体声波谐振器及其制造方法与流程

本申请要求分别于2016年10月12日和于2017年4月3日在韩国知识产权局提交的第10-2016-0132113号和第10-2017-0043230号韩国专利申请的权益，所述韩国专利申请的全部公开内容出于所有目的通过引用被包含于此。

本公开涉及一种体声波谐振器及其制造方法。

背景技术：

体声波(baw)滤波器是例如智能电话或平板电脑的前端模块中允许射频(rf)信号中的期望频带内的信号通过并且阻截rf信号中的不需要的频带内的信号的核心元件。随着移动装置的市场增长，对baw滤波器的需求已经增加。

baw滤波器包括体声波谐振器。在作为体声波谐振器的品质因数的q性能良好的情况下，实现从体声波谐振器仅选择期望的频带的边缘特性良好，并且插入损耗和衰减性能得以改善。

此外，为了改善体声波谐振器的q性能，应通过在谐振器周围形成框架并且将在谐振时产生的横向波反射到谐振器中而将谐振能量限制在有效区域中。

为此，通常使用与上电极相同的材料将框架形成为比有效区域厚，然后将绝缘层沉积在上电极和框架上，以在去除操作之后执行谐振器的频率修整。

然而，由于如上所述沉积的绝缘层沉积在包括谐振器的有效区域以及框架的整个谐振器上，因此形成在框架的外表面上的绝缘层可能会导致谐振时横向波的反射损耗，从而导致谐振能量的泄漏。结果，q性能劣化。

技术实现要素：

提供本发明内容以按照简化形式介绍选择的构思，以下在具体实施方式中进一步描述所述构思。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技术特征，也不意在用于帮助确定所要求保护的主题的范围。

在一个总体方面，一种体声波滤波器装置包括：膜层，设置在基板上并且与所述基板一起形成腔；下电极，设置在所述膜层上并且位于所述腔上方；压电层，设置在所述下电极上；上电极，设置在所述压电层上，并且包括框架部，所述框架部设置在有效区域的边缘处并且具有比所述上电极的设置在所述有效区域的中央部分中的部分的厚度大的厚度；及频率调节层，设置在所述压电层和所述上电极上。所述频率调节层从所述框架部的倾斜表面被去除，或所述频率调节层的设置在所述倾斜表面上的部分的厚度小于所述频率调节层的其他部分的厚度。所述频率调节层设置在所述压电层的从所述上电极突出的部分上。

所述压电层的从所述上电极突出的所述部分可以为平坦表面。

所述频率调节层可设置在所述平坦表面上。

在所述频率调节层堆叠在所述体声波谐振器中之后，通过修整操作，由于修整率不同，可使得所述频率调节层从所述倾斜表面被去除，或者可使得所述频率调节层的在所述倾斜表面上的所述部分的厚度形成为小于所述频率调节层的所述其他部分的厚度。

台阶部可设置在所述频率调节层的设置于所述框架部上的部分上。

所述体声波谐振器还可包括设置在所述上电极的部分和所述下电极的部分上的金属焊盘，其中，所述上电极的所述部分和所述下电极的所述部分上没有形成所述频率调节层。

在另一方面，一种体声波谐振器包括：基板；膜层，设置在所述基板上，并且与所述基板一起形成腔；下电极，设置在所述膜层上，并且位于所述腔上方；压电层，设置在所述下电极上；上电极，设置在所述压电层上，并且包括框架部，所述框架部设置在有效区域的边缘处并且具有比所述上电极的设置在所述有效区域的中央部分中的部分的厚度大的厚度；及频率调节层，设置在所述压电层和所述上电极上。所述频率调节层从所述框架部的倾斜表面被去除，或所述频率调节层的在所述倾斜表面上的部分的厚度小于所述频率调节层的其他部分的厚度。台阶部设置在所述频率调节层的设置于所述框架部上的部分上。

所述体声波谐振器还可包括设置在所述上电极的部分和所述下电极的部分上的金属焊盘，其中，所述上电极的所述部分和所述下电极的所述部分上没有形成所述频率调节层。

所述频率调节层可设置在所述压电层的从所述上电极突出的部分上。

所述压电层可包括位于所述压电层的从所述上电极突出的所述部分中的平坦表面。

所述频率调节层可设置在所述压电层的所述平坦表面上。

在所述频率调节层堆叠在所述体声波谐振器中之后，通过修整操作，由于修整率不同，可将所述频率调节层从所述倾斜表面去除，或可使得所述频率调节层的在所述倾斜表面上的所述部分的厚度形成为小于所述频率调节层的所述其他部分的厚度。

在另一总的方面，一种用于制造体声波谐振器的方法包括：在基板上形成牺牲层；形成膜层以覆盖所述牺牲层；形成下电极，以使所述下电极设置在所述牺牲层上；在所述下电极和所述膜层上形成压电层，以使所述下电极的部分向外暴露，并且使所述压电层的部分设置在所述牺牲层上；在所述压电层上形成上电极；形成频率调节层，以使所述下电极的所述部分和所述上电极的部分向外暴露；在所述下电极的向外暴露的部分和所述上电极的向外暴露的部分上形成金属焊盘；及从所述上电极的框架部的倾斜表面去除所述频率调节层，或使所述频率调节层的部分形成为具有比所述频率调节层的其他部分的厚度小的厚度。

可通过修整操作来执行从所述框架部的所述倾斜表面去除所述频率调节层，或者使所述频率调节层的所述部分形成为具有比所述频率调节层的所述其他部分的厚度小的厚度。可通过所述频率调节层的设置在所述上电极的水平表面上的水平部分和所述频率调节层的设置在所述倾斜表面上的倾斜部分之间的修整率不同进一步执行去除所述频率调节层以及使所述频率调节层的所述部分形成为具有比所述频率调节层的所述其他部分的厚度小的厚度。

所述方法还可包括：通过去除所述牺牲层形成腔。

所述方法还可包括：在从所述框架部的所述倾斜表面去除所述频率调节层或者使所述频率调节层的所述部分形成为具有比所述频率调节层的所述其他部分的厚度小的厚度之前，在所述频率调节层的设置在所述框架部的顶表面上的部分中形成台阶部。

形成所述频率调节层的步骤可包括在所述下电极、所述上电极的中央部分和所述框架部上形成所述频率调节层。可将所述框架部设置在所述体声波谐振器的有效区域的边缘处，并且可使所述框架部具有比所述上电极的所述中央部分的厚度大的厚度。

形成所述频率调节层的步骤还可包括在所述压电层的从所述上电极突出的部分上形成所述频率调节层。

通过下面的具体实施方式、附图以及权利要求，其他特征和方面将显而易见。

附图说明

图1是示出根据实施例的体声波谐振器的示意性截面图。

图2是示出根据另一实施例的体声波谐振器的示意性截面图。

图3是示出根据另一实施例的体声波谐振器的示意性截面图。

图4至图7是示出根据实施例的用于制造体声波谐振器的方法的工艺图。

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。附图可不按照比例绘制，为了清楚、说明以及方便起见，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，在理解了本申请的公开内容之后，在此所描述的方法、设备和/或系统的各种改变、修改及等同物将是显而易见的。例如，在此描述的操作的顺序仅仅是示例，且不限于在此所阐述的示例，而是除了必须按照特定顺序发生的操作外，可做出在理解了本申请的公开内容之后将是显而易见的改变。此外，为了增加清楚性和简洁性，可省略本领域中公知的特征的描述。

在此描述的特征可按照不同的形式实施，并且将不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之后将是显而易见的实现在此描述的方法、设备和/或系统的多种可行方式中的一些可行方式。

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、“结合到”另一元件、“在”另一元件“上方”或“覆盖”另一元件时，其可直接“在”另一元件“上”、“连接到”另一元件、“结合到”另一元件、“在”另一元件“上方”或“覆盖”另一元件，或者可存在介于它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、“直接结合到”另一元件、“直接在”另一元件“上方”或“直接覆盖”另一元件时，可不存在介于它们之间的其他元件。

如在此使用的，术语“和/或”包括所列相关项中的任何一个和任何两个或更多个的任何组合。

虽然诸如“第一”、“第二”和“第三”的术语可在此用于描述各种构件、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，在此描述的示例中的涉及到的第一构件、组件、区域、层或部分还可被称为第二构件、组件、区域、层或部分。

为了方便描述，在此可使用诸如“在……之上”、“上方”、“在……之下”以及“下方”的空间相关术语来描述如附图中所示的一个元件与另一元件的关系。这样的空间相关术语意于包含除了附图中描绘的方位之外的装置在使用或操作中的不同方位。例如，如果附图中的装置被翻转，则被描述为相对于另一元件位于“之上”或“上方”的元件将随后相对于另一元件位于“之下”或“下方”。因此，术语“在……之上”根据装置的空间方向包括“在……之上”和“在……之下”两种方位。装置还可以以另外的方式被定位(例如，旋转90度或处于其他方位)，并且可对在此使用的空间相关术语做出相应的解释。

在此使用的术语仅是为了描述各种示例，而不被用来限制本公开。除非上下文另外清楚地指明，否则单数形式也意于包含复数形式。术语“包含”、“包括”以及“具有”列举存在所陈述的特征、数量、操作、构件、元件和/或它们的组合，但不排除存在或添加一个或更多个其他特征、数量、操作、构件、元件和/或它们的组合。

由于制造技术和/或公差，可发生附图中所示出的形状的变化。因此，在此描述的示例并不限于附图中示出的特定的形状，而是包括制造过程中发生的形状的变化。

在此描述的示例的特征可以以在理解了本申请的公开内容之后将显而易见的各种方式进行组合。此外，虽然在此描述的示例具有多种构造，但是在理解了本申请的公开内容之后将显而易见的其他构造是可行的。

在下文中，将参照附图详细地描述示例实施例。

图1是示出根据实施例的体声波谐振器100的示意性截面图。

参照图1，体声波谐振器100包括例如基板110、膜层120、下电极130、压电层140、上电极150、频率调节层160和金属焊盘170。

基板110是其上堆叠有硅的基板。例如，硅晶圆用作基板。基板110包括设置在腔c下方并且面对腔c的基板保护层112。

基板保护层112防止当形成腔c时对基板110造成损坏。作为示例，基板保护层112由包含氮化硅(si3n4)或二氧化硅(sio2)的材料形成。也就是说，基板保护层112防止在去除下面将描述的牺牲层390(见图4至图7)的操作过程中蚀刻基板110。

下面将提供去除牺牲层390的操作的详细描述。

膜层120形成在基板110上，并且与基板110一起形成腔c。换句话说，腔c形成在膜层120和基板110之间。作为示例，膜层120包括蚀刻防止层122以及形成在蚀刻防止层122上的下电极保护层124。

蚀刻防止层122形成在下面将描述的牺牲层390(图4)上，并且通过去除牺牲层390经由蚀刻防止层122与基板保护层112一起形成腔c。蚀刻防止层122可由与用于去除硅基牺牲层390的诸如氟(f)和氯(cl)的卤基蚀刻气体具有低反应性的材料形成。

此外，下电极保护层124设置在腔c上方，并且形成在蚀刻防止层122上。作为示例，下电极保护层124由包含氮化硅(si3n4)或二氧化硅(sio2)的材料形成。

下电极130形成在膜层120上，并且下电极130的至少一部分设置在腔c上。作为示例，下电极130由诸如钼(mo)、钌(ru)、钨(w)、铱(ir)、或铂(pt)或者它们的合金的导电材料形成。

此外，下电极130用作输入诸如射频(rf)信号的电信号的输入电极和输出电极中的任何一个。例如，在下电极130为输入电极的情况下，上电极150为输出电极，在下电极130为输出电极的情况下，上电极150为输入电极。

压电层140覆盖下电极130的至少一部分。此外，压电层140将通过下电极130或上电极150输入的信号转换为弹性波。也就是说，压电层140通过物理振动将电信号转换为弹性波。

作为示例，压电层140通过沉积氮化铝、掺杂的氮化铝、氧化锌或锆钛酸铅而形成。

此外，在压电层140由氮化铝(aln)材料形成的情况下，压电层140还可包括稀土金属。作为示例，稀土金属包括钪(sc)、铒(er)、钇(y)和镧(la)中的任何一种或者任何两种或更多种的任何组合。此外，在压电层140由氮化铝(aln)材料形成的情况下，压电层140还可包括过渡金属。作为示例，过渡金属包括锆(zr)、钛(ti)、锰(mn)和铪(hf)中的任何一种或者任何两种或更多种的任何组合。

压电层140包括平坦表面142，平坦表面142位于从上电极150侧向突出的部分中。

上电极150形成为覆盖压电层140，并且与下电极130相似，由诸如钼(mo)、钌(ru)、钨(w)、铱(ir)、或铂(pt)或者它们的合金的导电材料形成。

上电极150包括框架部152。框架部152为上电极150的部分，上电极150的所述部分的厚度比上电极150的其余部分的厚度大。此外，框架部152设置在有效区域s的除了中央部之外的区域(即，有效区域s的边缘)中。

此外，框架部152将谐振时产生的横向波反射到有效区域s中，以将谐振能量限制在有效区域s中。换句话说，框架部152设置在有效区域s的边缘处，以防止振动从有效区域s逸出到外部。

此外，框架部152包括倾斜表面152a。

有效区域s为其中堆叠有下电极130、压电层140和上电极150的区域。

频率调节层160至少形成在压电层140和上电极150上。作为示例，频率调节层160形成在下电极130和上电极150的除了其上形成有金属焊盘170的部分之外的区域上。

此外，频率调节层160形成在压电层140的平坦表面142上。也就是说，频率调节层160可形成在从上电极150突出的平坦表面142上。

频率调节层160不设置在框架部152的倾斜表面152a上。可通过修整操作去除频率调节层160的最初形成在倾斜表面152a上的部分，并且可通过不同的修整率去除该部分。换句话说，由于频率调节层160的最初形成在倾斜表面152a上的部分通过修整操作的去除率大于频率调节层160的在水平表面上的部分通过修整操作的去除率，因此频率调节层160的最初形成在倾斜表面152a上的部分被去除。

因此，通过从上电极150的倾斜表面152a去除频率调节层160的部分以使频率调节层160不设置在倾斜表面152a上来改善反射损耗，并且改善性能。

由于频率调节层160的厚度调节是制造体声波谐振器100的最后操作，因此显著减小对在频率调节层160的厚度调节过程中于最后操作中暴露的上电极150造成损坏。

金属焊盘170形成在下电极130和上电极150的其上没有形成频率调节层160的部分上。作为示例，金属焊盘170由诸如金(au)、金锡(au-sn)合金、铜(cu)或铜-锡(cu-sn)合金的材料形成。然而，金属焊盘170可由其他材料形成。

图2是示出根据本公开的另一实施例的体声波谐振器200的示意性截面图。

参照图2，体声波谐振器200包括例如基板110、膜层120、下电极130、压电层140、上电极150、频率调节层260和金属焊盘170。

由于基板110、膜层120、下电极130、压电层140、上电极150和金属焊盘170是与上面描述的图1的体声波谐振器100中包括的相应组件相同的组件，因此这些组件的详细描述将被省略，并且将使用上面的描述来替换。

频率调节层260至少形成在压电层140和上电极150上。作为示例，频率调节层260可形成在下电极130和上电极150的除了其上形成有金属焊盘170的部分之外的区域上。

此外，频率调节层260的形成在上电极150的倾斜表面152a上的部分的厚度小于频率调节层260的形成在上电极150的其他部分上的部分的厚度。频率调节层260的厚度通过修整操作来调节。也就是说，通过使修整率不同，频率调节层260的在倾斜表面152a上的部分形成为比频率调节层260的其他部分薄。换句话说，由于频率调节层260的在倾斜表面152a上的部分通过修整操作的去除率大于频率调节层260的在水平表面上的部分通过修整操作的去除率，因此频率调节层260的在倾斜表面152a上的部分的厚度小于频率调节层260的其他部分的厚度。

作为示例，频率调节层260的在倾斜表面152a上的部分的厚度为或比小。

如上所述，通过使频率调节层260的形成在上电极150的倾斜表面152a上的厚度形成为比频率调节层260的其他部分的厚度薄来改善反射损耗，并且改善性能。

此外，由于频率调节层260的厚度调节在制造体声波谐振器200的最后操作中执行，因此在制造体声波谐振器200的过程中对在频率调节层260的厚度形成得薄的部分中的上电极150造成的损坏显著减小。

图3是示出根据实施例的体声波谐振器300的示意性截面图。

参照图3，体声波谐振器300包括例如基板110、膜层120、下电极130、压电层140、上电极150、频率调节层360和金属焊盘170。

由于基板110、膜层120、下电极130、压电层140、上电极150和金属焊盘170是与上面描述的图1的体声波谐振器100中包括的相应组件相同的组件，因此这些组件的详细描述将被省略，并且将使用上面的描述来替换。

频率调节层360至少形成在压电层140和上电极150上。作为示例，频率调节层360形成在下电极130和上电极150的除了其上形成有金属焊盘170的部分之外的区域上。

频率调节层360不设置在上电极150中包括的框架部152的倾斜表面152a上。通过修整操作将频率调节层360的最初形成在倾斜表面152a上的部分从频率调节层360去除，并且可通过不同的修整率去除该部分。换句话说，由于频率调节层360的最初形成在倾斜表面152a上的部分通过修整操作的去除率大于频率调节层360的在上电极150的水平表面上的部分通过修整操作的去除率，因此频率调节层360的最初形成在倾斜表面152a上的部分被去除，从而频率调节层360不设置在倾斜表面152a上。

此外，频率调节层360包括设置在倾斜表面152a内侧部并设置在位于上电极150的顶表面的框架部152上的台阶部362。由于台阶部362形成在频率调节层360中，因此进一步改善反射损耗。

如上所述，通过从上电极150的倾斜表面152a去除频率调节层360来改善反射损耗，并且改善体声波谐振器300的性能。此外，由于频率调节层360的厚度调节在制造体声波谐振器300的最后操作中执行，因此可显著减小在操作过程中对上电极150的从其去除频率调节层360的倾斜表面152a造成损坏。

图4至图7是示出根据实施例的制造体声波谐振器300的方法的工艺流程图。

首先，如图4所示，在基板110上形成牺牲层390。然后形成膜层120，以覆盖牺牲层390。首先在整个基板110上形成膜层120的蚀刻防止层122，以覆盖牺牲层390，然后在蚀刻防止层122上形成下电极保护层124，以设置在牺牲层390上。

然后，可在膜层120上形成下电极130，以使下电极130的部分设置在牺牲层390上。此外，在形成下电极130之后，可使下电极130的部分暴露，并且可在下电极130和膜层120上形成压电层140，以使压电层140的部分设置在牺牲层390上。

然后，在压电层140上形成上电极150。框架部152形成在上电极150中，并且是形成为其厚度比上电极150的其他部分的厚度大的区域。此外，倾斜表面152a形成在框架部152上。

此外，框架部152形成为设置在有效区域s的边缘处。

然后，形成频率调节层360，以使下电极130的部分和上电极150的部分向外暴露。

此外，在下电极130和上电极150的向外暴露的部分上形成金属焊盘170。

接下来，在于频率调节层360上形成保护层(未示出)之后，通过蚀刻使频率调节层360的厚度在框架部152的倾斜表面152a和框架部152的顶表面的部分上形成得薄。

也就是说，在保护层(未示出)形成在除了频率调节层360的厚度将是薄的区域之外的频率调节层360上并且然后执行蚀刻的情况下，频率调节层360的在框架部152的倾斜表面152a上的部分以及框架部152的顶表面的在倾斜表面152a以内的部分的厚度被制造得薄。

因此，如图5所示，频率调节层360的台阶部362形成在框架部152的在倾斜表面152a以内的顶表面上。

接下来，如图6所示，通过释放操作来去除牺牲层390。相应地，腔c形成在膜层120下方。

接下来，如图7所示，从倾斜表面152a去除频率调节层360。通过修整操作去除频率调节层360的在倾斜表面152a上的部分，并且可通过不同的修整率去除该部分。换句话说，由于频率调节层360的在倾斜表面152a上的部分通过修整操作的去除率大于频率调节层360的在上电极150的平坦表面部分上的部分通过修整操作的去除率，因此频率调节层360的在倾斜表面152a上的部分被去除。

此外，台阶部362在倾斜表面152a以内的区域处且在上电极150的框架部152上形成在频率调节层360中。

虽然上面已经描述了用于制造体声波谐振器300的方法，但是当省略形成台阶部362的操作时，该描述应用于用于制造图1的体声波谐振器100的方法，当省略形成台阶部362的操作并且频率调节层360的在框架部152的倾斜表面152a上的部分形成得薄而不是被去除时，该描述应用于用于制造图2的体声波谐振器200的方法。因此，将省略用于制造体声波谐振器100和200的示例方法的描述。

如上所述，根据公开的实施例，可通过改善反射损耗来改善体声波谐振器的性能。

虽然本公开包括具体的示例，但是在理解了本申请的公开内容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和范围的情况下，可在这些示例中做出形式上和细节上的各种变化。在此所描述的示例将仅被视为描述性含义，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认为是可适用于其他示例中的类似特征或方面。如果以不同的顺序执行描述的技术，和/或如果以不同的方式组合描述的系统、架构、装置或者电路中的组件和/或用其他组件或者它们的等同物进行替换或者补充描述的系统、架构、装置或者电路中的组件，则可获得适当的结果。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，并且在权利要求及其等同物的范围内的所有变化将被解释为包含于本公开中。