体声波谐振器、滤波器及电子设备制造技术

本发明专利技术涉及一种体声波谐振器，包括：基底；顶电极；压电层；底电极和声学镜，其中：在基底和谐振结构之间设置有支撑层，压电层为与所述基底大体平行布置的单晶压电层；在通过底电极的非电连接端和顶电极的非电连接端的平行于谐振器的厚度方向的一个第一截面中，底电极的非电连接端的外端的一部分被支撑层覆盖，在底电极的非电连接端的压电层的至少一部分被移除，底电极的非电连接端的上表面的至少一部分与支撑层的上表面齐平。本发明专利技术还涉及一种滤波器以及一种电子设备。器以及一种电子设备。器以及一种电子设备。

【技术实现步骤摘要】
体声波谐振器、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，尤其涉及一种体声波谐振器、一种滤波器，以及一种电子设备。

技术介绍

[0002]薄膜体声波谐振器(FBAR)作为一种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。薄膜体声波谐振器的结构主体为由电极
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压电薄膜
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电极组成的“三明治”结构，即两层金属电极层之间夹一层压电材料。通过在两电极间输入正弦信号，FBAR利用逆压电效应将输入电信号转换为机械谐振，并且再利用压电效应将机械谐振转换为电信号输出。
[0003]已有的薄膜体声波谐振器剖面结构示意图如图1A所示，图1A中示出了设置在基底204上的由压电层202、顶电极201和底电极203形成的“三明治”结构的局部剖面结构，其中A1所示区域为谐振器的有效区域，在有效区域外侧，谐振器振动时声波能量会延压电层202传输到有效区域外侧，从而造成能量泄露，如图中Q1所示，这会降低谐振器的Q值。谐振器需要支撑结构进行机械固定和基底进行承载；一般情况下，谐振器的声波能量损失主要来自于从有效区域通过支撑结构向支撑基底泄露；传统结构中，支撑结构为压电层202延伸和底电层延伸的组合(压电层202+顶电极201或压电层202+底电极203)，如图1A所示，这种结构造成声波能量泄露，进而Q值(尤其是并联谐振点及其附近的Q值)较低。
[0004]为改善上述能量泄露问题导致的Q值降低问题，传统已知的改进结构可将部分压电层刻蚀掉，如图1B所示，在压电层202中传输的横向兰姆波会反射回(参见Q2)有效区域A1中，但在底电极B1区域中传输的横向兰姆波在反射回(参见Q3)有效区域A1的过程中，会带来严重的寄生模式，影响器件的性能，急需改善。

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]顶电极；
[0009]压电层；
[0010]底电极；和
[0011]声学镜，
[0012]其中：
[0013]在所述基底和所述谐振结构之间设置有支撑层，所述压电层为与所述基底大体平行布置的单晶压电层；
[0014]在通过底电极的非电连接端和顶电极的非电连接端的平行于谐振器的厚度方向
的一个第一截面中，底电极的非电连接端的外端的一部分被支撑层覆盖，在底电极的非电连接端的压电层的至少一部分被移除，底电极的非电连接端的上表面的至少一部分与支撑层的上表面齐平。
[0015]根据本专利技术的另一个方面，还提供一种包括前述体声波谐振器的滤波器。
[0016]根据本专利技术的还一个方面，还提供一种包括前述体声波谐振器或前述滤波器的电子设备。
附图说明
[0017]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：
[0018]图1A和图1B为已有的体声波谐振器的局部截面图；
[0019]图2为体声波谐振器的俯视示意图；
[0020]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沿图2中的OC
’
线的截面示意图；
[0021]图4A
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4K示例性显示了制造图3所示的体声波谐振器的过程；
[0022]图5
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19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沿图2中的OC
’
线的截面示意图；
[0023]图20
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22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沿图2中的OB线的截面示意图；
[0024]图23为根据本专利技术的另外的示例性实施例的体声波谐振器的沿图2中的OC线的截面示意图。
具体实施方式
[0025]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。
[0026]首先，在图3
‑
23中，本专利技术的附图中的附图标记说明如下：
[0027]10：底电极，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。
[0028]20：声学镜，可以是空腔，也可采用布拉格反射层及其他等效形式，本专利技术所示的实施例中采用的是空腔。
[0029]20
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：释放材料层，用于形成声学镜20。
[0030]30：支撑层，材料可为SiN，SiO2等介质材料，其材料不同于释放材料层的材料。
[0031]40：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。
[0032]41：键合层，如二氧化硅、氮化硅等材料。
[0033]50：顶电极，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。顶电极和底电极材料一般相同，但也可以不同。
[0034]60，61：底电极引出结构，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。
[0035]62：钝化层,一般为介质材料，如二氧化硅、氮化铝、氮化硅等。
[0036]70：单晶压电层，可选单晶氮化铝、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，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。
[0037]81，84：槽。
[0038]83：通孔。
[0039]85：长槽或介质层，介质层可以为如二氧化硅、氮化铝、氮化硅等。
[0040]87，88：空气隙或介质层，介质层材料可为如二氧化硅、氮化铝、氮化硅等。
[0041]89：填充层，其材料可为SiN，SiO2等介质材料。
[0042]91，92：空气隙。
[0043]101：辅助基底，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。
[0044]102：绝缘层，材料可为SiN，SiO2等介质材料。
[0045]图3为根据本专利技术的一个示例性实施例的体声波本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种体声波谐振器，包括：基底；顶电极；压电层；底电极；和声学镜，其中：在所述基底和所述谐振结构之间设置有支撑层，所述压电层为与所述基底大体平行布置的单晶压电层；在通过底电极的非电连接端和顶电极的非电连接端的平行于谐振器的厚度方向的一个第一截面中，底电极的非电连接端的外端的一部分被支撑层覆盖，在底电极的非电连接端的压电层的至少一部分被移除，底电极的非电连接端的上表面的至少一部分与支撑层的上表面齐平。2.根据权利要求1所述的体声波谐振器，其中：在所述第一截面中，在底电极的非电连接端，所述压电层的外端处于声学镜的边界的内侧。3.根据权利要求2所述的体声波谐振器，其中：在所述第一截面中，在底电极的非电连接端，所述压电层的外端与声学镜的边界在水平方向上的距离大于谐振器波长的四分之一，或者大于0.5μm。4.根据权利要求2所述的体声波谐振器，其中：在所述第一截面中，在底电极的非电连接端，所述压电层的外端的端面为竖直面或向外倾斜的斜面。5.根据权利要求2所述的体声波谐振器，其中：所述谐振器还包括填充层，所述填充层在底电极的非电连接端与所述压电层同层相接布置。6.根据权利要求2所述的体声波谐振器，其中：在所述第一截面中，在底电极的非电连接端，顶电极的非电连接端为平直端且在水平方向上处于所述压电层的端部的外侧；或者在所述第一截面中，在底电极的非电连接端，顶电极的非电连接端具有悬翼结构。7.根据权利要求1所述的体声波谐振器，其中：在所述第一截面中，在底电极的非电连接端，所述压电层的上表面形成有单个或多个台阶部；或者在所述第一截面中，在底电极的非电连接端，所述压电层的下表面形成有单个或多个台阶部。8.根据权利要求1所述的体声波谐振器，其中：在所述第一截面中，在底电极的非电连接端，所述压电层的上表面或下表面形成有凹陷部；或者在所述第一截面中，在底电极的非电连接端，所述压电层设置有通孔。9.根据权利要求8所述的体声波谐振器，其中：
所述凹陷部或通孔内填充有介质材料。10.根据权利要求8所述的体声波谐振器，其中：在所述第一截面中，所述顶电极的非电连接端的端面在水平方向上处于所述凹陷部或通孔的内侧与外侧之间；或者在所述第一截面中，在水平方向上所述凹陷部或通孔处于顶电极的非电极连接端的外侧；或者在所述第一截面中，在水平方向上所述凹陷部或通孔处于顶电极的非电极连接端的内侧。11.根据权利要求1所述的体声波谐振器，其中：在通过底电极的电连接端和顶电极的非电连接端的平行于谐振器的厚度方向的一个第二截面中，底电极的电连接端的外端的一...

【专利技术属性】
技术研发人员：张孟伦，庞慰，杨清瑞，
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：