薄膜体声波谐振器及滤波器制造技术

本实用新型专利技术提出一种薄膜体声波谐振器及滤波器，所述谐振器包括带空气隙的硅基片和覆盖在所述空气隙上的压电三明治结构；所述压电三明治结构包括顶电极、压电材料和底电极，其中顶电极、压电材料、底电极依次堆叠；所述顶电极、所述压电材料、所述底电极逐一图形化，且图形化后自上而下各层面积逐层增大，使得所述底电极、所述压电材料、所述顶电极的边缘依次缩进，形成台阶状；所述压电三明治结构的其中一侧台阶状边缘均位于同侧空气隙边缘的外侧。本实用新型专利技术有效避免了由于边缘突兀导致的压电薄膜生长缺陷所导致的性能恶化，通过在三明治结构的特定区域覆盖有机薄膜，吸收有害的寄生谐振，进一步提高器件性能和可靠性。

Thin film bulk acoustic resonator and filter

The utility model provides a thin film bulk acoustic resonator and filter, the resonator comprises a silicon substrate with air gap and cover in the air gap on the piezoelectric sandwich structure; the piezoelectric sandwich structure includes a top electrode and the bottom electrode, piezoelectric materials, piezoelectric materials, wherein the top and bottom electrode the electrode are sequentially stacked; the top electrode and the piezoelectric material, the bottom electrode by graphical, and graphical after each layer by layer from top to bottom area increased, so that the bottom electrode and the piezoelectric material, the top edge of the electrode are indented form stepped outside one side; the stepped edge of the piezoelectric sandwich structure are positioned on the same side of the edge of the air gap. The utility model effectively avoids the deterioration of the performance caused by the abrupt growth of the piezoelectric film due to the abrupt edge, and absorbs the harmful parasitic resonance by covering the organic film in the specific area of the sandwich structure, thereby further improving the performance and reliability of the device.

【技术实现步骤摘要】
薄膜体声波谐振器及滤波器
本技术涉及一种薄膜体声波谐振器，特别是涉及一种谐振器压电三明治结构的薄膜体声波谐振器及滤波器。
技术介绍
随着无线通讯应用的发展，人们对于数据传输速度的要求越来越高。在移动通信领域，第一代是模拟技术，第二代实现了数字化语音通信，第三代(3G)以多媒体通信为特征，第四代(4G)将通信速率提高到1Gbps、时延减小到10ms，第五代(5G)是4G之后的新一代移动通信技术，虽然5G的技术规范与标准还没有完全明确，但与3G、4G相比，其网络传输速率和网络容量将大幅提升。如果说从1G到4G主要解决的是人与人之间的沟通，5G将解决人与人之外的人与物、物与物之间的沟通，即万物互联，实现“信息随心至，万物触手及”的愿景。与数据率上升相对应的是频谱资源的高利用率以及通讯协议的复杂化。由于频谱有限，为了满足数据率的需求，必须充分利用频谱；同时为了满足数据率的需求，从4G开始还使用了载波聚合技术，使得一台设备可以同时利用不同的载波频谱传输数据。另一方面，为了在有限的带宽内支持足够的数据传输率，通信协议变得越来越复杂，因此对射频系统的各种性能也提出了严格的需求。在射频前端模块中，射频滤波器起着至关重要的作用。它可以将带外干扰和噪声滤除以满足射频系统和通讯协议对于信噪比的需求。随着通信协议越来越复杂，对频带内外的要求也越来越高，使得滤波器的设计越来越有挑战。另外，随着手机需要支持的频带数目不断上升，每一款手机中需要用到的滤波器数量也在不断上升。目前射频滤波器最主流的实现方式是声表面波滤波器和基于薄膜体声波谐振器技术的滤波器。声表面波滤波器由于其自身的局限性，在1.5GHz以下使用比较合适。然而，目前的无线通讯协议已经早就使用大于2.5GHz的频段，这时必须使用基于薄膜体声波谐振器技术的滤波器。薄膜体声波谐振器的结构和制备方式已经有很多。在以往的结构和制备方式中，在沉积完薄膜体声波谐振器的底电极薄膜后会对其进行图形化以形成底电极，然后再在图形化后的底电极上生长压电薄膜。由于图形化后的底电极边缘一般是直角或者好一点腐蚀成锥形结构，在此边缘，压电薄膜无法沿着我们需要的与基片表面垂直的方向生长，由此会造成这部分的压电薄膜性能不好，甚至会形成裂纹，大大影响了谐振器的性能和ESD可靠性。
技术实现思路
本技术的目的是针对现有技术的缺陷，提出了一种一次制备的谐振器压电三明治结构的薄膜体声波谐振器及滤波器。在制备谐振器的过程中，不对底电极薄膜进行图形化，直接一次生长完压电薄膜，能够避免现有技术存在的问题。本技术提出的方案如下：一种薄膜体声波谐振器，所述谐振器包括带空气隙的硅基片和覆盖在所述空气隙上的压电三明治结构；所述压电三明治结构包括顶电极、压电材料和底电极，其中顶电极、压电材料、底电极依次堆叠；所述顶电极、所述压电材料、所述底电极在各自完整沉积后再逐一图形化，且图形化后自上而下顶电极、压电薄膜层、底电极层面积逐层增大，使得所述底电极、所述压电材料、所述顶电极的边缘依次缩进，形成台阶状；所述压电三明治结构的其中一侧台阶状边缘均位于同侧空气隙边缘的外侧。进一步地，还包括钝化层，所述钝化层覆盖位于所述空气隙边缘外侧的台阶状边缘。进一步地，还包括有机薄膜层，所述有机薄膜层覆盖所述压电三明治结构位于所述空气隙边缘外侧的台阶状边缘的顶电极边缘至同侧空气隙边缘的区域。进一步地，所述有机薄膜层的材质为聚酰亚胺。进一步地，所述压电材料包括氮化铝、氧化锌、铌酸锂、钽酸锂、锆钛酸铅压电陶瓷之一或者组合。进一步地，所述顶电极、所述底电极的材料包括钨、钼、铂白金、钌、铱、钛钨、铝、铬、金之一或者组合。本技术还包括一种滤波器，包括本技术的薄膜体声波谐振器。本技术通过完成压电三明治三层堆叠材料的沉积之后再逐一进行图形化，有效避免了由于边缘突兀导致的压电薄膜生长缺陷所导致的性能恶化，此外，通过在三明治结构的特定区域覆盖有机薄膜，吸收有害的寄生谐振，进一步提高器件性能和可靠性。附图说明图1为本技术的一种薄膜体声波谐振器剖面结构图及平面俯视结构图；图2为本技术的一种薄膜体声波谐振器的制备工艺流程图。具体实施方式下面通过附图和实施例，对本技术的技术方案做进一步的详细描述。实施例1本技术公开了一种薄膜体声波谐振器，其结构参见图1，其中图1(a)为剖面结构图、图1(b)为平面俯视图。其中为了图示多个薄膜体声波谐振器的互连关系，包括了2个薄膜体声波谐振器及其互连结构。具体地：包括基片101，该基片例如为硅片；形成在基片101上表面的第一空气隙109-1和第二空气隙109-2；位于第一空气隙109-1和第二空气隙109-2上方的三明治压电薄膜堆叠结构，包括第一电极103-1和第二电极103-2，形成在第一电极103-1和第二电极103-2上方的第一压电层104-1和第二压电层104-2，形成在第一压电层104-1和第二压电层104-2上方的第三电极105-1和第四电极105-2。本技术中，第一电极、第二电极、第三电极、第四电极材料可以包括钨、钼、铂白金、钌、铱、钛钨、铝、铬、金之一或者组合，第一压电层、第二压电层的材料可以包括：氮化铝(AlN)、氧化锌(ZnO)、铌酸锂(LiNbO3)、钽酸锂(LiTaO3)、锆钛酸铅压电陶瓷(PZT)之一或者组合。在某一方向上第一电极103-1和第二电极103-2分别完整覆盖第一空气隙109-1和第二空气隙109-2；第一压电层104-1和第二压电层104-2分别位于第一电极103-1和第二电极103-2上，第一压电层104-1的左端可以与第一空气隙109-1的左端平齐；优选地，第一压电层104-1的左端位于第一空气隙109-1的左端右侧但位于第一空气隙109-1的右端左侧；同样地，第二压电层104-2的左端可以与第二空气隙109-2的左端平齐；优选地，第二压电层104-2位于第二空气隙109-2的左端右侧但位于第二空气隙109-2的右端左侧。第一压电层104-1右端位于第一空气隙109-1的右端右侧但位于第一电极103-1的右端左侧，第二压电层104-2右端位于第二空气隙109-2的右端右侧但位于第二电极103-2右端左侧；第三电极105-1左端可以与第一压电层104-1的左端相平齐，优选地，第三电极105-1位于第一压电层104-1左端右侧但位于第一空气隙109-1右端左侧，第四电极105-2的左端位于第二压电层104-2的左端右侧但位于第二空气隙109-2的右端左侧，第三电极105-1右端位于第一空气隙109-1右端右侧但位于第一压电层104-1右端左侧，第四电极105-2右端位于第二空气隙109-2右端右侧但位于第二压电层104-2右端左侧；第一钝化层106-1覆盖第一电极103-1、第一压电层104-1、第三电极105-1的右端边缘部分，具体地，第一钝化层106-1的左端位于第一空气隙109-1的右端右端但位于第三电极的右端左侧；第二钝化层106-2覆盖第二电极103-2、第二压电层104-2、第四电极105-2的右端边缘部分，具体地，第二钝化层106-2的左端位于第二空气隙109-2的右端右侧但位于第四电极105-2的右端左侧。此外，对于同时形成的相邻近本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种薄膜体声波谐振器，其特征在于：所述谐振器包括带空气隙的硅基片和覆盖在所述空气隙上的压电三明治结构；所述压电三明治结构包括顶电极、压电材料和底电极，其中顶电极、压电材料、底电极依次堆叠；所述顶电极、所述压电材料、所述底电极在各自完整沉积后再逐一图形化，且图形化后自上而下顶电极、压电薄膜层、底电极层面积逐层增大，所述压电三明治结构的边缘呈台阶状；所述压电三明治结构的其中一侧台阶状边缘均位于同侧空气隙边缘的外侧。

【技术特征摘要】
1.一种薄膜体声波谐振器，其特征在于：所述谐振器包括带空气隙的硅基片和覆盖在所述空气隙上的压电三明治结构；所述压电三明治结构包括顶电极、压电材料和底电极，其中顶电极、压电材料、底电极依次堆叠；所述顶电极、所述压电材料、所述底电极在各自完整沉积后再逐一图形化，且图形化后自上而下顶电极、压电薄膜层、底电极层面积逐层增大，所述压电三明治结构的边缘呈台阶状；所述压电三明治结构的其中一侧台阶状边缘均位于同侧空气隙边缘的外侧。2.根据权利要求1所述的薄膜体声波谐振器，其特征在于：还包括钝化层，所述钝化层覆盖位于所述空气隙边缘外侧的台阶状边缘。3.根据权利要求1所述的薄膜...

【专利技术属性】
技术研发人员：张树民，王国浩，陈海龙，
申请(专利权)人：杭州左蓝微电子技术有限公司，
类型：新型
国别省市：浙江,33