[发明专利]体声波谐振器设备及其制造方法

说明书

体声波谐振器设备包括底部电极和顶部电极(120、360)。夹持在其之间的压电层(355)在有源谐振器区中具有与周围区中的厚度不同的厚度。制造设备的方法包括：将压电晶片键合到载体晶片，并通过离子切割技术将压电晶片的一部分分离。压电层在有源区和周围区中的不同厚度通过在不同深度处注入离子来实现。

技术领域

本公开涉及电声谐振器设备。具体地，本公开涉及体声波谐振器设备，体声波谐振器设备具有顶部电极和底部电极以及设置在其之间的压电层。本公开还涉及制造体声波谐振器设备的方法。

背景技术

体声波(BAW)谐振器被广泛用于电子系统中来实现RF滤波器。压电层被夹持在一对电极之间。通过将电信号施加到电极，声谐振波在压电层中建立。压电材料可以是诸如氮化铝的沉积材料。最近提出的BAW谐振器使用单晶压电材料(例如，铌酸锂、钽酸锂或石英)。BAW谐振器可以是固体安装谐振器(SMR)类型，其中声有源区域被安装在包括反射器的衬底上来防止声波逸入衬底，BAW谐振器也可以是薄膜腔声谐振器(FBAR)类型，其中腔被设置在声有源区域的下方。

BAW谐振器的高质量因数需要强大的能量限制。BAW谐振器通常具有围绕声有源区域的特定结构，以防止波从压电层横向逸出。

本公开的一个目的是提供具有改进的横向能量限制结构的体声波谐振器。

本公开的另一目的是提供制造具有改进的横向能量限制结构的体声波谐振器的方法。

发明内容

上述一个或多个目的通过根据本权利要求1的特征的体声波谐振器来实现。

根据一个实施例，体声波(BAW)谐振器设备的压电层被夹持在顶部电极层和底部电极层之间。压电层横向延伸超过底部电极和顶部电极。围绕压电层的、被夹持在底部电极和顶部电极之间的部分的压电层的横向延伸部分的厚度，不同于压电层在顶部电极和底部电极之间的厚度。具体地，压电层在周围部分中的厚度可以比压电层在顶部电极和底部电极之间的声有源动区域中的厚度更大或更厚。

根据另一实施例，还可以使得压电体在周围部分中的厚度小于或薄于压电层在声有源区域中的厚度。

换言之，根据第一实施例，声有源区域中的压电层相对于周围部分中的压电层凹陷。假设压电层的表面部分是平坦的，则在声有源区域中压电层的顶部表面和底部表面之间的距离或厚度小于周围部分中压电层的顶部表面和底部表面的距离。与包围顶部电极的、压电层的顶部表面部分相比，在声有源区域中的、提供有顶部电极的顶部表面部分被凹陷。

与沉积材料相比，将单晶压电材料用于BAW谐振器设备可以提供更低的损耗。本文提出的围绕声有源区的能量限制结构与低损耗单晶压电材料有关，从而为BAW谐振器提供高质量因数或Q因数。可用于根据本公开的BAW谐振器设备的单晶压电材料是铌酸锂(LiNbO₃)、钽酸锂(LiTaO₃)或石英。这些材料可以以单晶形式从市场上获得，可以从这些材料中切出薄晶片。这些材料具有限定明确且可复制的材料参数。其他单晶压电材料也可以是有用的。

BAW谐振器中的单晶压电材料层可以具有平坦的底部表面，底部电极被设置在底部表面上。单晶压电层的顶部表面包括其上设置有顶部电极的凹陷表面区。在压电层的较大厚度的部分和较小厚度的部分之间存在过渡的顶部表面。过渡表面可以相对于顶部表面的第一表面部分和第二表面部分以及相对于底部表面具有倾斜定向。顶部表面包括阶梯，其中从声有源区域中的压电层的较薄部分到包围声有源区域的较厚的压电层部分的阶梯为声谐振波提供了大量的不连续性，使得声波被限制到顶部电极和底部电极之间的有源区，并防止溢出到顶部电极和底部电极之外的周围区。因此，声波的能量被保持在声有源区中。压电材料靠近底部电极的表面是平坦的，并且压电材料远离底部电极的表面包括阶梯特征。