第一倾斜表面和所述第二倾斜表面的区域中设置的所述下电极的厚度薄。
5.根据权利要求4所述的体声波谐振器，其中，在所述下电极和与所述体声波谐振器相邻设置的另一体声波谐振器的另一下电极的相同位置处的厚度差为或更小。
6.根据权利要求1所述的体声波谐振器，其中，所述下电极利用金、钼、铱、铝、铂、钛、钨、钯、钽、铬、镍中的至少一种形成，或者利用包括金、钼、铱、铝、铂、钛、钨、钯、钽、铬和镍中的至少一种的金属合金形成。
7.根据权利要求1所述的体声波谐振器，所述体声波谐振器还包括：
压电层，设置为覆盖所述***层和所述下电极；以及
上电极，设置为覆盖所述压电层的至少一部分。
8.根据权利要求7所述的体声波谐振器，所述体声波谐振器还包括：
膜层，设置在所述基板和所述下电极之间，所述膜层的下方设置有腔；
蚀刻停止部，设置在所述腔的外侧；以及
牺牲层，设置在所述蚀刻停止部的外侧。
9.根据权利要求8所述的体声波谐振器，所述体声波谐振器还包括：
钝化层，设置在所述上电极的上部上；以及
金属焊盘，连接到所述下电极和所述上电极。
10.一种体声波谐振器，包括：
基板；
下电极，设置在所述基板上；
***层，设置在所述下电极的边缘上；
压电层，设置为覆盖所述***层和所述下电极；以及
上电极，设置为覆盖所述压电层的至少一部分，
其中，所述下电极的设置在所述下电极、所述压电层和所述上电极全部彼此叠置的有效区中的部分包括从所述***层的倾斜表面延伸的第一倾斜表面以及从所述第一倾斜表面延伸的第二倾斜表面。
11.根据权利要求10所述的体声波谐振器，其中，所述第一倾斜表面的倾斜角度与所述第二倾斜表面的倾斜角度彼此不同。
12.根据权利要求11所述的体声波谐振器，其中，所述第一倾斜表面的倾斜角度大于所述第二倾斜表面的倾斜角度。
13.根据权利要求10所述的体声波谐振器，其中，设置在所述第二倾斜表面内侧的区域中的所述下电极的厚度比在设置有所述第一倾斜表面和所述第二倾斜表面的区域中设置的所述下电极的厚度薄。
14.根据权利要求13所述的体声波谐振器，其中，所述有效区中的所述下电极的所述部分的最大厚度与最小厚度之间的差为或更小。
15.根据权利要求10所述的体声波谐振器，其中，所述***层的倾斜表面的倾斜角度与所述第一倾斜表面的倾斜角度相同。
16.根据权利要求10所述的体声波谐振器，其中，所述下电极的与所述第一倾斜表面对应的区域的厚度小于位于所述***层正下方的所述下电极的厚度。
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