[發(fā)明專利]一種集成電容體聲波諧振器、濾波器及制造方法

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202211715516.5
• 申請(qǐng)日: 2022-12-30
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN115694412A
• 公開(kāi)（公告）日: 2023-02-03
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 雷強(qiáng);董元旦;楊濤;許夏茜;趙孟娟
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 成都頻岢微電子有限公司
• 主分類號(hào): H03H9/17
• 分類號(hào): H03H9/17;H03H9/13;H03H9/02;H03H9/54;H03H3/02
• 代理公司: 成都拓荒者知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 51254
• 代理人: 鄒廣春

本發(fā)明公開(kāi)了一種集成電容體聲波諧振器、濾波器及制造方法，包括體聲波諧振器和集成電容，所述聲諧振器包括由下至上依次設(shè)置的襯底、聲學(xué)鏡、底電極、壓電層、頂電極、介質(zhì)層和互連金屬層，所述互連金屬層一側(cè)與壓電層、介質(zhì)層互連，所述體聲波諧振器有效區(qū)由聲學(xué)鏡投影區(qū)域wa或wb組成，所述集成電容有效區(qū)由頂電極和互連金屬層正對(duì)區(qū)域wp或ws組成。通過(guò)集成電容調(diào)節(jié)有效機(jī)電耦合系數(shù)，進(jìn)而提高體聲波濾波器滾降特性，同時(shí)無(wú)需對(duì)現(xiàn)有制造工藝進(jìn)行修改升級(jí)，不會(huì)增加具有集成電容體聲波諧振器結(jié)構(gòu)的復(fù)雜度。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于射頻體聲波濾波器技術(shù)領(lǐng)域，涉及一種集成電容體聲波諧振器、濾波器及制造方法。

背景技術(shù)

隨著移動(dòng)通信技術(shù)的快速發(fā)展，手機(jī)終端上會(huì)需要大量的射頻濾波器和雙工器，主要用來(lái)濾除不需要的射頻信號(hào)，改善通信質(zhì)量，提高用戶體驗(yàn)。通信系統(tǒng)隨著業(yè)務(wù)的拓展除了對(duì)濾波器和雙工器性能上有較高的要求外，還對(duì)體積尺寸提出較高的要求，而體聲波濾波器和雙工器剛好可以滿足要求。體聲波諧振器利用壓電晶體的壓電效應(yīng)產(chǎn)生諧振。由于諧振由機(jī)械波產(chǎn)生，而非電磁波作為諧振來(lái)源，機(jī)械波的波長(zhǎng)比電磁波波長(zhǎng)短很多。因此，體聲波諧振器及其組成的濾波器體積相對(duì)傳統(tǒng)的電磁濾波器尺寸大幅度減小。另一方面，由于壓電晶體的晶向生長(zhǎng)目前能夠良好控制，諧振器的損耗極小，品質(zhì)因數(shù)高，能夠應(yīng)對(duì)陡峭過(guò)渡帶和低插入損耗等復(fù)雜設(shè)計(jì)要求。由于體聲波濾波器和雙工器具有尺寸小、高滾降、低插損等特性，以此為核心的濾波器和雙工器在通訊系統(tǒng)中得到了廣泛的應(yīng)用。

體聲波諧振器一般具有兩個(gè)諧振頻率，定義阻抗最小的頻率點(diǎn)為串聯(lián)諧振頻率fs，阻抗最大的頻率點(diǎn)為并聯(lián)諧振頻率fp，以及有效機(jī)電耦合系數(shù)來(lái)衡量諧振器中壓電轉(zhuǎn)換效率。通常體聲波濾波器中的串聯(lián)諧振器的串聯(lián)諧振頻率fs以及并聯(lián)諧振器的并聯(lián)諧振頻率fp決定了濾波器的中心頻率，而體聲波諧振器的有效機(jī)電耦合系數(shù) 決定了濾波器的帶寬以及滾降特性，品質(zhì)因數(shù)Q決定濾波器插入損耗。在頻帶資源越來(lái)越緊俏的時(shí)代中，射頻濾波器通常需要具備大帶寬和高滾降的性能，而其帶寬和滾降是由單個(gè)諧振器的決定的，而諧振器的是由其層疊厚度決定的，通常在整片硅片內(nèi)所有諧振器具有相同的，因此如何調(diào)節(jié)片內(nèi)諧振器的有效機(jī)電耦合系數(shù)，從而提高體聲波濾波器的滾降系數(shù)，是高性能體聲波濾波器設(shè)計(jì)急需解決的一個(gè)重要問(wèn)題。

發(fā)明內(nèi)容

為解決上述現(xiàn)有技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明提供一種集成電容體聲波諧振器、濾波器及制造方法。

為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案是：一種集成電容體聲波諧振器，包括體聲波諧振器和集成電容，所述聲諧振器包括由下至上依次設(shè)置的襯底、聲學(xué)鏡、底電極、壓電層、頂電極、介質(zhì)層和互連金屬層，所述互連金屬層一側(cè)與壓電層、介質(zhì)層互連，所述體聲波諧振器有效區(qū)由聲學(xué)鏡投影區(qū)域wa或wb組成，所述集成電容有效區(qū)由頂電極和互連金屬層正對(duì)區(qū)域wp或ws組成。

進(jìn)一步的，當(dāng)頂電極與互連金屬層接觸時(shí)，頂電極和互連金屬層正對(duì)區(qū)域wp組成的集成電容為集成并聯(lián)電容，此時(shí)體聲波諧振器為并聯(lián)集成電容諧振器；當(dāng)頂電極與互連金屬層不接觸時(shí)，頂電極和互連金屬層正對(duì)區(qū)域ws組成的集成電容為集成串聯(lián)電容，此時(shí)體聲波諧振器為串聯(lián)集成電容諧振器。

進(jìn)一步的，所述聲學(xué)鏡為嵌入襯底中的空腔結(jié)構(gòu)構(gòu)成，或所述聲學(xué)鏡結(jié)構(gòu)為布拉格反射器。

進(jìn)一步的，所述底電極和頂電極的材料為鉬、金、鎢、鉑、釕中的一種或多種；所述壓電層的材料為氮化鋁、摻雜氮化鋁、氧化鋅、鋯鈦酸鉛、鈮酸鋰、石英或鉭酸鋰中的一種或多種，所述摻雜氮化鋁至少含一種稀土元素；所述襯底材料為硅、砷化鎵、藍(lán)寶石、石英中的一種或多種；所述介質(zhì)層材料為氮化硅、氧化硅中的一種或多種。

本發(fā)明還提供了一種集成電容體聲波諧振器的制造方法，其特征在于：包括步驟，

1）在襯底上刻蝕形成空腔結(jié)構(gòu)，然后在襯底上形成犧牲層，并對(duì)形成的犧牲層進(jìn)行平坦化，只保留空腔結(jié)構(gòu)部分；

2）在襯底上沉積底電極和壓電層；

3）在壓電層上沉積頂電極并圖形化，得到形成集成電容，諧振器有效區(qū)以及金屬互連等部分；