CN111245393A - 体声波谐振器及其制造方法、滤波器及电子设备 - Google Patents

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CN111245393A CN201911226194.6A CN201911226194A CN111245393A CN 111245393 A CN111245393 A CN 111245393A CN 201911226194 A CN201911226194 A CN 201911226194A CN 111245393 A CN111245393 A CN 111245393A
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Abstract

本发明涉及一种体声波谐振器,包括:基底;声学镜;底电极;顶电极;和压电层,设置在底电极与顶电极之间,其中:所述底电极具有至少一个空隙层,在底电极的厚度方向上,所述空隙层与所述底电极的顶面与底面均存在距离;底电极还包括晶种层,所述晶种层限定所述空隙层的上侧与下侧中的至少一侧。本发明还涉及一种体声波谐振器的制造方法,一种具有上述谐振器的滤波器以及具有该滤波器或谐振器的电子设备。

Description

体声波谐振器及其制造方法、滤波器及电子设备
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、一种具有该谐振器的滤波器,一种体声波谐振器的制造方法以及一种具有该谐振器或者该滤波器的电子设备。
背景技术
电子器件作为电子设备的基本元素,已经被广泛应用,其应用范围包括移动电话、汽车、家电设备等。此外,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,压电器件有着非常广泛的应用情景。薄膜体声波谐振器(Film Bulk Acoustic Resonator,简称FBAR,又称为体声波谐振器,也称BAW)作为压电器件的重要成员正在通信领域发挥着重要作用,特别是FBAR滤波器在射频滤波器领域市场占有份额越来越大,FBAR具有尺寸小、谐振频率高、品质因数高、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。
薄膜体声波谐振器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层压电材料。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。
通信技术的快速发展要求滤波器工作频率不断提高,例如5G通信频段 (sub-6G)的频率在3GHz-6GHz,频率高于4G等通信技术。对于体声波谐振器和滤波器,高工作频率意味着薄膜厚度尤其是电极的薄膜厚度,要进一步减小;然而电极薄膜厚度的减小带来的主要负面效应为电学损耗增加导致的谐振器Q 值降低,尤其是串联谐振点及其频率附近处的Q值降低;相应地,高工作频率体声波滤波器的性能也随着体声波谐振器的Q值降低而大幅恶化。
为提高Q值,已经提出一种具有间隙电极的体声波谐振器,如图5与图6 所示,图5为已经提出的体声波谐振器的俯视示意图,图6为沿图5中的A1OA2 截得的截面示意图。在图5与6中,10是基底,20是声学镜空腔,30为第一底电极,31是第二底电极,40是压电层,50是顶电极,36是底电极连接部或者底电极引脚,56是顶电极连接部或顶电极引脚,61是空隙层或空气间隙。顶电极、压电层、底电极和声学镜空腔在谐振器的厚度方向上的重叠区域为谐振器的有效区域。
在图5和图6的体声波谐振器中,形成空隙层61的工艺流程可简要描述如下:首先,在第一下电极30上表面以化学气相沉积(CVD)或其它等效工艺先制作牺牲层,并进行图形化,其中牺牲层的常规材料为二氧化硅或掺磷二氧化硅(PSG);其次,在牺牲层以及第一底电极30上陆续制作第二底电极31、压电层40、顶电极50以及其它附属结构;再次,通过液态或气态刻蚀剂去除牺牲层形成空气间隙61。
上述工艺结构存在的问题是:所使用的牺牲层材料(二氧化硅等)会对生长于其上的电极材料的晶格结构产生不利影响,而电极材料晶格的变化会进一步影响到压电层材料的晶格结构,最终使谐振器的性能下滑,表现为机电耦合系数下降,Q值降低等。
发明内容
为缓解或解决上述问题的至少一个方面,提出本发明。
在本发明中,本发明提出在牺牲层上覆盖晶种层的结构来防止或降低牺牲层对位于其上方的材料的晶格结构造成的不利影响影。
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;
顶电极;和
压电层,设置在底电极与顶电极之间,
其中:
所述底电极具有至少一个空隙层,在底电极的厚度方向上,所述空隙层与所述底电极的顶面与底面均存在距离;
底电极还包括晶种层,所述晶种层限定所述空隙层的上侧与下侧中的至少一侧。
本发明的实施例还涉及一种体声波谐振器的制造方法,所述谐振器的底电极具有空隙层,在底电极的厚度方向上,所述空隙层与所述底电极的顶面与底面均存在距离,
所述底电极在空隙层的上方具有上电极部分,在空隙层的下方具有下电极部分,所述上电极部分与下电极部分彼此电连接,所述方法包括步骤:
在所述上电极部分的下侧和/或下电极部分的上侧形成晶种层,所述晶种层限定所述空隙层的边界的至少一部分。
本发明的实施例还涉及一种滤波器,包括上述的体声波谐振器。
本发明的实施例也涉及一种电子设备,包括上述的滤波器或者上述的谐振器。
附图说明
以下描述与附图可以更好地帮助理解本发明所公布的各种实施例中的这些和其他特点、优点,图中相同的附图标记始终表示相同的部件,其中:
图1为根据本发明的一个示例性实施例的体声波谐振器的俯视示意图;
图2为根据本发明的一个示例性实施例的沿图1中的A1OA2截得的截面示意图;
图2A为根据本发明的另一个示例性实施例的沿图1中的A1OA3截得的截面示意图;
图2B为根据本发明的再一个示例性实施例的沿图1中的A1OA3截得的截面示意图;
图3A-3E为根据本发明的一个示例性实施例的制造图2中的体声波谐振器的方法的过程图,其中晶种层设置在空隙层的上侧;
图4A-4E为根据本发明的一个示例性实施例的制造图2A中的体声波谐振器的方法的过程图,其中晶种层设置在空隙层的下侧;
图5为已经提出的体声波谐振器的示意性俯视图;
图6为沿图5中的A1OA2截得的截面示意图。
具体实施方式
下面通过实施例,并结合附图,对本发明的技术方案作进一步具体的说明。在说明书中,相同或相似的附图标号指示相同或相似的部件。下述参照附图对本发明实施方式的说明旨在对本发明的总体发明构思进行解释,而不应当理解为对本发明的一种限制。
图1为根据本发明的一个示例性实施例的谐振器结构的一个示意性俯视图,图2为沿图1的折线A1OA2将图1剖开得到的截面示意图。各附图标记如下:
10:基底,可选材料为单晶硅、砷化镓、蓝宝石、石英等。
20:声学镜,可以空气腔,布拉格反射层或其他等效的声反射结构。
30:第一底电极,材料可选钼、钌、金、铝、镁、钨、铜,钛、铱、锇、铬或以上金属的复合或其合金等。
31:第二底电极,材料选择范围同第一底电极30,但具体材料不一定与第一底电极30相同。
35:晶种层,晶种层材料可选氮化铝,氧化锌,锆钛酸铅等。
36:电极引脚,材料与第一底电极相同。
40:压电薄膜层,可选氮化铝(AlN)、氧化锌(ZnO)、锆钛酸铅(PZT)、铌酸锂(LiNbO3)、石英(Quartz)、铌酸钾(KNbO3)或钽酸锂(LiTaO3)等材料,也可包含上述材料的一定原子比的稀土元素掺杂材料。
50:顶电极,材料可选钼、钌、金、铝、镁、钨、铜,钛、铱、锇、铬或以上金属的复合或其合金等。
56:电极引脚,材料与第一顶电极相同。
61:位于底电极之中的空气间隙或空隙层,处于第一底电极30和第二底电极31之间。
在图1-2中,底电极具有空隙层61,在底电极的厚度方向上,空隙层61与底电极的顶面与底面均存在距离。
如图2所示,晶种层35设置于底电极在对应空隙层上侧的上电极部分(例如对应于上面提及的第二底电极31),且晶种层35与间隙电极在空隙层下侧的下电极部分(例如对应于上面提及的第一底电极30)共同限定空隙层。
在本发明中,晶种层的材料通常选用与压电层相同的材料或者与压电层晶格结构相近的材料,具体的,晶种层材料可选氮化铝、氮化硅、碳化硅、氧化锌、锆钛酸铅等。这里的“晶格结构近似”表示同种晶系结构。在具体的实施例中,当压电层材料为氮化铝或掺杂氮化铝或者不同浓度掺杂氮化铝的层叠组合时,晶种层的材料选氮化铝。
常用的压电材料,如AlN,是六方晶系,而金属材料的晶格一般为四方晶系,在体声波谐振器结构中,主要激励的是沿AlN晶体c轴指向的纵波,因此需要溅射AlN使其沿c轴生长。采用AlN为晶种层,可以促使金属层具有垂直指向的晶格,进而使得压电层能够具有c轴指向的晶格。此外,常规工艺中采用化学气相沉积(CVD)方式制作出的牺牲层(材料通常为二氧化硅或磷硅玻璃(PSG)) 微观结构较为疏松,并具有较高的表面粗糙度。所述粗糙度对后续沉积于上述牺牲层之上的电极层及压电层的晶向均会产生不利影响。而材料为AlN的晶种层则具有良好的致密性和表面光洁度,因此将晶种层置于牺牲层上侧或者下侧可有效改善或间接改善电极层和压电层的晶相。
如图2所示,晶种层35(即设置于空隙层上侧的上晶种层)将空气间隙(牺牲层)61的上表面以及侧壁完全覆盖。上晶种层的厚度会影响谐振频率,因此,尽量薄一些,能起到引导Mo电极晶格指向生长的作用,但当上晶种层的厚度过薄时,不能充分发挥阻挡牺牲层对晶向的不利影响的作用。当晶种层过厚时,又会对谐振器的声学性能造成不利影响。因此本发明将上晶种层(设置于空隙层上侧)的厚度限定在1-100nm范围内,进一步的,在5-50nm范围内。
当谐振器工作时,交变电场通过电极施加在压电层40上,由于声电能量耦合并相互转化,电极中会有电流通过,由于本实施例的底电极具有双层电极并联结构,因此可以有效减小谐振器的电学损耗。在交变电场的激励下,压电层产生声波,当声波向下方传导至位于底电极中的空气间隙61和第二底电极50 的界面时声波能量会被反射回压电层40(因为空气和电极的声阻抗不匹配程度极大),并不会进入第一底电极30。本发明中含有空气间隙的电极结构一方面可显著降低谐振器的电学损耗(表现为提升串联谐振频率处及其附近Q值的提高),另一方面,空气间隙对第一底电极30起到了声学隔离作用,从而基本避免第一底电极30对谐振器性能造成的负面影响(如谐振频率和机电耦合系数的改变)。
空气间隙的高度可以是如下范围:
Figure RE-GDA0002465244360000061
空气间隙的高度一般大于谐振器的典型振幅(约10nm),例如空气间隙的高度在
Figure RE-GDA0002465244360000063
的范围内,这有利于谐振器在大功率工作时底电极与谐振腔(此实施例为顶电极50、压电层40、底电极组成的复合结构)的声学能量解耦。
需要说明的是,空气间隙构成空隙层,但是本发明中,空隙层除了可以为空气间隙层之外,还可以是真空间隙层,也可以是填充了其他气体介质的空隙层。
在本发明的上述实施例中,基底10设置有声学空腔20,声学空腔、底电极、压电层和顶电极在谐振器的厚度方向上的重叠区域构成谐振器的有效区域。但是本发明不限于此,例如,在底电极为空隙电极的情况下,底电极内的空隙层也可以自身作为声学镜结构。此时,顶电极、底电极、压电层和空隙层在谐振器的厚度方向上的重叠区域构成谐振器的有效区域,在此情况下,可以省略声学空腔20,当然也可以保留声学空腔20,且在谐振器的俯视图中,所述空隙层全面覆盖所述声学空腔。
在本发明中,在体声波谐振器的顶电极和/或底电极中设置空隙层。位于电极中的空气间隙可有效的反射声波,大幅降低进入远离压电薄膜(或压电层) 一侧的附加电极的声波能量,从而有效抑制或消除所述附加电极由于参与声学振动所带来的负面效应。另外,围成空气间隙的两层(多层)电极可以构成并联电路结构,这可有效降低谐振器的电学损耗,提高谐振器的Q值,尤其是串联谐振点及其附近频率处的Q值。
因此,附加电极由于空气间隙的存在从而与谐振器谐振腔声学解耦(绝大部分声波在空气间隙处反射回谐振腔,不进入附加电极),附加电极的存在和参数变化不影响谐振器除Q值外的其他关键参数(如谐振频率,机电耦合系数等)。
晶种层一方面可以削弱牺牲层造成的晶格结构影响,另一方面可利用自身晶格结构对于生长于其上的各层材料的晶格结构产生积极的引导作用,从而改善谐振器的性能。
在图2中,晶种层设置于底电极在对应空隙层上侧的上电极部分30,且空隙层设置在所述晶种层与所述下电极部分30之间。
因为增加了晶种层,因此,相较于图5与图6所示的体声波谐振器的制造方法,根据本发明的体声波谐振器的制造方法增加了形成牺牲层、晶种层的步骤。下面参照图3A-3E示例性描述制造体声波谐振器的方法。
首先,如图3A所示,形成底电极的位于空隙层下方的第一底电极(对应于下电极部分)30并图形化;其中位于第一底电极30下部的声学镜空腔中已填充了牺牲材料25a。
其次,如图3B所示,在第一底电极30上形成牺牲层35a及对其图形化,此处可选的,在所述图形化过程中,可使牺牲层35a的一部分35e延伸至声学镜20的牺牲材料25的上表面并与其接触,以便在后续将材料35a的释放通道与材料25a的释放通道相连接。
再次,如图3C所示,形成覆盖牺牲层35a的晶种层35,并图形化。
之后,如图3D所示,形成底电极的位于空隙层上方的第二底电极(对应于上电极部分)31,第二底电极31覆盖晶种层35以及第一底电极30且与第一底电极30电连接。此部分工艺还可包含在上述结构基础上继续制作其余功能层(如压电层40以及顶电极50)以及工艺结构(如位于压电层上的释放孔或通道41) 等。
最后,如图3E所示,释放在晶种层与第一底电极30之间的牺牲层35a以形成空隙层61。
在如2所示的实施例中,晶种层设置在空隙层的上侧,但是本发明不限于此,晶种层也可以设置在空隙层的下侧,或者设置在空隙层的上下两侧。
图2A为沿图1中的A1OA3截得的截面示意图,示出了晶种层设置在空隙层下侧的一个示例性实施例。在图2A中,晶种层35(位于空隙层下侧的晶种层为下晶种层)设置于底电极在对应空隙层下侧的下电极部分30,且所述空隙层61 设置在所述晶种层与所述底电极在空隙层上侧的上电极部分31之间。
图2A中的晶种层可通过影响位于其上方的牺牲层晶向对压电层及电极层的晶向产生积极影响。
图2A中的晶种层还可防止用于刻蚀牺牲层材料的刻蚀剂对下电极部分30 进行刻蚀,即晶种层设置在空隙层的下侧时,晶种层可以作为刻蚀阻挡层。具体的,采用二氧化硅做牺牲层,且需要采用干法刻蚀使得二氧化硅侧面具有一定角度,干法刻蚀所用的气体同时会刻蚀底电极(例如由Mo材料形成)的下电极部分,因此,在二氧化硅下面增加一层刻蚀阻挡层(例如ALN)有助于防止或减少下电极部分被刻蚀。
下晶种层的厚度不会影响谐振频率,因此,可以适当增厚,从而在刻蚀空隙层的牺牲材料时可以更好的保护附加电极(或下电极部分)。下晶种层的厚度在5-300nm的范围内,进一步的在10-100nm的范围内。
图2B为根据本发明的再一个示例性实施例的沿图1中的A1OA3截得的截面示意图,在图2B中,空隙层61的上下两侧均设置有晶种层。具体的,所述晶种层包括设置于所述底电极在对应空隙层上侧的上电极部分的第一晶种层37以及设置于所述底电极在对应空隙层下侧的下电极部分的第二晶种层35,所述空隙层形成在第一晶种层与第二晶种层之间。
下面参照图4A-4E描述图2A中的体声波谐振器的制造方法。
首先,如图4A所示,形成底电极的位于空隙层下方的第一底电极(对应于下电极部分)30并图形化;其中位于30下部的声学镜空腔中已填充了牺牲材料 25a。
其次,如图4B所示,在第一底电极上设置晶种层35及对其图形化。
再次,如图4C所示,在晶种层35上形成牺牲层35a及对其图形化,此处可选的,在所述图形化过程中,可使牺牲层35a的一部分35e延伸至声学镜20 的牺牲材料25的上表面并与其接触,以便在后续将材料35a的释放通道与材料 25a的释放通道相连接。
然后,如图4D所示,形成底电极的位于空隙层上方的第二底电极(对应于上电极部分)31,第二底电极31覆盖牺牲层35a以及第一底电极30且与第一底电极30电连接。此部分工艺还可包含在上述结构基础上继续制作其余功能层 (如压电层40以及上电极50)以及工艺结构(如位于压电层上的释放孔或通道 41)等。
最后,如图4E所示,释放在晶种层35与第二底电极31之间的牺牲层35a 以形成空隙层61。
在本发明中,提到的数值范围除了可以为端点值之外,还可以为端点值之间的中值或者其他值,均在本发明的保护范围之内。
如本领域技术人员能够理解的,根据本发明的体声波谐振器可以用于形成滤波器。
基于以上,本发明提出了如下技术方案:
1、一种体声波谐振器,包括:
基底;
声学镜;
底电极;
顶电极;和
压电层,设置在底电极与顶电极之间,
其中:
所述底电极具有空隙层,在底电极的厚度方向上,所述空隙层与所述底电极的顶面与底面均存在距离;
底电极还包括晶种层,所述晶种层限定所述空隙层的上侧与下侧中的至少一侧。
2、根据1所述的谐振器,其中:
所述晶种层设置于所述底电极在对应空隙层上侧的上电极部分,且所述空隙层设置在所述晶种层与所述底电极在空隙层下侧的下电极部分之间。
3、根据1所述的谐振器,其中:
所述晶种层设置于所述底电极在对应空隙层下侧的下电极部分,且所述空隙层设置在所述晶种层与所述底电极在空隙层上侧的上电极部分之间。
4、根据1所述的谐振器,其中:
所述晶种层包括设置于所述底电极在对应空隙层上侧的上电极部分的第一晶种层以及设置于所述底电极在对应空隙层下侧的下电极部分的第二晶种层,所述空隙层形成在第一晶种层与第二晶种层之间。
5、根据1所述的谐振器,其中:
所述声学镜为声学镜空腔;
所述空隙层在底电极的非引脚端的一端开口与空腔相通。
6、根据5所述的谐振器,其中:
所述空隙层在底电极的非引脚端的一端至少具有一个与空腔相通的开口部。
7、根据6所述的谐振器,其中:
所述压电层在谐振器的有效区域外侧具有与所述空隙层与空腔均相通的释放通道。
8、根据6所述的谐振器,其中:
所述空隙层的开口部为相对于所述空隙层的主体的延伸方向倾斜而开口于所述空腔。
9、根据8所述的谐振器,其中:
所述开口部沿所述底电极的非引脚端的边缘设置。
10、根据1-9中任一项所述的谐振器,其中:
所述晶种层的材料与压电层相同;或者
所述晶种层的晶格结构与压电层的晶格结构相近。
11、根据10所述的谐振器,其中:
所述晶种层的材料为氮化铝、氮化硅、碳化硅、氧化锆、锆钛铅酸中的至少一种。
12、根据11所述的谐振器,其中:
所述压电层的材料为掺杂氮化铝或者不同浓度掺杂氮化铝的层叠组合,所述晶种层的材料为氮化铝。
13、根据1-9中任一项所述的谐振器,其中:
所述空隙层构成所述声学镜,顶电极、底电极、压电层和空隙层在谐振器的厚度方向上的重叠区域构成谐振器的有效区域。
14、根据13所述的谐振器,其中:
所述谐振器还包括设置在基底的声学空腔,在谐振器的俯视图中,所述空隙层全面覆盖所述声学空腔。
15、根据2所述的谐振器,其中:
所述晶种层的厚度在1-100nm的范围内。
16、根据15所述的谐振器,其中:
所述晶种层的厚度在5-50nm的范围内。
17、根据3所述的谐振器,其中:
所述晶种层的厚度在5-300nm的范围内。
18、根据17所述的谐振器,其中:
所述晶种层的厚度在10-100nm的范围内。
19、根据1-18中任一项所述的谐振器,其中:
所述空隙层为空气间隙层或者真空间隙层。
20、根据19所述的谐振器,其中:
所述空隙层的厚度在
Figure RE-GDA0002465244360000111
的范围内。
21、根据20所述的谐振器,其中:
所述空隙层的厚度在
Figure RE-GDA0002465244360000113
的范围内。
22、一种体声波谐振器的制造方法,所述谐振器的底电极具有空隙层,在底电极的厚度方向上,所述空隙层与所述底电极的顶面与底面均存在距离,所述底电极在空隙层的上方具有上电极部分,在空隙层的下方具有下电极部分,所述上电极部分与下电极部分彼此电连接,所述方法包括步骤:
在所述上电极部分的下侧和/或下电极部分的上侧形成晶种层,所述晶种层限定所述空隙层的边界的至少一部分。
23、根据22所述的方法,包括步骤:
在所述底电极的位于空隙层下方形成所述下电极部分;
在所述下电极部分上形成牺牲层及对其图形化;
形成覆盖牺牲层的第一晶种层;
形成所述上电极部分,所述上电极部分覆盖第一晶种层以及下电极部分且与下电极部分电连接;
释放在第一晶种层与下电极部分之间的牺牲层材料以形成所述空隙层。
24、根据22所述的方法,包括步骤:
在所述底电极的位于空隙层下方形成所述下电极部分;
在所述下电极部分上侧形成第二晶种层;
在第二晶种层上形成牺牲层及对其图形化;
形成所述上电极部分,所述上电极部分覆盖第二晶种层以及下电极部分且与下电极部分电连接;
释放在第二晶种层与上电极部分之间的牺牲层材料以形成所述空隙层。
25、根据22所述的方法,包括步骤:
在所述底电极的位于空隙层下方形成所述下电极部分;
在所述下电极部分上侧形成第二晶种层;
在第二晶种层上形成牺牲层及对其图形化;
形成覆盖牺牲层的第一晶种层;
形成所述上电极部分,所述上电极部分覆盖第一晶种层以及下电极部分且与下电极部分电连接;
释放在第一晶种层与第二晶种层之间的牺牲层材料以形成所述空隙层。
26、根据23-25中任一项所述的方法,其中:
所述方法还包括在基底上形成声学镜空腔以及在所述空腔内填充空腔牺牲材料;
在形成牺牲层的步骤中,所述牺牲层覆盖所述下电极部分的非引脚端的边缘且与所述空腔内的空腔牺牲材料相接;
在释放牺牲层材料的步骤中,同时释放空腔牺牲材料与牺牲层材料。
27、根据26所述的方法,其中:
在释放牺牲层材料的步骤中,经由设置在压电层上的处于谐振器的有效区域之外的释放孔释放所述牺牲层材料以及所述空腔牺牲材料。
28、一种滤波器,包括根据1-21中任一项所述的体声波谐振器或者根据 22-27中任一项所述的方法制造的体声波谐振器。
29、一种电子设备,包括根据28所述的滤波器或者根据1-21中任一项所述的谐振器。
尽管已经示出和描述了本发明的实施例,对于本领域的普通技术人员而言,可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行变化,本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。

Claims (29)

1.一种体声波谐振器,包括:
基底;
声学镜;
底电极;
顶电极;和
压电层,设置在底电极与顶电极之间,
其中:
所述底电极具有空隙层,在底电极的厚度方向上,所述空隙层与所述底电极的顶面与底面均存在距离;
底电极还包括晶种层,所述晶种层限定所述空隙层的上侧与下侧中的至少一侧。
2.根据权利要求1所述的谐振器,其中:
所述晶种层设置于所述底电极在对应空隙层上侧的上电极部分,且所述空隙层设置在所述晶种层与所述底电极在空隙层下侧的下电极部分之间。
3.根据权利要求1所述的谐振器,其中:
所述晶种层设置于所述底电极在对应空隙层下侧的下电极部分,且所述空隙层设置在所述晶种层与所述底电极在空隙层上侧的上电极部分之间。
4.根据权利要求1所述的谐振器,其中:
所述晶种层包括设置于所述底电极在对应空隙层上侧的上电极部分的第一晶种层以及设置于所述底电极在对应空隙层下侧的下电极部分的第二晶种层,所述空隙层形成在第一晶种层与第二晶种层之间。
5.根据权利要求1所述的谐振器,其中:
所述声学镜为声学镜空腔;
所述空隙层在底电极的非引脚端的一端开口与空腔相通。
6.根据权利要求5所述的谐振器,其中:
所述空隙层在底电极的非引脚端的一端至少具有一个与空腔相通的开口部。
7.根据权利要求6所述的谐振器,其中:
所述压电层在谐振器的有效区域外侧具有与所述空隙层与空腔均相通的释放通道。
8.根据权利要求6所述的谐振器,其中:
所述空隙层的开口部为相对于所述空隙层的主体的延伸方向倾斜而开口于所述空腔。
9.根据权利要求8所述的谐振器,其中:
所述开口部沿所述底电极的非引脚端的边缘设置。
10.根据权利要求1-9中任一项所述的谐振器,其中:
所述晶种层的材料与压电层相同;或者
所述晶种层的晶格结构与压电层的晶格结构相近。
11.根据权利要求10所述的谐振器,其中:
所述晶种层的材料为氮化铝、氮化硅、碳化硅、氧化锆、锆钛铅酸中的至少一种。
12.根据权利要求11所述的谐振器,其中:
所述压电层的材料为掺杂氮化铝或者不同浓度掺杂氮化铝的层叠组合,所述晶种层的材料为氮化铝。
13.根据权利要求1-9中任一项所述的谐振器,其中:
所述空隙层构成所述声学镜,顶电极、底电极、压电层和空隙层在谐振器的厚度方向上的重叠区域构成谐振器的有效区域。
14.根据权利要求13所述的谐振器,其中:
所述谐振器还包括设置在基底的声学空腔,在谐振器的俯视图中,所述空隙层全面覆盖所述声学空腔。
15.根据权利要求2所述的谐振器,其中:
所述晶种层的厚度在1-100nm的范围内。
16.根据权利要求15所述的谐振器,其中:
所述晶种层的厚度在5-50nm的范围内。
17.根据权利要求3所述的谐振器,其中:
所述晶种层的厚度在5-300nm的范围内。
18.根据权利要求17所述的谐振器,其中:
所述晶种层的厚度在10-100nm的范围内。
19.根据权利要求1-18中任一项所述的谐振器,其中:
所述空隙层为空气间隙层或者真空间隙层。
20.根据权利要求19所述的谐振器,其中:
所述空隙层的厚度在
Figure FDA0002302277060000031
的范围内。
21.根据权利要求20所述的谐振器,其中:
所述空隙层的厚度在
Figure FDA0002302277060000032
的范围内。
22.一种体声波谐振器的制造方法,所述谐振器的底电极具有空隙层,在底电极的厚度方向上,所述空隙层与所述底电极的顶面与底面均存在距离,所述底电极在空隙层的上方具有上电极部分,在空隙层的下方具有下电极部分,所述上电极部分与下电极部分彼此电连接,所述方法包括步骤:
在所述上电极部分的下侧和/或下电极部分的上侧形成晶种层,所述晶种层限定所述空隙层的边界的至少一部分。
23.根据权利要求22所述的方法,包括步骤:
在所述底电极的位于空隙层下方形成所述下电极部分;
在所述下电极部分上形成牺牲层及对其图形化;
形成覆盖牺牲层的第一晶种层;
形成所述上电极部分,所述上电极部分覆盖第一晶种层以及下电极部分且与下电极部分电连接;
释放在第一晶种层与下电极部分之间的牺牲层材料以形成所述空隙层。
24.根据权利要求22所述的方法,包括步骤:
在所述底电极的位于空隙层下方形成所述下电极部分;
在所述下电极部分上侧形成第二晶种层;
在第二晶种层上形成牺牲层及对其图形化;
形成所述上电极部分,所述上电极部分覆盖第二晶种层以及下电极部分且与下电极部分电连接;
释放在第二晶种层与上电极部分之间的牺牲层材料以形成所述空隙层。
25.根据权利要求22所述的方法,包括步骤:
在所述底电极的位于空隙层下方形成所述下电极部分;
在所述下电极部分上侧形成第二晶种层;
在第二晶种层上形成牺牲层及对其图形化;
形成覆盖牺牲层的第一晶种层;
形成所述上电极部分,所述上电极部分覆盖第一晶种层以及下电极部分且与下电极部分电连接;
释放在第一晶种层与第二晶种层之间的牺牲层材料以形成所述空隙层。
26.根据权利要求23-25中任一项所述的方法,其中:
所述方法还包括在基底上形成声学镜空腔以及在所述空腔内填充空腔牺牲材料;
在形成牺牲层的步骤中,所述牺牲层覆盖所述下电极部分的非引脚端的边缘且与所述空腔内的空腔牺牲材料相接;
在释放牺牲层材料的步骤中,同时释放空腔牺牲材料与牺牲层材料。
27.根据权利要求26所述的方法,其中:
在释放牺牲层材料的步骤中,经由设置在压电层上的处于谐振器的有效区域之外的释放孔释放所述牺牲层材料以及所述空腔牺牲材料。
28.一种滤波器,包括根据权利要求1-21中任一项所述的体声波谐振器或者根据权利要求22-27中任一项所述的方法制造的体声波谐振器。
29.一种电子设备,包括根据权利要求28所述的滤波器或者根据权利要求1-21中任一项所述的谐振器。
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Denomination of invention: Bulk acoustic wave resonator and its manufacturing method, filter and electronic equipment

Effective date of registration: 20210908

Granted publication date: 20210810

Pledgee: Tianjin TEDA Haihe intelligent manufacturing industry development fund partnership (L.P.)

Pledgor: ROFS MICROSYSTEM(TIANJIN) Co.,Ltd.

Registration number: Y2021980009034

PP01 Preservation of patent right
PP01 Preservation of patent right

Effective date of registration: 20240130

Granted publication date: 20210810