CN117424576A - 一种体声波谐振器及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种体声波谐振器及其制备方法。其中，体声波谐振器包括：衬底、换能器堆叠结构和保护层，换能器堆叠结构位于衬底一侧；衬底中设置有空腔，空腔贯穿部分衬底；换能器堆叠结构中设置有释放通道，释放通道贯穿换能器堆叠结构；释放通道与空腔连通，且释放通道的开口面积小于空腔的开口面积；换能器堆叠结构靠近衬底一侧的表面包括释放区域和非释放区域；释放区域与释放通道对应；保护层覆盖非释放区域，且覆盖空腔的侧壁。本发明的技术方案，在体声波谐振器中设置保护层，一方面可以隔离腐蚀气体与换能器堆叠结构，保护换能器堆叠结构不被腐蚀气体腐蚀；另一方面可以起到对空腔范围限位的作用，避免腐蚀气体在衬底中过释放的问题。
Description
技术领域
本发明涉及谐振器技术领域，尤其涉及一种体声波谐振器及其制备方法。
背景技术
体声波谐振器包括一个声反射结构和两个电极，以及位于两个电极之间的被称作压电激励的压电层。有时也将两个电极称为激励电极，其作用是引起谐振器各层的机械振荡。
现有的体声波谐振器多采用硅衬底预埋牺牲层的方法形成声反射结构，但这种方法使得工作区的压电层生长在牺牲层，如二氧化硅层上面，由于牺牲层与压电层晶格的不匹配，很难获得较好的薄膜质量。
进一步地，为了提高薄膜的沉积质量，可以将压电层和激励电极中的底电极直接沉积在衬底上，一般采用腐蚀气体释放硅衬底的形式来形成空腔，但腐蚀气体在腐蚀硅衬底时由于没有腐蚀范围的限制，易在硅衬底内部产生过释放的问题，同时由于底电极沉积在衬底上且为金属材料，故底电极易被对金属材料有腐蚀的腐蚀气体腐蚀，影响体声波谐振器的正常工作。
发明内容
本发明提供了一种体声波谐振器及其制备方法，以解决现有技术中腐蚀气体释放硅衬底时存在易腐蚀换能器堆叠结构和空腔范围的过释放问题。
根据本发明的一方面，提供了一种体声波谐振器，其中包括衬底、换能器堆叠结构和保护层，换能器堆叠结构位于衬底一侧；
衬底中设置有空腔，空腔贯穿部分衬底；换能器堆叠结构中设置有释放通道，释放通道贯穿换能器堆叠结构；释放通道与空腔连通，且释放通道的开口面积小于空腔的开口面积；
换能器堆叠结构靠近衬底一侧的表面包括释放区域和非释放区域；释放区域与释放通道对应；保护层覆盖非释放区域，且覆盖空腔的侧壁。
可选的，体声波谐振器还包括保护墙；
保护墙设置在空腔的侧壁，保护层包括位于保护墙靠近空腔一侧的部分保护层以及位于保护墙远离空腔一侧的部分保护层。
可选的，体声波谐振器还包括种子层；
种子层位于保护层和换能器堆叠结构之间，保护层覆盖种子层。
可选的，种子层的晶格与保护层的晶格匹配。
可选的，换能器堆叠结构包括叠层设置的底电极层、压电层、上电极层和钝化层。
可选的，衬底包括底层衬底、中部绝缘层和顶层衬底，顶层衬底位于靠近保护层一侧；
空腔贯穿顶层衬底。
根据本发明的另一方面，提供了一种体声波谐振器的制备方法，其中包括：
提供衬底并刻蚀衬底，在衬底内形成定位凹槽；
在衬底表面以及定位凹槽中生长保护层；
在保护层远离衬底一侧生长换能器堆叠结构，刻蚀换能器堆叠结构和保护层，以形成释放通道；
向释放通道中通入腐蚀气体以腐蚀衬底并在衬底中形成空腔。
可选的，在保护层远离衬底一侧生长换能器堆叠结构，之前还包括：
在保护层远离衬底一侧生长种子层。
可选的，在衬底表面以及定位凹槽中生长保护层之后，还包括：
在定位凹槽内生长保护墙。
可选的，在保护层远离衬底一侧生长换能器堆叠结构，包括：
在保护层远离衬底一侧依次生长底电极层、压电层、上电极层和钝化层。
本发明实施例中的技术方案，在体声波谐振器中设置保护层，保护层设置在换能器堆叠结构靠近衬底一侧的表面的非释放区域和衬底中空腔的侧壁，当腐蚀气体通过换能器堆叠结构中的释放通道进入衬底时，保护层一方面可以隔离腐蚀气体与换能器堆叠结构，保护换能器堆叠结构不被腐蚀气体腐蚀；另一方面可以起到对空腔范围限位的作用，避免腐蚀气体在衬底中过释放的问题。另外，通过增加保护层，可扩大换能器堆叠结构中激励电极材料的选择范围。
应当理解，本部分所描述的内容并非旨在标识本发明的实施例的关键或重要特征，也不用于限制本发明的范围。本发明的其它特征将通过以下的说明书而变得容易理解。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，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的附图。
图1是根据本发明实施例提供的第一种体声波谐振器的结构示意图；
图2是根据本发明实施例提供的第二种体声波谐振器的结构示意图；
图3是根据本发明实施例提供的一种体声波谐振器的俯视结构示意图；
图4是根据本发明实施例提供的第一种体声波谐振器的制备方法的流程图；
图5是根据本发明实施例提供的第一种体声波谐振器的制备过程示意图；
图6是根据本发明实施例提供的第二种体声波谐振器的制备方法的流程图；
图7是根据本发明实施例提供的第二种体声波谐振器的制备过程示意图；
图8是根据本发明实施例提供的第三种体声波谐振器的制备方法的流程图；
图9是根据本发明实施例提供的第三种体声波谐振器的制备过程示意图。
具体实施方式
为了使本技术领域的人员更好地理解本发明方案，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分的实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本发明保护的范围。
需要说明的是，本发明的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的本发明的实施例能够以除了在这里图示或描述的那些以外的顺序实施。此外，术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，例如，包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。
图1是根据本发明实施例提供的第一种体声波谐振器的结构示意图，图3是根据本发明实施例提供的一种体声波谐振器的俯视结构示意图，如图1和图3所示，该体声波谐振器包括衬底10、换能器堆叠结构11和保护层105，换能器堆叠结构11位于衬底10一侧；
衬底10中设置有空腔113，空腔113贯穿部分衬底10；换能器堆叠结构11中设置有释放通道112，释放通道112贯穿换能器堆叠结构11；释放通道112与空腔113连通，且释放通道112的开口面积小于空腔113的开口面积；
换能器堆叠结构11靠近衬底10一侧的表面包括释放区域和非释放区域；释放区域与释放通道112对应；保护层105覆盖非释放区域，且覆盖空腔113的侧壁。
其中，在体声波谐振器中，换能器堆叠结构11可包括激励电极，换能器堆叠结构11设置在衬底10一侧，通过激励电极引起体声波谐振器各层的机械震荡。在换能器堆叠结构11中还包括释放通道112，释放通道112贯穿换能器堆叠结构11。可以理解的是，换能器堆叠结构11中的释放通道112可以包括多个，释放通道112用于向衬底10一侧通入腐蚀气体，经过腐蚀气体与衬底10材料的作用在衬底10一侧形成空腔113。其中，可同时向多个释放通道112通入腐蚀气体，提高空腔113的形成速率。
其中，在换能器堆叠结构11靠近衬底10一侧表面包括释放区域和非释放区域，释放区域可为释放通道112所贯穿的表面，非释放区域可为未被释放通道112贯穿的表面。保护层105覆盖在非释放区域和空腔113的侧壁，覆盖空腔113的侧壁可使得在腐蚀气体通入释放通道112时保护层105不与腐蚀气体反应，可以起到对空腔113限位的作用，避免腐蚀气体在衬底10中过释放；保护层105覆盖在非释放区域可使得在腐蚀气体通入释放通道112时隔离换能器堆叠结构11和腐蚀气体，避免激励电极与腐蚀气体发生反应。即本发明实施例中的保护层105至少围绕空腔113设置，避免腐蚀气体腐蚀换能器堆叠结构11以及腐蚀气体在衬底10中过释放的问题。
本发明实施例中的技术方案，在体声波谐振器中设置保护层，保护层设置在换能器堆叠结构靠近衬底一侧的表面的非释放区域和衬底中空腔的侧壁，当腐蚀气体通过换能器堆叠结构中的释放通道进入衬底时，保护层一方面可以隔离腐蚀气体与换能器堆叠结构，保护换能器堆叠结构不被腐蚀气体腐蚀；另一方面可以起到对空腔范围限位的作用，避免腐蚀气体在衬底中过释放的问题。另外，通过增加保护层，可扩大换能器堆叠结构中激励电极材料的选择范围。
在一些实施例中，换能器堆叠结构11包括叠层设置的底电极层108、压电层109、上电极层110和钝化层111。其中，底电极层108设置在保护层105一侧，保护层105的目的也是主要保护底电极层108不被腐蚀气体腐蚀。底电极层108和上电极层110作为激励电极，用于引起体声波谐振器各层之间的机械震荡，压电层109起到压电激励的作用，钝化层111起到保护电极的作用。释放通道112贯穿底电极层108、压电层109、上电极层110和钝化层111与空腔113连通，实现对空腔113的制备。
可选的，图2是根据本发明实施例提供的第二种体声波谐振器的结构示意图，参考图2和图3所示，体声波谐振器还包括保护墙106；
保护墙106设置在空腔113的侧壁，保护层105包括位于保护墙106靠近空腔113一侧的部分保护层105以及位于保护墙106远离空腔113一侧的部分保护层105。
其中，保护墙106起到对空腔113范围限定的作用。保护墙106设置在空腔113的侧壁，可起到隔离衬底10与空腔113的作用。在保护墙106与衬底10之间包括保护层105，在保护墙106与空腔113之间也包括保护层105，，在腐蚀气体通过释放通道112进入衬底10时，由于保护墙106和保护层105的作用，可以进一步避免腐蚀气体在衬底10侧壁过释放的问题。
在实际工艺流程中，可先在衬底10一侧刻蚀定位凹槽，进一步在衬底10表面和定位凹槽中沉积一层保护层105，再在保护层105表面和定位凹槽中沉积保护墙106，之后对保护墙106进行研磨，至暴露出保护层105，使得保护墙106仅填充在定位凹槽中。可以理解的是，定位凹槽为腐蚀气体对衬底10腐蚀前对空腔113范围限定的结构，定位凹槽围绕区域即为空腔113的区域。在一些实施例中，可设置硬度较大的保护层105，由于保护层105的硬度大于保护墙106的硬度且对研磨液不敏感，可以降低对保护墙106研磨的难度，便于衬底10表面的平坦化，进而提高换能器堆叠结构11沉积的质量。
本发明实施例的技术方案，通过在空腔的侧壁设置保护墙，同样可以起到对空腔侧壁进一步限位的作用；在一些实施例中，可以设置保护墙的厚度大于保护层的厚度，防止腐蚀气体腐蚀衬底时，由于保护层沉积不均匀产生过释放的问题，保护层和保护墙结合起到对空腔侧壁双层保护的作用。
可选的，继续参考图2和图3所示，体声波谐振器还包括种子层107；
种子层107位于保护层105和换能器堆叠结构11之间，保护层105覆盖种子层107。
其中，种子层107设置在保护层105和换能器堆叠结构11之间可起到提高换能器堆叠结构11沉积的作用。
具体的，种子层107可为与换能器堆叠结构11中的压电层109晶格匹配的材料，使得后续换能器堆叠结构11中压电层有更好的晶轴生长取向，提高压电层沉积的质量，进而提高体声波谐振器的Q值。例如，种子层107的材料可为AlN，在制备种子层107过程中，可采用高温PVD或者MOCVD的方式，使得AlN薄膜可获得较好的c轴取向，有利于后续换能器堆叠结构11中压电层的c轴择优取向生长，提高压电层沉积的质量，进而提高体声波谐振器的Q值。
在一些实施例中，种子层107的晶格与保护层105的晶格匹配，使得保护层105可以更好的诱导种子层107的生长，良好的种子层107生长可以进一步有利于压电层沉积的质量，进而提高体声波谐振器的Q值。
在一些实施例中，由于种子层107可与压电层109晶格匹配，故设置在种子层107两侧的保护层105和压电层109可为晶格类似的材料，例如Al2O3、SiC等材料。
本发明实施例的技术方案，通过在保护层和换能器堆叠结构之间设置种子层，一方面保护层和种子层位于空腔和换能器堆叠结构之间，可以在空腔释放时保护激励电极，避免被腐蚀气体腐蚀；另一方面，在保护层和压电层之间设置一层种子层，并使得种子层和压电层的晶格匹配可进一步提高压电层的沉积质量，进而提高体声波谐振器的Q值。
可选的，继续参考图2和图3所示，衬底10包括底层衬底101、中部绝缘层102和顶层衬底103，顶层衬底101位于靠近保护层105一侧；
空腔113贯穿顶层衬底101。
其中，衬底10可为绝缘衬底上的硅(Silicon-On-Insulator，SOI)衬底。在SOI衬底中包括底层衬底101、中部绝缘层102和顶层衬底103，在制备过程中，腐蚀气体经释放通道112进入衬底10，经保护层105侧壁的限制和中部绝缘层102的限制，使得空腔113的限制范围固定，进而形成贯穿顶层衬底101的空腔113结构。本发明实施例中，采用SOI结构衬底一方面可限定空腔113的范围，另一方面可起到隔离电流减少寄生电容的作用。
基于同样的发明构思，本发明实施例还提供了一种体声波谐振器的制备方法，图4是根据本发明实施例提供的第一种体声波谐振器的制备方法的流程图,图5是根据本发明实施例提供的第一种体声波谐振器的制备过程示意图，结合图4和图5所示，其中包括：
S10、提供衬底并刻蚀衬底，在衬底内形成定位凹槽。
其中，步骤S10对应图5中的a步骤，参考a步骤所示，定位凹槽104用于限定空腔的范围，定位凹槽104部分贯穿衬底。
示例性的，衬底可为SOI衬底，在SOI衬底上刻蚀定位凹槽104，定位凹槽104贯穿顶层衬底103并在顶层衬底103表面形成环形结构。定位凹槽104所围绕区域即为预设空腔区域。
S11、在衬底表面以及定位凹槽中生长保护层。
其中，步骤S11对应图5中的b步骤，参考b步骤所示，在顶层衬底103的表面上和定位凹槽104中沉积一层保护层105，保护层105设置在定位凹槽104中可使得腐蚀气体腐蚀衬底时定位凹槽104的侧壁可不被腐蚀气体腐蚀，以形成围绕定位凹槽104形成的空腔113。其中，可提升保护层105的沉积厚度，使得保护层105填充在定位凹槽104中，提升保护层防止过释放的性能。在一些实施例中，保护层105的材料可为Al2O3、SiC等材料。
S12、在保护层远离衬底一侧生长换能器堆叠结构，刻蚀换能器堆叠结构和保护层，以形成释放通道。
其中，步骤S12对应图5中的c步骤，参考c步骤所示，在保护层105一侧生长换能器堆叠结构11并图案化换能器堆叠结构11和保护层105。
进一步地，刻蚀换能器堆叠结构11和保护层105上刻蚀释放通道112，该释放通道112可包括多个，使得释放通道112贯通换能器堆叠结构11和保护层105，使得通过释放通道112进入的腐蚀气体可以与衬底充分接触。可以理解的是，释放通道112的范围需在与空腔113的对应范围内，即经过释放通道112的腐蚀气体需进入定位凹槽104定位的范围内，以保证空腔113的形成。
在一些实施例中，由于换能器堆叠结构11中包括底电极层108、压电层109、上电极层110和钝化层111，故在保护层105远离衬底一侧生长换能器堆叠结构11，包括：在保护层105远离衬底一侧依次生长底电极层108、压电层109、上电极层110和钝化层111。即在保护层105远离衬底一侧制备底电极层108、压电层109、上电极层110和钝化层111。
S13、向释放通道中通入腐蚀气体以腐蚀衬底并在衬底中形成空腔。
其中，步骤S13对应图5中的d步骤，参考d步骤所示，向释放通道112中通入腐蚀气体，腐蚀气体与顶层衬底103发生反应形成保护层105和中部绝缘层102围绕的空腔113。
在一些实施例中，腐蚀气体可为XeF2，顶层衬底103可为硅晶向衬底。
本发明实施例中的技术方案，在体声波谐振器的制备方法中在衬底表面和定位凹槽中沉积一层保护层，当腐蚀气体通过换能器堆叠结构中的释放通道进入衬底时，保护层一方面可以隔离腐蚀气体与换能器堆叠结构，保护换能器堆叠结构不被腐蚀气体腐蚀；另一方面可以起到对空腔范围限位的作用，避免腐蚀气体在衬底中过释放的问题。另外，在一些实施例中，由于换能器堆叠结构中的底部电极沉积在衬底表面，通过增加在换能器堆叠结构和衬底之间增加保护层，由于保护层的隔离作用，当腐蚀气体腐蚀衬底时并不会接触底部电极，底部电极材料的选择范围可不受腐蚀气体的影响，扩大了换能器堆叠结构中激励电极材料的选择范围。
在上述实施例的基础上，图6是根据本发明实施例提供的第二种体声波谐振器的制备方法的流程图，图7是根据本发明实施例提供的第二种体声波谐振器的制备过程示意图，结合图6和图7所示，该制备方法包括：
S20、提供衬底并刻蚀衬底，在衬底内形成定位凹槽。
S21、在衬底表面以及定位凹槽中生长保护层。
S22、在保护层远离衬底一侧生长种子层。
其中，步骤S22对应图7中的e步骤，参考e步骤所示，种子层107可为与换能器堆叠结构11中的压电层109晶格匹配的材料，使得后续换能器堆叠结构11中压电层有更好的晶轴生长取向，提高压电层沉积的质量，进而提高体声波谐振器的Q值。例如，种子层107的材料可为AlN，在制备种子层107过程中，可采用高温PVD或者MOCVD的方式，使得AlN薄膜可获得较好的c轴取向。
在一些实施例中，种子层107的晶格与保护层105的晶格匹配，使得保护层105可以更好的诱导种子层107的生长，良好的种子层107生长可以进一步有利于压电层沉积的质量，进而提高体声波谐振器的Q值。
在一些实施例中，由于种子层107可与压电层109晶格匹配，故设置在种子层107两侧的保护层105和压电层109可为晶格类似的材料，例如Al2O3、SiC等材料。
S23、在保护层远离衬底一侧生长换能器堆叠结构，刻蚀换能器堆叠结构和保护层，以形成释放通道。
S24、向释放通道中通入腐蚀气体以腐蚀衬底并在衬底中形成空腔。
本发明实施例的技术方案，通过在保护层和换能器堆叠结构之间设置种子层，一方面保护层和种子层位于空腔和换能器堆叠结构之间，可以在空腔释放时保护底部电极，避免被腐蚀气体腐蚀；另一方面，在种子层上沉积压电层，可提高压电层的沉积质量，进而提高体声波谐振器的Q值。
在上述实施例的基础上，图8是根据本发明实施例提供的第三种体声波谐振器的制备方法的流程图，图9是根据本发明实施例提供的第三种体声波谐振器的制备过程示意图，结合图8和图9所示，该制备方法包括：
S30、提供衬底并刻蚀衬底，在衬底内形成定位凹槽。
S31、在衬底表面以及定位凹槽中生长保护层。
S32、在定位凹槽内生长保护墙。
其中，步骤S32对应图9中的i步骤，参考i步骤所示，在保护层105远离衬底一侧的定位凹槽104内沉积保护墙106，使得定位凹槽104中填充保护墙106。在实际制备过程中，可采用化学机械抛光工艺将保护墙106磨平，进而暴露保护层105在顶层衬底103的表面，使得保护墙106仅填充在定位凹槽104中。
另外，在一些实施例中，可设置硬度较大的保护层105，由于保护层105的硬度较大大于保护墙106的硬度且对研磨液不敏感，可以降低对保护墙106研磨的难度，便于衬底10表面的平坦化，进而提高换能器堆叠结构11沉积的质量。
本发明实施例的技术方案，通过在空腔的侧壁设置保护墙，同样可以起到对空腔侧壁进一步限位的作用；在一些实施例中，可以使得保护墙的厚度大于保护层的厚度，防止腐蚀气体腐蚀衬底时，由于保护层沉积不均匀产生过释放的问题，保护层和保护墙结合起到对空腔侧壁双层保护的作用。S33、在保护层远离衬底一侧生长换能器堆叠结构，刻蚀换能器堆叠结构和保护层，以形成释放通道。
S34、向释放通道中通入腐蚀气体以腐蚀衬底并在衬底中形成空腔。
本发明实施例的技术方案，通过在定位凹槽中设置保护墙，并使得保护层包围保护墙，使得腐蚀气体在形成空腔时，起到对空腔侧壁进一步限位的作用，避免过释放的问题。
综上，本发明实施例的技术方案，技术效果如下：
(1)将保护层设置于空腔和底电极层之间，可以在空腔释放时保护底电极层，避免被腐蚀气体腐蚀；
(2)保护层可为与种子层晶格匹配的材料，可以很好的诱导种子层的生长，从而提高后续压电层在种子层上的沉积质量，进而提高谐振器的Q值；
(3)种子层可为高温制备的AlN薄膜，制备方法可采用高温PVD或者MOCVD的方式。高温制备的AlN薄膜可获得较好的c轴取向，有利于下一步压电层的c轴择优取向生长；
(4)衬底上形成有保护层，且保护层将保护墙包裹，由于保护层的硬度较大，且对研磨液不敏感，可以降低研磨的难度，便于衬底表面的平坦化。平坦的衬底表面可以便于压电薄膜的沉积，另一方面保护墙嵌入在保护墙内部，可以进一步避免过释放问题。
应该理解，可以使用上面所示的各种形式的流程，重新排序、增加或删除步骤。例如，本发明中记载的各步骤可以并行地执行也可以顺序地执行也可以不同的次序执行，只要能够实现本发明的技术方案所期望的结果，本文在此不进行限制。
上述具体实施方式，并不构成对本发明保护范围的限制。本领域技术人员应该明白的是，根据设计要求和其他因素，可以进行各种修改、组合、子组合和替代。任何在本发明的精神和原则之内所作的修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明保护范围之内。
Claims (10)
1.一种体声波谐振器，其特征在于，包括衬底、换能器堆叠结构和保护层，所述换能器堆叠结构位于所述衬底一侧；
所述衬底中设置有空腔，所述空腔贯穿部分所述衬底；所述换能器堆叠结构中设置有释放通道，所述释放通道贯穿所述换能器堆叠结构；所述释放通道与所述空腔连通，且所述释放通道的开口面积小于所述空腔的开口面积；
所述换能器堆叠结构靠近所述衬底一侧的表面包括释放区域和非释放区域；所述释放区域与所述释放通道对应；所述保护层覆盖所述非释放区域，且覆盖所述空腔的侧壁。
2.根据权利要求1所述的体声波谐振器，其特征在于，所述体声波谐振器还包括保护墙；
所述保护墙设置在所述空腔的侧壁，所述保护层包括位于所述保护墙靠近所述空腔一侧的部分保护层以及位于所述保护墙远离所述空腔一侧的部分保护层。
3.根据权利要求1所述的体声波谐振器，其特征在于，所述体声波谐振器还包括种子层；
所述种子层位于所述保护层和所述换能器堆叠结构之间，所述保护层覆盖所述种子层。
4.根据权利要求3所述的体声波谐振器，其特征在于，所述种子层的晶格与所述保护层的晶格匹配。
5.根据权利要求1所述的体声波谐振器，其特征在于，所述换能器堆叠结构包括叠层设置的底电极层、压电层、上电极层和钝化层。
6.根据权利要求1所述的体声波谐振器，其特征在于，所述衬底包括底层衬底、中部绝缘层和顶层衬底，所述顶层衬底位于靠近所述保护层一侧；
所述空腔贯穿所述顶层衬底。
7.一种体声波谐振器的制备方法，其特征在于，包括：
提供衬底并刻蚀所述衬底，在所述衬底内形成定位凹槽；
在所述衬底表面以及所述定位凹槽中生长保护层；
在所述保护层远离所述衬底一侧生长换能器堆叠结构，刻蚀所述换能器堆叠结构和所述保护层，以形成释放通道；
向所述释放通道中通入腐蚀气体以腐蚀所述衬底并在所述衬底中形成空腔。
8.根据权利要求7所述的制备方法，其特征在于，在所述保护层远离所述衬底一侧生长换能器堆叠结构，之前还包括：
在所述保护层远离所述衬底一侧生长种子层。
9.根据权利要求7所述的制备方法，其特征在于，在所述衬底表面以及所述定位凹槽中生长保护层之后，还包括：
在所述定位凹槽内生长保护墙。
10.根据权利要求7所述的制备方法，其特征在于，在所述保护层远离所述衬底一侧生长换能器堆叠结构，包括：
在所述保护层远离所述衬底一侧依次生长底电极层、压电层、上电极层和钝化层。
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Citations (10)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN104202010A (zh) * | 2014-08-28 | 2014-12-10 | 中国工程物理研究院电子工程研究所 | 一种镂空空腔型薄膜体声波谐振器及其制作方法 |
| CN108566174A (zh) * | 2018-04-17 | 2018-09-21 | 武汉大学 | 预设空腔防护墙型薄膜体声波谐振器及制备方法 |
| CN111934639A (zh) * | 2020-06-28 | 2020-11-13 | 杭州见闻录科技有限公司 | 一种体声波谐振器的空腔结构及制作工艺 |
| CN112039485A (zh) * | 2020-03-31 | 2020-12-04 | 中芯集成电路（宁波）有限公司 | 一种薄膜压电声波滤波器及其制造方法 |
| CN113346864A (zh) * | 2021-05-28 | 2021-09-03 | 杭州星阖科技有限公司 | 一种体声波谐振器及其制作方法 |
| US20210281243A1 (en) * | 2019-07-19 | 2021-09-09 | Ningbo Semiconductor International Corporation | Film bulk acoustic resonator and fabrication method thereof, filter, and radio frequency communication system |
| CN113810009A (zh) * | 2021-09-22 | 2021-12-17 | 武汉敏声新技术有限公司 | 薄膜体声波谐振器及其制备方法、薄膜体声波滤波器 |
| CN114900145A (zh) * | 2022-04-14 | 2022-08-12 | 苏州汉天下电子有限公司 | 一种体声波谐振器及其制造方法 |
| CN114978083A (zh) * | 2022-06-09 | 2022-08-30 | 杭州左蓝微电子技术有限公司 | 薄膜体声波谐振器及其制备工艺 |
| CN115733462A (zh) * | 2022-12-07 | 2023-03-03 | 成都频岢微电子有限公司 | 一种体声波谐振器装置及其制造方法 |
-
2023
- 2023-11-03 CN CN202311477050.4A patent/CN117424576A/zh active Pending
Patent Citations (12)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN104202010A (zh) * | 2014-08-28 | 2014-12-10 | 中国工程物理研究院电子工程研究所 | 一种镂空空腔型薄膜体声波谐振器及其制作方法 |
| CN108566174A (zh) * | 2018-04-17 | 2018-09-21 | 武汉大学 | 预设空腔防护墙型薄膜体声波谐振器及制备方法 |
| US20210281243A1 (en) * | 2019-07-19 | 2021-09-09 | Ningbo Semiconductor International Corporation | Film bulk acoustic resonator and fabrication method thereof, filter, and radio frequency communication system |
| CN112039485A (zh) * | 2020-03-31 | 2020-12-04 | 中芯集成电路（宁波）有限公司 | 一种薄膜压电声波滤波器及其制造方法 |
| CN111934639A (zh) * | 2020-06-28 | 2020-11-13 | 杭州见闻录科技有限公司 | 一种体声波谐振器的空腔结构及制作工艺 |
| US20230238933A1 (en) * | 2020-06-28 | 2023-07-27 | Jwl (Zhejiang) Semiconductor Co., Ltd | Cavity structure of bulk acoustic resonator, and manufacturing process |
| CN113346864A (zh) * | 2021-05-28 | 2021-09-03 | 杭州星阖科技有限公司 | 一种体声波谐振器及其制作方法 |
| CN113810009A (zh) * | 2021-09-22 | 2021-12-17 | 武汉敏声新技术有限公司 | 薄膜体声波谐振器及其制备方法、薄膜体声波滤波器 |
| US20230091745A1 (en) * | 2021-09-22 | 2023-03-23 | Wuhan MEMSonics Technologies Co.,Ltd. | Film Bulk Acoustic Resonator and Manufacturing Method therefor, and Film Bulk Acoustic Wave Filter |
| CN114900145A (zh) * | 2022-04-14 | 2022-08-12 | 苏州汉天下电子有限公司 | 一种体声波谐振器及其制造方法 |
| CN114978083A (zh) * | 2022-06-09 | 2022-08-30 | 杭州左蓝微电子技术有限公司 | 薄膜体声波谐振器及其制备工艺 |
| CN115733462A (zh) * | 2022-12-07 | 2023-03-03 | 成都频岢微电子有限公司 | 一种体声波谐振器装置及其制造方法 |
Non-Patent Citations (3)
| Title |
|---|
| RATHOD, S等: "Design, Fabrication and Characterization of ZnO Based Thin Film Bulk Acoustic Resonators", 《ICMAT》, 31 December 2011 (2011-12-31) * |
| 叶芸;吴雯;刘婵;胡光;张凯;顾豪爽;: "基于AlN压电层的薄膜体声波谐振器", 湖北大学学报(自然科学版), no. 02, 25 June 2007 (2007-06-25) * |
| 杨泰等: "一种基于柔性基底的薄膜体声波谐振器", 《压电与声光》, vol. 40, no. 6, 30 June 2018 (2018-06-30) * |
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