声波谐振器及用于制造声波谐振器的方法
阅读：1031发布：2020-06-15
专利汇可以提供声波谐振器及用于制造声波谐振器的方法专利检索，专利查询，专利分析的服务。并且本 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：膜层，设置在绝缘层上；腔，通过所述绝缘层和所述膜层形成；谐振部，设置在所述腔上，并具有堆叠在所述腔上的第一 电极 、压电层和第二电极；保护层，设置在所述谐振部上；以及疏 水 层，形成在所述保护层上。，下面是声波谐振器及用于制造声波谐振器的方法专利的具体信息内容。
1.一种声波谐振器，包括：
膜层，设置在绝缘层上；
腔，通过所述绝缘层和所述膜层形成；
谐振部，设置在所述腔上，并包括堆叠在所述腔上的第一电极、压电层和第二电极；
保护层，设置在所述谐振部上；以及
疏水层，设置在所述保护层上。
2.根据权利要求1所述的声波谐振器，其中，所述疏水层还设置在所述腔的上表面上。
3.根据权利要求2所述的声波谐振器，其中，所述疏水层还设置在所述腔的侧表面和下表面的至少部分上。
4.根据权利要求1所述的声波谐振器，其中，所述疏水层是自组装单层。
5.根据权利要求1所述的声波谐振器，其中，所述疏水层包括氟组分。
6.根据权利要求5所述的声波谐振器，其中，所述疏水层还包括硅组分。
7.根据权利要求1所述的声波谐振器，其中，所述谐振部包括中央部和从所述中央部向外延伸的延伸部，其中，插入层设置在所述压电层下方，并且
其中，所述压电层包括：压电部，设置在所述中央部中；以及弯曲部，设置在所述延伸部中，并沿着所述插入层的边缘从所述压电部倾斜地延伸。
8.一种用于制造声波谐振器的方法，所述方法包括：
在绝缘层上设置牺牲层，并形成穿过所述牺牲层的图案；
在所述牺牲层上设置膜层；
在所述膜层上堆叠第一电极、压电层和第二电极，以形成谐振部；
去除所述牺牲层的一部分，以形成腔；
在所述谐振部上设置保护层；以及
在所述保护层上设置疏水层。
9.根据权利要求8所述的方法，其中，设置所述疏水层的步骤包括：在所述保护层上设置氟碳官能团。
10.根据权利要求8所述的方法，其中，设置所述疏水层的步骤包括：在形成所述疏水层之前，使用具有硅头的前驱体对所述保护层进行表面处理。
11.根据权利要求8所述的方法，所述方法还包括：在所述腔的上表面上设置所述疏水层。
12.根据权利要求11所述的方法，所述方法还包括：在所述腔的侧表面和下表面的至少部分上设置所述疏水层。
13.根据权利要求8所述的方法，其中，所述疏水层是自组装单层。
14.根据权利要求8所述的方法，所述方法还包括：在设置所述疏水层之前进行修整。
15.根据权利要求8所述的方法，其中，形成所述谐振部的步骤包括：
在所述膜层上设置所述第一电极；
设置包括堆叠在所述第一电极上的压电部和从所述压电部的边界倾斜地延伸的弯曲部的所述压电层；以及
在所述压电层上设置所述第二电极。
16.根据权利要求15所述的方法，所述方法还包括：在设置所述压电层之前，在所述弯曲部下方设置插入层，
其中，所述弯曲部包括沿着所述插入层的边缘的倾斜表面。
17.一种声波谐振器，包括：
膜层，设置在绝缘层上；
腔，通过所述绝缘层和所述膜层形成；以及
谐振部，设置在所述腔上，并包括第一电极、包括设置在所述第一电极上的倾斜部的压电层以及设置在所述压电层上的第二电极，
其中，所述第二电极包括部分地沿着所述倾斜部延伸的端部。
18.根据权利要求17所述的声波谐振器，所述声波谐振器还包括设置在所述谐振部上的保护层。
19.根据权利要求18所述的声波谐振器，所述声波谐振器还包括设置在所述保护层上的疏水层。
20.根据权利要求17所述的声波谐振器，其中，所述倾斜部具有长度ls，所述端部沿着所述倾斜部延伸距离We，并且
其中，We/ls大于0.25且小于0.9。
声波谐振器及用于制造声波谐振器的方法
[0001] 本申请要求于2017年5月30日在韩国知识产权局提交的第10-2017-0066487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被包含于此，并且要求于2017年8月16日在韩国知识产权局提交的第10-2017-0103830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被包含于此。
技术领域
[0002] 本申请涉及一种声波谐振器及用于制造声波谐振器的方法。
背景技术
[0005] FBAR可以以低成本批量生产，并且FBAR可以是超小型的。此外，FBAR可提供高品质因子Q值(滤波器的主要性质)，甚至可在微频带中使用，并且具体地，可允许用于个人通信系统(PCS)频带和数字无绳系统(DCS)频带中。
[0007] FBAR的操作原理包括通过将电能施加到第一电极和第二电极而在压电层中诱发电场。电场引起压电层的压电现象，从而引起谐振部在预定方向上振动。结果，在与谐振部的振动方向相同的方向上产生体声波，从而引起谐振。
[0008] 也就是说，随着压电层的有效机电耦合系数(kt2)增大，FBAR(使用体声波(BAW)的元件)可提高BAW元件的频率特性，并且还可在宽频带中实现FBAR。
[0010] 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，也不意在帮助确定所要求保护的主题的范围。
[0011] 在一个总体方面，一种声波谐振器包括：膜层，设置在绝缘层上；腔，通过所述绝缘层和所述膜层形成；谐振部，设置在所述腔上，并具有堆叠在所述腔上的第一电极、压电层和第二电极；保护层，设置在所述谐振部上；以及疏水层，设置在所述保护层上。
[0012] 所述疏水层还可设置在所述腔的上表面上。所述疏水层还可设置在所述腔的侧表面和下表面的至少部分上。所述疏水层可以是自组装单层。所述疏水层可包括氟(F)组分。所述疏水层还可包括硅(Si)组分。
[0013] 所述谐振部可包括中央部和从所述中央部向外延伸的延伸部，其中，插入层设置在所述压电层下方。所述压电层可包括：压电部，设置在所述中央部中；以及弯曲部，设置在所述延伸部中，并沿着所述插入层的倾斜表面从所述压电部倾斜地延伸。
[0014] 在另一总体方面，一种用于制造声波谐振器的方法包括：在绝缘层上设置牺牲层，并形成穿过所述牺牲层的图案；在所述牺牲层上设置膜层；在所述膜层上堆叠第一电极、压电层和第二电极，以形成谐振部；去除所述牺牲层的一部分，以形成腔；在所述谐振部上设置保护层；以及在所述保护层上设置疏水层。
[0016] 所述用于制造声波谐振器的方法还可包括：在所述腔的上表面上设置所述疏水层。所述方法还可包括在所述腔的侧表面和下表面的至少部分上设置所述疏水层。
[0017] 所述疏水层可以是自组装单层。
[0018] 所述方法还可包括在设置所述疏水层之前进行修整。
[0019] 形成所述谐振部的步骤可包括：在所述膜层上形成所述第一电极；形成包括堆叠在所述第一电极上的压电部和从所述压电部的边界倾斜地延伸的弯曲部的所述压电层；以及在所述压电层上形成所述第二电极。
[0020] 所述用于制造声波谐振器的方法还可包括：在设置所述压电层之前，在所述弯曲部下方设置插入层，所述弯曲部可具有沿着所述插入层的倾斜表面的倾斜表面。
[0021] 在另一总体方面，一种声波谐振器包括：膜层，设置在绝缘层上；腔，通过所述绝缘层和所述膜层形成；以及谐振部，设置在所述腔上，并包括第一电极、包括设置在所述第一电极上的倾斜部的压电层以及设置在所述压电层上的第二电极。所述第二电极包括部分地沿着所述倾斜部延伸的端部。
[0022] 所述声波谐振器还可包括设置在所述谐振部上的保护层。所述声波谐振器还可包括设置在所述保护层上的疏水层。
[0023] 所述倾斜部具有长度ls，所述端部沿着所述倾斜部延伸距离We，并且We/ls可大于0.25且小于0.9。
附图说明
[0025] 图1是声波谐振器的第一示例的平面图。
[0026] 图2是沿着图1的I-I′线截取的截面图。
[0027] 图3是沿着图1的II-II′线截取的截面图。
[0028] 图4是沿着图1的III-III′线截取的截面图。
[0029] 图5、图6、图7和图8是示出用于制造示例声波谐振器的示例方法的截面图。
[0030] 图9和图10是示意性示出声波谐振器的第二示例的截面图。
[0031] 图11是示出根据声波谐振器的第二电极结构的声波谐振器的谐振衰减的曲线图。
[0032] 图12A和图12B示意性示出用作疏水层的粘合层的前驱体的示例分子结构。
[0033] 图13示意性示出疏水层的分子结构的示例。
[0034] 图14和图15是示例滤波器的示意性电路图。
[0035] 图16示出了吸附到没有形成疏水层的保护层上的羟基。
[0036] 图17示意性示出在用于制造示例声波谐振器的示例方法中的在保护层上形成疏水层的工艺。
[0037] 图18是示出了针对疏水层形成在保护层上的声波谐振器(发明示例)以及针对疏水层没有形成在保护层上的声波谐振器(对比示例)的根据湿度和时间的频率变化的曲线图。
[0038] 图19示出形成在保护层上的疏水层。
[0039] 在整个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，为了清楚、说明以及方便起见，可夸大附图中元件的相对尺寸、比例和描绘。
具体实施方式
[0040] 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、变型及等同物将显而易见。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。
[0041] 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是显而易见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。
[0042] 本公开的一方面可提供一种针对当声波谐振器在潮湿环境中使用或在室温下长时间放置时，由于吸附到声波谐振器的保护层上的羟基(OH基)而导致频率波动增大或谐振器的性能劣化的问题的解决方案。
[0043] 声波谐振器
[0044] 图1是根据本公开的示例性实施例的声波谐振器的第一示例的平面图，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。
[0045] 参照图1至图4，声波谐振器100的第一示例是薄膜体声波谐振器(FBAR)，并包括基板110、绝缘层115、膜层150、腔C、谐振部120、保护层127和疏水层130。
[0046] 基板110可以是硅基板。例如，可使用硅晶圆或可使用绝缘体上硅(SOI)式基板作为基板110。
[0047] 形成在基板110上的绝缘层115使基板110与谐振部120彼此电绝缘。此外，当在制造声波谐振器的过程中形成腔C时，绝缘层115防止基板110被蚀刻气体蚀刻。
[0048] 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)中的至少一种形成，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形成在基板110上。
[0049] 牺牲层140形成在绝缘层115上，腔C和蚀刻停止部145设置在牺牲层140中。
[0050] 腔C可形成为空的空间，并可通过去除牺牲层140的一部分而形成。
[0051] 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大体上是平坦的。
[0052] 蚀刻停止部145可沿着腔C的边界设置。蚀刻停止部145可设置为防止在形成腔C的过程中腔C被蚀刻超过腔的区域。因此，可通过蚀刻停止部145限定腔C的水平区域，可通过牺牲层140的厚度限定腔C的竖直区域。
[0053] 膜层150设置在牺牲层140上，并与绝缘层115一起限定腔C的厚度(或图2至图4中所观察到的高度)。因此，膜层150包括在形成腔C的过程中不容易被去除的材料。
[0054] 例如，在使用诸如氟(F)、氯(Cl)等的卤基蚀刻气体去除牺牲层140的部分(例如，腔区域)的情况下，膜层150可利用具有与这些蚀刻气体的低的反应性的材料形成。在这种情况下，膜层150可包括二氧化硅(SiO2)和氮化硅(Si3N4)中的至少一种。
[0055] 此外，膜层150可包括包含氧化镁(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)中的至少一种材料的介电层，或者可利用包含铝(Al)、镍(Ni)、铬(Cr)、铂(Pt)、镓(Ga)和铪(Hf)中的至少一种材料的金属层形成。然而，本公开的构造不限于此。
[0056] 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。除了AlN之外，种子层还可利用电介质形成，或可利用具有密排六方(HCP)结构的金属形成。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。
[0057] 谐振部120包括第一电极121、压电层123和第二电极125。谐振部120可通过从下方依次堆叠第一电极121、压电层123和第二电极125而形成。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。
[0058] 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。
[0059] 谐振部120响应于施加到第一电极121和第二电极125的第一信号使压电层123谐振，以产生谐振频率，并且响应于施加到第一电极121和第二电极125的第二信号使压电层123反谐振，以产生反谐振频率。
[0060] 在形成以下将描述的插入层170的情况下，谐振部120可分为：中央部S，在中央部S中，第一电极121、压电层123和第二电极125大体上平坦地堆叠；以及延伸部E，在延伸部E中，插入层170介于第一电极121和压电层123之间。
[0061] 中央部S是设置在谐振部120的中央处的区域，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指的是从中央部S向外延伸的区域。
[0062] 插入层170包括倾斜表面L，插入层的厚度通过该倾斜表面L随着与中央部S的距离增大而增大。
[0063] 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，设置在延伸部E中的压电层123和第二电极125包括沿着插入层170的倾斜表面L的倾斜表面。倾斜表面L形成插入层170的朝向中央部S延伸的边缘。
[0064] 谐振部120中包括延伸部E，因此也可在延伸部E中发生谐振。然而，谐振的发生不限于此，根据延伸部E的结构，延伸部E中可不发生谐振，因此可仅在中央部S中发生谐振。
[0065] 第一电极121和第二电极125可利用电导体形成，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金属材料形成，但不限于此。
[0066] 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。
[0067] 由于第一电极121设置在膜层150上，因此第一电极121可以是大体平坦的。在另一方面，由于第二电极125可设置在压电层123上，因此第二电极125可具有形成为与压电层123的形状对应的弯曲。
[0068] 第二电极125可设置在整个中央部S中，并且可部分地设置在延伸部E中。因此，第二电极125可分为设置在压电层123的压电部123a上的部分以及设置在压电层123的弯曲部123b上的部分，以下进行更详细地描述。
[0069] 例如，第二电极125可设置为覆盖压电层123的整个压电部123a以及弯曲部123b的倾斜部1231的一部分。因此，第二电极的设置在延伸部E中的部分125a的面积可小于倾斜部1231的倾斜表面的面积，谐振部120中的第二电极125的面积可小于压电层123的面积。
[0070] 压电层123可形成在第一电极121上。在形成以下将描述的插入层170的情况下，压电层123可形成在第一电极121和插入层170上。
[0071] 压电层123的材料包括例如氧化锌(ZnO)、氮化铝(AlN)、掺杂氮化铝、锆钛酸铅和石英等。例如，掺杂氮化铝还可包括稀土金属或过渡金属。作为示例，稀土金属可包括钪(Sc)、铒(Er)、钇(Y)、铈(Ce)和镧(La)中的至少一种。过渡金属可包括铪(Hf)、钛(Ti)、锆(Zr)、钽(Ta)和铌(Nb)中的至少一种。
[0072] 压电层123可包括设置在中央部S中的压电部123a和设置在延伸部E中的弯曲部123b。
[0073] 压电部123a是直接设置在第一电极121的顶表面上的部分。因此，压电部123a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125一起形成平坦的结构。
[0074] 弯曲部123b是从压电部123a向外延伸并设置在延伸部E中的部分。
[0075] 弯曲部123b设置在以下将描述的插入层170上，并形成为沿着插入层170的边缘隆起。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可隆起为对应于插入层170的厚度和边缘。
[0076] 弯曲部123b可分为倾斜部1231和延展部1232。
[0077] 倾斜部1231指的是形成为沿着以下将进一步描述的插入层170的倾斜表面L倾斜的部分。此外，延展部1232指的是从倾斜部1231向外延伸的部分。
[0078] 倾斜部1231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。
[0079] 插入层170沿着通过膜层150、第一电极121和蚀刻停止部145形成的表面设置。
[0080] 插入层170可设置在中央部S的周围以支撑压电层123的弯曲部123b。因此，压电层123的弯曲部123b可根据插入层170的形状分为倾斜部1231和延展部1232。
[0081] 插入层170可设置在除了中央部S之外的区域上。例如，插入层170可设置在除了中央部S之外的整个区域之上，或者设置在除了中央部S之外的部分区域上。
[0082] 此外，插入层170的至少部分可设置在压电层123与第一电极121之间。
[0083] 沿着中央部S的边界设置的插入层170具有插入层170的厚度随着其与中央部S的距离增大而增大的侧表面。因此，插入层170的设置为与中央部S相邻的侧表面是具有恒定的倾斜角θ的倾斜表面L。
[0084] 在插入层170的倾斜表面L的倾斜角θ小于5°的情况下，为了制造插入层170，由于插入层170的厚度需非常薄，或者倾斜表面L的面积需极大，因此难以实质上实现插入层170。
[0085] 此外，在插入层170的倾斜表面L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θ也会大于70°。在这种情况下，由于压电层123过度地弯曲，因此可能会从压电层123的弯曲部产生裂纹。
[0086] 因此，倾斜表面L的倾斜角θ可具有等于或大于5°且小于或等于70°的范围。
[0087] 插入层170可包括诸如二氧化硅(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)等的介电材料，但是可利用与压电层123不同的材料形成。此外，包括插入层170的区域也可根据需要形成为空的空间。该空的空间可通过如下方法实现：在制造过程中形成整个谐振部120，然后去除插入层170，以按照通过由第一电极121界定下方以及由压电层123的弯曲部123b的倾斜部1231和延展部1232界定上方的示出的插入层170的形状而留下空间。
[0088] 根据第一示例，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，但是可比压电层123的厚度薄。然而，本示例的构造不限于此。
[0089] 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分开。
[0090] 腔C可在制造声波谐振器的过程中通过向注射孔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。
[0091] 保护层127可沿着声波谐振器100的表面设置，并可保护声波谐振器100不受外部影响。保护层127可沿着通过第二电极125、压电层123的弯曲部123b和插入层170形成的表面设置。
[0092] 保护层127可利用包括氧化硅基绝缘材料、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绝缘材料的绝缘材料形成，但是不限于此。
[0093] 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分别设置在第一电极121和第二电极125的向外延伸的部分的上表面上。
[0095] 第一金属层180和第二金属层190可用作将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不限于此。
[0096] 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，而是还可根据需要实现插入层170在第二金属层190下方被去除的结构。例如，图9和图10示出了包括插入层170在第一金属层180和第二金属层190下方被去除的声波谐振器的第二示例。
[0097] 第一金属层180可穿过插入层170和保护层127，并且结合到第一电极121。
[0098] 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。
[0099] 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不限于此。
[0100] 如上所述，第二电极125设置在压电层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，第二电极的设置在延伸部E中的部分125a)可仅设置在压电层123的倾斜部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。
[0101] 图11是示出根据示例声波谐振器100的第二电极125结构的声波谐振器的谐振衰减的曲线图。
[0102] 图11是通过测量声波谐振器的衰减同时改变第二电极的设置在延伸部E中的部分125a的尺寸而获得的曲线图，在插入层170的厚度为 的声波谐振器100中，插入层
170的倾斜表面L的倾斜角θ为20°，倾斜表面L的长度为0.87μm，这是图2和图3中示出的声波谐振器100的第一示例。下面的表1总结了图11中示出的曲线的值。
170的倾斜表面L的倾斜角θ为20°，倾斜表面L的长度为0.87μm，这是图2和图3中示出的声波谐振器100的第一示例。下面的表1总结了图11中示出的曲线的值。
[0103] 表1
[0104]
[0105] ※倾斜表面L的长度＝0.87μm
[0106] 由于压电层123的倾斜表面沿着插入层170的倾斜表面L形成为与插入层170的倾斜表面L相同的形状，因此压电层123的倾斜表面的长度ls与插入层的倾斜表面L的长度相同。
[0107] 参照图11和表1，在压电层123的在延伸部E中的倾斜部1231的倾斜表面的长度ls为0.87μm的声波谐振器中，测量出当第二电极的部分125a的长度We为0.5μm时，衰减是最低的。此外，在第二电极在延伸部E中的部分125a的长度大于或小于该长度(即，0.5μm)的情况下，显示出衰减增大和谐振衰减劣化。
[0108] 此外，当考虑到在延伸部E中，第二电极的部分125a的长度(We)与压电层123的倾斜部1231的倾斜表面的长度(ls)的比(We/ls)时，如图11中所示以及表1中所呈现，可看出在比(We/ls)为0.46至0.69的情况下，衰减保持在37dB之上。根据本公开的示例，We/ls可大于0.25且小于0.9。
[0109] 因此，为了确保谐振衰减，根据第一示例的声波谐振器100可将在延伸部E中第二电极的部分125a的最大长度(We)与倾斜部1231的倾斜表面的长度(ls)的比(We/ls)限制在0.46至0.69的范围。然而，本公开的整个构造不限于上述范围，上述范围可根据倾斜角θ的大小或插入层170的厚度的改变而改变，并且还可随着谐振器的谐振频率改变而改变。
[0110] 在声波谐振器在潮湿环境中使用或在室温下长时间放置的情况下，因由吸附到声波谐振器的保护层上的羟基(OH基)而导致的质量负载而发生频率波动增大或谐振器的性能劣化的问题。
[0111] 图16示出吸附到其上没有形成疏水层的保护层上的羟基，图19示出形成在保护层上的疏水层。
[0112] 参照图16，在没有形成疏水层的情况下，当声波谐振器在潮湿环境中使用或在室温下长时间放置时，会由于吸附到保护层上的羟基(OH基)而形成羟化物。由于羟化物具有高且不稳定的表面能，因此其通过吸附水等尝试减小表面能，从而导致质量负载。
[0113] 另一方面，参照图19，在疏水层130形成在保护层127上的情况下，由于表面能是低且稳定的，因此羟化物不需要通过吸附水和羟基(OH基)来减小表面能。因此，疏水层130可用于防止水和羟基(OH基)被吸附，从而显著地减小频率波动并均匀地保持谐振器的性能。
[0114] 图18是示出针对疏水层形成在保护层上的声波谐振器的发明示例以及针对疏水层没有形成在保护层上的声波谐振器的对比示例的根据湿度和时间的频率变化的曲线图。在实验方法中，将发明示例和对比示例放置在吸湿室中，并在改变湿度的同时测量频率的变化，如图18中所示。
[0115] 对于如图18中所示的实验结果，确认的是疏水层形成在保护层上的声波谐振器根据湿度和时间的变化具有小得多的频率变化。此外，对比示例在实验结束时的频率变化小于在实验开始时的频率变化。
[0116] 在示例中，为了提高疏水层130和保护层127之间的粘合，使用前驱体。参照图12A和图12B，前驱体可以是具有硅头的碳氢化合物，或者具有硅头的硅氧烷。
[0117] 参照图13，疏水层130可以是诸如全氟癸基三氯硅烷的氟碳化合物，但不限于此，并可利用在沉积后具有90°或更大的水接触角的材料形成。例如，疏水层130包括氟(F)组分，例如，疏水层包括氟(F)和硅(Si)。更具体地举例来说，疏水层130可以是十七氟癸基三甲氧基硅烷、(七氟异丙氧基)丙基三氯硅烷、二甲基十八烷基氯硅烷、十八烷基三氯硅烷、三(三甲基甲硅烷氧基)-甲硅烷基乙基二甲基氯硅烷、辛基二甲基氯硅烷、二氯二甲基硅烷、正丁基二甲基氯硅烷或三甲基氯硅烷。
[0118] 疏水层130可利用自组装单层(self-assembled monolayer)(SAM)131而非聚合物形成。在疏水层130利用聚合物形成的情况下，由于聚合物而导致的质量会影响谐振部120。然而，由于声波谐振器的第一示例具有利用自组装单层131形成的疏水层130，因此可显著地减小声波谐振器的频率的变化。
[0119] 此外，在疏水层130利用聚合物形成的情况下，当疏水层通过注射孔H(图1和图3)形成在腔C中时，疏水层在腔C中的厚度可变得不均匀。疏水层在腔C中位于注射孔H附近的厚度可大于疏水层的形成在腔C的远离注射孔H的中央部分上的厚度。然而，由于根据示例的疏水层130利用自组装单层131形成，因此无论在腔C中的位置如何，疏水层的厚度都是均匀的。
[0120] 由于疏水层130在如下所述形成第一金属层180和第二金属层190之后形成，因此疏水层130可形成在除了其上形成有第一金属层180和第二金属层190的部分之外的保护层127上。
[0121] 此外，除了保护层之外，疏水层130还可设置在腔C的上表面上。如下所述，在保护层上形成疏水层的操作中，可与保护层上的疏水层同时地在腔的上表面上形成疏水层，并且腔C中的疏水层不但可形成在腔C的上表面上，也可形成在腔C的侧表面和下表面的至少部分上。
[0122] 由于谐振部120设置在腔C上，因此腔C的上表面还可影响声波谐振器的频率变化。因此，在疏水层形成在腔C的上表面的情况下，可显著地减小声波谐振器的频率变化。
[0123] 滤波器
[0124] 图14是滤波器的第一示例的示意性电路图。图15是滤波器的第二示例的示意性电路图。
[0125] 图14和图15的滤波器中采用的多个体声波谐振器中的每个可对应于图1至图4中示出并如上所述的声波谐振器的第一示例以及图9和图10中示出的声波谐振器的第二示例。
[0126] 参照图14，根据滤波器的第一示例的滤波器1000形成为梯式滤波器结构。具体地，滤波器1000包括第一声波谐振器1100和第二声波谐振器1200。
[0128] 参照图15，根据滤波器的第二示例的滤波器2000形成为格式滤波器结构。具体地，滤波器2000包括第三声波谐振器2100、第四声波谐振器2200、第五声波滤波器2300和第六声波谐振器2400，以对平衡的输入信号RFin+和RFin-进行滤波，并输出平衡的输出信号RFout+和RFout-。
[0129] 此外，滤波器的第三示例可形成为图14的梯式滤波器结构和图15的格式滤波器结构结合的滤波器结构。
[0130] 用于制造声波谐振器的方法
[0131] 接下来，将描述用于制造声波谐振器的示例方法。
[0132] 图5至图8是示出用于制造声波谐振器的示例方法的示图。
[0133] 参照图5，在用于制造声波谐振器的示例方法中，在基板110上形成绝缘层115和牺牲层140，形成穿透牺牲层140的图案P。因此，使绝缘层115通过图案P暴露到外部。
[0134] 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)、氮化硅(Si3N4)、二氧化硅(SiO2)等形成，但不限于此。
[0135] 形成在牺牲层140中的图案P可具有上表面的宽度大于下表面的宽度的梯形截面。
[0136] 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)。因此，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。
[0137] 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。
[0138] 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)中的至少一种的介电层形成，或者可利用包含铝(Al)、镍(Ni)、铬(Cr)、铂(Pt)、镓(Ga)和铪(Hf)中的至少一种的金属层形成。然而，本公开的构造不限于此。
[0139] 可在膜层150上形成种子层(未示出)。
[0140] 可在膜层150和第一电极121之间设置种子层。种子层可利用氮化铝(AlN)来制造，但不限于此，并且还可利用电介质或具有HCP结构的金属形成。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。
[0141] 如图6中所示，在膜层150上形成蚀刻停止层145a。蚀刻停止层145a还填充在图案P中。
[0142] 蚀刻停止层145a可具有完全填充图案P的厚度。因此，蚀刻停止层145a的厚度可大于牺牲层140的厚度。
[0143] 蚀刻停止层145a可利用与绝缘层115相同的材料形成，但不限于此。
[0144] 去除蚀刻停止层145a的一部分，以使膜层150暴露到外部。
[0145] 这里，蚀刻停止层145a的填充在图案P中的部分被保留，并且保留的蚀刻停止层145a用作蚀刻停止部145。
[0146] 如图7中所示，在膜层150上形成第一电极121。
[0147] 第一电极121利用导体形成，并且可利用例如金、钼、钌、铱、铝、铂、钛、钨、钯、钽、银、铜、铬、镍或者包括它们中的至少一种的金属材料形成，但不限于此。
[0148] 在形成腔C(图3)的区域上形成第一电极121。
[0149] 通过在整个膜层150上形成导体层、然后去除导体层的不必要的部分来形成第一电极121。
[0150] 可根据需要形成插入层170。在第一电极121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。当形成插入层170时，由于谐振部120的延伸部E的厚度大于中央部S的厚度，因此可通过使用延伸部E来抑制产生在中央部S处的振动逃逸来增大声波谐振器100的Q因子。
[0151] 通过覆盖由膜层150、第一电极121和蚀刻停止部145形成的整个表面并去除设置在与中央部S对应的区域上的部分来设置插入层170。
[0152] 因此，第一电极121的构成中央部S的中央部分暴露到插入层170的外部。另外，插入层170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E中的边缘部分可设置在插入层170下方。
[0153] 插入层170的设置为与中央部S相邻的侧表面形成为倾斜表面L。插入层170朝向中央部S变薄，因此，插入层170的下表面相比于插入层170的上表面朝向中央部S进一步延伸。这里，如上所述，插入层170的倾斜表面L的倾斜角在大约5°至大约70°的范围内。
[0154] 插入层170可利用例如诸如二氧化硅(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)、氧化锌(ZnO)等的电介质形成，但是可利用与压电层123不同的材料形成。
[0155] 在第一电极121和插入层170上形成压电层123。
[0156] 压电层123可利用氮化铝(AlN)形成。然而，压电层123不限于此，并且可选择性地使用氧化锌(ZnO)、掺杂氮化铝、锆钛酸铅、石英等作为压电层123的材料。此外，掺杂氮化铝还可包括稀土金属或过渡金属。作为示例，稀土金属可包括钪(Sc)、铒(Er)、钇(Y)、铈(Ce)和镧(La)中的至少一种。过渡金属可包括铪(Hf)、钛(Ti)、锆(Zr)、钽(Ta)和铌(Nb)中的至少一种。
[0157] 此外，压电层123可利用与插入层170相同的材料形成，或者利用与插入层170不同的材料形成。
[0158] 可通过以下步骤设置压电层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必要的部分。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，形成压电层123不限于此，而是可选地，可在形成第二电极125之前完成压电层123。
[0159] 压电层123部分地覆盖第一电极121以及插入层170，因此，沿着通过第一电极121和插入层170形成的表面来形成压电层123。
[0160] 如上所述，仅第一电极121的与中央部S对应的部分可暴露到插入层170的外部。因此，形成在第一电极121上的压电层123可设置在中央部S中。此外，形成在插入层170上的弯曲部123b设置在延伸部E中。
[0161] 在压电层123上形成第二电极125。第二电极125利用导体形成，并可利用例如金、钼、钌、铱、铝、铂、钛、钨、钯、钽、银、铜、铬、镍或包括它们中的至少一种的金属材料形成，但不限于此。
[0162] 可主要在压电层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设置在中央部S中。因此，第二电极125的设置在压电部123a上的部分也设置在中央部S中。
[0163] 此外，还在压电层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设置在中央部S和延伸部E中。第二电极125可部分地设置在延伸部E中，从而提供显著改善的谐振衰减。
[0164] 如图8中所示，形成保护层127。
[0165] 沿着通过第二电极125和压电层123形成的表面形成保护层127。此外，虽然未示出，但还可在插入层170的暴露到外部的部分上形成保护层127。
[0166] 保护层127可利用诸如氧化硅基绝缘材料、氮化硅基绝缘材料和氮化铝基绝缘材料的绝缘材料形成，但不限于此。
[0167] 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，分别在暴露的部分上形成第一金属层180和第二金属层190。也就是说，在第一电极121的暴露的部分上形成第一金属层180，在第二电极125的暴露的部分上形成第二金属层190。
[0168] 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。
[0169] 通过去除牺牲层140的设置在蚀刻停止部145中的部分形成腔C，在此过程中，可通过蚀刻方式去除待去除的牺牲层140。
[0170] 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)的干蚀刻法去除牺牲层140。
[0171] 执行使用湿法工艺的修整工艺以获得期望的频率特性。
[0172] 制造图1至图4示出的第一示例声波谐振器100和图9和图10示出的第二示例声波谐振器100的步骤包括：在保护层127上形成疏水层130。
[0173] 通过利用化学气相沉积(CVD)法沉积疏水性材料形成疏水层130。
[0175] 此后，如图19中所示，可通过在保护层的表面处理后的表面上形成氟碳官能团来在保护层127上形成疏水层130。
[0176] 可选地，可通过根据保护层的材料省略表面处理并且在保护层127上形成氟碳官能团来形成疏水层130。
[0177] 在如上所述形成疏水层的操作中，还可通过注射孔H(图1和图3)在腔C的上表面上形成疏水层，不但可在腔C的上表面上形成疏水层，而且还可在腔C的侧表面和下表面的至少部分上形成疏水层，并且还可在腔C的整个上表面、整个下表面和整个侧表面上形成疏水层。
[0178] 此外，疏水层130利用自组装单层131而非聚合物形成，从而防止了由于疏水层130而导致的质量负载施加到谐振部120。利用自组装单层131形成的疏水层130提供疏水层130的均匀的厚度。
[0179] 根据如上所述的示例，在保护层上设置疏水层，由此即使在声波谐振器在潮湿的环境中使用或在室温下长时间放置时，也可显著地减小频率波动并可均匀地保持谐振器的性能。
[0180] 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、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括在本公开中。
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