[发明专利]具有低微调敏感度的温度补偿谐振器装置及制造所述装置的方法

说明书

技术领域

本发明大体上涉及一种谐振器装置，且特定来说涉及一种温度补偿谐振器装置。

背景技术

转换器一般将电信号转换成机械信号或振动，及/或将机械信号或振动转换成电信号。特定来说，声转换器经由逆压电效应及正压电效应将电信号转换成声信号(声波)且将接收到的声波转换成电信号。声转换器一般包含声谐振器(例如，体声波(BAW)谐振器及表面声波(SAW)谐振器)且可用于各种各样的电子应用中，例如蜂窝电话、个人数字助理(PAD)、电子游戏装置、膝上型计算机或其它便携式通信装置。BAW谐振器的实例包含薄膜体声谐振器(FBAR)(其在振动谐振器的任一侧上需要空气接口)及牢固安装谐振器(SMR)(其安装在声镜堆叠上)。

举例来说，需要在射频(RF)系统中的振荡器(例如，电压控制振荡器(VCO)或时钟源)中使用声谐振器。常规振荡器通常使用石英晶体谐振器，所述石英晶体谐振器提供高频率精度、伴随温度(变化)的低频率漂移及低噪声。然而，石英晶体谐振器在尺寸方面是相对大的，且其未在物理尺寸方面按比例缩小以与许多电路的当前密度要求匹配。并且，频率范围限于数百MHz。相比之下，声谐振器(例如，常规FBAR)比石英晶体谐振器小得多。更重要的是，FBAR能够以从400MHz到5GHz的非常高的频率谐振，这在许多通信应用中是特别有用的。并且，FBAR可以晶片级大量生产，其中可通过使用与半导体制造工艺兼容的工艺一次制造数以万计的FBAR。然而，与通常的石英晶体谐振器相比，FBAR不提供相对于所要振荡频率(例如，谐振频率)的充分精度且经历响应于温度变化的相对高的频率漂移。

在制造工艺期间，将FBAR制造为晶片的一部分且接着将FBAR分割成单个裸片。常规FBAR的频率趋向于在晶片上变化。举例来说，常规FBAR对频率微调(或晶片微调)非常敏感，所述频率微调(或晶片微调)为用于从晶片的最顶层移除极少量的材料以降低厚度，借此在FBAR仍为晶片的一部分时细调FBAR的谐振频率的工艺。高微调敏感度导致在晶片上缺乏频率一致性，且进一步引起提供精确谐振频率的困难。举例来说，晶片级的频率一致性通常超过一个西格玛(sigma)约300百万分率(PPM)，这对于FBAR在许多实际应用中代替石英晶体振荡器来说是不足够的。

因此，需要一种具有非常低的频率微调敏感度(尤其在晶片级)以及良好的温度补偿特性的声谐振器，例如FBAR。这将使得声谐振器能够被可靠地用于各种应用中的振荡器中。

发明内容

根据代表性实施例，一种具有低微调敏感度以用于提供精确谐振频率的温度补偿体声波(BAW)谐振器装置包含：第一电极，其沉积在衬底上；压电层，其沉积在所述第一电极上；第二电极，其沉积在所述压电层上；及声镜对，其沉积在所述第二电极上。所述第一电极及所述第二电极中的至少一者包含电极层及温度补偿层，所述温度补偿层经配置以补偿至少所述压电层的温度系数。

根据另一代表性实施例，一种具有多个BAW谐振器装置的晶片(多个BAW谐振器装置可通过切割所述晶片彼此分离)包含：第一电极层，其安置在衬底上；压电层，其安置所述第一电极层上；第二电极层，其安置在所述压电层上；低声阻抗层，其安置在所述第二电极层上；高声阻抗层，其安置在所述低声阻抗层上；及温度补偿层，其埋入在所述第一电极层及所述第二电极层中的至少一者中，所述温度补偿层具有正温度系数。所述温度补偿层使得BAW谐振器装置能够提供实质上一致的温度补偿。所述低声阻抗层及所述高声阻抗层使得所述晶片对于频率微调具有低敏感度，使得BAW谐振器装置提供实质上一致的谐振频率。

根据另一代表性实施例，提供一种用于制造多个BAW谐振器装置的方法，所述多个BAW谐振器装置对于频率微调具有低敏感度且提供实质上一致的温度补偿。所述方法包含：在晶片上的半导体衬底上形成第一电极层，所述第一电极包括温度补偿层；在所述第一电极上形成压电层；在所述压电层上形成第二电极层；在所述第二电极上形成声镜对层，所述镜对包含低声阻抗层及高声阻抗层；在所述镜对层上形成钝化层；及对所述低声阻抗层、所述高声阻抗层及所述钝化层中的至少一者进行频率微调以调整BAW谐振器装置的谐振频率。

附图说明