薄膜体声波谐振器结构以及薄膜体声波滤波器制造技术

本发明专利技术提出了薄膜体声波谐振器结构以及薄膜体声波滤波器，所述薄膜体声波谐振器结构。薄膜体声波谐振器包括带有梯形凹槽的基体；所述基体上方布设有缓冲层；所述凹槽和缓冲层之间形成第一空腔；所述缓冲层上方设置有几字形压电层；所述压电层的几字形凸起下表面设有第一电极；所述第一电极与所述缓冲层之间形成第二空腔；所述几字形压电层的上表面设有第二电极；所述保护层覆盖与所述第二电极和外露的沉积压电层表面。露的沉积压电层表面。露的沉积压电层表面。

【技术实现步骤摘要】
薄膜体声波谐振器结构以及薄膜体声波滤波器


[0001]本专利技术提出了薄膜体声波谐振器结构以及薄膜体声波滤波器，属于滤波器


技术介绍

[0002]谐振器是滤波器的核心组成部件，谐振器性能的优劣直接决定了滤波器性能的好坏。在现有的谐振器中，薄膜体声波谐振器（Film Bulk Acoustic Resonator，FBAR）因其体积小、插入损耗低、带外抑制大、品质因数高、工作频率高、功率容量大以及抗静电冲击能力良好等特点，在现代无线通讯技术中具有非常广阔的应用前景。当时，现有的谐振器由于相邻薄膜体声波谐振器之间的压电层是连通的、且该区域内的压电层直接与基底接触，所以导致在薄膜体声波谐振器工作时，压电振荡堆内的部分声波会通过压电层传播进入基底中，从而造成薄膜体声波谐振器的声波损失，进而导致薄膜体声波谐振器的性能下降。

技术实现思路

[0003]本专利技术提供了薄膜体声波谐振器结构以及薄膜体声波滤波器，用以解决谐振器及其形成的滤波器的声波损失导致薄膜体声波谐振器性能下降的问题：一种薄膜体声波谐振器，所述薄膜体声波谐振器包括带有梯形凹槽的基体；所述基体上方布设有缓冲层；所述凹槽和缓冲层之间形成第一空腔；所述缓冲层上方设置有几字形压电层；所述压电层的几字形凸起下表面设有第一电极；所述第一电极与所述缓冲层之间形成第二空腔；所述几字形压电层的上表面设有第二电极；所述保护层覆盖与所述第二电极和外露的沉积压电层表面，其中，所述薄膜体声波谐振器通过如下过程获取：步骤1、提供基体，并在所述基体上蚀刻出第一凹槽；步骤2、将所述第一凹槽内填进行填充形成第一牺牲层，其中，所述第一牺牲层上表面与所述基体的上表面处于同一水平面；步骤3、在所述基体和第一牺牲层上表面布设缓冲层；其中，缓冲层的材料为氮化铝或氧化铝；步骤4、在缓冲层上表面铺设第二牺牲层；其中，所述第一牺牲层和第二牺牲层的材料均采用二氧化硅或氮化硅；步骤5、将用于制作第一电极的材料布设在所述牺牲层上方，并在所述牺牲层上方形成第一电极层；步骤6、在所述第一电极层上表面进行图形化处理，并根据图形化处理后的图形对第一电极层和第二牺牲层一并进行蚀刻，获得第一电极和位于第一电极下方的蚀刻后第二牺牲层；步骤7、在蚀刻后裸露出的缓冲层上设置与所述第一牺牲层相连的牺牲层延展部；步骤8、在第一电极、蚀刻后裸露出的缓冲层上方以及所述通孔内填充的牺牲材料的上方通过沉积方式形成沉积压电层；
步骤9、在所述沉积压电层上形成第二电极，其中，所述第二电极、沉积压电层和第一电极的厚度相同；步骤10、去除所述第一牺牲层、牺牲层延展部和第二牺牲层，形成第一空腔和第二空腔；并在第二电极和未被第二电极覆盖的所述沉积电压层上布设保护层。
[0004]进一步地，所述缓冲层上设有多个通孔，所述通孔与所述第一空腔相通，并且，所述通孔直径与所述第一空腔之间存在如下关系：0.33h≤d≤0.45h其中，d表示通孔直径，h表示第一空腔最大深度点到缓冲层水平面的垂直距离。
[0005]进一步地，所述第一空腔的最大深度大于所述第二空腔的最大深度。
[0006]进一步地，所述第一空腔最大深度与所述第二空腔最大深度之间满足如下关系：0.55（H1+H0）H1≤H2≤0.68（H1+H0）其中，H1表示第一空腔最大深度；H2表示第二空腔最大深度；H0表示标准单位深度，H0=0.1mm。
[0007]进一步地，所述第一空腔采用等腰梯形结构；所述第二空腔采用矩形结构，并且，所述等腰梯形结构的递交角度范围为36
°
—50
°
，优选为43
°
。
[0008]进一步地，步骤5所述将用于制作第一电极的材料沉积在所述牺牲层上方，并在所述牺牲层上方形成第一电极层，包括：步骤501、在第二牺牲层上表面上进行多个正方形区域划分，获得多个正方形区域；步骤502、以每个所述正方形区域中心点和最后一个矩形区域的中心点为起始区域通过沉积方式同一时刻在每个所述正方形区域和最后一个矩形区域中沉积所述电极层，进而使多个所述正方形区域和最后一个矩形区域内的电极层相接形成第一电极层；其中，步骤501所述在第二牺牲层上表面上进行多个正方形区域划分，获得多个正方形区域，包括：步骤5011、在第二牺牲层上表面上，设置所述正方形区域的边长，其中，所述正方形区域的边长为第二牺牲层最短边长度的1/2长度；步骤5012、按照所述正方形区域的边长将所述第二牺牲层上表面分成两行排列的多个正方形区域，且，当最后一个区域出现无法形成正方形区域时，按照第一区域划分原则对最后一个区域进行划分；其中，所述第一区域划分原则如下：针对最后一个不满正方形结构的区域，如果该区域宽边尺寸大于1/4的最短边长度，则该区域为单独一个矩形区域；如果该区域宽边尺寸小于1/4的最短边长度，则该区域为合并至前一个相邻的正方形区域内。
[0009]进一步地，步骤9所述在所述沉积压电层上形成第二电极，包括：步骤901、在沉积电压层上表面通过图形处理获得与所述第一电极层范围相同的电极区域；步骤902、将所述电极区域划分为多个正方形区域；步骤903、以每个所述正方形区域中心点和最后一个矩形区域的中心点为起始区域通过沉积方式同一时刻在每个所述正方形区域和最后一个矩形区域中沉积所述电极层，进而使多个所述正方形区域和最后一个矩形区域内的电极层相接形成第一电极层；
其中，所述将所述电极区域划分为多个正方形区域，包括：步骤9021、获取所述电极区域的边长，并根据所述电极区域的边长设置所述正方形区域的边长，其中，所述正方形边长为所述电极区域的最短边长度的1/2；步骤9022、将所述沉积电压层上表面分成两行排列的多个正方形区域，且，当最后一个区域出现无法形成正方形区域时按照第二区域划分原则，对最后一个区域进行划分。
[0010]其中，所述第二区域划分原则为：针对最后一个不满正方形结构的区域，如果该区域宽边尺寸大于3/4的最短边长度，则该区域为单独一个矩形区域；如果该区域宽边尺寸小于3/4的最短边长度，则该区域为合并至前一个相邻的正方形区域内。
[0011]一种薄膜体声波滤波器，所述薄膜体声波滤波器包括带有多个等腰梯形凹槽的基体；所述多个等腰梯形凹槽之间设有浅槽使各等腰梯形凹槽之间彼此相互连通；所述基体上方布设有缓冲层；所述多个等腰梯形凹槽和缓冲层之间形成第一空腔；其中，等腰梯形凹槽的个数与薄膜体声波谐振器的个数相同且位置对应；所述缓冲层上方设置有几字形压电层；所述压电层的几字形凸起下表面设有第一电极；所述第一电极与所述缓冲层之间形成第二空腔；所述几字形压电层的上表面设有第二电极；所述保护层覆盖与所述第二电极和外露的沉积压电层表面；在所述薄膜体声波滤波器的最外侧分布的薄膜体声波谐振器的边沿处的缓冲层上设有通孔，所述通孔用于连通沉积压电层与所述第一空腔。
[0012]进一步地，所述薄膜体声波滤波器的制造过程包括：步骤1、提供基体，并在所述基体上蚀刻出多个等腰梯形凹槽，在所述多个等腰梯形凹槽之间蚀刻出浅槽，所述浅槽的深度小于所述等腰梯形凹槽本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种薄膜体声波谐振器，其特征在于，所述薄膜体声波谐振器包括带有梯形凹槽的基体；所述基体上方布设有缓冲层；所述凹槽和缓冲层之间形成第一空腔；所述缓冲层上方设置有几字形压电层；所述压电层的几字形凸起下表面设有第一电极；所述第一电极与所述缓冲层之间形成第二空腔；所述几字形压电层的上表面设有第二电极；保护层覆盖于所述第二电极和外露的沉积压电层表面，其中，所述薄膜体声波谐振器通过如下过程获取：步骤1、提供基体，并在所述基体上蚀刻出第一凹槽；步骤2、将所述第一凹槽内填进行填充形成第一牺牲层，其中，所述第一牺牲层上表面与所述基体的上表面处于同一水平面；步骤3、在所述基体和第一牺牲层上表面布设缓冲层；其中，缓冲层的材料为氮化铝或氧化铝；步骤4、在缓冲层上表面铺设第二牺牲层；其中，所述第一牺牲层和第二牺牲层的材料均采用二氧化硅或氮化硅；步骤5、将用于制作第一电极的材料布设在所述牺牲层上方，并在所述牺牲层上方形成第一电极层；步骤6、在所述第一电极层上表面进行图形化处理，并根据图形化处理后的图形对第一电极层和第二牺牲层一并进行蚀刻，获得第一电极和位于第一电极下方的蚀刻后第二牺牲层；步骤7、在蚀刻后裸露出的缓冲层上设置与所述第一牺牲层相连的牺牲层延展部；步骤8、在第一电极、蚀刻后裸露出的缓冲层上方以及所述缓冲层上设置的通孔内填充的牺牲材料的上方通过沉积方式形成沉积压电层；步骤9、在所述沉积压电层上形成第二电极，其中，所述第二电极、沉积压电层和第一电极的厚度相同；步骤10、去除所述第一牺牲层、牺牲层延展部和第二牺牲层，形成第一空腔和第二空腔；并在第二电极和未被第二电极覆盖的所述沉积电压层上布设所述保护层。2.根据权利要求1所述薄膜体声波谐振器，其特征在于，所述缓冲层上设有多个所述通孔，所述通孔与所述第一空腔相通，并且，所述通孔直径与所述第一空腔之间存在如下关系：0.33h≤d≤0.45h其中，d表示所述通孔的直径，h表示第一空腔最大深度点到缓冲层水平面的垂直距离。3.根据权利要求1所述薄膜体声波谐振器，其特征在于，所述第一空腔的最大深度大于所述第二空腔的最大深度。4.根据权利要求3所述薄膜体声波谐振器，其特征在于，所述第一空腔最大深度与所述第二空腔最大深度之间满足如下关系：0.55（H1+H0）H1≤H2≤0.68（H1+H0）其中，H1表示第一空腔最大深度；H2表示第二空腔最大深度；H0表示标准单位深度，H0=0.1mm。5.根据权利要求1所述薄膜体声波谐振器，其特征在于，所述第一空腔采用等腰梯形结构；所述第二空腔采用矩形结构，并且，所述等腰梯形结构的递交角度范围为36
°
—50
°
。6.根据权利要求1所述薄膜体声波谐振器，其特征在于，步骤5所述将用于制作第一电
极的材料沉积在所述牺牲层上方，并在所述牺牲层上方形成第一电极层，包括：步骤501、在第二牺牲层上表面上进行多个正方形区域划分，获得多个正方形区域；步骤502、以每个所述正方形区域中心点和最后一个矩形区域的中心点为起始区域通过沉积方式同一时刻在每个所述正方形区域和最后一个矩形区域中沉积所述电极层，进而使多个所述正方形区域和最后一个矩形区域内的电极层相接形成第一电极层；其中，步骤501所述在第二牺牲层上表面上进行多个正方形区域划分，获得多个正方形区域，包括：步骤5011、在第二牺牲层上表面上，设置所述正方形区域的边长，其中，所述正方形区域的边长为第二牺牲层最短边长度的1/2长度；步骤5012、按照所述正方形区域的边长将所述第二牺牲层上表面分成两行排列的多个正方形区域，且，当最后一个区域出现无法形成正方形区域时，按照第一区域划分原则对最后一个区域进行划分；其中，所述第一区域划分原则如下：针对最后一个不满正方形结构的区域，如果该区域宽边尺寸大于1/4的最短边长度，则该区域为单独一个矩形区域；如果该区...

【专利技术属性】
技术研发人员：魏彬，
申请(专利权)人：深圳新声半导体有限公司，
类型：发明
国别省市：