[发明专利]一种谐振器、滤波器、电子设备、及谐振器的制备方法

说明书

本案提供的一种谐振器，包括衬底、底电极、压电层和顶电极，底电极位于衬底和压电层之间，压电层位于底电极和顶电极之间，底电极与衬底之间设置有多层空腔，从靠近衬底到远离衬底的方向上，每一层空腔的宽度逐渐减小，使后续在多层空腔上生长的底电极和压电层在每层空腔的交接处形貌变化减小，从而减少因形貌变化较大而产生的较大应力变化。同时，较缓慢的形貌变化，使得底电极和压电层的生长质量得到提高，减少生长缺陷，提高器件Q值。另外，由于释放通道的高度即为最靠近衬底的一层空腔的高度，其高度相对降低，使得覆盖在最靠近衬底的一层空腔上的压电层形貌变化减小，应力突变也减小。本案还提供一种滤波器、电子设备、及谐振器的制备方法。

技术领域

本发明属于半导体技术领域，特别涉及一种电子设备、滤波器、谐振器及谐振器的制备方法。

背景技术

随着电磁频谱的日益拥挤、无线通讯设备频段与功能的不断增加、以及无线通讯电磁频谱从500MHz到5GHz以上的高速增长，人们对性能高、成本低、功耗低、体积小的射频前端模块的需求与日俱增。滤波器作为射频前端模块之一，具有改善发射和接收信号的功能，在射频前端模块中发挥着举足轻重的作用。

由多个谐振器以拓扑网络结构连接组成的滤波器，因具有体积小、集成能力强、高频下仍具有高品质因子和功率承受能力强等特点而满足了射频前端模块的高标准。因而，高性能谐振器的制备成为如今的热门研究之一。

谐振器的基本结构是顶电极、底电极以及夹在顶、底电极间的压电层。顶电极上表面与空气接触使得声波在顶电极与空气交界处发生全反射而抑制能量泄露，与此同时在底电极下方设置声波反射结构使得能量不至于泄露到衬底并储存在谐振器内。顶电极、压电层、底电极以及声波反射结构的重叠区域形成谐振器的有效区域。

谐振器根据声波反射结构的不同，分为气隙型谐振器(FBAR，film bulk acousticresonator)和固体装配型谐振器(SMR，solidly mounted resonator)。FBAR的声波反射结构是空腔，SMR则是布拉格反射镜。其中气隙型谐振器的空腔根据位置不同，包括嵌入衬底内的地下型空腔和位于衬底表面的地上型空腔。

如图1和图2所示，对于地上型空腔，由于空腔侧面为倾斜状，当保证空腔高度的前提下，受刻蚀工艺限制，该倾斜侧面的角度较大，导致随后在倾斜侧边上生长的底电极以及压电层膜层发生较大的形貌变化，从而产生较大的应力突变，容易产生较大的裂缝和缺陷。

另外，空腔在制作时，需要先形成牺牲层，再在牺牲层上方采用刻蚀方法至少穿透压电层形成释放孔，腐蚀药液通过释放孔与牺牲层接触以去除牺牲层，从而形成空腔。释放孔如果设置在谐振器内部，则会损失有效区域面积。因此，将释放孔设置在谐振器外围，可以保证有效区域面积，但是为了形成释放孔，空腔的部分区域需向外凸出，空腔的凸出部分(例如图1中的释放通道位置，以及图2中的B位置)会使其上覆盖的压电层产生应力突变，影响有效区域附近的压电性能和空腔结构的可靠性，空腔容易在突变处发生机械断裂问题。

因此，在具有地上型空腔的器件中，如何降低压电层应力变化，是本领域技术人员亟待解决的问题。

发明内容

本发明的目的在于提供一种电子设备、滤波器、谐振器及谐振器的制备方法，可有效降低压电层应力变化。

为解决上述技术问题，本发明提供一种谐振器，包括：衬底、底电极、压电层和顶电极，所述底电极位于所述衬底和所述压电层之间，所述压电层位于所述底电极和所述顶电极之间，其特征在于，所述底电极与所述衬底之间设置有多层空腔，多层所述空腔的宽度在远离所述衬底方向上逐渐减小。

可选的，在上述谐振器中，多层所述空腔包括靠近衬底的第一空腔和靠近底电极的第二空腔，所述第一空腔包围第二空腔。

可选的，在上述谐振器中，所述第一空腔的形状与第二空腔形状不同。