[发明专利]体声波谐振器及其制造方法、滤波器和电子设备

说明书

本发明涉及体声波谐振器，包括：基底；声学镜；底电极；顶电极；压电层，其中：声学镜、底电极、压电层、顶电极在基底的厚度方向重叠的区域为谐振器的有效区域；所述谐振器还包括用于底电极的刻蚀阻挡层，所述刻蚀阻挡层设置于所述底电极的顶面；且所述刻蚀阻挡层的内端在谐振器的截面图中位于有效区域内而与所述顶电极重叠，所述顶电极的端部基于所述重叠而形成台阶结构。本发明还涉及滤波器与电子设备，以及一种体声波谐振器的制造方法。

技术领域

本发明的实施例涉及半导体领域，尤其涉及一种体声波谐振器，一种滤波器，一种具有上述部件中的一种的电子设备，以及一种体声波谐振器的制造方法。

背景技术

随着无线通讯设备的快速普及，对尺寸小、性能优的高频滤波器的需求越来越大，在硅晶圆上制作的薄膜体声波谐振器已经广泛地被市场接受。薄膜体声波谐振器(FilmBulk Acoustic Resonator，简称FBAR，又称为体声波谐振器，也称BAW)作为一种MEMS芯片在通信领域发挥着重要作用，FBAR滤波器具有尺寸小(μm级)、谐振频率高(GHz)、品质因数高(1000)、功率容量大、滚降效应好等优良特性，正在逐步取代传统的声表面波(SAW)滤波器和陶瓷滤波器。

体声波谐振器的谐振频率由传播路径中各层的厚度和各层中纵向声波的声速所决定。其中，谐振频率主要受压电层和两电极的厚度及其声速的影响。由空腔构成的声反射镜对谐振频率的影响可以忽略不计，因为它可以把几乎所有的声能都反射回压电层。如果声反射镜由高声阻抗层和低声阻抗层相间排列而构成，那么反射镜的最顶层会包含一小部分的声能，从而使反射镜的作用在某种程度上会贡献到谐振频率中。对于薄膜体声波谐振器其谐振频率f、声波声速v和各层厚度D之间的关系为：f＝v/2D。由于声波传播的速度一定，所以当谐振器的频率越高时，各层薄膜的厚度则越薄。因此，对于高频(>3GHz)薄膜体声波谐振器而言，其顶电极和底电极的厚度均较薄，从而导致电阻变大，滤波器插入损耗等关键电学参数变差。

传统的薄膜体声波谐振器的结构示意图如图1所示，其中，10为谐振器的空腔结构，11为底电极，12为压电层，13为顶电极，14为底电极上方的金属连接层。对于传统的高频谐振器而言，由于电极的厚度较薄，其中的串联电阻R_s就会变大，因此增加了电极中的电学能量损耗，使得谐振器的Q值降低；同时由于底电极11的厚度较薄，而在刻蚀底电极11上方的压电层12形成底电极上的金属连接层14的过程中，会导致底电极过刻而损伤，从而使得谐振器的电学连接变差，降低了谐振器的可靠性。另外，在谐振器的电极和压电层交界的区域会出现声阻抗的不连续，因此其它模式的声波会被激发出来，这些模式的声波不能很好的被限制在谐振器内部，有部分声波能量会传输到谐振器外部损耗掉，从而也会使谐振器的品质因数降低。

发明内容

为解决现有技术中的技术问题的至少一个方面，提出本发明。

在本发明中，通过在谐振器中引入用于底电极的刻蚀阻挡层，可阻止在形成底电极上方金属连接层的过程中对底电极的刻蚀，同时能够减小底电极中的串联电阻R_s，降低底电极中的电学损耗，提高谐振器的Q值；此外，通过刻蚀阻挡层的内端而在顶电极的端部形成台阶部，可以将谐振器边缘中的横向声波模式反射回有效区域中，并且部分转化成与压电层表面垂直的纵向声波模式，从而进一步提高了谐振器的Q值。利用刻蚀阻挡层这一单一结构，可以同时实现提高谐振器可靠性和提高谐振器Q值(从降低电学损耗及反射声波两方面)的作用。

根据本发明的实施例的一个方面，提出了一种体声波谐振器，包括：

基底；

声学镜；

底电极；

顶电极；

压电层，

其中：

声学镜、底电极、压电层、顶电极在基底的厚度方向重叠的区域为谐振器的有效区域；