一种薄膜体声波谐振器及其制备方法技术

本发明专利技术公开了一种薄膜体声波谐振器及其制备方法，谐振器包括谐振区和环绕谐振区的边缘区，谐振区包括依次层叠设置的衬底、空腔、底电极、压电层和顶电极；谐振器顶电极之外的部分为边缘区，边缘区包括支撑在衬底第一表面的支撑部和位于支撑部和谐振区之间的悬浮部，支撑部和悬浮部均包括压电层；悬浮部还包括第一凸出部，第一凸出部邻近衬底的表面与衬底的第一表面的距离小于悬浮部的其他区域邻近衬底的表面与衬底的第一表面之间的距离；且悬浮部邻近衬底的表面与衬底的第一表面不接触。本发明专利技术可以对沿谐振器平面内传播的横向声波进行多次反射，进而有效的改善传统薄膜体声波谐振器横向声波能量往衬底泄露的问题，极大地提高谐振器的Q值。谐振器的Q值。谐振器的Q值。

【技术实现步骤摘要】
一种薄膜体声波谐振器及其制备方法


[0001]本专利技术涉及谐振器
，尤其涉及一种薄膜体声波谐振器及其制备方法。

技术介绍

[0002]随着5G通信技术的快速发展，射频滤波器的应用与需求不断升级，射频滤波器的工作频率越来越高，带宽越来越宽，插入损耗越来越低，对射频滤波器整体的性能要求越来越高。为了满足高频下滤波器性能需求，薄膜体声波谐振器（FBAR）是当下研究的主流。图1是传统的薄膜体声波谐振器的结构示意图，薄膜体声波谐振器通过底电极20和压电层30连接衬底10，支撑整个谐振区域。FBAR谐振器为顶电极40
‑
压电层30
‑
底电极20三明治结构，但是这种设计存在局限，现有技术的FBAR普遍存在横向寄生杂波，并产生泄露，影响薄膜体声波谐振器的性能。

技术实现思路

[0003]本专利技术提供了一种薄膜体声波谐振器及其制备方法，以降低有效改善横向波能量向外传播泄露的问题，提高谐振器的Q值。
[0004]根据本专利技术的一方面，提供了一种薄膜体声波谐振器，谐振器包括谐振区和环绕谐振区的边缘区，谐振区包括依次层叠设置的衬底、空腔、底电极、压电层和顶电极；衬底邻近底电极的第一表面为平面；谐振器顶电极之外的部分为边缘区，边缘区包括支撑在衬底第一表面的支撑部和位于支撑部和谐振区之间的悬浮部，支撑部和悬浮部均包括压电层；
[0005]悬浮部还包括第一凸出部，第一凸出部邻近衬底的表面与衬底的第一表面的距离小于悬浮部的其他区域邻近衬底的表面与衬底的第一表面之间的距离；且悬浮部邻近衬底的表面与衬底的第一表面不接触。
[0006]可选的，底电极仅设置于谐振区；
[0007]或者，边缘区还包括底电极，且由谐振区延伸至边缘区远离谐振区的边缘；
[0008]或者，悬浮部还包括底电极，底电极延伸至第一凸出部邻近谐振区一侧的边缘。
[0009]可选的，边缘区还包括位于支撑部远离谐振区一侧的第二凸出部，第二凸出部与衬底之间设置有支撑层。
[0010]可选的，第一凸出部邻近衬底的表面与衬底的第一表面的距离为1
‑
1.5μm；
[0011]悬浮部除第一凸出部之外的其他区域邻近衬底的表面与衬底的第一表面之间的距离为2
‑
3μm；
[0012]沿谐振区指向边缘区的方向，第一凸出部的宽度和支撑部的宽度均为5
‑
10μm。
[0013]可选的，压电层还包括释放孔；
[0014]释放孔设置于悬浮部的第一凸出部，或者释放孔设置于第一凸出部和支撑部之间；
[0015]释放孔沿压电层的厚度方向贯穿压电层和底电极。
[0016]可选的，压电层的材料包括AlN、AlScN、LiNbO3和LiTaO3的多晶或单晶材料，以及
铁电单晶材料中的至少一种；
[0017]底电极和顶电极的材料均包括钼、钨、铂和金中的至少一种。
[0018]根据本专利技术的另一方面，提供了一种薄膜体声波谐振器的制备方法，谐振器包括谐振区和边缘区，包括：
[0019]提供一衬底；衬底的第一表面为平面；
[0020]在衬底的第一表面上设置牺牲层，并在牺牲层上形成第一凹槽和第二凹槽，第一凹槽和第二凹槽位于边缘区，且第一凹槽设置于第二凹槽远离谐振区的一侧，第一凹槽贯穿牺牲层，第二凹槽的深度小于牺牲层的厚度；
[0021]在牺牲层上依次形成底电极、压电层和顶电极；其中，谐振区包括依次层叠设置的衬底、牺牲层、底电极、压电层和顶电极，谐振器顶电极之外的部分为边缘区，边缘区包括支撑在衬底第一表面的支撑部和位于支撑部和谐振区之间的悬浮部，支撑部和悬浮部均包括压电层；悬浮部还包括第一凸出部，第一凸出部邻近衬底的表面与衬底的第一表面的距离小于悬浮部的其他区域邻近衬底的表面与衬底的第一表面之间的距离，悬浮部邻近衬底的表面与衬底的第一表面不接触；支撑部位于第一凹槽内，第一凸出部位于第二凹槽内；
[0022]去除牺牲层，在谐振器中形成位于底电极和衬底之间的空腔。
[0023]可选的，牺牲层上依次形成底电极、压电层和顶电极包括：
[0024]在谐振区和边缘区形成第一电极层；
[0025]将位于第二凹槽邻近谐振区的边界远离谐振区一侧的第一电极层去除，形成底电极；
[0026]在底电极表面形成压电层；
[0027]在压电层表面形成第二电极层；
[0028]去除谐振区之外的第二电极层，形成顶电极。
[0029]可选的，牺牲层上依次形成底电极、压电层和顶电极包括：
[0030]在谐振区和边缘区形成底电极和压电层；
[0031]在压电层表面形成第二电极层；
[0032]去除谐振区之外的第二电极层，形成顶电极。
[0033]可选的，在衬底上设置牺牲层，包括：
[0034]在衬底上沉积第一牺牲层；
[0035]对第一牺牲层进行刻蚀，形成第三凹槽，其中，第三凹槽的深度等于第一牺牲层的厚度；
[0036]在第一牺牲层上沉积第二牺牲层， 去除第三凹槽处的第二牺牲层，形成第一凹槽；
[0037]在第一凹槽邻近谐振区的一侧，对第二牺牲层进行刻蚀，形成第二凹槽；
[0038]或者，在衬底上设置牺牲层，包括：
[0039]在衬底上沉积牺牲层，
[0040]对牺牲层进行刻蚀，形成第一凹槽；
[0041]在第一凹槽邻近谐振区的一侧，对牺牲层进行刻蚀，形成第二凹槽。
[0042]本专利技术实施例技术方案提供的薄膜体声波谐振器，谐振器包括谐振区和环绕谐振区的边缘区，谐振区包括依次层叠设置的衬底、空腔、底电极、压电层和顶电极；衬底邻近底
电极的第一表面为平面；谐振器顶电极之外的部分为边缘区，边缘区包括支撑在衬底第一表面的支撑部和位于支撑部和谐振区之间的悬浮部，支撑部和悬浮部均包括压电层；悬浮部还包括第一凸出部，第一凸出部邻近衬底的表面与衬底的第一表面的距离小于悬浮部的其他区域邻近衬底的表面与衬底的第一表面之间的距离；且悬浮部邻近衬底的表面与衬底的第一表面不接触。本专利技术提供的薄膜体声波谐振器通过在边缘区设置支撑部和悬浮部（包括第一凸出部）提高了谐振器在并联谐振频率处的阻抗值，并且支撑部和第一凸出部可以对沿谐振器平面内传播的横向声波进行多次反射，可以有效的改善传统薄膜体声波谐振器横向声波能量往衬底泄露的问题，极大的提高了谐振器的Q值。
[0043]应当理解，本部分所描述的内容并非旨在标识本专利技术的实施例的关键或重要特征，也不用于限制本专利技术的范围。本专利技术的其它特征将通过以下的说明书而变得容易理解。
附图说明
[0044]为了更清楚地说明本专利技术实施例中的技术方案，下面将对实施例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专利技术的一些实施例，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，还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0045]图1本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种薄膜体声波谐振器，谐振器包括谐振区和环绕谐振区的边缘区，其特征在于，谐振区包括依次层叠设置的衬底、空腔、底电极、压电层和顶电极；所述衬底邻近所述底电极的第一表面为平面；谐振器顶电极之外的部分为边缘区，边缘区包括支撑在所述衬底第一表面的支撑部和位于支撑部和谐振区之间的悬浮部，所述支撑部和所述悬浮部均包括压电层；悬浮部还包括第一凸出部，第一凸出部邻近衬底的表面与衬底的第一表面的距离小于悬浮部的其他区域邻近衬底的表面与衬底的第一表面之间的距离；且悬浮部邻近衬底的表面与衬底的第一表面不接触。2.根据权利要求1所述的谐振器，其特征在于：所述底电极仅设置于所述谐振区；或者，所述边缘区还包括底电极，且由所述谐振区延伸至所述边缘区远离所述谐振区的边缘；或者，所述悬浮部还包括底电极，所述底电极延伸至所述第一凸出部邻近所述谐振区一侧的边缘。3.根据权利要求1所述的谐振器，其特征在于：所述边缘区还包括位于所述支撑部远离所述谐振区一侧的第二凸出部，所述第二凸出部与所述衬底之间设置有支撑层。4.根据权利要求2所述的谐振器，其特征在于：所述第一凸出部邻近所述衬底的表面与所述衬底的第一表面的距离为1
‑
1.5μm；所述悬浮部除所述第一凸出部之外的其他区域邻近所述衬底的表面与所述衬底的第一表面之间的距离为2
‑
3μm；沿所述谐振区指向所述边缘区的方向，所述第一凸出部的宽度和所述支撑部的宽度均为5
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10μm。5.根据权利要求1所述的谐振器，其特征在于：所述压电层还包括释放孔；所述释放孔设置于所述悬浮部的第一凸出部，或者所述释放孔设置于第一凸出部和所述支撑部之间；所述释放孔沿所述压电层的厚度方向贯穿所述压电层和底电极。6.根据权利要求1所述的谐振器，其特征在于，所述压电层的材料包括AlN、AlScN、LiNbO3和LiTaO3的多晶或单晶材料，以及铁电单晶材料中的至少一种；所述底电极和所述顶电极的材料均包括钼、钨、铂和金中的至少一种。7.一种薄膜体声波谐振器的制备方法，所述谐振器包括谐振区和边缘区，其特征在于，包括：提供一衬底；所述衬底的第一表面为平面；在所述衬底的第一表面上设置牺牲层，并在...

【专利技术属性】
技术研发人员：缪建民，杨应田，张瑞珍，王志宏，
申请(专利权)人：迈感微电子上海有限公司，
类型：发明
国别省市：