专利名称：压电薄膜谐振器及其制造方法
技术领域：
本发明的特定方面涉及压电薄膜谐振器和用于制造压电薄膜谐振器的方法。
背景技术：
随着诸如移动电话单元的移动通信设备的快速普及，对小且轻的谐振器以及具有该谐振器的滤波器的需求增大。近来，开发具有仅允许在特定频率范围中的电信号通过的特性的高频通信用滤波器，该特性是通过组合具有压电材料的表面声波谐振器和使用压电薄膜的厚度振动的压电薄膜谐振器而获得的。使用表面声波谐振器或压电薄膜谐振器的滤波器的外形小于电介质滤波器的外形。并且，表面声波谐振器的Q值高于电介质滤波器的Q值。因此，表面声波谐振器适合于需要陡的滚降特性的移动通信设备(诸如小的移动电话单元)的高频组件。双工器用作具有表面声波谐振器或压电薄膜谐振器的梯型滤波器的应用组件。双工器具有收发功能，并用作发送信号频率与接收信号频率不同的无线设备。存在作为压电薄膜谐振器的FBAR (膜体声波谐振器)类型和SMR (固态装配型谐振器)类型。FBAR类型的压电薄膜谐振器具有在基板上按照下电极、压电薄膜和上电极的顺序层叠的层叠结构。在下电极和上电极之间夹着压电膜的区域是谐振部。在谐振部的下电极的下方形成腔。另一方面，SMR类型的压电薄膜谐振器具有替代腔而设置声学多层膜的结构。声学多层膜具有这样的结构其中具有较高声阻抗并具有λ/4的厚度的膜和具有较低声阻抗并具有λ/4的厚度的膜层叠(λ :声波的波长)。使用压电薄膜谐振器的滤波器或双工器具有频率的温度特性。随着移动电话单元等的性能变得越高，需要改进温度特性，并且需要降低诸如谐振频率或反谐振频率的频率的温度系数的绝对值。日本专利申请公报No. 58-137317 (以下称为文献I)公开一种如图5所示在压电膜之间设置温度系数的符号与压电膜的温度系数的符号相反的薄膜，并且降低了频率的温度系数的绝对值。Qiang Zou和6个人的“High Coupling CoefficientTemperature Compensated FBAR Resonator for Oscillator Application with WidePulling Range，，(Frequency Control Symposium, 2010IEEE International, p646_651)公开了如图2所示在下电极和压电膜之间设置充当温度补偿膜的氧化硅膜，金属膜覆盖氧化硅膜，改善了频率的温度特性，并且提高了机电耦合系数(K2)。在压电薄膜谐振器中，压电膜的配向性是用于确定谐振特性的重要因素之一。但是，压电膜的配向性可能紊乱，如在文献I的结构中担当温度补偿膜的薄膜由压电膜夹着的情况下。
发明内容
根据本发明的方面，提供了一种压电薄膜谐振器，其包括下电极，其设置在基板上；压电膜，其设置在下电极上，并包括至少两层；上电极，其设置在压电膜上，并具有与下电极一起夹着压电膜并面对下电极的区域；和绝缘膜，其设置在所述至少两层的各层之间并且在下电极和上电极彼此面对的区域中，其中绝缘膜的上表面比绝缘膜的下表面平坦。
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根据本发明的另一方面，提供了一种用于制造压电薄膜谐振器的方法，该方法包 括以下步骤在基板上形成下电极；在下电极上形成第一压电膜；在第一压电膜上形成绝 缘膜；使绝缘膜的上表面平坦化；在上表面被平坦化了的绝缘膜上形成第二压电膜；以及 在第二压电膜上形成具有与下电极一起夹着第一压电膜、绝缘膜和第二压电膜并面对下电 极的区域的上电极。
图1示出了根据第一比较例的压电薄膜谐振器的谐振部的示意性截面图；图2示出了例示了绝缘膜的上表面的平坦度的截面图；图3中A示出了根据第一实施方式的压电薄膜谐振器的示意性顶面图；图3中B示出了沿图3中A的线A-A截取的示意性截面图；图3中C示出了沿图3中A的线B-B截取的示意性截面图；图4A至图4H示出了用于例示根据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；图5示出用于例示绝缘膜的上表面的平坦度的示意性截面图；图6A示出了根据第一实施方式的压电薄膜谐振器的频率的温度特性的测量结 果;图6B示出了根据第二比较例的压电薄膜谐振器的频率的温度特性的测量结果；图7示出了根据第一实施方式的第一变型实施方式的压电薄膜谐振器的示意性 截面图；图8示出了根据第一实施方式的第二变型实施方式的压电薄膜谐振器的示意性 截面图；以及图9示出了根据第二实施方式的压电薄膜谐振器的制造方法的流程的示例。
具体实施例方式将给出对根据第一比较例的压电薄膜谐振器的描述。图1示出了压电薄膜谐振器 的谐振部的示意性截面图。如图1所示，通过溅射法等，在下电极50上形成第一压电膜52。 下电极50由Ru (钌)等制成。第一压电膜52由A1N等制成。通过溅射法等，在第一压电 膜52上形成担当温度补偿膜的绝缘膜54。通过溅射法等，在绝缘膜54上形成第二压电膜 56。第二压电膜56由A1N等制成。因为绝缘膜54担当温度补偿膜，所以绝缘膜54的温度 系数的符号与第一压电膜52和第二压电膜56的弹性常数的温度系数的符号相反。绝缘膜 54由Si02等制成。例如，绝缘膜54与第一压电膜52的上表面接触。例如，第二压电膜56 与绝缘膜54的上表面接触。通过溅射法等，在第二压电膜56上形成由Ru等制成的上电极 58。下电极50和上电极58彼此面对并且夹着第一压电膜52和第二压电膜56。在下 电极50和上电极58彼此面对的区域中，第一压电膜52和第二压电膜56夹着绝缘膜54。 因而，担当温度补偿膜的绝缘膜设置在下电极和上电极彼此面对的区域中。这允许改善频 率的温度特性，如在文件1中描述的。将给出对绝缘膜54的上表面的平坦度的描述。图2示出例示了绝缘膜54的上表面的平坦度的示意性截面图。如图2所示，通过溅射法等，在下电极50上形成第一压电膜52，并且第一压电膜52具有0.6 μ m等的厚度。因此，第一压电膜52的上表面60的平坦度差。通过溅射法等形成绝缘膜54，并且绝缘膜54与第一压电膜52的上表面60接触。绝缘膜54具有25nm等的厚度。因此，绝缘膜54的上表面62受第一压电膜52的上表面60的平坦度的影响，并具有第一压电膜52的上表面60所转印的形状。即，绝缘膜54的上表面62的平坦度与第一压电膜52的上表面60的平坦度大致相同。因此，绝缘膜54的上表面62的平坦度也是差的。并且，通过溅射法等，第二压电膜56形成为与平坦度差的绝缘膜54的上表面62接触。因而，在根据第一比较例的压电薄膜谐振器中，因为绝缘膜54设置在第一压电膜52和第二压电膜56之间，所以可以改善频率的温度特性。但是，第二压电膜56设置为与平坦度差的绝缘膜54的上表面62接触。因此，第二压电膜56的c轴配向性劣化。T. Yokoyama和四个人的“New Electrode Material for Low-Ioss and High-QFBAR Filters”(IEEEUltrasonic Symposium2004, p429-432)公开了压电膜的c轴配向性对压电薄膜谐振器的谐振特性的影响大。因此，如在根据第一比较例的压电薄膜谐振器的情况中，当第二压电膜56的c轴配向性劣化时，谐振特性可能劣化。将给出对这样一种压电薄膜谐振器的描述，该压电薄膜谐振器改善了频率的温度特性，抑制压电膜配向性紊乱并实现有利的谐振特性。[第一实施方式]图3中A示出了根据第一实施方式的压电薄膜谐振器的示意性顶面图。图3中B示出了沿图3中A的线A-A截取的示意性截面图。图3中C示出了沿图3中A的线B-B截取的示意性截面图。如图3中A至C所示，由Ru等制成的下电极12设置在由Si基板等制成的基板10上。下电极12的厚度例如是260nm。由AlN等制成的第一压电膜14设置在基板10和下电极12上。第一压电膜14的厚度例如是O. 6 μ m。担当温度补偿膜的由SiO2等制成的绝缘膜16设置在第一压电膜14上。绝缘膜16的厚度例如是25nm。例如，绝缘膜16设置在第一压电膜14的上表面上，并与第一压电膜14的上表面接触。稍后描述细节。绝缘膜16的上表面的平坦度比下表面的平坦度差。由AlN等制成的第二压电膜18设置在绝缘膜16上。第二压电膜18的厚度例如是
O.6 μ m。第二压电膜18设置在绝缘膜16的上表面上并与绝缘膜16的上表面接触。由Ru等制成的上电极20设置在第二压电膜18上，并具有与下电极12 —起夹着第一压电膜14、绝缘膜16和第二压电膜18并且面对下电极12的区域。上电极20的厚度例如是260nm。下电极12和上电极20彼此面对的区域是谐振部22。具有穹形的腔24形成在谐振部22下方、在基板10和下电极12之间。穹形是腔24的中央部的高度大于腔24的周边部的高度的隆起部。在下电极12下面设置有用于蚀刻稍后描述的牺牲层的引导通路26。引导通路26的边缘区域未被第一压电膜14、绝缘膜16或第二压电膜18覆盖。在引导通路26的边缘区域中形成有孔28。允许与下电极12电连接的开口 30形成在第一压电膜14、绝缘膜16和第二压电膜18中。下面，参照图4A至图4H将给出对根据第一实施方式的压电薄膜谐振器的制造方法的描述。图4A至图4D示出了对应于图3中A的线A-A的示意性截面图。图4E至图4H示出了对应于图3中A的线B-B的示意性截面图。
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如图4A和图4E所示，通过溅射法或气相沉积法，在基板10上形成由MgO (氧化镁)等制成的牺牲层32。此后，通过曝光和蚀刻，牺牲层32留在要形成腔24的区域中。牺牲层32的厚度例如是20nm。接着，通过在Ar气氛中溅射Ru祀，在基板10和牺牲层32上形成下电极12。此后，通过曝光和蚀刻，下电极12形成为希望的形状。下电极12的一部分形成为覆盖牺牲层32的形状。如图4B和图4F所示，通过在Ar/N2混合气体中溅射Al靶，在基板10和下电极12上形成第一压电膜14。接着，通过在Ar气氛中溅射SiO2靶，在第一压电膜14上形成绝缘膜16。此后，向绝缘膜16的上表面照射Ar等离子体达几十秒。并且，使绝缘膜16的上表面平坦化。如图4C和图4G所示，通过在Ar/N2混合气体中溅射Al靶，在绝缘膜16上形成第二压电膜18。接着，通过在Ar气氛中溅射Ru靶，在第二压电膜18上形成上电极20。在不破坏真空的情况下，在单个真空设备中连续地执行第一压电膜14的形成、绝缘膜16的形成、绝缘膜16的上表面的平坦化、第二压电膜18的形成和上电极20的形成。此后，第一压电膜14、绝缘膜16、第二压电膜18和上电极20通过曝光和蚀刻形成为希望的形状。此外，通过曝光和蚀刻形成引导通路26的边缘区域的孔28。孔28可以与下电极12 —起形成。如图4D和图4H所示，用于蚀刻牺牲层32的蚀刻液体从孔28引入并通过引导通路26。由此，去除牺牲层32。通过调整溅射条件，下电极12、第一压电膜14、绝缘膜16、第二压电膜18和上电极20的层叠膜的应力被设置为担当压缩应力。因而，当完成牺牲层32的蚀刻时，层叠膜膨胀，并且在基板10和下电极12之间形成具有穹形的腔24。下面，将给出对绝缘膜16的上表面的平坦度的描述。图5示出了用于例示绝缘膜16的上表面的平坦度的示意性截面图。如图5所示，与第一压电膜14的上表面34 (B卩，绝缘膜16的下表面)的平坦度相比，绝缘膜16的上表面36的平坦度得到改善。这是因为在形成绝缘膜16后，向绝缘膜16的上表面照射Ar等离子体，如参照图4B和图4F描述的。这里，测量第一压电膜14的上表面34的平坦度和绝缘膜16的上表面36的平坦度。作为平坦度，针对在由图4A至图4H中示出的制造方法制造的晶片上的三个区域中的15个芯片，来测量在形成第一压电膜14后第一压电膜14的上表面34的RMS (Root Mean Square:均方根)值和在使绝缘膜16平坦化后绝缘膜16的上表面36的RMS值。15个芯片的第一压电膜14的上表面34的RMS值的平均值是I. 7nm。另一方面，15个芯片的绝缘膜16的上表面36的RMS值的平均值是O. 6nm。可以发现，通过向绝缘膜16的上表面36照射Ar等离子体，改善了绝缘膜16的上表面36的平坦度，并且RMS值下降到一半或更少。接着，测量在平坦度改善了的绝缘膜16的上表面36上形成的第二压电膜18的c轴配向性。通过测量第二压电膜18的X射线衍射的摇摆曲线的半值宽度，来测量c轴配向性。第二压电膜18的半值宽度大约是作为良好值的3度。如在第一比较例的压电薄膜谐振器的情况中，当在平坦度差的绝缘膜54的上表面62上形成第二压电膜56时，第二压电膜56的c轴配向性可能紊乱。但是，如同在第一实施方式的压电薄膜谐振器的情况中，通过在改善了平坦度的绝缘膜16的上表面36上形成第二压电膜18，抑制了第二压电膜18的c轴配向性的紊乱。接着，测量根据第一实施方式的压电薄膜谐振器的频率的温度特性。图6A示出了压电薄膜谐振器的频率的温度特性的测量结果。为了比较，图6B示出了根据第二比较例的压电薄膜谐振器的频率的温度特性，第二比较例的压电薄膜谐振器除了未设置绝缘膜16之外具有与根据第一实施方式的压电薄膜谐振器相同的结构。在测量温度特性时，按照20摄氏度的增量，温度从-35摄氏度变化为85摄氏度，并且测量谐振频率和反谐振频率。如在图6A和图6B中示出的，根据第二比较例的压电薄膜谐振器的谐振频率的温度系数是-27. 3ppm/摄氏度。该压电薄膜谐振器的反谐振频率的温度系数是-32. Ippm/摄·氏度。另一方面，根据第一实施方式的压电薄膜谐振器的谐振频率的温度系数是-17. 6ppm/摄氏度。该压电薄膜谐振器的反谐振频率的温度系数是-20. 4ppm/摄氏度。与根据第二比较例的压电薄膜谐振器的谐振频率和反谐振频率的温度系数相比，根据第一实施方式的压电薄膜谐振器的谐振频率和反谐振频率的温度系数改善达lOppm。这是因为绝缘膜16由SiO2等制成，第一压电膜14和第二压电膜18由AlN等制成，绝缘膜16的弹性常数的温度系数的符号与第一压电膜14和第二压电膜18的弹性常数的温度系数的符号相反。并且，绝缘膜16是在第一压电膜14和第二压电膜18之间、下电极12面对上电极20的区域，由此改善频率的温度特性。绝缘膜16可以设置在下电极12面对上电极20的区域(谐振部22)的一部分中。但是，考虑到改善频率的温度特性，优选的是，绝缘膜16覆盖下电极12面对上电极20的全部区域(谐振部22)。如上所述，根据第一实施方式，如图3中B所示，下电极12设置在基板10上，第一压电膜14和第二压电膜18设置在下电极12上，在第二压电膜18上设置有具有与下电极12 一起夹着第一压电膜14和第二压电膜18并面对下电极12的区域的上电极20。绝缘膜16设置在下电极12面对上电极20的区域中、在第一压电膜14和第二压电膜18之间。并且如图5所示，绝缘膜16的上表面比绝缘膜16的下表面平坦。如图4A至图4H所示，下电极12形成在基板10上，第一压电膜14形成在下电极12上，并且绝缘膜16形成在第一压电膜14上。并且，使绝缘膜16的上表面平坦化。此后，在上表面被平坦化了的绝缘膜16上形成第二压电膜18。在第二压电膜18上形成上电极20，使得上电极20的一部分与下电极12 —起夹着第一压电膜14、绝缘膜16和第二压电膜18，并面对下电极12。通过这些处理，制造压电薄膜谐振器。如图6A所示，因为在下电极12面对上电极20的区域中，在第一压电膜14和第二压电膜18之间设置绝缘膜16，改善了频率的温度特性。因为在改善了平坦度的绝缘膜16的上表面36上形成第二压电膜18，所以抑制了第二压电膜18的c轴配向性的紊乱。因而，可以提高谐振锐利度(Q值)，可以提高机电耦合系数(K2)，并且可以抑制寄生(spurious)。因此，可以改善压电薄膜谐振器的谐振特性。因此，根据第一实施方式，可以改善频率的温度特性，可以抑制压电膜的配向性的紊乱，并可以实现良好的谐振特性。考虑到对第二压电膜18的c轴配向性紊乱的抑制，优选的是，绝缘膜16的上表面36的RMS值比下表面(B卩，第一压电膜14的上表面34)的RMS值小30%以上。更优选的是，上表面36的RMS值比下表面的RMS值小50%以上。仍更优选的是，上表面36的RMS值比下表面的RMS值小80%以上。考虑到对第二压电膜18的c轴配向性紊乱的抑制，优选的是，绝缘膜16的上表面36的RMS值是I. Onm以下。更优选的是，上表面36的RMS值是O. 8nm以下。仍更优选的是，上表面36的RMS值是O. 6nm以下。如在图4C和图4G所示，优选的是，在不破坏真空的情况下在单个真空设备中连续地执行第一压电膜14的形成、绝缘膜16的形成、绝缘膜16的上表面的平坦化和第二压电
7CN 102916673 A
书
明
说
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膜18的形成。在该情况下，在第一压电膜14和绝缘膜16之间的界面以及在绝缘膜16和第二压电膜18之间的界面处抑制杂质的附着。即，绝缘膜16可以形成在抑制了杂质的附着的第一压电膜14上。第二压电膜18可以形成在抑制了杂质的附着的绝缘膜16的平坦化了的上表面上。因此，可以实现良好的谐振特性。在图4B和图4F中，向绝缘膜16的上表面照射Ar等离子体，并且使绝缘膜16的 上表面平坦化。但是，可以照射除了 Ar气体之外的惰性气体的等离子体。即，可以使用除了 Ar气体之外的惰性气体的等离子体。在上述实施方式中，压电膜由第一压电膜14和第二压电膜18的两层形成，并且绝缘膜16是设置在第一压电膜14和第二压电膜18之间的单层。但是，结构不限于此。压电膜可以包括诸如三层或四层的多于两层。在该情况下，绝缘膜16设置在每两个压电膜之间。即，压电膜包括至少两个层并且在每两个压电膜之间设置一个绝缘膜即可。在上述实施方式中，绝缘膜16由SiO2制成。但是结构不限于此。如果绝缘膜16的温度系数的符号与第一压电膜14和第二压电膜18的弹性常数的温度系数的符号相反，以担当温度补偿膜，则绝缘膜16可以由其他材料制成。例如，在氧化硅中掺杂另一元素的绝缘膜可以用作绝缘膜16。即，绝缘膜16可以是主要由氧化硅制成的绝缘膜。绝缘膜16可以由声波温度系数为正的材料制成。在上述实施方式中，第一压电膜14和第二压电膜18由AlN制成。但是，结构不限于此。第一压电膜14和第二压电膜18可以由氮化铝或掺杂了另一元素的其他氮化铝制成。即，第一压电膜14和第二压电膜18可以由氮化铝或掺杂了杂质的其他氮化铝制成。第一压电膜14和第二压电膜18可以由氧化锌或掺杂了另一元素的其他氧化锌制成。优选的是，第一压电膜14由与第二压电膜18相同的材料制成。第一压电膜14的厚度可以与第二压电膜18的厚度不同。在该情况下，在第一压电膜14和第二压电膜18之间的绝缘膜16位于下电极12侧上或上电极20侧上。基板10不限于Si基板，可以是玻璃基板或GaAs基板等。下电极12和上电极20可以由除了 Ru以外的、诸如Al、Cu、Mo、W、Ta、Pt、Rh、Ir、Cr或Ti的金属材料制成。图3中B示出了在基板10和下电极12之间形成穹形的腔24的FBAR类型的压电薄膜谐振器。但是，结构不限于此。如在第一实施方式的第一变型实施方式的情况中，可以使用去除了基板10的一部分由此在基板10中形成腔24的FBAR类型的压电薄膜谐振器。如在第一实施方式的第二变型实施方式的情况中，可以使用SMR类型的压电薄膜谐振器。图7示出了根据第一实施方式的第一变型实施方式的压电薄膜谐振器的示意性截面图。如图7所示，去除基板10的一部分，并在基板10的上表面中形成凹部。下电极12设置在基板10上以覆盖凹部。因而，在下电极12下面形成腔24。第一压电膜14、绝缘膜16、第二压电膜18和上电极20按照该顺序形成在下电极12上。夹着第一压电膜14、绝缘膜16和第二压电膜18并且下电极12面对上电极20的区域(谐振部)位于腔24上方。如图7所示，在基板10中形成腔24的FBAR类型的压电薄膜谐振器中，绝缘膜16设置在下电极12面对上电极20的区域中、第一压电膜14和第二压电膜18之间，并且绝缘膜16的上表面比绝缘膜16的下表面平坦。这导致改善了频率的温度特性、抑制压电膜的配向性的紊乱，并实现了良好的谐振特性。腔24可以是贯穿基板10到基板10的下表面的通孔。
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图8示出了根据第一实施方式的第二变型实施方式的压电薄膜谐振器的示意性截面图。如图8所示，在基板10上设置有声学多层膜42。在声学多层膜42中，具有λ/4的厚度的低声阻抗膜38和具有λ /4的厚度的高声阻抗膜40交替地层叠。“ λ ”是声波的波长。下电极12、第一压电膜14、绝缘膜16、第二压电膜18和上电极20按照该顺序层叠在声学多层膜42上。因而，SMR类型的压电薄膜谐振器不具有腔，并且夹着第一压电膜14、绝缘膜16和第二压电膜18并且下电极12面对上电极20的区域(谐振部)位于声学多层膜 42上方。如图8所示，即使压电薄膜谐振器是设置有声学多层膜42来替代腔的SMR类型，绝缘膜16设置在下电极12面对上电极20的区域中、第一压电膜14和第二压电膜18之间，并且绝缘膜16的上表面比绝缘膜16的下表面平坦。这导致改善了频率的温度特性、抑制压电膜的配向性的紊乱，并实现良好的谐振特性。[第二实施方式]图9示出了根据第二实施方式的压电薄膜谐振器的制造方法的流程的示例。根据第二实施方式的压电薄膜谐振器的顶面图和截面图与第一实施方式的压电薄膜谐振器的顶面图和截面图相同。图3中A至C示出了这些视图。因此，省略了说明。示出制造方法的截面图与第一实施方式的截面图相同。图4Α至图4Η示出了这些视图。因此，省略了说明。如图9所示，在要形成腔24的区域中形成牺牲层32(步骤S10)。接着，在基板10和牺牲层32上形成下电极12。下电极12形成为希望的图案(步骤S12)。接着，在基板10和下电极12上形成第一压电膜14 (步骤S14)。接着，向第一压电膜14的上表面照射Ar等离子体，并使第一压电膜14的上表面平坦化(步骤S16)。接着，在使上表面平坦化的第一压电膜14上形成绝缘膜16 (步骤S18)。接着，向绝缘膜16的上表面照射Ar等离子体，并且使绝缘膜16的上表面平坦化(步骤S20)。接着，在使上表面平坦化的绝缘膜16上形成第二压电膜18 (步骤S22)。接着，在第二压电膜18上形成上电极20 (步骤S24)。在不破坏真空的情况下在单个真空设备中执行第一压电膜14的形成、第一压电膜14的平坦化、绝缘膜16的形成、绝缘膜16的平坦化、第二压电膜18的形成和上电极20的形成。接着，使第一压电膜14、绝缘膜16、第二压电膜18和上电极20形成为希望的图案(步骤S26)。接着，蚀刻牺牲层32。由此，在基板10和下电极12之间形成具有穹形的腔24 (步骤S28)。如上所述，第二实施方式与第一实施方式不同在于，在形成第一压电膜14之后使第一压电膜14的上表面平坦化，并且在上表面被平坦化了的第一压电膜14上形成绝缘膜16。在第一实施方式中，如图5所示，第一压电膜14的上表面34的平坦度不好。但是，在第二实施方式中，因为使第一压电膜14的上表面平坦化，所以改善了第一压电膜14的上表面。在第二实施方式中，因为绝缘膜16形成在改善了平坦度的第一压电膜14的上表面上，所以在完成了绝缘膜16的形成时绝缘膜16的上表面的平坦度比第一实施方式更好。并且进一步使绝缘膜16的上表面平坦化。因此，与第一实施方式相比，绝缘膜16的上表面的平坦度得到改善。因此，可以更加抑制在绝缘膜16的上表面上形成的第二压电膜18的c轴配向性的紊乱。并且可以实现更好的谐振特性。优选的是，在不破坏真空的情况下在单个真空设备中连续地执行第一压电膜14的形成、第一压电膜14的上表面的平坦化、绝缘膜16的形成、绝缘膜16的上表面的平坦化和第二压电膜18的形成。这允许在抑制了杂质的附着的第一压电膜14的平坦化后的上表面上形成绝缘膜16，并且在抑制了杂质的附着的绝缘膜16的平坦化后的上表面上形成第二压电膜18。因此，可以实现良好的谐振特性。可以通过照射除了 Ar气体以外的惰性气体的等离子体，来使第一压电膜14的上表面平坦化。· 在第二实施方式中，如同在第一实施方式的第一变型实施方式的情况中，可以使用在基板10中形成腔24的FBAR类型的压电薄膜谐振器。并且，如同在第一实施方式的第二变型实施方式的情况中，可以使用设置声学多层膜42来替代腔的SMR类型的压电薄膜谐振器。本发明不限于具体描述的实施方式，而是在不偏离所要求保护的本发明的范围的情况下可以做出其他实施方式和变型。
权利要求
1.一种压电薄膜谐振器，该压电薄膜谐振器包括下电极，其设置在基板上；压电膜，其设置在所述下电极上并且包括至少两层；上电极，其设置在所述压电膜上，并且具有与所述下电极一起夹着所述压电膜且面对所述下电极的区域；以及绝缘膜，其设置在所述至少两层的各层之间并且在所述下电极和所述上电极彼此面对的区域中，其中，所述绝缘膜的上表面比所述绝缘膜的下表面平坦。
2.根据权利要求I所述的压电薄膜谐振器，其中，所述绝缘膜的上表面的RMS值比所述绝缘膜的下表面的RMS值小30%以上。
3.根据权利要求I或2所述的压电薄膜谐振器，其中，所述压电膜具有两层的结构；并且所述绝缘膜是设置在所述压电膜的两层之间的单层。
4.根据权利要求I或2所述的压电薄膜谐振器，其中，所述绝缘膜是主要成分为氧化硅的绝缘膜。
5.根据权利要求I或2所述的压电薄膜谐振器，其中，所述压电膜是氮化铝或掺杂了的氮化铝。
6.一种用于制造压电薄膜谐振器的方法，该方法包括以下步骤在基板上形成下电极；在所述下电极上形成第一压电膜；在所述第一压电膜上形成绝缘膜；使所述绝缘膜的上表面平坦化；在上表面被平坦化了的所述绝缘膜上形成第二压电膜；以及在所述第二压电膜上形成具有与所述下电极一起夹着所述第一压电膜、所述绝缘膜和所述第二压电膜并且面对所述下电极的区域的上电极。
7.根据权利要求6所述的方法，其中，在不破坏真空的情况下在单个真空设备中连续地执行所述第一压电膜的形成、所述绝缘膜的形成、所述绝缘膜的上表面的平坦化和所述第二压电膜的形成。
8.根据权利要求6或7所述的方法，其中，使所述绝缘膜的上表面平坦化是利用惰性气体等离子体来执行的。
9.根据权利要求6或7所述的方法，该方法还包括使所述第一压电膜的上表面平坦化，其中，形成所述绝缘膜的步骤包括在上表面被平坦化了的所述第一压电膜上形成所述绝缘膜。
全文摘要
本发明提供了压电薄膜谐振器及其制造方法。一种压电薄膜谐振器包括下电极，其设置在基板上；压电膜，其设置在下电极上并包括至少两层；上电极，其设置在压电膜上，并具有面对下电极且与下电极一起夹着压电膜的区域；和绝缘膜，其设置在下电极和上电极彼此面对的区域中，并在所述至少两层的各层之间，其中绝缘膜的上表面比绝缘膜的下表面平坦。
文档编号H03H3/02GK102916673SQ20121027219
公开日2013年2月6日 申请日期2012年8月1日 优先权日2011年8月2日
发明者上田政则, 谷口真司, 西原时弘 申请人:太阳诱电株式会社