CN108540103A - 声波谐振器及制造声波谐振器的方法 - Google Patents

声波谐振器及制造声波谐振器的方法 Download PDF

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Abstract

本发明提供一种声波谐振器及制造声波谐振器的方法，所述声波谐振器包括：中央部，在所述中央部中，第一电极、压电层和第二电极顺序地堆叠在基板上；延伸部，从所述中央部向外延伸；及插入层，在所述延伸部中设置在所述压电层下方，其中，所述压电层包括压电部和弯曲部，所述压电部设置在所述中央部中，所述弯曲部设置在所述延伸部中并且根据所述插入层的形状从所述压电部倾斜地延伸。

Description

声波谐振器及制造声波谐振器的方法
本申请要求分别于2017年3月2日和2017年6月1日在韩国知识产权局提交的第10-2017-0027271号和第10-2017-0068648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包含于此。
技术领域
下面的描述涉及一种声波谐振器及制造声波谐振器的方法。
背景技术
根据无线通信装置的小型化趋势，已经积极地需要高频组件的小型化技术。例如，使用半导体薄膜制造技术的体声波(BAW)谐振器式滤波器可设置在无线通信装置中。
体声波(BAW)谐振器是一种利用沉积在硅晶圆(被构造为半导体基板)上的压电介电材料的压电特性产生谐振的薄膜式元件。BAW谐振器实现为滤波器。
BAW谐振器可用在诸如移动通信装置或化学和生物装置的小且轻的滤波器、振荡器、谐振元件或声学谐振质量传感器的装置中。
已经进行了用于改善BAW谐振器的特性和性能的几种结构形状和功能的研究。此外，对制造体声波谐振器的方法的研究也在不断地进行。
发明内容
提供本发明内容以按照简化的形式对选择的构思进行介绍，下面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。
在一个总体方面，一种声波谐振器包括：中央部，在所述中央部中，第一电极、压电层和第二电极顺序地堆叠在基板上；延伸部，从所述中央部向外延伸；及插入层，在所述延伸部中设置在所述压电层下方，其中，所述压电层包括：压电部，设置在所述中央部中；及弯曲部，设置在所述延伸部中，并且根据所述插入层的形状从所述压电部倾斜地延伸。
所述插入层可包括倾斜表面，使得所述插入层具有随着距所述中央部的距离增大而增大的厚度。所述弯曲部可包括倾斜部，所述倾斜部设置在所述插入层的所述倾斜表面上。
所述插入层的部分可设置在所述第一电极下方或者设置在所述第一电极与所述压电层之间。
所述第二电极的部分可设置在所述延伸部中。
所述第二电极的设置在所述延伸部中的所述部分可形成在所述倾斜部的倾斜表面上，并且可具有比所述倾斜部的所述倾斜表面的面积小的面积。
所述第二电极的设置在所述延伸部中的所述部分可形成在所述倾斜部的整个倾斜表面之上。
所述压电层的所述弯曲部可包括从所述倾斜部向外延伸的延伸部。所述第二电极可设置在所述倾斜部和所述延伸部上。
所述声波谐振器还可包括设置在所述基板与所述中央部之间的腔。
所述声波谐振器还可包括蚀刻防止部，所述蚀刻防止部沿着所述腔的边界设置且限定所述腔的水平面积。
所述第二电极可包括沿着所述中央部的边界形成的沟槽。
所述声波谐振器还可包括：保护层，设置在所述第二电极上，其中，所述保护层包括沿着所述中央部的边界形成的沟槽。
所述插入层可利用与压电层的材料不同的材料形成。
所述插入层可利用介电材料形成。
在另一总体方面，一种制造声波谐振器的方法包括：在基板上形成第一电极；形成压电层，所述压电层包括堆叠在所述第一电极上的压电部以及从所述压电部的边界倾斜地延伸的弯曲部；及在所述压电层上形成第二电极。
所述方法还可包括：在形成所述压电层之前，在所述弯曲部下方形成插入层，其中，所述弯曲部包括倾斜表面，所述倾斜表面具有根据所述插入层的形状的构造。
在所述压电层上形成所述第二电极的步骤可包括在所述压电部的整个上表面上以及所述弯曲部的所述倾斜表面的部分上形成所述第二电极。
在另一总体方面，一种声波谐振器包括：中央部，在所述中央部中，第一电极、压电层和第二电极顺序地堆叠在基板上；延伸部，从所述中央部向外延伸；及插入层，在所述延伸部中设置在所述压电层下方，其中，所述压电层的设置在所述延伸部中的部分包括由所述插入层产生的倾斜部。
所述倾斜部可设置在所述插入层的倾斜表面上。
所述倾斜部和所述倾斜表面可倾斜相同的角度。
所述倾斜表面可倾斜5°至70°的角度。
所述中央部和所述延伸部可设置在所述声波谐振器的谐振部中。
在另一总体方面，一种制造声波谐振器的方法包括：在基板上形成第一电极；在所述第一电极上形成插入层；在所述第一电极和所述插入层上形成压电层，使得所述压电层的位于所述声波谐振器的谐振部中的外周部分相对于所述压电层的位于所述谐振部中的中央部倾斜；及在所述压电层上形成第二电极。
所述压电层的所述外周部分可设置在所述插入层的倾斜表面上。
所述倾斜表面可倾斜5°至70°的角度。
所述外周部分可倾斜5°至70°的角度。
通过以下具体实施方式、附图和权利要求，其他特征和方面将是显而易见的。
附图说明
图1是根据实施例的声波谐振器的平面图。
图2是沿着图1的I-I′线截取的截面图。
图3是沿着图1的II-II′线截取的截面图。
图4是沿着图1的III-III′线截取的截面图。
图5至图8是示出根据实施例的制造声波谐振器的方法的示图。
图9和图10是示出根据另一实施例的声波谐振器的示意性截面图。
图11至图13是示出根据其他实施例的声波谐振器的示意性截面图。
图14是示出根据另一实施例的声波谐振器的示意性截面图。
图15是示出根据另一实施例的声波谐振器的示意性截面图。
图16是示出根据另一实施例的声波谐振器的示意性截面图。
图17是示出根据另一实施例的声波谐振器的示意性截面图。
图18是示出根据实施例的声波谐振器的根据声波谐振器的第二电极结构的衰减的曲线图。
在所有的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，并且为了清楚、说明及方便起见，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，这里所描述的操作的顺序仅仅是示例，其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，可做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，可省略本领域中已知的特征的描述。
这里所描述的特征可以以不同的形式实施，并且不应被解释为局限于这里所描述的示例。更确切地说，已经提供了这里所描述的示例仅用于示出在理解本申请的公开内容之后将是显而易见的实现这里描述的方法、设备和/或系统的诸多可行方式中的一些方式。
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、“结合到”另一元件、“在”另一元件“之上”或“覆盖”另一元件时，其可直接“在”另一元件“上”、“连接到”另一元件、“结合到”另一元件、“在”另一元件“之上”或“覆盖”另一元件，或者可存在介于它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“直接在”另一元件“上”、“直接连接到”另一元件、“直接结合到”另一元件、“直接在”另一元件“之上”或“直接覆盖”另一元件时，可不存在介于它们之间的其他元件。
如在此所使用的，术语“和/或”包括所列出的相关项中的任何一项和任何两项或更多项的任何组合。
尽管可在这里使用诸如“第一”、“第二”和“第三”的术语来描述各个构件、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、层或部分相区分。因此，在不脱离示例的教导的情况下，这里所描述的示例中所称的第一构件、组件、区域、层或部分也可被称为第二构件、组件、区域、层或部分。
为了易于描述，在这里可使用诸如“在……之上”、“上部”、“在……之下”和“下部”的空间关系术语，以描述如附图所示的一个元件与另一元件的关系。这样的空间关系术语意图除了包含在附图中所描绘的方位之外，还包含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，则被描述为相对于另一元件位于“之上”或“上部”的元件随后将相对于另一元件位于“之下”或“下部”。因此，术语“在……之上”根据装置的空间方位而包括“在……之上”和“在……之下”两种方位。所述装置还可以以其他方式定位(例如，旋转90度或处于其他方位)，并将对在这里使用的空间关系术语做出相应的解释。
在此使用的术语仅用于描述各种示例，并非用于限制本公开。除非上下文另外清楚地指明，否则单数的形式也意图包括复数的形式。术语“包括”、“包含”和“具有”列举存在的所陈述的特征、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他特征、数量、操作、构件、元件和/或它们的组合。
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，这里所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。
这里所描述的示例的特征可按照在理解本申请的公开内容之后将是显而易见的各种方式进行组合。此外，尽管这里所描述的示例具有各种各样的构造，但是如在理解本申请的公开内容之后将显而易见的，其他构造是可能的。
在下文中，将参照附图详细描述实施例。
图1是根据实施例的声波谐振器100的平面图。图2是沿着图1的I-I′线截取的截面图。此外，图3是沿着图1的II-II′线截取的截面图，图4是沿着图1的III-III′线截取的截面图。
参照图1至图4，声波谐振器100是体声波谐振器(BAW)，并且包括基板110、牺牲层140、谐振部120和插入层170。
基板110可以是硅基板。例如，基板110是硅晶圆或绝缘体上硅(SOI)式基板。
基板110可包括绝缘层115，绝缘层115设置在基板110的上表面上，以使基板110与谐振部120彼此电隔离。此外，在制造声波谐振器100的过程中，绝缘层115防止基板110在形成腔C的时候被蚀刻气体蚀刻。
在这种情况下，绝缘层115可由氧化硅(SiO2)、氮化硅(Si3N4)、氧化铝(Al2O3)和氮化铝(AlN)中的任意一种或者任意两种或更多种的任意组合形成，并且可通过化学气相沉积工艺、射频(RF)磁控管溅射工艺和蒸镀工艺中的任意一种形成在基板110上。
牺牲层140形成在绝缘层115上，腔C和蚀刻防止部145形成在牺牲层140中。
腔C是空的空间，并且可通过去除牺牲层140的一部分形成。
由于腔C形成在牺牲层140中，因此形成在牺牲层140上的谐振部120可以是完全平坦的。
蚀刻防止部145沿着腔C的边界设置。蚀刻防止部145可设置为在形成腔C的过程中防止超出腔区域执行蚀刻。因此，腔C的水平面积由蚀刻防止部145限定，腔C的竖直面积由牺牲层140的厚度限定。
膜层150形成在牺牲层140上，以与基板110一起限定腔C的厚度(或高度)。因此，膜层150利用在形成腔C的过程中不容易被除去的材料形成。
例如，当使用诸如氟(F)或氯(Cl)的卤基蚀刻气体去除牺牲层140的一部分(例如，腔区域)时，膜层150利用与上述蚀刻气体的反应率低的材料形成。在这种情况下，膜层150可包括氧化硅(SiO2)和氮化硅(Si3N4)中的任意一种或两种。
此外，膜层150可以是包含氧化镁(MgO)、氧化锆(ZrO2)、氮化铝(AlN)、锆钛酸铅(PZT)、砷化镓(GaAs)、氧化铪(HfO2)、氧化铝(Al2O3)、氧化钛(TiO2)和氧化锌(ZnO)中的任意一种或者任意两种或更多种的任意组合的介电层，或者可以是包含铝(Al)、镍(Ni)、铬(Cr)、铂(Pt)、镓(Ga)和铪(Hf)中的任意一种或者任意两种或更多种的任意组合的金属层。然而，膜层150不限于前述示例。
利用氮化铝(AlN)形成的种子层(未示出)可形成在膜层150上。例如，种子层设置在膜层150与第一电极121之间。除了AlN外，种子层还使用具有六方密堆积(HCP)结构的金属或介电材料形成。当种子层利用金属形成时，例如，种子层利用钛(Ti)形成。
谐振部120包括第一电极121、压电层123和第二电极125。第一电极121、压电层123和第二电极125从谐振部120的下部顺序地堆叠。因此，在谐振部120中，压电层123设置在第一电极121和第二电极125之间。
由于谐振部120形成在膜层150上，因此膜层150、第一电极121、压电层123和第二电极125顺序地堆叠在基板110上，以形成谐振部120。
谐振部120可响应于施加到第一电极121和第二电极125的信号使压电层123谐振，以产生谐振频率和反谐振频率。
谐振部120包括中央部S和延伸部E，在中央部S中，第一电极121、压电层123和第二电极125近似平坦地堆叠，在延伸部E中，插入层170介于第一电极121和压电层123之间。
中央部S是设置在谐振部120的中央的区域，延伸部E是沿着中央部S的外周设置的区域。因此，延伸部E是从中央部S向外延伸的区域。
插入层170具有倾斜表面L，使得插入层170具有随着距中央部S的距离增大而增大的厚度。
在延伸部E中，压电层123和第二电极125设置在插入层170上。因此，压电层123和第二电极125的位于延伸部E中的部分具有根据插入层170的形状/由插入层170的形状产生的倾斜表面。
在图1至图4的实施例中，延伸部E包括在谐振部120中，因此，延伸部E中也可产生谐振。然而，产生谐振的位置不限于描述的示例。也就是说，根据延伸部E的结构，延伸部E中可不产生谐振，可仅在中央部S中产生谐振。
第一电极121和第二电极125由以金、钼、钌、铱、铝、铂、钛、钨、钯、钽、铬和镍中的任意一种或者任意两种或更多种的任意组合为例的导电材料形成。然而，第一电极121和第二电极125不限于由所列材料形成。
第一电极121的面积可大于第二电极125的面积，第一金属层180沿着第一电极121的外侧设置在第一电极121上。因此，第一金属层180围绕第二电极125。
第一电极121设置在膜层150上，因此可以是完全平坦的。另一方面，第二电极125设置在压电层123上，并因此可具有与压电层123的形状对应的弯曲。
第二电极125设置为遍及整个中央部S，并且部分地设置在延伸部E中。因此，第二电极125包括设置在将在下面描述的压电层123的压电部123a上的部分以及设置在压电层123的弯曲部123b上的部分。
更详细地，如图2至图4所示，第二电极125设置为覆盖压电层123的压电部123a的全部和弯曲部123b的倾斜部1231的一部分。因此，如图4所示，第二电极125的设置在延伸部E中的部分125a的面积小于倾斜部1231的倾斜表面的面积，第二电极125的在谐振部120中的面积小于压电层123的在谐振部120中的面积。
参照图2至图4，压电层123形成在第一电极121和将在下面描述的插入层170上。
氧化锌(ZnO)、氮化铝(AlN)、掺杂氮化铝、锆钛酸铅或石英等可用作压电层123的材料。掺杂氮化铝还可包括稀土金属、过渡金属或碱土金属。作为示例，稀土金属可包括钪(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。过渡金属可包括铪(Hf)、钛(Ti)、锆(Zr)、钽(Ta)和铌(Nb)中的任意一种或者任意两种或更多种的任意组合。碱土金属可包括镁(Mg)。
压电层123包括设置在中央部S中的压电部123a和设置在延伸部E中的弯曲部123b。
压电部123a直接堆叠在第一电极121的上表面上。因此，压电部123a介于第一电极121和第二电极125之间，从而与第一电极121和第二电极125一起形成为平坦的。
弯曲部123b是从压电部123a向外延伸且位于延伸部E中的部分。
弯曲部123b设置在插入层170上，并且根据插入层170的形状突出。因此，压电层123在压电部123a与弯曲部123b之间的分界处弯曲，弯曲部123b根据插入层170的厚度和形状突出。
弯曲部123b包括倾斜部1231和延伸部1232。倾斜部1231是沿着插入层170的倾斜表面L倾斜的部分。此外，延伸部1232是从倾斜部1231向外延伸的部分。
倾斜部1231与插入层170的倾斜表面L平行地形成，倾斜部1231的倾斜角可与插入层170的倾斜表面L的倾斜角θ(见图4)相同。
插入层170沿着由膜层150、第一电极121和蚀刻防止部145形成的表面设置。插入层170设置在中央部S的周围并且支撑压电层123的弯曲部123b。因此，压电层123的弯曲部123b根据插入层170的形状分为倾斜部1231和延伸部1232。
插入层170设置在谐振部120的除了中央部S之外的区域中。也就是说，插入层170不设置在中央部S中。例如，插入层170设置在谐振部120的除了中央部S之外的整个区域之上，或者设置在谐振部120的除了中央部S之外的部分区域中。
此外，插入层170的至少部分设置在压电层123与第一电极121之间。
参照图4，插入层170的与中央部S邻近设置/沿着中央部S的边界设置的侧表面的厚度随着距中央部S的距离增大而增大。因此，插入层170的与中央部S邻近设置的侧表面是具有预定倾斜角θ的倾斜表面L。
当插入层170的侧表面的倾斜角θ小于5°时，为了制造其侧表面的倾斜角θ小于5°的插入层170，插入层170的厚度需要非常小，或者倾斜表面L的面积需要极大，这基本上难以实现。
此外，当插入层170的侧表面的倾斜角θ大于70°时，压电层123的堆叠在插入层170上的倾斜部1231的倾斜角大于70°。在此情况下，压电层123过度地弯曲，使得可能会在压电层123的弯曲部123b中产生裂缝。
因此，倾斜表面L的倾斜角θ在5°至70°的范围内。
插入层170由诸如氧化硅(SiO2)、氮化铝(AlN)、氧化铝(Al2O3)、氮化硅(Si3N4)、氧化镁(MgO)、氧化锆(ZrO2)、锆钛酸铅(PZT)、砷化镓(GaAs)、氧化铪(HfO2)、氧化钛(TiO2)或氧化锌(ZnO)的介电材料形成，但是可由与压电层123的材料不同的材料形成。此外，如果有必要，设置有插入层170的区域可以是空的空间。该构造可在制造过程中在谐振部120完全形成之后通过去除插入层170来实现。
插入层170的厚度可与第一电极121的厚度相同或相似。此外，插入层170的厚度可与压电层123的厚度相似或小于压电层123的厚度。例如，插入层170形成为具有或大于的厚度，并且具有小于压电层123的厚度的厚度。然而，插入层170不限于本示例。
谐振部120通过腔C与基板110分开。
腔C可在制造声波谐振器100的过程中通过向引入孔H(见图1和图3)供应蚀刻气体(或蚀刻剂)以去除牺牲层140的一部分而形成。
保护层127沿着声波谐振器100的表面设置，以保护声波谐振器100不受外部环境影响。保护层127沿着由第二电极125、压电层123的弯曲部123b和插入层170形成的表面设置。
保护层127可由氧化硅基绝缘材料、氮化硅基绝缘材料、氧化铝基绝缘材料和氮化铝基绝缘材料中的任意一种形成，但是不限于这些示例。
第一电极121和第二电极125从谐振部120向外延伸，第一金属层180和第二金属层190分别设置在第一电极121和第二电极125的延伸的部分的上表面上。
第一金属层180和第二金属层190可由诸如金(Au)、金-锡(Au-Sn)合金、铜(Cu)或铜-锡(Cu-Sn)合金的材料形成。
第一金属层180和第二金属层190用作将声波谐振器100的第一电极121和第二电极125电连接到与声波谐振器100邻近设置的另一声波谐振器的电极的连接布线，或者用作外部连接端子。然而，第一金属层180和第二金属层190不限于这些用途。
同时，图2中示出插入层170设置在第二金属层190下方的情况，但是声波谐振器100不限于此。也就是说，如果有必要，声波谐振器100还可实现为插入层170在第二金属层190下方被去除的结构。
第一金属层180穿过插入层170和保护层127，并且结合到第一电极121。
此外，如图3所示，第一电极121的面积大于第二电极125的面积，第一金属层180形成在第一电极121的外周部分中。
因此，第一金属层180沿着谐振部120的外周设置，从而围绕第二电极125。然而，第一金属层180不限于此构造。
如上所述，第二电极125堆叠在压电层123的压电部123a和倾斜部1231上。此外，第二电极125的设置在压电层123的倾斜部1231上的部分125a(即，第二电极125的设置在延伸部E中的部分，见图4)不设置在倾斜部1231的整个倾斜表面之上，而是设置在倾斜部1231的倾斜表面的仅一部分上。
图18是示出声波谐振器100的根据第二电极125的结构的衰减的曲线图。
图18是示出在改变第二电极125的设置在延伸部E中的部分125a的尺寸的同时通过测量如图2和图3所示的声波谐振器100的衰减获得的结果的曲线图，其中，插入层170的厚度是插入层170的倾斜表面L的倾斜角θ是20°，倾斜表面L的长度ls(或宽度)是0.87μm。此外，表1是排列图18中所示的曲线的值的表格。
[表1]
※倾斜表面的长度：0.87μm
压电层123的倾斜表面可沿着插入层170的倾斜表面形成为与插入层170的倾斜表面的形状相同的形状，压电层123的倾斜表面的长度可因此看作是与插入层的倾斜表面L的长度ls相同。
参照图18和表1，测量到当第二电极125的部分125a在声波谐振器100中的压电层123的倾斜表面上堆叠0.5μm的宽度时衰减最小，其中，压电层123的在延伸部E中的倾斜表面的长度ls是0.87μm。此外，测量到当第二电极125的在延伸部E中的部分125a的宽度变为大于或小于0.5μm时谐振性能由于衰减的增大而劣化。
从表1中可以领会的是，当第二电极125的在延伸部E中的宽度We与倾斜表面的长度ls之间的比(We/ls)为0.46至0.69时，衰减保持在37dB或更大。
因此，为了提供衰减，在声波谐振器100中，在第二电极125的在延伸部E中的宽度We与倾斜表面的长度ls之间的比(We/ls)限制在0.46至0.69的范围内。然而，根据本公开的所有组件不限于前述范围，前述范围可根据插入层170的倾斜角θ或厚度的改变而改变。
接下来，将描述根据本示例性实施例的制造声波谐振器的方法。
图5至图8是示出根据实施例的制造声波谐振器的方法的示图。
首先，参照图5，在制造声波谐振器的方法中，在基板110上形成绝缘层115和牺牲层140，形成穿过牺牲层140的图案P。因此，使绝缘层115通过图案P对外暴露。
绝缘层115可由氧化镁(MgO)、氧化锆(ZrO2)、氮化铝(AlN)、锆钛酸铅(PZT)、砷化镓(GaAs)、氧化铪(HfO2)、氧化铝(Al2O3)、氧化钛(TiO2)、氧化锌(ZnO)、氮化硅(Si3N4)或氧化硅(SiO2)形成，但是不限于这些示例。
图案P具有上表面的宽度大于下表面的宽度的梯形截面。
通过后来的蚀刻工艺部分地去除牺牲层140，以形成腔C(见图2)。因此，牺牲层140可由可容易地蚀刻的诸如多晶硅或聚合物的材料形成。然而，牺牲层140的材料不限于前述示例。
然后，在牺牲层140上形成膜层150。可在牺牲层140的表面上以预定厚度形成膜层150。膜层150的厚度可小于牺牲层140的厚度。
膜层150可包括氧化硅(SiO2)和氮化硅(Si3N4)中的任意一种或两种。此外，膜层150是包含氧化镁(MgO)、氧化锆(ZrO2)、氮化铝(AlN)、锆钛酸铅(PZT)、砷化镓(GaAs)、氧化铪(HfO2)、氧化铝(Al2O3)、氧化钛(TiO2)和氧化锌(ZnO)中的任意一种或者任意两种或更多种的任意组合的介电层，或者可以是包含铝(Al)、镍(Ni)、铬(Cr)、铂(Pt)、镓(Ga)和铪(Hf)中的任意一种或者任意两种或更多种的任意组合的金属层。然而，膜层150不限于前述示例。
尽管未示出，但是在膜层150上形成种子层。
在膜层150与将在下面描述的第一电极121之间设置种子层。种子层可利用氮化铝(AlN)形成，但是不限于此。也就是说，种子层可利用具有HCP结构的金属或介电材料形成。例如，当种子层利用金属形成时，种子层利用钛(Ti)形成。
然后，如图6所示，在膜层150上形成蚀刻防止层145a。蚀刻防止层145a还填充在图案P中。
以足够完全填充图案P的厚度形成蚀刻防止层145a。因此，蚀刻防止层145a比牺牲层140厚。
蚀刻防止层145a和绝缘层115可由相同的材料形成，但是不限于此。
然后，去除蚀刻防止层145a的一部分，使得膜层150对外暴露。在此情况下，蚀刻防止层145a的填充在图案P中的部分保留且形成蚀刻防止部145。
然后，如图7所示，在膜层150的上表面上形成第一电极121。
第一电极121由以金、钼、钌、铱、铝、铂、钛、钨、钯、钽、铬和镍中的任意一种或者任意两种或更多种的任意组合为例的电导体形成，但是不限于这些示例。
在将要形成腔C(见图3)的区域之上形成第一电极121。
通过形成覆盖整个膜层150的电导体层、然后去除电导体层的不需要的部分来形成第一电极121。
然后，形成插入层170。在第一电极121上形成插入层170，并且如果有必要，使插入层170延伸到膜层150上。
将插入层170形成为覆盖由膜层150、第一电极121和蚀刻防止部145形成的整个表面，然后通过去除设置在与中央部S对应的区域中的部分来完成插入层170。
因此，第一电极121的与中央部S对应的中央部分通过插入层170对外暴露。另外，插入层170沿着第一电极121的外周形成为覆盖第一电极121的一部分。因此，第一电极121的设置在延伸部E中的边缘部分设置在插入层170下方。
插入层170的与中央部S邻近的侧表面是倾斜表面L。插入层170的厚度朝向中央部S变小，与插入层170的上表面相比，插入层170的下表面朝向中央部S进一步延伸。如上所述，插入层170的倾斜表面L的倾斜角在5°至70°的范围内。
插入层170由诸如氧化硅(SiO2)、氮化铝(AlN)、氧化铝(Al2O3)、氮化硅(Si3N4)、氧化镁(MgO)、氧化锆(ZrO2)、锆钛酸铅(PZT)、砷化镓(GaAs)、氧化铪(HfO2)、氧化钛(TiO2)或氧化锌(ZnO)的介电材料形成，但是可由与压电层123的材料不同的材料形成。
然后，在第一电极121和插入层170上形成压电层123。
压电层123可利用氮化铝(AlN)形成。然而，压电层123的材料不限于AlN。也就是说，也可使用氧化锌(ZnO)、掺杂氮化铝、锆钛酸铅或石英作为压电层123的材料。此外，掺杂氮化铝还可包括稀土金属、过渡金属或碱土金属。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。过渡金属可包括铪(Hf)、钛(Ti)、锆(Zr)、钽(Ta)和铌(Nb)中的任意一种或者任意两种或更多种的任意组合。碱土金属可包括镁(Mg)。
此外，压电层123可由与插入层170的材料不同的材料形成。
通过以下步骤形成压电层123：在由第一电极121和插入层170形成的整个表面上形成压电材料，然后部分地去除压电材料的不需要的部分。通过在形成第二电极125之后去除压电材料的不需要的部分来完成压电层123。然而，压电层123不限于以上述方式形成，还可在形成第二电极125之前完成压电层123。
压电层123覆盖第一电极121以及插入层170的一部分。因此，根据由第一电极121和插入层170形成的表面的形状来形成压电层123。
如上所述，仅第一电极121的与中央部S对应的部分通过插入层170对外暴露。因此，压电层123的形成在第一电极121上的部分位于中央部S中。此外，形成在插入层170上的弯曲部123b位于延伸部E中。
然后，在压电层123上形成第二电极125。第二电极125由以金、钼、钌、铱、铝、铂、钛、钨、钯、钽、铬和镍中的任意一种或者任意两种或更多种的任意组合为例的电导体形成，但是不限于这些示例。
在压电层123的压电部123a上形成第二电极125。如上所述，压电层123的压电部123a位于中央部S中。因此，第二电极125的设置在压电层123的压电部123a上的部分也设置在中央部S中。
此外，在压电层123的倾斜部1231上形成第二电极125。因此，如上所述，第二电极125设置为遍及整个中央部S，并且部分地设置在延伸部E中。
然后，如图8所示，形成保护层127。
沿着由第二电极125和压电层123形成的表面形成保护层127。此外，尽管未示出，但是在插入层170的对外暴露的部分上形成保护层127。
保护层127可由氧化硅基绝缘材料、氮化硅基绝缘材料和氮化铝基绝缘材料中的任意一种形成，但是不限于这些材料。
然后，部分地去除保护层127和压电层123，以部分地暴露第一电极121和第二电极125，分别在第一电极121和第二电极125的暴露的部分上形成第一金属层180和第二金属层190。
第一金属层180和第二金属层190可由诸如金(Au)、金-锡(Au-Sn)合金、铜(Cu)或铜-锡(Cu-Sn)合金的材料形成，并且分别沉积在第一电极121和第二电极125上，但是不限于此示例。
然后，形成腔C。通过去除牺牲层140的位于蚀刻防止部145以里的部分形成腔C。作为结果，完成图2和图3所示的声波谐振器100。在此过程中，可通过蚀刻操作去除牺牲层140。
当牺牲层140由诸如多晶硅或聚合物的材料形成时，通过使用诸如氟(F)或氯(Cl)的卤基蚀刻气体(例如，XeF2)的干蚀刻法去除牺牲层140。
在声波谐振器100中，谐振部120的延伸部E的厚度可由于插入层170而大于中央部S的厚度，以抑制中央部S中产生的振动的外泄漏，从而使得声波谐振器100的品质(Q)因数提高。
此外，第二电极125部分地设置在延伸部E中，以提供显著改善的衰减。
声波谐振器100不限于上述实施例，并且可以以各种方式变型。
图9和图10是示出根据另一实施例的声波谐振器200的示意性截面图。图9是与图1的I-I′线对应的截面图，图10是与图1的II-II′线对应的截面图。
参照图9和图10，在声波谐振器200的谐振部220中，仅插入层270的支撑压电层223的一部分保留，插入层270的其他部分被去除。因此，插入层270嵌在压电层223与第一电极121之间。
压电层223由于插入层270的构造而具有与图2至图4中的声波谐振器100的压电层123不同的形状。压电层223包括压电部223a和弯曲部223b，弯曲部223b包括倾斜部2231和延伸部2232。
当如上所述地构造声波谐振器200时，插入层270设置为不与第一金属层180和蚀刻防止部145接触。此外，插入层270基本上不设置在谐振部120外部，而是设置在位于腔C上方的区域中。然而，设置有插入层270的区域不仅限于图9和图10所示的区域，并且如果有必要，可延伸到各种位置。
图11至图13是示出根据其他实施例的声波谐振器300、400和500的示意性截面图。
首先，参照图11，在声波谐振器300的谐振部320中，第二电极225的设置在延伸部E中的部分225a设置在压电层123的倾斜部1231的整个倾斜表面之上。
此外，参照图12，在声波谐振器400的谐振部420中，第二电极325设置在压电层123的整个上表面之上。因此，第二电极325形成在压电层123的延伸部1232上以及压电层123的倾斜部1231上。此外，保护层227沿着由第二电极325和压电层123的弯曲部123b形成的表面设置。
此外，参照图13，在声波谐振器500的谐振部520中，第二电极425形成在压电层123的压电部123a的上表面上，并且不形成在压电层123的弯曲部123b上。此外，保护层327沿着由第二电极425和压电层123的弯曲部123b形成的表面设置。
如上所述，在声波谐振器200、300、400和500中，如果有必要，延伸部E的结构可以以各种方式变型。
图14是示出根据另一实施例的声波谐振器600的示意性截面图。
参照图14，在声波谐振器600的谐振部620中，至少一个沟槽525b设置在第二电极525的上表面中。沟槽525b可形成在设置在中央部S中的第二电极525中，并且可具有呈减小第二电极125的厚度的形式的凹槽。此外，沟槽525b沿着中央部S的边界形成，并且与中央部S的边缘邻近地设置。
沟槽525b形成为连续的环状，或者形成为其部分区域断开的环状结构，但是不限于这样的示例。也就是说，沟槽525b是具有局部或不连续的弧形形状的凹槽。
此外，沟槽525b是宽度大于深度的凹槽。
此外，保护层427沿着由第二电极525和压电层123的弯曲部123b形成的表面设置。
图15是示出根据作为图14所示的声波谐振器600的变型示例的实施例的声波谐振器700的示意性截面图。
参照图15，在声波谐振器700的谐振部720中，沟槽527a形成在保护层527中。沟槽527a形成在保护层527的设置在中央部S中的部分中，并且沟槽527a是具有减小保护层527的厚度的形式的凹槽。此外，沟槽527a沿着中央部S的边界形成，并且与中央部S的边缘邻近地设置。
类似于上面所述的图14的实施例，沟槽527a形成为连续的环状，或者形成为其部分区域断开的环状结构。此外，沟槽527a是宽度大于深度的凹槽。然而，沟槽527a不限于所描述的示例。
图16是示出根据另一实施例的声波谐振器800的示意性截面图，并且示出与图2的I-I′线对应的截面。
参照图16，除了第一金属层180(见图3)未设置在声波谐振器800中的谐振部820的外周以外，声波谐振器800与声波谐振器100类似。
在声波谐振器800中，第一金属层180仅形成在连接到另一声波谐振器的电极的连接布线上，不形成在谐振部820周围。
因此，插入层370和堆叠在插入层370上的保护层627设置在谐振部820的整个周围区域之上。然而，插入层370和保护层627不限于这样的构造，并且如果有必要，也可部分地设置在谐振部820的周围区域中。
图17是示出根据另一实施例的声波谐振器900的示意性截面图。
参照图17，除了在声波谐振器900的谐振部920中插入层470的至少部分插在膜层150与第一电极221之间以外，声波谐振器900与图2和图3所示的声波谐振器100类似。
在声波谐振器900中，在制造过程中形成第一电极221之前，插入层470形成在膜层150上，第一电极221可形成在插入层470上，以覆盖插入层470的一部分。因此，在声波谐振器900中，倾斜表面形成在第一电极121和压电层123以及第二电极125中。
在根据所披露的实施例的声波谐振器中，倾斜部形成在位于延伸部的区域中的压电层和第二电极上，以抑制横向振动的外泄漏，从而使得声波谐振器的性能改善。
如上面所阐述的，在根据所披露的实施例的声波谐振器中，倾斜区域通过设置在压电层下方的插入层而形成在压电层和第二电极中，以抑制横向振动的外泄漏，从而使得声波谐振器的性能改善。
虽然本公开包括特定的示例，但是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改变。在此所描述的示例将仅被视为描述性含义，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可适用于其他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、构造、装置或者电路中的组件和/或用其他组件或者它们的等同物进行替换或者补充描述的系统、构造、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，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 (25)

1.一种声波谐振器，包括：
中央部，在所述中央部中，第一电极、压电层和第二电极顺序地堆叠在基板上；
延伸部，从所述中央部向外延伸；及
插入层，在所述延伸部中设置在所述压电层下方，
其中，所述压电层包括：
压电部，设置在所述中央部中；及
弯曲部，设置在所述延伸部中，并且根据所述插入层的形状从所述压电部倾斜地延伸。
2.根据权利要求1所述的声波谐振器，其中，
所述插入层包括倾斜表面，使得所述插入层具有随着距所述中央部的距离增大而增大的厚度，并且
所述弯曲部包括倾斜部，所述倾斜部设置在所述插入层的所述倾斜表面上。
3.根据权利要求1所述的声波谐振器，其中，所述插入层的部分设置在所述第一电极下方或者设置在所述第一电极与所述压电层之间。
4.根据权利要求2所述的声波谐振器，其中，所述第二电极的部分设置在所述延伸部中。
5.根据权利要求4所述的声波谐振器，其中，所述第二电极的设置在所述延伸部中的所述部分形成在所述倾斜部的倾斜表面上，并且具有比所述倾斜部的所述倾斜表面的面积小的面积。
6.根据权利要求4所述的声波谐振器，其中，所述第二电极的设置在所述延伸部中的所述部分形成在所述倾斜部的整个倾斜表面之上。
7.根据权利要求4所述的声波谐振器，其中，
所述压电层的所述弯曲部包括从所述倾斜部向外延伸的延伸部，并且
所述第二电极设置在所述倾斜部和所述延伸部上。
8.根据权利要求1所述的声波谐振器，所述声波谐振器还包括设置在所述基板与所述中央部之间的腔。
9.根据权利要求8所述的声波谐振器，所述声波谐振器还包括蚀刻防止部，所述蚀刻防止部沿着所述腔的边界设置且限定所述腔的水平面积。
10.根据权利要求1所述的声波谐振器，其中，所述第二电极包括沿着所述中央部的边界形成的沟槽。
11.根据权利要求1所述的声波谐振器，所述声波谐振器还包括：
保护层，设置在所述第二电极上，
其中，所述保护层包括沿着所述中央部的边界形成的沟槽。
12.根据权利要求1所述的声波谐振器，其中，所述插入层利用与所述压电层的材料不同的材料形成。
13.根据权利要求1所述的声波谐振器，其中，所述插入层利用介电材料形成。
14.一种制造声波谐振器的方法，包括：
在基板上形成第一电极；
形成压电层，所述压电层包括堆叠在所述第一电极上的压电部以及从所述压电部的边界倾斜地延伸的弯曲部；及
在所述压电层上形成第二电极。
15.根据权利要求14所述的方法，所述方法还包括：
在形成所述压电层之前，在所述弯曲部下方形成插入层，
其中，所述弯曲部包括倾斜表面，所述倾斜表面具有根据所述插入层的形状的构造。
16.根据权利要求15所述的方法，其中，在所述压电层上形成所述第二电极的步骤包括在所述压电部的整个上表面上以及所述弯曲部的所述倾斜表面的部分上形成所述第二电极。
17.一种声波谐振器，包括：
中央部，在所述中央部中，第一电极、压电层和第二电极顺序地堆叠在基板上；
延伸部，从所述中央部向外延伸；及
插入层，在所述延伸部中设置在所述压电层下方，
其中，所述压电层的设置在所述延伸部中的部分包括由所述插入层产生的倾斜部。
18.根据权利要求17所述的声波谐振器，其中，所述倾斜部设置在所述插入层的倾斜表面上。
19.根据权利要求18所述的声波谐振器，其中，所述倾斜部和所述倾斜表面倾斜相同的角度。
20.根据权利要求18所述的声波谐振器，其中，所述倾斜表面倾斜5°至70°的角度。
21.根据权利要求17所述的声波谐振器，其中，所述中央部和所述延伸部设置在所述声波谐振器的谐振部中。
22.一种制造声波谐振器的方法，包括：
在基板上形成第一电极；
在所述第一电极上形成插入层；
在所述第一电极和所述插入层上形成压电层，使得所述压电层的位于所述声波谐振器的谐振部中的外周部分相对于所述压电层的位于所述谐振部中的中央部倾斜；及
在所述压电层上形成第二电极。
23.根据权利要求22所述的方法，其中，所述压电层的所述外周部分设置在所述插入层的倾斜表面上。
24.根据权利要求23所述的方法，其中，所述倾斜表面倾斜5°至70°的角度。
25.根据权利要求24所述的方法，其中，所述外周部分倾斜5°至70°的角度。
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