[发明专利]薄膜体声波谐振器及其制造方法和滤波器、射频通信系统

说明书

本发明提供一种薄膜体声波谐振器及其制造方法和滤波器、射频通信系统。包括：第一衬底及设置第一衬底上的支撑层，支撑层中设置有顶部开口的空腔；盖设于空腔上的压电叠层，至少两个沟槽，分布于有效谐振区和无效谐振区的交界处以界定有效谐振区的范围，沟槽包括第一沟槽和第二沟槽，第二沟槽贯穿第二电极和压电层，第一沟槽贯穿第一电极和压电层并与空腔连通。本发明提供的薄膜体声波谐振器在压电叠层中设置至少一个第一沟槽和至少一个第二沟槽，第一沟槽和第二沟槽有效阻断了横波在无效谐振区的传播。进一步的，电极图形化有效减少了寄生谐振，改善了声波损耗，进一步提高薄膜体声波谐振器的品质因子。

技术领域

本发明涉及半导体器件制造领域，尤其涉及一种薄膜体声波谐振器及其制作方法和滤波器、射频通信系统。

背景技术

自模拟射频通讯技术在上世纪90代初被开发以来，射频前端模块已经逐渐成为通讯设备的核心组件。在所有射频前端模块中，滤波器已成为增长势头最猛、发展前景最大的部件。随着无线通讯技术的高速发展，5G通讯协议日渐成熟，市场对射频滤波器的各方面性能也提出了更为严格的标准。滤波器的性能由组成滤波器的谐振器单元决定。在现有的滤波器中，薄膜体声波谐振器(FBAR)因其体积小、插入损耗低、带外抑制大、品质因数高、工作频率高、功率容量大以及抗静电冲击能力良好等特点，成为最适合5G应用的滤波器之一。

通常，薄膜体声波谐振器包括两个薄膜电极，并且两个薄膜电极之间设有压电薄膜层，其工作原理为利用压电薄膜层在交变电场下产生振动，该振动激励出沿压电薄膜层厚度方向传播的体声波，此声波传至上下电极与空气交界面被反射回来，进而在薄膜内部来回反射，形成震荡。当声波在压电薄膜层中传播正好是半波长的奇数倍时，形成驻波震荡。

但是，目前制作出的空腔型薄膜体声波谐振器，其品质因子(Q)无法进一步提高，因此无法满足高性能的射频系统的需求。

发明内容

本发明的目的在于提供一种薄膜体声波谐振器及其制造方法和滤波器、射频通信系统，能够提高薄膜体声波谐振器的品质因子，进而提高器件性能。

为了实现上述目的，本发明提供一种薄膜体声波谐振器，包括：

第一衬底及设置于所述第一衬底上的支撑层，所述支撑层中设置有顶部开口的空腔；

盖设于空腔上的压电叠层，包括依次设置在所述支撑层上的第一电极、压电层和第二电极，所述压电叠层包括位于所述空腔中央上方的有效谐振区和包围所述效谐振区的无效谐振区；

至少两个沟槽，分布于所述有效谐振区和无效谐振区的交界处以界定有效谐振区的范围，所述沟槽包括第一沟槽和第二沟槽，所述第二沟槽贯穿所述第二电极和所述压电层，所述第一沟槽贯穿所述第一电极和所述压电层并与所述空腔连通。

可选地，所述第一沟槽的侧壁与所述第二电极所在平面的夹角为钝角，所述第二沟槽的侧壁与所述第一电极所在平面的夹角为钝角。

可选地，所述支撑层与第一衬底键合连接。

可选地，所述键合的方式包括热压键合和干膜键合。

可选地，所述有效谐振区在所述压电层所在平面的投影为多边形，且所述多边形的任意两边不平行。

可选地，所述第一电极还包括第一电极搭接区和第一电极谐振区，所述第一电极谐振区与所述有效谐振区重叠，所述第一电极搭接区连接第一电极谐振区和所述支撑层。

可选地，所述第二电极还包括第二电极搭接区和第二电极谐振区，所述第二电极谐振区与所述有效谐振区重叠，所述第二电极搭接区连接第二电极谐振区和所述空腔外围的压电叠层，所述第二电极搭接区与所述第一电极搭接区在所述压电层平面的投影不重叠。

可选地，所述支撑层的材料包括氧化硅、氮化硅、氮氧化硅、碳氮化硅中的至少一种。