[发明专利]体声波谐振器及其制造方法

说明书

一种体声波谐振器及其制造方法，该体声波谐振器包括：压电叠层；位于压电叠层上的介质层，介质层中设有贯穿介质层空腔；位于介质层上的基板，基板覆盖介质层；位于基板中的伪腔，伪腔贯穿基板，且伪腔延伸至空腔外围的介质层中；位于介质层中的气压平衡孔，气压平衡孔连通伪腔和空腔；在基板和压电叠层之间的介质层中设置空腔，以便在压电叠层的压电材料与空腔交界处形成全反射界面，通过气压平衡孔使空腔和伪腔相连通，实现基板与压电叠层之间的空腔内部与外部压力平衡，防止基板由于内外压力不平衡而导致的向空腔内部凹陷变形。

技术领域

本发明涉及谐振器技术领域，更具体地，涉及一种体声波谐振器及其 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，其品质因子(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

本发明的目的是针对现有体声波谐振器中空腔内外压力不平衡的问 题，提供一种体声波谐振器及其制造方法，保证声波在电极材料和空气交 界面能够全反射的同时，还能使空腔内部与外界大气压平衡，提高谐振器 结构的稳定性。

为了实现上述目的，本发明提供一种体声波谐振器，包括：基板；压 电叠层；设于所述基板和所述压电叠层之间的介质层，所述介质层中设有 空腔、伪腔和气压平衡孔；所述空腔贯穿所述介质层，所述伪腔形成于所 述空腔外围的所述介质层中并贯穿所述基板，所述空腔与所述伪腔在所述 介质层中设有间隔；所述气压平衡孔连通所述空腔和所述伪腔。

可选地，所述压电叠层包括第一电极、位于第一电极上的压电层和位 于压电层上的第二电极。

可选地，所述气压平衡孔位于介质层和基板之间。

可选地，所述气压平衡孔位于介质层和压电叠层之间。

可选地，所述介质层包括氧化硅或氮化硅材料。

可选地，所述空腔的宽度为100um～400um，所述伪腔的宽度为 20um～50um。

可选地，所述第一电极和/或所述第二电极的材料包括钼、钽、钼的合 金或钽的合金中的一种。

可选地，所述压电层的材料包括氮化铝、氧化锌、钪氮化铝中的一种。

可选地，还包括第二绝缘层，设置在所述第二电极与所述介质层之间， 所述第二绝缘层包括氧化硅、氮化硅中的任意一种或两种组合。

可选地，所述压电叠层还包括调频层，所述调频层包括第一调频层和 第二调频层，所述第一调频层设置于所述第一电极远离压电层的一侧表面， 所述第二调频层设置于所述第二绝缘层与第二电极之间。

可选地，所述第一调频层和/或所述第二调频层的材料包括氧化硅、氮 化硅、氧化铝和氮化铝中的至少一种。