[實用新型]基于固態(tài)和空腔結(jié)合的薄膜體聲波諧振器

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201720692101.9
• 申請日: 2017-06-14
• 公開（公告）號: CN207460113U
• 公開（公告）日: 2018-06-05
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 王國浩;房華;張樹民;陳海龍;汪泉
• 申請（專利權(quán)）人: 王國浩
• 主分類號: H03H9/02
• 分類號: H03H9/02;H03H9/05;H03H9/10;H03H3/02
• 代理公司: 南京經(jīng)緯專利商標(biāo)代理有限公司 32200
• 代理人: 李明

本實用新型提出了一種全新的結(jié)合固態(tài)封裝型工藝和背部空腔型工藝的薄膜體聲波諧振器。通過先在器件正面沉積固態(tài)封裝型(SMR)的布拉格反射層薄膜，然后在反射層薄膜上面依次沉積并刻蝕底電極、壓電材料和頂電極，使之形成壓電薄膜換能器堆疊結(jié)構(gòu)，最后在器件背部開口刻蝕形成空腔結(jié)構(gòu)。本實用新型有效避免了刻蝕時間對器件性能的影響，布拉格反射層加上背部空腔結(jié)構(gòu)，能夠比傳統(tǒng)的固態(tài)封裝型(SMR)器件更加有效的將傳播的聲波反射回壓電薄膜換能器堆疊結(jié)構(gòu)，從而提高聲電轉(zhuǎn)換的效率；布拉格反射層薄膜充當(dāng)壓電薄膜換能器堆疊器的支撐層，從結(jié)構(gòu)上能加強器件整體的穩(wěn)固性。

技術(shù)領(lǐng)域

本實用新型涉及一種薄膜體聲波諧振器，特別是涉及一種采用基于固態(tài)和空腔結(jié)合的薄膜體聲波諧振器及其制備方法。

背景技術(shù)

隨著無線通訊應(yīng)用的發(fā)展，人們對于數(shù)據(jù)傳輸速度的要求越來越高。在移動通信領(lǐng)域，第一代是模擬技術(shù)，第二代實現(xiàn)了數(shù)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(shù)，雖然5G的技術(shù)規(guī)范與標(biāo)準還沒有完全明確，但與3G、4G相比，其網(wǎng)絡(luò)傳輸速率和網(wǎng)絡(luò)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(lián)，實現(xiàn)“信息隨心至，萬物觸手及”的愿景。

與數(shù)據(jù)率上升相對應(yīng)的是頻譜資源的高利用率以及通訊協(xié)議的復(fù)雜化。由于頻譜有限，為了滿足數(shù)據(jù)率的需求，必須充分利用頻譜；同時為了滿足數(shù)據(jù)率的需求，從4G開始還使用了載波聚合技術(shù)，使得一臺設(shè)備可以同時利用不同的載波頻譜傳輸數(shù)據(jù)。另一方面，為了在有限的帶寬內(nèi)支持足夠的數(shù)據(jù)傳輸率，通信協(xié)議變得越來越復(fù)雜，因此對射頻系統(tǒng)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(guān)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(tǒng)和通訊協(xié)議對于信噪比的需求。隨著通信協(xié)議越來越復(fù)雜，對頻帶內(nèi)外的要求也越來越高，使得濾波器的設(shè)計越來越有挑戰(zhàn)。另外，隨著手機需要支持的頻帶數(shù)目不斷上升，每一款手機中需要用到的濾波器數(shù)量也在不斷上升。

目前射頻濾波器最主流的實現(xiàn)方式是聲表面波濾波器和基于薄膜體聲波諧振器技術(shù)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(xié)議已經(jīng)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(shù)的濾波器。

薄膜體聲波諧振器的結(jié)構(gòu)和制備方式已經(jīng)有很多。在以往的結(jié)構(gòu)和制備方式中，主要采用空腔型工藝(FBAR)，包括表面犧牲層工藝和背部空腔刻蝕工藝，或者固態(tài)封裝工藝(SMR)。其中表面犧牲層工藝的難點在于如何將表面空腔內(nèi)的犧牲層材料徹底清除，使得器件最終沒有犧牲層殘留物的粘連；背部空腔刻蝕工藝的器件應(yīng)力較大，制備加工過程中容易產(chǎn)生裂縫，另外，背部刻蝕開口的控制(包括時間、角度等)也對器件有比較大的影響；基于固態(tài)封裝工藝的薄膜體聲波諧振器的制備過程較為簡單，但是由于聲波的反射依靠的是薄膜間的布拉格反射，其器件的質(zhì)量因子(Q值)不如基于空氣界面反射的空腔型薄膜體聲波諧振器。

實用新型內(nèi)容

本實用新型的目的是針對現(xiàn)有技術(shù)的缺陷，提出了一種全新的結(jié)合固態(tài)封裝型工藝和背部空腔型工藝的薄膜體聲波諧振器及其制備方法。通過先在器件正面沉積固態(tài)封裝型(SMR)的布拉格反射層薄膜，然后在反射層薄膜上面依次沉積并刻蝕底電極、壓電材料和頂電極，使之形成壓電薄膜換能器堆疊結(jié)構(gòu)，最后在器件背部開口刻蝕形成空腔結(jié)構(gòu)。

具體地，本實用新型的提出如下方案：

一種薄膜體聲波諧振器，其特征在于：包括基底、依次形成在所述基底第一表面的反射層結(jié)構(gòu)、壓電換能器堆疊結(jié)構(gòu)；在與所述基底第一表面相對的第二表面上包括空腔；所述空腔與所述壓電換能器堆疊結(jié)構(gòu)相對設(shè)置，所述壓電換能器堆疊結(jié)構(gòu)包括底電極、壓電層、頂電極的三明治結(jié)構(gòu)。

進一步地，所述空腔停止在所述反射層結(jié)構(gòu)表面。