一种体声波谐振器及其制造方法与流程

本发明涉及半导体，尤其涉及一种体声波谐振器及其制造方法。

背景技术：

1、请参考图1，图1是现有技术中常见体声波谐振器的剖面示意图。如图所示，该体声波谐振器包括衬底10、叠层结构以及声反射结构。叠层结构从下至上依次包括下电极11、压电层12以及上电极13。声反射结构是刻蚀衬底10表面在叠层结构下方所形成的空腔14。其中，上电极13、压电层12以及下电极11在空腔14上方存在重叠区域。

2、体声波谐振器的工作原理如下：当体声波谐振器上下电极之间施加一定频率的电压信号时，由于压电层具有逆压电效应，所以前述重叠区域内的上下电极之间会产生沿压电层厚度方向传播的声波(即纵向声波)，该声波在上下电极与空气的交界面之间来回反射，以产生谐振。

3、理想情况下谐振应该只发生在体声波谐振器叠层结构位于空腔上方的重叠区域内，但实际中仍会存在部分声波从该重叠区域内泄露出去，导致体声波谐振器品质因数(即q值)的下降。因此，如何减少声波泄露以提高器件q值一直是本领域技术人员致力于解决的技术问题。

4、此外，针对于上述现有体声波谐振器来说，在叠层结构形成之前空腔14所在空间被牺牲材料所填充，在叠层结构形成之后利用腐蚀溶液通过释放通道将牺牲材料去除以形成空腔14。释放通道的形成以及腐蚀溶液的使用无形中增加了体声波谐振器制造成本以及工艺复杂度。

技术实现思路

1、为了克服现有技术中的上述缺陷，本发明提供了一种体声波谐振器的制造方法，该制造方法包括：

2、提供衬底并在该衬底上形成第一凹槽；

3、对所述第一凹槽进行填充以形成第一层结构，该第一层结构的材料具有在受热/受冷时体积收缩以及在受热/受冷结束后体积保持稳定的特性；

4、在所述衬底上形成下电极并在该下电极上形成第一框架结构，该第一框架结构包括第一凸起结构和/或第一凹陷结构；

5、在所述下电极上依次形成压电层和上电极，其中，所述上电极、所述压电层、所述下电极以及所述第一凹槽在器件厚度方向上存在重叠区域，所述第一框架结构位于所述重叠区域的边缘处；

6、该制造方法还包括：使所述第一层结构受热/受冷令其体积收缩，以在所述下电极下方形成第一空气隙。

7、根据本发明的一个方面，该制造方法中，在所述下电极上形成第一框架结构的步骤包括：在所述下电极上沉积第一光刻胶层并对该第一光刻胶层进行图形化以暴露所述下电极上表面待形成第一凹陷结构的第一区域，对所述第一区域进行刻蚀以形成第一凹陷结构，以及去除所述第一光刻胶层；和/或在所述下电极上形成第二光刻胶层并对该第二光刻胶层进行图形化以暴露所述下电极上表面待形成第一凸起结构的第二区域，在所述第二区域上形成第一凸起结构，以及去除所述第二光刻胶层。

8、根据本发明的另一个方面，该制造方法中，在所述下电极上形成压电层之后该制造方法还包括：对所述压电层上表面与待形成连接部相对应的第三区域进行刻蚀以形成第二凹槽，并在该第二凹槽内形成第二层结构，该第二层结构的上表面高于所述压电层的上表面；在形成所述上电极的同时该制造方法还包括：形成所述连接部，其中，所述连接部与所述上电极连接且位于所述第二层结构上方；该制造方法还包括：使所述第二层结构受热/受冷令其体积收缩，以在所述连接部下方形成第二空气隙。

9、根据本发明的又一个方面，该制造方法中，所述第二层结构受热/受冷后其上表面与所述压电层上表面齐平；或所述第二层结构受热/受冷后其上表面高于所述压电层上表面；或所述第二层结构受热/受冷后其上表面低于所述压电层上表面。

10、根据本发明的又一个方面，该制造方法中，所述连接部包括桥部和/或翼部。

11、根据本发明的又一个方面，该制造方法中，所述连接部靠近所述上电极的区域其上表面呈阶梯形状。

12、根据本发明的又一个方面，该制造方法中，在形成所述上电极之后，该制造方法还包括：在所述上电极上形成位于所述重叠区域边缘处的第二框架结构，其中，所述第二框架结构包括第二凸起结构和/或第二凹陷结构。

13、相应地，本发明还提供了一种体声波谐振器，该体声波谐振器包括：

14、衬底，该衬底上形成有第一凹槽；

15、下电极、压电层以及上电极，该下电极、压电层以及上电极依次形成在所述衬底上，其中，所述下电极、所述压电层、所述上电极以及所述第一凹槽在器件厚度方向上存在重叠区域；

16、第一框架结构，该第一框架结构形成在所述下电极上且位于所述重叠区域的边缘处，其中，所述第一框架结构包括第一凸起结构和/或第一凹陷结构；

17、受热/受冷后的第一层结构以及第一空气隙，该受热/受冷后的第一层结构位于所述第一凹槽内，该第一空气隙位于所述受热/受冷后的第一层结构和所述下电极之间，其中，所述第一层结构的材料具有在受热/受冷时体积收缩以及在受热/受冷结束后体积保持稳定的特性，所述第一空气隙是由所述第一层结构受热/受冷后体积收缩所形成的。

18、根据本发明的一个方面，该体声波谐振器还包括：连接部，该连接部与所述上电极连接；第二凹槽，该第二凹槽形成在所述压电层上表面与所述连接部相对应的位置上；受热/受冷后的第二层结构以及第二空气隙，该受热/受冷后的第二层结构位于所述第二凹槽内，该第二空气隙位于所述受热/受冷后的第二层结构和所述连接部之间，其中，所述连接部位于所述第二凹槽上方部分其下表面高于所述压电层的上表面，所述第二层结构的材料具有在受热/受冷时体积收缩以及在受热/受冷结束后体积保持稳定的特性，所述第二空气隙是由所述第二层结构受热/受冷后体积收缩所形成的。

19、根据本发明的另一个方面，该体声波谐振器中，所述第二层结构受热/受冷后其上表面与所述压电层上表面齐平；或所述第二层结构受热/受冷后其上表面高于所述压电层上表面；或所述第二层结构受热/受冷后其上表面低于所述压电层上表面。

20、根据本发明的又一个方面，该体声波谐振器中，所述连接部包括桥部和/或翼部。

21、根据本发明的又一个方面，该体声波谐振器中，所述连接部靠近所述上电极的区域其上表面呈阶梯形状。

22、根据本发明的又一个方面，该体声波谐振器还包括第二框架结构，该第二框架结构形成在所述上电极上且位于所述重叠区域的边缘处，其中，所述第二框架结构包括第二凸起结构和/或第二凹陷结构。

23、本发明所提供的体声波谐振器及其制造方法，一方面在下电极上表面形成框架结构，该框架结构包括凸起结构和/或凹陷结构，位于上电极、压电层、下电极以及衬底凹槽在器件厚度方向上的重叠区域的边缘处。框架结构的存在可以有效减少声波的泄露，从而有效提高体声波谐振器的q值。另一方面，体声波谐振器中下电极下方的空气隙是利用填充在衬底凹槽中的第一层结构受热/受冷后体积发生收缩释放出空间所形成。由于既无需释放通道也无需腐蚀溶液，所以相较于现有技术来说，很明显实施本发明更有利于降低体声波谐振器的制造成本以及工艺复杂度。

技术特征：

1.一种体声波谐振器的制造方法，该制造方法包括：

2.根据权利要求1所述的制造方法，其中，在所述下电极上形成第一框架结构的步骤包括：

3.根据权利要求1或2所述的制造方法，其中：

4.根据权利要求3所述的制造方法，其中：

5.根据权利要求3所述的制造方法，其中，所述连接部包括桥部和/或翼部。

6.根据权利要求5所述的制造方法，其中，所述连接部靠近所述上电极的区域其上表面呈阶梯形状。

7.根据权利要求1所述的制造方法，在形成所述上电极之后，该制造方法还包括：

8.一种体声波谐振器，该体声波谐振器包括：

9.根据权利要求8所述的体声波谐振器，该体声波谐振器还包括：

10.根据权利要求9所述的体声波谐振器，其中：

11.根据权利要求9所述的体声波谐振器，其中，所述连接部包括桥部和/或翼部。

12.根据权利要求11所述的体声波谐振器，其中，所述连接部靠近所述上电极的区域其上表面呈阶梯形状。

13.根据权利要求8至12中任一项所述的体声波谐振器，该体声波谐振器还包括：

技术总结
本发明提供了一种体声波谐振器的制造方法，包括：提供衬底并在该衬底上形成第一凹槽；对第一凹槽进行填充以形成第一层结构，第一层结构的材料具有在受热/受冷时体积收缩以及在受热/受冷结束后体积保持稳定的特性；在衬底上形成下电极并在该下电极上形成第一框架结构，该第一框架结构包括第一凸起结构和/或第一凹陷结构；在下电极上依次形成压电层和上电极，其中，上电极、压电层、下电极以及第一凹槽在器件厚度方向上方存在重叠区域，第一框架结构位于重叠区域的边缘处；使第一层结构受热/受冷令其体积收缩，以在下电极下方形成第一空气隙。本发明还提供一种体声波谐振器。本发明利于提升体声波谐振器的Q值以及简化体声波谐振器的制造工艺。

技术研发人员：王宇航,赖志国,杨清华
受保护的技术使用者：苏州汉天下电子有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/13