專利名稱：薄膜壓電共振器、其制造方法以及包括其的濾波器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及薄膜壓電共振器、其制造方法以及包括其的濾波器。
背景技術(shù)：
最近，隨著無線技術(shù)的快速發(fā)展，已發(fā)展了實現(xiàn)信息的高速傳輸?shù)姆椒?。隨著傳輸?shù)男畔⒘康脑黾?，已使用射頻(RF)，且要求射頻通信裝置具有小的尺寸和輕的重量。通常，無線裝置包括處理射頻的RF前端(frontend)單元以及處理數(shù)字信號的基帶(BB)單元。BB單元通過數(shù)字信號處理來進行對信號的調(diào)制和解調(diào)。基本上，由于BB單元可以由LSI芯片形成，因此可以容易地使BB單元小尺寸。RF前端對作為模擬信號的射頻信號進行放大或頻率轉(zhuǎn)換。由于很難通過僅使用LSI芯片構(gòu)建RF前端，因此RF前端具有復(fù)雜的結(jié)構(gòu)，其包括多個無源部件，例如振蕩器或濾波器。
通常，作為在移動通信裝置中的RF(射頻)和IF(中頻)濾波器，通常使用表面聲波(SAW)元件。然而，SAW元件的共振頻率與叉指電極之間的距離成反比，在超過1GHz的頻率的頻率區(qū)域內(nèi)，叉指電極之間的距離小于等于1μm。對于近來所要求的用于所用頻率的高頻，很難與所用的頻率相對應(yīng)。由于濾波器使用包含LiTaO3的特定襯底，其基本上是獨立的部件，因此很難減小濾波器的尺寸。
替代SAW元件，作為近來吸引注意力的共振器，存在薄膜壓電共振器，其利用壓電薄膜在厚度方向上的縱向振動。薄膜壓電共振器被稱為體聲波(BAW)元件。在薄膜壓電共振器中，共振頻率由聲速和壓電膜的厚度決定。通常，在1至2μm的厚度下共振頻率對應(yīng)于2GHz，在0.4至0.8μm的厚度下共振頻率對應(yīng)于5GHz。也就是，共振頻率可升高至幾十吉赫茲。此外，薄膜壓電共振器可以容易地在Si襯底上形成，并在減小尺寸的要求方面具有優(yōu)點。
為了使薄膜壓電共振器工作，優(yōu)選薄膜壓電共振器具有這樣的結(jié)構(gòu)，其中壓電薄膜的周圍部分固定，而其中心部分自由振動。為此，已提出形成具有以下結(jié)構(gòu)的薄膜壓電共振器的方法(例如，JP-A 8-148968(KOKAI))。根據(jù)該方法，在薄膜壓電共振器中，在硅襯底上順序沉積下電極、壓電層以及上電極，壓電層的上表面通過上電極接觸空氣，而壓電層的下表面通過下電極接觸空氣，并且在下電極下方提供空腔，或者在襯底處提供用于使下電極露出的空腔。
此外，為了獲得堅固的且具有大Q值的聲波共振器，已提出這樣的制造薄膜壓電共振器的方法，其中通過蝕刻在襯底中形成凹陷(depression)，將犧牲材料填充到凹陷中，沉積導(dǎo)電層和電極層，并從凹陷去除犧牲材料(例如，JP-A 2002-140075(KOKAI))。
例如，如JP-A 8-148968(KOKAI)所公開的，當(dāng)形成貫通襯底的空腔時，需要從襯底的背表面蝕刻襯底。通過利用藥物溶液的濕法蝕刻和利用氟基氣體的干法蝕刻進行從背表面對襯底的蝕刻。在濕法蝕刻中，使用堿液，例如氫氧化鉀(KOH)作為對硅的各向異性蝕刻液，或者四甲基氫氧化銨(TMAH)。在干法蝕刻中，主要使用氟基氣體，例如C4F8、CF4等。當(dāng)通過上述蝕刻形成空腔時，如果考慮批量生產(chǎn)時的加工余量或穩(wěn)定性，需要在下電極下方提供可充分確保Si的蝕刻選擇性的停止層(下文中稱為介電層)，例如SiO2或Si3N4。然而，考慮到在蝕刻硅襯底的背表面時的蝕刻選擇性，如果介電層形成為具有大的厚度，當(dāng)介電層最終殘留在下電極下方時，由于從襯底背表面的蝕刻，發(fā)生膜厚度的稍微減小，且發(fā)生共振器特性的變化。此外，當(dāng)去除介電層時，由于介電層的膜厚度很大，每次蝕刻所需的蝕刻時間增加，這導(dǎo)致生產(chǎn)量的降低。
同時，在介電層的厚度小的情況下，由在襯底的表面?zhèn)刃纬上码姌O、壓電層、上電極時，尤其在形成壓電層時進行的蝕刻導(dǎo)致的介電層也被蝕刻的可能性變大，由此使襯底暴露到外面。當(dāng)襯底暴露時，發(fā)生與金屬例如上電極、接合襯墊(bonding pad)等的相互擴散或者硅化物反應(yīng)，這導(dǎo)致電阻的增大。

發(fā)明內(nèi)容
根據(jù)本發(fā)明的第一方面，一種薄膜壓電共振器包括具有空腔的襯底；第一介電層，設(shè)置在所述襯底上以覆蓋所述空腔；第二介電層，設(shè)置在所述襯底上且設(shè)置在所述空腔的周圍區(qū)域中，且其厚度大于所述第一介電層的厚度；第一電極，設(shè)置在所述第一介電層上和所述空腔上方；壓電層，設(shè)置在所述第一電極上且設(shè)置為延伸至所述第二介電層上的區(qū)域；以及第二電極，設(shè)置在所述壓電層上和所述第一電極上方。
根據(jù)本發(fā)明的第二方面，一種薄膜壓電共振器包括具有空腔的襯底；第一介電層，設(shè)置在所述襯底上以覆蓋所述空腔；第一電極，設(shè)置在所述第一介電層上和所述空腔上方；壓電層，設(shè)置在所述第一電極上；第二電極，設(shè)置在所述壓電層上和所述第一電極上方；以及第二介電層，設(shè)置在激發(fā)部分的周圍區(qū)域中的所述襯底與所述第一介電層之間，所述激發(fā)部分包括所述空腔、所述第一電極、所述壓電層和所述第二電極的重疊區(qū)域，其中所述壓電層設(shè)置在所述第一介電層上并延伸至所述第二介電層的至少一部分上的區(qū)域。
根據(jù)本發(fā)明的第三方面，一種濾波器包括襯底，包括設(shè)置為相互分隔開的多個空腔；第一介電層，設(shè)置在所述襯底上以覆蓋所述多個空腔；第二介電層，設(shè)置在所述襯底上且設(shè)置在所述多個空腔的周圍區(qū)域中，且其厚度大于所述第一介電層的厚度；多個第一電極，分別設(shè)置在所述第一介電層上和所述多個空腔上方；壓電層，設(shè)置在所述多個第一電極上且設(shè)置為延伸至所述第二介電層的至少一部分上的區(qū)域；以及多個第二電極，分別設(shè)置在所述壓電層上和所述多個第一電極上方。
根據(jù)本發(fā)明的第四方面，一種濾波器包括襯底，包括設(shè)置為相互分隔開的多個空腔；第一介電層，設(shè)置在所述襯底上以覆蓋所述多個空腔；多個第一電極，分別設(shè)置在所述第一介電層上和所述多個空腔上方；壓電層，設(shè)置在所述多個第一電極上；多個第二電極，分別設(shè)置在所述壓電層上和所述多個第一電極上方；以及第二介電層，設(shè)置在多個激發(fā)部分的周圍區(qū)域中的所述襯底與所述第一介電層之間，所述多個激發(fā)部分的每一個包括所述空腔、所述第一電極、所述壓電層和所述第二電極的重疊區(qū)域，其中所述壓電層設(shè)置在所述第一介電層上并延伸至所述第二介電層的至少一部分上的區(qū)域。
根據(jù)本發(fā)明的第五方面，一種制造薄膜壓電共振器的方法包括以下步驟在襯底上的設(shè)置激發(fā)部分的區(qū)域處形成第一介電層；在所述第一介電層的周圍區(qū)域中形成其厚度大于所述所述第一介電層的厚度的第二介電層；在所述第一介電層上形成第一電極；在所述第一電極上形成壓電層以延伸至所述第二介電層的至少一部分上的區(qū)域；在所述壓電層上和所述第一電極上方形成第二電極；以及在重疊所述第一電極、所述壓電層和所述第二電極的區(qū)域的至少一部分下方形成貫通所述襯底的空腔。
根據(jù)本發(fā)明的第六方面，一種制造薄膜壓電共振器的方法包括以下步驟在襯底上的設(shè)置激發(fā)部分的區(qū)域處和所述位置的周圍區(qū)域中形成第二介電層；在包括所述第二介電層的所述襯底上形成第一介電層；在所述第一介電層上和其上設(shè)置所述激發(fā)部分的所述第二介電層上方形成第一電極；在所述第一介電層上和所述第一電極上方形成壓電層以延伸至所述第二介電層的至少一部分上的區(qū)域；在所述壓電層上和所述第一電極上方形成第二電極；以及在重疊所述第一電極、所述壓電層和所述第二電極的區(qū)域的至少一部分下方形成貫通所述襯底的空腔。


圖1是根據(jù)本發(fā)明第一實施例的薄膜壓電共振器的平面圖；
圖2是沿圖1的線A-A截取的截面圖；圖3是示例根據(jù)第一實施例制造薄膜壓電共振器的方法的工藝的示意性截面圖；圖4是示例根據(jù)第一實施例制造薄膜壓電共振器的方法的工藝的示意性截面圖；圖5是示例根據(jù)第一實施例制造薄膜壓電共振器的方法的工藝的示意性截面圖；圖6是示例根據(jù)第一實施例制造薄膜壓電共振器的方法的工藝的示意性截面圖；圖7是示例根據(jù)第一實施例制造薄膜壓電共振器的方法的工藝的示意性截面圖；圖8是示例根據(jù)第一實施例制造薄膜壓電共振器的方法的工藝的示意性截面圖；圖9是示例根據(jù)第一實施例制造薄膜壓電共振器的方法的工藝的示意性截面圖；圖10是根據(jù)第一實施例的濾波器的平面圖；圖11是沿圖10的線B-B截取的截面圖；圖12是沿圖10的線C-C截取的截面圖；圖13是沿圖10的線D-D截取的截面圖；圖14是示例根據(jù)第一實施例的濾波器的電路結(jié)構(gòu)的圖；圖15是示例根據(jù)第一實施例制造濾波器的方法的工藝的示意性截面圖；圖16是示例根據(jù)第一實施例制造濾波器的方法的工藝的示意性截面圖；圖17是示例根據(jù)第一實施例制造濾波器的方法的工藝的示意性截面圖；圖18是示例根據(jù)第一實施例制造濾波器的方法的工藝的示意性截面圖；
圖19是示例根據(jù)第一實施例制造濾波器的方法的工藝的示意性截面圖；圖20是示例根據(jù)第一實施例制造濾波器的方法的工藝的示意性截面圖；圖21是根據(jù)第二實施例的薄膜壓電共振器的平面圖；圖22是沿圖21的線E-E截取的截面圖；圖23是示例根據(jù)第二實施例制造薄膜壓電共振器的方法的工藝的示意性截面圖；圖24是示例根據(jù)第二實施例制造薄膜壓電共振器的方法的工藝的示意性截面圖；圖25是示例根據(jù)第二實施例制造薄膜壓電共振器的方法的工藝的示意性截面圖；圖26是示例根據(jù)第二實施例制造薄膜壓電共振器的方法的工藝的示意性截面圖；圖27是示例根據(jù)第二實施例制造薄膜壓電共振器的方法的工藝的示意性截面圖；圖28是示例根據(jù)第二實施例制造薄膜壓電共振器的方法的工藝的示意性截面圖；圖29是示例根據(jù)第二實施例制造薄膜壓電共振器的方法的工藝的示意性截面圖；圖30是示例根據(jù)第二實施例制造薄膜壓電共振器的方法的工藝的示意性截面圖；圖31是根據(jù)第二實施例的濾波器的平面圖；圖32是沿圖31的線F-F截取的截面圖；圖33是實例根據(jù)第二實施例的濾波器的電路結(jié)構(gòu)的方案圖；圖34是示例根據(jù)第二實施例制造濾波器的方法的工藝的示意性截面圖；圖35是示例根據(jù)第二實施例制造濾波器的方法的工藝的示意性截面圖；圖36是示例根據(jù)第二實施例制造濾波器的方法的工藝的示意性截面圖；圖37是示例根據(jù)第二實施例制造濾波器的方法的工藝的示意性截面圖；圖38是示例根據(jù)第二實施例制造濾波器的方法的工藝的示意性截面圖；圖39是示例根據(jù)第二實施例制造濾波器的方法的工藝的示意性截面圖；圖40是示例根據(jù)第二實施例制造濾波器的方法的工藝的示意性截面圖；以及圖41是示例根據(jù)第二實施例制造濾波器的方法的工藝的示意性截面圖。
具體實施例方式
在下文中，將參考

本發(fā)明的優(yōu)選實施例。在整個說明書中，相同的參考的標(biāo)號表示相同的元件。然而，應(yīng)理解，附圖僅僅是示意性的，為了在附圖中具有可識別的尺寸，已調(diào)整了厚度與各層或構(gòu)件的尺寸或者各層或構(gòu)件的比例之間的關(guān)系。因此，可參考下面的說明確定特定厚度或尺寸。此外，在各圖中，厚度與各層或構(gòu)件的尺寸或者各層或構(gòu)件的比例之間的關(guān)系不同。
作為薄膜壓電共振器的共振特性，存在表示壓電強度的電動機械耦合系數(shù)Kt2以及表示共振銳度的Q值。此外，Q值包括在電阻抗變?yōu)闃O小的共振點處的Q值以及在電阻抗變?yōu)闃O大的反共振點處的Q值。當(dāng)結(jié)合共振器以形成濾波器時，濾波器的帶寬與電動機械耦合系數(shù)Kt2成正比，并且?guī)е械牟迦霌p耗與由電動機械耦合系數(shù)Kt2和Q值的乘積表示的性能指數(shù)成反比。電動機械耦合系數(shù)Kt2是材料的特性值。在晶體的純度提高且偏振方向上的晶體取向受到控制從而實現(xiàn)希望的帶寬的情況下，不需要進一步增大電動機械耦合系數(shù)Kt2。因此，需要使Q值增大能夠降低插入損耗的量。影響共振點處的Q值的因素包括壓電物質(zhì)的彈性損耗、電極的彈性損耗以及電極的串聯(lián)電阻。另一方面，影響反共振點處的Q值的因素包括壓電物質(zhì)的彈性損耗、電極的彈性損耗、襯底的電容以及壓電物質(zhì)的介電損耗。根據(jù)本發(fā)明人對實驗數(shù)據(jù)的分析，共振點處的Q值受到下電極的串聯(lián)電阻的很大影響，而反共振點處的Q值受到壓電物質(zhì)的彈性損耗的很大影響。由該檢驗，可確定，如果電極的串聯(lián)電阻由于蝕刻失敗而增大，則共振點處的Q值降低，這影響薄膜壓電共振器的特性。
(第一實施例)(薄膜壓電共振器)將參考圖1至9說明根據(jù)本發(fā)明第一實施例的薄膜壓電共振器1。
如圖1和2所示，薄膜壓電共振器1包括具有空腔1H的襯底2；第一介電層3，設(shè)置在襯底2上以覆蓋空腔1H；第二介電層4，設(shè)置在襯底2上且設(shè)置在空腔1H的周圍區(qū)域中；第一電極5(下電極)，設(shè)置在第一介電層3上和空腔1H上方；壓電層7，設(shè)置在第一電極5上并設(shè)置為延伸至第二介電層4的上表面的至少一部分上的區(qū)域；以及第二電極8(上電極)，設(shè)置在壓電層7上和第一電極5上方。第二介電層4的厚度大于第一介電層3的厚度，且第二介電層4的上表面從襯底2的表面突出。
作為襯底2，實踐上使用例如硅(Si)襯底。通過從襯底2的前表面到其背表面以相同平面形狀貫通襯底2的孔，形成空腔1H。此外，被空腔1H占據(jù)的區(qū)域容納在被第一電極5占據(jù)的區(qū)域中。然而，如果第一電極5可保持在襯底2上，則被空腔1H占據(jù)的區(qū)域可延伸至第一電極5的外側(cè)。
例如，第一介電層3包括這樣的層疊結(jié)構(gòu)，其中層疊具有不同材料的介電層3a和3b。然而，第一介電層3的層疊結(jié)構(gòu)不限于此，其可包括僅僅單層的介電層。如果考慮批量生產(chǎn)時的加工余量和穩(wěn)定性，則第一介電層3優(yōu)選由氧化硅膜或氮化硅膜形成。然而，如果具有介電特性，則第一介電層3的形成材料不限于此，第一介電層3可由氮化鋁膜形成。
第二介電層4設(shè)置在襯底2上且設(shè)置在空腔1H的周圍區(qū)域中。這里，周圍區(qū)域是指以預(yù)定間隙離開激發(fā)部分地設(shè)置在激發(fā)部分附近的區(qū)域。激發(fā)部分構(gòu)造在空腔1H、第一電極5、壓電層7和第二電極8的重疊區(qū)域α的橋部分處。此外，第二介電層4的厚度大于第一介電層3的厚度。第二介電層4可由與第一介電層3的材料相同的材料形成。
第一電極5設(shè)置在第一介電層3上和空腔1H上方，且第一電極5的與空腔1H重疊的區(qū)域α用作有效下電極。這樣的部分用作引出布線9A，該部分由與第一電極5相同的層形成，與第一電極5一體構(gòu)成(電連接至第一電極5)，且設(shè)置在不與空腔1H重疊的區(qū)域中。第一電極5和引出布線9A的每一者均通過利用例如金屬膜如鋁(Al)、鋁合金等作為主體而形成，并具有雙結(jié)構(gòu)，在該雙結(jié)構(gòu)中，壓電層7的下側(cè)是非晶結(jié)構(gòu)，以改善壓電層7的取向。
壓電層7設(shè)置在第一電極5上以與空腔1H重疊，并延伸至第二介電層4的上表面的至少一部分上的區(qū)域。也就是，壓電層7的邊緣部分6設(shè)置在第二介電層4上。此外，壓電層7的邊緣部分6表示在包括第一電極5的上表面的襯底2上形成包含例如氮化鋁(AlN)的膜之后以預(yù)定形狀構(gòu)圖該膜以形成壓電層7的情況下，通過構(gòu)圖蝕刻的加工端部。
第二電極8設(shè)置在壓電層7上和第一電極5的上方，并且第二電極8的與空腔1H重疊的區(qū)域α用作有效上電極。這樣的部分用作引出布線9B，該部分由與第二電極8相同的層形成，與第二電極8一體構(gòu)成(電連接至第二電極8)，且設(shè)置在不與空腔1H重疊的區(qū)域中。第二電極8和引出布線9B的每一者均可通過使用鉬(Mo)而形成。
在薄膜壓電共振器1中，上述激發(fā)部分可通過在第一電極5與第二電極8之間施加電壓而振動，由此獲得作為薄膜壓電共振器1的共振特性。
接下來，將參考圖3至9說明制造薄膜壓電共振器1的方法。在圖3至9中示出的每個截面圖對應(yīng)于沿圖1的線A-A截取的截面圖。
首先，在由例如硅(Si)形成的襯底2上形成作為第一介電層3的疊層，該疊層通過利用熱氧化方法層疊厚度分別為50nm的SiO2膜3a和Si3N4膜3b而獲得(見圖3)。
接著，通過公知的光刻或反應(yīng)離子蝕刻(RIE)對形成的第一介電層3進行構(gòu)圖工藝。接著，在形成激發(fā)部分的第一介電層3的周圍區(qū)域中形成用于使襯底2的表面露出的開口3c(見圖4)。
接著，通過干法氧化，在開口3c中沉積厚度為150nm的用作第二介電層4的SiO2膜，從而形成第二介電層4(見圖5)。
接著，通過RF磁控濺射方法，在第一介電層3和第二介電層4上沉積包含非晶Ta-Al合金和Ni的金屬膜。然后，通過公知的光刻和反應(yīng)離子蝕刻(RIE)對該金屬膜進行構(gòu)圖工藝，從而形成第一電極5和引出布線9A(見圖6)。具體地，可通過利用氟氣體例如C4F8等作為蝕刻氣體的RIE，選擇性地進行對包含非晶Ta-Al合金和Ni的金屬膜的構(gòu)圖工藝。
接著，通過RF磁控濺射方法在包括第一電極5的襯底2上沉積包含AlN的金屬膜，并通過公知的光刻和反應(yīng)離子蝕刻(RIE)對該金屬膜進行構(gòu)圖工藝，從而在第一電極5上形成壓電層17以延伸至第二介電層4的至少一部分上的區(qū)域(見圖7)。壓電層7的厚度取決于共振頻率。如果壓電層7包含AlN且共振頻率約為1.9GHz，則壓電層7的厚度約為2.2μm。
接著，在包括壓電層7的襯底2上沉積包含Ni的金屬膜，并通過公知的光刻和反應(yīng)離子蝕刻(RIE)對該金屬膜進行構(gòu)圖工藝，從而在壓電層7上和第一電極5上方形成第二電極8，并形成電連接至第二電極8的引出布線9B(見圖8)。
此外，通過利用氟氣體的深RIE從襯底2的背表面?zhèn)?0進行蝕刻工藝，從而在與第一電極5、壓電層7和第二電極8重疊的區(qū)域的至少一部分下方在襯底2中形成具有垂直側(cè)壁的截面形狀的空腔1H。接著，通過濕法蝕刻和利用砷化物基氣體的反應(yīng)離子蝕刻，去除保留在空腔1H上的與第一介電層3的下層對應(yīng)的SiO2膜3a，從而完成根據(jù)第一實施例的薄膜壓電共振器1(見圖9)。
作為通過矢量網(wǎng)絡(luò)分析儀(HP8510C)評價由上述方法形成的薄膜壓電共振器的共振特性的結(jié)果，獲得如下的優(yōu)良特性。共振頻率為2.0GHz，電動機械耦合系數(shù)Kt2為6.5％，且在共振點處Q值為1000，而在反共振點處Q值為900。
因此，在根據(jù)第一實施例的薄膜壓電共振器1中，位于第一電極5下方的第一介電層3形成為具有最小的必要厚度，而位于壓電層7的邊緣部分6下方的第二介電層4形成為具有比第一介電層3大的厚度。因此，在形成貫通襯底2的空腔1H時，可以抑制由于位于第一電極5下方的介電層的大厚度而發(fā)生的膜厚度的減小以及由于蝕刻時間的增加而發(fā)生的生產(chǎn)量的降低。此外，在形成壓電層7時，因為可以防止由于介電層的小厚度而發(fā)生的襯底表面的露出，因此可以以高生產(chǎn)率制造具有高性能的薄膜壓電共振器。
(濾波器)接下來，將參考圖10至20說明根據(jù)本發(fā)明第一實施例的濾波器。將根據(jù)本發(fā)明第一實施例的薄膜壓電共振器應(yīng)用于根據(jù)本發(fā)明第一實施例的濾波器。
如圖10至13所示，濾波器11包括襯底12，具有設(shè)置為相互分隔開的多個空腔2H；第一介電層13，設(shè)置在襯底12上以覆蓋空腔2H；第二介電層14，設(shè)置在襯底12上且設(shè)置在多個空腔2H的周圍區(qū)域中；多個第一電極15(下電極)，分別設(shè)置在第一介電層13上和多個空腔2H上方；壓電層17，設(shè)置在多個第一電極15上并延伸至第二介電層14的至少一部分上的區(qū)域；以及多個第二電極18(上電極)，分別設(shè)置在壓電層17上和第一電極15上方。第二介電層14的厚度大于第一介電層13的厚度，且第二介電層14的上表面從襯底12的表面突出。
作為襯底12，實踐上使用例如硅(Si)襯底。通過從襯底12的前表面到其背表面以相同平面形狀貫通襯底12的孔，形成多個空腔2H的每一個。此外，被空腔2H占據(jù)的區(qū)域容納在被第一電極15占據(jù)的區(qū)域中。然而，如果第一電極15可保持在襯底12上，則被空腔2H占據(jù)的區(qū)域可延伸至第一電極15的外側(cè)。
例如，第一介電層13包括這樣的層疊結(jié)構(gòu)，其中層疊具有不同材料的多個介電層13a和13b。然而，第一介電層13的層疊結(jié)構(gòu)不限于此，其可包括僅僅單層的介電層。如果考慮批量生產(chǎn)時的加工余量和穩(wěn)定性，則第一介電層13優(yōu)選由氧化硅膜或氮化硅膜形成。然而，如果具有介電特性，則第一介電層13的形成材料不限于此，第一介電層13可由氮化鋁膜形成。
第二介電層14設(shè)置在襯底12上且設(shè)置在多個空腔2H的周圍區(qū)域中。在這種情況下，周圍區(qū)域是指以預(yù)定間隙離開多個薄膜壓電共振器31-37地設(shè)置在具有激發(fā)部分的多個薄膜壓電共振器31-37附近的區(qū)域。激發(fā)部分構(gòu)造在空腔2H、第一電極15、壓電層17和第二電極18的重疊區(qū)域α的橋部分處。此外，第二介電層14的厚度大于第一介電層13的厚度。第二介電層14可由與第一介電層13的材料相同的材料形成。
第一電極15設(shè)置在第一介電層13上和空腔2H上方，且第一電極15的與空腔2H重疊的區(qū)域α用作有效下電極。這樣的部分用作引出布線19A，該部分由與第一電極15相同的層形成，與第一電極15一體構(gòu)成(電連接至第一電極15)，且設(shè)置在不與空腔2H重疊的區(qū)域中。第一電極15和引出布線19A的每一者均通過利用例如包含鋁(Al)、鋁合金等的金屬膜作為主體而形成，并具有雙結(jié)構(gòu)，在該雙結(jié)構(gòu)中，壓電層17的下側(cè)是非晶結(jié)構(gòu)，以改善壓電層17的取向。
壓電層17設(shè)置在第一電極15上以與空腔2H重疊，并延伸至第二介電層14的至少一部分上的區(qū)域。也就是，壓電層17的邊緣部分16設(shè)置在第二介電層14上。在這種情況下，壓電層17的邊緣部分16表示在包括第一電極15上的區(qū)域的襯底12上形成包含例如氮化鋁(AlN)的膜之后以預(yù)定形狀構(gòu)圖該膜以形成壓電層17的情況下，通過構(gòu)圖蝕刻的加工端部。
第二電極18設(shè)置在壓電層17上和第一電極15的上方，并且第二電極18的與空腔2H重疊的區(qū)域α用作有效上電極。這樣的部分用作引出布線19B，該部分由與第二電極18相同的層形成，與第二電極18一體構(gòu)成(電連接至第二電極18)，且設(shè)置在不與空腔2H重疊的區(qū)域中。第二電極18和引出布線19B的每一者均可通過使用鉬(Mo)而形成。
在濾波器11中，多個薄膜壓電共振器31-37可通過在第一電極15與第二電極18之間施加電壓而振動，從而獲得作為濾波器11的共振特性。
如圖14所示，濾波器11具有這樣的結(jié)構(gòu)，其中三個薄膜壓電共振器32、34和36相互串聯(lián)電連接，且四個薄膜壓電共振器31、33、35和37相互并聯(lián)電連接。也就是，濾波器11包括七個薄膜壓電共振器31-37。
接下來，將參考圖15至20說明制造濾波器11的方法。在圖15至20中示出的每個截面圖對應(yīng)于沿圖10的線C-C截取的截面圖。
首先，在由例如硅(Si)形成的襯底12上形成作為第一介電層13的疊層，該疊層通過利用熱氧化方法層疊厚度分別為50nm的SiO2膜13a和Si3N4膜13b而獲得(見圖15)。接著，通過公知的光刻或反應(yīng)離子蝕刻(RIE)對形成的第一介電層13進行構(gòu)圖工藝。接著，在形成激發(fā)部分的第一介電層13的周圍區(qū)域中形成用于使襯底12的表面露出的開口13c(見圖16)。
接著，通過干法氧化，在開口13c中沉積厚度為150nm的用作第二介電層14的SiO2膜，從而形成第二介電層14(見圖17)。
接著，通過RF磁控濺射方法，在第一介電層13和第二介電層14上沉積包含非晶Ta-Al合金和Ni的金屬膜。然后，通過公知的光刻和反應(yīng)離子蝕刻(RIE)對該金屬膜進行構(gòu)圖工藝，從而在用于形成激發(fā)部分的預(yù)定位置形成第一電極15和引出布線19A(見圖18)。具體地，可通過利用氟氣體例如C4F8等作為蝕刻氣體的RIE，選擇性地進行對包含非晶Ta-Al合金和Ni的金屬膜的構(gòu)圖工藝。
接著，通過RF磁控濺射方法在包括第一電極15的襯底12上沉積包含AlN的金屬膜，并通過公知的光刻和反應(yīng)離子蝕刻(RIE)對該金屬膜進行構(gòu)圖工藝，從而在第一電極15上形成壓電層17以延伸至第二介電層14的至少一部分上的區(qū)域(見圖19)。壓電層17的厚度取決于共振頻率。如果壓電層17包含AlN且共振頻率約為1.9GHz，則壓電層17的厚度約為2.2μm。
接著，在包括壓電層17的襯底12上沉積包含Ni的金屬膜，并通過公知的光刻和反應(yīng)離子蝕刻(RIE)對該金屬膜進行構(gòu)圖工藝，從而在壓電層17上和第一電極15上方形成第二電極18，并形成電連接至第二電極18的引出布線9B。
此外，通過利用氟氣體的深RIE從襯底12的背表面?zhèn)?0進行蝕刻工藝，從而在與每個第一電極15、壓電層17和每個第二電極18重疊的區(qū)域的至少一部分下方在襯底12中形成各具有垂直側(cè)壁的截面形狀的多個空腔2H。接著，通過濕法蝕刻和利用砷化物基氣體的反應(yīng)離子蝕刻，去除保留在空腔2H上的與第一介電層13的下層對應(yīng)的SiO2膜13a，從而完成根據(jù)第一實施例的濾波器11(見圖20)。
作為通過矢量網(wǎng)絡(luò)分析儀(HP8510C)評價由上述方法形成的薄膜壓電共振器的共振特性的結(jié)果，獲得如下的優(yōu)良特性。共振頻率為2.0GHz，電動機械耦合系數(shù)Kt2為6.5％，且在共振點處Q值為1000，而在反共振點處Q值為900。
因此，在根據(jù)第一實施例的濾波器11中，位于第一電極15下方的第一介電層13形成為具有最小的必要厚度，而位于壓電層17的邊緣部分16下方的第二介電層14形成為具有比第一介電層13大的厚度。因此，在形成貫通襯底12的多個空腔2H時，可以抑制由于位于第一電極15下方的介電層的大厚度而發(fā)生的膜厚度的減小以及由于蝕刻時間的增加而發(fā)生的生產(chǎn)量的降低。此外，在形成壓電層17時，因為可以防止由于介電層的小厚度而發(fā)生的襯底表面的露出，因此可以以高生產(chǎn)率制造具有高性能的濾波器。
(第二實施例)(薄膜壓電共振器)將參考圖21至30說明根據(jù)本發(fā)明第二實施例的薄膜壓電共振器21。
如圖21和22所示，薄膜壓電共振器21包括具有空腔3H的襯底22；第一介電層23，設(shè)置在襯底22上以覆蓋空腔3H；第一電極25，設(shè)置在第一介電層23上和空腔3H上方；壓電層27，設(shè)置在第一電極25上；第二電極28，設(shè)置在壓電層27上和第一電極25上方；以及第二介電層24，設(shè)置在激發(fā)部分的周圍區(qū)域中的襯底22與第一介電層23之間，該激發(fā)部分包括空腔3H、第一電極25、壓電層27和第二電極28的重疊區(qū)域α。壓電層27設(shè)置在第一介電層23上并延伸至第二介電層24的至少一部分上方的區(qū)域。
作為襯底22，實踐上使用例如硅(Si)襯底?？涨?H包括從襯底22的前表面到其背表面以相同平面形狀貫通襯底22的孔。此外，被空腔3H占據(jù)的區(qū)域容納在被第一電極25占據(jù)的區(qū)域中。然而，如果第一電極25可保持在襯底22上，則被空腔3H占據(jù)的區(qū)域可延伸至第一電極25的外側(cè)。
例如，第一介電層23包括例如具有單層的介電層。然而，第一介電層23的結(jié)構(gòu)不限于單層結(jié)構(gòu)，第一介電層23可包括其中層疊多個介電層的層疊結(jié)構(gòu)。如果考慮批量生產(chǎn)時的加工余量和穩(wěn)定性，則第一介電層23優(yōu)選由氧化硅膜或氮化硅膜形成。然而，如果具有介電特性，則第一介電層23的形成材料不限于此，第一介電層23可由氮化鋁膜形成。
第二介電層24設(shè)置在激發(fā)部分的周圍區(qū)域中的襯底22與第一介電層23之間，該激發(fā)部分包括空腔3H、第一電極25、壓電層27和第二電極28的重疊區(qū)域α。第二介電層24可由與第一介電層23的材料相同的材料形成。第二介電層24的上表面從襯底22的表面突出。
第一電極25設(shè)置在第一介電層23上和空腔3H上方，且第一電極25的與空腔3H重疊的區(qū)域α用作有效下電極。這樣的部分用作引出布線29A，該部分由與第一電極25相同的層形成，與第一電極25一體構(gòu)成(電連接至第一電極25)，且設(shè)置在不與空腔3H重疊的區(qū)域中。第一電極25和引出布線29A的每一者均通過利用例如包含鋁(Al)、鋁合金等的金屬膜作為主體而形成，并具有雙結(jié)構(gòu)，在該雙結(jié)構(gòu)中，壓電層27的下側(cè)是非晶結(jié)構(gòu)，以改善壓電層27的取向。
壓電層27設(shè)置在第一電極25上以與空腔3H重疊。壓電層27還設(shè)置在第一介電層上并延伸至第二介電層24的至少一部分上方的區(qū)域。也就是，壓電層27的邊緣部分26設(shè)置在包括第二介電層24的第一介電層23上。此外，壓電層27的邊緣部分26表示在包括第一電極25上的區(qū)域的襯底22上形成包含例如氮化鋁(AlN)的膜之后以預(yù)定形狀構(gòu)圖該膜以形成壓電層27的情況下，通過構(gòu)圖蝕刻的加工端部。
第二電極28設(shè)置在壓電層27上和第一電極25上方，并且第二電極28的與空腔3H重疊的區(qū)域α用作有效上電極。這樣的部分用作引出布線29B，該部分由與第二電極28相同的層形成，與第二電極28一體構(gòu)成(電連接至第二電極28)，且設(shè)置在不與空腔3H重疊的區(qū)域中。第二電極28和引出布線29B的每一者均可通過使用鉬(Mo)而形成。
在薄膜壓電共振器21中，上述激發(fā)部分可通過在第一電極25與第二電極28之間施加電壓而振動。另外，可獲得作為薄膜壓電共振器21的共振特性。
接下來，將參考圖23至30說明制造薄膜壓電共振器21的方法。在圖23至30中示出的每個截面圖對應(yīng)于沿圖21的線E-E截取的截面圖。
首先，通過熱氧化方法在由例如硅(Si)形成的襯底22上形成厚度分別為50nm的SiO2膜23a和Si3N4膜23b(見圖23)。接著，通過公知的光刻或反應(yīng)離子蝕刻(RIE)對形成的SiO2膜23a和Si3N4膜23b進行構(gòu)圖工藝。接著，在形成激發(fā)部分的部分及其周圍區(qū)域中形成用于使襯底22的表面露出的開口23c(見圖24)。
接著，通過干法氧化，在開口23c中沉積厚度為150nm的用作第二介電層24的SiO2膜，從而形成第二介電層24(見圖25)。
接著，通過公知的光刻或反應(yīng)離子蝕刻(RIE)，完全去除形成的SiO2膜23a和Si3N4膜23b，然后通過CVD方法在襯底22上形成厚度為100nm的成為第一介電層23的SiO2膜23d(見圖26)。
接著，通過RF磁控濺射方法，在第一介電層23上沉積包含非晶Ta-Al合金和Ni的金屬膜。然后，通過公知的光刻和反應(yīng)離子蝕刻(RIE)對該金屬膜進行構(gòu)圖工藝，從而形成第一電極25和引出布線29A(見圖27)。具體地，可通過利用氟氣體例如C4F8等作為蝕刻氣體的RIE，選擇性地進行對包含非晶Ta-Al合金和Ni的金屬膜的構(gòu)圖工藝。
接著，通過RF磁控濺射方法在包括第一電極25的襯底22上沉積包含AlN的金屬膜，并通過公知的光刻和反應(yīng)離子蝕刻(RIE)對該金屬膜進行構(gòu)圖工藝，從而在第一電極25上形成壓電層27，使得邊緣26延伸至第二介電層24的至少一部分上方的區(qū)域(見圖28)。壓電層27的厚度取決于共振頻率。如果壓電層27包含AlN且共振頻率約為1.9GHz，則壓電層27的厚度約為2.2μm。
接著，在包括壓電層27的襯底22上沉積包含Ni的金屬膜，并通過公知的光刻和反應(yīng)離子蝕刻(RIE)對該金屬膜進行構(gòu)圖工藝，從而在壓電層27上和第一電極25上方形成第二電極28，并形成電連接至第二電極28的引出布線29B(見圖29)。
此外，通過利用氟氣體的深RIE從襯底22的背表面30蝕刻激發(fā)部分的區(qū)域處的襯底22，從而形成具有垂直側(cè)壁的截面形狀的空腔3H。接著，通過濕法蝕刻和利用砷化物基氣體的反應(yīng)離子蝕刻，去除保留在空腔3H上的第二介電層24，從而完成根據(jù)第二實施例的薄膜壓電共振器21(見圖30)。
作為通過矢量網(wǎng)絡(luò)分析儀(HP8510C)評價由上述方法形成的薄膜壓電共振器的共振特性的結(jié)果，獲得如下的優(yōu)良特性。共振頻率為2.0GHz，電動機械耦合系數(shù)Kt2為6.5％，且在共振點處Q值為1000，而在反共振點處Q值為900。
因此，在根據(jù)第二實施例的薄膜壓電共振器21中，位于第一電極25下方的第一介電層23形成為具有最小的必要厚度，而位于壓電層27的邊緣部分26下方的介電層由包括第一介電層23和第二介電層24的層疊結(jié)構(gòu)形成。因此，在形成貫通襯底22的空腔3H時，可以抑制由于位于第一電極25下方的介電層的大厚度而發(fā)生的膜厚度的減小以及由于蝕刻時間的增加而發(fā)生的生產(chǎn)量的降低。此外，在形成壓電層27時，因為可以防止由于介電層的小厚度而發(fā)生的襯底表面的露出，因此可以以高生產(chǎn)率制造具有高性能的薄膜壓電共振器。
此外，在根據(jù)本發(fā)明第二實施例的薄膜壓電共振器21中，在形成共振部分的部分中預(yù)先形成第二介電層24和第一介電層23，在第一介電層23上和第二介電層24上方形成第一電極25、壓電層27和第二電極28，并且通過蝕刻去除位于第一電極25下方的第二介電層24。因此，當(dāng)從襯底22的背表面?zhèn)?0進行蝕刻工藝時，即使由于制造加工等的變差而使空腔3H的位置偏離，也不影響激發(fā)部分，這精確地形成激發(fā)部分。
優(yōu)選地，第二介電層24的厚度大于第一介電層23的厚度。因此，可以防止在形成壓電層27時由于介電層的小厚度而發(fā)生的襯底表面的露出。
(濾波器)將參考圖31至41說明根據(jù)本發(fā)明第二實施例的濾波器41，將根據(jù)本發(fā)明第二實施例的薄膜壓電共振器應(yīng)用于根據(jù)本發(fā)明第二實施例的濾波器。。
如圖31至32所示，濾波器41包括具有設(shè)置為相互分隔開的多個空腔4H的襯底42；第一介電層43，設(shè)置在襯底42上以覆蓋多個空腔4H；多個第一電極45，分別設(shè)置在第一介電層43上和多個空腔4H上方；壓電層47，設(shè)置在多個第一電極45上；多個第二電極48，分別設(shè)置在多個第一電極45和壓電層47上；以及第二介電層44，設(shè)置在多個激發(fā)部分的周圍區(qū)域中的襯底42與第一介電層43之間，所述多個激發(fā)部分的每一個包括空腔4H、第一電極45、壓電層47和第二電極48的重疊區(qū)域α。壓電層47設(shè)置在第一介電層43上以延伸至第二介電層44的至少一部分上方的區(qū)域。
作為襯底42，實踐上使用例如硅(Si)襯底。多個空腔4H中的每一個包括從襯底42的前表面到其背表面以相同平面形狀貫通襯底42的孔。此外，被空腔4H占據(jù)的區(qū)域容納在被第一電極45占據(jù)的區(qū)域中。然而，如果第一電極45可保持在襯底42上，則被空腔4H占據(jù)的區(qū)域可延伸至第一電極45的外側(cè)。
例如，第一介電層43包括例如具有單層的介電層。然而，第一介電層43的結(jié)構(gòu)不限于單層結(jié)構(gòu)，第一介電層43可包括其中層疊多個介電層的層疊結(jié)構(gòu)。如果考慮批量生產(chǎn)時的加工余量和穩(wěn)定性，則第一介電層43優(yōu)選由氧化硅膜或氮化硅膜形成。然而，如果具有介電特性，則第一介電層43的形成材料不限于此，第一介電層43可由氮化鋁膜形成。
使第二介電層44以預(yù)定間隙離開多個薄膜壓電共振器51-57地設(shè)置在具有多個激發(fā)部分的薄膜壓電共振器51-57的周圍區(qū)域中的襯底42與第一介電層43之間。在這種情況下，多個激發(fā)部分的每一個包括空腔4H、第一電極45、壓電層47和第二電極48的重疊區(qū)域α。第二介電層44可由與第一介電層43的材料相同的材料形成。第二介電層44的上表面從襯底42的表面突出。
第一電極45分別設(shè)置在第一介電層43上和空腔4H上方，且第一電極45的與空腔4H重疊的區(qū)域α用作有效下電極。這樣的部分用作引出布線49A，該部分由與第一電極45相同的層形成，與第一電極45一體構(gòu)成(電連接至第一電極45)，且設(shè)置在不與空腔4H重疊的區(qū)域中。第一電極45和引出布線49A的每一者均通過利用例如包含鋁(Al)、鋁合金等的金屬膜作為主體而形成，并具有雙結(jié)構(gòu)，在該雙結(jié)構(gòu)中，壓電層47的下側(cè)是非晶結(jié)構(gòu)，以改善壓電層47的取向。
壓電層47設(shè)置在多個第一電極45上以與空腔4H重疊。壓電層47還設(shè)置在第一介電層43上并延伸至第二介電層44的至少一部分上方的區(qū)域。也就是，壓電層47的邊緣部分46設(shè)置在包括第二介電層44的第一介電層43上。此外，壓電層47的邊緣部分46表示在包括第一電極45上的區(qū)域的襯底42上形成包含例如氮化鋁(AlN)的膜之后以預(yù)定形狀構(gòu)圖該膜以形成壓電層47的情況下，通過構(gòu)圖蝕刻的加工端部。
第二電極48分別設(shè)置在壓電層47上和第一電極45上方，并且第二電極48的與空腔4H重疊的區(qū)域α用作有效上電極。這樣的部分用作引出布線49B，該部分由與第二電極48相同的層形成，與第二電極48一體構(gòu)成(電連接至第二電極48)，且設(shè)置在不與空腔4H重疊的區(qū)域中。第二電極48和引出布線49B的每一者均可通過使用鉬(Mo)而形成。
在濾波器41中，上述激發(fā)部分可通過在第一電極45與第二電極48之間施加電壓而振動。另外，可獲得作為濾波器21的共振特性。
如圖33所示，濾波器41具有這樣的結(jié)構(gòu)，其中三個薄膜壓電共振器52、54和56相互串聯(lián)電連接，且四個薄膜壓電共振器51、53、55和57相互并聯(lián)電連接。也就是，濾波器41包括七個薄膜壓電共振器51-57。
接下來，將參考圖34至41說明制造濾波器41的方法。在圖34至41中示出的每個截面圖對應(yīng)于沿圖31的線F-F截取的截面圖。
首先，通過熱氧化方法在由例如硅(Si)形成的襯底42上形成厚度分別為50nm的SiO2膜43a和Si3N4膜43b(見圖34)。接著，通過公知的光刻或反應(yīng)離子蝕刻(RIE)對形成的SiO2膜43a和Si3N4膜43b進行構(gòu)圖工藝。接著，在形成激發(fā)部分的部分及其周圍區(qū)域中形成用于使襯底42的表面露出的開口43c(見圖35)。
接著，通過干法氧化，在開口43c中沉積厚度為150nm的用作第二介電層44的SiO2膜，從而形成第二介電層44(見圖36)。
接著，通過公知的光刻或反應(yīng)離子蝕刻(RIE)，完全去除形成的SiO2膜43a和Si3N4膜43b，然后通過CVD方法在襯底42上形成厚度為100nm的成為第一介電層43的SiO2膜43d(見圖37)。
接著，通過RF磁控濺射方法，在第一介電層43上沉積包含非晶Ta-Al合金和Ni的金屬膜。然后，通過公知的光刻和反應(yīng)離子蝕刻(RIE)對該金屬膜進行構(gòu)圖工藝，從而形成第一電極45和引出布線49A(見圖38)。具體地，可通過利用氟氣體例如C4F8等作為蝕刻氣體的RIE，選擇性地進行對包含非晶Ta-Al合金和Ni的金屬膜的構(gòu)圖工藝。
接著，通過RF磁控濺射方法在包括第一電極45的襯底42上沉積包含AlN的金屬膜，并通過公知的光刻和反應(yīng)離子蝕刻(RIE)對該金屬膜進行構(gòu)圖工藝，從而形成壓電層47，使得邊緣46延伸至第二介電層44的至少一部分上方的區(qū)域(見圖39)。壓電層47的厚度取決于共振頻率。如果壓電層47包含AlN且共振頻率約為1.9GHz，則壓電層47的厚度約為2.2μm。
接著，在包括壓電層47的襯底42上沉積包含Ni的金屬膜，并通過公知的光刻和反應(yīng)離子蝕刻(RIE)對該金屬膜進行構(gòu)圖工藝，從而在壓電層47上和第一電極45上方形成第二電極48，并形成電連接至第二電極48的引出布線49B(見圖40)。
此外，通過利用氟氣體的深RIE從襯底42的背表面50蝕刻激發(fā)部分的區(qū)域處的襯底42，從而形成具有垂直側(cè)壁的截面形狀的空腔4H。接著，通過濕法蝕刻和利用砷化物基氣體的反應(yīng)離子蝕刻，去除保留在空腔4H上的第二介電層44，從而完成根據(jù)第二實施例的濾波器41(見圖41)。
作為通過矢量網(wǎng)絡(luò)分析儀(HP8510C)評價由上述方法形成的薄膜壓電共振器的共振特性的結(jié)果，獲得如下的優(yōu)良特性。共振頻率為2.0GHz，電動機械耦合系數(shù)Kt2為6.5％，且在共振點處Q值為1000，而在反共振點處Q值為900。
因此，在根據(jù)第二實施例的濾波器41中，位于第一電極45下方的第一介電層43形成為具有最小的必要厚度，而位于壓電層47的邊緣部分46下方的介電層由包括第一介電層43和第二介電層44的層疊結(jié)構(gòu)形成。因此，在形成貫通襯底42的空腔4H時，可以抑制由于位于第一電極45下方的介電層的大厚度而發(fā)生的膜厚度的減小以及由于蝕刻時間的增加而發(fā)生的生產(chǎn)量的降低。此外，在形成壓電層47時，因為可以防止由于介電層的小厚度而發(fā)生的襯底表面的露出，因此可以以高生產(chǎn)率制造具有高性能的薄膜壓電共振器。
此外，在根據(jù)本發(fā)明第二實施例的濾波器41中，在形成共振部分的部分中預(yù)先形成第二介電層44和第一介電層43，在第一介電層43上和第二介電層44上方形成第一電極45、壓電層47和第二電極48，并且通過蝕刻去除位于第一電極45下方的第二介電層44。因此，當(dāng)從襯底42的背表面?zhèn)?0進行蝕刻工藝時，即使由于制造加工等的變差而使空腔4H的位置偏離，也不影響激發(fā)部分，這精確地形成激發(fā)部分。
優(yōu)選地，第二介電層44的厚度大于第一介電層43的厚度。因此，可以防止在形成壓電層47時由于介電層的小厚度而發(fā)生的襯底表面的露出。
權(quán)利要求
1.一種薄膜壓電共振器，包括具有空腔的襯底；第一介電層，設(shè)置在所述襯底上以覆蓋所述空腔；第二介電層，設(shè)置在所述襯底上且設(shè)置在所述空腔的周圍區(qū)域中，且其厚度大于所述第一介電層的厚度；第一電極，設(shè)置在所述第一介電層上和所述空腔上方；壓電層，設(shè)置在所述第一電極上且設(shè)置為延伸至所述第二介電層上的區(qū)域；以及第二電極，設(shè)置在所述壓電層上和所述第一電極上方。
2.根據(jù)權(quán)利要求1的共振器，其中所述第一介電層包括設(shè)置在除了所述空腔上之外的所述襯底上的第一層，以及設(shè)置在所述第一層和所述空腔上的第二層。
3.根據(jù)權(quán)利要求1的共振器，其中所述第二介電層的上表面從所述襯底的表面突出。
4.一種薄膜壓電共振器，包括具有空腔的襯底；第一介電層，設(shè)置在所述襯底上以覆蓋所述空腔；第一電極，設(shè)置在所述第一介電層上和所述空腔上方；壓電層，設(shè)置在所述第一電極上；第二電極，設(shè)置在所述壓電層上和所述第一電極上方；以及第二介電層，設(shè)置在激發(fā)部分的周圍區(qū)域中的所述襯底與所述第一介電層之間，所述激發(fā)部分包括所述空腔、所述第一電極、所述壓電層和所述第二電極的重疊區(qū)域，其中所述壓電層設(shè)置在所述第一介電層上并延伸至所述第二介電層的至少一部分上的區(qū)域。
5.根據(jù)權(quán)利要求4的共振器，其中所述第二介電層的厚度大于所述第一介電層的厚度。
6.根據(jù)權(quán)利要求4的共振器，其中所述第二介電層的上表面從所述襯底的表面突出。
7.一種濾波器，包括襯底，包括設(shè)置為相互分隔開的多個空腔；第一介電層，設(shè)置在所述襯底上以覆蓋所述多個空腔；第二介電層，設(shè)置在所述襯底上且設(shè)置在所述多個空腔的周圍區(qū)域中，且其厚度大于所述第一介電層的厚度；多個第一電極，分別設(shè)置在所述第一介電層上和所述多個空腔上方；壓電層，設(shè)置在所述多個第一電極上且設(shè)置為延伸至所述第二介電層的至少一部分上的區(qū)域；以及多個第二電極，分別設(shè)置在所述壓電層上和所述多個第一電極上方。
8.根據(jù)權(quán)利要求7的濾波器，其中所述第一介電層包括設(shè)置在除了所述空腔上之外的所述襯底上的第一層，以及設(shè)置在所述第一層和所述空腔上的第二層。
9.根據(jù)權(quán)利要求7的濾波器，其中所述第二介電層的上表面從所述襯底的表面突出。
10.一種濾波器，包括襯底，包括設(shè)置為相互分隔開的多個空腔；第一介電層，設(shè)置在所述襯底上以覆蓋所述多個空腔；多個第一電極，分別設(shè)置在所述第一介電層上和所述多個空腔上方；壓電層，設(shè)置在所述多個第一電極上；多個第二電極，分別設(shè)置在所述壓電層上和所述多個第一電極上方；以及第二介電層，設(shè)置在多個激發(fā)部分的周圍區(qū)域中的所述襯底與所述第一介電層之間，所述多個激發(fā)部分的每一個包括所述空腔、所述第一電極、所述壓電層和所述第二電極的重疊區(qū)域，其中所述壓電層設(shè)置在所述第一介電層上并延伸至所述第二介電層的至少一部分上的區(qū)域。
11.根據(jù)權(quán)利要求10的濾波器，其中所述第二介電層的厚度大于所述第一介電層的厚度。
12.根據(jù)權(quán)利要求10的濾波器，其中所述第二介電層的上表面從所述襯底的表面突出。
13.一種制造薄膜壓電共振器的方法，包括以下步驟在襯底上的設(shè)置激發(fā)部分的區(qū)域處形成第一介電層；在所述第一介電層的周圍區(qū)域中形成其厚度大于所述所述第一介電層的厚度的第二介電層；在所述第一介電層上形成第一電極；在所述第一電極上形成壓電層以延伸至所述第二介電層的至少一部分上的區(qū)域；在所述壓電層上和所述第一電極上方形成第二電極；以及在重疊所述第一電極、所述壓電層和所述第二電極的區(qū)域的至少一部分下方形成貫通所述襯底的空腔。
14.根據(jù)權(quán)利要求13的方法，其中所述形成所述第一介電層包括在所述襯底上形成第一層以及在所述第一層上形成第二層；以及所述形成空腔包括去除在所述空腔上的區(qū)域處的所述第一層。
15.根據(jù)權(quán)利要求13的方法，其中所述形成所述第二介電層包括去除在所述周圍區(qū)域處的所述第一介電層，并在所述第一介電層的被去除區(qū)域處形成所述第二介電層。
16.一種制造薄膜壓電共振器的方法，包括以下步驟在襯底上的設(shè)置激發(fā)部分的區(qū)域處和所述位置的周圍區(qū)域中形成第二介電層；在包括所述第二介電層的所述襯底上形成第一介電層；在所述第一介電層上和其上設(shè)置所述激發(fā)部分的所述第二介電層上方形成第一電極；在所述第一介電層上和所述第一電極上方形成壓電層以延伸至所述第二介電層的至少一部分上的區(qū)域；在所述壓電層上和所述第一電極上方形成第二電極；以及在重疊所述第一電極、所述壓電層和所述第二電極的區(qū)域的至少一部分下方形成貫通所述襯底的空腔。
17.根據(jù)權(quán)利要求16的方法，其中所述形成所述空腔包括，在去除在設(shè)置所述激發(fā)部分的區(qū)域處的所述第二介電層時去除所述襯底。
18.根據(jù)權(quán)利要求16的方法，其中所述形成所述第二介電層包括以下步驟在所述襯底上形成第三介電層；在所述周圍區(qū)域和所述激發(fā)部分處去除所述第三介電層；在所述周圍區(qū)域和所述激發(fā)部分處形成所述第二介電層；以及去除保留在所述襯底上的所述第三介電層。
全文摘要
一種薄膜壓電共振器包括具有空腔的襯底；第一介電層，設(shè)置在所述襯底上以覆蓋所述空腔；第二介電層，設(shè)置在所述襯底上且設(shè)置在所述空腔的周圍區(qū)域中，且其厚度大于所述第一介電層的厚度；第一電極，設(shè)置在所述第一介電層上和所述空腔上方；壓電層，設(shè)置在所述第一電極上且設(shè)置為延伸至所述第二介電層上的區(qū)域；以及第二電極，設(shè)置在所述壓電層上和所述第一電極上方。
文檔編號H03H9/58GK101026371SQ20071007915
公開日2007年8月29日 申請日期2007年2月14日 優(yōu)先權(quán)日2006年2月20日
發(fā)明者佐野賢也, 板谷和彥, 尾原亮一, 川久保隆 申請人:株式會社東芝