谐振器和半导体器件制造技术

本实用新型专利技术涉及半导体技术领域，公开了一种谐振器和滤波器。该谐振器包括衬底；多层结构，形成于所述衬底上，所述多层结构由下至上依次包括下电极层、压电层和上电极层；其中，在所述衬底和所述多层结构之间形成有腔体，所述腔体包括位于所述衬底上表面之下的下半腔体和超出所述衬底上表面并向所述多层结构突出的上半腔体。上述谐振器通过设置具有下半腔体和上半腔体的腔体，且下半腔体整体位于衬底上表面之下，上半腔体整体位于衬底上表面之上，从而形成一种新型的谐振器结构，且具有较好的性能。

Resonators and Semiconductor Devices

【技术实现步骤摘要】
谐振器和半导体器件
本技术涉及半导体
，特别是涉及谐振器和半导体器件。
技术介绍
谐振器可以用于各种电子应用中实施信号处理功能，例如，一些蜂窝式电话及其它通信装置使用谐振器来实施用于所发射和/或所接收信号的滤波器。可根据不同应用而使用数种不同类型的谐振器，例如薄膜体声谐振器(FBAR)、耦合式谐振器滤波器(SBAR)、堆叠式体声谐振器(SBAR)、双重体声谐振器(DBAR)及固态安装式谐振器(SMR)。典型的声谐振器包括上电极、下电极、位于上下电极之间的压电材料、位于下电极下面的声反射结构以及位于声反射结构下面的衬底。通常将上电极、压电层、下电极三层材料在厚度方向上重叠的区域定义为谐振器的有效区域。当在电极之间施加一定频率的电压信号时，由于压电材料所具有的逆压电效应，有效区域内的上下电极之间会产生垂直方向传播的声波，声波在上电极与空气的交界面和下电极下的声反射结构之间来回反射并在一定频率下产生谐振。
技术实现思路
基于上述问题，本技术提供一种新型结构的谐振器和半导体器件。本技术实施例的第一方面提供一种谐振器，包括：衬底；多层结构，形成于所述衬底上，所述多层结构由下至上依次包括下电极层、压电层和上电极层；其中，在所述衬底和所述多层结构之间形成有腔体，所述腔体包括位于所述衬底上表面之下的下半腔体和超出所述衬底上表面并向所述多层结构突出的上半腔体。可选的，所述下半腔体由底壁和第一侧壁围成，所述底壁整体与所述衬底表面平行，所述第一侧壁为由所述底壁边缘延伸至所述衬底上表面的第一圆滑曲面。可选的，所述第一圆滑曲面包括圆滑过渡连接的第一曲面和第二曲面。可选的，所述第一曲面的竖截面呈倒抛物线状，且位于所述底壁所在的平面之上；所述第二曲面的竖截面呈抛物线状，且位于所述衬底上表面所在的平面之下。可选的，所述第一圆滑曲面各点的曲率小于第一预设值。可选的，所述上半腔体由所述多层结构的下侧面围成，所述多层结构与所述上半腔体对应的部分包括顶壁和第二侧壁围成，所述第二侧壁为由所述顶壁边缘延伸至所述衬底上表面的第二圆滑曲面。可选的，所述第二圆滑曲面包括圆滑过渡连接的第三曲面和第四曲面。可选的，所述第三曲面的竖截面呈抛物线状，且位于所述顶壁所在的平面之下；所述第四曲面的竖截面呈倒抛物线状，且位于所述衬底上表面所在的平面之上。可选的，所述第二圆滑曲面各点的曲率小于第二预设值。可选的，所述顶壁无突变部分。本技术实施例的第二方面提供一种半导体器件，包括本技术实施例第一方面中任一种谐振器。采用上述技术方案所产生的有益效果在于：本技术实施例，通过设置具有下半腔体和上半腔体的腔体，且下半腔体整体位于衬底上表面之下，上半腔体整体位于衬底上表面之上，从而形成一种新型的谐振器结构，且具有较好的性能。附图说明图1是本技术实施例谐振器的结构示意图；图2是图1中A的放大示意图；图3是本技术实施例谐振器的性能测试图。具体实施方式为了使本技术所要解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本技术进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本技术，并不用于限定本技术。下面结合附图和具体实施方式对本技术作进一步详细的说明。参见图1，本技术一实施例提供了一种谐振器，包括衬底100和多层结构200。多层结构200形成于衬底100上，多层结构200由下至上依次包括下电极层203、压电层202和上电极层201。其中，在衬底100和多层结构200之间形成有腔体300，腔体300包括位于衬底100上表面之下的下半腔体301和超出衬底100上表面并向多层结构200突出的上半腔体302。参见图1，一个实施例中，下半腔体301由底壁101和第一侧壁102围成，底壁101整体与衬底100的表面平行，第一侧壁102为由底壁101的边缘延伸至衬底100上表面的第一圆滑曲面。其中，底壁101和第一侧壁102均为衬底100的表面壁。而第一侧壁102为第一圆滑曲面能够保证谐振器腔体的性能，不发生突变。参见图2，一个实施例中，所述第一圆滑曲面可以包括圆滑过渡连接的第一曲面1021和第二曲面1022。其中，圆滑过渡连接的第一曲面1021和第二曲面1022是指第一曲面1021和第二曲面1022之间连接处无突变，且第一曲面1021和第二曲面1022两者也为无突变的曲面，从而能够保证谐振器腔体的性能。其中，衬底100是由很多个晶体(例如硅晶体)组成的，无突变是指第一圆滑曲面处的各个晶体之间的间隙不应过大以影响谐振器的性能。例如，第一曲面1021的竖截面可以呈倒抛物线状，且位于底壁101所在的平面之上；第二曲面1022的竖截面可以呈抛物线状，且位于衬底100上表面所在的平面之下。第一曲面1021和第二曲面1022圆滑连接。当然，第一曲面1021和第二曲面1022还可以为其他形状的曲面，能够达到第一圆滑曲面处的各个晶体之间的间隙不影响谐振器的性能即可。一个实施例中，对于第一圆滑曲面整体是平滑的，可以为第一圆滑曲面1021各点的曲率小于第一预设值。对于第一预设值可以根据实际情况设定，以达到第一圆滑曲面处的各个晶体之间的间隙不影响谐振器的性能的目的。为了保证多层结构力学特性和电学特性，过渡区域圆滑曲面的曲率要尽可能小，在牺牲层厚度一定的情况下，尽可能小的曲率要求过渡区长度增加，会增加当个谐振器的面积，因此要优化过渡区的曲率和过渡区长度。优选的，腔体300的厚度可以为1μm，过渡区长度控制在3μm至5μm，在该过渡区生长的多层结构能够满足谐振器要求。过渡区长度为第一侧壁102在图1所示的虚线方向上的长度。参见图1，一个实施例中，上半腔体302可以由多层结构200的下侧面围成，所述多层结构200的下侧面与上半腔体302对应的部分包括顶壁201和第二侧壁202，第二侧壁202为由顶壁201边缘延伸至衬底100上表面的第二圆滑曲面。其中，顶壁201和第二侧壁202均为多层结构200的下侧面壁。而第二侧壁202为第二圆滑曲面能够保证谐振器腔体的性能，不发生突变。参见图2，一个实施例中，第二圆滑曲面可以包括圆滑过渡连接的第三曲面2021和第四曲面2022。其中，圆滑过渡连接的第三曲面2021和第四曲面2022是指第三曲面2021和第四曲面2022之间连接处无突变，且第三曲面2021和第四曲面2022两者也为无突变的曲面，从而能够保证谐振器腔体的性能。其中，从晶体的角度讲，衬底100是由很多个晶体(例如硅晶体)组成的，无突变是指第二圆滑曲面处的各个晶体之间的间隙不应过大以影响谐振器的性能。例如，第三曲面2021的竖截面可以呈抛物线状，且位于顶壁201所在的平面之下；第四曲面2022的竖截面呈倒抛物线状，且位于衬底100上表面所在的平面之上。当然，第三曲面2021和第四曲面2022还可以为其他形状，能够达到第一圆滑曲面处的各个晶体之间的间隙不影响谐振器的性能即可。一个实施例中，第二圆滑曲面2021各点的曲率小于第二预设值。对于第二预设值可以根据实际情况设定，以达到第二圆滑曲面处的各个晶体之间的间隙不影响谐振器的性能的目的。进一步的，顶壁201也无突变部分。此处所述的突变与前述突变一致，从晶体的角度讲，多层结本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种谐振器，其特征在于，包括：衬底；多层结构，形成于所述衬底上，所述多层结构由下至上依次包括下电极层、压电层和上电极层；其中，在所述衬底和所述多层结构之间形成有腔体，所述腔体包括位于所述衬底上表面之下的下半腔体和超出所述衬底上表面并向所述多层结构突出的上半腔体。

【技术特征摘要】
1.一种谐振器，其特征在于，包括：衬底；多层结构，形成于所述衬底上，所述多层结构由下至上依次包括下电极层、压电层和上电极层；其中，在所述衬底和所述多层结构之间形成有腔体，所述腔体包括位于所述衬底上表面之下的下半腔体和超出所述衬底上表面并向所述多层结构突出的上半腔体。2.根据权利要求1所述的谐振器，其特征在于，所述下半腔体由底壁和第一侧壁围成，所述底壁整体与所述衬底表面平行，所述第一侧壁为由所述底壁边缘延伸至所述衬底上表面的第一圆滑曲面。3.根据权利要求2所述的谐振器，其特征在于，所述第一圆滑曲面包括圆滑过渡连接的第一曲面和第二曲面。4.根据权利要求3所述的谐振器，其特征在于，所述第一曲面的竖截面呈倒抛物线状，且位于所述底壁所在的平面之上；所述第二曲面的竖截面呈抛物线状，且位于所述衬底上表面所在的平面之下。5.根据权利要求2所述的谐振器，其特征在于，...

【专利技术属性】
技术研发人员：李亮，吕鑫，梁东升，刘青林，马杰，高渊，
申请(专利权)人：中国电子科技集团公司第十三研究所，
类型：新型
国别省市：河北,13