[發明專利]一種體聲波諧振器的頂電極結構及制作工藝

在審

• 申請號: 202010080951.X
• 申請日: 2020-02-05
• 公開（公告）號: CN111211757A
• 公開（公告）日: 2020-05-29
• 發明（設計）人: 李林萍;盛荊浩;江舟
• 申請（專利權）人: 杭州見聞錄科技有限公司
• 主分類號: H03H9/17
• 分類號: H03H9/17;H03H3/02
• 代理公司: 廈門福貝知識產權代理事務所(普通合伙) 35235
• 代理人: 陳遠洋

本發明公開了一種體聲波諧振器的頂電極結構及制作工藝，制備設置有空腔的襯底，在襯底上依次制作覆蓋空腔的底電極層和壓電層；在壓電層上制作介質隔離層，使介質隔離層覆蓋于壓電層頂部的部分上表面；以及在介質隔離層和壓電層上制作頂電極層，頂電極層覆蓋在介質隔離層上，并且至少有一邊延伸到空腔在壓電層上的投影區域的邊緣。介質隔離層作為增加器件層應力變化時的緩沖，增強機械可靠性，還可以減少射頻信號的寄生、反射橫波。質量負載層能夠在頂電極層的邊緣形成聲阻抗的突變，增大并聯諧振器阻抗，可以大大削弱寄生諧振，減少偽諧振，達到提高Q值的目的。

技術領域

本申請涉及通信器件領域，主要涉及一種體聲波諧振器的頂電極結構及制作工藝。

背景技術

隨著電磁頻譜的日益擁擠、無線通訊設備的頻段與功能增多，無線通訊使用的電磁頻譜從500MHz到5GHz以上高速增長，也對性能高、成本低、功耗低、體積小的射頻前端模塊的需求日益增多。濾波器是射頻前端模塊之一，主要由多個諧振器通過拓撲網絡結構連接而成，可改善發射和接收信號。Fbar(Thin film bulk acoustic resonator)是一種體聲波諧振器，由它組成的濾波器具有體積小、集成能力強、高頻工作時保證高品質因素Q、功率承受能力強等優點而作為射頻前端的核心器件。

Fbar的基本結構是上下電極和夾在上下電極間的壓電層。壓電層可實現電能與機械能的轉化。當Fbar的上下電極施加電場時，壓電層產生機械能，這些機械能是以聲波的形式存在。聲波可分為橫波和縱波，Fbar需要的是沿壓電層Z軸方向傳播的縱波，而不是帶走諧振器能量使品質因素Q值減弱的橫波。橫波的產生幾乎無法避免，現有技術中采用上電極和空氣腔達到很大的聲阻抗比，使橫波更容易反射回諧振器的諧振區域。但是現有技術中的體聲波諧振器結構比較復雜，機械可靠性不好。

因此，本發明旨在設計改進的諧振器頂電極結構，從而解決了諧振器諧振區域的橫波帶走能量導致的不良影響，改善了頂電極層應力，提高諧振器Q值。

發明內容

針對上述提到的體聲波諧振器諧振區域的橫波容易被帶走能量導致的不良影響，頂電極層膜層應力等問題。本申請提出了一種體聲波諧振器的頂電極制作工藝及體聲波諧振器來解決上述存在的問題。

在第一方面，本申請提出了一種體聲波諧振器的頂電極制作工藝，包括以下步驟：

S1，制備設置有空腔的襯底，在襯底上依次制作覆蓋空腔的底電極層和壓電層；

S2，在壓電層上制作介質隔離層，使介質隔離層覆蓋于壓電層頂部的部分上表面；以及

S3，在介質隔離層和壓電層上制作頂電極層，頂電極層覆蓋在介質隔離層上，并且至少有一邊延伸到空腔在壓電層上的投影區域的邊緣。

通過頂電極層材料和介質隔離層材料的聲阻抗不匹配，可以將橫波困在諧振器的諧振區域內，避免橫波帶走諧振器能量，改善頂電極層應力問題，減少射頻信號的寄生，增強器件的機械可靠性。

在一些實施例中，S2包括以下子步驟：S21，在壓電層上無需布置介質隔離層的區域制作掩膜；S22，通過旋涂、曝光和顯影工藝制作介質隔離層；以及S23，去除掩膜。掩膜可以用來保護壓電層材料不被顯影液腐蝕。

在一些實施例中，在介質隔離層上制作第二掩膜以保護介質隔離層。第二掩膜可以保證介質隔離層的穩定性。

在一些實施例中，步驟S2具體包括以下子步驟：在壓電層上制作掩膜；通過旋涂、曝光和顯影工藝在掩膜上制作介質隔離層；以及通過蝕刻工藝去除未施加介質隔離層的區域的掩膜。在壓電層上制作掩膜同樣可以保護壓電層材料不被顯影液腐蝕。

在一些實施例中，掩膜的厚度為10-20nm。掩膜的厚度根據器件加工的條件可以進行調整。

在一些實施例中，還包括以下步驟：