[发明专利]一种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。其中，方法包括：提供蓝宝石衬底，并在蓝宝石衬底上制作牺牲层；在牺牲层上形成第一电极；通过反应磁控溅射的方法在蓝宝石衬底、牺牲层和第一电极上沉积氮化铝层，其中，氮化铝层在002方向上的摇摆曲线宽度小于1°；在氮化铝层上形成第二电极；去除牺牲层，形成空腔。本发明提供的薄膜体声波谐振器及其制备方法，实现了大带宽和低损耗的薄膜体声波谐振器。

技术领域

本发明实施例涉及电子器件技术领域，尤其涉及一种薄膜体声波谐振器及其制备方法。

背景技术

随着薄膜与微纳制造技术的发展，电子器件正向微型化、高密集复用、高频率和低功耗的方向迅速发展。近年来发展起来的薄膜体声波谐振器(FBAR)采用一种先进的谐振技术,通过压电薄膜的逆压电效应将电能量转换成声波而形成谐振，这一谐振技术可以用来制作薄膜频率整形器件等先进元器件，薄膜体声波谐振器(FBAR)声波器件具有体积小,成本低,品质因数(Q)高、功率承受能力强、频率高(可达1-10GHz)且与IC技术兼容等特点，适合于工作在1-10GHz的RF系统应用，有望在未来的无线通讯系统中取代传统的声表面波(SAW)器件和微波陶瓷器，因此在新一代无线通信系统和超微量生化检测领域具有广阔的应用前景。

薄膜体声波谐振器的核心结构包括顶电极、压电薄膜层、底电极，并在底电极下形成空腔，压电薄膜材料一般为氮化铝(AlN)，传统制作方法是通过低温溅射形成高C轴取向的AlN薄膜，该方法获得的AlN薄膜的XRD在002方向上的摇摆曲线宽度(FWHM)为2-3°，晶体质量不高，限制器件获取更大的带宽以及更小的损耗。

发明内容

本发明提供一种薄膜体声波谐振器及其制备方法，以实现大带宽和低损耗的薄膜体声波谐振器。

第一方面，本发明实施例提供了一种薄膜体声波谐振器的制备方法，包括：

提供蓝宝石衬底，并在所述蓝宝石衬底上制作牺牲层；

在所述牺牲层上形成第一电极；

通过反应磁控溅射的方法在所述蓝宝石衬底、所述牺牲层和所述第一电极上沉积氮化铝层，其中，所述氮化铝层在002方向上的摇摆曲线宽度小于1°；

在所述氮化铝层上形成第二电极；

去除牺牲层，形成空腔。

可选的，在通过反应磁控溅射的方法在所述蓝宝石衬底、所述牺牲层和所述第一电极上沉积氮化铝层时，沉积过程中的温度为T，其中，600℃≤T≤800℃。

可选的，在所述蓝宝石衬底上制作牺牲层包括：

通过物理气相沉积或者化学气相沉积的方法沉积牺牲材料，对所述牺牲材料进行图形化处理，形成所述牺牲层。

可选的，所述去除牺牲层包括：

对氮化铝层进行图形化刻蚀，露出部分牺牲层；

通过干法或湿法刻蚀所述牺牲层。

可选的，所述牺牲层的材料为二氧化硅或氮化硅。

可选的，用于刻蚀所述牺牲层的材料为磷酸或氢氟酸。

第二方面，本发明实施例还提供了一种薄膜体声波谐振器，采用第一方面中所述的任一薄膜体声波谐振器的制造方法形成，包括：

依次设置的蓝宝石衬底、第一电极、氮化铝层和第二电极；

所述第一电极与所述蓝宝石衬底之间设置有空腔；

所述氮化铝层在002方向上的摇摆曲线宽度小于1°。

可选的，所述氮化铝层的厚度为D1，其中，0.5μm≤D1≤5μm。