CN107592091B - 体声波滤波器装置及其制造方法 - Google Patents
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Abstract
本公开提供一种体声波滤波器装置及其制造方法，所述体声波滤波器装置包括：基板；下电极，在所述基板上；压电层，覆盖所述下电极的至少部分；及上电极，覆盖所述压电层的至少部分。所述上电极具有密度减小层，所述密度减小层设置在所述上电极的除所述体声波滤波器装置的谐振区的中央部分之外的至少部分上，所述体声波滤波器装置的谐振区在所述压电层的激发过程中随着所述压电层变形和振动。所述密度减小层的密度小于所述上电极的其他部分的密度。
Description
本申请要求于2016年7月7日提交到韩国知识产权局的第10-2016-0085999号韩国专利申请以及于2016年11月28日提交到韩国知识产权局的第10-2016-0159241号韩国专利申请的优先权和权益，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
以下描述涉及一种体声波滤波器装置及其制造方法。
背景技术
体声波谐振器(BAWR)装置指的是利用压电介电材料的压电特性产生谐振的薄膜式元件。例如，压电介电材料可沉积在诸如硅晶圆的半导体基板上。在这种具有BAWR构造的薄膜式元件作为滤波器实施时，显示为体声波滤波器装置。
虽然诱发的纵向波沿着所施加的电场的方向形成，但是在振动的横向波分量在体声波滤波器装置的平面方向上引起寄生谐振的情况下，横向波(与纵向波正交)的振动分量或者寄生谐振在对应的体声波滤波器装置的谐振频率和周围的频率范围中出现并因此而影响谐振频率和周围的频率范围。
发明内容
提供本发明内容来以简化的形式对所选择的构思进行介绍，并在具体实施方式中进一步描述所述构思。本发明内容既不意在限定所要求保护的主题的主要特征或必要特征，也不意在帮助确定所要求保护的主题的范围。
在一个方面中，提供一种体声波滤波器装置，所述体声波滤波器装置包括：基板；下电极，在所述基板上；压电层，覆盖所述下电极的至少部分；及上电极，覆盖所述压电层的至少部分，其中，所述上电极具有密度减小层，所述密度减小层设置在所述上电极的除所述体声波滤波器装置的谐振区的中央部分之外的至少部分上，所述体声波滤波器装置的谐振区在所述压电层的激发过程中随着所述压电层变形和振动，所述密度减小层的密度小于所述上电极的其他部分的密度。
所述密度减小层可包含氧化物。
所述上电极可包括导体，其中，所述密度减小层可以是所述上电极的所述导体的选择氧化的产物。
所述上电极可具有覆盖所述压电层的电极层和堆叠在所述电极层上的框架层，并且所述密度减小层可形成在所述电极层的设置在所述框架层和所述电极层的与所述谐振区相对应的内部区域之间的部分上。
形成在所述电极层的所述部分上的所述密度减小层可具有在所述内部区域的周围之外且在所述框架层的内周之内的带形状。
所述框架层的厚度可大于所述电极层的厚度。
所述上电极可具有覆盖所述压电层的电极层和堆叠在所述电极层上的框架层，并且所述密度减小层可形成在所述框架层上以及所述框架层和所述电极层的内部区域之间。
所述框架层可具有在所述内部区域的周围之外的带形状。
所述体声波滤波器装置还可包括：第一层，与所述基板一起形成气隙；及第二层，形成在所述第一层上以设置在所述气隙上且在所述下电极的下方。
所述体声波滤波器装置还可包括：第一金属焊盘，形成在所述上电极上；第二金属焊盘，形成在所述下电极上；及钝化层，形成在所述体声波滤波器装置的除所述体声波滤波器装置的形成有所述金属焊盘的部分之外的所有部分中。
所述上电极可包含钼(Mo)、钌(Ru)、钨(W)、铱(Ir)和铂(Pt)中的任意一种或者钼(Mo)、钌(Ru)、钨(W)、铱(Ir)和铂(Pt)中的至少两种的合金。
所述体声波滤波器装置还可包括：气隙形成层，形成在所述基板上，所述气隙形成层中具有气隙；及第一保护层，形成在所述气隙形成层上并且设置在所述下电极的下方。
在一个总的方面中，提供一种制造体声波滤波器装置的方法，所述方法包括：形成所述体声波滤波器装置的层，所述层包括牺牲层、下电极层、压电层和上电极层；形成光刻胶层以暴露所述上电极层的除所述上电极层的中央部分之外的部分；通过氧化所述上电极的从所述形成的光刻胶层向外暴露的部分形成密度减小层；及移除所述光刻胶层。
为形成所述上电极层，所述方法还可包括形成覆盖所述压电层的电极层和形成堆叠在所述电极层上的框架层，其中，所述密度减小层可形成在所述电极层的设置在所述框架层和所述电极层的内部之间的选择部分上。
为形成所述上电极层，所述方法还可包括形成覆盖所述压电层的电极层和形成堆叠在所述电极层上的框架层，其中，所述密度减小层形成在所述框架层上以及在所述电极层的设置在所述框架层和所述电极层的内部之间的选择部分上。
所述上电极层可包含钼(Mo)、钌(Ru)、钨(W)、铱(Ir)和铂(Pt)中的任意一种或者钼(Mo)、钌(Ru)、钨(W)、铱(Ir)和铂(Pt)中的至少两种的合金。
所述形成所述密度减小层可包括执行灰化工艺以使所述上电极层的所述部分中的导体氧化。
在一个总的方面中，提供一种膜体声波谐振器，所述膜体声波谐振器包括：基板，包括或者支撑腔；第一电极，在所述腔的上方；压电层，在所述腔的上方；第二电极，在所述腔的上方；框架，在所述第一电极的上方且在由至少所述第一电极的部分、所述压电层的部分和所述第二电极的部分表示的谐振区的外周，及低密度元件，在所述第一电极的上方并且在所述框架的内周之内且在所述谐振区的内部区域之外；所述框架和所述低密度元件被构造为抑制除在所述谐振区产生的纵向谐振之外的寄生谐振。
所述低密度元件可被构造为抑制所述谐振区中的横向波激发。
所述低密度元件的密度可小于所述第一电极的密度。
所述低密度元件可以是所述第一电极的导体的氧化物，并且由所述第一电极形成。
所述压电层可包含氮化铝(AIN)，所述压电层还可包括钪(Sc)、铒(Er)、钇(Y)和镧(La)中的至少一种。
在一个总的方面中，提供一种膜体声波谐振器，所述膜体声波谐振器包括：基板，包括或支撑腔；第一电极，在所述腔的上方；压电层，在所述腔的上方；第二电极，在所述腔的上方；及低密度元件，在所述第一电极的上方并且相对于由至少所述第一电极的部分、所述压电层的部分和所述第二电极的部分表示的谐振区的周围布置，并且在所述谐振区的内部区域之外，所述低密度元件被构造为抑制在所述谐振区的横向波激发。
所述低密度元件的密度可小于所述第一电极的密度。
所述低密度元件可以是所述第一电极的导体的氧化物，并且由所述第一电极形成以具有小于所述导体的密度的密度。
所述低密度元件的厚度可小于所述谐振区的总剩余对齐部分的厚度。
所述腔可形成在所述基板上形成的气隙形成层的部分之间，以使所述腔形成在所述基板的上方。
提供以下具体实施方式、附图和权利要求，其他方面和特征将是显而易见的。
附图说明
图1是示出根据一个或更多个实施例的体声波滤波器装置的截面图。
图2是示出通过图1的体声波滤波器装置而减小噪声的示例的曲线图。
图3至图5是示出形成设置在根据一个或更多个实施例的体声波滤波器装置中的密度减小层的工艺的截面图。
图6是示出根据一个或更多个实施例的体声波滤波器装置的截面图。
图7是示出形成设置在根据一个或更多个实施例的体声波滤波器装置中的密度减小层的工艺的截面图。
图8是示出根据一个或更多个实施例的体声波滤波器装置的截面图。
在所有的附图和具体实施方式中，相同的标号指示相同或相似的元件。附图可不按照比例绘制，为了清楚、说明及便利起见，附图中的元件的相对尺寸、比例和描述可被夸大。
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后，这里所描述的方法、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，这里所描述的操作顺序仅仅是示例，其并不局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，在理解本申请的公开内容后可做出将是显而易见的改变。此外，为了提高清楚性和简洁性，可省略对于本领域公知的特征的描述。
这里所描述的特征可以以不同的形式实施，并且将不被解释为局限于这里所描述的示例。更确切的说，已提供这里所描述的示例仅仅为示出在理解本申请的公开内容后将是显而易见的实施这里所描述的方法、设备和/或系统的很多可行的方式中的一些。
在整个说明书中，当诸如层、区域或基板的元件称为“位于”另一元件“上”、“连接到”另一元件或“结合到”另一元件时，该元件可以直接“位于”另一元件“上”、“连接到”另一元件或“结合到”另一元件，或者可存在介于两者之间的一个或更多个其他元件。相比之下，当元件称为“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，可能不存在介于两者之间的元件。
如这里所使用的，术语“和/或”包括任意两个或更多个相关所列项的任意组合和所有组合。
为了易于描述如图所示的一个元件相对于另一元件的关系，这里可以使用诸如“在……上方”、“上”、“在……下方”以及“下”等的空间相对术语。这些空间相对术语意图包含除了图中所示的方位以外装置在使用或操作中的不同方位。例如，如果图中的装置翻转，则描述为“在”另一元件“上方”或“上”的元件于是将被定位为“在”另一元件“下方”或“下”。因而，术语“在……上方”根据装置的空间方向包括上方和下方两种方位。装置也可以以其他方式(旋转90度或处于其他方位)定位且可对这里使用的空间相对术语做出相应解释。
这里使用的术语仅用于描述各种实施例且不用于限制本公开。除非上下文另外清楚地指出，否则单数形式也意图包括复数形式。术语“包含”、“包括”和“具有”列举存在所陈述的特征、数量、操作、构件、元件和/或他们的组合，但是不排除存在或添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。
还应理解的是，作为示例，在整个说明书中提及示例、一个示例、实施例、一个实施例、或一个或更多个实施例或者提及可在一个或更多个这样的实施例中包含的特征意思是关于示例或实施例描述的特定特征、结构或特性是在本公开的至少一个实施例中包含的特征、结构或特性。因此，应理解的是，两次或者更多次提及示例、可选示例、实施例、一个实施例、一个或更多个实施例、可选实施例或者可包含在说明书的各个部分中的这样的一个或更多个示例或实施例中的特征并不一定指相同的示例或实施例，但是本公开支持这样的提及。此外，特定特征、结构或特性可以在本公开的一个或更多个实施例中适当地组合。例如，如果特征被描述为其可被包含在示例或实施例中，则该特征可另外包含在其他所有实施例中或者其他任意实施例中。类似地，虽然关于示例或实施例描述的特定特征、结构或特性可相对于示例或实施例进行讨论，但是还应理解的是，除非具体地陈述或者通过上下文明确地指示，否则不是所有的实施例都需要这样的特征、结构或特性。
由于制造技术和/或公差，如图所示的形状可发生变型。因而，这里所描述的示例不局限于附图中所示的特定形状，而是包括在制造期间所发生的形状的变化。
除非另有定义，否则这里使用的包括技术术语和科学术语的所有术语具有与本公开所属领域的普通技术人员在理解本公开后所通常理解的含义相同的含义。还将进一步理解的是，诸如那些在常用词典中所定义的术语应被解释为具有与它们在相关技术和本公开的上下文中的含义相一致的含义，并且除非在此明确地定义，否则将不会以理想化或者过度形式化的含义进行解释。
体声波谐振器利用生成的压电纵向波以转换所施加的电场。例如，响应于所施加的RF信号，体声波滤波器可利用图1的构造传播与垂直波(verticalwaves)相对应的纵向波。然而，在这个过程中也会激发横向波(例如，与纵向波正交并且与关于图1的构造的水平波相对应)，作为横向波的寄生谐振的振动分量在对应的体声波滤波器装置的谐振频域和周围的频率范围中出现。相应地，发现这种横向振动谐振现象会在体声波滤波器装置的通带中产生不期望的寄生谐振噪声，并且会导致品质系数值(Q因子)减小。相应地，可期望减小因横向波的振动而引起的寄生谐振或噪声，以在体声波滤波器装置的通带中确保均匀的和低的插入损耗特性，同时也提供高Q因子和耦合系数。在一个或更多个实施例中，例如，体声波滤波器可具有减小的横向波的寄生谐振和噪声，同时也具有高Q因子和耦合系数。
图1是示出根据一个或更多个实施例的体声波滤波器装置的截面图。
参照图1，体声波滤波器装置包括：例如，气隙S、基板110、第一层120、第二层130、下电极140、压电层150、上电极160、电极层170、框架层180、密度减小层190、钝化层200和金属焊盘210。
基板110可以是例如其上层压有硅(Si)的基板。在示例中，硅晶圆可用作基板。保护层112可形成在基板110的上表面上，从而在用于形成气隙S(例如，腔)的牺牲层(诸如图3的牺牲层220)的移除工艺的过程中保护硅(Si)。例如，如下所述，保护层112可在该移除工艺过程中防止基板110的蚀刻。
第一层120设置在基板110和气隙(例如，腔)S上。例如，如下所述，第一层120可形成在基板110和示例牺牲层上以覆盖形成在基板110上的牺牲层。接下来，在牺牲层被移除时，气隙S形成在第一层120的下方。在具有气隙S的情况下，体声波滤波器装置100为膜体声波滤波器，但实施例不局限于此。
仅作为示例，第一层120可包含二氧化硅(SiO2)或含有二氧化硅的材料。第一层120还可在牺牲层的示例的移除过程中帮助避免下电极140的下侧部的蚀刻。
第二层130形成在第一层120上，从而也设置在气隙S的上方。仅作为示例，第二层130可包括氮化硅(SiN)或包含氮化硅的材料。第二层130补偿体声波滤波器装置的结构应力以帮助在结构上支撑体声波滤波器装置的与谐振区(在下文中也被称为“有效区”)相对应的部分，并且帮助减小设置在有效区中的结构因这样的结构应力而发生的变形。
这里，如图1所示，有效区指的是在诱发压电层150的变形时随着压电层150一起变形的同时振动的区域。例如，有效区将被认为至少包括压电层150、下电极140和上电极160的与所示出范围的有效区垂直对齐并且随着压电层150的变形而振动的重叠部分。
下电极140形成在第二层130上。作为非限制性示例，下电极140可由诸如钼(Mo)、钌(Ru)、钨(W)、铱(Ir)或铂(Pt)或其合金的导电材料组成，或者下电极140可包含诸如钼(Mo)、钌(Ru)、钨(W)、铱(Ir)或铂(Pt)或其合金的导电材料。
下电极140还可用作向压电层150输入诸如射频(RF)信号的电信号的输入电极，或者作为输出电极。例如，当下电极140为输入电极时，上电极160可以是输出电极，或者当下电极140为输出电极时，上电极160可以是输入电极。
相应地，压电层150覆盖下电极140的至少部分并且将从下电极140或上电极160输入的电信号转换成声波。
作为示例，当在上电极160中诱发随时间变化的电场时，压电层150可将从上电极160输入的电信号转换成在有效区表现为声波的物理振动。相应地，可理解的是，在由上电极160产生的电场随时间的变化可通过压电层150诱发为主要在厚度方向(所示出的垂直方向)上的纵向声波。在下电极140和压电层150之间转换时，声波通过压电层150转换成下电极140处的对应的电场变化。这里，压电层150因诱发的电场在压电层150中沿着压电层150的厚度方向产生体声纵向波。
如上所述，压电层150产生将电信号表示为声波的体声波。
压电层150由例如氮化铝(AIN)、氧化锌(ZnO)或者锆钛酸铅形成，诸如通过在下电极140上沉积氮化铝(AIN)、氧化锌(ZnO)或者锆钛酸铅形成。当压电层150由氮化铝(AIN)形成时，压电层150还可包括稀土金属。例如，稀土金属可包括钪(Sc)、铒(Er)、钇(Y)和镧(La)中的至少一种。
上电极160覆盖压电层150的至少部分。作为示例，上电极160可具有覆盖压电层150的电极层170并具有形成在电极层170上的框架层180。
框架层180中的每个的厚度可大于电极层170的厚度，注意也可仅具有如图1所示构造的并且对体声波滤波器装置100进行带通的单个框架层180。例如，各个框架层180的厚度可大于电极层的与框架层180竖直对齐的对应部分的厚度。框架层180形成在电极层170上以设置在体声波滤波器装置100的在有效区的中央部分的外部的部分中。换句话说，框架层180构造在体声波滤波器装置100的部分中，从而至少框架层180的部分和电极层170的部分两者在体声波滤波器装置100的制造工艺过程中向外地设置。
作为示例，框架层180可由与电极层170的材料相同的材料形成。然而，框架层180不局限于此，而是可由与电极层170的材料不同的材料形成。
框架层180向有效区的内部反射可在谐振时产生的横向波，从而在有效区俘获(trapping)谐振能。换句话说，框架层180形成在电极层170的外部上以例如防止在有效区产生的振动从有效区向外地逸出。框架层180还可提高体声波滤波器装置100的Q因子。
仅作为非限制性示例，上电极160可由钼(Mo)、钌(Ru)、钨(W)、铱(Ir)和铂(Pt)中的任意一种或钼(Mo)、钌(Ru)、钨(W)、铱(Ir)和铂(Pt)中的至少两种的合金组成，或者上电极160可包含钼(Mo)、钌(Ru)、钨(W)、铱(Ir)和铂(Pt)中的任意一种或钼(Mo)、钌(Ru)、钨(W)、铱(Ir)和铂(Pt)中的至少两种的合金。
密度减小层190分别设置在体声波滤波器装置100的在上电极160中或上电极160上的部分中，并且分别设置在有效区的中央部分的外部，注意，例如，也可仅具有如图1所示构造的并且对体声波滤波器装置100进行带通的单个密度减小层190。在示例中，密度减小层190可由氧化物形成。
作为示例，各个密度减小层190可通过执行上电极160的选择氧化而形成。例如，密度减小层190可形成在电极层170的设置在框架层180附近的部分中，例如，沿着朝向有效区的中心(即，横向中心)的方向超出框架层180而仍然在有效区的中心的外部。正如所指出的，密度减小层190还可具有带形状。例如，密度减小层190可具有在所述内部区域的周围之外且在所述框架层的内周之内的带形状。例如，从俯视的角度看，体声波滤波器装置100可具有与有效区的中心同心的例如圆形、椭圆形、长圆形、矩形或者不规则形状。框架层180可以以诸如带形状沿着有效区的周围形成，密度减小层190在有效区的周围类似地形成为另一带形状。
这里，尽管密度减小层190已被讨论为通过电极层170的部分的氧化来形成，但是实施例不局限于此，这是因为密度减小层190可以可选地通过在电极层170上堆叠由氧化物形成的密度减小层190形成。
在另一示例中，密度减小层190可类似垂直地对齐但不暴露于上电极160的表面。
此外，密度减小层190可不由氧化物形成，并且也可通过堆叠密度比上电极160的密度小的材料形成。
换句话说，根据实施例，密度减小层190可具有各种形成方法。
在示例中，当上电极160由钼(Mo)材料形成时，密度减小层190可由诸如二氧化钼(MoO2)或三氧化钼(MoO3)的氧化物层形成。
另外，仅作为示例，密度减小层190的密度可以是上电极160的剩余部分或者电极层170的与密度减小层190垂直对齐的剩余部分的密度的约1/3。此外，仅作为示例，实施例包括根据氧化条件将密度减小层190的厚度形成为在例如数nm至数十nm之间。
密度减小层190可起到抑制可能由在有效区中的横向波的激发导致的寄生谐振的作用。例如，密度减小层190的总厚度可小于有效区的对应的垂直对齐的剩余部分(例如，有效区的在密度减小层190的下方垂直对齐的或者仅有效区的除密度减小层190以外的那些部分)的总厚度。相应地，在体声波滤波器装置100的与密度减小层190相对应的垂直区域中，由于具有比有效区或体声波滤波器装置100的与例如密度减小层190垂直地对齐的剩余部分的总厚度小的总厚度的密度减小层190，因此纵向波的位移大小或幅值可比在没有密度减小层190的情况下更加剧烈地变化，因此能量被抑制以避免激发横向波。例如，可使得纵向波(可随着远离有效区指数地降低)的自然降低能量分布在到达与框架层180垂直地对齐的区域前更加剧烈地减小。另外，由于纵向波的位移大小的调整，纵向波还可在有效区的大部分上具有平坦的形状。
相应地，在具有密度减小层190并且根据有效区的内部至框架层180的距离而发生纵向波的位移大小的诱发的变化的情况下，可抑制寄生谐振。因此，在具有密度减小层190的情况下，抑制了横向振动或横向波在比谐振频率低的频率的寄生谐振的发生。
例如，在具有密度减小层190的情况下，图2示出了图1的体声波滤波器装置100的示例可减小寄生谐振或噪声。例如，对于没有密度减小层190的体声波滤波器的构造，噪声为大约0.36dB，而在具有密度减小层190的图1的体声波滤波器装置100的示例实施方式的情况下，噪声为大约0.07dB。如上所述，寄生谐振或噪声减小，因此，可确保在具有高Q因子和耦合系数的体声波滤波器装置100的大通带中的均匀的且低的插入损耗特性。
回到图1，钝化层200覆盖框架层180和电极层170。例如，钝化层200可帮助避免框架层180和电极层170在制造工艺过程中被损坏，此外，钝化层200的厚度可通过蚀刻进行调整，以控制在最终制造成的体声波滤波器装置100的频率。
钝化层200还可形成为覆盖体声波滤波器装置100的除形成有各个金属焊盘210的部分之外的所有其他部分。
例如，各个金属焊盘210电连接至下电极140和上电极160。
如上所述，密度减小层190抑制横向波或振动的寄生谐振。这减小了寄生噪声，因此，可确保在体声波滤波器装置100的通带中的均匀的且低的插入损耗特性。
体声波滤波器装置100可用作例如移动通信装置的前端模块的RF滤波器。在这样的示例中，多个谐振器在信号输入端和信号输出端之间串联连接，并且多个谐振器在串联连接的谐振器和地之间并联连接，因此利用具有体声波滤波器装置100(具有密度减小层190)的构造的谐振器以例如晶格(lattice)布置或者以梯式布置的方式构造RF滤波器。通过这样的滤波器，由横向波谐振引起的寄生谐振或噪声得到抑制，因此，可在整个通带中提供均匀的信号输入特性。
以下将简要地描述具有密度减小层的体声波滤波器装置(诸如上述密度减小层190和体声波滤波器装置100)的示例形成方法。这里，尽管以下将描述如上关于图1所讨论的体声波滤波器装置100，但这仅是便于说明，因此实施例不局限于此，这是因为这样的讨论也适用于这里关于密度减小层的其他讨论以及考虑到本公开而所理解的那些内容。
图3至图5是示出形成设置在根据一个或更多个实施例的体声波滤波器装置中的密度减小层的工艺的截面图。
如图3所示，在基板110上顺序地堆叠牺牲层220、第一层120、第二层130、下电极140、压电层150和上电极160。
如图4所示，在上电极160上堆叠光刻胶层10。光刻胶层10防止有效区的中央部分和框架层180在用于形成密度减小层的氧化工艺中氧化。因此，通过氧化工艺，密度减小层190在体声波滤波器装置100的例如没有形成光刻胶层10的部分中形成。
例如，密度减小层190可通过电极层170的氧化而形成。在示例中，密度减小层190通过关于电极层170的选择部分的灰化工艺进行表面处理形成。例如，密度减小层190可由氧化物形成。
作为示例，密度减小层190可通过电极层170的氧化形成并具有例如与有效区的周围形状或框架层180的内周相对应的带形状。
诸如当上电极160由钼(Mo)材料形成时，密度减小层190可由例如氧化物层(诸如二氧化钼(MoO2)或三氧化钼(MoO3))形成。
密度减小层190的密度可以是上电极160的剩余部分的密度的约1/3。此外，密度减小层190的厚度可根据氧化条件调整为数nm至数十nm，该氧化条件取决于例如实施例和有效区的剩余层的对应的变化的可用构造和性质。
如图5所示，移除光刻胶层10。在光刻胶层10被移除的情况下，例如氧化钼层的密度减小层190已经在上电极160上形成。
这里，参照附图描述根据示例的体声波滤波器装置。将省略具有相同或者相似参考标号的未以不同的方式进行描述或构造的组件或特征的重复讨论，注意在适当的情况下，对于相同组件或特征的描述适用于或可用于所有实施例，同时也注意可选的实施例也是可用的。
图6是示出根据一个或更多个实施例的体声波滤波器装置的截面图。仅出于便于说明的目的，以下将使用与图1中的对应的层或组件相同的标号表示图6的体声波滤波器装置的层或组件，注意实施例不局限于图1的构造、层或组件。
参照图6，体声波滤波器装置300包括例如气隙S、基板110、第一层120、第二层130、下电极140、压电层150、上电极160、电极层170、框架层180、密度减小层290、钝化层200和金属焊盘210。
各个密度减小层290可形成在各个框架层180上并且也可形成在电极层170的对应部分中或对应部分上，该对应部分设置在对应的框架层180的附近，例如，沿着朝向有效区的中心(即，横向中心)的方向超出各个框架层180而仍然在有效区的中心的外部。这里，注意也可仅有如图1所示构造的并且对体声波滤波器装置300进行带通的单个密度减小层290。例如，各个密度减小层290可形成在体声波滤波器装置300的除电极层170的有效区的中央部分之外的部分中，并且可由氧化物形成。
密度减小层290可通过上电极160(即，电极层170和框架层180中的每个)的氧化而形成。密度减小层290还可具有带形状。
此外，各个框架层180的厚度可大于电极层170的厚度。例如，框架层180的厚度可大于电极层的与框架层180垂直对齐的对应部分的厚度。
在示例中，当上电极160由钼(Mo)材料形成时，密度减小层290可由诸如二氧化钼(MoO2)或三氧化钼(MoO3)的氧化物层形成，但实施例不局限于此。
另外，仅作为示例，密度减小层290的密度可以是上电极160的剩余部分或者电极层170的与密度减小层290垂直对齐的剩余部分的密度的约1/3。此外，仅作为示例，实施例包括根据氧化条件将密度减小层290的厚度形成为在例如数nm至数十nm之间。
密度减小层290可起到抑制可能由在有效区中的横向波的激发导致的寄生谐振的作用。例如，密度减小层290的总厚度可小于有效区的对应的垂直对齐的剩余部分(例如，有效区的在密度减小层290的下方垂直对齐的或者仅有效区的除密度减小层290以外的那些部分)的总厚度。相应地，在体声波滤波器装置300的与密度减小层290相对应的垂直区域中，由于具有比有效区或体声波滤波器装置300的与例如密度减小层290垂直地对齐的剩余部分的总厚度小的总厚度的密度减小层290，因此纵向波的位移大小或幅值可比在没有密度减小层290的情况下更加剧烈地变化，因此能量被抑制以避免激发横向波。例如，可使得纵向波(可随着远离有效区指数地降低)的自然降低能量分布在到达与框架层180的不与密度减小层290垂直对齐的任意部分垂直对齐的区域或体声波滤波器装置300的在框架层180之后的部分前更加剧烈地减小。另外，由于纵向波的位移大小的调整，纵向波还可在有效区的大部分上具有平坦的形状。
相应地，在具有密度减小层290并且根据有效区的内部至框架层180的距离发生纵向波的位移大小的诱发的变化的情况下，可抑制横向波的寄生谐振。因此，在具有密度减小层290的情况下，抑制了横向振动或横向波在比谐振频率低的频率的寄生谐振的发生。
图7是示出形成设置在根据一个或更多个实施例的体声波滤波器装置中的密度减小层的工艺的截面图。这里，尽管以下将描述以上关于图6讨论的体声波滤波器装置300，但是这仅是出于便于说明的目的，因此实施例不局限于此，这是因为这样的讨论也适用于这里关于密度减小层的其他讨论以及考虑到本公开而所理解的那些内容。
如图7所示，可在上电极160上堆叠光刻胶层10。光刻胶层10防止设置在有效区的中央部分的电极层170在用于形成密度减小层的氧化工艺过程中氧化。因此，通过氧化工艺，密度减小层290在体声波滤波器装置300的例如没有形成光刻胶层10的部分中形成。
例如，密度减小层290可通过电极层170和框架层180的氧化而形成。在示例中，密度减小层290通过关于电极层170的对应的选择部分和框架层180的选择部分或整个宽度的灰化工艺进行表面处理形成。例如，密度减小层290可由氧化物形成。例如，当电极层170和框架层180均由钼形成时，密度减小层290的全部可以是形成在上电极160上的钼氧化物层。
当光刻胶层10被移除时，钝化层200例如可形成在上电极160、框架层180和密度减小层290上。
图8是示出根据一个或更多个实施例的体声波滤波器装置的截面图。
参照图8，根据第三示例的体声波滤波器装置500包括例如气隙S、基板510、气隙形成层520、第一保护层530、下电极540、压电层550、上电极560、电极层570、框架层580、密度减小层590、钝化层600和金属焊盘610。
基板510可以是例如其上层压有硅(Si)的基板。在示例中，硅晶圆可用作基板。保护层512也可形成在基板510的上表面上，从而在例如可用于形成气隙S的牺牲层的移除工艺中保护硅。例如，保护层512可在这样的移除工艺过程中防止基板510的蚀刻。
气隙形成层520形成在基板510上，并且凹陷部可形成在气隙形成层520中，该凹陷部由气隙形成层520的各个锥形侧之间的区域表示。这里，凹陷部的形成可在气隙形成层520中产生这样的锥形。例如，牺牲层可形成在气隙形成层520的凹陷部中，然后，在第一保护层530形成在凹陷部的上方后，牺牲层可通过例如蚀刻被移除，因此，可形成气隙S。
如上所述，气隙S形成在气隙形成层520中，因此，形成在气隙形成层520上的其他组件可具有平坦的形状。类似地，第一保护层530也可具有平坦的形状，因此，形成在第一保护层530上的其他组件也可具有平坦的形状。
仅作为示例，第一保护层530可由二氧化硅(SiO2)或者包含二氧化硅(SiO2)的材料形成。第一保护层530还可帮助避免在牺牲层的示例移除工艺过程中下电极540的下侧部发生蚀刻。
下电极540形成在第一保护层530上。仅作为示例，下电极540可使用诸如钼(Mo)、钌(Ru)、钨(W)、铱(Ir)或铂(Pt)或其合金的导电材料形成。
下电极540还可用作向压电层550输入诸如RF信号的输入电极或者输出电极。例如，当下电极540为输入电极时，上电极560可以是输出电极，并且当下电极540为输出电极时，上电极560可以是输入电极。
压电层550覆盖下电极540的至少部分。压电层550还将从下电极540或上电极560输入的电信号转换成声波。
作为示例，当在上电极560中诱发随时间变化的电场时，压电层550可将从上电极560输入的电信号转换成在体声波滤波器装置500的有效区中表现为声波的物理振动。相应地，可理解的是，在由上电极560产生的电场随时间的变化可通过压电层550诱发为主要在厚度方向(所示出的垂直方向)上的纵向声波。在下电极540和压电层550之间转换时，声波通过压电层550转换成下电极540处的对应的电场变化。这里，压电层550因诱发的电场在压电层550中沿着压电层550的厚度方向产生体声纵向波。
压电层550例如通过在下电极540上沉积氮化铝、氧化锌或锆钛酸铅形成。
上电极560覆盖压电层550的至少部分。作为示例，上电极560可具有覆盖压电层550的电极层570，并且具有形成在电极层570上的框架层580。
框架层580的每个的厚度可大于电极层570的厚度，注意也可仅具有如图8所示构造的并且对体声波滤波器装置500进行带通的单个框架层580。各个框架层580形成在电极层570上以设置在体声波滤波器装置500的在有效区的中央部分的外部的部分中。换句话说，框架层580构造在体声波滤波器装置500的部分中，从而至少框架层580的部分和电极层570的部分两者在体声波滤波器装置500的制造工艺过程中向外地设置。
作为示例，框架层580可由与电极层570的材料相同的材料形成。然而，框架层580不局限于此，而是可由与电极层570的材料不同的材料形成。
框架层580向有效区的内部反射可在谐振时产生的横向波，从而在有效区俘获谐振能。换句话说，框架层580形成在电极层570的外部上以例如防止在有效区产生的振动从有效区向外逸出。框架层580还可提高体声波滤波器装置500的Q因子。
仅作为非限制性示例，上电极560可包含钼(Mo)、钌(Ru)、钨(W)、铱(Ir)和铂(Pt)中的任意一种或钼(Mo)、钌(Ru)、钨(W)、铱(Ir)和铂(Pt)中的至少两种的合金。
密度减小层590分别设置在体声波滤波器装置500的在上电极560中或上电极560上的部分中，并且分别布置在有效区的中央部分的外部，该有效区在压电层550变形时随着压电层550一起变形并振动。例如，密度减小层590可由氧化物形成。
作为示例，密度减小层590可通过执行上电极560的选择氧化而形成，注意也可仅具有如图8所示构造的并且对体声波滤波器装置500进行带通的单个密度减小层590。例如，各个密度减小层590可形成在电极层570的设置在框架层580附近的部分中，例如，沿着朝向有效区的中心(即，横向中心)的方向超出框架层580而仍然在有效区的中心的外部。正如所指出的，密度减小层590还可具有带形状。例如，从俯视的角度看，体声波滤波器装置500可具有与有效区的中心同心的例如圆形、椭圆形、长圆形、矩形或者不规则形状。框架层580可以以诸如带形状沿着有效区的周围形成，密度减小层590在有效区的周围类似地形成为另一带形状。
然而，与上述类似，密度减小层590不局限于以上述方式形成密度减小层590的情况，并且可以通过各种形成方法(诸如通过在电极层570上堆叠由氧化物形成的密度减小层590)形成。
在示例中，当上电极560由钼(Mo)材料形成时，密度减小层590可由诸如二氧化钼(MoO2)或三氧化钼(MoO3)的氧化物层形成。
另外，仅作为示例，密度减小层590的密度可以是上电极560的剩余部分或者电极层570的与密度减小层590垂直对齐的剩余部分的密度的约1/3。此外，仅作为示例，实施例包括根据氧化条件将密度减小层590的厚度形成为在例如数nm至数十nm之间。
密度减小层590可起到抑制可能由在有效区中的横向波的激发导致的寄生谐振的作用。例如，密度减小层590的总厚度可小于有效区的对应的垂直对齐的剩余部分(例如，有效区的在密度减小层590的下方垂直对齐的或者仅有效区的除密度减小层590以外的那些部分)的总厚度。相应地，在体声波滤波器装置500的与密度减小层590相对应的垂直区域中，由于具有比有效区或体声波滤波器装置500的与例如密度减小层590垂直地对齐的剩余部分的总厚度小的总厚度的密度减小层590，因此纵向波的位移大小或幅值可比在没有密度减小层590的情况下更加剧烈地变化，因此能量被抑制以避免激发横向波。例如，可使得纵向波(可随着远离有效区指数地降低)的自然降低能量分布在到达与框架层580垂直地对齐的区域前更加剧烈的减小。另外，由于纵向波的位移大小的调整，纵向波还可在有效区的大部分上具有平坦的形状。
相应地，在具有密度减小层590并且根据有效区的内部至框架层580的距离发生在纵向波的位移大小的诱发的变化的情况下，可抑制横向波的寄生谐振。
因此，在具有密度减小层590的情况下，抑制了横向振动或横向波在比谐振频率低的频率的寄生谐振的发生。
钝化层600覆盖框架层580和电极层570。例如，钝化层600可帮助避免框架层580和电极层570在制造工艺过程中被损坏，此外，钝化层600的厚度可通过蚀刻进行调整，以控制在最终工艺的频率，以产生例如具有设置的谐振频率的体声波滤波器装置500。
钝化层600还可形成为覆盖体声波滤波器装置500的除形成有各个金属焊盘610的部分之外的所有其他部分。
例如，各个金属焊盘610电连接至下电极540和上电极560。
如上所述，密度减小层590抑制横向波或振动的寄生谐振。这减小了寄生噪声，因此，可确保在体声波滤波器装置500的通带中的均匀的且低的插入损耗特性。
仅作为示例，体声波滤波器装置500可用作移动通信装置的前端模块的RF滤波器。例如，多个谐振器在信号输入端和信号输出端之间串联连接，并且多个谐振器在串联连接的谐振器和地之间并联连接，因此利用具有体声波滤波器装置500(具有密度减小层590)的构造的谐振器以例如晶格布置或者以梯式布置的方式构造RF滤波器。
相应地，在示例中，可抑制例如由横向波引起的寄生谐振和噪声，因此，可在整个通带(pass band)中提供均匀的信号输入特性。另外，还可提供增大的Q因子和耦合系数。
虽然本公开包括具体示例，但在理解本申请的公开内容之后将显而易见的是，在不脱离权利要求及其等同物的精神及范围的情况下，可对这些示例作出形式和细节上的各种变化。这里所描述的示例将仅被理解为描述性意义，而非出于限制的目的。在每个示例中的特征或方面的描述将被理解为可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/或如果按照不同的形式组合和/或通过其他组件或他们的等同物替换或增添描述的系统、架构、装置或电路中的组件，则可获得合适的结果。因此，本公开的范围并不通过具体实施方式限定而是通过权利要求及其等同物限定，在权利要求及其等同物的范围之内的全部变型将被理解为包括在本公开中。
Claims (27)
1.一种体声波滤波器装置，包括：
基板；
下电极，在所述基板上；
压电层，覆盖所述下电极的至少部分；及
上电极，覆盖所述压电层的至少部分，
其中，所述上电极具有密度减小层，所述密度减小层设置在所述上电极的除所述体声波滤波器装置的谐振区的中央部分之外的至少部分上，所述体声波滤波器装置的谐振区在所述压电层的激发过程中随着所述压电层变形和振动，所述密度减小层的密度小于所述上电极的其他部分的密度，
其中，所述上电极具有覆盖所述压电层的电极层和堆叠在所述电极层上的框架层。
2.根据权利要求1所述的体声波滤波器装置，其中，所述密度减小层包含氧化物。
3.根据权利要求2所述的体声波滤波器装置，其中，所述上电极包括导体，并且其中，所述密度减小层是所述上电极的所述导体的选择氧化的产物。
4.根据权利要求2所述的体声波滤波器装置，其中，所述密度减小层形成在所述电极层的设置在所述框架层和所述电极层的与所述谐振区相对应的内部区域之间的部分上。
5.根据权利要求4所述的体声波滤波器装置，其中，形成在所述电极层的所述部分上的所述密度减小层具有在所述内部区域的周围之外且在所述框架层的内周之内的带形状。
6.根据权利要求4所述的体声波滤波器装置，其中，所述框架层的厚度大于所述电极层的厚度。
7.根据权利要求2所述的体声波滤波器装置，其中，
所述密度减小层形成在所述框架层上以及所述框架层和所述电极层的内部区域之间。
8.根据权利要求4所述的体声波滤波器装置，其中，所述框架层具有在所述内部区域的周围之外的带形状。
9.根据权利要求1所述的体声波滤波器装置，还包括：
第一层，与所述基板一起形成气隙；及
第二层，所述第二层形成在所述第一层上，从而也设置在所述气隙上，且所述第二层在所述下电极的下方。
10.根据权利要求1所述的体声波滤波器装置，还包括：
第一金属焊盘，形成在所述上电极上；
第二金属焊盘，形成在所述下电极上；及
钝化层，形成在所述体声波滤波器装置的除所述体声波滤波器装置的形成有所述金属焊盘的部分之外的所有部分中。
11.根据权利要求1所述的体声波滤波器装置，其中，所述上电极包含钼、钌、钨、铱和铂中的任意一种或者钼、钌、钨、铱和铂中的至少两种的合金。
12.根据权利要求1所述的体声波滤波器装置，还包括：
气隙形成层，形成在所述基板上，所述气隙形成层中具有气隙；及
第一保护层，形成在所述气隙形成层上并且设置在所述下电极的下方。
13.一种制造体声波滤波器装置的方法，所述方法包括：
形成所述体声波滤波器装置的层，所述层包括牺牲层、下电极层、压电层和上电极层；
形成光刻胶层以暴露所述上电极层的除所述上电极层的中央部分之外的部分；
通过氧化所述上电极层的从所述形成的光刻胶层向外暴露的部分形成密度减小层；及
移除所述光刻胶层。
14.根据权利要求13所述的方法，还包括：为形成所述上电极层，形成覆盖所述压电层的电极层和形成堆叠在所述电极层上的框架层，
其中，所述密度减小层形成在所述电极层的设置在所述框架层和所述电极层的内部之间的选择部分上。
15.根据权利要求13所述的方法，还包括，为形成所述上电极层，形成覆盖所述压电层的电极层和形成堆叠在所述电极层上的框架层，
其中，所述密度减小层形成在所述框架层上以及在所述电极层的设置在所述框架层和所述电极层的内部之间的选择部分上。
16.根据权利要求13所述的方法，其中，所述上电极层包含钼、钌、钨、铱和铂中的任意一种或者钼、钌、钨、铱和铂中的至少两种的合金。
17.根据权利要求13所述的方法，其中，所述形成所述密度减小层包括执行灰化工艺以使所述上电极层的所述部分中的导体氧化。
18.一种膜体声波谐振器，包括：
基板，包括腔或者支撑所述腔；
第一电极，在所述腔的上方；
压电层，在所述腔的上方；
第二电极，在所述腔的上方；
框架，在所述第一电极的上方且在由至少所述第一电极的部分、所述压电层的部分和所述第二电极的部分表示的谐振区的外周，及
低密度元件，在所述第一电极的上方并且在所述框架的内周之内且在所述谐振区的内部区域之外；
所述框架和所述低密度元件被构造为抑制除在所述谐振区产生的纵向谐振之外的寄生谐振。
19.根据权利要求18所述的膜体声波谐振器，其中，所述低密度元件被构造为抑制所述谐振区中的横向波激发。
20.根据权利要求18所述的膜体声波谐振器，其中，所述低密度元件的密度小于所述第一电极的密度。
21.根据权利要求20所述的膜体声波谐振器，其中，所述低密度元件为所述第一电极的导体的氧化物，并且由所述第一电极形成。
22.根据权利要求18所述的膜体声波谐振器，其中，所述压电层包含氮化铝，
所述压电层还包括钪、铒、钇和镧中的至少一种。
23.一种膜体声波谐振器，包括：
基板，包括腔或支撑所述腔；
第一电极，在所述腔的上方；
压电层，在所述腔的上方；
第二电极，在所述腔的上方；及
低密度元件，在所述第一电极的上方并且相对于由至少所述第一电极的部分、所述压电层的部分和所述第二电极的部分表示的谐振区的周围布置，并且在所述谐振区的内部区域之外，
所述低密度元件被构造为抑制在所述谐振区的横向波激发，
其中，所述第一电极具有覆盖所述压电层的电极层和堆叠在所述电极层上的框架层。
24.根据权利要求23所述的膜体声波谐振器，其中，所述低密度元件的密度小于所述第一电极的密度。
25.根据权利要求24所述的膜体声波谐振器，其中，所述低密度元件为所述第一电极的导体的氧化物，并且由所述第一电极形成以具有小于所述导体的密度的密度。
26.根据权利要求24所述的膜体声波谐振器，其中，所述低密度元件的厚度小于所述谐振区的总剩余对齐部分的厚度。
27.根据权利要求23所述的膜体声波谐振器，其中，所述腔形成在所述基板上形成的气隙形成层的部分之间，以使所述腔形成在所述基板的上方。
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