一种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，涉及谐振器领域，包括衬底，所述衬底上表面刻蚀或腐蚀形成台阶，所述衬底表面覆盖有支撑层；所述衬底上非台阶处还刻蚀或腐蚀有凹槽；所述支撑层上设置有压电三明治结构，所述压电三明治结构从下到上依次包括底电极、压电层和顶电极，所述压电层延伸至凹槽内。本实用新型专利技术利用衬底本身作为牺牲层材料，更好的利用了衬底表面粗糙度小的优点；同时，无需利用其它材料作为牺牲层，避免使用研磨、抛光等工艺，简化了制作工艺；通过在衬底上设置的凹槽，减小相邻谐振器的高度差，更好地实现电极的连接。更好地实现电极的连接。更好地实现电极的连接。

【技术实现步骤摘要】
一种薄膜体声波谐振器和滤波器


[0001]本技术涉及谐振器领域，具体是一种薄膜体声波谐振器和滤波器。

技术介绍

[0002]随着无线通信技术的发展，尤其是5G、物联网等技术的发展，无线信号被应用的越来越广泛，工作频段也越来越密集，因此，需要使用高性能的谐振器和滤波器进行滤波，以保证获得所需工作频段的信号；同时，终端设备的体积也在逐渐缩小，对滤波器提出了集成化、微型化、低功耗等要求。传统的陶瓷滤波器、声表面波滤波器因频率、功耗、体积等的限制，越来越无法满足市场需求。体声波谐振器因品质因数高、功耗低、温度系数低、制作工艺与CMOS工艺兼容等优点，逐渐成为射频滤波器领域的研究热点。
[0003]薄膜体声波谐振器(FBAR)分为空气隙型、硅背面刻蚀型、固态装配型。目前，空气隙型、固态装配型均已实现商业化；硅背面刻蚀型因支撑强度低，造成机械稳定性和机械强度差，暂只用于实验室研究。空气隙型薄膜体声谐振器通常借助牺牲层，配合研磨、抛光、腐蚀等工艺实现空气腔室，制作工艺复杂，尤其是薄膜表面粗糙度对抛光工艺提出了严格的要求，制约着空气隙型薄膜体声谐振器的生产效率。

技术实现思路

[0004]本技术的目的在于提供一种薄膜体声波谐振器和滤波器，以解决上述
技术介绍
中提出的问题。
[0005]为实现上述目的，本技术提供如下技术方案：
[0006]一种薄膜体声波谐振器，包括衬底，所述衬底上表面刻蚀或腐蚀形成台阶，所述衬底表面覆盖有支撑层；所述衬底上非台阶处还刻蚀或腐蚀有凹槽；所述支撑层上设置有压电三明治结构，所述压电三明治结构从下到上依次包括底电极、压电层和顶电极，所述压电层延伸至凹槽内。
[0007]作为本技术进一步的方案：所述衬底材质采用高阻硅。
[0008]作为本技术再进一步的方案：所述衬底表面粗糙度小于5nm。
[0009]作为本技术再进一步的方案：所述台阶高度为0
‑
40nm。
[0010]作为本技术再进一步的方案：所述支撑层厚度为300
‑
600nm。
[0011]作为本技术再进一步的方案：所述支撑层为氧化硅的单膜层、氮化硅的单膜层或氧化硅和氮化硅的复合膜层。
[0012]作为本技术再进一步的方案：所述底电极和顶电极为金属薄膜。
[0013]作为本技术再进一步的方案：所述压电层为c轴择优取向的AlN、AlScN、ZnO或PZT等压电薄膜中的任意一种。
[0014]作为本技术再进一步的方案：所述三明治结构被图形化为多边形或圆形，多边形包括各内角不相等的、不含平行边的多边形。
[0015]作为本技术再进一步的方案：一种滤波器，包括上述薄膜体声波谐振器。
[0016]相较于现有技术，本技术的有益效果如下：
[0017]1、利用衬底本身作为牺牲层材料，更好的利用了衬底表面粗糙度小的优点；同时，无需利用其它材料作为牺牲层，避免使用研磨、抛光等工艺，简化了制作工艺；
[0018]2、通过在衬底上设置的凹槽，减小相邻谐振器的高度差，更好地实现电极的连接。
附图说明
[0019]图1为薄膜体声波谐振器的结构示意图。
[0020]图2为薄膜体声波谐振器的凹槽加工后的结构示意图。
[0021]图3为薄膜体声波谐振器的压电三明治结构加工后的结构示意图。
[0022]附图标记注释：1
‑
衬底、2
‑
台阶、3
‑
支撑层、4
‑
凹槽、5
‑
底电极、6
‑
压电层、7
‑
顶电极、8
‑
空气腔室。
具体实施方式
[0023]以下实施例会结合附图对本技术进行详述，在附图或说明中，相似或相同的部分使用相同的标号，并且在实际应用中，各部件的形状、厚度或高度可扩大或缩小。本技术所列举的各实施例仅用以说明本技术，并非用以限制本技术的范围。对本技术所作的任何显而易知的修饰或变更都不脱离本技术的精神与范围。
[0024]实施例
[0025]请参阅图1～3，本技术实施例中，一种薄膜体声波谐振器，包括衬底1，优选地，所述衬底1材质采用高阻硅，衬底1表面粗糙度小于5nm；所述衬底1上表面刻蚀或腐蚀形成台阶2，台阶2高度为0
‑
40nm，所述衬底1表面覆盖有支撑层3，支撑层3厚度为300
‑
600nm，优选地地，所述支撑层3为氧化硅、氮化硅、其它材料的单膜层或复合膜层；
[0026]所述衬底1上非台阶2处还刻蚀或腐蚀有凹槽4；所述支撑层3上设置有压电三明治结构，所述压电三明治结构从下到上依次包括底电极5、压电层6和顶电极7，所述压电层6延伸至凹槽4内；通过衬底1上的凹槽4可缩小压电层6和相邻谐振器底电极5的高度差，有利于实现相邻谐振器电极的连接；优选地，所述底电极5和顶电极7为金属薄膜，其声阻抗大、电阻率低、不易被氧化和腐蚀，包括钼、铂、金和钨等；优选地，所述压电层6为c轴择优取向的AlN、AlScN、ZnO、PZT等压电薄膜中的任意一种；进一步地，所述三明治结构被图形化为多边形或圆形，多边形包括各内角不相等的、不含平行边的多边形，如四边形、五边形等；
[0027]所述衬底1位于台阶2处刻蚀或腐蚀形成空气腔室8；
[0028]上述薄膜体声波谐振器利用衬底1本身作为牺牲层材料，更好的利用了衬底1表面粗糙度小的优点；同时，无需利用其它材料作为牺牲层，避免使用研磨、抛光等工艺，简化了制作工艺。
[0029]上述薄膜体声波谐振器的制造方法，具体包括以下步骤：
[0030]1)准备硅衬底1；
[0031]2)在衬底上刻蚀或腐蚀出台阶2，高度为0
‑
40nm；
[0032]3)在衬底上制备支撑层3，厚度300
‑
600nm；
[0033]4)在衬底上制备凹槽4；
[0034]5)在支撑层3上依次制备底电极5、压电层6、顶电极7，并图形化为多边形或圆形；
[0035]6)刻蚀或腐蚀台阶2处的衬底1，形成空气腔室8。
[0036]一种滤波器，包括上述薄膜体声波谐振器。
[0037]对于本领域技术人员而言，显然本技术不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本技术的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本技术。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本技术的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本技术内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。
[0038]此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种薄膜体声波谐振器，包括衬底(1)，其特征在于，所述衬底(1)上表面刻蚀或腐蚀形成台阶(2)，所述衬底(1)表面覆盖有支撑层(3)；所述衬底(1)上非台阶(2)处还刻蚀或腐蚀有凹槽(4)；所述支撑层(3)上设置有压电三明治结构，所述压电三明治结构从下到上依次包括底电极(5)、压电层(6)和顶电极(7)，所述压电层(6)延伸至凹槽(4)内。2.根据权利要求1所述的薄膜体声波谐振器，其特征在于，所述衬底(1)材质采用高阻硅。3.根据权利要求1所述的薄膜体声波谐振器，其特征在于，所述衬底(1)表面粗糙度小于5nm。4.根据权利要求1所述的薄膜体声波谐振器，其特征在于，所述台阶(2)高度为0
‑
40nm。5.根据权利要求1所述的薄膜体声波谐振器，其特征在于，所述支撑层(3...

【专利技术属性】
技术研发人员：盖广洪，白鹤，
申请(专利权)人：苏州航凯微电子技术有限公司，
类型：新型
国别省市：