[发明专利]一种薄膜体声波谐振器

说明书

本发明公开了一种薄膜体声波谐振器，包括：第一衬底；设置于所述第一衬底上的支撑层，所述支撑层中设有贯穿所述支撑层的第一空腔；压电叠层结构，覆盖所述第一空腔，所述压电叠层结构从上至下包括依次层叠的第一电极、压电层和第二电极，在有效谐振区所述第一电极、压电层和第二电极在垂直于所述压电层表面方向上重叠，所述有效谐振区位于所述第一空腔围成的区域上方；所述压电叠层结构中设有贯穿所述压电层及所述第二电极的第一沟槽，所述第一沟槽靠近所述有效谐振区的侧壁为第一侧面，所述第一侧面与所述第一电极表面的夹角为85‑95度，所述有效谐振区的部分边界由所述第一侧面构成。

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。

背景技术

自从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，品质因子(Q)还有待提高，以更好的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，能够减少谐振器的横波损失，使薄膜体声波谐振器的品质因子得到提高。

为了实现上述目的，本发明提供了一种薄膜体声波谐振器，包括：

第一衬底；

设置于所述第一衬底上的支撑层，所述支撑层中形成设有贯穿所述支撑层的第一空腔；

压电叠层结构，覆盖所述第一空腔，所述压电叠层结构从上至下包括依次层叠的第一电极、压电层和第二电极，在有效谐振区所述第一电极、压电层和第二电极在垂直于所述压电层表面方向上重叠，所述有效谐振区位于所述第一空腔围成的区域上方；

所述压电叠层结构中设有贯穿所述压电层及所述第二电极的第一沟槽，所述第一沟槽靠近所述有效谐振区的侧壁为第一侧面，所述第一侧面与所述第一电极表面的夹角为85-95度，所述有效谐振区的部分边界由所述第一侧面构成。

本发明的有益效果在于，本发明提供的薄膜体声波谐振器的部分边界由压电层和第二电极的共同的第一侧面构成，第一侧面与第一电极表面的夹角为85-95度，经过仿真表明，第一侧面与第一电极表面的夹角为85-95度相较于第一侧面与第一电极表面夹角较小时，提高了谐振器的品质因数。尤其当第一侧面与第一电极表面的夹角为89-91度时，品质因数更高。

进一步，第一空腔为键合形成，第二电极和压电层平整性强，且键合方式可以实现在键合前，从键合面向第二电极面刻蚀出第一沟槽，第一沟槽侧壁垂直或接近垂直，从而形成夹角为85-95度的第一侧面，为压电层侧壁提供垂直或接近垂直的空气交界面，第二沟槽与第一空腔连通，气体媒介声阻抗相同，有益于同时在第二电极表面和第一侧面形成声阻抗失配，能很好的实现声波的反射，防止声波泄露，提高声波谐振器的品质因子。

进一步地，当谐振区的另一部分边界由第一电极或第一电极与压电层的共有第二侧面构成时，第二侧面与第二电极表面的夹角为85-95度时，相较于侧面倾角较小时提高了谐振器的品质因数。