CN209659252U - 谐振器及半导体器件 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及半导体技术领域，公开了一种谐振器和半导体器件。该谐振器包括：衬底；多层结构，形成于所述衬底上，所述多层结构由下至上依次包括下电极层、压电层和上电极层；其中，在所述衬底和所述多层结构之间形成有腔体，所述腔体由所述衬底的上侧面和所述多层结构的下侧面围成，所述多层结构的下侧面与所述腔体对应部分的中部区域为平面，且中部区域的边缘与所述腔体边缘之间为圆滑过渡的平滑曲面，所述平滑曲面位于所述衬底的上侧面和所述平面之间。上述谐振器通过设置顶壁为平面的腔体，从而形成一种新型的谐振器结构，且具有较好的性能。

Description

谐振器及半导体器件

技术领域

本实用新型涉及半导体技术领域，特别是涉及一种谐振器及半导体器件。

背景技术

谐振器可以用于各种电子应用中实施信号处理功能，例如，一些蜂窝式电话及其它通信装置使用谐振器来实施用于所发射和/或所接收信号的滤波器。可根据不同应用而使用数种不同类型的谐振器，例如薄膜体声谐振器(FBAR)、耦合式谐振器滤波器(SBAR)、堆叠式体声谐振器(SBAR)、双重体声谐振器(DBAR)及固态安装式谐振器(SMR)。

典型的声谐振器包括上电极、下电极、位于上下电极之间的压电材料、位于下电极下面的声反射结构以及位于声反射结构下面的衬底。通常将上电极、压电层、下电极三层材料在厚度方向上重叠的区域定义为谐振器的有效区域。当在电极之间施加一定频率的电压信号时，由于压电材料所具有的逆压电效应，有效区域内的上下电极之间会产生垂直方向传播的声波，声波在上电极与空气的交界面和下电极下的声反射结构之间来回反射并在一定频率下产生谐振。

实用新型内容

基于上述问题，本实用新型提供一种新型结构的谐振器和半导体器件。

本实用新型实施例的第一方面提供一种谐振器，包括：

衬底；

多层结构，形成于所述衬底上，所述多层结构由下至上依次包括下电极层、压电层和上电极层；

其中，在所述衬底和所述多层结构之间形成有腔体，所述腔体由所述衬底的上侧面和所述多层结构的下侧面围成，所述多层结构的下侧面与所述腔体对应部分的中部区域为平面，且中部区域的边缘与所述腔体边缘之间为圆滑过渡的平滑曲面，所述平滑曲面位于所述衬底的上侧面和所述平面之间。

可选的，所述平滑曲面包括圆滑过渡连接的第一曲面和第二曲面。

可选的，所述第一曲面的竖截面呈倒抛物线状，所述第二曲面的竖截面呈抛物线状，且第一曲面位于第二曲面之下。

可选的，所述平滑曲面各点的曲率小于第一预设值。

可选的，所述平滑曲面与所述衬底接触处的切面与所述衬底的夹角小于45 度。

可选的，所述衬底的上侧面与所述腔体对应的部分无突变。

可选的，所述腔体的高度为100纳米至2000纳米之间的任意值。

可选的，所述衬底为砷化镓衬底、碳化硅衬底、蓝宝石衬底、铌酸锂衬底、钽酸锂衬底和各种复合材料衬底中的任一种。

可选的，所述衬底为Si衬底。

本实用新型实施例的第二方面提供一种半导体器件，包括上述任一种谐振器。

采用上述技术方案所产生的有益效果在于：本实用新型实施例，通过在衬底和多层结构之间形成有腔体，腔体由衬底的上侧面和多层结构的下侧面围成，多层结构的下侧面与腔体对应部分的中部区域为平面，且中部区域的边缘与腔体边缘之间为圆滑过渡的平滑曲面，所述平滑曲面位于所述衬底的上侧面和所述平面之间，从而形成一种新型的谐振器结构，且具有较好的性能。

而且，本申请中腔体结构使得谐振器的制作工艺相对简单、难度较小，因此成品率较高、一致性较好。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例中的技术方案，下面将对实施例或现有技术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实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本实用新型实施例提供的谐振器的结构示意图；

图2是图1中A区域的放大示意图。

具体实施方式

为了使本实用新型所要解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本实用新型进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。

下面结合附图和具体实施方式对本实用新型作进一步详细的说明。

参见图1，本申请中的谐振器可以包括衬底100和多层结构200。多层结构200形成于所述衬底100上，所述多层结构200由下至上依次包括下电极层203、压电层202和上电极层201。其中，在所述衬底100和所述多层结构200之间形成有腔体300，所述腔体300由所述衬底100的上侧面和所述多层结构200 的下侧面围成，所述多层结构200的下侧面与所述腔体100对应部分的中部区域2031为平面，且中部区域2031的边缘与所述腔体300边缘之间为圆滑过渡的平滑曲面2032，所述平滑曲面2032位于所述衬底100的上侧面和所述平面 (中部区域2031对应的平面)之间。其中，平滑曲面2032能够保证谐振器腔体的性能，不发生突变。平滑曲面2032为多层结构200的下侧面的一部分。

上述谐振器，通过在衬底100和多层结构200之间形成有腔体300，腔体 300由衬底100的上侧面和多层结构200的下侧面围成，多层结构200的下侧面与腔体100对应部分的中部区域2031为平面，且中部区域2031的边缘与腔体300边缘之间为圆滑过渡的平滑曲面2032，所述平滑曲面2032位于所述衬底100的上侧面和所述平面之间，从而形成一种新型的谐振器结构，且具有较好的性能。

参见图2，一些实施例中，所述平滑曲面2032可以包括圆滑过渡连接的第一曲面20321和第二曲面20322。其中，圆滑过渡连接的第一曲面20321和第二曲面20322是指第一曲面20321和第二曲面20322之间连接处无突变，且第一曲面20321和第二曲面20322两者也为无突变的曲面，从而能够保证谐振器腔体的性能。其中，多层结构200是由很多个晶体组成的，无突变是指第一圆滑曲面处的各个晶体之间的间隙不应过大以影响谐振器的性能。

例如，所述第一曲面20321的竖截面可以呈倒抛物线状，所述第二曲面 20322的竖截面可以呈抛物线状，且第一曲面20321位于第二曲面20322之下。第一曲面20321和第二曲面20322圆滑连接。当然，第一曲面20321和第二曲面20322还可以为其他形状的曲面，能够达到平滑曲面2032处的各个晶体之间的间隙不影响谐振器的性能即可。

另外，所述衬底100的上侧面无突变。可选的，所述衬底100的上侧面为平面。

一些实施例中，对于平滑曲面2032整体是平滑的，可以为平滑曲面2032 各点的曲率小于第一预设值。对于第一预设值可以根据实际情况设定，以达到平滑曲面2032处的各个晶体之间的间隙不影响谐振器的性能的目的。为了保证多层结构力学特性和电学特性，过渡区域圆滑曲面的曲率要尽可能小，在牺牲层厚度一定的情况下，尽可能小的曲率要求过渡区长度增加，会增加当个谐振器的面积，因此要优化过渡区的曲率和过渡区长度。

优选的，腔体300的高度为100纳米至2000纳米之间的任意值。

一些实施例中，所述平滑曲面2032与所述衬底100接触处的切面与所述衬底100的夹角小于45度。在切面与所述衬底100的夹角小于45度时，能够使得谐振器具有更优的性能。

以上实施例中，衬底100可以为硅衬底，也可以为砷化镓衬底、碳化硅衬底、蓝宝石衬底、铌酸锂衬底、钽酸锂衬底和各种复合材料衬底中的任一种，对此不予限制。

相对于传统的薄膜体声谐振器(FBAR)、耦合式谐振器滤波器(SBAR)、堆叠式体声谐振器(SBAR)、双重体声谐振器(DBAR)及固态安装式谐振器 (SMR)，由上述谐振器制作方法制作出的谐振器，可以称为桥形体声波谐振器(BBAR)。

以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种谐振器，其特征在于，包括：

衬底；

多层结构，形成于所述衬底上，所述多层结构由下至上依次包括下电极层、压电层和上电极层；

其中，在所述衬底和所述多层结构之间形成有腔体，所述腔体由所述衬底的上侧面和所述多层结构的下侧面围成，所述多层结构的下侧面与所述腔体对应部分的中部区域为平面，且中部区域的边缘与所述腔体边缘之间为圆滑过渡的平滑曲面，所述平滑曲面位于所述衬底的上侧面和所述平面之间。

2.根据权利要求1所述的谐振器，其特征在于，所述平滑曲面包括圆滑过渡连接的第一曲面和第二曲面。

3.根据权利要求2所述的谐振器，其特征在于，所述第一曲面的竖截面呈倒抛物线状，所述第二曲面的竖截面呈抛物线状，且第一曲面位于第二曲面之下。

4.根据权利要求1所述的谐振器，其特征在于，所述平滑曲面各点的曲率小于第一预设值。

5.根据权利要求1所述的谐振器，其特征在于，所述平滑曲面与所述衬底接触处的切面与所述衬底的夹角小于45度。

6.根据权利要求1所述的谐振器，其特征在于，所述衬底的上侧面与所述腔体对应的部分无突变。

7.根据权利要求1所述的谐振器，其特征在于，所述腔体的高度为100纳米至2000纳米之间的任意值。

8.根据权利要求1至7任一项所述的谐振器，其特征在于，所述衬底为砷化镓衬底、碳化硅衬底、蓝宝石衬底、铌酸锂衬底、钽酸锂衬底中的任一种。

9.根据权利要求1至7任一项所述的谐振器，其特征在于，所述衬底为Si衬底。

10.一种半导体器件，其特征在于，包括权利要求1至9任一项所述的谐振器。