The invention discloses a piezoelectric film bulk acoustic wave resonator and a preparation method thereof, comprising a substrate, an air cavity, a bottom electrode layer, a piezoelectric layer and a top electrode layer. The resonator uses graphene as the electrode layer of the device, without the use of a support layer in the device structure, and the graphite base electrode layer and the groove of the substrate form an air cavity. A piezoelectric layer is arranged on the bottom electrode layer, and a top electrode layer is arranged on the piezoelectric layer. At the same time, the preparation process of the sacrificial layer of the invention can overcome the dependence on the high-precision chemical mechanical polishing equipment in the traditional process, shorten the grinding time and quickly obtain a smooth surface of the sacrificial layer. The new piezoelectric film bulk acoustic resonator has the advantages of novel structure, can be prepared by a high Q value, high electromechanical coupling coefficient of piezoelectric thin film bulk acoustic resonator, and can be used for the RF communication system, filter, duplexer and multiplexer, sensitive film can also be used with different combination of a variety of high performance sensor.
【技术实现步骤摘要】
一种压电薄膜体声波谐振器及其制备方法
本专利技术属于射频微机电系统
,特别涉及一种新型压电薄膜体声波谐振器及其制备方法。
技术介绍
近年来,随着无线通信系统的发展,越来越多的功能被要求集中到同一系统中。无线通信系统多功能化、小型化的发展趋势对应用于其中的射频器件提出了微型化、可集成、高应用频率、高性能、低制造成本等要求。随着射频微机电制造技术的不断发展,基于压电效应的薄膜体声波谐振器因其优异的性能逐渐成为无线通信系统滤波芯片的解决方案。与传统的声表面滤波器(SAW)相比,薄膜体声波滤波器具有更高的Q值,更大的功率容量、更低的插入损耗以及可集成的优点。与滤波性能优异的介质滤波器相比,薄膜体声波滤波器具有更小的体积适应了当今无线通信系统小型化的发展趋势。薄膜体声波谐振器的核心结构为压电薄膜夹于顶底电极之间的三明治结构。通过器件中压电薄膜的压电效应,器件能将输入的电能转换为机械能,并以声波的形式在器件中形成驻波。由于声波的速度比电磁波的速度小几个数量级,因此薄膜体声波谐振器的尺寸能做得比传统器件更小。目前,常用于作为薄膜体声波谐振器压电层的材料有ZnO、AlN、PZT。在这几种压电材料中,AlN因其纵波声速最大,化学稳定性高,功率容量大以及能够与标准CMOS工艺相兼容的特点成为目前最常用的压电膜层材料。基于界面处声波全反射实现方式的不同,薄膜体声波谐振器的结构分为空腔型与固态装配型(SMR)。空腔型结构主要有两种:FBAR(图1),背刻型(图2)。固态装配型以四分之波长厚度的高声阻抗膜层与低声阻抗膜层相间排列形成声波的全反射,如图3所示。背刻型结构的薄膜体 ...
【技术保护点】
一种压电薄膜体声波谐振器的制备方法,其结构包括衬底、空气腔、底电极层、压电层和顶电极层,其特征在于:衬底上顶面设置有凹槽与底电极层,该凹槽与其上的底电极层形成器件的空气腔,底电极层与空气腔的接触面具有平滑的边界,底电极层上设置压电层,压电层上设置顶电极层,所述底电极层和顶电极层为石墨烯层,其特征在于,包括以下几个步骤:a. 在硅衬底表面,旋转涂覆光刻胶,使用光刻的方法将对应牺牲层区域的光刻胶去掉,露出硅衬底,使用干法刻蚀的方法刻蚀露出的硅衬底,刻蚀深度为 200nm‑3μm,得到牺牲层凹槽,该牺牲层凹槽边缘平滑;b. 使用电子束蒸发的方法沉积非晶硅牺牲层,该牺牲层厚度为300nm‑3μm,该牺牲层在温度大于100℃,沉积速率小于 5Å/S,本底真空小于 10
【技术特征摘要】
1.一种压电薄膜体声波谐振器的制备方法,其结构包括衬底、空气腔、底电极层、压电层和顶电极层,其特征在于:衬底上顶面设置有凹槽与底电极层,该凹槽与其上的底电极层形成器件的空气腔,底电极层与空气腔的接触面具有平滑的边界,底电极层上设置压电层,压电层上设置顶电极层,所述底电极层和顶电极层为石墨烯层,其特征在于,包括以下几个步骤:a.在硅衬底表面,旋转涂覆光刻胶,使用光刻的方法将对应牺牲层区域的光刻胶去掉,露出硅衬底,使用干法刻蚀的方法刻蚀露出的硅衬底,刻蚀深度为200nm-3μm,得到牺牲层凹槽,该牺牲层凹槽边缘平滑;b.使用电子束蒸发的方法沉积非晶硅牺牲层,该牺牲层厚度为300nm-3μm,该牺牲层在温度大于100℃,沉积速率小于5Å/S,本底真空小于10-3Pa的条件下沉积得到,牺牲层厚度由沉积时间控制;c.使用丙酮溶解衬底上剩余的光刻胶,光刻胶被溶解掉...
【专利技术属性】
技术研发人员:张睿,钟慧,成英楠,石玉,焦向全,杨杰,赵宝林,何泽涛,
申请(专利权)人:电子科技大学,
类型:发明
国别省市:四川,51
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