[发明专利]声学谐振器及其制造方法以及包括该声学谐振器的滤波器

说明书

本公开提供了声学谐振器及其制造方法以及包括该声学谐振器的滤波器。根据本公开的声学谐振器的制造方法包括：在衬底内部或表面上形成反射元件；在衬底上方沿竖直方向依次形成与反射元件交叠的下电极和压电层；在有效谐振区域的一端对压电层进行刻蚀以形成空隙；以及在压电层上方形成上电极和桥部，其中桥部覆盖空隙，下电极、压电层和上电极与反射元件交叠的区域构成有效谐振区域。根据本公开的声学谐振器及其制造方法，可以在不显著增加工艺复杂度的情况下在声学谐振器的有效谐振区域周围形成空隙以将谐振能量限制在有效谐振区域中，从而减少谐振能量的损失，提高声学谐振器的品质因数。

技术领域

本公开涉及半导体技术领域，特别地，本公开涉及声学谐振器及其制造方法以及包括该声学谐振器的滤波器。

背景技术

谐振器已被广泛应用于许多领域中。例如，在无线通信领域中，将射频（RF）和微波频率的谐振器用作滤波器以改善信号的接收和发送。随着对通信设备的小型化和微型化的需要，提出了基于压电效应的谐振器。在基于压电效应的谐振器中，在压电材料中产生声学谐振模式，其中声波被转换为无线电波。

一种类型的压电谐振器是体声学谐振器（BAW），具有尺寸小、工作频率高、与集成电路（IC）制造工艺兼容等优点。

理想地，体声学谐振器仅激发厚度方向上的纵向模，例如TE模，这些模是具有沿着传播方向的传播向量的纵向机械波。TE模理想地沿着声学谐振器中的压电层的厚度方向传播。

然而，除了期望的TE模之外，在声学谐振器中还存在横向模，例如 Rayleigh-Lamb模。Rayleigh-Lamb模是传播向量与TE模的方向垂直的机械波。这些横向模沿着压电层表面在水平方向上传播。因此，横向模不利地影响声学谐振器的品质因数（Q）。具体地，Rayleigh-Lamb模的能量在声学谐振器的横向边界处损失，导致所需的纵向模的能量损失，因此降低了品质因数Q。

因此，仍需要至少克服以上缺陷的声学谐振器。

发明内容

在下文中给出了关于本公开的简要概述，以便提供关于本公开的某些方面的基本理解。但是，应当理解，此概述并非关于本公开的穷举性概述，也非意在确定本公开的关键性部分或重要部分，更非意在限定本公开的范围。此概述的目的仅在于以简化的形式给出关于本公开的某些发明构思，以此作为稍后给出的更详细的描述的前序。

本公开的目的在于提供能够提高品质因数的声学谐振器及其制造方法以及包括该声学谐振器的滤波器。

根据本公开的一个方面，提供了一种声学谐振器的制造方法，其包括：在衬底内部或表面上形成反射元件；在衬底上方沿竖直方向依次形成与反射元件交叠的下电极和压电层；在有效谐振区域的一端对压电层进行刻蚀以形成空隙；以及在压电层上方形成上电极和桥部，其中桥部覆盖空隙，下电极、压电层和上电极与反射元件交叠的区域构成有效谐振区域。

根据本公开的实施方式，该制造方法还可以包括在衬底和下电极之间形成种子层。

根据本公开的实施方式，反射元件可以包括空腔或布拉格反射器。

根据本公开的实施方式，桥部可以与上电极一体地形成。

根据本公开的实施方式，空隙在压电层中沿水平方向的长度能够通过对压电层的刻蚀进行调整。

根据本公开的另一方面，提供了一种声学谐振器，其包括：衬底，在该衬底内部或表面上设置有反射元件；压电叠层，其设置在衬底上方以与反射元件交叠以构成有效谐振区域，压电叠层包括沿竖直方向依次设置的下电极、压电层和上电极；桥部，其从有效谐振区域向外延伸；以及空隙，其设置在桥部和衬底之间。

根据本公开的实施方式，该声学谐振器还可以包括种子层，其设置在衬底和下电极之间，其中空隙设置在桥部和种子层之间。

根据本公开的实施方式，反射元件可以包括空腔或布拉格反射器。