[發(fā)明專利]壓電薄膜諧振器及其制造方法有效
| 申請?zhí)枺?/td> | 201210272191.8 | 申請日： | 2012-08-01 |
| 公開（公告）號： | CN102916673A | 公開（公告）日： | 2013-02-06 |
| 發(fā)明（設(shè)計）人： | 上田政則;谷口真司;西原時弘 | 申請（專利權(quán)）人： | 太陽誘電株式會社 |
| 主分類號： | H03H9/17 | 分類號： | H03H9/17;H03H3/02 |
| 代理公司： | 北京三友知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11127 | 代理人： | 李輝;王伶 |
| 地址： | 日本*** | 國省代碼： | 日本;JP |
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| 摘要： | |||
| 搜索關(guān)鍵詞： | 壓電 薄膜 諧振器 及其 制造 方法 | ||
技術(shù)領(lǐng)域
本發(fā)明的特定方面涉及壓電薄膜諧振器和用于制造壓電薄膜諧振器的方法。
背景技術(shù)
隨著諸如移動電話單元的移動通信設(shè)備的快速普及，對小且輕的諧振器以及具有該諧振器的濾波器的需求增大。近來，開發(fā)具有僅允許在特定頻率范圍中的電信號通過的特性的高頻通信用濾波器，該特性是通過組合具有壓電材料的表面聲波諧振器和使用壓電薄膜的厚度振動的壓電薄膜諧振器而獲得的。使用表面聲波諧振器或壓電薄膜諧振器的濾波器的外形小于電介質(zhì)濾波器的外形。并且，表面聲波諧振器的Q值高于電介質(zhì)濾波器的Q值。因此，表面聲波諧振器適合于需要陡的滾降特性的移動通信設(shè)備（諸如小的移動電話單元）的高頻組件。雙工器用作具有表面聲波諧振器或壓電薄膜諧振器的梯型濾波器的應(yīng)用組件。雙工器具有收發(fā)功能，并用作發(fā)送信號頻率與接收信號頻率不同的無線設(shè)備。
存在作為壓電薄膜諧振器的FBAR（膜體聲波諧振器）類型和SMR（固態(tài)裝配型諧振器）類型。FBAR類型的壓電薄膜諧振器具有在基板上按照下電極、壓電薄膜和上電極的順序?qū)盈B的層疊結(jié)構(gòu)。在下電極和上電極之間夾著壓電膜的區(qū)域是諧振部。在諧振部的下電極的下方形成腔。另一方面，SMR類型的壓電薄膜諧振器具有替代腔而設(shè)置聲學(xué)多層膜的結(jié)構(gòu)。聲學(xué)多層膜具有這樣的結(jié)構(gòu)：其中具有較高聲阻抗并具有λ/4的厚度的膜和具有較低聲阻抗并具有λ/4的厚度的膜層疊（λ：聲波的波長）。
使用壓電薄膜諧振器的濾波器或雙工器具有頻率的溫度特性。隨著移動電話單元等的性能變得越高，需要改進溫度特性，并且需要降低諸如諧振頻率或反諧振頻率的頻率的溫度系數(shù)的絕對值。日本專利申請公報No.58-137317（以下稱為文獻1）公開一種如圖5所示在壓電膜之間設(shè)置溫度系數(shù)的符號與壓電膜的溫度系數(shù)的符號相反的薄膜，并且降低了頻率的溫度系數(shù)的絕對值。Qiang?Zou和6個人的“High?Coupling?Coefficient?Temperature?Compensated?FBAR?Resonator?for?Oscillator?Application?with?Wide?Pulling?Range”(Frequency?Control?Symposium,2010IEEE?International,p646-651)公開了如圖2所示在下電極和壓電膜之間設(shè)置充當(dāng)溫度補償膜的氧化硅膜，金屬膜覆蓋氧化硅膜，改善了頻率的溫度特性，并且提高了機電耦合系數(shù)（K2）。
在壓電薄膜諧振器中，壓電膜的配向性是用于確定諧振特性的重要因素之一。但是，壓電膜的配向性可能紊亂，如在文獻1的結(jié)構(gòu)中擔(dān)當(dāng)溫度補償膜的薄膜由壓電膜夾著的情況下。
發(fā)明內(nèi)容
根據(jù)本發(fā)明的方面，提供了一種壓電薄膜諧振器，其包括：下電極，其設(shè)置在基板上；壓電膜，其設(shè)置在下電極上，并包括至少兩層；上電極，其設(shè)置在壓電膜上，并具有與下電極一起夾著壓電膜并面對下電極的區(qū)域；和絕緣膜，其設(shè)置在所述至少兩層的各層之間并且在下電極和上電極彼此面對的區(qū)域中，其中絕緣膜的上表面比絕緣膜的下表面平坦。
根據(jù)本發(fā)明的另一方面，提供了一種用于制造壓電薄膜諧振器的方法，該方法包括以下步驟：在基板上形成下電極；在下電極上形成第一壓電膜；在第一壓電膜上形成絕緣膜；使絕緣膜的上表面平坦化；在上表面被平坦化了的絕緣膜上形成第二壓電膜；以及在第二壓電膜上形成具有與下電極一起夾著第一壓電膜、絕緣膜和第二壓電膜并面對下電極的區(qū)域的上電極。
附圖說明
圖1示出了根據(jù)第一比較例的壓電薄膜諧振器的諧振部的示意性截面圖；
圖2示出了例示了絕緣膜的上表面的平坦度的截面圖；
圖3中A示出了根據(jù)第一實施方式的壓電薄膜諧振器的示意性頂面圖；
圖3中B示出了沿圖3中A的線A-A截取的示意性截面圖；
圖3中C示出了沿圖3中A的線B-B截取的示意性截面圖；
圖4A至圖4H示出了用于例示根據(jù)第一實施方式的壓電薄膜諧振器的制造方法的示意性截面圖；
圖5示出用于例示絕緣膜的上表面的平坦度的示意性截面圖；
圖6A示出了根據(jù)第一實施方式的壓電薄膜諧振器的頻率的溫度特性的測量結(jié)果；
圖6B示出了根據(jù)第二比較例的壓電薄膜諧振器的頻率的溫度特性的測量結(jié)果；
圖7示出了根據(jù)第一實施方式的第一變型實施方式的壓電薄膜諧振器的示意性截面圖；
圖8示出了根據(jù)第一實施方式的第二變型實施方式的壓電薄膜諧振器的示意性截面圖；以及
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