[發明專利]體聲波諧振器、其制作方法和半導體器件

有效

• 申請號: 201910329139.3
• 申請日: 2019-04-23
• 公開（公告）號: CN110868186B
• 公開（公告）日: 2023-03-14
• 發明（設計）人: 李亮;錢麗勛;呂鑫;梁東升;劉青林;馬杰;高淵;丁現朋;馮利東;崔玉興;張力江;劉相伍;楊志;商慶杰;李宏軍;李麗;卜愛民;王強;付興昌
• 申請（專利權）人: 中國電子科技集團公司第十三研究所
• 主分類號: H03H9/02
• 分類號: H03H9/02;H03H3/02
• 代理公司: 石家莊國為知識產權事務所 13120
• 代理人: 付曉娣

本發明涉及半導體技術領域，公開了一種體聲波諧振器、其制作方法和半導體器件。該體聲波諧振器包括襯底；多層結構，形成于所述襯底上，所述多層結構由下至上依次包括下電極層、壓電層和上電極層；其中，在所述襯底和所述多層結構之間形成有腔體；所述下電極層或所述上電極層的內部設有凹槽，所述凹槽內部填充有與對應電極層的電極材料不同的填充材料。上述諧振器通過設置具有下半腔體和上半腔體的腔體，在所述下電極層或所述上電極層的內部設置凹槽，凹槽內部填充與對應電極層的電極材料不同的填充材料，形成了一種新型的體聲波諧振器結構，且具有較好的性能。

技術領域

本發明涉及半導體技術領域，特別是涉及體聲波諧振器、其制作方法和半導體器件。

背景技術

諧振器可以用于各種電子應用中實施信號處理功能，例如，一些蜂窩式電話及其它通信裝置使用諧振器來實施用于所發射和/或所接收信號的濾波器。可根據不同應用而使用數種不同類型的諧振器，例如薄膜體聲諧振器（FBAR）、耦合式諧振器濾波器（SBAR）、堆疊式體聲諧振器（SBAR）、雙重體聲諧振器（DBAR）及固態安裝式諧振器（SMR）。

典型的聲諧振器包括上電極、下電極、位于上下電極之間的壓電材料、位于下電極下面的聲反射結構以及位于聲反射結構下面的襯底。諧振器的聲堆疊包括下電極、壓電層和上電極。通常將上電極、壓電層、下電極三層材料在厚度方向上重疊的區域定義為諧振器的有效區域。當在電極之間施加一定頻率的電壓信號時，由于壓電材料所具有的逆壓電效應，有效區域內的上下電極之間會產生垂直方向傳播的聲波，聲波在上電極與空氣的交界面和下電極下的聲反射結構之間來回反射并在一定頻率下產生諧振。

用于評估聲諧振器性能的一個重要指標是它的機電耦合系數（kt²）。機電耦合系數表明了壓電材料中電能和聲能間的轉換效率。具有較高機電耦合系數的諧振器的性能具有優于較低機電耦合系數的諧振器。諧振器的機電耦合系數受若干因素的影響，例如壓電材料與電極的尺寸和諧振器的結構。諧振器機電耦合系數的提高，往往會導致其他性能參數下降。因此，我們希望得到一種可以提高諧振器的機電耦合系數以及在并聯諧振頻率附近的Q值，同時不影響諧振器在串聯諧振頻率附近的Q值的新型的諧振器結構。

發明內容

基于上述問題，本發明提供一種新型結構的體聲波諧振器、其制備方法和半導體器件。

本發明實施例的第一方面提供一種體聲波諧振器，包括：

襯底；

多層結構，形成于所述襯底上，所述多層結構由下至上依次包括下電極層、壓電層和上電極層；

其中，在所述襯底和所述多層結構之間形成有腔體，所述腔體包括位于所述襯底上表面之下的下半腔體和超出所述襯底上表面并向所述多層結構突出的上半腔體；

所述下電極層或所述上電極層的內部設有凹槽，所述凹槽內部填充有與對應電極層的電極材料不同的填充材料。

可選的，所述凹槽沿對應的電極層的側邊延伸方向延伸。

可選的，所述凹槽的深度為300-5000?，寬度為0.1-50μm。

可選的，所述凹槽靠近對應電極層邊緣的側邊為第一側邊，遠離對應電極層邊緣的側邊為第二側邊，所述第一側邊與其相鄰的對應電極層側邊之間的距離為0-80μm。

可選的，所述填充材料包括聚酰亞胺、苯并環丁烯、SiO₂、Si₃N₄、AlN、ZnO、LiNbO₃、LiTaO₃、Al₂O₃、Mo、Pt、W、Cu、Al、Au或Ag中的一種或多種。

可選的，所述下半腔體由底壁和第一側壁圍成，所述底壁整體與所述襯底表面平行，所述第一側壁為由所述底壁邊緣延伸至所述襯底上表面的第一圓滑曲面。