声波器件及其制造方法
【专利摘要】本发明涉及声波器件及其制造方法。所述声波器件包括：基板；位于基板上的压电膜；隔着所述压电膜彼此面对的下电极和上电极，所述下电极和所述上电极中的至少一个包括第一导电膜和形成在所述第一导电膜上的第二导电膜；绝缘膜，其夹在所述第一导电膜和所述第二导电膜之间，并且所述绝缘膜的弹性常数的温度系数的符号与所述压电膜的弹性常数的温度系数的符号相反；以及第三导电膜，其形成在所述绝缘膜和所述第二导电膜二者的端面上，并且使得所述第一导电膜和所述第二导电膜之间电短路。
【专利说明】声波器件及其制造方法
【技术领域】
[0001 ] 本发明的一些方面涉及声波器件及其制造方法。
【背景技术】
[0002]例如，利用压电薄膜谐振器的声波器件被用作无线装置的滤波器。压电薄膜谐振器具有被设计为具有隔着压电膜彼此面对的下电极和上电极的结构。下电极和上电极隔着压电膜彼此面对的区域是谐振区域。利用压电薄膜谐振器的声波器件的示例包括滤波器和双工器。压电薄膜谐振器的压电膜、下电极和上电极通常具有负温度系数的弹性常数。因而，随着温度增大，压电薄膜谐振器的谐振频率向低频侧偏移。如上所述，在声波器件中，谐振频率、反谐振频率以及通频带根据温度而变化。
[0003]已知如下压电薄膜谐振器，S卩，其使用具有与压电膜、下电极和上电极相反的温度系数的绝缘膜(诸如氧化硅膜)作为温度补偿膜，以防止频率根据温度而变化(例如，日本专利申请公开第58-137317号(专利文献I)和第60-16010号(专利文献2))。
[0004]已知在绝缘膜的上表面和下表面上提供导电膜以导致短路的压电薄膜谐振器、或者在下电极或上电极中嵌入温度补偿膜以防止机电耦合系数由于使用了温度补偿膜而减小的压电薄膜谐振器(日本专利申请公开第60-16010号(专利文献2)、美国专利公开第2011/0266925号(专利文献3)以及美国专利第6420820号(专利文献4))。
[0005]已知当上电极在谐振区域的周边部中比在中央部薄时谐振特性会劣化(例如，在日本专利公开第2006-109472号(专利文献5)中的图8)。
[0006]当如在专利文献3和4中公开的将温度补偿膜嵌入在下电极或上电极中时，下电极或上电极在谐振区域的周边部比在中央部薄。因而，如在专利文献5的图8中所公开地，谐振特性劣化。
【发明内容】
[0007]根据本发明的一个方面，提供了一种声波器件，所述声波器件包括:基板；位于基板上的压电膜；下电极和上电极，所述下电极和所述上电极隔着所述压电膜彼此面对，所述下电极和所述上电极中的至少一个包括第一导电膜和形成在所述第一导电膜上的第二导电膜；绝缘膜，所述绝缘膜夹在所述第一导电膜和所述第二导电膜之间，并且所述绝缘膜的弹性常数的温度系数的符号与所述压电膜的弹性常数的温度系数的符号相反；以及第三导电膜，所述第三导电膜形成在所述绝缘膜和所述第二导电膜的端面上，并且使得所述第一导电膜和所述第二导电膜之间电短路。
[0008]根据本发明的一个方面，提供了一种制造声波器件的方法，所述方法包括以下步骤:在基板上形成压电膜；以及在所述基板上形成隔着所述压电膜彼此面对的下电极和上电极，其中形成所述下电极和形成所述上电极中的至少一个步骤包括:形成第一导电膜；在所述第一导电膜上形成绝缘膜，所述绝缘膜的弹性常数的温度系数的符号与所述压电膜的弹性常数的温度系数的符号相反；在所述绝缘膜上形成第二导电膜；以及对所述第二导电膜、所述绝缘膜以及所述第一导电膜进行蚀刻，使得在所述绝缘膜和所述第二导电膜二者的端面上形成第三导电膜。
【专利附图】
【附图说明】
[0009]图1中(a)是根据第一实施方式的压电薄膜谐振器的平面图，而图1中(b)和图1中(C)是沿图1中(a)中的线A-A所截取的截面图；
[0010]图2A是在谐振区域中下电极和上电极的示意性截面图，而图2B是图2A中的区域A的放大视图；
[0011]图3A至图3E是例示了第一实施方式(I号)的压电薄膜谐振器的制造方法的示意性截面图；
[0012]图4A至图4D是例示了第一实施方式(2号)的压电薄膜谐振器的制造方法的示意性截面图；
[0013]图5A和图5B是分别例示了第一比较例和第一实施方式的谐振频率和反谐振频率的温度依存性的图；
[0014]图6A是根据第二实施方式的压电薄膜谐振器的平面图，而图6B和图6C是沿图6A中线A-A所截取的截面图；
[0015]图7A是在谐振区域中下电极和上电极的示意性截面图，而图7B是图7A中的区域A的放大视图；
[0016]图8A至图SE是例示了第二实施方式(I号)的压电薄膜谐振器的制造方法的示意性截面图；
[0017]图9A至图9D是例示了第二实施方式(2号)的压电薄膜谐振器的制造方法的示意性截面图；
[0018]图1OA是在第三实施方式的谐振区域中下电极和上电极的示意性截面图，而图1OB是图1OA中的区域A的放大视图；
[0019]图1lA是在第三实施方式的变型例的谐振区域中下电极和上电极的示意性截面图，而图1lB是图1lA中的区域A的放大区域；
[0020]图12A是在第四实施方式的谐振区域中下电极和上电极的示意性截面图，而图12B是在第四实施方式的变型例的谐振区域中下电极和上电极的示意性截面图；
[0021]图13A是根据第五实施方式的压电薄膜谐振器的平面图，而图13B和图13C是沿图13A中线A-A所截取的截面图；
[0022]图14A是根据第五实施方式的变型例的压电薄膜谐振器的平面图，而图14B和图14C是沿图14A中线A-A所截取的截面图；并且
[0023]图15是例示了根据第六实施方式的梯型滤波器的电路图。
【具体实施方式】
[0024]下面，将参照附图给出本发明的实施方式的描述。
[0025]第一实施方式
[0026]第一实施方式是在在声波器件中所使用的示例性谐振器。图1中(a)是根据第一实施方式的压电薄膜谐振器的平面图，而图1中(b)和(C)是沿图1的(a)中的线A-A所截取的截面图。图1中(b)是例如梯型滤波器这样的串联谐振器的截面图，而图1中(C)是例如梯型滤波器这样的并联谐振器的截面图。
[0027]参照图1中(a)和(b)，将给出对于串联谐振器S的结构的描述。下电极12位于是硅(Si)基板的基板10上，使得在下电极12和基板10的平坦主面之间形成朝向下电极12膨出的圆顶状的空隙30。圆顶状的凸出部是具有这样的形状的凸出部，S卩，在空隙30周边，空隙30的高度低，并且随着离中央部的距离越近，空隙30的高度增大。下电极12包括导电膜12d和导电膜12f。导电膜12d是例如铬(Cr)膜，而导电膜12f是例如钌(Ru)膜。
[0028]在下电极12上，提供了主要由具有(002)方向作为主轴的氮化铝(AlN)组成的压电膜14。上电极16位于压电膜14上，以具有面对下电极12的区域(谐振区域50)。谐振区域50具有椭圆形状，并且是厚度纵振荡模式的声波谐振的区域。此外，下电极12和上电极16隔着压电膜14彼此面对的区域是对向区域52。下电极12和上电极16隔着压电膜14的至少一部分彼此面对。如图1中(a)至(c)所例示的，下电极12和上电极16可以隔着压电膜14的一部分彼此面对。上电极16包括下层16a和上层16b。例如,下层16a和上层16b是Ru膜。绝缘膜28位于下层16a和上层16b之间。绝缘膜28是主要由氧化硅构成的膜。氧化硅具有正温度系数的弹性常数。导电膜16c形成在绝缘膜28和上层16b的端面上。
[0029]氧化硅膜形成在上电极16上作为频率调整膜24。在谐振区域50中的多层膜18包括下电极12、压电膜14、上电极16、绝缘膜28以及频率调整24。频率调整膜24可以起到钝化膜的作用。
[0030]如图1中(a)所示，在下电极12中形成有引入路径33以蚀刻牺牲层。牺牲层是形成空隙30的层。压电膜14不覆盖引入路径33的端部附近处，并且下电极12在引入路径33的端部处具有开孔部35。如在图1中(a)和(b)中所例示的，在压电膜14中形成有提供与下电极12的电连接的开口部36。用于进行外部连接的凸块用下层膜(例如Au)可以位于在开口部36的底部的下电极12的引出线和/或上电极16的引出线上。
[0031]参照图1中(a)和(C)，将给出对于并联谐振器P的结构的描述。与串联谐振器S相比，并联谐振器P包括在上电极16和频率调整膜24之间的由钛(Ti)层制成的质量负荷膜20。因而，除串联谐振器S的多层膜以外，多层膜18包括在谐振区域50中的整个表面形成的质量负荷膜20。其它结构与在图1中(b)所例示的串联谐振器S的结构相同，因而将省略其描述。
[0032]通过质量负荷膜20的膜厚来调整串联谐振器S与并联谐振器P的谐振频率之差。通过调整频率调整膜24的膜厚来调整串联谐振器S与并联谐振器P 二者的谐振频率。
[0033]在图1中(b)和(C)中，压电膜14的在开口部36侧的外周位于比上电极16更内侦U。这防止了压电膜14中的声波泄露到谐振区域50外侧。此外，压电膜14的外周的位置可以与上电极16的外周位置一致，或者比上电极16的外周位置更向外。
[0034]石英基板、玻璃基板、陶瓷基板或者GaAs基板可以代替Si基板来用作基板10。可以将例如铝(Al)、钛(Ti)、铜(Cu)、钥(Mo)、钨(W)、钽(Ta)、钼(Pt)、铑(Rh)或铱(Ir)这样的单层膜或它们的多层膜代替Ru和Cr来用作下电极12和上电极16。当上电极16是多层膜时，绝缘膜28可以位于多层膜的界面中，并且上电极16的下层16a可以是Ru，同时上层16b可以是Mo。压电膜14可以使用氧化锌(ZnO)、锆钛酸铅(PZT)或者钛酸铅(PbTiO3)代替氮化铝。或者，压电膜14可以主要由氮化铝构成，并且包括其它元素来改进谐振特性或压电性。例如，使用钪(Sc)作为添加元素改善了压电膜14的压电性，因此可以提高压电薄膜谐振器的有效的机电耦合系数。
[0035]绝缘膜28的弹性常数的温度系数与压电膜14的弹性常数的温度系数的符号相反。因而，频率的温度系数可以接近于O。当压电膜14是氮化铝时，弹性常数的温度系数是负的。因而，将弹性常数的温度系数为正的材料用作绝缘膜28。例如，氧化硅膜或氮化硅膜的弹性常数的温度系数为正。氧化硅膜或氮化硅膜可能无法具有化学计算的组成。此夕卜，绝缘膜28可以主要由氧化硅膜或氮化硅膜构成，并且包括其它元素来改善谐振特性或温度特性。例如，绝缘膜28可以主要由氧化硅膜构成，并且包括氟(F)、氢(H)、CH3、CH2、氯(Cl)、碳(C)、氮(N)、磷(P)和硫(S)中的任何一种。这能够使得氧化硅膜的弹性常数的温度系数高。因而，可以减小绝缘膜28的膜厚。因此，提高了绝缘膜28的图案化精确度。此夕卜，当如在第二实施方式中所描述地将压电膜14形成在绝缘膜28上时，由于绝缘膜28薄，所以可以减小压电膜14的配向性的劣化。
[0036]氮化硅膜或者氮化铝膜可以代替氧化硅膜来用作频率调整膜。例如Ru、Cr、Al、Cu、Mo、W、Ta、Pt、Rh或Ir这样的单层膜可以用作质量负荷膜20。此外，可以使用由例如氮化硅这样的金属氮化物或者例如氧化硅这样的金属氧化物制成的绝缘膜。除了在上电极16的层间以外，质量负荷膜20可以形成在下电极12之下，在下电极12的层间，在上电极16之上，在下电极12和压电膜14之间，或者在压电膜14和上电极16之间。质量负荷膜20可以比谐振区域50大，只要它形成为包括谐振区域50。通过在串联谐振器中的上层16b上以及在并联谐振器的质量负荷膜20上提供粘附层，可以使谐振器中的频率调整膜24的粘附强度彼此相等。
[0037]将给出上电极16和绝缘膜28的描述。图2A是在谐振区域中下电极和上电极的示意性截面图，而图2B是在图2A中的区域A的放大视图。如在图2A和图2B中所例示的，导电膜16c形成在绝缘膜28和上层16b的端面上。导电膜16c使得下层16a和上层16b之间电短路。
[0038]图3A至图4D是例示了第一实施方式的压电薄膜谐振器的制造方法的示意性截面图。为了制造在图1中(a)至(C)所例示的压电薄膜谐振器，通过利用牺牲层来形成空隙。然而，下面的描述将描述下电极、压电膜和上电极的形成方法，并且将省略对其它的说明。
[0039]如图3A所例示的，将导电膜12d和导电膜12f形成在基板10上作为下电极12。通过例如溅射、真空蒸镀或者化学气相沉积(CVD)来形成下电极12。接着，通过光刻和蚀刻将下电极12图案化为期望的形状。可以通过剥离(liftoff)来形成下电极。
[0040]如图3B所示，压电膜14形成在下电极12和基板10上。如图3C所例示的，下层16a形成在压电膜14上。如在图3D中所例示的，绝缘膜28形成在下层16a上。如在图3E中所例示的，上层16b形成在绝缘膜28上。通过例如溅射、真空蒸镀或CVD来形成压电膜
14、下层16a、绝缘膜28和上层16b。
[0041]如图4A所示，光刻胶60形成在上层16b上。光刻胶60具有上电极16的图案。如图4B所例示的，通过物理蚀刻来蚀刻上层16b、绝缘膜28以及下层16a。即使要蚀刻的材料不同，物理蚀刻也能够根据光刻胶60的图案来蚀刻材料。例如，通过在溅射蚀刻或离子抛光(ion milling)时用U1(Ar)离子62照射上层16b、绝缘膜28和下层16a来对上层16b、绝缘膜28和下层16a进行蚀刻。在物理蚀刻中，被蚀刻的蚀刻物质的材料64粘附至所露出的蚀刻物质的侧面。当蚀刻下层16a时，含有下层16a的材料的材料64粘附至上层16b和绝缘膜28的端面。
[0042]如图4C所例示的，在蚀刻上层16b、绝缘膜28和下层16a之后，将光刻胶60除去。材料64在上层16b和绝缘膜28的端面上形成了含有下层16a的材料的导电膜16c。上层16b、下层16a和导电膜16c形成上电极16。如图4D所例不的，通过利用光刻胶(未不出)或上电极16作为蚀刻掩模来蚀刻压电膜14。压电膜14可以通过湿蚀刻或干蚀刻来进行蚀亥IJ。当压电膜14是AlN时，通过利用包括例如磷酸的溶液来蚀刻压电膜14。该处理形成了下电极12与上电极16交叠的谐振区域50。
[0043]如图1中(a)至(C)以及图4D所例示的，下电极12的外周限定了在上电极16的引出线侧(附图中的左侧)的谐振区域50。上电极16的外周限定了在下电极12的引出线侦仪附图中的右侧)的谐振区域50的外周。压电膜14的外周形成为比上电极16的外周更向内达距离LI (见图2B)，因而从顶部观看，绝缘膜28包括下电极12和上电极16隔着压电膜14彼此面对的对向区域52。
[0044]根据在图1中(a)和(b)所例示的第一实施方式制造了谐振器。根据没有形成绝缘膜28的第一比较例制造谐振器，用于进行比较。除了没有形成绝缘膜28以外，第一比较例具有与第一实施方式相同的结构。下面展不了在第一实施方式中的各层的材料和膜厚。
[0045]频率调整膜24:氧化硅，具有大约40nm的膜厚
[0046]上电极的上层16b:Ru,具有大约200nm的膜厚
[0047]绝缘膜28:氧化硅，具有约80nm的膜厚
[0048]上电极的下层16a:Ru，具有大约30nm的膜厚
[0049]压电膜14:A1N，具有大约1.16 μ m的膜厚
[0050]下电极的导电膜12f:Ru,具有大约140nm的膜厚
[0051]下电极的导电膜12d: Cr，具有大约80nm的膜厚
[0052]上电极16和下电极12彼此面对的谐振区域50具有椭圆形状，长轴是大约175 μ m,并且短轴是大约110 μ m。
[0053]图5A至图5B是分别例示了第一比较例和第一实施方式的谐振频率和反谐振频率的温度依存性的图。通过对谐振器的反射特性Sll进行测量来获得谐振频率fr。通过对谐振器的通过特性S21进行测量来获得反谐振频率fa。图5A和图5B展示了通过从_35°C至85°C以20°C的间隔来测量谐振器的Sll和S21所获得的结果。根据图5A和图5B，第一比较例和第一实施方式的谐振频率和反谐振频率的温度系数如下。
[0054]第一比较例
[0055]谐振频率的温度系数:-27.3ppm/°C
[0056]反谐振频率的温度系数:-32.lppm/0C
[0057]第一实施方式
[0058]谐振频率的温度系数:-8.7ppm/°C
[0059]反谐振频率的温度系数:-8.5ppm/°C
[0060]与第一比较例相比，温度系数在第一实施方式中提高了 20ppm/°C。上面描述的在第一实施方式中频率的温度系数变小的原因是由于压电膜14的弹性常数的温度系数与绝缘膜28的弹性常数的温度系数的符号相反。如上所述，将绝缘膜28夹在下层16a和上层16b之间能够减小谐振频率和反谐振频率的温度依存性。
[0061]在第一实施方式中，绝缘膜28具有与压电膜14的弹性常数的温度系数的符号相反的弹性常数的温度系数。如在图5A和图5B中所例示，这使得能够减小频率的温度依存性。此外，绝缘膜28形成在下层16a (第一导电膜)和上层16b (第二导电膜)之间，并且导电膜16c使得在下层16a和上层16b之间电短路。因而，绝缘膜28的电容没有电气贡献。因而，可以使得有效的机电耦合系数高。此外，导电膜16c使得在下层16a和上层16b之间电短路，因而，与专利文献3和4不同，上电极16在谐振区域50的周边部中不会变得比在中央部中薄。因而，可以减小如在专利文献5的图8中所例示的谐振特性的退化。
[0062]此外，导电膜16c在绝缘膜28和上层16b的端面的法线方向的膜厚小于下层16a在基板10的法线方向的膜厚。这进一步减小了谐振特性的劣化。
[0063]如在图1中(a)至(C)所例示的，当假设导电膜16c的膜厚或者距离LI为误差时，从顶部观看，绝缘膜28基本上包括对向区域52。也就是说，绝缘膜28的面积等于或大于对向区域52的面积。如上所述，下层16a和上层16b在对向区域52之外电连接。这能够进一步减小谐振特性的劣化。此外，上电极16的包括绝缘膜28的膜厚在谐振区域50中连续改变。与专利文献3和4不同，上电极16的厚度不会不连续地改变。这能够进一步减小谐振特性的劣化。
[0064]此外，如在图4C中所例示的，上层16b、绝缘膜28和下层16a被蚀刻，使得绝缘膜16c形成在绝缘膜28和上层16b的端面上。这简化了使得在下层16a和上层16b之间电短路的制造工艺。此外，可以使导电膜16c的膜厚比下层16a薄。这能够进一步减小谐振特性的劣化。
[0065]第二实施方式
[0066]第二实施方式在下电极中形成了绝缘膜。图6A是根据第二实施方式的压电薄膜谐振器的平面图，而图6B和图6C是沿图6A中线A-A所截取的截面图。图6B是例如梯型滤波器这样的串联谐振器的截面图，而图6C是例如梯型滤波器这样的并联滤波器的截面图。
[0067]如图6B和图6C所例不的，下电极12包括下层12a (第一导电膜)、上层12b (第二导电膜)以及导电膜12c (第三导电膜)。下层12a通过空隙30形成在基板10上。下层12a包括导电膜12d和形成在导电膜12d上的导电膜12g。导电膜12d例如是Cr膜。绝缘膜28形成在下层12a上。上层12b形成在绝缘膜28上。导电膜12g和上层12b例如是Ru膜。绝缘膜28例如是氧化硅膜。上电极16是Ru膜。其它结构与在图1中(a)至(c)所例不的第一实施方式相同，因而省略其描述。
[0068]将给出下电极12和绝缘膜28的描述。图7A是在谐振区域中下电极和上电极的示意性截面图，而图7B是图7A中的区域A的放大视图。如在图7A和图7B中所例示的，导电膜12c形成在绝缘膜28和上层12b的端面上。导电膜12c使得在下层12a和上层12b之间电短路。
[0069]图8A至图9D是例示了第二实施方式的压电薄膜谐振器的制造方法的示意性截面图。为了制造图6A至图6C中所例示的压电薄膜谐振器，通过利用牺牲层来形成空隙。然而，下面的描述将描述下电极、压电膜和上电极的形成方法，并且省略对其它的描述。
[0070]如图8A所例示的，导电膜12d和导电膜12g形成在基板10上。下层12a包括导电膜12d和导电膜12g。通过例如溅射、真空蒸镀或者CVD来形成导电膜12d和导电膜12g。如在图8B中所例示的，绝缘膜28形成在下层12a上。如在图8C中所例示的，上层12b形成在绝缘膜28上。通过例如溅射、真空蒸镀或者CVD来形成绝缘膜28和上层12b。
[0071]如在图8D中所例示的，光刻胶60形成在上层12b上。光刻胶60具有下电极12的图案。如在图8E中所例示的，通过物理蚀刻来蚀刻上层12b、绝缘膜28和下层12a。物理蚀刻使得即使要蚀刻的材料不同，也能够根据光刻胶60的图案来蚀刻材料。如在第一实施方式的图4B中所例示的，当蚀刻下层12a时，含有下层12a的材料的材料64粘附至上层12b和绝缘膜28的端面。
[0072]如在图9A中所例示的，在蚀刻上层12b、绝缘膜28和下层16a之后，将光刻胶60除去。材料64在上层12b和绝缘膜28的端面上形成含有下层12a的材料的导电膜12c。上层12b、下层12a和导电膜12c形成下电极12。如在图9B中所例示的，压电膜14形成在基板10和下电极12上。通过例如溅射、真空蒸镀或者CVD来形成压电膜14。
[0073]如在图9C中所例示的，上电极16形成在压电膜14上。通过例如溅射、真空蒸镀或者CVD来形成上电极16。通过光刻和蚀刻将上电极16图案化为期望的形状。可以通过剥离(I if toff)来形成上电极16。如在图9D中所例示的,通过利用光刻胶(未示出)或者上电极作为蚀刻掩模来蚀刻压电膜14。压电膜14可以通过干蚀刻或湿蚀刻来蚀刻压电膜14。
[0074]如在第二实施方式中所描述的，绝缘膜28可以夹在下电极12的下层12a(第一导电膜)和上层12b (第二导电膜)之间。如上所述，如果绝缘膜28被夹在下电极12和上电极16至少一个的下层和上层之间，就足够了。
[0075]第三实施方式
[0076]第三实施方式以楔形的形状形成下电极或上电极的端面。图1OA是第三实施方式的谐振区域50中下电极和上电极的示意性截面图，而图1OB是图1OA中的区域A的放大视图。如图1OA和图1OB中所例示的，绝缘膜28和上电极16的上层16b 二者的端面形成为楔形。其它结构与在图2A和图2B中所例示的第一实施方式相同，并且将省略其描述。
[0077]图1lA是第三实施方式的变型例的谐振区域中下电极和上电极的示意性截面图，而图1lB是图1lA中的区域A的放大视图。如图1lA和图1lB所例示的，绝缘膜28和下电极12的上层12b的端面形成为楔形。其它结构与在图7A和图7B中所例示的第二实施方式相同，因而省略了其描述。
[0078]如在第三实施方式及其变型例中所描述的，下电极12和上电极16中的至少一个的绝缘膜28的端面可以形成为楔形，使得绝缘膜28的上表面的面积小于下表面的面积。
[0079]第四实施方式
[0080]图12A是第四实施方式的谐振区域中下电极和上电极的示意性截面图，而图12B是第四实施方式的变型例的谐振区域中下电极和上电极的示意性截面图。如图12A中所例示的，在上电极16的引出区域中没有形成绝缘膜28。其它结构与在图2A中所例示的第一实施方式的结构相同，因而省略了其描述。如在第四实施方式中所描述的，在除了对向区域52以外的形成上电极16的区域的至少一部分中没有形成绝缘膜28。
[0081]如在图12B中所例示的，在下电极12的引出区域中没有形成绝缘膜28。其它结构与在图7A中的第二实施方式所例示的结构相同，因而将省略其描述。如在第四实施方式的变型例中所描述的，在除了对向区域52以外的形成下电极12的区域的至少一部分中没有形成绝缘膜28。
[0082]第四实施方式及其变型例可以防止当在没有形成绝缘膜28的区域中在下电极12或上电极16上形成隆起焊盘并且执行倒装芯片键合时或者将键合线连接至该区域时，绝缘膜28和压电膜14脱落。在第四实施方式及其变型例中，如在第三实施方式中所描述的，绝缘膜28的端面可以形成为楔形。
[0083]第五实施方式
[0084]第五实施方式改变了空隙的结构。图13A是根据第五实施方式的压电薄膜谐振器的平面图，而图13B和图13C是沿图13A中线A-A所截取的截面图。图13B是例如梯型滤波器的串联谐振器的截面图，而图13C是例如梯型滤波器的并联谐振器的截面图。如图13A至图13C中所例示的，在基板10的上表面中形成凹部。下电极12形成在基板10上以大致平坦。这使得在基板10的凹部内形成空隙30。空隙30形成在谐振区域50内。其它结构与第一实施方式的结构相同，并且将省略其描述。空隙30可以形成为贯穿基板10。在第五实施方式中，绝缘膜28可以如第二实施方式中所描述地位于下电极12中。绝缘膜28的端面可以如在第三实施方式中所描述地形成为楔形。绝缘膜28可以如第四实施方式中所描述地不形成在除了对向区域52以外的形成上电极16的区域的至少一部分中。
[0085]第五实施方式的变型例提供了声音反射膜而不是空隙。图14A是根据第五实施方式的变型例的压电薄膜谐振器的平面图，而图14B和图14C是沿图14A中线A-A所截取的截面图。图14B是例如梯型滤波器的串联谐振器的截面图，而图14C是例如梯型滤波器的并联谐振器的截面图。如图14A至图14C中所例示的，在谐振区域50中，声音反射膜31形成在下电极12之下。通过交替地层叠具有低声波阻抗的膜30a和具有高声波阻抗的膜30b来形成声音反射膜31。膜30a和30b具有大约λ/4 ( λ是声波的波长)的膜厚。可以任意地确定膜30a和膜30b的层叠数。其它结构与第一实施方式的结构相同，并且省略其描述。
[0086]如在第一实施方式至第五实施方式中所描述的,压电薄膜谐振器可以是膜体声波谐振器(FBAR)，其中，空隙30形成在谐振区域50中、在基板10和下电极12之间。此外，如在第五实施方式的变型例中所描述的，压电薄膜谐振器可以是包括固态装配型谐振器(SMR, Solidly Mounted Resonator),其中该SMR在谐振区域50中在下电极12之下包括反射通过压电膜14传播的声波的声音反射膜31。在第五实施方式的变型例中，绝缘膜28可以如在第二实施方式中所描述地位于下电极12中。绝缘膜28的端面可以如第三实施方式描述地形成为楔形。绝缘膜28可以如第四实施方式所描述地不形成在除了对向区域52以外的形成上电极16的区域的至少一部分中。
[0087]第六实施方式
[0088]第六实施方式使用第一实施方式至第五实施方式的谐振器之一用于作为声波器件的滤波器。图15是例示了根据第六实施方式的梯型滤波器的电路图。如图15中所例示的，梯型滤波器100包括一个或更多个串联谐振器SI至S3以及一个或更多个并联谐振器Pl至P2。串联谐振器SI至S3串联连接在输入输出端子Tl和T2之间。并联谐振器Pl至P2并联地连接在输入输出端子Tl和T2之间。串联谐振器SI至S3以及并联谐振器Pl至P2 二者中的至少一个可以是在第一实施方式至第五实施方式中所描述的谐振器。[0089]尽管已经详细描述了本发明的实施方式，但是应理解的是，在不脱离本发明的精神和范围的情况下，可以对本发明做出各种改变、替换和变型。
【权利要求】
1.一种声波器件，该声波器件包括: 基板； 位于所述基板上的压电膜； 下电极和上电极，所述下电极和所述上电极隔着所述压电膜彼此面对，所述下电极和所述上电极中的至少一个包括第一导电膜和形成在所述第一导电膜上的第二导电膜；绝缘膜，所述绝缘膜夹在所述第一导电膜和所述第二导电膜之间，并且所述绝缘膜的弹性常数的温度系数的符号与所述压电膜的弹性常数的温度系数的符号相反；以及 第三导电膜，所述第三导电膜形成在所述绝缘膜和所述第二导电膜二者的端面上，并且使得所述第一导电膜和所述第二导电膜之间电短路。
2.根据权利要求1所述的声波器件，其中 所述第三导电膜在所述端面的法线方向上的膜厚小于所述第一导电膜在所述基板的法线方向上的膜厚。
3.根据权利要求1或2所述的声波器件，其中 所述绝缘膜实质上包括所述下电极和所述上电极隔着所述压电膜彼此面对的对向区域。
4.根据权利要求1或2所述的声波器件，其中 所述下电极和所述上电极中的所述至少一个在所述下电极和所述上电极彼此面对的谐振区域中的膜厚连续地变化 。
5.根据权利要求1或2所述的声波器件，其中 所述第三导电膜含有所述第一导电膜的材料。
6.根据权利要求1或2所述的声波器件，其中 所述绝缘膜的所述端面形成为楔形，使得所述绝缘膜的上表面的面积小于所述绝缘膜的下表面的面积。
7.根据权利要求1或2所述的声波器件，其中 所述绝缘膜主要由氧化硅或氮化硅构成。
8.根据权利要求1或2所述的声波器件，其中 所述压电膜主要由氮化铝构成。
9.根据权利要求1或2所述的声波器件，其中 在所述下电极和所述上电极彼此面对的谐振区域中，在所述基板和所述下电极之间形成有空隙。
10.根据权利要求1或2所述的声波器件，其中， 所述声波器件在所述下电极和所述上电极彼此面对的谐振区域中还包括所述下电极之下的声音反射膜，所述声音反射膜反射在所述压电膜中传播的声波。
11.一种制造声波器件的方法，所述方法包括以下步骤: 在基板上形成压电膜；以及 在所述基板上形成隔着所述压电膜彼此面对的下电极和上电极，其中 形成所述下电极的步骤和形成所述上电极的步骤中的至少一个步骤包括: 形成第一导电膜； 在所述第一导电膜上形成绝缘膜，所述绝缘膜的弹性常数的温度系数的符号与所述压电膜的弹性常数的温度系数的符号相反； 在所述绝缘膜上形成第二导电膜；以及 对所述第二导电膜、所述绝缘膜以及所述第一导电膜进行蚀刻，使得在所述绝缘膜和所述第二导电膜二者的端面上形成第三导电膜。
12.根据权利要求11所述的方法，其中 在对所述第二导电膜、所述绝缘`膜和所述第一导电膜进行蚀刻时使用物理蚀刻法。
【文档编号】H03H9/15GK103825574SQ201310566328
【公开日】2014年5月28日 申请日期:2013年11月14日 优先权日:2012年11月15日
【发明者】谷口真司, 西原时弘 申请人:太阳诱电株式会社