一种体声波谐振器及其制作方法、滤波器以及电子设备技术

本申请公开了一种体声波谐振器及其制作方法、滤波器以及电子设备，将空腔设置为上凸空腔和下凹空腔两部分，解决了完全下凹空腔研磨时产生的台阶问题，以及解决了完全上凸空腔稳定性差和其上薄膜生长缺陷大的问题。并且设置上凸空腔的高度小于下凹空腔的高度，可以减小薄膜沉积时的应力和形变，最大程度保证了结构的稳定性。另外，顶电极水平向外延伸至有效区域的边界外，且在顶电极下方至少有一个间隙，在谐振器之间连接时可以减少寄生振荡，同时可以抑制在谐振中产生的横波而导致Q因子降低。低。低。

【技术实现步骤摘要】
一种体声波谐振器及其制作方法、滤波器以及电子设备


[0001]本专利技术涉及半导体
，尤其是涉及一种体声波谐振器及其制作方法、滤波器以及电子设备。

技术介绍

[0002]压电薄膜谐振器分为气隙型谐振器(FBAR，film bulk acoustic resonator)和固体装配型谐振器(SMR，solidly mounted resonator)两类。
[0003]其中，FBAR的结构包括顶电极、压电层和底电极作为主要器件并且布置在衬底上，在底电极和衬底之间设置有声波反射元件。在FBAR和SMR中，在顶电极和底电极之间施加高频电信号时，在逆压电效应下，压电薄膜将电信号转化为机械声波形成。
[0004]当声波反射元件为空腔时形成FBAR，当声波反射元件为布拉格反射镜时形成SMR。布拉格反射镜由具有高声阻抗的薄膜和具有低声阻抗的薄膜交替层叠形成层叠薄膜。根据位置不同，空腔包括位于衬底表面之下的地下型空腔和位于衬底表面之上的地上型空腔。
[0005]同时，在空腔边缘处顶电极、压电层和底电极重叠位置存在较大的寄生振荡，如何减小或抑制寄生震荡是器件之间连接时需要解决的问题。对于器件的Q因子有较大影响，谐振器的Q因子是表征其性能的关键因子，Q因子越高越好。而Q因子＝存储声能/损失声能，损失的声能越多，Q因子越低。谐振器在谐振时会产生纵向声波和横向声波，而横向声波由于无法存储在谐振器内部，而泄露出去。因此，横向声波是声能损失的一种方式，如何减少横向声波，提高Q因子，也是需要解决的技术问题。

技术实现思路

[0006]有鉴于此，本专利技术提供了一种体声波谐振器及其制作方法、滤波器以及电子设备，可以避免研磨时产生的台阶和凹陷，提高薄膜的生长质量，并减少寄生振荡，提高Q因子。
[0007]为了实现上述目的，本专利技术提供如下技术方案：
[0008]一种体声波谐振器，所述体声波谐振器包括：衬底，以及在所述衬底上依次生长的底电极、压电层和顶电极，所述衬底与所述底电极之间具有空腔；所述空腔、底电极、压电层和顶电极在厚度方向上的重叠区域构成体声波谐振器的有效区域；其中，所述空腔包括上凸空腔和下凹空腔。
[0009]优选的，在上述的体声波谐振器中，所述顶电极的至少一端水平向外延伸至所述有效区域的边界外，且在所述顶电极朝向所述压电层的一侧具有至少一个间隙。
[0010]优选的，在上述的体声波谐振器中，所述间隙位于所述压电层上方和/或所述压电层下方。
[0011]优选的，在上述的体声波谐振器中，所述上凸空腔的宽度小于所述下凹空腔的宽度；
[0012]或，所述上凸空腔的宽度等于所述下凹空腔的宽度；
[0013]或，所述上凸空腔的宽度大于所述下凹空腔的宽度。
[0014]优选的，在上述的体声波谐振器中，所述上凸空腔的高度不大于所述下凹空腔的高度。
[0015]优选的，在上述的体声波谐振器中，所述上凸空腔的高度为所述下凹空腔高度的1/3～1/5。
[0016]优选的，在上述的体声波谐振器中，所述上凸空腔的高度为100
‑
500nm。
[0017]优选的，在上述的体声波谐振器中，所述上凸空腔的边缘末端为角度形貌或弧形形貌。
[0018]本专利技术还提供一种体声波谐振器的制作方法，所述制作方法包括：
[0019]提供一衬底；
[0020]在所述衬底的一侧表面生长底电极，并在所述底电极和所述衬底之间形成空腔；
[0021]在所述底电极背离所述衬底的一侧表面生长压电层；
[0022]在所述压电层背离所述底电极的一侧表面生长顶电极；
[0023]其中，所述空腔包括上凸空腔和下凹空腔。
[0024]优选的，在上述的制作方法中，所述顶电极的至少一端水平向外延伸至所述有效区域的边界外，且在所述顶电极朝向所述压电层的一侧具有至少一个间隙。
[0025]优选的，在上述的制作方法中，所述空腔的制作工艺包括：在所述衬底内形成第一牺牲层，并在所述第一牺牲层上形成第二牺牲层，待所述顶电极形成后，刻蚀所述压电层至所述第一牺牲层和/或所述第二牺牲层形成释放孔，释放溶液通过所述释放孔与所述第一牺牲层和/或所述第二牺牲层接触并反应，释放所述第一牺牲层和/或所述第二牺牲层，形成空腔。
[0026]优选的，在上述的制作方法中，所述第一牺牲层和所述第二牺牲层由一步工艺一体形成。
[0027]本专利技术还提供一种滤波器，所述滤波器包括：至少两个如上述任一项所述的体声波谐振器，所述体声波谐振器之间的顶电极、底电极或者顶电极与底电极相互连接。
[0028]优选的，在上述的滤波器中，所述体声波谐振器的底电极相互连接，所述压电层在体声波谐振器相互连接的区域呈水平状，且所述压电层和所述底电极之间具有间隙。
[0029]优选的，在上述的滤波器中，所述体声波谐振器的顶电极相互连接或者顶电极和底电极相互连接，所述顶电极在相互连接的区域呈水平状，且所述顶电极和所述压电层之间具有间隙。
[0030]本专利技术还提供一种电子设备，所述电子设备包括：如上述任一项所述的滤波器或如上述任一项所述的体声波谐振器。
[0031]通过上述描述可知，本专利技术技术方案提供的体声波谐振器及其制作方法、滤波器以及电子设备中，将空腔设置为上凸空腔和下凹空腔两部分，解决了完全下凹空腔研磨时产生的台阶问题，以及解决了完全上凸空腔稳定性差和其上薄膜生长缺陷大的问题。并且设置上凸空腔的高度小于下凹空腔的高度，可以减小薄膜沉积时的应力和形变，最大程度保证了结构的稳定性。
[0032]另外，顶电极水平向外延伸至有效区域的边界外，且在顶电极下方至少有一个间隙，在谐振器之间连接时可以减少寄生振荡，同时可以抑制在谐振中产生的横波而导致Q因子降低。
附图说明
[0033]为了更清楚地说明本申请实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请的实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图获得其他的附图。
[0034]本说明书附图所绘示的结构、比例、大小等，均仅用以配合说明书所揭示的内容，以供熟悉此技术的人士了解与阅读，并非用以限定本申请可实施的限定条件，故不具技术上的实质意义，任何结构的修饰、比例关系的改变或大小的调整，在不影响本申请所能产生的功效及所能达成的目的下，均应仍落在本申请所揭示的
技术实现思路
得能涵盖的范围内。
[0035]图1为一种常规谐振器的俯视图；
[0036]图2为图1所示谐振器中A
‑
A的截面图；
[0037]图3为图1所示谐振器中B
‑
B的截面图；
[0038]图4为图1所示谐振器中C
‑
C的截面图；
[0039]图5为一种常规谐振器的制作方法工艺流程图；
[0040]图6为本专利技术实施例提供本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种体声波谐振器，其特征在于，包括：衬底，以及在所述衬底上依次生长的底电极、压电层和顶电极，所述衬底与所述底电极之间具有空腔；所述空腔、底电极、压电层和顶电极在厚度方向上的重叠区域构成体声波谐振器的有效区域；其中，所述空腔包括上凸空腔和下凹空腔。2.根据权利要求1所述的体声波谐振器，其特征在于，所述顶电极的至少一端水平向外延伸至所述有效区域的边界外，且在所述顶电极朝向所述压电层的一侧具有至少一个间隙。3.根据权利要求2所述的体声波谐振器，其特征在于，所述间隙位于所述压电层上方和/或所述压电层下方。4.根据权利要求1所述的体声波谐振器，其特征在于，所述上凸空腔的宽度小于所述下凹空腔的宽度；或，所述上凸空腔的宽度等于所述下凹空腔的宽度；或，所述上凸空腔的宽度大于所述下凹空腔的宽度。5.根据权利要求1所述的体声波谐振器，其特征在于，所述上凸空腔的高度不大于所述下凹空腔的高度。6.根据权利要求1所述的体声波谐振器，其特征在于，所述上凸空腔的高度为所述下凹空腔高度的1/3～1/5。7.根据权利要求6所述的体声波谐振器，其特征在于，所述上凸空腔的高度为100
‑
500nm。8.根据权利要求1所述的体声波谐振器，其特征在于，所述上凸空腔的边缘末端为角度形貌或弧形形貌。9.一种体声波谐振器的制作方法，其特征在于，所述制作方法包括：提供一衬底；在所述衬底的一侧表面生长底电极，并在所述底电极和所述衬底之间形成空腔；在所述底电极背离所述衬底的一侧表面生长压电层；在所述压电层背离所述底电极的一侧表面生长顶电极；其中，所述空腔...

【专利技术属性】
技术研发人员：李林萍，
申请(专利权)人：见闻录浙江半导体有限公司，
类型：发明
国别省市：