[发明专利]一种具有散热结构的体声波谐振器及制造工艺

说明书

本发明公开了一种具有散热结构的体声波谐振器及制造工艺，包括衬底、形成在衬底上并且表面设置有绝缘层的金属散热层以及形成在绝缘层上的谐振功能层，金属散热层和绝缘层在衬底上包围形成空腔，谐振功能层中的底电极层覆盖空腔。空腔的周围设置有金属散热层以及金属柱，因此器件在使用过程中能够及时将热量导出，提高器件的使用寿命。该体声波谐振器在结构上尽量避免金属散热层和底电极层以及顶电极层形成电容，减少谐振器寄生电容，有效提高谐振器的性能。而且该器件还可以具有电磁屏蔽结构，基于减少谐振器寄生电容的前提下，使器件在使用过程中具有良好的散热性及抗电磁屏蔽效果，使器件在正常、稳定工作的同时又具有良好的可靠性。

技术领域

本申请涉及通信器件领域，主要涉及一种具有散热结构的体声波谐振器及制造工艺。

背景技术

随着电磁频谱的日益拥挤、无线通讯设备的频段与功能增多，无线通讯使用的电磁频谱从500MHz到5GHz以上高速增长，也对性能高、成本低、功耗低、体积小的射频前端模块需求日益增长。滤波器是射频前端模块之一，主要由多个谐振器通过拓扑网络结构连接而成，可改善发射信号和接收信号。Fbar(Thin film bulk acoustic resonator)是一种体声波谐振器，由Fbar组成的滤波器具有体积小、集成能力强、高频工作时保证高品质因素Q、功率承受能力强等优势而作为射频前端的核心器件。

Fbar的基本结构是上下电极和夹在上下电极间的压电层。压电层可实现电能与机械能的转化。当Fbar的上下电极施加电场时，压电层产生机械能，机械能是以声波的形式存在。Fbar的基本结构、衬底及选材特性，导致Fbar不具有良好的散热性。此外，电磁波的日益拥挤与射频终端产品内部器件相互电磁干扰会影响器件使用效果。

在现有技术中，体声波谐振器的空腔一般在衬底或支撑层上蚀刻形成，衬底或支撑层的材料通常使用Si或Si₃N₄，因此不具有散热效果，可靠性也会受到影响，因此，本发明旨在设计一种散热性好、可屏蔽电磁干扰的体声波谐振器。

发明内容

针对上述提到的体声波谐振器不具备散热效果和电磁屏蔽效果等问题。本申请提出了一种具有散热结构的体声波谐振器及制造工艺来解决上述存在的问题。

在第一方面，本申请提出了一种具有散热结构的体声波谐振器，包括衬底、形成在衬底上并且表面设置有绝缘层的金属散热层以及形成在绝缘层上的谐振功能层，金属散热层和绝缘层在衬底上包围形成空腔，谐振功能层中的底电极层覆盖空腔。金属散热层的存在可以使器件具有散热效果。

在一些实施例中，底电极层的边缘架设在形成于空腔侧边的绝缘层上方。因此底电极层不会设置在金属散热层上方，不会形成电容影响器件性能，减小寄生效应。

在一些实施例中，谐振功能层还包括在底电极层上依次层叠的压电层和顶电极层。底电极层、压电层和顶电极层在空腔上方形成有效谐振区域，谐振功能层将电能转化为机械能，以声波的形式进行产生谐振效果。

在一些实施例中，顶电极层包括从谐振功能层的有效谐振区域延伸到周边的谐振器的连接部，金属散热层未完全在连接部下方分布。顶电极层下方尽量避免金属散热层存在，就不容易形成电容，不会影响器件性能。

在一些实施例中，连接部与压电层下方的空隙设置有牺牲材料层，牺牲材料层的上表面与绝缘层的上表面平齐，压电层设置在牺牲材料层、绝缘层以及底电极层的上表面。因此可以保证压电层具有较为平整的表面，减少应力影响，提高器件谐振性能，牺牲材料层起介质填充作用。

在一些实施例中，在有效谐振区域和连接部以外区域的压电层上设置有金属柱，金属柱穿过压电层和绝缘层，并延伸到金属散热层。金属柱用于将热量引出到外界，提高散热效果，金属柱设置在有效谐振区域之外不会影响器件的性能。

在一些实施例中，还包括在衬底上设置有粘附层。粘附层可以起到增加金属屏蔽层的粘附性的作用，还可以起到电磁屏蔽效果。