[发明专利]可提高Q值的空腔薄膜体声波谐振器及其制备方法

说明书

本发明提供了一种可提高Q值的空腔薄膜体声波谐振器及其制备方法。本发明提供的可提高Q值的空腔薄膜体声波谐振器，其特征在于，包括：衬底，中部具有向上开口的凹槽；SiC/Diamond薄膜层，形成在衬底上，中部设有与凹槽对应的贯穿口；以及压电震荡堆部，形成在SiC/Diamond薄膜层上，并且位于贯穿口的正上方，从下至上依次包括：底电极、压电层、和顶电极。本发明利用SiC/Diamond薄膜层声波传播速率快、硬度高的特点，可以很好的抑制压电薄膜中产生的横向振动模式的声波，并且可以减小软质衬底引入的机械阻尼，减少声波能量损耗，降低薄膜体声波谐振器的插入损耗，获得高的Q值和机电耦合系数。

技术领域

本发明属于传感器制备领域，具体涉及可提高Q值的空腔薄膜体声波谐振器及其制备方法。

技术背景

随着无线通信的迅猛发展，无线信号变得越来越拥挤，对工作在射频频段的滤波器提出了集成化、微型化、低功耗、高性能、低成本等新的要求。传统的声表面波滤波器因为频率及承受功率等的限制，越来越无法达到这样的技术指标。薄膜体声波谐振器(FBAR)由于具有CMOS工艺兼容、高品质因数(Q值)、低损耗、低温度系数、高的功率承载能力的特性逐渐成为射频滤波器研究的热点。

薄膜体声波谐振器(Film Bulk Acoustic Wave Resonator,FBAR)可分为空气隙型、硅背面刻蚀型以及固态封装型。其中空腔型FBAR相对固态封装型Q值略高，损耗小，机电耦合系数稍高；相对于硅背面刻蚀型FBAR，其机械稳定性和机械强度要好，因为空腔型不需要去除大面积的衬底。空腔型FBAR一般为制作在衬底硅上面的电极-压电薄膜-电极的三明治结构，在衬底硅的上表面与下电极的下表面之间刻蚀出一个空气隙形成空气界面，此空气界面可以将声波能量限制在FBAR基片之中，以此减少声波能量的损耗。

薄膜体声波谐振器的原理是利用压电薄膜的压电效应，在上、下电极之间施加一个电信号，由于压电薄膜的压电效应会产生声信号，声信号在电极之间震荡，声波分为沿厚度震动模式和横向震动模式，其中只有满足声波全反射条件的厚度震动模式声波才会被保留下来，横向振动模式的声波将被消耗，保留下来的声信号再转化为电信号输出，从而实现电信号的选频。其中由于横向震动模式的声波造成了声波能量的损失，降低了能量转换效率，增大了FBAR的插入损耗，降低了品质因子Q值。

发明内容

本发明是为了解决上述问题而进行的，目的在于提供一种可提高Q值的空腔薄膜体声波谐振器及其制备方法。

本发明为了实现上述目的，采用了以下方案：

谐振器

本发明提供一种可提高Q值的空腔薄膜体声波谐振器，其特征在于，包括：衬底，中部具有向上开口的凹槽；SiC/Diamond薄膜层，形成在衬底上，中部设有与凹槽对应的贯穿口；以及压电震荡堆部，形成在SiC/Diamond薄膜层上，并且位于贯穿口的正上方，从下至上依次包括：底电极、压电层、和顶电极。

优选地，本发明提供的可提高Q值的空腔薄膜体声波谐振器还可以具有以下特征：衬底为硅或蓝宝石衬底。

优选地，本发明提供的可提高Q值的空腔薄膜体声波谐振器还可以具有以下特征：底电极和顶电极均为为金属薄膜，该金属薄膜为钼、铂、金、银和钨薄膜中的任意一种。

优选地，本发明提供的可提高Q值的空腔薄膜体声波谐振器还可以具有以下特征：压电层采用具有C轴取向的AlN、ZnO、PZT压电薄膜中的任意一种。

制备方法

进一步，本发明还提供一种可提高Q值的空腔薄膜体声波谐振器的制备方法，其特征在于：制备上述谐振器所描述的可提高Q值的空腔薄膜体声波谐振器。