[发明专利]一种抑制能量泄露和寄生的高Q值薄膜体声波谐振器

说明书

本发明公开了一种抑制能量泄露和寄生的高Q值薄膜体声波谐振器，在衬底上刻蚀有空腔，空腔上覆盖有下电极；衬底上位于下电极周围沉积下部声反射层，且下部声反射层与下电极接触；下部声反射层以及下电极上沉积压电层，压电层上沉积上电极和上部声反射层；上部声反射层位于上电极周围，并与上电极接触；压电层中刻蚀出到下电极上表面的通孔一，压电层和下电极中刻蚀出到牺牲层上表面的通孔二；通孔一中以及压电层上远离上电极的方向上沉积接触电极；接触电极与下电极相连。本发明的下部声反射层有效减小纵向声波和横向声波的耦合，减少谐振器的寄生；上部声反射层抑制能量从纵波传递到横波，提高谐振器Q值。

技术领域

本发明属于微电子技术领域，具体涉及一种抑制能量泄露和寄生的高Q值薄膜体声波谐振器。

背景技术

随着无线通信的快速发展，各种移动端的设备数量快速增加，无线通信的信道变得越来越拥挤，使用更高频段收发信息的设备越来越多，对射频前端电路提出了更高的要求，特别是高频段的滤波器市场越来越大。不同于以前的滤波器，体声波滤波器可更好满足市场的需求，是借助mems技术以及薄膜技术而制造出来的，可与CMOS工艺兼容。薄膜体声波滤波器相比于声表面波滤波器具有功率损耗低、带外抑制更好、品质因子高、矩形系数更高的特点，正逐渐成为滤波器市场的主流。

体声波滤波器是薄膜体声波谐振器按照特定的电路搭建形成的，其基本结构是由两层电极中间夹着压电薄膜层的压电振荡堆。利用压电层的压电效应，只有与压电层谐振频率相匹配的电信号才能通过薄膜体声波谐振器的传输，从而实现滤波的功能。薄膜体声波谐振器在工作时的纵向振动不可避免地会产生横向振动，而横向振动会造成纵向声波的能量传递给横向声波，造成纵向振动的能量的损耗，同时横向声波会和纵向声波发生耦合产生寄生，降低谐振器的Q值，使得组成的滤波器通带内纹波更大，造成滤波器的插入损耗更大，降低了器件的性能。

因此，如何抑制谐振器内纵向振动的能量传递给横向振动，减少横向声波和纵向声波的耦合，使得薄膜体声波谐振器Q值进一步升高，组成的滤波器性能更好，成为急需解决的问题。

发明内容

本发明的目的是提供一种新型结构的抑制能量泄露和寄生的高Q值薄膜体声波谐振器，以解决声波横向的泄漏问题。

本发明提供的一种抑制能量泄露和寄生的高Q值薄膜体声波谐振器，包括下电极、下部声反射层、压电层、上电极、上部声反射层和接触电极；所述的衬底上刻蚀有空腔，空腔上覆盖有下电极；衬底上位于下电极的周围沉积有下部声反射层，且下部声反射层与下电极接触；所述的下部声反射层以及下电极上沉积有压电层，压电层上沉积有上电极和上部声反射层；上部声反射层位于上电极的周围，并与上电极接触；所述的压电层中刻蚀出通孔一，通孔一刻蚀到下电极的上表面；所述的压电层和下电极中刻蚀出通孔二，通孔二刻蚀到牺牲层的上表面，并且通孔一和通孔二位于上部声反射层的外围，不接触上部声反射层；通孔一中以及压电层上远离上电极的方向上沉积有接触电极；所述的接触电极与下电极相连。

优选地，制备下电极时，首先在空腔内沉积牺牲层，然后在衬底以及牺牲层上沉积下电极；而牺牲层的去除方式为：在刻蚀好通孔二后，在通孔二中释放腐蚀液或腐蚀气体，来腐蚀牺牲层，从而重新形成开放的空腔。

优选地，所述的下电极、压电层和上电极构成压电振荡堆；所述压电振荡推的形状为梯形、三角形、长方形、正方形、非规则多边形、圆形或椭圆形中的任意一种。

优选地，所述的下部声反射层和上部声反射层构成声反射层。

优选地，所述空腔的形状为梯形、三角形、长方形、正方形、非规则多边形、圆形或椭圆形中的任意一种。

优选地，所述下电极和上电极的材料均为铜、银、钛、钼、钨、铝、金、铂中的任意一种。

优选地，所述压电层的材料为氮化铝、氧化锌、铌酸锂、镍酸锂或锆钛酸铅中的任意一种。