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一种体声波谐振器组、体声波滤波器及通信器件的制作方法

2022-04-13 12:32:26 来源:中国专利 TAG:


1.本发明涉及半导体技术领域,尤其涉及一种体声波谐振器组、体声波滤波器及通信器件。


背景技术:

2.随着无线通讯技术的不断发展,高性能、小尺寸的通信器件的应用越来越广泛。
3.体声波谐振器组包括至少一个薄膜体声波谐振器(film bulk acoustic resonator)又称之为体声波谐振器(bulk acoustic wave),由于体声波谐振器具有尺寸小、工作频率高、功耗低、品质因数高、与cmos工艺兼容等特点,目前已成为通信器件领域重要的器件被广泛应用。
4.现有的体声波谐振器组的尺寸太大,不利于体声波谐振器组、体声波滤波器和通信器件的小型化。图1为现有技术中的一种体声波滤波器的结构示意图。参见图1,该体声波滤波器包括基板001,基板001的第一表面101包括由体声波谐振器21、体声波谐振器22以及体声波谐振器23构成的体声波谐振器组。每个体声波谐振器包括第一电极20a、压电层20b和第二电极20c的叠层结构。第一方面,由于体声波谐振器21、体声波谐振器22以及体声波谐振器23平铺在基板001的第一表面101,导致体声波滤波器在垂直于基板001的厚度方向的尺寸太大,不利于体声波滤波器和通信器件的小型化。第二方面,由于体声波谐振器21、体声波谐振器22以及体声波谐振器23平铺在基板001的第一表面101,为了降低体声波滤波器的声波损耗,需要在基板001的表面或者内部给体声波谐振器21、体声波谐振器22以及体声波谐振器23中的每一个设置声反射结构40,导致制备工艺繁琐,制备成本较高,尤其当声反射结构40包括空腔结构40a或者背面凹槽时,还会降低体声波滤波器的结构稳定性。需要说明的是,平行于基板001的厚度方向为xoy平面直角坐标系中的y方向,垂直于基板001的厚度方向为xoy平面直角坐标系中的x方向。


技术实现要素:

5.有鉴于此,本发明实施例提供了一种体声波谐振器组、体声波滤波器及通信器件,以降低体声波谐振器组的尺寸,进而实现体声波谐振器组、体声波滤波器和通信器件的小型化。
6.本发明实施例提供了一种体声波谐振器组,包括:至少三个体声波谐振器,每个所述体声波谐振器包括第一电极、压电层和第二电极的叠层结构;
7.所述至少三个体声波谐振器堆叠设置,上层的体声波谐振器通过第一支撑层设置于下层的相邻两体声波谐振器之上,下层的相邻两体声波谐振器呈v字型结构、梯形以及平行四边形中的至少一种。
8.可选的,下层的体声波谐振器至少包括两个;
9.两个所述体声波谐振器的一端相互支撑呈v字型结构,另一端各自通过支撑结构支撑,上层的体声波谐振器通过所述第一支撑层设置于v字型空间之上;
10.或者,两个所述体声波谐振器通过支撑结构位于梯形的两条腰上,上层的体声波谐振器通过所述第一支撑层设置于梯形的两条腰之间的v字型空间之上;
11.或者,两个所述体声波谐振器通过支撑结构位于平行四边形中的平行边上,上层的体声波谐振器通过所述第一支撑层设置于平行四边形中的平行边之间的v字型空间之上。
12.可选的,下层的体声波谐振器至少包括四个,下层的相邻两体声波谐振器构成的v字型结构包括倒立的v字型结构或者正立的v字型结构;
13.上层的体声波谐振器通过所述第一支撑层设置于v字型空间之上,所述v字型空间为下层的相邻两呈正立的v字型结构设置的体声波谐振器构成。
14.可选的,所述v字型结构的v字型边构成的角度大于或等于0
°
,且小于或等于90
°

15.可选的,下层的相邻两个所述体声波谐振器相互支撑呈倒立的v字型结构;
16.或者,下层的相邻两个所述体声波谐振器在第二支撑层的支撑下呈倒立的v字型结构。
17.可选的,下层的相邻两个所述体声波谐振器的电极通过中间导电部电连接;
18.或者,下层的相邻两个所述体声波谐振器的电极直接接触以实现电连接;
19.或者,下层的相邻两个所述体声波谐振器的电极绝缘设置。
20.可选的,所述体声波谐振器还包括温度补偿层,所述温度补偿层包括正频率漂移系数材料。
21.可选的,所述温度补偿层位于所述压电层内、所述压电层邻近所述第一电极的表面、所述压电层邻近所述第二电极的表面、所述第一电极内、所述第一电极背离所述压电层的表面、所述第二电极内以及所述第二电极背离所述压电层的表面中的至少一个位置。
22.本发明实施例还提供了一种体声波滤波器,包括至少一个基板,所述基板包括第一表面以及与所述第一表面相对设置的第二表面,所述基板的第一表面设置有至少一个如上述技术方案中任意所述的体声波谐振器组;
23.所述基板和所述基板支撑的所述体声波谐振器组的下层的体声波谐振器之间呈预设夹角。
24.可选的,所述基板包括相邻的第一基板和第二基板;
25.所述第一基板的第一表面设置有至少一个体声波谐振器组,所述第二基板的第二表面设置有至少一个体声波谐振器组,所述第一基板和所述第二基板之间的体声波谐振器组呈叉指状分布。
26.可选的,还包括导电互连结构;
27.所述导电互连结构用于将所述体声波谐振器组的电信号引至最上层基板的第一表面侧,和/或,所述导电互连结构用于将所述体声波谐振器组的电信号引出至位于最下层基板的第二表面侧。
28.可选的,还包括晶圆盖板,所述晶圆盖板位于所述最上层基板的第一表面侧;
29.所述导电互连结构用于将所述体声波谐振器组的电信号引至所述晶圆盖板背离所述最上层基板的表面。
30.可选的,邻近所述导电互连结构的体声波谐振器的第一电极或者第二电极通过导电连接部与所述导电互连结构连接。
31.可选的,所述第一基板的第一表面设置有第一体声波谐振器组,所述第一体声波谐振器组包括至少两个上层的体声波谐振器;
32.所述体声波滤波器还包括位于所述第一基板上层的第二基板,所述第二基板的第二表面设置有第二体声波谐振器组;
33.所述第二体声波谐振器组的上层的体声波谐振器位于所述第一体声波谐振器组的上层体声波谐振器之间。
34.可选的,在平行于所述基板的厚度方向上,相邻所述基板之间的间距小于相邻所述基板之间呈叉指状分布的体声波谐振器组的高度之和。
35.可选的,在水平方向上,呈叉指状分布的两体声波谐振器组之间间隔预设间距。
36.本发明实施例还提供了一种通信器件,包括上述技术方案中任意所述的体声波滤波器;
37.所述通信器件包括滤波器、双工器以及多工器中的至少一种。
38.本发明实施例提供的技术方案,第一方面,至少三个体声波谐振器堆叠设置,减小了体声波谐振器组垂直于体声波谐振器堆叠方向的尺寸,有助于形成小型化的体声波谐振器组。下层的相邻两体声波谐振器呈v字型结构、梯形以及平行四边形中的至少一种,进一步减少了体声波谐振器组垂直于体声波谐振器堆叠方向的尺寸。第二方面,v字型结构、梯形以及平行四边形构成空气隙结构,可以将声波反射回相邻的下层和上层的体声波谐振器,从而减小声波的损耗,提高了体声波谐振器组的品质因数。第三方面,在本发明实施例中不用在基板上通过挖槽方式设置声反射结构,简化了制备工艺,降低了制备成本,还起到了提高体声波谐振器组的结构稳定性的效果。
附图说明
39.图1为现有技术中的一种体声波滤波器的结构示意图;
40.图2为本发明实施例提供的一种体声谐振器组的结构示意图;
41.图3为本发明实施例提供的另一种体声谐振器组的结构示意图;
42.图4为本发明实施例提供的又一种体声谐振器组的结构示意图;
43.图5为本发明实施例提供的又一种体声谐振器组的结构示意图;
44.图6为本发明实施例提供的又一种体声谐振器组的结构示意图;
45.图7为本发明实施例提供的又一种体声谐振器组的结构示意图;
46.图8为本发明实施例提供的又一种体声谐振器组的结构示意图;
47.图9为本发明实施例提供的一种体声波滤波器的结构示意图;
48.图10为本发明实施例提供的另一种体声波滤波器的结构示意图;
49.图11为本发明实施例提供的又一种体声波滤波器的结构示意图;
50.图12为图9中的体声波滤波器的等效电路连接图;
51.图13为图6中的体声谐振器组的制备方法流程图;
52.图14为图13中体声谐振器组的制备方法各步骤对应的剖面结构示意图。
具体实施方式
53.下面结合附图和实施例对本发明作进一步的详细说明。可以理解的是,此处所描
述的具体实施例仅仅用于解释本发明,而非对本发明的限定。另外还需要说明的是,为了便于描述,附图中仅示出了与本发明相关的部分而非全部结构。
54.针对现有的体声波谐振器组的尺寸太大,不利于体声波谐振器组、体声波滤波器和通信器件的小型化的技术问题,本发明实施例提供了如下体声波谐振器组:
55.该体声波谐振器组包括:至少三个体声波谐振器,每个体声波谐振器包括第一电极、压电层和第二电极的叠层结构;至少三个体声波谐振器堆叠设置,上层的体声波谐振器通过第一支撑层设置于下层的相邻两体声波谐振器之上,下层的相邻两体声波谐振器呈v字型结构、梯形以及平行四边形中的至少一种体声波谐振器。
56.示例性的,参见图2-图5,体声波谐振器组包括三个体声波谐振器,分别是体声波谐振器24、体声波谐振器25和体声波谐振器26。每个体声波谐振器包括第一电极20a、压电层20b和第二电极20c的叠层结构。体声波谐振器24、体声波谐振器25和体声波谐振器26堆叠设置,上层的体声波谐振器26通过第一支撑层30设置于下层的两体声波谐振器24和体声波谐振器25之上。图2中下层的两体声波谐振器24和体声波谐振器25呈v字型结构。图3中下层的两体声波谐振器24和体声波谐振器25呈梯形。图4和图5中下层的两体声波谐振器24和体声波谐振器25呈平行四边形。
57.上述技术方案减小了体声波谐振器组垂直于体声波谐振器堆叠方向的尺寸,有助于形成小型化的体声波谐振器组。需要说明的是,在本发明实施例中,体声波谐振器堆叠方向平行于xoy坐标系中的y方向。
58.可选的,第一支撑层30可以为导电支撑层,也可以为绝缘支撑层。
59.需要说明的是,在一个体声波谐振器组内,可以通过预设形状的导电连接部或者直接接触实现不同体声波谐振器之间的电连接。示例性的,图2中,体声波谐振器24和体声波谐振器25的第二电极20c通过直接接触实现电连接。
60.本发明实施例提供的技术方案,第一方面,至少三个体声波谐振器堆叠设置,减小了体声波谐振器组垂直于体声波谐振器堆叠方向的尺寸,有助于形成小型化的体声波谐振器组。下层的相邻两体声波谐振器呈v字型结构、梯形以及平行四边形中的至少一种体声波谐振器,进一步减少了体声波谐振器组垂直于体声波谐振器堆叠方向的尺寸。第二方面,v字型结构、梯形以及平行四边形构成空气隙结构,可以将声波反射回相邻的下层和上层的体声波谐振器,从而减小声波的损耗,提高了体声波谐振器组的品质因数。第三方面,在本发明实施例中不用在基板上通过挖槽方式设置声反射结构,简化了制备工艺,降低了制备成本,还起到了提高体声波谐振器组的结构稳定性的效果。
61.可选的,下层的体声波谐振器至少包括两个;两个体声波谐振器的一端相互支撑呈v字型结构,另一端各自通过支撑结构支撑,上层的体声波谐振器通过第一支撑层设置于v字型空间之上。
62.示例性的,图2中下层的两体声波谐振器24和体声波谐振器25呈v字型结构。两体声波谐振器24和体声波谐振器25的一端相互支撑呈v字型结构,另一端各自通过支撑结构支撑,上层的体声波谐振器26通过第一支撑层30设置于v字型空间之上。
63.或者,两个体声波谐振器通过支撑结构位于梯形的两条腰上,上层的体声波谐振器通过第一支撑层设置于梯形的两条腰之间的v字型空间之上。
64.示例性的,图3中下层的两体声波谐振器24和体声波谐振器25呈梯形。两体声波谐
振器24和体声波谐振器25通过支撑结构位于梯形的两条腰上,上层的体声波谐振器26通过第一支撑层30设置于梯形的两条腰之间的v字型空间之上。
65.或者,两个体声波谐振器通过支撑结构位于平行四边形中的平行边上,上层的体声波谐振器通过第一支撑层设置于平行四边形中的平行边之间的v字型空间之上。
66.示例性的,参见图4和图5,下层的两体声波谐振器24和体声波谐振器25呈平行四边形。两体声波谐振器24和体声波谐振器25通过支撑结构位于平行四边形中的平行边上,上层的体声波谐振器26通过第一支撑层30设置于平行四边形中的平行边之间的v字型空间之上。
67.可选的,下层的体声波谐振器至少包括四个,下层的相邻两体声波谐振器构成的v字型结构包括倒立的v字型结构或者正立的v字型结构;上层的体声波谐振器通过第一支撑层设置于v字型空间之上,v字型空间为下层的相邻两呈正立的v字型结构设置的体声波谐振器构成。
68.示例性的,参见图6,下层的体声波谐振器包括四个,分别是体声波谐振器24、体声波谐振器25、体声波谐振器26和体声波谐振器27。下层的相邻的体声波谐振器24和体声波谐振器25相互支撑呈倒立的v字型结构。相邻两个体声波谐振器26和体声波谐振器27相互支撑呈倒立的v字型结构。相邻两个体声波谐振器25和体声波谐振器26相互支撑呈正立的v字型结构。上层的体声波谐振器28通过第一支撑层30水平设置于v字型空间50之上。
69.可选的,参见图6,v字型结构的v字型边构成的角度β大于或等于0
°
,且小于或等于90
°
。优选地,v字型结构的v字型边构成的角度β大于0
°
,且小于90
°

70.上述技术方案减小了体声波谐振器组垂直于体声波谐振器堆叠方向的尺寸,有助于形成小型化的体声波谐振器组。且随着v字型结构的v字型边构成的角度β的减小,体声波谐振器组垂直于体声波谐振器堆叠方向的尺寸会随着变得更小。其中,v字型空间50构成空气隙结构,故可以将声波反射回相邻的下层和上层的体声波谐振器,从而减小声波的损耗,提高了体声波谐振器组的品质因数。因此,在本发明实施例中不用在基板上通过挖槽方式设置声反射结构,简化了制备工艺,降低了制备成本,还起到了提高体声波谐振器组的结构稳定性的效果。
71.可选的,下层的相邻两个体声波谐振器相互支撑呈倒立的v字型结构;或者,下层的相邻两个体声波谐振器在第二支撑层的支撑下呈倒立的v字型结构。
72.示例性的,图6中下层的相邻两个体声波谐振器24和体声波谐振器25的第一电极20a相互支撑呈倒立的v字型结构。下层的相邻两个体声波谐振器26和体声波谐振器27的第一电极20a相互支撑呈倒立的v字型结构。
73.示例性的,图7中下层的相邻两个体声波谐振器24和体声波谐振器25的第一电极20a通过第二支撑层31呈倒立的v字型结构。下层的相邻两个体声波谐振器26和体声波谐振器27的第一电极20a通过第二支撑层31呈倒立的v字型结构。其中,第二支撑层31可以是导电支撑层,也可以是绝缘支撑层。
74.可选的,下层的相邻两个体声波谐振器的电极通过中间导电部电连接;或者,下层的相邻两个体声波谐振器的电极直接接触以实现电连接;或者,下层的相邻两个体声波谐振器的电极绝缘设置。
75.示例性的,图7中下层的相邻两个体声波谐振器24和体声波谐振器25的第二电极
20c通过中间导电部20d电连接。图7中下层的相邻两个体声波谐振器25和体声波谐振器26的第二电极20c直接接触以实现电连接。图6中下层的相邻两个体声波谐振器24和体声波谐振器25的第二电极20c间隔预设区域,以实现绝缘设置。
76.可选的,体声波谐振器还包括温度补偿层,温度补偿层包括正频率漂移系数材料。
77.示例性的,参见图8,体声波谐振器24、体声波谐振器25、体声波谐振器26、体声波谐振器27和体声波谐振器28还包括温度补偿层20e,温度补偿层20e位于第二电极20c背离压电层20b的表面。
78.可选的,温度补偿层20e位于压电层20b内、压电层20b邻近第一电极20a的表面、压电层20b邻近第二电极20c的表面、第一电极20a内、第一电极20a背离压电层20b的表面、第二电极20c内以及第二电极20c背离压电层20b的表面中的至少一个位置。
79.具体的,温度补偿层20e包括正频率漂移系数材料,可以对体声波谐振器随温度变化,产生的电学和机械性能的变化进行补偿,以提高体声波谐振器的温度稳定性。示例性的,温度补偿层20e可以选择二氧化硅等正频率漂移系数材料。
80.本发明实施例还提供了一种体声波滤波器,包括至少一个基板,基板包括第一表面以及与第一表面相对设置的第二表面,基板的第一表面设置有至少一个如上述技术方案任意所述的体声波谐振器组;基板和基板支撑的体声波谐振器组的下层的体声波谐振器之间呈预设夹角。
81.示例性的,参见图9,体声波滤波器包括一个基板001,基板001包括第一表面101以及与第一表面101相对设置的第二表面102,基板001的第一表面101设置有一个体声波谐振器组2,基板001和基板001支撑的体声波谐振器组2的下层的体声波谐振器之间呈预设夹角α。
82.可选的,当基板的数量为至少两个时,可以设置键合结构,用于密封连接不同的基板。示例性的,参见图10,体声波滤波器中包括两个基板,分别是基板001和基板002,基板001的第一表面101设置有体声波谐振器组2,基板001和基板001支撑的体声波谐振器组2的体声波谐振器之间呈预设夹角α。基板002的第一表面101设置有体声波谢谐振器组3。基板002和基板002支撑的体声波谐振器组3的下层的体声波谐振器之间呈预设夹角α。
83.其中,预设夹角α在大于0
°
且小于90
°
的范围内,预设夹角α的数值越大,下层的相邻两个体声波谐振器呈v字型结构的v字型边构成的角度β角度越小,体声波滤波器在垂直于基板001厚度的方向的尺寸越小。为了便于描述,垂直于基板001厚度的方向为xoy平面直角坐标系中的x方向,平行于基板001厚度的方向为xoy平面直角坐标系中的y方向。
84.本发明实施例提供的技术方案,第一方面,体声波谐振器组的体声波谐振器堆叠设置,减小了体声波滤波器在垂直于基板厚度方向的尺寸,有助于形成小型化的体声波滤波器。基板和基板支撑的体声波谐振器组的下层的体声波谐振器之间呈预设夹角,即下层的相邻两个体声波谐振器呈正立的v字型结构或者呈倒立的v字型结构,进一步减少了体声波滤波器在垂直于基板厚度方向的尺寸,且随着v字型结构的v字型边构成的角度的减小,体声波滤波器在垂直于基板厚度方向的尺寸会随着变得更小。第二方面,由于v字型结构构成了空气隙结构体声波谐振器,固可以将声波反射回相邻的下层和上层的体声波谐振器,从而减小声波的损耗,提高了体声波滤波器的品质因数。第三方面,在本发明实施例中不用在基板上通过挖槽方式设置声反射结构,简化了制备工艺,降低了制备成本,还起到了提高
体声波谐振器组的结构稳定性的效果。
85.可选的,基板包括相邻的第一基板和第二基板;第一基板的第一表面设置有至少一个体声波谐振器组,第二基板的第二表面设置有至少一个体声波谐振器组,第一基板和第二基板之间的体声波谐振器组呈叉指状分布。
86.示例性的,参见图11,第一基板为基板001时,基板001的第一表面101设置有体声波谐振器组2,第二基板为基板002时,基板002的第二表面102设置有体声波谐振器组3,基板001和基板002之间的体声波谐振器组2和体声波谐振器组3呈叉指状分布。
87.具体的,体声波谐振器相邻两个基板之间的体声波谐振器组呈叉指状分布,减少了体声波滤波器平行于基板厚度方向的尺寸,从而有助于形成小型化的体声波滤波器。
88.可选的,还包括导电互连结构;导电互连结构用于将体声波谐振器组的电信号引至最上层基板的第一表面侧,和/或,导电互连结构用于将体声波谐振器组的电信号引出至位于最下层基板的第二表面侧。
89.示例性的,参见图9-图11,还包括导电互连结构60,导电通孔61、导电键合层62和重布线层63。参见图10,导电互连结构60用于将体声波谐振器组2和体声波谐振器组3的电信号引出至位于最下层基板001的第二表面102侧的同时,导电互连结构60还用于将体声波谐振器组2和体声波谐振器组3的电信号引出至位于最上层基板002的第一表面101侧。
90.具体的,导电互连结构60用于将体声波谐振器组的电信号引出,便于将体声波滤波器的电信号和电容、电感、电阻以及功能芯片中的至少一种组成的补偿电路实现电连接。
91.可选的,还包括晶圆盖板,晶圆盖板位于最上层基板的第一表面侧;导电互连结构用于将体声波谐振器组的电信号引至晶圆盖板背离最上层基板的表面。
92.可选的,晶圆盖板和基板之间可以设置用于起到连接作用的键合结构。示例性的,参见图10,该体声波滤波器还包括晶圆盖板70,晶圆盖板70位于最上层基板002的第一表面101侧,在导电互连结构60用于将体声波谐振器组的电信号引出至位于最下层基板001的第二表面102侧的基础上,导电互连结构60还可以用于将体声波谐振器组的电信号引至晶圆盖板70背离最上层基板002的表面。在图9中,由于只示出了一个基板,最上层基板和最下层基板均是基板001。示例性的,基板和晶圆盖板70的材料可以相同,也可以不同。
93.可选的,参见图10,晶圆盖板70设置邻近最上层基板一侧的表面设置有凹槽70a。示例性的,图10中基板为2个,最上层基板为基板002,最下层基板为基板001。凹槽70a可以将声波反射回最上层基板一侧的体声波谐振器组,以提高体声波滤波器的品质因数。
94.可选的,邻近导电互连结构的体声波谐振器的第一电极或者第二电极通过导电连接部与导电互连结构连接。
95.示例性的,参见图9,邻近导电互连结构60的体声波谐振器24的第二电极20c通过导电连接部80与导电互连结构60连接。邻近导电互连结构60的体声波谐振器27的第二电极20c通过导电连接部81与导电互连结构60连接。
96.参见图11,邻近导电互连结构60的体声波谐振器24a的第二电极20c通过导电连接部82与导电互连结构60连接。邻近导电互连结构60的体声波谐振器27b的第二电极20c通过导电连接部83与导电互连结构60连接。
97.邻近导电互连结构60的体声波谐振器24c的第二电极20c通过导电连接部84与导电互连结构60连接。邻近导电互连结构60的体声波谐振器27c的第二电极20c通过导电连接
部85与导电互连结构60连接。在体声波谐振器组2中,体声波谐振器27a的第二电极20c和体声波谐振器24b的第二电极20c通过导电连接部86与导电互连结构60连接。
98.综上,邻近导电互连结构的体声波谐振器的第一电极或者第二电极通过导电连接部与导电互连结构连接,再结合导电互连结构和体声波谐振器组的连接方式,实现了将体声波谐振器组的电信号引出,便于将体声波滤波器的电信号和电容、电感、电阻以及功能芯片中的至少一种组成的补偿电路实现电连接。需要说明的是,在一个体声波谐振器组内,可以通过预设形状的导电连接部或者直接接触实现不同体声波谐振器之间的电连接。导电连接部的形状和尺寸可以根据实际情况自行设定。
99.在一个体声波谐振器组内,相邻两个体声波谐振器的电极通过直接接触实现电连接或者通过中间导电部实现电连接。示例性的,参见图9和图12,下层的体声波谐振器24、体声波谐振器25、体声波谐振器26和体声波谐振器27串联连接,并和和上层的体声波谐振器28并联连接。
100.可选的,第一基板的第一表面设置有第一体声波谐振器组,第一体声波谐振器组包括至少两个上层的体声波谐振器;体声波滤波器还包括位于第一基板上层的第二基板,第二基板的第二表面设置有第二体声波谐振器组;第二体声波谐振器组的上层的体声波滤波器位于第一体声波谐振器组的上层体声波滤波器之间。
101.示例性的,参见图11,第一基板001的第一表面101设置有第一体声波谐振器组2;第一体声波谐振器组2包括两个上层的体声波谐振器28a和体声波谐振器28b;体声波滤波器还包括位于第一基板001上层的第二基板002,第二基板002的第二表面102设置有第二体声波谐振器组3;第二体声波谐振器组3的上层的体声波谐振器28c位于第一体声波谐振器组2的上层体声波谐振器28a和体声波谐振器28b之间。第一体声波谐振器组2还包括位于下层的体声波谐振器24a、体声波谐振器25a、体声波谐振器26a、体声波谐振器27a、体声波谐振器24b、体声波谐振器25b、体声波谐振器26b和体声波谐振器27b。第二体声波谐振器组3还包括位于下层的体声波谐振器24c、体声波谐振器25c、体声波谐振器26c和体声波谐振器27c。
102.本发明实施例提供的技术方案,第一方面,体声波谐振器组的体声波谐振器堆叠设置,减小了体声波滤波器在垂直于基板厚度方向的尺寸,有助于形成小型化的体声波滤波器。基板和基板支撑的体声波谐振器组的下层的体声波谐振器之间呈预设夹角,即下层的相邻两个体声波谐振器呈正立的v字型结构或者呈倒立的v字型结构,进一步减少了体声波滤波器在垂直于基板厚度方向的尺寸,且随着v字型结构的v字型边构成的角度的减小,体声波滤波器在垂直于基板厚度方向的尺寸会随着变得更小。当基板的数量大于或等于两个时,相邻两个基板之间的体声波谐振器组呈叉指状分布,减少了体声波滤波器平行于基板厚度方向的尺寸,从而有助于形成小型化的体声波滤波器。第二方面,v字型结构构成了空气隙结构体声波谐振器,固可以将声波反射回相邻的下层和上层的体声波谐振器,从而减小声波的损耗,提高了体声波滤波器的品质因数。第三方面,在本发明实施例中不用在基板上通过挖槽方式设置声反射结构,简化了制备工艺,降低了制备成本,还起到了提高体声波谐振器组的结构稳定性的效果。
103.可选的,在平行于所述基板的厚度方向上,相邻基板之间的间距小于相邻基板之间呈叉指状分布的体声波谐振器组的高度之和。
104.示例性的,参见图11,在平行于基板001的厚度方向上,体声波谐振器组2的高度s1小于基板001和基板002之间的间距s3,体声波谐振器组3的高度s2小于基板001和基板002之间的间距s3。相邻设置的基板001以及基板002之间的间距s3小于相邻基板001和基板001之间呈叉指状分布的体声波谐振器组2的高度s1和体声波谐振器组3的高度s2之和。
105.示例性的,参见图9,在平行于基板001的厚度方向上,体声波谐振器组2的高度s1小于基板001和晶圆盖板70之间的间距s4。
106.可选的,在水平方向上,呈叉指状分布的两体声波谐振器组之间间隔预设间距。
107.示例性的,参见图11,在水平方向上,呈叉指状分布的两体声波谐振器组2和体声波谐振器组3之间间隔预设间距,具体体现如下:在水平方向上,体声波谐振器组2的声波谐振器和体声波谐振器组3的体声波谐振器之间间隔预设距离,并没有接触在一起。上述技术方案增加了呈叉指状分布的两体声波谐振器组2和体声波谐振器组3的隔离度,避免信号的串扰。
108.示例性的,针对图6示出的体声谐振器组,本发明实施例还提供了一种体声波谐振器组的制备方法,参见图13,该制备方法包括如下步骤:
109.步骤110、提供基板,并在基板的第一表面形成第一牺牲层。
110.参见图14,提供基板001,并在基板001的第一表面101形成第一牺牲层100。示例性的,基板001可以选择单晶硅、砷化镓、蓝宝石以及石英等材料。示例性的,第一牺牲层100可以选择包含硅的氧化物的材料例如是磷硅酸盐玻璃(phospho silicate glass,psg),具体可以通过淀积工艺形成。且第一牺牲层100的厚度可以通过淀积工艺的工艺参数来控制。
111.步骤120、对第一牺牲层进行图形化处理。
112.参见图14,通过光刻和刻蚀工艺对第一牺牲层100进行图形化处理。
113.步骤130、在第一牺牲层远离基板的表面形成第一电极。
114.参见图14,可以通过溅射或者蒸镀工艺在第一牺牲层100远离基板001的表面形成第一电极20a。示例性的,第一电极20a可以选择导电性良好的钼、钌、金、铝、镁、钨、铜以及钛中的至少一种。
115.步骤140、在第一电极的表面形成压电层。
116.参见图14,可以通过淀积工艺在第一电极20a的表面形成压电层20b。示例性的,压电层20b可以选择氮化铝、氧化锌、锆钛酸铅压电陶瓷、铌酸锂、钽酸锂、铌酸钾等单晶压电薄膜材料以及多晶压电薄膜材料中至少一种。还可以在压电层20b中掺杂一定比例的稀土元素来提高压电材料层的性能。需要说明的是,氮化铝压电层因固有损耗较小、温度系数较低、热导率较好的性能,其作为压电层的体声波谐振器的性能更优。
117.步骤150、在压电层的表面形成第二电极。
118.参见图14,可以通过溅射或者蒸镀工艺在压电层20b的表面形成第二电极20c。示例性的,第二电极20c可以选择导电性良好的钼、钌、金、铝、镁、钨、铜以及钛中的至少一种。上述步骤可以形成下层的体声波谐振器24、体声波谐振器25、体声波谐振器26和体声波谐振器27。其中,相邻的体声波谐振器24和体声波谐振器25相互支撑呈倒立的v字型结构。相邻两个体声波谐振器26和体声波谐振器27相互支撑呈倒立的v字型结构。相邻两个体声波谐振器25和体声波谐振器26相互支撑呈正立的v字型结构。
119.步骤160、形成第二牺牲层。
120.参见图14,可以通过淀积工艺形成第二牺牲层200。
121.步骤170、对第二牺牲层进行平坦化处理。
122.参见图14,可以选择化学机械抛光(chemical mechanical polishing,cmp)工艺对第二牺牲层200进行平坦化处理。
123.步骤180、在v字型空间之上依次形成第一支撑层、第一电极、压电层和第二电极。
124.参见图14,在v字型空间50之上依次形成第一支撑层30、第一电极20a、压电层20b和第二电极20c,以在v字型空间50之上形成通过第一支撑层30支撑的上层的体声波谐振器28。
125.步骤190、释放第一牺牲层和第二牺牲层。
126.参见图14和图6,释放第一牺牲层100和第二牺牲层200。
127.示例性的,第一牺牲层100和第二牺牲层200均可以选用氧化硅,腐蚀液选取氢氟酸溶液,便可以快速释放第一牺牲层100。
128.本发明实施例还提供了一种通信器件,包括上述技术方案中任意所述的体声波滤波器;通信器件包括滤波器、双工器以及多工器中的至少一种。
129.具体的,双工器可以简单的理解为两个体声波滤波器的工作,一个是接收体声波滤波器来接收信号,一个是发射体声波滤波器来发射信号。多工器可以简单的理解为至少两个双工器构成的通信器件。
130.本发明实施例提供的通信器件包括如上述技术方案中任意所述的体声波滤波器,因此具有上述体声波滤波器所具有的有益效果,在此不再赘述。
131.注意,上述仅为本发明的较佳实施例及所运用技术原理。本领域技术人员会理解,本发明不限于这里所述的特定实施例,对本领域技术人员来说能够进行各种明显的变化、重新调整和替代而不会脱离本发明的保护范围。因此,虽然通过以上实施例对本发明进行了较为详细的说明,但是本发明不仅仅限于以上实施例,在不脱离本发明构思的情况下,还可以包括更多其他等效实施例,而本发明的范围由所附的权利要求范围决定。
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