[发明专利]一种窄支撑架高品质因数的压电谐振器

说明书

本发明公开了一种窄支撑架高品质因数的压电谐振器，衬底的表面开有凹槽且所述衬底的表面固定有所述支持层，所述支持层与所述凹槽之间形成所述空气隙且所述空气隙内填充有空气，所述支持层的表面固定有所述底层电极，所述底层电极的表面固定有所述压电层，所述压电层的表面固定有所述上层电极，所述支持层的下方设有多个高阻抗材料层以及低阻抗材料层，所述高阻抗材料层以及低阻抗材料层间隔设置且所述高阻抗材料层以及低阻抗材料层的层数相同，所述高阻抗材料固定在所述衬底上，所述低阻抗材料的上表面固定有所述支持层，本发明还公开了一种窄支撑架高品质因数的压电谐振器的制备方法。本发明机械强度更高且品质因数更高。

技术领域

本发明涉及谐振器技术领域，尤其涉及一种窄支撑架高品质因数的压电谐振器。

背景技术

薄膜体声波谐振器都是类似于三明治的层状结构即上层电极与下层电极之问设有压电薄膜层。硅衬底的背面利用刻蚀技术来形成空气腔或者利用表面微机械加工技术通过填充辆牲材料的办法在硅的上表面形成空气腔以利用空气的近似零阻抗来限制声波或者能量从压电层漏出。TFBAR的最大缺点是凶大量移除硅衬底导致谐振器机械牢度性大幅度的降低。一般而言会在底端电极下表面布置一层四氮化硅或者二氧化硅作为支持层以增加TFBAR机械牢度，但这样做严重降低了TFBAR的品质因数Q值。

发明内容

(一)解决的技术问题

针对现有技术的不足，本发明提供了一种窄支撑架高品质因数的压电谐振器及其制备方法，解决了现有谐振器机械牢度不高且品质因数不高的问题。

(二)技术方案

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种窄支撑架高品质因数的压电谐振器，包括衬底、支持层、底层电极、空气隙、上层电极以及压电层，所述衬底的表面开有凹槽且所述衬底的表面固定有所述支持层，所述支持层与所述凹槽之间形成所述空气隙且所述空气隙内填充有空气，所述支持层的表面固定有所述底层电极，所述底层电极的表面固定有所述压电层，所述压电层的表面固定有所述上层电极，所述支持层的下方设有多个高阻抗材料层以及低阻抗材料层，所述高阻抗材料层以及低阻抗材料层间隔设置且所述高阻抗材料层以及低阻抗材料层的层数相同，所述高阻抗材料层固定在所述衬底上，所述低阻抗材料层的上表面固定有所述支持层。

优选的，所述压电层为AIN压电薄膜，所述衬底为二氧化硅材料，所述底层电极和上层电极所用的材料为Au、Mo、W、Pt中的一种。

优选的，所述空气隙使所述的支持层的下表面与空气直接接触，并将声波能量限制在所述的工作区内。

一种根据上述方案所述的窄支撑架高品质因数的压电谐振器的制备方法，其特征在于：包括如下步骤：

(1)：采用标准RCA工艺清洗双面抛光的Si片，Si片为衬底材料，然后在间隔粘贴有所述高阻抗材料层以及低阻抗材料层，然后在Si片两面都用PECVD方法沉积一层100nm/100nm厚的SiN₄/SiO₂薄膜；

(2)：然后用直流磁控溅射方法沉积100nm/10nm的Pt/Ti作为底层电极，并用光刻、剥离工艺形成底电极图形；

(3)：去胶后，采用射频磁控反应溅射，以优化的溅射条件制备AlN压电薄膜，AlN压电薄膜作为压电层，厚度约为1.8μm，之后以稀释的四甲基氢氧化铵溶液作为刻蚀液刻蚀出压电层图形；

(4)：然后再采用直流磁控溅射方法沉积300nm的Au上电极，Au上电极作为上层电极；

(5)：最后在衬底的背部光刻并用反应离子刻蚀工艺刻蚀SiN₄/SiO₂薄膜，形成待刻蚀空腔窗口，空腔窗口为空气隙；再以KOH溶液和异丙醇溶液的混合溶液为刻蚀液，刻蚀窗口下的Si片衬底，得到背部空腔，背部空腔为空气隙。