本申請(qǐng)要求于2016年2月17日在韓國(guó)知識(shí)產(chǎn)權(quán)局提交的第10-2016-0018322號(hào)韓國(guó)專利申請(qǐng)的優(yōu)先權(quán)和權(quán)益,所述韓國(guó)專利申請(qǐng)的全部公開(kāi)內(nèi)容出于所有目的通過(guò)引用被包含于此。
下面的描述涉及一種聲波諧振器及制造聲波諧振器的方法。
背景技術(shù):
近來(lái),根據(jù)通信技術(shù)的迅速發(fā)展,已經(jīng)出現(xiàn)對(duì)發(fā)展改進(jìn)的信號(hào)處理技術(shù)和射頻(rf)組件技術(shù)的需求。詳細(xì)地,根據(jù)無(wú)線通信裝置趨向于小型化,已經(jīng)出現(xiàn)了對(duì)射頻組件的小型化的需求。使用半導(dǎo)體薄膜晶圓制造技術(shù)的體聲波(baw)型濾波器為這樣的射頻組件的示例。
體聲波(baw)諧振器是被構(gòu)造為利用沉積在硅晶圓、半導(dǎo)體基板上的壓電介電材料的壓電特性產(chǎn)生諧振的薄膜型元件,體聲波(baw)諧振器可以是用于使射頻(rf)信號(hào)中的期望的頻帶通過(guò)并阻斷射頻(rf)信號(hào)中的不被期望的頻帶的關(guān)鍵組件。
體聲波(baw)諧振器可用于移動(dòng)通信裝置、化學(xué)裝置、生物裝置等的諸如小且輕的濾波器、振蕩器、諧振元件、聲波諧振質(zhì)量傳感器等的應(yīng)用中。
根據(jù)對(duì)改進(jìn)的信號(hào)處理技術(shù)和射頻(rf)組件技術(shù)的需求以及射頻組件的朝向小型化的趨勢(shì),期望用于防止體聲波(baw)諧振器中的諧振能量損失的技術(shù)。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素:
提供本發(fā)明內(nèi)容以按照簡(jiǎn)化形式來(lái)介紹發(fā)明構(gòu)思的選擇,以下在具體實(shí)施方式中進(jìn)一步描述發(fā)明構(gòu)思。本發(fā)明內(nèi)容并不意在確定所要求保護(hù)的主題的關(guān)鍵特征或必要特征,也不意在用于幫助確定所要求保護(hù)的主題的范圍。
在一個(gè)總的方面,一種聲波諧振器包括:基板;諧振部,安裝在基板上,并包括諧振部電極,所述諧振部被構(gòu)造為產(chǎn)生聲波;腔,設(shè)置在諧振部和基板之間;框架部,設(shè)置在諧振部電極中的至少一個(gè)電極上,并被構(gòu)造為反射聲波;連接電極,被構(gòu)造為將所述至少一個(gè)電極連接到外電極,并具有比所述至少一個(gè)電極的厚度小的厚度。
連接電極的厚度可小于所述至少一個(gè)電極的厚度的一半。
連接電極的厚度可大于
所述框架部可具有在所述至少一個(gè)電極上的與所述腔對(duì)應(yīng)的區(qū)域中的對(duì)稱的形狀。
所述框架部可具有沿著所述至少一個(gè)電極上的與所述腔對(duì)應(yīng)的區(qū)域的外周連續(xù)的形狀。
所述框架部沿著所述至少一個(gè)電極上的與所述腔對(duì)應(yīng)的區(qū)域的外周從所述至少一個(gè)電極突出。
所述框架部可由具有與所述至少一個(gè)電極的性能不同的性能的材料形成。
所述框架部可由與所述至少一個(gè)電極的材料相同的材料形成,使得所述框架部具有與所述至少一個(gè)電極的性能不同的性能。所述框架部可沿著所述至少一個(gè)電極的與所述腔對(duì)應(yīng)的區(qū)域的外周設(shè)置。
所述諧振部還可包括壓電主體。所述諧振部電極包括:第一電極,設(shè)置在基板上,在第一電極和基板之間形成所述腔,并接觸壓電主體的第一表面;第二電極,接觸壓電主體的第二表面并具有設(shè)置在第二電極上的框架部。
在另一總的方面,一種制造聲波諧振器的方法包括:在基板上形成諧振部,所述諧振部包括諧振部電極;在諧振部和基板之間形成犧牲層;在諧振部電極中的至少一個(gè)電極上形成框架部;形成被構(gòu)造為將所述至少一個(gè)電極連接到外電極的連接電極,所述連接電極具有比所述至少一個(gè)電極的厚度小的厚度;通過(guò)去除犧牲層形成所述腔。
所述連接電極的形成可包括:在形成所述至少一個(gè)電極的同時(shí)形成連接到所述至少一個(gè)電極的連接層;以比所述至少一個(gè)電極的厚度小的厚度蝕刻連接層。
所述至少一個(gè)電極可設(shè)置在與所述腔對(duì)應(yīng)的區(qū)域中。所述連接電極的形成可包括以恒定的厚度沉積連接電極的材料直到連接到外電極的區(qū)域,并覆蓋所述至少一個(gè)電極。
所述至少一個(gè)電極可設(shè)置在與所述腔對(duì)應(yīng)的區(qū)域中;所述連接電極的形成可包括沉積連接電極的材料,以連接到所述至少一個(gè)電極,所述連接電極的材料與所述至少一個(gè)電極的材料不同。
所述框架部的形成可包括在所述至少一個(gè)電極上形成具有對(duì)稱的形狀的框架部。
在另一總的方面,一種聲波諧振器包括:基板;諧振部,安裝在基板上,所述諧振部包括諧振部電極和被構(gòu)造為產(chǎn)生聲波的壓電主體;腔,設(shè)置在諧振部和基板之間;框架部,設(shè)置在諧振部電極中的第一電極上,相對(duì)于所述腔的范圍位于第一電極的外周,并被構(gòu)造為反射聲波;連接電極,連接到所述至少一個(gè)電極并被構(gòu)造為連接到外電極,所述連接電極具有比第一電極的厚度小的厚度。
所述框架部可在聲波諧振器的厚度方向上從第一電極突出。
所述框架部可具有環(huán)形形狀。
所述框架部的材料的密度可與第一電極的材料的密度不同或者所述框架部的材料的彈性模量可與第一電極的材料的彈性模量不同。
在另一總的方面,一種聲波諧振器包括:基板;諧振部,安裝在基板上,并包括諧振部電極,所述諧振部被構(gòu)造為產(chǎn)生聲波;腔,設(shè)置在諧振部和基板之間;框架部,設(shè)置在諧振部電極中的至少一個(gè)電極上,并被構(gòu)造為反射聲波;連接電極,被構(gòu)造為將所述至少一個(gè)電極連接到外電極,所述連接電極的厚度小于第一電極的厚度的一半并至少為
所述連接電極可包括與所述至少一個(gè)電極的材料不同的材料。
所述框架部的材料的密度可與第一電極的材料的密度不同或者所述框架部的材料的彈性模量可分別與第一電極的材料的彈性模量不同。
其它特征和方面將通過(guò)下面的具體實(shí)施方式、附圖和權(quán)利要求而顯而易見(jiàn)。
附圖說(shuō)明
圖1是示出根據(jù)實(shí)施例的聲波諧振器的截面圖。
圖2是示出根據(jù)實(shí)施例的聲波諧振器的平面圖。
圖3是示出根據(jù)實(shí)施例的聲波諧振器的框架部的截面圖。
圖4至圖7是示出根據(jù)實(shí)施例的制造聲波諧振器的方法的截面圖。
圖8a至圖9b是示出根據(jù)實(shí)施例的制造聲波諧振器的方法中的形成連接電極的過(guò)程的示例的截面圖。
圖10和圖11是分別示出根據(jù)實(shí)施例的聲波諧振器和根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)的聲波諧振器的電壓通過(guò)特性的曲線圖。
在整個(gè)附圖和具體實(shí)施方式中,相同的標(biāo)號(hào)指示相同的元件。附圖可不按照比例繪制,為了清楚、說(shuō)明和方便起見(jiàn),可能會(huì)夸大附圖中元件的相對(duì)尺寸、比例和描繪。
具體實(shí)施方式
提供以下的具體實(shí)施方式,以幫助讀者獲得對(duì)在此描述的方法、設(shè)備和/或系統(tǒng)的全面理解。然而,在此描述的方法、設(shè)備和/或系統(tǒng)的各種改變、修改以及等同物在理解了本申請(qǐng)的公開(kāi)內(nèi)容后將是顯而易見(jiàn)的。例如,在此描述的操作的順序僅僅是示例,而且不限于在此所闡述的示例,而是除了必須以特定順序進(jìn)行的操作之外,可在理解了本申請(qǐng)的公開(kāi)內(nèi)容后做出將是顯而易見(jiàn)的改變。此外,為了更加清楚和簡(jiǎn)潔,可省略對(duì)本領(lǐng)域中已知的特征的描述。
在此描述的特征可按照不同的形式實(shí)施,并且不應(yīng)該被解釋為局限于在此描述的示例。更確切地說(shuō),已經(jīng)提供在此描述的示例僅僅示出在理解了本申請(qǐng)的公開(kāi)內(nèi)容后將是顯而易見(jiàn)的實(shí)現(xiàn)在此描述的方法、設(shè)備和/或系統(tǒng)的許多可能的方式中的一些。
如在此使用的,術(shù)語(yǔ)“和/或”包括任何兩個(gè)或更多個(gè)相關(guān)聯(lián)的所列項(xiàng)目中的任何一個(gè)以及任何組合。
雖然可在此使用諸如“第一”、“第二”和“第三”的術(shù)語(yǔ)描述各種構(gòu)件、組件、區(qū)域、層或部分,但是這些構(gòu)件、組件、區(qū)域、層或部分不應(yīng)被這些術(shù)語(yǔ)限制。更確切地說(shuō),這些術(shù)語(yǔ)僅用于將一個(gè)構(gòu)件、組件、區(qū)域、層或部分與另一構(gòu)件、組件、區(qū)域、層或部分區(qū)分開(kāi)。因此,在不脫離示例的教導(dǎo)的情況下,在此描述的示例中的被稱為第一構(gòu)件、組件、區(qū)域、層或部分也可被稱作第二構(gòu)件、組件、區(qū)域、層或部分。
為了描述的方便,可在此使用諸如“在…之上”、“上方”、“在…之下”和“下方”等與空間相關(guān)的術(shù)語(yǔ),以描述如圖中示出的一個(gè)元件與另一元件的關(guān)系。這樣的空間相對(duì)術(shù)語(yǔ)意在包括除了附圖中所描繪的方位之外裝置在使用或操作中的不同方位。例如,如果圖中的裝置被翻轉(zhuǎn),則被描述為“在”另一元件“之上”或“上方”的元件將隨后被定位為“在”另一元件“之下”或“下方”。因此,術(shù)語(yǔ)“在…之上”可根據(jù)裝置的空間方位而包含“在…之上”和“在…之下”兩種方位。裝置還可被以其他的方式定位(例如,旋轉(zhuǎn)90度或處于其他方位),并可對(duì)在此使用的空間相對(duì)術(shù)語(yǔ)做出相應(yīng)解釋。
在此使用的術(shù)語(yǔ)僅用于描述各種示例,并不用于限制本公開(kāi)。除非上下文另外清楚地指明,否則冠詞的單數(shù)形式也意于包括復(fù)數(shù)形式。術(shù)語(yǔ)“包含”、“包括”和“具有”列舉存在所陳述的特征、數(shù)目、操作、構(gòu)件、元件和/或他們的組合,而不排除存在或增加一個(gè)或更多個(gè)其他特征、數(shù)目、操作、構(gòu)件、元件和/或他們的組合。
由于制造技術(shù)和/或公差,可發(fā)生如附圖中所示的形狀的變化。因此,在此描述的示例不局限于附圖中所示出的特定形狀,而是包括在制造期間發(fā)生的形狀的改變。
在此描述的示例的特征可以以在理解了本申請(qǐng)的公開(kāi)內(nèi)容后將是顯而易見(jiàn)的各種方式組合。此外,雖然在此描述的示例具有各種構(gòu)造,但是在理解了本申請(qǐng)的公開(kāi)內(nèi)容后將是顯而易見(jiàn)的其他構(gòu)造也是可能的。
本公開(kāi)涉及一種聲波諧振器及制造聲波諧振器的方法。例如,與典型的聲波諧振器(由于典型的聲波諧振器中的連接電極具有與諧振部相同的或比諧振部大的厚度而導(dǎo)致框架部不對(duì)稱或變得更加不對(duì)稱)相比,本公開(kāi)的一個(gè)或更多個(gè)實(shí)施例涉及這樣一種技術(shù):連接電極形成在聲波諧振器中并包括具有比聲波諧振器的諧振器部的電極(其上形成有聲波諧振器的框架部)的厚度小的厚度的部分,從而為框架部提供增強(qiáng)的對(duì)稱性。作為具有比諧振部的電極的厚度小的厚度的連接電極的這樣改進(jìn)的構(gòu)造,其結(jié)果是,與典型的聲波諧振器相比,根據(jù)一個(gè)或更多個(gè)實(shí)施例的聲波諧振器的框架部反射的諧振聲波的損失可被減少,從而使得性能改善為優(yōu)于典型的聲波諧振器。
因此,在一個(gè)或更多個(gè)實(shí)施例中,連接電極形成為具有如上所述的薄的厚度,以防止、減小或減輕產(chǎn)生在諧振部中的諧振能量的損失。更具體地說(shuō),當(dāng)具有這樣改進(jìn)的構(gòu)造的諸如體聲波(baw)諧振器等的聲波諧振器的品質(zhì)因數(shù)(qf)相應(yīng)地具有改善為優(yōu)于典型的聲波諧振器的品質(zhì)因數(shù)(qf)時(shí),使用根據(jù)一個(gè)或更多個(gè)實(shí)施例的聲波諧振器的濾波器的頻帶選擇特性可改善為優(yōu)于典型的聲波諧振器應(yīng)用的頻帶選擇特性,且濾波器的插入損耗和衰減性能可改善為優(yōu)于依賴于典型的聲波諧振器的典型的濾波器的插入損耗和衰減性能。此外,在一個(gè)或更多個(gè)實(shí)施例中,框架部可形成在聲波諧振器的諧振部上并可被設(shè)計(jì)為將諧振能量限制在聲波諧振器的有源區(qū)以改善聲波諧振器的品質(zhì)因數(shù)(qf)。作為示例,框架部可沿著根據(jù)一個(gè)或更多個(gè)實(shí)施例的聲波諧振器的外周形成以防止諧振能量的損失,從而防止聲波諧振器的品質(zhì)因數(shù)的劣化??蚣懿?0可形成為具有對(duì)稱的形狀以改善防止諧振能量的損失的效果。
此外,在一個(gè)或更多個(gè)實(shí)施例中,連接電極可設(shè)置在用于連接到外電極的諧振部中。然而,如上所述,在典型的聲波諧振器中,連接電極可以是損害框架部的對(duì)稱性或增大框架部的不對(duì)稱性的因素,因此,連接電極可劣化聲波諧振器的品質(zhì)因數(shù)。
然而,在本公開(kāi)中,根據(jù)一個(gè)或更多個(gè)實(shí)施例,連接電極可形成為具有比聲波諧振器的諧振部的電極的厚度小的厚度,從而防止、減小或減輕連接電極對(duì)框架部的對(duì)稱性的影響。
圖1是示出根據(jù)實(shí)施例的聲波諧振器1的截面圖。聲波諧振器1包括例如:基板2;諧振部10,被構(gòu)造為產(chǎn)生聲波,并在諧振部10和基板2之間形成凹入或腔3;框架部20,形成在諧振部10的至少一個(gè)電極(例如,取決于連接電極30的布置和構(gòu)造的第一電極11或第二電極13)上并被構(gòu)造為反射聲波;連接電極30,被構(gòu)造為將諧振部10的設(shè)置有框架部20的電極11或電極13連接到外電極。
連接電極30可具有比諧振部10的形成有框架部20的電極11或電極12的厚度tb小的厚度ta,從而可減小連接電極30對(duì)降低框架部20的對(duì)稱性的影響或潛在影響。連接電極30可包括:第一部分,相對(duì)于基板2的安裝表面(例如,上表面)傾斜,并連接到形成有框架部20的電極11或電極13;第二部分,連接到第一部分并平行于基板2的安裝表面延伸。連接電極30的第二部分可連接到外電極。
諧振部10可用于通過(guò)振動(dòng)產(chǎn)生聲波(或振動(dòng)能量)。為此,諧振部10可包括第一電極11、壓電主體12和第二電極13等。在示例中,諧振部10可包括第一電極11的基本上平坦的非傾斜部分、壓電主體12以及平行于基板2的安裝表面延伸的第二電極13。
設(shè)置有諧振部10的基板2可為例如硅基板或絕緣體上硅(soi,silicon-on-insulator)型基板。第一電極11可形成在基板2上,凹入3可形成在基板2和第一電極11之間。此外,凹入3可形成為使得第一電極11和基板2至少部分地彼此間隔開(kāi)。
膜層4可形成在第一電極11的面對(duì)基板2的一個(gè)表面上??稍O(shè)置膜層4以便產(chǎn)生在壓電主體12中的聲波不受基板2的影響。
用作蝕刻阻擋層的阻擋層5可形成在基板2上(例如,基板2的位于基板2和第一電極11之間的安裝表面上)以保護(hù)基板2。阻擋層5可包含氧化硅(siox)、氮化硅(sinx)等。然而,這些材料僅是示例,其他合適的材料也可用在阻擋層5中。
此外,凹入3可設(shè)置在諧振部10和基板2之間,從而可改善在諧振部10中產(chǎn)生的聲波的反射特性。換句話說(shuō),由于可為空的空間的凹入3具有接近于無(wú)窮大的阻抗,因此聲波可被保持在諧振部10中而不會(huì)損失。因此,通過(guò)凹入3可顯著地減少諧振部10在縱向方向或所示出的豎直方向上的聲波的損失,從而可改善諧振部10的品質(zhì)因數(shù)(qf)。
此外,諧振部10中包括的第一電極11、第二電極13和壓電主體12可以以第一電極11、壓電主體12和第二電極13的順序堆疊在基板2上。因此,壓電主體12可設(shè)置在第一電極11和第二電極13之間。例如,壓電主體12可直接設(shè)置在第一電極11和第二電極13之間。
換句話說(shuō),根據(jù)實(shí)施例,聲波諧振器1的諧振部10可包括:第一電極11,設(shè)置在基板2上,并在第一電極11和基板2之間形成凹入3;壓電主體12,具有接觸第一電極11的一個(gè)表面;第二電極13,接觸壓電主體12的另一表面并具有設(shè)置在第二電極13上的框架部20。
諧振部10可根據(jù)施加到第一電極11和/或第二電極13的電信號(hào)而使壓電主體12發(fā)生諧振以產(chǎn)生諧振頻率和半諧振頻率。
第一電極11和第二電極13可由諸如金(au)、鉬(mo)、釕(ru)、鋁(al)、鉑(pt)、鈦(ti)、鎢(w)、鈀(pd)、鉻(cr)、鎳(ni)和銥(ir)等的金屬形成。然而,這些材料僅僅是示例,其他合適的和/或不同的材料也可分別地用在第一電極11和第二電極13中。
此外,諧振部10可使用壓電主體12的聲波。例如,當(dāng)信號(hào)施加到第一電極11和/或第二電極13時(shí),壓電主體12可在聲波諧振器1的縱向方向上(或者所示出的豎直或厚度t方向上)產(chǎn)生機(jī)械振動(dòng)以產(chǎn)生聲波。
壓電主體12可由諸如氧化鋅(zno)、氮化鋁(aln)、二氧化硅(sio2)、摻雜的氧化鋅(例如,w-zno)和摻雜的氮化鋁(例如,sc-aln、mgzr-aln、cr-aln、er-aln、y-aln)等的材料形成。然而,這些材料僅僅是示例,其他合適的和/或多種材料也可用在壓電主體12中。
當(dāng)施加的信號(hào)的波長(zhǎng)的1/2與壓電主體12的厚度一致時(shí),可產(chǎn)生壓電主體12的諧振現(xiàn)象。此外,當(dāng)諧振現(xiàn)象產(chǎn)生時(shí),電阻抗可快速地變化。因此,根據(jù)實(shí)施例的聲波諧振器1可用作用于選擇諧振頻率的濾波器。
可通過(guò)壓電主體12的厚度、包圍壓電主體12的第一電極11和第二電極13的結(jié)構(gòu)及構(gòu)型、壓電主體12的獨(dú)特的彈性波波速等來(lái)確定諧振頻率。作為示例,諧振頻率可隨著壓電主體12的厚度的減小而增大,且諧振頻率可隨著壓電主體12的厚度的增大而減小。此外,當(dāng)壓電主體12被構(gòu)造為僅設(shè)置在諧振部10內(nèi)時(shí),與壓電元件延伸到這樣的諧振部之外的典型的聲波諧振器相比,可顯著地減少由壓電主體12形成的聲波向諧振部10的外部的泄漏。
此外,諧振部10還可包括保護(hù)層。保護(hù)層可覆蓋第二電極13的例如與布置有壓電主體12的表面相反的外表面,以用來(lái)防止第二電極13被暴露到外部環(huán)境。
此外,根據(jù)實(shí)施例,第一電極11或第二電極13可形成為連接到連接電極30,連接電極30向壓電主體12的外部延伸或延伸至壓電主體12之外,從而連接到連接部和外電極。連接部可用于確認(rèn)聲波諧振器1和濾波器的特性并執(zhí)行所需的頻率微調(diào)。此外,外電極可用于使諧振部10將電壓施加到壓電主體12。
框架部20可用于防止在諧振部10中產(chǎn)生的聲波損失。更具體的說(shuō),框架部20可用于在諧振部10中產(chǎn)生的聲波的橫向方向(或者示出的垂直于厚度方向t的水平或長(zhǎng)度方向)上反射聲波以防止損失。
當(dāng)在諧振部10中產(chǎn)生的聲波傳輸?shù)娇蚣懿?0時(shí),框架部20可向內(nèi)將聲波反射到諧振部10的內(nèi)部,以防止因聲波向外部泄漏而導(dǎo)致聲波的損失。為此,框架部20可設(shè)置在諧振部10的電極的至少一個(gè)上。例如,框架部20可設(shè)置在第二電極13上。此外,框架部20可在電極13上設(shè)置為突出的形狀,例如,以反射產(chǎn)生在諧振部10中的聲波。更具體地說(shuō),例如,框架部20可從電極13(框架部20安裝在電極13上)沿著示出的豎直或厚度方向突出,從而可在厚度方向上具有與電極13的不同的高度(例如,大于電極13的高度)。
根據(jù)實(shí)施例,框架部20可沿著與凹入3對(duì)應(yīng)(例如,在凹入3之上)的區(qū)域的外周設(shè)置為突出的形狀。也就是說(shuō),框架部20可在垂直于厚度t方向的方向上沿著凹入3的外周設(shè)置或設(shè)置在凹入3的外周內(nèi)。更具體地說(shuō),框架部20可沿著諧振部10的外周設(shè)置或與諧振部10相鄰地設(shè)置。
如上所述,框架部20可在諧振部10的示例電極13上設(shè)置為突出的形狀以反射聲波。原因在于,包括框架部20的示例電極13的較厚部分的聲波(其為彈性波)的傳輸環(huán)境與諧振部10的示例電極13的剩余的較薄部分的聲波的傳輸環(huán)境不同。
框架部20可在示例電極13上具有對(duì)稱的性形狀以對(duì)防止聲波的損失進(jìn)行改善。換句話說(shuō),根據(jù)實(shí)施例,框架部20可設(shè)置為在電極13上的與凹入3對(duì)應(yīng)的區(qū)域中對(duì)稱或相對(duì)于該區(qū)域?qū)ΨQ,下面將描述框架部20的對(duì)稱結(jié)構(gòu)為何將防止聲波的損失的效果改善為優(yōu)于典型的聲波諧振器的原因。
從框架部20的一側(cè)反射的聲波可具有在從框架部20的一側(cè)反射的同時(shí)變化的特性。在當(dāng)框架部20的另一側(cè)具有與框架部20的一側(cè)的形狀對(duì)稱的形狀時(shí),具有如上所述的變化的特性的聲波從框架部20的另一側(cè)(例如,相對(duì)側(cè))進(jìn)行再反射的情況下,從框架部20的另一側(cè)反射的聲波暴露于相同的聲波傳輸條件,從而在聲波從框架部20的另一側(cè)反射時(shí)基本上防止了聲波的損失。此外,框架部20可沿著與凹入3對(duì)應(yīng)的區(qū)域的外周連續(xù)地形成以防止在諧振部10中產(chǎn)生的聲波的損失,下面將參照?qǐng)D2對(duì)其進(jìn)行詳細(xì)的描述。
在另一實(shí)施例中,根據(jù)形成有框架部20的電極11和電極13的布置,框架部20可由具有與電極11或電極13的材料不同性能的材料形成,或可改造為具有與電極11或電極13的性能不同的性能,從而反射聲波。下面將參照?qǐng)D3詳細(xì)地描述這種構(gòu)造。
根據(jù)電極11和電極13的布置,連接電極30可用于將形成有框架部20的電極11或電極13與外電極彼此連接。詳細(xì)地,連接到形成有框架部20的示例電極13的連接電極30可具有比示例電極13的厚度的小厚度。其目的可為盡可能地防止、減小或減輕框架部20的不對(duì)稱性。換句話說(shuō),連接電極30可以以比其上形成有框架部20的電極11或電極13的厚度小的厚度形成,以保持形成在電極11或電極13上的框架部20之間的對(duì)稱性,從而改善聲波的傳輸特性。
參照?qǐng)D10和圖11,可以容易地識(shí)別如上所述的通過(guò)以比形成有框架部20的電極11或電極13的厚度小的厚度ta形成連接電極30來(lái)實(shí)現(xiàn)防止聲波的泄露的效果。圖10和圖11中示出如下情況的比較結(jié)果:連接電極30的厚度ta是諧振部10的形成有框架部20的電極的厚度tb的2.667倍的情況;連接電極30的厚度ta與諧振部10的形成有框架部20的電極的厚度tb相同的情況;連接電極30的厚度ta是諧振部10的形成有框架部20的電極的厚度tb的0.556倍的情況。
從圖10和圖11的曲線圖中看出,可領(lǐng)會(huì)的是,與不考慮這樣的連接電極和對(duì)應(yīng)的諧振部的電極之間的這種關(guān)系并且連接電極具有與諧振部的電極相同或大于諧振部的電極的厚度的典型的聲波諧振器(圖11)相比,衰減性能在連接電極30的厚度ta比諧振部10的其上形成有框架部20的電極的厚度小的情況下(圖10)得到了改善。換句話說(shuō),在根據(jù)實(shí)施例的聲波諧振器中1中,連接電極30的厚度ta可小于諧振部10的其上形成有框架部20的電極的厚度的一半。
為改善衰減性能,形成盡可能薄的連接電極30會(huì)是有利的。然而,如果連接電極太薄,則會(huì)由于連接電極30的電阻的增大而使插入損耗增大。因此,連接電極30可以以比諧振部10的其上形成有框架部20的電極的厚度小且不增大插入損耗的厚度形成。換句話說(shuō),在根據(jù)實(shí)施例的聲波諧振器1中,連接電極30的厚度ta可具有大于
圖2是示出根據(jù)實(shí)施例的聲波諧振器1的平面圖。參照?qǐng)D2,框架部20可沿著電極11或電極13的與凹入3對(duì)應(yīng)的區(qū)域的外周連續(xù)地形成,以防止在諧振部10中產(chǎn)生的聲波的損失。換句話說(shuō),框架部20可沿著電極11或電極13的與凹入3對(duì)應(yīng)的區(qū)域的外周設(shè)置為連續(xù)的形狀。例如,框架部20可具有環(huán)形形狀。
如上所述,框架部20可形成為連續(xù)的形狀以封閉電極11或電極13,從而防止、減小或減輕聲波的損失??稍陔姌O11或電極13的表面上全方位阻擋聲波泄露的路徑。
圖3是示出根據(jù)實(shí)施例的聲波諧振器100的框架部20a的截面圖。參照?qǐng)D3,框架部20a可由具有與諧振部10a的其上/其中設(shè)置有框架部20a的電極(例如電極13a)的性能不同的性能的材料形成,或被改造為具有與電極13a的性能不同的性能,從而反射聲波。換句話說(shuō),框架部20a可由具有與電極13a的性能不同的性能的材料形成,并可沿著電極13a的與凹入3對(duì)應(yīng)的區(qū)域的外周設(shè)置。如圖3中所示,例如,框架部20a可形成在電極13a內(nèi),位于電極13a的外周處?;蛘撸蚣懿?0可在電極13a的外周處形成為連接到電極13a。框架部20可在厚度t方向上具有例如與電極13a相同的高度。
或者,根據(jù)實(shí)施例的框架部20a可由與電極13a的材料相同的材料形成,但可被改造為使得框架部20a中的物理性能改變?yōu)榕c電極13a中的物理性能不同,或被生成為使得框架部20a中的物理性能與電極13a中的物理性能不同。例如,因框架部20a具有與電極13a相比不同的或改造的材料,框架部20a的密度、彈性模量等可與電極13a的密度、彈性模量等不同。
如上所述,框架部20a可由與諧振部10a的電極(例如,電極13a)的材料不同的材料形成,或可被改造為具有與諧振部10a的電極中的物理性能不同的物理性能,從而反射聲波??蚣懿?0a的不同的材料或改造的材料將諧振部10a的電極13a中的聲波的傳輸環(huán)境改變?yōu)榭蚣懿?0a中的聲波的傳輸環(huán)境。
更具體地說(shuō),由于框架部20a由與諧振部10a的電極不同的材料或改造的材料形成,所以諧振部10a的電極的與聲波的傳輸相關(guān)的諸如密度、彈性模量等的物理性能被改變?yōu)榭蚣懿?0a的與聲波的傳輸相關(guān)的諸如密度、彈性模量等的物理性能。因此,框架部20a可反射聲波。
雖然圖1和圖3中示出了框架部20/20a形成在第二電極13/13a上/中,但在另一實(shí)施例中,根據(jù)第一電極11和第二電極13/13a的布置,框架部20/20a可形成在第一電極11上/中。
圖4至圖7是示出根據(jù)另一實(shí)施例的制造諸如聲波諧振器1或100的聲波諧振器的方法的截面圖。參照?qǐng)D4至圖7,制造聲波諧振器1的方法可包括例如:在基板2上形成諧振部10,在諧振部10和基板2之間部分地形成有犧牲層3a;在諧振部10的至少一個(gè)電極(例如,電極11或電極13)上形成框架部20;形成將其上形成有框架部20的電極11或電極13與外電極彼此連接的連接電極30,使得連接電極30的厚度ta比諧振部10的其上形成有框架部20的電極11或電極13的厚度tb??;通過(guò)去除形成在基板2和諧振部10之間的犧牲層3a形成凹入3。
在諧振部10的形成中,諧振部10的第一電極11、壓電主體12和第二電極13等可堆疊在基板2上,如圖4中所示。犧牲層3a可部分地形成在基板2和諧振部10的第一電極11之間,以在基板2和第一電極11之間形成凹入3。換句話說(shuō),犧牲層3a可形成在基板2上。犧牲層3a可包括二氧化硅、多晶硅或聚合物等。然而,也可使用其他合適的材料。隨后可通過(guò)蝕刻工藝去除犧牲層3a以形成凹入3。
在形成了犧牲層3a后,第一電極11、壓電主體12以及第二電極13可順序地形成在基板2或犧牲層3a上??稍诶绲谝浑姌O11形成之前形成阻擋層5、膜層4等。
可通過(guò)在基板2和犧牲層3a上沉積導(dǎo)電層形成第一電極11。同樣地,可通過(guò)在第一電極11上沉積壓電材料形成壓電主體12。
此外,第一電極11可由諸如金(au)、鉬(mo)、釕(ru)、鋁(al)、鉑(pt)、鈦(ti)、鎢(w)、鈀(pd)、鉻(cr)、鎳(ni)和銥(ir)等的各種金屬形成,但不限于此。
壓電主體12可由諸如氮化鋁(aln)、氧化鋅(zno)、二氧化硅(sio2)、摻雜的氧化鋅(例如,w-zno)和摻雜的氮化鋁(例如,sc-aln、mgzr-aln、cr-aln、er-aln、y-aln)等的各種壓電材料形成,但不限于此。
可通過(guò)由光刻工藝進(jìn)行圖案化而使第一電極11和壓電主體12形成為期望的圖案,然后使用圖案化的光致抗蝕劑作為掩膜去除不必要的部分。通過(guò)該工藝,壓電主體12可僅保留在第一電極11上,使得第一電極11可形成為進(jìn)一步突出到圍繞壓電主體12的區(qū)域。
可通過(guò)在壓電主體12和第一電極11上形成導(dǎo)電層、通過(guò)光刻工藝使導(dǎo)電層圖案化,然后使用光致抗蝕劑作為掩膜去除不必要的部分而使第二電極13形成為期望的圖案。
第二電極13可由諸如金(au)、鉬(mo)、釕(ru)、鋁(al)、鉑(pt)、鈦(ti)、鎢(w)、鈀(pd)、鉻(cr)、鎳(ni)和銥(ir)等的各種金屬形成,但不限于此。
此外,可在第二電極13和壓電主體12上形成保護(hù)層。保護(hù)層可由絕緣材料形成。絕緣材料可包括例如氧化硅基材料、氮化硅基材料以及氮化鋁基材料。
參照?qǐng)D5a和圖5b,可在諧振部10的電極中的至少一個(gè)上形成框架部20。更具體地說(shuō),例如,可通過(guò)在諧振部10的電極11或電極13上沉積用于形成框架部20的材料而形成框架部20。如上所述,框架部20可以以突出的形狀形成在第一電極11或第二電極13上,并可由與第一電極11或第二電極13的材料相同的材料形成。詳細(xì)地,框架部20可在電極11或電極13上形成為對(duì)稱以防止在諧振部10中產(chǎn)生的聲波的損失。可通過(guò)在電極11或電極13上沉積用于形成框架部20的材料、然后執(zhí)行光刻工藝而使框架部20形成為期望的形狀。圖5a中示出了沉積用于形成框架部20的材料的工藝,圖5b中示出了框架部20形成為僅保留框架部20的被期望的圖案。
如圖6中所示,連接電極30可形成為將其上形成有框架部20的電極11或電極13與外電極彼此連接。詳細(xì)地,連接電極30可形成為其厚度ta比其上形成有框架部20的電極11或電極13的厚度tb小,從而防止、減小或減輕框架部20的對(duì)稱性的不足。
更詳細(xì)地說(shuō),如圖5a中所示,在根據(jù)實(shí)施例的制造聲波諧振器1的方法中,連接電極30的形成可包括:在形成其上形成有框架部20的電極11或電極13同時(shí)形成連接層30a,以連接到其上形成有框架部20的電極11或電極13;以比其上形成有框架部20的電極11或電極13的厚度tb小的厚度蝕刻連接層30a。換句話說(shuō),作為形成連接電極30的示例,連接電極30可通過(guò)以比目標(biāo)厚度ta厚的厚度形成連接層30a然后將連接層30a蝕刻到目標(biāo)厚度ta而以目標(biāo)厚度ta來(lái)形成。然而,連接電極30的形成不限于前述示例,下面將參照?qǐng)D8a至圖9b描述形成連接電極30的另外的示例。
此外,可在形成連接電極30后形成可用于頻率微調(diào)的連接部。連接部可通過(guò)如下步驟形成:將連接到第一電極11或第二電極13的連接電極30暴露于外部;通過(guò)采用蝕刻部分地去除覆蓋連接電極30的保護(hù)層而形成通孔或過(guò)孔;然后利用通孔或過(guò)孔在連接電極30上沉積諸如金(au)或銅(cu)等的導(dǎo)電材料。
如圖7中所示,可通過(guò)去除犧牲層3a而形成凹入3。為此,詳細(xì)地,可通過(guò)干法蝕刻去除犧牲層3a,但沒(méi)有必要局限于此。例如,在犧牲層3a由多晶硅形成的情況下,可通過(guò)用于干法蝕刻的諸如二氟化氙(xef2)的氣體去除犧牲層3a。
圖8a至圖9b是示出根據(jù)另一實(shí)施例的制造聲波諧振器1的方法中的形成連接電極30的過(guò)程的示例的截面圖。
首先,參照?qǐng)D8a至圖8b,根據(jù)實(shí)施例,可沉積連接電極30以覆蓋諧振部10的其上形成有框架部20(形成在與凹入3對(duì)應(yīng)的區(qū)域中)的電極11或電極13,并可以以恒定的厚度ta沉積連接電極30直到連接到外電極并覆蓋電極11或電極13的區(qū)域。換句話說(shuō),當(dāng)其上形成有框架部20的電極11或電極13被設(shè)置為如圖8a中所示時(shí),用于形成連接電極30的材料可以以相同的厚度ta沉積,直到連接到外電極的區(qū)域,同時(shí)覆蓋電極11或電極13,從而形成連接電極30,如圖8b中所示。
當(dāng)如上所述形成連接電極30時(shí),用于形成連接電極30的材料可與電極11或電極13的材料相同。也就是說(shuō),沉積在諧振部10的電極上的用于形成連接電極30的材料的一部分可最終變?yōu)殡姌O的一部分。因此,諧振部10的電極的厚度tb可比連接電極30的厚度ta厚。另外沉積的連接電極30可以以諧振部10的形狀另外地圖案化,以具有圖1中所示的形狀。
參照?qǐng)D9a和圖9b,在制造根據(jù)本公開(kāi)的另一示例性實(shí)施例的聲波諧振器1的方法的連接電極30的形成中,連接電極30可被沉積為連接到諧振部10的其上形成有框架部20(形成在與凹入3對(duì)應(yīng)的區(qū)域中)的電極,并可由與諧振部10的其上形成有框架部20的電極的材料不同的材料形成。
換句話說(shuō),當(dāng)如圖9a中所示設(shè)置諧振部10的其上形成有框架部20的電極11或電極13時(shí),用于形成連接電極30的材料可被沉積并僅形成在將電極11或電極13的端部與外電極彼此連接的區(qū)域上,且不會(huì)沉積到電極11或電極13的其他部分上,如圖9b中所示。詳細(xì)地,用于形成連接電極30的材料可與諧振部10的電極的材料不同,從而不會(huì)降低形成在諧振部10的電極上的框架部20的對(duì)稱性。
如上所述,在根據(jù)公開(kāi)的實(shí)施例的聲波諧振器中,可減少連接電極對(duì)框架部的對(duì)稱性的降低的影響。因此,可減少由框架部反射的諧振的聲波的損失,且可改善聲波諧振器的性能。
此外,根據(jù)在此公開(kāi)的實(shí)施例,在制造聲波諧振器的方法中,可容易地制造聲波諧振器以使框架部的對(duì)稱性的降低最小化。
雖然本公開(kāi)包括具體實(shí)施例,但將明顯的是,在理解了本申請(qǐng)的公開(kāi)內(nèi)容后,在不脫離權(quán)利要求以及其等同物的精神和范圍的情況下,可在形式和細(xì)節(jié)方面對(duì)這些示例做出各種改變。在此描述的示例僅被視為描述意義,而非出于限制的目的。在每個(gè)示例中的特征或方面的描述被視為適用于其他示例中的類似的特征或方面。如果按照不同的順序執(zhí)行描述的技術(shù)、和/或如果按照不同的方式來(lái)組合所描述的系統(tǒng)、架構(gòu)、裝置或電路、和/或由其它組件或其等同物來(lái)替換或增補(bǔ)所描述的系統(tǒng)、結(jié)構(gòu)、裝置或電路,則可獲得合理的結(jié)果。因此,本公開(kāi)的范圍不由具體實(shí)施方式限定,而是由權(quán)利要求及其等同物限定,并且權(quán)利要求及其等同物的范圍內(nèi)的全部改變將被理解為包括在本公開(kāi)中。