[發明專利]一種新型體聲波諧振器及其制備方法

有效

• 申請號: 200810045142.4
• 申請日: 2008-01-09
• 公開（公告）號: CN101217266A
• 公開（公告）日: 2008-07-09
• 發明（設計）人: 石玉;黃光俊;鐘慧;王華磊;蔣欣;杜波;何澤濤;趙寶林
• 申請（專利權）人: 電子科技大學
• 主分類號: H03H9/15
• 分類號: H03H9/15;H03H9/17;H03H3/02
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域

本發明涉及體聲波諧振器技術領域，具體涉及一種具有新型空氣氣隙結構的體聲波諧振器及其采用更簡化工藝制作流程的制備方法。

背景技術

近來，隨著移動通信終端在小型化和多功能的方向獲得了極大的發展，人們對應用于移動通信終端中的諸如前端濾波器的要求越來越高。微型化、性能優良、和易于VLSI集成的體聲波諧振器及其濾波器和雙工器日益成為當今國內外研究的熱點。而諧振器是濾波器的基礎，也是由濾波器組成的雙工器的基礎。

目前，以安華高(Avago，原Agilent)科技公司為代表的，基于空氣隙結構，采用氮化鋁(AlN)作為壓電材料并結合硅的表面微加工技術和犧牲層技術制成的體聲波諧振器具有優異的性能特性，并且已經實現量產且用于商業應用。參閱文獻《Thin?film?bulk?wave?acousticresonators(FBAR)for?wireless?applications》2001?IEEE?ULTRASONICS?SYMPOSIUM.P813-821，其結構如圖1所示，其中空氣隙結構是通過表面微加工技術對硅進行凹槽刻蝕，填充犧牲材料，化學機械拋光步驟，以及后面諧振膜層制備之后的犧牲材料的釋放步驟而得到。

上述結構存在以下缺點：

1)這種諧振器的犧牲材料的去除，需要引入貫穿上層金屬電極層、壓電膜層和下層金屬電極層的刻蝕孔的制備，增加了工藝制備的難度；

2)這種諧振器由于犧牲材料對硅凹槽的填充，必然引起表面的不均，必須進行化學機械拋光步驟進行表面平整化，增加了工藝制備的難度；

3)這種諧振器由于空氣隙為“凹”字型，釋放犧牲材料的生成物往往不易于清洗干凈，對器件影響較大。

發明內容

本發明所要解決的技術問題是如何提供一種新型體聲波諧振器及其制備方法，該諧振器克服了現有技術中所存在的缺點，利用表面微加工工藝和犧牲層技術，無需對硅襯底進行凹槽刻蝕工藝，無需進行化學機械拋光工藝，能極大地提高了工藝制備的可行性，很大程度上降低了生產成本，并且仍具有較高的Q值，保證了諧振器的特性。

本發明所提出的第一個技術問題是這樣解決的：構造一種新型體聲波諧振器，包括襯底、壓電膜層、上層金屬電極層和下層金屬電極層，其特征在于：還包括設置在所述襯底上的薄膜支撐層，該薄膜支撐層與所述襯底的接觸面上設置有空氣氣隙結構；從所述薄膜支撐層、下層金屬電極層、壓電膜層和上層金屬電極層向上依次重疊形成諧振區域。

按照本發明所提供的新型體聲波諧振器，其特征在于，所述薄膜支撐層為二氧化硅薄膜支撐層或者氮化硅薄膜支撐層；所述襯底為硅襯底或者砷化鎵(GaAs)襯底；所述上層金屬電極層或下層金屬電極層材料為鋁金屬、鉬金屬或者金金屬；壓電膜層為氮化鋁壓電膜層或者氧化鋅壓電膜層。

本發明所提出的第二個技術問題是這樣解決的：提供上述新型體聲波諧振器的制備方法，其特征在于，包括以下步驟：

①在襯底上制作犧牲材料膜層，并對犧牲材料膜層進行傳統的光刻工藝和濕法刻蝕工藝，得到所需的犧牲層形狀；

②在上述犧牲材料膜層和襯底上，制備薄膜支撐層；

③在上述薄膜支撐層上濺射沉積下層金屬電極層，對下層金屬電極層進行傳統的光刻工藝和濕法刻蝕工藝，得到所需的下層金屬電極層形狀，并裸露出所需的下層金屬電極層形狀以外的薄膜支撐層；

④在上述光刻工藝后的下層金屬電極和裸露的薄膜支撐層上，濺射生長壓電膜層，對生長的壓電膜層進行傳統的光刻工藝和濕法刻蝕工藝，得到所需的壓電膜層形狀，并裸露出所需的壓電膜層以外和步驟②所需的下層金屬電極層以外的薄膜支撐層；

⑤在上述光刻工藝后的壓電膜層上和裸露的薄膜支撐層上，濺射沉積上層金屬電極層，對生長的上層金屬電極層進行傳統的光刻工藝和濕法刻蝕工藝，得到所需的上層金屬電極層形狀，并裸露出未被步驟③所述刻蝕后下層金屬電極層、步驟④所述刻蝕后壓電膜層和刻蝕后上層金屬電極層遮擋的薄膜支撐層；

⑥對上述裸露出來的薄膜支撐層進行傳統的光刻工藝和濕法刻蝕工藝，得到所需的刻蝕窗口，并裸露出上述犧牲材料膜層；

⑦對上述裸露出來的犧牲材料膜層進行腐蝕，釋放犧牲材料膜層，得到空氣氣隙結構。

按照本發明所提供的新型體聲波諧振器的制備方法，其特征在于，步驟⑦中犧牲材料膜層采用濕法刻蝕或者干法刻蝕；

按照本發明所提供的新型體聲波諧振器的制備方法，其特征在于，所述犧牲膜層材料為鍺金屬或者鎂金屬或者磷硅玻璃；若采用濕法刻蝕，腐蝕劑為稀釋雙氧水溶液或者稀釋HNO₃溶液或者稀釋氫氟酸溶液。