薄膜体声波谐振器制造技术

本实用新型专利技术提供一种薄膜体声波谐振器，包括：基板，硅结构层，至少一组纵向布拉格反射栅，压电堆叠结构以及至少一组横向反射栅。其中，各组纵向布拉格反射栅沿基板的厚度方向依次层叠设置在基板承载面上，纵向布拉格反射栅沿长度方向一端与硅结构层相接，每组纵向布拉格反射栅均包括至少两层具有不同声阻抗的薄膜材料层，此外，至少一组横向反射栅的各组横向反射栅均设置在压电堆叠结构的边缘区域，且各组横向反射栅沿基板的长度方向交替设置。本实用新型专利技术提供的薄膜体声波谐振器在横向与纵向上均设置反射栅，有利于将声波能量限制在器件有效区域，实现能陷作用，可以进一步提高器件的Q值，从而使谐振器具有较高的频率稳定度。

Thin film bulk acoustic resonator

【技术实现步骤摘要】
薄膜体声波谐振器
本技术涉及一种谐振器，具体涉及一种薄膜体声波谐振器。
技术介绍
目前射频滤波器最主流的实现方式是声表面波(SurfaceAcousticWave，SAW)滤波器和基于薄膜体声波谐振器(FilmBulkAcousticResonator，FBAR)技术的滤波器。SAW滤波器由于其自身的局限性，在1.5GHz以下使用比较合适。然而，目前的无线通讯协议已经早就使用大于2.5GHz的频段，这时必须使用基于FBAR技术的滤波器。FBAR器件的结构和制备方式已经有很多，在以往的结构和制备方式中，常采用硅做支撑结构，采用PSG作为牺牲层材料，最后通过腐蚀PSG牺牲层形成空气隙。在理想情况中，FBAR器件仅激发沿着薄膜厚度方向的声波模式，这些模式是沿着压电层的厚度方向传播，称为纵向机械波。但是在实际中，对FBAR器件上下电极施加时变电场，会同时激励出纵向声波和横向声波、以及高阶谐波等声波模式，横向声波和高阶谐波会显著降低FBAR器件的性能。在已有的FBAR设计结构中，有多种结构就是通过减少FBAR有源区(上电极、下电极和压电层之间的重合区域)边界处的声学损耗来改善谐振器的性能。例如，在FBAR器件上电极边缘设置框架(Frame)，将有源区分成中心区域和边缘框架区，这两区域产生阻抗失配，阻抗失配能够将部分期望模式返回有源区，提高FBAR器件有源区的能量限制，进而提高器件Q值。由于采用这种方式形成的声阻抗失配并不完全，虽然可以在一定程度上减小声波能量的泄露，但仍然会有声波能量往横向和纵向泄露。技术内容本技术旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一，提供一种薄膜体声波谐振器。本技术提供一种薄膜体声波谐振器，包括：基板，所述基板包括承载面，所述承载面上设置有第一凹槽；硅结构层，所述硅结构层设置在所述承载面上；至少一组纵向布拉格反射栅，各组所述纵向布拉格反射栅沿所述基板的厚度方向依次层叠设置在所述承载面上，所述纵向布拉格反射栅沿长度方向的一端与所述硅结构层相接，每组所述纵向布拉格反射栅均包括至少两层具有不同声阻抗的薄膜材料层；压电堆叠结构，所述压电堆叠结构的边缘区域位于所述硅结构层背离所述基板的一侧以及最顶层的一组所述纵向布拉格反射栅背离所述基板的一侧，所述压电堆叠结构的中央区域与所述第一凹槽相连通；至少一组横向反射栅，各组所述横向反射栅均设置在所述压电堆叠结构的边缘区域，且各组所述横向反射栅沿所述基板的长度方向交替设置。可选的，每组所述横向反射栅均环绕设置在所述第一凹槽的四周。可选的，所述压电堆叠结构包括依次设置在最顶层的一组所述纵向布拉格反射栅上的下电极、压电层和上电极；其中，所述下电极的中央区域与所述第一凹槽连通，所述下电极的边缘区域与最顶层的一组所述纵向布拉格反射栅接触，所述压电层的边缘区域覆盖所述硅结构层；并且，各组所述横向反射栅均设置在所述压电层的边缘区域。可选的，所述压电层的边缘区域设置有贯穿其厚度的至少一个第二凹槽以及被所述第二凹槽分隔形成的压电部，至少一个所述第二凹槽与所述纵向布拉格反射栅相连通；其中，各所述第二凹槽与其相邻的所述压电部组成基于空气隙的横向反射栅。可选的，各所述第二凹槽内设置有第一薄膜材料层，所述第一薄膜材料层与所述压电部的声阻抗不同；其中，各所述第一薄膜材料层与其相邻的所述压电部组成基于布拉格的横向反射栅。可选的，各所述纵向布拉格反射栅沿长度方向的另一端延伸至所述第一凹槽内。可选的，每组所述纵向布拉格反射栅均环绕设置在所述第一凹槽的四周。可选的，每组所述纵向布拉格反射栅均包括依次层叠设置在所述承载面上的第二薄膜材料层和第三薄膜材料层，所述第二薄膜材料层和所述第三薄膜材料层具有不同的声阻抗。可选的，所述最顶层的一组纵向布拉格反射栅中的所述第三薄膜材料层与所述硅结构层齐平。可选的，所述第二薄膜材料层为二氧化硅，所述第三薄膜材料层为氮化铝；和/或，所述横向反射栅包括第二凹槽和压电部时，填充在第二凹槽中的第一薄膜材料层为二氧化硅，所述压电部的材料为氮化铝。本技术的薄膜体声波谐振器具有以下有益效果：分别在薄膜体声波谐振器的沿基板长度方向设置有至少一组纵向布拉格反射栅，可以有效的减少纵向声波的损耗，在沿基板厚度方向相应设置至少一组横向反射栅，该横向反射栅具有两种结构，一种为基于空气隙的横向反射栅，另一种是基于布拉格的横向反射栅，这两种均可以有效减少横向声波的损耗。由于两个方向上设置的至少一组反射栅均具有两层层叠的薄膜材料层，且该薄膜材料层具有不同声阻抗，能够利用相邻薄膜材料层阻抗的差别反射声波，实现声波能量的最大利用，能够将期望模式返回有源区，有利于将声波能量限制在器件有效区域，实现能陷作用，可以进一步提高器件的Q值，从而使谐振器具有较高的频率稳定度。附图说明图1为本技术第一实施例的薄膜体声波谐振器的结构示意图；图2为本技术第二实施例的薄膜体声波谐振器的结构示意图。具体实施方式为使本领域技术人员更好地理解本技术的技术方案，下面结合附图和具体实施方式对本技术作进一步详细描述。如图1和图2所示，一种薄膜体声波谐振器，其包括：基板100，硅结构层200，至少一组纵向布拉格反射栅300，压电堆叠结构以及至少一组横向反射栅900。其中，基板100包括承载面(如图1中基板100的顶面)，并在该承载面上设置有第一凹槽101。硅结构层200设置在基板100的承载面上。硅结构层200设置在基板100上，如图1所示，硅结构层200可以位于基板100的边缘区域处。各组纵向布拉格反射栅300沿基板100的厚度方向依次层叠设置在承载面上，纵向布拉格反射栅300沿其长度方向的一端与硅结构层200相接，每组纵向布拉格反射栅300均包括至少两层具有不同声阻抗的薄膜材料层(301、302)。压电堆叠结构的边缘区域位于硅结构层200背离基板100的一侧以及最顶层的一组纵向布拉格反射栅300背离基板100的一侧，压电堆叠结构的中央区域与第一凹槽101相连通。各组横向反射栅900均设置在压电堆叠结构的边缘区域，且各组横向反射栅900沿基板110的长度方向交替设置。本实施例的薄膜体声波谐振器，在基板厚度方向设置有至少一组纵向布拉格反射栅，可以有效的减少纵向声波的损耗，在沿基板长度方向相应设置至少一组横向反射栅，可以有效减少横向声波的损耗。并且，纵向和横向上所设置的反射栅均至少具有两层层叠且声阻抗不同的薄膜材料层，能够利用相邻薄膜材料层阻抗的差别反射声波，实现声波能量的最大利用，能够将期望模式返回有源区，有利于将声波能量限制在器件有效区域，实现能陷作用，可以进一步提高器件的Q值，从而使谐振器具有较高的频率稳定度。需要说明的是，对于横向反射栅900的具体结构并没有作出限定，例如，该横向反射栅900可以为基于空气隙的横向反射栅，或者，该横向反射栅900也可以本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种薄膜体声波谐振器，其特征在于，包括：/n基板，所述基板包括承载面，所述承载面上设置有第一凹槽；/n硅结构层，所述硅结构层设置在所述承载面上；/n至少一组纵向布拉格反射栅，各组所述纵向布拉格反射栅沿所述基板的厚度方向依次层叠设置在所述承载面上，所述纵向布拉格反射栅沿长度方向的一端与所述硅结构层相接，每组所述纵向布拉格反射栅均包括至少两层具有不同声阻抗的薄膜材料层；/n压电堆叠结构，所述压电堆叠结构的边缘区域位于所述硅结构层背离所述基板的一侧以及最顶层的一组所述纵向布拉格反射栅背离所述基板的一侧，所述压电堆叠结构的中央区域与所述第一凹槽相连通；/n至少一组横向反射栅，各组所述横向反射栅均设置在所述压电堆叠结构的边缘区域，且各组所述横向反射栅沿所述基板的长度方向交替设置。/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：
基板，所述基板包括承载面，所述承载面上设置有第一凹槽；
硅结构层，所述硅结构层设置在所述承载面上；
至少一组纵向布拉格反射栅，各组所述纵向布拉格反射栅沿所述基板的厚度方向依次层叠设置在所述承载面上，所述纵向布拉格反射栅沿长度方向的一端与所述硅结构层相接，每组所述纵向布拉格反射栅均包括至少两层具有不同声阻抗的薄膜材料层；
压电堆叠结构，所述压电堆叠结构的边缘区域位于所述硅结构层背离所述基板的一侧以及最顶层的一组所述纵向布拉格反射栅背离所述基板的一侧，所述压电堆叠结构的中央区域与所述第一凹槽相连通；
至少一组横向反射栅，各组所述横向反射栅均设置在所述压电堆叠结构的边缘区域，且各组所述横向反射栅沿所述基板的长度方向交替设置。


2.根据权利要求1所述的薄膜体声波谐振器，其特征在于，每组所述横向反射栅均环绕设置在所述第一凹槽的四周。


3.根据权利要求1所述的薄膜体声波谐振器，其特征在于，所述压电堆叠结构包括依次设置在最顶层的一组所述纵向布拉格反射栅上的下电极、压电层和上电极；
其中，所述下电极的中央区域与所述第一凹槽连通，所述下电极的边缘区域与最顶层的一组所述纵向布拉格反射栅接触，所述压电层的边缘区域覆盖所述硅结构层；并且，
各组所述横向反射栅均设置在所述压电层的边缘区域。


4.根据权利要求3所述的薄膜体声波谐振器，其特征在于，所述压电层的边缘区域设置有贯穿其厚度的至少一个...

【专利技术属性】
技术研发人员：张树民，王国浩，汪泉，陈海龙，郑根林，其他发明人请求不公开姓名，
申请(专利权)人：杭州左蓝微电子技术有限公司，
类型：新型
国别省市：浙江;33