[发明专利]单层电极薄膜体声波谐振器结构及其制造方法

说明书

技术领域

本发明属于谐振器器件技术领域，特别涉及单层电极薄膜体声波谐振器结构 及其制造方法。

背景技术

随着无线通信技术的发展，人们越来越关注射频频段内的通信应用，因此对 在射频频段工作的谐振器和具有该谐振器的滤波器的要求越来越高。性能高，微 型化，易于与标准集成电路工艺兼容的谐振器受到广泛关注。薄膜体声波谐振器 (FBAR)相比较介质滤波器和声表面波(SAW)滤波器等具有频率高、体积小、 性能优良、效率高等优点，并且与半导体工艺兼容，容易构成射频系统前端滤波 器，实现射频系统的微型化，集成化。薄膜体声波谐振器(FBAR)因其广阔的 应用前景而越来越受到人们的关注。

目前，一种典型的薄膜体声波谐振器(FBAR)结构如图1所示，图1为日 本富士通公司在中国申请的200710198855.X号专利中公开的一种典型的薄膜体 声波谐振器(FBAR)剖视图，其气隙通过凹槽刻蚀工艺形成在衬底里；图2为 200710198855.X号专利中公布的另外一种典型的薄膜体声波谐振器(FBAR)剖 视图，其气隙形成在衬底和压电薄膜之间。

从目前文献来看，薄膜体声波谐振器(FBAR)的工作区都是由下电极，压 电薄膜和上电极组成的三明治压电堆结构以及声波反射层构成。制备三层材料所 需工艺复杂，成本较高。因此，发明更加简单的薄膜体声波谐振器(FBAR)结 构，并且能够保持或者增强原有薄膜体声波谐振器(FBAR)结构的众多优点是 降低其成本的关键技术，也是薄膜体声波谐振器(FBAR)技术发展的必然趋势。

发明内容

本发明提出了一种单层电极薄膜体声波谐振器结构，其特征在于，在衬底上 制作压电薄膜，声波反射层形成在衬底里或衬底与压电薄膜之间；两个单独的电 极组成的单层电极经过刻蚀形成在压电薄膜上。

本发明还提出了一种所述单层电极薄膜体声波谐振器结构的制造方法，其特 征在于，包括以下步骤：

(1)制备衬底；

(2)制备声波反射层：所述声波反射层的结构为布拉格反射结构或气隙结 构；其中，布拉格反射结构形成在衬底之上、压电薄膜之下，气隙结构是指通过 半导体微加工工艺和牺牲层技术形成的衬底里的气隙或衬底与压电薄膜之间的 气隙；

(3)制备压电薄膜：将压电薄膜制作在布拉格反射结构之上，或将压电薄 膜制作在内有气隙结构的衬底之上，或将压电薄膜制作在形成于衬底与所述压电 薄膜之间的气隙结构之上；

(4)电极制备：在压电薄膜上溅射一层金属，经过刻蚀得到所需的一对单 独的单层电极，电级的形状包括叉指式、长条式、多边形、圆形电极结构。

所述衬底包括半导体单晶硅、二氧化硅、多晶硅、非晶硅、砷化镓、有机玻 璃，或者为带抛光钝化层的管芯且管芯和所述薄膜体声波谐振器之间采用通孔技 术实现垂直互联。

所述电极采用的金属材料包括铜、铝、钨、铂、钽、钌、钼以及上述材料组 成的堆叠结构。

本发明的有益效果为：所述单层电极薄膜体声波谐振器结构可以和现有超大 规模集成电路工艺兼容，易于芯片级的集成和大规模生产；相比较现有的薄膜体 声波谐振器(FBAR)结构，只使用单层电极，结构简单，使得制备工艺简单， 成本降低，并且能够保持甚至加强现有薄膜体声波谐振器(FBAR)结构的众多 优点。

附图说明

图1是现有的一种薄膜体声波谐振器(FBAR)结构的剖视图；

图2是现有的另一种薄膜体声波谐振器(FBAR)结构的剖视图；

图3是硅衬底单层电极结构剪切模式的薄膜体声波谐振器(FBAR)结构俯 视示意图；

图4是图3所示薄膜体声波谐振器(FBAR)结构的剖面示意图；

图5是管芯及上面钝化层作为衬底材料形成的单层电极结构剪切模式薄膜体 声波谐振器(FBAR)结构俯视示意图；

图6是图5所示薄膜体声波谐振器(FBAR)结构的剖面示意图；

图7是单层叉指电极薄膜体声波谐振器(FBAR)结构俯视示意图；

图中标号：

1-衬底；2-声波反射层；3-压电薄膜；4-第一电极；5-第二电极；6-牺牲层； 7-第一通孔；8-第二通孔；9-含有管芯的硅片；10-钝化层。

具体实施方式