[發(fā)明專利]薄膜體聲波諧振器及其制造方法和濾波器、射頻通信系統(tǒng)

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• 申請?zhí)枺?/td>: 201910657139.6
• 申請日: 2019-07-19
• 公開（公告）號: CN112039475A
• 公開（公告）日: 2020-12-04
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 隋歡;齊飛;楊國煌
• 申請（專利權(quán)）人: 中芯集成電路（寧波）有限公司
• 主分類號: H03H9/02
• 分類號: H03H9/02;H03H9/05;H03H9/13;H03H3/02
• 代理公司: 北京思創(chuàng)大成知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11614
• 代理人: 張立君

本發(fā)明提供一種薄膜體聲波諧振器及其制造方法和濾波器、射頻通信系統(tǒng)。包括：第一襯底及設(shè)置第一襯底上的支撐層，支撐層中設(shè)置有頂部開口的空腔；蓋設(shè)于空腔上的壓電疊層，至少兩個溝槽，分布于有效諧振區(qū)和無效諧振區(qū)的交界處以界定有效諧振區(qū)的范圍，溝槽包括第一溝槽和第二溝槽，第二溝槽貫穿第二電極和壓電層，第一溝槽貫穿第一電極和壓電層并與空腔連通。本發(fā)明提供的薄膜體聲波諧振器在壓電疊層中設(shè)置至少一個第一溝槽和至少一個第二溝槽，第一溝槽和第二溝槽有效阻斷了橫波在無效諧振區(qū)的傳播。進(jìn)一步的，電極圖形化有效減少了寄生諧振，改善了聲波損耗，進(jìn)一步提高薄膜體聲波諧振器的品質(zhì)因子。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及半導(dǎo)體器件制造領(lǐng)域，尤其涉及一種薄膜體聲波諧振器及其制作方法和濾波器、射頻通信系統(tǒng)。

背景技術(shù)

自模擬射頻通訊技術(shù)在上世紀(jì)90代初被開發(fā)以來，射頻前端模塊已經(jīng)逐漸成為通訊設(shè)備的核心組件。在所有射頻前端模塊中，濾波器已成為增長勢頭最猛、發(fā)展前景最大的部件。隨著無線通訊技術(shù)的高速發(fā)展，5G通訊協(xié)議日漸成熟，市場對射頻濾波器的各方面性能也提出了更為嚴(yán)格的標(biāo)準(zhǔn)。濾波器的性能由組成濾波器的諧振器單元決定。在現(xiàn)有的濾波器中，薄膜體聲波諧振器(FBAR)因其體積小、插入損耗低、帶外抑制大、品質(zhì)因數(shù)高、工作頻率高、功率容量大以及抗靜電沖擊能力良好等特點，成為最適合5G應(yīng)用的濾波器之一。

通常，薄膜體聲波諧振器包括兩個薄膜電極，并且兩個薄膜電極之間設(shè)有壓電薄膜層，其工作原理為利用壓電薄膜層在交變電場下產(chǎn)生振動，該振動激勵出沿壓電薄膜層厚度方向傳播的體聲波，此聲波傳至上下電極與空氣交界面被反射回來，進(jìn)而在薄膜內(nèi)部來回反射，形成震蕩。當(dāng)聲波在壓電薄膜層中傳播正好是半波長的奇數(shù)倍時，形成駐波震蕩。

但是，目前制作出的空腔型薄膜體聲波諧振器，其品質(zhì)因子(Q)無法進(jìn)一步提高，因此無法滿足高性能的射頻系統(tǒng)的需求。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于提供一種薄膜體聲波諧振器及其制造方法和濾波器、射頻通信系統(tǒng)，能夠提高薄膜體聲波諧振器的品質(zhì)因子，進(jìn)而提高器件性能。

為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供一種薄膜體聲波諧振器，包括：

第一襯底及設(shè)置于所述第一襯底上的支撐層，所述支撐層中設(shè)置有頂部開口的空腔；

蓋設(shè)于空腔上的壓電疊層，包括依次設(shè)置在所述支撐層上的第一電極、壓電層和第二電極，所述壓電疊層包括位于所述空腔中央上方的有效諧振區(qū)和包圍所述效諧振區(qū)的無效諧振區(qū)；

至少兩個溝槽，分布于所述有效諧振區(qū)和無效諧振區(qū)的交界處以界定有效諧振區(qū)的范圍，所述溝槽包括第一溝槽和第二溝槽，所述第二溝槽貫穿所述第二電極和所述壓電層，所述第一溝槽貫穿所述第一電極和所述壓電層并與所述空腔連通。

可選地，所述第一溝槽的側(cè)壁與所述第二電極所在平面的夾角為鈍角，所述第二溝槽的側(cè)壁與所述第一電極所在平面的夾角為鈍角。

可選地，所述支撐層與第一襯底鍵合連接。

可選地，所述鍵合的方式包括熱壓鍵合和干膜鍵合。

可選地，所述有效諧振區(qū)在所述壓電層所在平面的投影為多邊形，且所述多邊形的任意兩邊不平行。

可選地，所述第一電極還包括第一電極搭接區(qū)和第一電極諧振區(qū)，所述第一電極諧振區(qū)與所述有效諧振區(qū)重疊，所述第一電極搭接區(qū)連接第一電極諧振區(qū)和所述支撐層。

可選地，所述第二電極還包括第二電極搭接區(qū)和第二電極諧振區(qū)，所述第二電極諧振區(qū)與所述有效諧振區(qū)重疊，所述第二電極搭接區(qū)連接第二電極諧振區(qū)和所述空腔外圍的壓電疊層，所述第二電極搭接區(qū)與所述第一電極搭接區(qū)在所述壓電層平面的投影不重疊。

可選地，所述支撐層的材料包括氧化硅、氮化硅、氮氧化硅、碳氮化硅中的至少一種。