【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及半导体，具体涉及一种氧化镓体声波谐振器及其制备方法。
技术介绍
1、压电谐振器的工作原理是由射频电信号通过电极在压电材料内激励起声波振荡从而实现特定频率和波长的谐振。压电谐振器被广泛应用于构建射频滤波器，是射频通信领域的重要元器件之一；此外，压电谐振器还可被用于实现温度、化学传感器。随着压电材料技术的发展，压电谐振器的发展趋势是高频率、低功耗、微型化、集成化等。相比传统陶瓷滤波器，基于压电薄膜材料的射频滤波器更具有集成化优势，在5g移动通讯中具有极其重要的应用价值，市场前景广阔。
2、氧化镓(ga2o3)具有超宽禁带宽度，临界击穿电场高、绝缘性好，适合用于制备半导体功率开关器件和射频器件；氧化镓具有β、ε、α、γ、δ五种相，近年来研究表明ε相氧化镓具有压电系数高的特点，而高压电系数可以提升压电谐振器的机电耦合系数，从而制备出宽带宽射频滤波器。因此，ε-ga2o3适合用于制备高q值、高机电耦合系数的谐振器，在射频领域具有良好的应用前景。但作为一种新型材料，目前ε-ga2o3材料的生长仍面临各方面的难题，进一步导致ε-ga2o3压电谐振器制备难度大。
3、专利技术专利cn101997512a中，提出在具有声波反射功能的介质材料上生长压电薄膜，亦即所谓的固态装配结构谐振器(smr)，从而提升谐振器q值。高性能体声波谐振器往往需要采用类似的介质层，以提升谐振器的工作性能。但现阶段高结晶质量、高晶向一致性的ε-ga2o3薄膜制备难度大，难以生长在常用的介质材料上，而只能生长在少数特定种类(如aln、蓝
技术实现思路
1、为了克服上述现有技术的不足，本专利技术提出了一种氧化镓体声波谐振器及其制备方法，实现在介质层等功能层上的高质量ε-ga2o3薄膜生长，有利于制备高性能体声波谐振器。
2、为了实现上述目的，本专利技术所采用的技术方案是：
3、本专利技术第一方面提供了一种氧化镓体声波谐振器，所述氧化镓体声波谐振器包括由下至上依次设置的：
4、支撑层；
5、周期性叠层，所述周期性叠层由1-5对低声阻层和高声阻层重复堆叠而成；
6、下电极层，所述下电极层中分布有穿洞，穿洞贯通下电极和周期性叠层暴露出支撑层；
7、氧化镓压电层，所述氧化镓压电层从穿洞区域的支撑层开始生长，先向上生长通过整个穿洞，再侧向生长直到覆盖整个下电极层上表面；
8、上电极层。
9、本专利技术中的穿洞可以是贯通下电极层和周期性叠层，然后暴露出支撑层上表面；也可以是贯通下电极层和周期性叠层，并继续向下，开孔深入到支撑层中，但没有贯通支撑层。
10、本专利技术周期性叠层从下自上可以是低声阻层、高声阻层为一对然后重复堆叠，也可以是从下自上高声阻层、低声阻层为一对然后重复堆叠。
11、优选地，所述支撑层包括蓝宝石(0001)、4h碳化硅(001)、6h碳化硅(0001)衬底中的任一种。
12、优选地，所述低声阻层所用的低声阻材料包括氧化硅、氮化硅、氮氧化硅中的至少一种。
13、优选地，所述低声阻层厚度为氧化镓体声波谐振器谐振频率对应波长的20％-30％。
14、优选地，所述高声阻层所用的高声阻材料包括氮化铝、氮化镓、碳化硅、金刚石、钨、钌、钼、铂、铬、金中的至少一种。
15、优选地，所述高声阻层厚度为氧化镓体声波谐振器谐振频率对应波长的20％-30％。
16、优选地，所述穿洞的平均横向面积≤氧化镓体声波谐振器横向面积的5％。
17、优选地，所述穿洞间的平均间距≥氧化镓体声波谐振器横向尺寸的50％。
18、优选地，所述穿洞的形状包括圆形、长方形、三角形、六边形中的至少一种；本专利技术中并不限于穿洞的具体形状，采用常规的规则图形即可。
19、优选地，所述氧化镓压电层的厚度为200-6000nm。
20、本专利技术第二方面提供了一种所述的氧化镓体声波谐振器的制备方法，包括以下步骤：
21、在支撑层上交替沉积低声阻层和高声阻层形成周期性叠层；在周期性叠层上沉积下电极层；在下电极层上表面开孔形成穿洞，穿洞贯通下电极和周期性叠层暴露出支撑层，从暴露出的支撑层经穿洞开始向上生长氧化镓，再侧向生长直到覆盖整个下电极层形成氧化镓压电层；在氧化镓压电层上沉积上电极层。
22、优选地，所述制备方法中开孔具体步骤为：通过涂胶、光刻、显影，在下电极上形成周期或非周期分布图案，显影后图案底部暴露出下电极，通过干法刻蚀，沿光刻后形成的图案，刻蚀形成穿洞。
23、优选地，所述制备方法中，交替沉积低声阻层和高声阻层采用磁控溅射的方法，设置背景气压≤2mpa，溅射功率为50-200w。
24、优选地，所述制备方法中，沉积下电极层采用热蒸发法或磁控溅射法。
25、优选地，所述制备方法中，可以采用cvd沉积氧化镓，也可以采用mocvd沉积氧化镓；当采用cvd沉积氧化镓时，生长温度为550-650℃；当采用mocvd沉积氧化镓时，生长温度为500-600℃。
26、优选地，所述制备方法中，沉积上电极层采用热蒸发法或磁控溅射法。
27、本专利技术第三方面提供了一种所述的氧化镓体声波谐振器的制备方法，包括以下步骤：
28、通过涂胶、光刻、显影，在支撑层上形成光刻胶柱，然后交替沉积低声阻层和高声阻层形成周期性叠层；在周期性叠层上沉积下电极层；移出光刻胶柱形成穿洞；从暴露的穿洞底部开始向上生长氧化镓，再侧向生长直到覆盖整个下电极层形成氧化镓压电层；在氧化镓压电层上沉积上电极层。
29、优选地，所述制备方法中，所述光刻胶柱的高度大于周期性叠层和下电极层厚度总和。
30、与现有技术相比，本专利技术的有益效果是：
31、本专利技术提出了一种基于ε-ga2o3的体声波谐振器结构。利用穿通型下电极结合薄膜横向生长的方法，优点在于：(1)顺利实现了在介质层上直接生长高质量ε-ga2o3压电层；(2)在体声波谐振器中引入了反射结构，提升谐振器性能；(3)由于下电极有穿洞，而上电极无穿洞，因此可以形成上下电极的非对称性。
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1.一种氧化镓体声波谐振器，其特征在于，所述氧化镓体声波谐振器包括由下至上依次设置的：
2.根据权利要求1所述的氧化镓体声波谐振器，其特征在于，所述支撑层包括蓝宝石(0001)、4H碳化硅(001)、6H碳化硅(0001)衬底中的任一种。
3.根据权利要求1所述的氧化镓体声波谐振器，其特征在于，所述低声阻层所用的低声阻材料包括氧化硅、氮化硅、氮氧化硅中的至少一种。
4.根据权利要求3所述的氧化镓体声波谐振器，其特征在于，所述低声阻层厚度为氧化镓体声波谐振器谐振频率对应波长的20％-30％。
5.根据权利要求1所述的氧化镓体声波谐振器，其特征在于，所述高声阻层所用的高声阻材料包括氮化铝、氮化镓、碳化硅、金刚石、钨、钌、钼、铂、铬、金中的至少一种。
6.根据权利要求5所述的氧化镓体声波谐振器，其特征在于，所述高声阻层厚度为氧化镓体声波谐振器谐振频率对应波长的20％-30％。
7.根据权利要求1所述的氧化镓体声波谐振器，其特征在于，所述穿洞的平均横向面积≤氧化镓体声波谐振器横向面积的5％。
8.根据权利
9.一种权利要求1-8任一项所述的氧化镓体声波谐振器的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
10.一种权利要求1-8任一项所述的氧化镓体声波谐振器的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：通过涂胶、光刻、显影，在支撑层上形成光刻胶柱，然后交替沉积低声阻层和高声阻层形成周期性叠层；在周期性叠层上沉积下电极层；移出光刻胶柱形成穿洞；从暴露的穿洞底部开始向上生长氧化镓，再侧向生长直到覆盖整个下电极层形成氧化镓压电层；在氧化镓压电层上沉积上电极层。
...【技术特征摘要】
1.一种氧化镓体声波谐振器，其特征在于，所述氧化镓体声波谐振器包括由下至上依次设置的：
2.根据权利要求1所述的氧化镓体声波谐振器，其特征在于，所述支撑层包括蓝宝石(0001)、4h碳化硅(001)、6h碳化硅(0001)衬底中的任一种。
3.根据权利要求1所述的氧化镓体声波谐振器，其特征在于，所述低声阻层所用的低声阻材料包括氧化硅、氮化硅、氮氧化硅中的至少一种。
4.根据权利要求3所述的氧化镓体声波谐振器，其特征在于，所述低声阻层厚度为氧化镓体声波谐振器谐振频率对应波长的20％-30％。
5.根据权利要求1所述的氧化镓体声波谐振器，其特征在于，所述高声阻层所用的高声阻材料包括氮化铝、氮化镓、碳化硅、金刚石、钨、钌、钼、铂、铬、金中的至少一种。
6.根据权利要求5所述的氧化镓体声波谐振器，其特征在于，所述高声阻层...
【专利技术属性】
技术研发人员：王孟源，
申请(专利权)人：福建晶旭半导体科技有限公司，
类型：发明
国别省市：
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