[发明专利]一种声波谐振器及其制备方法

说明书

本发明涉及一种声波谐振器及其制备方法，方法包括：提供多孔硅衬底，在多孔硅衬底的上层沉积Ta₂O₅介质层；对Ta₂O₅介质层进行平坦化处理，以及在Ta₂O₅介质层的目标区域注入离子；提供压电层，对压电层和/或Ta₂O₅介质层进行金属化后键合，形成键合结构；减薄压电层，在第一电极层的上层形成压电薄膜层；加热键合结构，将Ta₂O₅介质层的目标区域变成空腔；在压电薄膜层的上层沉积第二电极层，完成声波谐振器的制备。本发明提供了一种在压电薄膜下形成空腔的简单方法，用于薄膜体声波谐振器及兰姆波谐振器的制备，且降低了这两种谐振器的制备成本和工艺难度。

技术领域

本发明涉及谐振器领域，尤其涉及一种声波谐振器及其制备方法。

背景技术

声学谐振器被广泛用于传感器、通讯滤波器的制备。随着通信向高频方向发展，频率更高，带宽更大的滤波器的制备将受到广泛关注。传统通信中常用的声表面波滤波器，由于其谐振频率的提高受制于声表面波较低的波速和叉指电极的尺寸不可能无限制缩短，因此其最高频率受到了限制，高频声表面波谐振器设计困难，造价昂贵。因此，在高频滤波器应用中，薄膜体声波谐振器(FBAR)受到了广泛关注。在薄膜体声波谐振器中，为使体声波在压电层中形成谐振，需要在薄膜层下面形成空腔或制备声学布拉格反射层以使声波不向衬底传输泄漏，而在压电层内形成谐振，空腔结构的制备增加了薄膜体声波谐振器的制备难度，从而使得薄膜体声波谐振器的制备成本高昂。

另外，近几年出现的兰姆波谐振器，利用压电薄板中具有较高声速和较大机电耦合系数的板波模式，可制备高频大带宽的声学滤波器，因此受到了广泛关注。该方法可将体声波谐振器与声表面波谐振器的优点合二为一，可像声表面波谐振器那样，利用叉指电极定义谐振频率，同时具有体声波谐振器的高频特性。但该方法除了需要定义叉指电极外，也需像体声波谐振器那样，在压电薄膜下形成空腔结构，因此制备工艺更加复杂，在一定程度上限制了其实用化。

现有的在压电薄膜下方形成空腔结构的方法是在压电薄膜下预先设置牺牲层，然后在器件制备完成后，开孔腐蚀掉牺牲层，这种方法较为复杂。工艺难度较高。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种在压电薄膜下形成空腔的简单方法，可用于薄膜体声波谐振器及兰姆波谐振器的制备，降低这两种谐振器的制备成本。

为解决上述技术问题，本发明公开了一种声波谐振器及其制备方法。具体技术如下所述：

第一方面，本发明公开了一种声波谐振器的制备方法，所述方法包括：

提供多孔硅衬底，在所述多孔硅衬底的上层沉积Ta₂O₅介质层；

对所述Ta₂O₅介质层进行平坦化处理，以及在所述Ta₂O₅介质层的目标区域注入离子；

提供压电层，对所述压电层和/或所述Ta₂O₅介质层进行金属化后键合，形成自下而上的Ta₂O₅介质层-第一电极层-压电层的键合结构；

减薄所述压电层，在所述第一电极层的上层形成压电薄膜层；

加热所述键合结构，将所述Ta₂O₅介质层的目标区域变成空腔；

在所述压电薄膜层的上层沉积第二电极层，完成声波谐振器的制备。

进一步地，所述在所述Ta₂O₅介质层的目标区域注入离子包括：