CN110798167A - 声波器件及其制作方法 - Google Patents
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Abstract
一种声波器件及其制作方法，声波器件包括：POI结构，包含：高声速层和低声速层交替的材料层，衬底作为最下方的高声速层；以及第一压电层，位于高声速层和低声速层交替的材料层的上方，与所述第一压电层相邻的为表面低声速层；所述高声速层传播的体波声速比所述第一压电层的体波声速高，所述低声速层传播的体波声速比所述第一压电层的体波声速低；POI结构包含至少两个区域，其中两个区域分别为第一区域和第二区域，在第一区域制作有第一振动模式谐振的第一器件；在第二区域制作有第二振动模式谐振的第二器件。能够减少不同区域的器件之间的耦合干扰，提升滤波器或双工器的抑制和隔离度；还能减小器件的尺寸，降低成本，满足通信小型化的要求。
Description
技术领域
本公开属于通信器件技术领域，涉及一种声波器件及其制作方法。
背景技术
声波滤波器可在高频电路中使用，例如用作带通滤波器。声波滤波器由若干个声波谐振器组合而成。
近年来，以声波谐振器为基本单元的滤波器，双工器等，越来越小型化、高频化和宽带化。声波谐振器按振动模式一般分为声表面波(SAW，Surface Acoustic Wave)器件和体声波(BAW，Bulk Acoustic Wave)器件。但SAW器件，因叉指电极(IDT，inter-digitaltransducer)线宽太小不易制造和电极损耗大的限制，不适合应用于2.5GHz以上的高频。而BAW器件一般使用梯型结构，与双模式声表面波(DMS，Double mode saw)相比具有较大的面积，小型化受到限制。此外，谐振器之间距离太近，容易因声波泄漏产生耦合，抑制和隔离度存在变差问题。
随着移动通信向5G发展，通信的频段愈来愈多，不同频段对插损和带宽的需求也不一样，这也对滤波器的技术提出了多元化的需求。
发明内容
本公开提供了一种声波器件及其制作方法，以减少器件之间的耦合干扰，提升滤波器或双工器的抑制和隔离度，此外，进一步能够减小器件的尺寸，满足小型化的要求。
根据本公开的一个方面，提供了一种声波器件，包括：POI结构，所述POI结构包含：高声速层和低声速层交替的材料层，衬底作为最下方的高声速层；以及第一压电层，位于高声速层和低声速层交替的材料层的上方，与所述第一压电层相邻的称之为表面低声速层；所述高声速层传播的体波声速比所述第一压电层的体波声速高，所述低声速层传播的体波声速比所述第一压电层的体波声速低；所述POI结构包含至少两个区域，其中两个区域分别为第一区域和第二区域，在第一区域制作有第一振动模式谐振的第一器件；在第二区域制作有第二振动模式谐振的第二器件。
在本公开的一实施例中，所述第一振动模式和第二振动模式为体声波振动波型(BAW)、声表面波振动波型(SAW)、径向模式波型(CMR)中的任意两种类型的组合。
在本公开的一实施例中，所述第一振动模式和第二振动模式为不同的振动模式。
在本公开的一实施例中，所述第一压电层位于第二区域的表面低声速层之上；一叉指电极层，位于所述第一压电层之上；一压电结构，位于第一区域的表面低声速层之上，所述压电结构与所述第一压电层之间存在间距，所述压电结构下方具有第一空腔；其中，所述压电结构包含依次层叠的下电极层、第二压电层和上电极层。
在本公开的一实施例中，所述上电极层为薄膜结构或者为叉指电极结构。
在本公开的一实施例中，所述第一压电层的下方具有第二空腔，所述第二空腔通过释放所述第一压电层下方的部分表面低声速层和衬底形成。
在本公开的一实施例中，所述压电结构的上表面和所述叉指电极层上均覆盖有介质层；其中，在第二区域中，包含两个子区域，分别为第一子区域和第二子区域，所述叉指电极层位于第一子区域，另一叉指电极层位于第二子区域，所述另一叉指电极层上依次覆盖有介质层和金属连接层。
在本公开的一实施例中，在所述叉指电极层之上还具有金属层，所述金属层位于所述叉指电极层的叉指电极臂边缘；或者，
在所述叉指电极层的中间区域形成有第二高声速层，所述第二高声速层传播的体波声速比所述第一压电层的体波声速高。
在本公开的一实施例中，上述方案中，所述第一空腔通过释放所述压电结构下方的部分温度补偿层和衬底形成；或者，
所述第一空腔通过释放所述压电结构下方的部分温度补偿层形成，在压电结构下方，第一空腔的***为阻挡层。
在本公开的一实施例中，第一区域的器件为体声波器件，所述体声波器件为SMR结构，一声学反射层，包含交替层叠的低声阻抗材料层和高声阻抗材料层，位于第一区域的第一压电层之上；所述压电结构，位于所述声学反射层的低声阻抗材料层之上；或者，
第一区域的器件为高次谐振波器件，第二区域的器件为如下器件的一种或其组合形式：体声波振动波型的谐振器(BAW)、声表面波振动波型(SAW)、径向模式波型的谐振器(CMR)，其中，体声波振动波型的谐振器包括如下谐振器的一种或组合：薄膜体声波谐振器(FBAR)和固态装配型的谐振器(SMR)。
在本公开的一实施例中，所述声波器件中至少两个区域的器件中全部或者部分作为滤波器或双工器。
在本公开的一实施例中，所述POI结构包括：衬底、温度补偿层、第一压电层。可选的，在所述温度补偿层和第一压电层之间还可以设置有高声速层和低声速层交替的多层，与第一压电层邻近的为表面低声速层。
根据本公开的另一个方面，提供了一种声波器件的制作方法，包括：
制作POI结构，所述POI结构包含：高声速层和低声速层交替的材料层，衬底作为最下方的高声速层；以及第一压电层，位于高声速层和低声速层交替的材料层的上方，与所述第一压电层相邻的称之为表面低声速层；所述高声速层传播的体波声速比所述第一压电层的体波声速高，所述低声速层传播的体波声速比所述第一压电层的体波声速低；
所述POI结构包含至少两个区域，其中两个区域分别为第一区域和第二区域，在第一区域制作第一振动模式谐振的第一器件；在第二区域制作第二振动模式谐振的第二器件。
从上述技术方案可以看出，本公开提供的声波器件及其制作方法，至少具有以下有益效果：
(1)通过利用POI结构，基于该POI结构与常规的SAW器件压电衬底如铌酸锂或者钽酸锂等相比，器件振动形成的声波只会在压电层和低声速层内传播而不会泄漏到更深的衬底层中，纵向方向的能量泄漏得以抑制。但是在横向方向，仍会有部分能量往外传播，基于至少两个区域将至少两种模式的器件集成于同一个器件上，实现方式简单方便，并且通过可以通过控制两种模式不同，使得振动模式或者传播方向具有差异，从而能够减少不同区域的器件之间的耦合干扰，提升由不同区域的器件组合形成的滤波器或双工器的抑制和隔离度；由此还可以减小器件的尺寸，降低成本，满足通信小型化的要求；
(2)由于本公开中多种振动模式的器件不需使用相同材料和厚度的压电材料，提升了设计自由度，有助于制作满足不同带宽，不同插损、隔离度，不同功率容量等的产品。
附图说明
图1为根据本公开第一实施例所示的声波器件的剖面结构示意图。
图2为根据本公开第一实施例所示的声波器件的俯视结构示意图。
图3为根据本公开第二实施例所示的声波器件的剖面结构示意图。
图4为根据本公开第三实施例所示的声波器件的剖面结构示意图。
图5为根据本公开第四实施例所示的声波器件的剖面结构示意图。
图6为根据本公开第五实施例所示的声波器件的剖面结构示意图。
图7为根据本公开第六实施例所示的声波器件的剖面结构示意图。
图8为根据本公开第七实施例所示的声波器件的剖面结构示意图。
图9为根据本公开第八实施例所示的声波器件的俯视结构示意图。
图10为根据本公开第九实施例所示的声波器件的制作方法。
【符号说明】
11-衬底； 12-温度补偿层；
13-第一压电层； 14-叉指电极层；
15-金属层； 16-反射栅；
21-下电极层； 22-上电极层；
23-第二压电层；
D1-第一区域； D2-第二区域；
3-第一空腔； 4-阻挡层；
5-声学反射层；
51-低声阻抗材料层； 52-高声阻抗材料层；
22’-叉指电极结构的上电极层；
6-第二空腔；
14’-第三谐振部分的叉指电极层；
7-介质层； 8-金属连接层；
9-高声速层。
具体实施方式
为使本公开的目的、技术方案和优点更加清楚明白，以下结合具体实施例，并参照附图，对本公开进一步详细说明。
SAW器件使用叉指电极来将电能转换成声能，或者相反地将声能转换成电能。叉指电极使用压电基板和处于两个不同电位的两个相对母线(busbar)以及与两个母线连接的两组电极。由于逆压电效应，处于不同电位的两个连续电极之间的电场提供了声波源。相反地，如果换能器接收入射波，则由于压电效应而在电极中产生电荷，通过将换能器置于两个反射栅之间来获得谐振器。
BAW器件与SAW器件类似，依靠压电材料的压电效应形成谐振。一般情况下，BAW器件具有更高的Q值，和更好的功率承受能力，但等效耦合系数(决定滤波器带宽)略小于SAW。BAW谐振器一般由上电极层，压电层，下电极层组成三明治结构，产生谐振。下电极下方是空气腔(FBAR)或者声学反射层(SMR)，谐振区域发生在压电层内而非表面。
除此之外，还可以利用压电层的兰姆波(lamb mode)模式制作谐振器比如径向模式谐振器(CMR，contour mode resonator)，但存在等效耦合系数(k2eff)较小，Q值不高的缺点。
BAW、SAW和CMR等声波滤波技术性能各有优劣，因此如何将这些技术集成在同一芯片中，成为业界攻克的技术难题。解决上述技术问题对于制作满足不同带宽，不同插损、隔离度，不同功率容量等的产品具有重要价值。
有的研究通过在硅衬底上生长不同材料层或者通过不同衬底之间的键合制作声波器件，工艺步骤较多，同时限制了不同谐振器使用相同压电材料，不利于器件的工业化推广，应用范围有限。有的研究提及双工器的两个滤波器分别使用不同振动模式，但基于不同的芯片制作，且滤波器里各自的谐振器振动模式相同；有的基于同一衬底采用不同振动模式谐振器构成滤波器，但是也仅仅是提出了一种CMR+BAW的不同振动模式谐振器的组合形式，应用范围受限。
本申请通过提出一种声波器件及其制作方法，通过采用POI结构，将两种器件集成在同一个衬底上，利用POI结构自带的压电薄膜层作为一种器件的压电层，和自带的温度补偿层作为另一器件的牺牲层，有效控制了不同器件对薄膜厚度、粗糙度、晶向等要求的同时，减少了集成两种器件所用的材料和层数，有效降低了制作成本。
本公开的声波器件，包括：POI结构，所述POI结构包含：高声速层和低声速层交替的材料层，衬底作为最下方的高声速层；以及第一压电层，位于高声速层和低声速层交替的材料层的上方，与所述第一压电层相邻的称之为表面低声速层；所述高声速层传播的体波声速比所述第一压电层的体波声速高，所述低声速层传播的体波声速比所述第一压电层的体波声速低；
所述POI结构包含至少两个区域，其中两个区域分别为第一区域和第二区域，在第一区域制作有第一振动模式谐振的第一器件；在第二区域制作有第二振动模式谐振的第二器件。
在本公开的一实施例中，第一区域为具有第一振动模式的谐振器，例如为体声波振动波型的谐振器(BAW)，第二区域为具有第二振动模式的谐振器，例如为声表面波振动波型(SAW)或径向模式波型(CMR)。具体而言，体声波振动波型的谐振器可以是薄膜体声波谐振器(FBAR)，例如第一和第二实施例中示例的结构，第一区域和第二区域的器件的组合方式为：FBAR(属于BAW的一种)+SAW；体声波振动波型的谐振器也可以是固态装配型谐振器(SMR)，例如第三实施例中示例的结构，第一区域和第二区域的器件的组合方式为：SMR(属于BAW的一种)+SAW。
当然，两种振动模式可以是：体声波振动波型(BAW)、声表面波振动波型(SAW)、径向模式波型(CMR)中的任意两种的组合，并且优选第一振动模式和第二振动模式不同，详见实施例的介绍。
在本公开的一实施例中，所述第一振动模式和第二振动模式为体声波振动波型(BAW)、声表面波振动波型(SAW)、径向模式波型(CMR)中的任意两种类型的组合。
在本公开的一实施例中，所述第一振动模式和第二振动模式为不同的振动模式。
在本公开的一实施例中，所述第一压电层位于第二区域的表面低声速层之上；一叉指电极层，位于所述第一压电层之上；一压电结构，位于第一区域的表面低声速层之上，所述压电结构与所述第一压电层之间存在间距，所述压电结构下方具有第一空腔；其中，所述压电结构包含依次层叠的下电极层、第二压电层和上电极层。
在本公开的一实施例中，所述上电极层为薄膜结构或者为叉指电极结构。
在本公开的一实施例中，所述第一压电层的下方具有第二空腔，所述第二空腔通过释放所述第一压电层下方的部分表面低声速层和衬底形成。
在本公开的一实施例中，所述压电结构的上表面和所述叉指电极层上均覆盖有介质层；其中，在第二区域中，包含两个子区域，分别为第一子区域和第二子区域，所述叉指电极层位于第一子区域，另一叉指电极层位于第二子区域，所述另一叉指电极层上依次覆盖有介质层和金属连接层。
在本公开的一实施例中，在所述叉指电极层之上还具有金属层，所述金属层位于所述叉指电极层的叉指电极臂边缘；或者，
在所述叉指电极层的中间区域形成有第二高声速层，所述第二高声速层传播的体波声速比所述第一压电层的体波声速高。
在本公开的一实施例中，上述方案中，所述第一空腔通过释放所述压电结构下方的部分温度补偿层和衬底形成；或者，
所述第一空腔通过释放所述压电结构下方的部分温度补偿层形成，在压电结构下方，第一空腔的***为阻挡层。
在本公开的一实施例中，第一区域的器件为体声波器件，所述体声波器件为SMR结构，一声学反射层，包含交替层叠的低声阻抗材料层和高声阻抗材料层，位于第一区域的第一压电层之上；所述压电结构，位于所述声学反射层的低声阻抗材料层之上；或者，
第一区域的器件为高次谐振波器件，第二区域的器件为如下器件的一种或其组合形式：体声波振动波型的谐振器(BAW)、声表面波振动波型(SAW)、径向模式波型的谐振器(CMR)，其中，体声波振动波型的谐振器包括如下谐振器的一种或组合：薄膜体声波谐振器(FBAR)和固态装配型的谐振器(SMR)。
在本公开的一实施例中，所述声波器件中至少两个区域的器件中全部或者部分作为滤波器或双工器。
第一实施例
在本公开的第一个示例性实施例中，提供了一种声波器件。
图1为根据本公开第一实施例所示的声波器件的剖面结构示意图。图2为根据本公开第一实施例所示的声波器件的俯视结构示意图。
参照图1和图2所示，本公开的声波器件，包括：POI结构，所述POI结构包含：高声速层和低声速层交替的材料层，衬底作为最下方的高声速层；以及压电层，位于高声速层和低声速层交替的材料层的上方，与所述压电层相邻的为低声速层；所述高声速层传播的体波声速比所述第一压电层的体波声速高，所述低声速层传播的体波声速比所述第一压电层的体波声速低；
在所述POI结构上分成至少两个区域，包括：第一区域和第二区域，在第一区域制作有第一振动模式谐振的第一器件；在第二区域制作有第二振动模式谐振的第二器件。
其中，POI(piezoelectric on insulator)为绝缘衬底上的压电材料的英文简称。
在本公开的一实施例中，声波器件包括第一区域D1和第二区域D2，第一区域D1为具有第一振动模式的谐振器，例如为体声波振动波型，第二区域为具有第二振动模式的谐振器，例如为声表面波振动波型或径向模式波型。
第一压电层13的厚度被设为0.05～1λ的范围；温度补偿层12的厚度被设为2λ以下的范围；其中，λ表示叉指电极的周期，也就是谐振频率对应的声波波长。
本实施例中，参照图1所示，所述声波器件包括：衬底11；温度补偿层12，位于所述衬底11之上；第一压电层13，位于第二区域D2的温度补偿层12之上；叉指电极层14，位于所述第一压电层13之上；
压电结构，位于第一区域D1的温度补偿层12之上，所述压电结构与所述第一压电层13之间存在间距，所述压电结构下方具有第一空腔3；
其中，在第一区域D1形成体声波振动波型的谐振器(BAW)，在第二区域D2形成声表面波振动波型的谐振器(SAW)。
本实施例中，所述第一空腔3通过释放所述压电结构下方的部分温度补偿层12和衬底11形成。
在一实施例中，参照图1所示，所述压电结构包含依次层叠的下电极层21、第二压电层23和上电极层22。
下面对该声波器件中的各个部分进行详细介绍。
衬底11、温度补偿层12和第一压电层13同时包括在第一区域D1和第二区域D2。衬底11、温度补偿层12和第一压电层13作为POI结构的一种示例，在上述共用POI结构上进一步生长具有不同振动模式的结构，从而实现在在同一衬底上两种或两种以上工作模式的声波结构的集成。本实施例中，参照图1所示，第一区域D1的部分衬底11和部分温度补偿层12被刻蚀掉，以释放压电结构下方的空间，在压电结构下方形成第一空腔3，从而得到体声波器件，该体声波器件为薄膜体声波谐振器(FBAR，film bulk acoustic resonator)的结构；另外，覆盖在第一区域D1的温度补偿层12上方的第一压电层13也被部分刻蚀，只保留第二区域的第一压电层13。从形成过程来说，刻蚀掉第一区域D1的第一压电层13之后可以在第一区域的温度补偿层12上方生长压电结构，即自下而上依次生长下电极层21、第二压电层23和上电极层22，构成BAW器件的三明治结构，之后再进行上述对于第一区域D1的温度补偿层12和衬底11的刻蚀，以释放得到第一空腔3。
当然，在其它实施例中，体声波器件的结构也可以进行变化，例如第三实施例中的体声波结构为固态装配型谐振器(SMR，solid mounted resonator)结构，将在后面进行详细介绍。
另外，本实施例中，第一空腔3是通过刻蚀掉(释放)压电结构下方的衬底11和温度补偿层12形成的。在其它实施例中，第一空腔的释放过程也可以进行变化，例如在第二实施例中，第一空腔3是通过释放压电结构下方的温度补偿层12形成的，将在后面进行详细介绍。
第二区域D2的第一压电层13的表面生长有叉指电极层14和金属层15。其中，在形成过程中，叉指电极层14可以复用下电极层21的材料和厚度，也可以单独生长一层电极材料来制作叉指电极层14；金属层15可以复用上电极22的材料和厚度，也可以单独生长一层金属材料来制作金属层15。在其它实施例中，也可以不用生长金属层，例如第六实施例所示的情况，生长金属层的结构相较于不生长金属层来说，具有声速过渡区域，有助于减少声波在叉指电极臂延伸方向的能量泄漏，并有效抑制谐振频率附近的杂波模式，提升器件的Q值。
本实施例的声波器件中所包含的下电极层21、上电极层22和叉指电极层14、金属层15的材料可以但不限于是具有良好导电性的金属、合金或者其他导电材料。比如可以为与半导体工艺兼容的铝、钼、铜、金、铂、银、镍、铬、钨等。当然，下电极层、上电极层和叉指电极层、金属层也可以为这些金属所组成的合金。
温度补偿层12的材料为介质材料，比如可以为二氧化硅、磷硅玻璃等，或者是其它具有正频率温度系数的材料。另外，作为温度补偿层的介质材料的介电系数较小为宜，有助于增大器件的等效耦合系数。
第一压电层13和第二压电层23的材料可以但不限于是氮化铝、氧化锌，铌酸锂或者钽酸锂等或者为它们的混合物。
衬底11可以为硅，石英或者氧化铝等半导体衬底。
结合图1和图2所示，在所述叉指电极层14之上还具有金属层15，所述金属层15位于所述叉指电极层14的叉指电极臂边缘，相对于所述叉指电极层14为一凸块结构。
参照图2所示，第一区域D1为体声波器件BAW，虚线框表示从背面刻蚀衬底11形成的形状，压电结构中上电极22、第二压电层23和下电极21交叠的区域定义出器件的有效振动区域。第二区域D2为声表面波器件SAW，叉指电极层14的上下两端为汇总母线(busbar)，中间为叉指电极臂，叉指电极14的两侧为反射栅16，为了突出示意叉指电极层14，在图1中并未示意叉指电极14左右两侧的反射栅16，另外，叉指电极臂的数目在图1和图2中仅作为示意，二者的个数可能不是完全对应。继续参照图2所示，叉指电极臂分为中间区域、边缘区域和间隙区域，在图2中以第二区域中虚线之间界定的范围来表示各个区域。其中，相对的两组叉指电极臂中，每组叉指电极臂的边缘处生长有金属层15，在交叉的另一组叉指电极臂的对应平行位置也生长金属层15，该金属层15相对于叉指电极层为一凸块结构，在图2中以方框进行示意，从而在两条平行设置的金属层15之间的范围界定为中间区域，金属层15位于边缘区域，在金属层15与汇总母线之间的区域界定为间隙区域。由此，沿着叉指电极臂的延伸方向，从中间区域到边缘区域，再从边缘区域到间隙区域，形成由中等声速到低声速，再由低声速到高声速的声速过渡区域，这有助于减少声波在叉指电极臂延伸方向的能量泄漏，并有效抑制谐振频率附近的杂波模式，提升器件的Q值。
其中，参照图2所示，在反射栅16的电极臂上，与叉指电极层14中的金属层对应的同一条直线上的位置处也具有金属层形成的凸块结构。
由此，第一区域D1和第二区域D2共同组成了具有不同振动模式混合集成的声波器件。该声波器件可以是包括这两个区域的谐振器组成的滤波器，或者是以相同或不同振动模式谐振器组成的滤波器为基础所构成的双工器或多工器等。
这里以具有不同振动模式的滤波器构成的双工器为例来说明上述声波器件的优点，例如第一区域为体声波滤波器，第二区域为声表面波滤波器，第一和第二区域共同构成双工器。如果第一区域和第二区域的滤波器都使用相同振动模式，区域之间如果靠太近，容易产生振动泄漏，由于滤波器之间的耦合，双方的衰减特性、双工器的隔离度会变得更差，同时也不利于器件尺寸做小。
这里在同一个POI结构上集成了BAW和SAW两种模式的谐振器，使得第一区域D1为体声波型谐振器，振动模式沿垂直于器件的方向，例如参照图1来看为沿着上下的方向；第二区域D2为声表面波谐振器，振动模式沿器件表面平行方向传播，例如参照图1来看为沿着左右的方向；一方面，两个区域的器件的振动和传播方向的区别可有效减少第一和第二区域滤波器之间的耦合，提升整个器件的衰减和隔离度，并且可以将两个滤波器的距离缩小，器件尺寸也得以减小。
另一方面，SAW较BAW而言，具有更大的等效耦合系数(k2eff)，更大的介电系数，更差的频率温度系数(TCF，temperature coefficient of frequency)和功率容量，与BAW互为补充；将不同振动模式的谐振器件集成在同一个器件上，可以提升设计自由度，可分别制作具有不同尺寸，不同带宽，不同插损、隔离度，不同功率容量等的多个区域的滤波器，此外，在提升设计自由度的同时还有助于将不同工作模式的优点进行强弱互补，强强联合。因此，双工器可以更好满足不同性能的要求。
第二实施例
在本公开的第二个示例性实施例中，提供了一种声波器件。与第一实施例相比，第二实施例中的声波器件中第一空腔的释放形式进行了优化。
图3为根据本公开第二实施例所示的声波器件的剖面结构示意图。
参照图3所示，本实施例中，该声波器件包括：衬底11；温度补偿层12，位于所述衬底11之上；第一压电层13，位于第二区域D2的温度补偿层12之上；叉指电极层14，位于所述第一压电层13之上；在所述叉指电极层14之上还具有金属层15，所述金属层15位于所述叉指电极层14的叉指电极臂边缘；
压电结构，位于第一区域D1的温度补偿层12之上，所述压电结构与所述第一压电层13之间存在间距，所述压电结构下方具有第一空腔3；
其中，在第一区域D1形成体声波振动波型的谐振器(BAW)，在第二区域D2形成声表面波振动波型的谐振器(SAW)。
本实施例中，所述第一空腔3通过释放所述压电结构下方的部分温度补偿层12形成，在压电结构下方，第一空腔3的***为阻挡层14。参照图3所示，所述阻挡层14邻接于第一区域D1的温度补偿层12内侧。
在一实施例中，参照图3所示，所述压电结构包含依次层叠的下电极层21、第二压电层23和上电极层22。
本实施例中，在第一区域D1位于压电结构下方的部分温度补偿层12被刻蚀掉，例如一环形部分，并在被刻蚀掉的部分填充阻挡层14，阻挡层14的材料与温度补偿层12的材料具有不同的刻蚀速率，优选与温度补偿层12之间刻蚀速率差异比较大的阻挡层14材料。位于阻挡层14内侧的温度补偿层12作为牺牲层被刻蚀掉，从而在牺牲层对应的区域释放得到第一空腔3。当然，上述形成过程中，在沉积阻挡层后还包括常规的平坦化处理的步骤。
在本实施例的声波器件中，第一区域D1为体声波器件BAW，该体声波器件也和第一实施例相同，也为薄膜体声波谐振器(FBAR)的结构。
需要说明的是，与第一实施例相同的部分可以参照第一实施例的介绍，这里不再赘述。
在第二实施例中，第一空腔是通过释放压电结构下方的温度补偿层形成的，无需释放衬底。第二实施例的体声波器件相较第一实施例来说，具有更加牢固、可靠性更佳的优点。
第三实施例
在本公开的第三个示例性实施例中，提供了一种声波器件。与第一实施例相比，第三实施例中的声波器件中，第一区域的体声波的结构进行了变化。
图4为根据本公开第三实施例所示的声波器件的剖面结构示意图。
参照图4所示，本实施例中，声波器件，包括：
衬底11；温度补偿层12，位于所述衬底11之上；第一压电层13，位于温度补偿层12之上；
叉指电极层14，位于第二区域D2的第一压电层13之上；
声学反射层5，包含交替层叠的低声阻抗材料层51和高声阻抗材料层52，位于第一区域D1的第一压电层13之上；所述声学反射层5与所述叉指电极层14之间存在间距；
压电结构，位于所述声学反射层5的低声阻抗材料层51之上；
其中，在第一区域D1形成固态装配型的谐振器(SMR)，在第二区域D2形成声表面波振动波型的谐振器(SAW)。SMR对应的声波模式是体声波。
在一实施例中，参照图4所示，所述压电结构包含依次层叠的下电极层21、第二压电层23和上电极层22。
本实施例中，与第一实施例相比，无需释放压电结构下方的温度补偿层12和衬底11，在压电结构和温度补偿层之间设置有声学反射层5，从而由衬底11上的温度补偿层12及第一压电层13形成的POI结构和声学反射层5构成布拉格反射，可以抑制声波能量向衬底传播。
本实施例中，低声阻抗材料层51和高声阻抗材料层52的厚度分别为各层材料在谐振频率处等效波长的1/4左右；另外，靠近下电极层的低声阻抗材料层可以根据温度补偿、器件带宽要求，适当调整厚度。
在一实例中，低声阻抗材料层51的材料为具有低声阻抗的材料，可以但不限于是和温度补偿层12相同的材料，比如可以为二氧化硅、磷硅玻璃等，或者也可以是其他材料，例如为SiO2、多孔硅等。高声阻抗材料层52的材料为具有高声阻抗的材料，包括但不限于是W、Mo、AlN等。
综上所述，第三实施例中的声波器件中，第一区域的体声波器件为SMR结构，在第一区域的温度补偿层12上方依次形成声学反射层5和压电结构，形成布拉格反射，抑制体声波器件中声波能量向衬底11传播。需要说明的是，与第一实施例相同的部分可以参照第一实施例的介绍，这里不再赘述。
第四实施例
在本公开的第四个示例性实施例中，提供了一种声波器件。与第一实施例相比，第四实施例中的声波器件中，上电极层22的形式进行了变化。本实施例中，上电极层22不再是第一实施例所示例的平面电极层，而是叉指电极结构的上电极层22’。
图5为根据本公开第四实施例所示的声波器件的剖面结构示意图。
参照图5所示，本实施例的声波器件，包括：
衬底11；温度补偿层12，位于所述衬底11之上；第一压电层13，位于第二区域D2的温度补偿层12之上；叉指电极层14，位于所述第一压电层13之上；
压电结构，位于第一区域D1的温度补偿层12之上，所述压电结构与所述第一压电层13之间存在间距，所述压电结构下方具有第一空腔3；所述压电结构包含依次层叠的下电极层21、第二压电层23和叉指电极结构的上电极层22’；
其中，在第一区域D1形成径向模式的谐振器(CMR，contour mode resonator)，在第二区域D2形成声表面波振动波型的谐振器(SAW)。
本实施例中，对应第一区域D1中压电结构的上电极22’为叉指电极结构，例如可以通过对第一实施例中上电极22进行图案化制作，以形成叉指电极结构的上电极22’。对应在第一区域D1激励的声波模式为兰姆(Lamb)波，对应第一区域D1形成CMR结构。
其中，Lamb波的含义为：声波传播在当板较薄时，板的两个边界面都会有影响，声波在两个自由边界上均会发生反射，叠加后就形成了Lamb波。
通过第一区域D1形成CMR器件，在第二区域D2形成SAW，由于两个区域的器件为不同的振动模式，振动模式的区别可有效减少第一和第二区域滤波器之间的耦合，提升整个器件的衰减和隔离度，并且可以将两个滤波器的距离缩小，器件尺寸也得以减小。
在其他实施例中，也可以在压电结构中不生长下电极21，仅依靠叉指电极结构的上电极层22’激励第二压电层23振动，但是此种情况对应的等效耦合系数相对较小。
在另一些实施例中，在第一区域D1形成CMR，激励的声波模式为Lamb波；在第二区域D2形成固态装配型谐振器(SMR，solid mounted resonator)，其中，SMR因上电极为叉指结构而不是薄膜平板结构，对应的声波模式也是Lamb波。这样在第一区域D1和第二区域D2形成的器件可以是具有相同的振动模式。不过这样的方式相比于在两个区域集成振动模式不同的器件的声波器件来说，由于两个区域的器件振动模式相同，容易相互产生振动耦合，隔离度相对差一些，导致性能降低。
综上所述，第四实施例的声波器件中，第一区域的器件可以是CMR，第二区域的器件可以是SAW，或者第一区域的器件和第二区域的器件的振动模式可以是相同的，例如第一区域的器件为CMR，第二区域的器件为SMR。
第五实施例
在本公开的第五个示例性实施例中，提供了一种声波器件。与第一实施例相比，第五实施例中的声波器件中，第二区域D2中还包括第二腔体6。
图6为根据本公开第五实施例所示的声波器件的剖面结构示意图。
参照图6所示，本实施例中，声波器件，包括：
衬底11；温度补偿层12，位于所述衬底11之上；第一压电层13，位于第二区域D2的温度补偿层12之上；叉指电极层14，位于所述第一压电层13之上；其中所述第一压电层13的下方具有第二空腔6；
压电结构，位于第一区域D1的温度补偿层12之上，所述压电结构与所述第一压电层13之间存在间距，所述压电结构下方具有第一空腔3；
其中，在第一区域D1形成体声波振动波型的谐振器(BAW)，在第二区域D2形成声表面波振动波型的谐振器(SAW)或径向模式的谐振器(CMR)的一种。
本实施例中，参照图6所示，所述第一空腔3通过释放所述压电结构下方的部分温度补偿层12和衬底11形成。所述第二空腔6通过释放所述第一压电层13下方的部分温度补偿层12和衬底11形成。第一空腔和第二空腔可在同一步工艺完成，节约制造成本。
所述压电结构包含依次层叠的下电极层21、第二压电层23和上电极层22。
本实施例中，第二区域D2的振动模式可以是声表面波模式，例如为SH波，或者为LOVE波，也可以是径向模式，例如为Lamb波。
其中，SH波是指波传播中所有质点均作水平振动的横波。LOVE波也称为Q波或者地滚波，是指在半无线介质之上出现低速层的情况下，一种垂直于传播方向的在水平面内振动的波。
综上所述，本实施例的声波器件中，第一区域的器件对应为BAW，通过在第二区域的第一压电层下方通过刻蚀掉部分温度补偿层和衬底得到第二空腔，从而在第二区域形成例如为SH波，或者为LOVE波模式的SAW，或者为基于Lamb波振动的CMR，从而提供了更多不同模式进行组合的方式。
第六实施例
在本公开的第六个示例性实施例中，提供了一种声波器件。与第一实施例相比，第六实施例的声波器件中，没有形成第一空腔3；与第三实施例相比，第六实施例的声波器件中，无需设置声学反射层5，没有形成布拉格反射层。本实施例中第一区域D1的器件既不是第一实施例中的FBAR，也不是第三实施例中的SMR，而是高次谐振波器件(HBAR，highovertone acoustic resonator)。
图7为根据本公开第六实施例所示的声波器件的剖面结构示意图。
参照图7所示，本实施例中，声波器件，包括：
衬底11；温度补偿层12，位于第二区域D2的衬底11之上；第一压电层13，位于所述温度补偿层12之上；叉指电极层14，位于所述第一压电层13之上；
压电结构，位于第一区域D1的衬底11之上；
其中，在第一区域D1形成高次谐振波器件(HBAR)，在第二区域D2形成声表面波振动波型的谐振器(SAW)。
本实施例中，压电结构位于第一区域的衬底11之上，与衬底11之间不存在其他实体层或者空腔，形成的HBAR器件中，声波能量会传播至衬底并反射回来，该HBAR器件具有较高的Q值和很小的等效耦合系数(k2eff)，可应用作为振荡器、时钟等领域。如此一来，第一区域D1为振荡器。此外，第二区域还可以进一步再划分为多个(≥2)子区域，形成不同的谐振器器件，从而在第二区域形成滤波器、双工器或者多工器等，将第二区域划分为子区域的方案将于第七实施例进行示例性介绍。在同一POI结构上实现了多种器件的集成，各个器件之间还具有较好的隔离度。
综上所述，本实施例的声波器件中，第一区域的器件对应为HBAR，可以作为振荡器，第二区域的器件为SAW。由上述实施例可知，第一区域的器件可以是SAW(例如可以是FBAR或SMR)或者HBAR中的一种，第二区域的器件可以是SAW，或者CMR结构，上述第一区域和第二区域的情况可以自由组合。此外第二区域还可以按照上面任一实施例描述的方式划分为多个子区域的组合，不同的子区域之间可以具有相同或不同的振动模式，优选具有不同振动模式或者具有不同振动方向的组合形式，以有效减少各个子区域的滤波器之间的耦合，提升整个器件的衰减和隔离度，并且可以将各个子区域滤波器的距离缩小，器件尺寸也得以减小。
同理，在上面介绍的各个实施例中，对于第一区域也可以划分为多个子区域，构思与上面的介绍相同，这里不再详细说明。
第七实施例
在本公开的第七个示例性实施例中，提供了一种声波器件。与第一实施例相比，本实施例的声波器件还包括介质层。
图8为根据本公开第七实施例所示的声波器件的剖面结构示意图。
参照图8所示，本实施例中，声波器件，包括：
衬底11；温度补偿层12，位于所述衬底11之上；第一压电层13，位于第二区域D2的温度补偿层12之上；叉指电极层14，位于所述第一压电层13之上；
压电结构，位于第一区域D1的温度补偿层12之上，所述压电结构与所述第一压电层13之间存在间距，所述压电结构下方具有第一空腔3；
所述压电结构的上表面和所述叉指电极层14上均覆盖有介质层7；
其中，第二区域D2中所述叉指电极层14旁边还设置有另一叉指电极层14’，所述叉指电极层14’作为第三谐振部分，所述叉指电极层14作为第二谐振器，第一区域形成第一谐振器，所述第二谐振器和第三谐振部分构成温度补偿声表面波器件(TC-SAW)。
其中，参照图8所示，在所述叉指电极层14之上还具有金属层15，所述金属层15位于所述叉指电极层14的叉指电极臂边缘，相对于所述叉指电极层14为一凸块结构，所述介质层7覆盖于叉指电极层14和金属层15的上方。
介质层7的材料包括但不限于SiO2，SiN，AlN等。以SiO2为例，在第三谐振部分的叉指电极14’之上生长较厚的介质层7，构成温度补偿声表面波器件(TC-SAW)，具有比常规声表面波器件更高的Q值和更好的频率温度系数(TCF)。而该层介质层7也可作为频率调节层进一步调节第一或第二谐振器的频率，同时还可以保护第一谐振器的上电极22和第二谐振器的金属层15/叉指电极层14(在不设置金属层时，为叉指电极层；二者都存在时，为金属层)和第三谐振部分的叉指电极层14’不受外界污染。在第三谐振部分的介质层7的***还具有金属连接层8。
TC-SAW包括谐振器和双模式声表面波(DMS，Double mode saw)，DMS一般需要介质桥层，以隔离第二谐振器的叉指电极层14和第三谐振部分的金属连接层8。介质桥层一般具有较小的介电系数，以减小信号间的寄生电容。如图8所示，第二区域的介质桥层也可以复用介质层7，从而减少材料层数，降低成本。
综上所述，本实施例示例性介绍了将第二区域划分为两个子区域的结构，这里的第二区域中两个子区域之间构成一个整体器件中关联的两个部分，在其它实施例中，还可以是独立的两个器件部分。同理，对于第一区域的划分也可以与之类似，这里不再说明。
第八实施例
在本公开的第八个示例性实施例中，提供了一种声波器件。与第一实施例相比，本实施例的声速过渡区域的形成方式与第一实施例中不同。
图9为根据本公开第八实施例所示的声波器件的俯视结构示意图。
第一实施例中，通过在所述叉指电极层14的叉指电极臂边缘生长金属层以形成声速过渡区域，而在本实施例中，参照图9所示，通过在中间区域生长高声速层9，高声速层9的材料传播的声速高于叉指电极层传播的声速，对应在边缘区域暴露出的叉指电极臂的边缘处为低声速区域，从而沿着叉指电极臂的延伸方向，在中间区域到边缘区域，再从边缘区域到间隙区域，形成由中等声速到低声速，再由低声速到高声速的声速过渡区域，这有助于减少声波在叉指电极臂延伸方向的能量泄漏，并有效抑制谐振频率附近的杂波模式，提升器件的Q值。
高声速层例如为介质材料，可以复用第二压电层23的材料，也可以通过单独生长一层具有高声速的介质材料。
其中，参照图9所示，高声速层9不仅覆盖于叉指电极层14之上，还覆盖到反射栅16之上，中间区域都实现了高声速层的覆盖。
综上所述，本实施例的声波器件中，提出另外一种声速过渡区域的方式抑制了谐振频率附近的杂波模式，提升器件的Q值，通过在中间区域生长高声速层9，使得边缘区域的叉指电极臂暴露，形成声速过渡区域。
第九实施例
在本公开的第九个示例性实施例中，提供了一种声波器件的制作方法。本实施例中，以第一实施例所示的声波器件的制作方法作为示例。
图10为根据本公开第九实施例所示的声波器件的制作方法。
参照图10中(a)-(f)所示，本实施例中，声波器件的制作方法，包括：
步骤S21：制作POI结构，依次在衬底上依次形成温度补偿层和第一压电层；
在衬底11上依次形成温度补偿层12和第一压电层13，得到的结构参照图10中(a)所示。
步骤S22：去除第一区域的第一压电层，使得部分温度补偿层外露；
通过刻蚀第一区域的第一压电层13，使得被刻蚀掉的第一压电层13下方的温度补偿层12暴露出来，得到如图10中(b)所示的结构。
步骤S23：在外露的温度补偿层上方制作压电结构；在第二区域的第一压电层上方制作叉指电极层；
本实施例中，在外露的温度补偿层上方制作压电结构的过程可以包括：在外露的温度补偿层上方依次制作下电极层21、第二压电层23和上电极层22；其中，在第二区域的第一压电层13上方制作叉指电极层14的过程可以和制作下电极层21或者上电极层22的步骤同时实施，例如，通过在步骤S22得到的结构上方沉积金属材料，对该金属材料进行图形化处理，使得第二区域的金属材料呈现叉指电极的图案，第一区域的金属材料保留部分作为下电极层21，其余地方的均被刻蚀掉，得到如图10中(c)所示的结构，这种方式对应的下电极层复用为叉指电极层的制备材料的过程；或者也可以在完成下电极层的制备后再沉积一层金属材料来制作叉指电极层。在下电极层21制作完成后，形成第二压电层23的结构参照图10中(d)所示；进一步形成上电极层22的结构参照图10中(e)所示。
步骤S24：释放压电结构下方的区域，得到第一空腔；
本实施例中，第一空腔3是通过刻蚀掉(释放)压电结构下方的衬底11和温度补偿层12形成的。例如，可以通过干法刻蚀的方式从器件背面将压电结构下方的部分衬底11和温度补偿层12刻蚀掉，得到包含第一空腔3的器件结构参照图10中(f)所示。
当然，对应于其他实施例的结构的制备方法已经在介绍结构的时候介绍过，这里不再详述，可以参照本实施例的过程实现其他实施例中的结构的制作。
需要说明的是，也可以不刻蚀第一区域的第一压电层，直接在第一压电层表面生长下电极层，并最终背面刻蚀第一区域的衬底、温度补偿层和第一压电层，也可以形成第一区域的体声波器件；但此时第二压电层容易通过下电极层与下电极下方的第一压电层耦合，影响器件性能，因此优选部分刻蚀第一压电层再进行后续工艺。另外，如果第二区域的器件横向模式不严重，也可以不生长金属层15。
此外，需要说明的是，只要能够形成上述各个结构和位置关系的制备工艺均在本公开的保护范围之内。
上述各个实施例中的声波器件，可以作为滤波器或者双工器，比如可以通过连接几个声波谐振器构成梯型或晶格型拓扑结构，或通过具有一个或多个产生声能的IDT构成DMS，来设计滤波器或双工器。
综上所述，本公开提供了一种声波器件通过利用POI结构，基于该POI结构与常规的SAW器件压电衬底如铌酸锂或者钽酸锂等相比，器件振动形成的声波只会在压电层和低声速层内传播而不会泄漏到更深的衬底层中，纵向方向的能量泄漏得以抑制。但是在横向方向，仍会有部分能量往外传播，基于至少两个区域将至少两种模式的器件集成于同一个器件上，实现方式简单方便，并且通过可以通过控制两种模式不同，使得振动模式或者传播方向具有差异，从而能够减少不同区域的器件之间的耦合干扰，提升由不同区域的器件组合形成的滤波器或双工器的抑制和隔离度；由此还可以减小器件的尺寸，降低成本，满足通信小型化的要求；由于本公开中多种振动模式的器件不需使用相同材料和厚度的压电材料，提升了设计自由度，有助于制作满足不同带宽，不同插损、隔离度，不同功率容量等的产品。
还需要说明的是，虽然结合附图对本公开进行了说明，但是附图中公开的实施例旨在对本公开优选实施方式进行示例性说明，而不能理解为对本公开的一种限制。附图中的尺寸比例仅仅是示意性的，并不能理解为对本公开的限制。实施例中提到的方向用语，例如“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”等，仅是参考附图的方向，并非用来限制本公开的保护范围。贯穿附图，相同的元素由相同或相近的附图标记来表示。在可能导致对本公开的理解造成混淆时，将省略常规结构或构造。
并且图中各部件的形状和尺寸不反映真实大小和比例，而仅示意本公开实施例的内容。另外，在权利要求中，不应将位于括号之间的任何参考符号构造成对权利要求的限制。
说明书与权利要求中所使用的序数例如“第一”、“第二”、“第三”等的用词，以修饰相应的元件，其本身并不意味着该元件有任何的序数，也不代表某一元件与另一元件的顺序、或是制造方法上的顺序，该些序数的使用仅用来使具有某命名的一元件得以和另一具有相同命名的元件能做出清楚区分。
再者，单词“包含”或“包括”不排除存在未列在权利要求中的元件或步骤。位于元件之前的单词“一”或“一个”不排除存在多个这样的元件。
除非存在技术障碍或矛盾，本公开的上述各种实施方式可以自由组合以形成另外的实施例，这些另外的实施例均在本公开的保护范围中。
以上所述的具体实施例，对本公开的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本公开的具体实施例而已，并不用于限制本公开，凡在本公开的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本公开的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种声波器件，其特征在于，包括：
POI结构，所述POI结构包含：高声速层和低声速层交替的材料层，衬底作为最下方的高声速层；以及第一压电层，位于高声速层和低声速层交替的材料层的上方，与所述第一压电层相邻的为表面低声速层；所述高声速层传播的体波声速比所述第一压电层的体波声速高，所述低声速层传播的体波声速比所述第一压电层的体波声速低；
所述POI结构包含至少两个区域，其中两个区域分别为第一区域和第二区域，在第一区域制作有第一振动模式谐振的第一器件；在第二区域制作有第二振动模式谐振的第二器件。
2.根据权利要求1所述的声波器件，其特征在于，所述第一振动模式和第二振动模式为体声波振动波型(BAW)、声表面波振动波型(SAW)、径向模式波型(CMR)中的任意两种类型的组合；
可选的，所述第一振动模式和第二振动模式为不同的振动模式。
3.根据权利要求1所述的声波器件，其特征在于，
所述第一压电层位于第二区域的表面低声速层之上；
一叉指电极层，位于所述第一压电层之上；
一压电结构，位于第一区域的表面低声速层之上，所述压电结构与所述第一压电层之间存在间距，所述压电结构下方具有第一空腔；
其中，所述压电结构包含依次层叠的下电极层、第二压电层和上电极层。
4.根据权利要求3所述的声波器件，其特征在于，所述上电极层为薄膜结构或者为叉指电极结构。
5.根据权利要求3所述的声波器件，其特征在于，所述第一压电层的下方具有第二空腔，所述第二空腔通过释放所述第一压电层下方的部分表面低声速层和衬底形成。
6.根据权利要求3所述的声波器件，其特征在于，
所述压电结构的上表面和所述叉指电极层上均覆盖有介质层；
其中，在第二区域中，包含两个子区域，分别为第一子区域和第二子区域，所述叉指电极层位于第一子区域，另一叉指电极层位于第二子区域，所述另一叉指电极层上依次覆盖有介质层和金属连接层。
7.根据权利要求3-6中任一项所述的声波器件，其特征在于，
在所述叉指电极层之上还具有金属层，所述金属层位于所述叉指电极层的叉指电极臂边缘；或者，
在所述叉指电极层的中间区域形成有第二高声速层，所述第二高声速层传播的体波声速比所述第一压电层的体波声速高；
可选的，引用权3-7任一项时，
所述第一空腔通过释放所述压电结构下方的部分表面低声速层和衬底形成；或者，
所述第一空腔通过释放所述压电结构下方的部分表面低声速层形成，在压电结构下方，第一空腔的***为阻挡层。
8.根据权利要求1所述的声波器件，其特征在于，
第一区域的器件为体声波器件，所述体声波器件为SMR结构，一声学反射层，包含交替层叠的低声阻抗材料层和高声阻抗材料层，位于第一区域的第一压电层之上；所述压电结构，位于所述声学反射层的低声阻抗材料层之上；或者，
第一区域的器件为高次谐振波器件，第二区域的器件为如下器件的一种或其组合形式：体声波振动波型的谐振器(BAW)、声表面波振动波型(SAW)、径向模式波型的谐振器(CMR)，其中，体声波振动波型的谐振器包括如下谐振器的一种或组合：薄膜体声波谐振器(FBAR)和固态装配型的谐振器(SMR)。
9.根据权利要求1-8中任一项所述的声波器件，其特征在于，所述声波器件中至少两个区域的器件中全部或者部分作为滤波器或双工器；
可选的，所述表面低声速层为温度补偿层，该温度补偿层的材料为具有正频率温度系数的介质材料。
10.一种如权利要求1-8中任一项所述声波器件的制作方法，其特征在于，包括：
制作POI结构，所述POI结构包含：高声速层和低声速层交替的材料层，衬底作为最下方的高声速层；以及第一压电层，位于高声速层和低声速层交替的材料层的上方，与所述第一压电层相邻的称之为表面低声速层；所述高声速层传播的体波声速比所述第一压电层的体波声速高，所述低声速层传播的体波声速比所述第一压电层的体波声速低；
所述POI结构包含至少两个区域，其中两个区域分别为第一区域和第二区域，在第一区域制作第一振动模式谐振的第一器件；在第二区域制作第二振动模式谐振的第二器件。
可选的，在一实施例中，上述制作方法包括：
制作POI结构，所述POI结构包含：高声速层和低声速层交替的材料层，衬底作为最下方的高声速层；以及第一压电层，位于高声速层和低声速层交替的材料层的上方，与所述第一压电层相邻的称之为表面低声速层；所述高声速层传播的体波声速比所述第一压电层的体波声速高，所述低声速层传播的体波声速比所述第一压电层的体波声速低；
所述POI结构包含至少两个区域，其中两个区域分别为第一区域和第二区域，刻蚀掉第一区域的第一压电层，使得表面低声速层暴露出来；
在暴露出来的表面低声速层上制作压电结构，所述压电结构与所述第一压电层之间存在间距；其中，所述压电结构包含依次层叠的下电极层、第二压电层和上电极层；
在第二区域的第一压电层之上制作叉指电极层；
释放所述压电结构下方的部分温度补偿层和衬底形成第一空腔，在第一区域得到第一振动模式谐振的第一器件，在第二区域得到第二振动模式谐振的第二器件。
可选的，在另一实施例中，上述制作方法包括：
制作POI结构，所述POI结构包含：高声速层和低声速层交替的材料层，衬底作为最下方的高声速层；以及第一压电层，位于高声速层和低声速层交替的材料层的上方，与所述第一压电层相邻的称之为表面低声速层；所述高声速层传播的体波声速比所述第一压电层的体波声速高，所述低声速层传播的体波声速比所述第一压电层的体波声速低；
所述POI结构包含至少两个区域，其中两个区域分别为第一区域和第二区域，刻蚀掉第一区域的第一压电层，使得表面低声速层暴露出来；
刻蚀部分表面低声速层得到环状空心区域，在所述环状空心区域生长阻挡层，所述阻挡层的材料与表面低声速层的材料具有不同的刻蚀速率；
在第一区域的表面低声速层上制作压电结构，所述压电结构与所述第一压电层之间存在间距；其中，所述压电结构包含依次层叠的下电极层、第二压电层和上电极层；
在第二区域的第一压电层之上制作叉指电极层；
基于刻蚀速率差异将阻挡层内侧的表面低声速层作为牺牲层刻蚀掉，形成第一空腔；
在第一区域得到第一振动模式谐振的第一器件，在第二区域得到第二振动模式谐振的第二器件；
可选的，所述叉指电极层复用下电极层的材料和厚度进行制作；或者，单独生长一层电极材料来制作叉指电极层。
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|---|---|
| CN (1) | CN110798167A (zh) |
Cited By (10)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN111313861A (zh) * | 2020-02-25 | 2020-06-19 | 中芯集成电路制造(绍兴)有限公司 | 声表面波谐振器及其形成方法 |
| CN111817678A (zh) * | 2020-07-03 | 2020-10-23 | 中国科学院上海微***与信息技术研究所 | 单片式混合集成声波谐振器阵列及其制备方法 |
| CN111865248A (zh) * | 2020-04-30 | 2020-10-30 | 诺思(天津)微***有限责任公司 | 谐振器组件及其制造方法、半导体器件、电子设备 |
| CN112260658A (zh) * | 2020-10-16 | 2021-01-22 | 广东广纳芯科技有限公司 | 一种兰姆波谐振器及其制造方法 |
| CN112953436A (zh) * | 2021-02-08 | 2021-06-11 | 上海师范大学 | 一种saw-baw混合谐振器 |
| CN114566792A (zh) * | 2022-03-02 | 2022-05-31 | 中国科学院苏州纳米技术与纳米仿生研究所 | 声驱动磁电天线及其制备方法 |
| CN115642895A (zh) * | 2022-11-10 | 2023-01-24 | 锐石创芯(重庆)科技有限公司 | 声表面波器件、滤波器及电子设备 |
| CN115865036A (zh) * | 2022-10-31 | 2023-03-28 | 上海馨欧集成微电有限公司 | 一种谐振器及声学滤波器 |
| CN116192085A (zh) * | 2023-02-20 | 2023-05-30 | 无锡市好达电子股份有限公司 | 横向激发体声波谐振器 |
| CN116436432A (zh) * | 2023-04-17 | 2023-07-14 | 中国电子科技集团公司第二十六研究所 | 一种小型化的声表面波滤波器结构 |
Citations (9)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN103378817A (zh) * | 2012-04-13 | 2013-10-30 | 太阳诱电株式会社 | 滤波器装置、滤波器装置的制造方法和双工器 |
| CN104956263A (zh) * | 2012-11-27 | 2015-09-30 | Asml荷兰有限公司 | 光刻设备、衬底支撑***、器件制造方法以及控制程序 |
| CN105514172A (zh) * | 2015-12-18 | 2016-04-20 | 河南大学 | 一种低电压透明氧化物薄膜晶体管及其制备方法 |
| US20160233141A1 (en) * | 2015-02-09 | 2016-08-11 | J-Devices Corporation | Semiconductor device |
| CN107404303A (zh) * | 2016-04-25 | 2017-11-28 | 株式会社村田制作所 | 弹性波装置 |
| CN207339804U (zh) * | 2017-11-14 | 2018-05-08 | 安徽云塔电子科技有限公司 | 一种压电谐振器 |
| CN207853858U (zh) * | 2018-01-31 | 2018-09-11 | 湖北宙讯科技有限公司 | 双工器 |
| CN109328431A (zh) * | 2016-06-27 | 2019-02-12 | 株式会社村田制作所 | 弹性波滤波器装置 |
| KR20190099119A (ko) * | 2018-02-16 | 2019-08-26 | 가부시키가이샤 무라타 세이사쿠쇼 | 탄성파 장치, 멀티플렉서, 고주파 프론트 엔드 회로 및 통신 장치 |
-
2019
- 2019-11-25 CN CN201911164184.4A patent/CN110798167A/zh active Pending
Patent Citations (9)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN103378817A (zh) * | 2012-04-13 | 2013-10-30 | 太阳诱电株式会社 | 滤波器装置、滤波器装置的制造方法和双工器 |
| CN104956263A (zh) * | 2012-11-27 | 2015-09-30 | Asml荷兰有限公司 | 光刻设备、衬底支撑***、器件制造方法以及控制程序 |
| US20160233141A1 (en) * | 2015-02-09 | 2016-08-11 | J-Devices Corporation | Semiconductor device |
| CN105514172A (zh) * | 2015-12-18 | 2016-04-20 | 河南大学 | 一种低电压透明氧化物薄膜晶体管及其制备方法 |
| CN107404303A (zh) * | 2016-04-25 | 2017-11-28 | 株式会社村田制作所 | 弹性波装置 |
| CN109328431A (zh) * | 2016-06-27 | 2019-02-12 | 株式会社村田制作所 | 弹性波滤波器装置 |
| CN207339804U (zh) * | 2017-11-14 | 2018-05-08 | 安徽云塔电子科技有限公司 | 一种压电谐振器 |
| CN207853858U (zh) * | 2018-01-31 | 2018-09-11 | 湖北宙讯科技有限公司 | 双工器 |
| KR20190099119A (ko) * | 2018-02-16 | 2019-08-26 | 가부시키가이샤 무라타 세이사쿠쇼 | 탄성파 장치, 멀티플렉서, 고주파 프론트 엔드 회로 및 통신 장치 |
Cited By (17)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN111313861B (zh) * | 2020-02-25 | 2024-03-08 | 绍兴中芯集成电路制造股份有限公司 | 声表面波谐振器及其形成方法 |
| CN111313861A (zh) * | 2020-02-25 | 2020-06-19 | 中芯集成电路制造(绍兴)有限公司 | 声表面波谐振器及其形成方法 |
| CN111865248A (zh) * | 2020-04-30 | 2020-10-30 | 诺思(天津)微***有限责任公司 | 谐振器组件及其制造方法、半导体器件、电子设备 |
| CN111865248B (zh) * | 2020-04-30 | 2021-11-02 | 诺思(天津)微***有限责任公司 | 谐振器组件及其制造方法、半导体器件、电子设备 |
| CN111817678A (zh) * | 2020-07-03 | 2020-10-23 | 中国科学院上海微***与信息技术研究所 | 单片式混合集成声波谐振器阵列及其制备方法 |
| CN111817678B (zh) * | 2020-07-03 | 2021-12-28 | 中国科学院上海微***与信息技术研究所 | 单片式混合集成声波谐振器阵列及其制备方法 |
| CN112260658A (zh) * | 2020-10-16 | 2021-01-22 | 广东广纳芯科技有限公司 | 一种兰姆波谐振器及其制造方法 |
| CN112260658B (zh) * | 2020-10-16 | 2021-08-06 | 广东省广纳科技发展有限公司 | 一种兰姆波谐振器及其制造方法 |
| CN112953436A (zh) * | 2021-02-08 | 2021-06-11 | 上海师范大学 | 一种saw-baw混合谐振器 |
| CN112953436B (zh) * | 2021-02-08 | 2024-04-30 | 上海师范大学 | 一种saw-baw混合谐振器 |
| CN114566792A (zh) * | 2022-03-02 | 2022-05-31 | 中国科学院苏州纳米技术与纳米仿生研究所 | 声驱动磁电天线及其制备方法 |
| CN114566792B (zh) * | 2022-03-02 | 2024-04-19 | 中国科学院苏州纳米技术与纳米仿生研究所 | 声驱动磁电天线及其制备方法 |
| CN115865036A (zh) * | 2022-10-31 | 2023-03-28 | 上海馨欧集成微电有限公司 | 一种谐振器及声学滤波器 |
| CN115642895A (zh) * | 2022-11-10 | 2023-01-24 | 锐石创芯(重庆)科技有限公司 | 声表面波器件、滤波器及电子设备 |
| CN115642895B (zh) * | 2022-11-10 | 2024-05-28 | 锐石创芯(重庆)科技有限公司 | 声表面波器件、滤波器及电子设备 |
| CN116192085A (zh) * | 2023-02-20 | 2023-05-30 | 无锡市好达电子股份有限公司 | 横向激发体声波谐振器 |
| CN116436432A (zh) * | 2023-04-17 | 2023-07-14 | 中国电子科技集团公司第二十六研究所 | 一种小型化的声表面波滤波器结构 |
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