體波諧振器及其製造方法
2023-04-25 05:27:46
體波諧振器及其製造方法
【專利摘要】本發明公開了一種壓電體波諧振器及其製造方法，其中，該壓電體波諧振器包括：多層結構；襯底，襯底的表面具有至少一個凹槽，多層結構覆蓋至少一個凹槽，通過形成的至少一個空腔構成壓電體波諧振器的聲反射結構；其中，在每個空腔中，多層結構向該空腔的底部凹陷，且不與空腔的底部接觸；或者，多層結構向遠離該空腔的底部的方向凸起，凸起的高度大於或等於預定凸起高度。本發明通過控制壓電體波諧振器中的多層膜結構向下凹陷的程度以及上凸起的高度，確保壓電體波諧振器的多層膜結構上下兩側具有良好的空氣反射界面，從而保障良好的體聲波反射效果，保證Q值處於高水平。
【專利說明】體波諧振器及其製造方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及半導體領域，並且特別地，涉及一種壓電體波諧振器及其製造方法。
【背景技術】
[0002]利用壓電多層膜結構在厚度方向的縱向諧振所製成的多層膜結構壓電體波諧振器，在手機通訊和高速串行數據應用等方面已經成為聲表面波器件和石英晶體諧振器的一個可行的替代方案。射頻前端體聲波壓電濾波器/雙工器提供優越的濾波特性，例如低插入損耗、陡峭的過渡帶、較大的功率容量、較強的抗靜電放電(ESD)能力等。
[0003]高頻多層膜結構壓電體波振蕩器具有超低頻率溫度漂移，其優點在於:相位噪聲低、功耗低以及帶寬調製範圍大。除此之外，這些微型壓電體波諧振器可以在矽襯底上使用互補式金屬氧化物半導體(CMOS)兼容的加工工藝，以降低單位成本，並有利於最終與CMOS電路集成。
[0004]典型的壓電體波諧振器包括兩個金屬電極、位於上下電極之間的壓電材料、位於底電極下面的聲反射結構以及位於聲反射結構下面的襯底。通常將上電極、壓電層、下電極三層材料在厚度方向上重疊的區域定義為諧振器的有效區域。當在電極之間施加一定頻率的電壓信號時，由於壓電材料所具有的逆壓電效應，有效區域內的上下電極之間會產生垂直方向傳播的聲波，聲波在上電極與空氣的交界面和底電極下的聲反射結構之間來回反射並在一定頻率下產生諧振。Q值是諧振器儲存的總能量與諧振器由於各種途徑損耗的能量的比值，聲波反射效率越高則從諧振器洩漏出去的聲學能量越小，即諧振器的Q值越高。Q值的提升有助於提高以壓電諧振器作為基本單元的濾波器的通阻帶特性，能夠保證多層膜結構壓電濾波器的性能。
[0005]為了使聲波在上下電極之間形成良好的反射效果，通常將諧振器的有效面積形成於如圖1所示的帶有空腔結構的襯底上。如圖1所示的多層膜結構壓電體波諧振器包括:兩個金屬電極T和B、位於上下電極之間的壓電材料P、位於底電極下面的犧牲層PSG以及位於犧牲層PSG下面的襯底S。由於空氣與底電極之間的聲學阻抗比值非常大,聲波在底電極與空氣的界面上會發生極好的反射。為了保證最少的聲波洩露，需要使形成的有效區域在垂直方向上的投影儘量位於襯底的空腔區域內。
[0006]一種製作空腔聲反射結構的辦法的步驟可以包括:
[0007]步驟1、在襯底S上刻蝕出空腔結構；
[0008]步驟2、以犧牲層材料填充空腔結構；
[0009]步驟3、在經過表面平坦化的襯底上分別製作底電極B、壓電層P、頂電極T ；
[0010]步驟4、除去犧牲層形成懸浮結構。
[0011]在去除犧牲層後，如圖2所示的壓電體波諧振器中，多層膜結構M (包括底電極B、壓電層P和頂電極T)往往會產生形變。一種形變情況為:多層膜結構M凹陷並與空腔結構的底部C極為接近甚至發生直接接觸。由於體聲波在底電極與襯底接觸的部分反射效率要遠小於底電極與空氣的交界面，因此聲波能量可以從多層膜結構與襯底接觸的地方洩露出去，且底電極與空腔底部發生接觸的面積越大，能量洩露越嚴重。因此導致了多層膜結構諧振器的Q值尤其是並聯諧振頻率處的Q值的降低。
[0012]如圖3所示，另一種形變情況為:壓電體波諧振器中，多層膜結構M向空腔外部凸起，在這樣的情況下，當需要為諧振器及濾波器加蓋封裝晶圓的時候，凸起的多層膜結構很有可能與封裝晶圓(也稱為，蓋，Cap)相接觸，這樣同樣不能使聲波得到良好的反射，從而導致多層膜結構諧振器的Q值降低。這樣實際製造出來的諧振器和濾波器往往很難達到其設計時的性能。
[0013]在由多個壓電體波諧振器相連而組成的濾波器中，由於需要採用不同頻率阻抗性能的諧振器，通常在設計中需要將具有不同有效區域面積大小的諧振器布置在一起。在同樣的多層膜結構生長條件下，空腔的面積越大，多層膜結構越容易產生形變，因此具有大面積空腔的諧振器容易發生多層膜結構凹陷或凸起並與襯底或封裝晶圓接觸，導致濾波器整體性能不能滿足設計要求。
[0014]針對相關技術中壓電體波諧振器的多層膜結構的形變程度過大，導致壓電體波諧振器的Q值降低的問題，目前尚未提出有效的解決方案。
【發明內容】
[0015]針對相關技術中壓電體波諧振器的多層膜結構的形變程度過大，導致壓電體波諧振器的Q值降低的問題，本發明提出一種壓電體波諧振器及其製造方法，能夠控制壓電體波諧振器的多層膜結構的形變程度，從而保障良好的體聲波反射效果，使Q值處於高水平。
[0016]本發明的技術方案是這樣實現的:
[0017]根據本發明的一個方面，提供了一種壓電體波諧振器。
[0018]該壓電體波諧振器包括:
[0019]多層結構；
[0020]襯底，襯底的表面具有至少一個凹槽，多層結構覆蓋至少一個凹槽，通過形成的至少一個空腔構成壓電體波諧振器的聲反射結構；
[0021]其中，在每個空腔中，多層結構向該空腔的底部凹陷，且不與空腔的底部接觸；或者，多層結構向遠離該空腔的底部的方向凸起，凸起的高度大於或等於預定凸起高度。
[0022]並且，在多層結構向該空腔的底部凹陷的情況下，對於每個空腔，多層結構與該空腔的底部之間的最小距離大於預定距離。
[0023]優選地，上述預定距離為0.1 μ m。
[0024]優選地，上述預定凸起高度為0.1 μ m。
[0025]進一步地，在每個凹槽的開口平面內，連接該凹槽的開口邊緣兩點的最長直線的長度與該凹槽的開口的最大內接圓的直徑之比大於I。
[0026]此外，上述多層結構包括下電極、覆蓋於下電極上方的壓電層、以及覆蓋於壓電層上方的上電極，其中，在多個凹槽以外的區域，上電極與下電極不重疊。
[0027]可選地，至少一個凹槽的開口形狀包括:圓形、多邊形、不規則形。
[0028]此外，上述壓電體波諧振器進一步包括:
[0029]支撐物，配置在襯底上方；
[0030]蓋層，由支撐物支撐，凸起的多層結構與蓋層之間具有間隔。[0031]根據本發明的一個方面，提供了一種壓電體波諧振器的製造方法。
[0032]該壓電體波諧振器的製造方法包括:
[0033]提供襯底；
[0034]在襯底上形成至少一個凹槽；
[0035]在至少一個凹槽中填充犧牲材料；
[0036]在襯底上方形成多層結構，多層結構覆蓋襯底以及至少一個凹槽；
[0037]將凹槽中的犧牲材料移除，形成至少一個空腔構成壓電體波諧振器的聲反射結構；
[0038]其中，通過蝕刻形成至少一個凹槽，並且，通過控制蝕刻時間來控制每個凹槽的深度，避免犧牲材料被移除後多層結構與空腔的底部接觸；
[0039]或者，多層結構向遠離該空腔的底部的方向凸起，凸起的高度大於或等於預定凸起高度。
[0040]其中，上述凹槽的數量為多個，並且，在襯底上形成至少一個凹槽時，通過控制形成的凹槽的數量和/或參數來控制在犧牲材料被移除後多層結構向凹槽底部凹陷的程度，並避免多層結構與空腔的底部接觸。
[0041]並且，在多層結構向該空腔的底部凹陷的情況下，對於每個空腔，多層結構與該空腔的底部之間的最小距離大於預定距離。
[0042]優選地，上述預定距離為0.1 μ m。
[0043]優選地，上述預定凸起高度為0.1 μ m。
[0044]進一步地，在每個凹槽的開口平面內，連接該凹槽的開口邊緣兩點的最長直線的長度與該凹槽的開口的最大內接圓的直徑之比大於I。
[0045]而且，上述多層結構包括下電極、覆蓋於下電極上方的壓電層、以及覆蓋於壓電層上方的上電極，其中，在多個凹槽以外的區域，上電極與下電極不重疊。
[0046]可選地，至少一個凹槽的開口形狀包括:圓形、多邊形、不規則形。
[0047]此外，上述壓電體波諧振器的製造方法進一步包括:
[0048]在將凹槽中的犧牲材料移除之前，在襯底上方配置支撐物；
[0049]將凹槽中的犧牲材料移除，形成至少一個空腔構成壓電體波諧振器的聲反射結構；
[0050]其中，通過控制空腔與多層結構的接觸表面形狀，避免犧牲材料被移除後多層結構向上凸起超過支撐物的高度。
[0051]並且，上述壓電體波諧振器的製造方法還進一步包括:
[0052]在襯底上方配置支撐物；
[0053]提供蓋層，由支撐物支撐，在多層結構向遠離該空腔的底部的方向凸起情況下，凸起的多層結構與蓋層之間具有間隔。
[0054]本發明通過控制壓電體波諧振器中的多層膜結構向下凹陷的程度以及上凸起的高度，確保壓電體波諧振器的多層膜結構上下兩側具有良好的空氣反射界面，從而保障良好的體聲波反射效果，保證Q值處於高水平。
【專利附圖】
【附圖說明】[0055]圖1是現有技術中壓電體波諧振器的示意圖；
[0056]圖2是現有技術中壓電體波諧振器在多層膜結構與空腔底部接觸時的示意圖；
[0057]圖3是現有技術中壓電體波諧振器在多層膜結構與上層封裝晶的表面接觸時的示意圖；
[0058]圖4是根據本發明實施例的壓電體波諧振器在多層結構向下凹陷時的示意圖；
[0059]圖5是根據本發明實施例的壓電體波諧振器在多層結構向上凸時的結構圖；
[0060]圖6是根據本發明實施例的壓電體波諧振器所定義的凹槽表面多邊形形狀的原理圖；
[0061]圖7是根據本發明實施例改變壓電體波諧振器的凹槽表面多邊形形狀的示意圖；
[0062]圖8a是根據本發明再一個實施例的壓電體波諧振器的俯視圖；
[0063]圖Sb是沿著圖8a所示壓電體波諧振器的剖面線A_A截取的剖面圖；
[0064]圖Sc是沿著圖8a所示壓電體波諧振器的剖面線N_N截取的剖面圖；
[0065]圖9a是根據本發明又一個實施例的壓電體波諧振器的俯視圖；
[0066]圖9b是沿著圖9a所示壓電體波諧振器的剖面線A_A截取的剖面圖；
[0067]圖9c是沿著圖9a所示壓電體波諧振器的剖面線N-N截取的剖面圖。
【具體實施方式】
[0068]下面將結合本發明實施例中的附圖，對本發明實施例中的技術方案進行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例僅僅是本發明一部分實施例，而不是全部的實施例。基於本發明中的實施例，本領域普通技術人員所獲得的所有其他實施例，都屬於本發明保護的範圍。
[0069]根據本發明的實施例，提供了 一種壓電體波諧振器。
[0070]根據本發明實施例的壓電體波諧振器可以包括:
[0071]多層結構，其中，多層結構包括底電極、壓電層以及上電極；
[0072]襯底，襯底的表面具有至少一個凹槽，多層結構覆蓋至少一個凹槽，通過形成的至少一個空腔構成壓電體波諧振器的聲反射結構；
[0073]其中，在每個空腔中，多層結構向該空腔的底部凹陷，且不與空腔的底部接觸。並且，對於每個空腔，多層結構與該空腔的底部之間的最小距離大於預定距離。為了避免體聲波諧振器聲波能量通過空氣耦合到襯底，多層膜結構與空腔底部的最小距離至少應大於諧振聲波在空氣中波長的四分之一，因此，優選地，該預定距離可以為0.Ιμπι。
[0074]如圖4和圖5所示，根據本發明實施例的壓電體波諧振器結構包括:襯底S、空腔C、底電極B、壓電層P以及上電極Τ，其中，底電極B、壓電層P和上電極T在垂直方向上重疊的面積定義為壓電體波諧振器的有效區域，並且將空腔面積上所有膜組成的複合膜結構定義為多層膜結構Μ。
[0075]在實際應用中，如圖4所示，為根據本發明實施例的壓電體波諧振器在多層結構向下凹陷時的示意圖，此時，多層膜結構向下凹陷，且多層膜結構不與空腔底部接觸。通過控制空腔深度或者多層膜結構生長的工藝參數，使得多層膜結構不與空腔底部接觸。底電極B與容腔底部的最大距離為Dp，優選地，該多層膜結構凹陷處最低點與空腔底部最小距離應大於0.1 μ m。[0076]例如，通過臺階儀在多層膜M表面可以描繪出表面輪廓為向下凹陷的曲線，通過計算曲線最低點可以得到多層膜結構凹陷的最大深度Ld。通過在準備襯底的時候控制空腔刻蝕時間，可以控制空腔深度Dp，從而控制多層膜結構凹陷處最低點與空腔底部垂直距離(Dp-Ld)，使該距離大於0.Ιμπι。這樣，有效區域與空腔區域重疊的範圍內聲波可以得到很好的反射，同時為由於環境變化(如溫度變化或衝擊力)導致的多層膜結構進一步形變留出了一定區域，避免了由於諧振器的聲波在空腔區域內洩露而導致Q值降低。
[0077]根據本發明的另一個實施例，提供了一種壓電體波諧振器。
[0078]根據本發明實施例的壓電體波諧振器可以包括:
[0079]多層結構；
[0080]襯底，襯底的表面具有至少一個凹槽，多層結構覆蓋至少一個凹槽，通過形成的至少一個空腔構成壓電體波諧振器的聲反射結構；
[0081]其中，在每個空腔中，多層結構向遠離該空腔的底部的方向凸起，凸起的高度大於或等於預定凸起高度。可選地，上述預定凸起高度還可以為0.1、0.2、0.3、0.4μπι。優選地，上述預定凸起高度可以為0.1 μ m。
[0082]如圖5所示，根據本發明實施例的壓電體波諧振器在多層結構向上凸時的結構圖，其中，多層膜結構M向上拱起。通過控制多層膜結構M形成過程中的工藝參數可以使得在去除犧牲層材料之後，多層膜結構M向上拱起，來避免多層膜結構與空腔底部相接觸。
[0083]通過臺階儀在多層膜結構M表面一個截面掃描可以描繪出表面輪廓為中間向上拱起的曲線，這樣，有效區域與空腔區域重疊的範圍內聲波可以得到很好的反射，同時為由於環境變化(如溫度變化或衝擊力)導致的多層膜結構進一步形變留出了一定安全範圍，避免了由於諧振器的聲波在空腔區域內洩露而導致Q值降低。由於多層膜結構向上拱起，所以在製作襯底空腔時可以形成相對圖4所示的實施例的壓電體波諧振器結構的深度更淺的空腔，優選的，空腔深度可以為0.5-1 μ m。這樣的結構設計減少了刻蝕時間，更重要的是淺的空腔相對深的空腔使結構具有更好的穩定性，提高了生產過程中的良率。
[0084]此外，在環境需要的情況下，根據本發明實施例的壓電體波諧振器可以進一步包括:
[0085]支撐物，配置在襯底上方；
[0086]蓋層，由支撐物支撐，凸起的多層結構與蓋層之間具有間隔。
[0087]蓋層的表面可以為平坦，或者也可以向上凹陷。在根據本發明實施例的壓電體波諧振器中，凸起的多層結構與蓋層不接觸。為了避免體聲波諧振器聲波能量通過空氣耦合到蓋層，多層膜結構與蓋層之間的最小距離至少應大於諧振聲波在空氣中波長的四分之一。優選的，該最小距離大於0.1 μ m。
[0088]上述實施例中所描述的壓電體波諧振器，空腔上方的膜結構向下凹陷或者向上拱起，與襯底空腔底部或者頂部封裝晶圓之間具有一定的安全距離，避免因為多層膜結構與空腔底部或封裝晶圓的接觸導致的諧振器的Q值降低以及濾波器的性能受損。
[0089]根據本發明的另一個方面，提供了一種壓電體波諧振器的設計方法，其中，通過並聯小面積的襯底帶空腔的諧振器，能夠在實現大面積頻率阻抗性能的同時，控制空腔上多層膜結構的凹陷或凸起程度，避免因為多層膜結構底部與空腔底部接觸、或多層膜結構頂部與封裝晶圓接觸而導致的諧振器Q值下降、以及性能受損等問題。[0090]並且，不論是否採用小面積的襯底帶空腔的諧振器，襯底的空腔形狀均可以是狹長的，並且，在每個凹槽的開口平面內，連接該凹槽的開口邊緣兩點的最長直線的長度與該凹槽的開口的最大內接圓的直徑之比大於1，可選地，至少一個凹槽的開口形狀可以包括:圓形、多邊形、不規則形。本發明技術方案的效果使得擁有大面積的壓電體波諧振器的空腔上多層膜結構凹陷或凸起的程度得到控制，避免因為多層膜結構底部與空腔底部接觸或多層膜結構頂部與封裝晶圓接觸導致的諧振器Q值下降或性能受損。[0091]根據本發明實施例的壓電體波諧振器結構，其有效區域以及相對的襯底空腔的表面形狀具有特徵為狹長形。空腔的截面形狀可以為矩形、橢圓形、圓形、多邊形等，空腔的截面形狀為矩形時要求長寬比大於1，空腔的截面形狀為橢圓時要求橢圓的長軸與短軸長度比大於I。當空腔的截面形狀為不規則的多邊形時，對空腔的截面形狀的要求做如下定義和限制:如圖6所示，定義多邊形區域內最大的內接圓的直徑為d，定義多邊形區域內兩點之間的最大距離為L，要求L:d>l。
[0092]如圖7所示，在保持面積不變的情況下通過形成狹長的空腔和空腔上的有效區域，例如，在圖7中，使正方形U變為長方形U'，使不規則形狀X變成X'，使圓形Z變成Z'，這樣的結構變化使得懸浮的多層膜的邊界得到有效的約束，膜內不容易形成很大的撓度，這樣空腔上的多層膜結構不會產生很大的凹陷或上凸，多層膜結構底部不會與空腔底部相接觸，聲波可以得到很好的反射，避免了由於諧振器的聲波在空腔區域內洩露而導致Q值降低。在以帶空腔的壓電體波諧振器作為基本單元的濾波器中，通常需要用到不同面積的壓電體波諧振器。通過合理地構圖出不同面積空腔表面形狀，使多層膜結構過度凹陷或上凸的情況得到了控制，避免了諧振器Q值的降低，諧振器的濾波器性能得以滿足設計要求。
[0093]此外，通過本發明的實施例中的技術方法還可以控制多層膜結構向空腔外凸起的程度，在壓電體波諧振器結構需要加蓋封裝晶圓的情況下，使得多層膜結構不與封裝晶圓相接觸，因此同樣也避免了聲波在有效區域內的洩漏，避免了諧振器Q值降低。
[0094]此外，在本發明的再一個實施例中，上述壓電體波諧振器結構的多層膜結構包括下電極、覆蓋於下電極上方的壓電層、以及覆蓋於壓電層上方的上電極，其中，在多個凹槽以外的區域，上電極與下電極不重疊。可選地，至少一個凹槽的開口形狀可以包括:圓形、多邊形、不規則形。
[0095]根據本發明的技術方案，可以通過小面積壓電體波諧振器的並聯實現大面積壓電體波諧振器的頻率阻抗性能，並且同時減少了多層膜結構凹陷或上凸程度。進一步地，壓電體波諧振器的凹槽表面形狀可以採用圖6所示比例的形狀。
[0096]圖8a、8b、8c所示是根據本發明再一個實施例的壓電體波諧振器。如圖8a所示，是根據本發明再一個實施例的壓電體波諧振器的俯視圖，根據本發明實施例的壓電體波諧振器結構包括:襯底S、空腔C、底電極B、壓電層P以及上電極T，其中，底電極B、壓電層P和上電極T在垂直方向上重疊的面積定義為壓電體波諧振器的有效區域，並且將空腔面積上所有膜組成的複合膜結構定義為多層膜結構；圖8b是沿著圖8a所示壓電體波諧振器的剖面線A-A截取的剖面圖；圖Sc是沿著圖8a所示壓電體波諧振器的剖面線N-N截取的剖面圖。通過圖8a-8c可以看出，在基底上形成的底部電極跨過兩個空腔互相連接在一起，兩個空腔上的頂部電極同樣連接在一起，壓電層P部分被刻蝕露出底電極B以便於電學連出，其結果使得兩個空腔上的諧振器結構並聯在一起，其中底部電極的連接部分圖形和頂部電極的連接部分圖形在垂直於襯底的方向上沒有重疊，因而不會在空腔外形成有效區域而導致能量洩漏。由於減小了單個空腔上多層膜結構的面積，多層膜結構凹陷的情況得到了有效控制，聲波可以得到很好的反射，避免了由於諧振器的聲波在空腔區域內洩露而導致Q值降低，同時又能實現大面積諧振器所具有的頻率阻抗性能。
[0097]同樣，通過本實施例中的方法還可以控制多層膜結構向空腔外凸起的程度使得多層膜結構不與封裝晶圓相接觸，圖9a是根據本發明又一個實施例的壓電體波諧振器的俯視圖，圖9a所示壓電體波諧振器的結構組成與圖8a所示的壓電體波諧振器相同；圖9b是沿著圖9a所示壓電體波諧振器的剖面線A-A截取的剖面圖；圖9c是沿著圖9a所示壓電體波諧振器的剖面線N-N截取的剖面圖。圖9a-9c所示出的結構與圖8a_8c所示的結構基本相同，區別在於圖9a-9c所示結構中的多層膜結構(包括上電極T、壓電層P、底電極B)均向上突起，並且與封裝晶圓之間具有一定距離。該上凸結構同樣能夠使聲波可以得到很好的反射，避免了由於諧振器的聲波在空腔區域內洩露而導致Q值降低，同時又能實現大面積諧振器所具有的頻率阻抗性能。
[0098]圖8a_8c和圖9a_9c僅僅示出了兩個示例性的實施例，並且為了簡單起見，圖中沒有示出用於去除犧牲層材料的溝道。雖然圖8a_8c和圖9a_9c中均示出了並聯的兩個諧振器空腔，並且其有效區域形狀為矩形，但是實際上，諧振器的數量可以為更多，並且諧振器的空腔及有效區域形狀還可以為圓形、橢圓、多邊形等。並且，諧振器之間並聯方式可以多種多樣，如不同諧振器的上電極與下電極互相連接，採用頂電極或者底電極材料以外的更高電導率材料的金屬進行諧振器的電學並聯等。應該可以理解的是，凡是為了控制多層膜結構的凹陷或上凸程度，避免諧振器的Q值降低而通過較小面積諧振器並聯實現較大面積諧振器電學阻抗特性效果的做法均應在本專利的保護範圍之內。
[0099]根據本發明的實施例，提供了 一種壓電體波諧振器的製造方法。
[0100]根據本發明實施例的壓電體波諧振器的製造方法包括:
[0101]步驟I，提供襯底；
[0102]步驟2，在襯底上形成至少一個凹槽；
[0103]步驟3，在至少一個凹槽中填充犧牲材料；
[0104]步驟4，在襯底上方形成多層結構，多層結構覆蓋襯底以及至少一個凹槽；
[0105]步驟5，將凹槽中的犧牲材料移除，形成至少一個空腔構成壓電體波諧振器的聲反射結構；
[0106]步驟6，其中，通過蝕刻形成至少一個凹槽，並且，通過控制蝕刻時間來控制每個凹槽的深度，避免犧牲材料被移除後多層結構與空腔的底部接觸；
[0107]或者，多層結構向遠離該空腔的底部的方向凸起，凸起的高度大於或等於預定凸起高度，優選地，該預定凸起高度為0.Ιμπι。多層結構即為文中所提及的多層膜結構。當多層結構向上凸起時，凹槽的深度可以比多層結構向下凹陷時淺。
[0108]其中，上述凹槽的數量為多個，並且，在襯底上形成至少一個凹槽時，通過控制形成的凹槽的數量和/或參數來控制在犧牲材料被移除後多層結構向凹槽底部凹陷的程度，並避免多層結構與空腔的底部接觸。
[0109]並且，在多層結構向該空腔的底部凹陷的情況下，對於每個空腔，多層結構與該空腔的底部之間的最小距離大於預定距離，優選地，該預定距離為0.Ιμπι。
[0110]進一步地，在每個凹槽的開口平面內，連接該凹槽的開口邊緣兩點的最長直線的長度與該凹槽的開口的最大內接圓的直徑之比大於I。
[0111]而且，上述多層結構包括下電極、覆蓋於下電極上方的壓電層、以及覆蓋於壓電層上方的上電極，其中，在多個凹槽以外的區域，上電極與下電極不重疊。
[0112]可選地，至少一個凹槽的開口形狀包括:圓形、多邊形、不規則形。
[0113]此外，上述壓電體波諧振器的製造方法可以進一步包括:
[0114]在將凹槽中的犧牲材料移除之前，在襯底上方配置支撐物；
[0115]將凹槽中的犧牲材料移除，形成至少一個空腔構成壓電體波諧振器的聲反射結構；
[0116]其中，通過控制空腔與多層結構的接觸表面形狀，避免犧牲材料被移除後多層結構向上凸起超過支撐物的高度。
[0117]並且，上述壓電體波諧振器的製造方法還進一步包括:
[0118]在襯底上方配置支撐物；
[0119]提供蓋層，由支撐物支撐，在多層結構向遠離該空腔的底部的方向凸起情況下，凸起的多層結構與蓋層之間具有間隔。其中，蓋層相對多層膜結構的表面可以向上凹起，也可以是平面。
[0120]根據本發明的實施例，文中所述的襯底和封裝晶圓都可以由矽、鍺、砷化鎵、氮化鎵、藍寶石等構成，但並不局限於以上材料。上電極和下電極可以由金(Au)、鎢(W)、鑰(Mo)、鉬(Pt)、釕(Ru)、銥(Ir)、鈦鎢(TiW)、鋁(Al)、鈦(Ti)等類似金屬形成，上下電極材料一般相同，但也可以不同。壓電層可以為氮化鋁(AlN)、氧化鋅(ZnO)、鋯鈦酸鉛(PZT)、鈮酸鋰(LiNbO3)、石英(quartz)、銀酸鉀(KNbO3)或鉭酸鋰(LiTaO3)等材料,但不局限於以上材料。
[0121]綜上所述，藉助於本發明的上述技術方案，本發明通過控制壓電體波諧振器中的多層膜結構向下凹陷的程度以及上凸的高度，確保壓電體波諧振器的多層膜結構的有效區域不與上下固體表面接觸，從而保障良好的體聲波反射效果，使Q值維持原有水平，從而得到一種保證體聲波諧振器有效區域的多層膜結構的上下表面具有良好體聲波反射效果的壓電體波諧振器結構和多層膜結構壓電濾波器的結構。
[0122]以上所述僅為本發明的較佳實施例而已，並不用以限制本發明，凡在本發明的精神和原則之內，所作的任何修改、等同替換、改進等，均應包含在本發明的保護範圍之內。
【權利要求】
1.一種壓電體波諧振器，其特徵在於，包括: 多層結構； 襯底，所述襯底的表面具有至少一個凹槽，所述多層結構覆蓋所述至少一個凹槽，通過形成的至少一個空腔構成所述壓電體波諧振器的聲反射結構； 其中，在每個空腔中，所述多層結構向該空腔的底部凹陷，且不與空腔的底部接觸；或者，所述多層結構向遠離該空腔的底部的方向凸起，凸起的高度大於或等於預定凸起高度。
2.根據權利要求1所述的壓電體波諧振器，其特徵在於，在多層結構向該空腔的底部凹陷的情況下，對於每個空腔，所述多層結構與該空腔的底部之間的最小距離大於預定距離。
3.根據權利要求2所述的壓電體波諧振器，其特徵在於，所述預定距離為0.1 μ m。
4.根據權利要求1所述的壓電體波諧振器，其特徵在於，所述預定凸起高度為0.1 μ m。
5.根據權利要求1所述的壓電體波諧振器，其特徵在於，在每個凹槽的開口平面內，連接該凹槽的開口邊緣兩點的最長直線的長度與該凹槽的開口的最大內接圓的直徑之比大於I。
6.根據權利要求1所述的壓電體波諧振器，其特徵在於，所述多層結構包括下電極、覆蓋於所述下電極上方的壓電層、以及覆蓋於所述壓電層上方的上電極，其中，在所述多個凹槽以外的區域，所述上電極與所述下電極不重疊。
7.根據權利要求1所述的壓電體波諧振器，其特徵在於，所述至少一個凹槽的開口形狀包括:圓形、多邊形、不規則形。`
8.根據權利要求1所述的壓電體波諧振器，其特徵在於，進一步包括: 支撐物，配置在所述襯底上方； 蓋層，由所述支撐物支撐，凸起的所述多層結構與所述蓋層之間具有間隔。
9.一種壓電體波諧振器的製造方法，其特徵在於，包括: 提供襯底； 在所述襯底上形成至少一個凹槽； 在所述至少一個凹槽中填充犧牲材料； 在所述襯底上方形成多層結構，所述多層結構覆蓋所述襯底以及所述至少一個凹槽；將所述凹槽中的犧牲材料移除，形成至少一個空腔構成所述壓電體波諧振器的聲反射結構； 其中，通過蝕刻形成所述至少一個凹槽，並且，通過控制蝕刻時間來控制每個凹槽的深度，避免所述犧牲材料被移除後多層結構與空腔的底部接觸； 或者，所述多層結構向遠離該空腔的底部的方向凸起，凸起的高度大於或等於預定凸起高度。
10.根據權利要求9所述的製造方法，其特徵在於，所述凹槽的數量為多個，並且，在所述襯底上形成至少一個凹槽時，通過控制形成的凹槽的數量和/或參數來控制在所述犧牲材料被移除後所述多層結構向凹槽底部凹陷的程度，並避免所述多層結構與空腔的底部接觸。
11.根據權利要求9所述的製造方法，其特徵在於，在多層結構向該空腔的底部凹陷的情況下，對於每個空腔，所述多層結構與該空腔的底部之間的最小距離大於預定距離。
12.根據權利要求11所述的製造方法，其特徵在於，所述預定距離為0.Ιμπι。
13.根據權利要求9所述的製造方法，其特徵在於，所述預定凸起高度為0.Ιμπι。
14.根據權利要求9所述的製造方法，其特徵在於，在每個凹槽的開口平面內，連接該凹槽的開口邊緣兩點的最長直線的長度與該凹槽的開口的最大內接圓的直徑之比大於I。
15.根據權利要求9所述的製造方法，其特徵在於，所述多層結構包括下電極、覆蓋於所述下電極上方的壓電層、以及覆蓋於所述壓電層上方的上電極，其中，在所述多個凹槽以外的區域，所述上電極與所述下電極不重疊。
16.根據權利要求9所述的製造方法，其特徵在於，所述至少一個凹槽的開口形狀包括:圓形、多邊形、不規則形。
17.根據權利要求9所述的製造方法，其特徵在於，進一步包括: 在將所述凹槽中的犧牲材料移除之前，在所述襯底上方配置支撐物； 將所述凹槽中的犧牲材料移除，形成至少一個空腔構成所述壓電體波諧振器的聲反射結構； 其中，通過控制所述空腔與所述多層結構的接觸表面形狀，避免所述犧牲材料被移除後所述多層結構向上凸起超過所述支撐物的高度。
18.根據權利要求9所述的製造方法，其特徵在於，進一步包括: 在所述襯底上方配置支撐物； 提供蓋層，由所述支撐物支撐，在多層結構向遠離該空腔的底部的方向凸起情況下，凸起的所述多層結構與所述蓋層之間具有`間隔。
【文檔編號】H03H3/02GK103532516SQ201310337329
【公開日】2014年1月22日 申請日期:2013年8月5日 優先權日:2013年8月5日
【發明者】龐慰, 江源, 張孟倫, 張代化, 張 浩 申請人:天津大學