一种谐振器和滤波器的制作方法

1.本实用新型涉及半导体技术领域，尤其涉及一种谐振器和滤波器。


背景技术：

2.谐振器就是指产生谐振频率的电子元件，具有稳定，抗干扰性能良好的特点，广泛应用于各种电子产品中，如滤波器中。
3.部分谐振器中包括调节频率的质量负载层，现有的这类谐振器通常包括多层质量负载层，然而在制作这类谐振器的过程中每引入一层质量负载层，就必须增加额外的薄膜沉积、光刻、刻蚀等工艺步骤，这样繁琐的工艺步骤，大大降低了制作谐振器的效率。


技术实现要素：

4.本实用新型提供了一种谐振器和滤波器，无需多次光刻和多次刻蚀形成微结构和质量负载层，简化了制作谐振器的工艺步骤，提高了制作谐振器的效率。
5.根据本实用新型的一方面，提供了一种谐振器，该谐振器包括：
6.衬底，所述衬底的第一表面设置有声反射结构；
7.底电极，位于所述声反射结构远离所述衬底的一侧；
8.压电层，位于所述底电极远离所述衬底的一侧；
9.顶电极，位于所述压电层远离所述底电极的一侧；
10.质量负载层，位于所述压电层远离所述底电极的一侧；
11.微结构，与所述质量负载层同层设置。
12.可选的，所述质量负载层位于所述顶电极远离所述压电层的一侧，或者，所述质量负载层位于所述压电层与所述顶电极之间。
13.可选的，所述微结构环绕所述质量负载层，且所述微结构的厚度与所述质量负载层的厚度相同。
14.可选的，所述微结构和所述质量负载层之间具有间隙。
15.可选的，所述质量负载层包括多个同层设置的质量负载子层；
16.任意两个所述质量负载子层之间具有间隙。
17.可选的，至少两个所述质量负载子层的底面积不同。
18.可选的，所述质量负载层与所述微结构无缝相邻；
19.所述质量负载层的结构包括环形结构。
20.可选的，所述质量负载层在压电层上的垂直投影的形状包括圆形、椭圆形、月牙形和多边形中的任意一种，或者圆形、椭圆形、月牙形和多边形中的至少两种组合。
21.可选的，所述衬底包括凹槽；
22.所述底电极位于所述衬底设置有所述凹槽的一侧；
23.所述底电极与所述凹槽之间形成所述声反射结构。
24.根据本实用新型的另一方面，提供了一种滤波器，该滤波器包括本实用新型任意
实施例提供的谐振器。
25.本实施例提供一种谐振器，该谐振器中的质量负载层可以位于顶电极远离压电层的一侧，也可以位于顶电极与压电层之间，该谐振器还包括微结构，微结构与质量负载层同层设置，在制作本实施例提供的谐振器时，通过一次光刻和一次刻蚀便可形成微结构和质量负载层。本实施例提供的谐振器，无需多次光刻和多次刻蚀形成微结构和质量负载层，简化了制作谐振器的工艺步骤，提高了制作谐振器的效率。
26.应当理解，本部分所描述的内容并非旨在标识本实用新型的实施例的关键或重要特征，也不用于限制本实用新型的范围。本实用新型的其它特征将通过以下的说明书而变得容易理解。
附图说明
27.为了更清楚地说明本实用新型实施例中的技术方案，下面将对实施例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实用新型的一些实施例，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，还可以根据这些附图获得其他的附图。
28.图1是根据本实用新型实施例提供的一种谐振器的结构示意图；
29.图2是根据本实用新型实施例提供的又一种谐振器的结构示意图；
30.图3是根据本实用新型实施例提供的又一种谐振器的结构示意图；
31.图4是根据本实用新型实施例提供的又一种谐振器的结构示意图；
32.图5是根据本实用新型实施例提供的又一种谐振器的结构示意图；
33.图6是根据本实用新型实施例提供的又一种谐振器的结构示意图；
34.图7是根据本实用新型实施例提供的又一种谐振器的结构示意图；
35.图8是根据本实用新型实施例提供的又一种谐振器的结构示意图；
36.图9是根据本实用新型实施例提供的又一种谐振器的结构示意图；
37.图10是根据本实用新型实施例提供的又一种谐振器的结构示意图；
38.图11是根据本实用新型实施例提供的又一种谐振器的结构示意图；
39.图12是根据本实用新型实施例提供的又一种谐振器的结构示意图；
40.图13至图15为形成图1所示的谐振器的过程结构示意图；
41.图16至图17为形成图2所示的谐振器的过程结构示意图。
具体实施方式
42.为了使本技术领域的人员更好地理解本实用新型方案，下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型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实用新型一部分的实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，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，都应当属于本实用新型保护的范围。
43.需要说明的是，本实用新型的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的本实用新型的实施例能够以除了在这
里图示或描述的那些以外的顺序实施。此外，术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，例如，包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。
44.图1是根据本实用新型实施例提供的一种谐振器的结构示意图，图2是根据本实用新型实施例提供的又一种谐振器的结构示意图，参考图1和图2，本实施例提供的谐振器包括：衬底110，衬底110的第一表面设置有声反射结构111；底电极120，位于声反射结构111远离衬底110的一侧；压电层130，位于底电极120远离衬底110的一侧；顶电极140，位于压电层130远离底电极120的一侧；质量负载层150，位于压电层130远离底电极120的一侧；微结构160，与质量负载层150同层设置。
45.具体的，声反射结构111可以为空腔结构或者布拉格结构。质量负载层150和顶电极140都位于压电层130远离底电极120的一侧，具体结构可以是质量负载层150位于顶电极140远离压电层130的一侧(参考图1)，也可以是质量负载层150位于压电层130与顶电极140之间(参考图2)。
46.本实施例中的质量负载层150为单层结构，质量负载层150具有频率调节功能，可以通过调整质量负载层150的底面积大小和厚度使本实施例中的单层质量负载层150达到现有技术中多层质量负载层所能达到的效果，本实施例提供的谐振器无需制作多层质量负载层，可以减少制作谐振器的工艺步骤。质量负载层150的材料可以和微结构160的材料相同，质量负载层150的材料可以和顶电极140的材料相同，顶电极140的材料可以是钼、钨或铝等，顶电极140的材料也可以是合金。
47.微结构160的设置有利于提高谐振器的工作性能。微结构160与质量负载层150同层设置可以通过一次光刻和一次刻蚀便可形成，无需质量负载层150光刻和刻蚀完成后再进行光刻和刻蚀形成微结构160，从而减少制作谐振器的工艺步骤。若微结构160的材料和质量负载层150的材料相同，则微结构160与质量负载层150可以同时制作，仅通过一次薄膜沉积、一次光刻以及一次刻蚀就可以同时形成微结构160和质量负载层150，进一步减少制作谐振器的工艺步骤，提高制作谐振器的效率。
48.本实施例提供一种谐振器，该谐振器中的质量负载层可以位于顶电极远离压电层的一侧，也可以位于顶电极与压电层之间，该谐振器还包括微结构，微结构与质量负载层同层设置，在制作本实施例提供的谐振器时，通过一次光刻和一次刻蚀便可形成微结构和质量负载层。本实施例提供的谐振器，无需多次光刻和多次刻蚀形成微结构和质量负载层，简化了制作谐振器的工艺步骤，提高了制作谐振器的效率。
49.可选的，质量负载层位于顶电极远离压电层的一侧，或者，质量负载层位于压电层与顶电极之间。
50.具体的，质量负载层位于顶电极远离压电层的一侧或位于压电层与顶电极之间均具有调节频率的功能，同样的，微结构位于顶电极远离压电层的一侧或位于压电层与顶电极之间，均具有提高谐振器的工作性能的功能。
51.可选的，微结构环绕质量负载层，且微结构的厚度与质量负载层的厚度相同。
52.具体的，微结构的厚度和材料与质量负载层的厚度和材料对应相同时，可以仅通过一次薄膜沉积、一次光刻以及一次刻蚀便可同时形成微结构和质量负载层，极大的简化
制作谐振器的工艺步骤，提高制作谐振器的效率。
53.可选的，微结构和质量负载层之间具有间隙。
54.具体的，间隙的设置可以反射声信号。可以通过图1或图2看到微结构160与质量负载层150之间具有间隙。图3是根据本实用新型实施例提供的又一种谐振器的结构示意图，图4是根据本实用新型实施例提供的又一种谐振器的结构示意图，参考图3和图4，图3和图4所示的结构为形成质量负载层150和微结构160后的谐振器的部分俯视结构示意图，图3所示的结构为质量负载层150位于顶电极140远离压电层的一侧，当质量负载层150位于顶电极140远离压电层的一侧时，间隙裸露部分顶电极140，图4所示的结构为质量负载层150位于顶电极和压电层130之间，当质量负载层140位于顶电极和压电层130之间时，间隙裸露部分压电层130。
55.可选的，图5是根据本实用新型实施例提供的又一种谐振器的结构示意图，图6是根据本实用新型实施例提供的又一种谐振器的结构示意图，参考图5和图6，质量负载层包括多个同层设置的质量负载子层151；任意两个质量负载子层151之间具有间隙。
56.具体的，在质量负载层的底面积相同的条件下，质量负载层可以是连续的整层结构(如图3和图4)，也可以是不连续的结构(如图5和图6)，图5所示的结构为质量负载层150位于顶电极140远离压电层的一侧，图6所示的结构为质量负载层位于顶电极和压电层130之间。每一质量负载子层151的底面积可以相同。
57.可选的，图7是根据本实用新型实施例提供的又一种谐振器的结构示意图，参考图7，至少两个质量负载子层151的底面积不同。
58.具体的，在制作谐振器的过程中，由于制作工艺的误差，顶电极140远离压电层130的表面有可能不平整，为了提高谐振器不同区域的频率具有一致性，可以在顶电极140远离压电层130凸起的表面设置底面积较小的质量负载子层151，在顶电极140远离压电层130凹陷的表面设置底面积较大的质量负载子层151，最终，使谐振器不同区域的频率相一致，进而提高谐振器的工作性能。同样的，当质量负载层150位于压电层130与顶电极140之间时，也可以通过设置不同底面积的质量负载子层151使谐振器不同区域的频率相一致。
59.可选的，图8是根据本实用新型实施例提供的又一种谐振器的结构示意图，图9是根据本实用新型实施例提供的又一种谐振器的结构示意图，参考图8和图9，质量负载层150与微结构160无缝相邻；质量负载层150的结构包括环形结构。
60.具体的，在质量负载层150底面积不变的条件下，质量负载层150可以与微结构160无缝相邻。质量负载层150为环状结构，则间隙位于质量负载层150的内环中。图8所示的结构为质量负载层150位于顶电极140远离压电层的一侧，图9所示的结构为质量负载层150位于顶电极和压电层130之间。
61.可选的，质量负载层在压电层上的垂直投影的形状包括圆形、椭圆形、月牙形和多边形中的任意一种，或者圆形、椭圆形、月牙形和多边形中的至少两种组合。
62.具体的，在质量负载层的底面积不变的条件下，质量负载层在压电层上的垂直投影的形状可以是规则的图形，也可以是不规则的图形，图10是根据本实用新型实施例提供的又一种谐振器的结构示意图，图11是根据本实用新型实施例提供的又一种谐振器的结构示意图，参考图10和图11，图10和图11中的质量负载层150在压电层130上的垂直投影均为不规则图形，图10所示的结构为质量负载层150位于顶电极140远离压电层的一侧，图11所
示的结构为质量负载层150位于顶电极和压电层130之间。
63.可选的，参考图1或图2，衬底110包括凹槽；底电极120位于衬底110设置有凹槽的一侧；底电极120与凹槽之间形成声反射结构111。
64.具体的，底电极120与凹槽之间形成的声反射结构111为空腔。
65.可选的，图12是根据本实用新型实施例提供的又一种谐振器的结构示意图，本实施例提供的谐振器还包括支撑层170；支撑层170设置在衬底110与底电极120之间；支撑层170与衬底110之间形成声反射结构111。
66.具体的，支撑层170与衬底110之间形成声反射结构111为空腔。
67.本实施例还提供了一种谐振器的制作方法，包括如下步骤：
68.步骤s11、在压电层远离底电极的一侧制作过渡顶电极。
69.具体的，参考图13，图13所示的结构为制作完过渡顶电极141的结构。
70.步骤s12、在过渡顶电极远离压电层的一侧沉积一层质量负载过渡层。
71.具体的，参考图14，图14所示的结构为制作完质量负载过渡层161的结构。
72.步骤s13、形成微结构和质量负载层。
73.具体的，参考图15，图15所示的结构为通过一次光刻和一次刻蚀形成微结构160和质量负载层150的结构。
74.步骤s14、形成顶电极。
75.具体的，参考图1，图1为对图15中的过渡顶电极141进行刻蚀后形成的结构。
76.本实施提供了另一种谐振器的制作方法，包括如下步骤：
77.步骤s21、在压电层远离底电极的一侧沉积一层质量负载过渡层。
78.具体的，参考图16，图16所示的结构为制作完质量负载过渡层161的结构。
79.步骤s22、形成微结构和质量负载层。
80.具体的，参考图17，图17所示的结构为通过一次光刻和一次刻蚀在压电层130远离底电极120的表面形成的微结构160和质量负载层150。
81.步骤s23、在质量负载层远离压电层的一侧形成顶电极。
82.具体的，参考图2，图2所示的结构为在图17的基础上为形成顶电极的结构。
83.本实用新型实施例还提供了一种滤波器，该滤波器包括本实用新型任意实施例提供的谐振器。
84.应该理解，可以使用上面所示的各种形式的流程，重新排序、增加或删除步骤。例如，本实用新型中记载的各步骤可以并行地执行也可以顺序地执行也可以不同的次序执行，只要能够实现本实用新型的技术方案所期望的结果，本文在此不进行限制。
85.上述具体实施方式，并不构成对本实用新型保护范围的限制。本领域技术人员应该明白的是，根据设计要求和其他因素，可以进行各种修改、组合、子组合和替代。任何在本实用新型的精神和原则之内所作的修改、等同替换和改进等，均应包含在本实用新型保护范围之内。