[发明专利]薄膜体声波谐振器及其制作方法

说明书

本申请涉及一种薄膜体声波谐振器及其制作方法，该薄膜体声波谐振器包括依次层叠设置的衬底、第一电极、压电层和第二电极，压电层的谐振区内设有多个孔洞，孔洞在平行于衬底的方向上的截面形状与压电层中的晶体结构相适配，从而能大大减少压电层中横向声波的传输，有效避免声波能量的横向泄露。

【技术领域】

本发明涉及谐振器领域，具体涉及一种薄膜体声波谐振器及其制作方法。

【背景技术】

随着无线通信的迅猛发展，无线信号变得越来越拥挤，对工作在射频频段的滤波器提出了集成化、微型化、低功耗、高性能、低成本等新的要求。

薄膜体声波谐振器(film bulk acoustic resonator,FBAR)由于具有互补金属氧化物半导体(Complementary Metal Oxide Semiconductor,CMOS)工艺兼容、高品质因数(Q值)、低损耗、低温度系数、高功率承载能力等优点，广泛应用于滤波器中。目前，现有FBAR工作时主要存在两种能量损耗：侧向波的能量损耗和纵向振动时晶柱与晶柱间的摩擦损耗，而如何减少FBAR的能量损失是当今滤波器研究的重点内容。

【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作方法，能有效减少薄膜体声波谐振器的能量损耗，提升滤波器的整体性能。

根据本发明的第一方面，提供了一种薄膜体声波谐振器，包括依次层叠设置的衬底、第一电极、压电层和第二电极，所述压电层的谐振区内设有多个孔洞，所述孔洞在平行于所述衬底的方向上的截面形状与所述压电层中的晶体结构相适配。

其中，所述晶体结构为纤锌矿型结构，所述孔洞在平行于所述衬底的方向上的截面形状为六角形。

其中，所述晶体结构为钙钛矿结构，所述孔洞在平行于所述衬底的方向上的截面形状为四边形。

其中，所述孔洞在垂直于所述衬底的方向上贯穿所述压电层，或者所述孔洞的顶端与所述第二电极的下表面接触，底端与所述第一电极的上表面不接触，或者所述孔洞的底端与所述第一电极的上表面接触，顶端与所述第二电极的下表面不接触。

其中，所述孔洞内填充有二氧化硅。

根据本发明的另一方面，提供了一种薄膜体声波谐振器的制作方法，包括：

提供一衬底；

在所述衬底上形成第一电极；

在所述第一电极上形成压电层；

在所述压电层的谐振区内形成多个孔洞和第二电极，所述孔洞在平行于所述衬底的方向上的截面形状与所述压电层中的晶体结构相适配。

其中，所述在所述压电层的谐振区内形成多个孔洞和第二电极，包括：

在所述压电层的谐振区内形成多个孔洞，并在所述孔洞内填充牺牲层；

在填充有所述牺牲层的所述压电层上形成第二电极；

在形成有所述第二电极的所述压电层上形成至少一个管道，所述管道沿平行于所述衬底的方向贯穿所述孔洞；

利用所述管道，通过干法刻蚀法移除所述孔洞内的所述牺牲层。

其中，所述在所述压电层的谐振区内形成多个孔洞和第二电极，包括：

在所述压电层的谐振区内形成多个孔洞，并在所述孔洞内填充二氧化硅；

在填充有所述二氧化硅的所述压电层上形成第二电极。

其中，所述晶体结构为纤锌矿型结构，所述孔洞在平行于所述衬底的方向上的截面形状为六角形。

其中，所述晶体结构为钙钛矿结构，所述孔洞在平行于所述衬底的方向上的截面形状为四边形。