谐振器及其制备方法、滤波器和通信系统与流程

本技术涉及半导体，尤其涉及一种谐振器及其制备方法、滤波器和通信系统。

背景技术：

1、随着半导体技术的飞速发展，由半导体材料制备的谐振器在通信系统中得到了广泛的应用。相关技术提供的谐振器包括压电层和谐振空腔。其中，压电层上设有两排释放孔。谐振空腔的宽度远大于两排释放孔之间的间距，甚至可达到两排释放孔之间间距的2倍以上。由于谐振空腔的宽度过大，导致谐振器的面积较大。由于谐振器可以用于滤波器等场景。较大面积的谐振器会导致滤波器的面积也较大，进而导致包括滤波器的通信系统等集成度较低。

2、因此，亟需一种能够减小谐振器面积的技术方案。

技术实现思路

1、本技术提供了一种谐振器及其制备方法、滤波器和通信系统，谐振器中谐振空腔的尺寸较小，能够减小谐振器的面积，进而减小滤波器的面积，提高通信系统的集成度。

2、第一方面，本技术提供了一种谐振器，可以包括沿第一方向依次堆叠设置的衬底、牺牲层和压电层。

3、其中，牺牲层可以设有通孔，衬底和压电层与通孔可以形成谐振空腔。压电层可以设有第一排释放孔和第二排释放孔。第一排释放孔可以包括多个释放孔，第二排释放孔也可以包括多个释放孔。第一排释放孔的多个释放孔可以沿同一方向排列，第二排释放孔的多个释放孔也可以沿同一方向排列。第一排释放孔和第二排释放孔可以平行，第一排释放孔和第二排释放孔可以分别与谐振空腔连通。

4、可选地，谐振空腔在第二方向上的尺寸可以大于或等于第一排释放孔和第二排释放孔在第二方向上的间距，且谐振空腔在第二方向上的尺寸可以小于或等于第一排释放孔和第二排释放孔在第二方向上的间距的2倍。可以用a表示第一排释放孔和第二排释放孔在第二方向上的间距，用b表示谐振空腔在第二方向上的尺寸。于是，可以满足a≤b≤2a。其中，第二方向可以与第一方向垂直，第二方向用于指示与衬底平行的方向。

5、本技术中谐振空腔在第二方向上的尺寸可以大于或等于第一排释放孔和第二排释放孔在第二方向上的间距，且谐振空腔在第二方向上的尺寸可以小于或等于第一排释放孔和第二排释放孔在第二方向上的间距的2倍。与相关技术对比，本技术中谐振空腔在第二方向上的尺寸远小于现有技术中谐振空腔在第二方向上的尺寸，能够减小谐振器的面积，进而减小包括谐振器的滤波器的面积，提高包括滤波器的通信系统的集成度。

6、在一种可能的实现方式中，第一排释放孔和第二排释放孔在衬底上的投影均位于谐振空腔在衬底上的投影内部。也就是说，两排释放孔之间的间距可以小于谐振空腔在第二方向上的尺寸，有利于减小谐振空腔的面积。

7、在另一种可能的实现方式中，本技术提供的谐振器还可以包括第一叉指电极和第二叉指电极。第一叉指电极和第二叉指电极可以设置于压电层上，也就是说，第一叉指电极和第二叉指电极可以位于压电层上表面，且与压电层接触。

8、可选地，第一叉指电极和第二叉指电极在衬底上的投影均位于谐振空腔在衬底上的投影内部，同样有利于减小谐振空腔的面积。

9、可以想到的是，由于第一叉指电极和第二叉指电极设置于压电层上，因此本技术提供的谐振器可以为横向激励薄膜体声波谐振器。

10、进一步地，第一叉指电极和第二叉指电极可以形成周期性的声表面波。第一叉指电极可以作为谐振器的正极电极，第二叉指电极可以作为谐振器的负极电极。第一叉指电极可以包括多个输入电极，第二叉指电极可以包括多个输出电极。其中，多个输入电极和多个输出电极可以交替排布，有利于声表面波的传输。

11、在一种可能的实现方式中，衬底可以采用硅材料等。牺牲层的材料可以为氧化硅、多晶硅等，牺牲层可以含有氢离子、硼离子、氮离子和磷离子中的至少一种。压电层的材料可以为铌酸锂(linbo3，可以简称为ln)、钽酸锂(litao3，可以简称为lt)等。

12、在另一种可能的实现方式中，谐振器还可以包括陷阱层。陷阱层可以沿第一方向堆叠设置于衬底和牺牲层之间。陷阱层的材料可以为多晶硅等，能够降低谐振器的损耗。

13、第二方面，本技术提供了一种谐振器的制备方法，可以包括：在衬底上沿第一方向依次堆叠牺牲层和压电层，并对压电层进行光刻，形成掩膜层；根据掩膜层在牺牲层中形成掺杂区域；对掺杂区域或者牺牲层中除掺杂区域以外的区域进行刻蚀，形成谐振空腔。

14、本技术提供的制备方法通过在牺牲层2中形成掺杂区域，使得刻蚀得到的谐振空腔的尺寸较小，能够减小谐振器的面积，进而减小包括谐振器的滤波器的面积，提高包括滤波器的通信系统的集成度。

15、在一种可能的实现方式中，对压电层进行光刻，形成掩膜层，可以包括：在压电层表面涂光刻胶，并按照预设烘烤温度和预设烘烤时间对涂有光刻胶的压电层进行烘烤；按照预设曝光时间，对烘烤后的压电层进行曝光；采用显影液，并按照预设显影时间对曝光后的压电层进行显影，形成掩膜层。

16、其中，预设烘烤温度可以为50℃～150℃，预设烘烤时间可以为60s～360s，预设曝光时间可以为1s～10s，预设显影时间可以为30s～360s。

17、在另一种可能的实现方式中，本技术提供的制备方法在根据掩膜层在所述牺牲层中形成掺杂区域之后，还可以对所述压电层进行光刻并刻蚀，形成第一排释放孔和第二排释放孔。便于通过第一排释放孔和第二排释放孔对掺杂区域或者牺牲层中除掺杂区域以外的区域进行刻蚀。

18、在又一种可能的实现方式中，根据掩膜层在牺牲层中形成掺杂区域，可以包括：根据掩膜层，对牺牲层进行离子注入，形成掺杂区域和包围掺杂区域的区域。去除掩膜层。

19、其中，包围掺杂区域的区域为牺牲层中被掩膜层覆盖且除掺杂区域以外的区域。掺杂区域可以具有第一掺杂浓度。掺杂区域可以含有硼离子、氩离子、磷离子和砷离子中的至少一种。

20、进一步地，对掺杂区域或者牺牲层中除掺杂区域以外的区域进行刻蚀，形成谐振空腔，可以包括：通过第一排释放孔和第二排释放孔，以包围掺杂区域的区域为阻挡对掺杂区域进行刻蚀，形成谐振空腔。也就是说，通过对掺杂区域进行刻蚀，即可形成谐振空腔。

21、在另一种可能的实现方式中，根据掩膜层在牺牲层中形成掺杂区域，可以包括：根据掩膜层，对牺牲层进行离子注入，形成掺杂区域和被掺杂区域包围的区域；去除掩膜层。

22、其中，被掺杂区域包围的区域为牺牲层中被掩膜层覆盖且除掺杂区域以外的区域，掺杂区域具有第二掺杂浓度，且掺杂区域含有氢离子、硼离子、氮离子和磷离子中的至少一种。

23、可选地，第一掺杂浓度和第二掺杂浓度可以不同。通过对比可以发现，上述两种可能实现的方式中掺杂区域所在的位置不同，而且两种可能实现的方式中掺杂区域含有的离子有所不同。

24、进一步地，对掺杂区域或者牺牲层中除掺杂区域以外的区域进行刻蚀，形成谐振空腔，包括：通过第一排释放孔和所述第二排释放孔，以掺杂区域为阻挡对被掺杂区域包围的区域进行刻蚀，形成谐振空腔。也就是说，通过对牺牲层中除掺杂区域以外的区域进行刻蚀，同样也可以形成谐振空腔。

25、示例性的，谐振空腔在第二方向上的尺寸大于或等于第一排释放孔和第二排释放孔在第二方向上的间距，且谐振空腔在第二方向上的尺寸小于或等于第一排释放孔和第二排释放孔在第二方向上的间距的2倍。由于谐振空腔的尺寸较小，能够减小谐振器的面积。其中，第二方向与第一方向垂直，第二方向可以用于指示与衬底平行的方向。

26、在又一种可能的实现方式中，根据掩膜层在牺牲层中形成掺杂区域之后，本技术提供的制备方法还可以包括：在压电层上沉积金属层，并对金属层进行光刻并刻蚀，形成第一叉指电极和第二叉指电极。其中，第一叉指电极和第二叉指电极在衬底上的投影均位于谐振空腔在衬底上的投影内部，有利于减小谐振空腔的面积。

27、可以想到的是，由于第一叉指电极和第二叉指电极设置于压电层上，因此本技术提供制备方法制备而成的谐振器可以为横向激励薄膜体声波谐振器。

28、进一步地，第一叉指电极和第二叉指电极可以形成周期性的声表面波。第一叉指电极可以作为谐振器的正极电极，第二叉指电极可以作为谐振器的负极电极。第一叉指电极可以包括多个输入电极，第二叉指电极可以包括多个输出电极。其中，多个输入电极和多个输出电极可以交替排布，有利于声表面波的传输。

29、第三方面，本技术提供了一种滤波器，可以包括输入端、串联支路、并联支路和输出端。

30、其中，串联支路的第一端可以与输入端连接，串联支路的第二端可以与输出端连接。串联支路可以包括至少两个串联的串联谐振器。

31、并联支路的第一端可以与第一节点连接，并联支路的第二端可以与接地端连接，第一节点设置于串联支路上。并联支路可以包括至少一个并联谐振器。

32、可选地，串联谐振器和并联谐振器均可以采用上述第一方面及其可能的实现方式提供的谐振器。

33、第四方面，本技术提供了一种通信系统，包括射频开关和上述第三方面提供的滤波器。射频开关可以与滤波器连接。

34、第五方面，本技术提供了一种电子设备，可以包括上述第三方面提供的通信系统。

35、可选地，电子设备可以为手机、基站等，本技术不做限定。

36、应当理解的是，本技术的第二方面至第五方面与本技术的第一方面的技术方案一致，各方面及对应的可行实施方式所取得的有益效果相似，不再赘述。