一种体声波谐振器及其制备方法与流程

本申请涉及声波谐振器，尤其涉及一种体声波谐振器及其制备方法。

背景技术：

1、体声波谐振器（bulk acoustic wave，baw）是一类利用压电材料在厚度方向产生体声波谐振实现滤波功能的射频器件，具有工作频率高、品质因数高、尺寸小及易于集成等优点，广泛应用于移动通信、无线局域网、卫星通信以及射频前端模块等领域。现有体声波谐振器通常包括衬底、空腔、底电极、压电层及顶电极等结构，通过在衬底中形成空腔，使压电谐振结构悬浮于空腔上方，以降低声能向衬底方向泄露，提高器件的谐振性能。同时，为进一步改善器件性能，部分方案会在谐振区域外围设置空气桥、隔离槽或其他边界结构，以减小横向声波泄露；还有部分方案会另外设置温度补偿层，以改善器件谐振频率随温度变化产生的漂移。然而，上述方案通常分别针对横向声能约束和温度补偿进行设计，需要分别设置不同的功能结构，不仅增加了器件结构复杂度和制造工艺复杂度，而且不同功能结构之间还可能存在工艺兼容性不足、制造成本增加及器件集成度降低等问题。此外，现有部分边界结构在器件释放工艺过程中还容易受到刻蚀介质的影响，从而影响器件的一致性及制造良率。因此，如何在保证器件谐振性能的同时，兼顾横向声场约束、温度稳定性以及工艺可靠性，成为本领域技术人员亟待解决的技术问题。

技术实现思路

1、有鉴于此，本申请提供一种体声波谐振器及其制备方法，用以解决现有技术中体声波谐振器声学性能与温度性能难以兼顾的技术问题。

2、具体地，本申请是通过如下技术方案实现的：

3、本申请第一方面提供一种体声波谐振器，包括：

4、所述谐振单元下方设有第一空腔；

5、所述谐振单元从下至上至少依次设有底电极、压电层和顶电极，所述谐振单元中无空腔；

6、所述底电极的上方，与所述压电层同层设有介质层，所述介质层环绕在所述压电层的四周，所述顶电极覆盖所述介质层，所述介质层同时用于作为声阻抗突变区域和温度补偿区域。

7、本申请第二方面提供一种体声波谐振器的制备方法，所述方法包括：

8、提供衬底，并在所述衬底中形成第一空腔；

9、在所述衬底上形成底电极，使所述底电极位于所述第一空腔对应区域；

10、在所述底电极上形成压电层；

11、形成介质层，使所述介质层与所述压电层同层设置，并在平面内环绕所述压电层的四周，其中，所述介质层在空间上同时形成声阻抗突变区域和温度补偿区域；

12、在所述压电层上方形成顶电极，所述顶电极覆盖所述介质层。

13、本申请提供的体声波谐振器及其制备方法，相较于现有体声波谐振器中通常采用独立空气桥结构或独立温度补偿层分别实现横向声学约束与温度稳定性调节的方案，本申请通过在压电层外围同层设置环绕式介质层，使所述介质层在平面方向上与压电层形成一体化邻接结构，在与压电层同层的位置仅增设一个与压电层同层的介质层，不增加整体谐振器的厚度，同时还能通过一个介质层同时实现声阻抗突变与温度补偿两个功能，从而在不引入额外复杂结构的情况下，实现横向声能泄露的有效抑制及器件温度漂移的协同优化。同时，通过在底电极上方引入具有分区结构的介质层，并使其在有效谐振区域外围形成连续的横向环绕结构，使横向传播声波在介质层与压电层及电极材料的界面处发生声阻抗不连续反射，从而增强对非有效谐振区域的声能约束能力，提高器件的能量集中程度与谐振稳定性。进一步地，通过在介质层中引入具有正温度系数的材料区域，并与压电层及电极结构形成热耦合关系，使器件在温度变化时产生的频率漂移得到部分抵消，从而改善器件的温度稳定性。与此同时，介质层与底电极外侧保护区域的协同设置，还在一定程度上提高了器件在刻蚀及释放工艺过程中的结构稳定性与制备可靠性。通过上述结构的协同作用，使本申请在实现声学约束与温度补偿一体化的同时，兼顾了器件结构紧凑性与工艺可实现性，从而提升体声波谐振器的整体性能。

1.一种体声波谐振器，包括谐振单元，其特征在于：

2.根据权利要求1所述的体声波谐振器，其特征在于：

3.根据权利要求2所述的体声波谐振器，其特征在于：所述第一部分与所述压电层及电极材料之间形成声阻抗不连续界面，以在横向传播方向上产生声波反射，从而抑制声能向所述重叠区域外泄露。

4.根据权利要求2所述的体声波谐振器，其特征在于：所述第二部分包含具有正温度系数的介质材料，用于抵消所述压电层及电极材料的负温度系数引起的谐振频率漂移。

5.根据权利要求1所述的体声波谐振器，其特征在于：所述介质层包括设于所述压电层正上方的第二部分、设于所述第二部分和所述压电层水平侧向的第一部分，所述第一部分与所述第二部分连通。

6.根据权利要求1所述的体声波谐振器，其特征在于：

7.根据权利要求1所述的体声波谐振器，其特征在于：

8.根据权利要求6所述的体声波谐振器，其特征在于：

9.根据权利要求1所述的体声波谐振器，其特征在于：所述介质层的材料包括二氧化硅、氟掺杂二氧化硅、氮化硅、氮化铝或聚酰亚胺中的至少一种。

10.一种体声波谐振器的制备方法，其特征在于，所述制备方法用于制备如权利要求1-9中任一项所述的体声波谐振器，包括：