[發(fā)明專利]可提高Q值的空腔薄膜體聲波諧振器及其制備方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201811271504.1
• 申請日: 2018-10-29
• 公開（公告）號: CN109474252B
• 公開（公告）日: 2020-12-01
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 謝英;劉勝;蔡耀;鄒楊;周杰;劉婕妤;孫成亮
• 申請（專利權(quán)）人: 武漢大學(xué)
• 主分類號: H03H3/02
• 分類號: H03H3/02;H03H3/04
• 代理公司: 武漢科皓知識產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(特殊普通合伙) 42222
• 代理人: 俞琳娟

本發(fā)明提供了一種可提高Q值的空腔薄膜體聲波諧振器及其制備方法。本發(fā)明提供的可提高Q值的空腔薄膜體聲波諧振器，其特征在于，包括：襯底，中部具有向上開口的凹槽；SiC/Diamond薄膜層，形成在襯底上，中部設(shè)有與凹槽對應(yīng)的貫穿口；以及壓電震蕩堆部，形成在SiC/Diamond薄膜層上，并且位于貫穿口的正上方，從下至上依次包括：底電極、壓電層、和頂電極。本發(fā)明利用SiC/Diamond薄膜層聲波傳播速率快、硬度高的特點(diǎn)，可以很好的抑制壓電薄膜中產(chǎn)生的橫向振動模式的聲波，并且可以減小軟質(zhì)襯底引入的機(jī)械阻尼，減少聲波能量損耗，降低薄膜體聲波諧振器的插入損耗，獲得高的Q值和機(jī)電耦合系數(shù)。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于傳感器制備領(lǐng)域，具體涉及可提高Q值的空腔薄膜體聲波諧振器及其制備方法。

技術(shù)背景

隨著無線通信的迅猛發(fā)展，無線信號變得越來越擁擠，對工作在射頻頻段的濾波器提出了集成化、微型化、低功耗、高性能、低成本等新的要求。傳統(tǒng)的聲表面波濾波器因?yàn)轭l率及承受功率等的限制，越來越無法達(dá)到這樣的技術(shù)指標(biāo)。薄膜體聲波諧振器(FBAR)由于具有CMOS工藝兼容、高品質(zhì)因數(shù)(Q值)、低損耗、低溫度系數(shù)、高的功率承載能力的特性逐漸成為射頻濾波器研究的熱點(diǎn)。

薄膜體聲波諧振器(Film Bulk Acoustic Wave Resonator,FBAR)可分為空氣隙型、硅背面刻蝕型以及固態(tài)封裝型。其中空腔型FBAR相對固態(tài)封裝型Q值略高，損耗小，機(jī)電耦合系數(shù)稍高；相對于硅背面刻蝕型FBAR，其機(jī)械穩(wěn)定性和機(jī)械強(qiáng)度要好，因?yàn)榭涨恍筒恍枰コ竺娣e的襯底。空腔型FBAR一般為制作在襯底硅上面的電極-壓電薄膜-電極的三明治結(jié)構(gòu)，在襯底硅的上表面與下電極的下表面之間刻蝕出一個空氣隙形成空氣界面，此空氣界面可以將聲波能量限制在FBAR基片之中，以此減少聲波能量的損耗。

薄膜體聲波諧振器的原理是利用壓電薄膜的壓電效應(yīng)，在上、下電極之間施加一個電信號，由于壓電薄膜的壓電效應(yīng)會產(chǎn)生聲信號，聲信號在電極之間震蕩，聲波分為沿厚度震動模式和橫向震動模式，其中只有滿足聲波全反射條件的厚度震動模式聲波才會被保留下來，橫向振動模式的聲波將被消耗，保留下來的聲信號再轉(zhuǎn)化為電信號輸出，從而實(shí)現(xiàn)電信號的選頻。其中由于橫向震動模式的聲波造成了聲波能量的損失，降低了能量轉(zhuǎn)換效率，增大了FBAR的插入損耗，降低了品質(zhì)因子Q值。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明是為了解決上述問題而進(jìn)行的，目的在于提供一種可提高Q值的空腔薄膜體聲波諧振器及其制備方法。

本發(fā)明為了實(shí)現(xiàn)上述目的，采用了以下方案：

諧振器

本發(fā)明提供一種可提高Q值的空腔薄膜體聲波諧振器，其特征在于，包括：襯底，中部具有向上開口的凹槽；SiC/Diamond薄膜層，形成在襯底上，中部設(shè)有與凹槽對應(yīng)的貫穿口；以及壓電震蕩堆部，形成在SiC/Diamond薄膜層上，并且位于貫穿口的正上方，從下至上依次包括：底電極、壓電層、和頂電極。

優(yōu)選地，本發(fā)明提供的可提高Q值的空腔薄膜體聲波諧振器還可以具有以下特征：襯底為硅或藍(lán)寶石襯底。

優(yōu)選地，本發(fā)明提供的可提高Q值的空腔薄膜體聲波諧振器還可以具有以下特征：底電極和頂電極均為為金屬薄膜，該金屬薄膜為鉬、鉑、金、銀和鎢薄膜中的任意一種。

優(yōu)選地，本發(fā)明提供的可提高Q值的空腔薄膜體聲波諧振器還可以具有以下特征：壓電層采用具有C軸取向的AlN、ZnO、PZT壓電薄膜中的任意一種。

制備方法

進(jìn)一步，本發(fā)明還提供一種可提高Q值的空腔薄膜體聲波諧振器的制備方法，其特征在于：制備上述諧振器所描述的可提高Q值的空腔薄膜體聲波諧振器。