專利名稱：薄膜壓電諧振器及其制造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種薄膜壓電諧振器及其制造方法，更具體而言，涉及一種利用沿薄壓電膜的厚度方向的軸向振動(dòng)的薄膜壓電諧振器，以及制造這種薄膜壓電諧振器的方法。
背景技術(shù)：
隨著在無線通信領(lǐng)域取得的顯著突破，已經(jīng)進(jìn)行多種改進(jìn)以加速信息傳輸。利用無線通信，廣泛采用大約2GHz的頻帶來應(yīng)對(duì)PHS系統(tǒng)、第三代便攜式電話、無線LAN等等的引入。而且，用戶和無線終端的數(shù)量在大范圍增長(zhǎng)。信息傳輸速度越快，則載波頻率越高。現(xiàn)在商用領(lǐng)域采用的是在5GHz頻帶運(yùn)行的無線LAN系統(tǒng)。
對(duì)于在高頻帶運(yùn)行的通信裝置，人們迫切希望能夠減小其尺寸。特別是，對(duì)于個(gè)人電腦(PC)，通過PC卡來實(shí)現(xiàn)通信裝置，這種PC卡可以薄至大約數(shù)毫米。
通常，采用PC卡形狀的無線通信裝置包括處理射頻的RF前端以及處理數(shù)字信號(hào)的基帶(BB)單元。該基帶單元優(yōu)選為由硅(Si)基底制成的LSI芯片，并且其可以薄至1毫米以下。
該RF前端放大和變換高頻為模擬信號(hào)，并且包括多個(gè)無源元件，例如振蕩器和濾波器。從技術(shù)角度講，難以僅通過LSI芯片來構(gòu)建該RF前端，這是因?yàn)樵揜F前端具有非常復(fù)雜的結(jié)構(gòu)。該濾波器可以是介質(zhì)或者LC濾波器。該濾波器能夠利用腔諧振器或者LC電路的帶通特性來濾去高頻信號(hào)，并且基本上也難以將其微型化以及薄型化至數(shù)毫米以下。換言之，對(duì)那些在高頻帶運(yùn)行的通信裝置進(jìn)行微型化時(shí)會(huì)受到諸多限制。
為了克服前述問題，例如日本專利申請(qǐng)?jiān)缙诠_No.2000-069,594提出一種引人注意的膜體聲波諧振器(FBAR)。在該FBAR中，由氮化鋁(AlN)或者氧化鋅制成的壓電膜夾在上下電極之間。該薄壓電膜置于基底中的腔的上面。該諧振器使得頻率沿接觸到空氣層的上下電極以及該壓電膜的厚度方向諧振。能夠由制膜工藝實(shí)現(xiàn)的前述0.5微米至數(shù)微米的厚度適于數(shù)GHz的頻率。因此，易于制造和GHz頻帶的高頻相適應(yīng)的諧振器。
例如，兩個(gè)薄膜壓電諧振器串聯(lián)連接，其中一個(gè)薄膜壓電諧振器并聯(lián)連接到兩個(gè)薄膜壓電諧振器，從而制得梯形濾波器。利用帶通濾波器，串聯(lián)連接的該薄膜壓電諧振器的中心頻率和并聯(lián)連接的薄膜壓電諧振器的中心頻率略有不同。因此，例如，將并聯(lián)連接的薄膜壓電諧振器的諧振頻率調(diào)節(jié)為和串聯(lián)連接的薄膜壓電諧振器的諧振頻率相同。
可以利用用于在基底上形成薄膜的制膜工藝來制造前述薄膜壓電諧振器，并且可以將其微型化。特別是，可以容易地將通用的濾波器制造成薄至1毫米以下，而這通常是非常困難的。而且，基底可以由Si制成，從而可以通過半導(dǎo)體制造工藝來制造該薄膜壓電諧振器。進(jìn)而，該薄膜壓電諧振器可以可靠地和晶體管、IC、LSI等等相適應(yīng)，并且可以將這些部件安裝到其上。
然而，當(dāng)利用其上安裝有晶體管、IC、LSI等等部件的薄膜壓電諧振器來制造高頻模塊時(shí)，出現(xiàn)了下列新問題。
該薄膜壓電諧振器在體駐波上運(yùn)行并且產(chǎn)生諧振，該體駐波沿壓電膜厚度方向產(chǎn)生。然而，側(cè)向模式駐波產(chǎn)生在電極的邊緣以及壓電膜的邊緣。這些側(cè)向模式駐波具有特定值。從而，產(chǎn)生側(cè)向模式駐波。側(cè)向模式駐波的波長(zhǎng)不同于體波波長(zhǎng)。當(dāng)與體波結(jié)合時(shí)，側(cè)向模式駐波導(dǎo)致產(chǎn)生多種寄生振動(dòng)模式(寄生振動(dòng))。如果產(chǎn)生寄生振動(dòng)，則產(chǎn)生波紋，其使高頻信號(hào)特征起伏(史密斯圖)。該現(xiàn)象大大惡化了薄膜壓電諧振器的諧振性能，或者會(huì)使得諧振性能不穩(wěn)定。
為了克服前述問題，已經(jīng)提出，通過將薄膜壓電諧振器的上電極輪廓形成為不規(guī)則的多邊形，如附圖14所示，從而抑制該側(cè)向模式駐波。然而，由于這種上電極104變得更大，從而不可能微型化包括薄膜壓電諧振器的濾波器。
參考圖15和圖16，薄膜壓電諧振器100包括上電極104、具有腔101H的基底101、在腔101H上面延伸的下電極102以及位于下電極102上的壓電膜103。該上電極104設(shè)置在壓電膜103的上面，并且在其一端具有阻尼層105。該阻尼層105阻尼該側(cè)向模式駐波。然而，需要在薄膜壓電諧振器100的制造工藝中新增加阻尼層105的制造工藝。這不僅增加了制造工藝數(shù)，而且還減小了薄膜壓電諧振器100的產(chǎn)量。而且，該阻尼層105應(yīng)當(dāng)和上電極104的邊緣對(duì)準(zhǔn)。然而，不能保證足夠的處理裕度。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明旨在提供一種薄膜壓電諧振器，該薄膜壓電諧振器能夠克服現(xiàn)有技術(shù)中的前述問題，改進(jìn)其諧振性能，并且可以得以微型化。
進(jìn)而，本發(fā)明旨在提供一種制造薄膜壓電諧振器的方法，該方法能夠減少制造步驟數(shù)，改進(jìn)產(chǎn)量，以及保證足夠的處理裕度。
本發(fā)明的實(shí)施例的第一個(gè)方面涉及一種薄膜壓電諧振器，包括具有腔的基底；在該腔上面延伸的第一電極；位于該第一電極上的壓電膜；以及位于該壓電膜上的第二電極。該第二電極的外周的部分覆蓋在該腔上，且被錐角化，以具有小于等于30度的內(nèi)角，該內(nèi)角由其外周的部分以及其底部來限定。
本發(fā)明的實(shí)施例的第二個(gè)方面涉及一種薄膜壓電諧振器，包括具有腔的基底；在該腔上面延伸的第一電極；位于該第一電極上的壓電膜；以及位于該壓電膜上且其外周的部分覆蓋在該腔上的第二電極；以及位于第二電極和無第二電極的壓電膜上的絕緣體，該絕緣體在第二電極的中心較薄，而在第二電極的外周較厚。
本發(fā)明的實(shí)施例的第三個(gè)方面涉及一種薄膜壓電諧振器，包括具有腔的基底；在該腔上面延伸的第一電極；位于該第一電極上的壓電膜；以及位于該壓電膜上且其外周的部分覆蓋在該腔上的第二電極，該第二電極被錐角化，并且具有小于等于30度的內(nèi)角，該內(nèi)角由其外周的部分以及其底部來限定；以及位于第二電極和無第二電極的壓電膜上的絕緣體，該絕緣體在第二電極的中心較薄，而在第二電極的外周較厚。
本發(fā)明的實(shí)施例的第四個(gè)方面涉及一種薄膜壓電諧振器，包括具有腔的基底；在該腔上面延伸的第一電極；位于該第一電極上的壓電膜；以及位于該壓電膜上且其外周的部分覆蓋在該腔上的第二電極，以及位于第二電極和無第二電極的壓電膜上的絕緣體，該絕緣體的厚度在壓電膜上以及第二電極的外周上變化。
本發(fā)明的實(shí)施例的第五個(gè)方面涉及一種薄膜壓電諧振器，包括具有腔的基底；在該腔上面延伸的第一電極；位于該第一電極上的壓電膜；以及位于該壓電膜上且外周覆蓋在該腔上的第二電極；以及位于第二電極和無第二電極的壓電膜上的絕緣體，該絕緣體的厚度在壓電膜上以及第二電極的外周上逐漸變化。
本發(fā)明的實(shí)施例的最后一個(gè)方面涉及一種薄膜壓電諧振器的制造方法。該方法包括在基底中形成腔；在該腔的上面形成第一電極；在該第一電極上形成壓電膜；在該壓電膜上形成電極形成層；在該電極形成層上形成光致抗蝕層，該光致抗蝕層覆蓋在該腔上；錐角化該光致抗蝕層的邊緣，該錐角化的光致抗蝕層具有銳角并且用作掩模；以及利用該掩模構(gòu)圖該電極層，從而形成第二電極，然后將該錐角化掩模邊緣的形狀轉(zhuǎn)印到第二電極的端部，該錐角化第二電極的邊緣具有銳角內(nèi)角。


圖1是沿圖2所示的F1-F1線的根據(jù)本發(fā)明的第一實(shí)施例的薄膜壓電諧振器的截面圖；圖2是圖1的薄膜壓電諧振器的俯視圖；圖3是圖1的薄膜壓電諧振器的基本部件的放大截面圖；圖4示出圖3的薄膜壓電諧振器中的第二電極的邊緣的角度和反諧振點(diǎn)之間的關(guān)系；
圖5示出圖3的薄膜壓電諧振器的高頻特征；圖6是示出在第一制造工藝中如何制造圖1和圖2的薄膜壓電諧振器的截面圖；圖7是示出如何在第二制造工藝中制造薄膜壓電諧振器的截面圖；圖8是示出如何在第三制造工藝中制造薄膜壓電諧振器的截面圖；圖9是示出如何在第四制造工藝中制造薄膜壓電諧振器的截面圖；圖10是根據(jù)第二實(shí)施例的薄膜壓電諧振器的基本部件的放大截面圖；圖11是根據(jù)第三實(shí)施例的薄膜壓電諧振器的基本部件的放大截面圖；圖12示出第二電極的邊緣和絕緣體的階梯部分之間的距離和圖13的薄膜壓電諧振器的反諧振點(diǎn)之間的關(guān)系；圖13是根據(jù)第四實(shí)施例的薄膜壓電諧振器的基本部件的放大截面圖；圖14示出現(xiàn)有技術(shù)的薄膜壓電諧振器的上電極的輪廓；圖15是沿圖16的F14-F14線的圖14的薄膜壓電諧振器的截面圖；以及圖16是圖15的薄膜壓電諧振器的俯視圖。
具體實(shí)施例方式
(第一實(shí)施例)薄膜壓電諧振器的結(jié)構(gòu)參考圖1至圖3，該實(shí)施例中的薄膜壓電諧振器1(稱為“壓電諧振器1”)包括具有腔2H的基底2；在腔2H上面延伸的第一電極(下電極)5；在第一電極5上延伸的壓電膜6；以及在壓電膜6上部分延伸的第二電極7。第二電極7的外周71覆蓋在腔2H上，并且經(jīng)錐角化之后具有小于等于30度的內(nèi)角θ，該內(nèi)角由其外周的一部分和其底部來限定，例如，在第一實(shí)施例中該內(nèi)角θ被設(shè)置為15度至30度之間。
在該實(shí)施例中，基底2由硅制成。腔2H例如是矩形。當(dāng)使用聲反射器時(shí)，將其置于腔2H中，其中該腔通過凹挖基底2的一部分而制得。
第一電極5在腔2H上面以及在基底2上延伸。第一電極5的不在腔2H上面延伸以及設(shè)置在基底2上的那一部分用作引出線。第一電極5主要由例如鋁(Al)膜或者鋁合金膜制成，并且具有雙重結(jié)構(gòu)，也就是，第一電極5的下部具有無定形結(jié)構(gòu)從而改進(jìn)壓電膜6的取向。
壓電膜6位于第一電極5上，并且在腔2H上面延伸。壓電膜6優(yōu)選由例如氮化鋁(AlN)制成。
第二電極7在壓電膜6上以及腔2H上面延伸。第二電極7的不在腔2H上面延伸的那一部分用作壓電膜6上的引出線。第二電極7優(yōu)選由鉬(Mo)制成。
在壓電諧振器1中，第一電極5、壓電膜6以及橋接在腔2H上面的第二電極7用作激勵(lì)器。通過對(duì)第一和第二電極5和7施加電壓來振動(dòng)該激勵(lì)器，從而該壓電諧振器1能夠具備諧振特性。
第一布線8A在基底2上面而不是在腔2H上面延伸，其經(jīng)假焊墊3而電連接到第一電極5，并且優(yōu)選由例如Mo制成。第二布線在基底2上面而不是腔2H上面延伸，并且電連接到第二電極7。
該假焊墊3具有導(dǎo)電性，其對(duì)第一和第二電極5和6具有蝕刻選擇性，并且位于設(shè)置第一電極5的引線(與第一電極5齊平的引線)和壓電膜6的外周的位置。假焊墊3形成為連接布線，使得能夠?qū)弘娔?構(gòu)圖，防止引線(第一電極5)和第一布線8A斷連，以及確保在引線和第一布線8A之間的電連接。假焊墊3優(yōu)選由例如Mo制成。假焊墊3優(yōu)選具有30度至60度之間的內(nèi)角，從而改善第一布線8A對(duì)假焊墊3的階梯覆蓋。
圖3是圖1的薄膜壓電諧振器的基本部件的放大截面圖，而圖4示出圖3的薄膜壓電諧振器中的第二電極的邊緣的角度和反諧振點(diǎn)之間的關(guān)系。
在第一實(shí)施例中，通過將第二電極7的邊緣控制為固定端以及有效分散駐波的頻率以抑制寄生振動(dòng)，從而壓電諧振器1緩和了環(huán)境條件。雖然不可能完全去除駐波，但是可以大大減小史密斯圖(Smith chart)中的寄生振動(dòng)。
參考圖3，第二電極7的適當(dāng)錐角化邊緣71的長(zhǎng)度非常重要，并且應(yīng)當(dāng)長(zhǎng)達(dá)壓電膜6的體波波長(zhǎng)。為此，考慮到處理裕度，第二電極7的邊緣的內(nèi)角θ應(yīng)當(dāng)為小于等于30度。
而且，當(dāng)內(nèi)角θ為小于等于30度以及在30以下逐漸下降時(shí)，該反諧振點(diǎn)急劇上升。參考圖4，該反諧振點(diǎn)越高，則寄生振動(dòng)越少。另一方面，由于在制造過程中第二電極7的邊緣71的處理精度誤差增大，所以內(nèi)角θ小于等于5度是不優(yōu)選的。因此，內(nèi)角θ為15度以上，這從處理精度的角度考慮在實(shí)施中沒有問題。
壓電諧振器1的頻率特征如圖5所示。在圖5中，橫坐標(biāo)代表頻率，而縱坐標(biāo)代表阻抗。字母“B”表示當(dāng)將第二電極7的邊緣加工為垂直邊緣(θ＝90度)時(shí)的頻率特征。在這種情況下，高頻特征包括顯著寄生振動(dòng)。另一方面，字母“A”表示當(dāng)將第二電極7的邊緣加工為內(nèi)角θ為小于等于30度時(shí)的頻率特征。該頻率特征不包括寄生振動(dòng)。
如圖6至圖9所示來制造壓電諧振器1。首先，制備基底。優(yōu)選采用Si物質(zhì)。
參考圖6，在基底2上第一電極5的引線與壓電膜6的外周覆蓋的位置(圖6中的上表面)形成假焊墊3。假焊墊3由經(jīng)濺射工藝制備的Mo膜形成。該Mo膜利用經(jīng)光刻工藝制備的掩模進(jìn)行構(gòu)圖。
之后，在高真空系統(tǒng)中，在包括假焊墊3的基底2上連續(xù)形成第一電極形成層和壓電膜形成層(參考圖7)。根據(jù)W-CDMA規(guī)格的頻率，采用250納米厚的Al合金膜用作第一電極形成層。采用1700納米厚的AlN膜用作壓電膜形成層。
參考圖7，對(duì)該壓電膜形成層構(gòu)圖，從而制成該壓電膜6。然后，對(duì)第一電極形成層進(jìn)行構(gòu)圖處理，從而制成第一電極5。通過利用氯(Cl)的反應(yīng)性干蝕刻工藝，以及通過利用由光刻工藝制備的掩模，來進(jìn)行構(gòu)圖。
接著，在包括壓電膜6的整個(gè)基底2上形成第二電極形成層(參考圖8)。將250納米厚的濺射的Mo膜用作第二電極形成層。之后，在第二電極形成層上的第二電極7和引線的建議位置形成光致抗蝕膜。在這種情況下采用光刻工藝。在150℃的溫度下對(duì)該光致抗蝕膜烘烤大約10分鐘到20分鐘。利用該光致抗蝕膜制得圖8中虛線所示的掩模(蝕刻掩模)75。掩模75的邊緣由于被烘烤而類似于第二電極7的邊緣71錐角化。簡(jiǎn)言之，內(nèi)角θ優(yōu)選為15度至30度之間。
利用掩模75對(duì)第二電極形成層進(jìn)行構(gòu)圖，從而制成第二電極7。將掩模75的錐角化邊緣復(fù)制到第二電極7的邊緣71，從而邊緣71的內(nèi)角θ也處于前述范圍內(nèi)。然后去除掩模75。
在同一個(gè)制造步驟中(參考圖9)，連續(xù)形成第一布線8A(其經(jīng)假焊墊3電連接到第一電極5)和第二布線8B(其連接到第二電極7)。
之后，對(duì)基底2的后表面向前表面蝕刻，從而形成腔2H。在這種狀態(tài)下，制成第一實(shí)施例的壓電諧振器1。
實(shí)例下面將參考圖1至圖3來描述第一實(shí)施例的壓電諧振器1的具體實(shí)例。
在壓電諧振器1中，第一電極5具有雙重結(jié)構(gòu)，其中它的下部是無定形的，從而改進(jìn)壓電膜6的取向，也就是AlN的取向。可以通過控制AlN的取向來改進(jìn)諧振特性?？梢韵鄬?duì)于X射線的搖擺曲線，將濺射的AlN膜的取向控制為小于等于1.5度。而且，還可以控制AlN的應(yīng)力，從而穩(wěn)定橋接腔2H的部件。特別是，對(duì)基底2從后表面進(jìn)行高速RIE，從而制得腔2H。第一和第二布線8A和8B由金(Au)或鋁制成。
壓電諧振器1在2GHz頻帶運(yùn)行，具有6.7％的機(jī)電耦合常數(shù)以及800的諧振Q值。在制造過程中，Si晶片的面內(nèi)分布形式是優(yōu)越的形式，并且能夠在6英寸晶片上可靠再現(xiàn)前述特性。
如上所述，在壓電諧振器1中，第二電極7的邊緣71經(jīng)錐角化處理，從而具有15度至30度之間的內(nèi)角θ，這避免了第二電極7具有不規(guī)則多邊形形狀，改進(jìn)諧振特性，以及實(shí)現(xiàn)尺寸減小。
而且，利用壓電諧振器1的制造方法，制得的光致抗蝕膜位于第二電極7上并且覆蓋在腔2H上，從而通過對(duì)該光致抗蝕膜的邊緣進(jìn)行錐角化處理形成掩模75，從而使得內(nèi)角為銳角。利用掩模75對(duì)第二電極形成層進(jìn)行構(gòu)圖，從而形成第二電極7。將掩模75的錐角化邊緣復(fù)制到第二電極7的邊緣上。第二電極7的邊緣的內(nèi)角θ為15度至30度之間。在構(gòu)圖該光致抗蝕膜之后，僅烘烤掩模75的邊緣。因此，不必形成新的阻尼層，這對(duì)于減少制造步驟數(shù)以及改進(jìn)生產(chǎn)產(chǎn)量而言是有效的。
(第二實(shí)施例)第二實(shí)施例將進(jìn)一步抑制第一實(shí)施例的壓電諧振器的寄生振動(dòng)，以及提供能夠長(zhǎng)時(shí)間保持可靠性的壓電諧振器。
參考圖10，該實(shí)施例的壓電諧振器1包括絕緣體(鈍化膜)9，該絕緣體的介電常數(shù)不同于第二電極7的介電常數(shù)，并且具有均勻厚度。絕緣體9在包括邊緣71的第二電極7和壓電膜6的上面延伸。簡(jiǎn)言之，絕緣體9直接接觸第二電極7。絕緣體9優(yōu)選由氮化硅膜(Si3N4)制成，該氮化硅膜通過CVD工藝制備并且大約為2納米至50納米厚。此外，絕緣體9還可以由氧化硅膜(SiO2)、AlN膜等等制成，這些材料的介電常數(shù)都不同于第二電極7的介電常數(shù)。而且，絕緣體9可以利用濺射工藝或者通過利用電子槍(E槍)來制備，只要充分覆蓋該階梯部分并且膜應(yīng)力處于容許范圍內(nèi)即可。
絕緣體9保護(hù)壓電諧振器1的第二電極7、壓電膜6以及其他部件免受氧化導(dǎo)致的老化。特別是，絕緣體9在第二電極7和壓電膜6的上面延伸，并且防止它們暴露到空氣。因此，可以有效分散駐波的頻率，這就進(jìn)一步大大抑制寄生振動(dòng)。絕緣體9形成在第二電極7和壓電膜6上，并且不需要諸如濺射的任何工藝，從而改進(jìn)制造過程中的處理裕度。
(第三實(shí)施例)在第三實(shí)施例中，修改第二實(shí)施例的第二電極7的邊緣71的截面形狀和絕緣體9的形狀。絕緣體9在第二電極7上面延伸。
參考圖11，壓電諧振器1包括具有腔2H的基底2；在該腔2H上面延伸的第一電極5；第二電極7，其邊緣71覆蓋在該腔2H上；壓電膜6；以及絕緣體9。該絕緣體9在第二電極7和壓電膜6的部分上延伸。該絕緣體9在第二電極7的中心上較薄，而在第二電極7的外周上較厚。
該實(shí)施例的第二電極7的邊緣71的截面形狀不同于第一和第二實(shí)施例中的第二電極7的邊緣71的截面形狀。在該實(shí)施例中，邊緣71的內(nèi)角θ大約為90度。
絕緣體9包括第一絕緣元件9A和第二絕緣元件9B。第一絕緣元件9A在壓電膜6和第二電極7的外周上延伸，并且在第二電極7的邊緣上較厚。第二絕緣元件9B在第二電極7的中心上延伸，并且在其上較薄。第一和第二絕緣元件9A和9B在同一個(gè)制造步驟中通過部分蝕刻絕緣膜(也就是，在第二電極7的中心上)而形成。
在壓電膜6上(點(diǎn)9a)[在腔2H上面延伸]、在壓電膜6和第二電極7之間的邊界(點(diǎn)9b)以及在第二電極7的外周(點(diǎn)9c)上，第一絕緣元件9A的厚度有所變化。換言之，在點(diǎn)9a、9b和9c上，第一絕緣元件9A的有效厚度ta、tb和tc增加。絕緣體9看上去加厚了，這是因?yàn)樵邳c(diǎn)9b和9c上第二電極7的厚度有所增加。通過準(zhǔn)確定位第二電極7的邊緣71以及確定第二絕緣元件9A改變其厚度的位置，可以有效分散駐波的頻率并且抑制寄生振動(dòng)。抑制寄生振動(dòng)很大程度上依賴于第一和第二絕緣元件9A和9B之間的邊界。
圖12示出反諧振點(diǎn)和距離L之間的關(guān)系，其中距離L是從第二電極7的邊緣71到第一和第二絕緣元件9A和9B的邊界之間的距離。在圖12中，橫坐標(biāo)代表距離L，而縱坐標(biāo)代表反諧振點(diǎn)。當(dāng)?shù)诙^緣元件9A位于1微米至10微米之間的范圍內(nèi)(在距離L內(nèi))時(shí)，該反諧振點(diǎn)增加，同時(shí)寄生振動(dòng)得以抑制。特別是，當(dāng)距離L為2微米至5微米時(shí)，抑制寄生振動(dòng)的效果最好。本發(fā)明的發(fā)明人已經(jīng)進(jìn)行若干試驗(yàn)，已經(jīng)注意到當(dāng)距離L為3微米時(shí)寄生振動(dòng)得到最大程度的抑制。
(第四實(shí)施例)在該實(shí)施例中，薄膜壓電諧振器1是第二和第三實(shí)施例的薄膜壓電諧振器1的結(jié)合。
參考圖13，壓電諧振器1包括具有腔2H的基底2；跨接在腔2H上面的第一電極5；第一電極5上的壓電膜6、第二電極7以及絕緣體9。第二電極7的外周71覆蓋在腔2H上面，并且其錐角化角度θ小于等于30度。絕緣體9在第二電極7和壓電膜6上延伸，并且在壓電膜6和第二電極的外周71上的部分比在第二電極7上的部分要更厚。特別是，絕緣體9的厚度在壓電膜6和第二電極7上逐漸變化。
該實(shí)施例的壓電諧振器1和第二和第三實(shí)施例中的壓電諧振器結(jié)合得到的壓電諧振器同樣有利和有效。
(其他實(shí)施例)雖然已經(jīng)參考若干實(shí)施例來描述本發(fā)明，但是本領(lǐng)域技術(shù)人員將會(huì)理解可以實(shí)現(xiàn)多種其他變型。在前述實(shí)施例中，薄膜壓電諧振器描述為應(yīng)用到2GHz的頻帶。此外，本發(fā)明還可以應(yīng)用到在800MHz至5GHz的頻帶上運(yùn)行的壓電諧振器。
前述說明涉及用于構(gòu)成濾波器的薄膜壓電諧振器。可選的是，本發(fā)明還可以應(yīng)用于構(gòu)成壓控振蕩器。
另外，假設(shè)該壓電諧振器具有FBAR結(jié)構(gòu)?？蛇x的是，該壓電諧振器還可以具有SMR(表面安裝型諧振器)結(jié)構(gòu)，該結(jié)構(gòu)具有聲反射層。
如上所述，本發(fā)明提供的薄膜壓電諧振器不僅能夠改進(jìn)諧振特性還可以減小尺寸。
而且，本發(fā)明提供制造薄膜壓電諧振器的方法。該方法改進(jìn)產(chǎn)量，確保足夠的處理裕度，同時(shí)減小制造步驟數(shù)。
相關(guān)申請(qǐng)的交叉引用本發(fā)明基于并要求2005年8月8日提交的在前日本專利申請(qǐng)No.2005-229,815的優(yōu)先權(quán)，該在前申請(qǐng)的整體內(nèi)容在此引用作為參考。
權(quán)利要求
1.一種薄膜壓電諧振器，包括具有腔的基底；第一電極，其在所述腔的上面延伸；壓電膜，其位于所述第一電極上；以及第二電極，其位于所述壓電膜上，所述第二電極的外周的部分覆蓋在所述腔上并被錐角化，并且所述第二電極具有小于等于30度的內(nèi)角，所述內(nèi)角由其外周的部分以及其底部來限定。
2.如權(quán)利要求1所述的薄膜壓電諧振器，其中所述第二電極的外周的部分被錐角化，并且具有大于等于15度的內(nèi)角。
3.如權(quán)利要求1所述的薄膜壓電諧振器，其中所述腔穿過所述基底。
4.如權(quán)利要求1所述的薄膜壓電諧振器，其中所述腔包括嵌入其中的聲反射層。
5.如權(quán)利要求1所述的薄膜壓電諧振器，還包括絕緣體，所述絕緣體在包括其所述外周的所述第二電極和無第二電極的所述壓電膜的上面延伸，并且其介電常數(shù)不同于所述第二電極的介電常數(shù)。
6.如權(quán)利要求1所述的薄膜壓電諧振器，其中所述絕緣體由氧化硅膜、氮化硅膜或者氮化鋁膜制成。
7.如權(quán)利要求2所述的薄膜壓電諧振器，還包括絕緣體，所述絕緣體在包括其所述外周的所述第二電極和無第二電極的所述壓電膜的上面延伸，并且其介電常數(shù)不同于所述第二電極的介電常數(shù)。
8.如權(quán)利要求2所述的薄膜壓電諧振器，其中所述絕緣體由氧化硅膜、氮化硅膜或者氮化鋁膜制成。
9.一種薄膜壓電諧振器，包括具有腔的基底；第一電極，其在所述腔的上面延伸；壓電膜，其位于所述第一電極上；第二電極，其位于所述壓電膜上且其外周的部分覆蓋在所述腔上，以及絕緣體，其位于所述第二電極和無第二電極的所述壓電膜上的，所述絕緣體在所述第二電極的中心較薄，而在所述第二電極的外周較厚。
10.如權(quán)利要求9所述的薄膜壓電諧振器，其中所述絕緣體在所述第二電極的外周上的厚度為1微米至10微米的范圍，在所述第二電極的剩余部分上厚度較薄。
11.如權(quán)利要求9所述的薄膜壓電諧振器，其中所述絕緣體在所述第二電極的外周上的厚度為2微米至5微米的范圍，在所述第二電極的剩余部分上厚度較薄。
12.如權(quán)利要求9所述的薄膜壓電諧振器，其中所述絕緣體由氧化硅膜、氮化硅膜或者氮化鋁膜制成。
13.如權(quán)利要求9所述的薄膜壓電諧振器，其中所述腔中嵌入有聲反射層。
14.一種薄膜壓電諧振器，包括具有腔的基底；第一電極，其在所述腔的上面延伸；壓電膜，其位于所述第一電極上；第二電極，其位于所述壓電膜上且其外周的部分覆蓋在所述腔上，所述第二電極被錐角化，并且具有小于等于30度的內(nèi)角，所述內(nèi)角由其外周的部分以及其底部來限定；以及絕緣體，其位于所述第二電極和無第二電極的所述壓電膜上，所述絕緣體在所述第二電極的中心較薄，而在所述第二電極的外周較厚。
15.如權(quán)利要求14所述的薄膜壓電諧振器，其中所述第二電極的外周被錐角化，并且具有大于等于15度的內(nèi)角。
16.一種薄膜壓電諧振器，包括具有腔的基底；第一電極，其在所述腔的上面延伸；壓電膜，其位于所述第一電極上；第二電極，其位于所述壓電膜上且其外周覆蓋在所述腔上，以及絕緣體，其位于所述第二電極和無第二電極的所述壓電膜上，所述絕緣體的厚度在所述壓電膜上以及第二電極的外周上變化。
17.一種制造薄膜壓電諧振器的方法，該方法包括在基底中形成腔；在所述腔的上面形成第一電極；在所述第一電極上形成壓電膜；在所述壓電膜上形成電極形成層；在所述電極形成層上形成光致抗蝕層，所述光致抗蝕層覆蓋在所述腔上；錐角化所述光致抗蝕層的邊緣，所述被錐角化的光致抗蝕層具有銳角并且用作掩模；以及利用所述掩模構(gòu)圖所述電極層，從而形成第二電極，然后將所述錐角化的掩模邊緣的形狀轉(zhuǎn)印到所述第二電極的端部，所述錐角化的第二電極的邊緣具有銳角內(nèi)角。
18.如權(quán)利要求17所述的制造薄膜壓電諧振器的方法，其中在掩模形成過程中，烘烤所述光致抗蝕層以錐角化所述抗蝕層的邊緣。
19.如權(quán)利要求17所述的制造薄膜壓電諧振器的方法，其中利用所述掩模來干蝕刻所述電極層，從而形成并錐角化所述第二電極的外周。
20.如權(quán)利要求19所述的制造薄膜壓電諧振器的方法，其中所述電極層被錐角化，并且具有大于等于15度且小于等于30度的內(nèi)角，其中所述內(nèi)角由其外周的部分以及其底部來限定。
全文摘要
一種薄膜壓電諧振器，包括具有腔的基底；在該腔的上面延伸的第一電極；位于該第一電極上的壓電膜；以及位于該壓電膜上的第二電極。該第二電極的外周部分覆蓋在該腔上，且被錐角化，以具有小于等于30度的內(nèi)角，該內(nèi)角由其外周的部分以及其底部來限定。
文檔編號(hào)H03H3/00GK101061634SQ20068000032
公開日2007年10月24日 申請(qǐng)日期2006年3月29日 優(yōu)先權(quán)日2005年8月8日
發(fā)明者板谷和彥, 尾原亮一, 佐野賢也, 安本恭章, 梁瀨直子 申請(qǐng)人:株式會(huì)社東芝