一种体声波谐振器及其制备方法、滤波器和电子设备技术

本公开实施例中提供了一种体声波谐振器及其制备方法、滤波器以及电子设备。所述体声波谐振器包括：衬底；声学镜；底电极；种子层；压电层；以及顶电极，其中所述声学镜、所述底电极、所述压电层和所述顶电极在所述体声波谐振器的纵向方向上的重叠区域构成所述体声波谐振器的有效区域；以及所述体声波谐振器还包括空气环结构，形成在所述体声波谐振器的边缘，所述空气环结构及所述空气环结构向所述体声波谐振器中央以里的至少部分范围内的有效区域的结构的上表面是平坦的。域的结构的上表面是平坦的。域的结构的上表面是平坦的。

【技术实现步骤摘要】
一种体声波谐振器及其制备方法、滤波器和电子设备


[0001]本专利技术涉及电子通信
，更具体地，涉及一种体声波谐振器及其制备方法、滤波器和电子设备。

技术介绍

[0002]薄膜腔声谐振滤波器(filmbulkacousticresonator，FBAR)作为射频(Radio Frequency，RF)前端的核心器件之一，正在受到越来越大的关注，主要是因为FBAR滤波器的高功率、高带宽以及优异的滚降等性能，可以很好的满足当下对于射频性能的需求。特别是和SAW(surfaceacousticwave，声表面波)滤波器相比，FABR滤波器的高功率方面有很大的优势，因为FBAR属于体声波的纵波传播方式，可以利用AlN材料优异的e33性能，对声波能量有更好的转化。
[0003]然而，对于FBAR滤波器来说，压电层材料和电极材料并非是完美的Z轴晶型取向的完美单晶，因此会存在一定的缺陷，从而导致纵波传播过程会耦合出横波。如果不对这部分能量进行限制，其就会从横向泄露出去，进而降低谐振器的品质因数(Q值)。
[0004]为了限制能量的横向泄露，现有技术一般是在压电层的上方制备空气环结构，以限制谐振器边缘的震动并增加横向声波的反射，从而提升Q值。在现有技术中，一般将空气环结构设置在压电层(即，PZ层)和顶电极之间，或者设置在PZ层和框架结构之间，或者设置在PZ中。然而，这几种设置方式虽然也可以减少横向能量的泄露，但是其只能是限制一种膜层内的能量的泄露。进一步而言，无论是将空气环结构设置在PZ层和顶电极之间，还是设置在PZ层和框架结构之间，都是相当于把空气环结构设置在顶电极中，因此只能够对顶电极处的横向能量波进行限制，而根据上述分析，横向能量的泄露是在FBAR的各个结构中都存在的。同样的道理，当将空气环结构设置在PZ层时，也是只能对PZ层的横波能量进行限制。在现有结构中，无论是将空气环结构设置在PZ XXBDT2022007A
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[0005]层上方还是设置在PZ层中，设置空气环结构的区域的上方均会形成一个台阶结构，也就是说，空气环结构上方的结构将是不平坦的，因此会导致谐振器性能的下降。
[0006]因此，期望一种能够在提高品质因数的同时不损坏性能的谐振器、滤波器及电子设备。

技术实现思路

[0007]有鉴于此，本公开实施例提供一种体声波谐振器及其制备方法，至少部分解决现有技术中存在的问题。
[0008]第一方面，本公开实施例提供了一种体声波谐振器，包括：
[0009]衬底10，所述衬底10一侧形成有声学镜19；
[0010]底电极12，形成在所述声学镜19上方，并覆盖所述声学镜19，其中所述底电极12的面向所述声学镜19的面是水平的，并且所述底电极12下方形成有种子层；
[0011]压电层13，形成在所述底电极12上方，并覆盖所述底电极12；以及顶电极16，形成
在所述压电层13上方，其中
[0012]所述声学镜19、所述底电极12、所述压电层13和所述顶电极16在所述体声波谐振器的纵向方向上的重叠区域构成所述体声波谐振器的有效区域；以及
[0013]所述体声波谐振器还包括空气环结构14，形成在所述体声波谐振器的边缘，所述空气环结构14及所述空气环结构14向所述体声波谐振器中央以里的至少部分范围内的有效区域的结构的上表面是平坦的。
[0014]根据本公开第一方面的一种实现方式，所述体声波谐振器还包括：空气环结构平坦层11，与所述空气环结构14位于所述体声波谐振器的同一水平位置，形成在所述空气环结构14向所述体声波谐振器中央以里的至少部分范围，并且与所述空气环结构14具有相同的纵向高度。
[0015]根据本公开第一方面的一种实现方式，所述体声波谐振器还包括：框架结构，形成在所述体声波谐振器的边缘，使得所述体声波谐振器的边缘的厚度大于所述体声波谐振器的中央区域的厚度，其中所述空气环结构14和所述框架结构或所述顶电极16配合在所述体声波谐振器的非连接边形成翼式结构，所述空气环结构14和所述框架结构或所述顶电极16配合在所述体声波谐振器的连接边形成桥式结构，所述框架结构在所述体声波谐振器的有效区域的范围内的XXBDT2022007A
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[0016]上表面是平坦的。
[0017]根据本公开第一方面的一种实现方式，所述体声波谐振器还包括：框架结构，形成在所述体声波谐振器的边缘，使得所述体声波谐振器的边缘的厚度大于所述体声波谐振器的中央区域的厚度，其中所述空气环结构14和所述框架结构或所述顶电极16配合在所述体声波谐振器的非连接边形成翼式结构，所述空气环结构14和所述框架结构或所述顶电极16配合在所述体声波谐振器的连接边形成桥式结构，所述框架结构在所述空气环结构14向所述体声波谐振器中央以里的部分形成在所述空气环结构平坦层11上方，所述框架结构在所述体声波谐振器的有效区域的范围内的上表面是平坦的。
[0018]根据本公开第一方面的一种实现方式，所述空气环结构14形成在所述压电层13的至少部分上或形成在所述顶电极16的至少部分上。
[0019]根据本公开第一方面的一种实现方式，所述空气环结构平坦层11形成在所述压电层13的至少部分上或形成在所述顶电极16的至少部分上。
[0020]根据本公开第一方面的一种实现方式，所述框架结构形成在所述压电层13的至少部分上或形成在所述顶电极16的至少部分上。
[0021]根据本公开第一方面的一些实现方式，所述顶电极16包括相关联的上凸结构18。
[0022]根据本公开第一方面的一些实现方式，所述体声波谐振器还包括保护层17，形成在所述体声波谐振器的最顶部。
[0023]根据本公开第一方面的一些实现方式，所述顶电极16与所述空气环结构14及所述空气环结构14向所述体声波谐振器中央以里的至少部分范围相对应的部分的上表面是平坦的。
[0024]第二方面，本公开实施例提供了一种制备体声波谐振器的方法，包括：
[0025]在衬底10的一侧形成声学镜19；
[0026]在所述声学镜19上方形成覆盖所述声学镜(19)的底电极12，其中将所述底电极12
的面向所述声学镜19的面设置为水平的，并且在所述底电极12下方形成种子层；
[0027]在所述底电极12的上方形成覆盖所述底电极12的压电层13；
[0028]在所述压电层13上方形成顶电极16，其中
[0029]所述声学镜19、所述底电极12、所述压电层13和所述顶电极16在所述体声波谐振器的纵向方向上的重叠区域构成所述体声波谐振器的有效区域；以及XXBDT2022007A
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[0030]所述方法还包括在所述体声波谐振器的边缘形成空气环结构14，并对所述空气环结构14及所述空气环结构14向所述体声波谐振器中央以里的至少部分范围内的有效区域的结构的上表面进行平坦化。
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【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(10)，所述衬底(10)一侧形成有声学镜(19)；底电极(12)，形成在所述声学镜(19)上方，并覆盖所述声学镜(19)，其中所述底电极(12)的面向所述声学镜(19)的面是水平的，并且所述底电极(12)下方形成有种子层；压电层(13)，形成在所述底电极(12)上方，并覆盖所述底电极(12)；以及顶电极(16)，形成在所述压电层(13)上方，其中所述声学镜(19)、所述底电极(12)、所述压电层(13)和所述顶电极(16)在所述体声波谐振器的纵向方向上的重叠区域构成所述体声波谐振器的有效区域；以及所述体声波谐振器还包括空气环结构(14)，形成在所述体声波谐振器的边缘，所述空气环结构(14)及所述空气环结构(14)向所述体声波谐振器中央以里的至少部分范围内的有效区域的结构的上表面是平坦的。2.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：空气环结构平坦层(11)，与所述空气环结构(14)位于所述体声波谐振器的同一水平位置，形成在所述空气环结构(14)向所述体声波谐振器中央以里的至少部分范围，并且与所述空气环结构(14)具有相同的纵向高度。3.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：框架结构，形成在所述体声波谐振器的边缘，使得所述体声波谐振器的边缘的厚度大于所述体声波谐振器的中央区域的厚度，其中所述空气环结构(14)和所述框架结构或所述顶电极(16)配合在所述体声波谐振器的非连接边形成翼式结构，所述空气环结构(14)和所述框架结构或所述顶电极(16)配合在所述体声波谐振器的连接边形成桥式结构，所述框架结构在所述体声波谐振器的有效区域的范围内的上表面是平坦的。4.根据权利要求2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：框架结构，形成在所述体声波谐振器的边缘，使得所述体声波谐振器的边缘的厚度大于所述体声波谐振器的中央区域的厚度，其中所述空气环结构(14)和所述框架结构或所述顶电极(16)配合在所述体声波谐振器的非连接边形成翼式结构，所述空气环结构(14)和所述框架结构或所述顶电极(16)配合在所述体声波谐振器的连接边形成桥式结构，所述框架结构在所述空气环结构(14)向所述体声波谐振器中央以里的部分形成在所述空气环结构平坦层(11)上方，所述框架结构在所述体声波谐振器的有效区域的范围内的上表面是平坦的。5.根据权利要求1至4中任一项所述的体声波谐振器，其特征在于，所述空气环结构(14)形成在所述压电层(13)的至少部分上或形成在所述顶电极(16)的至少部分上。6.根据权利要求2所述的体声波谐振器，其特征在于，所述空气环结构平坦层(11)形成在所述压电层(13)的至少部分上或形成在所述顶电极(16)的至少部分上。7.根据权利要求3或4所述的体声波谐振器，其特征在于，所述框架结构形成在所述压电层(13)的至少部分上或形成在所述顶电极(16)的至少部分上。8.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(16)与所述空气环结构(14)及所述空气环结构(14)向所述体声波谐振器中央以里的至少部分范围相对应的部分的上表面是平坦的。9.一种制备体声波谐振器的方法，其特征在于，包括：在衬底(10)的一侧形成声学镜(19)；
在所述声学镜(19)上方形成覆盖所述声学镜(19)的底电极(12)，其中将所述底...

【专利技术属性】
技术研发人员：万晨庚，
申请(专利权)人：北京芯溪半导体科技有限公司，
类型：发明
国别省市：