一种体声波谐振器的制作方法

本申请涉及半导体器件，具体而言，涉及一种体声波谐振器。

背景技术：

1、体声波谐振器因其高q值、体积小、可集成化等特点而引起了很多研究关注，并且随着移动通信技术的飞速发展，薄膜体声波谐振器不仅在射频前端中得到大量应用，也在传感器检测应用中表现出很大的潜力。薄膜体声波器件的激励方式主要分为两种，一种是采用厚度场激励模式，两个电极分别在压电基片的两面，电场沿着压电基片的厚度方向；另一种是采用横向场激励模式，两个电极在压电基片的同一面。在实际应用中，这两种激励模式都会引起压电基片体内的质点产生厚度剪切振动，它产生的声波在基片内传播，属于体声波。

2、体声波谐振器一般是通过在上电极-压电层-下电极的三明治结构上下表面形成空气界面，利用固体与气体声阻抗的巨大差异，使得纵波能量能够反射、聚集在三明治结构内部，形成谐振。具体的，在衬底上形成凹槽以形成固体和气体的界面。当衬底为绝缘体上硅时，绝缘体上硅包括硅衬底、绝缘层和功能层，可以在功能层内形成保护墙结构，然后刻蚀保护墙结构围合的空间内的功能层材料以形成凹槽。现有技术中，制备保护墙的制备方法为，首先部分刻蚀功能层，在功能层上形成环形槽，然后在环形槽内沉积保护材料形成保护墙。当环形槽的深宽比较大时，由于沉积过程中薄膜会沿侧壁和底面同时生长，在上表面和侧壁的拐角位置，薄膜的生长速率略快，就会造成该处保护材料堆积更快，大于沿底壁直接生长的速率。因此，当上方的保护墙闭合时，会产生间隙缺陷，间隙缺陷会对后续的薄膜沉积以及凹槽的刻蚀产生致命的影响。

技术实现思路

1、本申请的目的在于提供一种体声波谐振器，能够避免保护墙中产生间隙缺陷。

2、本申请的实施例一方面提供了一种体声波谐振器，包括衬底层以及依次设置于衬底层上的绝缘层、功能层、底电极层、压电层和顶电极层，功能层的上表面内凹形成凹槽，凹槽的侧壁设置有环形的保护墙，凹槽和保护墙的底壁均与绝缘层的上表面接触，保护墙靠近凹槽中心的侧边为第一台阶结构，且第一台阶结构为沿衬底层到顶电极层方向，抬升面逐渐远离功能层向凹槽的中心延伸。

3、作为一种可实施的方式，保护墙靠近功能层的侧面为第二台阶结构，且第二台阶结构为沿衬底层到顶电极层方向，抬升面逐渐远离凹槽中心。

4、作为一种可实施的方式，顶电极层上开设有释放孔，释放孔沿层级方向延伸至功能层内，凹槽采用干法刻蚀或者湿法刻蚀保护墙围合的区域内的功能层材料形成。

5、作为一种可实施的方式，保护墙为在保护槽中沉积保护材料形成，保护槽由多个同轴且连通的环形槽构成，沿衬底层到顶电极层的方向，环形槽的宽度逐渐增大。

6、作为一种可实施的方式，远离绝缘层的环形槽的宽度在1～10μm之间。

7、作为一种可实施的方式，第一台阶结构和第二台阶结构的抬升面至少包括三个。

8、作为一种可实施的方式，底电极层和顶电极层的材料是钼、铜、铝、金中的一种。

9、作为一种可实施的方式，压电层的材料是氮化铝、氧化锌、铌酸锂、锆钛酸铅、碳酸锂、铌酸钡钠中的一种。

10、作为一种可实施的方式，凹槽、底电极层、压电层、顶电极层沿层级方向在衬底层上的投影重合的区域为有效谐振区域，所有有效谐振区域为的形状为多边形、圆形或者多个曲边组合形成的图形中的一种。

11、作为一种可实施的方式，底电极层与功能层之间还设置有种子层。

12、本申请实施例的有益效果包括：

13、本申请提供的体声波谐振器，包括衬底层以及依次设置于衬底层上的绝缘层、功能层、底电极层、压电层和顶电极层，其中，衬底层、绝缘层和功能层形成绝缘体上硅，作为体声波谐振器的衬底，功能层的上表面内凹形成凹槽，凹槽的侧壁设置有环形的保护墙，凹槽和保护墙的底壁均与绝缘层的上表面接触，保护墙靠近凹槽中心的侧边为第一台阶结构，且第一台阶结构为沿衬底层到顶电极层方向，抬升面逐渐远离功能层向凹槽的中心延伸，使得保护墙沿衬底层到顶电极层，保护墙的宽度逐渐增加，这样，在保护墙沉积的过程中，保护墙材料不容易在拐角处堆积，从而避免了保护墙中产生间隙缺陷。

技术特征：

1.一种体声波谐振器，其特征在于，包括衬底层以及依次设置于所述衬底层上的绝缘层、功能层、底电极层、压电层和顶电极层，所述功能层的上表面内凹形成凹槽，所述凹槽的侧壁设置有环形的保护墙，所述凹槽和所述保护墙的底壁均与所述绝缘层的上表面接触，所述保护墙靠近所述凹槽中心的侧边为第一台阶结构，且所述第一台阶结构为沿所述衬底层到顶电极层方向，抬升面逐渐远离所述功能层向所述凹槽的中心延伸。

2.根据权利要求1所述的体声波谐振器，其特征在于，所述保护墙靠近所述功能层的侧面为第二台阶结构，且所述第二台阶结构为沿所述衬底层到顶电极层方向，抬升面逐渐远离所述凹槽中心。

3.根据权利要求2所述的体声波谐振器，其特征在于，所述顶电极层上开设有释放孔，所述释放孔沿层级方向延伸至所述功能层内，所述凹槽采用干法刻蚀或者湿法刻蚀所述保护墙围合的区域内的功能层材料形成。

4.根据权利要求2所述的体声波谐振器，其特征在于，所述保护墙为在保护槽中沉积保护材料形成，所述保护槽由多个同轴且连通的环形槽构成，沿所述衬底层到顶电极层的方向，所述环形槽的宽度逐渐增大。

5.根据权利要求4所述的体声波谐振器，其特征在于，远离所述绝缘层的环形槽的宽度在1～10μm之间。

6.根据权利要求3所述的体声波谐振器，其特征在于，所述第一台阶结构和所述第二台阶结构的抬升面至少包括三个。

7.根据权利要求1所述的体声波谐振器，其特征在于，所述底电极层和所述顶电极层的材料是钼、铜、铝、金中的一种。

8.根据权利要求6所述的体声波谐振器，其特征在于，压电层的材料是氮化铝、氧化锌、铌酸锂、锆钛酸铅、碳酸锂、铌酸钡钠中的一种。

9.根据权利要求8所述的体声波谐振器，其特征在于，所述凹槽、所述底电极层、所述压电层、所述顶电极层沿所述层级方向在所述衬底层上的投影重合的区域为有效谐振区域，所有有效谐振区域为的形状为多边形、圆形或者多个曲边组合形成的图形中的一种。

10.根据权利要求1所述的体声波谐振器，其特征在于，所述底电极层与所述功能层之间还设置有种子层。

技术总结
本申请公开了一种体声波谐振器，涉及半导体器件技术领域，本申请的体声波谐振器，包括衬底层以及依次设置于衬底层上的绝缘层、功能层、底电极层、压电层和顶电极层，功能层的上表面内凹形成凹槽，凹槽的侧壁设置有环形的保护墙，凹槽和保护墙的底壁均与绝缘层的上表面接触，保护墙靠近凹槽中心的侧边为第一台阶结构，且第一台阶结构为沿衬底到顶电极层方向，抬升面逐渐远离功能层向凹槽的中心延伸。本申请提供的体声波谐振器，能够避免保护墙中产生间隙缺陷。

技术研发人员：周杰,蔡耀,刘炎,高超,杨婷婷,王雅馨,孙成亮,孙博文,国世上
受保护的技术使用者：武汉敏声新技术有限公司
技术研发日：20231229
技术公布日：2024/8/13