[发明专利]具有隔热结构的薄膜体声波谐振器及其制备方法

说明书

具有隔热结构的薄膜体声波谐振器及其制备方法涉及微机电系统技术领域，解决了对红外辐射的响应度低的问题。FBAR包括基底、隔热结构、底电极、压电层和顶电极，基底上设有凹槽，底电极通过隔热结构连接基底，底电极位于凹槽的上方，底电极在凹槽底面所在的平面上的正投影落在凹槽底面上，压电层位于底电极上，顶电极位于压电层上。方法为在基底上制备凹槽；凹槽内填充牺牲层；在牺牲层上制备底电极和隔热结构；在底电极上制备压电层；在压电层上制备顶电极；腐蚀牺牲层，重新得到凹槽。本发明采用隔热结构将底电极和基底进行隔热，减小等效热导，提高了红外探测器传感灵敏度。

技术领域

本发明涉及微机电系统技术领域，具体涉及具有隔热结构的薄膜体声波谐振器及其制备方法。

背景技术

非制冷型红外探测器也叫室温探测器，可在室温条件下工作而无需庞大、昂贵的制冷机构，因此具有低成本、易于便携等优点。

近年来，随着微纳传感技术的发展，薄膜体声波谐振器(FBAR)的应用也扩展到非制冷红外探测器领域。一方面，FBAR通常具有微型的尺寸，所以其抗外界干扰能力更强；另一方面，FBAR通常工作在谐振模拟，且具有很高的品质因数，所以器件表现出很高的灵敏度；以上两个方面促使基于FBAR的非制冷红外探测器表现出优秀的信噪比指标。另外，FBAR采用频率读出电路方式，该种方式可以有效抑制闪烁噪声(1/f噪声)。因此，基于FBAR的非洲红外探测器具有高灵敏度、低噪声的优点。

然而，目前FBAR的器件结构通过支持层与基底连接，如图1和图2所示，该结构容易引起热量流失(等效热导大)。当一定强度的红外辐射照射在FBAR器件表面时，被吸收的红外辐射转换成热量，使FBAR器件温度升高，其谐振频率漂移。但是由于传统结构的FBAR等效热导较大，热量很容易传到给基底，造成FBAR器件的温升很小，进而降低了器件对红外辐射的响应度。

发明内容

为了解决上述的问题，本发明提供具有隔热结构的薄膜体声波谐振器及其制备方法。

具有隔热结构的薄膜体声波谐振器，包括基底、隔热结构、底电极、压电层和顶电极，所述基底上设有凹槽，所述底电极通过隔热结构连接基底，底电极位于凹槽的上方，底电极在凹槽底面所在的平面上的正投影落在凹槽底面上，所述压电层位于底电极上，所述顶电极位于压电层上。

具有隔热结构的薄膜体声波谐振器的制备方法，包括如下步骤：

S1、提供基底；

S2、在基底上制备凹槽；

S3、利用牺牲层材料填充凹槽得到初始牺牲层，所述初始牺牲层的厚度大于凹槽的深度；

S4、磨平基底上表面和初始牺牲层上表面，得到牺牲层，所述牺牲层上表面和基底上表面位于同一平面内；

S5、在牺牲层上制备底电极和隔热结构；

S6、在底电极上制备压电层；

S7、在压电层上制备顶电极；

S8、腐蚀牺牲层，重新得到凹槽，薄膜体声波谐振器制备完成。

本发明的有益效果是：

本发明的具有隔热结构的薄膜体声波谐振器，提供了一种提高基于FBAR的非制冷红外探测器的传感灵敏度的结构。通过采用隔热结构将底电极和基底进行隔热，减小等效热导，提高响应度。其制备方法简单。

附图说明

图1为传统FBAR的结构示意图。

图2为传统FBAR的剖面示意图。

图3为本发明具有隔热结构的薄膜体声波谐振器的实施方式一的FBAR结构示意图。

图4为本发明实施方式一的FBAR制备步骤S1的流程结构图。