[发明专利]顶电极具有上下空隙的体声波谐振器及制造方法、滤波器及电子设备

说明书

本发明涉及一种体声波谐振器及其制造方法，所述谐振器包括：基底；声学镜；底电极；压电层；顶电极；覆盖层，至少覆盖所述顶电极的非电极连接端，其中：顶电极、压电层、底电极和声学镜在谐振器的厚度方向上的重合区域构成谐振器的有效区域；顶电极的非电极连接端的下侧和上侧沿所述有效区域分别设置有第一空隙和第二空隙，且所述第二空隙所在的位置为覆盖层和/或顶电极的被移除的对应部分所在的位置，所述被移除的对应部分形成所述第二空隙。本发明还涉及一种滤波器以及一种电子设备。

技术领域

本发明的实施例涉及半导体领域，尤其涉及一种体声波谐振器及其制造方法、一种具有该谐振器的滤波器，以及一种电子设备。

背景技术

电子器件作为电子设备的基本元素，被广泛应用于我们生活中的方方面面。不但我们目前常用的移动电话、汽车、家电设备等地方充满了各式各样的电子器件，而且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。

电子器件根据不同工作原理可以发挥不同的特性与优势，在所有电子器件中，利用压电效应(或逆压电效应)工作的器件是其中很重要一类。其中薄膜体声波谐振器具有尺寸小(μm级)、谐振频率高(GHz)、品质因数高(1000)、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。FBAR主要利用压电材料的压电效应与逆压电效应产生体声波，从而在器件内形成谐振，因为FBAR具有品质因数高、功率容量大、频率高(可达2-10GHz甚至更高)以及与标准集成电路(IC)的兼容性好等一系列的固有优势，可广泛应用于频率较高的射频应用系统中。

FBAR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压电材料层。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。FBAR主要利用压电薄膜的纵向压电系数(d33)产生压电效应，所以其主要工作模式为厚度方向上的纵波模式(Thickness Extensional Mode，简称TE模式)。

理想地，薄膜体声波谐振器仅激发厚度方向(TE)模，但是除了期望的TE模式之外，还会产生横向的寄生模式，如瑞利-拉姆模式与TE模式的方向相垂直的机械波。这些横向模式的波会在谐振器的边界处损失掉，从而使得谐振器所需的纵模的能量损失，最终导致谐振器Q值下降。

为了抑制谐振器在边缘处横向模式声波的泄露，可以沿谐振器的有效区域的边缘处设置边界条件或边界结构，从而将横向模式的声波限定在谐振器的有效区域内，提高Q值。

但是，现有设计中的一般对谐振器Q值的提升已经无法满足器件端日益对谐振器高Q值得要求。因此，可以更进一步提升谐振器Q值的新型结构需求便显得越来越迫切。

发明内容

为缓解或解决现有技术中的上述问题的至少一个方面，提出本发明。

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；

压电层；

顶电极；

覆盖层，至少覆盖所述顶电极的非电极连接端，

其中：

顶电极、压电层、底电极和声学镜在谐振器的厚度方向上的重合区域构成谐振器的有效区域；

顶电极的非电极连接端的下侧和上侧沿所述有效区域分别设置有第一空隙和第二空隙，且所述第二空隙所在的位置为覆盖层和/或顶电极的被移除的对应部分所在的位置，所述被移除的对应部分形成所述第二空隙。