[發(fā)明專利]諧振器及其制造方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201910851524.4
• 申請(qǐng)日: 2019-09-10
• 公開（公告）號(hào): CN110635775B
• 公開（公告）日: 2023-09-12
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 唐濱;王家友;王友良;賴志國(guó);唐兆云;楊清華
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 蘇州漢天下電子有限公司
• 主分類號(hào): H03H3/02
• 分類號(hào): H03H3/02;H03H9/02;H03H9/17
• 代理公司: 北京藍(lán)智輝煌知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(普通合伙) 11345
• 代理人: 陳紅

本發(fā)明公開了一種諧振器，包括：第一電極，位于基板上；壓電層，位于第一電極上；第二電極，位于壓電層上；框架，位于第一電極下方或上方和/或第二電極上方或下方，框架的厚度沿垂直方向漸變。依照本發(fā)明的諧振器，利用傾斜緩變的框架，以簡(jiǎn)單的制作工藝高效地提升了FBAR器件的Q值，提高了工藝兼容性和諧振器結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種諧振器及其制造方法，特別是涉及一種具有厚度漸變傾斜側(cè)壁框架的膜體聲波諧振器(FBAR)及其制造方法。

背景技術(shù)

近來(lái)，根據(jù)移動(dòng)通信裝置以及化學(xué)和生物裝置的飛速發(fā)展，對(duì)在這些裝置中使用的小且輕的濾波器、振蕩器、諧振元件以及聲諧振質(zhì)量傳感器的需求也已經(jīng)增加。

膜體聲波諧振器(FBAR)是實(shí)現(xiàn)小且輕的濾波器、振蕩器、諧振元件以及聲諧振質(zhì)量傳感器的已知的構(gòu)件。膜體聲波諧振器可以以最小的成本大批量生產(chǎn)，并可實(shí)現(xiàn)為具有超小型尺寸。此外，F(xiàn)BAR可提供作為濾波器的主要特性的高品質(zhì)因子(Q)值，甚至可被使用在微波頻帶中，并且還可實(shí)現(xiàn)個(gè)人通信系統(tǒng)(PCS)和數(shù)字無(wú)線系統(tǒng)(DCS)的特定頻帶。

如圖1所示，通常，F(xiàn)BAR包括通過在包括空腔2的基板1上順序地堆疊第一電極3、壓電層4和第二電極5而實(shí)現(xiàn)的諧振部。在操作FBAR時(shí)，通過將電能施加到第一電極和第二電極而在壓電層中誘發(fā)出電場(chǎng)，通過誘發(fā)的電場(chǎng)在壓電層中產(chǎn)生壓電現(xiàn)象，使得諧振部在預(yù)定方向上振動(dòng)。結(jié)果，在與諧振部振動(dòng)的方向相同的方向上產(chǎn)生體聲波，導(dǎo)致諧振。

在上述FBAR設(shè)備中，可以通過多種方法來(lái)實(shí)現(xiàn)減少在邊界處的聲學(xué)損耗。特別地，沿著FBAR的一側(cè)或多側(cè)設(shè)置框架6。有框架區(qū)域FBAR與無(wú)框架區(qū)域FBAR產(chǎn)生聲阻抗失配，聲阻抗失配通過將聲能反射回到諧振器的有源區(qū)來(lái)減少聲能損耗，因此提升FBAR的品質(zhì)因數(shù)。

雖然結(jié)合框架減少聲能損耗和伴隨著改進(jìn)FBAR的品質(zhì)(Q)因子，但是直接應(yīng)用已知的框架元件沒有在減少聲能損耗和Q方面產(chǎn)生顯著改進(jìn)。

特別地，如圖1中所示，現(xiàn)有的框架6側(cè)壁通常是垂直的，也即整個(gè)框架厚度均勻。如此，只可反射特定頻率下的部分聲能，Q值提升程度受限。進(jìn)一步，垂直側(cè)壁的框架不利于在框架上面繼續(xù)沉積薄膜，也容易剝離，結(jié)構(gòu)可靠性和穩(wěn)定性均較差。

發(fā)明內(nèi)容

因此，本發(fā)明的目的在于提供一種制作簡(jiǎn)單、工藝兼容性強(qiáng)且可靠性高、并能有效提高Q值的FBAR結(jié)構(gòu)。

本發(fā)明提供了一種諧振器，包括：第一電極，位于基板上；壓電層，位于第一電極上；第二電極，位于壓電層上；框架，位于第一電極下方或上方和/或第二電極上方或下方，框架的厚度沿垂直方向漸變。

其中，基板中具有空腔；優(yōu)選地，框架內(nèi)邊界沿水平方向向內(nèi)延伸超過空腔邊界。

其中，框架內(nèi)邊界與空腔邊界水平距離為0.1～10微米；任選地，框架外邊界與內(nèi)邊界之間的距離為0.5～3微米；框架外邊界與內(nèi)邊界之間的寬度為0.2～20微米；任選地,框架外邊界與內(nèi)邊界之間的寬度為3～8微米；任選地，框架厚度為10～500nm。

其中，空腔內(nèi)填充保護(hù)性氣體或惰性氣體或真空；任選地，基板頂部具有凹凸結(jié)構(gòu)并填充與空腔內(nèi)相同的氣體或真空。

其中，第一電極及第二電極材質(zhì)為導(dǎo)電金屬,可為同種金屬或不同種金屬；第一電極或第二電極可為單種金屬也可為多層金屬組合。

其中，框架的材質(zhì)為導(dǎo)電材料或介電材料；任選地，框架具有傾斜側(cè)壁、圓化側(cè)壁或橢圓化側(cè)壁；任選地，框架與第一或第二電極的夾角為15～60度。

本發(fā)明進(jìn)一步提供了一種諧振器制造方法，包括步驟：在基板上或在形成第一電極之后在第一電極上形成第一電極；在第一電極上形成壓電層；在壓電層上形成第二電極；其中，在形成第一電極之前在基板上形成框架，和/或在形成第二電極之前在壓電層上形成框架或在形成第二電極之后在第二電極上形成框架，框架的厚度沿垂直方向漸變。