压电器件、压电器件的制作工艺、压电滤波器的制作方法

本技术涉及压电器件，尤其是涉及一种压电器件、压电器件的制作工艺、压电滤波器。

背景技术：

1、随着移动通信技术进入到5g时代，大量5g移动终端和基站在世界范围内广泛部署。5g技术除了继承了前一代4g及4g-lte在700mhz-2.7ghz的通信频段，还扩展了在3ghz以上的应用，如n77、n78、n79，频率最高可达5ghz。同时以wi-fi为主要代表的无线局域网（wlan）技术也在不断演进，wi-fi 6/6e已经进入人们的日常生活，它们在传统的2.4ghz和5ghz频段（统称为sub 6ghz）基础上又扩展6ghz以上的应用。现今的移动通信终端大多同时支持这两种技术的无线接入，多模式、多频段渐成通用的技术要求，其中负责空中接口的射频电路也日趋复杂，但移动终端又同时需要兼顾小型化的要求，因此市场对高性能、小型化的射频滤波类器件的需求也愈加迫切。

2、目前，能够满足此类要求的滤波类器件主要是压电声波滤波器，构成此类声波滤波器的谐振器主要包括体声波（bulk acoustic wave，baw）谐振器和表面声波（surfaceacoustic wave，saw）谐振器。其中，体声波滤波器具有更高的应用频率、更低的插入损耗、更快的滚降边沿、更大的功率容量和防静电特性等优势。

3、baw谐振器一种常见的实现方式是：在基底（subtrate）上依次制作有下电极、压电层和上电极三层薄膜结构作为器件主要结构，压电层如同三明治一样被上、下电极夹在中间，各层的厚度一般在数微米以内。器件三明治结构的上表面与空气或真空自然接触；下电极覆盖的基底区域内，可以通过先填充可被腐蚀的牺牲材料（如磷硅酸盐玻璃，phosphosilicate glass，psg），再释放腐蚀药液到牺牲材料形成空气腔，从而制造出下表面与空气或真空的边界。这种上下方均以空气或真空边界作为声反射界面的器件，也叫做薄膜体声波谐振器（film bulk acoustic resonator，fbar）。

4、相关技术中，通常在fbar的空气腔轮廓之外不同方向上设置多个释放孔用以释放腐蚀药液，腐蚀药液从不同方向向中心钻蚀形成空气腔。但是，在利用fbar制作滤波器时，两个谐振器需要连接使用，则可能恰好有部分释放孔的位置处于两个谐振器之间，使得谐振器之间的连接引线较长，带来较大的连接损耗，从而影响整体滤波器的插入损耗（insertion loss）性能。

技术实现思路

1、因此，本技术提供一种压电器件、压电器件的制作工艺、压电滤波器，通过改变释放孔的位置，使得谐振器之间的连接引线长度可得到优化，降低连接损耗，提升滤波器的插入损耗性能。

2、第一方面，本技术提供一种压电器件，包括：依次叠加的上电极、压电层、下电极、空气腔、基底；

3、所述基底包括一凸起的支撑柱，所述支撑柱与所述下电极的底部相连，将所述空气腔贯穿形成环形；

4、所述下电极上，围绕所述支撑柱连接位置，分散设置有至少两个下电极孔洞；

5、每一个下电极孔洞处，分别一一对应设置有一个释放孔，所述释放孔通过对应位置的所述下电极孔洞，贯通所述下电极、所述压电层，且所述释放孔在所述下电极上形成的贯通孔小于等于所述下电极孔洞；以每个释放孔的中心为圆心，以设定钻蚀距离为半径的圆形共同覆盖所述空气腔，并与所述空气腔的边缘有至少一个交点；任意两个释放孔的距离小于等于任一释放孔在背离所述支撑柱的半圆形内到所述空气腔的边缘的距离中的最大值；

6、所述上电极上设置有一上电极孔洞，所述孔洞的位置覆盖所述上电极的中心、所述支撑柱和所述释放孔，且所述孔洞的边缘距离所述下电极孔洞的边缘的最短距离大于等于第一阈值，所述孔洞的边缘距离所述支撑柱的边缘的最短距离大于等于第二阈值，以使所述释放孔通过所述孔洞连通所述空气腔和所述压电器件外的空间；

7、所述上电极、所述压电层、所述下电极、所述空气腔在叠加方向上的重叠区域构成所述压电器件的有效区；

8、其中，所述上电极的中心包括所述上电极图形的重心。

9、可选的，所述支撑柱在所述基底上的投影的轮廓是平滑的。

10、可选的，所述释放孔在所述下电极上形成的贯通孔边缘到所述下电极孔洞边缘的距离至少大于2um，优选的大于5um。

11、可选的，所述支撑柱到释放孔的最小距离至少大于1um，优选的大于2.5um。

12、可选的，所述上电极孔洞的边缘到所述支撑柱的边缘的最小距离大于2um，优选的大于3um。

13、可选的，所述上电极孔洞的边缘到所述下电极孔洞的边缘的最小距离大于2um，优选的大于3um。

14、可选的，所述有效区的外轮廓为多边形；

15、或者，

16、所述有效区包括多边形区域、与所述多边形区域在同平面内连接的至少一个延伸区域；所述延伸区域包括一个基边和依次连接的若干折线边；其中，所述基边为所述多边形区域的其中一条边，所述若干折线边为以所述基边为弦的圆弧的内接折线；

17、或者，

18、所述有效区包括第一椭圆形区域和第二椭圆形区域；所述第一椭圆形区域包括长轴边、与所述长轴边和第一短轴对应的第一椭圆弧；所述第二椭圆形区域包括所述长轴边、与所述长轴边和第二短轴对应的第二椭圆弧；所述第一椭圆弧与所述第二椭圆弧分别相接于所述长轴边的两个端点处；其中，所述第一椭圆形区域与所述第二椭圆形区域以所述长轴边为界在同一平面内相邻设置；所述第一短轴与所述第二短轴不等长。

19、可选的，在所述下电极的外轮廓之外，还设置有至少一个外释放孔，连通所述空气腔。

20、第二方面，本技术提供一种压电器件的制作工艺，用于制作第一方面任一项所述的压电器件，所述工艺的步骤包括：

21、在基底上用蚀刻工艺制作出环形沟槽作为空腔结构，保留一凸起的支撑柱；

22、在所述环形沟槽中均匀涂布一定厚度的牺牲材料；所述牺牲材料的厚度足以完全填充所述环形沟槽；

23、通过化学机械抛光工艺将填充后的结构研磨平整，至少暴露出所述支撑柱；

24、在研磨后的结构上生长带有至少两个下电极孔洞的下电极；所述至少两个下电极孔洞的下层对应为所述牺牲材料；

25、在所述下电极上依次沉积压电层和上电极；

26、用蚀刻方法在所述上电极上挖出一上电极孔洞；所述上电极孔洞的下层对应为至少两个下电极孔洞；

27、在所述下电极孔洞对应位置处钻通所述压电层，生成释放孔；

28、通过所述释放孔注入腐蚀液释放所述牺牲材料，形成空气腔。

29、第三方面，本技术提供一种压电滤波器，包括：如第一方面任一项所述的压电器件。

30、本技术提供了一种压电器件、压电器件的制作工艺、压电滤波器，通过在器件的中心位置增加至少两个释放通道和一个支撑柱。释放通道移到器件中部后，器件向外连接其它器件时，则不必考虑留出释放孔的位置，则可以允许器件之间的连线缩短，减少连接损耗，提升影响整体滤波器的插入损耗性能。支撑柱在中部，离谐振区中心位置较近，可以快速将产生的高温从下电极导到基底，达到快速散热的作用。另外，支撑柱周围是环形空气腔，可以经由释放孔快速与器件外界交换空气，带走热量，进一步提升散热效果。而之所以设置至少两个释放通道，也是为了避免支撑柱的存在阻挡腐蚀液的流动，进而影响空腔的形成。