CN107317561B - 体声波谐振器及其制造方法 - Google Patents

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Abstract

提供一种体声波谐振器及其制造方法，所述体声波谐振器可包括：空气腔；蚀刻停止层和蚀刻停止部，限定空气腔的下边界表面和侧边界表面；谐振部，形成在通过空气腔的上边界表面和蚀刻停止部的顶表面形成的近似平坦的表面上。蚀刻停止部的顶表面的宽度可比蚀刻停止部的底表面的宽度大。将蚀刻停止部的顶表面和蚀刻停止部的底表面连接的蚀刻停止部的侧表面可以是倾斜的。

Description

体声波谐振器及其制造方法
本申请要求于2016年4月27日在韩国知识产权局提交的第10-2016-0051650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。
技术领域
下面的描述涉及一种体声波谐振器及用于制造该体声波谐振器的方法。
背景技术
近来，根据移动通信装置、化学装置和生物装置的快速发展，对紧凑的并且重量轻的滤波器、振荡器、谐振元件和声学谐振质量传感器的需求也已经增加。
体声波谐振器已经发展为用于实现紧凑的并且重量轻的滤波器、振荡器、谐振元件和声学谐振质量传感器的工具。体声波谐振器具有如下优势：它们可以以最低的成本大量生产并且可超小型化。此外，体声波谐振器可具有如下优势：它们可实现作为滤波器的主要性能的高质量的Q因数，并且即使在微频带中也可使用，并且可具体地实现达到在个人通信系统(PCS)和数字无线系统(DCS)中使用的频带的高质量的Q因数。
体声波谐振器可具有谐振部通过顺序地堆叠在基板上的下电极、压电层和上电极而形成的结构。当通过向下电极和上电极施加电能而在压电层中感应出电场时，所述电场在压电层中引起压电现象，从而使得谐振部在预定的方向上振动。作为结果，在与谐振部的振动方向相同的方向上产生声波，从而引起谐振。
发明内容
提供本发明内容用于以简化形式介绍在下面的具体实施方式中进一步描述的构思的选择。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。
在一个总的方面，一种体声波谐振器包括：空气腔；蚀刻停止层和蚀刻停止部，限定空气腔的下边界表面和侧边界表面；谐振部，形成在通过空气腔的上边界表面和蚀刻停止部的顶表面形成的近似于平坦的表面上。蚀刻停止部的顶表面的宽度比蚀刻停止部的底表面的宽度大。将蚀刻停止部的顶表面和蚀刻停止部的底表面连接的蚀刻停止部的侧表面是倾斜的。
蚀刻停止部的底表面的宽度可以为2μm至30μm。
通过蚀刻停止部的底表面和蚀刻停止部的侧表面形成的角度可以为110°至160°。
所述体声波谐振器还可包括设置在蚀刻停止部的外侧的牺牲层图案。
所述体声波谐振器还可包括形成在蚀刻停止部的侧表面和底表面上以及空气腔的上边界表面上的膜。
所述膜的厚度可小于空气腔的厚度。
所述体声波谐振器还可包括形成在蚀刻停止部的顶表面上以及空气腔的上边界表面上的膜。
蚀刻停止层和蚀刻停止部可由相同的材料形成。
谐振部可包括顺序地形成的第一电极、压电层和第二电极。压电层可包含稀土金属。
所述稀土金属可包含钪(Sc)、铒(Er)、钇(Y)和镧(La)中的任意一种或者任意两种或更多种的任意组合。
压电层可包含1at％至20at％的量的稀土金属。
在另一总的方面，一种制造体声波谐振器的方法包括：在基板上顺序地形成蚀刻停止层和牺牲层；在牺牲层中形成图案，使得蚀刻停止层的一部分通过图案暴露；在蚀刻停止层的通过图案暴露的部分和牺牲层上形成蚀刻停止材料，以填充图案；使蚀刻停止材料平坦化；在牺牲层和蚀刻停止材料的在平坦化之后残留在图案上的部分上形成谐振部；通过去除牺牲层的设置在蚀刻停止材料的所述残留在图案上的部分的内侧上的部分来形成空气腔。
图案的顶表面的宽度可比图案的底表面的宽度大。将图案的顶表面与图案的底表面连接的图案的侧表面可以是倾斜的。
图案的底表面的宽度可以为2μm至30μm。
通过图案的底表面和图案的侧表面形成的角度可以为110°至160°。
蚀刻停止材料的填充在图案中的部分的厚度可比牺牲层的厚度大。
所述方法还可包括：在形成蚀刻停止材料之前，在牺牲层以及蚀刻停止层的通过图案向外暴露的部分上形成膜。
所述方法还可包括：在牺牲层以及蚀刻停止材料的在所述平坦化之后残留在图案上的部分上形成膜。
从下面的具体实施方式、附图说明和权利要求，其他特征和方面将是明显的。
附图说明
图1是示出体声波谐振器的示例的截面图。
图2A和图2B是图1的体声波谐振器的局部放大图。
图3是示出根据实施例的体声波谐振器的截面图。
图4A至图4E是示出根据实施例的制造图3的体声波谐振器的方法的流程图。
图5是示出图4C的A部分的局部放大示图。
图6是示出根据另一实施例的体声波谐振器的示图。
图7A至图7F是示出根据实施例的制造图6的体声波谐振器的方法的流程图。
图8是示出根据另一实施例的体声波谐振器的示图。
图9A至图9F是示出根据实施例的制造图8的体声波谐振器的方法流程图。
图10和图11是根据实施例的滤波器的示意性电路图。
在此描述的特征可以以不同的形式实施，并且不应该被解释为限于在此描述的示例。更确切地说，仅已提供在此描述的示例，以示出在理解本申请的公开内容之后将显而易见的实现在此描述的方法、设备和/或系统的许多可行的方式中的一些。
具体实施方式
提供以下具体实施方式以帮助读者获得对这里所描述的方法、设备和/或系统的全面理解。然而，在理解本申请的公开内容之后，这里所描述的方法、设备和/或系统的各种变换、修改及等同物将是显而易见的。例如，这里所描述的操作顺序仅仅是示例，并不限于这里所阐述的顺序，而是除了必须以特定顺序发生的操作之外，可作出在理解本申请的公开内容之后将是显而易见的改变。此外，为了提高清楚性和简洁性，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，已经提供了在此描述的示例，仅用于说明在理解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/或系统的诸多可能方式中的一些。
在整个说明书中，当诸如层、区域或基板的元件被描述为“位于”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“位于”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“直接位于”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所限制。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)，并可对在此使用的与空间相关的术语进行相应地解释。
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结合。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是示出体声波谐振器10的示例的截面图。图2A和图2B分别是图1所示的体声波谐振器10的X部分和Y部分的局部放大图。参照图1，体声波谐振器10包括：基板11；绝缘层12A，与基板11电绝缘；蚀刻停止层12B，保护绝缘层12A免受蚀刻处理；空气腔13A，形成在蚀刻停止层12B之上；膜13B，形成为覆盖空气腔13A；下电极14、压电层15和上电极16，顺序地堆叠在膜13B上。此外，体声波谐振器10包括：保护层17，防止上电极16暴露到外部环境；电极垫18，用于将电信号施加到下电极14和上电极16。
空气腔13A设置在包括下电极14、压电层15和上电极16的谐振部之下，以使谐振部可在预定的方向上振动。空气腔13A可通过蚀刻工艺形成，所述蚀刻工艺包括：在蚀刻停止层12B上形成牺牲层、在牺牲层上形成膜13B、然后对所述牺牲层进行蚀刻并去除所述牺牲层。
空气腔13A可形成为近似梯形的形状。参照图2A和图2B，由于空气腔13A的高度和空气腔13A的侧部的角度，导致裂缝会形成在堆叠在膜13B上的下电极14、压电层15、上电极16和电极垫18中。此外，堆叠在膜13B上的压电层15的晶体会非正常地生长。由于裂缝和非正常的晶体生长而导致可能出现体声波谐振器10的插入损耗特性和衰减特性的劣化。
根据实施例，通过在空气腔的外部形成蚀刻停止部和牺牲层图案来去除空气腔的台阶部分，并且谐振部设置在已经去除台阶部分的平坦表面上，从而可改善体声波谐振器10的插入损耗特性和衰减特性。
图3是示出根据实施例的体声波谐振器100的截面图。例如，体声波谐振器100是薄膜体声波谐振器(FBAR)。
参照图3，体声波谐振器100包括基板110、绝缘层115、蚀刻停止层123、蚀刻停止部125、空气腔133、牺牲层图案135以及包括第一电极140、压电层150和第二电极160的谐振部。体声波谐振器100还包括保护层170和电极垫180。
基板110可由硅基板形成，使谐振部与基板110电绝缘的绝缘层115形成在基板110的顶表面上。绝缘层115可通过执行化学气相沉积、RF磁控溅射或者用于二氧化硅(SiO2)或氧化铝(Al2O3)的蒸镀来形成在基板110上。
蚀刻停止层123形成在绝缘层115上。蚀刻停止层123保护基板110和绝缘层115免受蚀刻处理，并且用作用于在蚀刻停止层123上沉积层或膜的基底。
蚀刻停止部125、空气腔133和牺牲层图案135形成在蚀刻停止层123上。由于蚀刻停止部125、空气腔133和牺牲层图案135以彼此相同的高度形成在蚀刻停止层123上，因此蚀刻停止部125、空气腔133和牺牲层图案135的一个表面(例如，其上堆叠有另外的层或膜的顶表面)近似于(例如，大体上)共面。
例如，空气腔133设置在谐振部之下，以使包括第一电极140、压电层150和第二电极160的谐振部可在预定的方向上振动。空气腔133可通过蚀刻工艺形成，所述蚀刻工艺包括：在蚀刻停止层123上形成牺牲层、在所述牺牲层上堆叠第一电极140、压电层150和第二电极160、然后对所述牺牲层进行蚀刻并将其部分地去除。
蚀刻停止部125形成在空气腔133的外部。蚀刻停止部125形成为从蚀刻停止层123突出的形状，因此空气腔133的侧边界表面通过蚀刻停止部125的侧表面限定。蚀刻停止部125的横截面可呈近似于(例如，大体上)梯形形状。具体地，蚀刻停止部125的顶表面的宽度可比蚀刻停止部125的底表面的宽度大，将蚀刻停止部125的顶表面和蚀刻停止部125的底表面彼此连接的蚀刻停止部125的侧表面可以是倾斜的。
蚀刻停止层123和蚀刻停止部125可由在用于部分地去除牺牲层的蚀刻工艺中不被蚀刻的材料形成。在示例中，蚀刻停止层123和蚀刻停止部125由相同的材料形成。在部分地去除牺牲层之后，空气腔133的形状通过由蚀刻停止层123和蚀刻停止部125包围的空间限定。具体地，例如，空气腔133的下边界表面通过蚀刻停止层123限定，空气腔133的侧边界表面通过蚀刻停止部125限定。
牺牲层图案135形成在蚀刻停止部125的外侧，即，形成在蚀刻停止部125的相对于空气腔133的另一侧上。在蚀刻工艺之后，将牺牲层图案135留下，以部分地去除形成在蚀刻停止层123上的牺牲层。
在竖直方向上彼此重叠的第一电极140、压电层150和第二电极160的共同区域设置在空气腔133之上。
第一电极140和第二电极160可由金(Au)、钛(Ti)、钽(Ta)、钼(Mo)、钌(Ru)、铂(Pt)、钨(W)、铝(Al)和镍(Ni)中的任意一种或者包括其任意一种或更多种的合金形成。作为引起将电能转换成声波类型的机械能的压电效应的部分的压电层150可由氮化铝(AlN)、氧化锌(ZnO)和锆钛酸铅(PZT，PbZrTiO3)中的任意一种形成。此外，压电层150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)中的任意一种或者任意两种或更多种的任意组合。压电层150可包括1at％至20at％的量的稀土金属。
谐振部被划分为有源区(active region)和无源区(inactive region)。谐振部的有源区(当诸如射频(RF)信号的电能施加到第一电极140和第二电极160时通过在压电层150中发生的压电现象在预定的方向上被引起振动和谐振的区域)与第一电极140、压电层150和第二电极160在空气腔133之上在竖直方向上彼此重叠的区域相对应。谐振部的无源区(即使当电能施加到第一电极140和第二电极160时不通过压电现象引起谐振的区域)是设置在有源区的外侧的谐振部的外部区域。
谐振部利用压电现象输出具有特定频率的RF信号。具体地，谐振部根据压电层150的压电现象输出具有与振动相对应的谐振频率的RF信号。
保护层170设置在第二电极160上，以防止第二电极160向外暴露。保护层170可由二氧化硅基绝缘材料、氮化硅基绝缘材料和氮化铝基绝缘材料中的一种形成。用于将电信号施加到第一电极140和第二电极160的电极垫180形成在都向外暴露的第一电极140和第二电极160上。
图4A至图4E是根据实施例的制造体声波谐振器100的方法的流程图。
参照图4A至图4E，在制造体声波谐振器100的方法的最初的操作中，形成基板110、绝缘层115、蚀刻停止层123和牺牲层130，在牺牲层130中形成图案P，以使蚀刻停止层123的一部分暴露(图4A)。形成在牺牲层130中的图案P的顶表面的宽度可比图案P的底表面的宽度大，将图案P的顶表面和图案P的底表面彼此连接的图案P的侧表面可以是倾斜的。
在牺牲层130中形成图案P之后，将蚀刻停止材料120形成为覆盖牺牲层130和通过图案P向外暴露的蚀刻停止层123(图4B)。蚀刻停止材料120的填充在图案P中的部分的厚度可比牺牲层130的厚度大。蚀刻停止层123和蚀刻停止材料120可由相同的材料形成。
在形成蚀刻停止材料120之后，使蚀刻停止材料120的一个表面平坦化，以使牺牲层130向外暴露(图4C)。在使蚀刻停止材料120的一个表面平坦化的操作中去除蚀刻停止材料120的一部分(例如，顶部)，通过在去除了蚀刻停止材料120的所述部分之后残留在图案P中的剩余的蚀刻停止材料120来形成蚀刻停止部125。蚀刻停止部125和牺牲层130的一个表面可通过使蚀刻停止材料120平坦化的操作而近似地共面，使得蚀刻停止部125与牺牲层130具有相同的高度。
图5是示出图4C的A部分的局部放大示图。参照图5，台阶可形成在去除了蚀刻停止材料120的所述部分之后残留的蚀刻停止部125的剩余部分与牺牲层130之间，会出现蚀刻停止部125在蚀刻停止部125的中央处的厚度比蚀刻停止部125的边缘处的厚度小的凹陷现象。
根据实施例，可通过使其中形成有蚀刻停止部125的图案P的侧表面形成为倾斜来防止在蚀刻停止部125和牺牲层130之间的边界处陡峭的台阶的出现，可通过使图案P的底表面的宽度形成得窄来防止出现凹陷现象。作为示例，通过图案P的底表面和侧表面形成的角度为110°至160°，图案P的底表面的宽度为2μm至30μm。
再次参照图4A至图4E，在去除了蚀刻停止材料120的所述部分之后，在蚀刻停止部125和牺牲层130上顺序地堆叠第一电极140、压电层150和第二电极160，在第二电极160上设置保护层170，在向外暴露的第一电极140和第二电极160上形成用于将电信号施加到第一电极140和第二电极160的电极垫180(图4D)。
然后，通过蚀刻工艺来去除牺牲层130的设置在蚀刻停止部125的内侧上的部分，以形成空气腔133，牺牲层130的设置在蚀刻停止部125的外侧上的部分留作牺牲层图案135(图4E)。
图6是示出根据另一实施例的体声波谐振器100A的示图。
参照图6，由于体声波谐振器100A与根据图3的实施例的体声波谐振器100相似，因此将省略相同或重叠的描述，体声波谐振器100A的描述将集中在相对于体声波谐振器100的不同之处。
参照图6，与体声波谐振器100相比，体声波谐振器100A还包括膜127。膜127形成在蚀刻停止部125的侧部和底表面、空气腔133的上边界表面以及牺牲层图案135的顶表面上，以调节体声波谐振器100A的压力。膜127的厚度可比空气腔133的厚度小。
图7A至图7F是示出根据实施例的制造体声波谐振器100A的方法的流程图。
参照图7A至图7F，在制造体声波谐振器100A的方法的最初的操作中，形成基板110、绝缘层115、蚀刻停止层123和牺牲层130，在牺牲层130中形成图案P，以使蚀刻停止层123的一部分暴露(图7A)。形成在牺牲层130中的图案P的顶表面的宽度可比图案P的底表面的宽度大，将图案P的顶表面和图案P的底表面彼此连接的图案P的侧表面可以是倾斜的。
在牺牲层130中形成图案P之后，在牺牲层130和蚀刻停止层123的通过图案P向外暴露的所述部分上形成膜127(图7B)。膜127可在牺牲层130和蚀刻停止层123上具有预定的厚度，膜127的厚度可比牺牲层130的厚度小。
在形成膜127之后，将蚀刻停止材料120形成为覆盖膜127(图7C)。蚀刻停止材料120的填充在图案P中的部分的厚度可比牺牲层130的厚度大。蚀刻停止层123和蚀刻停止材料120可由相同的材料形成。
在形成蚀刻停止材料120之后，使蚀刻停止材料120的一个表面平坦化，以使形成在牺牲层130的顶表面上的膜127向外暴露(图7D)。在使蚀刻停止材料120的一个表面平坦化的操作过程中去除蚀刻停止材料120的一部分(例如，顶部)，通过在去除了蚀刻停止材料120的所述部分之后残留在图案P中的剩余的蚀刻停止材料120来形成蚀刻停止部125。蚀刻停止部125的一个表面和牺牲层130的一个表面可通过使蚀刻停止材料120平坦化的操作而近似地(例如，大体上)共面，使得蚀刻停止部125与牺牲层130具有相同的高度。这里，膜127可用作使蚀刻停止材料120平坦化的工艺的停止层。
在去除了蚀刻停止材料120的所述部分之后，在蚀刻停止部125和牺牲层130上顺序地堆叠第一电极140、压电层150和第二电极160，在第二电极160上设置保护层170，在向外暴露的第一电极140和第二电极160上形成用于将电信号施加到第一电极140和第二电极160的电极垫180(图7E)。
然后，通过蚀刻工艺来去除牺牲层130的设置在蚀刻停止部125的内侧上的部分，以形成空气腔133，牺牲层130的设置在蚀刻停止部125的外侧上的部分留作牺牲层图案135(图7F)。
图8是示出根据另一实施例的体声波谐振器100B的示图。
参照图8，由于体声波谐振器100B与根据图3的实施例的体声波谐振器100相似，因此将省略相同或重叠的描述，体声波谐振器100B的描述将集中在相对于体声波谐振器100的不同之处。
参照图8，与体声波谐振器100相比，体声波谐振器100B还包括膜127a。膜127a形成在蚀刻停止部125、空气腔133和牺牲层图案135的一个表面上，以调节体声波谐振器100B的压力，蚀刻停止部125、空气腔133和牺牲层图案135的所述一个表面通过蚀刻停止部125、空气腔133和牺牲层图案135而形成为近似于(例如，大体上)平面。
图9A至图9F是根据实施例的制造体声波谐振器100B的方法的流程图。
参照图9A至图9E，在制造体声波谐振器100B的方法的最初的操作中，形成基板110、绝缘层115、蚀刻停止层123和牺牲层130，在牺牲层130中形成图案P，以使蚀刻停止层123的一部分暴露(图9A)。形成在牺牲层130中的图案P的顶表面的宽度可比图案P的底表面的宽度大，将图案P的顶表面和图案P的底表面彼此连接的图案P的侧表面可以是倾斜的。
在牺牲层130中形成图案P之后，将蚀刻停止材料120形成为覆盖牺牲层130和通过图案P向外暴露的蚀刻停止层123(图9B)。蚀刻停止材料120的填充在图案P中的部分的厚度可比牺牲层130的厚度大。蚀刻停止层123和蚀刻停止材料120可由相同的材料形成。
在形成蚀刻停止材料120之后，使蚀刻停止材料120的一个表面平坦化，以使牺牲层130向外暴露(图9C)。在使蚀刻停止材料120的一个表面平坦化的操作中去除蚀刻停止材料120的一部分(例如，顶部)，通过在去除了蚀刻停止材料120的所述部分之后残留在图案P中的剩余的蚀刻停止材料120来形成蚀刻停止部125。蚀刻停止部125的一个表面和牺牲层130的一个表面(例如，顶表面)可通过使蚀刻停止材料120平坦化的操作而近似地(例如，大体上)共面，使得蚀刻停止部125与牺牲层130具有相同的高度。
在去除了蚀刻停止材料120的所述部分之后，在蚀刻停止部125和牺牲层130的一个表面上形成膜127a(图9D)。
在形成了膜127a之后，在膜127a上顺序地堆叠第一电极140、压电层150和第二电极160，在第二电极160上设置保护层170，在向外暴露的第一电极140和第二电极160上形成用于将电信号施加到第一电极140和第二电极160的电极垫180(图9E)。
然后，通过蚀刻工艺来去除牺牲层130的设置在蚀刻停止部125的内侧上的部分，以形成空气腔133，牺牲层130的设置在蚀刻停止部125的外侧上的部分留作牺牲层图案135(图9F)。
图10和图11是根据实施例的滤波器的示意性电路图。在图10和图11的滤波器中使用的每个体声波谐振器可对应于图3、图6或图8中示出的体声波谐振器。
参照图10，根据实施例的滤波器1000形成为梯型(ladder-type)滤波器结构。具体地，例如，滤波器1000包括第一体声波谐振器1100和第二体声波谐振器1200。第一体声波谐振器1100串联连接在信号输入端子和信号输出端子之间，其中，输入信号RFin输入到所述信号输入端子，输出信号RFout从所述信号输出端子输出，第二体声波谐振器1200连接在所述信号输出端子和地之间。
参照图11，根据实施例的滤波器2000形成为格型(lattice-type)滤波器。具体地，例如，滤波器2000包括体声波谐振器2100、2200、2300和2400，以对平衡输入信号RFin+和RFin-进行滤波并且输出平衡输出信号RFout+和RFout-。
如上所述，根据在此公开的实施例，体声波谐振器和用于制造体声波谐振器的方法可防止在堆叠在基板上的膜或层中形成裂缝，并且可引导正常的晶体生长。
虽然本公开包括具体示例，但是在理解本申请的公开内容之后将明显的是，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，而非出于限制的目的。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、和/或由其他组件或其等同物来替换或增添所描述的系统、架构、装置或电路，则可实现合理的结果。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全部改变将被理解为被包括在本公开中。

Claims (17)

1.一种体声波谐振器，包括：
空气腔；
蚀刻停止层和蚀刻停止部，限定空气腔的下边界表面和侧边界表面；
牺牲层图案，设置在蚀刻停止部的外侧；以及
谐振部，形成在通过空气腔的上边界表面、蚀刻停止部的顶表面以及牺牲层图案的上表面形成的近似平坦的表面上，
其中，蚀刻停止部的顶表面的宽度比蚀刻停止部的底表面的宽度大，
其中，将蚀刻停止部的顶表面和蚀刻停止部的底表面连接的蚀刻停止部的侧表面是倾斜的。
2.如权利要求1所述的体声波谐振器，其中，蚀刻停止部的底表面的宽度为2μm至30μm。
3.如权利要求1所述的体声波谐振器，其中，通过蚀刻停止部的底表面和蚀刻停止部的侧表面形成的角度为110°至160°。
4.如权利要求1所述的体声波谐振器，所述体声波谐振器还包括形成在蚀刻停止部的侧表面和底表面上、空气腔的上边界表面上以及牺牲层图案的上表面上的膜。
5.如权利要求4所述的体声波谐振器，其中，所述膜的厚度小于空气腔的厚度。
6.如权利要求1所述的体声波谐振器，所述体声波谐振器还包括形成在蚀刻停止部的顶表面上、空气腔的上边界表面上以及牺牲层图案的上表面上的膜。
7.如权利要求1所述的体声波谐振器，其中，蚀刻停止层和蚀刻停止部由相同的材料形成。
8.如权利要求1所述的体声波谐振器，其中，
谐振部包括顺序地形成的第一电极、压电层和第二电极；
压电层包含稀土金属。
9.如权利要求8所述的体声波谐振器，其中，所述稀土金属包括钪、铒、钇和镧中的任意一种或者任意两种或更多种的任意组合。
10.如权利要求8所述的体声波谐振器，其中，压电层包含1at％至20at％的量的稀土金属。
11.一种制造体声波谐振器的方法，所述方法包括：
在基板上顺序地形成蚀刻停止层和牺牲层；
在牺牲层中形成图案，使得蚀刻停止层的一部分通过图案暴露；
在蚀刻停止层的通过图案暴露的部分和牺牲层上形成蚀刻停止材料，以填充图案；
使蚀刻停止材料平坦化；
在牺牲层和蚀刻停止材料的在平坦化之后残留在图案上的部分上形成谐振部；
通过去除牺牲层的设置在蚀刻停止材料的所述残留在图案上的部分的内侧上的部分来形成空气腔。
12.如权利要求11所述的方法，其中，
图案的顶表面的宽度比图案的底表面的宽度大；
将图案的顶表面与图案的底表面连接的图案的侧表面是倾斜的。
13.如权利要求11所述的方法，其中，图案的底表面的宽度为2μm至30μm。
14.如权利要求11所述的方法，其中，通过图案的底表面和图案的侧表面形成的角度为110°至160°。
15.如权利要求11所述的方法，其中，蚀刻停止材料的填充在图案中的部分的厚度比牺牲层的厚度大。
16.如权利要求11所述的方法，所述方法还包括：在形成蚀刻停止材料之前，在牺牲层以及蚀刻停止层的通过图案向外暴露的部分上形成膜。
17.如权利要求11所述的方法，所述方法还包括：在牺牲层以及蚀刻停止材料的在平坦化之后残留在图案上的部分上形成膜。
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Families Citing this family (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US10199565B2 (en) 2015-08-24 2019-02-05 Rohm Co., Ltd. Device using a piezoelectric element and method for manufacturing the same
KR102369436B1 (ko) * 2017-04-19 2022-03-03 삼성전기주식회사 체적 음향 공진기
US10965271B2 (en) * 2017-05-30 2021-03-30 Samsung Electro-Mechanics Co., Ltd. Acoustic resonator and method for fabricating the same
US10771031B2 (en) * 2018-02-05 2020-09-08 Zhuhai Crystal Resonance Technologies Co., Ltd. Method for fabricating single crystal piezoelectric RF resonators and filters with improved cavity definition
JP7447372B2 (ja) * 2018-05-17 2024-03-12 サムソン エレクトロ－メカニックス カンパニーリミテッド． バルク音響共振器及びその製造方法
CN111786651A (zh) * 2019-04-04 2020-10-16 中芯集成电路（宁波）有限公司上海分公司 体声波谐振器及其制造方法和滤波器、射频通信系统
CN111554799A (zh) * 2020-04-23 2020-08-18 瑞声声学科技(深圳)有限公司 平坦化方法
CN111554800B (zh) * 2020-04-23 2022-07-26 瑞声声学科技(深圳)有限公司 平坦化方法
CN111917393B (zh) * 2020-06-22 2021-06-01 诺思(天津)微系统有限责任公司 体声波谐振器及制造方法、体声波谐振器组件、滤波器及电子设备

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6355498B1 (en) * 2000-08-11 2002-03-12 Agere Systems Guartian Corp. Thin film resonators fabricated on membranes created by front side releasing
CN1395752A (zh) * 2000-11-13 2003-02-05 门斯股份有限公司 薄膜谐振器及其制造方法
CN1450719A (zh) * 2002-04-11 2003-10-22 三星电机株式会社 薄膜体声波谐振器及其制造方法
CN102931941A (zh) * 2012-10-29 2013-02-13 天津理工大学 一种薄膜体声波谐振器基片及其制备方法

Family Cites Families (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
TW506128B (en) * 2001-06-15 2002-10-11 Asia Pacific Microsystems Inc Manufacturing method of high-quality thin film type bulk acoustic wave device
JP4395892B2 (ja) * 2003-03-31 2010-01-13 宇部興産株式会社 圧電薄膜デバイス及びその製造方法
KR100470711B1 (ko) 2003-05-27 2005-03-10 삼성전자주식회사 폴리 실리콘 희생층 및 에칭 방지 벽을 이용한 에어갭형ｆｂａｒ 제조 방법 및 그 장치
KR100662865B1 (ko) * 2003-10-08 2007-01-02 삼성전자주식회사 박막 벌크 음향 공진기 및 그 제조방법
KR100831405B1 (ko) 2006-10-02 2008-05-21 (주) 파이오닉스 웨이퍼 본딩 패키징 방법
JP5111281B2 (ja) 2008-07-31 2013-01-09 京セラ株式会社 圧電共振器およびその製造方法
US9197185B2 (en) * 2010-04-29 2015-11-24 Avago Technologies General Ip (Singapore) Pte. Ltd. Resonator device including electrodes with buried temperature compensating layers
US9083302B2 (en) * 2011-02-28 2015-07-14 Avago Technologies General Ip (Singapore) Pte. Ltd. Stacked bulk acoustic resonator comprising a bridge and an acoustic reflector along a perimeter of the resonator

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6355498B1 (en) * 2000-08-11 2002-03-12 Agere Systems Guartian Corp. Thin film resonators fabricated on membranes created by front side releasing
CN1395752A (zh) * 2000-11-13 2003-02-05 门斯股份有限公司 薄膜谐振器及其制造方法
CN1450719A (zh) * 2002-04-11 2003-10-22 三星电机株式会社 薄膜体声波谐振器及其制造方法
CN102931941A (zh) * 2012-10-29 2013-02-13 天津理工大学 一种薄膜体声波谐振器基片及其制备方法

Non-Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
《薄膜体声波滤波器的研究和设计》;李彦睿;《中国优秀硕士学位论文全文数据库 信息科技辑》;20111215(第12期);第I135-277页 *
《薄膜体声波谐振器(FBAR)的结构制备工艺研究》;黄光俊，等;《第三届全国压电和声波理论及器件技术研讨会论文集》;20081205;第304-308页 *

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