一种FBAR谐振器制造技术

本申请公开了一种FBAR谐振器，包括自下而上依次设置的衬底、支撑层、第一底电极、温飘层、第二底电极、压电膜层、凹槽声子束缚结构、顶电极和凸起声子束缚结构；所述凹槽声子束缚结构包括多排凹槽声子阵列，每排凹槽声子阵列均包括多个等间隔设置的金属立方体块；所述凸起声子束缚结构包括多排凸起声子阵列，每排凸起声子阵列均包括多个等间隔设置的金属立方体块，每排凸起声子阵列均与一排凹槽声子阵列对应。本申请提供了一种FBAR谐振器的新的硬件架构，在传统的FBAR谐振器的表面周期性地放置凸起和凹槽，根据声子束缚理论，能够有效抑制兰姆波等寄生模式对极高频率FBAR电学特性的干扰，从而提高了FBAR谐振器的Q值，进而提升了FBAR谐振器的性能和品质。FBAR谐振器的性能和品质。FBAR谐振器的性能和品质。

【技术实现步骤摘要】
一种FBAR谐振器


[0001]本申请涉及FBAR谐振器
，具体涉及一种FBAR谐振器。

技术介绍

[0002]FBAR谐振器是具有压电效应材料和能够形成(逆)压电效应结构的元器件，是使用硅底板、借助MEMS技术以及薄膜技术而制造出来的。FBAR谐振器的工作原理是：在电极
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压电材料
‑
电极组成的“三明治”结构构成的核心部分中，通过在电极施加电压，压电材料产生形变，而当施加的是交变电压时，此时结构会产生逆压电效应；这个过程中，电能转化成机械能，通过声波在结构中传播，在引起振动的同时，振动也会产生电信号，即通过压电效应，把机械能转化成电能，信号输出来。在FBAR谐振器中，压电效应和逆压电效应同时存在，两者相互作用，并在相互作用的过程能够产生谐振，从而把信号选择出来。
[0003]Q值(quality factor)是评价谐振器性能的重要指标，但它的计算对噪声以及寄生模式非常敏感。传统的FBAR谐振器，体声波在压电效应材料传播过程中，由于会受到兰姆波等寄生模式对高频率FBAR电学特性的干扰，导致FBAR谐振器Q值降低，对高频率FBAR谐振器的品质造成非常大的影响。

技术实现思路

[0004]为此，本申请提供一种FBAR谐振器，以解决现有技术存在的传统的FBAR谐振器由于寄生模式对高频率FBAR电学特性的干扰，导致FBAR谐振器Q值降低的问题。
[0005]为了实现上述目的，本申请提供如下技术方案：
[0006]一种FBAR谐振器，包括自下而上依次设置的衬底、支撑层、第一底电极、温飘层、第二底电极、压电膜层、凹槽声子束缚结构、顶电极和凸起声子束缚结构；
[0007]所述衬底的上部设置有空隙；
[0008]所述凹槽声子束缚结构包括多排凹槽声子阵列，每排凹槽声子阵列均包括多个等间隔设置的金属立方体块；
[0009]所述凸起声子束缚结构包括多排凸起声子阵列，每排凸起声子阵列均包括多个等间隔设置的金属立方体块，每排凸起声子阵列均与一排凹槽声子阵列对应，每排凸起声子阵列中的每个金属立方体块均放置在相应一排凹槽声子阵列的相应间隙的正上方，每排凸起声子阵列中的每个金属立方体块的宽度均大于相应一排凹槽声子阵列中金属立方体块的间隔。
[0010]可选地，所述衬底的厚度为350
‑
400nm，所述空隙的深度为30
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40nm。
[0011]可选地，所述顶电极、第一底电极和第二底电极的材料均为Mo，所述顶电极的厚度为100
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120nm；所述第一底电极和第二底电极的厚度均为50
‑
60nm。
[0012]可选地，所述支撑层的材料为Si3N4，所述温飘层的材料为SiOF，所述压电膜层的材料为AlN。
[0013]可选地，金属立方体块的材料均为W。
[0014]进一步可选地，所述凸起声子束缚结构中的金属立方体块的长度L、宽度D、高度H由以下公式决定：
[0015]L＝c
E
S
‑
eE
[0016]D＝eS+ε
S
E
[0017][0018]式中，S为应变，E为电场，c为声速，c
E
、e和ε
S
均为材料参数。
[0019]相比现有技术，本申请至少具有以下有益效果：
[0020]本申请提供了一种FBAR谐振器的新的硬件架构，在传统的FBAR谐振器的基础上创新地引入周期性声子束缚结构，即在FBAR谐振器的表面周期性地放置凸起和凹槽；根据声子束缚理论，本申请所提供的FBAR谐振器能够有效抑制兰姆波等寄生模式对极高频率FBAR电学特性的干扰，甚至能够消除谐振频率点附近低频横波的高阶振动模式，从而提高了FBAR谐振器的Q值，进而提升了FBAR谐振器的性能和品质。
附图说明
[0021]为了更直观地说明现有技术以及本申请，下面给出几个示例性的附图。应当理解，附图中所示的具体形状、构造，通常不应视为实现本申请时的限定条件；例如，本领域技术人员基于本申请揭示的技术构思和示例性的附图，有能力对某些单元(部件)的增/减/归属划分、具体形状、位置关系、连接方式、尺寸比例关系等容易作出常规的调整或进一步的优化。
[0022]图1为本申请实施例提供的一种FBAR谐振器的结构示意图；
[0023]图2为本申请实施例中凹槽声子束缚结构的俯视剖视示意图；
[0024]图3为本申请实施例中凸起声子束缚结构的俯视剖视示意图。
[0025]附图标记说明：
[0026]1、衬底；101、空隙；
[0027]2、支撑层；
[0028]3、第一底电极；
[0029]4、温飘层；
[0030]5、第二底电极；
[0031]6、压电膜层；
[0032]7、凹槽声子束缚结构；701、凹槽声子阵列；
[0033]8、顶电极；
[0034]9、凸起声子束缚结构；901、凸起声子阵列。
具体实施方式
[0035]以下结合附图，通过具体实施例对本申请作进一步详述。
[0036]在本申请的描述中：除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。本申请中的术语“第一”、“第二”、“第三”等旨在区别指代的对象，而不具有技术内涵方面的特别意义
(例如，不应理解为对重要程度或次序等的强调)。“包括”、“包含”、“具有”等表述方式，同时还意味着“不限于”(某些单元、部件、材料、步骤等)。
[0037]本申请中所引用的如“上”、“下”、“左”、“右”、“中间”等的用语，通常是为了便于对照附图直观理解，而并非对实际产品中位置关系的绝对限定。在未脱离本申请揭示的技术构思的情况下，这些相对位置关系的改变，当亦视为本申请表述的范畴。
[0038]在本申请实施例中，提供了一种FBAR谐振器，本申请创新地提出在FBAR谐振器中引入“周期性声子束缚结构”，在FBAR谐振器表面周期性地放置凸起和凹槽，形成XY方向的阵列排布。如图1所示，该FBAR谐振器包括自下而上依次设置的衬底1、支撑层2、第一底电极3、温飘层4、第二底电极5、压电膜层6、凹槽声子束缚结构7、顶电极8和凸起声子束缚结构9。
[0039]具体来说，衬底1的上部设置有空隙101，衬底1的材料为Si，衬底1的厚度为350
‑
400nm，并且空隙101的深度为30
‑
40nm。顶电极8、第一底电极3和第二底电极5的材料均可为AL(铝)、Mo(钼)、W(钨)、Pt(铂)、Cu(铜)、Ag(银)、Au(金)、ZrN(氮化锆)中的一种，顶电极8的厚度为100
‑
120nm，第一底电极3和第二底电极5的厚度均为50
‑
60nm。另外，支撑层2的材料为Si3N4(氮化硅)，温飘层4的材料为SiOF(氟氧化硅)，压电膜层6的材料为Al本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种FBAR谐振器，其特征在于，包括自下而上依次设置的衬底、支撑层、第一底电极、温飘层、第二底电极、压电膜层、凹槽声子束缚结构、顶电极和凸起声子束缚结构；所述衬底的上部设置有空隙；所述凹槽声子束缚结构包括多排凹槽声子阵列，每排凹槽声子阵列均包括多个等间隔设置的金属立方体块；所述凸起声子束缚结构包括多排凸起声子阵列，每排凸起声子阵列均包括多个等间隔设置的金属立方体块，每排凸起声子阵列均与一排凹槽声子阵列对应，每排凸起声子阵列中的每个金属立方体块均放置在相应一排凹槽声子阵列的相应间隙的正上方，每排凸起声子阵列中的每个金属立方体块的宽度均大于相应一排凹槽声子阵列中金属立方体块的间隔。2.根据权利要求1所述的FBAR谐振器，其特征在于，所述衬底的材料为Si，所述衬底的厚度为350
‑
400nm，所述空隙的深度为30
‑
40nm。3.根据权利要求1所述的FB...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈小兵，刘绍侃，李强，
申请(专利权)人：北京中讯四方科技股份有限公司，
类型：新型
国别省市：