CN114938213A - 一种薄膜体声波谐振器及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本申请提供一种薄膜体声波谐振器及其制备方法,涉及半导体技术领域,包括衬底以及位于衬底上表面的下电极、压电层和上电极;下电极具有第一拱形部,以在第一拱形部和衬底之间形成有第一空腔;在下电极和压电层之间设置有第一反射腔,第一反射腔位于第一拱形部的斜坡处。由于下电极具有第一拱形部,第一反射腔可以位于第一拱形部斜坡上的斜面处,如此,能够利用斜坡使得第一反射腔在反射横向声波时,使横向声波发生多次反射,从而消耗横向横波的能量,以便于进一步的降低横向寄生模态,有助于提高薄膜体声波谐振器的品质因子。

Description

一种薄膜体声波谐振器及其制备方法
技术领域
本申请涉及半导体技术领域,具体而言,涉及一种薄膜体声波谐振器及其制备方法。
背景技术
在射频前端模块中,射频滤波器起着至关重要的作用,尤其是在高频通信中,基于体声波谐振器技术的滤波器因其优异的性能扮演着重要的角色。薄膜体声波滤波器具有高谐振频率、CMOS工艺兼容、高品质因子、低损耗、低温度系数和高的功率承载能力等特性,逐渐取代声表面波滤波器成为市场主流。而射频谐振器作为滤波器的核心器件,直接影响滤波器的性能。
现有薄膜体声波谐振器通常仅在上电极上设计反射腔,利用反射腔位于薄膜体声波谐振器的有效工作区域周缘,从而对横向声波进行反射,有助于减小横向寄生模态和声波泄露,提高谐振器的品质因子,但是,随着射频技术的发展,对于谐振器的横向寄生模态和声波泄露方面有了更高的要求,现有薄膜体声波谐振器难以满足上述要求。
发明内容
本申请的目的在于,针对上述现有技术中的不足,提供一种薄膜体声波谐振器及其制备方法,能够在现有薄膜体声波谐振器的基础上,进一步的减小横向寄生模态和声波泄露,提高谐振器的品质因子。
为实现上述目的,本申请实施例采用的技术方案如下:
本申请实施例的一方面,提供一种薄膜体声波谐振器,包括衬底以及位于衬底上表面的下电极、压电层和上电极;下电极具有第一拱形部,以在第一拱形部和衬底之间形成有第一空腔;在下电极和压电层之间设置有第一反射腔,第一反射腔位于第一拱形部的斜坡处。
可选的,在衬底上表面形成有内凹的第二空腔,第一空腔和第二空腔连通以形成空气腔。
可选的,第一反射腔为环设于薄膜体声波谐振器有效工作区域周缘的环形腔;或,薄膜体声波谐振器包括多个互不连通的第一反射腔,多个第一反射腔分布于薄膜体声波谐振器有效工作区域的周缘。
可选的,压电层具有与第一拱形部层叠的第二拱形部,在第二拱形部和上电极之间设置有第二反射腔,第二反射腔位于薄膜体声波谐振器有效工作区域的周缘。
可选的,第二反射腔位于第二拱形部的斜坡处。
可选的,上电极具有与第二拱形部层叠的第三拱形部,第一拱形部、第二拱形部和第三拱形部均具有与衬底上表面平行的平顶部。
可选的,第二反射腔位于第二拱形部的平顶部。
可选的,第一空腔的厚度小于第二空腔的厚度。
可选的,空气腔的厚度为1μm至5μm。
本申请实施例的另一方面,提供一种薄膜体声波谐振器制备方法,方法包括:提供衬底,在衬底上表面形成内凹的第三空腔;在衬底上表面形成第一牺牲层,第一牺牲层包括填充于第三空腔的第一部分和位于第一部分之上的第二部分,第二部分高于衬底上表面;在衬底上表面形成下电极,下电极具有覆盖第二部分的第一拱形部;在第一拱形部的斜坡处形成有第二牺牲层;在下电极上依次形成有压电层和上电极;释放第一牺牲层和第二牺牲层以分别在下电极和衬底之间形成有空气腔、在下电极和压电层之间形成有位于第一拱形部斜坡处的第一反射腔。
可选的,在下电极上依次形成有压电层和上电极包括:在压电层上形成有第三牺牲层;在压电层上形成有覆盖第三牺牲层的上电极;释放第三牺牲层以在压电层和上电极之间形成有第二反射腔,第二反射腔位于薄膜体声波谐振器有效工作区域的周缘。
本申请的有益效果包括:
本申请提供了一种薄膜体声波谐振器及其制备方法,包括衬底以及位于衬底上表面的下电极、压电层和上电极;下电极具有第一拱形部,以在第一拱形部和衬底之间形成有第一空腔;在下电极和压电层之间设置有第一反射腔,第一反射腔位于第一拱形部的斜坡处。由于下电极具有第一拱形部,第一反射腔可以位于第一拱形部斜坡上的斜面处,如此,能够利用斜坡使得第一反射腔在反射横向声波时,使横向声波发生多次反射,从而消耗横向横波的能量,以便于进一步的降低横向寄生模态,有助于提高薄膜体声波谐振器的品质因子。
附图说明
为了更清楚地说明本申请实施例的技术方案,下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍,应当理解,以下附图仅示出了本申请的某些实施例,因此不应被看作是对范围的限定,对于本领域普通技术人员来讲,在不付出创造性劳动的前提下,还可以根据这些附图获得其他相关的附图。
图1为本申请实施例提供的一种薄膜体声波谐振器制备方法的流程示意图;
图2为本申请实施例提供的一种薄膜体声波谐振器的制备状态示意图之一;
图3为本申请实施例提供的一种薄膜体声波谐振器的制备状态示意图之二;
图4为本申请实施例提供的一种薄膜体声波谐振器的制备状态示意图之三;
图5为本申请实施例提供的一种薄膜体声波谐振器的制备状态示意图之四;
图6为本申请实施例提供的一种薄膜体声波谐振器的制备状态示意图之五;
图7为本申请实施例提供的一种薄膜体声波谐振器的制备状态示意图之六;
图8为本申请实施例提供的一种薄膜体声波谐振器的制备状态示意图之七;
图9为本申请实施例提供的一种薄膜体声波谐振器的制备状态示意图之八;
图10为本申请实施例提供的一种薄膜体声波谐振器的制备状态示意图之九;
图11为本申请实施例提供的一种薄膜体声波谐振器的制备状态示意图之十;
图12为本申请实施例提供的一种薄膜体声波谐振器的制备状态示意图之十一;
图13为本申请实施例提供的一种薄膜体声波谐振器的结构示意图;
图14为本申请实施例提供的另一种薄膜体声波谐振器的制备状态示意图之一;
图15为本申请实施例提供的另一种薄膜体声波谐振器的结构示意图;
图16为本申请实施例提供的又一种薄膜体声波谐振器的制备状态示意图之一;
图17为本申请实施例提供的又一种薄膜体声波谐振器的结构示意图;
图18为本申请实施例提供的再一种薄膜体声波谐振器的制备状态示意图之一;
图19为本申请实施例提供的再一种薄膜体声波谐振器的结构示意图。
图标:1-衬底;2-第一牺牲层;3-凹槽;4-下电极;501-第二牺牲层;5-第一类反射腔;6-压电层;701-整层牺牲层;702-第三牺牲层;7-第四类反射腔;8-第三类反射腔;9-上电极;10-第二类反射腔;11-第一反射腔;12-第二反射腔;13-空气腔。
具体实施方式
下文陈述的实施方式表示使得本领域技术人员能够实践所述实施方式所必需的信息,并且示出了实践所述实施方式的最佳模式。在参照附图阅读以下描述之后,本领域技术人员将了解本公开的概念,并且将认识到本文中未具体提出的这些概念的应用。应理解,这些概念和应用属于本公开和随附权利要求的范围内。
应当理解,虽然术语第一、第二等可以在本文中用于描述各种元件,但是这些元件不应受这些术语的限制。这些术语仅用于区分一个元件与另一个元件。例如,在不脱离本公开的范围的情况下,第一元件可称为第二元件,并且类似地,第二元件可称为第一元件。如本文所使用,术语“和/或”包括相关联的所列项中的一个或多个的任何和所有组合。
应当理解,当一个元件(诸如层、区域或衬底)被称为“在另一个元件上”或“延伸到另一个元件上”时,其可以直接在另一个元件上或直接延伸到另一个元件上,或者也可以存在介于中间的元件。相反,当一个元件被称为“直接在另一个元件上”或“直接延伸到另一个元件上”时,不存在介于中间的元件。同样,应当理解,当元件(诸如层、区域或衬底)被称为“在另一个元件之上”或“在另一个元件之上延伸”时,其可以直接在另一个元件之上或直接在另一个元件之上延伸,或者也可以存在介于中间的元件。相反,当一个元件被称为“直接在另一个元件之上”或“直接在另一个元件之上延伸”时,不存在介于中间的元件。还应当理解,当一个元件被称为“连接”或“耦接”到另一个元件时,其可以直接连接或耦接到另一个元件,或者可以存在介于中间的元件。相反,当一个元件被称为“直接连接”或“直接耦接”到另一个元件时,不存在介于中间的元件。
诸如“在…下方”或“在…上方”或“上部”或“下部”或“水平”或“垂直”的相关术语在本文中可用来描述一个元件、层或区域与另一个元件、层或区域的关系,如图中所示出。应当理解,这些术语和上文所论述的那些术语意图涵盖装置的除图中所描绘的取向之外的不同取向。
本文中使用的术语仅用于描述特定实施方式的目的,而且并不意图限制本公开。如本文所使用,除非上下文明确地指出,否则单数形式“一”、“一个”和“所述”意图同样包括复数形式。还应当理解,当在本文中使用时,术语“包括”指明存在所述特征、整数、步骤、操作、元件和/或部件,但并不排除存在或者增添一个或多个其他特征、整数、步骤、操作、元件、部件和/或上述各项的组。
除非另外定义,否则本文中使用的所有术语(包括技术术语和科学术语)的含义与本公开所属领域的普通技术人员通常理解的含义相同。还应当理解,本文所使用的术语应解释为含义与它们在本说明书和相关领域的情况下的含义一致,而不能以理想化或者过度正式的意义进行解释,除非本文中已明确这样定义。
本申请实施例的一方面,如图13所示,提供一种薄膜体声波谐振器,包括衬底1以及设置于衬底1上表面的压电堆叠结构,其中,压电堆叠结构包括依次设置于衬底1上表面的下电极4、压电层6和上电极9,下电极4、压电层6和上电极9在衬底1上的正投影的交叠区域可以作为薄膜体声波谐振器的有效工作区域。
请继续参阅图13,下电极4具有第一拱形部,从而在下电极4和衬底1之间可以形成第一空腔,且第一空腔位于有效工作区域,如此,能够利用位于压电堆叠结构下方的第一空腔对声波进行反射,降低声波泄露和损耗,提高薄膜体声波谐振器的性能。
在此基础上,还可以在下电极4和压电层6之间形成第一反射腔11,第一反射腔11分布于有效工作区域的周缘处,由此,实现了在下电极4上形成第一反射腔11,利用第一反射腔11能够有效减小横向寄生模态和声波泄露,提高薄膜体声波谐振器的品质因子。并且,由于下电极4具有第一拱形部,第一反射腔11可以位于第一拱形部斜坡上的斜面处,如此,能够利用斜坡使得第一反射腔11在反射横向声波时,使横向声波发生多次反射,从而消耗横向横波的能量,以便于进一步的降低横向寄生模态,有助于提高薄膜体声波谐振器的品质因子。
在薄膜体声波谐振器中,位于压电堆叠结构下的第一空腔要起到较好的反射效果,空腔的厚度不能太小,需要具有一定的厚度,但是如果将第一空腔的厚度设置在反射效果较好的厚度区间内,则会使得下电极4的第一拱形部拱起的高度较高,从而在下电极4上形成压电层6和上电极9后,第一拱形部的应力较大,容易在拐角处发生破裂,本申请考虑到此情况,通过在衬底1表面之下形成与第一空腔连通的第二空腔,从而使得第一空腔和第二空腔连通所形成的空气腔13能够处于适宜的厚度区间,同时,也能够避免第一拱形部应力过大容易破裂的问题,有效保证了薄膜体声波谐振器的可靠性。此外,充分利用衬底1的厚度,从而能够有效降低薄膜体声波谐振器的整体厚度。
具体的,请参阅图13,在衬底1的上表面上还形成有内凹的第二空腔,换言之,第二空腔位于衬底1上表面之下,第一空腔则位于衬底1上表面之上,并且第二空腔和第一空腔上下连通形成一整体的空气腔13,由此,能够借助第二空腔向下扩展第一空腔的厚度,使得两者形成的整体空气腔13满足一定的厚度要求,从而具有较好的反射效果,同时,也能够避免下电极4的第一拱形部拱起高度过高所带来的缺陷。
请参阅图13所示,为有效降低第一拱形部的应力,还可以使得第一空腔的厚度a小于第二空腔的厚度b,从而保证薄膜体声波谐振器的可靠性和稳定性。
请参阅图13,空气腔13的厚度,即第一空腔的厚度a和第二空腔的厚度b之和位于1μm至5μm,例如1μm、2μm、3μm、4μm、5μm等,由此使得空气腔13的厚度处于适宜的厚度区间,从而能够保证薄膜体声波谐振器的性能。
请参照图13所示,第一反射腔11包括第一类反射腔5和第二类反射腔10,其中,第一反射腔11和第二类反射腔10均位于第一拱形部的斜坡处,以便于对横向声波进行反射。
请参照图13所示,第一类反射腔5可以不与空气腔13连通,第二类反射腔10可以与空气腔13连通。请参照图14和图15所示,第一类反射腔5和第二类反射腔10可以均不与空气腔13连通。本申请对其不做限制,可以根据实际需求进行合理选择。
根据具体需求,可以将第一反射腔11设置为多种形式,例如在一种实施例中:第一反射腔11为环形腔,此时,第一类反射腔5和第二类反射腔10连通形成环形腔,环形腔环设于薄膜体声波谐振器有效工作区域的周缘,由此,能够通过第一反射腔11对横向声波进行有效反射,进而能够充分减小横向寄生模态和声波泄露,提高薄膜体声波谐振器的品质因子。在另一种实施例中:第一反射腔11则为多个,多个第一反射腔11之间两两互不连通,并且,多个第一反射腔11分布于薄膜体声波谐振器有效工作区域的周缘,例如第一类反射腔5和第二类反射腔10相互独立,互不连通,也能够减小横向寄生模态和声波泄露,提高薄膜体声波谐振器的品质因子。
请参阅图13所示,为了进一步的减小横向寄生模态和声波泄露,有效提高薄膜体声波谐振器的品质因子,还可以在压电层6和上电极9之间形成第二反射腔12,将第二反射腔12设置于薄膜体声波谐振器有效工作区域的周缘,能够通过在上电极9处形成的第二反射腔12对横向声波进行反射。
具体的,如图13所示,由于下电极4具有第一拱形部,因此,压电层6可以对应具有与第一拱形部层叠的第二拱形部,由此,在压电层6上的第二拱形部也会具有斜坡,第二反射腔12包括第三类反射腔8,在设置第三类反射腔8时,可以将第三类反射腔8设置于第二拱形部的斜坡处,由此,借助斜坡的斜面,能够使得第三类反射腔8在反射横向声波时,也能够使得横向声波发生多次反射进而消耗横向声波的能量,从而降低横向寄生模态。
为了保证谐振器的正常性能,如图13所示,上电极9具有与第二拱形部层叠的第三拱形部,第一拱形部、第二拱形部和第三拱形部均具有与衬底1上表面平行的平顶部,即第一拱形部的平顶部和第二拱形部的平顶部接触且层叠,第三拱形部的平顶部和第二拱形部的平顶部接触且层叠,由此,便于构成有效工作区域。
如图13所示,第二反射腔12还可以包括第四类反射腔7,第四类反射腔7则位于第二拱形部的平顶部,由此,第四类反射腔7在反射横向声波时,可以将其直接反射回有效工作区域。
分布于下电极4处的第一反射腔11占据有效工作区域的周长的比例取决于薄膜体声波谐振器的结构布局。同理,分布于上电极9处的第二反射腔12占据有效工作区域的周长的比例取决于薄膜体声波谐振器的结构布局。
在不同实施例中,第一空腔在衬底1上的正投影面积与第二空腔在衬底1上的正投影面积可以具有不同的大小关系,例如:
在一种实施例中,如图15所示,第一空腔在衬底1上的正投影面积等于第二空腔在衬底1上的正投影面积。
在一种实施例中,如图16和图17,第一空腔在衬底1上的正投影面积小于第二空腔在衬底1上的正投影面积。
在一种实施例中,如图18和图19,第一空腔在衬底1上的正投影面积大于第二空腔在衬底1上的正投影面积。
本申请实施例的另一方面,提供一种薄膜体声波谐振器制备方法,如图1所示,方法包括:
S010:提供衬底,在衬底上表面形成内凹的第三空腔。
如图2所示,提供衬底1,通过刻蚀在衬底1的上表面形成内凹的第三空腔,其中,第三空腔与前述实施例中的第二空腔为同一空腔,为便于理解,以下将以第二空腔进行描述。
S020:在衬底上表面形成第一牺牲层,第一牺牲层包括填充于第三空腔的第一部分和位于第一部分之上的第二部分,第二部分高于衬底上表面。
如图2所示,在具有第三空腔的衬底1上表面沉积整层牺牲层,整层牺牲层完全填充于第二空腔的同时,还高出于衬底1上表面,接着对整层牺牲层的上表面进行平坦化处理,便于形成后续第一拱形部的平顶部。平坦化处理可以是化学机械研磨工艺。
如图3所示,然后对研磨后的整层牺牲层进行图案化处理,形成第一牺牲层2,第一牺牲层2包括填充于第二空腔的第一部分和位于第一部分之上的第二部分,第二部分即高于衬底1的上表面,且第二部分形成台状结构,即第二部分的顶部为平面,第二部分的侧面为斜坡。第一部分用于形成第二空腔,第二部分用于形成第一空腔。
S030:在衬底上表面形成下电极,下电极具有覆盖第二部分的第一拱形部。
如图4和图5所示,在衬底1上表面上沉积金属,并进行图案化,从而形成下电极4,下电极4覆盖第一牺牲层2高出衬底1上表面的第二部分,从而便于使得下电极4具有第一拱形部。其中,由于第二部分的顶部为平面,所以第一拱形部贴合于第一牺牲层2第二部分顶面的部分为平面,即形成第一拱形部的平顶部。
S040:在第一拱形部的斜坡处形成有第二牺牲层。
如图6所示,在下电极4上沉积整层牺牲层,然后通过研磨工艺,去除下电极4第一拱形部的平顶部上方的牺牲层,使得下电极4的第一拱形部的平顶部露出的同时,保留第一拱形部斜坡处的牺牲层。如图7所示,通过对保留在第一拱形部斜坡处的牺牲层进行图案化,从而将剩余的部分作为位于第一拱形部的斜坡处的第二牺牲层501,第二牺牲层501用于对应形成后续的第一反射腔11。
S050:在下电极上依次形成有压电层和上电极。
如图8所示,在下电极4上沉积形成整层的压电层6,压电层6覆盖下电极4以及第二牺牲层501。如图9至12所示,在压电层6上沉积形成上电极9。
S060:释放第一牺牲层和第二牺牲层以分别在下电极和衬底之间形成有空气腔、在下电极和压电层之间形成有位于第一拱形部斜坡处的第一反射腔。
如图13所示,通过释放第二牺牲层501在在下电极4和压电层6之间形成有位于第一拱形部斜坡处的第一反射腔11,通过释放第一牺牲层2在下电极4和衬底1之间形成有空气腔13,对应的,空气腔13包括两部分,第一部分(第二空腔)位于衬底1上表面之下,第二部分(前述的第一空腔)位于衬底1上表面之上。
当需要使得第二类反射腔10与空气腔13连通时,如图4所示,可以对第一牺牲层2进行刻蚀形成凹槽3,凹槽3位于第二空腔的正上方。如图5所示,在具有凹槽3的第一牺牲层2上沉积下电极4,并且使得下电极4的一端伸入凹槽3内,如图6所示,沉积第二牺牲层501,第二牺牲层501则会与第一牺牲层2接触。如图13所示,通过释放第一牺牲层2和第二牺牲层501,从而使得第二类反射腔10与下方的空气腔13连通。
当需要使得第二类反射腔10与空气腔13不连通时,如图14所示,可以直接在第一牺牲层2上沉积下电极4,下电极4的两端分别延伸至衬底1表面,从而通过下电极4将第一牺牲层2和第二牺牲层501进行分隔,以便于在释放牺牲层后,如图15所示,形成的第二类反射腔10与空气腔13不连通。
如图15所示,当需要使得第一空腔在衬底1上的正投影面积等于第二空腔在衬底1上的正投影面积时,如图14所示,可以使得第一牺牲层2的第二部分在衬底1的正投影与第二空腔在衬底1的正投影重合。
如图17所示,当需要使得第一空腔在衬底1上的正投影面积小于第二空腔在衬底1上的正投影面积时,如图16所示,可以使得第一牺牲层2的第二部分在衬底1的正投影小于与第二空腔在衬底1的正投影。
如图19所示,当需要使得第一空腔在衬底1上的正投影面积大于第二空腔在衬底1上的正投影面积时,如图18所示,可以使得第一牺牲层2的第二部分在衬底1的正投影大于与第二空腔在衬底1的正投影。
在下电极4上依次形成有压电层6和上电极9时可以在两者之间形成第二反射腔12,如图9所示,在压电层6上沉积整层牺牲层701,如图10所示,图案化后形成有第三牺牲层702,第三牺牲层702可以位于压电层6第二拱形部的平顶部(对应第四类反射腔7)和/或第二拱形部的斜坡处(对应第三类反射腔8)。接着如图11所示,在压电层6上沉积金属,如图12所示,对金属进行图案化形成有覆盖第三牺牲层702的上电极9。如图13所示,释放第三牺牲层702从而在压电层6和上电极9之间形成有第二反射腔12,第二反射腔12位于薄膜体声波谐振器有效工作区域的周缘。
以上所述仅为本申请的优选实施例而已,并不用于限制本申请,对于本领域的技术人员来说,本申请可以有各种更改和变化。凡在本申请的精神和原则之内,所作的任何修改、等同替换、改进等,均应包含在本申请的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种薄膜体声波谐振器,其特征在于,包括衬底以及位于所述衬底上表面的下电极、压电层和上电极;所述下电极具有第一拱形部,以在所述第一拱形部和所述衬底之间形成有第一空腔;在所述下电极和所述压电层之间设置有第一反射腔,所述第一反射腔位于所述第一拱形部的斜坡处。
2.如权利要求1所述的薄膜体声波谐振器,其特征在于,在所述衬底上表面形成有内凹的第二空腔,所述第一空腔和所述第二空腔连通以形成空气腔。
3.如权利要求1所述的薄膜体声波谐振器,其特征在于,所述第一反射腔为环设于所述薄膜体声波谐振器有效工作区域周缘的环形腔;或,所述薄膜体声波谐振器包括多个互不连通的所述第一反射腔,多个所述第一反射腔分布于所述薄膜体声波谐振器有效工作区域的周缘。
4.如权利要求1所述的薄膜体声波谐振器,其特征在于,所述压电层具有与所述第一拱形部层叠的第二拱形部,在所述第二拱形部和所述上电极之间设置有第二反射腔,所述第二反射腔位于所述薄膜体声波谐振器有效工作区域的周缘。
5.如权利要求4所述的薄膜体声波谐振器,其特征在于,所述第二反射腔位于所述第二拱形部的斜坡处。
6.如权利要求4所述的薄膜体声波谐振器,其特征在于,所述上电极具有与所述第二拱形部层叠的第三拱形部,所述第一拱形部、所述第二拱形部和所述第三拱形部均具有与所述衬底上表面平行的平顶部。
7.如权利要求6所述的薄膜体声波谐振器,其特征在于,所述第二反射腔位于所述第二拱形部的平顶部。
8.如权利要求2所述的薄膜体声波谐振器,其特征在于,所述第一空腔的厚度小于所述第二空腔的厚度;所述空气腔的厚度为1μm至5μm。
9.一种薄膜体声波谐振器制备方法,其特征在于,所述方法包括:
提供衬底,在所述衬底上表面形成内凹的第三空腔;
在所述衬底上表面形成第一牺牲层,所述第一牺牲层包括填充于所述第三空腔的第一部分和位于所述第一部分之上的第二部分,所述第二部分高于所述衬底上表面;
在所述衬底上表面形成下电极,所述下电极具有覆盖所述第二部分的第一拱形部;
在所述第一拱形部的斜坡处形成有第二牺牲层;
在所述下电极上依次形成有压电层和上电极;
释放所述第一牺牲层和所述第二牺牲层以分别在所述下电极和所述衬底之间形成有空气腔、在所述下电极和所述压电层之间形成有位于所述第一拱形部斜坡处的第一反射腔。
10.如权利要求9所述的薄膜体声波谐振器制备方法,其特征在于,所述在所述下电极上依次形成有压电层和上电极包括:
在所述压电层上形成有第三牺牲层;
在所述压电层上形成有覆盖所述第三牺牲层的上电极;
释放所述第三牺牲层以在所述压电层和所述上电极之间形成有第二反射腔,所述第二反射腔位于所述薄膜体声波谐振器有效工作区域的周缘。
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN116032236A (zh) * 2023-02-15 2023-04-28 成都频岢微电子有限公司 一种体声波耳形通道谐振器

Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20140125203A1 (en) * 2009-11-25 2014-05-08 Avago Technologies General Ip (Singapore) Pte. Ltd. Bulk acoustic wave (baw) resonator structure having an electrode with a cantilevered portion and a piezoelectric layer with varying amounts of dopant
DE102016109826A1 (de) * 2015-05-29 2016-12-01 Avago Technologies General Ip (Singapore) Pte. Ltd. Akustischer Volumenwellen-Resonator mit mehreren akustischen Reflektoren
CN110868177A (zh) * 2019-04-23 2020-03-06 中国电子科技集团公司第十三研究所 谐振器和滤波器
US20200313639A1 (en) * 2016-03-11 2020-10-01 Akoustis, Inc. Piezoelectric acoustic resonator manufactured with piezoelectric thin film transfer process
CN112311347A (zh) * 2020-10-16 2021-02-02 浙江大学杭州国际科创中心 一种可提高薄膜体声波谐振器品质因子q值的结构
CN113258899A (zh) * 2021-05-18 2021-08-13 苏州汉天下电子有限公司 一种薄膜体声波谐振器及其制造方法
CN113258901A (zh) * 2021-06-28 2021-08-13 深圳汉天下微电子有限公司 声学谐振器及其制造方法以及包括该声学谐振器的滤波器
WO2022057766A1 (zh) * 2020-09-21 2022-03-24 中芯集成电路(宁波)有限公司上海分公司 薄膜体声波谐振器的制造方法及滤波器

Patent Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20140125203A1 (en) * 2009-11-25 2014-05-08 Avago Technologies General Ip (Singapore) Pte. Ltd. Bulk acoustic wave (baw) resonator structure having an electrode with a cantilevered portion and a piezoelectric layer with varying amounts of dopant
DE102016109826A1 (de) * 2015-05-29 2016-12-01 Avago Technologies General Ip (Singapore) Pte. Ltd. Akustischer Volumenwellen-Resonator mit mehreren akustischen Reflektoren
US20200313639A1 (en) * 2016-03-11 2020-10-01 Akoustis, Inc. Piezoelectric acoustic resonator manufactured with piezoelectric thin film transfer process
CN110868177A (zh) * 2019-04-23 2020-03-06 中国电子科技集团公司第十三研究所 谐振器和滤波器
WO2022057766A1 (zh) * 2020-09-21 2022-03-24 中芯集成电路(宁波)有限公司上海分公司 薄膜体声波谐振器的制造方法及滤波器
CN112311347A (zh) * 2020-10-16 2021-02-02 浙江大学杭州国际科创中心 一种可提高薄膜体声波谐振器品质因子q值的结构
CN113258899A (zh) * 2021-05-18 2021-08-13 苏州汉天下电子有限公司 一种薄膜体声波谐振器及其制造方法
CN113258901A (zh) * 2021-06-28 2021-08-13 深圳汉天下微电子有限公司 声学谐振器及其制造方法以及包括该声学谐振器的滤波器

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN116032236A (zh) * 2023-02-15 2023-04-28 成都频岢微电子有限公司 一种体声波耳形通道谐振器
CN116032236B (zh) * 2023-02-15 2023-06-06 成都频岢微电子有限公司 一种体声波耳形通道谐振器

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