声表面波谐振装置及其形成方法、滤波装置与流程

本发明涉及半导体，具体而言，本发明涉及声表面波谐振装置及其形成方法、滤波装置。

背景技术：

1、无线通信设备的射频(radio frequency，rf)前端芯片包括：功率放大器(poweramplifier，pa)、天线开关、rf滤波器、多工器(multiplexer，包括双工器，duplexer)和低噪声放大器(low noise amplifier，lna)等。

2、声表面波(surface acoustic wave，saw)谐振器的品质因数值(q值)较高，由saw谐振器制作成低插入损耗、高带外抑制的rf滤波器，即saw滤波器，是目前手机、基站等无线通信设备使用的主流rf滤波器。其中，q值是谐振器的品质因数值，定义为中心频率除以谐振器3db带宽。由于saw滤波器的工作频率对温度较为敏感，具有频率随工作温度漂移的特性，且5g时代射频终端的滤波器频段进一步扩展，saw滤波器难以满足性能要求。因此，提高声表面波器件的温度稳定性、降低温度对工作频率的影响，具备温度稳定性的saw滤波器成为发展所需。

3、常见的用以改善saw谐振器温度稳定性的方式是在负声速温度系数(tcv：temperature coefficient of velocity)的钽酸锂(litao3)、铌酸锂(linbo3)压电基底上沉积一层正声速温度系数(tcv)的温度补偿材料，如二氧化硅(sio2)，以此来抑制由于温度变化引起的频率漂移，形成温度补偿tc(temperature compensated)-saw谐振器。

4、然而，现有的tc-saw仍存在技术问题有待改善。

技术实现思路

1、本发明实施例提供一种声表面波谐振装置及其形成方法，在谐振装置的电极结构上设置电极保护层，从而提高声表面波谐振装置的良率及可靠性。

2、本发明实施例提供一种声表面波谐振装置，包括：压电基底；电极结构，位于所述压电基底上；电极保护层，位于所述压电基底上，所述电极保护层覆盖所述电极结构；温度补偿层，位于所述压电基底上方，所述温度补偿层覆盖所述电极保护层，其中，基于大于100w的偏压电源功率形成所述温度补偿层。

3、在一些实施例中，所述温度补偿层位于所述电极结构上方的表面平坦。

4、在一些实施例中，所述电极结构包括多个电极条，所述电极条包括：第一金属层，位于所述压电基底上，其中，所述第一金属层的材料包括：钼、钨或铝。

5、在一些实施例中，所述电极条还包括：第二金属层，位于所述第一金属层上，其中，所述第二金属层的材料包括铝或铝合金。

6、在一些实施例中，所述电极条还包括：第三金属层，位于所述第二金属层上，其中，所述第三金属层的材料包括钼、钛或钛合金。

7、在一些实施例中，所述电极保护层覆盖所述电极结构的顶部表面及侧表面。

8、在一些实施例中，所述电极保护层还覆盖所述压电基底的上表面，所述温度补偿层位于所述电极保护层上。

9、在一些实施例中，所述电极保护层的材料包括：多晶硅、氧化硅、氮化硅、氮氧化硅和氧化铝中的一种或多种。

10、在一些实施例中，氧化硅的硅原子数量和氧原子数量之比大于1：1.8。

11、在一些实施例中，氮化硅的硅原子数量和氮原子数量之比大于3.2：3.8。

12、在一些实施例中，氮氧化硅的硅原子数量、氧原子数量和氮原子数量之比大于1：x：y，其中，2x+3y＜4。

13、在一些实施例中，氧化铝的铝原子数量和氧原子数量之比大于2.2∶2.8且小于1。

14、在一些实施例中，所述电极保护层包括第一电极保护子层，位于所述压电基底上，所述第一电极保护子层覆盖所述电极结构；第二电极保护子层，位于所述第一电极保护子层上。

15、在一些实施例中，所述电极保护层的厚度范围为10纳米至50纳米。

16、本发明实施例还提供一种滤波装置，包括：上述实施例其中之一所述的声表面波谐振装置。

17、本发明实施例还提供一种声表面波谐振装置形成方法，包括：提供压电基底；形成电极结构，位于所述压电基底上；形成电极保护层，位于所述压电基底上，覆盖所述电极结构；形成温度补偿层，位于所述压电基底上方，所述温度补偿层覆盖所述电极保护层；其中，基于大于100w的偏压电源功率形成所述温度补偿层。

18、在一些实施例中，形成电极结构包括形成多个电极条，形成所述电极条包括：形成第一金属层，位于所述压电基底上。在一些实施例中，形成所述电极条还包括：形成第二金属层，位于所述第一金属层上。在一些实施例中，形成所述电极条还包括：形成第三金属层，位于所述第二金属层上。

19、在一些实施例中，形成所述电极保护层包括：形成第一电极保护子层及第二电极保护子层，所述第一电极保护子层位于所述压电基底上，覆盖所述电极结构，所述第二电极保护子层位于所述第一电极保护子层上。

20、需要说明的是，在电极结构与温度补偿层之间设置电极保护层，可以在基于大于100w的偏压电源功率形成温度补偿层时，避免高能离子直接轰击电极结构，造成电极结构的损伤，从而提高声表面波谐振装置的良率及可靠性。

21、此外，采用较高偏压电源功率，沉积过程中会处于较高温(＞200℃)状态，电极条包括第一金属层、第二金属层及第三金属层，其中，第二金属层的材料包括铝，第三金属层的材料包括钼、钛或钛合金，可以抑制较高温状态下的铝析出，从而避免电极条出现小丘或凹陷，从而提高声表面波谐振装置的良率及可靠性。

22、此外，当电极保护层的材料包括氮化硅，谐振装置的寄生模态横向剪切(shearhorizontal，sh)波相对主模态瑞利波的波速会有升高，从而使sh波对于滤波装置通带差损的影响减小，提高滤波性能。

23、此外，当电极保护层的材料包括多晶硅、特定原子数量比例的氧化硅、特定原子数量比例的氮化硅、特定原子数量比例的氮氧化硅或特定原子数量比例的氧化铝，电极保护层具有导电性，从而可以释放静电荷，避免压电基底热释电效应造成的静电放电现象。

24、此外，电极条包括第一金属层和第二金属层，其中，第二金属层的材料包括铝合金，例如铝铜合金、铝镁铜合金，可以抑制电迁移，从而提高声表面波谐振装置电极结构的可靠性。

技术特征：

1.一种声表面波谐振装置，其特征在于，包括：

2.根据权利要求1所述的声表面波谐振装置，其特征在于，所述温度补偿层位于所述电极结构上方的表面平坦。

3.根据权利要求1所述的声表面波谐振装置，其特征在于，所述电极结构包括多个电极条，所述电极条包括：第一金属层，位于所述压电基底上，其中，所述第一金属层的材料包括：钼、钨或铝。

4.根据权利要求3所述的声表面波谐振装置，其特征在于，所述电极条还包括：第二金属层，位于所述第一金属层上，其中，所述第二金属层的材料包括铝或铝合金。

5.根据权利要求4所述的声表面波谐振装置，其特征在于，所述电极条还包括：第三金属层，位于所述第二金属层上，其中，所述第三金属层的材料包括钼、钛或钛合金。

6.根据权利要求1所述的声表面波谐振装置，其特征在于，所述电极保护层覆盖所述电极结构的顶部表面及侧表面。

7.根据权利要求1所述的声表面波谐振装置，其特征在于，所述电极保护层还覆盖所述压电基底的上表面，所述温度补偿层位于所述电极保护层上。

8.根据权利要求1所述的声表面波谐振装置，其特征在于，所述电极保护层的材料包括：多晶硅、氧化硅、氮化硅、氮氧化硅和氧化铝中的一种或多种。

9.根据权利要求8所述的声表面波谐振装置，其特征在于，氧化硅的硅原子数量和氧原子数量之比大于1：1.8。

10.根据权利要求8所述的声表面波谐振装置，其特征在于，氮化硅的硅原子数量和氮原子数量之比大于3.2：3.8。

11.根据权利要求8所述的声表面波谐振装置，其特征在于，氮氧化硅的硅原子数量、氧原子数量和氮原子数量之比大于1：x：y，其中，2x+3y＜4。

12.根据权利要求8所述的声表面波谐振装置，其特征在于，氧化铝的铝原子数量和氧原子数量之比大于2.2：2.8且小于1。

13.根据权利要求1所述的声表面波谐振装置，其特征在于，所述电极保护层包括第一电极保护子层，位于所述压电基底上，所述第一电极保护子层覆盖所述电极结构；第二电极保护子层，位于所述第一电极保护子层上。

14.根据权利要求1所述的声表面波谐振装置，其特征在于，所述电极保护层的厚度范围为10纳米至50纳米。

15.一种声表面波谐振装置的形成方法，其特征在于，包括：

16.根据权利要求15所述的声表面波谐振装置的形成方法，其特征在于，形成电极结构包括形成多个电极条，形成所述电极条包括形成第一金属层，位于所述压电基底上。

17.根据权利要求16所述的声表面波谐振装置的形成方法，其特征在于，形成所述电极条还包括：形成第二金属层，位于所述第一金属层上。

18.根据权利要求17所述的声表面波谐振装置的形成方法，其特征在于，形成所述电极条还包括：形成第三金属层，位于所述第二金属层上。

19.根据权利要求15所述的声表面波谐振装置的形成方法，其特征在于，形成所述电极保护层包括：形成第一电极保护子层及第二电极保护子层，所述第一电极保护子层位于所述压电基底上，覆盖所述电极结构，所述第二电极保护子层位于所述第一电极保护子层上。

20.一种滤波装置，其特征在于，包括：如权利要求1至14其中之一所述的声表面波谐振装置。

技术总结
一种声表面波谐振装置的形成方法，包括：提供压电基底；形成电极结构，位于压电基底上；形成电极保护层，位于压电基底上，覆盖电极结构；形成温度补偿层，位于压电基底上方，温度补偿层覆盖电极保护层；其中，基于大于100W的偏压电源功率形成温度补偿层。本发明实施例通过在谐振装置的电极结构上设置电极保护层，从而提高声表面波谐振装置的良率及可靠性。

技术研发人员：黄烜,徐流龙,路园园,孙志伟
受保护的技术使用者：常州承芯半导体有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/15