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，薄膜体声波谐振器包括：第一支撑层位于第二边缘区的部分包括第一支撑部和第一悬浮部，第一悬浮部包括第一凹陷部、第一凸出部和第二凹陷部，第一支撑层位于第一边缘区的部分包括第二凸出部，第一支撑部与衬底接触，第一凹陷部、第一凸出部、第二凹陷部和第二凸出部与衬底不接触，衬底邻近第一支撑层的第一表面具有空腔。或者第一支撑层位于第二边缘区的部分包括第二支撑部，第二支撑部与衬底接触，第一支撑层还包括位于第二支撑部和第一边缘区之间的第二悬浮部，第二悬浮部还包括至少一个第三凸出部，第一边缘区包括第四凸出部，本发明专利技术可以改善横向波能量向外传播泄露的问题，提高谐振器的Q值。提高谐振器的Q值。提高谐振器的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30和压电层40连接衬底10，支撑整个谐振区域。FBAR谐振器为顶电极50
‑
压电层40
‑
底电极30三明治结构，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，可以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，包括：
[0005]依次层叠设置的衬底、第一支撑层、底电极、压电层和顶电极；
[0006]谐振器包括谐振区和环绕谐振区的第一边缘区和第二边缘区，第二边缘区环绕第一边缘区；顶电极设置于谐振区，压电层和底电极设置于第一边缘区和谐振区；第一支撑层设置于第一边缘区和第二边缘区；
[0007]第一支撑层位于第二边缘区的部分包括第一支撑部和第一悬浮部，第一悬浮部包括第一凹陷部、第一凸出部和第二凹陷部，第一支撑层位于第一边缘区的部分包括第二凸出部，第一支撑部与衬底接触，第一凹陷部、第一凸出部、第二凹陷部和第二凸出部与衬底不接触，在第二边缘区指向谐振区的方向上，第一支撑部、第一凹陷部、第一凸出部和第二凹陷部依次设置；衬底邻近第一支撑层的第一表面具有空腔，谐振区、第一边缘区和除第一支撑部之外的第二边缘区在衬底的垂直投影位于空腔内，第一凹陷部和第二凹陷部邻近衬底的表面与衬底远离底电极的第二表面之间的距离小于第一凸出部和第二凸出部邻近衬底的表面与衬底的第二表面之间的距离，底电极与第二凸出部远离衬底的表面接触；
[0008]或者，衬底邻近第一支撑层的第一表面为平面，第一支撑层位于第二边缘区的部分包括第二支撑部，第二支撑部与衬底接触，第一支撑层还包括位于第二支撑部和第一边缘区之间的第二悬浮部，第二悬浮部还包括至少一个第三凸出部，第一边缘区包括第四凸出部，第三凸出部和第四凸出部邻近衬底的表面与衬底的第一表面的距离大于第二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，底电极与第四凸出部远离衬底的表面接触，第一支撑层的第二悬浮部与衬底的第一表面不接触。
[0009]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，包括：
[0010]提供一衬底；谐振器包括谐振区和环绕谐振区的第一边缘区和第二边缘区，第二
边缘区环绕第一边缘区；
[0011]在衬底上形成空腔；
[0012]在空腔中设置第一牺牲层，并在第一牺牲层上形成第一凹槽和第二凹槽；其中，第一凹槽和第二凹槽位于第二边缘区，且第一凹槽设置于第二凹槽远离谐振区的一侧，第一凹槽和第二凹槽的深度小于第一牺牲层的厚度；
[0013]在第一牺牲层上形成第一支撑层；第一支撑层设置于第一边缘区和第二边缘区；其中，第一支撑层位于第二边缘区的部分包括第一支撑部和第一悬浮部，第一悬浮部包括第一凹陷部、第一凸出部和第二凹陷部，第一支撑层位于第一边缘区的部分包括第二凸出部，第一凹陷部位于第一凹槽内，第二凹陷部位于第二凹槽内，第一支撑部与衬底接触，第一凹陷部、第一凸出部、第二凹陷部和第二凸出部与衬底不接触，在第二边缘区指向谐振区的方向上，第一支撑部、第一凹陷部、第一凸出部和第二凹陷部依次设置；在第一支撑层形成第二牺牲层；其中，第二牺牲层覆盖第一支撑层未覆盖的第一牺牲层；
[0014]在第二牺牲层上依次形成底电极、压电层和顶电极；顶电极设置于谐振区，压电层和底电极设置于第一边缘区和谐振区，且底电极与第二凸出部远离衬底的表面接触；第一凹陷部和第二凹陷部邻近衬底的表面与衬底远离底电极的第二表面之间的距离小于第一凸出部和第二凸出部邻近衬底的表面与衬底的第二表面之间的距离；
[0015]去除第一牺牲层和第二牺牲层。
[0016]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，包括：
[0017]提供一衬底；谐振器包括谐振区和环绕谐振区的第一边缘区和第二边缘区，第二边缘区环绕第一边缘区；
[0018]在衬底的第一表面上设置第三牺牲层，并在第三牺牲层上形成第三凹槽、第四凹槽和第五凹槽；其中，第三凹槽、第四凹槽和第五凹槽位于第二边缘区，且第三凹槽和第五凹槽设置于第四凹槽远离谐振区的一侧，第五凹槽在衬底上的垂直投影覆盖第三凹槽在衬底的垂直投影，第三凹槽贯穿第三牺牲层，第四凹槽和第五凹槽的深度小于牺牲层的厚度；
[0019]在第三牺牲层表面形成第一支撑层；第一支撑层设置于第一边缘区和第二边缘区；其中，第一支撑层位于第二边缘区的部分包括第二支撑部，第二支撑部位于第三凹槽内，第二支撑部与衬底接触，第一支撑层还包括位于第二支撑部和第一边缘区之间的第二悬浮部，第二悬浮部还包括至少一个第三凸出部，第一边缘区包括第四凸出部，第三凸出部位于第五凹槽和第四凹槽之间，第三凸出部和第四凸出部邻近衬底的表面与衬底的第一表面的距离大于第二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，第一支撑层的第二悬浮部与衬底的第一表面不接触；
[0020]在第一支撑层形成第四牺牲层；其中，第四牺牲层覆盖第一支撑层未覆盖的第三牺牲层；
[0021]在第四牺牲层上依次形成底电极、压电层和顶电极；顶电极设置于谐振区，压电层和底电极设置于第一边缘区和谐振区，底电极与第四凸出部远离衬底的表面接触；
[0022]去除第三牺牲层和第四牺牲层。
[0023]本专利技术实施例技术方案提供的薄膜体声波谐振器通过在第二边缘区设置第一支撑层，对第一支撑层设置第一凹陷部、第一凸出部和第二凹陷部，第一支撑层设置的第一凹陷部、第一凸出部和第二凹陷部可以对沿谐振器平面内传播的横向声波进行多次反射，或
者对第一支撑层设置第二支撑部、第三凸出部和第四凸出部，第二支撑部、第三凸出部和第四凸出部也可以对沿谐振器平面内传播的横向声波进行多次反射，有效减少传统薄膜体声波谐振器振动能量向衬底泄露的问题，极大的提高了谐振器的Q值。
[0024]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
[0025]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，其特征在于，包括：依次层叠设置的衬底、第一支撑层、底电极、压电层和顶电极；所述谐振器包括谐振区和环绕所述谐振区的第一边缘区和第二边缘区，所述第二边缘区环绕所述第一边缘区；所述顶电极设置于所述谐振区，所述压电层和所述底电极设置于所述第一边缘区和所述谐振区；所述第一支撑层设置于所述第一边缘区和所述第二边缘区；所述第一支撑层位于所述第二边缘区的部分包括第一支撑部和第一悬浮部，所述第一悬浮部包括第一凹陷部、第一凸出部和第二凹陷部，所述第一支撑层位于所述第一边缘区的部分包括第二凸出部，所述第一支撑部与所述衬底接触，所述第一凹陷部、所述第一凸出部、所述第二凹陷部和所述第二凸出部与所述衬底不接触，在所述第二边缘区指向所述谐振区的方向上，第一支撑部、第一凹陷部、第一凸出部和第二凹陷部依次设置；所述衬底邻近所述第一支撑层的第一表面具有空腔，所述谐振区、所述第一边缘区和除第一支撑部之外的所述第二边缘区在所述衬底的垂直投影位于所述空腔内，所述第一凹陷部和所述第二凹陷部邻近所述衬底的表面与所述衬底远离所述底电极的第二表面之间的距离小于所述第一凸出部和所述第二凸出部邻近所述衬底的表面与所述衬底的第二表面之间的距离，所述底电极与所述第二凸出部远离所述衬底的表面接触；或者，所述衬底邻近所述第一支撑层的第一表面为平面，所述第一支撑层位于所述第二边缘区的部分包括第二支撑部，所述第二支撑部与所述衬底接触，所述第一支撑层还包括位于所述第二支撑部和所述第一边缘区之间的第二悬浮部，第二悬浮部还包括至少一个第三凸出部，所述第一边缘区包括第四凸出部，所述第三凸出部和所述第四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大于所述第二悬浮部的其他区域邻近所述衬底的表面与衬底的第一表面之间的距离，所述底电极与所述第四凸出部远离所述衬底的表面接触，所述第一支撑层的第二悬浮部与所述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：所述第一凹陷部和所述第二凹陷部邻近所述衬底的表面与所述衬底的第二表面之间的距离相同，所述第一凸出部、所述第二凸出部和所述第一支撑部邻近所述衬底的表面与所述衬底第二表面之间的距离相同；所述第三凸出部和所述第四凸出部与所述衬底的第一表面之间的距离相同。3.根据权利要求1所述的谐振器，其特征在于：所述第一支撑层还设置于部分所述谐振区；所述第二凸出部延伸至所述谐振区；所述第四凸出部延伸至所述谐振区。4.根据权利要求1所述的谐振器，其特征在于，所述第一凹陷部与衬底之间还包括第二支撑层；所述第一支撑层还包括位于所述第二支撑部远离所述谐振区一侧的第三支撑部，所述第三支撑部与所述衬底之间设置有第三支撑层。5.根据权利要求2所述的谐振器，其特征在于，所述第一支撑层的厚度为0.2
‑
0.8μm；所述第一凸出部和所述第二凸出部邻近所述衬底的表面与所述空腔的底面的距离为
2
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3μm；所述第一凹陷部和所述第二凹陷部的深度为0.6
‑
1.5μm；沿所述谐振区指向所述第二边缘区的方向；所述第三凸出部和所述第四凸出部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；所述第三凸出部的深度为0.6
‑
1.5μm。6.根据权利要求1所述的谐振器，其特征在于：第一凸出部设置有第一释放孔，所述第一释放孔贯穿所述第一支撑层；所述第三凸出部设置有第二释放孔，所述第二释放孔贯穿所述第一支撑层；所述第一释放孔和所述第二释放孔的孔径为10μm。7.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；所述第一支撑层的材料为多晶硅或者氮化硅。8.一种薄膜体声波谐振器的制备方法，其特征在于，包括：提供一衬底；所述谐振器包括谐振区和环绕所述谐振区的第一边缘区和第二边...

【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：