公开了一种薄膜体声波谐振器，包括设置在声波反射结构所在衬底的上部的底电极层、压电层和顶电极层，其中压电层的与声波反射结构的边界对应的部位经过退极化处理以形成退极化部。还公开了一种薄膜体声波谐振器的制作工艺，包括在形成或将要形成声波反射结构的衬底上制作底电极层以覆盖声波反射结构；在底电极层上制作压电层；对压电层的与声波反射结构的边界对应的部位进行退极化处理以形成退极化部；在压电层上制作顶电极层。该薄膜体声波谐振器及其制作工艺可以抑制横波从谐振器的空腔上部的谐振区域带走能量，从而保证谐振区域的机械振动强度，抑制寄生振荡，并提升谐振器Q值。
【技术实现步骤摘要】
一种薄膜体声波谐振器及其制作工艺
本申请涉及通信器件领域，主要涉及一种薄膜体声波谐振器及其制作工艺。
技术介绍
随着电磁频谱的日益拥挤、无线通讯设备的频段与功能增多，无线通讯使用的电磁频谱从500MHz到5GHz以上高速增长，因此对性能高、成本低、功耗低、体积小的射频前端模块需求也日益增长。滤波器是射频前端模块之一，可改善发射和接收信号，主要由多个谐振器通过拓扑网络结构连接而成。Fbar(Thinfilmbulkacousticresonator)是一种体声波谐振器，由它组成的滤波器具有体积小、集成能力强、高频工作时保证高品质因素Q、功率承受能力强等优势而作为射频前端的核心器件。Fbar是由上下电极和夹在电极之间的压电层组成的基本结构。压电层主要实现电能与机械能的转化。当Fbar的上下电极施加电场时，压电层将电能转换为机械能，机械能则以声波的形式存在。声波有横波和纵波两种振动模式，纵波是Fbar工作状态下的主要模式，横波易从谐振器边缘泄露而带走能量。Q值是衡量谐振器性能的重要指标，等于谐振器储存能量与谐振器所损失能量的比值。因此横波带走能量必然会衰减Q值，使器件性能下降。现有技术通过空腔边界的airgap反射横波而抑制横波带走能量，airgap以释放内部牺牲层的工艺制成，工艺较为复杂，且需要保证空腔上部的顶电极连接部的机械稳定性。或者通过在谐振器的有效谐振区域上交错的电极结构上的设置可一定程度上抑制寄生振荡，但无法抑制横波携带能量传出谐振器。或者通过在压电层上制作凹槽来抑制横波带走能量，从而提升器件Q值，但是凹槽通过蚀刻工艺制成，此工艺会造成凹槽底部及侧壁的的压电层的晶格缺陷及微孔洞，影响谐振器性能；另一方面减小空腔上部的谐振区域面积，一定程度增加了滤波器的尺寸。又或者通过顶电极上部的质量负载层来形成声阻抗突变而抑制横波带走能量，但空腔边缘上部的压电层会复制其底电极经刻蚀工艺所带来的晶格缺陷及微孔。
技术实现思路
为了解决现有技术谐振器空腔上部的谐振区域处横波易从谐振器边缘泄露而带走能量，难以抑制寄生振荡，影响器件性能的技术问题，本专利技术提出了一种薄膜体声波谐振器及其制作工艺，用以解决上述问题。根据本专利技术的一方面，提出了一种薄膜体声波谐振器，包括设置在声波反射结构所在衬底的上部的底电极层、压电层和顶电极层，其中压电层的与声波反射结构的边界对应的部位经过退极化处理以形成退极化部。凭借退极化部的设置，可以抑制横波从谐振器的谐振区域带走能量，进而保证谐振区域的机械振动强度，抑制寄生振荡，提升谐振器的Q值。在一些实施例中，退极化部被部分退极化。根据器件性能需求设置局部退极化可以便于以最小成本制作出满足预期性能需求的器件。在一些实施例中，退极化部被全部退极化。凭借退极化部的全部退极化可以实现完美的隔离效果和最小的寄生效应。在一些实施例中，退极化部在衬底上的投影区域至少从声波反射结构之外的区域跨越到声波反射结构之内。凭借该设置能够更好地抑制横波带走谐振器的能量。在一些实施例中，退极化部是通过将压电层进行选择性退极化处理后形成的。凭借选择性退极化的处理可以便于实现对退极化的控制。在一些实施例中，退极化处理包括对压电层中的压电材料进行离子注入以及退火。通过离子注入可以实现利用不同的退火工艺实现压电层的退极化。在一些实施例中，谐振器包括设置在同一衬底上的多个谐振器，其中在多个谐振器之间的区域所具有的压电层被退极化处理。通过该设置可以实现整体抑制寄生振荡的技术效果。在一些实施例中，声波反射结构为空腔。空腔结构可以增强声波的反射效果，提高器件的Q值。在一些实施例中，声波反射结构为布拉格反射结构。根据本专利技术的第二方面，提出了一种薄膜体声波谐振器的制作工艺，其中包括以下步骤：S1、在形成或将要形成声波反射结构的衬底上制作底电极层以覆盖声波反射结构；S2、在底电极层上制作压电层；S3、对压电层的与声波反射结构的边界对应的部位进行退极化处理以形成退极化部；以及S4、在压电层上制作顶电极层。凭借对压电层与声波反射结构的边界对应的部位进行退极化处理以形成退极化部，可以抑制横波从谐振器的谐振区域带走能量，从而保证谐振区域的机械振动强度，抑制寄生振荡，并提升谐振器Q值。在一些实施例中，步骤S3具体包括：S31、在压电层上沉积硬掩膜或涂覆光刻胶，S32、将所述硬掩模或所述光刻胶图形化以使得压电层的至少与声波反射结构的边界对应的部位暴露出，S33、对压电层的暴露部位进行离子注入，S34、去除硬掩膜或光刻胶。在一些实施例中，S33步骤还包括在离子注入后，对压电层施加退火工艺。通过退火工艺可以消除压电层的压电性。在一些实施例中，S33步骤具体包括控制离子注入过程中的掺杂离子的种类和/或浓度以使得被离子注入后的压电层材料的居里点低于离子注入后谐振器的制作工艺的最高工艺温度。该设置可以根据最高工艺温度选择合适的掺杂离子种类和/或浓度，以满足不同工艺温度下的去极化操作。在一些实施例中，声波反射结构为空腔或者布拉格反射结构。声波反射结构可以根据不同的应用效果选择空腔或布拉格反射结构。根据本专利技术的第三方面，提出了一种薄膜体声波谐振器，通过上述制作工艺制成。本专利技术的一种薄膜体声波谐振器的特定区域的压电层被退极化使其不具有压电性，可以抑制寄生振荡，抑制横波带走能量从而提升Q值，提升器件的性能。相较于现有技术中利用airgap等工艺反射横波抑制横波带走能量的方式，工艺更加简单，无需顾虑顶电极连接部的机械稳定性。同时根据本专利技术的另一方面的一种薄膜体声波谐振器的制作工艺，对压电层的暴露部位进行离子注入，并施加退火工艺，使得压电层的与声波反射结构的边界对应的部位形成退极化部，并根据不同频段的器件性能需求以及成本要求实现部分或全部退极化，可以制作不同成本或性能要求的薄膜体声波谐振器。附图说明包括附图以提供对实施例的进一步理解并且附图被并入本说明书中并且构成本说明书的一部分。附图图示了实施例并且与描述一起用于解释本专利技术的原理。将容易认识到其它实施例和实施例的很多预期优点，因为通过引用以下详细描述，它们变得被更好地理解。附图的元件不一定是相互按照比例的。同样的附图标记指代对应的类似部件。图1示出了根据本专利技术的一个实施例的薄膜体声波谐振器的截面图；图2示出了根据本专利技术的一个实施例的滤波器的俯视图；图3示出了根据本专利技术的一个具体的实施例的薄膜体声波谐振器的串联状态下的截面图；图4示出了根据本专利技术的一个具体的实施例的薄膜体声波谐振器的串联状态下部分极化的截面图；图5示出了根据本专利技术的另一个实施例的SMR结构薄膜体声波谐振器的截面图；图6a-o示出了根据本专利技术的一个实施例的薄膜体声波谐振器的制作工艺流程图。具体实施方式下面结合附图和实施例对本申请作进一步的详细说明。可以理解的是，此处所描述的具体实本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种薄膜体声波谐振器，其特征在于，包括设置在声波反射结构所在衬底的上部的底电极层、压电层和顶电极层，其中所述压电层的与所述声波反射结构的边界对应的部位经过退极化处理以形成退极化部。/n
【技术特征摘要】
1.一种薄膜体声波谐振器，其特征在于，包括设置在声波反射结构所在衬底的上部的底电极层、压电层和顶电极层，其中所述压电层的与所述声波反射结构的边界对应的部位经过退极化处理以形成退极化部。
2.根据权利要求1所述的薄膜体声波谐振器，其特征在于，所述退极化部被部分退极化。
3.根据权利要求1所述的薄膜体声波谐振器，其特征在于，所述退极化部被全部退极化。
4.根据权利要求1-3中任一项所述的薄膜体声波谐振器，其特征在于，所述退极化部在所述衬底上的投影区域至少从所述声波反射结构之外的区域跨越到所述声波反射结构之内。
5.根据权利要求1-3中任一项所述的薄膜体声波谐振器，其特征在于，所述退极化部是通过将所述压电层进行选择性退极化处理后形成的。
6.根据权利要求5所述的薄膜体声波谐振器，其特征在于，所述退极化处理包括对压电层中的压电材料进行离子注入以及退火。
7.根据权利要求1所述的薄膜体声波谐振器，其特征在于，所述谐振器包括设置在同一衬底上的多个谐振器，其中在所述多个谐振器之间的区域所具有的压电层被退极化处理。
8.根据权利要求1所述的薄膜体声波谐振器，其特征在于，所述声波反射结构为空腔。
9.根据权利要求1所述的薄膜体声波谐振器，其特征在于，所述声波反射结构为布拉格反射结构。
10....
【专利技术属性】
技术研发人员：李林萍，盛荆浩，江舟，
申请(专利权)人：杭州见闻录科技有限公司，
类型：发明
国别省市：浙江;33
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