包括聲再分布層的聲諧振器的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明大體來說涉及諧振器，且更特定來說涉及聲諧振器。
【背景技術(shù)】
[0002] 聲諧振器可用于在各種電子應(yīng)用中實施信號處理功能。舉例來說，一些蜂窩式電 話及其它通信裝置使用聲諧振器來實施用于所發(fā)射及/或所接收信號的頻率濾波器?？筛?據(jù)不同應(yīng)用而使用數(shù)種不同類型的聲諧振器，其中實例包含體聲波（BAW)諧振器，例如薄 膜體聲諧振器（FBAR)、耦合式諧振器濾波器（CRF)、堆疊式體聲諧振器（SBAR)、雙重體聲諧 振器OBAR)及固態(tài)安裝式諧振器（SMR)。
[0003] 典型的聲諧振器包括夾在兩個板狀電極之間的壓電材料層，呈稱為聲堆疊的結(jié)構(gòu) 形式。在將輸入電信號施加于電極之間的情況下，反或逆壓電效應(yīng)致使聲堆疊機(jī)械地擴(kuò)張 或收縮，這取決于壓電材料的極化。隨著輸入電信號隨時間變化，聲堆疊的擴(kuò)張及收縮會產(chǎn) 生聲波（或模式），所述聲波（或模式）沿各種方向傳播穿過聲諧振器且通過壓電效應(yīng)轉(zhuǎn)換 成輸出電信號。聲波中的一些跨越聲堆疊實現(xiàn)諧振，其中諧振頻率由若干因素決定，例如聲 堆疊的材料、尺寸及操作條件。聲諧振器的這些及其它機(jī)械特性決定其頻率響應(yīng)。
[0004] 一般來說，可通過聲諧振器的并聯(lián)電阻Rp、串聯(lián)電阻Rs、質(zhì)量（?因子及其機(jī)電耦 合系數(shù)kt2的值來評估所述聲諧振器的性能。串聯(lián)電阻Rs是聲諧振器的輸入阻抗量值的 最小值，且串聯(lián)諧振頻率Fs是出現(xiàn)所述最小值時的頻率。并聯(lián)電阻Rp是聲諧振器的輸入 阻抗量值的最大值，且并聯(lián)諧振頻率Fp是出現(xiàn)所述最大值時的頻率。Q因子是量化在一個 振蕩循環(huán)中損耗的能量的量的參數(shù)。機(jī)電耦合系數(shù)kt2是并聯(lián)諧振頻率Fp與串聯(lián)諧振頻 率Fs之間的經(jīng)正規(guī)化差且通常以百分值（％ )來表達(dá)。
[0005]與具有較低Rp、較低Q因子及較高Rs的裝置相比，具有較高Rp、較高Q因子及較 低Rs的裝置被視為具有優(yōu)越的性能。因此，在其它因素均相同的情況下，期望給濾波器提 供具有較高Rp、較高Q因子及較低Rs的聲諧振器。然而，這些性能參數(shù)通常與其它設(shè)計因 素（例如聲諧振器的成本及大?。┏收壑躁P(guān)系。例如，在一些設(shè)計中，減小聲諧振器的大小 以實現(xiàn)減小的成本可能使性能參數(shù)中的一或多者降級。因此，普通需要例如在不過度損害 性能的情況下實現(xiàn)例如成本及大小縮放等改進(jìn)的經(jīng)改進(jìn)諧振器設(shè)計。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006] -種聲諧振器結(jié)構(gòu)包括：壓電層，其具有第一表面及第二表面；第一電極，其鄰近 于所述第一表面安置；及第二電極，其鄰近于所述第二表面安置，其中所述第一電極包括： 第一導(dǎo)電層，其鄰近于所述壓電層安置且具有第一聲阻抗；及第二導(dǎo)電層，其安置于所述第 一導(dǎo)電層的與所述壓電層相對的側(cè)上且具有大于所述第一聲阻抗的第二聲阻抗。
【附圖說明】
[0007]當(dāng)與附圖一起閱讀時，根據(jù)以下詳細(xì)說明會最好地理解實例性實施例。要強(qiáng)調(diào)的 是，各種特征未必按比例繪制。事實上，為清晰地進(jìn)行論述，可任意地增加或減小尺寸。在 適用且實用時，相似參考編號指代相似元件。
[0008] 圖1A是根據(jù)代表性實施例的聲諧振器的俯視圖。
[0009] 圖1B是根據(jù)代表性實施例圖1A的聲諧振器的橫截面圖。
[0010] 圖1C是圖解說明圖1A的聲諧振器的聲堆疊的聲阻抗分布曲線的圖表。
[0011] 圖2是圖解說明聲諧振器在不同頻率下的所模擬振動模式的聲散布圖。
[0012] 圖3A是圖解說明以并聯(lián)諧振頻率Fp操作的聲諧振器的縱向（Uz)位移的圖表。
[0013] 圖3B是圖解說明以并聯(lián)諧振頻率Fp操作的聲諧振器的剪切（Ux)位移的圖表。
[0014] 圖4是圖解說明根據(jù)各種代表性實施例隨堆疊設(shè)計而變的分?jǐn)?shù)頻率分離（FFS)的 圖表。
[0015] 圖5是圖解說明圖1B中所展示的聲諧振器隨鉬層的經(jīng)正規(guī)化厚度而變的經(jīng)正規(guī) 化Rp的圖表。
[0016] 圖6A是根據(jù)代表性實施例圖1B的聲諧振器的聲堆疊變化形式的橫截面圖。
[0017] 圖6B是圖解說明圖6A中所圖解說明的聲堆疊的聲阻抗分布曲線的圖表。
[0018] 圖7A是根據(jù)代表性實施例圖1B的聲諧振器的聲堆疊變化形式的橫截面圖。
[0019] 圖7B是圖解說明圖7A中所圖解說明的聲堆疊的聲阻抗分布曲線的圖表。
[0020] 圖8A是根據(jù)代表性實施例圖1B的聲諧振器的聲堆疊變化形式的橫截面圖。
[0021] 圖8B是圖解說明圖8A中所圖解說明的聲堆疊的聲阻抗分布曲線的圖表。
[0022] 圖9A是根據(jù)代表性實施例圖1B的聲諧振器的聲堆疊變化形式的橫截面圖。
[0023] 圖9B是圖解說明圖9A中所圖解說明的聲堆疊的聲阻抗分布曲線的圖表。
[0024] 圖10A是根據(jù)代表性實施例圖1B的聲諧振器的聲堆疊變化形式的橫截面圖。
[0025] 圖10B是圖解說明圖10A中所圖解說明的聲堆疊的聲阻抗分布曲線的圖表。
[0026] 圖11A是根據(jù)代表性實施例圖1B的聲諧振器的聲堆疊變化形式的橫截面圖。
[0027] 圖11B是圖解說明圖11A中所圖解說明的聲堆疊的聲阻抗分布曲線的圖表。
【具體實施方式】
[0028] 在以下詳細(xì)說明中，出于解釋而非限制的目的，陳述了揭示特定細(xì)節(jié)的實例性實 施例以便提供對本發(fā)明教示的透徹理解。然而，受益于本發(fā)明的所屬領(lǐng)域的普通技術(shù)人員 將明了，根據(jù)本發(fā)明教示的背離本文中所揭示的特定細(xì)節(jié)的其它實施例保持在所附權(quán)利要 求書的范圍內(nèi)。此外，可省略對眾所周知的設(shè)備及方法的說明以免使對實例性實施例的說 明模糊。此類方法及設(shè)備顯然在本發(fā)明教示的范圍內(nèi)。
[0029] 本文所用術(shù)語僅用于描述特定實施例的目的而非打算為限制性。所定義術(shù)語是對 所定義術(shù)語在相關(guān)背景中所通常理解及接受的技術(shù)、科學(xué)或普通含義的補(bǔ)充。
[0030] 術(shù)語'一（a、an) '及'所述（the) '包含單數(shù)及復(fù)數(shù)兩種形式的所指物，除非上 下文另有清晰指示。因此，舉例來說，'一裝置'包含一個裝置及多個裝置。術(shù)語'實質(zhì)性 (substantial)'或'實質(zhì)上（substantially)'意指在可接受的限度或程度內(nèi)。術(shù)語'大 致（approximately)'意指在所屬領(lǐng)域的普通技術(shù)人員可接受的限度或量內(nèi)?？墒褂美?"在…上方"、"在…下方"、"頂部"、"底部"、"上部"及"下部"等相對性術(shù)語來描述各種元件 彼此間的關(guān)系，如附圖中所圖解說明。這些相對性術(shù)語打算除圖式中所描繪的定向外還涵 蓋裝置及/或元件的不同定向。舉例來說，如果裝置相對于圖式中的視圖倒置，那么被描述 為在另一元件"上方"的元件（舉例來說）現(xiàn)在將在所述元件下方。
[0031] 所描述的實施例大體來說涉及聲諧振器，例如膜體聲波諧振器（FBAR)、固態(tài)安裝 式諧振器（SMR)，但為方便起見，許多的論述是針對于FBAR進(jìn)行的。聲諧振器的某些細(xì) 節(jié)（包含材料及制作方法）可見于以下共同擁有的美國專利及專利申請案中的一或多者 中：頒予拉慶（Lakin)的第6, 107, 721號美國專利；頒予露比（Ruby)等人的第5, 587, 620 號、第 5, 873, 153 號、第 6, 507, 983 號、第 6, 384, 697 號、第 7, 275, 292 號及第 7, 629, 865 號美國專利；頒予馮（Feng)等人的第7, 280, 007號美國專利；頒予詹姆尼拉（Jamneala) 等人的第2007/0205850號美國專利申請公開案；頒予露比等人的第7, 388, 454號美國專 利；頒予喬伊（Choy)等人的第2010/0327697號美國專利申請公開案；頒予喬伊等人的第 2010/0327994號美國專利申請公開案；頒予尼克爾（Nikkei)等人的第13/658, 024號美國 專利申請案；頒予布拉克（Burak)等人的第13/663,449號美國專利申請案；頒予布拉克等 人的第13/660, 941號美國專利申請案；頒予布拉克等人的第13/654, 718號美國專利申請 案；頒予露比等人的第2008/0258842號美國專利申請公開案；及頒予凱迪拉（Kaitila)等 人的第6, 548, 943號美國專利。具體來說，這些專利及專利申請案的揭示內(nèi)容特此以全文 引用方式并入本文中。要強(qiáng)調(diào)的是，這些專利及專利申請案中所描述的組件、材料及制作方 法為代表性的，且本發(fā)明預(yù)期所屬領(lǐng)域的普通技術(shù)人員的認(rèn)知范圍內(nèi)的其它制作方法及材 料。
[0032] 所描述的實施例大體來說涉及包括聲再分布層（ARL)的聲諧振器。舉例來說，在 某些實施例中，F(xiàn)BAR包括安置于第一與第二電極之間的壓電層，其中所述第一及第二電極 中的至少一者包括多個層，所述多個層具有隨距所述壓電層的距離而增加的相應(yīng)聲阻抗。 此類聲再分布層的使用可增加聲諧振器的所謂的分?jǐn)?shù)頻率分離（FFS)，其與Rp及Q因子相 關(guān)。因此，其可用于形成具有增加的Rp及Q因子的聲諧振器。
[0033] 使用聲再分布層來增加Rp及Q因子可允許以減小的大小及因此減小的成本來制 造一些聲諧振器。一般來說，聲諧振器被設(shè)計成滿足特定特性電阻抗A要求。特性電阻抗 A與諧振器面積成正比且與壓電層的所要操作頻率及厚度成反比。壓電層的厚度主要由