体声波谐振器及制造方法、滤波器及电子设备技术

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；顶电极；和压电层，其中：声学镜、底电极、压电层和顶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；顶电极上侧的围绕有效区域的边缘还设置有导电层，导电层与顶电极在顶电极上侧的电连接区域内电连接；所述谐振器还包括空隙层或不导电介质层，在平行于谐振器的厚度方向的投影中，所述空隙层或不导电介质层的至少一部分处于所述电连接区域的下方，所述空隙层或不导电介质层的厚度在的范围内。本发明专利技术还涉及一种体声波谐振器的制造方法、一种滤波器及一种电子设备。及一种电子设备。及一种电子设备。

【技术实现步骤摘要】
体声波谐振器及制造方法、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及其制造方法，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]随着当今无线通讯技术的飞速发展，小型化便携式终端设备的应用也日益广泛，因而对于高性能、小尺寸的射频前端模块和器件的需求也日益迫切。近年来，以例如为薄膜体声波谐振器(Film Bulk Acoustic Resonator，简称FBAR)为基础的滤波器、双工器等滤波器件越来越为市场所青睐。一方面是因为其插入损耗低、过渡特性陡峭、选择性高、功率容量高、抗静电放电(ESD)能力强等优异的电学性能，另一方面也是因为其体积小、易于集成的特点所致。
[0003]但是，随着谐振器的频率不断增大，谐振器的顶电极和底电极的厚度会逐渐变小，这会使得电极的连接损耗越来越大，即电极的电阻增大。而电极的电阻增大，会导致谐振器的Q值降低。此外，还希望在降低电极的电阻的同时，降低谐振器的寄生电容。

技术实现思路

[0004]为在谐振器的顶电极的厚度较薄的情况下，提高谐振器的Q值，降低谐振器的寄生电容，提出本专利技术。
[0005]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：
[0006]基底；
[0007]声学镜；
[0008]底电极；
[0009]顶电极；和
[0010]压电层，
[0011]其中：
[0012]所述声学镜、底电极、压电层和顶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；
[0013]所述顶电极上侧的围绕所述有效区域的边缘还设置有导电层，所述导电层与所述顶电极在顶电极上侧的电连接区域内电连接；
[0014]所述谐振器还包括空隙层或不导电介质层，在平行于谐振器的厚度方向的投影中，所述空隙层或不导电介质层的至少一部分处于所述电连接区域的下方；且
[0015]所述空隙层或不导电介质层的厚度在的范围内。
[0016]本专利技术的实施例还涉及一种体声波谐振器的制造方法，所述方法包括步骤：在基底上形成底电极、压电层以及顶电极材料层的叠置结构，
[0017]所述方法还包括：
[0018]步骤1：所述叠置结构上形成和图形化牺牲层；
[0019]步骤2：形成覆盖所述图形化的牺牲层和顶电极材料层的导电材料层，所述导电材料层与所述顶电极材料层电连接；
[0020]步骤3：在导电材料层上设置和图形化阻挡层，所述图形化的阻挡层的内端在谐振器的水平方向上处于所述牺牲层的对应外端的内侧；
[0021]步骤4：移除导电材料层的被图形化的阻挡层覆盖之外的导电材料层和顶电极材料层以形成导电层和顶电极，所述导电层与所述顶电极在顶电极上侧的电连接区域内电连接，
[0022]其中：
[0023]所述谐振器包括声学镜，所述谐振器的声学镜、顶电极、压电层、底电极在谐振器的厚度方向上的重叠区域形成谐振器的有效区域，且在步骤4中，所述导电层围绕所述有效区域的边缘设置；且
[0024]在基底上形成底电极、压电层以及顶电极材料层的叠置结构包括步骤5：设置空隙层或不导电介质层，在平行于谐振器的厚度方向的投影中，所述空隙层或不导电介质层的至少一部分处于所述电连接区域的下方，且所述空隙层或不导电介质层的厚度在的范围内。
[0025]本专利技术的实施例也涉及一种滤波器，包括上述体声波谐振器。
[0026]本专利技术的实施例还涉及一种电子设备，包括上述的滤波器或者谐振器。
附图说明
[0027]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：
[0028]图1A为现有技术中的体声波谐振器的俯视示意图；
[0029]图1B为沿图1A中的A
‑
A
’
截得的示例性截面图；
[0030]图2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；
[0031]图3A为类似于沿图2中的B
‑
B
’
截得的示例性截面图，其中在叠层结构中并未设置空隙层或不导电介质层；
[0032]图3B为类似于沿图2中的B
‑
B
’
截得的另一个示例性截面图，其中在叠层结构中并未设置空隙层或不导电介质层；
[0033]图3C为沿图2中的B
‑
B
’
截得的示例性截面图，其中在叠层结构中设置空隙层或不导电介质层；
[0034]图4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类似于沿图2中的B
‑
B
’
截得的截面示意图；
[0035]图5A和5B分别是图4中的顶电极的连接边和非连接边的放大示意图；
[0036]图6
‑
11示例性示出了图4所示的体声波谐振器的制造过程；
[0037]图12
‑
22分别示出了根据本专利技术的变型实施例的体声波谐振器的结构；
[0038]图23为类似于沿图2中的B
‑
B
’
截得的体声波谐振器的示例性实施例的示例性截面图；
[0039]图24
‑
27示例性示出了图23所示的谐振器的制作过程；
[0040]图28为特定条件下空隙层的厚度与谐振器的机电耦合系数的关系图，其中纵坐标
的机电耦合系数体现为归一化后的数据；
[0041]图29为特定条件下空隙层的厚度与谐振器的串联谐振阻抗Rs的关系图，其中纵坐标的Rs值体现为归一化后的数据；
[0042]图30为作为参照的具有空隙层但没有设置导电层的体声波谐振器的结构示意图；
[0043]图31
‑
图32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结构示意图，其中示出了空隙层在厚度方向上的不同布置位置；
[0044]图33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结构示意图，其中声学镜为布拉格反射层的形式。
具体实施方式
[0045]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。
[0046]首先，本专利技术的附图中的附图标记说明如下：
[0047]101: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，也可以是铌酸锂、钽酸锂、铌酸钾等单晶压电衬底。
[0048]102：底电极(电极引脚或电极连接边)，材料可选钼、钌、金、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；顶电极；和压电层，其中：所述声学镜、底电极、压电层和顶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；所述顶电极上侧的围绕所述有效区域的边缘还设置有导电层，所述导电层与所述顶电极在顶电极上侧的电连接区域内电连接；所述谐振器还包括空隙层或不导电介质层，在平行于谐振器的厚度方向的投影中，所述空隙层或不导电介质层的至少一部分处于所述电连接区域的下方；且所述空隙层或不导电介质层的厚度在的范围内。2.根据权利要求1所述的谐振器，其中：所述空隙层或不导电介质层的厚度在的范围内。3.根据权利要求2所述的谐振器，其中：所述空隙层或不导电介质层的厚度在的范围内。4.根据权利要求1所述的谐振器，其中：在水平方向上，在顶电极的连接边，空隙层或不导电介质层的内端与所述电连接区域的内端齐平或处于所述电连接区域的内端的内侧，和/或所述空隙层或不导电介质层的外端与所述底电极的非连接边齐平或者处于底电极的非连接边的外侧；和/或在水平方向上，在顶电极的非连接边，空隙层或不导电介质层的内端与所述电连接区域的内端齐平或处于所述电连接区域的内端的内侧，和/或所述空隙层或不导电介质层的外端与所述电连接区域的外端齐平或者处于电连接区域的外端的外侧。5.根据权利要求4所述的谐振器，其中：在顶电极的电连接边，在水平方向上，所述空隙层或不导电介质层的外端处于底电极的非电连接边的外侧至少1μm；和/或在顶电极的电连接边，在水平方向上，所述空隙层或不导电介质层的内端处于所述电连接区域的内端的内侧至少1μm；和/或在顶电极的非电连接边，在水平方向上，所述空隙层或不导电介质层的内端处于所述电连接区域的内端的内侧至少1μm。6.根据权利要求1
‑
5中任一项所述的谐振器，其中：所述导电层的内端和/或外端的至少一部分底面与所述顶电极的上表面之间存在空隙或不导电介质材料层。7.根据权利要6所述的谐振器，其中：所述导电层的内端和/或外端的至少一部分底面与所述顶电极的上表面之间存在空隙而形成悬空结构，在所述顶电极的连接边和/或顶电极的非连接边设置所述悬空结构。
8.根据权利要求7所述的谐振器，其中：所述悬空结构为环形悬空结构；或所述悬空结构设置在所述顶电极的连接边，以及顶电极的部分非连接边。9.根据权利要求8所述的谐振器，其中：所述悬空结构在所述顶电极的非连接边周向上断续设置，且断开位置的长度之和不大于整个谐振器的有效区域的周长的90％。10.根据权利要求7所述的谐振器，其中：所述悬空结构的宽度在0.2μm
‑
20μm的范围内。11.根据权利要求7所述的谐振器，其中：所述顶电极的非连接边设置有所述悬空结构，且所述导电层与所述非连接边的接触部分的宽度在0.2μm
‑
10μm的范围内。12.根据权利要求7所述的谐振器，其中：所述顶电极的连接边设置有形成在导电层的内端的内端悬空结构，且所述内端悬空结构的空隙的外侧边缘与声学镜的边缘之间存在的横向距离在0.2μm
‑
10μm的范围内。13.根据权利要求12所述的谐振器，其中：所述内端悬空结构的空隙的外侧边缘在谐振器的水平方向上处于所述声学镜边缘的内侧；或者所述内端悬空结构的空隙的外侧边缘在谐振器的水平方向上处于所述声学镜边缘的外侧。14.根据权利要求7所述的谐振器，其中：所述顶电极在顶电极的连接边设置有桥结构，和/或所述顶电极在顶电极的非连接边设置有悬翼；且所述桥结构和/或悬翼结构的内侧边缘处于所述有效区域的内侧；和/或所述顶电极还包括至少围绕所述桥结构和/或悬翼结构内侧边缘设置的凸起结构。15.根据权利要求14所述的谐振器，其中：所述顶电极设置有形成在导电层的内端的内端悬空结构；且所述悬翼和/或桥结构的内侧边缘在水平方向上处于所述内端悬空结构的空隙的外侧边缘的内侧或齐平。1...

【专利技术属性】
技术研发人员：庞慰，郝龙，徐洋，马晓丹，
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：