体声波谐振器及包括该体声波谐振器的滤波器的制作方法

本发明涉及一种体声波谐振器及包括该体声波谐振器的滤波器。
背景技术：
：随着移动通信装置的快速发展，对于紧凑型和轻型滤波器、振荡器、谐振元件、声波谐振质量传感器以及用于促进移动通信的其它相似电子组件的需求也随之增加。通常，体声波谐振器(BulkAcousticResonator)已被用作实现紧凑型和轻型滤波器、振荡器、谐振元件、声波谐振质量传感器和其它相似组件的一种装置。这样的体声波谐振器的优势在于其的批量生产的成本极小，并可实现超小型化。此外，这样的体声波谐振器的优势还在于其可实现高品质因数值(滤波器的主要性质)。这样的体声波谐振器还可在与个人通信系统(PCS)和数字无线系统(DCS)的频带相等的频带运行。体声波谐振器为形成有谐振部的结构，该谐振部通过在基板上顺序地层叠下部电极、压电层和上部电极而形成。当向第一电极和第二电极施加电能以在压电层中诱发电场时，电场会在压电层中引起压电现象。这样的压电现象使谐振部沿着预定的方向振动。因此，在与谐振部的振动方向相同的方向上产生体声波，从而引起谐振现象的产生。[现有技术文献][专利文献]美国公开专利公报第2008-0081398号技术实现要素：本发明的目的在于提供一种能够防止电极的氧化而提高可靠性，并提高形成于电极上的压电层的晶体取向性的体声波谐振器。根据本发明的一实施例的体声波谐振器的多个电极中的至少一个可以由钼和钽的合金制造。根据本发明的一实施例的体声波谐振器可以防止电极的氧化而确保可靠性，且可以提高形成于电极上的压电层的晶体取向性。并且，在制造体声波谐振器的供应中，可以相对利用的蚀刻物质而具有优异的特性。附图说明图1是根据示例的体声波谐振器的剖视图。图2是示出钼(Mo)的电位-pH图。图3示出了钼(Mo)-钽(Ta)合金的相图。图4示出了每种类型的钼(Mo)合金的拉曼位移。图5示出了根据示例的钼(Mo)-钽(Ta)合金的薄层电阻(sheetresistance)的变化。图6是示出根据示例的在钼(Mo)-钽(Ta)合金上的氮化铝(AlN)的晶体取向的示图。图7和图8是根据示例的滤波器的示意性电路图。符号说明110：基板112：气腔120：绝缘层130：膜135：谐振部140：第一电极150：压电层160：第二电极170：保护层180：电极焊盘1000、2000：滤波器1100、1200、2100、2200、2300、2400：体声波谐振器具体实施方式后述的对本发明的详细说明为能够实时本发明的特定实施例，且参照附图进行说明。为了使本领域的从业人员能够实施这些实施例而进行充分详细的说明。应当理解到本发明的多种实施例虽然互不相同，但无须非彼此排他。例如，本说明书中记载的特定形状、结构以及特性在不脱离本发明的精神和范围的情况下，可以以其他实施例实现。并且，各个公开的实施例内的个别构成要素的位置或者布置可以在不脱离本发明的精神和范围的情况下，存在多种变更。因此，后述的详细说明不应具有限定性的含义，如被适当地说明，应根据权利要求所主张的内容和其等同范围以及权利要求项而限定。附图中类似的附图符号在多个方面指相同或类似的功能。以下，为使在本发明的所属
技术领域：
具有基本知识的人员能够容易实时本发明，而参考附图对本发明的实施例进行详细的说明。图1是示出根据示例的体声波谐振器的剖视图。参照图1的示例，根据示例的体声波谐振器100可以是薄膜体声波谐振器(FilmBulkAcousticResonator，FBAR)，并且可以包括基板110、绝缘层120、气腔112和谐振部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绝缘层120，从而使基板110和谐振部135电绝缘。绝缘层120可以通过化学气相沉积方法、RF磁控溅射方法或蒸发法中的一个工艺而在基板110上利用二氧化硅(SiO2)、氮化硅(Si3N4)、氧化铝(Al2O3)及氮化铝(AlN)中的至少一个而形成。气腔112可以形成于绝缘层120之上。气腔112设置在谐振部135的下方，以使谐振部135沿预定方向振动。在示例中，气腔112通过以下工艺形成：首先在绝缘层120上形成气腔牺牲层图案；接下来，在这样的蚀刻工艺之后，在气腔牺牲层图案上形成膜130；然后蚀刻气腔牺牲层图案并将其去除。膜130可以起到氧化保护膜的功能，或者起到保护基板110的保护层的功能。虽然没有在图1中示出，但是在膜130上可以形成有由氮化铝(AlN)制造的籽晶层。具体地，籽晶层可以布置在膜130和电极140之间。虽然没有在图1中示出，在绝缘层120上还可以形成有蚀刻停止层。在该示例中，蚀刻停止层用于保护基板110和绝缘层120免受蚀刻工艺影响，也可用作在蚀刻停止层上沉积其它各种层所需的基底。谐振部135可以包括第一电极140、压电层150和第二电极160。第一电极140、压电层150和第二电极160可以依次层叠。第一电极140从绝缘层120的部分区域的上部向气腔112上部的膜130延伸而形成，压电层150形成在气腔112上部的第一电极140上，第二电极160可以从绝缘层120的其他区域的上部在气腔112上部的压电层150上形成。第一电极140、压电层150和第二电极160的沿垂直方向重叠的共同区域可以位于气腔112的上部。压电层150是通过将电能转化为声波形式的机械能来产生压电效应的部件。例如，压电层150可以由氮化铝(AlN)、氧化锌(ZnO)、铅锆钛氧化物(PZT，PbZrTiO)中的一个形成。并且，压电层150还可以包括稀土类金属(Rareearthmetal)。作为一个示例，稀土类金属可以包括钪(Sc)、铒(Er)、钇(Y)和镧(La)中的至少一个。谐振部135可以被分为有源区和非有源区。谐振部135的有源区是指这样的区域：当将RF信号等电能施加到第一电极140和第二电极160的情况下，因在压电层150产生的压电现象而沿预定方向振动以产生谐振。有源区对应于气腔112上方的第一电极140、压电层150和第二电极160沿垂直方向彼此叠置的区域。谐振部135的非有源区是即使电能被施加到第一电极140和第二电极160，也不会通过压电现象发生谐振的区域。例如，非有源区对应于有源区的外部的区域。谐振部135利用压电效应输出具有特定频率的RF信号，具体地，谐振部135可以输出具有对应于压电层150的压电现象所引起的振动的谐振频率的RF信号。保护层170设置在谐振部135的第二电极160上，且可以防止第二电极160暴露在外面而被氧化。另外，可以形成有用于给第一电极140和第二电极160施加电信号的电极焊盘180。图2是示出钼(Mo)的电位-pH的图。通常，第一电极140和第二电极160由金(Au)、钛(Ti)、钽(Ta)、钼(Mo)、钌(Ru)、铂(Pt)、钨(W)、铝(Al)、铱(Ir)和镍(Ni)中的一个构成。尤其，可以为了提高形成于第一电极140上的压电层150的期望的晶体取向而使用钼(Mo)。然而，参照图2，钼(Mo)材料具有如下潜在的问题：pH为4至7时，其趋向于溶解，在其它pH区域，其趋向于被氧化。为了解决上述问题，钼(Mo)被密闭地密封(hermeticsealing)以进行钝化处理。然而，即使在对钼(Mo)进行如上所述的钝化处理的情况下，当钼(Mo)在湿气处理工艺过程中被暴露于湿气时，将理解的是，钼(Mo)也会被氧化。由于被氧化的钼(Mo)还具有高的溶解度，因此这样的氧化会导致可靠性问题。具体地讲，为了将第一电极140连接到外部电路，当图1的第一电极140的特定区域通过沟槽而敞开，然后连接到电极焊盘180时，引起连接缺陷和接触缺陷。为了解决上述问题，在第一电极140和第二电极160由除了钼(Mo)之外的金属形成的示例中，在沉积压电层150时，可能出现取向性降低的问题。根据本发明的一实施例，第一电极140和第二电极160可以包括含钼(Mo)的合金。一个示例中，第一电极140和第二电极160中的一个可以由钼(Mo)-钽(Ta)合金制造。根据本发明的一实施例，第一电极140和第二电极160中的一个可以由钼(Mo)-钽(Ta)合金制造，从而实现第一电极140和第二电极160的低电阻率特性，也可以容易进行蚀刻工艺。进而，可以实现压电层150的高晶体取向性。此时，钼(Mo)-钽(Ta)合金中的钽(Ta)的含量可以为0.1～50原子％，优选钼(Mo)-钽(Ta)合金中的钽(Ta)的含量为0.1～30原子％。图3示出了钼(Mo)-钽(Ta)合金的相图。参照图3，当钼(Mo)-钽(Ta)合金在液相下的温度降低时，是以单一相形成的均质固溶体，因此为都是体心立方(BCC)且原子结构相同。因此，在用钼(Mo)-钽(Ta)合金构成第一电极140的情况下，可以改善形成于第一电极140上的压电层的晶体取向性。参照图3，在钼(Mo)-钽(Ta)合金中的钽(Ta)的含量为30原子％以下的情况下，溶解温度几乎一致，但是在超过30原子％的情况下，溶解温度急剧上升，因此在用钼(Mo)-钽(Ta)合金制造第一电极140和第二电极160时，可能存在问题。根据本发明的一实施例，通过利用包含0.1～30原子％的钽(Ta)含量的钼(Mo)-钽(Ta)合金，可以容易地制造第一电极140和第二电极160。图4示出了不同类型的钼(Mo)合金的拉曼位移(Ramanshift)。具体地讲，图4示出了对钼(Mo)合金的样品在执行了8585可靠性测试(85℃的温度、85％的湿度下的测试)之后的拉曼位移的结果。图4中，钼(Mo)-铌(Nb)合金中的铌(Nb)含量可以为4.6～6.2原子％，钼(Mo)-钽(Ta)合金中的钽(Ta)含量可以为3.3～3.8原子％。图4中，氧化钼(MoO2、MoO3)的拉曼位移(Ramanshift)可以作为基准峰值(Peak)而进行参考。没有进行8585可靠性测试的钼(Mo_1)的拉曼位移中，没有检测到与氧化钼(MoO2、MoO3)的图形类似的峰值(Peak)；但是进行了8585可靠性测试的钼(Mo_2)的拉曼位移中，检测到了与氧化钼(MoO2、MoO3)的图形类似的峰值，因此可以确认被氧化，也可以从钼(Mo)-铌(Nb)合金得出类似的结果。但是，如果观察钼(Mo)-钽(Ta)合金的拉曼位移，其维持大致平坦的数值，因此可以确认钼(Mo)-钽(Ta)合金几乎不被氧化。因此，根据本发明的一实施例，通过用钼(Mo)-钽(Ta)合金制造第一电极140、第二电极160中的至少一个电极，可以解决使用纯钼(Mo)时可能产生的氧化问题，因此可以提高环境可靠性。图5示出了根据本发明的一实施例的钼(Mo)-钽(Ta)合金的薄层电阻的变化。具体地讲，示出了在对钼(Mo)合金的试样执行8585可靠性测试(85℃的温度、85％的湿度下的测试)之后薄层电阻的改变的结果，能够观察到，纯钼(Mo)的薄层电阻在沉积后的8585可靠性测试进行两天之后急剧增大，且超出了测量范围。然而，即使在8585可靠性测试进行三天之后，钼(Mo)-钽(Ta)合金的薄层电阻的改变率(％)仍低于50％。此外，即使在高温和高湿度环境下，所述合金的薄层电阻的改变也不明显。提供于下面的表1以示出根据本发明的一实施例的钼(Mo)合金的蚀刻特性。如上所述，气腔112通过对气腔牺牲层图案进行蚀刻来形成。可以使用氟化氙(XeF2)来执行对气腔牺牲层图案的蚀刻工艺。此时，可以在形成图1的第一电极140和第二电极160中的一个之后执行蚀刻工艺。在电极通过蚀刻工艺被不必要地蚀刻或腐蚀的示例中，可能出现不能确保声波谐振器的可靠的谐振性能的问题。根据本发明的一实施例，电极由钼(Mo)-钽(Ta)合金制造，以确保针对蚀刻物质的优异的特性(如上所述)。表1是示出纯钼(Mo)和钼(Mo)-钽(Ta)合金相对于氟化氙(XeF2)的蚀刻特性的表。为了执行表1的测试，在沉积纯钼(Mo)和钼(Mo)-钽(Ta)合金之后，去除具有预定沉积厚度的沉积层的一部分，所述一部分呈直径为30μm的圆形区域的形状，并利用氟化氙(XeF2)对圆形区域的内部进行蚀刻。[表1]沉积的厚度圆形的直径蚀刻的量钼(Mo)224nm68.99μm38.99μm钼(Mo)-钽(Ta)合金136nm51.13μm21.13μm由表1可知，纯钼(Mo)的圆的尺寸从30μm增大至68.99μm，从而蚀刻掉38.99μm，而钼(Mo)-钽(Ta)合金圆的尺寸从30μm增大至51.13μm，从而蚀刻掉21.13μm。因此，蚀刻掉的钼(Mo)-钽(Ta)合金比蚀刻掉的钼(Mo)少了大约50％，并且能够观察到，当考虑到沉积的厚度时，蚀刻掉的钼(Mo)-钽(Ta)合金比蚀刻掉的钼(Mo)少了大约25％。也就是说，即使钼(Mo)-钽(Ta)合金在牺牲气腔层图案的蚀刻环境下不可避免地暴露于外部的示例中，由于针对氟化氙(XeF2)的优异的特性而确保了可靠性。图6是示出根据示例的在钼(Mo)-钽(Ta)合金上的氮化铝(AlN)的晶体取向的示图。图6(a)示出在钼(Mo)和钼(Mo)-钽(Ta)合金上沉积氮化铝(AlN)时的摇摆曲线(Rockingcurve)，图6(b)示出在钼(Mo)和钼(Mo)-钽(Ta)合金上沉积氮化铝(AlN)时的半高宽(FWHM)。在钼(Mo)-钽(Ta)合金上沉积氮化铝(AlN)时，钼(Mo)和钼(Mo)-钽(Ta)合金分别以0.23μm的厚度被制造，氮化铝(AlN)被以0.9μm的厚度制造。参照图6(a)，能够观察到，氮化铝(AlN)在钼(Mo)-钽(Ta)合金和纯钼(Mo)上都向c轴方向([0002方向])生长。然而，参照图6(b)氮化铝(AlN)的半高宽(FWHM)在纯钼(Mo)中为1.6308°，相反，在钼(Mo)-钽(Ta)合金中为1.5986°，因此半高宽(FWHM)在钼(Mo)-钽(Ta)合金上比在纯钼(Mo)上更低。即，相比在纯钼(Mo)上形成由氮化铝(AlN)制造的压电层，在钼(Mo)-钽(Ta)合金上形成由氮化铝(AlN)制造的压电层的情况下可以实现更高的晶体取向性。表2是表示根据本发明的实施例的电极由钼(Mo)-钽(Ta)合金制造的谐振器、和根据比较例的电极由钼(Mo)制造的的谐振器被制造后测量的值的表。实施例中，图1的第一电极140和第二电极160分别由具有0.23μm和0.24μm厚度的钼(Mo)-钽(Ta)合金制造，比较例中，图1的第一电极140和第二电极160分别由具有0.23μm和0.24μm的厚度的钼(Mo)制造。[表2]所述表2中，通过给谐振器施加20V的电压而测量了泄露电流(Leakagecurrent)。在实施例中没有检测到泄露电流，相反，比较例中检测到了0.168nA的泄露电流，检测到的泄露电流对应于谐振器的单位面积的泄露密度的计算结果为1.675*10-6。这是因为，相比上述的在纯钼(Mo)上形成由氮化铝(AlN)制造的压电层的情况，在钼(Mo)-钽(Ta)合金上形成由氮化铝(AlN)制造的压电层的情况下，可以实现更好的晶体取向性。根据本发明的一实施例，可以通过由钼(Mo)-钽(Ta)合金制造电极而减少谐振器的泄露电流、并且，在所述表2的实施例中，有效机电耦合系数(electromechanicalcouplingcoefficient)的平方值(Kt2)的测量值为6.44；比较例中，有效机电耦合系数(electromechanicalcouplingcoefficient)的平方值(Kt2)的测量值为5.93。即，根据本发明的一实施例，可以用钼(Mo)-钽(Ta)合金制造电极而提高有效机电耦合系数(electromechanicalcouplingcoefficient)的平方值(Kt2)。图7和图8是根据示例的滤波器的示意性电路图。图7和图8的滤波器中应用的多个体声波谐振器中的每个对应于图1中示出的体声波谐振器。参照图7，根据示例的滤波器1000使用梯型滤波器结构来形成。具体地讲，滤波器1000包括多个体声波谐振器1100和1200。第一体声波谐振器1100可以串联连接于信号输入端(输入信号RFin)和信号输出端(输出信号RFout)之间。此外，第二体声波谐振器1200连接在信号输出端和地之间。参照图8，根据本发明的一实施例的滤波器2000可以以点阵式(latticetype)滤波器结构形成。具体地讲，滤波器2000包括多个体声波谐振器2100、2200、2300和2400，以对平衡(balanced)输入信号RFin+和RFin-进行滤波并输出平衡(balanced)输出信号RFout+和RFout-。以上，根据限定的实施例及附图对本发明的具体构成要素等特定事项进行了说明，但这只是为了助于本发明的更为整体的理解而提供的说明，本发明不限于所述实施例，在本发明的所属
技术领域：
中具有基本知识的人员可以从这种记载尝试多种修改和变形。因此，本发明的思想不应局限于上文中说明的实施例，权利要求书的范围以及其等同的变形形态都应属于本发明的思想范围内。当前第1页1 2 3