[发明专利]体声波谐振装置及形成方法、滤波装置及射频前端装置

说明书

一种体声波谐振装置及形成方法、滤波装置及射频前端装置，涉及半导体技术领域，其中形成方法包括：形成压电层，压电层包括第一侧和第二侧；形成第一电极层，位于第一侧；形成第一层，位于第一侧，第一电极层位于第一层与压电层之间；形成第二电极层，位于第二侧；形成至少一个边缘结构，位于第一电极层和第二电极层的重合部水平方向上的边缘，至少一个边缘结构关于压电层在垂直方向上呈非对称结构；形成空腔，位于第一侧，空腔位于第一层与压电层之间，嵌入第一层，压电层覆盖空腔，第一电极层的至少一端位于空腔内。至少一个边缘结构所在的边缘部的声阻抗与至少一个边缘结构之间的中间部的声阻抗不匹配，可以阻隔横向模态下的漏波，提高Q值。

本申请要求2021年9月8日提交中国专利局、申请号为2021110546568、发明名称为“体声波谐振装置、滤波装置及射频前端装置”的中国专利申请的优先权，其内容通过引用结合在本申请中。

技术领域

本发明涉及半导体技术领域，具体而言，本发明涉及一种体声波谐振装置及形成方法、滤波装置及射频前端装置。

背景技术

无线通信设备的射频(Radio Frequency，RF)前端芯片包括功率放大器、天线开关、射频滤波器、多工器和低噪声放大器等。其中，射频滤波器包括压电声表面波(SurfaceAcoustic Wave，SAW)滤波器、压电体声波(Bulk Acoustic Wave，BAW)滤波器、微机电系统(Micro-Electro-Mechanical System，MEMS)滤波器、集成无源装置(Integrated PassiveDevices，IPD)滤波器等。

SAW谐振器和BAW谐振器的品质因数值(Q值)较高，由SAW谐振器和BAW谐振器制作成低插入损耗、高带外抑制的射频滤波器，即SAW滤波器和BAW滤波器，是目前手机、基站等无线通信设备使用的主流射频滤波器。其中，Q值是谐振器的品质因数值，定义为中心频率除以谐振器3dB带宽。SAW滤波器的使用频率一般为0.4GHz至2.7GHz，BAW滤波器的使用频率一般为0.7GHz至7GHz。

与SAW谐振器相比，BAW谐振器的性能更好，但是由于工艺步骤复杂，BAW谐振器的制造成本比SAW谐振器高。然而，当无线通信技术逐步演进，所使用的频段越来越多，同时随着载波聚合等频段叠加使用技术的应用，无线频段之间的相互干扰变得愈发严重。高性能的BAW技术可以解决频段间的相互干扰问题。随着5G时代的到来，无线移动网络引入了更高的通信频段，当前只有BAW技术可以解决高频段的滤波问题。

图1示出了一种BAW滤波器电路100，包括由多个BAW谐振器组成的梯形电路，其中，f1、f2、f3、f4分别表示4种不同的频率。每个BAW谐振器内，谐振器压电层两侧的金属电极产生交替正负电压，压电层通过交替正负电压产生声波，该谐振器内的声波沿垂直于压电层的方向传播。为了形成谐振，声波需要在上金属电极的上表面和下金属电极的下表面产生全反射，以形成驻声波。声波反射的条件是与上金属电极的上表面和下金属电极的下表面接触区域的声阻抗与金属电极的声阻抗有较大差别。

薄膜体声波谐振器(Film Bulk Acoustic wave Resonator，FBAR)是一种可以把声波能量局限在器件内的BAW谐振器，该谐振器的谐振区上方是空气或真空，下方存在一个空腔。空气和真空的声阻抗与金属电极的声阻抗差别较大，声波可以在上金属电极的上表面和下金属电极的下表面全反射，形成驻波。