[发明专利]薄膜体声波谐振器及其制作方法、滤波器

说明书

本公开提供了一种薄膜体声波谐振器及其制作方法、滤波器；其中，该薄膜体声波谐振器包括：第一衬底和形成于该第一衬底上的压电堆叠结构，该压电堆叠结构具有一第一接触孔和一第二接触孔；以及第二衬底，其具有一第一凸部和一第二凸部；其中，所述第二衬底的第一凸部和第二凸部分别与所述压电堆叠结构的第一接触孔和第二接触孔键合，且在所述第二衬底和压电堆叠结构之间形成第一空气腔。本公开薄膜体声波谐振器及其制作方法、滤波器，避免了复杂的CMP工艺，避免了牺牲材料释放技术，降低了器件制作难度和生产成本，提升了体声波谐振器的可靠性。

技术领域

本公开属于无线通讯技术领域，更具体地涉及一种薄膜体声波谐振器及其制作方法、滤波器。

背景技术

随着无线通讯技术的发展，人们对于数据传输速度的要求也越来越高，频谱资源越来越拥挤。为了满足人们对数据率的需求，必须充分利用频谱，因此一部手机必须能够覆盖很宽的频带范围，这样在人群拥挤的情况下不同人的设备才能够分配到足够的频谱带宽。同时，从4G开始还使用了载波聚合技术，使得一台设备可以同时利用不同的载波频谱传输数据。另一方面，为了在有限的带宽内支持足够的数据传输率，通信协议变得越来越复杂，因此对于射频系统的各种性能也提出了严格的需求。

射频滤波器作为射频前端模块中的重要组成部分，可以将通信频谱外的干扰和噪声滤除以满足射频系统和通讯协议对于信噪比的需求。随着通信协议的复杂，对滤波器的性能要求越来越高、滤波器的设计越来愈有挑战性。另外，随着手机需要支持的频带数目不断上升，由于每一个频带都需要有自己的滤波器，因此一款手机中需要用到的滤波器数量也在不断上升。通常现有一款4G手机中的需要用到的滤波器数量可达30余个。

目前，射频滤波器最主流的实现方式是声表面波(SAW：Surface Acoustic Wave)器件和体声波(BAW：Bulk Acoustic Wave)器件。

SAW由于其结构简单，制作成本低而得到了广泛的应用。但因其工作频率与电极线宽成反比，在工作频率超过2GHz时，其电极线宽将会小于0.5um，这会导致SAW器件品质因数和功率承受能力下降，因此，SAW 器件不适用于高频应用。

BAW滤波器不同于SAW滤波器，BAW滤波器内的声波垂直传播，其频率与薄膜的厚度成反比，理论上可以满足20GHz以内的通讯要求。因此，随着4G的普及以及5G的试运行，BAW滤波器的应用将会越来越广泛。

体声波谐振器是组成体声波滤波器的基本组件，通过将不同的体声波谐振器级联，就可以制作成不同性能的体声波滤波器，以满足不同的市场需求。

Qorvo美国公司利用多层薄膜制作布拉格反射层，在布拉格反射层上方制作体声波谐振器。通过布拉格反射层将声波能量限制在器件结构中。该方法一方面需要增加多层薄膜工艺，工艺复杂度高，设计难度大，另一方面会有少量声波能量泄露进入衬底，从而影响器件的品质因数Q。

US7802349B2美国专利提出了一种使用牺牲材料形成空腔制作空气隙型体声波谐振器的方法。该方法需要引入化学机械抛光(CMP：Chemical Mechanical Polish)技术和牺牲层释放技术，工艺复杂度高，材料的选择具有局限性，并且会影响器件的可靠性。

CN104767500A中国发明专利提出了一种使用制备衬底形成空腔制作空气隙型体声波谐振器的方法。该方法需要利用临时键合工艺，对衬底材料选择具有局限性，制作工艺复杂，并且在薄膜转移过程中可能会损坏器件结构，从而影响良率。

总的来说，现有技术主要存在以下技术缺陷：

(1)在制作过程中，需要采用CMP技术，工艺复杂、设备昂贵、制作成本高。

(2)牺牲材料释放工艺要求衬底及器件所用的材料必须不溶于释放化学药液中。

(3)牺牲材料释放过程会导致器件长时间暴露在化学药液中，影响器件可靠性。