本發(fā)明涉及一種體聲波諧振器及包括該體聲波諧振器的濾波器。
背景技術(shù)：
：隨著移動(dòng)通信裝置的快速發(fā)展，對(duì)于緊湊型和輕型濾波器、振蕩器、諧振元件、聲波諧振質(zhì)量傳感器以及用于促進(jìn)移動(dòng)通信的其它相似電子組件的需求也隨之增加。通常，體聲波諧振器(BulkAcousticResonator)已被用作實(shí)現(xiàn)緊湊型和輕型濾波器、振蕩器、諧振元件、聲波諧振質(zhì)量傳感器和其它相似組件的一種裝置。這樣的體聲波諧振器的優(yōu)勢(shì)在于其的批量生產(chǎn)的成本極小，并可實(shí)現(xiàn)超小型化。此外，這樣的體聲波諧振器的優(yōu)勢(shì)還在于其可實(shí)現(xiàn)高品質(zhì)因數(shù)值(濾波器的主要性質(zhì))。這樣的體聲波諧振器還可在與個(gè)人通信系統(tǒng)(PCS)和數(shù)字無線系統(tǒng)(DCS)的頻帶相等的頻帶運(yùn)行。體聲波諧振器為形成有諧振部的結(jié)構(gòu)，該諧振部通過在基板上順序地層疊下部電極、壓電層和上部電極而形成。當(dāng)向第一電極和第二電極施加電能以在壓電層中誘發(fā)電場(chǎng)時(shí)，電場(chǎng)會(huì)在壓電層中引起壓電現(xiàn)象。這樣的壓電現(xiàn)象使諧振部沿著預(yù)定的方向振動(dòng)。因此，在與諧振部的振動(dòng)方向相同的方向上產(chǎn)生體聲波，從而引起諧振現(xiàn)象的產(chǎn)生。[現(xiàn)有技術(shù)文獻(xiàn)][專利文獻(xiàn)]美國(guó)公開專利公報(bào)第2008-0081398號(hào)技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：本發(fā)明的目的在于提供一種能夠防止電極的氧化而提高可靠性，并提高形成于電極上的壓電層的晶體取向性的體聲波諧振器。根據(jù)本發(fā)明的一實(shí)施例的體聲波諧振器的多個(gè)電極中的至少一個(gè)可以由鉬和鉭的合金制造。根據(jù)本發(fā)明的一實(shí)施例的體聲波諧振器可以防止電極的氧化而確?？煽啃?，且可以提高形成于電極上的壓電層的晶體取向性。并且，在制造體聲波諧振器的供應(yīng)中，可以相對(duì)利用的蝕刻物質(zhì)而具有優(yōu)異的特性。附圖說明圖1是根據(jù)示例的體聲波諧振器的剖視圖。圖2是示出鉬(Mo)的電位-pH圖。圖3示出了鉬(Mo)-鉭(Ta)合金的相圖。圖4示出了每種類型的鉬(Mo)合金的拉曼位移。圖5示出了根據(jù)示例的鉬(Mo)-鉭(Ta)合金的薄層電阻(sheetresistance)的變化。圖6是示出根據(jù)示例的在鉬(Mo)-鉭(Ta)合金上的氮化鋁(AlN)的晶體取向的示圖。圖7和圖8是根據(jù)示例的濾波器的示意性電路圖。符號(hào)說明110：基板112：氣腔120：絕緣層130：膜135：諧振部140：第一電極150：壓電層160：第二電極170：保護(hù)層180：電極焊盤1000、2000：濾波器1100、1200、2100、2200、2300、2400：體聲波諧振器具體實(shí)施方式后述的對(duì)本發(fā)明的詳細(xì)說明為能夠?qū)崟r(shí)本發(fā)明的特定實(shí)施例，且參照附圖進(jìn)行說明。為了使本領(lǐng)域的從業(yè)人員能夠?qū)嵤┻@些實(shí)施例而進(jìn)行充分詳細(xì)的說明。應(yīng)當(dāng)理解到本發(fā)明的多種實(shí)施例雖然互不相同，但無須非彼此排他。例如，本說明書中記載的特定形狀、結(jié)構(gòu)以及特性在不脫離本發(fā)明的精神和范圍的情況下，可以以其他實(shí)施例實(shí)現(xiàn)。并且，各個(gè)公開的實(shí)施例內(nèi)的個(gè)別構(gòu)成要素的位置或者布置可以在不脫離本發(fā)明的精神和范圍的情況下，存在多種變更。因此，后述的詳細(xì)說明不應(yīng)具有限定性的含義，如被適當(dāng)?shù)卣f明，應(yīng)根據(jù)權(quán)利要求所主張的內(nèi)容和其等同范圍以及權(quán)利要求項(xiàng)而限定。附圖中類似的附圖符號(hào)在多個(gè)方面指相同或類似的功能。以下，為使在本發(fā)明的所屬
技術(shù)領(lǐng)域：
具有基本知識(shí)的人員能夠容易實(shí)時(shí)本發(fā)明，而參考附圖對(duì)本發(fā)明的實(shí)施例進(jìn)行詳細(xì)的說明。圖1是示出根據(jù)示例的體聲波諧振器的剖視圖。參照?qǐng)D1的示例，根據(jù)示例的體聲波諧振器100可以是薄膜體聲波諧振器(FilmBulkAcousticResonator，F(xiàn)BAR)，并且可以包括基板110、絕緣層120、氣腔112和諧振部135。基板110可以由硅基板形成，在基板110的上表面可以形成有絕緣層120，從而使基板110和諧振部135電絕緣。絕緣層120可以通過化學(xué)氣相沉積方法、RF磁控濺射方法或蒸發(fā)法中的一個(gè)工藝而在基板110上利用二氧化硅(SiO2)、氮化硅(Si3N4)、氧化鋁(Al2O3)及氮化鋁(AlN)中的至少一個(gè)而形成。氣腔112可以形成于絕緣層120之上。氣腔112設(shè)置在諧振部135的下方，以使諧振部135沿預(yù)定方向振動(dòng)。在示例中，氣腔112通過以下工藝形成：首先在絕緣層120上形成氣腔犧牲層圖案；接下來，在這樣的蝕刻工藝之后，在氣腔犧牲層圖案上形成膜130；然后蝕刻氣腔犧牲層圖案并將其去除。膜130可以起到氧化保護(hù)膜的功能，或者起到保護(hù)基板110的保護(hù)層的功能。雖然沒有在圖1中示出，但是在膜130上可以形成有由氮化鋁(AlN)制造的籽晶層。具體地，籽晶層可以布置在膜130和電極140之間。雖然沒有在圖1中示出，在絕緣層120上還可以形成有蝕刻停止層。在該示例中，蝕刻停止層用于保護(hù)基板110和絕緣層120免受蝕刻工藝影響，也可用作在蝕刻停止層上沉積其它各種層所需的基底。諧振部135可以包括第一電極140、壓電層150和第二電極160。第一電極140、壓電層150和第二電極160可以依次層疊。第一電極140從絕緣層120的部分區(qū)域的上部向氣腔112上部的膜130延伸而形成，壓電層150形成在氣腔112上部的第一電極140上，第二電極160可以從絕緣層120的其他區(qū)域的上部在氣腔112上部的壓電層150上形成。第一電極140、壓電層150和第二電極160的沿垂直方向重疊的共同區(qū)域可以位于氣腔112的上部。壓電層150是通過將電能轉(zhuǎn)化為聲波形式的機(jī)械能來產(chǎn)生壓電效應(yīng)的部件。例如，壓電層150可以由氮化鋁(AlN)、氧化鋅(ZnO)、鉛鋯鈦氧化物(PZT，PbZrTiO)中的一個(gè)形成。并且，壓電層150還可以包括稀土類金屬(Rareearthmetal)。作為一個(gè)示例，稀土類金屬可以包括鈧(Sc)、鉺(Er)、釔(Y)和鑭(La)中的至少一個(gè)。諧振部135可以被分為有源區(qū)和非有源區(qū)。諧振部135的有源區(qū)是指這樣的區(qū)域：當(dāng)將RF信號(hào)等電能施加到第一電極140和第二電極160的情況下，因在壓電層150產(chǎn)生的壓電現(xiàn)象而沿預(yù)定方向振動(dòng)以產(chǎn)生諧振。有源區(qū)對(duì)應(yīng)于氣腔112上方的第一電極140、壓電層150和第二電極160沿垂直方向彼此疊置的區(qū)域。諧振部135的非有源區(qū)是即使電能被施加到第一電極140和第二電極160，也不會(huì)通過壓電現(xiàn)象發(fā)生諧振的區(qū)域。例如，非有源區(qū)對(duì)應(yīng)于有源區(qū)的外部的區(qū)域。諧振部135利用壓電效應(yīng)輸出具有特定頻率的RF信號(hào)，具體地，諧振部135可以輸出具有對(duì)應(yīng)于壓電層150的壓電現(xiàn)象所引起的振動(dòng)的諧振頻率的RF信號(hào)。保護(hù)層170設(shè)置在諧振部135的第二電極160上，且可以防止第二電極160暴露在外面而被氧化。另外，可以形成有用于給第一電極140和第二電極160施加電信號(hào)的電極焊盤180。圖2是示出鉬(Mo)的電位-pH的圖。通常，第一電極140和第二電極160由金(Au)、鈦(Ti)、鉭(Ta)、鉬(Mo)、釕(Ru)、鉑(Pt)、鎢(W)、鋁(Al)、銥(Ir)和鎳(Ni)中的一個(gè)構(gòu)成。尤其，可以為了提高形成于第一電極140上的壓電層150的期望的晶體取向而使用鉬(Mo)。然而，參照?qǐng)D2，鉬(Mo)材料具有如下潛在的問題：pH為4至7時(shí)，其趨向于溶解，在其它pH區(qū)域，其趨向于被氧化。為了解決上述問題，鉬(Mo)被密閉地密封(hermeticsealing)以進(jìn)行鈍化處理。然而，即使在對(duì)鉬(Mo)進(jìn)行如上所述的鈍化處理的情況下，當(dāng)鉬(Mo)在濕氣處理工藝過程中被暴露于濕氣時(shí)，將理解的是，鉬(Mo)也會(huì)被氧化。由于被氧化的鉬(Mo)還具有高的溶解度，因此這樣的氧化會(huì)導(dǎo)致可靠性問題。具體地講，為了將第一電極140連接到外部電路，當(dāng)圖1的第一電極140的特定區(qū)域通過溝槽而敞開，然后連接到電極焊盤180時(shí)，引起連接缺陷和接觸缺陷。為了解決上述問題，在第一電極140和第二電極160由除了鉬(Mo)之外的金屬形成的示例中，在沉積壓電層150時(shí)，可能出現(xiàn)取向性降低的問題。根據(jù)本發(fā)明的一實(shí)施例，第一電極140和第二電極160可以包括含鉬(Mo)的合金。一個(gè)示例中，第一電極140和第二電極160中的一個(gè)可以由鉬(Mo)-鉭(Ta)合金制造。根據(jù)本發(fā)明的一實(shí)施例，第一電極140和第二電極160中的一個(gè)可以由鉬(Mo)-鉭(Ta)合金制造，從而實(shí)現(xiàn)第一電極140和第二電極160的低電阻率特性，也可以容易進(jìn)行蝕刻工藝。進(jìn)而，可以實(shí)現(xiàn)壓電層150的高晶體取向性。此時(shí)，鉬(Mo)-鉭(Ta)合金中的鉭(Ta)的含量可以為0.1～50原子％，優(yōu)選鉬(Mo)-鉭(Ta)合金中的鉭(Ta)的含量為0.1～30原子％。圖3示出了鉬(Mo)-鉭(Ta)合金的相圖。參照?qǐng)D3，當(dāng)鉬(Mo)-鉭(Ta)合金在液相下的溫度降低時(shí)，是以單一相形成的均質(zhì)固溶體，因此為都是體心立方(BCC)且原子結(jié)構(gòu)相同。因此，在用鉬(Mo)-鉭(Ta)合金構(gòu)成第一電極140的情況下，可以改善形成于第一電極140上的壓電層的晶體取向性。參照?qǐng)D3，在鉬(Mo)-鉭(Ta)合金中的鉭(Ta)的含量為30原子％以下的情況下，溶解溫度幾乎一致，但是在超過30原子％的情況下，溶解溫度急劇上升，因此在用鉬(Mo)-鉭(Ta)合金制造第一電極140和第二電極160時(shí)，可能存在問題。根據(jù)本發(fā)明的一實(shí)施例，通過利用包含0.1～30原子％的鉭(Ta)含量的鉬(Mo)-鉭(Ta)合金，可以容易地制造第一電極140和第二電極160。圖4示出了不同類型的鉬(Mo)合金的拉曼位移(Ramanshift)。具體地講，圖4示出了對(duì)鉬(Mo)合金的樣品在執(zhí)行了8585可靠性測(cè)試(85℃的溫度、85％的濕度下的測(cè)試)之后的拉曼位移的結(jié)果。圖4中，鉬(Mo)-鈮(Nb)合金中的鈮(Nb)含量可以為4.6～6.2原子％，鉬(Mo)-鉭(Ta)合金中的鉭(Ta)含量可以為3.3～3.8原子％。圖4中，氧化鉬(MoO2、MoO3)的拉曼位移(Ramanshift)可以作為基準(zhǔn)峰值(Peak)而進(jìn)行參考。沒有進(jìn)行8585可靠性測(cè)試的鉬(Mo_1)的拉曼位移中，沒有檢測(cè)到與氧化鉬(MoO2、MoO3)的圖形類似的峰值(Peak)；但是進(jìn)行了8585可靠性測(cè)試的鉬(Mo_2)的拉曼位移中，檢測(cè)到了與氧化鉬(MoO2、MoO3)的圖形類似的峰值，因此可以確認(rèn)被氧化，也可以從鉬(Mo)-鈮(Nb)合金得出類似的結(jié)果。但是，如果觀察鉬(Mo)-鉭(Ta)合金的拉曼位移，其維持大致平坦的數(shù)值，因此可以確認(rèn)鉬(Mo)-鉭(Ta)合金幾乎不被氧化。因此，根據(jù)本發(fā)明的一實(shí)施例，通過用鉬(Mo)-鉭(Ta)合金制造第一電極140、第二電極160中的至少一個(gè)電極，可以解決使用純鉬(Mo)時(shí)可能產(chǎn)生的氧化問題，因此可以提高環(huán)境可靠性。圖5示出了根據(jù)本發(fā)明的一實(shí)施例的鉬(Mo)-鉭(Ta)合金的薄層電阻的變化。具體地講，示出了在對(duì)鉬(Mo)合金的試樣執(zhí)行8585可靠性測(cè)試(85℃的溫度、85％的濕度下的測(cè)試)之后薄層電阻的改變的結(jié)果，能夠觀察到，純鉬(Mo)的薄層電阻在沉積后的8585可靠性測(cè)試進(jìn)行兩天之后急劇增大，且超出了測(cè)量范圍。然而，即使在8585可靠性測(cè)試進(jìn)行三天之后，鉬(Mo)-鉭(Ta)合金的薄層電阻的改變率(％)仍低于50％。此外，即使在高溫和高濕度環(huán)境下，所述合金的薄層電阻的改變也不明顯。提供于下面的表1以示出根據(jù)本發(fā)明的一實(shí)施例的鉬(Mo)合金的蝕刻特性。如上所述，氣腔112通過對(duì)氣腔犧牲層圖案進(jìn)行蝕刻來形成?？梢允褂梅?XeF2)來執(zhí)行對(duì)氣腔犧牲層圖案的蝕刻工藝。此時(shí)，可以在形成圖1的第一電極140和第二電極160中的一個(gè)之后執(zhí)行蝕刻工藝。在電極通過蝕刻工藝被不必要地蝕刻或腐蝕的示例中，可能出現(xiàn)不能確保聲波諧振器的可靠的諧振性能的問題。根據(jù)本發(fā)明的一實(shí)施例，電極由鉬(Mo)-鉭(Ta)合金制造，以確保針對(duì)蝕刻物質(zhì)的優(yōu)異的特性(如上所述)。表1是示出純鉬(Mo)和鉬(Mo)-鉭(Ta)合金相對(duì)于氟化氙(XeF2)的蝕刻特性的表。為了執(zhí)行表1的測(cè)試，在沉積純鉬(Mo)和鉬(Mo)-鉭(Ta)合金之后，去除具有預(yù)定沉積厚度的沉積層的一部分，所述一部分呈直徑為30μm的圓形區(qū)域的形狀，并利用氟化氙(XeF2)對(duì)圓形區(qū)域的內(nèi)部進(jìn)行蝕刻。[表1]沉積的厚度圓形的直徑蝕刻的量鉬(Mo)224nm68.99μm38.99μm鉬(Mo)-鉭(Ta)合金136nm51.13μm21.13μm由表1可知，純鉬(Mo)的圓的尺寸從30μm增大至68.99μm，從而蝕刻掉38.99μm，而鉬(Mo)-鉭(Ta)合金圓的尺寸從30μm增大至51.13μm，從而蝕刻掉21.13μm。因此，蝕刻掉的鉬(Mo)-鉭(Ta)合金比蝕刻掉的鉬(Mo)少了大約50％，并且能夠觀察到，當(dāng)考慮到沉積的厚度時(shí)，蝕刻掉的鉬(Mo)-鉭(Ta)合金比蝕刻掉的鉬(Mo)少了大約25％。也就是說，即使鉬(Mo)-鉭(Ta)合金在犧牲氣腔層圖案的蝕刻環(huán)境下不可避免地暴露于外部的示例中，由于針對(duì)氟化氙(XeF2)的優(yōu)異的特性而確保了可靠性。圖6是示出根據(jù)示例的在鉬(Mo)-鉭(Ta)合金上的氮化鋁(AlN)的晶體取向的示圖。圖6(a)示出在鉬(Mo)和鉬(Mo)-鉭(Ta)合金上沉積氮化鋁(AlN)時(shí)的搖擺曲線(Rockingcurve)，圖6(b)示出在鉬(Mo)和鉬(Mo)-鉭(Ta)合金上沉積氮化鋁(AlN)時(shí)的半高寬(FWHM)。在鉬(Mo)-鉭(Ta)合金上沉積氮化鋁(AlN)時(shí)，鉬(Mo)和鉬(Mo)-鉭(Ta)合金分別以0.23μm的厚度被制造，氮化鋁(AlN)被以0.9μm的厚度制造。參照?qǐng)D6(a)，能夠觀察到，氮化鋁(AlN)在鉬(Mo)-鉭(Ta)合金和純鉬(Mo)上都向c軸方向([0002方向])生長(zhǎng)。然而，參照?qǐng)D6(b)氮化鋁(AlN)的半高寬(FWHM)在純鉬(Mo)中為1.6308°，相反，在鉬(Mo)-鉭(Ta)合金中為1.5986°，因此半高寬(FWHM)在鉬(Mo)-鉭(Ta)合金上比在純鉬(Mo)上更低。即，相比在純鉬(Mo)上形成由氮化鋁(AlN)制造的壓電層，在鉬(Mo)-鉭(Ta)合金上形成由氮化鋁(AlN)制造的壓電層的情況下可以實(shí)現(xiàn)更高的晶體取向性。表2是表示根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的電極由鉬(Mo)-鉭(Ta)合金制造的諧振器、和根據(jù)比較例的電極由鉬(Mo)制造的的諧振器被制造后測(cè)量的值的表。實(shí)施例中，圖1的第一電極140和第二電極160分別由具有0.23μm和0.24μm厚度的鉬(Mo)-鉭(Ta)合金制造，比較例中，圖1的第一電極140和第二電極160分別由具有0.23μm和0.24μm的厚度的鉬(Mo)制造。[表2]所述表2中，通過給諧振器施加20V的電壓而測(cè)量了泄露電流(Leakagecurrent)。在實(shí)施例中沒有檢測(cè)到泄露電流，相反，比較例中檢測(cè)到了0.168nA的泄露電流，檢測(cè)到的泄露電流對(duì)應(yīng)于諧振器的單位面積的泄露密度的計(jì)算結(jié)果為1.675*10-6。這是因?yàn)?，相比上述的在純鉬(Mo)上形成由氮化鋁(AlN)制造的壓電層的情況，在鉬(Mo)-鉭(Ta)合金上形成由氮化鋁(AlN)制造的壓電層的情況下，可以實(shí)現(xiàn)更好的晶體取向性。根據(jù)本發(fā)明的一實(shí)施例，可以通過由鉬(Mo)-鉭(Ta)合金制造電極而減少諧振器的泄露電流、并且，在所述表2的實(shí)施例中，有效機(jī)電耦合系數(shù)(electromechanicalcouplingcoefficient)的平方值(Kt2)的測(cè)量值為6.44；比較例中，有效機(jī)電耦合系數(shù)(electromechanicalcouplingcoefficient)的平方值(Kt2)的測(cè)量值為5.93。即，根據(jù)本發(fā)明的一實(shí)施例，可以用鉬(Mo)-鉭(Ta)合金制造電極而提高有效機(jī)電耦合系數(shù)(electromechanicalcouplingcoefficient)的平方值(Kt2)。圖7和圖8是根據(jù)示例的濾波器的示意性電路圖。圖7和圖8的濾波器中應(yīng)用的多個(gè)體聲波諧振器中的每個(gè)對(duì)應(yīng)于圖1中示出的體聲波諧振器。參照?qǐng)D7，根據(jù)示例的濾波器1000使用梯型濾波器結(jié)構(gòu)來形成。具體地講，濾波器1000包括多個(gè)體聲波諧振器1100和1200。第一體聲波諧振器1100可以串聯(lián)連接于信號(hào)輸入端(輸入信號(hào)RFin)和信號(hào)輸出端(輸出信號(hào)RFout)之間。此外，第二體聲波諧振器1200連接在信號(hào)輸出端和地之間。參照?qǐng)D8，根據(jù)本發(fā)明的一實(shí)施例的濾波器2000可以以點(diǎn)陣式(latticetype)濾波器結(jié)構(gòu)形成。具體地講，濾波器2000包括多個(gè)體聲波諧振器2100、2200、2300和2400，以對(duì)平衡(balanced)輸入信號(hào)RFin+和RFin-進(jìn)行濾波并輸出平衡(balanced)輸出信號(hào)RFout+和RFout-。以上，根據(jù)限定的實(shí)施例及附圖對(duì)本發(fā)明的具體構(gòu)成要素等特定事項(xiàng)進(jìn)行了說明，但這只是為了助于本發(fā)明的更為整體的理解而提供的說明，本發(fā)明不限于所述實(shí)施例，在本發(fā)明的所屬
技術(shù)領(lǐng)域：
中具有基本知識(shí)的人員可以從這種記載嘗試多種修改和變形。因此，本發(fā)明的思想不應(yīng)局限于上文中說明的實(shí)施例，權(quán)利要求書的范圍以及其等同的變形形態(tài)都應(yīng)屬于本發(fā)明的思想范圍內(nèi)。當(dāng)前第1頁1 2 3