具有多个底电极层的体声波谐振器、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及其制造方法。该谐振器包括：基底；底电极；顶电极；和压电层，其中：所述底电极包括多个电极层，所述多个电极层至少包括在谐振器的厚度方向上设置的第一电极层和第二电极层，第一电极层相比于第二电极层更靠近基底，第一电极层为包括铝的金属层；在底电极的非电极连接端，所述第一电极层的端面被所述第二电极层所覆盖。所述谐振器的声学镜可为声学镜空腔，所述谐振器还可包括阻挡层，所述第一电极层覆盖所述阻挡层且所述阻挡层限定所述声学镜空腔的上侧边界。本发明专利技术还涉及一种滤波器以及一种电子设备。还涉及一种滤波器以及一种电子设备。还涉及一种滤波器以及一种电子设备。

【技术实现步骤摘要】
具有多个底电极层的体声波谐振器、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]电子器件作为电子设备的基本元素，已经被广泛应用，其应用范围包括移动电话、汽车、家电设备等。此外，未来即将改变世界的人工智能、物联网、5G通讯等技术仍然需要依靠电子器件作为基础。
[0003]薄膜体声波谐振器(Film Bulk Acoustic Resonator，简称FBAR，又称为体声波谐振器，也称BAW)作为压电器件的重要成员正在通信领域发挥着重要作用，特别是FBAR滤波器在射频滤波器领域市场占有份额越来越大，FBAR具有尺寸小、谐振频率高、品质因数高、功率容量大、滚降效应好等优良特性，其滤波器正在逐步取代传统的声表面波(SAW)滤波器和陶瓷滤波器，在无线通信射频领域发挥巨大作用，其高灵敏度的优势也能应用到生物、物理、医学等传感领域。
[0004]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。
[0005]对于体声波谐振器，采用了将底电极设置为包括多层电极的形式。如图1所示，该谐振器包括基底101、声学镜或声学镜空腔102、底电极层103、底电极层104、压电层105、顶电极106、钝化层或工艺层107。
[0006]因为金属Al的声阻抗较低，所以底电极的多层电极中的远离压电层的电极层，即图1中的底电极层103，常常采用金属Al。但是，在如图1所示的谐振器结构中，声学镜空腔102通常是使用HF来腐蚀牺牲材料SiO2形成，在利用HF释放牺牲材料的过程中，HF容易与图1中的位于声学镜空腔102的上侧的底电极层103的表面B接触，而且也容易通过在图1中A所示的不平整部分腐蚀底电极层103，从而导致谐振器结构的破坏。

技术实现思路

[0007]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。
[0008]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：
[0009]基底；
[0010]底电极；
[0011]顶电极；和
[0012]压电层，
[0013]其中：
[0014]所述底电极包括多个电极层，所述多个电极层至少包括在谐振器的厚度方向上设置的第一电极层和第二电极层，第一电极层相比于第二电极层更靠近基底，第一电极层为
包括铝的金属层；
[0015]在底电极的非电极连接端，所述第一电极层的端面被所述第二电极层所覆盖。
[0016]可选的，所述谐振器的声学镜为声学镜空腔；所述谐振器还包括阻挡层，所述第一电极层覆盖所述阻挡层且所述阻挡层限定所述声学镜空腔的上侧边界。
[0017]根据本专利技术的实施例的另一方面，提出了一种体声波谐振器的制造方法，所述谐振器包括底电极和压电层，所述底电极包括多个电极层，所述多个电极层至少包括在谐振器的厚度方向上设置的第一电极层和第二电极层，第一电极层相比于第二电极层更靠近基底，第一电极层为包括铝的金属层，所述方法包括步骤：以第二电极层覆盖所述第一电极层的非电极连接端的端面。
[0018]本专利技术的实施例还涉及一种滤波器，包括上述的体声波谐振器。
[0019]本专利技术的实施例也涉及一种电子设备，包括上述的滤波器或者上述的谐振器。
附图说明
[0020]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：
[0021]图1为已知的体声波谐振器的截面示意图；
[0022]图2A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；
[0023]图2B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的截面示意图；
[0024]图3A
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3D为根据本专利技术的一个示例性实施例的示意性示出图2B中的体声波谐振器的制造过程的截面示意图；
[0025]图4
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10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。
具体实施方式
[0026]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。
[0027]对于底电极包括多层底电极层的体声波谐振器，在底电极的靠近声学镜空腔的电极层包括金属铝的情况下，本专利技术提出减少或者防止该电极层在谐振器的声学镜空腔形成过程中被腐蚀的方案。
[0028]本专利技术中的附图标记说明如下：
[0029]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。
[0030]102：声学镜，可为空腔，例也可采用布拉格反射层及其他等效形式。
[0031]103：底电极层，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。
[0032]104：底电极层，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，底电极层103与底电极层104的材料可以不同。
[0033]105：压电层，材料可以为氮化铝、氮化镓、铌酸锂、锆钛酸铅(PZT)、铌酸钾、石英薄
膜、氧化锌等，还可是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。
[0034]106：顶电极或顶电极层，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。
[0035]107：介质层或工艺层，其材料一般为介质材料，例如可以为氮化铝、二氧化硅、氮化硅等。如能够理解的，也可以不设置介质层或工艺层。
[0036]109：种子层或者阻挡层，材料可选AlN、SiN等。
[0037]110：声阻抗不匹配结构：可以是空气、SiO2、SiN等，如后面提及的，也可以不设置声阻抗不匹配结构。声阻抗不匹配结构是声学不匹配结构中的一种。
[0038]111：凸起结构，材料可选钼，钌，金，铝，镁，钨，铜，钛，铱，锇，铬或以上本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种体声波谐振器，包括：基底；底电极；顶电极；和压电层，其中：所述底电极包括多个电极层，所述多个电极层至少包括在谐振器的厚度方向上设置的第一电极层和第二电极层，第一电极层相比于第二电极层更靠近基底，第一电极层为包括铝的金属层；在底电极的非电极连接端，所述第一电极层的端面被所述第二电极层所覆盖。2.根据权利要求1所述的谐振器，其中：所述谐振器的声学镜为声学镜空腔；所述谐振器还包括阻挡层，所述第一电极层覆盖所述阻挡层且所述阻挡层限定所述声学镜空腔的上侧边界。3.根据权利要求2所述的谐振器，其中：所述声学镜空腔设置在基底中，所述第一电极层的非电极连接端处于所述声学镜空腔的边界的外侧。4.根据权利要求3所述的谐振器，其中：在底电极的非电极连接端，所述第二电极层覆盖所述阻挡层的端面，或者所述第二电极层覆盖所述阻挡层的上表面的至少一部分。5.根据权利要求2所述的谐振器，其中：所述阻挡层包括叠置的多层。6.根据权利要求5所述的谐振器，其中：所述阻挡层包括第一阻挡层和第二阻挡层，所述第一阻挡层的材料为氮化铝、氮化硅中的一种，所述第二阻挡层设置在第一阻挡层与第一电极层之间。7.根据权利要求2所述的谐振器，其中：所述底电极中设置有空隙层，所述空隙层限定谐振器的声学镜空腔，所述谐振器还包括第三电极层，所述第三电极层与第一电极层之间设置有所述空隙层；在底电极的非电极连接端，所述第三电极层的端部处于所述第一电极层的端部的外侧。8.根据权利要求7所述的谐振器，其中：所述第三电极层的材料与所述第二电极层的材料相同；且在底电极的非电极连接端，所述第三电极层的端面与所述第二电极层的端面齐平。9.根据权利要求2所述的谐振器，其中：所述底电极中设置有空隙层，所述空隙层限定谐振器的声学镜空腔，所述谐振器还包括第三电极层，所述第三电极层与第一电极层之间设置有所述空隙层；在底电极的非电极连接端，所述第二电极层的端部处于所述第一电极层的端部和第三电极层的端部的外侧以至少覆盖第一电极层的端面。10.根据权利要求2所述的谐振器，其中：
所述...

【专利技术属性】
技术研发人员：徐洋，庞慰，张巍，郝龙，
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：