谐振器封装件及其制造方法与流程

技术领域

下面的描述涉及一种谐振器封装件及其制造方法。

背景技术：

由于移动通信装置的快速发展，使得近来对微型滤波器、振荡器等的需求已经增加。为了实现微型滤波器、振荡器等，可使用体声波(BAW)谐振器。

因为BAW谐振器可以以低价格大量生产并且可被微型化，所以BAW谐振器被经常使用。此外，BAW谐振器可用于获得优异的品质因数(Q值，滤波器的主要性质)，并且可在微频带(micro-frequency band)中使用。

在使用BAW谐振器构成滤波器时，芯片电路中经常包括电容器结构。

BAW谐振器通常包括下电极、压电层和上电极，电容器包括下电极、介电层和上电极。在这种情况下，为了简化制造工艺并且降低材料成本，使谐振器的上电极和电容器的下电极在相同的工艺中由相同的材料制成。

将基于电容器来描述上面描述的现有的谐振器封装件的结构。参照图1至图4E，谐振器封装件包括：上电极10'、下电极20'、介电层30'、压电层40'和绝缘层50'。图4E中清楚地示出了这种结构。

然而，沉积在谐振器的压电层40'上的下电极20'经常使用诸如钌(Ru)的金属，以确保压电层40'的结晶度。钌(Ru)金属的图案化可经常通过使用硬掩膜HM(诸如氧化物)进行干蚀刻来执行。

在这种情况下，因为电容器的下电极20'使用硬掩膜HM利用干蚀刻工艺来进行图案化，所以在下电极20'的短边(short side)上容易形成反坡(RS， reverse slope)。也就是说，因为用于对下电极20'进行蚀刻的气体G2不会蚀刻硬掩膜HM，所以下电极20'的与硬掩膜HM相邻的上端部不会被蚀刻，而仅下电极20'的下端部会被蚀刻，使得由于下端部被更大程度地蚀刻而形成反坡(RS)。

结果，因为形成在电容器的下电极20'的上表面上的介电层30'的覆盖会失效，因此上电极10'与下电极20'之间会发生短路，并且上电极10'的覆盖会失效。

技术实现要素：

提供该发明内容以简化形式来介绍选择的构思，以下在具体实施方式中进一步描述该构思。本发明内容无意限定所要求保护的主题的主要特征或必要特征，也无意用于帮助确定所要求保护的主题的范围。

在一个总的方面中，一种制造谐振器封装件的方法包括使用硬掩膜对下电极进行蚀刻，其中，仅对下电极的一部分厚度进行蚀刻，以使下电极成型。

可使用被图案化为至少两种形状的硬掩膜对下电极进行至少两次蚀刻。

下电极的蚀刻可包括：对设置在下电极的一个表面上的硬掩膜执行第一次硬掩膜蚀刻工艺，以获得第一次被蚀刻的硬掩膜；使用第一次被蚀刻的硬掩膜对下电极执行第一次电极蚀刻工艺，以仅对下电极的总厚度中的一部分厚度进行蚀刻；对第一次被蚀刻的硬掩膜执行第二次硬掩膜蚀刻工艺，以获得第二次被蚀刻的硬掩膜；使用第二次被蚀刻的硬掩膜对第一次被蚀刻的下电极执行第二次电极蚀刻工艺。

可使用不对下电极进行蚀刻而仅对硬掩膜进行蚀刻的第一蚀刻气体对硬掩膜执行第一次硬掩膜蚀刻工艺并对第一次被蚀刻的硬掩膜执行第二次硬掩膜蚀刻工艺。

可使用不对硬掩膜进行蚀刻而仅对下电极进行蚀刻的第二蚀刻气体来执行第一次电极蚀刻工艺和第二次电极蚀刻工艺。

在第一次硬掩膜蚀刻工艺和第二次硬掩膜蚀刻工艺过程中，可通过设置在硬掩膜上的软掩膜来使硬掩膜图案化。

在另一总的方面中，一种谐振器封装件包括：下电极，设置在压电层的第一表面上，压电层的第二表面上设置有绝缘层，并且下电极包括具有不同厚度的至少两个部分；介电层，设置在下电极上；上电极，设置在介电层上。

下电极可具有沿着下电极的一个端部呈台阶形状的台阶部。

下电极可具有设置在下电极的一个端部上的正常斜坡。

在另一总的方面中，一种谐振器封装件包括：按顺序设置的压电层、下电极、介电层和上电极，其中，在平面图中下电极的面积比压电层的面积小，并且下电极的边缘包括具有不同厚度的至少两个部分。

下电极的边缘可包括台阶部，并且介电层可覆盖下电极的台阶部。

下电极的边缘可包括台阶部和倾斜部，并且介电层可包括位于下电极的倾斜部之上的与所述倾斜部对应的对应倾斜部。

下电极的台阶部和倾斜部可通过至少两次蚀刻工艺而获得。

在另一总的方面中，一种制造谐振器封装件的方法包括：根据至少两种形状对设置在压电层上的第一金属层进行蚀刻，以获得第一电极；在第一电极上形成介电层，并且介电层覆盖第一电极的侧壁。

第一电极的侧壁可与第一电极的上表面形成钝角。

第一电极可包括沿着第一电极的边缘的第一侧壁和第二侧壁，第一侧壁对应于台阶部，第二侧壁对应于倾斜部，所述倾斜部与第一电极的上表面形成钝角。

在第一金属层的蚀刻过程中，可使用被图案化为至少两种形状的硬掩膜通过执行至少两次干蚀刻操作对第一金属层进行蚀刻。

通过下面的具体实施方式、附图和权利要求，其它特征和方面将是明显的。

附图说明

图1至图3是根据相关技术的谐振器封装件的图像，其中，示出了上电极和下电极之间发生短路以及上电极的覆盖失效；

图4A至图4E示出了根据相关技术的用于制造谐振器封装件的方法；

图5A至图5G是示出制造谐振器封装件的方法的示例的示图；

图6是示出制造谐振器封装件的方法的示例的流程图。

在整个附图和具体实施方式中，除非另外描述或提供，否则相同的附图标号将被理解为指示相同的元件、特征和结构。附图可不按照比例绘制，为了清楚、说明和便利起见，可夸大附图中元件的相对尺寸、比例和描绘。

具体实施方式

提供以下的具体实施方式，以帮助读者获得对在此描述的方法、设备和/或系统的全面理解。然而，在此描述的方法、设备和/或系统的各种改变、变型以及等同物对于本领域的普通技术人员来说将是明显的。在此描述的操作的顺序仅仅是示例，而且其并不局限于在此阐述的，而是除了必须以特定顺序进行的操作之外，可做出对于本领域的普通技术人员将是明显的改变。此外，为了更加清楚和简洁，可省略本领域的普通技术人员公知的功能和结构的描述。

在此描述的特征可按照不同的形式来实施，并且不应该被解释为局限于在此所描述的示例。更确切地说，提供在此描述的示例，以使本公开将是彻底的和完整的，并将本公开的全部范围传达给本领域的普通技术人员。

在整个说明书中，将理解的是，当诸如层、区域或晶片(基板)的元件被称为“位于”另一元件“上”、“连接到”或者“结合到”另一元件时，所述元件可直接“位于”另一元件“上”、直接“连接到”或者直接“结合到”另一元件，或者可存在介于它们之间的其它元件。相比之下，当元件被称为“直接位于”另一元件“上”、“直接连接到”或者“直接结合到”另一元件时，可不存在介于它们之间的元件或层。相同的标号始终指示相同的元件。如在此使用的，术语“和/或”包括一个或更多个相关联的所列项目中的任何以及全部组合。

将明显的是，虽然可在此使用术语“第一”、“第二”、“第三”等来描述各种构件、组件、区域、层和/或部分，但是这些构件、组件、区域、层和/或部分不应被这些术语限制。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，在不脱离示例性实施例的教导的情况下，下面论述的第一构件、组件、区域、层或部分可称作第二构件、组件、区域、层或部分。

为了描述的方便，可在此使用与空间相关的术语(例如，“在…之上”、“上方”、“在…之下”和“下方”等)，以描述如图中示出的一个元件与另一元件的关系。将理解的是，除了图中示出的方位之外，与空间相关的术语意于包括装置在使用或操作时的不同方位。例如，如果图中的装置被翻转，则被描述为“在”其它元件或特征“之上”或“上方”的元件将被定位为“在”所述其它元件或特征“之下”或“下方”。因此，术语“在… 之上”可根据附图的方向而包含“在…之上”和“在…之下”的两种方位。装置可被另外定位(旋转90度或处于其它方位)，并可对在此使用的与空间相关的描述符做出相应解释。

在此使用的术语用于描述实施例，并且无意限制本说明书。除非上下文中另外清楚地指明，否则如在此使用的单数形式也意于包括复数形式。还将理解的是，在本说明书中使用的术语“包括”和/或“包含”时，列举存在所述的特征、整体、步骤、操作、构件、元件和/或它们的组合，而不排除存在或增加一个或更多个其它特征、整体、步骤、操作、构件、元件和/或它们的组合。

在下文中，将参照示意图描述本说明书的各个实施例。在附图中，例如，由于制造技术和/或公差，可估计所示出的形状的修改。因此，本说明书中的实施例不应被理解为受限于在此示出的区域的形状，而是应被理解为包括例如由于制造导致的形状的改变。以下的实施例也可由一个或它们的组合而构成。

下面描述的本说明书的内容可具有多种构造，虽然在此仅提出所需构造，但不限于此。

提出根据本说明书的谐振器及其制造方法，以防止电容器的上电极10与电容器的下电极20之间发生短路，并且防止上电极10出现覆盖失效(coverage failure)。

根据本说明书的一个示例，谐振器封装件可包括压电层40和下电极20。绝缘层50可形成在压电层40的一个表面上，下电极20可形成在压电层40的另一表面上。下电极20可包括具有彼此不同厚度的至少两个部分。介电层30可设置在下电极20的与其上设置有压电层40的表面背对的另一表面上。上电极10可设置在介电层30的与其上设置有下电极20的表面背对的表面上。

谐振器封装件的下电极20还可具有形成在其一个端部上的呈台阶形状和正常斜坡的形状的至少一个台阶部。

换句话说，谐振器封装件可包括：上电极10；下电极20；介电层30，置于上电极10与下电极20之间；压电层40，形成在下电极20之下，同时介电层30设置在下电极20之上；绝缘层50，形成在压电层40之下，下电极20设置在压电层40之上。下电极20可形成为包括位于其一个端 部上的呈台阶形状的一部分和呈正常斜坡形状的一部分中的至少一个。

在该示例中，上电极10可由铜(Cu)、钛(Ti)等形成，下电极20可由钌(Ru)等形成。

此外，上电极10和下电极20可电连接到电极布线图案。电极布线图案可延伸至基板的下部，电极垫可设置在基板的下部的电极布线图案上。

因为通过执行两次或更多次蚀刻操作来提供其中的下电极20的厚度逐渐减小的过渡区以形成下电极20，所以可防止出现反坡，从而防止出现由于介电层30发生覆盖失效(Cf)而导致介电层30不连续地覆盖下电极的情况。结果，当上电极10形成在介电层30的一个表面上时，可防止出现由于上电极10与设置在介电层30的另一表面上的下电极20之间的物理接触而导致发生短路S的情况。

结果，也可防止上电极10的覆盖失效(Cf)，从而提供具有优异品质的谐振器封装件。

参照图1至图4E，在不是执行以上描述的方法而获得的谐振器封装件中，可通过使用硬掩膜HM利用单次干蚀刻工艺使下电极20'图案化来获得谐振器封装件。在单次干蚀刻工艺过程中，下电极20'的短边上经常出现反坡(RS)，如图2所示。

因为用于对下电极20'进行蚀刻的气体G2不能蚀刻硬掩膜HM，因此下电极20'的与硬掩膜HM相邻的上端部免于被蚀刻，从而出现反坡(RS)。同时，下电极20'的下端部由于暴露于气体G2而被蚀刻，导致形成靠近下电极20'的下表面的部分被更大程度地蚀刻的反坡(RS)。

这会使得在下电极20'的上表面上形成介电层30'时形成不连续的部分，从而导致沿着下电极20'的边缘部的不同位置处的介电覆盖失效，如图3所示。

因此，在上电极10'形成在介电层30'的上表面上之后，上电极10'的部分会形成为不连续的形式。因此，由于用于提供充分绝缘的介电层30'的失效导致上电极10'会连接到下电极20'，从而导致上电极10'与下电极20'之间的短路以及上电极10'的覆盖失效。

然而，根据本说明书的示例，下电极20的至少一部分的厚度可与下电极20的其它部分的厚度不同，从而防止在下电极20上形成反坡。结果，可防止介电层30和上电极10的覆盖失效，并且可防止上电极10与下电 极20之间形成短路。

作为如上所述的下电极20的形状的示例，可防止在下电极20的一个端部上形成反坡，并且可在下电极20的一个端部上形成正常斜坡的形状。这里，正常斜坡指的是与下电极20的上边缘形成90°至180°的钝角的斜坡，如图5E所示。例如，下电极20的边缘的相当大的一部分可包括与下电极20的上表面形成大约95°至160°的角的侧壁。另一方面，反坡指的是与下电极20的上边缘形成的具有小于90°的锐角的斜坡。由于呈反坡的侧壁与压电层40'形成小于90°的角，因此增大了形成介电层30'的介电材料不能够完全地填充窄的空间(所述侧壁与压电层40'之间的空间的一部分)的机率。因此，介电层30'中会产生间隙。在形成上电极10'之后，这样的间隙会成为发生短路S的位置，如图2所示。

作为下电极20的另一种形状，呈台阶形状的台阶部SP也可形成在下电极20的一个端部上。参照图5F，台阶部SP指的是下电极20的侧壁与下电极20的上表面形成近似于直角(90°)的部分。例如，侧壁的一部分可具有大约85°至95°范围内的角。

参照图6，其示出了制造谐振器封装件的方法的示例。

在610中，为了形成谐振器封装件，在基板上形成绝缘层50。可通过使用化学气相沉积方法、RF磁控溅射方法或蒸镀方法在基板上沉积二氧化硅(SiO₂)或三氧化二铝(Al₂O₃)来形成绝缘层50。

在620中，在绝缘层50上形成压电层40。压电层40(为通过将电能转换成声波式机械能来产生压电效应的部分)可由氮化铝(AlN)、氧化锌(ZnO)和铅锆钛氧化物(PZT；PbZrTiO)等形成。

压电层40可利用压电效应过滤特定频率的无线电信号。

此外，在制造谐振器封装件的方法的示例中，在640和650中，根据至少两种不同的形状来对下电极20进行蚀刻。可通过硬掩膜HM对下电极20进行蚀刻，其中，在形成下电极20过程中，可仅对下电极20的一部分厚度进行蚀刻，如图5C所示。

在该示例中，可在至少两次单独的操作中通过使用不同的软掩膜SM1、SM2被图案化为至少两种形状的硬掩膜HM来进行蚀刻以形成下电极20。

参照图5B至图5E中示出的示例，制造谐振器封装件的方法的示例可 包括：设置在下电极20的一个表面上的硬掩膜HM根据第一软掩膜SM1而成型的第一次蚀刻操作(图5B)，在硬掩膜HM基于第一软掩膜SM1的第一次蚀刻之后，使用第一次被蚀刻的硬掩膜HM进行下电极20的第一次蚀刻操作。参照图5C，下电极20的第一次蚀刻操作仅对下电极20的总厚度中的一部分厚度进行蚀刻。然而，本说明书不限于此。参照图5D，在下电极20的第一次蚀刻之后，在硬掩膜HM的第二次蚀刻操作过程中，通过使用第二软掩膜SM2来使硬掩膜HM成型为第二种形状。参照图5E，在硬掩膜HM的第二次蚀刻之后，使用第二次被蚀刻的硬掩膜HM对第一次被蚀刻的下电极20执行下电极20的第二次蚀刻操作。

因此，根据本说明书的用于制造谐振器封装件的方法的示例包括利用两次或更多次干蚀刻工艺使下电极20图案化，这可包括：硬掩膜HM基于第一软掩膜SM1的第一次蚀刻操作；在去除第一软掩膜SM1之后使用第一次被蚀刻的硬掩膜HM来执行下电极20的第一次蚀刻操作，从而仅通过对下电极20的总厚度中的一部分厚度进行蚀刻而蚀刻出呈台阶形状的台阶部；在下电极20的第一次蚀刻操作之后，使用第二软掩膜SM2来执行硬掩膜HM的第二次蚀刻操作；在硬掩膜HM的第二次蚀刻操作之后，通过去除第二软掩膜SM2并且使用第二次被图案化的硬掩膜HM来执行下电极20的第二次蚀刻操作。

在该示例中，对下电极20执行两次蚀刻操作。然而，在另一示例中，可对下电极20执行多于两次的单独的蚀刻操作。例如，在另一示例中，可对下电极20执行三次、四次、五次或更多次蚀刻操作。

出于如下原因而执行多次蚀刻操作。根据相关技术，用于对下电极20'进行蚀刻的气体G2不会蚀刻硬掩膜HM。因此，因为蚀刻气体G2与压电层40'碰撞并返回，所以下电极20'的与硬掩膜HM相邻的上端部受硬掩膜HM保护且不被蚀刻，而是仅下电极20'的下端部被蚀刻。因此，出现下电极20'的下端部被更大程度地蚀刻的反坡。因此，对下电极20执行两次或更多次蚀刻操作，以防止在上电极10'与下电极20'之间发生短路S以及发生上电极10'的覆盖失效Cf的情况。

为了执行如上所述的根据本说明书的制造谐振器封装件的方法，首先可执行制备硬掩膜HM、下电极20、压电层40和绝缘层50的操作。图5A和图6中示出了上述的制备硬掩膜HM、下电极20、压电层40和绝缘层 50的操作。

然后，可使用第一蚀刻气体G1使硬掩膜HM图案化为将要在下电极20上图案化的形状来执行硬掩膜HM的第一次蚀刻操作。因此，使硬掩膜HM图案化以使用硬掩膜HM作为媒介使下电极20图案化的原因在于：下电极20由钌形成，因此难以使用软掩膜SM对下电极20进行蚀刻。

也就是说，因为可通过使用软掩膜SM1进行蚀刻来使硬掩膜HM图案化，所以首先可使硬掩膜HM图案化，然后可使用被图案化的硬掩膜HM使下电极20图案化。

换句话说，根据硬掩膜HM的第一次蚀刻操作的一个示例，可通过设置在硬掩膜HM上的软掩膜SM1的图案使硬掩膜HM图案化。

根据本说明书的示例，可提供使用硬掩膜HM而进行两次或更多次图案化的下电极20，从而不形成反坡形状(在使用利用相关技术进行处理的硬掩膜HM时形成)。图5B中示出了硬掩膜HM的上述第一次蚀刻操作。

此外，可提供第一蚀刻气体G1作为仅对硬掩膜HM进行蚀刻而几乎不对下电极20进行蚀刻的气体。

换句话说，可使用不对下电极20进行蚀刻而仅对硬掩膜HM进行蚀刻的第一蚀刻气体G1来执行根据本说明书的用于制造谐振器封装件的方法的硬掩膜HM的第一次蚀刻操作。

同时，在硬掩膜HM的第一次蚀刻操作之后，可执行下电极20的第一次蚀刻操作(对下电极20执行蚀刻工艺)。在该示例中，可使用容易对下电极20进行蚀刻且仅对硬掩膜HM进行轻微蚀刻的第二蚀刻气体G2。

也就是说，可使用不对硬掩膜HM进行蚀刻而仅对下电极20进行蚀刻的第二蚀刻气体G2来执行用于制造谐振器封装件的方法中的下电极20的第一次蚀刻操作。

此外，在下电极20的第一次蚀刻操作中，可仅对下电极20的预定的厚度执行蚀刻，而不是对下电极20的总厚度进行蚀刻。因此，当沿下电极20的截面方面上观看时，下电极20可形成为包括呈有台阶形状的台阶部。

这将形成正常斜坡(NS，normal slope)的形状，以防止通过第二蚀刻气体G2在下电极20上形成反坡(RS)

图5C中示出了下电极20的上述第一次蚀刻操作。

如果完成了下电极20的第一次蚀刻操作，则可再次执行对硬掩膜HM进行蚀刻的硬掩膜HM的第二次蚀刻操作。

可通过在硬掩膜HM的一个表面上设置软掩膜SM2并且喷射第一蚀刻气体G1对硬掩膜HM再次执行第二次蚀刻操作。

换句话说，可使用不对下电极20进行蚀刻而仅对硬掩膜HM进行蚀刻的第一蚀刻气体G1来执行硬掩膜HM的第二次蚀刻操作。

在该示例中，在硬掩膜HM的第二次蚀刻操作中，可通过设置在硬掩膜HM上的软掩膜SM2的图案使硬掩膜HM二次图案化。

图5D中示出了硬掩膜HM的上述第二次蚀刻操作。

在完成了硬掩膜HM的第二次蚀刻之后，可执行下电极20的第二次蚀刻操作(对下电极20执行第二次蚀刻工艺)。由于在下电极20的第一次蚀刻操作中下电极20形成为包括台阶部，因此如果以相同的流速喷射第二蚀刻气体G2，则即使当压电层40被暴露时，下电极20也可保持台阶形状。因为台阶部的厚度改变的部分的边缘部分被蚀刻得更多，所以除了沿着硬掩膜HM的边缘的台阶部SP之外，还可形成正常斜坡(NS)。

也就是说，可使用不对硬掩膜HM进行蚀刻而仅对下电极20进行蚀刻的气体G2来执行下电极20的第二次蚀刻操作。

图5E示出了下电极20的上述第二次蚀刻操作。

然后，在660中执行形成介电层30的操作。参照图5F中示出的示例，在根据图5E完成蚀刻的下电极20上形成介电层30。介电层30可包括与下电极20的正常斜坡(NS)对应的斜坡。

在形成介电层30的操作之后，在670中执行形成上电极10的操作。参照图5G中示出的示例，最后在介电层30上形成上电极10。

在如上所述制造谐振器封装件的示例中，通过实验证实可防止上电极10与下电极20之间的短路S。

也就是说，在对静电放电(ESD)实验结果进行检查的情况下，当谐振器封装件根据相关技术被制成时，在300V的电压下由短路S导致的失效发生率为大约50％。然而，在根据本公开的改进之后(谐振器封装件通过上面描述的方法被制成)，即使在500V的更高的电压下，短路S的发生率仅为大约1％，这证明具有显著的效果。

如上所述，根据本说明书的示例，谐振器封装件及其制造方法可防止用作电容器的上电极和下电极之间发生短路。

此外，可防止上电极的覆盖失效。

虽然本公开包括具体示例，但是对本领域的普通技术人员将明显的是，在不脱离权利要求以及其等同物的精神和范围的情况下，可对这些示例做出形式和细节方面的各种改变。在此描述的示例仅被视为描述意义，而非出于限制的目的。在每个示例中的特征或方面的描述被视为适用于其它示例中的类似的特征或方面。如果按照不同的顺序执行描述的技术、和/或如果按照不同的方式来组合所描述的系统、结构、装置或电路、和/或由其它组件或其等同物来替换或增补所描述的系统、结构、装置或电路，则可实现合理的结果。因此，本公开的范围不由具体实施方式限定，而是由权利要求及其等同物限定，并且权利要求及其等同物的范围内的各种改变将被理解为包括在本公开中。