[发明专利]一种固态装配型薄膜体声波谐振器及其制作方法

说明书

本发明公开了一种固态装配型薄膜体声波谐振器及其制作方法。该制备方法包括以下步骤：在制备衬底上制作该声波谐振器的薄膜结构层；将制备衬底和其上制作的薄膜结构层一起，以该薄膜结构层的一面固定于支撑衬底上；将制备衬底去除，在薄膜结构层之上沉积顶电极并进行相应的刻蚀；最终形成依次层叠为支撑衬底、布拉格反射层、底电极、压电膜、顶电极和负载层的结构。采用该方法制备得到的固态装配型薄膜体声波谐振器，克服了常规工艺中无法制备出高质量单晶压电薄膜材料的限制，使该谐振器具备更好的性能。

技术领域

本发明涉及一种固态装配型薄膜体声波谐振器及其制作方法。

背景技术

薄膜体声波谐振器(Film Bulk Acoustic Resonator，简称“FBAR”)是一种新型滤波器，相对于声表面波滤波器它不仅体积小、功率容量大、可与CMOS工艺集成、工作频率高，而且它还拥有更好的带外抑制和插入损耗，在目前的5G通信中有很广的使用。

FBAR的三种主要结构为：空腔型、体硅刻蚀型和固态装配型(SMR)。固态装配型FBAR如图1所示，它是通过在硅衬底上生长了若干四分之一波长厚度的低、高声阻抗膜层，即布拉格反射层，高低声阻抗膜采用的是交替叠加的方式。大量的声波会在高低声阻抗膜的交界面上发生反射，且反射波因为高低声阻抗膜的厚度是声波波长的四分之一而产生相位叠加，多次反射叠加后会实现近似的全反射效果。层数越多反射系数越多，制得的器件品质因数(Q值)也越高。一般来讲，要达到较高的Q值需要5-7层反射层。通常情况下采用高阻抗材料钨(W)和低阻抗材料SiO₂或Mo作为布拉格反射层，这几种材料都是标准CMOS工艺常用材料，有很高的集成度。

固态装配型FBAR相对于另外两种结构的最大优势在于其结构的机械强度、牢固程度好。但是，目前固态型FBAR的制备工艺是在硅衬底上依次制备布拉格反射层、底电极、压电薄膜(通常为AlN薄膜)、顶电极。压电薄膜的C轴取向性直接决定了FBAR性能的好坏，而目前自下而上的制备工艺无法制备出高C轴择优取向的多晶甚至单晶压电薄膜，因此，目前固态装配型FBAR的性能还有很大的提高空间。

发明内容

基于此，本发明的目的在于克服现有技术的缺陷，提供一种基于单晶压电薄膜的固态装配型薄膜体声波谐振器制备方法，采用该制备方法，在制备过程中可实现单晶压电薄膜的制备，提高压电薄膜的压电效应，从而提高FBAR器件的性能。

为实现上述目的，本发明采取以下技术方案：

固态装配型薄膜体声波谐振器，它包括负载层、顶电极、压电膜、底电极、布拉格反射层、支撑衬底。顶电极、压电膜和底电极组成的压电振荡堆三明治结构，压电振荡堆在布拉格反射层之上，布拉格反射层在支撑衬底之上。

固态装配型薄膜体声波谐振器具体制备方法如下：

依次在制备衬底上外延生长单晶的压电膜，在压电膜表面沉积底电极，在底电极表面沉积由2组以上高声阻抗膜层和低声阻抗膜层交替组成的布拉格反射层，最后再沉积一层非金属薄膜，待用；

在支撑衬底上沉积非金属薄膜，待用；

通过非金属Si-Si或SiO2-SiO2键合的方式，将制备衬底上布拉格反射层的一面固定于支撑衬底上；

将制备衬底去除，并在剥离了制备衬底的压电膜表面生长顶电极、负载层，并通过光刻、刻蚀的方式获得顶电极图形、压电膜图形和负载层图形；

形成依次层叠为支撑衬底、布拉格反射层、底电极、压电膜、顶电极和负载层的结构。

本发明的效果：