[发明专利]体声波谐振器及其制造方法、滤波器及电子设备

说明书

本发明公开了一种体声波谐振器，包括：基底；声学镜；底电极，具有底电极引脚；顶电极，具有顶电极引脚；压电层，设置在底电极与顶电极之间，其中：由底电极、顶电极与压电层组成的三明治结构与基底上表面之间存在第一间隙，使得谐振器的主体谐振结构与基底无接触。谐振器还可包括保护结构层，具有第一部分与第二部分，第一部分连接到基底的上表面，第二部分的外端与第一部分的内端连接，第二部分沿着压电层延伸到压电层上方且第二部分的至少一部分与压电层在厚度方向上形成第二间隙，且第二部分在横向方向上与顶电极间隔开。本发明还公开了一种体声波谐振器的制造方法，一种具有上述谐振器的滤波器以及具有该滤波器或谐振器的电子设备。

技术领域

本发明涉及半导体领域，尤其涉及一种体声波谐振器及其制造方法、一种滤波器，以及一种具有该谐振器或该滤波器的电子设备。

背景技术

电子器件作为电子设备的基本元素，已经被广泛应用，其应用范围包括移动电话、汽车、家电设备等。此外，未来即将改变世界的人工智能、物联网、5G通讯等技术仍然需要依靠电子器件作为基础。

薄膜体声波谐振器(Film Bulk Acoustic Resonator，简称FBAR，又称为体声波谐振器，也称BAW)作为压电器件的重要成员正在通信领域发挥着重要作用，特别是FBAR滤波器在射频滤波器领域市场占有份额越来越大，FBAR具有尺寸小、谐振频率高、品质因数高、功率容量大、滚降效应好等优良特性，其滤波器正在逐步取代传统的声表面波(SAW)滤波器和陶瓷滤波器，在无线通信射频领域发挥巨大作用，其高灵敏度的优势也能应用到生物、物理、医学等传感领域。

薄膜体声波谐振器的结构主体为由电极-压电薄膜-电极组成的“三明治”结构，即两层金属电极层之间夹一层压电材料。通过在两电极间输入正弦信号，FBAR利用逆压电效应将输入电信号转换为机械谐振，并且再利用压电效应将机械谐振转换为电信号输出。

具有高品质因数和低动态阻抗的高频率谐振器是集成振荡器的优选。近年来，随着谐振器封装尺寸的减小，谐振器受外部应力影响引起的频率漂移愈加严重，严重影响振荡器的性能及其稳定性。

随着集成电路技术的快速发展，FBAR谐振器的频率稳定性愈加重要。为了适应小型化的发展趋势，有必要解决或缓解FBAR谐振器的频率稳定性问题。

发明内容

为缓解或解决现有技术中的上述问题，本发明提出频率不受外部应力影响的体声波谐振器。

根据本发明的实施例的一个方面，提出了一种体声波谐振器，包括：

基底；

声学镜；

底电极，具有底电极引脚；

顶电极，具有顶电极引脚；

压电层，设置在底电极与顶电极之间，

其中：

由底电极、顶电极与压电层组成的三明治结构与基底上表面之间存在第一间隙，所述第一间隙使得谐振器的由底电极、压电层与顶电极形成的主体谐振结构与基底无接触。

可选的，所述谐振器还包括保护结构层，所述保护结构层包括第一部分与第二部分，所述第一部分连接到基底的上表面，所述第二部分的外端与第一部分的内端连接，第二部分沿着压电层延伸到所述压电层上方且第二部分的至少一部分与压电层在厚度方向上形成第二间隙，且所述第二部分在横向方向上与顶电极间隔开。

本发明的实施例也涉及一种体声波谐振器的制造方法，所述体声波谐振器包括基底、声学镜、底电极、压电层与顶电极，所述底电极、压电层和顶电极形成三明治结构，所述方法包括步骤：

(1)形成第一牺牲层，所述第一牺牲层位于已经形成或即将形成的三明治结构与基底上表面之间；