[发明专利]薄膜体声波谐振器和滤波器

说明书

本发明涉及半导体技术领域，公开了一种薄膜体声波谐振器和滤波器。该谐振器包括衬底；多层结构，形成于所述衬底上，所述多层结构由下至上依次包括下电极层、压电层和上电极层；其中，所述压电层包括掺杂多种稀土元素的压电材料，用以改进压电层的压电特性，在所述衬底和所述多层结构之间形成有腔体，所述腔体包括位于所述衬底上表面之下的下半腔体和超出所述衬底上表面并向所述多层结构突出的上半腔体。上述谐振器通过设置具有下半腔体和上半腔体的腔体，且下半腔体整体位于衬底上表面之下，上半腔体整体位于衬底上表面之上，从而形成一种新型的谐振器结构，且具有较好的性能。

技术领域

本发明涉及半导体技术领域，特别是涉及薄膜体声波谐振器和滤波器。

背景技术

谐振器可以用于各种电子应用中实施信号处理功能，例如，一些蜂窝式电话及其它通信装置使用谐振器来实施用于所发射和/或所接收信号的滤波器。薄膜体声波谐振器(Film Bulk Acoustic Resonator，FBAR)是最近几年来研究很热的一种采用MEMS技术实现的射频谐振器。它是制作在硅或砷化镓基片上，主要由金属电极/压电薄膜/金属电极构成的一种器件。在某些特定的频率下，FBAR器件表现出如石英晶体谐振器一样的谐振特性，因此可被搭建成振荡器或滤波器应用于现代通讯系统中。

薄膜体声波谐振器的结构以及压电薄膜的材料是决定该类谐振器性能的重要因素。

发明内容

基于上述技术现状，本发明提供一种新型结构的薄膜体声波谐振器，以及基于该谐振器的滤波器。

本发明实施例的第一方面提供一种薄膜体声波谐振器，包括：

衬底；

多层结构，形成于所述衬底上，所述多层结构由下至上依次包括下电极层、压电层和上电极层，所述压电层包括掺杂多种稀土元素的压电材料；

其中，在所述衬底和所述多层结构之间形成有腔体，所述腔体包括位于所述衬底上表面之下的下半腔体和超出所述衬底上表面并向所述多层结构突出的上半腔体。

可选的，所述下半腔体由底壁和第一侧壁围成，所述底壁整体与所述衬底表面平行，所述第一侧壁为由所述底壁边缘延伸至所述衬底上表面的第一圆滑曲面。

可选的，所述第一圆滑曲面包括圆滑过渡连接的第一曲面和第二曲面。

可选的，所述第一曲面的竖截面呈倒抛物线状，且位于所述底壁所在的平面之上；

所述第二曲面的竖截面呈抛物线状，且位于所述衬底上表面所在的平面之下。

可选的，所述第一圆滑曲面各点的曲率小于第一预设值。

可选的，所述上半腔体由所述多层结构的下侧面围成，所述多层结构与所述上半腔体对应的部分包括顶壁和第二侧壁围成，所述第二侧壁为由所述顶壁边缘延伸至所述衬底上表面的第二圆滑曲面。

可选的，所述第二圆滑曲面包括圆滑过渡连接的第三曲面和第四曲面。

可选的，所述第三曲面的竖截面呈抛物线状，且位于所述顶壁所在的平面之下；

所述第四曲面的竖截面呈倒抛物线状，且位于所述衬底上表面所在的平面之上。

可选的，所述第二圆滑曲面各点的曲率小于第二预设值。

可选的，所述顶壁无突变部分。

可选的，所述压电材料包括氮化铝。

可选的，所述稀土元素包括并入到所述氮化铝晶格内的至少两种稀土元素。

可选的，所述压电材料中每一种稀土元素的浓度小于10％。

可选的，所述压电材料中每一种稀土元素的浓度小于1％。