CN103650344A - 具有平面势垒层的saw滤波器及其制造方法 - Google Patents
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Abstract
本文中公开了一种表面声波（SAW）滤波器及其制造方法。该SAW滤波器包括：压电基板（110；图3）；平面势垒层（120），设置在压电基板上方；以及至少一个导体（130），被隐埋在压电基板和平面势垒层中。
Description
技术领域
本公开大体上涉及表面声波（SAW）滤波器，更特别地，涉及包括平面势垒层的SAW滤波器器件及其制造方法。
背景技术
表面声波（SAW）滤波器由于芯片尺寸小并且插入损耗低而常用于诸如无线通信系统的装置中的射频（RF）滤波。SAW滤波器的性能取决于在压电基板中传播的SAW的特性。频率温度系数（TCF）低的SAW滤波器在装置的通带中心附近的频率导致更大的温度独立性。
隐埋金属SAW滤波器已被使用，并且显示出高电磁耦合（高带宽），但是可能不能提供满意的TCF。隐埋金属SAW滤波器的其他挑战包括在制造的抛光或蚀刻步骤期间对压电基板的损伤、以及难以控制隐埋电极的厚度，其继而影响通过SAW滤波器传送的信号频率。
发明内容
本公开的第一方面提供一种表面声波（SAW）滤波器，该SAW滤波器包括：压电基板；平面势垒层，设置在压电基板上方；以及至少一个金属导体，设置在平面势垒层中的至少一个沟槽中。
本公开的第二方面提供一种用于制造表面声波（SAW）滤波器的方法，该方法包括：在压电基板上沉积平面势垒层；对平面势垒层进行构图以形成至少一个沟槽；在平面势垒层上方沉积金属层；并对金属层进行抛光以形成至少一个金属导体。
本公开的第三方面提供一种表面声波（SAW）滤波器，该SAW滤波器包括：压电基板；SiO2平面势垒层，设置在压电基板上方；至少一个Cu导体，隐埋在平面势垒层和压电基板中；扩散势垒层，设置在所述至少一个Cu导体中的每个上方；至少一个Al导体，设置在扩散势垒层上方；以及第二SiO2层，设置在SiO2平面势垒层和所述至少一个Al导体上方。
从以下结合附图进行时公开本发明的实施例的详细描述，本发明的这些和其他方面、优点和显著特征将变得清楚，在附图中，相似的部分在图中始终用相似的指代符号指定。
附图说明
通过阅读以下结合附图对本发明的更具体的描述，本发明的以上和其他方面、特征和优点将更好理解。
图1-4示出SAE滤波器结构及其制造工艺的实施例。
图5-8示出具有扩散势垒的SAW滤波器结构及其制造工艺的实施例。
图9-12示出包括保护层的SAW滤波器结构及其制造工艺的实施例。
图13-16示出具有层叠电极的SAW滤波器结构及其制造工艺的实施例。
图17-20示出具有层叠电极和扩散势垒的SAW滤波器结构及其制造工艺的实施例。
图21-25示出具有自对齐层叠电极的SAW滤波器结构及其制造工艺的实施例。
附图未必按比例绘制。附图仅仅是示意性表示，而非意图描绘本发明的特定参数。附图仅意在描绘本发明的典型实施例，因此，不应被认为是限制本发明的范围。在附图中，相似的编号表示相似的元件。
具体实施方式
如以上所指出的，图1-25示出SAW滤波器100及其制造工艺的各种实施例。
参照附图，图1-4描绘SAW滤波器100及其制造工艺的一个实施例。如图1所示，除了其他压电基板之外，提供了可以包括铌酸锂（LiNbO3）的压电基板110。平面势垒层120设置在压电基板110上方。在各种实施例中，平面势垒层120可以是SiO2，并且可以具有大约100nm的厚度。可以通过使用例如光刻和蚀刻对平面势垒层120进行构图，以在平面势垒层120中形成至少一个沟槽125。
如图2所示，金属层130沉积在平面势垒层120和压电基板110上方。在实施例中，金属层130可以是铜（Cu），并且可以通过例如物理气相沉积（PCD）而沉积。在图3中，可以通过使用例如化学机械抛光（CMP）对金属层130进行抛光以形成至少一个金属导体132。在抛光期间，势垒层120充当保护压电基板110的抛光终止层。在图4中，SiO2层135可以沉积在平面势垒层120和金属导体130上方。
图5-8描绘了SAW滤波器100的另一实施例。如图5所示，如关于图1所讨论的，平面势垒层120沉积在压电基板110上方，并且被构图以形成沟槽125。如图6所示，通过例如PVD使衬里或扩散势垒层140沉积在平面势垒层120和压电基板110上方。扩散势垒层140的成分可以是TaN/Ta、TaSiN/Ta、WN/Ta、WN/Ru或另一种成分中的任何一种。如图6所示，金属层130可以沉积在扩散势垒层140上方。在图7中，可以例如通过CMP对扩散势垒层140和金属层130进行抛光以形成由扩散势垒层140垫衬的至少一个金属导体132。如图7所示，扩散势垒层140垫衬金属导体132下面的水平表面141以及金属导体132的垂直表面144、146两者。在图8中，SiO2层135可以沉积在平面势垒层120、金属导体132和扩散势垒层140上方。
图9-12示出SAW滤波器100的另一实施例。如图9所示，平面势垒层120沉积在压电基板110上方，并且被构图以形成如以上所讨论的沟槽125。平面势垒层120可以是SiO2，并且可以具有大约200nm的厚度。通过例如PVD使金属层130沉积在平面势垒层120和压电基板110上方。然后可以通过PVD或等离子体增强化学气相沉积（PECVD）使保护层150（可以是例如SiN）沉积在金属层130上方。如图10所示，可以通过使用例如利用平面势垒层120作为抛光终止层的CMP来对金属层130和保护层150进行抛光。
在实施例中，金属层130可以被沉积为使得金属层130的厚度133小于沟槽125的深度134，即，金属层130不填充沟槽125的整个深度134。在另一实施例中，如图10所示，金属层130和保护层150可以被沉积为使得金属层130和保护层150的总厚度136也可以小于沟槽125的深度134，即，金属层130和保护层150一起也不将沟槽125填充到深度134。在这样的实施例中，可以通过调整金属层130的沉积而不是通过如图3和图7的实施例中那样进行抛光来控制金属层130（因此在图10-12中凹陷的金属导体132）的厚度133。
在图11中所描绘的实施例中，可以通过蚀刻来移除保护层150，但是在其他实施例中，可以不移除它。如图12所示，SiO2层135可以沉积在平面势垒层120、金属导体132和保护层150（如果存在的话，图12中未示出）上方。
图13-16示出SAW滤波器100的另一实施例。如图13所示，平面势垒层120沉积在压电基板110上方，并且被构图以形成沟槽125。在一些实施例中，平面势垒层120可以是SiO2。通过在滤波器结构100上方沉积金属（可以是铜）并通过使用平面势垒层120作为抛光终止层对金属进行抛光来形成金属导体132。如图13所示，金属导体132如此被隐埋在压电基板110和平面势垒层120中。
如图14所示，扩散势垒层140沉积在金属导体132上方。扩散势垒层140可以是例如氮化钽（TaN）。第二金属层160（可以是铝（Al））然后沉积在扩散势垒层140上方。然后通过使用例如使用平面势垒层120作为蚀刻终止层以保护压电基板110的反应离子蚀刻来对第二金属层160进行蚀刻。如图14-16所示，第二金属层160可以是自对齐的，以使得它基本上与扩散势垒层140水平对齐。在图15中，然后可以通过蚀刻来移除平面势垒层120，但是在其他实施例中，它可以保持原位。金属导体132、扩散势垒层140和第二金属层160共同形成层叠金属电极170，层叠金属电极170可以提供高带宽/电磁耦合和大约0.1的频率温度系数。在图16中，SiO2层135可以沉积在压电基板110、平面势垒层120（如果存在的话）和层叠金属电极170上方。
图17-20示出另一实施例。如图17所示，平面势垒层120沉积在压电基板110上方，并且被构图以形成沟槽125。在一些实施例中，平面势垒层120可以是SiO2。通过在滤波器结构100上方沉积金属（可以是铜）并通过使用平面势垒层120作为抛光终止层以保护压电结构110对金属进行抛光来形成金属导体132。如图17所示，金属导体132如此被隐埋在压电基板110和平面势垒层120中。扩散势垒层142在自对齐工艺中沉积在金属导体132上方，以使得金属导体132和扩散势垒层142基本上水平对齐。扩散势垒层142可以是例如钴钨磷酸盐（CoWP）。
如图18所示，第二金属层160（可以是铝（Al））然后沉积在扩散势垒层142上方。然后通过使用例如使用平面势垒层120作为蚀刻终止层的反应离子蚀刻来对第二金属层160进行蚀刻。在图19中，然后可以通过蚀刻来移除平面势垒层120，但是在其他实施例中，它可以保持原位。金属导体132、扩散势垒142和第二金属层160共同形成层叠金属电极170，层叠金属电极170可以提供高带宽/电磁耦合和大约0.1的频率温度系数。在图20中所描绘的实施例中，SiO2层135可以沉积在压电基板110、平面势垒层120（如果存在的话）和层叠金属电极170上方。
图21-24示出包括波纹形层叠金属电极的另一实施例。如图21所示，平面势垒层120（可以是SiO2）沉积在压电基板110上方，并且沟槽125被如以上所讨论那样构图。然后通过例如PVD使金属层130沉积在平面势垒层120和沟槽125上方，其后沉积扩散势垒层140（可以是例如TaN）。然后如图22所示，对SAW滤波器100进行抛光，以得到金属导体132，金属导体132包括垫衬沟槽125的水平表面151以及垂直表面164、166两者的金属、以及垫衬金属导体132的水平表面和垂直表面两者的扩散势垒。在一些实施例中，可以执行金属层130的凹陷蚀刻以形成凹陷导体132。
如图23所示，然后可以沉积第二金属层160（可以是铝（Al））并对其进行抛光，以形成具有波纹形配置的自对齐层叠金属电极170。在实施例中，第二金属层160可以被沉积为厚度等于或大于被衬垫的沟槽126的厚度175。在这样的实施例中，图23的配置可以通过将第二金属层160抛光到希望的深度来实现。在图24所示的另一实施例中，如图24所示，第二金属层160可以被沉积为使得金属导体132、扩散势垒层140和第二金属层160的总厚度小于或等于沟槽125的深度。因此，可以通过调整第二金属层160的沉积而不是通过进行抛光来控制第二金属层160（以及因此层叠金属170）的厚度，并且在如图24所示的一些实施例中，可以进一步使该厚度凹陷。在一些实施例中，如图25所示，可以移除平面势垒层120。
本发明的各种实施例的描述已经为了说明的目的而提供，但是并非意图穷举或限于所公开的实施例。在不脱离所描述的实施例的范围和精神的情况下，许多修改和变化对于本领域的普通技术人员将是明显的。本文中所使用的术语被选择来最好地解释实施例的原理、实际应用或优于市场上找到的技术的技术改进，或者使得本领域的普通技术人员能够理解本文中所公开的实施例。
Claims (20)
1.一种表面声波（SAW）滤波器，包括：
压电基板；
平面势垒层，所述平面势垒层设置在压电基板上方；以及
至少一个金属导体，所述至少一个金属导体设置在平面势垒层中的至少一个沟槽中。
2.根据权利要求1所述的SAW滤波器，其中，所述平面势垒层包括SiO2。
3.根据权利要求1所述的SAW滤波器，其中，所述压电基板包括LiNbO3。
4.根据权利要求1所述的SAW滤波器，还包括设置在所述至少一个金属导体和平面势垒层上方的SiO2层。
5.根据权利要求1所述的SAW滤波器，还包括设置在所述至少一个金属导体下方的扩散势垒层。
6.根据权利要求5所述的SAW滤波器，其中，所述扩散势垒层包括TaN/Ta、TaSiN/Ta、WN/Ta和WN/Ru之一。
7.根据权利要求1所述的SAW滤波器，其中，所述至少一个金属导体中的每个进一步包括层叠导体，所述层叠导体包括：
扩散势垒层，所述扩散势垒层设置在所述至少一个金属导体中的每个金属导体上方；以及
Al层，所述Al层设置在扩散势垒层上方，
其中，所述Al层基本上与扩散势垒层水平对齐，以及
其中，所述至少一个金属导体包括Cu，并且被隐埋在压电基板和平面势垒层中。
8.根据权利要求1所述的SAW滤波器，其中，所述至少一个金属导体中的每个进一步包括层叠导体，所述层叠导体包括：
扩散势垒层，所述扩散势垒层设置在所述至少一个金属导体中的每个上方；以及
Al层，所述Al层设置在扩散势垒层上方，
其中，所述金属导体基本上与扩散势垒层水平对齐，以及
其中，所述至少一个金属导体包括Cu，并且被隐埋在压电基板和平面势垒层中。
9.根据权利要求1所述的SAW滤波器，其中，所述至少一个金属导体中的每个进一步包括波纹形配置的层叠导体，所述层叠导体包括：
扩散势垒层，所述扩散势垒层设置在所述至少一个金属导体上方；以及
Al层，所述Al层设置在扩散势垒层上方，
其中，金属导体、扩散势垒层和Al层自对齐，以及
其中，所述至少一个金属导体包括Cu，并且被隐埋在压电基板和平面势垒层中。
10.一种用于制造表面声波（SAW）滤波器的方法，所述方法包括：
在压电基板上沉积平面势垒层；
对平面势垒层进行构图以形成至少一个沟槽；
在平面势垒层上方沉积金属层；以及
对金属层进行抛光以形成至少一个金属导体。
11.根据权利要求10所述的方法，还包括在平面势垒层和所述至少一个金属导体上方沉积SiO2层。
12.根据权利要求10所述的方法，还包括：
在对平面势垒层进行构图之后，沉积扩散势垒层，
其中，所述扩散势垒层包括TaN/Ta、TaSiN/Ta、WN/Ta和WN/Ru之一，以及
其中，所述抛光还包括对扩散势垒层进行抛光。
13.根据权利要求10所述的方法，还包括：
在对平面势垒层进行构图之后，沉积SiN保护层，
其中，所述抛光还包括对SiN保护层进行抛光，以及
其中，所述至少一个金属导体的厚度由所沉积的金属量控制。
14.根据权利要求10所述的方法，其中，所述金属层包括铜（Cu），并且其中，所述方法还包括：
在所述至少一个金属导体上方沉积TaN扩散势垒层；
在TaN扩散势垒层上方沉积Al导体层；以及
使用反应离子蚀刻对TaN扩散势垒层和Al导体层进行构图以形成至少一个层叠导体，其中，Al导体层与TaN扩散势垒层自对齐。
15.根据权利要求10所述的方法，
其中，所述金属层包括Cu，以及
其中，所述方法还包括：
在所述至少一个金属导体上方沉积CoWP扩散势垒层；
在CoWP扩散势垒层上方沉积Al导体层；以及
使用反应离子蚀刻对CoWP扩散势垒层和Al导体层进行构图以形成至少一个层叠导体，其中，Cu导体与CoWP扩散势垒层自对齐。
16.根据权利要求10所述的方法，
其中，所述金属层包括Cu，以及
其中，所述方法还包括：
在平面势垒层上方沉积金属层之后，在金属层上方沉积TaN扩散势垒层；
对TaN扩散势垒层和金属层进行抛光以形成至少一个凹槽；
在所述至少一个凹槽中沉积Al；以及
对所述Al进行抛光以形成至少一个自对齐波纹形层叠金属导体。
17.根据权利要求16所述的方法，还包括从压电基板移除平面势垒层。
18.根据权利要求16所述的方法，其中，所述Al的厚度由所沉积的金属量控制。
19.根据权利要求10所述的方法，其中，所述平面势垒层包括SiO2。
20.一种表面声波（SAW）滤波器，包括：
压电基板；
第一SiO2平面势垒层，所述第一SiO2平面势垒层设置在压电基板上方；
至少一个Cu导体，所述至少一个Cu导体隐埋在平面势垒层和压电基板中；
扩散势垒层，所述扩散势垒层设置在所述至少一个Cu导体中的每个上方；
至少一个Al导体，所述至少一个Al导体设置在扩散势垒层上方；以及
第二SiO2层，所述第二SiO2层设置在第一SiO2平面势垒层和所述至少一个Al导体上方。
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