[发明专利]一种硅背刻蚀FBAR谐振器及其制备方法

说明书

本发明提供一种硅背刻蚀FBAR谐振器及其制备方法，该谐振器按照从下向上的顺序依次包括硅衬底、支撑层和压电层；所述支撑层下方形成有空腔，并且所述支撑层部分暴露在所述空腔中，所述空腔的侧壁由所述硅衬底形成；所述支撑层和所述压电层之间设有下电极层，所述压电层上方设有上电极层；所述谐振器还包括上负载层和下负载层；所述上负载层和所述下负载层分别沿所述上电极层和所述下电极层边沿包围设置，且所述下负载层穿透所述支撑层延伸至所述空腔内；所述上负载层和所述下负载层呈上下对称分布。本发明通过采用对称型负载层设计可以减少压电层中横向模式的声波能耗，有效降低FBAR谐振器在谐振峰位置的寄生波形，有利于构建低插损的优质体声波滤波器。

技术领域

本发明涉及体声波谐振器技术领域，具体涉及一种硅背刻蚀FBAR谐振器及其制备方法。

背景技术

滤波器主要用于选择性的过滤特定频段的收发信号，降低干扰信号的影响。低频表面声波(SAW)滤波器以及大体积介质滤波器根本无法满足手机终端、微基站等对高频、微型的要求。薄膜体声波谐振器(FBAR)滤波器具有体积小、损耗低、可集成、高品质因数、高带外抑制、高工作频率和高功率承受能力等优点，是目前唯一可以满足5G高频需求又能满足射频前端模块化集成的5G射频滤波器。FBAR体声波滤波器是射频通信前端不可替代的核心元件，承担起主要的滤波、选频功能，是移动通信领域关键器件之一，也是业界普遍认可的最具有潜力的第三代半导体器件之一。

目前主流的空腔型FBAR谐振器存在以下缺陷：(1)寄生耦合现象比较严重，干扰正常的主谐振峰曲线。(2)由普通空腔型FBAR谐振器组成的滤波器带内插损严重，工艺器件结果与仿真不符合。

发明内容

针对现有技术存在的问题，本发明提供一种硅背刻蚀FBAR谐振器及其制备方法，解决了现有单晶薄膜体声波谐振器存在的寄生谐振、品质因数低、插入损耗大的问题。本发明的技术方案为：

第一方面，本发明提供一种硅背刻蚀FBAR谐振器，按照从下向上的顺序依次包括硅衬底、支撑层和压电层；所述支撑层下方形成有空腔，并且所述支撑层部分暴露在所述空腔中，所述空腔的侧壁由所述硅衬底形成；所述支撑层和所述压电层之间设有下电极层，所述压电层上方设有上电极层；

所述谐振器还包括上负载层和下负载层；所述上负载层和所述下负载层分别沿所述上电极层和所述下电极层边沿包围设置，且所述下负载层穿透所述支撑层延伸至所述空腔内；所述上负载层和所述下负载层呈上下对称分布。

进一步地，所述硅衬底厚度为575μm，截面呈倒直角梯形结构。

进一步地，所述支撑层为二氧化硅材质，厚度为2～3.5μm。

进一步地，所述压电层为AlN材质，厚度为500nm～4μm。

进一步地，所述上电极层和所述下电极层材质为Mo、Pt、Ti和Au中的任意一种，厚度为50nm～1μm。

进一步地，所述上负载层和所述下负载层材质为Mo、Pt、Ti和Au中的任意一种，厚度为50nm～2μm，宽度为50nm～10μm。

进一步地，所述上负载层和所述下负载层的数量均为1个或多个，呈多面体框架结构。

进一步地，当所述上负载层和所述下负载层的数量为多个时，多个所述多面体框架结构分别以一个包围一个的嵌套方式排布，相邻多面体框架结构间隔一定距离，最外层多面体框架结构分别沿所述上电极层和所述下电极层边沿包围设置，其它层多面体框架结构分别设置在所述上电极层和所述下电极层上。

进一步地，所述多面体框架结构为正五面体框架结构。

第二方面，本发明提供一种硅背刻蚀FBAR谐振器的制备方法，包括以下步骤：

步骤S1，在硅衬底上沉积支撑层；