CN117526892A - 一种薄膜体声波谐振器及其制作方法和电子设备 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种薄膜体声波谐振器及其制作方法和电子设备，将上电极和下电极中至少之一者设置为第一电极层和第二电极层的叠加结构，能够通过降低电极的电阻值来提高薄膜体声波谐振器的Q值。在第一电极层和第二电极层之间设置声波限定层，以将声波限定在薄膜体声波谐振器的有源区域处，避免第二电极层对应声波限定层的部分对薄膜体声波谐振器的性能造成影响。此外，本发明提供的技术方案，将介质层设置于第二电极层上，且将保护层覆盖在介质层的裸露表面进行保护，实现了介质层和保护层的叠层对第二电极层进行保护的目的，同时介质层还能够提供一定的温度补偿效果，达到抑制温度漂移效应的功能，提高了薄膜体声波谐振器的性能。
Description
技术领域
本发明涉及滤波器技术领域，更为具体地说，涉及一种薄膜体声波谐振器及其制作方法和电子设备。
背景技术
FBAR(Film Bulk Acoustics Resonator，薄膜体声波谐振器)是一种目前广泛使用于射频领域的谐振器，使用MEMS(Micro Electro Mechanical Systems，微机电***)半导体表面工艺技术和薄膜技术制造而来。利用压电效应和逆压电效应，结合信号选通特性，将多个薄膜体声波谐振器级联而成的拓扑结构就可以实现信号滤波的效果。现有的薄膜体声波谐振器的性能较差，有待提高。
发明内容
有鉴于此，本发明提供了一种薄膜体声波谐振器及其制作方法和电子设备，有效解决了现有技术存在的技术问题，提高了薄膜体声波谐振器的性能。
为实现上述目的，本发明提供的技术方案如下：
一种薄膜体声波谐振器，包括：在厚度方向上依次叠加的衬底、下电极、压电层和上电极；
所述上电极和所述下电极中至少之一者包括在所述厚度方向上叠加的第一电极层和第二电极层，且所述第一电极层位于靠近所述压电层电一侧；所述第一电极层和所述第二电极层之间包括声波限定层，位于所述声波限定层和所述第一电极层之间的介质层，及位于所述介质层和所述声波限定层之间的保护层，所述保护层覆盖所述介质层的裸露表面；其中，所述声波限定层透过所述介质层和所述保护层的叠层与部分所述第一电极层接触。
相应的，本发明还提供了一种薄膜体声波谐振器的制作方法，用于制作上述的薄膜体声波谐振器，制作方法包括：
提供一衬底；
在厚度方向上，在所述衬底一侧依次叠加形成下电极、压电层和上电极；其中，所述上电极和所述下电极中至少之一者包括在所述厚度方向上叠加的第一电极层和第二电极层，且所述第一电极层位于靠近所述压电层电一侧；所述第一电极层和所述第二电极层之间包括声波限定层，位于所述声波限定层和所述第一电极层之间的介质层，及位于所述介质层和所述声波限定层之间的保护层，所述保护层覆盖所述介质层的裸露表面；其中，所述声波限定层透过所述介质层和所述保护层的叠层与部分所述第一电极层接触。
相应的，本发明还提供了一种电子设备，所述电子设备包括上述的薄膜体声波谐振器。
相较于现有技术，本发明提供的技术方案至少具有以下优点：
本发明提供了一种薄膜体声波谐振器及其制作方法和电子设备，薄膜体声波谐振器包括：在厚度方向上依次叠加的衬底、下电极、压电层和上电极；所述上电极和所述下电极中至少之一者包括在所述厚度方向上叠加的第一电极层和第二电极层，且所述第一电极层位于靠近所述压电层电一侧；所述第一电极层和所述第二电极层之间包括声波限定层，位于所述声波限定层和所述第一电极层之间的介质层，及位于所述介质层和所述声波限定层之间的保护层，所述保护层覆盖所述介质层的裸露表面；其中，所述声波限定层透过所述介质层和所述保护层的叠层与部分所述第一电极层接触。
由上述内容可知，本发明提供的技术方案，将上电极和下电极中至少之一者设置为第一电极层和第二电极层的叠加结构，能够通过降低电极的电阻值来提高薄膜体声波谐振器的Q值。同时，在第一电极层和第二电极层之间设置声波限定层，以将声波限定在薄膜体声波谐振器的有源区域处，避免第二电极层对应声波限定层的部分对薄膜体声波谐振器的性能造成影响。并且，声波限定层还透过介质层和保护层的叠层与第一电极层接触，能够更好的实现将声波限定在有源区域的效果。
此外，本发明提供的技术方案，将介质层设置于第二电极层上，且将保护层覆盖在介质层的裸露表面进行保护，实现了介质层和保护层的叠层对第二电极层进行保护的目的，同时介质层还能够提供一定的温度补偿效果，达到抑制温度漂移效应的功能，提高了薄膜体声波谐振器的性能。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图获得其他的附图。
图1为本发明实施例提供的一种薄膜体声波谐振器的结构示意图；
图2为本发明实施例提供的另一种薄膜体声波谐振器的结构示意图；
图3为本发明实施例提供的又一种薄膜体声波谐振器的结构示意图；
图4为本发明实施例提供的一种薄膜体声波谐振器的制作方法的流程图；
图5为本发明实施例提供的又一种薄膜体声波谐振器的结构示意图；
图6为本发明实施例提供的另一种薄膜体声波谐振器的制作方法的流程图；
图7a至图7j为图6中各步骤相应的结构示意图；
图8为本发明实施例提供的又一种薄膜体声波谐振器的结构示意图；
图9为本发明实施例提供的又一种薄膜体声波谐振器的结构示意图；
图10为本发明实施例提供的又一种薄膜体声波谐振器的结构示意图；
图11为本发明实施例提供的又一种薄膜体声波谐振器的结构示意图；
图12为本发明实施例提供的又一种薄膜体声波谐振器的结构示意图；
图13为本发明实施例提供的又一种薄膜体声波谐振器的结构示意图；
图14为本发明实施例提供的又一种薄膜体声波谐振器的结构示意图；
图15为本发明实施例提供的又一种薄膜体声波谐振器的结构示意图；
图16为本发明实施例提供的又一种薄膜体声波谐振器的结构示意图；
图17为本发明实施例提供的又一种薄膜体声波谐振器的结构示意图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
正如背景技术所述，现有的薄膜体声波谐振器的性能较差，有待提高。
具体的，通信技术的快速发展要求谐振器的工作频率不断提高，例如5G通信频段(sub-6G)的频率在3GHz-6GHz。为了适应更高的工作频率，需要将薄膜体声波谐振器的压电层的厚度尺寸制作的更薄，然而过薄的压电层会导致谐振器的品质因数(即Q值)降低，对此可以通过增加电极的厚度，以减小电极的阻值来提高谐振器的Q值。但是，加厚的电极会影响谐振器的谐振频率和反谐振频率，有可能削弱谐振器的性能。
基于此，本发明实施例提供了一种薄膜体声波谐振器及其制作方法和电子设备，有效解决了现有技术存在的技术问题，提高了薄膜体声波谐振器的性能。
为实现上述目的，本发明实施例提供的技术方案如下，具体结合图1至图17对本发明实施例提供的技术方案进行详细的描述。
参考图1所述，为本发明实施例提供的一种薄膜体声波谐振器的结构示意图，其中，薄膜体声波谐振器包括：在厚度方向上依次叠加的衬底100、下电极201、压电层300和上电极202。
所述上电极202和所述下电极201中至少之一者包括在所述厚度方向上叠加的第一电极层210和第二电极层220，且所述第一电极层210位于靠近所述压电层电300一侧；所述第一电极层210和所述第二电极层220之间包括声波限定层230，位于所述声波限定层230和所述第一电极层210之间的介质层240，及位于所述介质层240和所述声波限定层230之间的保护层250，所述保护层250覆盖所述介质层240的裸露表面；其中，所述声波限定层230透过所述介质层240和所述保护层250的叠层与部分所述第一电极层210接触。
如图1所示，本发明实施例提供的上电极202可以设置为第一电极层210和第二电极层220的叠层结构。或者，如图2所示，为本发明实施例提供的另一种薄膜体声波谐振器的结构示意图，其中，本发明实施例提供的下电极201还可以设置为第一电极层210和第二电极层220的叠层结构。或者，如图3所示，为本发明实施例提供的又一种薄膜体声波谐振器的结构示意图，其中，本发明实施例提供的下电极201和上电极202均可以设置为第一电极层210和第二电极层220的叠层结构。
可以理解的，本发明实施例提供的技术方案，将上电极和下电极中至少之一者设置为第一电极层和第二电极层的叠加结构，能够通过降低电极的电阻值来提高薄膜体声波谐振器的Q值。同时，在第一电极层和第二电极层之间设置声波限定层，以将声波限定在薄膜体声波谐振器的有源区域处，避免第二电极层对应声波限定层的部分对薄膜体声波谐振器的性能造成影响。并且，声波限定层还透过介质层和保护层的叠层与第一电极层接触，能够更好的实现将声波限定在有源区域的效果。
此外，本发明实施例提供的技术方案，将介质层设置于第二电极层上，且将保护层覆盖在介质层的裸露表面进行保护，实现了介质层和保护层的叠层对第二电极层进行保护的目的，同时介质层还能够提供一定的温度补偿效果，达到抑制温度漂移效应的功能，提高了薄膜体声波谐振器的性能。
相应的，本发明实施例还提供了一种薄膜体声波谐振器的制作方法。具体参考图4所示，为本发明实施例提供的一种薄膜体声波谐振器的制作方法的流程图，其中，制作方法用于制作上述任意一实施例提供的薄膜体声波谐振器，制作方法包括：
S1、提供一衬底。
S2、在厚度方向上，在所述衬底一侧依次叠加形成下电极、压电层和上电极。其中，所述上电极和所述下电极中至少之一者包括在所述厚度方向上叠加的第一电极层和第二电极层，且所述第一电极层位于靠近所述压电层电一侧；所述第一电极层和所述第二电极层之间包括声波限定层，位于所述声波限定层和所述第一电极层之间的介质层，及位于所述介质层和所述声波限定层之间的保护层，所述保护层覆盖所述介质层的裸露表面；其中，所述声波限定层透过所述介质层和所述保护层的叠层与部分所述第一电极层接触。
下面结合附图对本发明实施例提供的薄膜体声波谐振器的结构和制作方法进行更详细的描述。如图1至图3中任意一附图所示，本发明实施例提供的薄膜体声波谐振器，位于所述衬底100与所述下电极201之间包括有声学镜400，在所述厚度方向上，所述声学镜400、所述下电极201、所述压电层300和所述上电极202的交叠区域为有源区域。
如图1至图3中任意一附图所示，本发明实施例提供的声学镜400可以位于衬底100朝向下电极201一侧的表面上。或者，如图5所示，为本发明实施例提供的又一种薄膜体声波谐振器的结构示意图，其中，声学镜400可以位于衬底100内，即衬底100在设定区域处包括有一凹槽，且声学镜400位于该凹槽中。
可选的，本发明实施例提供的所述声学镜包括空气腔或布拉格声学反射镜。本发明实施例提供的声学镜的制作方法可以为：首先在衬底上形成一第一材料层(或者，声学镜位于衬底内时，可以在衬底的设定区域形成凹槽，而后在凹槽中形成第一材料层)，而后依次叠加形成下电极、压电层和上电极等；其中，当声学镜为空气腔时，则最后将第一材料层去除形成空气腔；或者，当声学镜为布拉格声学反射镜时，则形成第一材料层时直接将其制作为布拉格声学反射镜，最后无需去除第一材料层。
具体结合图6至图7j所述，图6为本发明实施例提供的另一种薄膜体声波谐振器的制作方法的流程图，图7a至图7j为图6中各个步骤相应的结构示意图，其中，图6至图7j以上电极202包括第一电极层210和第二电极层220的相关结构，且声学镜为空气腔并位于衬底100表面上为例进行说明。
如图7a所示，对应步骤S10，提供一衬底100。
本发明实施例提供的衬底的材质可以为硅(Si)、锗(Ge)、锗硅(SiGe)、碳硅(SiC)、碳锗硅(SiGeC)、砷化铟(InAs)、砷化镓(GaAs)、磷化铟(InP)或者其它III/V化合物半导体，还可以包括这些半导体构成的多层结构(即衬底可以为多个子层的叠层结构，且任一子层可以采用上述材质形成)等，或者为绝缘体上硅(SOI)、绝缘体上层叠硅(SSOI)、绝缘体上层叠锗化硅(S-SiGeOI)、绝缘体上锗化硅(SiGeOI)以及绝缘体上锗(GeOI)，或者还可以为双面抛光硅片(Double Side Polished Wafers，DSP)，也可为氧化铝等的陶瓷基底、石英或玻璃基底等，对此本发明实施例不做具体限制。
如图7b所示，对应步骤S20，在衬底100的表面上形成第一材料层410。
可以理解的，本发明实施例提供的声学镜为空气腔且位于衬底表面时，第一材料层可以形成于衬底的表面上，且第一材料层为牺牲材料，待后续流程中将其去除。
可选的，本发明实施例提供的声学镜还可以为布拉格反射镜，故而，第一材料层即为布拉格反射镜的相关材料。此外，当声学镜位于衬底内时，需要在衬底上形成一凹槽，而后在凹槽中制作牺牲材料或布拉格反射镜的相关材料，而后在后续步骤中去除牺牲材料得到空气腔或保留布拉格反射镜的相关材料得到布拉格反射镜。
如图7c所示，对应步骤S30，在第一材料层410背离衬底100一侧形成下电极201。
本发明实施例提供的下电极可以单层电极，单层电极的材质可以为金属或合金，具体可以包括钼、钌、金、铝、镁、钨、铜，钛、铱、锇、铬等中至少一种。或者，下电极可以包括有第一电极层和第二电极层，第一电极层和第二电极层中任意一电极层的材质可以为金属或合金，具体可以包括钼、钌、金、铝、镁、钨、铜，钛、铱、锇、铬等中至少一种。
可选的，在本发明实施例提供的下电极包括有第一电极层和第二电极层，及相关的介质层、保护层和声波限定层时，下电极的制作方法为：首先在第一材料层背离衬底一侧形成第二电极层；而后在第二电极层背离衬底一侧的设定区域形成第二材料层；在第二材料层上形成第一凹槽，并在第一凹槽中形成保护层；之后在保护层上形成第二凹槽，并在第二凹槽中形成介质层；最后在介质层背离衬底一侧形成第一电极层。
在本发明一实施例中，本发明实施例提供的所述声波限定层为真空层、气体层或高声阻抗材料层。故而，当声波限定层为真空层或气体层时，第二材料层可以为牺牲材料，在后续去除流程中将牺牲材料去除，并进行充气或抽真空处理。而当声波限定层为高声阻抗材料层时，则第二材料层即为高声阻抗材料，在后续去除过程中保留该层得到高声阻抗材料层。
在本发明一实施例中，本发明实施例提供的所述第一电极层位于靠近所述压电层一侧，且所述第二电极层位于远离所述压电层一侧，其中，所述第二电极层的厚度大于所述第一电极层的厚度，由此，在通过较薄的第一电极层和较厚的第二电极层的叠加降低电极整体的电阻的同时，更好的避免较厚的第二电极层对应声波限定层的部分对薄膜体声波谐振器的性能造成影响。以及，本发明实施例提供的所述第一电极层和所述第二电极层的材质可以相同。或者，本发明实施例提供的所述第一电极层和所述第二电极层的材质可以不同，且所述第一电极层和所述第二电极层的电阻率不同，其中，第二电极层的电阻率小于第一电极层的电阻率，其可以优选为电阻率小的银、铜、金、铝等材质，进而可以进一步减小整体电极的电阻。
如图7d所示，对应步骤S40，在下电极201背离衬底100一侧形成压电层300。
本发明实施例提供的压电层的材质可以为氮化铝(AlN)、氧化锌(ZnO)、锆钛酸铅(PZT)、铌酸锂(LiNbO3)、石英(Quartz)、铌酸钾(KNbO3)或钽酸锂(LiTaO3)等材质。进一步的，压电层中还可以掺杂有一定原子比的稀土元素掺杂材料，以提高谐振器的机电耦合系数。
如图7e所示，对应步骤S50，在压电层300背离衬底100一侧形成上电极的第一电极层210。
本发明实施例提供的上电极的第一电极层的材质可以为金属或合金，具体可以包括钼、钌、金、铝、镁、钨、铜，钛、铱、锇、铬等中至少一种。
如图7f所示，对应步骤S60，在第一电极层210的设定区域形成介质层240。
本发明实施例提供的介质层的材质可以为SiO2，Si3N4，SiO2F等，对此本发明实施例不做具体限制。
如图7g所示，对应步骤S70，在介质层240背离衬底100一侧形成保护层250。
本发明实施例提供的保护层的材质可以为AlN材质。或者，保护层可以为导电保护层，导电保护层的材质可以为金属或合金材质，其具体可以包括钼、钌、金、铝、镁、钨、铜，钛、铱、锇、铬等中至少一种。
可以理解的，本发明实施例提供的保护层覆盖介质层时与第一电极层相接触，当保护层为金属或合金材质时，介质层则还能起到声波限定的作用，进一步提高了薄膜体声波谐振器的性能。
如图7h所示，对应步骤S80，在保护层250背离衬底100一侧形成第二材料层231。
在本发明一实施例中，本发明实施例提供的所述声波限定层为真空层、气体层或高声阻抗材料层。故而，当声波限定层为真空层或气体层时，第二材料层可以为牺牲材料，在后续去除流程中将牺牲材料去除，并进行充气或抽真空处理。而当声波限定层为高声阻抗材料层时，则第二材料层即为高声阻抗材料，在后续去除过程中保留该层得到高声阻抗材料层。
如图7i，对应步骤S90，在第二材料层231背离衬底100一侧形成第二电极层220。
本发明实施例提供的第二电极层和第一电极层叠加接触，使得整体电极的电阻减小，以提高谐振器的Q值。其中，第二电极层的材质可以为金属或合金，具体可以包括钼、钌、金、铝、镁、钨、铜，钛、铱、锇、铬等中至少一种。
本发明实施例提供的所述第一电极层位于靠近所述压电层一侧，且所述第二电极层位于远离所述压电层一侧，其中，所述第二电极层的厚度大于所述第一电极层的厚度，由此，在通过较薄的第一电极层和较厚的第二电极层的叠加降低电极整体的电阻的同时，更好的避免较厚的第二电极层对应声波限定层的部分对薄膜体声波谐振器的性能造成影响。以及，本发明实施例提供的所述第一电极层和所述第二电极层的材质可以相同。或者，本发明实施例提供的所述第一电极层和所述第二电极层的材质可以不同，且所述第一电极层和所述第二电极层的电阻率不同，其中，第二电极层的电阻率小于第一电极层的电阻率，其可以优选为电阻率小的银、铜、金、铝等材质，进而可以进一步减小整体电极的电阻。
如图7j，对应步骤S100，去除第一材料层410和第二材料层231，得到空气腔400和声波限定层230。
可以理解的，当本发明实施例提供的声学镜为布拉格反射镜时，则保留第一材料层的布拉格反射镜材料，以得到布拉格反射镜。以及，当本发明实施例提供的声波限定层为高声阻抗材料层时，则保留第二材料层的高声阻抗材料，以得到高声阻抗材料层，对此需要根据实际应用进行具体分析，本发明实施例不做具体限制。
在本发明一实施例中，本发明实施例提供的薄膜体声波谐振器可以设置有独立的声学镜；此外，当本发明实施例提供的下电极包括有该第一电极层和第二电极层相关结构时，可以将声波限定层复用声学镜的功能，进而无需制备声学镜。如图8所示，为本发明实施例提供的又一种薄膜体声波谐振器的结构示意图，其中，本发明实施例提供的所述下电极201包括所述第一电极层210和所述第二电极层220，其中，所述衬底100与所述下电极201之间无声学镜，其中，在所述厚度方向上，所述下电极201、所述声波限定层230、所述压电层300和所述上电极202的交叠区域为有源区域。进而，通过声波限定层230来替代复用声学镜的功能，从而简化了薄膜体声波谐振器的结构。
为了提高薄膜体声波谐振器的性能，本发明实施例还可以对薄膜体声波谐振器进行进一步的结构优化。如图9所示，为本发明实施例提供的又一种薄膜体声波谐振器的结构示意图，其中，在所述有源区域的至少一侧，所述薄膜体声波谐振器还包括位于上电极202处且沿所述有源区域的侧边延伸呈环形设置的边界环260，通过边界环260能够反射声波的杂散模式且限定声波在有源区域处，以提高薄膜体声波谐振器的性能。
继续如图9所示，本发明实施例提供的所述上电极202包括所述第一电极层210和所述第二电极层220时，所述边界环260位于所述第一电极层210和所述第二电极层220之间，且与所述声波限定层230相通。
在本发明一实施例中，本发明实施例提供的边界环的材质可以与声波限定层的材质相同，如声波限定层为真空层时边界环可以为真空边界环，声波限定层为气体层时边界环为气体边界环，声波限定层为高声阻抗材料时边界环为高声阻抗材料边界环。此外，本发明实施例提供的边界环的材质还可以与声波限定层不同，对此本发明不做具体限制。
参考图10所示，为本发明实施例提供的又一种薄膜体声波谐振器的结构示意图，其中，在所述边界环260处，所述介质层240还包括支撑凸起241。在所述支撑凸起241处，所述支撑凸起241和所述保护层250的叠层与所述第二电极层220朝向所述第一电极层210一侧表面接触，进而通过支撑凸起241提高边界环260的稳定性，以更高的实现声波的杂散模式的抑制效果。
如图11所示，为本发明实施例提供的又一种薄膜体声波谐振器的结构示意图，其中，本发明实施例提供的所述上电极202包括所述第一电极层210和所述第二电极层220时，所述边界环260位于所述第一电极层210和所述第二电极层220之间，且所述边界环260与所述声波限定层230之间通过所述第一电极层210和所述第二电极层220相接触隔离。
或者，本发明实施例提供的所述上电极包括所述第一电极层和所述第二电极层时，所述边界环还可以位于所述上电极与所述压电层之间，对此本发明不做具体限制，只要满足在上电极侧形成边界环，以实现声波的杂散模式的抑制效果即可。
如图1所示，本发明实施例提供的所述声波限定层230与所述第一电极层210的接触区域位于所述介质层240和所述保护层250的叠层，朝向所述第一电极层210和所述第二电极层220的至少一侧接触界面的边缘区域。
需要说明的是，本发明实施例提供的声学镜、有源区域和介质层在薄膜体声波谐振器的俯视角度(即衬底至压电层方向)均呈环形设置，介质层的边缘即为环形介质层的内环边缘或外环边缘。本发明实施例提供的技术方案，将声波限定层与第一电极层的接触区域设置在介质层的至少一侧边缘区域，能够更好的将声波限定在有源区域，提高谐振器的性能。
在本发明一实施例中，可以将介质层进行图形化处理，使得介质层形成多个凸起部的结构。如图12所示，本发明实施例提供的所述介质层240包括多个凸起部242，通过凸起部242的支撑，能够避免薄膜体声波谐振器工作过程中，声波限定层230出现坍塌时导致的第一电极层210和第二电极层220接触的问题，提高了薄膜体声波谐振器工作性能的稳定性。
继续如图12所示，本发明实施例提供的所述多个凸起部242中至少部分凸起部的尺寸相同。或者，如图13所示，为本发明实施例提供的又一种薄膜体声波谐振器的结构示意图，其中，本发明实施例提供的所述多个凸起部242中至少部分的尺寸与其余凸起部的尺寸不同。
继续如图12所示，本发明实施例提供的所述多个凸起部242中至少部分相邻两个凸起部242之间的间距相同。或者，继续如图13所示，本发明实施例提供的所述多个凸起部242中至少部分相邻两个凸起部242之间的间距与其余部分相邻两个凸起部242之间的间距不同。
可以理解的，本发明实施例提供的所有凸起部的尺寸和相邻凸起部之间的间距可以相同，所有凸起部可以呈阵列排布，便于介质层的制作。或者，本发明实施例提供的多有凸起部中部分凸起部的尺寸和其余尺寸不同，且部分相邻凸起部之间的间距与其余凸起部之间的间距不同，从而实现声阻抗变化的不连续性，实现更好的声波反射和能量限定效果。
进一步的，本发明实施例提供的凸起部还能够起到支撑第一电极层和第二电极层之间间隙的作用。如图13所示，为本发明实施例提供的又一种薄膜体声波谐振器的结构示意图，其中，在所述凸起部242处，所述凸起部242和所述保护层250的叠层与所述第二电极层220朝向所述第一电极层210一侧表面接触，进而提高了薄膜体声波谐振器的的结构稳定性。
参考图15所示，为本发明实施例提供的又一种薄膜体声波谐振器的结构示意图，在所述声波限定层230处，所述第二电极层220呈朝向其背离所述第一电极层210一侧方向凸起的拱形，由此提高第二电极层220在声波限定层230处的强度，减小第二电极层220坍塌的几率，提高了薄膜体声波谐振器的的结构稳定性。
参考图16所示，为本发明实施例提供的又一种薄膜体声波谐振器的结构示意图，其中，本发明实施例提供的所述薄膜体声波谐振器还包括：位于所述保护层250与所述声波限定层230之间且沿所述厚度方向依次叠加的至少一个辅助层270，所述辅助层270包括靠近所述保护层250一侧的辅助介质层271和远离所述保护层250一侧的辅助保护层272。
可以理解的，本发明实施例提供辅助层和介质层与保护层的叠层相同，进而能够通过设置更多的介质层和保护层的叠成结构，提高薄膜体声波谐振器的性能。可选的，本发明实施例提供的辅助介质层的材质和介质层的材质相同，及辅助保护层的材质与保护层的材质相同，对此本发明实施例不做具体限制。
在本发明上述任意一实施例中，本发明实施例提供的薄膜体声波谐振器还包括有覆盖于上电极一侧的钝化层，通过钝化层来保护薄膜体声波谐振器不被损坏。参考图17所示，为本发明实施例提供的又一种薄膜体声波谐振器的结构示意图，其中，本发明实施例提供的薄膜体声波谐振器包括有一钝化层500设置于上电极202一侧。
相应的，本发明实施例还提供了一种电子设备，所述电子设备包括上述任意一实施例提供的薄膜体声波谐振器。
本发明实施例提供了一种薄膜体声波谐振器及其制作方法和电子设备，薄膜体声波谐振器包括：在厚度方向上依次叠加的衬底、下电极、压电层和上电极；所述上电极和所述下电极中至少之一者包括在所述厚度方向上叠加的第一电极层和第二电极层，且所述第一电极层位于靠近所述压电层电一侧；所述第一电极层和所述第二电极层之间包括声波限定层，位于所述声波限定层和所述第一电极层之间的介质层，及位于所述介质层和所述声波限定层之间的保护层，所述保护层覆盖所述介质层的裸露表面；其中，所述声波限定层透过所述介质层和所述保护层的叠层与部分所述第一电极层接触。
由上述内容可知，本发明实施例提供的技术方案，将上电极和下电极中至少之一者设置为第一电极层和第二电极层的叠加结构，能够通过降低电极的电阻值来提高薄膜体声波谐振器的Q值。同时，在第一电极层和第二电极层之间设置声波限定层，以将声波限定在薄膜体声波谐振器的有源区域处，避免第二电极层对应声波限定层的部分对薄膜体声波谐振器的性能造成影响。并且，声波限定层还透过介质层和保护层的叠层与第一电极层接触，能够更好的实现将声波限定在有源区域的效果。
此外，本发明实施例提供的技术方案，将介质层设置于第二电极层上，且将保护层覆盖在介质层的裸露表面进行保护，实现了介质层和保护层的叠层对第二电极层进行保护的目的，同时介质层还能够提供一定的温度补偿效果，达到抑制温度漂移效应的功能，提高了薄膜体声波谐振器的性能。
在本发明的描述中，需要理解的是，如出现术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”、“轴向”、“径向”、“周向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
此外，如出现术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。
在本发明中，除非另有明确的规定和限定，如出现术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接或彼此可通讯；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征“上”或“下”可以是第一和第二特征直接接触，或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”可是第一特征在第二特征正上方或斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”可以是第一特征在第二特征正下方或斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。
在本发明中，如出现术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。
尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本发明的限制，本领域的普通技术人员在本发明的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。
Claims (19)
1.一种薄膜体声波谐振器，其特征在于，包括：在厚度方向上依次叠加的衬底、下电极、压电层和上电极；
所述上电极和所述下电极中至少之一者包括在所述厚度方向上叠加的第一电极层和第二电极层，且所述第一电极层位于靠近所述压电层电一侧；所述第一电极层和所述第二电极层之间包括声波限定层，位于所述声波限定层和所述第一电极层之间的介质层，及位于所述介质层和所述声波限定层之间的保护层，所述保护层覆盖所述介质层的裸露表面；其中，所述声波限定层透过所述介质层和所述保护层的叠层与部分所述第一电极层接触。
2.根据权利要求1所述的薄膜体声波谐振器，其特征在于，位于所述衬底与所述下电极之间包括有声学镜，在所述厚度方向上，所述声学镜、所述下电极、所述压电层和所述上电极的交叠区域为有源区域。
3.根据权利要求2所述的薄膜体声波谐振器，其特征在于，所述声学镜包括空气腔或布拉格声学反射镜。
4.根据权利要求1所述的薄膜体声波谐振器，其特征在于，所述下电极包括所述第一电极层和所述第二电极层，其中，所述衬底与所述下电极之间无声学镜，其中，在所述厚度方向上，所述下电极、所述声波限定层、所述压电层和所述上电极的交叠区域为有源区域。
5.根据权利要求1所述的薄膜体声波谐振器，其特征在于，所述第一电极层位于靠近所述压电层一侧，且所述第二电极层位于远离所述压电层一侧，其中，所述第二电极层的厚度大于所述第一电极层的厚度。
6.根据权利要求1所述的薄膜体声波谐振器，其特征在于，所述第一电极层和所述第二电极层的材质相同；
或者，所述第一电极层和所述第二电极层的材质不同，且所述第一电极层和所述第二电极层的电阻率不同。
7.根据权利要求1所述的薄膜体声波谐振器，其特征在于，所述声波限定层为真空层、气体层或高声阻抗材料层。
8.根据权利要求2-4任意一项所述的薄膜体声波谐振器，其特征在于，在所述有源区域的至少一侧，所述薄膜体声波谐振器还包括位于上电极处且沿所述有源区域的侧边延伸呈环形设置的边界环。
9.根据权利要求8所述的薄膜体声波谐振器，其特征在于，所述上电极包括所述第一电极层和所述第二电极层时，所述边界环位于所述第一电极层和所述第二电极层之间，且与所述声波限定层相通。
10.根据权利要求9所述的薄膜体声波谐振器，其特征在于，在所述边界环处，所述介质层还包括支撑凸起；
在所述支撑凸起处，所述支撑凸起和所述保护层的叠层与所述第二电极层朝向所述第一电极层一侧表面接触。
11.根据权利要求8所述的薄膜体声波谐振器，其特征在于，所述上电极包括所述第一电极层和所述第二电极层时，所述边界环位于所述第一电极层和所述第二电极层之间，且所述边界环与所述声波限定层之间通过所述第一电极层和所述第二电极层相接触隔离；
或者，所述上电极包括所述第一电极层和所述第二电极层时，所述边界环位于所述上电极与所述压电层之间。
12.根据权利要求1所述的薄膜体声波谐振器，其特征在于，所述保护层为导电保护层。
13.根据权利要求1所述的薄膜体声波谐振器，其特征在于，所述声波限定层与所述第一电极层的接触区域位于所述介质层和所述保护层的叠层，朝向所述第一电极层和所述第二电极层的至少一侧接触界面的边缘区域。
14.根据权利要求1所述的薄膜体声波谐振器，其特征在于，所述介质层包括多个凸起部，所述多个凸起部中至少部分凸起部的尺寸相同；或者，所述多个凸起部中至少部分的尺寸与其余凸起部的尺寸不同；
以及，所述多个凸起部中至少部分相邻两个凸起部之间的间距相同；或者，所述多个凸起部中至少部分相邻两个凸起部之间的间距与其余部分相邻两个凸起部之间的间距不同。
15.根据权利要求14所述的薄膜体声波谐振器，其特征在于，在所述凸起部处，所述凸起部和所述保护层的叠层与所述第二电极层朝向所述第一电极层一侧表面接触。
16.根据权利要求1所述的薄膜体声波谐振器，其特征在于，在所述声波限定层处，所述第二电极层呈朝向其背离所述第一电极层一侧方向凸起的拱形。
17.根据权利要求1所述的薄膜体声波谐振器，其特征在于，所述薄膜体声波谐振器还包括：位于所述保护层与所述声波限定层之间且沿所述厚度方向依次叠加的至少一个辅助层，所述辅助层包括靠近所述保护层一侧的辅助介质层和远离所述保护层一侧的辅助保护层。
18.一种薄膜体声波谐振器的制作方法，其特征在于，用于制作权利要求1-17任意一项所述的薄膜体声波谐振器，制作方法包括：
提供一衬底；
在厚度方向上，在所述衬底一侧依次叠加形成下电极、压电层和上电极；其中，所述上电极和所述下电极中至少之一者包括在所述厚度方向上叠加的第一电极层和第二电极层，且所述第一电极层位于靠近所述压电层电一侧；所述第一电极层和所述第二电极层之间包括声波限定层，位于所述声波限定层和所述第一电极层之间的介质层，及位于所述介质层和所述声波限定层之间的保护层，所述保护层覆盖所述介质层的裸露表面；其中，所述声波限定层透过所述介质层和所述保护层的叠层与部分所述第一电极层接触。
19.一种电子设备，其特征在于，所述电子设备包括权利要求1-17任意一项所述的薄膜体声波谐振器。
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN117013985A (zh) * | 2022-04-29 | 2023-11-07 | 锐石创芯(重庆)科技有限公司 | 滤波器、多工器、射频前端模组及滤波器的制备方法 |
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2023
- 2023-11-17 CN CN202311538897.9A patent/CN117526892A/zh active Pending
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN117013985A (zh) * | 2022-04-29 | 2023-11-07 | 锐石创芯(重庆)科技有限公司 | 滤波器、多工器、射频前端模组及滤波器的制备方法 |
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