[发明专利]一种带有新型释放结构的谐振器及其制备方法

说明书

本发明公开了一种带有新型释放结构的谐振器及其制备方法，包括：衬底、中间介质层、压电层、电极、牺牲层、第一释放结构、第二释放结构、隔离层、空腔。本发明制备方法为将中间介质层形成于衬底上方，压电层形成于中间介质层上方；在压电层、中间介质层上形成封闭槽，进而形成第一释放结构；在第一释放结构中填充隔离层；在隔离层上形成多个槽孔构成第二释放结构；在第二释放结构中填充牺牲层，所述的牺牲层材料与中间介质层材料一致；在压电层上形成电极，所述电极可同时分布在所述压电层的上表面、下表面；通过第二释放结构释放隔离层内部的中间介质层及第二释放结构中的牺牲层，形成空腔。本发明能有效保证谐振器的稳定性。

技术领域

本发明涉及谐振器和滤波器领域，具体指一种带有新型释放结构的谐振器及其制备方法。

背景技术

5G,Sub-6G时代的到来，要求通信领域的器件性能更上一层楼。目前低频段的频谱几乎已被占用，因此高频段的频谱有待被开发应用。滤波器在通信系统中占据极其关键的地位，滤波器由若干个谐振器搭建而成，谐振器是影响滤波器性能的。目前技术成熟的表面声波谐振器由于光刻极限和铌酸锂压电材料声速低的限制，很难达到2.5GHz以上的工作频率；而体声波谐振器相对于声表面波谐振器具有更高的谐振频率，更高的品质因子，但由于其谐振频率主要由压电材料厚度决定，以氮化铝薄膜体声波谐振器为例，低于600nm的单晶薄膜极难加工，这就限制了器件频率很难达到5GHz以上，鉴于此，一种面向5G用超高频率的谐振器成为全球新一轮研究热点。该谐振器是由压电材料上面布置间距较宽的叉指电极构成。基于该谐振器的制备方法，目前还没有一个很好的解决方案。

面向5G用超高频率的谐振器，如图1所示，它的主要结构自下而上分别为衬底，压电层，和叉指电极。目前该种超高频谐振器压电材料以铌酸锂和钽酸锂为主，这两种薄膜的制备采用离子注入方法，薄膜需要附着在衬底上，通常为二氧化硅，铌酸锂和钽酸锂薄膜的制备工艺如图1所示，由于二氧化硅的存在，器件在释放时，谐振器非工作区域中的二氧化硅会同时被去除，导致器件悬浮，进而塌陷。

目前器件释放形成空腔的方式有两种，一种是背面刻蚀工艺，采用MEMS体硅微制造工艺，从硅片反面刻蚀，将谐振器工作区下方的大部分硅衬底掏空，形成空腔。这种背部刻蚀空腔的方法会严重影响衬底的稳定性，而且当刻蚀到压电层与衬底连接面时，存在过刻蚀或者欠刻蚀，以及设备不稳定性等因素，使压电薄膜产生缺陷，进而影响谐振器的性能。

空腔的另外一种形成方式是，先在衬底的上表面刻蚀出空腔，然后往空腔内填充牺牲层，接着对牺牲层进行化学机械研磨，之后沉积谐振器的三明治结构，最后对器件进行释放。这种结构能够保证器件的稳定性，但是器件在释放过程中会对释放孔周围的材料结构，特别是对衬底上带有利于压电层生长的中间介质层结构产生很大的影响。

因此，如何获得稳定性高，性能优越且制造工艺简单的谐振器成为亟待本领域解决的技术问题。

发明内容

针对现有技术存在的问题，本发明提供了一种带有新型释放结构的谐振器及其制备方法。

本发明中一种带有新型释放结构的谐振器，包括：衬底、中间介质层、压电层、电极、牺牲层、第一释放结构、第二释放结构、隔离层、空腔；

作为优选，所述衬底上部具有中间介质层

作为优选，所述压电层悬浮于所述衬底上方；

作为优选，所述中间介质层置于所述衬底与所述压电层之间；

作为优选，所述牺牲层位于第二释放结构内且充满第二释放结构；

作为优选，所述隔离层附着于所述的中间介质层，压电层内侧，形状为四周封闭结构，为封闭环或封闭多边形。

进一步的，所述第一释放结构为封闭槽结构，用于定义工作区域和非工作区域，所述工作区域为压电层和电极覆盖的区域，所述封闭结构为矩形槽、圆形槽、多边形槽；