一种薄膜体声波谐振器及其制作方法技术

本发明专利技术实施例公开了一种薄膜体声波谐振器及其制作方法，其中薄膜体声波谐振器包括：绝缘体上硅基片；所述绝缘体上硅基片依次包括衬底、绝缘层和悬浮硅层；所述悬浮硅层掺杂有杂质材料，以使所述悬浮硅层作为底电极；设置于所述悬浮硅层远离所述衬底一侧的压电薄膜层；设置于所述压电薄膜层远离所述衬底一侧的顶电极；其中，所述绝缘层靠近所述悬浮硅层的一侧设置有气腔。本发明专利技术实施例提供的技术方案，可提供一种薄膜体声波谐振器的底电极的实现方案，以防止底电极易损坏的问题。

A Thin Film Bulk Acoustic Resonator and Its Fabrication Method

【技术实现步骤摘要】
一种薄膜体声波谐振器及其制作方法
本专利技术实施例涉及无线通信
，尤其涉及一种薄膜体声波谐振器及其制作方法。
技术介绍
随着无线通信的迅猛发展，无线信号变得越来越拥挤，对工作在射频频段的滤波器提出了集成化、微型化、低功耗、高性能、低成本等新的要求。传统的声表面波滤波器因为频率及承受功率等的限制，越来越无法达到这样的技术指标。薄膜体声波谐振器(FilmBulkAcousticResonator，FBAR)由于具有CMOS工艺兼容、高品质因数、低损耗、低温度系数、高功率承载能力等特性逐渐成为射频滤波器研究的热点。薄膜体声波谐振器核心结构包括依次设置的底电极、压电薄膜层、顶电极。传统制作方法为先形成并图形化底电极，然后沉积并图形化压电薄膜层，最后沉积并图形化顶电极。压电薄膜层的材料中，单晶压电材料为常用的压电薄膜材料。单晶压电材料一般通过金属有机化学气象沉积(MetalOrganicChemicalVaporDeposition，MOCVD)在高温环境下获得，但铺设的底电极在高温下易融化损坏且不利于单晶压电材料的生长。
技术实现思路
本专利技术提供一种薄膜体声波谐振器及其制作方法，以提供一种薄膜体声波谐振器的底电极的实现方案，以防止底电极易损坏的问题。第一方面，本专利技术实施例提供了一种薄膜体声波谐振器，包括：绝缘体上硅基片；所述绝缘体上硅基片依次包括衬底、绝缘层和悬浮硅层；所述悬浮硅层掺杂有杂质材料，以使所述悬浮硅层作为底电极；设置于所述悬浮硅层远离所述衬底一侧的压电薄膜层；设置于所述压电薄膜层远离所述衬底一侧的顶电极；其中，所述绝缘层靠近所述悬浮硅层的一侧设置有气腔。可选的，所述气腔分别与所述悬浮硅层和所述衬底接触；所述衬底设置有至少一个第一通孔，所述第一通孔与所述气腔连通。可选的，所述气腔分别与所述悬浮硅层和所述绝缘层接触；所述衬底和所述绝缘层设置有至少一个第二通孔，所述第二通孔与所述气腔连通。可选的，所述悬浮硅层的阻抗率小于或者等于0.1Ω·cm。可选的，所述悬浮硅层掺杂的杂质材料包括第三主族元素或第五主族元素。可选的，所述悬浮硅层的厚度范围为20nm～2μm。可选的，所述压电薄膜层的材料为氮化铝、氧化锌、镍酸锂或钽酸锂。第二方面，本专利技术实施例还提供了一种薄膜体声波谐振器的制作方法，适用于本专利技术任意实施例提供的薄膜体声波谐振器，包括：提供一绝缘体上硅基片；所述绝缘体上硅基片依次包括衬底、绝缘层和悬浮硅层；所述悬浮硅层掺杂有杂质材料，以使所述悬浮硅层作为底电极；在所述悬浮硅层上形成压电薄膜层；在所述压电薄膜层上形成顶电极；在所述绝缘层靠近所述悬浮硅层的一侧设置气腔。可选的，提供一绝缘体上硅基片，所述绝缘体上硅基片依次包括衬底、绝缘层和悬浮硅层，在所述悬浮硅层上形成压电薄膜层，包括：提供一绝缘体上硅基片，所述绝缘体上硅基片依次包括衬底、绝缘层和悬浮硅材料；在所述悬浮硅材料上形成压电薄膜材料；对所述压电薄膜材料进行图案化处理，形成压电薄膜层；对悬浮硅材料进行图案化处理，形成悬浮硅层；在所述压电薄膜层上形成顶电极，包括：在所述压电薄膜层上形成顶电极材料；对所述顶电极材料进行图案化处理，形成顶电极。可选的，在所述绝缘层靠近所述悬浮硅层的一侧设置气腔，包括：在所述衬底上形成至少一个第一通孔，露出所述绝缘层；通过所述第一通孔对所述绝缘层进行刻蚀，形成分别与所述悬浮硅层和所述衬底接触的气腔。可选的，在所述绝缘层靠近所述悬浮硅层的一侧设置气腔，包括：在所述衬底上形成至少一个第二通孔，所述第二通孔贯穿所述衬底和部分所述绝缘层；通过所述第二通孔对所述绝缘层进行刻蚀，形成分别与所述悬浮硅层和所述绝缘层接触的气腔。本专利技术实施例提供的薄膜体声波谐振器及其制作方法，在绝缘体上硅基片上形成薄膜体声波谐振器，绝缘体上硅基片包括衬底、绝缘层和悬浮硅层，悬浮硅层中掺杂有杂质材料，则将悬浮硅层作为薄膜体声波谐振器的底电极，无需单独沉积底电极，并依次在悬浮硅层上形成压电薄膜层和顶电极，从而形成薄膜体声波谐振器。在悬浮硅层上高温沉积压电薄膜层时，悬浮硅层，即薄膜体声波谐振器的底电极，相对于一般的金属电极，不易因高温融化损坏，从而增强了薄膜体声波谐振器在制成过程中的成品率，节省制作成本，并且绝缘体上硅基片为可直接获取的成品，简化了薄膜体声波谐振器的制备工艺。此外，绝缘层靠近悬浮硅层的一侧设置有气腔，使得悬浮硅层的外侧形成有空气层，该空气层能够阻隔谐振能量的散失，提高薄膜体声波谐振器的谐振的可靠性。附图说明图1是本专利技术实施例提供的一种薄膜体声波谐振器的结构示意图；图2是本专利技术实施例提供的另一种薄膜体声波谐振器的结构示意图；图3是本专利技术实施例提供的又一种薄膜体声波谐振器的结构示意图；图4是图1中薄膜体声波谐振器的俯视图；图5是图3中薄膜体声波谐振器的俯视图；图6是本专利技术实施例提供的一种薄膜体声波谐振器的制作方法的流程示意图；图7是本专利技术实施例提供的在绝缘体上硅基片上涂覆压电薄膜材料的结构示意图；图8是本专利技术实施例提供的形成悬浮硅层和压电薄膜层的结构示意图；图9是本专利技术实施例提供的形成顶电极的结构示意图；图10是本专利技术实施例提供的形成第一通孔的结构示意图；图11是本专利技术实施例提供的另一种形成第一通孔的结构示意图。具体实施方式下面结合附图和实施例对本专利技术作进一步的详细说明。可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释本专利技术，而非对本专利技术的限定。另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与本专利技术相关的部分而非全部结构。薄膜体声波谐振器广泛应用于无线通信，其核心结构包括顶电极、压电薄膜层、底电极。传统工艺中，在形成底电极后，在底电极上沉积形成压电薄膜层，压电薄膜层的材料可以为单晶压电材料或多晶压电材料。单晶压电材料因为具有较大的压电耦合系数，使器件获得更大的带宽，所以要优于多晶压电材料，所以一般在高温条件下，在底电极上通过金属有机化学气象沉积(MetalOrganicChemicalVaporDeposition，MOCVD)的方式形成一层单晶压电材料，但是预铺的底电极在高温下易融化损害，并且影响单晶压电材料的生长。为解决现有薄膜体声波谐振器的底电极易融化的问题，本专利技术实施例提供一种薄膜体声波谐振器，该薄膜体声波谐振器包括：绝缘体上硅基片；绝缘体上硅基片依次包括衬底、绝缘层和悬浮硅层；悬浮硅层掺杂有杂质材料，以使所述悬浮硅层作为底电极；设置于悬浮硅层远离衬底一侧的压电薄膜层；设置于压电薄膜层远离衬底一侧的顶电极；其中，绝缘层靠近悬浮硅层的一侧设置有气腔。本专利技术实施例提供的薄膜体声波谐振器，在绝缘体上硅基片上形成薄膜体声波谐振器，绝缘体上硅基片包括衬底、绝缘层和悬浮硅层，悬浮硅层中掺杂有杂质材料，则将悬浮硅层作为薄膜体声波谐振器的底电极，无需单独沉积底电极，并依次在悬浮硅层上形成压电薄膜层和顶电极，从而形成薄膜体声波谐振器。在悬浮硅层上高温沉积压电薄膜层时，悬浮硅层，即薄膜体声波谐振器的底电极，相对于一般的金属电极，不易因高温融化损坏，从而增强了薄膜体声波谐振器在制成过程中的成品率，节省制作成本，并且绝缘体上硅基片为可直接获取的成品，简化了薄膜体声波谐振器的制备工艺。此外，绝缘层靠近悬浮硅层的一侧设置有气腔，使得悬浮硅层的外侧形成有空气层，该空本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种薄膜体声波谐振器，其特征在于，包括：绝缘体上硅基片；所述绝缘体上硅基片依次包括衬底、绝缘层和悬浮硅层；所述悬浮硅层掺杂有杂质材料，以使所述悬浮硅层作为底电极；设置于所述悬浮硅层远离所述衬底一侧的压电薄膜层；设置于所述压电薄膜层远离所述衬底一侧的顶电极；其中，所述绝缘层靠近所述悬浮硅层的一侧设置有气腔。

【技术特征摘要】
1.一种薄膜体声波谐振器，其特征在于，包括：绝缘体上硅基片；所述绝缘体上硅基片依次包括衬底、绝缘层和悬浮硅层；所述悬浮硅层掺杂有杂质材料，以使所述悬浮硅层作为底电极；设置于所述悬浮硅层远离所述衬底一侧的压电薄膜层；设置于所述压电薄膜层远离所述衬底一侧的顶电极；其中，所述绝缘层靠近所述悬浮硅层的一侧设置有气腔。2.根据权利要求1所述的薄膜体声波谐振器，其特征在于，所述气腔分别与所述悬浮硅层和所述衬底接触；所述衬底设置有至少一个第一通孔，所述第一通孔与所述气腔连通。3.根据权利要求1所述的薄膜体声波谐振器，其特征在于，所述气腔分别与所述悬浮硅层和所述绝缘层接触；所述衬底和所述绝缘层设置有至少一个第二通孔，所述第二通孔与所述气腔连通。4.根据权利要求1所述的薄膜体声波谐振器，其特征在于，所述悬浮硅层的阻抗率小于或者等于0.1Ω·cm。5.根据权利要求1所述的薄膜体声波谐振器，其特征在于，所述悬浮硅层掺杂的杂质材料包括第三主族元素或第五主族元素。6.根据权利要求1所述的薄膜体声波谐振器，其特征在于，所述悬浮硅层的厚度范围为20nm～2μm。7.根据权利要求1所述的薄膜体声波谐振器，其特征在于，所述压电薄膜层的材料为氮化铝、氧化锌、镍酸锂或钽酸锂。8.一种薄膜体声波谐振器的制作方法，其特征在于，适用于上述权利要求1-7任一项所述的薄膜体声波谐振器，所述薄膜体声波谐振器的制作方法包括：提供一绝缘体上硅基片；所述绝...

【专利技术属性】
技术研发人员：王亮，程凯，于洪宇，
申请(专利权)人：南方科技大学，
类型：发明
国别省市：广东,44