[發明專利]預設空腔型SOI基片薄膜體聲波濾波器及制作方法

有效

• 申請號: 201110034129.0
• 申請日: 2011-01-31
• 公開（公告）號: CN102122939A
• 公開（公告）日: 2011-07-13
• 發明（設計）人: 楊增濤;馬晉毅;歐黎;冷俊林;楊正兵;趙建華;陳運祥;周勇;陳小兵;傅金橋;張龍;張濤;曹亮
• 申請（專利權）人: 中國電子科技集團公司第二十六研究所
• 主分類號: H03H9/54
• 分類號: H03H9/54;H03H3/02
• 代理公司: 北京同恒源知識產權代理有限公司 11275
• 代理人: 趙榮之

1.預設空腔型SOI基片薄膜體聲波濾波器，其特征在于：包括通過電學級聯方式聯接的多個薄膜體聲波諧振器，各個薄膜體聲波諧振器包括預設空腔型(8)的SOI基片(13)和設置在SOI基片(13)上的換能器，所述換能器包括底電極(9)、頂電極(11)和設置在底電極(9)與頂電極(11)之間的壓電薄膜(10)，所述底電極(9)與SOI基片(13)相結合，所述底電極(9)、頂電極(11)和壓電薄膜(10)的疊加區域與預設空腔(8)相對。

2.根據權利要求1所述的預設空腔型SOI基片薄膜體聲波濾波器，其特征在于：所述SOI基片設置有襯底硅(2)和頂層硅(5)，所述襯底硅(2)上設置有與頂層硅(5)形成預設空腔(8)的溝槽(4)。

3.根據權利要求1所述的預設空腔型SOI基片薄膜體聲波濾波器，其特征在于：所述襯底硅(2)和頂層硅(5)之間設置第一二氧化硅層(3)，所述第一二氧化硅層(3)上設有溝槽(4)，所述溝槽(4)與頂層硅(5)形成預設空腔(8)。

4.根據權利要求1-3任一項所述的預設空腔型SOI基片薄膜體聲波濾波器，其特征在于：所述換能器上設置有使腐蝕液或腐蝕氣體注入預設空腔(8)的刻蝕窗口(12)。

5.根據權利要求4所述的預設空腔型SOI基片薄膜體聲波濾波器，其特征在于：所述預設空腔(8)內設置有用于調整濾波器頻率的可調頂層硅(51)。

6.根據權利要求5所述的預設空腔型SOI基片薄膜體聲波濾波器，其特征在于：所述可調頂層硅(51)為通過控制進入刻蝕窗口(12)的腐蝕液或腐蝕氣體的刻蝕時間來調整其厚度的頂層硅。

7.根據權利要求6所述的預設空腔型SOI基片薄膜體聲波濾波器，其特征在于：所述頂電極(11)為近似橢圓形電極。

8.根據權利要求7所述的預設空腔型SOI基片薄膜體聲波濾波器，其特征在于：所述溝槽(4)深度為0.5微米到200微米。

9.根據權利要求8所述的預設空腔型SOI基片薄膜體聲波濾波器，其特征在于：所述壓電薄膜(10)為A1N或ZnO材質的壓電薄膜，厚度介于0.01微米至10微米，所述底電極(9)或頂電極(11)為高聲阻抗材質的電極，所述底電極(9)和頂電極(11)厚度分別為0.01微米至2.5微米。

10.根據權利要求9所述的預設空腔型SOI基片薄膜體聲波濾波器，其特征在于：所述SOI基片上可設置有兩個以上薄膜體聲波諧振器。

11.根據權利要求10所述的預設空腔型SOI基片薄膜體聲波濾波器，其特征在于：所述電學級聯方式包括平衡橋型聯接、階梯型聯接或網格型聯接，所述階梯型級聯方式包括2π型階梯型級聯、2T型階梯型級聯、3π型階梯型級聯或3T型階梯型級聯。

12.一種預設空腔型SOI基片薄膜體聲波濾波器的制作方法，其特征在于：包括以下步驟：

(a)在襯底硅的上下表面覆蓋二氧化硅層，并以二氧化硅層為掩模板在襯底硅的上表面刻蝕出溝槽；

(b)通過鍵合工藝形成一片無溝槽SOI基片；

(c)將(a)中的襯底硅帶溝槽的一側與(b)中無溝槽SOI基片的頂層硅鍵合，形成預設空腔；

(d)將無溝槽SOI基片進行初步機械減薄，然后通過化學腐蝕將無溝槽絕緣體硅層全部除去，完成頂層硅由無溝槽SOI基片向有溝槽SOI基片的轉移；

(e)鍍上底電極并對底電極進行刻蝕；

(f)在底電極上依次鍍上壓電薄膜和頂電極，并進行刻蝕；

(g)在空腔上方的換能器上刻蝕出腐蝕窗口，使腐蝕液或腐蝕氣體能進入空腔內；

(h)將腐蝕液或腐蝕氣體經腐蝕窗口注入空腔中，對空腔上部的頂層硅進行腐蝕，通過控制腐蝕時間控制殘留的空腔上部的頂層硅厚度；

(i)最后將通過步驟(a)-(h)形成的薄膜體聲波諧振器采用電學級聯方式聯接。

13.根據權利要求12所述的預設空腔型SOI基片薄膜體聲波濾波器的制作方法，其特征在于：所述步驟(a)包括以下步驟：

(a1)將襯底硅片經熱氧化在表面形成一層二氧化硅SiO₂膜，在二氧化硅SiO₂膜上刻蝕出圓形、橢圓形、方形或多邊形的圖案作為襯底硅片掩模板；

(a2)在襯底硅片上刻蝕溝槽。