一种谐振器、滤波器、电子设备、及谐振器的制备方法技术

本案提供的一种谐振器，包括衬底、底电极、压电层和顶电极，底电极位于衬底和压电层之间，压电层位于底电极和顶电极之间，底电极与衬底之间设置有多层空腔，从靠近衬底到远离衬底的方向上，每一层空腔的宽度逐渐减小，使后续在多层空腔上生长的底电极和压电层在每层空腔的交接处形貌变化减小，从而减少因形貌变化较大而产生的较大应力变化。同时，较缓慢的形貌变化，使得底电极和压电层的生长质量得到提高，减少生长缺陷，提高器件Q值。另外，由于释放通道的高度即为最靠近衬底的一层空腔的高度，其高度相对降低，使得覆盖在最靠近衬底的一层空腔上的压电层形貌变化减小，应力突变也减小。本案还提供一种滤波器、电子设备、及谐振器的制备方法。器的制备方法。器的制备方法。

【技术实现步骤摘要】
一种谐振器、滤波器、电子设备、及谐振器的制备方法


[0001]本专利技术属于半导体
，特别涉及一种电子设备、滤波器、谐振器及谐振器的制备方法。

技术介绍

[0002]随着电磁频谱的日益拥挤、无线通讯设备频段与功能的不断增加、以及无线通讯电磁频谱从500MHz到5GHz以上的高速增长，人们对性能高、成本低、功耗低、体积小的射频前端模块的需求与日俱增。滤波器作为射频前端模块之一，具有改善发射和接收信号的功能，在射频前端模块中发挥着举足轻重的作用。
[0003]由多个谐振器以拓扑网络结构连接组成的滤波器，因具有体积小、集成能力强、高频下仍具有高品质因子和功率承受能力强等特点而满足了射频前端模块的高标准。因而，高性能谐振器的制备成为如今的热门研究之一。
[0004]谐振器的基本结构是顶电极、底电极以及夹在顶、底电极间的压电层。顶电极上表面与空气接触使得声波在顶电极与空气交界处发生全反射而抑制能量泄露，与此同时在底电极下方设置声波反射结构使得能量不至于泄露到衬底并储存在谐振器内。顶电极、压电层、底电极以及声波反射结构的重叠区域形成谐振器的有效区域。
[0005]谐振器根据声波反射结构的不同，分为气隙型谐振器(FBAR，film bulk acoustic resonator)和固体装配型谐振器(SMR，solidly mounted resonator)。FBAR的声波反射结构是空腔，SMR则是布拉格反射镜。其中气隙型谐振器的空腔根据位置不同，包括嵌入衬底内的地下型空腔和位于衬底表面的地上型空腔。
[0006]如图1和图2所示，对于地上型空腔，由于空腔侧面为倾斜状，当保证空腔高度的前提下，受刻蚀工艺限制，该倾斜侧面的角度较大，导致随后在倾斜侧边上生长的底电极以及压电层膜层发生较大的形貌变化，从而产生较大的应力突变，容易产生较大的裂缝和缺陷。
[0007]另外，空腔在制作时，需要先形成牺牲层，再在牺牲层上方采用刻蚀方法至少穿透压电层形成释放孔，腐蚀药液通过释放孔与牺牲层接触以去除牺牲层，从而形成空腔。释放孔如果设置在谐振器内部，则会损失有效区域面积。因此，将释放孔设置在谐振器外围，可以保证有效区域面积，但是为了形成释放孔，空腔的部分区域需向外凸出，空腔的凸出部分(例如图1中的释放通道位置，以及图2中的B位置)会使其上覆盖的压电层产生应力突变，影响有效区域附近的压电性能和空腔结构的可靠性，空腔容易在突变处发生机械断裂问题。
[0008]因此，在具有地上型空腔的器件中，如何降低压电层应力变化，是本领域技术人员亟待解决的问题。

技术实现思路

[0009]本专利技术的目的在于提供一种电子设备、滤波器、谐振器及谐振器的制备方法，可有效降低压电层应力变化。
[0010]为解决上述技术问题，本专利技术提供一种谐振器，包括：衬底、底电极、压电层和顶电
极，所述底电极位于所述衬底和所述压电层之间，所述压电层位于所述底电极和所述顶电极之间，其特征在于，所述底电极与所述衬底之间设置有多层空腔，多层所述空腔的宽度在远离所述衬底方向上逐渐减小。
[0011]可选的，在上述谐振器中，多层所述空腔包括靠近衬底的第一空腔和靠近底电极的第二空腔，所述第一空腔包围第二空腔。
[0012]可选的，在上述谐振器中，所述第一空腔的形状与第二空腔形状不同。
[0013]可选的，在上述谐振器中，所述第一空腔的部分区域沿平行于衬底的方向向外凸出形成释放通道，使得第一空腔形状与第二空腔形状不同。
[0014]可选的，在上述谐振器中，所述第一空腔包括多个拐角，至少一个所述拐角沿平行于衬底的方向向外凸出形成释放通道。
[0015]可选的，在上述谐振器中，所述释放通道上方的压电层中设置有用于连通外界与所述释放通道的释放孔，用于释放空腔内的牺牲层。
[0016]可选的，在上述谐振器中，所述拐角呈弧形或角度形。
[0017]可选的，在上述谐振器中，多层所述空腔的侧面呈倾斜状、弧形或阶梯状。
[0018]可选的，在上述谐振器中，多层所述空腔的侧面呈倾斜状且倾斜角度相同。
[0019]可选的，在上述谐振器中，靠近所述底电极的空腔边缘相对于靠近所述衬底的空腔边缘内缩1μm～10μm。
[0020]可选的，在上述谐振器中，靠近所述衬底的空腔的高度大于靠近所述底电极的空腔的高度。
[0021]本专利技术还提供一种滤波器，包括上文所述的谐振器。
[0022]本专利技术还提供一种电子设备，包括上文所述的谐振器。
[0023]本专利技术还提供一种谐振器的制备方法，所述制备方法包括：
[0024]提供衬底；
[0025]在所述衬底上形成底电极；
[0026]在所述底电极上形成压电层；
[0027]在所述压电层上形成顶电极；
[0028]其中，在所述衬底和所述底电极之间形成多层空腔，多层所述空腔的宽度在远离所述衬底方向上逐渐减小。
[0029]可选的，在上述制备方法中，多层所述空腔的形成方法包括，先在所述衬底和所述底电极之间形成多层牺牲层，待所述顶电极形成之后，再去除多层所述牺牲层。
[0030]可选的，在上述制备方法中，最靠近所述衬底的牺牲层的材料与其余层牺牲层的材料相同或不同。
[0031]可选的，在上述制备方法中，所述牺牲层包括掺杂磷元素的材料。
[0032]可选的，在上述制备方法中，最靠近所述衬底的牺牲层的磷的含量高于其余牺牲层的磷的含量，最靠近所述衬底的牺牲层的释放速度高于其余牺牲层的释放速度。
[0033]本专利技术提供了一种谐振器，其有益效果在于：
[0034]1、从衬底向顶电极方向，多层空腔的宽度逐渐减小，压电层覆盖在多层空腔上，使得有效区域边缘的压电层形貌缓慢变化，减小压电层的形貌突变，减小应力突变，提高压电层的压电性能。
[0035]2、由于释放通道的高度降低，覆盖在释放通道上方的压电层在释放通道边缘的形貌突变减小，从而减小应力突变。同时提高了器件结构的机械稳定性。
[0036]本专利技术还提供一种应用上述谐振器的滤波器、电子设备及制备方法，因此，滤波器、电子设备及制备方法同样具有上述有益效果，此处便不再赘述。
附图说明
[0037]为了更清楚地说明本专利技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图获得其他的附图。
[0038]图1为
技术介绍
实施例提供的一种气隙型谐振器的俯视图；
[0039]图2为图1在A
’‑
A
’
向的截面图；
[0040]图3为本专利技术实施例提供的一种谐振器的俯视图；
[0041]图4为图3在A
‑
A向的截面图；
[0042]图5～9为本专利技术实施例提供的一种谐振器的本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种谐振器，包括：衬底、底电极、压电层和顶电极，所述底电极位于所述衬底和所述压电层之间，所述压电层位于所述底电极和所述顶电极之间，其特征在于，所述底电极与所述衬底之间设置有多层空腔，多层所述空腔的宽度在远离所述衬底方向上逐渐减小。2.根据权利要求1所述的谐振器，其特征在于，多层所述空腔包括靠近衬底的第一空腔和靠近底电极的第二空腔，所述第一空腔包围第二空腔。3.根据权利要求2所述的谐振器，其特征在于，所述第一空腔的形状与第二空腔形状不同。4.根据权利要求3所述的谐振器，其特征在于，所述第一空腔的部分区域沿平行于衬底的方向向外凸出形成释放通道，使得第一空腔形状与第二空腔形状不同。5.根据权利要求4所述的谐振器，其特征在于，所述第一空腔包括多个拐角，至少一个所述拐角沿平行于衬底的方向向外凸出形成释放通道。6.根据权利要求4所述的谐振器，其特征在于，所述释放通道上方的压电层中设置有用于连通外界与所述释放通道的释放孔，用于释放空腔内的牺牲层。7.根据权利要求5所述的谐振器，其特征在于，所述拐角呈弧形或角度形。8.根据权利要求1所述的谐振器，其特征在于，多层所述空腔的侧面呈倾斜状、弧形或阶梯状。9.根据权利要求8所述的谐振器，其特征在于，多层所述空腔的侧面呈倾斜状且倾斜角度相同。10.根据权利要求1所述的谐振器，其特征在于，靠近所述底电极...

【专利技术属性】
技术研发人员：李林萍，
申请(专利权)人：见闻录浙江半导体有限公司，
类型：发明
国别省市：