[实用新型]硅基压电薄膜体声波谐振器

说明书

本实用新型提供了一种硅基压电薄膜体声波谐振器，包括：电极、氮化铝压电薄膜层(3)以及绝缘体上硅(SOI)；所述电极包括：顶电极(1)；所述氮化铝压电薄膜层(3)以及绝缘体上硅(SOI)设置于顶电极(1)的下方；所述绝缘体上硅包括：单晶硅顶层(4)、绝缘二氧化硅中间层(5)、硅衬底层；所述硅衬底层的厚度大于设定阈值；所述绝缘二氧化硅中间层(5)的厚度小于设定阈值；所述单晶硅顶层(4)的厚度大于绝缘二氧化硅中间层(5)；所述单晶硅顶层(4)的厚度小于硅衬底层；本专利所提出的硅基压电薄膜结构结合了上述两类谐振器的优点，从而方便设计出同时具有高Q值和低动生阻抗的谐振器。

技术领域

本实用新型涉及谐振器技术领域，具体地，涉及硅基压电薄膜体声波谐振器。

背景技术

随着5G通信系统的迅速发展，基于微机电系统的谐振器因其体积小、兼容性高等优点已然成为最具潜力的器件之一。该谐振器主要分为两种，一种是电容式谐振器。

专利文献CN106992768A公开了一种多对驱动感应电极的电容式MEMS谐振器；专利文献CN111010138A提出了一种高Q值体声波谐振器。现有技术的不足之处是：常规的电容式谐振器动生阻抗太高，压电式谐振器Q值又较低，而本专利所提出的硅基压电薄膜式谐振器，在保证低动生阻抗的同时可以极大的提高谐振器的Q值；常规的震荡堆悬置型谐振器的机械强度和温度稳定性较差，而本专利所提出的谐振器在震荡堆下放置有硅和二氧化硅层，可以有效的帮助提高谐振器的机械强度和温度稳定性；常规的谐振器顶电极形状单一、适用性不广，而本专利提出了三种基础的顶电极形状，可以有效的激励起lamb波谐振，为不同实用环境提供了多种选择；常规的谐振器加工工艺复杂，难度较高，而本专利针对所提出谐振器提供了一套加工方法，可以简化加工工艺，获得高质量的谐振器。

实用新型内容

针对现有技术中的缺陷，本实用新型的目的是提供一种硅基压电薄膜体声波谐振器及制备方法。

根据本实用新型提供的一种硅基压电薄膜体声波谐振器，包括：电极、氮化铝压电薄膜层3以及绝缘体上硅SOI；所述电极包括：顶电极1；所述氮化铝压电薄膜层3以及绝缘体上硅SOI设置于顶电极1的下方；所述绝缘体上硅包括：单晶硅顶层4、绝缘二氧化硅中间层5、硅衬底层；所述硅衬底层的厚度大于设定阈值；所述绝缘二氧化硅中间层5的厚度小于设定阈值；所述单晶硅顶层4的厚度大于绝缘二氧化硅中间层5；所述单晶硅顶层4的厚度小于硅衬底层；

优选地，所述电极还包括：底电极2；所述底电极2设置于顶电极1的下方；所述底电极采用电性浮接；所述底电极接地。

优选地，所述电极采用以下电极材料：-铂Pt；-铝Al；-钼Mo；-金Au；-银Ag；-钌Ru；所述压电薄膜层采用以下任意一种材料：-氮化铝AlN；-掺钪氮化铝AlScN；-氧化锌ZnO；-锆钛酸铅PzT。

当顶电极被施加信号时，氮化铝压电薄膜层中会被激励起lamb波谐振模式，从而得到高Q值和低动生阻抗的谐振器。

谐振器的底部二氧化硅层还可以一定程度上的补偿压电薄膜层的频率温度系数，从而减小谐振频率因温度变化而产生的漂移，提高其温度稳定性。

优选地，所述顶电极1采用以下任意一种结构：-环状结构；-同心圆环结构；-叉指状电极。

优选地，还包括：焊盘；所述顶电极1采用的环状结构被均等的分为四个部分，其中相对的四分之一部分相互连接并连接到一侧的焊盘上。

在这种结构下，施加在两个相邻四分之一部分的电信号将会有相反的相位，从而在氮化铝薄膜层中很好的激励起lamb波谐振。

优选地，还包括：焊盘；所述顶电极1采用的同心圆环结构的中心的圆盘状电极与一端的焊盘相连；所述顶电极1采用的同心圆环结构中心的圆盘状电极外围环绕的圆环与另一端的焊盘相连。当在两端焊盘施加存在电势差的信号时，产生的电场可以在氮化铝薄膜层中激励起lamb波谐振。