片上集成型體波諧振器及其制造方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種片上集成型體波諧振器及其制造方法，其中，該體波諧振器包括：體波諧振器；至少一儲(chǔ)能元件，其中，至少一儲(chǔ)能元件的至少部分位于體波諧振器在垂直方向的投影區(qū)域范圍內(nèi)。本發(fā)明通過將儲(chǔ)能元件集成到體波諧振器在垂直方向的投影區(qū)域范圍內(nèi)，從而有效縮小儲(chǔ)能元件和體波諧振器的集成空間，利于進(jìn)一步縮減體波濾波器芯片的尺寸。
【專利說明】片上集成型體波諧振器及其制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及半導(dǎo)體領(lǐng)域，并且特別地，涉及一種片上集成型體波諧振器及其制造方法。
【背景技術(shù)】
[0002]在手機(jī)通訊和高速串行數(shù)據(jù)應(yīng)用等方面，利用壓電薄膜在厚度方向上的縱向諧振所制成的薄膜壓電體波諧振器已經(jīng)成為聲表面波器件和石英晶體諧振器的一個(gè)可行的替代。射頻前端體波壓電濾波器/雙工器提供了優(yōu)越的濾波特性，包括:低插入損耗，陡峭的過渡帶，較大的功率容量，較強(qiáng)的抗靜電放電(ESD)能力等。高頻薄膜壓電體波振蕩器具有超低頻率溫度漂移，并且其相位噪聲低，功耗低且?guī)捳{(diào)制范圍大。除此之外，這些微型薄膜壓電諧振器在硅襯底上還使用互補(bǔ)式金屬氧化物半導(dǎo)體(CMOS)兼容的加工工藝，這樣可以降低單位成本，并且有利于諧振器與CMOS電路集成。
[0003]典型的薄膜壓電體波諧振器包括:兩金屬電極(包括頂部電極和底部電極)、壓電材料、聲反射結(jié)構(gòu)，其中，壓電材料位于金屬電極之間，壓電材料和兩個(gè)金屬電極組成的三明治結(jié)構(gòu)，聲反射結(jié)構(gòu)位于底部金屬電極下方。通常將頂部電極、壓電層、底部電極組成的三層結(jié)構(gòu)在厚度方向上重疊的區(qū)域定義為諧振器的有效區(qū)域。當(dāng)兩金屬電極之間施加有一定頻率的電壓信號(hào)時(shí)，由于兩金屬電極之間的壓電材料所具有的逆壓電效應(yīng)，有效區(qū)域內(nèi)的頂部電極與底部電極之間會(huì)產(chǎn)生在垂直方向上傳播的聲波，聲波在頂部電極與空氣的交界面和底部電極下的聲反射結(jié)構(gòu)之間來回反射并在一定頻率下產(chǎn)生諧振。如圖1所示，為現(xiàn)有技術(shù)中已有的薄膜壓電體波諧振器結(jié)構(gòu)，如圖1所示的諧振器包括:頂部電極T、壓電層P、底部電極B、聲反射結(jié)構(gòu)X和襯底S。形成圖1中諧振器的聲反射結(jié)構(gòu)X的步驟可以包括:
[0004]步驟1、在襯底S上刻蝕出空腔結(jié)構(gòu)；
[0005]步驟2、以犧牲層材料填充空腔結(jié)構(gòu)；
[0006]步驟3、在經(jīng)過表面平坦化的襯底S上依次制作底部電極B、壓電層P和頂部電極T。
[0007]步驟4、除去犧牲層材料形成懸浮結(jié)構(gòu)。
[0008]這樣可以在諧振器的底部電極的下方形成空腔，由于底部電極與空氣之間的聲學(xué)阻抗比很大，聲波在底部電極與空氣的交界面上可以得到良好的反射，因此，可以在諧振器的工作過程中減少聲波能量由諧振器內(nèi)部往襯底的泄漏，從而提高諧振器的Q值，由此提高由多個(gè)諧振器組成的濾波器的性能。
[0009]通過將不同頻率的薄膜壓電諧振器按照一定的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)連接在一起，可以構(gòu)成薄膜壓電體波濾波器，在濾波器的設(shè)計(jì)中，通常需要在并聯(lián)諧振器上串聯(lián)一段電感，如圖2所示，為現(xiàn)有技術(shù)中連接有電感的濾波器結(jié)構(gòu)的示意圖。通過串聯(lián)電感可以改變?yōu)V波器通帶左側(cè)傳輸零點(diǎn)的位置來獲得較好的帶外抑制，同時(shí)也能增加諧振器的有效機(jī)電耦合因數(shù)，達(dá)到拓寬帶寬的作用。[0010]在雙工器設(shè)計(jì)中，通常需要在接收濾波器和發(fā)送濾波器之間加入阻抗匹配網(wǎng)絡(luò)，這部分電路可以是由電感和電容組成的H型網(wǎng)絡(luò)、或者是一段四分之一波長(zhǎng)傳輸線組成。阻抗匹配網(wǎng)絡(luò)的作用是使接收濾波器在發(fā)送濾波器通帶頻段內(nèi)呈現(xiàn)高阻抗，從而有利于傳輸發(fā)射通道信號(hào)。通常，將電感/電容等儲(chǔ)能元件制造在芯片的封裝基板上，是以貼片電感/電容或者印制螺旋線的形式實(shí)現(xiàn)，或者，還存在一種現(xiàn)有方法，在晶圓的制造過程中通過構(gòu)圖金屬線的方式直接將電感/電容與濾波器集成在片上，其中電感/電容與濾波器平行布置。但是，以上方法共有的缺點(diǎn)是，無論是形成在封裝基板上的電感電容還是集成在片上的電感電容，都占用了額外的面積，不利于濾波器芯片尺寸的縮小，因此，不能適應(yīng)芯片進(jìn)一步小型化的要求。
[0011]針對(duì)相關(guān)技術(shù)中體波濾波器芯片中儲(chǔ)能元件要占用額外的芯片面積，不利于芯片尺寸進(jìn)一步小型化的問題，目前尚未提出有效的解決方案。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0012]針對(duì)相關(guān)技術(shù)中體波濾波器芯片中儲(chǔ)能元件要占用額外的芯片面積，不利于芯片尺寸進(jìn)一步小型化的問題，本發(fā)明提出一種片上集成型體波諧振器及其制造方法，能夠?qū)?chǔ)能元件集成到體波諧振器中，從而利于進(jìn)一步縮減體波濾波器芯片的尺寸。
[0013]本發(fā)明的技術(shù)方案是這樣實(shí)現(xiàn)的:
[0014]根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)方面，提供了一種片上集成型體波諧振器。
[0015]該體波諧振器包括:
[0016]體波諧振器；
[0017]至少一儲(chǔ)能元件，其中，至少一儲(chǔ)能元件的至少部分位于體波諧振器在垂直方向的投影區(qū)域范圍內(nèi)。
[0018]其中，上述儲(chǔ)能元件包括儲(chǔ)能部和電極部。
[0019]并且，上述體波諧振器包括空腔，至少一儲(chǔ)能元件的儲(chǔ)能部位于空腔內(nèi)。
[0020]此外，上述體波諧振器進(jìn)一步包括:
[0021]第一電極；
[0022]第二電極，位于第一電極下方，并且與第一電極電隔離；
[0023]基底，位于第二電極下方，空腔由基底的下凹表面形成。
[0024]此外，上述體波諧振器進(jìn)一步包括:
[0025]電極；
[0026]基底，位于電極下方，至少一儲(chǔ)能元件的儲(chǔ)能部位于基底和電極之間。
[0027]另外，上述體波諧振器進(jìn)一步包括:
[0028]電極；
[0029]基底，位于電極下方；
[0030]至少一儲(chǔ)能元件的儲(chǔ)能部位于電極的上方。
[0031]其中，在至少一儲(chǔ)能元件的下方至少部分填充有絕緣材料或者存在間隙。
[0032]可選地，體波諧振器的導(dǎo)電部與至少一儲(chǔ)能元件之間存在間隙和/或絕緣材料。
[0033]優(yōu)選地,儲(chǔ)能元件包括電容和/或電感。
[0034]根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)方面，提供了一種片上集成型體波諧振器的制造方法。[0035]該制造方法包括:
[0036]提供體波諧振器；
[0037]將至少一儲(chǔ)能元件的至少部分設(shè)置于體波諧振器在垂直方向的投影區(qū)域范圍內(nèi)。
[0038]其中，儲(chǔ)能元件包括儲(chǔ)能部和電極部。
[0039]可選地，在體波諧振器中形成空腔，并且將至少一儲(chǔ)能元件的儲(chǔ)能部設(shè)置于空腔內(nèi)；
[0040]在空腔上方形成壓電結(jié)構(gòu)，壓電結(jié)構(gòu)包括上電極、壓電層和下電極。
[0041]此外，在提供體波諧振器時(shí)，上述制造方法進(jìn)一步包括:
[0042]提供基底；
[0043]將至少一儲(chǔ)能元件的儲(chǔ)能部設(shè)置于基底上方；
[0044]在至少一儲(chǔ)能元件的上方形成隔膜層；
[0045]在隔膜層上方形成壓電結(jié)構(gòu)，壓電結(jié)構(gòu)包括上電極、壓電層和下電極。
[0046]優(yōu)選地,上述儲(chǔ)能元件包括電容和/或電感。
[0047]本發(fā)明通過將儲(chǔ)能元件集成到體波諧振器在垂直方向的投影區(qū)域范圍內(nèi)，從而有效縮小儲(chǔ)能元件和體波諧振器的集成空間，利于進(jìn)一步縮減體波濾波器芯片的尺寸。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0048]圖1是現(xiàn)有技術(shù)中體波諧振器的示意圖；
[0049]圖2是現(xiàn)有技術(shù)中具有電感的濾波器結(jié)構(gòu)的示意圖；
[0050]圖3a是根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的體波諧振器的俯視圖；
[0051]圖3b是圖3a所示的體波諧振器的空腔內(nèi)結(jié)構(gòu)的俯視圖；
[0052]圖3c是沿圖3a所示的體波諧振器中A-A方向的截面圖；
[0053]圖4a至圖4j是根據(jù)本發(fā)明的一實(shí)施例的片上集成型體波諧振器的制造方法的示意圖；
[0054]圖5是根據(jù)本發(fā)明的又一實(shí)施例的體波諧振器的示意圖；
[0055]圖6a是根據(jù)本發(fā)明的一實(shí)施例的集成了蛇形電感結(jié)構(gòu)的體波諧振器空腔內(nèi)結(jié)構(gòu)的俯視圖；
[0056]圖6b是圖6a所示體波諧振器的截面圖；
[0057]圖7是本發(fā)明的又一實(shí)施例集成了電容的示意圖；
[0058]圖8a是根據(jù)本發(fā)明的又一實(shí)施例的集成了電感的體波諧振器的示意圖；
[0059]圖8b是圖8a所示體波諧振器中A-A方向的截面圖；
[0060]圖9是根據(jù)本發(fā)明的再一實(shí)施例的體波諧振器的截面圖；
[0061]圖1Oa至圖1Oe是根據(jù)本發(fā)明的一實(shí)施例的片上集成型體波諧振器的制造方法的示意圖；
[0062]圖11是根據(jù)本發(fā)明的又一實(shí)施例集成了電感的體波諧振器的示意圖；
[0063]圖12是根據(jù)本發(fā)明的又一實(shí)施例的集成了電容的體波諧振器的示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0064]下面將結(jié)合本發(fā)明實(shí)施例中的附圖，對(duì)本發(fā)明實(shí)施例中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實(shí)施例僅僅是本發(fā)明一部分實(shí)施例，而不是全部的實(shí)施例?；诒景l(fā)明中的實(shí)施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員所獲得的所有其他實(shí)施例，都屬于本發(fā)明保護(hù)的范圍。
[0065]根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例，提供了 一種片上集成型體波諧振器。
[0066]根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的體波諧振器可以包括:
[0067]體波諧振器；
[0068]至少一儲(chǔ)能元件，其中，儲(chǔ)能元件可以包括電容和/或電感或者其它用于體波諧振器的儲(chǔ)能元件，至少一儲(chǔ)能元件的至少部分位于體波諧振器在垂直方向的投影區(qū)域范圍內(nèi)，優(yōu)選地，至少一儲(chǔ)能元件的至少部分位于空腔內(nèi)。通過將儲(chǔ)能元件集成到體波諧振器中，能夠有效縮小儲(chǔ)能元件和體波諧振器的集成空間，利于進(jìn)一步縮減體波濾波器芯片的尺寸。
[0069]其中，上述儲(chǔ)能元件包括儲(chǔ)能部和電極部。并且，根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的體波諧振器包括空腔，至少一儲(chǔ)能元件的儲(chǔ)能部位于空腔內(nèi)。
[0070]此外，根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的體波諧振器進(jìn)一步包括:
[0071]第一電極；
[0072]第二電極，位于第一電極下方，并且與第一電極電隔離；
[0073]基底，位于第二電極下方，空腔由基底的下凹表面形成，并且，至少一儲(chǔ)能元件的至少部分位于空腔內(nèi)。
[0074]根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例，可以提供一種片上集成型體波諧振器。如圖3a_3c所示，分別為根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的體波諧振器的俯視圖、體波諧振器的空腔內(nèi)結(jié)構(gòu)的俯視圖以及體波諧振器沿圖3a中A-A方向的截面圖，在圖3a_3c所示的實(shí)施例中，空腔位于基底內(nèi)。根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的體波諧振器包括基底110、空腔120、金屬層130、電感的螺旋區(qū)域131、電感的金屬電極132、絕緣層140、底部電極150、壓電層160、頂部電極170。其中，電感為文中所說的儲(chǔ)能元件，電感的金屬層130起支撐螺旋區(qū)域131和電連接作用，螺旋區(qū)域131為儲(chǔ)能部，金屬電極132為電極部。
[0075]如圖3a所示，空腔120形成于基底110內(nèi)，底部電極150覆蓋空腔120，金屬電極132用于連接空腔120內(nèi)電感的螺旋區(qū)域131，絕緣層140位于底部電極150與電感的金屬電極132之間,壓電層160位于底部電極150上,頂部電極170位于壓電層160上。
[0076]如圖3b所示，電感的螺旋區(qū)域131懸浮在空腔120中，金屬層130位于電感的螺旋區(qū)域131下方，用于從螺旋電感的中心引出電學(xué)連接同時(shí)對(duì)螺旋電感起一定支撐作用。
[0077]如圖3c所示，電感的螺旋區(qū)域131懸浮在空腔中。金屬層130位于電感的螺旋區(qū)域131下方，用于從螺旋電感的中心引出電學(xué)連接同時(shí)對(duì)螺旋電感起一定支撐作用。絕緣層140用于隔離電感的金屬電極132與諧振器的底部電極150。
[0078]根據(jù)本發(fā)明的再一個(gè)實(shí)施例，可以提供一種體波諧振器，包括:
[0079]電極；
[0080]基底，位于電極下方；
[0081]至少一儲(chǔ)能元件的儲(chǔ)能部位于電極的上方。
[0082]其中，在本文所述的實(shí)施例中，均可以在至少一儲(chǔ)能元件的下方至少部分填充有絕緣材料(可以起到結(jié)構(gòu)上的支撐作用)或者存在間隙。[0083]此外，在本文所述的實(shí)施例中，均可以在體波諧振器的導(dǎo)電部與至少一儲(chǔ)能元件之間存在間隙和/或絕緣材料，可以使儲(chǔ)能元件與體波諧振器的導(dǎo)電部電隔離。
[0084]根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例，提供了一種片上集成型體波諧振器的制造方法。
[0085]根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的制造方法包括:
[0086]提供體波諧振器；
[0087]將至少一儲(chǔ)能元件的至少部分設(shè)置于體波諧振器在垂直方向的投影區(qū)域范圍內(nèi)，其中，儲(chǔ)能元件包括儲(chǔ)能部和電極部，可選地，儲(chǔ)能元件包括電容和/或電感。
[0088]優(yōu)選地，在體波諧振器中形成空腔，并且將至少一儲(chǔ)能元件的儲(chǔ)能部設(shè)置于空腔內(nèi)；
[0089]在空腔上方形成壓電結(jié)構(gòu)，壓電結(jié)構(gòu)包括上電極、壓電層和下電極。
[0090]此外，在提供體波諧振器時(shí)，根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的制造方法進(jìn)一步包括:
[0091]提供基底；
[0092]將至少一儲(chǔ)能元件的儲(chǔ)能部設(shè)置于基底上方；
[0093]在至少一儲(chǔ)能元件的上方形成隔膜層；
[0094]在隔膜層上方形成壓電結(jié)構(gòu)，壓電結(jié)構(gòu)包括上電極、壓電層和下電極。
[0095]在上述實(shí)施例中將至少一儲(chǔ)能元件的儲(chǔ)能部設(shè)置于基底和電極之間，此外，也可以在頂部電極之上形成儲(chǔ)能元件。即，還可以將電感或者電容布置在體波諧振器的上方，同樣可以達(dá)到減小芯片面積的作用。
[0096]根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例，圖4a_圖4j所示的加工流程圖，提供了一種片上集成型體波諧振器的制造方法，在該實(shí)施例中，空腔形成于基底內(nèi)。
[0097]如圖4a所示，通過干法刻蝕，在硅襯底110上形成凹陷的空腔結(jié)構(gòu)，然后通過濺射或物理氣相沉積等方法在硅襯底上沉積金屬層，為了形成從空腔內(nèi)向空腔外引出的金屬電極，要求金屬對(duì)空腔側(cè)壁有良好的覆蓋。緊接著通過光刻構(gòu)圖金屬層形成電感下方的金屬電極130。
[0098]如圖4b所示，通過化學(xué)氣相沉積等方法在硅襯底110和金屬電極130上方覆蓋犧牲層材料180，并刻蝕出用于電感中心與金屬電極130連接的通孔a。
[0099]如圖4c所示，沉積用于形成電感的金屬材料，并構(gòu)圖形成圖3c所示的體波諧振器中的平面螺旋電感131，由于需要形成從空腔內(nèi)向空腔外引出的金屬電極，同樣要求金屬對(duì)側(cè)壁有良好的覆蓋。
[0100]如圖4d所示，通過化學(xué)氣相沉積等方法沉積犧牲層材料180，使?fàn)奚鼘硬牧?80覆
蓋空腔及空腔外的區(qū)域并達(dá)到一定厚度。
[0101]如圖4e所示，利用化學(xué)機(jī)械研磨拋光犧牲層，并露出空腔外的襯底110，并形成平坦光滑的表面。
[0102]如圖4f所示，沉積金屬層并構(gòu)圖金屬電極，使得金屬電極分別與空腔中電感的兩個(gè)電學(xué)端相連接，形成用于連接電感的金屬外部電極132。
[0103]如圖4g所示，沉積絕緣層140，并且再次進(jìn)行化學(xué)機(jī)械研磨以形成平坦光滑的表面，其中，絕緣層完全覆蓋金屬外部電極。
[0104]如圖4h所示，在絕緣層上沉積金屬材料，并合理構(gòu)圖形成壓電體波諧振器的底部電極150。[0105]如圖4i所示，沉積壓電薄膜(具有良好晶向性)以形成壓電層160，然后在壓電薄膜上沉積金屬并合理構(gòu)圖形成諧振器的頂部電極170。
[0106]如圖4j所示，選擇性刻蝕壓電層以及絕緣層以露出金屬電極以便提供方便自由的電學(xué)連接。然后，利用對(duì)犧牲層刻蝕選擇性較高的溶液去除犧牲層，使得底電極底部形成空腔，并且使得電感的螺旋形區(qū)域懸浮在空氣中，為簡(jiǎn)單起見圖4j中未示出用于將犧牲層去除溶液引入空腔的通道。
[0107]此外，可以在儲(chǔ)能元件的下方至少部分填充有絕緣材料(可以起到結(jié)構(gòu)上的支撐作用)或者形成間隙。
[0108]如圖5所示，是根據(jù)本發(fā)明的又一個(gè)實(shí)施例，在對(duì)電感Q值要求不高的情況下，將圖4b中沉積的犧牲層材料改換成擁有較小電學(xué)損耗角的電介質(zhì)材料190，使得電感不再懸浮在空氣中，從而使得電感可以擁有更好的機(jī)械穩(wěn)定性。
[0109]本發(fā)明的技術(shù)方案中，螺旋電感平面形狀可以不局限于正方形，還可以是圓形、八邊形等多種形狀。另外，如圖6a所示，為集成了蛇形電感結(jié)構(gòu)的體波諧振器空腔內(nèi)結(jié)構(gòu)的俯視圖，電感可以為蛇形。由于蛇形電感的電學(xué)端分別在電感線兩端，不需要像螺線電感一樣從中間引出電學(xué)連接，因此，由圖6b所示的體波諧振器的截面圖可知，可以在制作流程中，只進(jìn)行一次電感金屬層構(gòu)圖即可形成儲(chǔ)能元件，簡(jiǎn)化了工藝流程。
[0110]根據(jù)本發(fā)明的又一個(gè)實(shí)施例，如圖7所示，可以使用類似于圖4a_圖4j所示的工藝流程在空腔底部集成電容。圖7中所示的體波諧振器與圖3c所示類似，除了圖7中所示的體波諧振器中的儲(chǔ)能元件為電容。通過控制金屬電極231和232的面積，沉積具有適當(dāng)厚度及介電常數(shù)的電介質(zhì)220，可以在電極231和232之間形成一定大小的電容。
[0111]如圖8a所示，為根據(jù)本發(fā)明的再一個(gè)實(shí)施例的片上集成型體波諧振器的俯視圖，與圖3c所示的諧振器的類似，除了圖8a的波諧振器省略了圖3c中的絕緣層140，通過合理構(gòu)圖諧振器底部電極340的形狀，使底部電極340繞開電感電極332。圖Sb是沿圖8a所示的A-A方向取的截面圖，可以看出諧振器底部電極340與電感電極332之間留有空隙380，使得去除犧牲層的溶液可以由空隙380進(jìn)入空腔，簡(jiǎn)化了制作工藝。
[0112]根據(jù)本發(fā)明的又一個(gè)實(shí)施例，可以提供一種體波諧振器，包括:
[0113]電極；
[0114]基底，位于電極下方，至少一儲(chǔ)能元件的儲(chǔ)能部位于基底和電極之間。在該實(shí)施例中，基底中不存在空腔，而在基底上方形成容納儲(chǔ)能元件的空腔。
[0115]如圖9所示，為根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的一種空腔位于基底上方的體波諧振器的截面圖。該體波諧振器包括基底410、電感金屬電極420、金屬電感421、金屬電感的另外一端金屬電極422、空腔430、絕緣層440、壓電諧振器的底部電極450、壓電層460以及頂部電極470。其中，電感金屬電極420用于從電感中心引出電學(xué)連接，金屬電感421懸浮在空腔430中。
[0116]如圖1Oa至圖1Oe所示，簡(jiǎn)單地示出了如圖8a所示的諧振器的制作過程。
[0117]如圖1Oa所示，提供襯底410，在襯底410上沉積并構(gòu)圖金屬電極420，然后沉積并構(gòu)圖犧牲層480，使得金屬電極的一部分露出以便于與之后構(gòu)圖的金屬螺線電感中心相連接。
[0118]如圖1Ob所示，先構(gòu)圖金屬螺旋電感421，并使得螺旋電感中心與金屬電極420相連，然后沉積犧牲層480將表面覆蓋。
[0119]如圖1Oc所示，通過化學(xué)機(jī)械研磨平坦化犧牲層的表面，然后通過刻蝕形成凸起的犧牲層臺(tái)階。
[0120]如圖1Od所示，沉積隔膜層440以作為支撐層，然后在隔膜層440上沉積并構(gòu)圖諧振器的底部電極450。
[0121]如圖1Oe所示，沉積壓電層，沉積并構(gòu)圖頂部電極470，最后刻蝕壓電層460和隔膜層以露出金屬電感的連接電極420和421，最后利用對(duì)犧牲層刻蝕選擇性較高的溶液去除犧牲層，使得底電極下方形成空腔，并且使得電感的螺旋形區(qū)域懸浮在空氣中，為簡(jiǎn)單起見圖中并沒有畫出用于將犧牲層去除溶液引入空腔的通道。
[0122]如圖11所示，為根據(jù)本發(fā)明的另一個(gè)實(shí)施例的體波諧振器的截面圖。在對(duì)電感Q值要求不高的情況下，將圖1Ob中沉積的犧牲層材料改換成擁有較小電學(xué)損耗角的電介質(zhì)材料490，可以使電感不再懸浮在空氣中，從而擁有更好的機(jī)械穩(wěn)定性。
[0123]根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的體波諧振器中的螺旋電感平面形狀不局限于正方形，還可以是圓形、八邊形等其它形狀。另外，在實(shí)施例中的電感還可以是蛇形的，由于蛇形電感的電學(xué)端分別在電感線兩端，不需要像螺線電感一樣從中間引出電學(xué)連接，可以只進(jìn)行一次電感金屬層的構(gòu)圖，能夠簡(jiǎn)化工藝流程。
[0124]如圖12所示，為根據(jù)本發(fā)明的另一個(gè)實(shí)施例的體波諧振器，可以參考圖1Oa-圖1Oj所示的工藝流程形成，即可以用類似的加工方法可以在空腔中集成電容。
[0125]此外，本發(fā)明的技術(shù)方案并不局限于諧振器底部空腔或其它位置只有一個(gè)電容或電感的情況，還可以是多個(gè)電容、多個(gè)電感或它們的組合。
[0126]本文中描述的基底可以由硅、鍺、砷化鎵、氮化鎵、藍(lán)寶石等或他們的組合構(gòu)成，但并不局限于以上材料。頂部電極和底部電極可以由金(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。壓電層可以為氮化鋁(A1N)、氧化鋅(ZnO)、錯(cuò)鈦酸鉛(PZT)、銀酸鋰(LiNbO3)、石英(quartz)、銀酸鉀(KNbO3)或鉭酸鋰(LiTaO3)等材料形成，但不局限于以上材料。
[0127]本文中描述的金屬電感可以由銅(Cu)、鋁(Al)、金(Au)、鎢(W)、鑰(Mo)等材料構(gòu)成，但不局限與以上材料。
[0128]本文中描述的絕緣層可以由二氧化硅(Si02)、聚合物(Polymer)、氮化硅(SiN)等材料構(gòu)成，但不局限于以上材料。
[0129]本文中描述的介電層可以為:二氧化硅(Si02)、氮化硅(SiN)等材料，但不局限于以上材料。
[0130]本文中描述的隔膜層材料可以為:二氧化硅(SiO2),聚合物(Polymer)，氮化硅(SiN)等材料構(gòu)成，但不局限于以上材料。
[0131]綜上所述，借助于本發(fā)明的上述技術(shù)方案，本發(fā)明通過在芯片晶圓制作過程中在薄膜體波諧振器的底部空腔或其它結(jié)構(gòu)內(nèi)集成電感及電容等儲(chǔ)能元件，由此將電感或電容等儲(chǔ)能元件與薄膜體波諧振器在基底厚度方向上垂直布置，從而減小了芯片面積，最終減小芯片的尺寸。
[0132]以上所述僅為本發(fā)明的較佳實(shí)施例而已，并不用以限制本發(fā)明，凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)，所作的任何修改、等同替換、改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1.一種片上集成型體波諧振器，其特征在于，包括: 所述體波諧振器； 至少一儲(chǔ)能元件，其中，所述至少一儲(chǔ)能元件的至少部分位于所述體波諧振器在垂直方向的投影區(qū)域范圍內(nèi)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的體波諧振器，其特征在于，儲(chǔ)能元件包括儲(chǔ)能部和電極部。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的體波諧振器，其特征在于，所述體波諧振器包括空腔，所述至少一儲(chǔ)能元件的儲(chǔ)能部位于所述空腔內(nèi)。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的體波諧振器，其特征在于，所述體波諧振器進(jìn)一步包括: 第一電極； 第二電極，位于所述第一電極下方，并且與所述第一電極電隔離； 基底，位于所述第二電極下方，所述空腔由所述基底的下凹表面形成。
5.根據(jù)權(quán)利要求2所述的體波諧振器，其特征在于，所述體波諧振器進(jìn)一步包括: 電極； 基底，位于所述電極下方，所述至少一儲(chǔ)能元件的儲(chǔ)能部位于所述基底和所述電極之間。
6.根據(jù)權(quán)利要求2所述的體波諧振器，其特征在于，所述體波諧振器進(jìn)一步包括: 電極； 基底，位于所述電極下方； 所述至少一儲(chǔ)能元件的儲(chǔ)能部位于所述電極的上方。
7.根據(jù)權(quán)利要求1-6中任一所述的體波諧振器，其特征在于，在所述至少一儲(chǔ)能元件的下方至少部分填充有絕緣材料或者存在間隙。
8.根據(jù)權(quán)利要求2-6中任一所述的體波諧振器，其特征在于，所述體波諧振器的導(dǎo)電部與所述至少一儲(chǔ)能元件之間存在間隙和/或絕緣材料。
9.根據(jù)權(quán)利要求1-6中任一所述的體波諧振器，其特征在于，儲(chǔ)能元件包括電容和/或電感。
10.一種片上集成型體波諧振器的制造方法，其特征在于，包括: 提供所述體波諧振器； 將至少一儲(chǔ)能元件的至少部分設(shè)置于所述體波諧振器在垂直方向的投影區(qū)域范圍內(nèi)。
11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的制造方法，其特征在于，儲(chǔ)能元件包括儲(chǔ)能部和電極部。
12.根據(jù)權(quán)利要求10所述的制造方法，其特征在于，在所述體波諧振器中形成空腔，并且將所述至少一儲(chǔ)能元件的儲(chǔ)能部設(shè)置于所述空腔內(nèi)； 在所述空腔上方形成壓電結(jié)構(gòu)，所述壓電結(jié)構(gòu)包括上電極、壓電層和下電極。
13.根據(jù)權(quán)利要求10所述的制造方法，其特征在于，在提供所述體波諧振器時(shí)，所述制造方法進(jìn)一步包括: 提供基底； 將所述至少一儲(chǔ)能元件的儲(chǔ)能部設(shè)置于所述基底上方； 在所述至少一儲(chǔ)能元件的上方形成隔膜層； 在所述隔膜層上方形成壓電結(jié)構(gòu)，所述壓電結(jié)構(gòu)包括上電極、壓電層和下電極。
14.根據(jù)權(quán)利要求10-13中任一所述的體波諧振器，其特征在于，儲(chǔ)能元件包括電容和/或電感。
【文檔編號(hào)】H03H9/15GK103560763SQ201310555021
【公開日】2014年2月5日 申請(qǐng)日期:2013年11月8日 優(yōu)先權(quán)日:2013年11月8日
【發(fā)明者】龐慰, 江源, 張代化, 張 浩 申請(qǐng)人:諾思（天津）微系統(tǒng)有限公司