体声波谐振结构及其制造方法技术

本发明专利技术实施例公开了一种体声波谐振结构及其制造方法，其中，所述体声波谐振结构包括：衬底；依次层叠于所述衬底上的反射结构、第一电极层、压电层、第二电极层；至少部分位于所述压电层之上的支撑层，所述支撑层的部分内侧壁处于有源区的边缘，且与所述第二电极层接触；位于所述支撑层上的保护层；所述保护层与所述第二电极层之间形成有第一空腔；所述反射结构、第一电极层、压电层、第二电极层沿所述衬底厚度方向投影重叠区域为有源区。厚度方向投影重叠区域为有源区。厚度方向投影重叠区域为有源区。

【技术实现步骤摘要】
体声波谐振结构及其制造方法


[0001]本专利技术实施例涉及半导体领域，特别涉及一种体声波谐振结构及其制造方法。

技术介绍

[0002]体声波(BAW，Bulk Acoustic Wave)谐振器(或称为“体声波谐振结构”)具有体积小、品质因数(Q值)高等优点，因此，被广泛应用在移动通讯技术中，如移动终端中的滤波器或双工器。而在移动终端中，存在多个频段同时使用的情况，这要求滤波器或双工器具有更加陡峭的裙边和更小的插入损耗。滤波器的性能由构成它的谐振器决定，提高谐振器的Q值可以实现陡峭的裙边和小的插入损耗。如何提高体声波谐振器的Q值成为亟待解决的问题。

技术实现思路

[0003]有鉴于此，本专利技术实施例提供一种体声波谐振结构及其制造方法。
[0004]本专利技术实施例一方面提供了一种体声波谐振结构，包括：
[0005]衬底；
[0006]依次层叠于所述衬底上的反射结构、第一电极层、压电层、第二电极层；
[0007]至少部分位于所述压电层之上的支撑层，所述支撑层的部分内侧壁处于有源区的边缘，且与所述第二电极层接触；
[0008]位于所述支撑层上的保护层；所述保护层与所述第二电极层之间形成有第一空腔；
[0009]所述反射结构、第一电极层、压电层、第二电极层沿所述衬底厚度方向投影重叠的区域为有源区。
[0010]本专利技术实施例另一方面提供了一种体声波谐振结构的制造方法，包括：
[0011]在衬底上依次形成层叠设置的反射结构、第一电极层、压电层和第二电极层；
[0012]在所述压电层之上形成至少部分支撑层；其中，所述支撑层的部分内侧壁处于有源区的边缘，且与所述第二电极层接触；
[0013]在所述支撑层上形成保护层；所述保护层与所述第二电极层之间形成有第一空腔；
[0014]所述反射结构、第一电极层、压电层、第二电极层沿所述衬底厚度方向投影重叠的区域为有源区。
[0015]本专利技术实施例中，在压电层上设置支撑层，该支撑层的部分内部侧壁处于有源区的边缘，且与第二电极层接触，另外，在该支撑层上形成保护层，保护层与第二电极层之间形成有第一空腔。这样，通过在有源区的边缘设置支撑层和保护层，使得支撑层能够抑制体声波谐振器在受到电场激励时产生的横向剪切波(侧向波)，减小纵波的能量损耗，从而提高Q值。并且，相较于相关技术中支撑层与保护层之间的接触面积，本专利技术实施例中的支撑层与保护层之间的接触面积增加，进而使得支撑层与保护层的结合更加牢固，更有利于提高谐振结构的可靠性。
附图说明
[0016]图1为本专利技术实施例提供的体声波谐振结构中压电层因压电效应而产生声波的示意图；
[0017]图2为本专利技术实施例提供的一种体声波谐振结构的剖视示意图一；
[0018]图3a为本专利技术实施例提供的一种体声波谐振结构的剖视示意图二；
[0019]图3b为本专利技术实施例提供的一种体声波谐振结构的剖视示意图三；
[0020]图3c为本专利技术实施例提供的一种体声波谐振结构的剖视示意图四；
[0021]图4为相关技术中提供的一种体声波谐振结构的剖视示意图；
[0022]图5为本专利技术实施例提供的一种体声波谐振结构的剖视示意图五；
[0023]图6为本专利技术实施例提供的一种支撑层包括一种材料的体声波谐振结构的剖视示意图；
[0024]图7为本专利技术实施例提供的一种支撑层包括三种材料的体声波谐振结构的剖视示意图；
[0025]图8为本专利技术实施例提供的第一支撑层与第二支撑层不连续的结构俯视示意图；
[0026]图9a为本专利技术实施例提供的第一支撑层与第二支撑层连续的结构俯视示意图；
[0027]图9b为本专利技术实施例提供的第一支撑层与第二支撑层连续的结构剖视图一；
[0028]图9c为本专利技术实施例提供的第一支撑层与第二支撑层连续的结构剖视图二；
[0029]图10为本专利技术实施例提供的一种体声波谐振结构制造方法的实现流程示意图；
[0030]图11a
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11k为本专利技术实施例提供的第一种体声波谐振结构制造方法的实现过程示意图；
[0031]图12a
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12d为本专利技术实施例提供的第二种体声波谐振结构制造方法的实现过程示意图；
[0032]图13a
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13f为本专利技术实施例提供的第三种体声波谐振结构制造方法的实现过程示意图；
[0033]图14a
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14f为本专利技术实施例提供的第四种体声波谐振结构制造方法的实现过程示意图；
[0034]图15a
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15c为本专利技术实施例提供的三种实现调整层厚度改变的实现方式示意图。
具体实施方式
[0035]下面将结合附图和实施例对本专利技术的技术方案进一步详细阐述。虽然附图中显示了本专利技术的示例性实施方法，然而应当理解，可以以各种形式实现本专利技术而不应被这里阐述的实施方式所限制。相反，提供这些实施方式是为了能够更透彻的理解本专利技术，并且能够将本专利技术的范围完整的传达给本领域的技术人员。
[0036]在下列段落中参照附图以举例方式更具体的描述本专利技术。根据下面说明和权利要求书，本专利技术的优点和特征将更清楚。需说明的是，附图均采用非常简化的形式且均使用非精准的比例，仅用以方便、明晰地辅助说明本专利技术实施例的目的。
[0037]在本专利技术实施例中，术语“A与B相连”包含A、B两者相互接触地A与B相连的情形，或者A、B两者之间还间插有其他部件而A非接触地与B相连的情形。
[0038]在本专利技术实施例中，术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不必用于描
述特定的顺序或先后次序。
[0039]需要说明的是，本专利技术实施例所记载的技术方案之间，在不冲突的情况下，可以任意组合。
[0040]如图1所示，当电能施加到体声波谐振器的上下电极上时，位于上下电极中的压电层因压电效应而产生声波。在压电层内除了会产生纵波，还会产生横向剪切波(横向剪切波也可以称为侧向波或剪波)。横向剪切波的存在会影响主要的纵波的能量，横向剪切波会导致能量的损耗并且形成寄生的共振(spurious mode)使得体声波谐振器的Q值恶化。
[0041]因此，一种提升体声波谐振器的Q值的方法就是抑制横向剪切波，以阻止寄生的共振的产生。
[0042]基于此，在本专利技术的各实施例中，在压电层上设置支撑层，该支撑层的部分内部侧壁处于有源区的边缘，且与第二电极层接触，另外，在该支撑层上形成保护层，保护层与第二电极层之间形成有第一空腔。这样，通过在有源区的边缘设置支撑层和保护层，使得支撑层能够抑制体声波谐振器在受到电场激励时产生的横向剪切波(侧向波)，减小第一空腔内的纵波的能量损耗，从而提高Q值。并且，相较于相关技术中支撑层与保护层之间的接触面积，本专利技术实施例中的支撑层与保护层之间的接触面积增加，进而使得支撑层与保护层的结合更加牢固，更有利于提高谐振结构的可本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种体声波谐振结构，其特征在于，包括：衬底；依次层叠于所述衬底上的反射结构、第一电极层、压电层、第二电极层；至少部分位于所述压电层之上的支撑层，所述支撑层的部分内侧壁处于有源区的边缘，且与所述第二电极层接触；位于所述支撑层上的保护层；所述保护层与所述第二电极层之间形成有第一空腔；所述反射结构、第一电极层、压电层、第二电极层沿所述衬底厚度方向投影重叠区域为有源区。2.根据权利要求1所述的谐振结构，其特征在于，所述支撑层包括：第一支撑层和第二支撑层；其中，所述第一支撑层处于有源区外，且所述第一支撑层部分位于压电层上，另一部分则位于第二电极层上；所述第二支撑层的部分区域位于第一支撑层上，所述第二支撑层的内侧壁处于有源区的边缘且部分接触所述第二电极层；或者，所述第二支撑层的部分底部处于有源区的边缘且接触所述第二电极层；所述第一支撑层的材料与所述第二支撑层的材料相同或不相同。3.根据权利要求2所述的谐振结构，其特征在于，所述第一支撑层的内侧壁及所述第二支撑层的底部与所述压电层或第二电极层的侧壁之间存在第二空腔。4.根据权利要求3所述的谐振结构，其特征在于，所述第二空腔中填充有介质材料，所述介质材料与所述第一支撑层和第二支撑层的材料不同。5.根据权利要求2所述的谐振结构，其特征在于，所述第一支撑层的内侧壁及所述第二支撑层的底部与所述压电层或第二电极层的侧壁之间不存在空隙；所述第一支撑层和第二支撑层的材料均包括能够吸收或反射所述压电层产生的侧向波的材料。6.根据权利要求1所述的谐振结构，其特征在于，所述支撑层包含沿垂直于所述衬底表面方向并列设置的至少M层子材料层；相邻的两个子材料层的声阻抗不同；所述M为≥3的奇数。7.根据权利要求2所述的谐振结构，其特征在于，所述第一支撑层为完整的环形结构；或者，所述第一支撑层以围绕第二电极层的形状形成的多段不连续结构存在。8.根据权利要求7所述的谐振结构，其特征在于，所述谐振结构还包括刻蚀孔；所述刻蚀孔贯穿所述压电层，且位于所述不连续支撑层中；其中，所述刻蚀孔的一端与所述反射结构连通，另一端与第二空腔连通；或者，所述刻蚀孔包含第一刻蚀孔及第二刻蚀孔，所述第一刻蚀孔贯穿所述压电层，且位于所述支撑层的外侧，所述第二刻蚀孔贯穿第二支撑层位于第二空腔上；或者，所述第二刻蚀孔在部分第一支撑层上；或者，所述第二刻蚀孔在支撑层下。9.根据权利要求1所述的谐振结构，其特征在于，所述支撑层的材料包括导电材料或不导电材料。10.一种体声波谐振结构的制造方法，其特征在于，包括：在衬底上依次形成层叠设置的反射结构、第一电极层、压电层和第二电极层；
在所述压电层之上形成至少部分支撑层；其中，所述支撑层的部分内侧壁处于有源区的边缘，且与所述第二电极层接触；在所述支撑层上形成保护层；所述保护层与所述第二电极层之间形成有第一空腔；所述反射结构、第一电极层、压电层、第二电极层沿所述衬底厚度方向投影重叠的区域为有源区。11.根据权利要求10所述的方法，其特征在于，所述支撑层包括：第一支撑层和第二支撑层；所述第一支撑层的材料与所述第二支撑层的材料相同或不相同；所述在所述压电层之上形成至少部分支撑层，包括：在所述压电层上形成所述第一支撑层；所述第一支撑层处于有源区外，且所述第一支撑层部分位于压电层上，另一部分则位于第二电极层上；在形成所述第一支撑层后，在所述第一支撑层上形成所述第二支撑层；所述第二支撑层部分与所述第一支撑层接触，所述第二支撑层的内侧壁处于有源区的边缘且部分接触所述第二电极层；或者，所述第二支撑层的部分底部处于有源区的边缘且接触所述第二电极层。12.根据权利要求11所述的方法，其特征在于，所述在所述有源区外的压电层...

【专利技术属性】
技术研发人员：高智伟，林瑞钦，
申请(专利权)人：武汉衍熙微器件有限公司，
类型：发明
国别省市：