[發明專利]一種薄膜體聲波諧振器及制備方法

在審

• 申請號: 202110572586.9
• 申請日: 2021-05-25
• 公開（公告）號: CN113328722A
• 公開（公告）日: 2021-08-31
• 發明（設計）人: 孫成亮;高超;鄒楊
• 申請（專利權）人: 武漢敏聲新技術有限公司
• 主分類號: H03H9/17
• 分類號: H03H9/17;H03H9/02;H03H3/02
• 代理公司: 北京高沃律師事務所 11569
• 代理人: 王愛濤

本發明涉及一種薄膜體聲波諧振器及制備方法。該諧振器包括：包括：襯底、種子層、下電極層、壓電薄膜層以及上電極層；所述襯底的上表面刻蝕出空腔；所述種子層、所述下電極層、所述壓電薄膜層以及所述上電極層依次沉積在所述襯底上表面；在所述壓電薄膜層的有效區域的邊界的設定范圍刻蝕形成溝槽；所述有效區域為所述種子層、所述下電極層、所述壓電薄膜層以及所述上電極層重合的區域。本發明所提供的一種薄膜體聲波諧振器及制備方法，能夠有效的提高薄膜體聲波諧振器的機電耦合系數。

技術領域

本發明涉及諧振器領域，特別是涉及一種薄膜體聲波諧振器及制備方法

背景技術

隨著無線通訊技術的超高速發展和通訊終端的多功能化，對工作在射頻頻段的頻率器件提出了更高性能的要求。目前射頻系統中常用的帶通濾波器主要有微波介質陶瓷濾波器和聲表面波(SAW)濾波器。相對于傳統的介質陶瓷濾波器和SAW濾波器，薄膜體聲波諧振器(FBAR)可以很好的工作在幾百MHz到5-6GHz的范圍，FBAR濾波器具有高頻率，低損耗，低溫飄特性，陡峭的濾波器裙邊和極高的Q值，因此占據了大部分無線通訊場的應用領域。

FBAR的機電耦合系數主要由壓電薄膜層、電極材料以及沉積壓電薄膜層的表面狀況所決定，對于體聲波來說，氮化鋁(AlN)材料是性能和可制造性都較好的材料，AlN薄膜的機電耦合系數可以達到6.9％，摻雜其他元素的AlN薄膜的機電耦合系數可以達到更大，這已經滿足了大多數移動通信設備的需求，然而，隨著通訊技術的發展，對濾波器帶寬提出了更大的要求，而大的機電耦合系數更有利于體聲波濾波器帶寬的設計。到目前為止，相關人員也提出了不少提高機電耦合系數的方法，然而普遍存在工藝復雜，加工困難的問題。因此，迫切需要一種工藝簡單并且能夠有效提高機電耦合系數的方法。

發明內容

本發明的目的是提供一種薄膜體聲波諧振器及制備方法，能夠有效的提高薄膜體聲波諧振器的機電耦合系數。

為實現上述目的，本發明提供了如下方案：

一種薄膜體聲波諧振器，包括：襯底、種子層、下電極層、壓電薄膜層以及上電極層；

所述襯底的上表面刻蝕出空腔；

所述種子層、所述下電極層、所述壓電薄膜層以及所述上電極層依次沉積在所述襯底上表面；

在所述壓電薄膜層的有效區域的邊界的設定范圍刻蝕形成溝槽；下電極錨與所述壓電薄膜層重合的區域以及上電極錨與所述壓電薄膜層重合的區域不刻蝕；所述有效區域為所述種子層、所述下電極層、所述壓電薄膜層以及所述上電極層重合的區域；所述下電極錨用于連接所述下電極層的有效區域與信號連接板；所述上電極錨用于連接所述上電極層的有效區域與信號連接板；所述溝槽的寬度為薄膜體聲波諧振器的波長的四分之一；所述設定范圍為薄膜體聲波諧振器的四分之一波長的整數倍。

可選的，所述溝槽為帶有多條連接錨的溝槽。

可選的，所述溝槽為不帶連接錨的溝槽。

可選的，所述溝槽中填充二氧化硅。

可選的，所述襯底為硅襯底或SOI襯底。

可選的，所述種子層的材料為AlN、ScAlN、AlON、SiO₂、Si₃N₄或SiC。

可選的，所述上電極層和所述下電極層的材料為Mo、Al、Pt或Au。

可選的，所述壓電薄膜層的材料為AlN、ScAlN、YAlN、PZT、LiNbO₃或LiTaO₃。

一種薄膜體聲波諧振器的制備方法，用于制備所述的一種薄膜體聲波諧振器，所述制備方法包括：

在襯底上刻蝕出空腔；