[發明專利]諧振器及其制備方法

在審

• 申請號: 202010610985.5
• 申請日: 2020-06-29
• 公開（公告）號: CN111884617A
• 公開（公告）日: 2020-11-03
• 發明（設計）人: 吳珂;竇韶旭;韓琦;張麗蓉;莊玉召;楊帥;呂麗英;王超
• 申請（專利權）人: 瑞聲聲學科技（深圳）有限公司
• 主分類號: H03H9/17
• 分類號: H03H9/17;H03H9/02
• 代理公司: 深圳君信誠知識產權代理事務所(普通合伙) 44636
• 代理人: 劉偉

本發明提供了一種諧振器結構，其包括襯底、形成于襯底之上的底電極、形成于底電極之上的壓電層以及形成于壓電層之上的頂電極，頂電極、壓電層與底電極交疊區域為諧振區，諧振器還包括形成于諧振區中的空間，底電極遠離襯底的表面為第一表面，頂電極朝向壓電層的表面為第二表面，空間自第一表面向遠離壓電層方向延伸和/或自第二表面向遠離壓電層方向延伸；或是，壓電層包括朝向底電極的底表面和與底表面相對設置且朝向頂電極的頂表面，空間自底表面朝向頂表面方向延伸或自頂表面朝向底表面方向延伸；本發明還提供諧振器的制備方法。與相關技術相比，本發明的諧振器結構可以使器件能量損失減少，Q值提高，插入損耗降低。

【技術領域】

本發明涉及諧振器技術領域，尤其涉及一種諧振器結構及其制備方法。

【背景技術】

隨著智能設備的日益增多，以及物聯網和5G技術的不斷普及，對高性能濾波器和多功器的需求越來越大。聲學諧振器作為濾波器和多功器的重要組成部分，一直是近年來研究的重點對象。目前主流的聲學諧振技術包括表面聲波技術SAW(Surface AcousticWave)和體聲波技術BAW(Bulk Acoustic Wave)。采用SAW技術的諧振器由于制造工藝簡單，成本低，占據著中低頻(2GHz以下)的主流市場。SAW諧振器的缺點是品質因子值低，材料的溫漂差且與半導體工藝兼容性不佳。這種諧振器組成的濾波器矩形系數差，插入損耗高，中心頻率隨溫度漂移大。更致命的是隨著頻率的升高，SAW諧振器插指電極之間的間距減小，對工藝提出更高要求的同時器件的可靠性變差，這些缺點正在阻礙SAW諧振器應用于更高的頻段。BAW諧振器的出現改善了許多SAW諧振器的缺點，并且成熟的半導體工藝對其制造的兼容性良好，但是由于BAW諧振器本身的工藝復雜，制造難度高，導致成本居高不下，使其在中高頻段很難完全取代SAW諧振器，在低頻甚至毫無競爭力。除了在通信領域的發展，由于其優異的性能，BAW諧振器也廣泛應用于壓電麥克風，壓力傳感器或其他傳感器領域。

BAW諧振器區別于SAW諧振器，是利用縱波在壓電薄膜中產生諧振，縱波的傳播方向即為壓電材料的厚度方向。通過調節壓電材料以及電極材料的厚度，可以方便的調節諧振器的諧振頻率。為了產生諧振，除了壓電材料和對立布置于其上下用來產生電激勵的電極層外，通常還有使波能在界面產生反射的聲學反射鏡。空氣或者布拉格(Bragg)反射鏡是最常用的反射鏡結構。布拉格反射鏡采用多組低聲阻抗材料和高聲阻抗材料交替的疊層結構實現對波的反射。這種反射鏡雖然反射率高，但是仍然無法避免能量沿著反射鏡泄漏。相比于布拉格反射鏡，空氣對波的反射效果更好，且阻斷了能量泄漏的途徑，所以往往能制造出質量因子更高的諧振器。為了在諧振結構中引入空氣作為反射鏡，相關的技術是在沉積電極層和壓電層之前先在襯底中或者襯底上制作出空腔結構，以在襯底中形成空腔為例，在空腔中填充犧牲材料使表面平整，接著在空腔和襯底上方沉積電極層和壓電層，最后用能腐蝕犧牲材料的腐蝕液或者氣氛通過預先留出的釋放通道與犧牲材料接觸，釋放出空腔，形成空氣反射鏡結構。

BAW諧振器工作時高頻電壓分別施加于頂電極和底電極，在交變電場的作用下，壓電材料發生形變，空腔或者聲反射鏡之上的懸空膜層發生震蕩，產生平行于厚度方向的縱波和沿垂直于厚度方向(橫向)傳播的雜波。在特定頻率交變電壓下，懸空薄膜將會發生諧振，以實現特殊的電學特性。現有技術中，雖然諧振時的主模式為縱波模式，然而，仍會有部分寄生模態伴隨著縱波激發而形成。這些寄生模態既可以是駐波，在器件電學特性曲線上形成雜峰，增加濾波器的帶內紋波和插入損耗；又可以是橫向傳播的雜波，造成能量泄漏，增加濾波器插入損耗，降低器件的品質因數(Q值)。

因此，實有必要提供一種新的諧振器解決上述技術問題。

【發明內容】

本發明的目的在于提供一種減少能量損失，提高器件Q值，以降低插入損耗的諧振器結構。

為了達到上述目的，本發明提供了一種諧振器，

包括：

襯底；