CN107529685B - 体声波谐振器以及包括该体声波谐振器的滤波器 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种体声波谐振器及包括该体声波谐振的滤波器。所述体声波谐振器包括:基板;第一电极和第二电极,形成在所述基板上;及压电层,设置在所述第一电极和所述第二电极之间。所述第一电极和所述第二电极中的任意一个或两个包括钼与钨的重量比在3:1至1:3的范围内的钼‑钨合金。
Description
本申请要求于2016年6月24日在韩国知识产权局提交的第10-2016-0079366号韩国专利申请以及于2017年1月26日在韩国知识产权局提交的第10-2017-0012948号韩国专利申请的优先权的权益,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。
技术领域
本公开涉及一种体声波谐振器和包括该体声波谐振器的滤波器。
背景技术
近来,根据移动通信装置、化学和生物装置等的快速发展,也增加了对于这些装置中使用的小且轻的滤波器、振荡器、谐振元件、声共振质量传感器等的需求。
已经开发了薄膜体声波谐振器(下文中,称为“FBAR”)作为实现这样小且轻的滤波器、振荡器、谐振元件、声共振质量传感器等的器件。FBAR可以以最小成本被批量生产并可被实现为超小尺寸。此外,FBAR可被实现为具有高的品质因数(Q)值(为滤波器的主要特性)。FBAR可用在包括微波频带的数字无绳系统(DCS)和个人通信系统(PCS)中。
通常,FBAR包括通过在基板上顺序地堆叠第一电极、压电层和第二电极而实现的谐振部。
将描述FBAR的工作原理。首先,当将电能施加到第一电极和第二电极以在压电层中感应出电场时,电场可在压电层中产生压电现象,以使谐振部沿预定方向振动。结果,沿与谐振部振动的方向相同的方向产生体声波,从而产生谐振。
发明内容
提供本发明内容以按照简化形式介绍发明构思的选择,以下在具体实施方式中进一步描述发明构思。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,一种体声波谐振器包括:基板;第一电极和第二电极,形成在所述基板上;压电层,设置在所述第一电极和所述第二电极之间。所述第一电极和所述第二电极中的任意一个或两个包括钼-钨合金。所述钼-钨合金中的钼与钨的重量比在3:1至1:3的范围内。
所述钼-钨合金中的钼和钨之间的重量比可以在3:1至1:1的范围内。
所述钼-钨合金可具有(110)晶面取向。
所述压电层可由氮化铝形成。
所述压电层可包括稀土金属或过渡金属或镁。
在另一总体方面,一种滤波器包括多个体声波谐振器。所述多个体声波谐振器中的至少一个包括:基板;第一电极和第二电极,形成在所述基板上;压电层,设置在所述第一电极和所述第二电极之间。所述第一电极和所述第二电极中的任意一个或两个包括具有钼与钨的重量比在3:1至1:3的范围内的钼-钨合金。
所述钼-钨合金中的钼和钨之间的重量比可以在3:1至1:1的范围内。
所述钼-钨合金可具有(110)晶面取向。
所述压电层可由氮化铝形成。
所述压电层可包括稀土金属或过渡金属或镁。
所述体声波谐振器可被构造为梯形结构或晶格型结构。
所述体声波谐振器还可包括形成在所述第一电极和所述第二电极中的至少一个与所述基板之间的种子层。
所述种子层可包括Ti和TiW中的至少一种。
在另一示例中,一种终端包括体声波谐振器,所述体声波谐振器包括设置在第一电极和第二电极之间的压电层。所述第一电极和所述第二电极包括钼-钨合金,所述钼-钨合金具有包含11wt%-80wt%的钨的组成。
所述钼-钨合金可具有包含25wt%-75wt%的钨的组成。
通过下面的具体实施方式、附图以及权利要求,其它特征和方面将显而易见。
附图说明
图1是示出体声波谐振器的示例的截面图。
图2是示出氮化铝的(0002)晶面和钼的(110)晶面的取向的示图。
图3和图4是示出用于确认钼-钨合金的取向的X-射线衍射光谱(XRD)分析结果的示图。
图5是示出电特性和声阻抗特性根据钼与钨的比而变化的曲线图。
图6是示出根据钼与钨的比计算的声阻抗/薄层电阻(sheet resistance)值的曲线图。
图7是示出Qp特性根据钼与钨的比而变化的曲线图。
图8是示出体声波谐振器的另一示例的截面图。
图9和图10是滤波器的示例的示意性电路图。
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,可在理解了本申请的公开内容后做出显而易见的改变。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,已经提供的在此描述的示例,仅为了示出在理解了本申请的公开内容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,当元件(诸如,层、区域或基板)被描述为“在”另一元件“上”、“连接到”另一元件或“结合到”另一元件时,其可直接“在”另一元件“上”、“连接到”另一元件或“结合到”另一元件,或者可存在介于它们之间的一个或更多个其它元件。相比之下,当元件被描述为“直接在”另一元件“上”、“直接连接到”另一元件或“直接结合到”另一元件时,可不存在介于它们之间的其它元件。
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中的任何组合。
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、层和/或部分,但是这些构件、组件、区域、层和/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之间的关系。这样的空间相对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“在”另一元件“之上”或“上方”的元件将随后被描述为“在”另一元件“之下”或“下方”。因此,术语“在……之上”可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度或处于其它方位),并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它特征、数量、操作、构件、元件和/或它们的组合。
由于生产技术和/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后将显而易见的其它构造也是可行的。
图1是示出体声波谐振器的示例的截面图。
参照图1,体声波谐振器是薄膜体声波谐振器(下文中,称为“FBAR”),并且包括基板110、绝缘层120、气腔112和谐振部135。
基板110可以是硅基板,绝缘层120设置在基板110的上表面上,以将基板110和谐振部135彼此电绝缘。在这种情况下,绝缘层120可通过化学气相沉积工艺、RF磁控溅射工艺或蒸发工艺经由在基板110上形成二氧化硅(SiO2)、氮化硅(Si3N4)、氧化铝(Al2O3)或氮化铝(AlN)中的至少一种而制成。
气腔112形成在基板110上并位于谐振部135的下方,以使谐振部135沿预定方向振动。气腔112通过如下步骤形成:在绝缘层120上形成气腔牺牲层图案,在气腔牺牲层图案上形成膜130,然后通过蚀刻工艺蚀刻并去除气腔牺牲层图案。在这种情况下,膜130用作氧化保护膜,或可用作保护基板110的保护层。虽然图1中未示出,但可在膜130上形成由氮化铝(AlN)或具有密排六方(HCP)结构的金属(具体地,Ti或Ti合金)形成的种子层。具体地,可在膜130和第一电极140之间设置种子层。
谐振部135可包括顺序地堆叠为位于气腔112的上方的第一电极140、压电层150和第二电极160。在这种情况下,第一电极140形成在膜130的上表面上,以覆盖膜130的一部分。压电层150形成在膜130和第一电极140的上表面上,以覆盖膜130的一部分和第一电极140的一部分。产生压电效应(电能转换为具有弹性波形的机械能)的压电层150由氮化铝(AlN)、氧化锌(ZnO)、铅锆钛氧化物(PZT;PbZrTiO)等形成,第二电极160形成在压电层150上。此外,在压电层150由氮化铝(AlN)形成的情况下,压电层150还可包括稀土金属或过渡金属或镁(Mg)。例如,稀土金属可包括从由钪(Sc)、铒(Er)、钇(Y)和镧(La)组成的组中选择的至少一种,过渡金属可包括从由铪(Hf),钛(Ti)和锆(Zr)组成的组中选择的至少一种。
如图1所示,谐振部135分为有源区域(active region)和无源区域(inactiveregion)。谐振部135的有源区域是沿预定方向振动和谐振的区域,所述振动和谐振是由将诸如射频(RF)信号的电能施加到第一电极140和第二电极160以在压电层150中感应出电场的压电现象而引起的。有源区域对应于位于气腔112上方的第一电极140、压电层150和第二电极160中的全部沿竖直方向彼此叠置的区域。谐振部135的无源区域对应于有源区域之外的区域,该无源区域是即使电能被施加到第一电极140和第二电极160也不会因压电现象而发生谐振的区域。
如上所述构成的谐振部135利用压电层150的压电效应对具有特定频率的无线信号进行滤波。
更详细地讲,谐振部135响应于施加到第一电极140和第二电极160的RF信号而使压电层150谐振,以产生具有特定谐振频率和半谐振频率的体声波。当施加的RF信号的波长的一半与压电层150的厚度一致时,产生压电层150的谐振现象。由于产生谐振现象时电阻抗快速地变化,因此根据以上示例的体声波谐振器被用作特定频率或频率范围的滤波器。进一步详细地讲,谐振部135根据压电层150中产生的振动而具有预定谐振频率,使得输入的RF信号中的仅具有谐振部135的谐振频率的信号被输出。
保护层170设置在谐振部135的第二电极160上,以防止第二电极160暴露于外部并被氧化。用于施加电信号的电极垫180形成在第二电极160的被暴露的部分和第一电极140上。
在本示例中,第一电极140和第二电极160中的至少一个可包括钼-钨合金,该钼-钨合金中的钼与钨的比在3:1至1:3的范围内。根据本发明人的研究,当钼-钨合金以范围为3:1至1:3的比用作第一电极140和/或第二电极160的材料时,电阻或声阻抗特性和工艺效率改善。这里,钼与钨之间的比是以重量(%)为基准。在体声波谐振器中,随着第一电极140和第二电极160的声阻抗增大,可改善谐振器的Kt 2和衰减特性。
详细地讲,本发明人已经发现,与主要使用钼作为电极材料的情况相比,当使用钼-钨合金作为第一电极140和第二电极160的材料时,声阻抗改善。上述声阻抗的增大被理解为是钨的效果。然而,在钨的量增大至预定水平或更高的情况下,沉积或图案化工艺变难,使得难以形成电极结构。考虑到这些因素,在电特性、声特性和工艺特性等方面适合作为电极材料的钼-钨合金中的钼和钨之间的重量比被确定在3:1至1:3的范围内。此外,钼-钨合金的热膨胀系数低于纯钼的热膨胀系数,使得当FBAR中使用钼-钨合金时,改善了频率温度系数(TCF)(根据温度变化的频率变化率)的特性。
参照图2,为了使对应于压电层并具有密排六方(HCP)结构的氮化铝(AlN)取向为(002)晶面,需将具有体心立方(BCC)结构的钼(Mo)的晶体取向用作(110)晶面;在这种晶体取向条件下,氮化铝(AlN)和钼之间的晶格失配最小。本发明人通过溅射方法制成了钼-钨合金,并且已经确认钼-钨合金具有与纯钼的晶面相同的晶面。钼-钨合金具有像钼一样的体心立方(BBC)结构。
图3和图4是示出用于确认由本发明人制成的钼-钨合金的取向的X-射线衍射光谱(XRD)分析结果的示图。在下文中将描述制成的样品。在图3中,钼-钨合金中的钼与钨的比为75:25(即,3:1),并且钼-钨合金以的厚度进行沉积。表1中示出了每个样品的沉积条件。
[表1]
[表2]
参照图3和图4的XRD分析结果,当对钼-钨合金的不同的组成进行测试时,发现取向差别小,该结果确认了钼-钨合金具有与(110)晶面相似的取向。此外,本发明人分析了通过上述工艺制成的钼-钨合金的表面形态,在沉积后的钼-钨合金的表面上并没有观察到由于组成的不均匀性而引起的二次相,并且在3:1至1:1的范围内改变该比也不会导致结果出现大的差别。
此外,参照表1和表2,钼-钨合金沉积在Ti或TiW种子层上的样品(#2-1、#3-1、#2-2、#3-2)示出了薄层电阻性能方面的改进。换句话说,具有Ti或TiW种子层的样品(#2-1、#3-1、#2-2、#3-2)的薄层电阻低于没有种子层的其它示例(#1-1、#1-2)的薄层电阻。
图5是示出电特性和声阻抗特性根据钼与钨的比而变化的曲线图。对制成的钼-钨合金样品的薄层电阻的电特性进行测量。在图5的曲线图中,左侧的竖轴表示声阻抗(单位:kg/m2/s),右侧的竖轴表示薄层电阻(单位:ohm/sq)。
图6是示出根据钼与钨的比计算的声阻抗/薄层电阻值的曲线图。此外,图7是示出Qp特性根据钼与钨的比而变化的曲线图。
首先,当通过分析图5和图6的曲线图来确认钼-钨合金中的钼与钨的合适的比时,根据增大的声阻抗的谐振特性的改善比由于薄层电阻在钼和钨之间的重量比中的3:1到1:3的范围内的增大而产生的影响好。钼-钨合金(钼与钨的重量比处于3:1至1:3的范围内)对应于适用于FBAR的电极材料。虽然电极的声阻抗显著地影响谐振器的Qp特性,但是钼和钨之间的重量比中的处于3:1至1:3的范围内的钼-钨合金具有比纯钼的声阻抗高的声阻抗,这可使谐振器的Kt 2特性改善。
然而,当通过增加钨的量使钼与钨的重量比小于3:1时,由于薄层电阻的增长的影响(而不是声阻抗的增长的影响)变大,因此声阻抗/薄层电阻值减小。当钼与钨的比接近1:3时,声阻抗/薄层电阻值减小。在测试过程中确认当通过进一步增大比率中钨的量使钼与钨的比小于1:3时,使得薄层电阻的增长的倾斜度明显增加,由于薄层电阻增大而导致的问题大于由于声阻抗增大而使性能改善的益处。根据这些结果,可确认的是,合金的重量比的优选范围为3:1至1:3。此外,根据图7的Qp特性的变化,具有比为1:1的合金具有最佳的Qp特性,具有比为3:1的合金具有与纯钨的特性相似的特性。从这些结果中可确认的是,钼与钨之间的比中的更优选的范围为3:1至1:1。
图8是示出体声波谐振器的另一示例的截面图。该体声波谐振器由于包括气腔212而与图1中示出的体声波谐振器不同。图8的体声波谐振器包括基板210、绝缘层220、蚀刻终止层223、蚀刻终止部225、气腔212、牺牲层图案230和谐振部235。谐振部235包括第一电极240、压电层250和第二电极260,并且还可包括保护层270和电极垫280。
在下面的讨论中,将主要描述与图1中的体声波谐振器的组件不同的组件。蚀刻终止层223形成在绝缘层220上,并且用于在执行蚀刻工艺时保护基板210和绝缘层220。蚀刻终止部225、气腔212和牺牲层图案230形成在蚀刻终止层223上。在这种情况下,蚀刻终止部225、气腔212和牺牲层图案230形成为高度大体相同,使得蚀刻终止部225、气腔212和牺牲层图案230的一个表面大体共面。
气腔212位于包括第一电极240、压电层250和第二电极260的谐振部235的下方,使得谐振部235沿预定方向振动。气腔212可通过如下步骤形成:在蚀刻终止层223上形成牺牲层,在牺牲层上堆叠第一电极240、压电层250和第二电极260,然后通过蚀刻工艺去除牺牲层。
蚀刻终止部225形成在气腔212的外侧上。蚀刻终止部225可具有突出到蚀刻终止层223上的形状,使得气腔212的外周边界表面由蚀刻终止部225的侧表面来限定。在本示例中,蚀刻终止部225的截面形状大体是梯形的。详细地讲,蚀刻终止部225的上表面的宽度比其下表面的宽度宽,并且蚀刻终止部225的将上表面和下表面彼此连接的侧表面是倾斜的。蚀刻终止层223和蚀刻终止部225可由用于去除牺牲层的蚀刻工艺中被去除的材料形成。作为示例,蚀刻终止层223和蚀刻终止部225由同一材料形成。在去除牺牲层后,气腔212的形状可由被蚀刻终止层223和蚀刻终止部225围绕的空间来限定。详细地讲,气腔212的下边界表面由蚀刻终止层223来限定,气腔212的外周边界表面由蚀刻终止部225来限定。
牺牲层图案230形成在蚀刻终止部225的外侧上,即,相对于蚀刻终止部225,形成在气腔212的另一侧上。牺牲层图案230延伸到蚀刻终止部225的外侧。牺牲层图案230对应于在牺牲层的蚀刻工艺之后仍形成在蚀刻终止层223上的剩余部分。
第一电极240、压电层250和第二电极260形成谐振部235。第一电极240、压电层250和第二电极260沿竖直方向彼此叠置的公共区域位于气腔212的上方。与上述示例类似,产生压电效应(电能转换为具有弹性波形的机械能)的压电层250由氮化铝(AlN)、氧化锌(ZnO)或铅锆钛氧化物(PZT;PbZrTiO)形成,第二电极260形成在压电层250上。此外,当压电层250由氮化铝(AlN)形成时,压电层250还可包括稀土金属或过渡金属。例如,稀土金属可包括从由钪(Sc)、铒(Er)、钇(Y)和镧(La)组成的组中选择的至少一种。
如在本示例中还可以看到,第一电极240和第二电极260的至少一个可包括钼与钨的比为3:1至1:3的钼-钨合金。此外,第一电极和第二电极中的至少一个还可包括具有包含11wt%-80wt%的钨的组成的钼-钨合金。
图9和图10是根据本公开的示例的滤波器的示例的示意性电路图。图8和图9的滤波器中使用的体声波谐振器中的每个可与图1中示出的体声波谐振器相同。
参照图9,根据本公开的示例的滤波器1000形成为梯形滤波器结构。详细地讲,滤波器1000包括多个体声波谐振器1100和1200。第一体声波谐振器1100串联连接在信号输入端和信号输出端之间,其中,输入信号RFin输入到信号输入端,输出信号RFout从信号输出端输出。第二体声波谐振器1200连接在信号输出端和地之间。
参照图10,根据本公开的另一示例的滤波器2000形成为晶格型滤波器结构。详细地讲,滤波器2000包括多个体声波谐振器2100、2200、2300和2400,并对平衡的输入信号RFin+和RFin-以及平衡的输出信号RFout+和RFout-进行滤波。
如上所述,在根据本公开的示例的体声波谐振器中,改善了电阻和声阻抗特性以及工艺效率。
仅作为非详尽的示例,如在此描述的终端/装置/单元可以是诸如蜂窝电话、智能电话、可穿戴智能装置(诸如戒指、手表、眼镜、手环、脚环、腰带、项链、耳环、头饰、头盔或嵌在衣物中的装置)、便携式个人计算机(PC)(诸如膝上型电脑、笔记本电脑、小型笔记本电脑、上网本或超移动PC(UMPC)、平板PC(平板)、平板电脑、个人数字助理(PDA))、数码相机、便携式游戏机、MP3播放器、便携式/个人多媒体播放器(PMP)、手持电子书、全球定位系统(GPS)导航装置,或传感器的移动装置,或诸如台式PC、高清晰度电视(HDTV)、DVD播放器、蓝光播放器、机顶盒,或家用电器的固定装置,或构造为执行无线或网络通信的任何其它移动或固定装置。在一个示例中,可穿戴装置是被设计为可直接安装在用户的身体上的装置,诸如眼镜或手环。在另一示例中,可穿戴装置是使用附加装置安装在用户的身体上的任何装置,诸如使用臂带附着到用户的手臂上或使用挂绳悬挂在用户的脖子上的智能手机或平板。
虽然本公开包括特定的实施例,但是在理解了本申请的公开内容后将显而易见的是,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理解为描述性含义,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它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/或用其它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。
Claims (13)
1.一种体声波谐振器,包括:
基板;
第一电极和第二电极,形成在所述基板上;
压电层,设置在所述第一电极和所述第二电极之间;及
种子层,形成在所述第一电极和所述第二电极中的至少一个与所述基板之间,并且包括Ti和TiW中的至少一种,
其中,所述第一电极和所述第二电极中的任意一个或两个包括钼-钨合金,所述钼-钨合金中的钼与钨的重量比在3:1至1:3的范围内。
2.根据权利要求1所述的体声波谐振器,其中,所述钼-钨合金中的钼和钨之间的重量比在3:1至1:1的范围内。
3.根据权利要求1所述的体声波谐振器,其中,所述钼-钨合金具有(110)晶面取向。
4.根据权利要求1所述的体声波谐振器,其中,所述压电层由氮化铝形成。
5.根据权利要求4所述的体声波谐振器,其中,所述压电层包括稀土金属或过渡金属或镁。
6.一种滤波器,包括:
多个体声波谐振器,所述多个体声波谐振器中的至少一个包括:
基板;
第一电极和第二电极,形成在所述基板上;
压电层,设置在所述第一电极和所述第二电极之间,所述第一电极和所述第二电极中的任意一个或两个包括钼-钨合金,所述钼-钨合金中的钼与钨的重量比在3:1至1:3的范围内;及
种子层,形成在所述第一电极和所述第二电极中的至少一个与所述基板之间,并且包括Ti和TiW中的至少一种。
7.根据权利要求6所述的滤波器,其中,所述钼-钨合金中的钼和钨之间的重量比在3:1至1:1的范围内。
8.根据权利要求6所述的滤波器,其中,所述钼-钨合金具有(110)晶面取向。
9.根据权利要求6所述的滤波器,其中,所述压电层由氮化铝形成。
10.根据权利要求9所述的滤波器,其中,所述压电层包括稀土金属或过渡金属或镁。
11.根据权利要求6所述的滤波器,其中,所述体声波谐振器被构造为梯形结构或晶格型结构。
12.一种终端,包括:
体声波谐振器,包括基板以及设置在第一电极和第二电极之间的压电层,所述第一电极和所述第二电极包括钼-钨合金,所述钼-钨合金具有包含11wt%-80wt%的钨的组成,
其中,所述体声波谐振器还包括种子层,所述种子层形成在所述第一电极和所述第二电极中的至少一个与所述基板之间,并且包括Ti和TiW中的至少一种。
13.根据权利要求12所述的终端,其中,所述钼-钨合金具有包含25wt%-75wt%的钨的组成。
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CN111010124B (zh) * | 2019-10-26 | 2021-06-01 | 诺思(天津)微系统有限责任公司 | 电极具有空隙层的体声波谐振器、滤波器及电子设备 |
US11606080B2 (en) | 2020-04-26 | 2023-03-14 | Shenzhen Sunway Communication Co., Ltd. | Filter device, RF front-end device and wireless communication device |
CN111628747B (zh) * | 2020-04-26 | 2023-01-17 | 深圳市信维通信股份有限公司 | 一种滤波装置、一种射频前端装置及一种无线通信装置 |
CN111654259A (zh) * | 2020-05-13 | 2020-09-11 | 深圳市信维通信股份有限公司 | 一种体声波谐振装置、一种滤波装置及一种射频前端装置 |
CN111934640B (zh) * | 2020-06-28 | 2021-06-01 | 诺思(天津)微系统有限责任公司 | 设置插入层以提升功率的体声波谐振器、滤波器及电子设备 |
Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN1652458A (zh) * | 2004-01-28 | 2005-08-10 | 株式会社东芝 | 压电薄膜器件及其制造方法 |
CN101617436A (zh) * | 2007-02-23 | 2009-12-30 | 松下电工株式会社 | 带通滤波器和制造带通滤波器的方法 |
CN102025340A (zh) * | 2010-10-21 | 2011-04-20 | 张�浩 | 声波谐振器及其加工方法 |
CN103166596A (zh) * | 2013-04-11 | 2013-06-19 | 天津大学 | 谐振器和滤波器 |
Family Cites Families (14)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
TW460599B (en) * | 1998-01-14 | 2001-10-21 | Toshiba Corp | Method for forming fine wiring pattern |
US20020015268A1 (en) * | 2000-03-24 | 2002-02-07 | Sining Mao | Spin valve head using high-coercivity hard bias layer |
JP3953315B2 (ja) | 2001-12-26 | 2007-08-08 | 宇部興産株式会社 | 窒化アルミニウム薄膜−金属電極積層体およびそれを用いた薄膜圧電共振子 |
JP3797144B2 (ja) * | 2001-06-25 | 2006-07-12 | 株式会社村田製作所 | 弾性表面波装置 |
US20030186074A1 (en) * | 2002-04-02 | 2003-10-02 | Chi-Lin Chen | Metal electrode using molybdenum-tungsten alloy as barrier layers and the fabrication method of the same |
EP1542362B1 (en) | 2002-06-20 | 2011-03-30 | Ube Industries, Ltd. | Thin film piezoelectric oscillator, thin film piezoelectric device, and manufacturing method thereof |
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JP4373949B2 (ja) * | 2004-04-20 | 2009-11-25 | 株式会社東芝 | 薄膜圧電共振器及びその製造方法 |
DE112008002199B4 (de) * | 2007-08-14 | 2021-10-14 | Avago Technologies International Sales Pte. Limited | Verfahren zum Bilden einer Multilayer-Elektrode, welche unter einer piezoelektrischen Schicht liegt, und entsprechende Struktur |
JP2012244616A (ja) * | 2011-05-24 | 2012-12-10 | Taiyo Yuden Co Ltd | 圧電薄膜共振子、フィルタおよびモジュール |
US8912614B2 (en) * | 2011-11-11 | 2014-12-16 | International Business Machines Corporation | Magnetic tunnel junction devices having magnetic layers formed on composite, obliquely deposited seed layers |
US9853626B2 (en) * | 2014-03-31 | 2017-12-26 | Avago Technologies General Ip (Singapore) Pte. Ltd. | Acoustic resonator comprising acoustic redistribution layers and lateral features |
JP2016032195A (ja) | 2014-07-29 | 2016-03-07 | 日本電波工業株式会社 | 圧電振動片、圧電振動片の製造方法、及び圧電デバイス |
US20170288122A1 (en) * | 2016-03-29 | 2017-10-05 | Avago Technologies General Ip (Singapore) Pte. Ltd. | Baw resonator having thin seed layer |
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2017
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- 2019-07-25 US US16/522,093 patent/US10855249B2/en active Active
Patent Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN1652458A (zh) * | 2004-01-28 | 2005-08-10 | 株式会社东芝 | 压电薄膜器件及其制造方法 |
CN101617436A (zh) * | 2007-02-23 | 2009-12-30 | 松下电工株式会社 | 带通滤波器和制造带通滤波器的方法 |
CN102025340A (zh) * | 2010-10-21 | 2011-04-20 | 张�浩 | 声波谐振器及其加工方法 |
CN103166596A (zh) * | 2013-04-11 | 2013-06-19 | 天津大学 | 谐振器和滤波器 |
Non-Patent Citations (1)
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---|
羰基金属气相沉积方法制备钼钨合金阻抗膜的研究;章娴君等;《第四届中国功能材料及其应用学术会议论文集》;20110301;第1458-1460页 * |
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
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PB01 | Publication | ||
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SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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GR01 | Patent grant | ||
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