薄膜体声波谐振器和滤波器制造技术

本实用新型专利技术公开了一种薄膜体声波谐振器和薄膜体声波滤波器。本实用新型专利技术薄膜体声波谐振器包括硅衬底、支撑层、第一底电极层、温飘层和三明治压电堆结构，所述支撑层层叠结合在所述衬底的开设有所述凹槽的所述表面上，并由所述支撑层和凹槽围合成封闭的空腔，所述第一底电极层层叠结合在所述支撑层的背离所述衬底的表面上，所述温飘层叠结合在所述第一底电极的背离所述支撑层的表面上，所述三明治压电堆结构层叠在所述温飘层的背离所述第一底电极层的表面上。所述薄膜体声波滤波器包括所述薄膜体声波谐振器。本实用新型专利技术薄膜体声波滤波器和谐振器耗低、温度系数小、温飘低、功率承受力高、工作频率高、机电耦合系数高、兼容性好，而且具有很好的Q值。

Thin film bulk acoustic resonators and filters

The utility model discloses a thin film bulk acoustic resonator and a thin film bulk acoustic filter. The thin film bulk acoustic resonator of the utility model comprises a silicon substrate, a support layer, a first bottom electrode layer, a temperature drift layer and a sandwich piezoelectric stack structure. The support layer is laminated on the surface of the substrate with the groove, and the support layer and the groove enclose to form a closed cavity. The first bottom electrode layer is laminated on the surface with the groove, which deviates from the substrate The sandwich piezoelectric stack structure is laminated on the surface of the temperature floating layer which deviates from the first bottom electrode layer. The thin film bulk acoustic filter includes the thin film bulk acoustic resonator. The thin film bulk acoustic wave filter has the advantages of low consumption of harmonic oscillator, small temperature coefficient, low temperature drift, high power bearing capacity, high working frequency, high electromechanical coupling coefficient, good compatibility, and good Q value.

【技术实现步骤摘要】
薄膜体声波谐振器和滤波器
本技术属于微电子
，具体涉及一种薄膜体声波谐振器和滤波器。
技术介绍
在无线电通讯技术高速发展的今天，传统的单频段单制式设备已经远远不能满足通讯系统多样化的要求。新的智能手机和个人便携电脑不在仅仅提供基本的语音通讯功能，而且大量兼容了数码摄像、MP3、GPS、Bluetooth、WiFi等数据接口，向多功能通讯终端方向转变。同时随着5G技术的发展，通讯系统越来越趋向多频段化，呈现了WCDMA、GSM、CDMA等多种形式并存的形式，这就要求通讯终端能够接受各个频段以满足不同的通讯服务商和不同地区的要求。在这种背景下，要求个人通讯终端使用的RF前端滤波器可以实现多频段、多制式的通讯技术要求，同时要求RF前端滤波器集成度更高、更加小巧。目前主要使用的RF滤波器解决方案主要有陶瓷滤波器、声表面波(SAW)滤波器，陶瓷滤波器制作较为简便、电学性能优良，插入损耗低并且功率承受力高，但是由于介质相对介电常数较低，陶瓷滤波器体积较大，通常在毫米级，大大阻碍了其在RF系统中的实用性。SAW滤波器尺寸缩小到了几百微米，但是因为叉指结构的局限性，缺点是温飘较大、插入损耗较高、功率容量低，SAW叉指的形状也决定了谐振器的谐振频率，不容易实现高频率滤波。上述两种滤波器解决方案都不能与半导体工艺兼容，都无集成的潜力，无法满足RF射频前端模块高度集成的需求。
技术实现思路
本技术的目的在于克服现有技术的所述不足，提供一种薄膜体声波谐振器和含有薄膜体声波谐振器的滤波器，以解决现有滤波器存在的温飘较大、损耗高、功率容量低和兼容不理想等技术问题。为了实现所述技术目的，本技术一方面，提供了一种薄膜体声波谐振器，其特征在于，包括：衬底，至少具有一表面，且在所述一表面的中部上开设有向所述衬底内部方向凹陷形成的凹槽；支撑层，所述支撑层层叠结合在所述衬底的开设有所述凹槽的所述表面上，并由所述支撑层和凹槽围合成封闭的空腔；第一底电极层，所述第一底电极层层叠结合在所述支撑层的背离所述衬底的表面上；温飘层，所述温飘层叠结合在所述第一底电极的背离所述支撑层的表面上；三明治压电堆结构，所述三明治压电堆结构层叠在所述温飘层的背离所述第一底电极层的表面上，所述三明治压电堆结构是由顶电极层、压电层和第二底电极层依次层叠形成，且所述第二底电极层与所述温飘层层叠结合。优选地，所述温飘层为掺氟氧化硅膜层、二氧化硅膜层、掺氟氧化硅与二氧化硅的混合物膜层中的任意一层。优选地，所述温飘层的厚度为800-1000埃米。优选地，所述支撑层为Si3N4膜层、非晶态AlN膜层、Si3N4与非晶态AlN混合物膜层中的任意一层。优选地，所述支撑层的厚度为1000-1200埃米。优选地，所述顶电极层为Mo膜层、Al膜层、Pt膜层、W膜层、Au膜层、Al膜层、Ni膜层、Ag膜层中的至少一种。优选地，所述顶电极层的厚度为2300-2500埃米。优选地，所述第一底电极层和第二底电极层相同或不同的为Mo膜层、Al膜层、Pt膜层、W膜层、Au膜层、Al膜层、Ni膜层、Ag膜层中的至少一种。优选地，所述压电层为氮化铝膜层、氧化锌膜层、氮化铝与氧化锌混合物膜层中的任意一层。优选地，所述凹槽的深度为小于3μm。本技术又一方面，提供了一种薄膜体声波滤波器。所述薄膜体声波滤波器包含有本技术薄膜体声波谐振器。与现有技术相比，本技术薄膜体声波谐振器通过在三明治压电堆结构与支撑层之间增设温飘层，而且该温飘层与其他层结构发挥协同作用，赋予所述薄膜体声波谐振器损耗低、温度系数小、温飘低、功率承受力高、工作频率高、机电耦合系数高、兼容性好，而且具有很好的Q值。本技术薄膜体声波滤波器由于含有本技术薄膜体声波谐振器，因此，所述薄膜体声波滤波器损耗低、温度系数小、温飘低、功率承受力高、工作频率高、机电耦合系数高、兼容性好，而且具有很好的Q值。附图说明图1是本技术实施例薄膜体声波滤波器的结构示意图；图2是本技术实施例薄膜体声波滤波器的制备方法流程示意图；图3为图2所示本技术实施例薄膜体声波滤波器的制备方法制备过程中不同阶段的结构示意图；其中，图3A为步骤S01中刻蚀处理形成凹槽的衬底结构示意图，图3B为步骤S02中在图3A中所述凹槽内形成非晶SiO2层和衬底结构示意图，图3C为步骤S03中在图3A中形成牺牲层和衬底结构示意图，图3D为步骤S04中在图3C中含有所述牺牲层的衬底表面上形成各层后的结构示意图，图3E为步骤S05中释放所述牺牲层14处理后获得空腔结构薄膜体声波滤波器的结构示意图；图4是本技术实施例薄膜体声波滤波器的释放牺牲层的释放通孔结构示意图。具体实施方式为了使本技术要解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白，以下结合实施例，对本技术进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本技术，并不用于限定本技术。本技术实施例中，对下文名词作出如下说明。本技术所用术语“谐振器”，其英文Resonators，是指产生谐振频率的电子元件。薄膜体声波谐振器：FilmBulkAcousticResonator(FBAR)，是使用硅底板、借助MEMS技术以及薄膜技术而制造出来的。在无线收发器中实现镜像消除、寄生滤波和信道选择等功能，有较高Q值和易实现微型化等特点。一方面，本技术实施例提供一种薄膜体声波谐振器。所述薄膜体声波谐振器的结构如图1所示，其包括衬底1、支撑层2、第一底电极层3、温飘层4和三明治压电堆结构5，且由所述衬底1至所述三明治压电堆结构5的方向，所述衬底1、支撑层2、第一底电极层3、温飘层4和三明治压电堆结构5依次层叠结合。其中，所述衬底1至少具有一表面11，且在所述一表面11的中部上开设有向所述衬底1内部方向凹陷形成的凹槽12；所述凹槽12的面积理所当然的是应该是被支撑层2覆盖住的，以便于所述凹槽12与所述支撑层2围合成空腔13。在一实施例中，所述凹槽12的深度控制在不大于，优选略小于3μm。其中，所述凹槽12的深度是所述凹槽12的槽底至槽口的垂直距离。将凹槽12的深度控制不大于3μm优选控制略小于3μm，一方面能够有效控制凹槽12的刻蚀，更重要的是控制所述凹槽12的尺寸，如深度可以提高品质因数Q值，减少寄生杂波的干扰，减少插入损耗，有效提高所述薄膜体声波滤波器的带宽。另外，所述衬底1的材料一般是选用单质硅。所述支撑层2是层叠结合在所述衬底1的开设有所述凹槽12的所述表面11上，这样，所述支撑层2与凹槽12围合成封闭的所述空腔13。在一实施例中，所述支撑层2为Si3N4膜层、非晶态AlN膜层、Si3N4与非晶态AlN混合物膜层中的任意一层。其中Si3N4膜层和AlN膜层均具有优异的稳定性能，但是所述Si3N4膜层相对而言具有应力小如本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种薄膜体声波谐振器，其特征在于：包括/n衬底，至少具有一表面，且在所述一表面的中部上开设有向所述衬底内部方向凹陷形成的凹槽；/n支撑层，所述支撑层层叠结合在所述衬底的开设有所述凹槽的所述表面上，并由所述支撑层和凹槽围合成封闭的空腔；/n第一底电极层，所述第一底电极层层叠结合在所述支撑层的背离所述衬底的表面上；/n温飘层，所述温飘层叠结合在所述第一底电极的背离所述支撑层的表面上；/n三明治压电堆结构，所述三明治压电堆结构层叠在所述温飘层的背离所述第一底电极层的表面上，所述三明治压电堆结构是由顶电极层、压电层和第二底电极层依次层叠形成，且所述第二底电极层与所述温飘层层叠结合。/n

【技术特征摘要】
1.一种薄膜体声波谐振器，其特征在于：包括
衬底，至少具有一表面，且在所述一表面的中部上开设有向所述衬底内部方向凹陷形成的凹槽；
支撑层，所述支撑层层叠结合在所述衬底的开设有所述凹槽的所述表面上，并由所述支撑层和凹槽围合成封闭的空腔；
第一底电极层，所述第一底电极层层叠结合在所述支撑层的背离所述衬底的表面上；
温飘层，所述温飘层叠结合在所述第一底电极的背离所述支撑层的表面上；
三明治压电堆结构，所述三明治压电堆结构层叠在所述温飘层的背离所述第一底电极层的表面上，所述三明治压电堆结构是由顶电极层、压电层和第二底电极层依次层叠形成，且所述第二底电极层与所述温飘层层叠结合。


2.根据权利要求1所述的薄膜体声波谐振器，其特征在于：所述温飘层为掺氟氧化硅膜层、二氧化硅膜层、掺氟氧化硅与二氧化硅的混合物膜层中的任意一层。


3.根据权利要求1或2所述的薄膜体声波谐振器，其特征在于：所述温飘层的厚度为800-1000埃米。


4.根据权利要求1所述的薄膜体声波谐振器，其特征在于：所述支撑层为Si3N4膜层、非晶态AlN膜层、Si3N4与非...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘绍侃，李善斌，史晓婷，霍俊标，张雪奎，董谦，
申请(专利权)人：深圳华远微电科技有限公司，北京中讯四方科技股份有限公司，
类型：新型
国别省市：广东;44