[发明专利]滤波器及其制造方法

说明书

技术领域

本发明涉及半导体领域，并且特别地，涉及一种滤波器及其制造方法。

背景技术

无线宽带通讯一直是关注的焦点，现有频率资源却十分有限，优质的频段已被占据，新的应用被迫使用其他嘈杂和零散的频段。为了减小不同操作频段间的干扰，能够提供低通带插损，高阻带抑制，滚降陡峭，通带波纹小的射频滤波器在无线通讯中应用广泛。射频滤波器可以由若干谐振器通过电学或者其他耦合方式构成。薄膜体声波谐振器（Film Bulk Acoustic Resonator，FBAR）具有高Q值，高工作频率，高功率容量，较强的抗静电放电（Electro-Static Discharge，ESD）能力，主要应用在射频滤波器的制造中。

如图1所示，为现有技术中的一种梯形射频滤波器的拓扑结构。图1所示的A1、A2为串联谐振器，B1、B2、B3为并联谐振器。串联谐振器的谐振频率比并联谐振器的谐振频率高，任意一个串联谐振器与任意一个并联谐振器之间的谐振频率的差值定义为滤波器的M值。当实际加工的M值在设计的M值阈值内时，滤波器的带宽和通带特性能够满足设计指标。实际加工的M值过大或者过小将导致滤波器的带宽或者通带特性无法达到要求。

如图2所示，为现有技术中采用薄膜体声波谐振器技术，将串联谐振器和并联谐振器制作在一个基底上的结构图。图2中谐振器105为传统的串联谐振器，谐振器106为并联谐振器。串联谐振器105包括下电极131、压电层133、上电极135和覆盖层137；并联谐振器106包括下电极132、压电层134、上电极136、覆盖层138以及质量负载层142。另外，串联谐振器105和106共用基底110、介质层（121和122）、声反射层123。介质层（121和122）与声反射层123的边界接触从而定义声反射层123的位置和大小。声反射层123可以为空气层，也可以为布拉格反射层或者其他能够反射声能的结构。覆盖层位于谐振器的顶部，通过调整覆盖层的厚度能够同时改变串联谐振器105和并联谐振器106的谐振频率。同时，覆盖层也可用作钝化或者温度补偿。

由于谐振器存在质量负载效应，质量负载层142使得并联谐振器106的谐振频率比串联谐振器105的谐振频率低。M值的大小主要由质量负载层142的材料和厚度决定，同时也存在一些影响M值大小（如覆盖层的厚度）的其它因素。

图3为图2所示的谐振器结构的M值随覆盖层厚度变化的趋势图。随着覆盖层的厚度从200nm增加到300nm，M值从35MHz上升到38.5MHz，M值变化量为3.5MHz。其中，下电极（131、132）和上电极（135、136）的材料为钼（Mo），厚度为500nm；压电层133、134和覆盖层137、138的材料为氮化铝（AlN），压电层133、134的厚度为1000nm；质量负载层142的材料为铝（Al），厚度为131nm。图3说明覆盖层的厚度能够影响M值的大小。

现代通讯系统对滤波器的频率控制要求很高。例如，频率为2GHz左右的滤波器的频率变化一般需要控制在+/-1MHz以内，然而在加工频率为2GHz滤波器的过程中，整个晶圆上薄膜体声波谐振器的谐振频率变化幅度一般超过25MHz，造成整个晶圆上滤波器的频率变化幅度超过25MHz。因此，在完成谐振器各层的沉积后，需要精细地调整晶圆不同区域的谐振器的谐振频率，即在晶圆的不同区域增加或者减少不同厚度的覆盖层，使整个晶圆上谐振器的谐振频率达到要求范围。例如，为了使整个晶圆上谐振器的谐振频率控制在+/-1MHz以内，采用增加或者减少上述谐振器（即图2所示的结构以及图3要求的各层厚度）的覆盖层厚度的方法调整谐振频率，通过计算得到由于覆盖层厚度改变造成M值在整个晶圆上的变化幅度大于3.5MHz。如果将质量负载层142在晶圆上的厚度不均匀性考虑在内，M值在整个晶圆上的变化幅度将会更大。如上文所述，M值的大幅度变化将导致一片晶圆上滤波器的低良率。

针对相关技术中滤波器的M值在整个晶圆上的变化幅度过大造成滤波器低良率的问题，目前尚未提出有效的解决方案。

发明内容

针对相关技术中滤波器的M值在整个晶圆上的变化幅度过大造成滤波器低良率的问题，本发明提出一种滤波器及其制造方法，能够减小M值的变化幅度，提高滤波器的制造良率。

本发明的技术方案是这样实现的：

根据本发明的一个方面，提供了一种滤波器，其中，该滤波器包括串联谐振器和并联谐振器，至少一个串联谐振器包括质量负载，并且至少一个并联谐振器包括质量负载；

其中，串联谐振器的质量负载的材料不同于并联谐振器的质量负载的材料。