CN100530955C - 薄膜压电共振器、滤波器 - Google Patents

薄膜压电共振器、滤波器 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种薄膜压电共振器以及滤波器。一种薄膜压电共振器包括衬底以及第一和第二激发部分。所述衬底包括第一和第二腔。所述第一激发部分设置在所述第一腔上，并包括依次层压的第一电极、第一压电材料以及第二电极。在所述第一电极、所述第一压电材料以及所述第二电极间的交叠区域限定所述第一激发部分的周边的轮廓。第一距离定义为从所述第一激发部分的端部到所述第一腔的开口端部的平均距离。所述第二激发部分设置在所述第二腔上，并包括依次层压的第三电极、第二压电材料以及第四电极。第二距离定义为从所述第二激发部分的端部到所述第二腔的开口端部的平均距离，并与所述第一距离不同。

Description

薄膜压电共振器、滤波器
相关申请的交叉引用
本申请基于并要求2005年5月31日提交的在先的日本专利申请2005-160242的优先权，在此引入其整个内容作为参考。
技术领域
本发明涉及一种薄膜压电共振器、滤波器以及电压控制振动器。具体地说，本发明涉及一种利用在压电薄膜的厚度方向的纵向振动的薄膜压电共振器，具有该薄膜压电共振器的滤波器，以及具有该滤波器的电压控制振荡器。
背景技术
为了形成移动通信装置或者包括在移动通信装置中的电压控制振荡器(下文简称为“VCO”)，在射频(RF)滤波器或者中频(IF)滤波器中使用表面声波(下文简称为SAW)器件。因为SAW器件的共振频率反比于梳状电极间的距离，所以在大于1GHz的频率区域内，梳状电极间的距离不大于1μm。因为这个原因，当使用的频率变高时，SAW器件倾向于很难使用。
作为SAW器件的替代物，近年来，利用在薄膜压电材料的膜厚方向的纵向振动模式的薄膜压电共振器已经吸引了公众的注意。薄膜压电共振器称为FBRA(膜体声共振器)或者BAW(体声波)。在薄膜压电共振器中，根据薄膜压电材料的声速以及膜厚确定共振频率。通常，当薄膜压电共振器的膜厚在从1μm到2μm的范围内时，得到2GHz的共振频率。当薄膜压电共振器的膜厚在从0.4μm到0.8μm的范围内时，得到5GHz的共振频率。因此，在最近的成膜技术中，可实现升高至数十GHz的频率。
在IEEE TRANSECTIONS ON MICROWAVE THEORY ANDTECHNIQUES，VOL.43，NO.12，p.2933，DECEMBER 1995中已经公开了一种技术，在该技术中，如图39所示，由薄膜压电共振器101构成的梯型滤波器102用作移动通信装置的RF滤波器。梯型滤波器102由在输入接线端Pin与输出接线端Pout之间串联和并联连接的薄膜压电共振器101构成。如图40所示，薄膜压电共振器101可以与可变电容器104及放大器105组合，以形成移动通信装置的VCO 103。
在日本2000-69594A中已经公开了一种目前最典型的薄膜压电共振器的结构以及一种制造该薄膜压电共振器的方法。制造该薄膜压电共振器的方法如下。首先，通过各向异性蚀刻在硅(Si)衬底的表面中形成空洞。然后，在衬底上形成牺牲层。例如，硼磷掺杂的硅酸盐玻璃(BPSG)层用作牺牲层。然后，抛光牺牲层的表面直至Si衬底的表面暴露，从而使牺牲层的表面变平。结果，当牺牲层嵌入预先在Si衬底中形成的空洞中时，可以使在牺牲层周围的Si衬底的表面暴露。在牺牲层上进一步依次层压下电极、压电材料以及上电极。然后，形成直到牺牲层的孔。通过该孔，利用选择蚀刻去除牺牲层，从而在Si衬底与下电极之间形成对应于预先形成的空洞的腔。当完成这一系列的制造步骤时，薄膜压电共振器制成。
Proc.IEEE Ultrasonics Symposium，pp.969-972(2002)公开了一种以这样的方式制造薄膜压电共振器的方法，在Si晶片的前表面上形成夹在上与下电极之间的压电薄膜，以及通过硅深反应离子蚀刻(Si-Deep-RIE)在Si晶片的后表面中形成腔。氧化锌(ZnO)、氮化铝(AlN)等用于压电薄膜。
另一方面，IEEE MTT-S Digest TH5D-4，pp.2001-2004公开了一种具有代替腔的声反射层的薄膜压电共振器。制造该薄膜压电共振器的方法如下。首先，在Si衬底的表面中形成空洞。在Si衬底的表面上交替层压高声阻抗的膜和低声阻抗的膜，从而形成声反射层。然后，抛光声反射层直至声反射层嵌入衬底的空洞中，从而使衬底的表面变平。在嵌入空洞中的声层上层压下电极、压电薄膜以及上电极。从而，可以制成薄膜压电共振器。
然而，在薄膜压电共振器、由薄膜压电共振器构成的滤波器以及在滤波器中形成的电压控制振荡器中，未考虑下面的要点。
薄膜压电共振器使用了这样的结构，其中在设置在衬底中的腔或者声反射层上依次层压下电极、压电材料以及上电极，以及其中在腔或者声反射层、下电极、压电材料以及上电极中的交叠区域用作激发部分。薄膜压电共振器的制造工艺条件的变化影响与激发部分的平面形状和平面尺寸有关的腔的开口形状和开口尺寸或者声反射层的平面轮廓形状和轮廓尺寸。也就是说，如果制造工艺条件变化，在变化前后制造的由薄膜压电共振器构成的滤波器的频率通过特性发生变化。
在如图39所示的梯型滤波器102中，在滤波器功能的设计方面，梯子台阶的数量、串联与并联连接的顺序、各薄膜压电共振器101的电容值、连接布线的长度等是重要的参数。有必要将滤波器的输入/输出阻抗调整为将要设计的电路的需要量。通常，滤波器的输入/输出阻抗设定为50Ω。根据设计滤波器电路的需要，确定用于形成一个滤波器的薄膜压电共振器101的数量以及薄膜压电共振器101的各自的电容值。各薄膜压电共振器101的电容值正比于激发部分的平面尺寸(平面面积)。梯型滤波器102由具有不同平面尺寸的激发部分的薄膜压电共振器101的组合构成。
当在设计梯型滤波器102时组合小电容值的薄膜压电共振器101时，组合具有小平面尺寸的激发部分的薄膜压电共振器101很不利。如果各激发部分的平面尺寸小，激发部分的周边长度与平面面积的比率变大。周边长度的比率的增加引起来自激发部分的周边的振动能量的释放比率的增加。相对于平面面积大的激发部分，在平面面积小的激发部分中，由于能量损耗的增加，共振特性显示出趋于劣化的趋势。为了避免这种趋势，串联连接具有两倍电容值的激发部分(薄膜压电共振器101)以设计梯型滤波器102，从而防止某一薄膜压电共振器101的激发部分的平面面积变得过小。
相反地，当需要大电容值的薄膜压电共振器101时，可以降低共振能量的释放比率，但是在具有支撑在腔上的激发部分的薄膜压电共振器101中发生由于支撑激发部分的机械强度(膜强度)的不足造成的断裂的风险、由变形造成的共振特性的劣化等。为了避免断裂的风险以及振动特性的劣化，并联连接具有一半电容值的激发部分(薄膜压电共振器101)以设计梯型滤波器102，从而防止某一薄膜压电共振器101的激发部分的平面面积变得过大。然而，即使根据滤波特性的设计的需要值或各薄膜压电共振器101的特性的需要值调整各激发部分的电容值的情况下，激发部分的平面面积也变化。
从各薄膜压电共振器101的结构的观点，要求腔的开口尺寸或者声反射层的轮廓尺寸大于激发部分的平面尺寸这样的长度，其足以减弱从激发部分的周边泄漏的振动能量。至少，设置腔或者声反射层包围激发部分，其中在腔或者声反射层与激发部分之间保持预定的距离。在这种情况下，在由多个薄膜压电共振器101构成的梯型滤波器102中，根据薄膜压电共振器101产生开口尺寸不同的腔或者轮廓尺寸不同的声反射层。结果，发生下面的问题。
如图41所示，在日本2000-69594A中公开的用于制造薄膜压电共振器101的方法中，在将牺牲层112嵌入衬底110中的开口尺寸不同的腔111中的平坦化和抛光处理之后，容易发生这样的凹陷113，其中当开口尺寸变大时，在腔111中各牺牲层112的表面中的空洞变大。如图42所示，容易发生这样的侵蚀114，其中当开口尺寸减小时，在各腔111中的牺牲层112及其周边的衬底110的表面被侵蚀。凹陷113或者侵蚀114劣化了牺牲层112的表面(衬底110的表面)的平坦度，从而劣化了在牺牲层112的表面上形成的下电极和压电材料的结晶度。
此外，在去除牺牲层112的过程中，去除的牺牲层112的体积根据腔111的开口尺寸变化。因此，去除牺牲层112的蚀刻时间根据腔111变化，所以很难设定蚀刻的终点。此外，当基于化学反应进行蚀刻时，蚀刻剂的施加状态根据在梯型滤波器102中的薄膜压电共振器101的设置位置变化，所以牺牲层112的蚀刻速度根据薄膜压电共振器101变化。具体地说，在中心位置设置的薄膜压电共振器101的牺牲层112与在中心位置的周边设置的薄膜压电共振器101的牺牲层112之间，蚀刻剂的浓度局部地变化，所以两者的蚀刻速度彼此不同。也因为蚀刻速度的这种变化，很难设定蚀刻的终点。为了去除所有牺牲层112，进行过量时间的蚀刻。
在Proc.IEEE Ultrasonics Symposium，pp.969-972(2002)中公开的用于制造薄膜压电共振器101的方法中，通过在衬底110上层压下电极、压电材料以及上电极形成激发部分后，当通过Si-Deep-RIE方法在激发部分正下方的衬底110的后表面中形成腔111时，蚀刻时容易发生微负载效应。微负载效应是这样的现象，在开口尺寸小的腔111中的蚀刻速度变得慢于在开口尺寸大的腔111中的蚀刻速度。如果将条件设定为使在开口尺寸小的腔111中可以完全地完成蚀刻，在开口尺寸大的腔111中的过蚀刻时间变得如此长，以致在停止层115的正上方容易发生隧穿，也就是凹口116，如图43所示。
此外，与湿法蚀刻相同，蚀刻速度根据腔111的设置密度变化。在梯型滤波器102中，在一个薄膜压电共振器101的腔111中的牺牲层的蚀刻速度与在上述薄膜压电共振器101的周围设置的其它薄膜压电共振器101的腔111中的牺牲层的蚀刻速度不同。而且，在这种情况下，根据腔111的设置位置造成过蚀刻时间的增加，所以在其它薄膜压电共振器101的腔111中产生凹口116。因为凹口116的产生改变了腔111的开口尺寸，从而改变了附加到激发部分(压电电容器)的寄生电容值，梯型滤波器102的频率特性改变。
此外，在梯型滤波器102中，因为相邻地设置薄膜压电共振器101的腔111，这样的凹口116使在相邻腔111之间的壁如此薄，以致根据具体情况由于壁的破坏削弱了衬底110的机械强度。此外，因为大凹口116使腔111的开口端部形状改变为容易发生应力集中的凹凸形状，削弱了激发部分的薄膜的抗断裂的机械强度。此外，如果激发部分邻接由凹口116导致的开口端部的凹凸部分，在共振特性中发生假响应，从而劣化梯型滤波器102的滤波特性。
在IEEE MTT-S Digest TH5D-4.pp.2001-2004中公开的制造薄膜压电共振器101的方法中，在声反射层的表面上形成的下电极和压电材料的结晶度劣化，因为根据嵌入衬底中的声反射层的平坦化和抛光处理，凹陷113或者侵蚀114容易以与在日本2000-69594A中公开的制造薄膜压电共振器101的方法相同的方式发生。
发明内容
在这些情况下，形成了本发明。本发明提供了一种薄膜压电共振器，其中在各腔或者声反射层上设置的激发部分的结晶度可以得到改善，从而可以降低所述激发部分的电容值的变化。
此外，本发明提供了一种由所述薄膜压电共振器构成的滤波器以及电压控制振荡器，其中滤波特性可以得到改善。
根据本发明的第一方面，一种薄膜压电共振器包括衬底、第一激发部分以及第二激发部分。所述衬底包括相互隔离设置的第一腔和第二腔。所述第一激发部分设置在所述第一腔上。所述第一激发部分包括依次层压的第一电极、第一压电材料以及第二电极。在所述第一电极、所述第一压电材料以及所述第二电极间的交叠区域限定所述第一激发部分的周边的轮廓。第一距离定义为从所述第一激发部分的端部到所述第一腔的开口端部的平均距离。所述第二激发部分设置在所述第二腔上。所述第二激发部分包括依次层压的第三电极、第二压电材料以及第四电极。在所述第三电极、所述第二压电材料以及所述第四电极间的交叠区域限定所述第二激发部分的周边的轮廓。第二距离定义为从所述第二激发部分的端部到所述第二腔的开口端部的平均距离。所述第二距离与所述第一距离不同。
根据本发明的第二方面，一种滤波器包括衬底、第一薄膜压电共振器以及第二薄膜压电共振器。所述衬底包括相互隔离设置的第一腔和第二腔。所述第一薄膜压电共振器包括设置在所述第一腔上的第一激发部分。所述第一激发部分包括依次层压的第一电极、第一压电材料以及第二电极。在所述第一电极、所述第一压电材料以及所述第二电极间的交叠区域限定所述第一激发部分的周边的轮廓。第一距离定义为从所述第一激发部分的端部到所述第一腔的开口端部的平均距离。所述第二薄膜压电共振器包括设置在所述第二腔上的第二激发部分。所述第二激发部分包括依次层压的第三电极、第二压电材料以及第四电极。在所述第三电极、所述第二压电材料以及所述第四电极间的交叠区域限定所述第二激发部分的周边的轮廓。第二距离定义为从所述第二激发部分的端部到所述第二腔的开口端部的平均距离。所述第二距离与所述第一距离不同。
根据本发明的第三方面，一种薄膜压电共振器包括衬底、第一激发部分以及第二激发部分。所述衬底包括相互隔离设置的第一声反射层和第二声反射层。所述第一激发部分设置在所述第一声反射层上。所述第一激发部分包括依次层压的第一电极、第一压电材料以及第二电极。在所述第一电极、所述第一压电材料以及所述第二电极间的交叠区域限定所述第一激发部分的周边的轮廓。第一距离定义为从所述第一激发部分的端部到所述第一声反射层的轮廓端部的平均距离。所述第二激发部分设置在所述第二声反射层上。所述第二激发部分包括依次层压的第三电极、第二压电材料以及第四电极。在所述第三电极、所述第二压电材料以及所述第四电极间的交叠区域限定所述第二激发部分的周边的轮廓。第二距离定义为从所述第二激发部分的端部到所述第二声反射层的轮廓端部的平均距离。所述第二距离与所述第一距离不同。
根据本发明的第四方面，一种滤波器包括衬底、第一薄膜压电共振器以及第二薄膜压电共振器。所述衬底包括相互隔离设置的第一声反射层和第二声反射层。所述第一薄膜压电共振器包括设置在所述第一声反射层上的第一激发部分。所述第一激发部分包括依次层压的第一电极、第一压电材料以及第二电极。在所述第一电极、所述第一压电材料以及所述第二电极间的交叠区域限定所述第一激发部分的周边的轮廓。第一距离定义为从所述第一激发部分的端部到所述第一声反射层的轮廓端部的平均距离。所述第二薄膜压电共振器包括设置在所述第二声反射层上的第二激发部分。所述第二激发部分包括依次层压的第三电极、第二压电材料以及第四电极。在所述第三电极、所述第二压电材料以及所述第四电极间的交叠区域限定所述第二激发部分的周边的轮廓。第二距离定义为从所述第二激发部分的端部到所述第二声反射层的轮廓端部的平均距离。所述第二距离与所述第一距离不同。
根据上述结构，可以改善在所述腔或者声反射层上设置的所述激发部分的结晶度，从而可以降低所述激发部分的电容值的变化。
而且，也可以提供一种由薄膜压电共振器构成的滤波器，其中滤波特性可以得到改善。
附图说明
图1是根据本发明的第一实施例的薄膜压电共振器以及滤波器的平面图；
图2是沿图1所示的F2-F2线切割的薄膜压电共振器以及滤波器的截面图；
图3是重要部件的平面图，用于说明在图1所示的某一薄膜压电共振器中的腔与激发部分之间的位置关系；
图4是重要部件的典型平面图，用于说明在图1所示的某一薄膜压电共振器中的平均距离；
图5是重要部件的典型平面图，用于说明在图1所示的某一薄膜压电共振器中的平均距离；
图6是重要部件的典型平面图，用于说明在图1所示的某一薄膜压电共振器中的平均距离；
图7示出了在第一实施例的第一实例中各腔的开口尺寸与蚀刻时间之间的关系；
图8是第一步骤截面图，用于说明根据第一实例制造薄膜压电共振器以及滤波器的方法；
图9是第二步骤截面图；
图10是第三步骤截面图；
图11是第四步骤截面图；
图12是第五步骤截面图；
图13是根据第一实例的滤波器的电路图；
图14是示出了在根据第一实例的滤波器中各薄膜压电共振器的电容比的图表；
图15是示出了根据本发明的第一实施例的第一至第三实例的薄膜压电共振器的设计项目、蚀刻条件以及效果的图表；
图16是根据第一实施例的第一比较实例的薄膜压电共振器以及滤波器的平面图；
图17是根据第一实施例的第二实例的滤波器的电路图；
图18是根据第二实例的薄膜压电共振器以及滤波器的平面图；
图19是示出了在根据第二实例的滤波器中各薄膜压电共振器的电容比的图表；
图20是根据第一实施例的第二比较实例的薄膜压电共振器以及滤波器的平面图；
图21是根据第一实施例的第三实例的薄膜压电共振器以及滤波器的平面图；
图22是根据第一实施例的第三比较实例的薄膜压电共振器以及滤波器的平面图；
图23是示出了在根据本发明的第二实施例的滤波器中薄膜压电共振器的腔的设置布局的平面图；
图24示出了在第二实施例中各腔的开口尺寸与蚀刻时间之间的关系；
图25是根据第二实施例的薄膜压电共振器以及滤波器的电路图；
图26是示出了在图25所示的滤波器中薄膜压电共振器的电容比的图表；
图27是根据第二实施例的实例的薄膜压电共振器以及滤波器的平面图；
图28是根据第二实施例的比较实例的薄膜压电共振器以及滤波器的平面图；
图29是第一步骤截面图，用于说明根据本发明的第三实施例制造薄膜压电共振器以及滤波器的方法；
图30是第二步骤截面图；
图31是第三步骤截面图；
图32是根据第三实施例的实例的薄膜压电共振器以及滤波器的平面图；
图33是根据第三实施例的比较实例的薄膜压电共振器以及滤波器的平面图；
图34是第一步骤截面图，用于说明根据本发明的第四实施例制造薄膜压电共振器以及滤波器的方法；
图35是第二步骤截面图；
图36是第三步骤截面图；
图37是根据第四实施例的实例的薄膜压电共振器以及滤波器的平面图；
图38是根据第四实施例的比较实例的薄膜压电共振器以及滤波器的平面图；
图39是根据背景技术的梯型滤波器的电路图；
图40是根据背景技术的VCO的电路图；
图41是薄膜压电共振器的重要部件的截面图，用于说明在背景技术中的问题；
图42是薄膜压电共振器的重要部件的截面图，用于说明在背景技术中的问题；以及
图43是薄膜压电共振器的重要部件的截面图，用于说明在背景技术中的问题。
具体实施方式
下面将参考附图详细说明本发明的实施例。在下面的说明中，为了省略重复的说明，相同标号表示相同部件。
(第一实施例)
[薄膜压电共振器的结构]
如图1和2所示，根据第一实施例的滤波器(薄膜压电共振器滤波器)1包括衬底2、薄膜压电共振器(用作第一薄膜压电共振器)31、32、34、36和37，以及薄膜压电共振器(用作第二薄膜压电共振器)33和35。衬底2包括相互隔离设置的腔(用作第一腔)21、22、24、26和27，以及腔(用作第二腔)23和25。第一薄膜压电共振器31、32、34、36和37包括分别在第一腔21、22、24、26和27上设置的激发部分(用作第一激发部分)71、72、74、76和77。各第一激发部分71、72、74、76和77以这样的方式形成，依次层压下电极(用作第一电极)4、压电材料(用作第一压电材料)5以及上电极(用作第二电极)6。层4、5以及6相互交叠的区域限定各第一激发部分的轮廓。第二薄膜压电共振器33和35包括分别在第二腔23和25上设置的激发部分(用作第二激发部分)73和75。各第二激发部分73和75以这样的方式形成，依次层压下电极(用作第三电极)4、压电材料(用作第二压电材料)5以及上电极(用作第四电极)6。层4、5以及6相互交叠的区域限定各第二激发部分的轮廓。在滤波器1中，平均距离(第二平均距离)d2，即从激发部分73和75的端部到腔23和25的开口端部的距离的平均值，比平均距离(第一平均距离)d1，即从激发部分71、72、74、76和77的端部到腔21、22、24、26和27的开口端部的距离的平均值，长出至少对准容差。
根据第一实施例在滤波器1中设置的薄膜压电共振器的数量不限于上述数量。在图1中，七个薄膜压电共振器31至37组合形成滤波器1。也就是说，薄膜压电共振器34设置在滤波器1的中心。薄膜压电共振器31至33设置在薄膜压电共振器34的周围右侧。薄膜压电共振器35至37设置在薄膜压电共振器34的周围左侧。
各薄膜压电共振器31至37(为了薄膜压电共振器的总体说明，由参考标号“3”标示)利用在压电材料5的厚度方向的纵向振动的共振。为限定压电材料5的振动在下电极4正下方设置的各腔21至27(为了腔的总体说明，由参考标号“2H”标示，并且等价于下面将要说明的实施例中的声反射层)需要具有不小于从激发部分71至77(为了激发部分的总体说明，由参考标号“7”标示)的端部泄漏的振动的长度λ的尺寸，各激发部分具有下电极4、上电极6以及与下和上电极4和6交叠的压电材料5。也就是说，在激发部分7的所有周边(某一激发部分的所有周边)中，激发部分7的端部至腔2H的平均距离d满足d＞λ。这里，各激发部分7由腔2H(或者声反射层)、下电极4、压电材料5以及上电极6相互交叠的所有区域构成。
图3示出了在平面图中腔2H与激发部分7均简单地为例如矩形的形状的情况下，在某一薄膜压电共振器3中腔2H与激发部分7之间的平面位置关系。因为长度λ估计在从1μm至2μm的范围内，在通过对长度λ增加制造时的对准容差的值的基础上，设定平均距离d。这里，术语“对准容差”指在相对于腔2H的对准位置的激发部分7的对准位置中，用于制造装置的对准误差(制造时在掩膜对准中的误差)的容差。在由多个不同尺寸的共振器组合构成的一般滤波器中，无论各共振器的尺寸如何，腔的开口端部与激发部分的端部之间的距离恒定。在这种情况下，因为发生上述问题，需要在制造过程中严格管理。因此，通过顽强(robust)的设计方法制造了在根据第一实施例的滤波器1中的腔2H(或者声反射层)，其中制造方法很顽强。该顽强的设计方法如下。
(1)第一设计方法
在假定采用用于预先蚀刻/去除嵌入衬底2的各腔2H中的牺牲层的制造方法的情况下，采用第一设计方法。首先，对于构成滤波器1的薄膜压电共振器3，设计具有最大容量的激发部分(最大的平面尺寸)的薄膜压电共振器3，以使腔2H的开口尺寸和开口形状满足关系d(平均距离)＞λ(长度)。然后，设计另一薄膜压电共振器3，以使其具有腔2H，该腔2H具有与先前设计的最大腔2H相同的开口尺寸和开口形状。然后，考虑到薄膜压电共振器3与其它薄膜压电共振器3之间的设置位置和布线布局(下电极4的引出布线与上电极6的引出布线的图形)，轻微调整腔2H的开口尺寸和开口形状的设计。因为如果腔2H的开口尺寸与激发部分7的平面尺寸之间的差别过大，在制造腔2H时激发部分7的膜强度降低，根据下电极4、压电材料5以及上电极6的各自应力设计，将腔2H的开口尺寸和开口形状的设计调整在某一范围内以保持膜强度。
在根据这种设计方法制造的滤波器1中，至少一个薄膜压电共振器3的激发部分7的端部与腔2H的开口端部之间的平均距离d不同于另一薄膜压电共振器3的激发部分7的端部与腔2H的开口端部之间的平均距离d。因为与从激发部分的端部到腔的开口端部的距离恒定的情况相比，腔2H的开口尺寸或者开口形状分布较窄，可以抑制在衬底平坦化过程中产生凹陷(图41中的参考标号113)或者侵蚀(图42中的参考标号114)。衬底的平坦度尤其影响下电极4和压电材料5的结晶度和表面形貌，所以平坦的衬底使得可以形成压电材料5的良好结晶度的平坦膜。对于高性能的薄膜压电共振器3的制造，压电材料5的结晶度和平坦度是重要的参数，因为结晶度和平坦度与表示薄膜压电共振器3的性能的机械耦合系数和Q值有较大关联。
当通过蚀刻去除嵌入开口尺寸小的腔2H中的牺牲层或者在制造过程中分布窄的牺牲层时，根据多个薄膜压电共振器3的蚀刻时间的变化减小，从而在制造过程中可以容易地进行步骤管理。此外，在例如以其中一个薄膜压电共振器3被其它薄膜压电共振器3围绕的布局，例如由七个或者更多个薄膜压电共振器3组合构成的滤波器1中，嵌入位于中心位置的薄膜压电共振器3的腔2H中的牺牲层的蚀刻速度变得低于嵌入位于周边部分的任何其它薄膜压电共振器3的腔2H中的牺牲层的蚀刻速度，因为蚀刻溶液的浓度变得局部不均匀。考虑到这个现象，当将位于中心部分的薄膜压电共振器3的牺牲层设计为小于位于周边部分的其它薄膜压电共振器3的牺牲层时，在滤波器1中，可以使牺牲层的蚀刻终点时间均匀。在采用这种设计的滤波器1中，可以抑制在制造过程中由衬底平坦化步骤产生凹陷或者侵蚀。
(2)第二设计方法
在假定采用用于通过Deep-RIE方法从后表面向前表面蚀刻衬底2以形成腔2H的制造方法的情况下，采用第二设计方法。首先，对于构成滤波器1的薄膜压电共振器3，设计具有最大容量的激发部分的薄膜压电共振器3，以使腔2H的开口尺寸和开口形状满足关系d(平均距离)＞λ(长度)。然后，设计另一薄膜压电共振器3，以使其具有腔2H，该腔2H具有与先前设计的最大腔2H相同的开口尺寸和开口形状。然后，考虑到薄膜压电共振器3与其它薄膜压电共振器3之间的设置位置和布线布局，轻微调整腔2H的开口尺寸和开口形状的设计。因为如果腔2H的开口尺寸与激发部分7的平面尺寸之间的差别过大，在制造腔2H时激发部分7的膜强度降低，根据下电极4、压电材料5以及上电极6的各自的应力设计，将腔2H的开口尺寸和开口形状的设计调整在某一范围内以保持膜强度。
在根据这种设计方法制造的滤波器1中，至少一个薄膜压电共振器3的激发部分7的端部与腔2H的开口端部之间的平均距离d不同于其它薄膜压电共振器3的激发部分7的端部与腔2H的开口端部之间的平均距离d。因为与从激发部分的端部到腔的开口端部的距离恒定的情况相比，腔2H的开口尺寸或者开口形状分布较窄，可以抑制在Deep-RIE步骤中衬底2的蚀刻速度的变化，从而可以缩短直到形成所有薄膜压电共振器3的腔2H的过蚀刻时间。过蚀刻时间的缩短可以抑制凹口的形成(图43中的参考标号116)。结果，可以减小对薄膜压电共振器3增加的寄生电容的估计余量，因此可以改善滤波器1的滤波特性。在滤波器1中，因为通过抑制凹口的形成可以减小邻近设置的薄膜压电共振器3之间的距离，布线的长度可以缩短，从而可以降低布线的阻抗。
此外，在Deep-RIE步骤后进行的停止层去除步骤(用于去除设置在衬底2与下电极4之间的蚀刻停止层)中，各腔2H的内壁表面可以形成为无任何凹口的平面。也就是说，因为可以在腔2H中消除干法蚀刻时由各凹口导致的阴影或者湿法蚀刻时由各凹口导致的死胡同(blind lane)的形成，从而可以消除牺牲层的残余物，可以防止共振特性的假响应，从而改善滤波特性。
在由共九个或者更多个薄膜压电共振器3构成的滤波器1的制造过程中，其中提供这些薄膜压电共振器3，以使一个薄膜压电共振器3设置在中心部分，以及八个薄膜压电共振器3以等角的45度的间距设置在周边部分，由于负载效应，用于形成设置在中心部分的薄膜压电共振器3的腔2H的RIE蚀刻速度变得慢于用于形成设置在周边部分的薄膜压电共振器3的腔2H的RIE蚀刻速度。当考虑到这种现象，将设置在中心位置的薄膜压电共振器3的腔2H的开口尺寸设计为大于设置在周边部分的各薄膜压电共振器3的腔2H的开口尺寸时，可以使滤波器1中所有薄膜压电共振器3的腔2H的蚀刻终点时间均匀，从而可以缩短衬底2的过蚀刻时间。
(3)腔的开口端部与激发部分的端部之间的平均距离
将说明各薄膜压电共振器3中腔2H的开口端部与激发部分7的端部之间的平均距离。对平均距离d的相同定义也可以应用到稍后将说明的声反射层的轮廓与激发部分7的端部之间的平均距离d。
如图4所示，当腔2H的开口形状为四边形而激发部分7的平面形状(平面轮廓形状)为与该开口形状不相似但小于该开口形状的四边形时，平均距离d等于以这种方式得到的值(d＝S/L)，即在这些区域中的面积S1、S2、S3和S4的和S除以作为激发部分7的端部的长度L1、L2、L3和L4的和的周长L，其中所述各区域被腔2H的开口端部、面对腔2H的该开口端部的激发部分7的端部以及从腔2H的开口端部到激发部分7的端部绘制的两条垂直线包围，从而无论腔2H的开口形状和激发部分7的平面形状(轮廓形状)如何，以最大间隔距离使各区域互相间隔。
如图5所示，当腔2H的开口形状为圆形而激发部分7的平面形状为具有包括在腔2H中的平面尺寸的矩形时，平均距离d等于以这种方式得到的值(d＝S/L)，即通过从腔2H的开口面积中减去激发部分7的平面面积得到的面积S除以作为激发部分7的端部的长度L1、L2、L3和L4的和的周长L。
如图6所示，当腔2H的开口形状为四边形以及激发部分7的平面形状为四边形(类似图4所示的情况)，同时腔2H的开口形状与激发部分7的平面形状具有这样的位置关系，其中开口形状的一部分(边)与激发部分7的端部的一部分(边)互相交叠时，平均距离d等于以这种方式得到的值(d＝S/L)，即在这些区域中的面积S1、S2和S3的和S除以作为激发部分7的端部的长度L1、L2、L3和L4的和的周长L，其中所述各区域被腔2H的开口端部、面对腔2H的该开口端部的激发部分7的端部以及从腔2H的开口端部到激发部分7的端部绘制的两条垂直线包围，以使除交叠部分外各区域以最大间隔距离互相间隔。
[第一实例]
下面将说明薄膜压电共振器3以及由薄膜压电共振器3构成的滤波器1的具体的第一实例。
(1)与相对于腔的开口尺寸的凹口量的变化相关的评估
以这种方式制造构成滤波器1的薄膜压电共振器3的腔2H，即利用Bosch方法通过ICP-RIE装置(感应耦合等离子体-反应离子蚀刻)朝向前表面蚀刻衬底2的后表面。在该Bosch方法中，用于蚀刻衬底2尤其是硅的SF6气体以及用于在蚀刻孔的侧壁上产生聚合物保护膜的C4F8气体用作蚀刻气体，以便垂直且深蚀刻Si，同时交替进行蚀刻工艺和产生保护膜的工艺。
图7示出了在制造具有正方形开口形状的腔2H时腔2H的开口尺寸与蚀刻时间之间的关系。200μm厚的硅衬底用作衬底2。在图7中，水平轴表示腔2H的开口尺寸(边长：μm)，以及垂直轴表示蚀刻时间(分钟)。热氧化Si(SiO2)膜用作蚀刻停止层。
如图7所示，分别在四种蚀刻条件(条件1至条件4)下测量蚀刻时间。无论蚀刻条件如何，蚀刻时间根据腔2H的开口尺寸的变化而变化。存在蚀刻时间随开口尺寸的增大而缩短的趋势。另外，在，随着蚀刻时间变短以使制造过程中蚀刻条件变得有利，蚀刻时间分布变宽。例如，在由各腔2H的开口尺寸在从100μm×100μm至200μm×200μm的范围内的薄膜压电共振器3的组合制造滤波器1的情况下，需要至少4分钟且至多30分钟的过蚀刻时间。当例如6英寸大小的晶片用作衬底2时，蚀刻状态在从晶片的中心到晶片的各端部部分的区域内变化，所以需要将与蚀刻状态的变化相对应的蚀刻时间的差异作为过蚀刻时间余量。尽管过蚀刻时间余量取决于制造装置的特性，过蚀刻时间余量通常为从约1分钟30秒至约2分钟。另一方面，在从衬底2的后表面开始的蚀刻到达在衬底2的前表面上的停止层后，凹口生长速度为约每分钟2μm。在Deep-RIE的这种评估结果的基础上，制造根据第一实例的薄膜压电共振器3以及滤器1。
(2)薄膜压电共振器的制造方法
下面将说明根据第一实例的薄膜压电共振器3以及滤器1的具体制造方法。
首先，制备衬底2。例如，具有(100)晶面且具有1kΩ·cm或更高的高阻抗值的Si衬底用作衬底2。在衬底2的表面上形成底层201(见图8)。膜厚为200nm的热氧化Si膜用作底层201。底层201用作下电极4的底层并且用作形成腔2H的蚀刻停止层。
如图8所示，在底层201上将要形成薄膜压电共振器3的区域中形成下电极4。例如，膜厚为200nm至250nm的Al膜或者Al合金膜用作下电极4。在通过溅射方法等在衬底2的前表面的整个区域上将下电极4形成为膜后，通过光刻形成掩膜。使用掩膜时，通过例如RIE的蚀刻构图下电极4。
如图9所示，在下电极4上将要形成薄膜压电共振器3的区域中形成压电材料5。例如，膜厚为1500nm至3000nm的AlN膜用作压电材料5。在通过溅射方法等在衬底2的前表面的整个区域上将压电材料5形成为膜后，通过光刻形成掩膜。使用掩膜时，通过例如RIE的蚀刻构图压电材料5。具有与AlN膜相同的六方晶系晶体结构的ZnO可以代替AlN膜用作压电材料5。
如图10所示，在压电材料5上将要形成薄膜压电共振器3的区域中形成上电极6。例如，膜厚为200nm至300nm的Al膜、Al合金膜或者Mo膜用作上电极6。在通过溅射方法等在衬底2的前表面的整个区域上将上电极6形成为膜后，通过光刻形成掩膜。使用掩膜时，通过例如RIE的蚀刻构图上电极6。
当滤波器1为并联型滤波器时，然后在上电极6上形成未示出但提供为改变共振频率而提供的质量负载层。如图11所示，然后在衬底2的后表面上形成掩膜10，在该掩膜10中将要形成腔2H的区域被开口。例如，通过光刻形成掩膜10。
如图12所示，当利用掩膜10时，朝向衬底2的前表面对后表面进行Deep-RIE，从而在衬底2的将要形成薄膜压电共振器3的区域中形成腔2H。为了形成腔2H，底层201用作蚀刻停止层。
例如通过湿法蚀刻去除在腔2H中的底层201的暴露部分，然后去除掩膜10。从而，可以制造在图2中示出的根据第一实施例的薄膜压电共振器3以及由薄膜压电共振器3构成的滤波器1。
(3)滤波器以及薄膜压电共振器的具体结构
如图13所示，根据第一实例的滤波器1采用这样的结构，其中薄膜压电共振器32、34和36串联电连接以及薄膜压电共振器31、33、35和37并联电连接。也就是说，滤波器1由共七个薄膜压电共振器31至37构成(见图1)。构成滤波器1的薄膜压电共振器31至37的电容比配置为如图14所示。
无论激发部分71至77的尺寸(电容值)如何，在薄膜压电共振器31至37中的所有腔21至27的开口尺寸相同。激发部分71的平面形状设定为边165μm的正方形，以及从激发部分71的端部至腔21的开口端部的平均距离d1设定为10μm。以此方式，确定在薄膜压电共振器31中的腔21的开口尺寸。在其它薄膜压电共振器32至37中的各腔22至27的开口尺寸设定为等于在薄膜压电共振器31中的腔21的开口尺寸。也就是说，对于在滤波器1中的平均距离d，在电容比相等的薄膜压电共振器31和37中提供平均距离d2，以及在薄膜压电共振器32至36中提供与平均距离d2不同的平均距离d1(平均距离d具有多个值)。具体地说，平均距离d的分布在从10μm至35μm范围内。
(在腔2H上的整个区域上)设置下电极4，从而用下电极4完全覆盖薄膜压电共振器3的腔2H。在衬底2的前表面上，设置彼此相对的下电极4和上电极6，从而在下电极4和上电极6之间产生寄生电容。形成这样的布局，其中下电极4在腔2H上没有台阶，从而沿着腔2H的开口端部的周缘的整个区域，下电极4被支撑到衬底2的前表面。也就是说，下电极4(激发部分7)在腔2H上悬空，但是下电极4的膜的机械强度如此高，以致下电极4抗断裂。
在如上所述设计的滤波器1中，通过从衬底2的后表面向前表面的Deep-RIE制造腔2H。当将要蚀刻的衬底2的厚度为200μm以及基于图7示出的“条件4”进行蚀刻时，蚀刻时间约为43分钟，如图15所示。当6英寸的晶片用作衬底2时，为了确保在晶片的表面中的蚀刻量的均匀性，对蚀刻时间增加1分30秒的过蚀刻时间。在过蚀刻时产生的凹口的量最大约为3μm。例如，如果对准装置的对准容差(对准偏移)最大为5μm，下电极4的平面尺寸设定为大于腔2H的开口尺寸至少8μm。即使在腔2H设计为大于所需的最小尺寸的情况下，也可以抑制凹口的量。因此，相邻腔2H之间的距离可以变窄，从而可以实现滤波器1的尺寸的减小。对于各薄膜压电共振器3，由凹口导致的寄生电容的变化最大约为2.5％。抑制了假响应的产生。
[第一比较实例]
图16示出了第一比较实例。在根据第一比较实例的滤波器1A的薄膜压电共振器3中，在所有薄膜压电共振器31至37中，从激发部分7的端部到腔2H的开口端部的平均距离d相等。也就是说，平均距离d设定为等于d1，例如10μm。因此，各腔2H具有正方形开口形状，其开口尺寸中各边在从135μm至185μm的范围内。
在如上所述设计的滤波器1中，通过从衬底2的后表面向前表面的Deep-RIE制造各腔2H。当将要蚀刻的衬底2的厚度为200μm以及基于如图7所示的面积分布较小的“条件2”进行蚀刻时，蚀刻开口尺寸最小的腔23和25所需的时间约为68分钟，如图15所示。假设利用6英寸的晶片，对蚀刻时间增加1分30秒的过蚀刻时间。在这种情况下，在开口尺寸最大的腔21和27中进行约8分钟的过蚀刻，以致凹口的量最大达到16μm。例如，如果对准装置的对准容差最大为5μm，下电极4的平面尺寸必须设定为大于腔2H的开口尺寸至少21μm。因为凹口的量增加，为了确保衬底2的机械强度，需要隔离相邻腔2H的内壁，所以很难实现滤波器1A的尺寸的减小。对于一个薄膜压电共振器3，由凹口导致的寄生电容的变化最大达到约10％。此外，因为腔2H的开口端部的形状的杂乱，在共振特性中产生假响应，以致观测到滤波特性的劣化。另外，观测到激发部分7的抗断裂膜强度的降低。
[第二实例]
如图17和18所示，根据第一实施例的第二实例的滤波器1由共六个薄膜压电共振器31至36构成，采用这样的结构，其中薄膜压电共振器32、33、34和36串联电连接，同时表面压电共振器31和35并联电连接。构成滤波器1的薄膜压电共振器31至36的各自的电容比配置为如图19所示。
在各薄膜压电共振器31至36中，无论激发部分71至76的尺寸(电容值)如何，所有腔21至26的开口尺寸相等。激发部分71的平面形状设定为边长165μm的正方形，以及从激发部分71的端部至腔21的开口端部的平均距离d1设定为10μm。以这种方式，确定在薄膜压电共振器31中的腔21的开口尺寸。在其它薄膜压电共振器32至36中各腔22至26的开口尺寸设定为等于在薄膜压电共振器31中腔21的开口尺寸。也就是说，对于在滤波器1中的平均距离d，在薄膜压电共振器31中提供平均距离d1，以及在薄膜压电共振器32至36中提供与平均距离d1不同的平均距离d2(平均距离d具有多个值)。具体地说，平均距离d的分布在从10μm至44μm的范围内。
在各薄膜压电共振器31至36中，下电极4的腔2H覆盖面积减小，从而可以尽可能充分地避免下电极4与上电极6的交叠，以减少寄生电容的产生。结果，在共振特性中，可以降低由腔2H的端部的加工形状导致的假响应的影响。在如上所述设计的薄膜压电共振器3中，在腔2H的开口中存在下电极4的部分端部，以减少在衬底2的表面中的下电极4的支撑区域，从而降低下电极4(激发部分7)的膜的机械强度。如果将下电极4的端部的截面形状加工成具有足够小角度的锥形，可以减小在下电极4上的压电材料5的应力，从而可以保持足够的激发部分7整体的机械强度。例如，将下电极4的端部的截面形状加工为这样的锥形形状，其中在下电极4的衬底2侧上的底面与端部表面之间的角度设定为例如约20度的锐角。
在如上所述设计的滤波器1中，通过从衬底2的后表面向前表面的Deep-RIE制造各腔2H。当将要蚀刻的衬底2的厚度为200μm以及基于图7所示的“条件4”进行蚀刻时，蚀刻时间约为43分钟，如图15所示。假设采用6英寸的晶片，对蚀刻时间增加1分30秒的过蚀刻时间。在过蚀刻时产生的凹口的量最大约为3μm。例如，如果对准装置的对准容差最大为5μm，跨过腔2H的下电极4的平面尺寸必须设定为大于腔2H的开口尺寸至少8μm。即使在腔2H设计为不小于所需的最小尺寸的情况下，也可以抑制凹口的量。因此，相邻腔2H之间的距离可以变窄，从而可以实现滤波器1的尺寸的减小。对于各薄膜压电共振器3，由凹口导致的寄生电容的变化约为0％。抑制了假响应的产生。
[第二比较实例]
图20示出了第二比较实例。在根据第二比较实例的滤波器1B的薄膜压电共振器3中，在所有薄膜压电共振器31至36中，从激发部分7的端部到腔2H的开口端部的平均距离d相等。也就是说，平均距离d设定为等于d1，例如10μm。因此，各腔2H具有正方形开口形状，其开口尺寸中各边在从116μm至185μm的范围内。
在如上所述设计的滤波器1B中，通过从衬底2的后表面向前表面的Deep-RIE制造各腔2H。当将要蚀刻的衬底2的厚度为200μm以及基于如图7所示的其中面积分布较小的“条件2”进行蚀刻时，蚀刻开口尺寸最小的腔25所需的时间约为72分钟，如图15所示。假设采用6英寸的晶片，对蚀刻时间增加1分30秒的过蚀刻时间。在这种情况下，在开口尺寸最大的腔21中进行约10分钟的过蚀刻，以致凹口的量最大达到23μm。例如，如果对准装置的对准容差最大为5μm，下电极4的平面尺寸必须设定为大于腔2H的开口尺寸至少28μm。因为凹口的量增加，为了确保衬底2的机械强度，需要隔离相邻腔2H的内壁，所以很难实现滤波器1B的尺寸的减小。由凹口导致的寄生电容不变。此外，在共振特性中未观测到由腔2H的开口端部的形状的杂乱导致的假响应。然而，观测到由于凹口量的增加激发部分7的抗断裂膜强度的降低。
[第三实例]
根据第一实施例的第三实例的滤波器1除了下面的要点外基本上与图1和13所示的滤波器1相同。如图21所示，具有小电容值(小平面尺寸)的激发部分73的薄膜压电共振器33的下电极4的部分端部设置在腔23的开口中。类似地，具有小电容值的激发部分75的薄膜压电共振器35的下电极4的部分端部设置在腔25的开口中。在各其它薄膜压电共振器31、32、34、36和37中，设置下电极4以覆盖腔2H的开口的整个区域。薄膜压电共振器31至37的各自的电容比配置为如图14所示。
在电容值小的各薄膜压电共振器33和35中，激发部分7的端部与腔2H的开口端部之间的平均距离d变大。因此，下电极4的抵抗由压电材料5的膜应力导致的断裂的机械强度如此高，以致即使当下电极4的端部存在于腔2H的开口中时下电极4也可保持足够的机械膜强度。
在如上所述设计的滤波器1中，可以降低由凹口的量的变化导致的寄生电容的变化百分比。此外，在并联型薄膜压电共振器3中，可以防止假响应影响共振特性。因此，滤波器1的边缘(skirt)特性可以变得陡峭。在滤波器1中，以与第一实例相同的方式通过从衬底2的后表面向前表面的Deep-RIE制造各腔2H。然而，对于一个薄膜压电共振器3，由凹口导致的寄生电容的变化最大约为1.8％。
[第三比较实例]
图22示出了第三比较实例。在根据第三比较实例的滤波器1C的薄膜压电共振器3中，在所有薄膜压电共振器31至37中，从激发部分7的端部到腔2H的开口端部的平均距离d相等。也就是说，平均距离d设定为等于d1，例如10μm。因此，各腔2H为具有正方形开口形状，其开口尺寸中各边在从135μm至185μm的范围内。
在如上所述设计的滤波器1C中，通过从衬底2的后表面向前表面的Deep-RIE制造各腔2H。当将要蚀刻的衬底2的厚度为200μm以及基于如图7所示的其中面积分布较小的“条件2”进行蚀刻时，蚀刻开口尺寸最小的腔25所需的时间约为65分钟，如图15所示。假设采用6英寸的晶片，对蚀刻时间增加1分30秒的过蚀刻时间。在这种情况下，在开口尺寸最大的腔21和27中进行约10分钟的过蚀刻，以致凹口的量最大达到16μm。例如，如果对准装置的对准容差最大为5μm，下电极4的平面尺寸必须设定为大于腔2H的开口尺寸至少21μm。因为凹口的量增加，为了确保衬底2的机械强度，需要隔离相邻腔2H的内壁，所以很难实现滤波器1C的尺寸的减小。对于一个薄膜压电共振器3，由凹口导致的寄生电容的变化最大达到约10％。此外，在共振特性中产生由腔2H的开口端部的形状的杂乱产生的假响应，从而观测到滤波特性的劣化。另外，观测到激发部分7的抗断裂膜强度的降低。
[第一实施例的效果]
当根据如图15所示的第一至第三实例以及第一至第三比较实例的测量结果进行设计，以使从各薄膜压电共振器3的激发部分7至腔2H的开口端部的平均距离d不保持恒定以抑制腔2H的开口尺寸分布时，可以实现蚀刻时间的缩短、凹口量的抑制、寄生电容余量的减小等。因此，可以制造批量生产优良并具有稳定滤波特性的滤波器1。
此外，在基于在各薄膜压电共振器3中的下电极4与腔2H之间的位置关系设计有/无寄生电容的情况下，无论激发部分7的平面尺寸如何，腔2H的开口可以设计为改善滤波器1的滤波特性。
(第二实施例)
将以根据评估结果制造薄膜压电共振器3和滤波器1的实例说明本发明的第二实施例，其中在根据从衬底2的后表面向前表面制造各腔2H的第一实施例的薄膜压电共振器3以及滤波器1中，评估与腔2H的设置密度相关的蚀刻速度的变化。
(1)与腔的设置密度相关的蚀刻速度的变化
尽管后面将详细说明，根据第二实施例的滤波器1由共九个规则设置的薄膜压电共振器3构成。如图23所示，在薄膜压电共振器3中，在衬底2中在三排及三列上设置共九个腔2H。各腔2H具有相同的开口形状并制造成正方形形状。换句话说，衬底2具有一个设置在其中心部分的腔2H，以及八个环绕中心腔2H且以45度的等角间距设置的腔2H。
图24示出了在图23中示出的各腔2H的开口尺寸与蚀刻时间之间的关系。厚度为200μm的Si衬底用作衬底2。通过Deep-RIE制造腔2H。当蚀刻腔2H时，在衬底2的前表面上形成的底层201(见图8的热氧化Si膜)用作蚀刻停止层。相邻腔2H之间的距离设定为30μm。在图24中，水平轴表示各腔2H的开口尺寸(边长：μm)，以及垂直轴表示蚀刻时间(分钟)。
如图24所示，设置在中心部分的腔2H的蚀刻时间比设置在周边的各其它腔2H的蚀刻时间长。获得这样的结果，随着腔2H的开口尺寸变小，这种趋势变得显著。
(2)滤波器以及薄膜压电共振器的具体结构
如图25所示，根据第二实施例的滤波器1由共九个薄膜压电共振器31至39构成，采用这样的结构，其中薄膜压电共振器34、35和36串联电连接，同时薄膜压电共振器31、37、38、32、33和39并联电连接。构成滤波器1的薄膜压电共振器31至39的各自的电容比配置为如图26所示。
[实例]
根据图24示出的结果制造根据第二实施例的实例的滤波器1。如图27所示，薄膜压电共振器31、32、33、37、38和39的各激发部分71、72、73、77、78和79形成为边长165μm的正方形平面形状。这些薄膜压电共振器31等的腔21等的各开口形成为边长185μm的正方形开口形状。平均距离d设定为10μm。薄膜压电共振器34和36的各激发部分74和76形成为边长135μm的正方形平面形状。这些薄膜压电共振器34等的腔24等的各开口形成为边长185μm的正方形开口形状。平均距离d设定为25μm。
为了使腔25的蚀刻时间等于边长185μm的其它腔21等的蚀刻时间，将设置在中心的薄膜压电共振器35的腔25的边长设定为193μm。腔25形成为具有该尺寸的正方形平面形状。在薄膜压电共振器35中平均距离d设定为29μm。在所有薄膜压电共振器31至39的每一个中，下电极4的部分端部设置在腔2H的开口中，从而将附加到下电极4的电容值调整为“0”。
在如上所述设计的滤波器1中，通过从衬底2的后表面向前表面的Deep-RIE制造各腔2H。将要蚀刻的衬底2的厚度为200μm。蚀刻时间约为43分钟。假设采用6英寸的晶片，对蚀刻时间进一步增加1分30秒的过蚀刻时间。在过蚀刻时产生的凹口的量为最大约3μm。例如，如果对准装置的对准容差最大为5μm，跨过腔2H的部分下电极4的平面尺寸设定为大于腔2H的开口尺寸至少8μm。即使在腔2H设计为大于所需的最小尺寸的情况下，也可以抑制凹口的量。因此，可以保持足够的激发部分7整体的机械强度。
[比较实例]
图28示出了第二实施例的比较实例。在根据该比较实例的滤波器1D的薄膜压电共振器3中，在所有薄膜压电共振器31至39中，从激发部分7的端部到腔2H的开口端部的平均距离d相等。也就是说，平均距离d设定为等于d1，例如10μm。因此，各腔2H为具有正方形开口形状，其开口尺寸中各边在从155μm至185μm的范围内。
在如上所述设计的滤波器1D中，通过从衬底2的后表面向前表面的Deep-RIE制造各腔2H。当将要蚀刻的衬底2的厚度为200μm以及基于如图7所示的其中面积分布较小的“条件2”进行蚀刻时，蚀刻在设置在周边部分的薄膜压电共振器3中并且各具有边长155μm的开口尺寸的腔2H，所需的时间约为67分钟，如图24所示。为了蚀刻在设置在周边部分的薄膜压电共振器3中并且各具有较大开口尺寸的腔2H，必须进一步花费4分钟的过蚀刻时间。为了蚀刻设置在中心的薄膜压电共振器3的腔2H，必须进一步花费5分钟的过蚀刻时间。假设采用6英寸的晶片，对蚀刻时间增加1分30秒的过蚀刻时间。也就是说，过蚀刻时间共为10分30秒。观测到凹口的量为21μm。因为产生大凹口，在腔2H的开口端部产生凹凸形状，导致在部分衬底2中观测到由在凹凸部分上的应力集中引起的激发部分7的膜的断裂。
[第二实施例的效果]
在根据第二实施例的滤波器1中，当设置七个或者更多个薄膜压电共振器3时，观测到由腔2H的设置密度引起的蚀刻速度的变化。因此，当根据Deep-RIE的蚀刻特性调整设置的腔2H的数量、各腔2H的开口尺寸等时，可以缩短过蚀刻时间。
(第三实施例)
将结合实例说明本发明的第三实施例，其中本发明应用于设置在衬底2中的腔2H的截面结构不同的薄膜压电共振器3以及滤波器1。
(1)薄膜压电共振器的制造方法
如下进行根据第三实施例的薄膜压电共振器3以及滤波器1的制造方法。首先，在衬底2中形成腔(空洞或者凹入部分)2H(见图29)。尽管根据第一与第二实施例的腔2H采用从后表面向前表面穿透衬底2的通孔，根据第三实施例的腔2H采用从衬底2的前表面以预定深度到底部的孔。
如图29所示，在衬底2的前表面的整个区域上形成牺牲层202。例如，通过CVD方法或者溅射方法形成的例如Si氧化膜或者Al膜的软性材料可以用作牺牲层202。
如图30所示，通过化学机械抛光(CMP)技术抛光牺牲层202，直到衬底2的前表面暴露，从而将牺牲层202嵌入腔2H中。
然后，以与第一实施例相关的图8至10所示的方法相同的方式，在嵌入腔2H中的牺牲层202上依次形成下电极4、压电材料5以及上电极6。从而，在这些层的交叠区域中形成激发部分7。
如图31所示，例如通过湿法蚀刻选择性去除牺牲层202，以使腔2H变空。当该步骤完成时，制成根据第三实施例的薄膜压电共振器3以及滤波器1。
在CMP中，比衬底2的材料软的材料通常用作牺牲层202的材料。因此，当衬底2的前表面暴露时，容易发生凹陷，也就是在嵌入各腔2H中的牺牲层202的前表面中的空洞的产生(见图41)。凹陷的量取决于牺牲层202的面积。当不同尺寸的牺牲层202嵌入时，存在随牺牲层202的面积增加凹陷量增加的趋势。此外，根据牺牲层202的设置密度(腔2H的设置密度)，容易发生侵蚀，也就是抛光表面的凹入(见图42)。在CMP中，在牺牲层202嵌入相同图形(相同开口尺寸)的腔中的情况下，抛光条件的窗口宽于在牺牲层202嵌入不同图形(不同开口尺寸)的腔中的情况下抛光条件的窗口。因此，当为了制造具有不同设计的滤波器的目的，无论薄膜压电共振器3的激发部分7的平面尺寸如何，将滤波器1设计为获得通过CMP实现的抛光表面的平坦度时，可以改善滤波器1的滤波特性。
[实例]
根据第三实施例的实例的滤波器1等价于图13中示出的电路结构。薄分别对膜压电共振器3配置电容值，如图14所示。
如图32所示，在滤波器1中，设定牺牲层202的平面尺寸(等价于腔2H的开口尺寸)，从而无论薄膜压电共振器3的激发部分7的平面尺寸如何，在CMP中获得最平坦的抛光表面。结果，嵌入在周边设置的薄膜压电共振器3的各腔2H中的牺牲层202的平面尺寸设定为与嵌入在中心设置的薄膜压电共振器3的腔2H中的牺牲层202的平面尺寸有±5％范围的差异。
在CMP后观测凹陷和侵蚀时，可以使在衬底2的深度方向上从衬底2的前表面最大300nm范围内的凹入停止。在嵌入腔2H中的牺牲层202的前表面上形成下电极4。在下电极4上进一步形成作为压电材料5的AlN压电薄膜。通过X射线衍射分析AlN压电薄膜。结果，测量的AlN(0002)峰的摇摆曲线的半值宽度为1.4°。
在压电材料5上进一步形成上电极6以及负载电极。然后去除牺牲层202后，在薄膜压电共振器3的电机械耦合系数k2的测量中获得6.7％或更大的数值。可以实现具有良好滤波特性的滤波器1。
[比较实例]
图33示出了第三实施例的比较实例。在根据该比较实例的滤波器1E的薄膜压电共振器3中，在所有薄膜压电共振器31至37中，从激发部分7的端部到腔2H的开口端部(牺牲层202的轮廓)的平均距离d相等。也就是说，平均距离d设定为等于d1，例如5μm。结果，嵌入在周边设置的薄膜压电共振器3的各腔2H中的牺牲层202的平面尺寸与嵌入在中心设置的薄膜压电共振器3的腔2H中的牺牲层202的平面尺寸有±16％范围的差异。
在CMP后观测凹陷和侵蚀时，在衬底2的深度方向上从衬底2的前表面的凹入最大达到2μm。以与实例中相同的方式，通过X射线衍射分析压电薄膜。结果，测量的AlN(0002)峰的摇摆曲线的半值宽度为4.3°。此外，测量的电机械耦合系数k2为3.7％。不能充分地获得滤波器1所需的带宽。
(第四实施例)
将结合实例说明本发明的第四实施例，其中本发明应用于设置在衬底2中的具有声反射层的薄膜压电共振器3以及滤波器1。
(1)薄膜压电共振器的制造方法
如下进行根据第四实施例的薄膜压电共振器3以及滤波器1的制造方法。首先，在衬底2中形成腔(空洞或者凹入部分)2H(见图34)。
如图34所示，在衬底2的前表面的整个区域上形成声反射层203。声反射层203为一种以这种方法制造的复合膜，即以所需共振频率的四分之一波长的膜厚交替层压低声阻抗层203A以及高声阻抗层203B。例如，Si氧化膜可以用作各低声阻抗层203A，而W膜可以用作各高声阻抗层203B。
如图35所示，通过CMP抛光声反射层203直到衬底2的前表面暴露，从而将声反射层203嵌入腔2H中。
然后，如图36所示，以与第一实施例相关的图8至10示出的方法相同的方式，在嵌入腔2H中的声反射层203上依次形成下电极4、压电材料5以及上电极6。从而，在这些层的交叠区域中形成激发部分7。当该步骤完成时，根据第四实施例的薄膜压电共振器3以及滤波器1制成。
在CMP中，比衬底2的材料软的材料通常用作声反射层203的材料。因此，当衬底2的前表面暴露时，容易发生凹陷，也就是在嵌入各腔2H中的声反射层203的前表面中的空洞的产生(见图41)。凹陷的量取决于声反射层203的面积。当不同尺寸的声反射层203嵌入时，存在随声反射层203的面积增加凹陷的量增加的趋势。此外，根据声反射层203的设置密度(腔2H的设置密度)，容易发生侵蚀，也就是抛光表面的凹入(见图42)。在CMP中，在声反射层203嵌入具有相同图形(相同开口尺寸)的腔2H中的情况下，抛光条件的窗口宽于在声反射层203嵌入具有不同图形(不同开口尺寸)的腔2H中的情况下抛光条件的窗口。因此，当为了制造具有不同设计的滤波器的目的，无论薄膜压电共振器3的激发部分7的平面尺寸如何，将滤波器1设计为获得通过CMP实现的抛光表面的平坦度时，可以改善滤波器1的滤波特性。
如果由于凹陷或者侵蚀声反射层203的层厚变化，造成压电振动的反射率的降低，以致薄膜压电共振器3的Q值降低。因为该原因，不能获得足够的滤波特性。
[实例]
根据第四实施例的实例的滤波器1等价于图13中示出的电路结构。分别对薄膜压电共振器3配置电容值，如图14所示。
如图37所示，在滤波器1中，设定声反射层203的平面尺寸(等价于腔2H的开口尺寸)，从而无论薄膜压电共振器3的激发部分7的平面尺寸如何，在CMP中获得最平坦的抛光表面。结果，嵌入在周边中设置的薄膜压电共振器3的各腔2H中的声反射层203的平面尺寸设定为与嵌入在中心部分设置的薄膜压电共振器3的腔2H中的声反射层203的平面尺寸有±5％范围的差异。
在CMP后观测凹陷和侵蚀时，可以停止在衬底2的深度方向上从衬底2的前表面最大300nm范围内的凹入。在嵌入腔2H中的声反射层203的前表面上形成下电极4。在下电极4上进一步形成作为压电材料5的AlN压电薄膜。通过X射线衍射分析AlN压电薄膜。结果，测量的AlN(0002)峰的摇摆曲线的半值宽度为1.4°。
在压电材料5上进一步形成上电极6以及负载电极，从而制造滤波器1。在制造的滤波器1的薄膜压电共振器3的电机械耦合系数k2的测量中，获得5.5％或更大的数值。此外，Q值约为700，所以滤波器的通带衰减达到2dB。可以实现具有良好滤波特性的滤波器1。
[比较实例]
图38示出了第四实施例的比较实例。在根据该比较实例的滤波器1F的薄膜压电共振器3中，在所有薄膜压电共振器31至37中，从激发部分7的端部到腔2H的开口端部(声反射层203的轮廓)的平均距离d相等。也就是说，平均距离d设定为等于d1，例如5μm。结果，嵌入在周边设置的薄膜压电共振器3的各腔2H中的声反射层203的平面尺寸与嵌入在中心设置的薄膜压电共振器3的腔2H中的声反射层203的平面尺寸有±16％范围的差异。
在CMP后观测凹陷和侵蚀时，在衬底2的深度方向上从衬底2的前表面的凹入最大达到2μm。以与实例中相同的方式，通过X射线衍射分析压电薄膜。结果，测量的AlN(0002)峰的摇摆曲线的半值宽度为4.3°。此外，当测量电机械耦合系数k2时，获得2.7％或者更大的数值。此外，Q值约为300。滤波器的通带衰减与带衰减量不适合。
另外，本发明不限于这些实施例，只要不脱离本发明的要旨，可以进行改变。例如，本发明不仅可以应用于薄膜压电共振器以及滤波器，而且可以应用于包括滤波器的装置，具体地说，电压控制振荡器。

Claims (12)

1.一种薄膜压电共振器，包括：
衬底，包括相互隔离设置的第一腔和第二腔；
第一激发部分，设置在所述第一腔上，所述第一激发部分包括依次层压的第一电极、第一压电材料以及第二电极，在所述第一电极、所述第一压电材料以及所述第二电极间的交叠区域限定所述第一激发部分的周边的轮廓，第一距离定义为从所述第一激发部分的端部到所述第一腔的开口端部的平均距离；以及
第二激发部分，设置在所述第二腔上，所述第二激发部分包括依次层压的第三电极、第二压电材料以及第四电极，在所述第三电极、所述第二压电材料以及所述第四电极间的交叠区域限定所述第二激发部分的周边的轮廓，第二距离定义为从所述第二激发部分的端部到所述第二腔的开口端部的平均距离，所述第二距离与所述第一距离不同。
2.根据权利要求1的薄膜压电共振器，其中：
所述第一电极与所述第三电极由同一层构成；
所述第一压电材料与所述第二压电材料由同一层构成；以及
所述第二电极与所述第四电极由同一层构成。
3.根据权利要求1的薄膜压电共振器，其中通过从所述第二距离减去对准容差获得的值大于所述第一距离。
4.根据权利要求1的薄膜压电共振器，其中：
所述第一腔的开口形状与所述第二腔的开口形状相同；以及
所述第一腔的开口尺寸与所述第二腔的开口尺寸相同。
5.根据权利要求1的薄膜压电共振器，其中：
所述第二激发部分包括多个第二激发部分；以及
所述第一腔的开口尺寸大于各所述第二腔的开口尺寸。
6.根据权利要求5的薄膜压电共振器，其中所述第二激发部分的数量等于或者大于6。
7.一种滤波器，包括：
衬底，包括相互隔离设置的第一腔和第二腔；
第一薄膜压电共振器，包括设置在所述第一腔上的第一激发部分，所述第一激发部分包括依次层压的第一电极、第一压电材料以及第二电极，在所述第一电极、所述第一压电材料以及所述第二电极间的交叠区域限定所述第一激发部分的周边的轮廓，第一距离定义为从所述第一激发部分的端部到所述第一腔的开口端部的平均距离；以及
第二薄膜压电共振器，包括设置在所述第二腔上的第二激发部分，所述第二激发部分包括依次层压的第三电极、第二压电材料以及第四电极，在所述第三电极、所述第二压电材料以及所述第四电极间的交叠区域限定所述第二激发部分的周边的轮廓，第二距离定义为从所述第二激发部分的端部到所述第二腔的开口端部的平均距离，所述第二距离与所述第一距离不同。
8.一种薄膜压电共振器，包括：
衬底，包括相互隔离设置的第一声反射层和第二声反射层；
第一激发部分，设置在所述第一声反射层上，所述第一激发部分包括依次层压的第一电极、第一压电材料以及第二电极，在所述第一电极、所述第一压电材料以及所述第二电极间的交叠区域限定所述第一激发部分的周边的轮廓，第一距离定义为从所述第一激发部分的端部到所述第一声反射层的轮廓端部的平均距离；以及
第二激发部分，设置在所述第二声反射层上，所述第二激发部分包括依次层压的第三电极、第二压电材料以及第四电极，在所述第三电极、所述第二压电材料以及所述第四电极间的交叠区域限定所述第二激发部分的周边的轮廓，第二距离定义为从所述第二激发部分的端部到所述第二声反射层的轮廓端部的平均距离，所述第二距离与所述第一距离不同。
9.根据权利要求8的薄膜压电共振器，其中：
所述第一声反射层的轮廓形状与所述第二声反射层的轮廓形状相同；以及
所述第一声反射层的轮廓尺寸与所述第二声反射层的轮廓尺寸相同。
10.根据权利要求8的薄膜压电共振器，其中：
所述第二激发部分包括多个第二激发部分；以及
所述第二声反射层的轮廓尺寸为从所述第一声反射层的轮廓尺寸的95％至所述第一声反射层的轮廓尺寸的105％的范围。
11.一种滤波器，包括：
衬底，包括相互隔离设置的第一声反射层和第二声反射层；
第一薄膜压电共振器，包括设置在所述第一声反射层上的第一激发部分，所述第一激发部分包括依次层压的第一电极、第一压电材料以及第二电极，在所述第一电极、所述第一压电材料以及所述第二电极间的交叠区域限定所述第一激发部分的周边的轮廓，第一距离定义为从所述第一激发部分的端部到所述第一声反射层的轮廓端部的平均距离；以及
第二薄膜压电共振器，包括设置在所述第二声反射层上的第二激发部分，所述第二激发部分包括依次层压的第三电极、第二压电材料以及第四电极，在所述第三电极、所述第二压电材料以及所述第四电极间的交叠区域限定所述第二激发部分的周边的轮廓，第二距离定义为从所述第二激发部分的端部到所述第二声反射层的轮廓端部的平均距离，所述第二距离与所述第一距离不同。
12.根据权利要求11的滤波器，其中：
所述第一声反射层的轮廓形状与所述第二声反射层的轮廓形状相同；以及
所述第一声反射层的轮廓尺寸与所述第二声反射层的轮廓尺寸相同。
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Families Citing this family (15)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2007221665A (ja) * 2006-02-20 2007-08-30 Toshiba Corp 薄膜圧電共振器及びその製造方法、並びに、これを用いたフィルタ
FR2927743B1 (fr) * 2008-02-15 2011-06-03 St Microelectronics Sa Circuit de filtrage comportant des resonateurs acoustiques couples
JP5136134B2 (ja) * 2008-03-18 2013-02-06 ソニー株式会社 バンドパスフィルタ装置、その製造方法、テレビジョンチューナおよびテレビジョン受信機
JP2010091467A (ja) * 2008-10-09 2010-04-22 Rohm Co Ltd 圧力センサおよび圧力センサの製造方法
US9515605B1 (en) 2015-08-25 2016-12-06 Microsemi Storage Solutions (U.S.), Inc. Variable gain electro-mechanical oscillator and method for starting balanced oscillations
US9490746B1 (en) 2015-08-27 2016-11-08 Maxlinear Asia Singapore PTE LTD Voltage-controlled oscillator and a method for tuning oscillations
JP2017103267A (ja) * 2015-11-30 2017-06-08 セイコーエプソン株式会社 圧電素子、圧電素子の形成方法および超音波装置
KR102460752B1 (ko) * 2016-08-03 2022-10-31 삼성전기주식회사 박막 벌크 음향 공진기 및 이를 포함하는 필터
CN107317565B (zh) * 2017-06-02 2023-06-30 四川省三台水晶电子有限公司 Baw梯形滤波器的布局设计方法
US11063558B2 (en) * 2018-08-28 2021-07-13 Texas Instruments Incorporated Direct-current tuning of bulk acoustic wave resonator devices
US10614842B1 (en) * 2018-09-19 2020-04-07 Sae Magnetics (H.K.) Ltd. Thin-film piezoelectric-material element with protective film composition and insulating film through hole exposing lower electrode film
CN110112284B (zh) * 2019-05-27 2021-09-17 京东方科技集团股份有限公司 柔性声电基板及其制备方法、柔性声电装置
DE112020003512T5 (de) * 2019-07-22 2022-04-07 Ngk Insulators, Ltd. Verbundkörper und akustisches Wellenelement
WO2021200677A1 (ja) * 2020-03-31 2021-10-07 株式会社村田製作所 弾性波装置
CN113644895B (zh) * 2021-06-30 2024-02-23 中国电子科技集团公司第十三研究所 薄膜体声波谐振器滤波器及滤波器组件

Family Cites Families (14)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5692279A (en) 1995-08-17 1997-12-02 Motorola Method of making a monolithic thin film resonator lattice filter
US6087198A (en) * 1998-02-12 2000-07-11 Texas Instruments Incorporated Low cost packaging for thin-film resonators and thin-film resonator-based filters
US6060818A (en) 1998-06-02 2000-05-09 Hewlett-Packard Company SBAR structures and method of fabrication of SBAR.FBAR film processing techniques for the manufacturing of SBAR/BAR filters
EP1170862B1 (en) * 2000-06-23 2012-10-10 Murata Manufacturing Co., Ltd. Piezoelectric resonator and piezoelectric filter using the same
DE10058339A1 (de) * 2000-11-24 2002-06-06 Infineon Technologies Ag Bulk-Acoustic-Wave-Filter
JP2002374145A (ja) 2001-06-15 2002-12-26 Ube Electronics Ltd 圧電薄膜共振子
JP3954395B2 (ja) * 2001-10-26 2007-08-08 富士通株式会社 圧電薄膜共振子、フィルタ、および圧電薄膜共振子の製造方法
US6670866B2 (en) * 2002-01-09 2003-12-30 Nokia Corporation Bulk acoustic wave resonator with two piezoelectric layers as balun in filters and duplexers
JP2003298392A (ja) * 2002-03-29 2003-10-17 Fujitsu Media Device Kk フィルタチップ及びフィルタ装置
JP3879643B2 (ja) * 2002-09-25 2007-02-14 株式会社村田製作所 圧電共振子、圧電フィルタ、通信装置
JP2004158970A (ja) * 2002-11-05 2004-06-03 Ube Ind Ltd 薄膜圧電共振器を用いた帯域フィルタ
US7242130B2 (en) * 2003-11-07 2007-07-10 Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. Piezoelectric device, antenna duplexer, and method of manufacturing piezoelectric resonators used therefor
US7235915B2 (en) * 2003-11-18 2007-06-26 Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. Acoustic resonator device, filter device, manufacturing method for acoustic resonator device, and communication apparatus
JP2005160242A (ja) 2003-11-27 2005-06-16 Matsushita Electric Ind Co Ltd モータ駆動装置およびモータ駆動方法

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