TW202029644A - 用於一體聲波共振器之凹陷框架結構 - Google Patents

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Abstract

本發明揭示一種膜體聲波共振器(FBAR),其包含一壓電膜,該壓電膜安置於界定一主作用域之一中央區域中及橫向安置於該中央區域之對置側上之凹陷框架區域中,一主聲波在操作期間產生於該主作用域中。安置於該等凹陷框架區域中之該壓電膜包含比安置於該中央區域中之該壓電膜中之一缺陷濃度更大的一缺陷濃度。

Description

用於一體聲波共振器之凹陷框架結構
本發明之實施例係關於聲波裝置及減輕其中之寄生信號之結構及方法。
聲波裝置(例如體聲波(BAW)裝置)可用作射頻電子系統中濾波器之組件。例如,一行動電話之一射頻前端中之濾波器可包含聲波濾波器。兩個聲波濾波器可配置為一雙工器。
根據本文中所揭示之一態樣,提供一種膜體聲波共振器(FBAR)。該FBAR包括一壓電膜,其安置於界定一主作用域之一中央區域中及橫向安置於該中央區域之對置側上之凹陷框架區域中,一主聲波在操作期間產生於該主作用域中。安置於該等凹陷框架區域中之該壓電膜包含比安置於該中央區域中之該壓電膜中之一缺陷濃度更大的一缺陷濃度。
在一些實施例中,該FBAR進一步包括安置於該壓電膜之一頂面上的一頂部電極及安置於該壓電膜之一底面上的一底部電極,該中央區域中之該頂部電極與該底部電極之間的一垂直距離大於該等凹陷框架區域中之該頂部電極與該底部電極之間的該垂直距離。該FBAR可進一步包括自該中央區域橫向安置於該等凹陷框架區域之對置側上的凸起框架區域,該壓電膜橫向延伸通過該等凹陷框架區域,該等凸起框架區域中之該頂部電極之一厚度大於該中央區域中之該頂部電極之一厚度。該等凹陷框架區域中之該壓電膜中之一聲速可不同於該等凸起框架區域中之該壓電膜中之一聲速。該等凹陷框架區域及該等凸起框架區域中之該聲速差可產生足以防止行進通過該中央區域外之該壓電膜的橫向聲波進入該中央區域的一聲速不連續性。
在一些實施例中,該等凸起框架區域內之該壓電膜之至少一部分包含比安置於該中央區域中之該壓電膜中之一缺陷濃度更大的一缺陷濃度。包含比安置於該中央區域中之該壓電膜中之該缺陷濃度更大之該缺陷濃度的該等凸起框架區域中之該壓電膜之一部分可接觸該底部電極。
在一些實施例中,包含比安置於該中央區域中之該壓電膜中之該缺陷濃度更大之該缺陷濃度的該等凹陷框架區域中之該壓電膜之一部分接觸該底部電極。
在一些實施例中,該FBAR進一步包括保形地沈積於該頂部電極之一頂面上的一介電材料層。
在一些實施例中,該等凹陷框架區域中之該底部電極之上表面展現比該中央區域中之該底部電極之該表面更大之一表面缺陷程度。該等凸起框架區域中之該底部電極之上表面展現比該中央區域中之該底部電極之該表面更大之一表面缺陷程度。
在一些實施例中,一射頻濾波器包含上文所揭示之一FBAR。該射頻濾波器可包含於一電子模組中。該電子模組可包含於一電子裝置中。
根據另一態樣,提供一種形成一膜體聲波共振器(FBAR)之方法。該方法包括:在安置於一腔上方之一介電材料層之一上表面上沈積一底部電極,該腔界定於該介電材料層與一基板之間;在該底部電極之一上表面上沈積壓電材料之一晶種層;蝕刻穿過壓電材料之該晶種層之一或多個開口,蝕刻該一或多個開口包含以足以損壞藉由蝕刻該一或多個開口所暴露之該底部電極之該上表面之部分的一量過度蝕刻該晶種層;及在該晶種層之一上表面上、包含該等損壞部分之底部電極之該上表面之一部分上及該介電層之該上表面之一部分上沈積該壓電材料之一體膜。
在一些實施例中,過度蝕刻該晶種層引起該底部電極之該上表面充分損壞以引起沈積於該一或多個開口上方之壓電材料之該體膜之區域展現比沈積於不包含該一或多個開口之該晶種層之部分上方之壓電材料之該體膜之區域更高的一缺陷濃度。
在一些實施例中,該方法進一步包括在該壓電材料之該體膜之一上表面上沈積一導電材料層以形成一頂部電極。沈積該導電材料層可包含:在安置於該晶種層中之該一或多個開口正上方之區域之間的一中央區域中以一第一厚度沈積該導電材料層;及在自該中央區域之該晶種層中之該一或多個開口正上方之該等區域之對置側上之區域中以大於該第一厚度之一第二厚度沈積該導電材料。
在一些實施例中,該方法進一步包括在該導電材料層之一上表面上保形地沈積一介電材料層。
某些實施例之以下描述呈現特定實施例之各種描述。然而,本文中所描述之創新可依各種不同方式體現,例如由申請專利範圍所界定及涵蓋。在本描述中,參考附圖,其中相同元件符號可指示相同或功能類似元件。應瞭解,圖中所繪示之元件未必按比例繪製。此外,應瞭解,某些實施例可包含比一圖式中所繪示之元件更多之元件及/或一圖式中所繪示之元件之一子集。進一步言之,一些實施例可併入來自兩個或更多個圖式之特徵之任何適合組合。
膜體聲波共振器(FBAR)係體聲波共振器之一形式,其一般包含夾置於一頂部電極與一底部電極之間且懸置於一腔上方之一壓電材料膜,該腔允許壓電材料膜振動。跨頂部電極及底部電極所施加之一信號引起一聲波產生於壓電材料膜中且行進通過壓電材料膜。一FBAR展現對施加信號之一頻率回應及由壓電材料膜之一厚度判定之一共振峰值。理想地,僅產生於一FBAR中之聲波係一主聲波,其將在垂直於形成頂部電極及底部電極之導電材料層的一方向上行進通過壓電材料膜。然而,一FBAR之壓電材料通常具有一非零泊松(Poisson)比。因此,與主聲波之通過相關聯之壓電材料之壓縮及鬆弛可引起壓電材料在垂直於主聲波之傳播方向的一方向上壓縮及鬆弛。壓電材料在垂直於主聲波之傳播方向的方向上壓縮及鬆弛可產生垂直於主聲波(平行於電極膜之表面)行進通過壓電材料之橫向聲波。橫向聲波可反射回一區域,其中主聲波傳播且可誘發在相同於主聲波之方向上行進之寄生聲波。此等寄生聲波可使FBAR之頻率回應不及預期或未達期望且一般被視為不受歡迎的。
圖1係大體上以100指示之一FBAR之一實例之橫截面圖。FBAR 100安置於一基板110 (例如一矽基板,其可包含(例如)二氧化矽之一介電表面層110A)上。FBAR 100包含一壓電材料層或膜115,例如氮化鋁(AlN)。一頂部電極120安置於壓電材料層或膜115之一部分之頂部上且一底部電極125安置於壓電材料層或膜115之一部分之底部上。頂部電極120可由(例如)釕(Ru)形成。底部電極125可包含與壓電材料層或膜115之部分之底部接觸安置之一Ru層125A及安置於Ru層125A之一下側上之一鈦(Ti)層125B,該下側對置於與壓電材料層或膜115之部分之底部接觸的Ru層125A之一側。頂部電極120及底部電極125之各者可覆蓋有一介電材料層130,例如二氧化矽。一腔135界定於覆蓋底部電極125及基板110之表面層110A之介電材料層130下方。由(例如)銅形成之一底部電接點140可與底部電極125電連接且由(例如)銅形成之一頂部電接點145可與頂部電極120電連接。
FBAR 100可包含一中央區域150,其包含壓電材料層或膜115中之一主作用域,一主聲波在操作期間激發於該主作用域中。中央區域可具有(例如)約20 μm至約100 μm之間的一寬度。一或若干凹陷框架區域155可界限及界定中央區域150之橫向範圍。凹陷框架區域可具有(例如)約1 μm之一寬度。(若干)凹陷框架區域155可由具有比中央區域150更薄之頂部電極120之頂部上之一介電材料層130的區域界定。(若干)凹陷框架區域155中之介電材料層130可比中央區域150中之介電材料層130更薄自約10 nm至約100 nm,及/或(若干)凹陷框架區域155對中央區域150中之介電材料之厚度差可引起(若干)凹陷框架區域155中之裝置之共振頻率比中央區域150中之裝置之共振頻率更高約5 MHz至約50 MHz之間。一或若干凸起框架區域160可界定於自中央區域150之(若干)凹陷框架區域155之一對置側上且可直接鄰接(若干)凹陷框架區域155之(若干)外邊緣。凸起框架區域可具有(例如)約1 µm之寬度。(若干)凸起框架區域160可由其中頂部電極120比中央區域150及(若干)凹陷框架區域155中之頂部電極120更厚之區域界定。頂部電極120在中央區域150及(若干)凹陷框架區域155中可具有相同厚度,但在(若干)凸起框架區域160中具有一更大厚度。(若干)凸起框架區域160中之頂部電極120可比中央區域150及/或(若干)凹陷框架區域155中之頂部電極120更厚約50 nm至約500 nm之間。
(若干)凹陷框架區域155及(若干)凸起框架區域160可促成在操作期間產生於FBAR 100中之橫向聲波之消散或散射及/或可反射在(若干)凹陷框架區域155及(若干)凸起框架區域160外傳播之橫向波且防止此等橫向聲波進入中央區域而誘發FBAR之主作用域區域中之寄生信號。在不受特定理論約束之情況下,可認為,歸因於(若干)凹陷框架區域155中之頂部電極120之頂部上之較薄介電材料層130,(若干)凹陷框架區域155可展現比中央區域150更高之一聲波傳播速度。相反地,歸因於(若干)凸起框架區域160中之頂部電極120之增加厚度及質量,(若干)凸起框架區域160可展現比中央區域150更低之一聲波傳播速度及比(若干)凹陷框架區域155更低之一聲波傳播速度。(若干)凹陷框架區域155與(若干)凸起框架區域160之間的聲波速度不連續性產生散射、抑制及/或反射橫向聲波之一障壁。
應認識到,可改良圖1中所繪示之FBAR結構100。例如,在製造期間,有時難以精確控制覆蓋(若干)凹陷框架區域155中之頂部電極120之介電材料層130之蝕刻。製造可變性可導致跨其上形成FBAR結構之一晶圓覆蓋(若干)凹陷框架區域155中之頂部電極120的介電材料層130與覆蓋中央區域中之頂部電極120的介電材料層130之間、一批次中之不同晶圓之間或不同生產運行之間的不同絕對或相對厚度。因此,圖1中所繪示之FBAR結構100之行為會隨裝置不良變動。
圖2中繪示圖1之FBAR結構100之一改良方案,其可減小製造可變性且提高抑制橫向聲波及相關聯寄生信號之程度。圖2之FBAR 200實質上相同於圖1之FBAR且共同特徵未標記元件符號且此處不再詳細描述。圖1之FBAR結構100與圖2之FBAR結構200之間的一差異在於:在圖2之FBAR結構200中,在(若干)凹陷框架區域255中有意形成低品質壓電材料115之一區域210。低品質壓電材料115之區域210可包含比中央區域250及(若干)凸起框架區域260中之壓電材料115更大之一缺陷濃度(例如空隙、疊差、錯位、壓電材料晶體未對準等等)。在一些實施例中,低品質壓電材料115之區域210可具有高於壓電材料115之其他區域之表面粗糙度及/或大於壓電材料115之其他區域(例如中央區域250及/或(若干)凸起框架區域260)之其他形式之缺陷數目或密度,例如晶格空位、自填隙原子、取代或填隙雜質原子或其他雜質、晶界、交替相、夾雜物或不匹配結晶度。低品質壓電材料115之區域210中之缺陷可在圖2之FBAR結構中之(若干)凹陷框架區域255與(若干)凸起框架區域260及/或中央區域250之間產生比圖1之FBAR結構100中之(若干)對應凹陷框架區域155與(若干)凸起框架區域160及/或中央區域150之間更大的一聲阻抗差異程度。圖2之FBAR 200之不同區域之間的增大聲阻抗差可比圖1之FBAR 100更大程度地抑制或折射橫向聲波。(若干)凹陷框架區域255亦可展現比中央區域250及(若干)凸起框架區域260更高之一聲速,此係歸因於(若干)凹陷框架區域255中之總膜厚度比中央區域250及(若干)凸起框架區域260中之總膜厚度減小。如下文將進一步解釋,具有敞開區域220之壓電材料115之一晶種層215可促進形成低品質壓電材料115之區域210,低品質壓電材料115之區域210延伸至敞開區域220中。
在圖3A所繪示之另一實施例中,在一FBAR結構300中,類似於圖2中之區域210的低品質壓電材料115之一區域310可在中央區域250之對置側上延伸至(若干)凹陷框架區域255中及部分或完全延伸至(若干)凸起框架區域260中。
在圖3B所繪示之另一實施例中,在一FBAR結構300中,類似於圖2中之區域210的低品質壓電材料115之一區域310可在中央區域250之對置側上延伸至(若干)凹陷框架區域255中及延伸超過(若干)凸起框架區域260之一者或各者且部分或完全延伸至由底部電接點140及/或頂部電接點145覆蓋之壓電材料115之部分中。
應瞭解,圖1至圖3B中所繪示之FBAR以一高度簡化形式繪示。不同特徵之相對尺寸未按比例展示。進一步言之,典型FBAR可包含未繪示之額外特徵或層。
圖4至圖6中繪示包含低品質壓電材料之區域之一FBAR結構之形成實施例中之某些動作。應瞭解,未繪示但一般技術者應瞭解之諸多其他動作可涉及形成完整FBAR結構。
在圖4所繪示之一動作中,將一底部電極125沈積於形成於一基板110上且界定一腔135之一介電材料層110A上。將壓電材料(例如AlN)之一晶種層215直接沈積於底部電極125之頂部及介電材料110A之暴露部分上。可藉由(例如)化學氣相沈積(CVD)或原子層沈積(ALD)來沈積晶種層215,其可提供晶種層215之厚度之非常精確控制。
在沈積壓電材料之晶種層215之後,形成敞開區域220,稍後將在敞開區域220上方形成低品質壓電材料之區域。敞開區域可經定位及定尺寸以與待完成之FBAR之(若干)凹陷框架區域155對應(如圖2及圖5A中所繪示)(下文將進一步論述)及/或與待完成之FBAR之(若干)凸起框架區域160之一部分或全部對應(如圖3A及圖5B中所繪示)(下文將進一步論述)。在其他實施例中,可自中央區域250外之底部電極215及介電材料層之所有部分移除壓電材料之晶種層215 (如圖5C中所繪示)以形成圖3B中所繪示之一FBAR。可藉由使用(例如)一電漿或離子束之乾式蝕刻來蝕刻壓電材料之晶種層215。可執行晶種層215之過度蝕刻,其導致底部電極125之部分之上表面損壞,例如表面粗糙度、凹坑或其他不均勻性,該等部分在壓電材料之晶種層215中之敞開區域220之蝕刻期間變得暴露。
在壓電材料之晶種層215中形成敞開區域220或移除晶種層215之部分之後,將壓電材料115之膜體沈積於晶種層215及底部電極125及介電材料層110A之部分上方。可使用類似於用於沈積晶種層215之方法的一方法(例如CVD或ALD)來沈積壓電材料之膜體。沈積於藉由過度蝕刻晶種層215來損壞之底部電極125之部分125A及/或介電層110B上方的壓電材料可具有比沈積於晶種層215及底部電極215及介電材料層110A之未損壞部分上方的壓電材料115更大之一缺陷及/或未對準結晶域程度。因此,沈積於藉由過度蝕刻晶種層215來損壞之底部電極125及/或介電材料110B之部分上方的壓電材料可包含區域210、310,其等展現比沈積於晶種層215及底部電極215及介電材料層110A之未損壞部分上方的壓電材料更低之品質。
在完成壓電材料之膜體之沈積之後,可自沈積於晶種層215上方及底部電極215及/或介電材料層110A之未損壞部分上方的壓電材料之部分之表面凹陷沈積於晶種層215中之敞開區域220 (區域210)上方或晶種層215自其移除之底部電極125及/或介電材料層110A、110B之部分上方的壓電材料膜之部分之表面。凹陷605 (圖6)之深度可對應於晶種層215之厚度。如上文所論述,可在高度控制厚度之情況下沈積晶種層215。因此,凹陷605之深度可比圖1中所繪示之FBAR結構100中之(若干)凹陷框架區域155中之介電層130中所蝕刻之凹陷更嚴格被控制且更不易受製造可變性影響。
為完成FBAR結構,可在圖6中所繪示之壓電材料之膜體之頂部上沈積一(或若干)電極材料層,其中在(若干)凸起框架區域260中沈積電極材料膜之較厚部分。接著,可在電極材料膜上方沈積介電材料130之一保形層以導致圖2、圖3A或圖3B中所繪示之FBAR結構。
本文中所論述之聲波裝置可實施於各種封裝模組中。現將論述其中可實施本文中所論述之封裝聲波裝置之任何適合原理及優點的一些實例封裝模組。圖7、圖8及圖9係根據某些實施例之繪示性封裝模組及裝置之示意性方塊圖。
如上文所論述,例如,所揭示之FBAR之實施例可經組態為濾波器或用於濾波器中。接著,例如,使用一或多個FBAR元件之一FBAR濾波器可併入至最終可用於一電子裝置(諸如一無線通信裝置)中之一模組中且封裝為該模組。圖7係繪示包含一FBAR濾波器710之一模組700之一實例的一方塊圖。FBAR濾波器710可實施於包含一或多個連接墊722之一或多個晶粒720上。例如,FBAR濾波器710可包含對應於FBAR濾波器之一輸入接點的一連接墊722及對應於FBAR濾波器之一輸出接點的另一連接墊722。封裝模組700包含一封裝基板730,其經組態以接收包含晶粒720之複數個組件。複數個連接墊732可安置於封裝基板730上,且FBAR濾波器晶粒720之各種連接墊722可經由電連接器734 (其可(例如)為焊料凸塊或接線)來連接至封裝基板730上之連接墊732以允許各種信號來回傳遞於FBAR濾波器710。半導體製造之熟習技術者將鑑於本發明獲知,模組700可視情況進一步包含其他電路晶粒740,諸如(例如)一或多個額外濾波器、放大器、前置濾波器、調變器、解調變器、降頻轉換器及其類似者。在一些實施例中,模組700亦可包含一或多個封裝結構以(例如)提供保護且促進模組700之較易處置。此一封裝結構可包含形成於封裝基板730上方且經定尺寸以實質上囊封封裝基板730上之各種電路及組件的一包覆模製件。
FBAR濾波器710之各種實例及實施例可用於各種電子裝置中。例如,FBAR濾波器710可用於一天線雙工器中,天線雙工器本身可併入至各種電子裝置(諸如RF前端模組及通信裝置)中。
參考圖8,繪示一前端模組800之一實例之一方塊圖,前端模組800可用於(例如)一電子裝置(諸如一無線通信裝置(例如一行動電話))中。前端模組800包含具有一共同節點802、一輸入節點804及一輸出節點806之一天線雙工器810。一天線910連接至共同節點802。
天線雙工器810可包含連接於輸入節點804與共同節點802之間的一或多個傳輸濾波器812及連接於共同節點802與輸出節點806之間的一或多個接收濾波器814。(若干)傳輸濾波器之(若干)通帶不同於接收濾波器之(若干)通帶。FBAR濾波器710之實例可用於形成(若干)傳輸濾波器812及/或(若干)接收濾波器814。一電感器或其他匹配組件820可連接於共同節點802處。
前端模組800進一步包含連接至雙工器810之輸入節點804的一傳輸器電路832及連接至雙工器810之輸出節點806的一接收器電路834。傳輸器電路832可產生用於經由天線910傳輸之信號,且接收器電路834可接收及處理經由天線910所接收之信號。在一些實施例中,接收器電路及傳輸器電路經實施為單獨組件,如圖8中所展示,然而,在其他實施例中,此等組件可整合成一共同收發器電路或模組。熟習技術者應瞭解,前端模組800可包含圖8中未繪示之其他組件,其包含(但不限於)開關、電磁耦合器、放大器、處理器及其類似者。
圖9係包含圖8中所展示之天線雙工器810之一無線裝置900之一實例之一方塊圖。無線裝置900可為一蜂巢式電話、智慧型電話、平板電腦、數據機、通信網路或經組態用於語音或資料通信之任何其他可攜式或非可攜式裝置。無線裝置900可自天線910接收及傳輸信號。無線裝置包含類似於上文參考圖8所論述之前端模組的一前端模組800之一實施例。前端模組800包含雙工器810,如上文所論述。在圖9所展示之實例中,前端模組800進一步包含一天線開關840,其可經組態以切換於不同頻帶或模式(諸如(例如)傳輸模式與接收模式)之間。在圖9所繪示之實例中,天線開關840定位於雙工器810與天線910之間;然而,在其他實例中,雙工器810可定位於天線開關840與天線910之間。在其他實例中,天線開關840及雙工器810可整合成一單一組件。
前端模組800包含一收發器830,其經組態以產生用於傳輸之信號或處理所接收之信號。收發器830可包含可連接至雙工器810之輸入節點804的傳輸器電路832及可連接至雙工器810之輸出節點806的接收器電路834,如圖8之實例中所展示。
經產生用於由傳輸器電路832傳輸之信號由一功率放大器(PA)模組850接收,PA模組850放大由收發器830產生之信號。功率放大器模組850可包含一或多個功率放大器。功率放大器模組850可用於放大各種RF或其他頻帶傳輸信號。例如,功率放大器模組850可接收一啟用信號,其可用於脈動功率放大器之輸出以促進傳輸一無線區域網路(WLAN)信號或任何其他適合脈衝信號。功率放大器模組850可經組態以放大各種類型之信號之任何者,其包含(例如)一全球行動系統(GSM)信號、一分碼多重存取(CDMA)信號、一W-CDMA信號、一長期演進(LTE)信號或一EDGE信號。在某些實施例中,功率放大器模組850及包含開關及其類似者之相關聯組件可使用(例如)高電子遷移率電晶體(pHEMT)或絕緣閘雙極電晶體(BiFET)來製造於砷化鎵(GaAs)基板上,或使用互補金屬氧化物半導體(CMOS)場效電晶體來製造於一矽基板上。
仍參考圖9,前端模組800可進一步包含一低雜訊放大器模組860,其放大自天線910接收之信號且將放大信號提供至收發器830之接收器電路834。
圖9之無線裝置900進一步包含一功率管理子系統920,其連接至收發器830且管理用於操作無線裝置900之功率。功率管理系統920亦可控制一基頻子系統930及無線裝置900之各種其他組件的操作。功率管理系統920可包含或可連接至向無線裝置900之各種組件供應電力的一電池(未展示)。功率管理系統920可進一步包含一或多個處理器或控制器,其可(例如)控制信號之傳輸。在一實施例中,基頻子系統930連接至一使用者介面940以促進提供至使用者及自使用者接收之語音及/或資料的各種輸入及輸出。基頻子系統930亦可連接至記憶體950,記憶體950經組態以儲存促進無線裝置之操作的資料及/或指令及/或向使用者提供資訊之儲存。上述實施例之任何者可結合行動裝置(諸如蜂巢式手機)實施。實施例之原理及優點可用於可受益於本文中所描述之實施例之任何者的任何系統或設備,諸如任何上行鏈路無線通信裝置。本文中之教示適用於各種系統。儘管本發明包含一些實例實施例,但本文中所描述之教示可應用於各種結構。本文中所論述之原理及優點之任何者可結合RF電路實施,RF電路經組態以處理自約30 kHz至300 GHz之一範圍內(諸如自約450 MHz至約6 GHz之一範圍內)之信號。
本發明之態樣可實施於各種電子裝置中。電子裝置之實例可包含(但不限於)消費型電子產品、消費型電子產品之部件(諸如封裝射頻模組)、上行鏈路無線通信裝置、無線通信基礎設施、電子測試設備等等。電子裝置之實例可包含(但不限於)一行動電話(諸如一智慧型電話)、一可穿戴運算裝置(諸如一智慧型手錶或一耳機)、一電話、一電視、一電腦監視器、一電腦、一數據機、一手持電腦、一膝上型電腦、一平板電腦、一微波爐、一冰箱、一車載電子系統(諸如一汽車電子系統)、一立體聲系統、一數位音樂播放機、一收音機、一相機(諸如一數位相機)、一可攜式記憶體晶片、一洗衣機、一乾衣機、一洗衣機/乾衣機、一影印機、一傳真機、一掃描儀、一多功能周邊裝置、一手錶、一時鐘等等。進一步言之,電子裝置可包含半成品。
除非內文另有明確要求,否則在[實施方式]及申請專利範圍中,用語「包括」、「包含」及其類似者應被解釋為包含意義而非排他或窮舉意義,即,「包含(但不限於)」之意義。如本文中一般所使用,用語「耦合」涉及可直接連接或藉由一或多個中間元件來連接之兩個或更多個元件。同樣地,如本文中一般所使用,用語「連接」涉及可直接連接或藉由一或多個中間元件來連接之兩個或更多個元件。此外,本申請案中所使用之用語「本文」、「上文」、「下文」及類似含義用語應係指整個本申請案而非本申請案之任何特定部分。在背景容許之情況下,[實施方式]中使用單數或複數之用語亦可分別包含複數或單數。用語「或」涉及兩個或更多個項目之一清單,該用語涵蓋用語之以下所有解譯:清單中之任何項目、清單中之所有項目及清單中之項目之任何組合。
此外,除非另有具體規定或內文另有理解,否則本文中所使用之條件語言(尤其諸如「可」、「例如」、「諸如」及其類似者)一般意欲傳達某些實施例包含而其他實施例不包含某些特徵、元件及/或狀態。因此,此條件語言一般不意欲隱含一或多個實施例無論如何需要特徵、元件及/或狀態或一或多個實施例必需包含用於在具有或不具有作者輸入或提示之情況下決定是否在任何特定實施例中包含或執行此等特徵、元件及/或狀態之邏輯。
儘管已描述某些實施例,但此等實施例僅供例示且不意欲限制本發明之範疇。其實,可依各種其他形式體現本文中所描述之新穎設備、方法及系統;此外,可在不背離本發明之精神之情況下對本文中所描述之方法及系統作出各種省略、置換及形式改變。例如,儘管依一給定配置呈現區塊,但替代實施例可使用不同組件及/或電路拓撲來執行類似功能,且可刪除、移動、添加、細分、組合及/或修改一些區塊。可依各種不同方式實施此等區塊之各者。上述各種實施例之元件及動作之任何適合組合可經組合以提供進一步實施例。隨附申請專利範圍及其等效物意欲涵蓋落於本發明之範疇及精神內之此等形式或修改。
100:膜體聲波共振器(FBAR)結構 110:基板 110A:介電材料層 110B:介電材料層 115:壓電材料層或膜 120:頂部電極 125:底部電極 125A:Ru層 125B:鈦(Ti)層 130:介電材料層 135:腔 140:底部電接點 145:頂部電接點 150:中央區域 155:凹陷框架區域 160:凸起框架區域 200:FBAR結構 210:區域 215:晶種層 220:敞開區域 250:中央區域 255:凹陷框架區域 260:凸起框架區域 300:FBAR結構 310:區域 605:凹陷 700:模組 710:FBAR濾波器 720:晶粒 722:連接墊 730:封裝基板 732:連接墊 734:電連接器 740:其他電路晶粒 800:前端模組 802:共同節點 804:輸入節點 806:輸出節點 810:天線雙工器 812:傳輸濾波器 814:接收濾波器 820:電感器/其他匹配組件 830:收發器 832:傳輸器電路 834:接收器電路 840:天線開關 850:功率放大器(PA)模組 860:低雜訊放大器模組 900:無線裝置 910:天線 920:功率管理系統 930:基頻子系統 940:使用者介面 950:記憶體
參考附圖,現將藉由非限制性實例來描述本發明之實施例。
圖1係膜體聲波共振器之一實例之一橫截面圖;
圖2係一膜體聲波共振器之另一實例之一橫截面圖;
圖3A係一膜體聲波共振器之另一實例之一橫截面圖;
圖3B係一膜體聲波共振器之另一實例之一橫截面圖。
圖4繪示形成膜體聲波共振器之一實例之一方法中之一動作;
圖5A繪示形成膜體聲波共振器之一實例之一方法中之另一動作;
圖5B繪示形成膜體聲波共振器之一實例之一方法中之另一動作;
圖5C繪示形成膜體聲波共振器之一實例之一方法中之另一動作;
圖6繪示形成膜體聲波共振器之一實例之一方法中之另一動作;
圖7係根據本發明之態樣之可包含一或多個聲波元件之一濾波器模組之一實例之一方塊圖;
圖8係根據本發明之態樣之可包含一或多個濾波器模組之一前端模組之一實例之一方塊圖;及
圖9係包含圖8之前端模組之一無線裝置之一實例之一方塊圖。
115:壓電材料層或膜
200:膜體聲波共振器(FBAR)結構
210:區域
215:晶種層
220:敞開區域
250:中央區域
255:凹陷框架區域
260:凸起框架區域

Claims (19)

  1. 一種膜體聲波共振器(FBAR),其包括一壓電膜,該壓電膜安置於界定一主作用域之一中央區域中及橫向安置於該中央區域之對置側上之凹陷框架區域中,一主聲波在操作期間產生於該主作用域中,安置於該等凹陷框架區域中之該壓電膜包含比安置於該中央區域中之該壓電膜中之一缺陷濃度更大的一缺陷濃度。
  2. 如請求項1之FBAR,其進一步包括安置於該壓電膜之一頂面上的一頂部電極及安置於該壓電膜之一底面上的一底部電極,該中央區域中之該頂部電極與該底部電極之間的一垂直距離大於該等凹陷框架區域中之該頂部電極與該底部電極之間的該垂直距離。
  3. 如請求項2之FBAR,其進一步包括自該中央區域橫向安置於該等凹陷框架區域之對置側上的凸起框架區域,該壓電膜橫向延伸通過該等凹陷框架區域,該等凸起框架區域中之該頂部電極之一厚度大於該中央區域中之該頂部電極之一厚度。
  4. 如請求項3之FBAR,其中該等凹陷框架區域中之該壓電膜中之一聲速不同於該等凸起框架區域中之該壓電膜中之一聲速。
  5. 如請求項4之FBAR,其中該等凹陷框架區域及該等凸起框架區域中之該聲速差產生足以防止行進通過該中央區域外之該壓電膜的橫向聲波進入該中央區域的一聲速不連續性。
  6. 如請求項3之FBAR,其中該等凸起框架區域內之該壓電膜之至少一部分包含比安置於該中央區域中之該壓電膜中之一缺陷濃度更大的一缺陷濃度。
  7. 如請求項6之FBAR,其中包含比安置於該中央區域中之該壓電膜中之該缺陷濃度更大之該缺陷濃度的該等凸起框架區域中之該壓電膜之一部分接觸該底部電極。
  8. 如請求項2之FBAR,其中包含比安置於該中央區域中之該壓電膜中之該缺陷濃度更大之該缺陷濃度的該等凹陷框架區域中之該壓電膜之一部分接觸該底部電極。
  9. 如請求項2之FBAR,其進一步包括保形地沈積於該頂部電極之一頂面上的一介電材料層。
  10. 如請求項2之FBAR,其中該等凹陷框架區域中之該底部電極之上表面展現比該中央區域中之該底部電極之該表面更大的一表面缺陷程度。
  11. 如請求項10之FBAR,其中該等凸起框架區域中之該底部電極之上表面展現比該中央區域中之該底部電極之該表面更大的一表面缺陷程度。
  12. 一種射頻濾波器,其包含如請求項1之FBAR。
  13. 一種電子模組,其包含如請求項12之射頻濾波器。
  14. 一種電子裝置,其包含如請求項13之電子模組。
  15. 一種形成一膜體聲波共振器(FBAR)之方法,該方法包括: 在安置於一腔上方之一介電材料層之一上表面上沈積一底部電極,該腔界定於該介電材料層與一基板之間; 在該底部電極之一上表面上沈積壓電材料之一晶種層; 蝕刻穿過壓電材料之該晶種層之一或多個開口,蝕刻該一或多個開口包含以足以損壞藉由蝕刻該一或多個開口所暴露之該底部電極之該上表面之部分的一量過度蝕刻該晶種層;及 在該晶種層之一上表面上、包含該等損壞部分之底部電極之該上表面之一部分上及該介電層之該上表面之一部分上沈積該壓電材料之一體膜。
  16. 如請求項15之方法,其中過度蝕刻該晶種層引起該底部電極之該上表面充分損壞以引起沈積於該一或多個開口上方的壓電材料之該體膜之區域展現比沈積於不包含該一或多個開口之該晶種層之部分上方的壓電材料之該體膜之區域更高的一缺陷濃度。
  17. 如請求項15之方法,其進一步包括在該壓電材料之該體膜之一上表面上沈積一導電材料層以形成一頂部電極。
  18. 如請求項17之方法,其中沈積該導電材料層包含:在安置於該晶種層中之該一或多個開口正上方之區域之間的一中央區域中以一第一厚度沈積該導電材料層;及在自該中央區域之該晶種層中之該一或多個開口正上方之該等區域之對置側上之區域中以大於該第一厚度之一第二厚度沈積該導電材料。
  19. 如請求項17之方法,其進一步包括在該導電材料層之一上表面上保形地沈積一介電材料層。
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