[發明專利]薄膜體聲波諧振器及其制備方法

在審

• 申請號: 201710083387.5
• 申請日: 2017-02-16
• 公開（公告）號: CN107196618A
• 公開（公告）日: 2017-09-22
• 發明（設計）人: 張樹民;王國浩;陳海龍
• 申請（專利權）人: 杭州左藍微電子技術有限公司
• 主分類號: H03H3/02
• 分類號: H03H3/02;H03H9/02;H03H9/05;H03H9/17;H03H9/58
• 代理公司: 南京經緯專利商標代理有限公司32200
• 代理人: 李明

技術領域

本發明涉及一種薄膜體聲波諧振器，特別是涉及一種一次制備諧振器壓電三明治結構的薄膜體聲波諧振器及其制備方法。

背景技術

隨著無線通訊應用的發展，人們對于數據傳輸速度的要求越來越高。在移動通信領域，第一代是模擬技術，第二代實現了數字化語音通信，第三代 (3G)以多媒體通信為特征，第四代(4G)將通信速率提高到1Gbps、時延減小到10ms，第五代(5G)是4G之后的新一代移動通信技術，雖然5G的技術規范與標準還沒有完全明確，但與3G、4G相比，其網絡傳輸速率和網絡容量將大幅提升。如果說從1G到4G主要解決的是人與人之間的溝通，5G將解決人與人之外的人與物、物與物之間的溝通，即萬物互聯，實現“信息隨心至，萬物觸手及”的愿景。

與數據率上升相對應的是頻譜資源的高利用率以及通訊協議的復雜化。由于頻譜有限，為了滿足數據率的需求，必須充分利用頻譜；同時為了滿足數據率的需求，從4G開始還使用了載波聚合技術，使得一臺設備可以同時利用不同的載波頻譜傳輸數據。另一方面，為了在有限的帶寬內支持足夠的數據傳輸率，通信協議變得越來越復雜，因此對射頻系統的各種性能也提出了嚴格的需求。

在射頻前端模塊中，射頻濾波器起著至關重要的作用。它可以將帶外干擾和噪聲濾除以滿足射頻系統和通訊協議對于信噪比的需求。隨著通信協議越來越復雜，對頻帶內外的要求也越來越高，使得濾波器的設計越來越有挑戰。另外，隨著手機需要支持的頻帶數目不斷上升，每一款手機中需要用到的濾波器數量也在不斷上升。

目前射頻濾波器最主流的實現方式是聲表面波濾波器和基于薄膜體聲波諧振器技術的濾波器。聲表面波濾波器由于其自身的局限性，在1.5GHz以下使用比較合適。然而，目前的無線通訊協議已經早就使用大于2.5GHz的頻段，這時必須使用基于薄膜體聲波諧振器技術的濾波器。

薄膜體聲波諧振器的結構和制備方式已經有很多。在以往的結構和制備方式中，在沉積完薄膜體聲波諧振器的底電極薄膜后會對其進行圖形化以形成底電極，然后再在圖形化后的底電極上生長壓電薄膜。由于圖形化后的底電極邊緣一般是直角或者好一點腐蝕成錐形結構，在此邊緣，壓電薄膜無法沿著我們需要的與基片表面垂直的方向生長，由此會造成這部分的壓電薄膜性能不好，甚至會形成裂紋，大大影響了諧振器的性能和ESD可靠性。

發明內容

本發明的目的是針對現有技術的缺陷，提出了一種一次制備諧振器壓電三明治結構的薄膜體聲波諧振器及其制備方法。在制備諧振器的過程中，不對底電極薄膜進行圖形化，直接一次生長完壓電薄膜，能夠避免現有技術存在的問題。

本發明提出的方案如下：

一種薄膜體聲波諧振器的制備方法，其特征在于，包括以下步驟：

(a)：對硅基片進行刻蝕，形成犧牲層孔隙，在硅基片表面沉積犧牲層、填滿所述犧牲層孔隙；

(b)：對硅基片表面的犧牲層進行拋光，將硅基片表面的犧牲層拋除干凈；

(c)：在硅基片表面依次沉積底電極層、壓電薄膜層和頂電極層；

(d)：依次圖形化頂電極、壓電薄膜層、底電極層，且圖形化后自上而下頂電極、壓電薄膜層、底電極層面積逐層增大，所述壓電三明治結構的邊緣呈臺階狀；所述圖形化的頂電極、壓電薄膜層、底電極層構成壓電三明治結構的薄膜體聲波諧振器。

進一步地，還包括以下步驟：

沉積鈍化層并圖形化，所述鈍化層覆蓋所述三明治結構的一側邊緣。

進一步地，還包括以下步驟：

沉積互連金屬層并圖形化，所述互連金屬層經圖形化形成焊點金屬或者連接鄰近薄膜體聲波諧振器的互連電極。

進一步地，還包括以下步驟：

沉積有機薄膜層并圖形化，所述圖形化的有機薄膜層覆蓋所述犧牲層孔隙的邊緣至所述三明治結構頂電極的同側邊緣區域。

進一步地，所述有機薄膜包括聚酰亞胺。

進一步地，還包括以下步驟：

釋放犧牲層，形成所述薄膜體聲波諧振器的空氣隙。

本發明還提出一種薄膜體聲波諧振器，所述諧振器包括帶空氣隙的硅基片和覆蓋在所述空氣隙上的壓電三明治結構；所述壓電三明治結構包括頂電極、壓電材料和底電極，其中頂電極、壓電材料、底電極依次堆疊；所述頂電極、所述壓電材料、所述底電極在各自完整沉積后再逐一圖形化，且圖形化后自上而下頂電極、壓電薄膜層、底電極層面積逐層增大，使得所述底電極、所述壓電材料、所述頂電極的邊緣依次縮進，形成臺階狀；所述壓電三明治結構的其中一側臺階狀邊緣均位于同側空氣隙邊緣的外側。