聲波器件制造技術

本發明專利技術提供了聲波器件。聲波器件包括：基板；下電極，其位于基板上；壓電膜，其位于下電極上，并且由c軸方向的晶格常數與a軸方向的晶格常數之比小于1.6的氮化鋁制成；以及上電極，其位于壓電膜上，并隔著壓電膜面對下電極。

【技術實現步驟摘要】

本專利技術的一些方面涉及聲波器件。
技術介紹
近些年，廣泛使用諸如移動電話的通信設備。存在使用聲波的聲波器件被用作通信設備和雙工器等的濾波器的情況。作為聲波器件的示例，存在使用表面聲波(SurfaceAcoustic Wave:SAW)的器件、使用體聲波(Bulk Acoustic Wave:BAW)的器件等。壓電薄膜諧振器是使用BAW的器件,并包括FBAR (Film Bulk Acoustic Resonator:膜體聲波諧振器)、SMR (Solidly Mounted Resonator:固態裝配型諧振器)等。另外，存在著使用拉姆波(Lamb Wave)的器件。當壓電膜的機電稱合系數變大時,聲波器件的頻率特性改善,并且帶寬變寬成為可能。日本專利申請公報No. 2002-344279公開了一種通過使用含有堿土金屬和稀土金屬的壓電薄膜來改善壓電薄膜諧振器的特性的技術。日本專利申請公報No. 2009-10926公開了一種通過使用含有鈧的壓電薄膜來改善壓電薄膜諧振器的特性的技術。IEEE TRANSACTIONS ON ULTRASONICS, FERROELECTRICS AND FREQUENCYCONTROL (vol. 47，p. 292，2000)公開了一種通過控制由氮化鋁(AlN)制成的壓電薄膜的配向性來增加壓電薄膜諧振器的機電耦合系數的技術。但是，可能存在通過常規技術難以獲得足夠高的機電耦合的情況。
技術實現思路
根據本專利技術的方面，提供了一種聲波器件，其包括基板；下電極，其位于基板上；壓電膜，其位于下電極上，并且由c軸方向的晶格常數與a軸方向的晶格常數之比小于1.6的氮化鋁制成；以及上電極，其位于壓電膜上，并且隔著壓電膜面對下電極。根據本專利技術的另一方面，提供了另一種聲波器件，其包括基板；下電極，其位于基板上；壓電膜，其位于下電極上，并且由c軸方向的晶格常數小于0. 498nm的氮化鋁制成；以及上電極，其位于壓電膜上，并且隔著壓電膜面對下電極。附圖說明圖IA是示出了 FBAR的平面圖，而圖IB是示出了 FBAR的截面圖；圖2中A是示出了在晶格常數之比c/a的變化率和壓電常數的變化率之間的關系的曲線圖，而圖2中B是示出晶格常數之比c/a的變化率和機電耦合系數的變化率之間的關系的曲線圖；圖3是示出晶格常數之比c/a的變化率和殘余應力之間的關系的曲線圖；圖4是示出在改變壓電薄膜的成分的情況下晶格常數之比c/a的變化率和壓電常數的變化率之間的關系的曲線圖；圖5A是示出從圖4提取的壓電薄膜的成分和晶格常數之比的變化率之間的關系的曲線圖，而圖5B是示出從圖4提取的壓電薄膜的成分和壓電常數的變化率之間的關系的曲線圖；圖6A至圖6C是示出根據第一實施方式的FBAR的制造方法的截面圖；圖7A是示出調整壓電薄膜的殘余應力的示例的示意圖，而圖7B是示出根據第一實施方式的變型實施方式的FBAR的截面圖；圖8A和圖8B是示出聲波器件的另一示例的截面圖；以及圖9A和圖9B是不出聲波器件的另一不例的截面圖。具體實施例方式以下，將給出作為聲波器件的示例的FBAR的描述。現在將給出FBAR的結構的描述。圖IA是示出FBAR的平面圖，而圖IB是示出FBAR的截面圖，并示出沿圖IA的線A-A 截取的截面。如圖IA和圖IB所示，FBAR 100包括基板10、下電極12、壓電薄膜14和上電極16。下電極12位于基板10上。穹形空間18形成在基板10和下電極12之間。換言之，在空間18的中央區域中基板10和下電極12之間的距離大，而在空間18的周圍區域中基板10和下電極12之間的距離小。下電極12露出到空間18。壓電薄膜14位于下電極12上。上電極16位于壓電薄膜14上。換言之，下電極12和上電極16將壓電薄膜14夾在它們之間。下電極12、壓電薄膜14和上電極16交疊，并且形成諧振區域11。在諧振區域11中激勵的聲波沿厚度方向(圖IB的縱向方向)振蕩,而沿表面方向(圖IB的橫向方向)傳播。下電極12的從壓電薄膜14的開口部露出的部分充當用于提取電信號的端子部。連接到空間18的引入路徑13設置于下電極12。穴部15形成在引入路徑13的端部處。在用于形成空間18的處理中使用引入路徑13和穴部15。基板10由諸如硅(Si)、玻璃、砷化鎵(GaAs)等的絕緣材料制成。下電極12具有釕/鉻(Ru/Cr)的雙層結構，而上電極16具有Cr/Ru的雙層結構。換言之，下電極12和上電極16各通過從靠近壓電薄膜14側起按照Cr層和Ru層的順序層疊Cr層和Ru層來形成。下電極12的Cr層具有例如IOOnm的厚度，而Ru層具有例如250nm的厚度。上電極16的Cr層具有例如20nm的厚度，而Ru層具有例如250nm的厚度。壓電薄膜14由具有(002)方向的主軸的氮化招(AlN)制成。換言之,壓電薄膜14具有c軸指向厚度方向而a軸指向表面方向的配向性。隨著壓電薄膜14的機電耦合系數JL2/變高，FBAR 100的特性提高。區成壓電薄膜14的AlN的晶體結構影響機電耦合系數女執行仿真和實驗，以檢查晶體結構和機電耦合系數灸Z間的關系。在仿真中，通過使用偽電勢方法作為計算技術和使用ABINIT作為用于計算的程序，而執行包括AlN的結構優化的電子狀態的第一原理計算。可以通過計算在穩定結構中的AlN的電子狀態，獲得c軸方向的晶格常數C、以及晶格常數c與a軸方向的晶格常數a之比(晶格常數之比)c/a。另外，可以通過向穩定結構中的AlN的晶格添加應變，獲得壓電常數e33、彈性常數C33和c軸方向的介電常數ε33。換言之，可以獲得在改變晶格常數c和晶格常數之比c/a的情況下的壓電常數e33、彈性常數C33和介電常數ε33。用下面的公式來表示機電耦合系數Jh23與壓電常數e33、彈性常數C33以及介電常數ε 33之間的關系。 基于公式1，可以獲得在改變晶格常數c和晶格常數之比c/a的情況下機電耦合系數的變化。根據 JCPDS(Joint Committee on Power Diffraction Standard:粉末衍射標準聯合委員會)卡圖，在晶格上不存在應變的情況下，晶格常數c是O. 498nm,晶格常數之比c/a是I. 6。就是說，晶格常數c的塊體值(bulk value)是O. 498nm,而晶格常數之比c/a的塊體值是I. 6。圖2中A是示出晶格常數之比c/a的變化率和壓電常數的變化率之間的關系的曲線圖。水平軸表示晶格常數之比c/a的變化率，而垂直軸表示壓電常數e33的變化率。晶格常數之比c/a的變化率是以塊體值I. 6為基準的變化率。壓電常數e33的變化率是以在不向晶格添加應變的情況下的壓電常數e33為基準的變化率。如圖2中A所示，當晶格常數之比c/a的變化率為負時，壓電常數e33的變化率變為正。當晶格常數之比c/a的變化率為正時，壓電常數e33的變化率變為負。換言之，由于晶格常數之比c/a變為小于它的塊體值I. 6，所以壓電常數e33變大。如從上面公式I清楚的，隨著壓電常數e33變大，機電耦合系數 也變大。例如，當晶格常數c變為大于它的塊體值O. 498nm時，晶格常數之比c/a的變化率變為負。圖2中B是示出了晶格常數之比c/a的變化率和機電耦本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種聲波器件，該聲波器件包括：基板；下電極，其位于所述基板上；壓電膜，其位于所述下電極上，并且由c軸方向的晶格常數與a軸方向的晶格常數之比小于1.6的氮化鋁制成；以及上電極，其位于所述壓電膜上，并且隔著所述壓電膜面對所述下電極。

【技術特征摘要】
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【專利技術屬性】
技術研發人員：橫山剛，
申請(專利權)人：太陽誘電株式會社，
類型：發明
國別省市：