CN109217840A - 声波谐振器及用于制造声波谐振器的方法 - Google Patents

声波谐振器及用于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用于制造声波谐振器的方法。所述声波谐振器包括基板、中央部分、延伸部分和阻挡层。在所述中央部分中，第一电极、压电层和第二电极依次堆叠在所述基板上。所述延伸部分被构造为从所述中央部分延伸并包括设置在所述压电层下方的插入层。所述阻挡层设置在所述第一电极和所述压电层之间。

Description

声波谐振器及用于制造声波谐振器的方法
本申请要求于2017年7月4日在韩国知识产权局提交的第10-2017-0085013号韩国专利申请和于2017年9月6日在韩国知识产权局提交的第10-2017-0113819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
以下描述涉及一种声波谐振器及用于制造该声波谐振器的方法。
背景技术
由于无线通信装置小型化的趋势，使得射频组件小型化的技术已成为必需。使射频组件小型化的技术的示例可包括实现为使用半导体薄膜晶圆制造的体声波(BAW)谐振器的滤波器。
体声波(BAW)谐振器是实现为滤波器的薄膜型元件，其中，薄膜型元件利用在硅晶圆(半导体基板)上沉积的压电介电材料的压电特性诱发谐振。
体声波(BAW)谐振器的应用领域包括移动通信装置、化学和生物装置的小型且轻量化的滤波器、振荡器、谐振元件、声波谐振质量传感器等。
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，以下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确定所要求保护的主题的关键特征或必要特征，也不意在用作帮助确定所要求保护的主题的范围。
在一个总体方面中，一种声波谐振器包括基板、中央部分、延伸部分和阻挡层。在所述中央部分中，第一电极、压电层和第二电极依次堆叠在所述基板上。所述延伸部分被构造为从所述中央部分延伸并包括设置在所述压电层下方的插入层。所述阻挡层设置在所述第一电极和所述压电层之间。
在所述延伸部分中，所述阻挡层可被设置在所述第一电极和所述插入层之间。
所述阻挡层可利用具有密排六方(HCP)结构的电介质或金属形成。
所述阻挡层可利用钛(Ti)形成。
所述第一电极可利用钼(Mo)形成，所述压电层可利用氮化铝(AlN)形成。
所述阻挡层可利用氮化铝(AlN)形成。
所述阻挡层和所述压电层可利用相同的材料形成。
所述阻挡层的厚度可小于所述压电层的厚度或所述第一电极的厚度。
所述压电层可包括设置在所述中央部分中的压电部和设置在所述延伸部分中的弯曲部。所述弯曲部可被构造为沿着所述插入层的轮廓从所述压电部倾斜延伸。
所述第二电极的至少一部分可被设置在所述延伸部分中。
在另一总体方面中，一种用于制造声波谐振器的方法，所述方法包括：在基板上形成第一电极；在所述第一电极上形成阻挡层；在所述阻挡层的一部分上形成插入层；形成包括压电部和弯曲部的压电层；以及在所述压电层上形成第二电极。所述压电部堆叠在所述阻挡层上，所述弯曲部堆叠在所述插入层上。
所述阻挡层利用具有密排六方(HCP)结构的电介质或金属形成。
所述阻挡层可利用钛(Ti)或氮化铝(AlN)形成。
所述第一电极可利用钼(Mo)形成，所述压电层可利用氮化铝(AlN)形成。
在另一总体方面中，声波谐振器包括设置在基板上的第一电极、压电层、第二电极、插入层和阻挡层。所述压电层被设置在所述第一电极的一部分上，并且包括压电部以及从压电部延伸的弯曲部。所述第二电极设置在所述压电层的一部分上。所述插入层设置在所述弯曲部的下方。所述阻挡层设置在所述第一电极和所述压电层之间。
所述弯曲部的下表面和所述插入层的上表面可具有相同的轮廓。
通过以下具体实施方式、附图和权利要求，其他特征和方面将会明显。
附图说明
图1是声波谐振器的示例的平面图。
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是示出用于制造声波谐振器的方法的示例的视图。
图9是声波谐振器的另一示例的截面图。
在整个附图和具体实施方式中，相同的标号表示相同的元件。附图可不按比例绘制，为了清楚、说明和方便起见，可夸大附图中的元件的相对尺寸、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，在此所描述的方法、设备和/或系统的各种改变、变型及等同物将会明显。例如，在此所描述的操作的顺序仅仅是示例，其并不限于在此所阐述的示例，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会明显的改变。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。
在此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在此所描述的示例。更确切地说，已经提供了在此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会明显的实现在此描述的方法、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”另一元件或“结合到”另一元件时，该元件可直接“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”另一元件或“直接结合到”另一元件时，可以不存在介于它们之间的其他元件。
如在此使用的术语“和/或”包括相关所列项中的任意一项以及任意两项或更多项的任意组合。
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”、“在……之下”以及“下”的空间相对术语来描述如附图中所示的一个元件与另一元件的关系。这样的空间相对术语意在除了包含附图中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”的元件随后将相对于另一元件位于“之下”或“下”。因此，术语“在……之上”根据装置的空间方位包括“在……之上”和“在……之下”两种方位。装置还可以以其他的方式(例如，旋转90度或处于其他方位)定位，并将对在此使用的空间相对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，否则单数形式也意在包含复数形式。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，而是包括制造期间发生的形状上的变化。
在此描述的示例的特征可按照在理解了本申请的公开内容之后将会明显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，但在理解了本申请的公开内容后将会明显的其他构造是可行的。
图1是本公开中的声波谐振器的示例的平面图，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，本公开的声波谐振器100可以是体声波(BAW)谐振器，并且可包括基板110、牺牲层140、谐振部120、插入层170和阻挡层160。
基板110可以是硅基板，例如，可使用硅晶圆或绝缘体上硅(SOI)式基板。
绝缘层115可形成在基板110的上表面上，以使基板110与谐振部120彼此电隔离。此外，当在制造声波谐振器的工艺期间形成腔C时，绝缘层115可防止基板110例如被蚀刻气体蚀刻。
在这种情况下，绝缘层115可利用二氧化硅(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、射频(RF)磁控溅射和蒸镀中的任意一种工艺形成在基板110上。
牺牲层140可形成在绝缘层115上，腔C和蚀刻防止部145可设置在牺牲层140中。
腔C可形成为空的空间，并且可通过去除牺牲层140的一部分而形成。
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可以是大体上平坦的。
蚀刻防止部145可沿着腔C的边界设置。蚀刻防止部145可被设置用于在形成腔C的工艺中防止腔C被蚀刻超过腔区域。因此，可通过蚀刻防止部145限定腔C的水平区域，并且可通过牺牲层140的厚度限定腔C的竖直区域(例如，高度)。
膜层150可形成在牺牲层140上，以与牺牲层140一起限定腔C的厚度(或高度)。因此，膜层150还可利用在形成腔C的工艺中不容易被去除的材料形成。
例如，在诸如氟(F)、氯(Cl)等的卤基蚀刻气体被用于去除牺牲层140的一部分(例如，腔区域)的情况下，膜层150可利用与上述蚀刻气体具有低反应性的材料形成。在这种情况下，例如，膜层150可包括二氧化硅(SiO2)和氮化硅(Si3N4)中的一种或两种。
此外，膜层150可利用包含氧化镁(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)、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形成，或者可利用包含铝(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组合的金属层形成。然而，本公开的构造不限于此。
利用氮化铝(AlN)形成的种子层(未示出)可形成在膜层150上。具体地，种子层可设置在膜层150和第一电极121之间。种子层除了可利用AlN形成以外，还可利用具有密排六方(HCP)结构的电介质或金属形成。在种子层利用金属形成的情况下，种子层可利用例如钛(Ti)形成。
谐振部120可包括第一电极121、压电层123和第二电极125。谐振部120可通过向上依次堆叠第一电极121、压电层123和第二电极125形成。因此，在谐振部120中，压电层123可设置在第一电极121和第二电极125之间。
由于谐振部120形成在膜层150上，因此谐振部120可通过在基板110上依次堆叠膜层150、第一电极121、压电层123和第二电极125而形成。
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可分为中央部分S和延伸部分E，在中央部分S上，第一电极121、压电层123和第二电极125大体上平坦地堆叠，在延伸部分E中，插入层170介于第一电极121和压电层123之间。
中央部分S可以是设置在谐振部120的中央处的区域，延伸部分E可以是沿着中央部分S的外周设置的区域。因此，延伸部分E指的是从中央部分S向外延伸的区域。
插入层170可包括倾斜表面L，倾斜表面L的厚度随着距中央部分S的距离的增大而增大。
在延伸部分E中，压电层123和第二电极125可设置在插入层170上。因此，设置在延伸部分E中的压电层123和第二电极125可包括沿着插入层170的倾斜表面L形成的倾斜表面。
在本示例中，延伸部分E包含在谐振部120中。因此，谐振也可发生在延伸部分E中。然而，谐振的发生不限于此，根据延伸部分E的结构，可不在延伸部分E中发生谐振，也可仅在中央部分S中发生谐振。
第一电极121和第二电极125可利用导电材料形成，并且可利用例如金、钼、钌、铱、铝、铂、钛、钨、钯、钽、铬、镍或包括它们中的至少一种的合金形成，但不限于此。
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可沿着第一电极121的外部设置在第一电极121上。因此，第一金属层180可设置为围绕第二电极125。
由于第一电极121设置在膜层150上，因此第一电极121可以是大体上平坦的。另一方面，由于第二电极125可设置在压电层123上，因此第二电极125可具有与压电层123的形状对应的弯曲。
第二电极125可设置在整个中央部分S中，并且可部分地设置在延伸部分E中。因此，第二电极125可分为设置在压电层123的压电部123a上的部分和设置在压电层123的弯曲部123b上的部分，这将在下文描述。
更具体地，根据本示例，第二电极125可设置为覆盖压电层123的整个压电部123a以及压电层123的倾斜部1231的一部分。因此，设置在延伸部分E中的第二电极125a(图4)的面积可小于倾斜部1231的倾斜表面的面积(例如，如图4所示，设置在延伸部分E中的第二电极125a的长度We小于倾斜部1231的倾斜表面的长度ls)，谐振部120中的第二电极125的面积可小于压电层123的面积。
压电层123可形成在第一电极121和将在下文描述的插入层170上。
氧化锌(ZnO)、氮化铝(AlN)、掺杂氮化铝、锆钛酸铅和石英等可选择性地用作压电层123的材料。掺杂氮化铝还可包括稀土金属或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)。
根据本示例的压电层123可包括设置在中央部分S中的压电部123a和设置在延伸部分E中的弯曲部123b。
压电部123a可以是直接堆叠在第一电极121的上表面上的部分。因此，压电部123a可介于第一电极121和第二电极125之间，以与第一电极121和第二电极125一起形成平坦的形式。
弯曲部123b可被限定为从压电部123a向外延伸并设置在延伸部分E中的区域。
弯曲部123b可设置在将在下文描述的插入层170上，并且可形成为具有与插入层170的形状相符的轮廓。因此，压电层123可在压电部123a和弯曲部123b之间的边界处弯曲，并且弯曲部123b可形成具有与插入层170的厚度和形状对应的轮廓。
弯曲部123b可分为倾斜部1231和延伸部1232。
倾斜部1231指的是形成为沿着将在下文描述的插入层170的倾斜表面L倾斜的部分。此外，延伸部1232指的是从倾斜部1231向外延伸的部分。
倾斜部1231可形成为与插入层170的倾斜表面L平行，倾斜部1231的倾斜角可与插入层170的倾斜表面L的倾斜角(图4中的θ)相同。
插入层170可沿着由膜层150、第一电极121和蚀刻防止部145形成的表面设置。
插入层170可设置在中央部分S的周围，以支撑压电层123的弯曲部123b。因此，根据插入层170的形状，压电层123的弯曲部123b可分为倾斜部1231和延伸部1232。
插入层170可设置在除了中央部分S之外的区域上。例如，插入层170可设置在中央部分S之外的全部或部分区域中。
此外，插入层170的至少一部分可设置在压电层123与第一电极121之间。
沿着中央部分S的边界设置的插入层170可具有侧表面，该侧表面的厚度随着距中央部分S的距离的增大而增大。因此，插入层170的设置为与中央部分S相邻的侧表面可以是具有恒定的倾斜角θ的倾斜表面L。
在插入层170的侧表面的倾斜角θ小于5°的情况下，为了制造插入层170，由于需要插入层170的厚度非常薄，或者需要倾斜表面L的面积极大，因此可能难以实质上实现插入层170。
此外，在插入层170的侧表面的倾斜角θ大于70°的情况下，压电层123的堆叠在插入层170上的倾斜部1231的倾斜角也会大于70°。在这种情况下，由于压电层123过度地弯曲，因此可能会在压电层123的弯曲部中产生裂纹。
因此，根据本示例，倾斜表面L的倾斜角θ可具有等于或大于5°至小于或等于70°的范围。
插入层170可利用诸如二氧化硅(SiO2)、氮化铝(AlN)、氧化铝(Al2O3)、硅氮化物(SixNy)、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)等的电介质形成，但是可利用与压电层123的材料不同的材料形成。此外，形成插入层170的区域也可根据需要形成为空的空间。该空的空间可在制造工艺中通过形成整个谐振部120并且然后去除插入层170来实现。
根据本示例，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可具有或更大的厚度，并且可具有比压电层123的厚度小的厚度。然而，本公开的构造不限于此。
此外，根据本示例的声波谐振器可具有设置在第一电极121上的阻挡层160。因此，阻挡层160可设置在第一电极121和压电层123之间，并且在延伸部分E中可设置在第一电极121和插入层170之间。
因此，插入层170可实质上设置在阻挡层160上。此外，在不存在插入层170的部分中，压电层123也可设置在阻挡层160上。
在不存在阻挡层160的情况下，插入层170可直接设置在第一电极121上。在这种情况下，在制造声学器件的工艺中，可执行在第一电极121上沉积和图案化插入层170的工艺。
然而，第一电极121的一部分可能会被在使插入层170图案化的工艺中使用的蚀刻气体(例如，O2、Cl2)去除。因此，位于中央部分S处的第一电极121的表面粗糙度可能会增大，这对在压电层123的沉积/生长期间的晶体取向来说可能会作为稍微不利的条件。
因此，根据本示例，阻挡层160可利用插入层170的材料和干法蚀刻选择性高的材料形成。在这种情况下，可改善由于第一电极121的损失而导致的频率分散。
此外，在阻挡层160利用不仅有助于第一电极121的晶体取向而且还有助于压电层123的晶体取向的材料形成的情况下，压电层123的晶体取向也可由于第一电极121的表面粗糙度的改善而改善。
根据本示例的阻挡层160可利用氮化铝(AlN)形成。然而，阻挡层160的材料不限于此，阻挡层160可利用除氮化铝(AlN)之外的具有HCP结构的电介质或金属形成。在阻挡层160利用金属形成的情况下，阻挡层160可利用钛(Ti)形成。
由于具有HCP结构的介电材料(诸如氮化铝(AlN))是相对于插入层170具有高的干法蚀刻选择性并且与压电层123的材料相同的材料，因此它可有效地执行阻挡层160的功能。
此外，在阻挡层160利用钛(Ti)形成的情况下，由于相对于插入层170的干法蚀刻选择性非常好，并且第一电极121和压电层123之间的晶格失配小，因此可改善晶体取向。
如上所述构造的根据本示例的谐振部120可通过形成为空的空间的腔C与基板110间隔开。
腔C可在制造声波谐振器的工艺中通过向注入孔H(图1和图3)中供应蚀刻气体(或蚀刻溶液)以去除牺牲层140的一部分而形成。
保护层127可沿着声波谐振器100的表面设置，以在外部保护声波谐振器100。保护层127可沿着由第二电极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可利用氧化硅基绝缘材料、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绝缘材料形成，但不限于此。
如图2中所示，第一电极121和第二电极125可从谐振部120向外延伸，第一金属层180和第二金属层190可分别设置在第一电极121和第二电极125的延伸部分的上表面上。
第一金属层180和第二金属层190可利用诸如金(Au)、金-锡(Au-Sn)合金、铜(Cu)和铜-锡(Cu-Sn)合金等的材料形成。
第一金属层180和第二金属层190可用作将根据本示例的声波谐振器的第一电极121和第二电极125与设置为与该声波谐振器相邻的另一声波谐振器的电极电连接的连接布线，或者可用作外部连接端子。然而，第一金属层180和第二金属层190的功能不限于此。
虽然图2示出了插入层170设置在第二金属层190下方的情况，但是本公开的构造不限于此，根据需要，声波谐振器也可实现为在第二金属层190下方去除插入层170的结构。
第一金属层180可穿透插入层170和保护层127，以结合到第一电极121。
此外，如图3中所示，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可形成在第一电极121的周围。
因此，第一金属层180可沿着谐振部120的外周设置，从而设置为围绕第二电极125。然而，第一金属层180的布置不限于此。
同时，如上所述，根据本示例的第二电极125可设置为堆叠在压电层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(图4)(即，设置在延伸部分E上的第二电极125a)可仅设置在倾斜部1231的倾斜表面的一部分上，而不设置在倾斜部1231的整个倾斜表面上。
然而，本公开的构造不限于此并且可进行各种修改。例如，第二电极125可设置在压电层123的整个压电部123a和倾斜部1231上，或者如图9中所示，第二电极125可设置在整个中央部分S和延伸部分E上。
在如上描述所构造的根据本示例的声波谐振器中，由于谐振部120的延伸部分E的厚度因插入层170而大于中央部分S的厚度，因此可通过抑制在中央部分S中产生的振动逸出到中央部分S的外部而使声波谐振器的Q因子增加。
此外，第二电极125可部分地设置在延伸部分E中，由此提供显著改善的谐振性能。
此外，由于插入层170设置在阻挡层160上，因此可改善在制造工艺中由于第一电极121的一部分的损失而造成的频率分散，并且由于可改善第一电极的表面粗糙度，因此压电层123的晶体取向也可被改善。
此外，在阻挡层160利用特定材料形成的情况下，与作为压电层123的AlN的晶格失配可被改善，使得压电层123的晶体取向可被进一步改善。
例如，参照表1，在阻挡层160利用钛(Ti)形成并且压电层123利用氮化铝(AlN)形成的情况下，阻挡层160和压电层123之间的晶格失配可为大约6％。另一方面，在压电层123直接形成在利用钼(Mo)形成的第一电极121上而没有阻挡层160的情况下，钼(Mo)和氮化铝(AlN)之间的晶格失配可以是13％。因此，当在第一电极121和压电层123之间设置阻挡层160时，可看出晶格失配被改善。
表1
分类 材料 压电层的材料 晶格失配，％
阻挡层 Ti(0002) AlN(0002) 6
第一电极 Mo(110) AlN(0002) 13
此外，如在本示例中，当阻挡层160利用钛(Ti)形成时，压电层123的晶体取向可被改善。
为了确认本公开的效果，将利用钛(Ti)形成的阻挡层160沉积在厚度为的利用钼(Mo)形成的第一电极121上，并与传统的结构比较晶体取向上的差异。
参照下面的表2，比较示例示出了没有应用阻挡层的结构，其中，插入层170直接沉积/图案化在第一电极121上。因此，压电层123以1μm的厚度沉积在部分损失和粗糙化的第一电极121的表面上。
在此之后，钼(Mo)以的厚度沉积在压电层123上，以形成第二电极125，从而形成具有预定面积的电容器，然后测量泄漏电流。
通过将100V、150V和200V的电压施加到第一电极121和第二电极125来测量泄漏电流，并基于测量的泄漏电流来比较压电层123的晶体取向。当压电层的晶体取向被改善时，介电损耗值减小并且泄漏电流值指示低值。
表2
此外，通过测量X射线衍射(XRD)的摇摆曲线来比较AlN(0002)晶体表面的晶体取向。
在应用阻挡层160的情况下，可确认在施加100V、150V和200V电压时泄漏电流小于传统的结构，并且从XRD的摇摆曲线的测量结果可确认AlN晶体表面的晶体取向提高了0.02度。
从以上实验结果可以看出，当应用利用钛(Ti)材料形成的阻挡层160时，在插入层170的沉积/图案化期间利用钼(Mo)形成的第一电极121的表面粗糙度可被抑制，并且Ti/AlN之间的晶体参数失配被改善，从而改善利用氮化铝(AlN)形成的压电层123的晶体取向。
接下来，将描述用于制造根据本示例的声波谐振器的方法。
图5至图8是示出用于制造声波谐振器的方法的示例的视图。
首先参照图5，在用于制造声波谐振器的方法中，首先在基板110上形成绝缘层115和牺牲层140，并且可形成穿透牺牲层140的图案P。因此，绝缘层115可通过图案P暴露到外部。
绝缘层115可利用氧化镁(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)、硅氮化物(SixNy)、二氧化硅(SiO2)等形成，但是绝缘层115的材料不限于此。
形成在牺牲层140中的图案P可具有其上表面的宽度大于其下表面的宽度的梯形截面。
可通过后续的蚀刻工艺部分地去除牺牲层140，以形成腔C(图2)。牺牲层140可利用可容易地被蚀刻的诸如多晶硅、聚合物等的材料形成。然而，牺牲层140的材料不限于此。
接下来，可在牺牲层140上形成膜层150。膜层150可沿着牺牲层140的表面具有恒定的厚度。膜层150的厚度可薄于牺牲层140的厚度。
膜层150可包括二氧化硅(SiO2)和氮化硅(Si3N4)中的至少一种。此外，膜层150可利用包含氧化镁(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材料的任意组合的介电层形成，或者可利用包含铝(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材料的任意组合的金属层形成。然而，本公开的构造不限于此。
同时，虽然没有示出，但可在膜层150上形成种子层。
可在膜层150和将在下文描述的第一电极121之间设置种子层。种子层可利用氮化铝(AlN)形成，但不限于此，并且也可利用具有HCP结构的电介质或金属形成。例如，在种子层利用金属形成的情况下，种子层可利用钛(Ti)形成。
接下来，如图6中所示，可在膜层150上形成蚀刻防止层145a。还可将蚀刻停止层145a填充在图案P中。
蚀刻停止层145a可具有完全填充图案P(见图5)的厚度。因此，蚀刻停止层145a的厚度可大于牺牲层140的厚度。
蚀刻停止层145a可利用与绝缘层115的材料相同的材料形成，但不限于此。
接下来，可去除蚀刻停止层145a，以使膜层150暴露到外部。
这里，蚀刻停止层145a的填充在图案P中的部分可被保留，并且保留的蚀刻停止层145a可用作蚀刻防止部145。
接下来，如图7中所示，可在膜层150的上表面上形成第一电极121。
根据本示例，第一电极121可利用导电材料形成，该导电材料可包括金、钼、钌、铱、铝、铂、钛、钨、钯、钽、铬、镍中的任意一种或者任意两种或更多种的任意组合或包括它们中的至少一种的合金，但不限于此。
可在将要形成腔C(图3)的区域上形成第一电极121。
可通过形成导体层以覆盖整个膜层150、然后去除不必要的部分来形成第一电极121。在这个工艺中，阻挡层160可被一起去除。
可在第一电极121上形成阻挡层160，并且阻挡层160可利用例如氮化铝(AlN)形成。然而，阻挡层160的材料不限于此并且还可利用具有HCP结构的介电材料或金属形成。例如，在阻挡层160利用金属形成的情况下，阻挡层160可利用钛(Ti)形成。
可在完成第一电极121之前在导体层上形成阻挡层160，然后在去除第一电极121的不必要的部分的工艺中也可一起去除阻挡层160的不必要的部分。因此，阻挡层160可仅设置在第一电极121的上表面上。然而，阻挡层160的形成不限于此，并且可进行各种修改。例如，可在完成第一电极121之后在第一电极121上形成阻挡层160。
接下来，可形成插入层170。可在第一电极121和阻挡层160上形成插入层170，并且可根据需要使插入层170从膜层150向上延伸。
可通过执行沉积以覆盖由膜层150、第一电极121、阻挡层160和蚀刻防止部145形成的整个表面并执行图案化工艺(去除设置在与中央部分S对应的区域上的部分)来完成插入层170。
因此，第一电极121的构成中央部分S的中央部分可从插入层170向外暴露。此外，插入层170可沿着第一电极121的外周覆盖第一电极121的一部分。因此，第一电极121的设置在延伸部分E上的边缘部分可设置在插入层170的下方。
插入层170的设置为与中央部分S相邻的侧表面可形成为倾斜表面L。插入层170可具有朝向中央部分S变薄的厚度，因此，插入层170的下表面相比于插入层170的上表面可朝向中央部分S进一步延伸。这里，如上所述，插入层170的倾斜表面L的倾斜角可具有大约5°至大约70°的范围。
插入层170可利用诸如二氧化硅(SiO2)、氮化铝(AlN)、氧化铝(Al2O3)、硅氮化物(SixNy)、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)、氧化锌(ZnO)等的电介质中的任意一种或者任意两种或更多种的任意组合形成，但是可利用与压电层123的材料不同的材料形成。
接下来，可在第一电极121和插入层170上形成压电层123。
根据本示例，压电层123可利用氮化铝(AlN)形成。然而，压电层123的材料不限于此，并且可包括氧化锌(ZnO)、掺杂氮化铝、锆钛酸铅、石英等中的任意一种或者任意两种或更多种的任意组合。此外，掺杂氮化铝还可包括稀土金属或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)。
此外，压电层123可利用与插入层170的材料不同的材料形成。
可通过在利用阻挡层160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必要的部分来形成压电层123。根据本示例，可通过形成第二电极125，然后去除压电材料的不必要的部分来完成压电层123。然而，压电层123的形成不限于此，可在形成第二电极125之前完成压电层123。
压电层123可部分地覆盖阻挡层160以及插入层170，因此，可沿着由阻挡层160和插入层170形成的表面的形状来形成压电层123。
如上所述，第一电极121的与中央部分S对应的部分可向外暴露到插入层170的外部。因此，形成在阻挡层160上的压电层123可设置在中央部分S中。此外，形成在插入层170上的弯曲部123b可设置在延伸部分E中。
接下来，可在压电层123上形成第二电极125。根据本示例，第二电极125可利用导电材料形成，该导电材料包括金、钼、钌、铱、铝、铂、钛、钨、钯、钽、铬、镍中的任意一种或者任意两种或更多种的任意组合或包括它们中的至少一种的合金，但不限于此。
可在压电层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可设置在中央部分S中。因此，设置在压电层123上的第二电极125也可设置在中央部分S中。
此外，根据本示例，还可在压电层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可设置在整个中央部分S并部分地设置在延伸部分E中。
接下来，如图8中所示，可形成保护层127。
保护层127可沿着通过第二电极125和压电层123形成的表面形成。此外，虽然未示出，但还可在向外暴露的插入层170上形成保护层127。
保护层127可利用氧化硅基绝缘材料、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一种绝缘材料形成，但不限于此。
接下来，可通过部分地去除保护层127和压电层123来部分地暴露第一电极121和第二电极125，并且可分别在第一电极和第二电极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可利用诸如金(Au)、金-锡(Au-Sn)合金、铜(Cu)、铜-锡(Cu-Sn)合金等的材料形成，并且可形成为沉积在第一电极121或第二电极125上，但不限于此。
接下来，可形成腔C。
可通过去除牺牲层140中的设置在蚀刻防止部145中的部分形成腔C。结果，可完成图2和图3中示出的声波谐振器100。在此工艺中去除的牺牲层140可以是通过蚀刻方法去除的。
在牺牲层140利用诸如多晶硅、聚合物等的材料形成的情况下，可通过使用诸如氟(F)、氯(Cl)等的卤基蚀刻气体(例如，XeF2)的干法蚀刻法去除牺牲层140。
如上所阐述的，根据本公开中的示例，声波谐振器可通过在第一电极上设置阻挡层而改善由于第一电极的损失而造成的频率分散。此外，可通过抑制第一电极的表面粗糙度的增大来改善压电层的晶体取向。
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明显的是，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、架构、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、架构、装置或者电路中的组件，则可获得合适的结果。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括在本公开中。

Claims (16)

1.一种声波谐振器，包括：
基板；
中央部分，在所述中央部分中，第一电极、压电层和第二电极依次堆叠在所述基板上；
延伸部分，从所述中央部分延伸，并包括设置在所述压电层下方的插入层；以及
阻挡层，设置在所述第一电极和所述压电层之间。
2.根据权利要求1所述的声波谐振器，其中，在所述延伸部分中，所述阻挡层设置在所述第一电极和所述插入层之间。
3.根据权利要求1所述的声波谐振器，其中，所述阻挡层利用具有密排六方结构的电介质或金属形成。
4.根据权利要求3所述的声波谐振器，其中，所述阻挡层利用钛形成。
5.根据权利要求4所述的声波谐振器，其中，所述第一电极利用包括钼、钌、铱、铝、铂、钨中的任意一种、或它们中的任意两种或更多种的组合、或包括它们中的至少一种的合金的导电材料形成，以及
所述压电层利用氮化铝形成。
6.根据权利要求3所述的声波谐振器，其中，所述阻挡层利用氮化铝形成。
7.根据权利要求3所述的声波谐振器，其中，所述阻挡层和所述压电层利用相同的材料形成。
8.根据权利要求1所述的声波谐振器，其中，所述阻挡层的厚度小于所述压电层的厚度或所述第一电极的厚度。
9.根据权利要求1所述的声波谐振器，其中，所述压电层包括：
压电部，设置在所述中央部分中；以及
弯曲部，设置在所述延伸部分中，并沿着所述插入层的轮廓从所述压电部倾斜延伸。
10.根据权利要求8所述的声波谐振器，其中，所述第二电极的至少一部分设置在所述延伸部分中。
11.一种用于制造声波谐振器的方法，所述方法包括：
在基板上形成第一电极；
在所述第一电极上形成阻挡层；
在所述阻挡层的一部分上形成插入层；
形成包括压电部和弯曲部的压电层，其中，所述压电部堆叠在所述阻挡层上，所述弯曲部堆叠在所述插入层上；以及
在所述压电层上形成第二电极。
12.根据权利要求11所述的方法，其中，所述阻挡层利用具有密排六方结构的电介质或金属形成。
13.根据权利要求11所述的方法，其中，所述阻挡层利用钛或氮化铝形成。
14.根据权利要求13所述的方法，其中，所述第一电极利用包括钼、钌、铱、铝、铂、钨中的任意一种、或它们中的任意两种或更多种的组合、或包括它们中的至少一种的合金的导电材料形成，以及
所述压电层利用氮化铝形成。
15.一种声波谐振器，包括：
第一电极，设置在基板上；
压电层，设置在所述第一电极的一部分上，并且包括压电部以及从压电部延伸的弯曲部；
第二电极，设置在所述压电层的一部分上；
插入层，设置在所述弯曲部的下方；以及
阻挡层，设置在所述第一电极和所述压电层之间。
16.根据权利要求15所述的声波谐振器，其中，所述弯曲部的下表面和所述插入层的上表面具有相同的轮廓。
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