技術(shù)領(lǐng)域

下面的描述涉及一種聲波諧振器及其制造方法。

背景技術(shù)：

隨著使無(wú)線通信裝置小型化的最近趨勢(shì)，也已經(jīng)努力使無(wú)線通信裝置中所使用的射頻組件減小。使用半導(dǎo)體薄膜晶圓技術(shù)而制成的薄膜體聲波諧振器(FBAR)是上述中的示例。

薄膜體聲波諧振器指的是一種使用能夠發(fā)生諧振的薄膜元件而實(shí)現(xiàn)的諧振器。薄膜元件通常通過(guò)在半導(dǎo)體基板(例如，硅晶圓)上沉積壓電介電材料而獲得，以利用壓電介電材料的壓電特性。

薄膜體聲波諧振器具有廣闊的應(yīng)用范圍。例如，薄膜體聲波諧振器用作諸如移動(dòng)通信裝置、化學(xué)和生物裝置等的裝置中的小且輕量化的濾波器，并用作振蕩器、諧振元件、聲波諧振質(zhì)量傳感器等。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

提供該發(fā)明內(nèi)容以簡(jiǎn)化形式來(lái)介紹選擇的構(gòu)思，以下在具體實(shí)施方式中進(jìn)一步描述該構(gòu)思。本發(fā)明內(nèi)容無(wú)意限定所要求保護(hù)的主題的主要特征或必要特征，也無(wú)意用于幫助確定所要求保護(hù)的主題的范圍。

在一個(gè)總的方面中，一種聲波諧振器包括：諧振部，包括第一電極、第二電極以及設(shè)置在第一電極與第二電極之間的壓電層；多個(gè)種子層，設(shè)置在諧振部的一側(cè)上。

所述聲波諧振器的總的方面還可包括設(shè)置在所述多個(gè)種子層的與諧振部背對(duì)的一側(cè)上的基底。

氣隙可設(shè)置在基底與所述多個(gè)種子層之間。

諧振部還可包括保護(hù)層。

膜可介于基底與所述多個(gè)種子層之間，氣隙可設(shè)置在基底與膜之間。

所述膜可包括多個(gè)膜層，所述多個(gè)膜層中的至少一個(gè)膜層可以為蝕刻阻擋層。

所述多個(gè)種子層可包括第一種子層和第二種子層。第一種子層可包含具有與壓電層的材料的晶系相同的晶系的材料。第二種子層可包含具有與第一種子層的材料的晶胞幾何形狀相同的晶胞幾何形狀的材料。

第一種子層或第二種子層的厚度可以在至的范圍內(nèi)。

壓電層、第一種子層和第二種子層均可包含具有六方晶系的材料。

壓電層可包含氮化鋁或摻雜的氮化鋁。第一電極可包含鉬。第一種子層可包含氮化鋁。第二種子層可包含鈦。

第二種子層的上表面可對(duì)應(yīng)于六方晶格的(002)面。

在另一總的方面中，一種制造聲波諧振器的方法包括：在基底上形成犧牲層；在基底或犧牲層上形成多個(gè)種子層；在所述多個(gè)種子層上形成第一電極；在第一電極上形成壓電層；在壓電層上形成第二電極。

所述方法的總的方面還可包括：在形成所述多個(gè)種子層之前，在基底或犧牲層上形成膜。

在形成所述多個(gè)種子層時(shí)，所述多個(gè)種子層中的至少一個(gè)種子層可僅沿堆疊方向生長(zhǎng)。

所述方法的總的方面還可包括：在第二電極和壓電層上形成保護(hù)層。

所述方法的總的方面還可包括：通過(guò)去除犧牲層來(lái)形成氣隙。

在另一總的方面中，一種制造聲波諧振器的方法包括：在多個(gè)種子層上沉積第一電極；在第一電極上沉積壓電層，其中，所述多個(gè)種子層包括第一種子層和第二種子層，第一種子層和第二種子層包含具有相同的晶胞幾何形狀的材料。

可通過(guò)在第二種子層上沉積第一種子層來(lái)獲得所述多個(gè)種子層。

可在形成第二種子層的材料的六方晶格的(002)面上沉積第一種子層。

第一種子層或第二種子層可包含與形成壓電層的材料屬于相同的晶系的材料。

第一種子層可在沒(méi)有多晶生長(zhǎng)區(qū)域的情況下在第二種子層上生長(zhǎng)。

第二種子層的上表面可對(duì)應(yīng)于鈦的(002)面或氮化鋁的(002)面。

其它特征和方面將通過(guò)下面的具體實(shí)施方式、附圖和權(quán)利要求而明顯。

附圖說(shuō)明

圖1是聲波諧振器的示例的截面圖。

圖2是示出圖1中所示的聲波諧振器的諧振部的示例的放大截面圖。

圖3是聲波諧振器的另一示例的截面圖。

圖4是示出圖3中所示的聲波諧振器的諧振部的示例的放大截面圖。

圖5是示出聲波諧振器的另一示例的放大截面圖。

圖6是示出制造聲波諧振器的方法的示例的流程圖。

在整個(gè)附圖和具體實(shí)施方式中，相同的標(biāo)號(hào)指示相同的元件。附圖可不按照比例繪制，為了清楚、說(shuō)明和便利起見(jiàn)，可能會(huì)夸大附圖中元件的相對(duì)尺寸、比例和描繪。

具體實(shí)施方式

提供以下的具體實(shí)施方式，以幫助讀者獲得對(duì)在此描述的方法、設(shè)備和/或系統(tǒng)的全面理解。然而，在此描述的方法、設(shè)備和/或系統(tǒng)的各種改變、修改以及等同物對(duì)于本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來(lái)說(shuō)將是明顯的。在此描述的操作的順序僅僅是示例，而且其并不局限于在此闡述的，而是除了必須以特定順序進(jìn)行的操作之外，可做出對(duì)于本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員將是明顯的改變。此外，為了更加清楚和簡(jiǎn)潔，可省略本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員公知的功能和結(jié)構(gòu)的描述。

在此描述的特征可按照不同的形式實(shí)施，并且不應(yīng)該被解釋為局限于在此描述的示例。更確切地說(shuō)，提供在此描述的示例，以使本公開(kāi)將是徹底的和完整的，并將本公開(kāi)的全部范圍傳達(dá)給本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員。

如上所述，聲波諧振器具有廣闊的應(yīng)用范圍。然而，正在研發(fā)用于提高聲波諧振器(例如，薄膜體聲波諧振器(FBAR))的特性和性能的各種結(jié)構(gòu)的形狀和功能。例如，存在對(duì)結(jié)構(gòu)、材料或生產(chǎn)薄膜體聲波諧振器(可確保各種頻率和頻帶)的制造方法進(jìn)行改進(jìn)的需求。

為了增大數(shù)據(jù)傳輸量和數(shù)據(jù)傳輸速率，會(huì)需要諸如薄膜體聲波諧振器(FBAR)的聲波諧振器例如具有寬的帶寬。

為了確保如上所述的寬的帶寬，會(huì)需要增大聲波諧振器的機(jī)電耦合系數(shù)(electro-mechanical coupling coefficient)(kt2)值。

然而，由于聲波諧振器的kt2值通常與品質(zhì)因數(shù)(QF)存在消長(zhǎng)關(guān)系(trade-off relationship)，因此需要一種能夠在不損失品質(zhì)因數(shù)的情況下增大kt2值的技術(shù)。

已研究了一種增大壓電層本身的結(jié)晶度的方法作為提高kt2值的方法。

根據(jù)本說(shuō)明書(shū)的一方面，提出了一種能夠通過(guò)增大壓電材料的結(jié)晶度來(lái)提高整體性能的聲波諧振器。根據(jù)另一方面，為了通過(guò)確保壓電層的結(jié)晶度來(lái)增大kt2值，提出了一種將多個(gè)種子層添加到電極的底部的方法。

根據(jù)一方面，一種聲波諧振器可包括：諧振部，包括第一電極、第二電極以及設(shè)置在第一電極與第二電極之間的壓電層；多個(gè)種子層，設(shè)置在諧振部的一側(cè)上，從而可確保壓電層的結(jié)晶度，并且可提高聲波諧振器的機(jī)電耦合系數(shù)(kt2)值。

根據(jù)另一方面，一種制造聲波諧振器的方法可包括：在基底上形成犧牲層；在基底或犧牲層上形成多個(gè)種子層；在所述多個(gè)種子層上形成第一電極；在第一電極上形成壓電層；在壓電層上形成第二電極，從而可通過(guò)簡(jiǎn)單的工藝來(lái)提供具有高kt2值的聲波諧振器。

圖1示出了聲波諧振器的示例的截面圖，圖2示出了圖1中所示的聲波諧振器的諧振部的示例的放大截面圖。

參照?qǐng)D1和圖2，聲波諧振器100包括：諧振部120，包括第一電極121、第二電極122以及設(shè)置在第一電極與第二電極之間的壓電層123；多個(gè)種子層140，設(shè)置在諧振部120的一側(cè)上。

此外，聲波諧振器100包括設(shè)置在多個(gè)種子層140的與諧振部120背對(duì)的一側(cè)上的基底110。

基底110可形成硅基底或絕緣體上硅(SOI，silicon on insulator)型基底。

在該示例中，氣隙130形成在基底110與多個(gè)種子層140之間，多個(gè)種子層的至少一部分通過(guò)氣隙130被設(shè)置為與基底110分開(kāi)。

通過(guò)在多個(gè)種子層140與基底110之間形成氣隙130，從壓電層123產(chǎn)生的聲波不會(huì)受基底影響。

此外，從諧振部120產(chǎn)生的聲波的反射特性可通過(guò)氣隙130而改善。

由于氣隙130(為空的空間)具有近似于無(wú)窮大的阻抗，因此聲波可保留在諧振部120中，而不會(huì)由于氣隙而損耗。

因此，可通過(guò)氣隙130顯著地減小聲波在縱向方向上的損耗。結(jié)果，可提高諧振部120的品質(zhì)因數(shù)(QF)。

如上所述，諧振部120包括第一電極121、第二電極122和壓電層123。諧振部120可通過(guò)自下而上順序地層壓第一電極121、壓電層123、第二電極122而形成。

當(dāng)按著這種順序形成層時(shí)，壓電層123設(shè)置在第一電極121與第二電極122之間。

諧振部120可響應(yīng)于施加到第一電極121和第二電極122的電信號(hào)使壓電層123發(fā)生諧振，以產(chǎn)生諧振頻率和反諧振頻率。

第一電極121和第二電極122可由諸如金、鉬、釕、鋁、鉑、鈦、鎢、鈀、鉻、鎳、銥等形成。

諧振部120可使用壓電層123的聲波。例如，響應(yīng)于施加到第一電極121和第二電極122的信號(hào)，壓電層123的厚度方向上可產(chǎn)生機(jī)械振動(dòng)，從而產(chǎn)生聲波。

壓電層123可由諸如氧化鋅(ZnO)、氮化鋁(AlN)、二氧化硅(SiO₂)、摻雜的氧化鋅(例如，W-ZnO)、摻雜的氮化鋁(例如，Sc-AlN、MgZr-AlN、Cr-AlN、Er-AlN、Y-AlN)等的壓電材料形成。

壓電層123的諧振現(xiàn)象可響應(yīng)于施加的信號(hào)的波長(zhǎng)的一半與壓電層的厚度匹配而發(fā)生。

由于電阻抗響應(yīng)于發(fā)生的諧振現(xiàn)象而急劇地改變，因此根據(jù)該實(shí)施例的聲波諧振器可用作能夠選擇頻率的濾波器。

諧振頻率可通過(guò)壓電層123的厚度、壓電層123的固有的聲波速度以及圍繞壓電層123的第一電極121和第二電極122來(lái)確定。

通常，諧振頻率響應(yīng)于壓電層123的厚度減小而增大。

此外，由于壓電層123僅設(shè)置在諧振部120中，因此可顯著減少由壓電層產(chǎn)生的聲波從諧振部泄漏到外部的現(xiàn)象。

在該示例中，諧振部120還包括保護(hù)層124。

保護(hù)層124覆蓋第二電極122，以防止第二電極122暴露于外部環(huán)境。然而，本說(shuō)明書(shū)不限于此。

在該示例中，第一電極121和第二電極122延伸到壓電層123的外側(cè)，第一連接部180和第二連接部190分別連接到延伸部分。

第一連接部180和第二連接部190可被設(shè)置為確認(rèn)諧振器和濾波器的特性，并且執(zhí)行需要的頻率微調(diào)，但不限于此。

多個(gè)種子層140設(shè)置在諧振部120的一側(cè)上(即，第一電極121之下)。

多個(gè)種子層140包括第一種子層141和第二種子層142，第一種子層和第二種子層可通過(guò)在平坦化的基底110或犧牲層(未示出)上濺射而獲得。

第一種子層141可使用氮化鋁(AlN)、摻雜的氮化鋁(例如，Sc-AlN、MgZr-AlN、Cr-AlN、Er-AlN、Y-AlN)或其它相似的晶體材料(例如，氮氧化鋁(AlON)、二氧化硅(SiO₂)、氮化硅(Si₃N₄)、碳化硅(SiC)等)而制成。

在示例中，第一種子層141由氮化鋁(AlN)形成。第二種子層142由具有與形成第一種子層141的材料的晶系或布拉菲晶格體系(Bravais lattice system)相同的晶系或布拉菲晶格體系的材料形成。例如，氮化鋁(AlN)具有六方晶系。因此，在第一種子層141由氮化鋁(AlN)形成的情況下，第二種子層142可由具有相同的幾何形狀的晶胞的六方晶系的金屬形成，例如，鎂(Mg)、鈦(Ti)、鋅(Zn)等。

圖1和圖2示出了第一種子層141堆疊在第二種子層142上的示例，但是第一種子層和第二種子層的堆疊順序不限于此。另一方面，第二種子層可堆疊在第一種子層上。

在該示例中，種子層中的至少一個(gè)由壓電材料形成，以不用作電極而是用作壓電層，從而影響壓電層123的壓電特性。

結(jié)果，在種子層的膜厚變得太厚的情況下，對(duì)壓電層的壓電特性的影響會(huì)增大。因此，根據(jù)一個(gè)示例，第一種子層141的厚度可設(shè)置在大約至的范圍內(nèi)，以使對(duì)壓電特性的影響不會(huì)增大得超出所需要的。

此外，會(huì)需要由屬于六方晶系或具有相同的晶格結(jié)構(gòu)的金屬(例如，鈦等)形成的第二種子層142僅沿[001]方向(即，堆疊方向)生長(zhǎng)。然而，如果第二種子層142的厚度生長(zhǎng)至大于則除了沿[001]方向生長(zhǎng)之外，第二種子層142還可沿[010]方向生長(zhǎng)，從而增大了與第一種子層141的晶格錯(cuò)配度。

最終，由于[010]方向上的生長(zhǎng)導(dǎo)致在第二種子層142上生長(zhǎng)的第一電極121和壓電層123的結(jié)晶度劣化，根據(jù)一個(gè)示例，第二種子層142的厚度還設(shè)置為或更小，其中，第二種子層142僅沿[001]方向(即，堆疊方向)生長(zhǎng)。

為了增大壓電層123的結(jié)晶度，會(huì)需要確保設(shè)置在壓電層123之下的第一電極121的結(jié)晶度。為此，根據(jù)一個(gè)示例，在第一電極之下使用多個(gè)種子層140。

例如，在壓電層123由氮化鋁(AlN)形成且第一電極121由鉬形成的情況下，由氮化鋁形成的薄膜型的壓電層會(huì)在最初表現(xiàn)出多晶生長(zhǎng)特性，然后會(huì)沿生長(zhǎng)速度最快的[001]方向?qū)R。

在由鉬形成的第一電極121在不使用任何種子層時(shí)生長(zhǎng)的情況下，由于包含鉬的第一電極121的晶體結(jié)構(gòu)的缺陷使得沉積在第一電極121上的由氮化鋁形成的壓電層123的結(jié)晶度也會(huì)劣化。

然而，在示例中，通過(guò)使用由氮化鋁形成的第一種子層141，氮化鋁種子開(kāi)始沿[001]方向(即，堆疊方向)生長(zhǎng)，從而確保由鉬形成的第一電極121的較高的結(jié)晶度以及設(shè)置在第一電極121上的由氮化鋁形成的壓電層123的較高的結(jié)晶度。

這樣，在該示例中，壓電層123呈現(xiàn)出優(yōu)良的結(jié)晶度，聲波諧振器100的kt2值增大。

同時(shí)，由于氮化鋁的(002)面和鉬的(110)面具有12.45％的非常大的晶格錯(cuò)配度，因此可應(yīng)用一種通過(guò)增大由氮化鋁形成的壓電層的厚度來(lái)提高壓電特性的方法；然而，由于聲波諧振器的尺寸受到限制，使得在通過(guò)使用增大壓電層的厚度直到多晶生長(zhǎng)逐漸轉(zhuǎn)為單晶生長(zhǎng)的方法來(lái)增大壓電特性方面存在限制。

然而，由于鉬的(110)面與鈦的(002)面之間的晶格錯(cuò)配度僅為7.64％，因此可通過(guò)同時(shí)設(shè)置鈦種子層來(lái)確保鉬層的優(yōu)良的結(jié)晶度。

在示例中，鉬層可沿(110)晶面方向?qū)R。可通過(guò)在使(110)面暴露的鉬層上形成氮化鋁層來(lái)獲得氮化鋁層的優(yōu)良的結(jié)晶度。

根據(jù)X射線衍射試驗(yàn)，可以看出，當(dāng)鈦僅沿[001]方向(即，堆疊方向)生長(zhǎng)且鉬和氮化鋁沉積在鈦上時(shí)，與當(dāng)鉬和氮化鋁沉積在氮化鋁種子上時(shí)相似，氮化鋁僅沿[001]方向生長(zhǎng)，并且鉬僅沿[110]方向生長(zhǎng)，從而與僅使用氮化鋁種子的情況相比，確保壓電層的結(jié)晶度得到提高。

此外，可以看出，氮化鋁的(002)面與鈦的(002)面之間的晶格錯(cuò)配度(為5.49％)比鉬的(110)面與鈦的(002)面之間晶格錯(cuò)配度(為7.64％)低。

此外，可以看出，由于氮化鋁與鈦具有相同的六方晶系，因此當(dāng)兩種材料彼此堆疊時(shí)，可確保優(yōu)良的結(jié)晶度。

因此，根據(jù)示例，為了通過(guò)確保壓電層123的結(jié)晶度來(lái)提高kt2值，由例如鈦等(具有低的晶格錯(cuò)配度)形成的第二種子層142(即，多個(gè)種子層)可設(shè)置在由例如氮化鋁等形成的第一種子層141之下。

根據(jù)一個(gè)示例，在由氮化鋁形成的第一種子層141之下使用由鈦(具有低的晶格錯(cuò)配度)形成的第二種子層142。由于鈦沿[001]方向(即，堆疊方向)生長(zhǎng)，并且鈦的(002)面和氮化鋁的(002)面具有低的晶格錯(cuò)配度，因此由氮化鋁形成的第一種子層可沿[001]方向(即，堆疊方向)直接生長(zhǎng)，而無(wú)需最初的多晶生長(zhǎng)。

結(jié)果，可確保由氮化鋁形成的第一種子層141的(002)面的高結(jié)晶度，并且可提高由在第一種子層141上生長(zhǎng)的鉬形成的第一電極121的(110)面以及由氮化鋁形成的壓電層123的(002)面的結(jié)晶度。結(jié)果，可獲得高的kt2值，而不會(huì)增大聲波的損耗。

圖6示出了制造聲波諧振器的方法的示例。

首先，在610處，在基底110上形成犧牲層。可使用二氧化硅、多晶硅、聚合物等作為用于犧牲層的材料。

隨后可通過(guò)蝕刻工藝去除犧牲層，以形成氣隙130。犧牲層的形狀可與稍后要形成的氣隙130的形狀一致。

接下來(lái)，在620處，可在基底110和犧牲層上順序地形成多個(gè)種子層140?？墒褂帽绢I(lǐng)域中眾所周知的制造種子層的技術(shù)和工藝(例如，濺射技術(shù))來(lái)制造種子層。

例如，可通過(guò)適當(dāng)?shù)乜刂票粓?zhí)行的濺射的工藝條件(諸如，以溫度、真空度、電力的強(qiáng)度、注射氣體的量等為例)，使多個(gè)種子層140僅沿[001]方向(即，堆疊方向)生長(zhǎng)。

這樣，在多個(gè)種子層中的大多數(shù)被定向在期望的方向(即，[001]方向)上的示例中，當(dāng)如下所述在多個(gè)種子層140上形成壓電層123時(shí)，壓電層可具有種子層140的晶體結(jié)構(gòu)，以被調(diào)整成與種子層140的晶體結(jié)構(gòu)相同的晶體結(jié)構(gòu)。

根據(jù)一個(gè)示例，第一種子層141可由氮化鋁(AlN)形成，但不限于此。例如，可使用諸如二氧化硅(SiO₂)、氮化硅(Si₃N₄)、碳化硅(SiC)、氮氧化鋁(AlON)等的各種材料。

此外，第二種子層142可由鈦(Ti)形成，但不限于此。例如，可使用諸如鎂、鋅等的金屬。

在包括多個(gè)諧振器的濾波器的示例中，可能需要第二種子層142形成在僅要求高的kt2值的預(yù)定的諧振器中。因此，可在使用鈦通過(guò)濺射來(lái)形成第二種子層之后，通過(guò)執(zhí)行圖案化使第二種子層142僅留在濾波器的預(yù)定部分上，并且可執(zhí)行下面的工藝。

根據(jù)示例，在形成第一種子層141之前，第二種子層142可由具有密排六方結(jié)構(gòu)的材料(例如，鈦(Ti)、鎂(Mg)、鋅(Zn)等)形成。例如，可在Si基底上直接形成厚度為至的鈦種子層。由通過(guò)濺射方法沉積的鈦構(gòu)成的第二種子層的晶體取向可被控制，以大體上暴露其六方晶格的(002)面。當(dāng)鈦種子層的厚度超過(guò)時(shí)，沿著晶格的[010]方向的生長(zhǎng)增大，從而增大位錯(cuò)。

第一種子層141可在與鈦層的(002)面對(duì)應(yīng)的上表面上生長(zhǎng)。第一種子層141可以是氮化鋁(AlN)層，但本說(shuō)明書(shū)不限于此。例如，可使用諸如二氧化硅(SiO₂)、氮化硅(Si₃N₄)、碳化硅(SiC)、氮氧化鋁(AlON)等的各種材料。

由于晶格錯(cuò)配度低，因此由氮化鋁(AlN)構(gòu)成的第一種子層141可在鈦層的(002)面上生長(zhǎng)為具有高結(jié)晶度?？赏ㄟ^(guò)濺射方法來(lái)沉積氮化鋁(AlN)種子層，以暴露其六方晶格的(002)面。通過(guò)在形成第一種子層141的氮化鋁的(002)面之前形成第二種子層142的鈦的(002)面，可防止氮化鋁在硅基底上的最初的多晶生長(zhǎng)。因此，多個(gè)種子層140使得能夠確保沉積在其上的之后的層的高結(jié)晶度。

然后，在多個(gè)種子層140上順序地形成第一電極121和壓電層123。

在630處，形成第一電極121?？赏ㄟ^(guò)在種子層140上沉積導(dǎo)電層來(lái)形成第一電極121。相似地，在640處，可通過(guò)在第一電極121上沉積壓電材料來(lái)形成壓電層123。

在示出的實(shí)施例中，第一電極121可由鉬(Mo)材料形成，但不限于此。例如，可使用諸如金、釕、鋁、鉑、鈦、鎢、鈀、鉻、鎳、銥等的各種金屬。

根據(jù)一個(gè)示例，在由氮化鋁(AlN)形成的第一種子層141的(002)面上沉積由鉬(Mo)構(gòu)成的第一電極121，其中，第一種子層141沉積在由鈦(Ti)形成的第二種子層142的(002)面上，例如，第一電極121的鉬的(110)面可在由氮化鋁層形成的第一種子層142的調(diào)整的(002)面上生長(zhǎng)。

此外，壓電層123可由氮化鋁(AlN)形成，但不限于此。例如，可使用諸如氧化鋅(ZnO)、二氧化硅(SiO₂)、摻雜的氧化鋅(例如，W-ZnO)、摻雜的氮化鋁(例如，Sc-AlN、MgZr-AlN、Cr-AlN、Er-AlN、Y-AlN)等的各種壓電材料。

根據(jù)一個(gè)示例，可在第一電極121的Mo的(110)面上形成由氮化鋁(AlN)形成的壓電層123，其中，第一電極121的Mo的(110)面形成在第二種子層142的Ti的(002)面和第一種子層141的AlN的(002)面上?？赏ㄟ^(guò)控制第一種子層141與第二種子層142之間、第一種子層141與第二電極121之間以及第一電極121與壓電層123之間的界面處的結(jié)晶取向來(lái)獲得高結(jié)晶度的壓電層123。

第一電極121和壓電層123可按照預(yù)定圖案通過(guò)如下步驟形成：在導(dǎo)電層或壓電層上沉積光致抗蝕劑，使用光刻工藝執(zhí)行圖案化，然后使用圖案化的光致抗蝕劑作為掩模來(lái)去除不需要的部分。

從而，壓電層123可僅留在第一電極121上。結(jié)果，第一電極可被保留為圍繞壓電層進(jìn)一步突出。

接下來(lái)，在650處，形成第二電極122。

第二電極122可按照預(yù)定圖案通過(guò)如下步驟形成：在壓電層123和第一電極121上形成導(dǎo)電層，在導(dǎo)電層上沉積光致抗蝕劑，使用光刻工藝執(zhí)行圖案化，然后使用圖案化的光致抗蝕劑作為掩模來(lái)去除不需要的部分。

根據(jù)一個(gè)示例，第二電極122可由釕(Ru)形成，但不限于此。例如，可使用諸如金、鉬、鋁、鉑、鈦、鎢、鈀、鉻、鎳、銥等的各種金屬。

接下來(lái)，在660處，在第二電極122和壓電層123上形成保護(hù)層124。

保護(hù)層124可由絕緣材料形成。絕緣材料的示例包含氧化硅基材料、氮化硅基材料和氮化鋁基材料。

然后，在670處，形成連接部180和190。連接部180和190可用于頻率微調(diào)。

第一連接部180和第二連接部190可穿過(guò)保護(hù)層124，以分別結(jié)合到第一電極121和第二電極122。

第一連接部180可通過(guò)如下步驟形成：通過(guò)蝕刻來(lái)部分地去除保護(hù)層124以形成孔，使第一電極121暴露于外部，然后在第一電極上沉積金(Au)、銅(Cu)等。

相似地，第二連接部190也可通過(guò)如下步驟形成：通過(guò)蝕刻來(lái)部分地去除保護(hù)層124以形成孔，使第二電極122暴露于外部，然后在第二電極上沉積金(Au)、銅(Cu)等。

在確認(rèn)諧振部120或?yàn)V波器的特性并且使用連接部180和190執(zhí)行期望的頻率微調(diào)之后，可形成氣隙130。

氣隙130可通過(guò)去除如上所述的犧牲層而形成。結(jié)果，可完成諧振部120。

這里，犧牲層可通過(guò)干蝕刻而去除，但不限于此。

例如，犧牲層可由多晶硅形成。這樣的犧牲層可通過(guò)使用干蝕刻氣體(例如，二氟化氙(XeF₂))來(lái)去除。

同時(shí)，根據(jù)本公開(kāi)的聲波諧振器及其制造方法不限于上述實(shí)施例，并且可進(jìn)行各種變型。

圖3示出了聲波諧振器的另一示例的截面圖，圖4示出了圖3中所示的聲波諧振器的主要部分的放大截面圖。

參照?qǐng)D3和圖4，聲波諧振器200包括：諧振部120，包括第一電極121、第二電極122以及設(shè)置在第一電極與第二電極之間的壓電層123；多個(gè)種子層140，設(shè)置在諧振部120的一側(cè)上；膜150，設(shè)置在種子層140的與諧振部背對(duì)的一側(cè)上。

除了膜150設(shè)置在多個(gè)種子層140之下之外，圖3中示出的聲波諧振器的其余組件與上面參照?qǐng)D1和圖2描述的組件相同。

因此，在描述根據(jù)另一示例的聲波諧振器200時(shí)，與聲波諧振器100的組件相同的組件由相同的標(biāo)號(hào)來(lái)指示。

參照?qǐng)D3和圖4，聲波諧振器200還包括設(shè)置在多個(gè)種子層140的與諧振部120背對(duì)的一側(cè)上的基底110。此外，膜150介于多個(gè)種子層140與基底110之間。

基底110可形成為硅基底或絕緣體上硅(SOI)型基底。

氣隙130形成在基底110與膜150之間，膜的至少一部分可通過(guò)氣隙被設(shè)置為與基底分開(kāi)。

此外，由于諧振部120形成在膜150之上，因此諧振部還可通過(guò)氣隙130與基底110分開(kāi)。

通過(guò)在基底110與膜150之間形成氣隙130，從壓電層123產(chǎn)生的聲波不會(huì)受基底影響。

此外，從諧振部120產(chǎn)生的聲波的反射特性可通過(guò)氣隙130而改善。

由于氣隙130(為空的空間)具有近似于無(wú)窮大的阻抗，因此聲波可保留在諧振部120中，而不會(huì)由于氣隙而損耗。

因此，可通過(guò)氣隙130顯著地減小聲波在縱向方向上的損耗。結(jié)果，可提高諧振部120的品質(zhì)因數(shù)(QF)。

在該示例中，膜150設(shè)置在氣隙130上，以保持氣隙130的形狀，并且提供用于諧振部120的結(jié)構(gòu)支撐。

膜150可由二氧化硅(SiO₂)等形成。

如下所述，在通過(guò)對(duì)犧牲層進(jìn)行蝕刻來(lái)形成氣隙130的示例中，膜可由多個(gè)膜層形成，以使膜150可用作蝕刻阻擋層。

例如，參照?qǐng)D5，膜150包括：第一膜層151，由例如二氧化硅(SiO₂)形成；第二膜層152，由例如氮化硅(SiN_x)形成，并且形成在第一膜層上。

當(dāng)然，還可在基底上形成用作蝕刻阻擋層的阻擋層160，以保護(hù)基底110，阻擋層可包含二氧化硅(SiO_x)、氮化硅(SiN_x)等。

如上所述，諧振部120包括第一電極121、壓電層123和第二電極122，并且諧振部120可通過(guò)自下而上按順序地層壓第一電極、壓電層和第二電極而獲得。

諧振部120可響應(yīng)于施加到第一電極121和第二電極122的信號(hào)使壓電層123發(fā)生諧振，以產(chǎn)生諧振頻率和反諧振頻率。

第一電極121和第二電極122可由諸如金、鉬、釕、鋁、鉑、鈦、鎢、鈀、鉻、鎳、銥等形成。

諧振部120可使用壓電層123的聲波。例如，響應(yīng)于施加到第一電極121和第二電極122的信號(hào)，壓電層123的厚度方向上可產(chǎn)生機(jī)械振動(dòng)，從而產(chǎn)生聲波。

壓電層123可由諸如氧化鋅(ZnO)、氮化鋁(AlN)、二氧化硅(SiO₂)、摻雜的氧化鋅(例如，ZnO)、摻雜的氮化鋁(例如，Sc-AlN、MgZr-AlN、Cr-AlN、Er-AlN、Y-AlN)等的壓電材料形成。

在示出的示例中，諧振部120還包括保護(hù)層124。

保護(hù)層124覆蓋第二電極122，以防止第二電極暴露于外部環(huán)境。

第一電極121和第二電極122延伸到壓電層123的外側(cè)，第一連接部180和第二連接部190分別連接到延伸部分。

第一連接部180和第二連接部190可被設(shè)置為確認(rèn)諧振器和濾波器的特性，以執(zhí)行需要的頻率微調(diào)，但不限于此。

多個(gè)種子層140設(shè)置在諧振部120與膜150之間(即，在第一電極121之下且在膜150上)。

多個(gè)種子層140包括第一種子層141和第二種子層142，可通過(guò)在平坦化的基底110或犧牲層(未示出)上濺射來(lái)沉積第一種子層和第二種子層。

第一種子層141可使用氮化鋁(AlN)、摻雜的氮化鋁(例如，Sc-AlN、MgZr-AlN、Cr-AlN、Er-AlN、Y-AlN)或其它相似的晶體材料(例如，氮氧化鋁(AlON)、二氧化硅(SiO₂)、氮化硅(Si₃N₄)、碳化硅(SiC))等制成。

在示例中，第一種子層由氮化鋁(AlN)形成，第二種子層142由具有與形成第一種子層141的晶格結(jié)構(gòu)相同的晶格結(jié)構(gòu)的材料形成。例如，第二種子層142可由具有相同的晶胞幾何形狀的六方晶系的金屬(例如，鎂(Mg)、鈦(Ti)、鋅(Zn)等)形成。

圖3至圖5示出了其中的第一種子層141堆疊在第二種子層142上的聲波諧振器的示例，但第一種子層和第二種子層的堆疊順序不限于此。另一方面，第二種子層可堆疊在第一種子層上。

在這些示例中，種子層140中的至少一個(gè)由壓電材料形成，以不用作電極而是用作壓電層，從而影響壓電層123的壓電特性。

在種子層的膜厚變得太厚的情況下，對(duì)壓電層123的壓電特性的影響會(huì)增大。因此，根據(jù)這些示例，第一種子層141的厚度設(shè)置在大約至的范圍內(nèi)，以使對(duì)壓電特性的影響不會(huì)增大得超過(guò)預(yù)期。

此外，會(huì)需要由六方晶系的金屬(例如，鈦(Ti)等)形成的第二種子層142僅沿[001]方向(即，堆疊方向)生長(zhǎng)。然而，在第二種子層142的厚度生長(zhǎng)至大于的情況下，除了沿[001]方向之外，第二種子層142還可沿[010]方向生長(zhǎng)，從而增大了與第一種子層141的晶格錯(cuò)配度。

由于使層生長(zhǎng)的厚最終導(dǎo)致在第二種子層142上生長(zhǎng)的第一電極121和壓電層123的結(jié)晶度劣化，因此根據(jù)一個(gè)示例，第二種子層142的厚度設(shè)置為或更小，以使第二種子層142僅沿[001]方向(即，堆疊方向)生長(zhǎng)。

為了增大壓電層123的結(jié)晶度，會(huì)需要確保設(shè)置在壓電層123之下的第一電極121的結(jié)晶度。為此，根據(jù)一個(gè)示例，在第一電極之下使用多個(gè)種子層140。

在該示例中，為了通過(guò)確保壓電層123的結(jié)晶度來(lái)提高kt2值，由例如鈦等(具有低晶格錯(cuò)配度)形成的第二種子層142(即，多個(gè)種子層)可設(shè)置在由例如氮化鋁等形成的第一種子層之下。

根據(jù)一個(gè)示例，在由氮化鋁形成的第一種子層141之下使用由鈦形成的第二種子層142。由于鈦沿[001]方向(即，堆疊方向)生長(zhǎng)，并且鈦和氮化鋁具有低的晶格錯(cuò)配度，因此由氮化鋁形成的第一種子層可沿[001]方向(即，堆疊方向)直接生長(zhǎng)，而無(wú)需最初的多晶生長(zhǎng)。

結(jié)果，確保了由氮化鋁形成的第一種子層141的高結(jié)晶度，并且提高了在第一種子層141上生長(zhǎng)的由鉬形成的第一電極121以及由氮化鋁形成的壓電層123的結(jié)晶度。因此，可獲得高的kt2值，而不會(huì)增大聲波的損耗。

在下文中，將描述制造聲波諧振器的方法的另一示例。

首先，如圖6中的610處，可在基底110上形成犧牲層(未示出)?？墒褂枚趸?、多晶硅、聚合物等作為用于犧牲層的材料。

隨后可通過(guò)蝕刻工藝去除犧牲層，以形成氣隙130。

接下來(lái)，可在基底110上形成膜150。膜150可沉積在基底110和犧牲層上。

可基于形成膜150的材料，在諸如化學(xué)氣相沉積(CVD)、濺射方法等的沉積方法中選擇合適的方法并用作形成膜150的方法。

此外，根據(jù)一個(gè)示例，可形成由例如二氧化硅(SiO₂)形成的第一膜層151并在第一膜層上形成由例如氮化硅(SiN_x)形成的第二膜層152來(lái)作為膜。

此外，多個(gè)種子層140可順序地形成在膜150上。可使用本領(lǐng)域中眾所周知的形成種子層的技術(shù)或工藝(例如，濺射技術(shù))來(lái)制造種子層。

根據(jù)一個(gè)示例，可通過(guò)適當(dāng)?shù)乜刂茷R射的工藝條件(例如，溫度、真空度、電力的強(qiáng)度、注射氣體的量等)，使多個(gè)種子層140僅沿[001]方向(即，堆疊方向)生長(zhǎng)。

這樣，在多個(gè)種子層中的大多數(shù)被定向在期望的方向(即，[001]方向)上的示例中，當(dāng)如下所述在多個(gè)種子層140上形成壓電層123時(shí)，壓電層可具有種子層140的晶體結(jié)構(gòu)，以被調(diào)整成與種子層140的晶體結(jié)構(gòu)相同的晶體結(jié)構(gòu)。

根據(jù)一個(gè)示例，第一種子層141可由氮化鋁(AlN)形成，但不限于此。例如，可使用諸如二氧化硅(SiO₂)、氮化硅(Si₃N₄)、碳化硅(SiC)、氮氧化鋁(AlON)等的各種材料。

此外，根據(jù)另一示例，第二種子層142可由鈦(Ti)形成，但不限于此。例如，可使用諸如鎂(Mg)、鋅(Zn)等的金屬。

然后，可在多個(gè)種子層140上順序地形成第一電極121和壓電層123。

第一電極121可通過(guò)在種子層140上沉積導(dǎo)電層而形成。相似地，壓電層123可通過(guò)在第一電極上沉積壓電材料而形成。

根據(jù)另一示例，第一電極121可由鉬(Mo)材料形成，但不限于此。例如，可使用諸如金、釕、鋁、鉑、鈦、鎢、鈀、鉻、鎳、銥等的各種金屬。

此外，根據(jù)一個(gè)示例，壓電層123可由氮化鋁(AlN)形成，但不限于此。例如，可使用諸如氧化鋅(ZnO)、二氧化硅(SiO₂)、摻雜的氧化鋅(例如，W-ZnO)、摻雜的氮化鋁(例如，Sc-AlN、MgZr-AlN、Cr-AlN、Er-AlN、Y-AlN)等的各種壓電材料。

在該示例中，第一電極121和壓電層123可按照預(yù)定圖案通過(guò)如下步驟形成：在導(dǎo)電層或壓電層上沉積光致抗蝕劑，使用光刻工藝執(zhí)行圖案化，然后使用圖案化的光致抗蝕劑作為掩模去除不需要的部分。

從而，壓電層123可僅留在第一電極121上。結(jié)果，第一電極可被保為圍繞壓電層123進(jìn)一步突出。

接下來(lái)，可形成第二電極122。

第二電極122可按照預(yù)定圖案通過(guò)如下步驟形成：在壓電層123和第一電極121上形成導(dǎo)電層，在導(dǎo)電層上沉積光致抗蝕劑，使用光刻工藝執(zhí)行圖案化，然后使用圖案化的光致抗蝕劑作為掩模去除不需要的部分。

根據(jù)另一示例，第二電極122可由釕(Ru)形成，但不限于此。例如，可使用諸如金、鉬、鋁、鉑、鈦、鎢、鈀、鉻、鎳、銥等的各種金屬。

還可在第二電極122和壓電層123上形成保護(hù)層124。

此外，第一連接部180和第二連接部190可穿過(guò)保護(hù)層124，以分別結(jié)合到第一電極121和第二電極122。

在確認(rèn)諧振部120或?yàn)V波器的特性并且使用連接部180和190執(zhí)行需要的頻率微調(diào)之后，可形成氣隙130。

氣隙130可通過(guò)去除如上所述的犧牲層而形成。結(jié)果，可完成根據(jù)另一實(shí)施例的諧振部120。

在該示例中，犧牲層可通過(guò)干蝕刻而去除，但本說(shuō)明書(shū)不限于此。

根據(jù)一個(gè)示例，犧牲層由多晶硅形成。這樣的犧牲層可通過(guò)使用干蝕刻氣體(例如，二氟化氙(XeF₂))而去除。

當(dāng)通過(guò)對(duì)犧牲層進(jìn)行蝕刻來(lái)形成氣隙130時(shí)，在膜150由多個(gè)膜層形成的情況下，形成在第一膜層151上的第二膜層152可用作蝕刻阻擋層，以保護(hù)形成在第二膜層152上的多個(gè)種子層140免于被蝕刻。

第一膜層151可由例如二氧化硅(SiO₂)等形成，第二膜層152可由例如氮化硅(SiN_x)等形成。然而，本說(shuō)明書(shū)不限于此。

同時(shí)，根據(jù)本說(shuō)明書(shū)的聲波諧振器及其制造方法不限于上述實(shí)施例，可進(jìn)行各種修改。

如上所述，根據(jù)聲波諧振器的示例，由于可確保壓電層的高結(jié)晶度，因此可顯著地減小聲波損耗，并且可提高聲波諧振器的kt2值和性能。

雖然本公開(kāi)包括具體示例，但是對(duì)本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員將明顯的是，在不脫離權(quán)利要求以及其等同物的精神和范圍的情況下，可在形式和細(xì)節(jié)方面對(duì)這些示例做出各種改變。在此描述的示例僅被視為描述意義，而非出于限制的目的。在每個(gè)示例中的特征或方面的描述被視為適用于其它示例中的類似的特征或方面。如果按照不同的順序執(zhí)行描述的技術(shù)、和/或如果按照不同的方式來(lái)組合所描述的系統(tǒng)、結(jié)構(gòu)、裝置或電路、和/或由其它組件或其等同物來(lái)替換或增添所描述的系統(tǒng)、結(jié)構(gòu)、裝置或電路，則可實(shí)現(xiàn)合理的結(jié)果。因此，本公開(kāi)的范圍不由具體實(shí)施方式限定，而是由權(quán)利要求及其等同物限定，并且權(quán)利要求及其等同物的范圍內(nèi)的全部改變將被理解為包括在本公開(kāi)中。