利用射频电容优化的硅背刻蚀型单晶薄膜体声波谐振器制造技术

本发明专利技术公开了一种利用射频电容优化的硅背刻蚀型单晶薄膜体声波谐振器，结构包括：第一硅衬底、串联单晶薄膜体声波谐振器、第一电极层、并联单晶薄膜体声波谐振器、第二电极层和第一射频耦合电容，串联单晶薄膜体声波谐振器通过第一电极层与并联单晶薄膜体声波谐振器连接，并联单晶薄膜体声波谐振器通过第二电极层与第一射频耦合电容连接。通过采用第一射频耦合电容能够显著增强体声波滤波器的带外抑制特性，同时，通过第一射频耦合电容与并联单晶薄膜体声波谐振器进行连接，能够有效减少外接电路引入的性能损耗，此外，本发明专利技术仅仅需要串联单晶薄膜体声波谐振器与并联单晶薄膜体声波谐振器连接在一起即可，不需要形成拓扑结构，降低了制备难度。

【技术实现步骤摘要】
利用射频电容优化的硅背刻蚀型单晶薄膜体声波谐振器
本专利技术涉及谐振器
，特别涉及一种利用射频电容优化的硅背刻蚀型单晶薄膜体声波谐振器。
技术介绍
近年来，随着移动通信服务形式的升级和传输信息量的提升，带来了对工作在高频段(2.5GHz以上)范围内的小体积、低损耗、高品质因数、高带外抑制等性能滤波器的大量需求，FBAR具有体积小、损耗低、可集成、高工作频率和高功率承受能力等优点，是目前唯一可集成的射频前端滤波器，因此FBAR被认为是下一代通讯系统的重要组成部分。目前主流的采用单晶AlN薄膜制备成的空腔型FBAR存在以下缺陷：(1)将多个FBAR谐振器进行串联与并联形成拓扑结构，但是这种方式在构成高阶滤波器以及高频滤波器时存在插入损耗大，带外抑制差等问题；(2)制备拓扑结构的FBAR难度大，制备工艺复杂，导致制备的成本高。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种利用射频电容优化的硅背刻蚀型单晶薄膜体声波谐振器，解决了现有单晶薄膜体声波谐振器存在的制备难度大、带外抑制差、插入损耗大的问题。本专利技术通过以下技术方案实现的：一种利用射频电容优化的硅背刻蚀型单晶薄膜体声波谐振器，包括第一硅衬底、设置在第一硅衬底上的串联单晶薄膜体声波谐振器、第一电极层、并联单晶薄膜体声波谐振器、第二电极层和第一射频耦合电容，所述串联单晶薄膜体声波谐振器通过第一电极层与并联单晶薄膜体声波谐振器连接，所述并联单晶薄膜体声波谐振器通过所述第二电极层与第一射频耦合电容连接，所述串联单晶薄膜体声波谐振器包括第一串联谐振器和第二串联谐振器，所述并联单晶薄膜体声波谐振器包括第一并联谐振器和第二并联谐振器，所述第一射频耦合电容包括第一补偿电容和第二补偿电容。作为所述利用射频电容优化的硅背刻蚀型单晶薄膜体声波谐振器的进一步可选方案，所述第二串联谐振器、第一并联谐振器和第二并联谐振器分别与第一串联谐振器的组成和结构相同。作为所述利用射频电容优化的硅背刻蚀型单晶薄膜体声波谐振器的进一步可选方案，所述第一串联谐振器包括第二硅衬底、谐振器底电极、单晶压电薄膜、谐振器顶电极、第二射频耦合电容下电极、二氧化硅介质层、第二射频耦合电容上电极和金属连接件，所述第二硅衬底设置有第一通孔和第二通孔，所述单晶压电薄膜底部设置有与谐振器底电极相匹配的第一凹槽和第二凹槽，所述二氧化硅介质层设置有与谐振器顶电极相匹配的第三凹槽和第四凹槽，设置有与第二射频耦合电容下电极相匹配的第五凹槽，还设置有第三通孔，金属连接件通过第三通孔将谐振器顶电极和第二射频耦合电容上电极连接在一起。作为所述利用射频电容优化的硅背刻蚀型单晶薄膜体声波谐振器的进一步可选方案，所述第一并联谐振器的顶电极分别与第一串联谐振器和第二串联谐振器的底电极连接，所述第二并联谐振器的顶电极与第二串联谐振器的底电极连接，所述第一补偿电容的上电极与第一并联谐振器的底电极连接，所述第二补偿电容的上电极与第二并联谐振器的底电极连接。作为所述利用射频电容优化的硅背刻蚀型单晶薄膜体声波谐振器的进一步可选方案，所述二氧化硅介质层的厚度为100nm～3.5μm，所述第二射频耦合电容上电极的厚度为50nm～2μm，所述第二射频耦合电容下电极的厚度为50nm～1um；所述单晶压电薄膜的厚度为500nm～4um。作为所述利用射频电容优化的硅背刻蚀型单晶薄膜体声波谐振器的进一步可选方案，所述第二硅衬底厚度为575um，谐振器顶电极的厚度为30nm～1um，谐振器底电极的厚度为30nm～1um。一种第一串联谐振器的制备方法，所述方法包括以下步骤：步骤S1，在第二硅衬底上生长谐振器底电极；步骤S2，在步骤S1衬底上图形化底电极金属，沉积单晶压电薄膜；步骤S3，在所述单晶压电薄膜上溅射或蒸镀谐振器顶电极与第二射频耦合电容下电极；步骤S4，在步骤S3基础上图形化顶电极，并沉积二氧化硅介质层；步骤S5，在衬底背面刻蚀形成第一通孔和第二通孔；步骤S6，在SiO2介质层上制备第二射频耦合电容上电极和第三通孔；步骤S7，通过蒸镀金属进行电学连接，将谐振器顶电极与第二射频耦合电容上电极连接在一起，完成制备。作为所述第一串联谐振器的制备方法的进一步可选方案，所述沉积单晶压电薄膜的方法包括PVD、MOCVD、PLD、ALD中的一种或多种结合，所述生长谐振器底电极的方法为磁控溅射，所述沉积二氧化硅介质层的方法为等离子体增强化学气相沉积的方法PECVD。作为所述第一串联谐振器的制备方法的进一步可选方案，所述第二射频耦合电容上电极为Mo、Pt、Ti和Au中的任意一种金属，所述第二射频耦合电容下电极为Mo、Pt、Ti和Au中的任意一种金属。本专利技术的有益效果：本专利技术通过采用第一射频耦合电容能够显著增强体声波滤波器的带外抑制特性，同时，通过第一射频耦合电容与并联单晶薄膜体声波谐振器进行连接，从而将补偿电容电路集成在传统的硅背刻蚀型FBAR体声波谐振器，能够有效减少外接电路引入的性能损耗，解决了传统单晶薄膜体声波谐振器带外抑制差和插入损耗大的问题，此外，本专利技术仅仅需要串联单晶薄膜体声波谐振器与并联单晶薄膜体声波谐振器连接在一起即可，并不需要形成拓扑结构，降低了制备难度，从而降低了制备成本。附图说明图1为本专利技术的一种利用射频电容优化的硅背刻蚀型单晶薄膜体声波谐振器组成示意图；图2为本专利技术的一种利用射频电容优化的硅背刻蚀型单晶薄膜体声波谐振器中第一串联谐振器的组成示意图；图3为本专利技术的第一串联谐振器中第二硅衬底的组成示意图；图4为本专利技术的第一串联谐振器中单晶压电薄膜的组成示意图；图5为本专利技术的第一串联谐振器中二氧化硅介质层的组成示意图；图6为本专利技术的第一串联谐振器中金属连接件的组成示意图；图7为本专利技术的一种第一串联谐振器的制备方法流程图。附图标记说明：1、第一硅衬底；2、第一电极层；3、第二电极层；4、第一串联谐振器；5、第二串联谐振器；6、第一并联谐振器；7、第二并联谐振器；8、第一补偿电容；9、第二补偿电容；10、第二硅衬底；11、谐振器底电极；12、单晶压电薄膜；13、谐振器顶电极；14、第二射频耦合电容下电极；15、二氧化硅介质层；16、第二射频耦合电容上电极；17、金属连接件；18、第一通孔；19、第二通孔；20、第一凹槽；21、第二凹槽；22、第三凹槽；23、第四凹槽；24、第五凹槽；25、第三通孔；26、立柱连接端；27、横柱连接端。具体实施方式下面将结合附图以及具体实施例来详细说明本专利技术，在此以本专利技术的示意下面将结合附图以及具体实施例来详细说明本专利技术，在此以本专利技术的示意性实施例及说明用来解释本专利技术，但并不作为对本专利技术的限定。如图1至图6所示，一种利用射频电容优化的硅背刻蚀型单晶薄膜体声波谐振器，包括第一硅衬底1、设置在第一硅衬底1上的串联单晶薄膜体声波谐振器、第一电极层2、并联单晶薄膜体声波谐振器、第二电极层3和第一射频耦合本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种利用射频电容优化的硅背刻蚀型单晶薄膜体声波谐振器，其特征在于，包括第一硅衬底(1)、设置在第一硅衬底(1)上的串联单晶薄膜体声波谐振器、第一电极层(2)、并联单晶薄膜体声波谐振器、第二电极层(3)和第一射频耦合电容，所述串联单晶薄膜体声波谐振器通过第一电极层(2)与并联单晶薄膜体声波谐振器连接，所述并联单晶薄膜体声波谐振器通过所述第二电极层(3)与第一射频耦合电容连接，所述串联单晶薄膜体声波谐振器包括第一串联谐振器(4)和第二串联谐振器(5)，所述并联单晶薄膜体声波谐振器包括第一并联谐振器(6)和第二并联谐振器(7)，所述第一射频耦合电容包括第一补偿电容(8)和第二补偿电容(9)。/n

【技术特征摘要】
1.一种利用射频电容优化的硅背刻蚀型单晶薄膜体声波谐振器，其特征在于，包括第一硅衬底(1)、设置在第一硅衬底(1)上的串联单晶薄膜体声波谐振器、第一电极层(2)、并联单晶薄膜体声波谐振器、第二电极层(3)和第一射频耦合电容，所述串联单晶薄膜体声波谐振器通过第一电极层(2)与并联单晶薄膜体声波谐振器连接，所述并联单晶薄膜体声波谐振器通过所述第二电极层(3)与第一射频耦合电容连接，所述串联单晶薄膜体声波谐振器包括第一串联谐振器(4)和第二串联谐振器(5)，所述并联单晶薄膜体声波谐振器包括第一并联谐振器(6)和第二并联谐振器(7)，所述第一射频耦合电容包括第一补偿电容(8)和第二补偿电容(9)。


2.根据权利要求1所述的一种利用射频电容优化的硅背刻蚀型单晶薄膜体声波谐振器，其特征在于：所述第二串联谐振器(5)、第一并联谐振器(6)和第二并联谐振器(7)分别与第一串联谐振器(4)的组成和结构相同。


3.根据权利要求2所述的一种利用射频电容优化的硅背刻蚀型单晶薄膜体声波谐振器，其特征在于：所述第一串联谐振器(4)包括第二硅衬底(10)、谐振器底电极(11)、单晶压电薄膜(12)、谐振器顶电极(13)、第二射频耦合电容下电极(14)、二氧化硅介质层(15)、第二射频耦合电容上电极(16)和金属连接件(17)，所述第二硅衬底(10)设置有第一通孔(18)和第二通孔(19)，所述单晶压电薄膜(12)底部设置有与谐振器底电极(11)相匹配的第一凹槽(20)和第二凹槽(21)，所述二氧化硅介质层(15)设置有与谐振器顶电极(13)相匹配的第三凹槽(22)和第四凹槽(24)，设置有与第二射频耦合电容下电极(14)相匹配的第五凹槽(24)，还设置有第三通孔(25)，金属连接件(17)通过第三通孔(25)将谐振器顶电极(13)和第二射频耦合电容上电极(16)连接在一起。


4.根据权利要求3所述的一种利用射频电容优化的硅背刻蚀型单晶薄膜体声波谐振器，其特征在于：所述第一并联谐振器(6)的顶电极分别与第一串联谐振器(4)和第二串联谐振器(5)的底电极连接，所述第二并联谐振器(7)的顶电极与第二串联谐振器(5)的底电极连接，所述第一补偿电容(8)的上电极与第一并联...

【专利技术属性】
技术研发人员：李国强，
申请(专利权)人：河源市众拓光电科技有限公司，
类型：发明
国别省市：广东;44