体声波谐振器及其制作方法以及声波器件技术

本公开实施例公开了一种体声波谐振器及其制作方法以及声波器件，所述体声波谐振器包括：衬底；反射结构、第一电极层、压电层以及第二电极层，依次层叠设置于所述衬底上；所述反射结构、所述第一电极层、所述压电层以及所述第二电极层的重叠区域为有源区；所述有源区，具有第一开孔和第二开孔；所述第一开孔贯穿所述第二电极层、所述压电层以及所述第一电极层中的至少一层；所述第二开孔贯穿所述第二电极层、所述压电层以及所述第一电极层中的至少一层；其中，包括所述第一开孔与所述第二开孔的所述有源区为非对称结构。所述有源区为非对称结构。所述有源区为非对称结构。

【技术实现步骤摘要】
体声波谐振器及其制作方法以及声波器件


[0001]本公开实施例涉及半导体
，特别涉及一种体声波谐振器及其制作 方法以及声波器件。

技术介绍

[0002]随着无线通信的迅猛发展，无线信号变得越来越拥挤，对工作在射频频段 的滤波器提出了高性能、微型化、模组化、低成本和低功耗等要求。
[0003]体声波(Bulk Acoustic Wave，BAW)谐振器因其体积小、半导体工艺兼容 性高、品质因数(Quality Factor，Q值)高等优点，被广泛应用于滤波器等通 讯器件中。滤波器的性能主要由构成它的声波谐振器决定。例如，提高体声波 谐振器的Q值，可提高包括该体声波谐振器的滤波器的带外抑制效果，减少滤 波器的损耗。然而，体声波谐振器中存在较大的寄生谐振，也会降低滤波器的 性能。如何减小寄生谐振的同时提高体声波谐振器的Q值成为亟待解决的问题。

技术实现思路

[0004]根据本公开实施例的第一方面，提供一种体声波谐振器，包括：
[0005]衬底；
[0006]反射结构、第一电极层、压电层以及第二电极层，依次层叠设置于所述衬 底上；所述反射结构、所述第一电极层、所述压电层以及所述第二电极层的重 叠区域为有源区；
[0007]所述有源区，具有第一开孔和第二开孔；所述第一开孔贯穿所述第二电极 层、所述压电层以及所述第一电极层中的至少一层；所述第二开孔贯穿所述第 二电极层、所述压电层以及所述第一电极层中的至少一层；
[0008]其中，包括所述第一开孔与所述第二开孔的所述有源区为非对称结构。
[0009]根据本公开实施例的第二方面，提供一种声波器件，包括本公开实施例第 一方面提供的体声波谐振器。
[0010]根据本公开实施例的第三方面，提供一种体声波谐振器的制作方法，包括：
[0011]提供衬底；
[0012]在所述衬底上形成依次层叠设置的牺牲层、第一电极层、压电层以及第二 电极层；其中，所述牺牲层、所述第一电极层、所述压电层以及所述第二电极 层的重叠区域为有源区；
[0013]在所述有源区形成第一开孔和第二开孔；其中，包括所述第一开孔与所述 第二开孔的所述有源区为非对称结构；所述第一开孔贯穿所述第二电极层、所 述压电层以及所述第一电极层，以暴露所述牺牲层；所述第二开孔贯穿所述第 二电极层、所述压电层以及所述第一电极层中的至少一层；
[0014]通过所述第一开孔去除所述牺牲层以形成空腔；其中，所述空腔为反射结 构。
[0015]根据本公开实施例的第四方面，提供一种体声波谐振器的制作方法，包括：
[0016]提供衬底；
[0017]在所述衬底上形成依次层叠设置的布拉格反射镜、第一电极层、压电层以 及第二电极层，所述布拉格反射镜为反射结构；其中，所述布拉格反射镜、所 述第一电极层、所述压电层以及所述第二电极层的重叠区域为有源区；
[0018]在所述有源区形成第一开孔和第二开孔；其中，包括所述第一开孔与所述 第二开孔的所述有源区为非对称结构；所述第一开孔贯穿所述第二电极层、所 述压电层以及所述第一电极层中的至少一层；所述第二开孔贯穿所述第二电极 层、所述压电层以及所述第一电极层中的至少一层。
[0019]根据本公开实施例的第五方面，提供一种体声波谐振器的制作方法，包括：
[0020]提供衬底；
[0021]在所述衬底中形成凹槽，填充所述凹槽以形成牺牲层；
[0022]在包括所述牺牲层的所述衬底上形成依次层叠设置的第一电极层、压电层、 以及第二电极层；其中，所述牺牲层、所述第一电极层、所述压电层以及所述 第二电极层的重叠区域为有源区；
[0023]在所述有源区形成第一开孔和第二开孔；其中，包括所述第一开孔与所述 第二开孔的所述有源区为非对称结构；所述第一开孔贯穿所述第二电极层、所 述压电层以及所述第一电极层，以暴露所述牺牲层；所述第二开孔贯穿所述第 二电极层、所述压电层以及所述第一电极层中的至少一层；
[0024]通过所述第一开孔去除所述牺牲层以形成空腔，其中，所述空腔为反射结 构。
[0025]本公开实施例，通过在有源区中设置第一开孔和第二开孔，第一开孔和第 二开孔贯穿第二电极层、压电层以及第一电极层中的至少一层，包括第一开孔 和第二开孔的有源区为非对称结构。第一开孔和第二开孔可以抑制有源区中的 横向剪切波向有源区外部区域传播，将声波能量集中在有源区内的纵波上，降 低横向剪切波带来的能量损耗，达到减小寄生谐振和提升Q值的效果；第一开 孔和第二开孔使得有源区域为非对称结构，进一步降低横向剪切波带来的能量 损耗，达到减小寄生谐振和提升Q值的效果。
附图说明
[0026]图1a和图1b分别是本公开示出的一种体声波谐振器的俯视图和剖视图； 图1c和图1d是本公开示出的图1b中的体声波谐振器的实验结果示意图；
[0027]图2a是本公开示出的无开孔的体声波谐振器的俯视图，图2b和图2c分别 是本公开示出的图2a中体声波谐振器的实验结果示意图；
[0028]图3a、图4a、图5a以及图6a是本公开示出的体声波谐振器的示意图；图3b和图3c分别是本公开示出的图3a中体声波谐振器的频率以及史密斯圆的实 验结果示意图；图4b和图4c分别是本公开示出的图4a中体声波谐振器的实验 结果示意图；图5b和图5c分别是本公开示出的图5a中体声波谐振器的实验结 果示意图；图6b和图6c分别是本公开示出的图6a中体声波谐振器的实验结果 示意图；
[0029]图7a、图8a、图9a、图10a是本公开示出的具有圆形有源区的体声波谐振 器的示意图；图7b和图7c分别是本公开示出的图7a中体声波谐振器的实验结 果示意图；图8b和图8c分别是本公开示出的图8a中体声波谐振器的实验结果 示意图；图9b和图9c分别是本公开
示出的图9a中体声波谐振器的实验结果示 意图；图10b和图10c分别是本公开示出的图10a中体声波谐振器的实验结果 示意图；
[0030]图11a至图11e是根据本公开示出的一种具有正五边形有源区的体声波谐 振器的示意图；
[0031]图12a和图12b是本公开示出的一种具有不同开孔深度的体声波谐振器的 示意图一；图12c和图12d分别是本公开示出的图12b中体声波谐振器的实验 结果示意图；
[0032]图13a是本公开示出的一种具有不同开孔深度的体声波谐振器的示意图 二；图13b和图13c分别是本公开示出的图13a中体声波谐振器的实验结果示 意图；
[0033]图14a和图14b是本公开示出的一种具有不同开孔深度的体声波谐振器的 示意图三；图14c和图14d分别是本公开示出的图14b中体声波谐振器的实验 结果示意图；
[0034]图15a是本公开示出的一种具有不同开孔深度的体声波谐振器的示意图 四；图15b和图15c分别是本公开示出的图15a中体声波谐振器的实验结果示 意图；
[0035]图16a、图17a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；反射结构、第一电极层、压电层以及第二电极层，依次层叠设置于所述衬底上；所述反射结构、所述第一电极层、所述压电层以及所述第二电极层的重叠区域为有源区；所述有源区具有第一开孔和第二开孔；所述第一开孔贯穿所述第二电极层、所述压电层以及所述第一电极层中的至少一层；所述第二开孔贯穿所述第二电极层、所述压电层以及所述第一电极层中的至少一层；其中，包括所述第一开孔与所述第二开孔的所述有源区为非对称结构。2.根据权利要求1所述的体声波谐振器，其特征在于，所述有源区的外轮廓在所述衬底上的正投影的形状包括：一条弧线段及两条或两条以上的直线段围成的封闭形状。3.根据权利要求1所述的体声波谐振器，其特征在于，所述第一开孔贯穿所述第二电极层、所述压电层以及所述第一电极层，所述第一开孔显露所述反射结构。4.根据权利要求1所述的体声波谐振器，其特征在于，所述有源区的外轮廓在所述衬底上的正投影包括对称图形，所述对称图形具有对称轴；所述第一开孔位于所述对称轴上，所述第二开孔远离所述对称轴。5.根据权利要求4所述的体声波谐振器，其特征在于，所述有源区的外轮廓与所述对称轴具有最大距离，所述第二开孔与所述对称轴的距离是所述最大距离的k倍，0<k≤1。6.根据权利要求1所述的体声波谐振器，其特征在于，所述第一开孔位于所述有源区的边缘；或者，所述第二开孔位于所述有源区的边缘。7.根据权利要求1所述的体声波谐振器，其特征在于，所述反射结构包括空腔或者布拉格反射镜。8.根据权利要求1所述的体声波谐振器，其特征在于，所述体声波谐振器还包括：调频层，位于所述第二电极层上；其中，所述第一开孔和/或所述第二开孔还贯穿所述调频层。9.根据权利要求1所述的体声波谐振器，其特征在于，所述第一开孔的直径为：1μm至20μm；所述第二开孔的直径为：1μm至20μm。10.一种声波器件，其特征在于，包括至少一个如权利要求1至9任意一项所述的体声波谐振器。11.一种体声波谐振器的制作方法，其特征在于，包括：提供衬底；在所述衬底上形成依次层叠设置的牺牲层、第一电极层、压电层以及第二电极层；其中，所述牺牲层、所述第一电极层、所述压电层以及所述第二电极层的重叠区域为有源区；在所述有源区形成第一开孔和第二开孔；其中，包括所述第一开孔与所述第二开孔的所述有源区为非对称结构；所述第一开孔贯穿所述第二电极层、所述压电层以及所述第一
电极层，以暴露所述牺牲层；所述第二开孔贯穿所述第二电极层、所述压电层以及所...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈威佐，徐丰，
申请(专利权)人：武汉光钜微电子有限公司，
类型：发明
国别省市：