[发明专利]RFMEMS滤波器及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种无线通信射频前端器件，特别是一种RF MEMS滤波器。

背景技术

随着无线通讯应用的发展，人们对于数据传输速度的要求越来越高。在移动通信领域，第一代是模拟技术，第二代实现了数字化语音通信，第三代 (3G)以多媒体通信为特征，第四代(4G)将通信速率提高到1Gbps、时延减小到10ms，第五代(5G)是4G之后的新一代移动通信技术，虽然5G的技术规范与标准还没有完全明确，但与3G、4G相比，其网络传输速率和网络容量将大幅提升。如果说从1G到4G主要解决的是人与人之间的沟通，5G将解决人与人之外的人与物、物与物之间的沟通，即万物互联，实现“信息随心至，万物触手及”的愿景。

与数据率上升相对应的是频谱资源的高利用率以及通讯协议的复杂化。由于频谱有限，为了满足数据率的需求，必须充分利用频谱；同时为了满足数据率的需求，从4G开始还使用了载波聚合技术，使得一台设备可以同时利用不同的载波频谱传输数据。另一方面，为了在有限的带宽内支持足够的数据传输率，通信协议变得越来越复杂，因此对射频系统的各种性能也提出了严格的需求。

在射频前端模块中，射频滤波器起着至关重要的作用。它可以将带外干扰和噪声滤除以满足射频系统和通讯协议对于信噪比的需求。随着通信协议越来越复杂，对频带内外的要求也越来越高，使得滤波器的设计越来越有挑战。另外，随着手机需要支持的频带数目不断上升，每一款手机中需要用到的滤波器数量也在不断上升。

目前射频滤波器最主流的实现方式是声表面波滤波器和基于薄膜体声波谐振器技术的滤波器。薄膜体声波谐振器主要用于高频(比如大于2.5GHz的频段)，制造工艺比较复杂，成本较高。而声表面波滤波器主要用于中低频(比如小于2.5GHz的频段)，制造工艺相对比较简单，成本相比于薄膜体声波谐振器要低很多，比较容易受市场接受。

在传统结构和制备方式中，主要将金属叉指结构制备在压电基板上，比如石英、铌酸锂、钛酸钡等压电基板。但受限于上述基板的材料性能，为了获得较高的频率，要求的线宽越来越小，大大增加了光刻工艺的难度，降低了成品的良率，并且影响了SAW的应用范围。

发明内容

为了降低现有工艺技术中对光刻工艺的高要求，同时调节SAW器件的机电耦合性能，本发明设计了具有双压电层的RF MEMS滤波器。

具体地，本发明的技术方案如下：

一种RF MEMS滤波器，其特征在于，包括：

第一压电层；

沉积在所述第一压电层上的金属电极；

填充于所述金属电极之间的介质层；以及

沉积于所述金属电极和所述介质层上的第二压电层。

优选地，还包括位于所述第二压电层上的温度补偿层。

优选地，所述金属电极的材料为钨、银、锆、钼、铂白金、钌、铱、钛钨、铜、钛、铬、铪、铝之一或者组合。

优选地，填充于所述金属电极之间的介质层材质包括二氧化硅、氮化硅或者其他绝缘材料。

优选地，所述温度补偿层为二氧化硅或二氧化硅的掺杂薄膜。

本发明还提出一种RF MEMS滤波器的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

在第一压电层上沉积金属电极层、并图形化；

沉积介质填充层，所述介质填充层填充于所述图形化的金属电极之间；

沉积第二压电层并图形化。

优选地，还包括以下步骤：

通过化学机械抛光研磨(CMP)工艺将所述介质填充层磨平，使其与所述金属电极具有相同的高度。

优选地，还包括以下步骤：

在所述第二压电层上沉积温度补偿层并图形化。

优选地，所述第一压电层为压电基板或者沉积在其它衬底材料上的压电薄膜。

优选地，所述第一压电层和/或所述第二压电层的材质为铌酸锂、钽酸锂、氮化铝、锆钛酸铅、氧化锌之一或其组合。

本发明的有益技术效果是：使用双压电层结构调节SAW器件的机电耦合能力，并降低光刻的工艺难度，在相同光刻工艺能力条件下提高器件的频率。

附图说明

图1是本发明实施例的硅衬底结构RF MEMS滤波器的结构示意图；

图2是本发明实施例的压电基板衬底结构RF MEMS滤波器的结构示意图；