[發明專利]一種體聲波諧振器及其制造方法

在審

• 申請號: 202111454546.0
• 申請日: 2021-12-01
• 公開（公告）號: CN114124024A
• 公開（公告）日: 2022-03-01
• 發明（設計）人: 呂萍;胡維;李剛
• 申請（專利權）人: 蘇州敏芯微電子技術股份有限公司
• 主分類號: H03H9/02
• 分類號: H03H9/02;H03H9/13;H03H3/02
• 代理公司: 北京威禾知識產權代理有限公司 11838
• 代理人: 沈超

本申請涉及一種體聲波諧振器，包括：襯底，其中所述襯底包括空腔，所述空腔開口于所述襯底上表面，所述空腔底部被所述襯底封閉；至少位于所述襯底和所述空腔上方的壓電薄膜；以及位于所述壓電薄膜上表面的兩組相互交錯的叉指電極；其中，在位于所述叉指電極最外側叉指以外的區域設有貫穿所述壓電薄膜的開口。本申請還涉及一種體聲波諧振器的制備方法。

技術領域

本發明涉及微機電領域，特別地涉及一種體聲波諧振器及其制造方法。

背景技術

濾波器作為選頻濾波器件，直接決定了通信設備的工作頻段和帶寬，在射頻前端扮演了舉足輕重的角色。

在3G/4G濾波器市場中，基于體聲波(BAW)的濾波器具有低插入損耗、高矩形系數、高功率容量等優點，因此被廣泛應用在當代無線通訊系統中。但是5G通信的出現，對聲學濾波器提出了更高的要求：

(1)5G NR(New Radio)使用了頻率更高的頻段，體聲波(BAW)濾波器的聲學和歐姆損耗隨著工作頻率急劇上升，導致濾波器插入損耗的增加；

(2)5G NR頻段N78、N79和N77分別需要500、600和900MHz的帶寬，這對于市場上主流的基于氮化鋁(AlN)的體聲波(BAW)濾波器而言是難以實現的，因其帶寬受限于氮化鋁(AlN)的機電耦合系數。

現有技術有一種基于鈮酸鋰單晶壓電層的高頻橫向激勵體聲波諧振器，其利用橫向電場在壓電層中引入剪切變形，從而強烈激發剪切模式聲波，其有效機電耦合系數超過20％，比較適用于Sub-6G中的5G高寬帶頻段，引起極大關注。這類諧振器利用薄膜鈮酸鋰轉移技術將鈮酸鋰轉移至襯底上，采用剝離工藝(lift-off)形成叉指電極，采用氫氧化鉀(KOH)腐蝕或者電感耦合等離子體(ICP)刻蝕襯底，直至露出鈮酸鋰。

圖1A所示是使用現有技術的體聲波諧振器的剖面示意圖。該諧振器是橫向激勵體聲波諧振器，包括硅襯底10，壓電薄膜12，相互交叉的第一叉指電極13和第二叉指電極14，以及與外部連通的空腔11。

圖1B所示是圖1A所示的體聲波諧振器的俯視示意圖，多個第一叉指電極13通過第一匯流條131相連，多個第二叉指電極14通過第二匯流條141相連。可以給第一匯流條131和第二匯流條141施加例如極性相反的電壓。由于壓電效應，橫向電場在壓電層中引入剪切變形，從而強烈激發剪切模式聲波。

但由于其鈮酸鋰薄膜非常薄，加上諧振器結構背面有個與外部連通的空腔，導致結構穩定性差，在封裝、組裝過程中鈮酸鋰薄膜容易受到破壞，影響性能。另外，現有體聲波諧振器采用有效諧振區域與不可動基底區域搭連，會有聲波泄漏至襯底，使得能量耗散至襯底。

發明內容

針對現有技術中存在的技術問題，本申請提出了一種體聲波諧振器，包括：襯底，其中所述襯底包括空腔，所述空腔開口于所述襯底上表面，所述空腔底部被所述襯底封閉；至少位于所述襯底和所述空腔上方的壓電薄膜；以及位于所述壓電薄膜上表面的兩組相互交錯的叉指電極；其中，在位于所述叉指電極最外側叉指以外的區域設有貫穿所述壓電薄膜的開口。

特別的，所述的體聲波諧振器，還包括，位于所述壓電薄膜下表面的多個向所述空腔底部延伸的凸起。

特別的，所述的體聲波諧振器，其中，在所述壓電薄膜上在所述開口遠離所述叉指電極的一側設有與所述叉指電極基本平行的反射柵。

特別的，所述的體聲波諧振器，其中，每組所述叉指電極與各自的匯流條相連，并且在至少其中一個所述匯流條上設有一層額外的金屬層。

特別的，所述的體聲波諧振器，其中，所述反射柵包括形成于所述壓電薄膜中并開口于所述壓電薄膜上表面的凹槽。

特別的，所述的體聲波諧振器，其中，所述凹槽中填充有氮化硅。