具有框架的谐振器以及制造该谐振器的方法与流程

本申请要求于2016年2月17日在韩国知识产权局提交的10-2016-0018277号韩国专利申请的优先权的权益，该申请的全部公开内容出于所有目的通过引用包含于此。

具体描述涉及一种具有圆圈(rim)式框架的谐振器和制造该谐振器的方法。

背景技术：

通过使用在基板的厚度或深度方向上的声波产生谐振的体声波(baw)谐振器(bawr)是公知的。这种baw谐振器具有如下构造：具有相对高的声阻抗的电极设置在介于其间的压电层的两侧。

在baw谐振器中，根据压电层特性产生在宽度方向上的声波以及在厚度方向上的声波，由于该压电层特性而发生损失，从而降低品质因数。

技术实现要素：

提供本发明内容从而以简化形式介绍在下面的具体实施方式中进一步描述的发明构思的选择。本发明内容并不意在确定所要求保护的主题的关键特征或必要特征，也不意在用于帮助决定所要求保护的主题的范围。

根据一个总的方面，一种谐振器包括：谐振部，包括第一电极、第二电极和位于所述第一电极和所述第二电极之间的压电层；框架，设置在所述谐振部的外缘处，所述框架的一部分覆盖所述第二电极的外端部。

所述谐振器还可包括：基板，定位成与设置在所述谐振部上的所述框架背对，其中，气隙形成在所述基板和所述谐振部之间。

膜层可位于所述基板和所述谐振部之间。

所述第二电极的外端部可埋设在所述框架和所述压电层之间，而没有向外部暴露。

可使用与所述压电层的材料相同的材料来形成所述框架。

可使用与所述第二电极的材料不同的金属来形成所述框架。

所述框架的材料可具有比所述第二电极的材料的蚀刻选择比高的蚀刻选择比。

根据另一总的方面，一种制造谐振器的方法包括：层叠第一电极和压电层；将第二电极层叠在所述压电层上；将框架层形成在所述第二电极上，其中，所述第二电极埋设在所述框架层和所述压电层之间。

所述第二电极可不形成在所述压电层的上部区域的将要形成框架的部分上。

所述方法还可包括：沿着所述框架层的外缘形成掩膜层，从而将掩膜层设置在所述框架层上；蚀刻所述框架层的一部分；去除所述掩膜层。

所述方法还可包括：将所述框架层的材料构成为具有比所述掩膜层高的蚀刻选择比；由与所述压电层的材料相同的材料形成框架层。

所述方法还可包括：将所述框架层的材料构成为具有比所述掩膜层和所述第二电极高的蚀刻选择比；由与所述压电层的材料不同的材料形成框架层。

所述第二电极可被创建成用作蚀刻阻挡层。

所述第二电极可埋设在所述框架层和所述压电层之间。

所述框架层可形成为覆盖所述第二电极的外端部。

所述框架层可形成在所述第二电极和所述压电层上。

根据另一总的方面，一种谐振器包括：压电层；电极，位于所述压电层上；框架，从所述压电层延伸，以位于所述电极的外周端部。

所述电极的一部分可被保持在所述框架和所述压电层之间。

通过所述框架颗确保所述电极的外周抵着所述压电层，其中，所述框架朝所述电极向下倾斜。

其他特征和方面将从以下具体实施方式、附图和权利要求显而易见。

附图说明

图1是根据实施例的谐振器的示意性截面图。

图2至图8是顺次示出根据实施例的制造谐振器的方法的过程的部分的视图。

在整个附图和具体实施方式中，相同的附图标号指代相同的元件。附图可不按照比例绘制，为了清楚、说明及简洁起见，附图中的元件的相对尺寸、比例和描绘可以被夸大。

具体实施方式

提供以下具体实施方式以帮助读者获得对这里所描述的方法、装置和/或系统的全面理解。然而，这里所描述的方法、装置和/或系统的各种变换、修改及等同物在理解本申请的公开之后是显而易见的。例如，这里所描述的操作顺序仅仅是示例，其并不限于这里所阐述的顺序，而是除了必须以特定顺序发生的操作之外，可作出在理解本申请的公开之后将是显而易见的改变。此外，为了提高清楚性和简洁性，可省略对于本领域的技术人员来说公知的特征的描述。

这里所描述的特征可以以不同的形式实施，并且将不被解释为被这里所描述的示例所限制。更确切的说，已经提供了这里所描述的示例，仅仅为了示出实施在理解本申请的公开之后将是显而易见的这里所描述的方法、装置和/或系统的许多可行方式中的一部分。

在整个说明书中，将理解的是，当诸如层、区域或晶圆(基板)的元件被称为“位于”另一元件“上”、“连接到”另一元件或“结合到”另一元件时，该元件可以直接“位于”其他元件“上”、“连接到”其他元件或“结合到”其他元件，或者可存在介于两者之间的其他元件。相比之下，当元件被称为“直接位于”另一元件“上”、“直接连接到”另一元件或“直接结合到”另一元件时，可能不存在介于两者之间的元件或层。相同的附图标记始终指代相同的元件。如这里所使用地，术语“和/或”包括一个或更多个相关联列出的项的任意组合或所有组合。

将清楚的是，尽管可在这里使用术语第一、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/或部分不应当受这些术语的限制。这些术语仅仅用于将一个构件、组件、区域、层或部分与另一构件、组件、区域、层或部分区分开。因而，在不脱离实施例的教导的情况下，以下论述的第一构件、组件、区域、层或部分可以被称为第二构件、组件、区域、层或部分。

这里可使用诸如“在上方”、“上面”、“在下方”以及“下面”等的空间相关术语以容易地进行描述，从而描述如图所示的一个元件相对于另一(多个)元件的关系。将理解的是，空间相关术语意图包含除了图中所示的方位以外装置在使用或操作中的不同方位。例如，如果图中的装置颠倒，则描述为相对于其他元件“在上方”或处于“上面”的元件或特征于是将被定位为相比于其他元件或特征“在下方”或处于“下面”。因而，术语“在上方”可根据图中的特定方向包括上方和下方两种方位。装置可按照其他的方式定位(例如，旋转90度或处于其他方位)且可对这里使用的空间相关描述符做出相应解释。

这里使用的术语仅用于描述特定实施例且不限于该描述。如这里所使用的，除非上下文另外清楚地指出，否则单数形式也意图包括复数形式。此外，还将理解的是，在说明书中所使用的术语“包括”和/或“包含”指定存在所陈述的特征、整体、步骤、操作、构件、元件和/或其的组，但是不排除存在或添加一个或更多个其他特征、整体、步骤、操作、构件、元件和/或其的组。

以下，将参照示图描述实施例。在附图中，例如，由于制造技术和/或公差，可估计所示的形状的变型。因而，实施例不应被理解为局限于这里所示的区域的特定形状，而是应当理解为例如包括制造中所产生的形状的变化。以下实施例还可由它们中的一个或组合构成。

以下描述的内容可具有各种构造，但是不限于此。

为了防止品质因数(qf)的降低，通常框架设置在谐振器的端部上，从而减少插入损耗且显著增加qf，以使根据实施例的谐振器的性能可提高。

作为在这样的谐振器上形成框架的方法，例如可使用剥离法(liftoffmethod)。例如，在针对框架的成形而执行图案化时光阻剂以底切的方式形成在压电层上。之后，使用提供高度的线性的溅射法(sputteringmethod)或电子束蒸发法(electronbeamevaporationmethod)来对框架进行沉积，随后使光阻剂从框架剥离，由此形成框架。

然而，在使用这种剥离法在谐振器上形成框架的情况下，难以精确地实现框架的线性特性或关键尺寸。此外，在光阻剂的剥离之后可保留诸如环状突起的残留物。

图1是根据实施例的谐振器的示意性截面图。

如图1所示，根据实施例的谐振器包括：谐振部150，包括第一电极151、第二电极152和设置在第一电极151与第二电极152之间的压电层153；框架170，设置在谐振部150的外缘部处。框架170的至少一部分覆盖第二电极152的外端部或外周部。

参照图1，根据实施例的谐振器还包括基板110，所述基板110被设置成与设置在谐振部150上的框架170背对。换句话说，基板110和框架170之间夹着谐振部150。

基板110被设置为硅基板或绝缘体上硅(soi，silicon-on-insulator)式基板。

气隙130形成在基板110和谐振部150之间。膜层140介于谐振部150和基板110之间。

此外，气隙130形成在基板110和膜层140之间。通过气隙130，膜层140的至少一部分与基板110分开。

因为谐振部150形成在膜层140上，所以谐振部150也通过气隙130与基板11分开。

由于气隙130形成在基板110和膜层140之间，因此在压电层153中产生的声波不受基板影响。

另外，通过气隙130提高了在谐振部150中产生的声波的反射特性。

气隙130是阻抗近似无限大的空的空间，因此声波保持在谐振部150中而没有损失。

因此，通过气隙130显著地减少了声波在厚度方向上的损失，并提高了谐振部150的品质因数。

膜层140设置在气隙130的上部，以维持气隙的形状且用于支撑谐振部150的结构。

使用sio2或其他合适的材料形成膜层140。

如下所述，膜层140由多个膜构成，以用作在通过对牺牲层蚀刻而形成气隙130过程中的蚀刻阻挡层(etchstoplayer)。

例如，如图1所示，膜层140包括由例如sio2形成的第一膜141和由例如sinx或其他合适的材料形成且设置在第一膜141上的第二膜142。

为了保护基板110，用作蚀刻阻挡层的阻挡层120也形成在基板110上。阻挡层包括siox、sinx或其他合适的材料。

如上所述，谐振部150包括第一电极151、第二电极152和压电层153。通过从下部顺次地层叠第一电极、压电层和第二电极来形成谐振部150。

因此，压电层153设置在第一电极151和第二电极152之间。

例如，当谐振部150形成在膜层140上时，膜层140、第一电极151、压电层153和第二电极152顺次地层叠在基板110之上。

谐振部150通过使压电层153根据被施加到第一电极151和第二电极152的信号来产生谐振频率和反谐振频率。

使用诸如金(au)、钼(mo)、钌(ru)、铝(al)、铂(pt)、钛(ti)、钨(w)、钯(pd)、铬(cr)、镍(ni)的金属或其他合适的导电材料来形成第一电极151。

第二电极152由诸如铬(cr)、镍(ni)、钽(ta)、钌(ru)的金属或其他合适的金属形成或者由诸如氮化钽(tan)、氮化钛(tin)的材料或其他合适的材料形成。

谐振部150使用压电层153的声波。例如，当信号被施加到第一电极151和第二电极152时，在压电层的厚度方向上产生机械振动，以产生声波。

在这种情况下，作为压电层153的材料，可使用诸如zno、aln、sio2等。

当产生的施加信号具有为压电层的厚度近似2倍的波长时发生压电层153的谐振效果。压电层153可形成为具有等于期望的谐振波长的1/2的厚度。

当发生谐振效果时，因为电阻抗快速改变，所以使用根据实施例的谐振器作为能够被构造为用于选择所通过或衰减的特定频带(或多个频带)的滤波器。

第一电极151从谐振部150向外延伸，第一电极151的延伸部连接到第一连接部(未示出)。

另外，第二电极152连接到第二连接部182。

第一连接部和第二连接部182被设置成确认谐振器特性且因此执行频率微调(frequencytrimming)，但是不限于此。

框架170设置在谐振部150的上部。

框架170形成为被形成在或重叠于谐振部150的外周缘的环或圆圈形式，但是不限于此。作为另一示例，框架170可形成为多个弧形。

在根据实施例的谐振器的情况下，框架170按照框架170的至少一部分覆盖第二电极152的外端部的方式形成。因而，第二电极152的外端部埋设在框架170和压电层153之间，而没有向外暴露。

根据实施例的谐振器使用框架170朝向谐振部150的外部、向谐振部的内部沿宽度(水平)方向反射声波，从而由此防止声波的能量损失。

因为框架170用于减少能量损失，所以根据实施例的谐振器确保了相对高的品质因数和kt2(机电耦合系数)值。

在根据实施例的谐振器用作滤波器、双工器(duplexer)等的情况下，相对高的品质因数增大了在不同频带中的阻断特性。相对高的kt2值确保了带宽，以增大在执行发送和接收时的数据传输量和数据传输率。

根据实施例的框架170由压电材料、介电材料、金属或其他合适的材料形成。例如，可使用aln、sio2、tio2、金(au)、钼(mo)、钌(ru)、钛(ti)、铜(cu)、钨(w)和铝(al)中的任一种或任意组合来形成框架170或使用上述材料中的任一种被用作主要成分的合成材料来形成框架170。

根据实施例的框架170由与压电层153的材料相同的材料形成，但是不限于此。

然而，在根据实施例的谐振器的情况下，通过使用电子束蒸发法或溅射法来沉积框架层且随后使用蚀刻处理从框架层去除一部分来形成框架170。在框架170由与压电层153的材料不同的材料形成的情况下，在框架170由例如金属形成的情况下，框架170由与第二电极152的材料不同的金属形成。详细地，作为框架170的材料，使用与第二电极的材料相比具有足够高的蚀刻选择比(etchingselectivity)的材料。

例如，当框架170由钼(mo)形成时，第二电极152由铬(cr)形成。

下面，描述根据实施例的制造谐振器的方法。

首先，在基板110上形成阻挡层120。

阻挡层120用于在牺牲层(未示出)被去除以形成气隙130时保护基板110。

阻挡层120由siox、sinx或其他合适的材料形成，但是不限于此。

接下来，在阻挡层120上形成牺牲层。作为牺牲层的材料，可使用多晶硅、聚合物等。

将使用稍后执行的蚀刻处理去除牺牲层，以形成气隙130。

随后，膜层140形成在牺牲层的上部。

为了形成膜层140，例如，根据用于形成膜层140的材料选择性地使用在化学气相沉积(cvd)法、溅射法等的沉积法中的合适的方法。

例如，通过形成由例如sio2等形成的第一膜141且随后在第一膜141上形成由例如sinx等形成的第二膜142来形成膜层140。

随后，第一电极151和压电层153顺次地形成在膜层140上。

图2至图8是顺次示出根据实施例的制造谐振器的方法的过程的部分的视图。

如图2所示，通过将导电层沉积在膜层140(见图1)的上部上且随后通过例如图案化来从导电层去除一部分来形成第一电极151。

另外，通过将压电材料沉积在第一电极151上来形成压电层153。

在实施例中，使用钼(mo)形成第一电极151，但是不限于此。例如，作为第一电极151的材料，使用诸如金(au)、钌(ru)、铝(al)、铂(pt)、钛(ti)、钨(w)、钯(pd)、铬(cr)、镍(ni)的各种类型的金属。

在实施例中，压电层153由aln形成，但是不限于此。例如，作为压电层153的材料，采用诸如zno、sio2等的各种类型的压电材料。

如图3所示，第二电极152形成在压电层153上。

通过在压电层153上形成导电层、将光阻剂沉积在导电层上以待通过光刻处理被图案化且使用图案化的光阻剂作为掩膜来形成导电图案而形成第二电极152。

在压电层153的上部区域的将要形成框架170的部分上，不形成用于形成第二电极152的导电层。

在实施例中，第二电极152由铬(cr)形成，但是不限于此。例如，作为第二电极152的材料，使用诸如镍(ni)、钽(ta)、钌(ru)等的金属或诸如氮化钽(tan)、氮化钛(tin)的材料或其他合适的材料。

随后，为了形成框架170，如图4所示，在压电层153和第二电极152上形成框架层172。根据实施例，使用电子束蒸发法或溅射法来沉积框架层。

框架层172被形成为例如通过连续地沉积压电材料、介电材料、金属或其他合适的材料而具有预定厚度，以用作框架，第二电极152由此埋设在框架层172和压电层153之间。

例如，使用aln、sio2、tio2、金(au)、钼(mo)、钌(ru)、钛(ti)、铜(cu)、钨(w)和铝(al)中的任一种或任意组合来形成框架层172或使用上述材料中的任一种被用作主要成分的合成材料来形成框架层172。

在如以上形成的框架层172的情况下，例如，诸如硬掩膜的掩膜层160形成在框架层172的大致与框架的宽度对应的区域上，如图5所示。

通过例如沉积诸如铬(cr)、钽(ta)、钌(ru)的金属或其他合适的金属或沉积诸如sinx、tan、tin的材料或其他合适的材料，随后被图案化，来形成掩膜160。

接下来，如图6所示，通过蚀刻处理去除框架层172的仅一部分。

在这种情况下，使用能够蚀刻框架层172的材料的蚀刻剂、溶液或气体。

当框架层172由与压电层153的材料相同的材料形成时，当框架层172由例如压电材料形成时，选择具有比掩膜层160的材料的蚀刻选择比高的蚀刻选择比的框架层172的材料，由此蚀刻框架层的一部分，以使第二电极152在不损坏掩膜层的情况下暴露。

第二电极152用作蚀刻阻挡层。第二电极152的材料为金属，因此提供其上没有残余物的平滑表面。

可选地，当框架层172由与压电层153的材料不同的材料形成时，当框架层172例如由金属形成时，选择与掩膜层160和第二电极152的材料相比具有足够高的蚀刻选择比的框架层172的材料，由此蚀刻框架层的一部分，以允许第二电极152暴露，而不损坏掩膜层和第二电极。

在这种情况下，第二电极152用作蚀刻阻挡层。第二电极152由具有与框架层172的材料的蚀刻选择比不同的蚀刻选择比的金属形成，由此呈现其上没有残留物的平滑表面。

例如，框架170的框架层172由钼(mo)形成，掩膜层160由钽(ta)形成，第二电极152由铬(cr)形成。

如图7所示，通过分层、溶解、蚀刻或其他合适的去除措施来选择性地去除掩膜层160。

因此，谐振部150的中间区域被构造为压电层153设置在第一电极151和第二电极152之间的三明治形式，框架170在第二电极的外侧端部附近完成。

随后，第一连接部和第二连接部182被形成为分别将外电连接提供至第一电极151和第二电极152。如图8所示，第二连接部182形成在框架170的从谐振部向外延伸的部分上。

第一连接部和第二连接部182由例如诸如金(au)、铜(cu)的金属或其他合适的导体形成。

使用连接部以执行频率微调且随后形成气隙130(见图1)来确认谐振部150(见图1)或滤波器的特性。

通过去除如上所述的牺牲层来形成气隙130。例如，当牺牲层由多晶硅形成时，可使用蚀刻气体来去除牺牲层，但是不限于此。

这样，在通过对牺牲层进行蚀刻来形成气隙130的过程中，当膜层140(见图1)由多个膜层形成时，形成在第一膜141上的第二膜142用作蚀刻阻挡层，由此保护在第二膜142上形成的第一电极151或压电层153。

如上所述，根据实施例，通过在谐振器上设置框架，可提高品质因数且可减少插入损耗。此外，可显著减少在形成根据现有技术的框架中所导致的线性、倾斜或尺寸的变化。另外，去除了会不利地影响性能的诸如突起的残留物。

因此，形成在谐振器上的框架的高度和宽度、框架的倾斜面的角度等可被控制以实现精确尺寸。详细地，通过框架所实现的例如品质因数等的谐振器特性中的提高可再生地大致均一，由此可获得恒定的且精确的kt2(机电耦合系数)值和带宽。

虽然本公开包括具体示例，但在理解本申请的公开之后将显而易见的是，在不脱离权利要求及其等同物的精神及范围的情况下，可在这些示例中作出形式和细节上的各种变化。这里所描述的示例将仅仅被理解为描述性意义，而非出于限制的目的。在每个示例中的特征或方面的描述将被理解为可适用于其他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/或如果按照不同的形式组合和/或通过其他组件或它们的等同物替换或增添描述的系统、架构、装置或电路中的组件，则可获得合适的结果。因此，本公开的范围并不通过具体实施方式限定而是通过权利要求及其等同物限定，权利要求及其等同物的范围之内的全部变换将被理解为包括在本公开中。