具有空隙层的体声波谐振器及组件和制造方法、滤波器和电子设备技术

本发明专利技术涉及一种体声波谐振器，包括：基底；声学镜；底电极；压电层；和顶电极，其中：顶电极、压电层、底电极在谐振器的厚度方向上的重叠区域构成谐振器的有效区域；所述压电层包括第一层和第二层，第一层与第二层之间设置有空隙层，第二层处于第一层的上方，所述空隙层的内边缘在水平方向上处于有效区域的边界的内侧，所述空隙层的外边缘位于所述压电层内部且由所述压电层限定，所述第二层不设置有在第二层的厚度方向上延伸穿过第二层且与所述空隙层直接相通的专门释放路径。本发明专利技术还涉及体声波谐振器组件，一种体声波谐振器的制造方法，一种滤波器和一种电子设备。一种滤波器和一种电子设备。一种滤波器和一种电子设备。

【技术实现步骤摘要】
具有空隙层的体声波谐振器及组件和制造方法、滤波器和电子设备


[0001]本专利技术的实施例涉及半导体领域，尤其涉及一种体声波谐振器及其组件，一种制造体声波谐振器的方法，以及一种滤波器和一种电子设备。

技术介绍

[0002]随着5G通信技术的日益发展，对数据传输速率的要求越来越高。与数据传输速率相对应的是频谱资源的高利用率和频谱的复杂化。通信协议的复杂化对于射频系统的各种性能提出了严格的要求，在射频前端模块，射频滤波器起着至关重要的作用，它可以将带外干扰和噪声滤除掉以满足射频系统和通信协议对于信噪比的要求。
[0003]传统的射频滤波器受结构和性能的限制，不能满足高频通信的要求。薄膜体声波谐振器(FBAR)作为一种新型的MEMS器件，具有体积小、质量轻、插入损耗低、频带宽以及品质因子高等优点，很好地适应了无线通信系统的更新换代，使FBAR技术成为通信领域的研究热点之一。
[0004]但是，随着5G时代来临，在现有技术中，存在进一步减小FBAR的面积的需要，以及存在在不降低性能的情况下降低滤波器的尺寸的需求。

技术实现思路

[0005]为缓解或解决现有技术中的上述问题的至少一个方面，提出本专利技术。
[0006]根据本专利技术的实施例的一个方面，提出了一种体声波谐振器，包括：
[0007]基底；
[0008]声学镜；
[0009]底电极；
[0010]压电层；和
[0011]顶电极，
[0012]其中：
[0013]顶电极、压电层、底电极在谐振器的厚度方向上的重叠区域构成谐振器的有效区域；
[0014]所述压电层包括第一层和第二层，第一层与第二层之间设置有空隙层，第二层处于第一层的上方，所述空隙层的内边缘在水平方向上处于有效区域的边界的内侧，所述空隙层的外边缘位于所述压电层内部且由所述压电层限定；
[0015]所述第二层不设置有在第二层的厚度方向上延伸穿过第二层且与所述空隙层直接相通的专门释放路径。
[0016]本专利技术的实施例还涉及一种体声波谐振器组件，包括至少两个体声波谐振器，其中至少一个体声波谐振器为上述的谐振器。
[0017]本专利技术的实施例也涉及一种制造体声波谐振器的方法，所述谐振器包括基底、声
学镜、底电极、压电层和顶电极，压电层包括第一层和第二层，第一层与第二层之间设置有空隙层，所述方法包括步骤：
[0018]在第一层上形成和图形化第一牺牲层；和
[0019]利用第二层覆盖第一层以及其上的第一牺牲层，
[0020]其中：
[0021]所述第二层不设置有在第二层的厚度方向上穿过第二层且与所述空隙层直接相通的专门释放路径，所述方法还包括步骤：利用透过第二层的释放剂释放第一牺牲层而形成所述空隙层；或者
[0022]所述声学镜为声学镜空腔，所述谐振器包括释放孔和水平延伸通道，所述释放孔在第二层的厚度方向上穿过第一层与第二层而与所述声学镜空腔相通，所述水平延伸通道处于第一层与第二层之间且将空隙层与释放孔相通，所述方法还包括步骤：经由所述释放孔以及所述水平延伸通道释放所述第一牺牲层以形成所述空隙层。
[0023]本专利技术的实施例还涉及一种滤波器，包括上述的谐振器或组件。
[0024]本专利技术的实施例也涉及一种电子设备，包括上述的滤波器或者上述的谐振器或上述的组件。
附图说明
[0025]以下描述与附图可以更好地帮助理解本专利技术所公布的各种实施例中的这些和其他特点、优点，图中相同的附图标记始终表示相同的部件，其中：
[0026]图1为根据本专利技术的一个示例性实施例的体声波谐振器的俯视示意图；
[0027]图2为根据本专利技术的一个示例性实施例的沿图1中的MOM
’
线的体声波谐振器的截面示意图；
[0028]图3为根据本专利技术的一个示例性实施例的类似于沿图1中的MOM
’
线的体声波谐振器的截面示意图，其中空隙层内设置有牺牲层；
[0029]图4示例性示出了AW结构的宽度与机电耦合系数之间的关系图；
[0030]图5为根据本专利技术的另一个示例性实施例的体声波谐振器的俯视示意图；
[0031]图6为根据本专利技术的一个示例性实施例的沿图5中的MOM
’
线的体声波谐振器的截面示意图；
[0032]图7为根据本专利技术的再一个示例性实施例的体声波谐振器的俯视示意图；
[0033]图8A-8H示例性示出了图2中的体声波谐振器的制作过程的截面示意图。
具体实施方式
[0034]下面通过实施例，并结合附图，对本专利技术的技术方案作进一步具体的说明。在说明书中，相同或相似的附图标号指示相同或相似的部件。下述参照附图对本专利技术实施方式的说明旨在对本专利技术的总体专利技术构思进行解释，而不应当理解为对本专利技术的一种限制。专利技术的一部分实施例，而并不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。
[0035]首先，本专利技术的附图中的附图标记说明如下：
[0036]10：基底，可选材料为单晶硅、氮化镓、砷化镓、蓝宝石、石英、碳化硅、金刚石等。
[0037]20：声学镜，可为空腔，也可采用布拉格反射层及其他等效形式。本专利技术的实施例中采用的是空腔的形式。
[0038]20A：释放通道，将释放孔90与声学镜空腔相通。
[0039]21：牺牲层，在声学镜为空腔形式的情况下，在制备谐振器的过程中设置在该空腔中，在之后的工艺中被释放以形成声学镜空腔，牺牲层21可选二氧化硅、掺杂二氧化硅、多晶硅、非晶硅等材料。
[0040]30：底电极(包括底电极引脚)，材料可选钼、钌、金、铝、镁、钨、铜，钛、铱、锇、铬或以上金属的复合或其合金等。
[0041]41：第一压电层，可以为单晶压电材料，可选的，如：单晶氮化铝、单晶氮化镓、单晶铌酸锂、单晶锆钛酸铅(PZT)、单晶铌酸钾、单晶石英薄膜、或者单晶钽酸锂等材料，也可以为多晶压电材料(与单晶相对应，非单晶材料)，可选的，如多晶氮化铝、氧化锌、PZT等，还可是包含上述材料的一定原子比的稀土元素掺杂材料，例如可以是掺杂氮化铝，掺杂氮化铝至少含一种稀土元素，如钪(Sc)、钇(Y)、镁(Mg)、钛(Ti)、镧(La)、铈(Ce)、镨(Pr)、钕(Nd)、钷(Pm)、钐(Sm)、铕(Eu)、钆(Gd)、铽(Tb)、镝(Dy)、钬(Ho)、铒(Er)、铥(Tm)、镱(Yb)、镥(Lu)等。
[0042]42：第二压电层，其材料与第一压电层的材料可以不同也可以相同，可以为单晶压电材料，可选的，如：单晶氮化铝、单晶氮化镓、单晶铌酸锂、单晶锆钛酸铅(PZT)、单晶铌酸钾、单晶石英薄膜、或者单晶钽酸锂等材料，也可以为多晶压电材料(与单晶相对应，非单晶材料)，可选的，如多晶氮化铝、氧化锌、PZT等，还可是包含上述材料的一定原子比的稀土元素掺杂材料，例如可以是掺杂氮化铝，掺杂氮化铝本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种体声波谐振器，包括：基底；声学镜；底电极；压电层；和顶电极，其中：顶电极、压电层、底电极在谐振器的厚度方向上的重叠区域构成谐振器的有效区域；所述压电层包括第一层和第二层，第一层与第二层之间设置有空隙层，第二层处于第一层的上方，所述空隙层的内边缘在水平方向上处于有效区域的边界的内侧，所述空隙层的外边缘位于所述压电层内部且由所述压电层限定；所述第二层不设置有在第二层的厚度方向上延伸穿过第二层且与所述空隙层直接相通的专门释放路径。2.根据权利要求1所述的谐振器，其中：所述空隙层的外边缘在水平方向上处于所述有效区域的边界的外侧；且所述第二层的压电材料为晶格结构沿C轴取向的压电材料；或者所述第二层具有微孔隙或纳空隙的孔隙结构。3.根据权利要求2所述的谐振器，其中：所述第二层的压电材料包括氮化铝或掺杂氮化铝或氧化锌。4.根据权利要求1-3中任一项所述的谐振器，其中：所述声学镜为声学镜空腔，所述谐振器包括：释放孔，所述释放孔在第二层的厚度方向上穿过第一层与第二层而与所述声学镜空腔相通；和水平延伸通道，所述水平延伸通道处于第一层与第二层之间且将空隙层与释放孔相通。5.根据权利要求1-4中任一项所述的谐振器，其中：第一层的压电材料不同于第二层的压电材料。6.根据权利要求5所述的谐振器，其中：第一层与第二层中的一层为另一层的掺杂层；或者第一层与第二层均为同一材料的掺杂层，第一层的掺杂浓度不同于第二层的掺杂浓度；或者第一层的材料为氮化铝、氧化锌、锆钛酸铅、铌酸锂、石英、铌酸钾、钽酸锂中的一种材料，而第二层为氮化铝、氧化锌、锆钛酸铅、铌酸锂、石英、铌酸钾、钽酸锂中不同于第一层材料的材料。7.根据权利要求2-6中任一项所述的谐振器，其中：所述空隙层包括多个空隙部，所述多个空隙部沿有效区域在周向方向上间隔开。8.一种体声波谐振器组件，包括：至少两个体声波谐振器，其中至少一个体声波谐振器为根据权利要求1-7中任一项所述的谐振器。
9.根据权利要求8所述...

【专利技术属性】
技术研发人员：庞慰，班圣光，徐洋，杨清瑞，张孟伦，
申请(专利权)人：诺思天津微系统有限责任公司，
类型：发明
国别省市：