[发明专利]一种体声波滤波器及其制作方法和集成芯片

说明书

本申请公开了一种体声波滤波器及其制作方法和集成芯片，所述体声波滤波器包括衬底、压电层、上电极和下电极，所述压电层设置在所述衬底上，包括单晶氮化铝薄膜和中间层，所述中间层设置在所述衬底和单晶氮化铝薄膜之间，且所述中间层为所述单晶氮化铝薄膜提供生长环境，以减小所述衬底和单晶氮化铝薄膜之间的应力和晶体缺陷。采用单晶氮化铝薄膜作为压电层，将使体声波滤波器能够满足5G通信对更高的带宽和更好的性能的要求；另外，本申请还提出了减少或消除位错缺陷、晶圆翘曲和龟裂等缺陷的方法，制作高质量的单晶氮化铝压电层，进一步提高了体声波滤波器的性能、产品良率及可靠性。

技术领域

本申请涉及无线通信领域，尤其涉及一种体声波滤波器及其制作方法和集成芯片。

背景技术

随着5G通信技术的不断发展，对射频器件提出了微型化、高频率、高性能、低功耗、低成本等更高的技术要求。体声波滤波器作为射频前端的核心器件，具有工作频率高、插损小、耐受功率高、体积小等众多优点，可以满足移动通信终端设备等电子系统射频收发前端对高频、小型化射频滤波器的迫切需求，成为市场关注的热点。

目前，在体声波滤波器的制作中，压电层采用氮化铝薄膜，通过溅射(Sputtering)的方法制作而成。这种方法得到的氮化铝薄膜为多晶结构，其机电耦合系数在6-7％之间，难以满足5G通信对带宽的要求。

发明内容

本申请的目的是提供一种体声波滤波器及其制作方法和集成芯片，以提高体声波滤波器的带宽，并减小体声波滤波器中压电薄膜材料中的晶格错位、晶圆翘曲和龟裂等缺陷。

本申请公开了一种体声波滤波器，包括衬底、压电层、上电极、金属层、下空腔和下电极，所述压电层设置在所述衬底上，包括单晶氮化铝薄膜和中间层，所述中间层设置在所述衬底和单晶氮化铝薄膜之间，且所述中间层为所述单晶氮化铝薄膜提供生长环境，以减小所述衬底和单晶氮化铝薄膜之间的应力和晶体缺陷；所述上电极和金属层设置在所述压电层上；所述下空腔贯穿于所述衬底；所述下电极设置在所述下空腔中，与所述压电层相贴，且通过通孔与所述金属层连接。

可选的，所述中间层包括种子层，所述种子层设置在所述衬底上，所述种子层由氮化物材料构成。

可选的，所述中间层包括过渡层，所述过渡层设置在所述种子层的上方，所述过渡层由铝氮化合物材料构成；在构成所述过渡层的铝氮化合物材料中，靠近所述单晶氮化铝薄膜的铝组分浓度大于靠近所述衬底的铝组分浓度。

可选的，所述过渡层为超晶格结构。

可选的，所述中间层包括缓冲层，所述缓冲层设置在所述衬底和单晶氮化铝薄膜之间，所述缓冲层由氮化铝材料构成。

可选的，所述缓冲层的厚度在0.01-2微米之间。

可选的，所述体声波滤波器包括应力吸收层，所述应力吸收层设置在所述中间层和衬底之间，所述应力吸收层用于吸收所述衬底材料和单晶氮化铝薄膜材料之间的热膨胀系数和晶格常数的不同而引起的应力。

本申请还公开了一种体声波滤波器的制作方法，包括步骤：

形成衬底；

在所述衬底上形成中间层；

在所述中间层上生长单晶氮化铝薄膜；

在所述单晶氮化铝薄膜上形成上电极和金属层；

在所述衬底背面形成贯穿所述衬底的下空腔；以及

在所述下空腔中形成与所述压电层相贴，且通过通孔与所述金属层连接的下电极。

可选的，在所述衬底上形成中间层的步骤中，包括步骤：

在所述衬底上形成由氮化物材料构成的种子层；以及