[发明专利]一种声波谐振器及其制备方法

说明书

本发明提供一种声波谐振器及其制备方法，所述声波谐振器包括：支撑衬底；压电层，形成于所述支撑衬底的上表面，其中所述压电层包括贯通槽、边缘支撑结构、接合臂及N个有效压电结构；N个底电极，形成于N个所述有效压电结构和所述支撑衬底之间，并通过底电极连通结构相互连通；N个顶电极，形成于N个所述有效压电结构的上表面，并通过N个顶电极引出结构一一引出。其中，N为大于等于2的正整数。通过本发明提供的声波谐振器及其制备方法，解决了现有技术中横纵电场激发产生杂波的问题以及声波谐振器频率调节的问题。

技术领域

本发明属于微电子技术领域，特别是涉及一种声波谐振器及其制备方法。

背景技术

随着无线通信技术的发展，电子技术向5G迈进并朝向更小、更轻、更薄的方向发展。压电射频(RF)微机电系统(MEMS)谐振器已经被用来作为射频系统前端以实现选频和抑制干扰功能，其工作原理是利用压电薄膜实现机械能和电能的转换。

现代通讯行业对信号质量的要求越来越高以及对通信频谱资源的争夺也越演越烈。低损耗、宽带宽、可调谐以及温度稳定性已经成为通讯行业的普遍追求目标。声学谐振器包括声表面波(Surface Acoustic Wave，SAW)谐振器和体声波(Bulk Acoustic Wave，BAW)谐振器，因其体积小、带宽大、Q值高目前已经广泛应用于通信领域。其中，BAW谐振器由于谐振频率与厚度成反比，通过对薄膜减薄可以轻松实现较高的频率。对于纵向电场激发的高阶模态，其中反对称型兰姆波以水平剪切波的高阶模态，在厚度与水平方向波长的比值非常小时，可以近似看成厚度剪切模态(TSM)，而对称型兰姆波可以看成厚度伸缩模态(TEM)。通过纵向电场激发的体声波模态的优势在于其电容与声波在厚度方向上的波长成反比，因而可以实现较大的电容，有利于与50欧姆阻抗匹配，并减小器件面积。

然而，对于带有底电极及顶部插指电极的结构，交替的正负电极也会引入横向电场。横向电场激发的模态及其在水平传播方向上的高次谐波，以及纵向电场激发的0阶模态的高次谐波会在主模带内及附近成为杂波。而且传统的压电薄膜体声波谐振器(FBAR)结构由于需要刻蚀通孔连接底电极，从而大大提高工艺难度。此外，对于高频大带宽的滤波器来说，频率调节通常是通过改变压电薄膜厚度来实现，通过局部刻蚀来实现滤波器中串并联谐振器的调谐时对刻蚀速率和时间提出了非常严苛的要求。针对厚度伸缩模式的谐振频率，也可以通过增加电极负载改变频率，但当所需频率调节范围太大时，过厚的负载会导致厚度伸缩模式带内出现杂波，因此通过选择合适的振动模态和优化器件结构来抑制杂波和调整频率成为实现高性能的高频大带宽体声波谐振器的关键。

发明内容

鉴于以上所述现有技术的缺点，本发明的目的在于提供一种声波谐振器及其制备方法，用于解决现有技术中横纵电场激发产生杂波的问题以及声波谐振器频率调节问题。

为实现上述目的及其他相关目的，本发明提供一种声波谐振器，所述声波谐振器包括：

支撑衬底；

压电层，形成于所述支撑衬底的上表面；所述压电层包括：贯通槽、边缘支撑结构及N个有效压电结构，所述贯通槽形成于所述压电层中且暴露出所述支撑衬底，所述边缘支撑结构形成于所述贯通槽的外围，所述有效压电结构平行间隔排布于所述贯通槽中，并通过接合臂固定于所述边缘支撑结构的相对两侧；

N个底电极，与N个所述有效压电结构一一对应，且形成于所述有效压电结构和所述支撑衬底之间；其中，N个底电极通过底电极连通结构引出并在所述边缘支撑结构的一侧相互连通；

N个顶电极，与N个所述有效压电结构一一对应，且形成于所述有效压电结构的上表面；其中，N个所述顶电极通过N个顶电极引出结构一一引出至所述边缘支撑结构的另一侧；

其中，N为大于等于2的正整数。