[发明专利]一种薄膜体声波谐振器及其制造方法

说明书

本发明公开了一种薄膜体声波谐振器及其制造方法，其中薄膜体声波谐振器包括：第一衬底；键合于第一衬底上的支撑层；形成于支撑层的第一空腔；位于支撑层上的压电叠层结构；形成于压电叠层结构的第一沟槽和第二沟槽；压电叠层结构上的介质层；形成于介质层中的第二空腔；第一沟槽与第一空腔连通，第二沟槽与第二空腔连通，覆盖第二空腔的第二衬底。本发明中沟槽结构有效阻断了横波从有效工作区中传出，改善了声波损耗，使薄膜体声波谐振器的品质因子得到提高，同时，带有上部封装盖结构的薄膜体声波谐振器有效解决了暴露在上部空间的各层免受外部环境的污染问题，整体提高了器件的性能。

技术领域

本发明涉及半导体器件制造领域，尤其涉及一种薄膜体声波谐振器及其制造方法。

背景技术

自模拟射频通讯技术在上世纪90代初被开发以来，射频前端模块已经逐渐成为通讯设备的核心组件。在所有射频前端模块中，滤波器已成为增长势头最猛、发展前景最大的部件。随着无线通讯技术的高速发展，5G通讯协议日渐成熟，市场对射频滤波器的各方面性能也提出了更为严格的标准。滤波器的性能由组成滤波器的谐振器单元决定。在现有的滤波器中，薄膜体声波谐振器(FBAR)因其体积小、插入损耗低、带外抑制大、品质因数高、工作频率高、功率容量大以及抗静电冲击能力良好等特点，成为最适合5G应用的滤波器之一。

通常，薄膜体声波谐振器包括两个薄膜电极，并且两个薄膜电极之间设有压电薄膜层，其工作原理为利用压电薄膜层在交变电场下产生振动，该振动激励出沿压电薄膜层厚度方向传播的体声波，此声波传至上下电极与空气交界面被反射回来，进而在薄膜内部来回反射，形成震荡。当声波在压电薄膜层中传播正好是半波长的奇数倍时，形成驻波震荡。

但是，目前制作出的空腔型薄膜体声波谐振器，存在横波损失，使品质因子(Q)无法进一步提高，因此无法满足高性能的射频系统的需求。

发明内容

本发明的目的在于提供一种薄膜体声波谐振器及其制造方法，能够改善谐振器横波损耗，使薄膜体声波谐振器的品质因子得到提高，同时，保护了谐振器不受外部环境污染，整体提高器件的性能，为了实现上述目的，本发明提供一种薄膜体声波谐振器，包括：

第一衬底；

键合于所述第一衬底上的支撑层，所述支撑层中形成有贯穿所述支撑层的第一空腔；

压电叠层结构，覆盖所述第一空腔，所述压电叠层结构包括依次层叠的第一电极、压电层和第二电极；

介质层，生长于所述压电叠层结构上方，所述介质层中形成有贯穿所述介质层的第二空腔，所述第二空腔位于所述第一空腔上方；第二衬底，键合于所述介质层上，并覆盖所述第二空腔；

第一沟槽，形成于所述第一空腔和所述第二空腔之间的所述压电叠层结构上，并贯穿所述第一电极和所述压电层，所述第一沟槽与所述第一空腔连通，所述第一沟槽和所述第二沟槽围成的区域为所述谐振器的有效工作区，所述第一沟槽和所述第二沟槽在所述第一衬底底面的投影的两个交界处相接或设有间隙；

第二沟槽，形成于所述第一空腔和所述第二空腔之间的所述压电叠层结构上，并贯穿所述第二电极和所述压电层，所述第二沟槽与所述第二空腔连通，所述第一沟槽和所述第二沟槽围成的区域在垂直平面的投影构成封闭或接近封闭的图形。

作为可选方案，所述有效工作区的横截面的形状为多边形，且所述多边形的任意两条边不平行。

作为可选方案，所述第一沟槽的侧壁与所述第二电极所在的平面的倾角大于90度；所述第二沟槽的侧壁与所述第一电极所在的平面的倾角大于90度。

本发明还提供一种薄膜体声波谐振器的制造方法，包括：

提供第三衬底；

在所述第三衬底上形成压电叠层结构，所述压电叠层结构包括依次形成在所述第三衬底上的第二电极层、压电层及第一电极层；