[實(shí)用新型]用于無(wú)線通信系統(tǒng)的多層壓電薄膜體聲波諧振器

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201520070282.2
• 申請(qǐng)日: 2015-01-30
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN204425293U
• 公開(kāi)（公告）日: 2015-06-24
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 李慶文;張勇;王君;張延水;鄧華;蘇豪;鮑娌娜
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 國(guó)家電網(wǎng)公司;國(guó)網(wǎng)山東省電力公司煙臺(tái)供電公司
• 主分類(lèi)號(hào): H03H9/17
• 分類(lèi)號(hào): H03H9/17
• 代理公司: 北京風(fēng)雅頌專(zhuān)利代理有限公司 11403
• 代理人: 田欣欣;李雪花

技術(shù)領(lǐng)域

本實(shí)用新型涉及無(wú)線通信領(lǐng)域，尤其涉及具有多層不同的壓電薄膜的壓電薄膜體聲波諧振器。

背景技術(shù)

隨著薄膜與微納制造技術(shù)的發(fā)展，電子元件正朝著微型化、高頻率、高密集復(fù)用和低功耗的方向發(fā)展；薄膜體聲波諧振器(FBAR)又稱(chēng)為壓電薄膜體聲波諧振器，它是通過(guò)壓電薄膜的逆壓電效應(yīng)將電能量轉(zhuǎn)換成聲波而形成諧振，使用諧振技術(shù)用來(lái)制造很多先進(jìn)的電子元器件，在新一代無(wú)線通信系統(tǒng)具有很廣泛的應(yīng)用前景。

傳統(tǒng)的FBAR包括一個(gè)壓電體層，壓電體層位于由單一材料制成的電極之間，構(gòu)成一個(gè)壓電夾層，由于這些壓電材料為單一性材料，因此這些壓電材料基本上具有單一、均勻的C軸取向特性；也即，傳統(tǒng)的FBAR的壓電材料不是使用不同的壓電物質(zhì)制成，因此沒(méi)有不同的C軸向取向。此外，傳統(tǒng)的FBAR的低頻共振頻率主要通過(guò)增加壓電層或電極的厚度來(lái)調(diào)節(jié)，因此可能造成壓電體層或電極的厚度過(guò)度增加，致使FBAR的形狀過(guò)大，進(jìn)而會(huì)導(dǎo)致諧振器尺寸變大、制作過(guò)程繁雜和成本高。

實(shí)用新型內(nèi)容

針對(duì)上述問(wèn)題，本實(shí)用新型的目的是提供用于無(wú)線通信系統(tǒng)的多層壓電薄膜體聲波諧振器，解決過(guò)度增加壓電層和電極厚度，致使FBAR的形狀過(guò)大，進(jìn)而會(huì)導(dǎo)致諧振器尺寸變大、制作過(guò)程繁雜和成本高的技術(shù)問(wèn)題。

為解決上述技術(shù)問(wèn)題，本實(shí)用新型采用的技術(shù)方案是：用于無(wú)線通信系統(tǒng)的多層壓電薄膜體聲波諧振器，用DBAR表示，形成于襯底上，襯底與半導(dǎo)體工藝使用的材料相容，所述半導(dǎo)體工藝材料包括硅、砷化鎵、磷化銦、玻璃、藍(lán)寶石、氧化鋁或其他類(lèi)似材料；襯底可被蝕刻形成腔體，且一層犧牲材料可被沉積在襯底上以填充腔體，犧牲材料包括氧化物、多晶硅或其它合適的材料；襯底被平坦化后，犧牲材料仍然只留在腔體內(nèi)；此外，犧牲材料在形成DBAR后可以通過(guò)刻蝕移除，以使腔體打開(kāi)；所述DBAR包括底部電極、頂部電極、第三電極、第一壓電層、第二壓電層、第一導(dǎo)線、第二導(dǎo)線和第三導(dǎo)線。

底部電極形成于襯底的腔體上方，底部電極通過(guò)沉積于襯底上的一層鎢、鉬或鋁經(jīng)過(guò)圖案化成型而成，底部電極為一個(gè)多邊形或類(lèi)似的形狀；第一壓電層通過(guò)沉積于底部電極上的氮化鋁壓電材料制成，該氮化鋁材料通過(guò)等離子沉積處理沉積于底部電極上，圖案化成型后形成具有向上方向的C軸取向的第一壓電層；第三電極位于第一壓電層上，通過(guò)沉積于第一壓電層上的一層鎢、鉬或鋁經(jīng)過(guò)圖案化成型而成；第二電壓層位于第三電極上方，通過(guò)沉積于第三電極上的氧化鋅壓電材料制成，該氧化鋅壓電材料通過(guò)等離子沉積處理沉積于第三電極上，第二壓電層的C軸取為向上方向；第一壓電層和第二壓電層是不同的壓電材料制成的相對(duì)的壓電層；第一壓電層的C軸取向和第二壓電層的C軸取向完全相反；頂部電極通過(guò)沉積于第二壓電層上的一層鎢、鉬或鋁通過(guò)圖案化成型制成。因此，第一壓電層、第三電極、第二壓電層和頂部電極進(jìn)行圖案化成型處理后形成DBAR。在DBAR有一個(gè)用于保護(hù)DBAR的鈍化層；DBAR上形成對(duì)應(yīng)觸點(diǎn)、第一導(dǎo)線、第二導(dǎo)線和第三導(dǎo)線分別對(duì)應(yīng)地和底部電極、頂部電極和第三電極進(jìn)行電性連接；其中，第一導(dǎo)線、第二導(dǎo)線相互連接，以將底部電極和頂部電極進(jìn)行電性連接，第一導(dǎo)線、第二導(dǎo)線和第三導(dǎo)線有一個(gè)公共接點(diǎn)，以將三個(gè)電極互相連接；第一導(dǎo)線、第二導(dǎo)線和第三導(dǎo)線上施加有電壓。第一壓電層在第一電極和第三電極間一同形成一個(gè)夾層結(jié)構(gòu)；第二壓電層在第三電極和頂部電極間并一同形成另一個(gè)夾層結(jié)構(gòu)；因此DBAR的結(jié)構(gòu)特性可表征為具有兩個(gè)單層結(jié)構(gòu)的FBAR，這兩個(gè)單層結(jié)構(gòu)的FBAR互相堆疊成型，且C軸取向的方向相反，從而DBAR的配置操作為1/2λ模型。

DBAR的底部電極、第一壓電體層、第三電極、第二壓電層和頂部電極的厚度分別一一對(duì)應(yīng)為1239nm、1800nm、1000nm、1432nm和1239nm；第一壓電層和第二壓電層的C軸取向相反，它們之間的共振頻率為350MHz。

綜上所述，DBAR可以在不減小其厚度情況下，擴(kuò)展其低頻率的范圍；也可以通過(guò)遞增第二壓電層使其具有和第一壓電層相反的C軸取向，使DBAR具有更低的共振頻率；而不需要增加整體厚度，即增加底部電極、第一壓電層、第三電極第二壓電層和頂部電極的厚度，以擴(kuò)展DBAR的低頻共振頻率。此外，過(guò)度增加DBAR的厚度，會(huì)導(dǎo)致諧振器尺寸變大、制作過(guò)程繁雜和成本高。因此，DBAR的共振頻率可以通過(guò)第一壓電層和第二壓電層的材料選擇或只通過(guò)第一壓電層和第二壓電層形成的C軸取向來(lái)控制。具有很強(qiáng)的實(shí)用性。

附圖說(shuō)明

圖1為本實(shí)用新型示意圖。