[發明專利]一種薄膜諧振器的制作方法及裝置

有效

• 申請號: 201310501329.1
• 申請日: 2013-10-23
• 公開（公告）號: CN104579233B
• 公開（公告）日: 2018-12-04
• 發明（設計）人: 張浩;杜良楨;龐慰;程微;江源;孫海龍
• 申請（專利權）人: 中興通訊股份有限公司;天津大學
• 主分類號: H03H9/54
• 分類號: H03H9/54;H03H3/02
• 代理公司: 深圳鼎合誠知識產權代理有限公司 44281
• 代理人: 薛祥輝

本發明公開了一種薄膜諧振器的制作方法及裝置。本發明的制作方法包括：檢測已經淀積的各膜層的厚度；當檢測到的膜層厚度不在標準厚度范圍內時，判斷質量加載層是否已經淀積，若否，則選取未淀積的膜層進行厚度補償，根據補償后的膜層厚度和目標頻率偏移計算出產生所述目標頻率偏移所需的質量加載層的厚度；所述標準厚度范圍由所述諧振器的目標頻率以及工藝生產能力決定；按照補償后的未淀積的膜層厚度以及重新計算出的質量加載層的厚度進行后續的薄膜淀積；本發明的制作方法及裝置能夠精確地產生所需的頻率偏移，提高產品的良率。

技術領域

本發明涉及電子技術領域，尤其涉及一種薄膜諧振器的制作方法及裝置。

背景技術

利用壓電薄膜在厚度方向的縱向諧振所制成的薄膜壓電體聲波諧振器，在手機通訊和高速串行數據應用等方面已成為聲表面波器件和石英晶體諧振器的一個可行的替代。射頻前端體聲波壓電濾波器/雙工器提供優越的濾波特性，例如低插入損耗，陡峭的過渡帶，較大的功率容量，較強的抗靜電放電(ESD)能力。具有超低頻率溫度漂移的高頻薄膜壓電體波振蕩器，其相位噪聲低，功耗低且帶寬調制范圍大。除此之外，這些微型薄膜壓電體聲波諧振器在硅襯底上使用互補式金屬氧化物半導體(CMOS)兼容的加工工藝，這樣可以降低單位器件成本，并有利于最終與CMOS電路集成。

典型的薄膜壓電體聲波諧振器包括兩個金屬電極、位于上下電極之間的壓電材料以及位于底電極下面的聲反射結構。圖1是以基底空腔作為聲反射結構的體聲波諧振器的截面圖，聲波在底電極與空腔中空氣的交界面上會發生良好的反射。圖2是以布拉格反射層作為聲反射結構的體聲波諧振器的截面圖，間隔的高、低聲學阻抗材料提供的聲波反射效果要弱于空腔型反射結構，但是布拉格反射層易于制作，并且結構穩定。當在電極之間施加一定頻率的電壓信號時，由于壓電材料所具有的逆壓電效應，電極之間會產生垂直方向傳播的聲波，聲波在上電極與空氣交界面和底電極下的聲反射結構之間來回反射，當聲波滿足一定頻率條件時會發生諧振，于是一個典型的薄膜壓電體聲波諧振器表現出如圖3所示的電學頻率-阻抗特性。

一個由薄膜體聲波壓電諧振器構成的濾波器通常由兩種或幾種諧振頻率不同的諧振器組成。為使濾波器達到理想的通帶性能，對于不同頻率諧振器之間的諧振頻率偏差有著嚴格的要求。圖4所示，是一種由薄膜壓電體聲波諧振器組成的濾波器的拓撲結構實例，為使濾波器達到最佳的通帶性能，并聯諧振器2,4要比串聯諧振器1,3,5低一定的頻率。公知的一種調整薄膜壓電體聲波諧振器諧振頻率的方法是通過調整電極厚度引起電極質量變化，由此產生質量加載效應(mass loading effect)使得諧振器諧振頻率發生變化。通過對指定的諧振器淀積一定厚度的質量加載層可以產生所需要的諧振頻率偏移，頻率偏移和需要增加的質量加載層厚度之間的關系可以通過模型計算出來。

但是在實際的生產制作過程中，薄膜的淀積尤其是對于厚度較大薄膜的淀積難以避免地存在著厚度的誤差，在產品的薄膜淀積監控中通常會對淀積的各個膜層厚度進行監控，當檢測到某一先淀積膜層厚度偏離理想值超過一定范圍時，為了保證產品的良率，使得最終產品的頻率可以滿足設計的要求，會對接下來將要淀積的膜層厚度進行補償。但是，聲反射結構上面所有膜層的厚度均對諧振器的諧振頻率有著或大或小的影響，由于不同層的聲波傳輸特性不同，不同層之間厚度比例改變之后，同樣厚度的質量加載層往往不能使諧振器達到原先設計的諧振頻率偏移量，因此進行過膜層厚度補償的諧振器在原定的質量加載層厚度下不能產生理想的頻率偏移量，從而濾波器的帶寬及通帶性能不能滿足要求，影響了產品的良率。

發明內容

本發明要解決的主要技術問題是，提供一種薄膜諧振器的制作方法及裝置，能夠精確地產生所需的頻率偏移，提高產品的良率。

為解決上述技術問題，本發明提供一種薄膜諧振器的制作方法，包括如下步驟：

檢測已經淀積的各膜層的厚度；