CN102347746B - 体声波薄膜共振器及其制造方法 - Google Patents

Abstract

本发明是有关于一种体声波薄膜共振器及其制造方法，其中的体声波薄膜共振器包含一硅基板、一第一金属层、一压电层以及一第二金属层，该第一金属层形成在该硅基板上，该第一金属层包含有多个下电极，该压电层覆盖该第一金属层，该压电层至少具有一第一上电极设置区、一第二上电极设置区、一第三上电极设置区、一环绕该第一上电极设置区外侧的第一改质区、一环绕该第二上电极设置区外侧的第二改质区及一环绕该第三上电极设置区外侧的第三改质区，第二金属层形成在压电层上，第二金属层包含有一第一上电极、一第二上电极及一第三上电极，第一上电极位于该第一上电极设置区，第二上电极位于该第二上电极设置区，第三上电极位于该第三上电极设置区。

Description

体声波薄膜共振器及其制造方法

技术领域

本发明涉及一种体声波薄膜共振器及其制造方法，特别是涉及一种可增加体声波共振元件信号隔离的体声波薄膜共振器及其制造方法。

背景技术

近年来因为体声波薄膜共振器的元件尺寸可以缩得更小、频率特性更优异，且可提升整体无线通讯系统的品质及特性，因此体声波薄膜共振器(FBAR)因其较佳的特性成为开发重点，如图1示出的一种内含多个体声波薄膜共振元件的体声波薄膜共振器10包含一硅基板11、一第一金属层12、一压电层13以及一第二金属层14，该第一金属层12形成在该硅基板11上，该第一金属层12具有多个下电极12a，该压电层13形成在该硅基板11上并覆盖该第一金属层12，该第二金属层14形成在该压电层13上，且该第二金属层14包含有一第一上电极14a、一第二上电极14b及一第三上电极14c，该体声波薄膜共振器10利用压电效应将机械能透过该压电层13的形变转换为电信号，由于该体声波薄膜共振器10的机械振动，其振动能量不具有固定方向性，因此机械振动能量会由该压电层13传导，因此造成信号干扰，导致信号品质不佳。

发明内容

本发明的主要目的在于克服现有的体声波薄膜共振器存在的缺陷，而提供一种新型结构的体声波薄膜共振器，所要解决的技术问题是增加该体声波薄膜共振器的信号共振强度，并降低信号干扰，非常适于实用。

本发明的另一目的在于，克服现有的体声波薄膜共振器存在的缺陷，而提供一种新的体声波薄膜共振器的制造方法，所要解决的技术问题是增加该体声波薄膜共振器的信号共振强度，并降低信号干扰，非常适于实用。

本发明的目的及解决其技术问题是采用以下技术方案来实现的。依据本发明提出的体声波薄膜共振器其包含一硅基板、一第一金属层、一压电层以及一第二金属层，该硅基板具有一第一表面与一第二表面，该第一金属层形成在该硅基板上，该第一金属层包含有多个下电极，该压电层覆盖该第一金属层，该压电层至少具有一第一上电极设置区、一第二上电极设置区、一第三上电极设置区、一环绕该第一上电极设置区外侧的第一改质区、一环绕该第二上电极设置区外侧的第二改质区及一环绕该第三上电极设置区外侧的第三改质区，该第二金属层形成在该压电层上，该第二金属层包含有一第一上电极、一第二上电极及一第三上电极，该第一上电极位于该第一上电极设置区，该第二上电极位于该第二上电极设置区，该第三上电极位于该第三上电极设置区。

本发明的目的及解决其技术问题还采用以下技术方案来实现。依据本发明提出的体声波薄膜共振器的制造方法其包含：提供一硅基板，该硅基板具有一第一表面与一第二表面；形成一第一金属层在该硅基板上，该第一金属层包含有多个下电极；形成一压电层在该硅基板上并覆盖该第一金属层，该压电层至少具有一第一上电极设置区、一第二上电极设置区、一第三上电极设置区、一环绕该第一上电极设置区外侧的第一改质区、一环绕该第二上电极设置区外侧的第二改质区及一环绕该第三上电极设置区外侧的第三改质区；将该第一改质区、该第二改质区及该第三改质区进行改质处理；以及形成一第二金属层在该压电层上，该第二金属层包含有一第一上电极、一第二上电极及一第三上电极，该第一上电极位于该第一上电极设置区，该第二上电极位于该第二上电极设置区，该第三上电极位于该第三上电极设置区。

借由上述技术方案，本发明体声波薄膜共振器及其制造方法至少具有下列优点及有益效果：

本发明将该压电层的该第一改质区、该第二改质区及该第三改质区进行改质处理，使该第一改质区、该第二改质区及该第三改质区的密度、弹性系数、刚性系数及声波传播速度改变，以使该第一改质区、该第二改质区及该第三改质区形成为机械波的阻挡介面，以有效的将大部分的振动能量局限在该体声波薄膜共振器的垂直结构内，而增加该体声波薄膜共振器的信号共振强度，并降低信号干扰。

综上所述，本发明可有效增加该体声波薄膜共振器的信号共振强度，并降低信号干扰。本发明在技术上有显着的进步，并具有明显的积极效果，诚为一新颖、进步、实用的新设计。

上述说明仅是本发明技术方案的概述，为了能够更清楚了解本发明的技术手段，而可依照说明书的内容予以实施，并且为了让本发明的上述和其他目的、特征和优点能够更明显易懂，以下特举较佳实施例，并配合附图，详细说明如下。

附图说明

图1是现有习知的体声波薄膜共振器的立体图。

图2是本发明一较佳实施例的一种体声波薄膜共振器的俯视图。

图3是本发明一较佳实施例的该体声波薄膜共振器沿图2A-A方向的立体剖视图。

图4A至4C是本发明一较佳实施例的该体声波薄膜共振器的制造方法的剖面示意图。

图5A至5B是本发明一较佳实施例的该体声波薄膜共振器的制造方法的立体图。

10体声波薄膜共振器

11硅基板            12第一金属层

12a下电极

13压电层            14第二金属层

14a第一上电极       14b第二上电极

14c第三上电极

100体声波薄膜共振器

110硅基板           111第一表面

112第二表面         113振动层

114蚀刻遮罩层       115共振腔

120第一金属层       121下电极

130压电层

131第一上电极设置区 132第二上电极设置区

133第三上电极设置区 134第一改质区

135第二改质区       136第三改质区

140第二金属层       141第一上电极

142第二上电极       143第三上电极

具体实施方式

请参阅图2及图3，其是本发明的一较佳实施例，一种体声波薄膜共振器100包含一硅基板110、一第一金属层120、一压电层130以及一第二金属层140，该硅基板110具有一第一表面111与一第二表面112，该第一金属层120形成在该硅基板110上，该第一金属层120包含有多个下电极121，该压电层130覆盖该第一金属层120，该压电层130至少具有一第一上电极设置区131、一第二上电极设置区132、一第三上电极设置区133、一环绕该第一上电极设置区131外侧的第一改质区134、一环绕该第二上电极设置区132外侧的第二改质区135及一环绕该第三上电极设置区133外侧的第三改质区136，该第二金属层140形成在该压电层130上，该第二金属层140包含有一第一上电极141、一第二上电极142及一第三上电极143，该第一上电极141位于该第一上电极设置区131，该第二上电极142位于该第二上电极设置区132，该第三上电极143位于该第三上电极设置区133。

在本实施例中，该第一上电极设置区131具有一第一密度，该第二上电极设置区132具有一第二密度，该第三上电极设置区133具有一第三密度，该第一改质区134具有一第一改质后密度，该第二改质区135具有一第二改质后密度，该第三改质区136具有一第三改质后密度，该第一改质后密度、该第二改质后密度及该第三改质后密度不等于该第一密度、该第二密度及该第三密度，且该第一上电极设置区131具有一第一弹性系数，该第二上电极设置区132具有一第二弹性系数，该第三上电极设置区133具有一第三弹性系数，该第一改质区134具有一第一改质后弹性系数，该第二改质区135具有一第二改质后弹性系数，该第三改质区136具有一第三改质后弹性系数，该第一改质后弹性系数、该第二改质后弹性系数及该第三改质后弹性系数不等于该第一弹性系数、该第二弹性系数及该第三弹性系数。

此外，该第一上电极设置区131具有一第一刚性系数，该第二上电极设置区132具有一第二刚性系数，该第三上电极设置区133具有一第三刚性系数，该第一改质区134具有一第一改质后刚性系数，该第二改质区135具有一第二改质后刚性系数，该第三改质区136具有一第三改质后刚性系数，该第一改质后刚性系数、该第二改质后刚性系数及该第三改质后刚性系数不等于该第一刚性系数、该第二刚性系数及该第三刚性系数，该第一上电极设置区131具有一第一声波传播速度，该第二上电极设置区132具有一第二声波传播速度，该第三上电极设置区133具有一第三声波传播速度，该第一改质区134具有一第一改质后声波传播速度，该第二改质区135具有一第二改质后声波传播速度，该第三改质区136具有一第三改质后声波传播速度，该第一改质后声波传播速度、该第二改质后声波传播速度及该第三改质后声波传播速度不等于该第一声波传播速度、该第二声波传播速度及该第三声波传播速度。

接着，请参阅图4A至图5B图，其是本发明的一种体声波薄膜共振器100的制造方法，首先，请参阅图4A，其提供一硅基板110，该硅基板110具有一第一表面111、一第二表面112、一形成在该第一表面111的振动层113及一形成在该第二表面112的蚀刻遮罩层114；接着，请参阅图4B，其形成一共振腔115在该第二表面112，之后，形成一第一金属层120在该硅基板110的该振动层113上；接着，请参阅图4C及5A，其形成一压电层130在该硅基板110的该振动层113上并覆盖该第一金属层120，该压电层130至少具有一第一上电极设置区131、一第二上电极设置区132、一第三上电极设置区133、一环绕该第一上电极设置区131外侧的第一改质区134、一环绕该第二上电极设置区132外侧的第二改质区135及一环绕该第三上电极设置区133外侧的第三改质区136；接着，请参阅图5B，将该第一改质区134、该第二改质区135及该第三改质区136进行改质处理，在本实施例中，该第一改质区134、该第二改质区135及该第三改质区136进行改质处理的方法可以为激光照射法；最后，如图2所示，形成一第二金属层140在该压电层130上，该第二金属层140包含有一第一上电极141、一第二上电极142及一第三上电极143，该第一上电极141位于该第一上电极设置区131，该第二上电极142位于该第二上电极设置区132，该第三上电极143位于该第三上电极设置区133以形成该体声波薄膜共振器100。

本发明是在该压电层130的该第一改质区134、该第二改质区135及该第三改质区136进行改质处理，使该第一改质区134、该第二改质区135及该第三改质区136的改质后密度、改质后弹性系数、改质后刚性系数及改质后声波传播速度不等于该第一上电极设置区131、该第二上电极设置区132及该第三上电极设置区133的密度、弹性系数、刚性系数及声波传播速度，因此使得该体声波薄膜共振器100所产生的机械振动被该压电层130的该第一改质区134、该第二改质区135及该第三改质区136阻隔，因此大部分的振动能量将会被局限于该体声波薄膜共振器100的垂直结构内，以增加该体声波薄膜共振器100的信号共振强度，并降低信号干扰。

以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明作任何形式上的限制，虽然本发明已以较佳实施例揭露如上，然而并非用以限定本发明，任何熟悉本专业的技术人员，在不脱离本发明技术方案范围内，当可利用上述揭示的方法及技术内容作出些许的更动或修饰为等同变化的等效实施例，但凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均仍属于本发明技术方案的范围内。

Claims (10)

1.一种体声波薄膜共振器，其特征在于至少包含：

一硅基板，其具有一第一表面与一第二表面；

一第一金属层，其形成在该硅基板上，该第一金属层包含有多个下电极；

一压电层，其覆盖该第一金属层，该压电层至少具有一第一上电极设置区、一第二上电极设置区、一第三上电极设置区、一环绕该第一上电极设置区外侧的第一改质区、一环绕该第二上电极设置区外侧的第二改质区及一环绕该第三上电极设置区外侧的第三改质区；以及

一第二金属层，其形成在该压电层上，该第二金属层包含有一第一上电极、一第二上电极及一第三上电极，该第一上电极位于该第一上电极设置区的表面，该第二上电极位于该第二上电极设置区的表面，该第三上电极位于该第三上电极设置区的表面。

2.如权利要求1所述的体声波薄膜共振器，其特征在于其中该第一上电极设置区具有一第一密度，该第二上电极设置区具有一第二密度，该第三上电极设置区具有一第三密度，该第一改质区具有一第一改质后密度，该第二改质区具有一第二改质后密度，该第三改质区具有一第三改质后密度，该第一改质后密度、该第二改质后密度及该第三改质后密度不等于该第一密度、该第二密度及该第三密度。

3.如权利要求1所述的体声波薄膜共振器，其特征在于其中该第一上电极设置区具有一第一弹性系数，该第二上电极设置区具有一第二弹性系数，该第三上电极设置区具有一第三弹性系数，该第一改质区具有一第一改质后弹性系数，该第二改质区具有一第二改质后弹性系数，该第三改质区具有一第三改质后弹性系数，该第一改质后弹性系数、该第二改质后弹性系数及该第三改质后弹性系数不等于该第一弹性系数、该第二弹性系数及该第三弹性系数。

4.如权利要求1所述的体声波薄膜共振器，其特征在于其中该第一上电极设置区具有一第一刚性系数，该第二上电极设置区具有一第二刚性系数，该第三上电极设置区具有一第三刚性系数，该第一改质区具有一第一改质后刚性系数，该第二改质区具有一第二改质后刚性系数，该第三改质区具有一第三改质后刚性系数，该第一改质后刚性系数、该第二改质后刚性系数及该第三改质后刚性系数不等于该第一刚性系数、该第二刚性系数及该第三刚性系数。

5.如权利要求1所述的体声波薄膜共振器，其特征在于其中该第一上电极设置区具有一第一声波传播速度，该第二上电极设置区具有一第二声波传播速度，该第三上电极设置区具有一第三声波传播速度，该第一改质区具有一第一改质后声波传播速度，该第二改质区具有一第二改质后声波传播速度，该第三改质区具有一第三改质后声波传播速度，该第一改质后声波传播速度、该第二改质后声波传播速度及该第三改质后声波传播速度不等于该第一声波传播速度、该第二声波传播速度及该第三声波传播速度。

6.一种体声波薄膜共振器的制造方法，其特征在于至少包含：

提供一硅基板，该硅基板具有一第一表面与一第二表面；

形成一第一金属层在该硅基板上，该第一金属层包含有多个下电极；

形成一压电层在该硅基板上并覆盖该第一金属层，该压电层至少具有一第一上电极设置区、一第二上电极设置区、一第三上电极设置区、一环绕该第一上电极设置区外侧的第一改质区、一环绕该第二上电极设置区外侧的第二改质区及一环绕该第三上电极设置区外侧的第三改质区；

将该第一改质区、该第二改质区及该第三改质区进行改质处理；以及形成一第二金属层在该压电层上，该第二金属层包含有一第一上电极、一第二上电极及一第三上电极，该第一上电极位于该第一上电极设置区的表面，该第二上电极位于该第二上电极设置区的表面，该第三上电极位于该第三上电极设置区的表面。

7.如权利要求6所述的体声波薄膜共振器的制造方法，其特征在于其中该第一改质区、该第二改质区及该第三改质区进行改质处理是以激光照射方法进行改质。

8.如权利要求6所述的体声波薄膜共振器的制造方法，其特征在于该第一上电极设置区具有一第一密度，该第二上电极设置区具有一第二密度，该第三上电极设置区具有一第三密度，该第一改质区具有一第一改质后密度，该第二改质区具有一第二改质后密度，该第三改质区具有一第三改质后密度，该第一改质后密度、该第二改质后密度及该第三改质后密度不等于该第一密度、该第二密度及该第三密度。

9.如权利要求6所述的体声波薄膜共振器的制造方法，其特征在于其中该第一上电极设置区具有一第一弹性系数，该第二上电极设置区具有一第二弹性系数，该第三上电极设置区具有一第三弹性系数，该第一改质区具有一第一改质后弹性系数，该第二改质区具有一第二改质后弹性系数，该第三改质区具有一第三改质后弹性系数，该第一改质后弹性系数、该第二改质后弹性系数及该第三改质后弹性系数不等于该第一弹性系数、该第二弹性系数及该第三弹性系数。

10.如权利要求6所述的体声波薄膜共振器的制造方法，其特征在于其中该第一上电极设置区具有一第一刚性系数，该第二上电极设置区具有一第二刚性系数，该第三上电极设置区具有一第三刚性系数，该第一改质区具有一第一改质后刚性系数，该第二改质区具有一第二改质后刚性系数，该第三改质区具有一第三改质后刚性系数，该第一改质后刚性系数、该第二改质后刚性系数及该第三改质后刚性系数不等于该第一刚性系数、该第二刚性系数及该第三刚性系数。