具有加厚电极的体声波谐振器、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；谐振结构，包括压电层、底电极和顶电极；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；所述谐振器包括第一导电结构和/或第二导电结构，第一导电结构与底电极的电连接端层叠电连接，第二导电结构与顶电极的电连接端层叠电连接，第一导电结构的内端在水平方向上处于谐振器的有效区域的边界的外侧或者与有效区域的边界齐平，第二导电结构的内端在水平方向上处于谐振器的有效区域的边界的外侧或者与有效区域的边界齐平。本发明专利技术还涉及一种滤波器以及一种电子设备。及一种滤波器以及一种电子设备。及一种滤波器以及一种电子设备。

【技术实现步骤摘要】
具有加厚电极的体声波谐振器、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]随着5G通信技术的日益发展，对通信频段的要求越来越高。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。
[0003]薄膜体声波谐振器的结构主体为由电极
‑
压电薄膜
‑
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。
[0004]随着无线通信速率的不断提高，要求射频器件的工作频率也相应提高。要制造更高频率的单晶薄膜声波滤波器，单晶薄膜声波谐振器的谐振频率也要相应提高。现有的单晶薄膜声波谐振器结构，当谐振频率较高时，电极较薄，因此电极导电性变差，影响谐振器在串联谐振点的阻抗值，最终导致串联谐振点Qs及其附近的Q值恶化。
[0005]此外，现有技术中也存在进一步提高薄膜体声波谐振器的功率容量的需要。

技术实现思路

[0006]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。
[0007]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：
[0008]基底；
[0009]谐振结构，包括压电层、底电极和顶电极；和
[0010]声学镜，
[0011]其中：
[0012]在所述基底和所述谐振结构之间设置有支撑层；
[0013]所述压电层为与所述基底大体平行布置的单晶压电层；
[0014]所述谐振器包括第一导电结构和/或第二导电结构，第一导电结构与底电极的电连接端层叠电连接，第二导电结构与顶电极的电连接端层叠电连接，第一导电结构的内端在水平方向上处于谐振器的有效区域的边界的外侧或者与有效区域的边界齐平，第二导电结构的内端在水平方向上处于谐振器的有效区域的边界的外侧或者与有效区域的边界齐平。
[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]根据本专利技术的另一个方面，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1
‑
9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截面示意图；
[0019]图10A
‑
10J显示了制造根据本专利技术的一个示例性实施例的体声波谐振器的示例性过程。
具体实施方式
[0020]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。
[0021]在本专利技术中，通过设置导电结构将谐振器有效区域外的顶电极和/或底电极的电连接端加厚，这带来了两个好处：(1)加厚电极，这可以降低电极的连接损耗；(2)有效区域外的导电结构可以选择良好导热性的金属材料，以增强谐振器的导热性能，从而提升谐振器的功率容量。
[0022]本专利技术的附图中的附图标记示例性说明如下：
[0023]100：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。
[0024]101：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。
[0025]102：第一导电结构，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。
[0026]103：支撑层，材料可为铜，金或以上金属的复合或其合金等，也可以是SiN，SiO2等介质材料。
[0027]104：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。
[0028]105：基底键合介质层，可以是SiO2等。
[0029]106：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。
[0030]107：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。
[0031]108：电极引出部，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，其材料可以与顶电极相同。
[0032]109：刻蚀阻挡层，可选材料为与底电极不同的材料，可以为介质材料和金属材料。
[0033]110：第二导电结构，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。第二导电结构的材料可与第一导电结构的材料相同，也可以不同。
[0034]111：刻蚀阻挡层，可选材料为与顶电极不同的材料，可以为介质材料和金属材料。
[0035]112：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。
[0036]113：键合金属层。
[0037]114：钝化层,一般为介质材料，如二氧化硅、氮化铝、氮化硅等。
[0038]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截面示意图。
[0039]如图1所示，在图示的实施例中，该体声波谐振器主要包括：基底106、支撑层103、声学镜104、底电极101、压电层100和顶电极107。在支撑层103中形成有一个空腔，该空腔构成声学镜104。底电极101设置在压电层100的下表面上，顶电极107设置在压电层100的上表面上，使得压电层100被夹持在底电极101和顶电极107之间。如图1所示，压电层100的下表面与基底106的上表面之间设置支撑层103(即支撑结构)，压电层100与基底106大体平行布置。
[0040]参见图1，顶电极还设置有钝化层114等工艺层，在可选的实施本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种体声波谐振器，包括：基底；谐振结构，包括压电层、底电极和顶电极；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；所述谐振器包括第一导电结构和/或第二导电结构，第一导电结构与底电极的电连接端层叠电连接，第二导电结构与顶电极的电连接端层叠电连接，第一导电结构的内端在水平方向上处于谐振器的有效区域的边界的外侧或者与有效区域的边界齐平，第二导电结构的内端在水平方向上处于谐振器的有效区域的边界的外侧或者与有效区域的边界齐平。2.根据权利要求1所述的体声波谐振器，其中：导电结构和其所连接的对应电极的材料不同，或者对于同一刻蚀剂具有不同的刻蚀比。3.根据权利要求2所述的体声波谐振器，其中：所述导电结构的导热系数大于其所连接的对应电极的导热系数。4.根据权利要求1所述的体声波谐振器，其中：导电结构和其所连接的对应电极的材料相同，或者对于同一刻蚀剂具有相同的刻蚀比；所述对应电极的面对与其连接的导电结构的一侧设置有刻蚀阻挡层，所述刻蚀阻挡层至少覆盖所述对应电极在有效区域内的部分。5.根据权利要求4所述的体声波谐振器，其中：所述刻蚀阻挡层为金属层。6.根据权利要求4所述的体声波谐振器，其中：所述刻蚀阻挡层为不导电介质层；所述刻蚀阻挡层仅覆盖所述对应电极的电连接部的一部分，且所述导电结构同时覆盖刻蚀阻挡层的一部分以及对应电极的电连接部的一部分。7.根据权利要求1所述的体声波谐振器，其中：所述谐振器包括第一导电结构；且第一导电结构的远离压电层的一侧被所述支撑结构覆盖。8.根据权利要求7所述的体声波谐振器，其中：所述谐振器包括穿过压电层的底电极连接部，所述底电极连接部直接与底电极电连接，或者直接与第一导电结构电连接。9.根据权利要求1所述的体声波谐振器，其中：所述支撑结构为金属支撑结构，所述底电极的电连接部被所述支撑结构覆盖，覆盖所述底...

【专利技术属性】
技术研发人员：季艳丽，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：