一种在布拉格反射层内集成无源电路的固态装配型谐振器

1.本技术涉及谐振器的技术领域，尤其涉及一种在布拉格反射层内集成无源电路的固态装配型谐振器。


背景技术：

2.5g分为低频(450mhz-6000mhz)和高频(24250mhz-52600mhz)部分，由于5g低频段易于实现，所以许多国家都把实现5g低频段的应用和覆盖作为第一目标，同时在加紧5g高频段的应用研究。当前各大运营商使用的频谱也属于低频范围，但随着5g网络的进一步发展和逐渐覆盖，频段数会继续增加。在频段越来越拥挤的发展趋势之下，移动通信市场市场对于高频乃至超高频的滤波器频段的需求逐渐增加，对压电谐振器的性能提出了新的要求。
3.然而，市场上目前的谐振器普遍频率较低，或者频率高但带宽较大，无法满足频段要求，因此需要对带宽以及频率做出相应的调整。目前有两种方法，一种是从器件结构上入手，通过扫描蚀刻圆晶的方法，但这种方法工艺繁琐且加工难度大；另一种需要借助外部无源电路对于带宽以及频率进行调整优化，但外部电路导致整个滤波器模块体积更大，无法满足芯片的小体积集成需求。
4.本技术提出一种在布拉格反射层内集成无源电路的固态装配型谐振器，意在解决谐振器与电路集成过程工艺繁琐、成本高等缺点，在优化谐振器性能的同时减小器件体积，制作工艺较为简单，良品率高。


技术实现要素：

5.有鉴于此，本技术提供一种在布拉格反射层内集成无源电路的固态装配型谐振器，能够解决谐振器调频过程复杂的问题和实现器件的小体积低功耗的问题。
6.本技术提供一种在布拉格反射层内集成无源电路的固态装配型谐振器，包括声波谐振器、布拉格反射层和无源电路器件，所述无源电路器件集成在布拉格反射层内；
7.其中，所述无源电路器件与谐振器电性连接。
8.可选地，所述布拉格反射层由高声阻抗和低声阻抗的两种材料交替堆叠而成。
9.这里，采用包括钨、铝、钛、钼、四氮化三硅、二氧化硅中的高、低声阻抗材料，其中一种声阻抗材料需为金属材料。
10.可选地，所述声波谐振器包括依次叠置的顶电极、压电薄膜和底电极。
11.以此，这几层结构构成了由顶电极-压电薄膜-底电极的“三明治”。
12.可选地，所述电性连接为金属化过孔连接。
13.以此，通过金属化过孔连接，实现了无源电路对谐振器的性能进行优化，实现频率、带宽调整和阻抗匹配等功能。
14.可选地，所述声波谐振器为薄膜体声波谐振器(fbar)、声表面波谐振器(saw)、兰姆波谐振器(lwr)或横向激励体声波谐振器(xbar)。
15.可选地，所述无源电路器件为电容、电感、电阻的无源电路器件。
16.所述无源器件与谐振器的连接可以是串联、并联或两者结合的更为复杂的连接方式。
17.本技术具有以下有益效果：通过集成无源电路优化谐振器性能，调整谐振器频率和带宽，实现阻抗匹配。无源电路设计在布拉格反射层内，能够有效提高系统的集成度。
18.通过金属化导电通孔实现谐振器与无源电路内部，甚至谐振器与谐振器的连接，相较于传统的pcb无源电路，本发明通过单片集成的方式可以降低电路与谐振器之间连接线的长度，从而减少接线的寄生和损耗，提高系统的可靠性，有效降低芯片体积，满足高频滤波器频段和性能的需求。
附图说明
19.下面结合附图，通过对本技术的具体实施方式详细描述，将使本技术的技术方案及其它有益效果显而易见。
20.图1是本技术经过沉积两层交替的高低声阻抗材料的晶圆衬底剖面图；
21.图2是本技术经过刻蚀工艺进行图案化后的晶圆剖面图；
22.图3是本技术继续沉积一层布拉格反射层后的剖面图；
23.图4是本技术在电容所在区域上部刻蚀形成空腔后的剖面图；
24.图5是本技术在电容部位空腔处沉积介质材料后的剖面图；
25.图6是本技术继续沉积两层交替的高低声阻抗材料后的剖面图；
26.图7是本技术继续沉积交替的高低声阻抗材料形成完整的布拉格反射栅后的剖面图；
27.图8是本技术在电感部位打通导电通道后的剖面图；
28.图9是本技术在电感部位接入接地电极并沉积形成谐振器的底部电极和压电层后的剖面图；
29.图10是本技术在电容部位打通导电通道后的剖面图；
30.图11是本技术在电容部位接入接地电极并沉积形成谐振器顶部电极后的剖面图。
31.其中，图中元件标识如下：
32.1-载体圆晶及布拉格反射栅；2-无源电路器件；3-声波谐振器；
33.101-载体晶圆；102-高声阻抗材料；103-低声阻抗材料；
34.201-刻蚀形成的电感部分部分结构，202-刻蚀形成的空腔以填充电容介质材料；203-电容部位的介质材料；204-导电通道；205-电感部位的底电极；206-电容部位的接地电极；
35.301-谐振器的顶部电极；302-谐振器的压电材料；303-谐振器的底部电极。
具体实施方式
36.下面将结合本技术实施例中的附图，对本技术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技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本技术中的实施例，本领域技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本技术保护的范围。
37.在本技术的描述中，需要理解的是，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个所述特征。在本技术的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。
38.在本技术的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接或可以相互通讯；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本技术中的具体含义。
39.下文的公开提供了许多不同的实施方式或例子用来实现本技术的不同结构。为了简化本技术的公开，下文中对特定例子的部件和设置进行描述。当然，它们仅仅为示例，并且目的不在于限制本技术。此外，本技术可以在不同例子中重复参考数字和/或参考字母，这种重复是为了简化和清楚的目的，其本身不指示所讨论各种实施方式和/或设置之间的关系。此外，本技术提供了的各种特定的工艺和材料的例子，但是本领域普通技术人员可以意识到其他工艺的应用和/或其他材料的使用。
40.本实施例提供了一种在布拉格反射层内集成无源电路的固态装配型谐振器，如图1-9所示，包括：载体圆晶及布拉格反射栅1、无源电路器件2、声波谐振器3。
41.参考图1，在载体晶圆上沉积两层交替的低/高声阻抗材料，其中一种材料为金属材料，下面以103为金属材料为例对本发明进行具体说明。
42.参考图2，在图1形成的阻抗层上进行图案化，形成布拉格反射层、制备无源器件(电容、电感、电阻等)的底层结构，同时通过图案化金属实现无源电路内部的复杂电气连接。
43.参考图3，在图2基础上继续沉积布拉格反射层。
44.参考图4，通过刻蚀在声阻抗层102的顶层电容所在的区域刻蚀空腔，用于填充电容所需要的介质材料。
45.参考图5，在图4刻蚀的空腔处填充电容所需介质材料，可以通过改变介质材料，电容的顶底电极的面积，实现精确的容值匹配。
46.参考图6，继续沉积布拉格反射层形成两层结构，对阻抗层进行图案化，形成布拉格反射层、无源器件(电容、电感、电阻等)的部分结构。
47.参考图7，继续沉积布拉格反射层并经过一系列的mems加工工艺形成如图7所示中的完整的布拉格反射栅结构。可以适当增加层叠的层数，从而达到更好的反射效果。
48.参考图8，通过导电通道204连通电感器件的顶电极和底电极，分别用于连接谐振器的底部电极301和电感器件的接地电极205。
49.参考图9，利用导电通道204将电感器件的两端引出到布拉格反射层表面，方便后续工艺中谐振器和无源电路的的连接。在布拉格反射层之上沉积一层金属材料并进行图案化形成谐振器的底电极301，无源器件中电感的引出电极205，同也实现无源电路与谐振器的无源电路内部复杂的电气连接，该金属材料可以选择mo、al等金属材料。金属化之后在谐振器顶电极之上沉积谐振器的压电层302，压电层可以选用aln、scaln等材料。
50.参考图10，通过导电通道204连通电容器件的两端，方便后续电容器件与谐振器之
间的电气连接。
51.特别地，所述布拉格反射栅是由高低声阻抗材料102、103交替堆叠的周期性结构，其中堆叠顺序可以是102高声阻抗材料、103低声阻抗材料，或102低声阻抗材料、103高声阻抗材料，特别地，其中一层为金属材料，另一层为非金属材料所述声阻抗材料有多种选择，可以是钨、铝、钛、钼、四氮化三硅、二氧化硅等。
52.以上所述，仅为本技术较佳的具体实施方式，但本技术的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本技术揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本技术的保护范围之内。