[发明专利]包括间隙电极的体声波谐振器、滤波器及电子设备

说明书

本发明涉及一种体声波谐振器，包括：基底；底电极；顶电极；声学镜；和压电层，其中：底电极为包括间隙层的间隙电极，间隙层形成所述声学镜，顶电极、底电极、压电层和声学镜在谐振器的厚度方向上的重叠区域限定谐振器的有效区域；谐振器还包括第一种子层，第一种子层的至少一部分限定所述间隙层的上侧边界；在底电极的电极连接端，第一种子层的边缘与所述有效区域的边缘之间在水平方向上存在第一距离a，在底电极的非电极连接端，第一种子层的边缘与所述有效区域的边缘之间在水平方向上存在第二距离b，其中，a和/或b的值不小于‑2.0μm。本发明还涉及一种滤波器及一种电子设备。

技术领域

本发明的实施例涉及半导体领域，尤其涉及一种包括间隙电极的体声波谐振器，一种具有该谐振器的滤波器，以及一种电子设备。

背景技术

电子器件作为电子设备的基本元素，已经被广泛应用，其应用范围包括移动电话、汽车、家电设备等。此外，未来即将改变世界的人工智能、物联网、5G通讯等技术仍然需要依靠电子器件作为基础。

薄膜体声波谐振器(Film Bulk Acoustic Resonator，简称FBAR，又称为体声波谐振器，也称BAW)作为压电器件的重要成员正在通信领域发挥着重要作用，特别是FBAR滤波器在射频滤波器领域市场占有份额越来越大，FBAR具有尺寸小、谐振频率高、品质因数高、功率容量大、滚降效应好等优良特性，其滤波器正在逐步取代传统的声表面波(SAW)滤波器和陶瓷滤波器，在无线通信射频领域发挥巨大作用，其高灵敏度的优势也能应用到生物、物理、医学等传感领域。

薄膜体声波谐振器的结构主体为由电极-压电薄膜-电极组成的“三明治”结构，即两层金属电极层之间夹一层压电材料。通过在两电极间输入正弦信号，FBAR利用逆压电效应将输入电信号转换为机械谐振，并且再利用压电效应将机械谐振转换为电信号输出。

对于体声波谐振器，可以采用将底电极设置为包括多层电极的形式。图1为谐振器的俯视示意图，图2为已知技术中的谐振器沿图1中的AOA’线的截面图。如图2所示，该谐振器包括基底1、种子层2、底电极层3、种子层4、声学镜5、底电极层6、压电层7、顶电极8、钝化层或工艺层9。在图2中，底电极为间隙电极，即其中包含了间隙层，该间隙层形成了谐振器的声学镜5。

在图2所示的谐振器的制造过程中，声学镜5的形成通常采用先形成牺牲层材料，然后对其刻蚀或释放而形成声学镜的方式。但是通常牺牲层材料(如PSG)会显著影响沉积于其上的电极材料(如钼)晶格结构，并间接影响到沉积在所述电极表面的压电层材料(如氮化铝)的晶格结构，从而首先导致谐振器并联阻抗Rp出现显著下滑。如图2所示的谐振器结构，即在底电极采用间隙电极时，当牺牲层上无种子层时，底电极上方的电极和压电层的晶格结构均会受到牺牲层的影响，从而图2所示的谐振器结构的并联阻抗Rp会出现显著下滑。其次，受牺牲层影响，压电层晶格结构的变化会影响谐振器机电耦合系数kt。此外，现有技术中也希望在调整Kt值的过程中对防止Rp值的显著下降从而降低谐振器的性能提供解决方案。

发明内容

为解决上述技术问题的至少一个方面，提出本发明。

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；

底电极；

顶电极；

声学镜；和

压电层，

其中：

所述底电极为包括间隙层的间隙电极，所述间隙层形成所述声学镜，顶电极、底电极、压电层和声学镜在谐振器的厚度方向上的重叠区域限定谐振器的有效区域；

所述谐振器还包括第一种子层，所述第一种子层的至少一部分限定所述间隙层的上侧边界；