[发明专利]一种薄膜体声波谐振器及其制备方法

说明书

本发明涉及薄膜体声波谐振器技术领域，具体涉及一种薄膜体声波谐振器及其制备方法。本发明将薄膜体声波谐振器设置在绝缘层上，降低了器件对衬底层的高阻特性要求，提高了薄膜体声波谐振器的电绝缘特性，减少了射频信号损失；本发明第二电极上的悬臂梁结构、悬空梁结构和高低跨梁结构与压电层之间存在空气间隙，能够有效反射回薄膜体产生的声波信号，减少声波信号的衰减；另外本发明还在第一电极和第二电极的一侧分别设置了具有压应力特性的第一温度补偿层和第二温度补偿层，来平衡压电薄膜在温度差异变化中因应力而产生的畸变，进行温度补偿，以此来提高薄膜体声波谐振器的频率稳定性，从而提高了薄膜体声波谐振器在不同应用场景的可靠性。

技术领域

本发明涉及薄膜体声波谐振器技术领域，具体涉及一种薄膜体声波谐振器及其制备方法。

背景技术

薄膜体声波谐振器(Film Bulk Acoustic Resonator，FBAR)，是一种压电声学被动器件,现在正迅猛地应用于通信领域和传感领域。在通信领域的电磁波滤波，收发特定频率的电磁波信号；在传感测控领域,更是广泛的用于能量收集：加速度和惯性检测,温度检测,紫外线检测等等领域。

薄膜体声波谐振器，一般制作在能进行工业生产的半导体(例如硅/碳化硅/氮化镓等)衬底基片上，主要由声波反射结构/金属下电极/压电薄膜/金属上电极/以及与外界互联的引出电连接线构成。在压电薄膜两端施加周期性的交变电场，压电薄膜产生形变从而产生声波，该声波在压电薄膜的纵向传播时，在特定频率下，会产生驻波共振，此时，压电薄膜的厚度为此压电薄膜内声波波长的一半。这样，压电薄膜就会表现出如同石英晶体谐振器一样的电学谐振特性，可以用来制作电磁波谐振器和滤波器，广泛应用于通信和传感领域。

薄膜体声波谐振器的性能决定了其应用场景(例如电压等级、环境温差等)的可靠性，而其性能主要由其结构设计和制备材料的特性来决定。

因此，如何提高薄膜体声波谐振器在不同应用场景的可靠性，是目前亟需解决的技术问题。

发明内容

本发明的目的是提供一种薄膜体声波谐振器及其制备方法，以提高薄膜体声波谐振器在不同应用场景的可靠性。

为实现上述目的，本发明实施例提供了以下方案：

第一方面，本发明实施例提供一种薄膜体声波谐振器，包括：衬底层、绝缘层、第一温度补偿层、第一电极、压电层、第二电极和第二温度补偿层；

所述衬底层、所述绝缘层、所述第一温度补偿层、所述第一电极、所述压电层、所述第二电极和所述第二温度补偿层沿第一方向叠放设置；

所述第二电极包括若干个侧面；其中，至少一个侧面包括悬臂梁结构、悬空梁结构和高低跨梁结构；

所述悬臂梁结构、所述悬空梁结构和所述高低跨梁结构均与所述压电层之间设有间隙；

所述绝缘层上设有沿第二方向凹陷的凹陷区域；其中，所述第二方向与所述第一方向反向平行。

在一种可能的实施例中，所述悬臂梁结构和所述高低跨梁结构分别位于所述压电层的两侧；所述悬空梁结构位于所述悬臂梁结构和所述高低跨梁结构之间。

在一种可能的实施例中，所述凹陷区域的水平位置位于所述压电层和所述第一电极在第三方向上的重叠区域内；其中，所述第三方向与所述第一方向垂直。

在一种可能的实施例中，所述第一温度补偿层包括沿所述第一方向叠放设置的第一子层和第二子层；

所述第二温度补偿层包括沿所述第一方向叠放设置的第三子层和第四子层；

所述第一子层的组成材料、所述第二子层的组成材料、所述第三子层的组成材料和所述第四子层的组成材料均包括二氧化硅、氮氧化硅和氮化硅中的一种或多种。