薄膜体声波谐振器及滤波器的制作方法

本技术涉及半导体制造，特别涉及一种薄膜体声波谐振器以及一种薄膜体声波滤波器。

背景技术：

1、随着无线通信的快速发展，信道变得越来越拥挤，对射频前端电路提出了更高的要求，特别是高频段的滤波器市场越来越大。薄膜体声波滤波器具有功率损耗低、带外抑制好、q值高、矩形系数高等特点，正逐渐成为滤波器市场的主流。

2、薄膜体声波滤波器主要包括多个薄膜体声波谐振器，现有薄膜体声波谐振器主体结构为底电极-压电层-顶电极层叠的三明治结构，压电层一般采用磁控溅射沉积aln(氮化铝)等压电材料制备，可通过在aln等压电材料中掺杂sc(钪)等元素的方法提高其机电耦合系数，进一步提高器件性能。

3、然而，通过磁控溅射制备的压电层内应力(stress)是不均匀的，尤其是掺杂sc等元素的aln片内应力范围(stress range)会更大，可达到200mpa～500mpa，应力分布直接影响机电耦合系数分布，从而影响片内器件性能均匀性。应力过大甚至会导致掺杂元素析出、产生裂纹(crack)等问题。

4、而且谐振不只会发生在底电极及顶电极之间的有效区，有效区边缘处存在横向声波泄露，这将导致器件性能的损失。

技术实现思路

1、本实用新型的目的在于提供一种薄膜体声波谐振器及滤波器，能够降低片内应力不均匀性，有效改善机电耦合系数分布，提高器件性能分布均匀性，提升良率。

2、为解决上述技术问题，本实用新型提供一种薄膜体声波谐振器，包括：衬底，由下至上依次位于所述衬底上的底电极、压电层与顶电极，其中，在所述压电层与所述底电极或所述顶电极之间设置有应力调节层，所述应力调节层的应力分布与所述压电层的应力分布相反。

3、可选的，所述谐振器还包括框架层，所述框架层在所述衬底的厚度方向上的投影覆盖所述底电极的边缘区域；所述框架层位于所述压电层与所述应力调节层之间，或/和，所述框架层位于所述顶电极与靠近所述顶电极的所述压电层或所述应力调节层之间。

4、可选的，所述框架层的材料为高声阻抗材料。

5、可选的，所述框架层的材料为氧化物。

6、可选的，所述框架层为空腔。

7、可选的，所述应力调节层的材料为压电材料。

8、可选的，所述应力调节层的材料为氮化铝、氧化锌、铌酸锂或锆钛酸铅。

9、可选的，所述压电层的厚度为所述应力调节层的厚度为0.5所述框架层的厚度为

10、可选的，所述谐振器还包括空腔，所述空腔设置于所述衬底与所述底电极之间。

11、相应的，本实用新型还提供一种薄膜体声波滤波器，包括如上所述的薄膜体声波谐振器。

12、与现有技术相比，本实用新型提供的薄膜体声波谐振器及滤波器中，在压电层与底电极或顶电极之间设置有应力调节层，所述应力调节层的应力分布与所述压电层的应力分布相反，从而有效降低片内应力不均匀性，改善机电耦合系数分布，提高器件性能分布均匀性，提升良率。

13、进一步的，在压电层与应力调节层之间设置框架层，或者在顶电极与靠近所述顶电极的压电层或应力调节层之间设置框架层，所述框架层在衬底的厚度方向上的投影覆盖底电极的边缘区域，从而有效提高有效区边界的声阻抗，减小侧向声波泄露、抑制寄生横波，可实现更好的器件性能。

14、进一步的，在压电层与应力调节层之间设置框架层，或者在顶电极与靠近所述顶电极的压电层或应力调节层之间设置框架层，所述框架层在衬底的厚度方向上的投影覆盖底电极的边缘区域，且所述框架层为空腔，空气声阻抗更高，对侧向声波泄露的抑制作用更好，进一步提高器件性能。

15、更进一步的，在压电层与应力调节层之间设置一层框架层，在顶电极与靠近所述顶电极的所述压电层或所述应力调节层之间设置另一层框架层，双层框架层对侧向声波泄露的抑制作用会更好；同时，两层所述框架层都可以为空腔，从而更进一步提高对侧向声波泄露的抑制作用，更进一步提高器件性能。

技术特征：

1.一种薄膜体声波谐振器，其特征在于，包括：衬底，由下至上依次位于所述衬底上的底电极、压电层与顶电极，其中，在所述压电层与所述底电极或所述顶电极之间设置有应力调节层，所述应力调节层的应力分布与所述压电层的应力分布相反。

2.根据权利要求1所述的薄膜体声波谐振器，其特征在于，所述谐振器还包括框架层，所述框架层在所述衬底的厚度方向上的投影覆盖所述底电极的边缘区域；所述框架层位于所述压电层与所述应力调节层之间，或/和，所述框架层位于所述顶电极与靠近所述顶电极的所述压电层或所述应力调节层之间。

3.根据权利要求2所述的薄膜体声波谐振器，其特征在于，所述框架层的材料为高声阻抗材料。

4.根据权利要求3所述的薄膜体声波谐振器，其特征在于，所述框架层的材料为氧化物。

5.根据权利要求2所述的薄膜体声波谐振器，其特征在于，所述框架层为空腔。

6.根据权利要求1所述的薄膜体声波谐振器，其特征在于，所述应力调节层的材料为压电材料。

7.根据权利要求6所述的薄膜体声波谐振器，其特征在于，所述应力调节层的材料为氮化铝、氧化锌、铌酸锂或锆钛酸铅。

8.根据权利要求2所述的薄膜体声波谐振器，其特征在于，所述压电层的厚度为所述应力调节层的厚度为所述框架层的厚度为

9.根据权利要求1-8任一项所述的薄膜体声波谐振器，其特征在于，所述谐振器还包括空腔，所述空腔设置于所述衬底与所述底电极之间。

10.一种薄膜体声波滤波器，其特征在于，包括如权利要求1～9中任一项所述的薄膜体声波谐振器。

技术总结
本技术提供一种薄膜体声波谐振器及滤波器，所述谐振器包括：衬底，由下至上依次位于所述衬底上的底电极、压电层与顶电极，其中，在所述压电层与所述底电极或所述顶电极之间设置有应力调节层，所述应力调节层的应力分布与所述压电层的应力分布相反。本技术中，在压电层与底电极或顶电极之间设置应力调节层，所述应力调节层的应力分布与所述压电层的应力分布相反，从而有效降低片内应力不均匀性，改善机电耦合系数分布，提高器件性能分布均匀性，提升良率。

技术研发人员：邵志龙,蔡敏豪,王冲
受保护的技术使用者：绍兴中芯集成电路制造股份有限公司
技术研发日：20230926
技术公布日：2024/4/24