本发明专利技术公开了提出了一种体声波谐振器的空腔结构及制作工艺，包括衬底、形成在衬底上的空腔，衬底上设置有支撑层以包围形成空腔，在衬底上方与空腔同层形成有连通空腔的释放通道，释放通道平行于衬底在空腔周围延伸，其中，交错的释放通道可依谐振器的分布位置设计。无需做释放孔简化了谐振器的制作工艺，避免了制作释放孔时使电极层周围的压电层结构遭受破坏而带来的谐振器性能削弱。并且可以设计电极层周围的释放通道的形状，调节电极层周围的压电层应力可以达到改善谐振器性能的效果。因此既能在不破坏压电层结构的前提下完成空腔释放，又能通过空腔结构设计调节压电层应力。
【技术实现步骤摘要】
一种体声波谐振器的空腔结构及制作工艺
本申请涉及通信器件领域，主要涉及一种体声波谐振器的空腔结构及制作工艺。
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，也对性能高、成本低、功耗低、体积小的射频前端模块需求日益增长。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。压电层可实现电能与机械能的转换。当上下电极施加电场时，压电层将电能转换为机械能，机械能宏观上则以声波的形式存在；声波在上下电极之间来回反射，形成振荡，振荡的声波会激励起射频信号，此时完成机械能转换电能。因而压电层是体声波产生的主要场所，其性质影响谐振器性能。如图1所示，压电层材料的应力变化会导致压电层机电耦合系数的变化，使谐振器组成的滤波器带宽发生变化，从而导致器件性能的差异，因此应力的控制变得非常关键。压电层的应力在空腔释放过程中可能会受到影响。在现有技术中会因为释放孔的制作破坏压电层应力一致性而削弱谐振器性能，有的谐振器的空腔是在衬底上挖槽后释放牺牲层制成，相对衬底呈“凹”型结构，此时释放牺牲层需要在电极层和压电层上制作释放孔，因此会影响压电层的应力变化。另外还可以在空腔内侧外围制作释放孔而达到释放空腔的目的，但是释放孔会破坏空腔上部的外围压电层结构，而且该谐振器结构的空腔支撑层材料为SiN，因此需要选择选择比高的Si做牺牲层，进一步释放空腔时湿法工艺的碱性Si释放药液易损伤压电层。有鉴于此，设计出一种新型的空腔结构来解决因释放孔的制作破坏压电层应力一致性等问题是非常具有意义的。
技术实现思路
针对上述提到的现有的体声波谐振器结构因释放孔的制作破坏压电层应力一致性而削弱谐振器性能等问题。本申请提出了一种体声波谐振器的空腔结构及制作工艺来解决上述存在的问题。在第一方面，本申请的实施例中提出了一种体声波谐振器的空腔结构，包括衬底以及形成在衬底上的空腔，衬底上设置有支撑层以包围形成空腔，在衬底上方与空腔同层形成有连通空腔的释放通道，释放通道平行于衬底在空腔周围延伸。在一些实施例中，释放通道包括从空腔向外延伸的第一释放通道以及在多个谐振器的空腔之间延伸以连通第一释放通道的第二释放通道。第一释放通道和第二释放通道在多个谐振器的空腔周围纵横交错以保证释放药液可以从第一释放通道、第二释放通道流通到空腔中将牺牲材料快速牺牲掉，并且可以保证不会影响到压电层的应力一致性。交错的释放通道可依谐振器的分布位置设计，此时无需制作释放孔还可以简化了谐振器的制作工艺。在一些实施例中，第一释放通道和/或第二释放通道在衬底上的投影形状包括梯形、弧形或直方形。通过改变电极层周围的第一释放通道和/或第二释放通道的形状，从而调节覆盖在第一释放通道和/或第二释放通道上方的压电层的应力情况，并能有效改善谐振器的性能。在一些实施例中，在多个谐振器连接形成的滤波器的外部周围的衬底上形成与释放通道连通的凹槽。凹槽可以连通所有的释放通道，从而避免了制作释放孔(AlN膜层上开孔)时使电极层周围的压电层结构遭受破坏使谐振器性能削弱。在一些实施例中，凹槽为顶部没有任何薄膜覆盖的沟道。释放药液可以直接从凹槽中注入再从释放通道里面流通进入空腔。第二方面，本申请的实施例还提出了一种体声波谐振器，谐振器包括覆盖在空腔上方依次层叠形成的底电极层、压电层和顶电极层，其中底电极层架设在支撑层上，还包括第一方面提到的空腔结构。在一些实施例中，释放通道为在衬底与压电层之间延伸的通道。释放通道在衬底与压电层之间延伸，空腔也是形成在衬底上，因此可以通过释放药液的流动性流通到各个释放通道和空腔内。在一些实施例中，在远离谐振器的底电极层和顶电极层的区域设置有释放孔，释放孔至少与一个释放通道连通。释放孔可以提高空腔的释放效率，使空腔更快地被释放干净，并且在远离谐振器的底电极层和顶电极层，不会对电极层周围的压电层的应力造成影响。第三方面，本申请的实施例中还提出了一种体声波谐振器的空腔结构的制作工艺，包括以下步骤：S1，在衬底上制作具有图形化的支撑层，以形成被支撑层包围的空腔以及在衬底上方与空腔同层形成有连通空腔的释放通道，释放通道平行于衬底在空腔周围延伸；S2，利用牺牲材料填平空腔和释放通道；S3，在支撑层和牺牲材料上制作底电极层，底电极层架设在支撑层上并覆盖空腔；S4，在底电极层上制作压电层和顶电极层；以及S5，去除全部牺牲材料。在一些实施例中，释放通道包括从空腔向外延伸的第一释放通道以及在多个谐振器的空腔之间延伸以连通第一释放通道的第二释放通道。在一些实施例中，第一释放通道和/或第二释放通道在衬底上的投影形状包括梯形、弧形或直方形。通过改变电极层周围的第一释放通道和/或第二释放通道的形状，从而调节覆盖在第一释放通道和/或第二释放通道上方的压电层的应力情况，并能有效改善谐振器的性能。在一些实施例中，步骤S1还包括将多个谐振器连接形成的滤波器的外部周围的支撑层进行图形化以形成与释放通道连通的凹槽。凹槽可以连通所有的释放通道，从而避免了制作释放孔(AlN膜层上开孔)时使电极层周围的压电层结构遭受破坏而使谐振器性能削弱。在一些实施例中，步骤S2还包括利用牺牲材料填平凹槽。凹槽的形成与释放通道和空腔在同一个步骤中形成并同时利用牺牲材料进行填充，因此制作工艺上进行简化，通过填充一次牺牲材料就可以实现凹槽、释放通道和空腔的填平。在一些实施例中，步骤S1具体包括：通过PVD工艺在衬底上沉积支撑层，并通过光刻和蚀刻工艺将支撑层进行图形化。支撑层的材料可以选择Si，通过此工艺在衬底上方沉积支撑层以图形化形成凹槽、释放通道和空腔。在一些实施例中，步骤S1具体包括：通过蚀刻工艺在衬底上形成图形化的支撑层。通过此工艺直接在衬底上进行蚀刻以图形化形成凹槽、释放通道和空腔，不需要沉积工艺，工艺上更加简化。在一些实施例中，S2中通过抛光步骤使牺牲材料的表面与支撑层的表面平齐。抛光步骤包括化学机械抛光，抛光后可以使牺牲材料与支撑层的表面平坦化，可以有效减小后续膜层的应力变化，提高机械稳定性。在一些实施例中，S5还包括，在远离谐振器的底电极层和顶电极层的区域位置上的支撑层和压电层上制作释放孔，释放孔向下延伸到衬底并且至少与一个释放通道连通。释放孔可以提高空腔的释放效率，使空腔更快地被释放干净，并且远离谐振器的底电极层和顶电极层，不会对电极层周围的压电层的应力造成影响。在一些实施例中，凹槽为顶部没有任何薄膜覆盖的沟道，释放通道为在衬底与压电层之间延伸的通道。释放药液可以直接从凹槽中注入在释放通道里面流通进本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种体声波谐振器的空腔结构，包括衬底以及形成在所述衬底上的空腔，其特征在于，所述衬底上设置有支撑层以包围形成所述空腔，在所述衬底上方与所述空腔同层形成有连通所述空腔的释放通道，所述释放通道平行于所述衬底在所述空腔周围延伸。/n
【技术特征摘要】
1.一种体声波谐振器的空腔结构，包括衬底以及形成在所述衬底上的空腔，其特征在于，所述衬底上设置有支撑层以包围形成所述空腔，在所述衬底上方与所述空腔同层形成有连通所述空腔的释放通道，所述释放通道平行于所述衬底在所述空腔周围延伸。
2.根据权利要求1所述的体声波谐振器的空腔结构，其特征在于，所述释放通道包括从所述空腔向外延伸的第一释放通道以及在多个所述谐振器的空腔之间延伸以连通所述第一释放通道的第二释放通道。
3.根据权利要求2所述的体声波谐振器的空腔结构，其特征在于，所述第一释放通道和/或所述第二释放通道在所述衬底上的投影形状包括梯形、弧形或直方形。
4.根据权利要求1所述的体声波谐振器的空腔结构，其特征在于，在多个所述谐振器连接形成的滤波器的外部周围的所述衬底上形成与所述释放通道连通的凹槽。
5.根据权利要求4所述的体声波谐振器的空腔结构，其特征在于，所述凹槽为顶部没有任何薄膜覆盖的沟道。
6.一种体声波谐振器，所述谐振器包括覆盖在所述空腔上方依次层叠形成的底电极层、压电层和顶电极层，其中所述底电极层架设在所述支撑层上，其特征在于，还包括所述权利要求1-5中任一项所述的空腔结构。
7.根据权利要求6所述的体声波谐振器，其特征在于，所述释放通道为在所述衬底与所述压电层之间延伸的通道。
8.根据权利要求6所述的体声波谐振器，其特征在于，在远离所述谐振器的所述底电极层和所述顶电极层的区域设置有释放孔，所述释放孔至少与一个所述释放通道连通。
9.一种体声波谐振器的空腔结构的制作工艺，其特征在于，包括以下步骤：
S1，在衬底上制作具有图形化的支撑层，以形成被所述支撑层包围的空腔以及在所述衬底上方与所述空腔同层形成有连通所述空腔的释放通道，所述释放通道平行于所述衬底在所述空腔周围延伸；
S2，利用牺牲材料填平所述空腔和所述释放通道；
S3，在所述支撑层和所述牺牲材料上制作底电极层，所述底电极层架设在所述支撑层上并覆盖所述空腔；
S4，在所...
【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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