[发明专利]薄膜体声波谐振器及其制备方法

说明书

本发明公开了一种薄膜体声波谐振器及其制备方法，是一种可以减小横向振动模式的薄膜体声波谐振器的新型结构。随着5G时代的到来，针对滤波器的性能要求越来越高，而声表面波(SAW)滤波器受其声波传播原理的限制，无法满足无线通信更高频段的应用。传统薄膜体声波谐振器(FBAR)，通常由上电极、压电材料、下电极三层结构所组成。但这一结构通常会伴随着横向振动模式，影响了谐振器的使用性能。本发明薄膜体声波谐振器的新型结构，包括上电极、压电层、下电极、第一反射层、第二反射层和第三反射层；本发明通过改善压电层以上的结构，在上电极周围增加反射层，更好地反射声波，抑制横向振动模式，提高FBAR器件的Q值。

技术领域

本发明涉及体声波谐振器领域，具体涉及一种薄膜体声波谐振器及其制备方法。

背景技术

随着5G时代的到来，无线电通信对滤波器的要求越来越高，以往的声表面波滤波器受制于其频率以及功率的限制，将越来越难以满足实际使用过程中的要求；体声波滤波器(BAW)相对于声表面波(SAW)滤波器而言，可以提供更好的隔离特性、更低的插入损耗、更陡峭的曲线以及高Q值。

传统的薄膜体声波谐振器的结构由顶电极、压电材料、底电极三层结构组成，根据压电效应，在顶电极、底电极施加电压时，谐振器能够将电能转化为机械能，激发出厚度延展模式，但是同时也会激发出一些横向振动模式(“寄生模式”)，这些横向寄生模式会影响谐振器的使用性能。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明的目的是提供一种薄膜体声波谐振器的结构及其制备方法，来改善现有技术当中存在的横向振动模式的问题。

为实现上述目的，本发明解决该技术问题所提出的技术方案是：

第一方面，本发明提供一种薄膜体声波谐振器，包括上电极、压电层、下电极、第一反射层、第二反射层和第三反射层；

其中，第一反射层、第二反射层和第三反射层和上电极均处于压电材料上方；采用相同结构或者不同结构；上电极、第一反射层、第二反射层、第三反射层依次从内到外嵌套，共同组成压电材料顶部以上的复合结构；上电极、第一反射层、第二反射层、第三反射层相互独立，交替分布，上电极与第一反射层呈不对称嵌套，第一反射层相对于上电极呈不平行多边形；第二反射层相对于第一反射层呈不平行多边形，第三反射层相对于第二反射层呈不平行多边形；

作为优选方案，所述上电极为多边形结构；所述压电层压电材料为多边形结构；所述下电极为多边形结构；所述第一反射层为任意的多边形结构；所述第二反射层为任意的多边形结构；所述第三反射层为任意的多边形结构。

进一步地，所述的上电极、第一反射层、第二反射层、第三反射层的材料相同，均为钼；

更进一步地，压电层为具有压电效应的薄膜材料，包括氮化铝、氧化锌、铌酸锂。

更进一步地，上电极和下电极均为钼。

第二方面，本发明提供一种薄膜体声波谐振器的制备方法，包括如下步骤：

(1)选用硅片作为外延衬底，并沉积一层Si₃N₄，在Si₃N₄上旋涂一层光刻胶，采用刻蚀法刻蚀一凹槽作为空气层；

(2)在所述的空气层以及两侧的Si₃N₄上沉积一层SiO₂，并刻蚀掉除空气层以外的SiO₂；

(3)在所述的Si₃N₄以及SiO₂表面沉积一层金属Mo，作为底电极；

(4)在所述的底电极表面沉积一层压电材料；

(5)在所述的压电材料表面沉积一层SiO₂并刻蚀；