具有声学镜限定结构的谐振器、滤波器及电子设备制造技术

本发明专利技术涉及一种谐振器及其制造方法，所述谐振器包括：基底；声学镜空腔；谐振结构，所述谐振结构包括压电层和电极层；支撑结构，设置在基底与谐振结构之间，其中：所述支撑结构的内侧设置有限定结构，所述限定结构围合所述声学镜空腔且限定所述声学镜空腔在水平方向上的边界；所述限定结构的材料不同于所述支撑结构的材料。本发明专利技术还涉及一种滤波器以及一种电子设备。子设备。子设备。

【技术实现步骤摘要】
具有声学镜限定结构的谐振器、滤波器及电子设备


[0001]本专利技术的实施例涉及半导体领域，尤其涉及一种谐振器，一种具有该谐振器的滤波器，以及一种电子设备。

技术介绍

[0002]图1和图2为当前一种谐振器的俯视图和截面图。这种谐振器是利用两个叉指电极102和103之间产生的横向电场激发压电材料的机械震动的体声波谐振器。这种谐振器的释放腔或声学镜空腔106的尺寸对谐振器的性能有很大影响。然而，如图2，当前的方案是在压电层开一些释放通道104，从而对压电层下面的牺牲层107进行释放。但是，这种方案存在一个缺陷，即释放腔的尺寸不受控，完全由释放时间决定，从而对量产造成难度。

技术实现思路

[0003]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。
[0004]根据本专利技术的实施例的一个方面，提出了一种谐振器，包括：
[0005]基底；
[0006]声学镜空腔；
[0007]谐振结构，所述谐振结构包括压电层和电极层；
[0008]支撑结构，设置在基底与谐振结构之间，
[0009]其中：
[0010]所述支撑结构的内侧设置有限定结构，所述限定结构围合所述声学镜空腔且限定所述声学镜空腔在水平方向上的边界；
[0011]所述限定结构的材料不同于所述支撑结构的材料。
[0012]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。
[0013]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。
附图说明
[0014]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：
[0015]图1为现有的一种体声波谐振器的俯视示意图；
[0016]图2为沿图1中的AA
’
线截得的示意性截面图；
[0017]图3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；
[0018]图4为沿图3中的AA
’
线的示意性截面图；
[0019]图5
‑
6为根据本专利技术的不同示例性实施例的体声波谐振器的俯视示意图；
[0020]图7
‑
11为示出制造图4所示的体声波谐振器的一系列步骤的示意性截面图。
具体实施方式
[0021]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。
[0022]本专利技术提出一种通过对谐振器的牺牲层或支撑层增加释放阻挡结构来限定空气腔的尺寸的解决方案。下面参照图3
‑
11具体说明本专利技术的实施例。
[0023]本专利技术的附图中的附图标记示例性说明如下：
[0024]101：基底，具体材料可选为硅、碳化硅、蓝宝石、二氧化硅，或其他硅基材料。
[0025]102，103：电极，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。
[0026]104：释放通道，穿过压电层设置。
[0027]105：压电层，其可以为多晶压电层，也可以为单晶压电层。例如单晶氮化铝、单晶氮化镓、单晶铌酸锂、单晶锆钛酸铅、单晶铌酸钾、单晶石英薄膜、或者单晶钽酸锂等材料，还可包含上述材料的一定原子比的稀土元素掺杂材料。
[0028]106：空气腔。
[0029]107：牺牲层或支撑结构，其材料可以为二氧化硅、氮化硅、碳化硅等材料。
[0030]108：释放阻挡结构或边界限定结构，其材料不同于牺牲层或支撑层107的材料，或者其为通过对牺牲层或支撑结构107的特定区域执行离子注入而形成的材料。
[0031]109：光刻胶。
[0032]相比于图1
‑
2所示的传统结构，在如图3
‑
4所示的实施例中，在传统谐振器的牺牲层107中增加了释放阻挡结构108，从而在释放牺牲层107时阻挡结构 108不会与释放液反应或者反应速度很慢，如此，阻挡结构108的形状则定义了空气腔106的面积或者限定了空气腔106在水平方向上的边界。在本专利技术中，阻挡结构108围合空气腔106设置。
[0033]下面示例性说明阻挡结构108的制作方法。
[0034]第一种方法：
[0035]在沉积压电层105或者通过键合(bonding)转移压电层105之前，于阻挡结构108所在的环形位置刻蚀牺牲层107以形成环形槽，然后在环形槽中填充阻挡结构108的材料，之后利用CMP(化学机械研磨)磨平，使得阻挡材料的表面与牺牲层107的表面齐平和平坦。处于环形槽内的阻挡材料即为阻挡结构108。
[0036]在第一种方法中，所述阻挡结构形成步骤包括：在支撑材料层或牺牲材料层的预定位置形成穿过支撑材料层或牺牲材料层的限定通槽，所述限定通槽为环形通槽；在所述限定通槽中填充限定材料层或阻挡材料层；以及使得限定材料层或阻挡材料层的表面与所述支撑材料层或牺牲材料层的表面齐平，以形成所述限定结构或阻挡结构。
[0037]在第一种方法中，在限定结构或阻挡结构108形成步骤之前包括步骤：在基底101上形成支撑材料层或牺牲材料层；且第一种方法中，在声学镜空腔或空气腔106形成步骤之前还包括步骤：在所述限定结构或阻挡结构108和所述支撑结构或牺牲层107的远离基底的一侧形成压电层105；以及在压电层105中形成释放通道。
[0038]对于牺牲层107，其材料例如为二氧化硅，对于阻挡结构108，其材料例如为氮化硅。
[0039]此种方法的好处是阻挡结构108的材料可选性比较强，可以选择完全不与释放液反应的材料作为阻挡材料，从而确保空气腔的尺寸完全由阻挡结构108 事先定义的图形确定。
[0040]但此种方式的缺点是填充阻挡结构108后需要使用CMP工艺再对牺牲层107 和阻挡层108进行磨平，两种材料的CMP速率会导致表面很难做到符合键合的要求，从而提高了键合转移工艺的难度。
[0041]第二种方法：
[0042]在沉积压电层105或者通过键合转移压电层105之前，在阻挡结构108这个环形位置对牺牲层107进行一次或多次离子注入，从而形成阻挡结构108的材料。例如，牺牲层107为USG(Undoped
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Silicate
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Glass，未掺杂的硅玻璃)，通过在USG中注入B元素形成BSG(Boro
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Silicate
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Glass，硼硅玻璃)，利用 BSG在作为释放剂的HF中释放速率远低于USG的现象，实现释放空气腔时对本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种谐振器，包括：基底；声学镜空腔；谐振结构，所述谐振结构包括压电层和电极层；支撑结构，设置在基底与谐振结构之间，其中：所述支撑结构的内侧设置有限定结构，所述限定结构围合所述声学镜空腔且限定所述声学镜空腔在水平方向上的边界；所述限定结构的材料不同于所述支撑结构的材料。2.根据权利要求1所述的谐振器，其中：所述限定结构的材料基于离子注入而与所述支撑结构的材料不同。3.根据权利要求1所述的谐振器，其中：所述限定结构的材料基于材料选择而与所述支撑结构的材料不同。4.根据权利要求1所述的谐振器，其中：所述支撑结构和限定结构的与压电层相接的上表面为平坦面。5.根据权利要求1所述的谐振器，其中：所述压电层为单晶压电层，压电层与基底大体平行布置。6.根据权利要求1
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5中任一项所述的谐振器，其中：所述谐振器为体声波谐振器，所述电极层包括设置在压电层上表面的叉指电极；所述压电层设置有释放通道，所述释放通道在水平方向上处于声学镜空腔的边界的内侧且与所述声学镜空腔相通。7.根据权利要求6所述的谐振器，其中：所述释放通道包括处于电极层的外侧的多个通孔。8.根据权利要求6所述的谐振器，其中：所述释放通道包括处于电极层外侧的条形通道。9.根据权利要求8所述的谐振器，其中：所述条形通道与叉指电极平行布置。10.根据权利要求8所述的谐振器，其中：所述释放通道还包括在叉指电极的延伸方向上处于叉指电极的端部的外侧的端部释放孔。11.根据权利要求6所述的谐振器，其中：所述释放通道包括在叉指电极的延伸方向上处于叉指电极的端部的外侧的端部释放孔。12.一种滤波器，包括根据权利要求1
‑
11中任一项所述的谐振器。13.一种电子设备，包括根据权利要求12所述的滤波器，或者根据权利要求1
‑
11中任一项所述的谐振器。14.一种谐振器的制造方法，所述谐振器包括基底、声学镜空腔、谐振结构和支撑结构，所述谐振结构包括压电层和电极层，所述支撑结构设置在基底与谐振结构之间，所述方法包括：
限定结构形成步骤：在一支撑材料层中形成限定结构，所述限定结构用于限定所述声学镜空腔在水平方向...

【专利技术属性】
技术研发人员：徐洋，庞慰，
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：