体声波谐振器的制作方法

体声波谐振器
1.本技术要求于2020年4月13日在韩国知识产权局提交的第10
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2020
‑
0044725号韩国专利申请的优先权的权益，所述韩国专利申请的全部公开内容出于所有目的通过引用包含于此。
技术领域
2.以下描述涉及一种体声波谐振器。


背景技术：

3.通常，与较大的谐振器相比，小的体声波谐振器(“谐振器”)倾向于具有劣化的性能(诸如，寄生噪声、陷波尺寸的增加等)。谐振器的尺寸越小，谐振器的边界相对于谐振器的谐振区域的比重越大，从而进一步增强边界对谐振区域的影响。
4.这样的趋势的原因是：边界与谐振器的性能直接相关(这是因为边界是由谐振器的振动产生的声能从谐振器的内部泄漏到外部的分界线并且在结构上是不连续的，这极大地影响谐振器本身的振动形式)。
5.因此，需要开发一种用于在抑制体声波谐振器中的寄生噪声的同时抑制陷波表现的结构。


技术实现要素：

6.提供本发明内容以按照简化的形式对选择的构思进行介绍，并将在下面的具体实施方式中进一步描述所述构思。本发明内容既不意在限定所要求保护的主题的关键特征或必要特征，也不意在用于帮助确定所要求保护的主题的范围。
7.在一个总的方面，一种体声波谐振器包括：第一电极；压电层，至少部分地设置在所述第一电极的上部上；以及第二电极，设置为覆盖所述压电层的至少一部分。所述第二电极包括设置在所述体声波谐振器的有效区域的边缘处的框架，并且所述第一电极、所述压电层和所述第二电极设置为在所述有效区域的所述边缘处彼此叠置。所述框架包括设置在所述有效区域的所述边缘处的壁和形成在所述壁的内侧上的沟槽。所述沟槽的内边界线在与所述框架的上表面平行的平面中具有凹凸形状。
8.所述凹凸形状可以是锯齿形状。
9.所述内边界线的倾斜角可以为15
°
至80
°
。
10.所述沟槽可包括多个沟槽。
11.所述多个沟槽中的至少一个沟槽可具有与所述多个沟槽中的其他沟槽的尺寸不同的尺寸和与所述多个沟槽中的其他沟槽的形状不同的形状。
12.在与所述框架的所述上表面平行的所述平面中，所述内边界线的一部分可与所述壁接触，并且所述内边界线的另一部分可与所述壁间隔开。
13.所述内边界线可在与所述框架的所述上表面平行的所述平面中与所述壁间隔开。
14.所述凹凸形状可以是波浪的形状。
15.所述凹凸形状可以是圆弧的形状。
16.所述圆弧的峰在与所述框架的所述上表面平行的所述平面中可与所述壁接触。
17.所述圆弧的峰在与所述框架的所述上表面平行的所述平面中可与所述壁间隔开。
18.所述凹凸形状可以是不规则多边形的形状。
19.所述沟槽包括多个沟槽，并且所述多个沟槽重复设置以彼此连接。
20.在另一总的方面，一种体声波谐振器包括：第一电极；压电层，至少部分地设置在所述第一电极的上部上；以及第二电极，设置为覆盖所述压电层的至少一部分。所述第二电极包括设置在所述体声波谐振器的有效区域的边缘处的沟槽，并且所述第一电极、所述压电层和所述第二电极设置为在所述有效区域的所述边缘处彼此叠置。所述沟槽的内边界线在与所述第二电极的上表面平行的平面中具有凹凸形状。
21.所述第二电极还可包括设置在所述沟槽的外侧上的壁。
22.所述凹凸形状可以是锯齿形状。
23.所述凹凸形状可是波浪的形状。
24.在与所述第二电极的所述上表面平行的所述平面中，所述内边界线的一部分可与所述壁接触，并且所述内边界线的另一部分可与所述壁间隔开。
25.所述内边界线可在与所述第二电极的所述上表面平行的所述平面中与所述壁间隔开。
26.通过以下具体实施方式、附图和权利要求，其他特征和方面将是显而易见的。
附图说明
27.图1是示意性地示出根据实施例的体声波谐振器的截面图。
28.图2是设置在根据实施例的图1的体声波谐振器的有效区域中的第二电极的平面图。
29.图3是沿图2的线a
‑
a'截取的截面图。
30.图4是沿图2的线b
‑
b'截取的截面图。
31.图5和图6是示出根据实施例的体声波谐振器的框架的沟槽形状的平面图。
32.图7是示出了根据实施例的根据框架的沟槽形状的性能变化的曲线图。
33.图8至图18是示出根据实施例的框架的沟槽形状的示图。
34.在全部附图和具体实施方式中，相同的附图标记和符号表示相同的元件。附图可不按比例绘制，并且为了清楚、说明和方便起见，可夸大附图中的元件的相对尺寸、比例和描绘。
具体实施方式
35.提供以下具体实施方式以帮助读者获得对这里描述的方法、设备和/或系统的全面理解。然而，在理解本技术的公开内容之后，这里描述的方法、设备和/或系统的各种改变、修改和等同物将是显而易见的。例如，这里描述的操作顺序仅仅是示例，并且不限于这里阐述的示例，而是除了必须以特定顺序发生的操作之外，可做出在理解本技术的公开内容之后将是显而易见的改变。此外，为了提高清楚性和简洁性，可省略本领域已知的特征的描述。
36.这里描述的特征可以以不同的形式体现，并且将不被解释为局限于这里描述的示例。更确切的说，已经提供这里描述的示例仅仅是为了示出在理解本技术的公开内容之后将是显而易见的实现这里描述的方法、设备和/或系统的许多可行方式中的一些可行方式。
37.这里，注意的是，关于示例或实施例的术语“可”的使用(例如，关于示例或实施例可包括或实现什么)意味着存在包括或实现这样的特征的至少一个示例或实施例，而所有示例和实施例不限于此。
38.在整个说明书中，当诸如层、区域或基板的元件被描述为“在”另一元件“上”、“连接到”另一元件或“结合到”另一元件时，该元件可直接“在”所述另一元件“上”、直接“连接到”所述另一元件或直接“结合到”所述另一元件，或者可存在介于其间一个或更多个其他元件。相比之下，当元件被描述为“直接在另一元件上”、“直接连接到”另一元件或“直接结合到”另一元件时，可不存在介于其间的其他元件。
39.如这里所使用的，术语“和/或”包括相关所列项目中的任意一个和任意两个或更多个的任意组合。
40.尽管这里可使用诸如“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，但是这些构件、组件、区域、层或部分不受这些术语的限制。更确切的说，这些术语仅用于将一个构件、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，这里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被称为第二构件、第二组件、第二区域、第二层或第二部分。
41.为了便于描述，这里可使用诸如“上方”、“上部”、“下方”和“下部”的空间相对术语来描述如附图中所示的一个元件与另一元件的关系。这样的空间相对术语意图除了包含附图中所描绘的方位之外还包含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元件在上方或上部的元件于是将相对于另一元件在下方或在下部。因此，术语“上方”根据装置的空间方位包含“上方”和“下方”两种方位。装置也可以以其他方式(例如，旋转90度或处于其他方位)定位，并且这里使用的空间相对术语将被相应地解释。
42.这里使用的术语仅用于描述各种示例，并且不用于限制本公开。除非上下文另有明确说明，否则单数形式也意图包括复数形式。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、元件和/或它们的组合，但不排除存在或添加一个或更多个其他特征、数量、操作、构件、元件和/或它们的组合。
43.由于制造技术和/或公差，可能发生附图中所示的形状的变化。因此，这里描述的示例不限于附图中所示的特定形状，而是包括在制造期间发生的形状变化。
44.这里描述的示例的特征可以以在理解本技术的公开内容之后将是显而易见的各种方式组合。此外，尽管这里描述的示例具有各种构造，但是在理解本技术的公开内容之后将是显而易见的其他构造也是可行的。
45.图1是示意性地示出根据实施例的体声波谐振器100的截面图。图2是设置在根据实施例的体声波谐振器100的有效区域s中的第二电极160的平面图。图3是沿图2的线a
‑
a'截取的截面图，并且图4是沿图2的线b
‑
b'截取的截面图。
46.参照图1至图4，体声波谐振器100可包括例如基板120、膜层130、第一电极140、压电层150、第二电极160、钝化层170和金属垫180。
47.基板120可以是硅基板。例如，硅晶圆或绝缘体上硅型(soi)基板可用作基板120。
48.绝缘层122可形成在基板120的上表面上，并且可将设置在基板120的上表面上的元件与基板120电隔离。当在制造工艺中在绝缘层122上方形成腔c时，绝缘层122可防止基板120被蚀刻气体蚀刻。
49.在该示例中，绝缘层122可利用二氧化硅(sio2)、氮化硅(si3n4)、氧化铝(al2o3)和氮化铝(aln)中的任意一种形成，并且可通过化学气相沉积、rf磁控溅射和蒸镀中的任意一种形成。
50.膜层130可与基板120一起形成腔c。此外，当使用蚀刻气体去除牺牲层(未示出)时，膜层130可利用具有低反应性的材料形成。可使用包含氮化硅(si3n4)、二氧化硅(sio2)、氧化锰(mno)、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)中的任意一种的介电层作为膜层130。
51.利用aln形成的种子层可形成在膜层130上。也就是说，种子层可设置在膜层130和第一电极140之间。除了aln之外，种子层还可使用具有六方密排(hcp)晶体结构的金属或电介质来形成。作为示例，种子层可利用钛(ti)形成。
52.第一电极140设置在膜层130上，并且第一电极140的一部分可设置在腔c的上部上。第一电极140可被配置为用于分别输入和输出电信号(诸如射频(rf)信号等)的输入电极和输出电极中的任意一者。压电层150可至少部分地设置在第一电极140的上部上。
53.例如，第一电极140可利用诸如钼(mo)或其合金的导电材料形成，但不限于此。第一电极140可利用导电材料(诸如，钌(ru)、钨(w)、铱(ir)、铂(pt)、铜(cu)、钛(ti)、钽(ta)、镍(ni)、铬(cr)等，或者钌(ru)、钨(w)、铱(ir)、铂(pt)、铜(cu)、钛(ti)、钽(ta)、镍(ni)或铬(cr)的合金)形成。
54.第二电极160可形成为覆盖压电层150的设置在腔c的上部上的部分。第二电极160可被配置为用于分别输入和输出电信号(诸如射频(rf)信号等)的输入电极和输出电极中的任意一者。也就是说，当第一电极140被配置为输入电极时，第二电极160可被配置为输出电极。当第一电极140被配置为输出电极时，第二电极160可被配置为输入电极。
55.作为示例，第二电极160可利用诸如钼(mo)或其合金的导电材料形成，但不限于此。第二电极160可利用导电材料(诸如，钌(ru)、钨(w)、铱(ir)、铂(pt)、铜(cu)、钛(ti)、钽(ta)、镍(ni)、铬(cr)等，或者钌(ru)、钨(w)、铱(ir)、铂(pt)、铜(cu)、钛(ti)、钽(ta)、镍(ni)或铬(cr)的合金)形成。
56.设置在有效区域s的边缘处的框架162可形成在第二电极160中。有效区域s可以是第一电极140、压电层150和第二电极160设置为彼此叠置的区域。
57.框架162包括设置在有效区域s的边缘处的壁163和设置在壁163的内侧上的沟槽164。壁163形成为比第二电极160的剩余部分厚。作为示例，当从上方观察时，沟槽164的内边界线x(见图2)可具有凹凸形状。作为示例，沟槽164的内边界线的凹凸形状可以是锯齿形状。框架162可包括例如围绕壁163的内周设置的多个沟槽164。
58.另外，如图2中所示，沟槽164的内边界线的倾斜角θ可以是15
°
。
59.如上所述，框架162包括壁163和沟槽164，并且沟槽164的内边界线x具有锯齿形状。因此，可抑制寄生噪声，并且可抑制陷波产生。换句话说，沟槽164的倾斜角θ可通过壁
163增加，从而抑制陷波产生。如果框架162仅包括沟槽164而不包括壁163，则谐振器性能可能在反谐振频率下劣化。然而，由于框架162包括壁163，因此可防止谐振器性能在反谐振频率下的劣化。
60.钝化层170形成在第一电极140的一部分和第二电极160的一部分上。钝化层170可防止在制造工艺期间对第一电极140和第二电极160的损坏。
61.此外，钝化层170的一部分可通过蚀刻去除，以在最终工艺期间调节频率性能。也就是说，可调整钝化层170的厚度。作为示例，可使用包含氮化硅(si3n4)、二氧化硅(sio2)、氧化锰(mno)、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)中的任意一种的介电层作为钝化层170。
62.金属垫180可连接到第一电极140和第二电极160的从钝化层170暴露的部分。作为示例，金属垫180可利用诸如金(au)、金
‑
锡(au
‑
sn)合金、铜(cu)、铜
‑
锡(cu
‑
sn)合金、铝(al)或者铝合金的材料形成。例如，铝合金可以是铝
‑
锗(al
‑
ge)合金。
63.如上所述，框架162包括壁163和沟槽164，并且沟槽164的内边界线x可具有锯齿形状。因此，可抑制寄生噪声，并且还可抑制陷波生成。
64.下面将更详细地描述框架的效果。
65.图5和图6是示出根据实施例的体声波谐振器的框架的沟槽形状的平面图。图7是示出根据实施例的根据框架的沟槽形状的性能变化的曲线图。
66.如图2、图5和图6中所示，沟槽164、263和363的倾斜角θ可被设置为例如15
°
、25
°
、45
°
、60
°
、75
°
或80
°
。在这种情况下，随着倾斜角θ增大，沟槽的数量增加。也就是说，沟槽164、263和363的倾斜角θ可以是15
°
至80
°
。
67.在这样的情况下，如图7中所示，当与传统的谐振器相比时，这里公开的实施例可改善由于陷波引起的波形失真，同时将寄生噪声抑制在与传统的谐振器的水平类似的水平。
68.此外，当倾斜角θ增大时，由于陷波或噪声幅度引起的波形失真是相似的；然而，损耗可在谐振点处减小，表示可进一步改善性能的可能性。
69.图8是示出根据实施例的框架462的沟槽形状的示图。
70.参照图8，框架462可包括壁463和设置在壁463内侧的沟槽464。框架462可包括例如彼此连接并且围绕壁463的内周设置的多个沟槽464。沟槽464的内边界线x可具有波浪的形状。当从上方(例如，在与框架462和/或第二电极160的上表面平行的水平平面中)观察时，沟槽464的内边界线x可具有使得内边界线x重复地与壁463接触并与壁463间隔开的形状。也就是说，内边界线x的部分与壁463接触，并且内边界线x的其他部分与壁463间隔开。
71.图9是示出根据实施例的框架562的沟槽形状的示图。
72.参照图9，框架562可包括壁563和设置在壁563内侧的沟槽564。框架562可包括例如彼此连接并且围绕壁563的内周设置的多个沟槽564。沟槽564的内边界线x可具有波浪的形状。当从上方(例如，在与框架562和/或第二电极160的上表面平行的水平平面中)观察时，沟槽564的内边界线x可具有使得内边界线x重复地与壁563接触并与壁563间隔开的形状。此外，沟槽564的数量可大于图8中的沟槽464的数量。
73.图10是示出根据实施例的框架662的沟槽形状的示图。
74.参照图10，框架662可包括壁663和设置在壁663内侧的沟槽664。框架662可包括例如彼此连接并且围绕壁663的内周设置的多个沟槽664。沟槽664的内边界线x可具有波浪的形状。当从上方(例如，在与框架662和/或第二电极160的上表面平行的水平平面中)观察时，沟槽664的内边界线x可具有使得内边界线x重复地与壁663接触并与壁663间隔开的形状。此外，沟槽664的数量可以大于图9中的沟槽564的数量。
75.图11是示出根据实施例的框架762的沟槽形状的示图。
76.参照图11，框架762可包括壁763和设置在壁763内侧的沟槽764。框架762可包括例如彼此连接并且围绕壁763的内周设置的多个沟槽764。沟槽764的内边界线x可具有波浪的形状。当从上方(例如，在与框架762和/或第二电极160的上表面平行的水平平面中)观察时，沟槽764的内边界线x可与壁763间隔开(例如，完全间隔开)。
77.图12是示出根据实施例的框架862的沟槽形状的示图。
78.参照图12，框架862可包括壁863和设置在壁863内侧的沟槽864。框架862可包括例如彼此连接并且围绕壁863的内周设置的多个沟槽864。沟槽864的内边界线x可具有波浪的形状。当从上方(例如，在与框架862和/或第二电极160的上表面平行的水平平面中)观察时，沟槽864的内边界线x可与壁863间隔开。与图11的内边界线x相比，图12的内边界线x可与壁863间隔开更远，并且图12中的沟槽864的数量可大于图11中的沟槽764的数量。
79.图13是示出根据实施例的框架962的沟槽形状的示图。
80.参照图13，框架962可包括壁963和设置在壁963内侧的沟槽964。框架962可包括例如彼此连接并且围绕壁963的内周设置的多个沟槽964。沟槽964的内边界线x可具有圆弧的形状。沟槽964的内边界线x可设置成使得圆弧的峰与壁963间隔开。
81.图14是示出根据实施例的框架1062的沟槽形状的示图。
82.参照图14，框架1062可包括壁1063和设置在壁1063内侧的沟槽1064。沟槽1064的内边界线x可具有圆弧的形状。然而，沟槽1064的内边界线x可具有与图13的内边界线x的形状相比反向的形状。也就是说，沟槽1064的内边界线x可设置为使得圆弧的峰与壁1063接触。框架1062可包括例如彼此连接并且围绕壁1063的内周设置的多个沟槽1064。
83.图15是示出根据实施例的框架1162的沟槽形状的示图。
84.参照图15，框架1162可包括壁1163和设置在壁1163内侧的沟槽1164。沟槽1164的内边界线x可具有不规则多边形的形状，并且多个沟槽1164可重复设置以彼此连接。
85.图16是示出根据实施例的框架1262的沟槽形状的示图。
86.参照图16，框架1262可包括壁1263和设置在壁1263内侧的沟槽1264。沟槽1264的内边界线x可具有不规则多边形的形状，并且多个沟槽1264可重复设置以彼此连接。然而，图16中所示的沟槽1264具有与图15中所示的沟槽1164的形状不同的形状。
87.图17是示出根据实施例的框架1362的沟槽形状的示图。
88.参照图17，框架1362可包括壁1363和设置在壁1363内侧的沟槽1364。沟槽1364可包括具有不同形状和尺寸的沟槽。例如，沟槽1364可包括具有不同尺寸和形状的第一沟槽1364a和第二沟槽1364b。沟槽1364的内边界线x可具有锯齿形状。
89.可连续地设置两个第一沟槽1364a，并且可在连续的两个第一沟槽1364a的两侧上设置第二沟槽1364b。在所示实施例中，沟槽1364包括第一沟槽1364a和第二沟槽1364b。然而，本公开不限于该实施例。沟槽1364可包括各种类型的沟槽。
90.图18是示出根据实施例的框架1462的沟槽形状的示图。
91.参照图18，框架1462可包括壁1463和设置在壁1463内侧的沟槽1464。可设置形成为具有不同的形状和尺寸的多个沟槽1464。另外，沟槽1464的内边界线x可具有锯齿形状。
92.根据这里描述的实施例，可获得在抑制体声波谐振器中的寄生噪声的同时抑制陷波表现的效果。
93.虽然本公开包括特定示例，但是在不脱离权利要求及其等同物的精神和范围的情况下，在理解本技术的公开内容之后将显而易见的是，可在这些示例中进行形式和细节上的各种改变。这里描述的示例仅被认为是描述性意义的，而不是为了限制的目的。每个示例中的特征或方面的描述将被认为可适用于其他示例中的类似特征或方面。如果以不同的顺序执行所描述的技术，和/或如果以不同的方式组合所描述的系统、架构、装置或电路中的组件，和/或由其他组件或其等同物替换或补充所描述的系统、架构、装置或电路中的组件，则可实现合适的结果。另外，各个实施例可彼此组合。例如，上述实施例中公开的框架可在一个体声波谐振器中彼此组合使用。因此，本公开的范围不是由具体实施方式限定，而是由权利要求及其等同物限定，并且在权利要求及其等同物的范围内的所有变化将被解释为包括在本公开中。