[發明專利]一種低溫漂薄膜體聲波濾波器的膜層結構及制備方法

在審

• 申請號: 202110017097.7
• 申請日: 2021-01-07
• 公開（公告）號: CN112865743A
• 公開（公告）日: 2021-05-28
• 發明（設計）人: 劉婭;馬晉毅;孫科;徐陽;田本朗;蔣平英
• 申請（專利權）人: 中國電子科技集團公司第二十六研究所
• 主分類號: H03H9/17
• 分類號: H03H9/17;H03H9/02;H03H3/02;H03H3/04
• 代理公司: 重慶輝騰律師事務所 50215
• 代理人: 盧勝斌

本發明涉及薄膜體聲波濾波器工藝技術領域，具體涉及一種低溫漂薄膜體聲波濾波器的膜層結構及制備方法，包括硅晶圓襯底，所述硅晶圓襯底的中央開設有空腔，在所述硅晶圓襯底上依次制備下電極、壓電層、上電極1、溫補層、上電極和保護層，所述溫補層設置于上電極1和上電極之間，且溫補層包裹于上電極1。采用復合上電極的膜層結構，在常規上電極中插入溫補層，進而影響壓電材料的取向變差，使壓電材料的有效機電耦合系數下降；復合上電極不影響壓電層的取向和有效機電耦合系數，可降低對薄膜體聲波濾波器性能的影響。

技術領域

本發明涉及薄膜體聲波濾波器工藝技術領域，具體涉及一種低溫漂薄膜體聲波濾波器的膜層結構及制備方法。

背景技術

隨著軍用電子整機裝備工作頻率、靈敏度和集成度的不斷提高，相控陣雷達、電子對抗和通信系統對頻率溫度系數、高性能、小體積的濾波器提出了迫切需求。薄膜體聲波濾波器在射頻前端中，用于對射頻信號進行隔離、選通，限定發射機在其工作頻帶內的輻射信號，同時阻止接收噪聲信號的干擾，是射頻系統中的關鍵器件，在制電磁權的爭奪中扮演著至關重要的作用。

目前，常規薄膜體聲波濾波器的頻率溫度系數在-30ppm/℃左右，考慮到濾波器具有頻率溫度系數，因此在濾波器的設計時，為了滿足器件工作的全溫范圍內性能指標合格，實際制作出來的濾波器的帶寬都大于指標帶寬，頻率溫度系數越大，濾波器帶寬需制作得越寬，設計和工藝的難度都會增加。對于某些窄帶使用場合，使得系統的保護帶寬增加，降低濾波器對近端帶外的抑制，導致進入接收機的干擾信號增多，影響整機信噪比和裝備靈敏度。為了解決這一問題，可以考慮通過增加溫補層制備出高溫度穩定性的薄膜體聲波濾波器，將頻率溫度系數控制在較小的范圍，增加頻率資源利用率，提高近端帶外抑制性能。2008年，Brice Ivira通過在壓電材料上增加SiO₂來實現溫度補償，但是SiO₂與壓電材料晶格不匹配，應力比較不容易控制，將導致壓電材料的擇優取向變差，影響濾波器的插入損耗。

發明內容

為了解決上述問題，本發明提供一種低溫漂薄膜體聲波濾波器的膜層結構及制備方法。

一種低溫漂薄膜體聲波濾波器的膜層結構，包括硅晶圓襯底，所述硅晶圓襯底的中央開設有空腔，在所述硅晶圓襯底上依次制備下電極、壓電層、上電極1、溫補層、上電極和保護層，所述溫補層設置于上電極1和上電極之間，且溫補層包裹于上電極。

進一步的，在一種優選實施方式中，所述溫補層的厚度為50～500nm。

進一步的，在一種優選實施方式中，所述溫補層選用SiO₂材料。

進一步的，在一種優選實施方式中，下電極的厚度為100～600nm；壓電層薄膜AlN的厚度為400～2000nm；上電極1的厚度為100～600nm；上電極的厚度為100～600nm，保護層的厚度為50～500nm。

一種低溫漂薄膜體聲波濾波器的膜層結構的制備方法，包括以下步驟：

S1、在硅晶圓上制備出空腔，再通過磁控濺射鍍膜的方式制備下電極，通過光刻和刻蝕制作工藝，得到所需要的下電極圖形；

S2、通過交流磁控濺射鍍膜方式在下電極圖形上制備壓電層；

S3、通過磁控濺射鍍膜的方式在壓電層上制備上電極1，通過光刻和刻蝕得到所需要的上電極1圖形；

S4、通過高密度等離子體化學氣相沉積HDPCVD在上電極1圖形上生長溫補層，通過光刻和刻蝕出所需要的溫補層圖形；

S5、通過磁控濺射鍍膜的方式在溫補層上制備上電極，通過光刻和刻蝕得到所需要的復合上電極圖形；

S6、在復合上電極上通過交流磁控濺射鍍膜方式制備保護層。