体声波滤波器装置及其制造方法与流程

本申请要求于2016年8月11日在韩国知识产权局提交的第10-2016-0102565号韩国专利申请的优先权和权益，该韩国专利申请的全部公开内容出于所有目的通过引用包含于此。

下面的描述涉及一种体声波滤波器装置和制造体声波滤波器装置的方法。

背景技术：

近来，随着通信技术的快速发展，已经需要用于在通信装置中使用的射频(rf)组件技术以及信号处理技术的进一步发展。

尤其是，随着朝向无线通信装置的小型化的趋势，也已经需要rf组件的小型化技术。例如，通过利用半导体薄膜晶圆制造技术来制造体声波(baw)谐振器类型的滤波器已经实现了滤波器的小型化。

baw谐振器是包括沉积在诸如硅晶圆的半导体基板上的压电介电材料的薄膜类型元件。baw谐振器利用压电介电材料的压电特性来产生谐振，并且可实现为滤波器。

baw谐振器可用在诸如移动通信装置、化学装置或生物装置的小且轻的滤波器、振荡器、谐振元件或声共振质量传感器的应用中。

已经研究了用于增强baw谐振器的特性的各种结构形状和功能。尤其是，已经进行了用于减小由于温度变化而导致的装置特性变化的结构和技术的研究。

技术实现要素：

提供本发明内容在于以简化形式介绍以下在具体实施方式中进一步描述的选择的构思。本发明内容不意图限定所要求保护的主题的关键特征或必要特征，本发明内容也不意图用于帮助确定所要求保护的主题的范围。

在一个总的方面，一种体声波滤波器装置包括：基板；腔体形成层，设置在所述基板上，以形成腔体；下电极，设置在所述腔体上；压电层，设置在所述下电极上；上电极，设置在所述压电层上；及温度补偿层，设置在所述下电极的下面并且设置在所述腔体中。

所述温度补偿层可包括：第一温度补偿层，设置在所述腔体中；第二温度补偿层，设置在所述下电极之下。

所述第一温度补偿层可包含钌(ru)或钼(mo)。

所述腔体形成层可包括：第一牺牲层，设置在第一氧化物层上，所述第一氧化物层设置在所述基板上；第二氧化物层，设置在所述第一牺牲层上；及第二牺牲层，设置在所述第二氧化物层上。

所述腔体可包括：第一腔体部，设置在所述第一牺牲层的中部处；第二腔体部，设置在所述第二牺牲层的中部处。所述第一腔体部和所述第二腔体部可通过所述第二氧化物层划分。

所述第一腔体部可与所述第二腔体部连通。

所述温度补偿层可设置在所述第一腔体部上。

所述第一牺牲层可包括第一保护壁，所述第一保护壁设置在所述第一腔体部的边缘处并且包含氧化物，所述第二牺牲层可包括第二保护壁，所述第二保护壁设置在所述第二腔体部的边缘处并且包含氧化物。

所述上电极可包括：框架层，设置在所述压电层上；电极层，覆盖所述压电层和所述框架层。

所述体声波滤波器装置还可包括保护层，所述保护层使所述上电极的一部分和所述下电极的一部分暴露。

所述体声波滤波器装置还可包括电极垫，所述电极垫设置在所述上电极和所述下电极的通过所述保护层暴露的所述一部分处。

所述腔体形成层可层压在所述基板上。

在另一总的方面，一种制造体声波滤波器装置的方法包括：在基板的第一氧化物层上形成包括第一保护壁的第一牺牲层；在所述第一牺牲层上形成第二氧化物层；在所述第二氧化物层上形成包括第二保护壁的第二牺牲层；去除所述第二牺牲层的中部和所述第二氧化物层的中部；在所述第一牺牲层的去除了所述第二牺牲层的中部和所述第二氧化物层的中部的部分上形成第一温度补偿层；及在所述第一温度补偿层上形成第二温度补偿层。

所述方法还可包括：在所述第二温度补偿层上形成下电极；形成压电层，以使所述压电层设置在所述第二温度补偿层和所述下电极上；及形成上电极，以使所述上电极设置在所述压电层上。

所述方法还可包括：在形成所述下电极、形成所述压电层和形成所述上电极之前，使所述第一温度补偿层和所述第二温度补偿层平坦化，以形成平坦表面。形成所述下电极还可包括在所述平坦表面上形成所述下电极。形成所述压电层还可包括在所述平坦表面上形成所述压电层。

所述方法还可包括：去除所述上电极的边缘部和所述压电层的边缘部；在所述第二牺牲层、所述下电极、所述压电层和所述上电极上设置保护层；通过去除所述保护层的一部分使所述上电极的一部分和所述下电极的一部分向外暴露；及在通过去除所述保护层的所述一部分而向外暴露的所述上电极的所述一部分上以及所述下电极的所述一部分上形成电极垫。

所述方法还可包括：通过去除所述第一牺牲层的设置在所述第一保护壁的内部的一部分来形成第一腔体部；及通过去除所述第二牺牲层的设置在所述第二保护壁的内部的一部分来形成第二腔体部。

所述第一温度补偿层可包含钌(ru)或钼(mo)。

在另一总的方面，一种体声波滤波器装置包括：基板；腔体形成层，设置在所述基板的上面；第一腔体部，在所述腔体形成层内设置在所述基板的上面；第二腔体部，在所述腔体形成层内设置在所述第一腔体部的上面；温度补偿层，设置在所述第二腔体部中；下电极，设置在所述温度补偿层的上面；压电层，设置在所述下电极的上面；上电极，设置在所述压电层的上面。

所述腔体形成层可包括：第一多晶硅层；氧化物层，设置在所述第一多晶硅层的上面；及第二多晶硅层，设置在所述氧化物层的上面。

所述第一腔体部和所述第二腔体部可通过所述氧化物层划分。

所述温度补偿层可包括第一温度补偿层以及设置在所述第一温度补偿层的上面并且设置在所述下电极的下面的第二温度补偿层。

所述第二温度补偿层可包括第一平坦上表面。所述第一温度补偿层可包括设置在所述第一平坦上表面的周围并且与所述第一平坦上表面共面的第二平坦上表面。所述下电极和所述压电层可设置在所述第一平坦上表面和所述第二平坦上表面上。

其它特征和方面将通过下面的具体实施方式、附图和权利要求而显而易见。

附图说明

图1是示出根据实施例的体声波滤波器装置的示意性截面图。

图2至图24是示出根据实施例的制造体声波滤波器装置的方法的工艺示图。

在整个附图和具体实施方式中，相同的标号指示相同的元件。附图可不按比例绘制，为了清楚、示出和方便起见，可夸大附图中元件的相对尺寸、比例和绘制。

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、修改以及等同物在理解了本申请的公开内容后将是显而易见的。例如，在此描述的操作的顺序仅仅是示例，并不限于在此所阐述的示例，而是除了必须以特定顺序进行的操作之外，可在理解了本申请的公开内容后做出将是显而易见的改变。此外，为了更加清楚和简洁，可省略对本领域中已知的特征的描述。

在此描述的特征可按照不同的形式实施，并且不应该被解释为局限于在此描述的示例。更确切地说，已经提供在此描述的示例仅为了示出在理解了本申请的公开内容后将是显而易见的实现在此描述的方法、设备和/或系统的许多可行方式中的一些方式。

在整个说明书中，当诸如层、区域或基板的元件被描述为“在”另一元件“上”、“连接到”另一元件或“结合到”另一元件时，所述元件可以直接“在”另一元件“上”、直接“连接到”另一元件或直接“结合到”另一元件，或者可存在介于他们之间的一个或更多个其他元件。相比之下，当元件被描述为“直接在”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，可不存在介于他们之间的其他元件。

如在此使用的，术语“和/或”包括任何两个或更多个相关联的所列项目中的任何一个以及任何组合。

虽然可在此使用诸如“第一”、“第二”和“第三”的术语来描述各种构件、组件、区域、层或部分，但是这些构件、组件、区域、层或部分不受这些术语的限制。更确切地说，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，在不脱离示例的教导的情况下，在此描述的示例中所称的第一构件、组件、区域、层或部分也可称作第二构件、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(诸如，“在……之上”、“上方”、“在……之下”以及“下方”等)，以描述如图中示出的一个元件与另一个元件的关系。除了附图中描绘的方位之外，这样的与空间相关的术语意在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，则描述为相对于另一元件位于“之上”或“上方”的元件之后将相对于另一元件位于“之下”或“下方”。因此，基于装置的特定方位，术语“在……之上”包含“在……之上”和“在……之下”的两种方位。装置也可以以其他方式定位(例如，旋转90度或处于其他方位)，并对在此使用的与空间相关的术语进行相应的解释。

在此使用的术语仅用于描述各个示例，而不用于限制本公开。除非上下文中另外清楚地指明，否则单数形式也意于包括复数形式。术语“包含”、“包括”和“具有”列举存在的所述的特征、数量、操作、构件、元件和/或他们的组合，但不排除存在或增加一个或更多个其他特征、数量、操作、构件、元件和/或他们的组合。

由于制造技术和/或公差，可出现附图中所示的形状的变化。因此，在此描述的示例不限于附图中所示的特定形状，而是包括在制造期间出现的形状上的改变。

在理解本申请的公开内容之后将显而易见的是，在此描述的示例的特征可以以各种方式进行组合。此外，尽管在此描述的示例具有各种构造，但是在理解本申请的公开内容之后将显而易见的是，其他构造是可能的。

图1是示出根据实施例的体声波滤波器装置100的示意性截面图。

参照图1，体声波滤波器装置100包括：例如，基板110、空间形成层或腔体形成层120、下电极130、压电层140、上电极150、温度补偿层160、保护层180和电极垫190。

基板110可以是其上层压有硅的基板。例如，基板110是硅晶圆。第一氧化物层112设置在基板110上。

其中形成有空间或腔体s的腔体形成层120层压在基板110上。例如，腔体形成层120包括第一牺牲层121、第二氧化物层122和第二牺牲层123。

第一牺牲层121形成在第一氧化物层112上。第一牺牲层121可由多晶硅材料形成。第一牺牲层121包括形成腔体s的第一空间部或腔体部s1的第一保护壁121a。也就是说，第一保护壁121a的内部形成第一腔体部s1。

此外，第二氧化物层122形成在第一牺牲层121上。第二氧化物层122朝向腔体s突出。此外，第一保护壁121a和第二氧化物层122可由相同的材料形成并且彼此连接。

第二牺牲层123形成在第二氧化物层122上。例如，第二牺牲层123由与第一牺牲层121的材料相同的多晶硅材料形成。第二牺牲层123包括形成腔体s的第二空间部或腔体部s2的第二保护壁123a。也就是说，第二保护壁123a的内部形成第二腔体部s2。

第一腔体部s1和第二腔体部s2通过第二氧化物层122划分，并且第一腔体部s1和第二腔体部s2彼此连通。下电极130设置在腔体s上。例如，下电极130形成在第二牺牲层123以及温度补偿层160的第二温度补偿层164上。此外，下电极130可由诸如钼(mo)、钌(ru)或钨(w)的导电材料形成。

此外，下电极130用作用于将电信号(诸如rf信号)施加到压电层140的输入电极或输出电极。例如，当下电极130为输入电极时，上电极150为输出电极。

压电层140形成在下电极130上。例如，压电层140通过沉积氮化铝、氧化锌或锆钛酸铅而形成。此外，压电层将从下电极或上电极输入的电信号转换成声波。

例如，当随时间变化的电场被感应到下电极130时，压电层140将输入到下电极130的电信号转换成物理振动。也就是说，当电场被感应到下电极130时，压电层140利用感应的电场来产生沿压电层140的厚度方向定向的体声波。因此，压电层140从电信号产生体声波。

此外，上电极150形成在压电层140上。例如，上电极150也可由诸如钼(mo)、钌(ru)或钨(w)的导电材料形成。

此外，上电极150用作用于将电信号(诸如rf信号)施加到压电层140的输入电极或输出电极。例如，当上电极150为输出电极时，下电极130为输入电极。

上电极150包括：框架层152，层压在压电层140上；电极层154，形成为覆盖压电层140和框架层152。框架层152调节体声波并且可由与电极层154的材料相同的材料形成。

温度补偿层160设置在下电极130之下。例如，温度补偿层160设置在腔体s的第二腔体部s2中。温度补偿层160包括：第一温度补偿层162，设置在腔体s中；第二温度补偿层164，设置在下电极130之下。

也就是说，温度补偿层160的第一温度补偿层162和第二温度补偿层164顺序地层压并且插入到腔体s中。

第一温度补偿层162可由诸如钌(ru)或钼(mo)的金属材料形成。此外，第二温度补偿层164设置在第一温度补偿层162上。也就是说，第二温度补偿层164设置在第一温度补偿层162和下电极130之间。例如，第二温度补偿层164由与第一氧化物层112和第二氧化物层122相同的材料形成。

保护层180形成为使上电极150的一部分以及下电极130的一部分暴露。也就是说，保护层180覆盖由上电极150和下电极130所占据的除了上电极150的所述一部分和下电极130的所述一部分之外的整个区域。保护层180可由氧化物材料形成。

电极垫190形成在上电极150和下电极130的通过保护层180暴露的部分处。电极垫190由诸如金(au)或铜(cu)的导电材料形成。

如上所述，温度补偿层160设置在第二腔体部s2中，从而体声波滤波器装置100可通过具有与现有的简单的谐振器实现方式难度水平相同的工艺制造。也就是说，下电极130和压电层140层压在具有平坦上表面的第二温度补偿层164上，从而可减小层压工艺的难度。下电极130和压电层140还层压在第一温度补偿层162的平坦上表面上，第一温度补偿层162的平坦上表面设置在第二温度补偿层164的平坦上表面周围并且与第二温度补偿层164的平坦上表面共面。

此外，体声波滤波器装置100包括温度补偿层160，以改善温度特性。

图2至图24是示出根据实施例的制造体声波滤波器装置100的方法的工艺示图。

首先，如图2至图10所示，在基板110的第一氧化物层112上形成腔体形成层120。

如图2所示，详细描述腔体形成层120的形成，在第一氧化物层112上形成第一牺牲层121。例如，在第一氧化物层112上层压第一牺牲层121。第一牺牲层121可由多晶硅材料形成。此外，在层压了第一牺牲层121之后，通过化学机械抛光(cmp)在第一牺牲层121上执行平坦化操作。

然后，如图3所示，通过图案化在第一牺牲层121中形成槽121b。

然后，如图4所示，在槽121b中形成第一保护壁121a。例如，第一保护壁121a由与第一氧化物层112的材料相同的材料形成。此外，在形成了第一保护壁121a之后，通过化学机械抛光(cmp)在第一保护壁121a上执行平坦化操作。

然后，如图5所示，在第一牺牲层121和第一保护壁121a上形成第二氧化物层122。例如，第二氧化物层122由与第一氧化物层112和第一保护壁121a的材料相同的材料形成。

然后，如图6所示，在第二氧化物层122上形成第二牺牲层123。例如，在第二氧化物层122上层压第二牺牲层123。

第二牺牲层123也可由多晶硅材料形成，并且可由与第一牺牲层121的材料相同的材料形成。此外，在层压了第二牺牲层123之后，通过化学机械抛光(cmp)在第二牺牲层123上执行平坦化操作。

然后，如图7所示，通过图案化在第二牺牲层123中形成槽123b。

然后，如图8所示，在槽123b中形成第二保护壁123a。例如，第二保护壁123a由与第一氧化物层112的材料相同的材料形成。此外，在形成了第二保护壁123a之后，可通过化学机械抛光(cmp)在第二保护壁123a上执行平坦化操作。

然后，如图9所示，通过例如使用氟化氙(xef2)的释放方法来去除第二牺牲层123的中部。

然后，如图10所示，去除通过去除第二牺牲层123的中部而暴露的第二氧化物层122的中部，以确保平坦。

然后，如图11所示，在已经去除了第二牺牲层123的区域中以及在第二牺牲层123上形成第一温度补偿层162。例如，第一温度补偿层162由诸如钌(ru)或钼(mo)的金属材料形成。

此外，如图12所示，在第一温度补偿层162上层压第二温度补偿层164。

然后，如图13所示，例如，可通过化学机械抛光(cmp)在第一温度补偿层162和第二温度补偿层164上执行平坦化操作。因此，去除第一温度补偿层162和第二温度补偿层164的层压在第二牺牲层123上的部分。

作为结果，被平坦化的第二温度补偿层164向外暴露，并且第一温度补偿层162设置在第二温度补偿层164的底表面上。

然后，如图14所示，在第二温度补偿层164上设置下电极130。下电极130可由诸如钼(mo)、钌(ru)或钨(w)的导电材料形成。

然后，如图15所示，形成压电层140，以覆盖下电极130。例如，压电层140通过沉积氮化铝、氧化锌或锆钛酸铅而形成。

然后，如图16所示，在压电层140上层压框架层152。层压框架层152以使压电层140的中部向外暴露。

然后，如图17所示，在压电层140的向外暴露的中部和框架层152上层压电极层154，从而与框架层152一起形成上电极150。框架层152和电极层154可由诸如钼(mo)、钌(ru)或钨(w)的导电材料形成。

然后，如图18所示，通过图案化来去除上电极150的边缘部。

然后，如图19所示，通过图案化来去除压电层140的边缘部。因此，当下电极130的一部分向外暴露时，第二牺牲层123的边缘向外暴露。

然后，如图20所示，在第二牺牲层123、压电层140、框架层152、电极层154和下电极130上层压保护层180。保护层180形成为保护上电极150、压电层140和下电极130，并且可由金属氧化物材料形成。

然后，如图21所示，通过图案化来去除保护层180的一部分，以使下电极130的一部分和上电极150的一部分向外暴露。

然后，如图22所示，在下电极130和上电极150的向外暴露的部分上形成电极垫190。电极垫190可由金(au)或铜(cu)材料形成。

然后，如图23所示，通过使用氟化氙(xef2)的释放方法来去除第一牺牲层121和第二牺牲层123的设置在第一保护壁121a和第二保护壁123a的内部的部分。作为结果，腔体s形成，并且包括其中设置有第一温度补偿层162和第二温度补偿层164的第二腔体部s2，以及设置在第一温度补偿层162的下面的第一腔体部s1。

此外，第一腔体部s1和第二腔体部s2通过第二氧化物层122分隔。

然后，如图24所示，使用氩离子对得到的结构进行微调，以形成体声波滤波器装置100。

如上所述，温度补偿层160形成为设置在腔体s中，从而能够避免或缓解由于温度补偿层160而导致的制造工艺的难度的增大。也就是说，下电极130和压电层140形成在被平坦化的第二温度补偿层164上，因而能够抑制在层压温度补偿层160时的制造工艺的难度的增大。

如上所述，根据这里公开的实施例，体声波滤波器装置具有改善的温度特性并且可容易地制造。

虽然本公开包括具体示例，但将明显的是，在理解了本申请的公开内容后，在不脱离权利要求以及其等同物的精神和范围的情况下，可在形式和细节方面对这些示例做出各种改变。在此描述的示例仅被视为描述意义，而不出于限制的目的。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/或如果按照不同的方式来组合所描述的系统、架构、装置或电路中的组件、和/或由其他组件或其等同物来替换或增补所描述的系统、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全部改变将被理解为包括在本公开中。