[发明专利]一种薄膜体声波谐振器及其制备方法

权利要求书

1.一种薄膜体声波谐振器，其特征在于，所述薄膜体声波谐振器包括从下至上依次分布的转移衬底、键合层、填平层、底电极、压电薄膜和顶电极；所述顶电极包括从下至上依次分布的顶电极第一层、顶电极第二层和顶电极第三层；

所述压电薄膜位于底电极与顶电极第一层之间，使得顶电极第一层、压电薄膜和底电极之间形成三明治结构，同时顶电极第一层与底电极上下相对设置；

所述转移衬底包括位于转移衬底中部的凹槽和围绕于凹槽设置的环状突起；所述键合层位于所述环状突起的上方；所述填平层设于键合层上方，并环绕所述底电极进行设置，使得底电极、键合层与转移衬底之间形成空气腔；当薄膜声波谐振器的顶电极通电后，压电薄膜产生形变并激励出体声波，并且当所述体声波传输到压电薄膜与底电极之间时，由于空气腔的存在，所述体声波在底电极的表面发生全反射，并被限制在顶电极第一层与底电极之间；

通过所述顶电极第二层的电磁感应效应优化所述薄膜声波谐振器的串联谐振点，使得串联谐振点处的波纹平滑、杂波得到抑制；通过所述顶电极第三层的电磁感应效用优化所述薄膜声波谐振器的并联谐振点，使得并联谐振点处的波纹平滑、杂波得到抑制。

2.根据权利要求1所述的薄膜体声波谐振器，其特征在于，所述转移衬底由单晶高阻硅组成；所述键合层由二氧化硅组成。

3.根据权利要求1所述的薄膜体声波谐振器，其特征在于，所述转移衬底的凹槽的深度为500nm～3um；所述键合层的厚度为400nm～5um；所述空气腔的深度为900nm～8um。

4.根据权利要求1所述的薄膜体声波谐振器，其特征在于，所述压电薄膜由AIN、ZNO和PZT中的一种或多种组成；压电薄膜的厚度为200nm～3um。

5.根据权利要求1所述的薄膜体声波谐振器，其特征在于，底电极和顶电极均为金属电极；所述金属电极由Pt、Mo、W、Ti和Au中的一种或多种组成；底电极的厚度为50nm～500nm。

6.根据权利要求1所述的薄膜体声波谐振器，其特征在于，顶电极第一层的厚度为50nm～500nm、顶电极第二层的厚度为150nm～400nm、顶电极第三层的厚度为150nm～400nm。

7.一种如权利要求1-6中任一项所述的薄膜体声波谐振器的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括：

步骤(1)选用一单晶硅片作为外延衬底，并在所述外延衬底上生长一层压电薄膜；

步骤(2)在所述压电薄膜的第一表面上生长底电极，并通过蚀刻法获取底电极的形状；

步骤(3)在所述压电薄膜的第一表面以及底电极上生长一层二氧化硅，作为填平层，并采用蚀刻法除去覆盖在底电极上的部分，同时保证填平层与底电极的厚度相同，生成第一晶圆；

步骤(4)选一转移衬底并在所述转移衬底的中部蚀刻一凹槽，使得转移衬底的周缘形成环状突起，并在所述环状突起上生长一层二氧化硅作为键合层，同时在所述键合层的表面做活化处理，生成第二晶圆；

步骤(5)将第二晶圆的键合层和第一晶圆的填平层对准进行键合，使得第一晶圆固定于第二晶圆的上方固定，并使得所述压电薄膜实现转移，使得键合层、底电极、转移衬底之间形成空气腔；

步骤(6)将所述外延衬底与所述压电薄膜分离；

步骤(7)在所述压电薄膜的第二表面上依次沉积顶电极第一层、顶电极第二层、顶电极第三层，并使得顶电极第一层与底电极上下相对设置；同时保证顶电极第一层、压电薄膜和底电极形成三明治结构。

8.根据权利要求7所述的薄膜体体声波谐振器的制备方法，其特征在于，所述步骤(1)包括通过物理气相沉积、金属有机物化学气相沉积、脉冲激光沉积中的任意一种方法在外延衬底上生成一层压电薄膜。

9.根据权利要求7所述的薄膜体体声波谐振器的制备方法，其特征在于，所述步骤(4)包括：通过将转移衬底置于感应耦合等离子体刻蚀机设备中进行刻蚀而形成凹槽；以及通过将转移衬底置于感应耦合等离子体刻蚀机射中对键合层进行表面活化处理。

10.根据权利要求7所述的薄膜体声体波谐振器的制备方法，其特征在于，所述步骤(6)包括：通过机械减薄工艺、化学抛光工艺和化学腐蚀工艺中的任意一种或多种方法将外延衬底与压电薄膜分离。