高频低损耗滤波器、谐振器及制备方法技术

本发明专利技术提供了高频低损耗滤波器、谐振器及制备方法，能够有效降低插入损耗。本发明专利技术提供的高频低损耗滤波器包括：衬底；至少两个有效谐振部，形成在衬底的主体区域上；和非有效谐振部，包括：形成在衬底的周边区域上的多个电极板，连接电极板的多个连接线，以及连接在任意两个有效谐振部之间、有效谐振部与电极板之间、有效谐振部与连接线之间进行导电的锚结构，其中，非有效谐振部中导电结构的厚度要大于有效谐振部中导电结构的厚度。于有效谐振部中导电结构的厚度。于有效谐振部中导电结构的厚度。

【技术实现步骤摘要】
高频低损耗滤波器、谐振器及制备方法


[0001]本专利技术属于传感器
，具体涉及高频低损耗滤波器、谐振器及制备方法。
技术背景
[0002]随着无线通信的迅猛发展，无线信号变得越来越拥挤，对工作在射频频段的滤波器提出了集成化、微型化、低功耗、高性能、低成本等新的要求。传统的声表面波滤波器因为频率及承受功率等的限制，越来越无法达到这样的技术指标。薄膜体声波谐振器(FBAR)由于具有CMOS工艺兼容、高品质因数(Q值)、低损耗、低温度系数、高的功率承载能力的特性逐渐成为射频滤波器研究的热点。
[0003]薄膜体声波谐振器(Film Bulk Acoustic Wave Resonator,FBAR)可分为空腔型、硅背面刻蚀型以及固态封装型。其中空腔型FBAR相对固态封装型Q值略高，损耗小，机电耦合系数稍高；相对于硅背面刻蚀型FBAR，其机械稳定性和机械强度要好，因为空腔型不需要去除大面积的衬底。空腔型FBAR一般为制作在衬底硅上面的电极
‑
压电薄膜
‑
电极的三明治结构，在衬底硅的上表面与下电极的下表面之间刻蚀出一个空气隙形成空气界面，此空气界面可以将声波能量限制在FBAR基片之中，以此减少声波能量的损耗。
[0004]薄膜体声波谐振器的原理是利用压电薄膜的压电效应，在上、下电极之间施加一个电信号，由于压电薄膜的压电效应会产生声信号，声信号在电极之间震荡，声波分为沿厚度震动模式和横向震动模式，其中只有满足声波全反射条件的厚度震动模式声波才会被保留下来，横向振动模式的声波将被消耗，保留下来的声信号再转化为电信号输出，从而实现电信号的选频。随着5G/6G时代的到来，超高频、大带宽及低损耗的需求日益增长，但是为实现薄膜体声波谐振器在高频下工作，其电极厚度及压电层厚度很薄，由此会导致电极的电阻增大，搭建滤波器时引入了较大的插入损耗。

技术实现思路

[0005]本专利技术是为了解决上述问题而进行的，目的在于提供一种高频低损耗滤波器、谐振器及制备方法，能够有效降低插入损耗。
[0006]本专利技术为了实现上述目的，采用了以下方案：
[0007]<滤波器>
[0008]本专利技术提供一种高频低损耗滤波器，其特征在于，包括：衬底；至少两个有效谐振部，形成在衬底的主体区域上；和非有效谐振部，包括：形成在衬底的周边区域上的多个电极板，连接电极板的多个连接线，以及连接在任意两个有效谐振部之间、有效谐振部与电极板之间、有效谐振部与连接线之间进行导电的锚结构，其中，非有效谐振部中导电结构的厚度要大于有效谐振部中导电结构的厚度。
[0009]优选地，本专利技术提供的高频低损耗滤波器还可以具有以下特征：非有效谐振部中导电结构的厚度比有效谐振部中导电结构的厚度大0.1～3um。
[0010]进一步，本专利技术提供的高频低损耗滤波器还可以具有以下特征：非有效谐振部中
的导电结构包括电极板、连接线和锚结构中的至少一种。
[0011]优选地，本专利技术提供的高频低损耗滤波器还可以具有以下特征：非有效谐振部中的导电结构包括电极板、连接线和锚结构。
[0012]优选地，本专利技术提供的高频低损耗滤波器还可以具有以下特征：衬底为硅或蓝宝石衬底。
[0013]优选地，本专利技术提供的高频低损耗滤波器还可以具有以下特征：有效谐振部由下至上依次包括底电极、压电层和顶电极，其中，底电极和顶电极均为金属薄膜，该金属薄膜为钼、铂、金、银和钨薄膜中的任意一种；压电层采用具有C轴取向的AlN、ZnO、PZT压电薄膜中的任意一种。
[0014]<谐振器>
[0015]进一步，本专利技术还提供了一种高频低损耗谐振器，其特征在于，包括：衬底；有效谐振部，形成在衬底的主体区域上；和非有效谐振部，包括：形成在衬底的周边区域上的多个电极板，连接电极板的多个连接线，以及连接在有效谐振部与电极板之间、有效谐振部与连接线之间进行导电的锚结构，其中，非有效谐振部中导电结构的厚度要大于有效谐振部中导电结构的厚度。
[0016]优选地，本专利技术提供的高频低损耗谐振器还可以具有以下特征：非有效谐振部中导电结构的厚度比有效谐振部中导电结构的厚度大0.1～3um。
[0017]进一步，本专利技术提供的高频低损耗谐振器还可以具有以下特征：非有效谐振部中的导电结构包括电极板、连接线和锚结构中的至少一种。
[0018]优选地，本专利技术提供的高频低损耗谐振器还可以具有以下特征：非有效谐振部中的导电结构包括电极板、连接线和锚结构。
[0019]优选地，本专利技术提供的高频低损耗谐振器还可以具有以下特征：衬底为硅或蓝宝石衬底。
[0020]优选地，本专利技术提供的高频低损耗谐振器还可以具有以下特征：有效谐振部由下至上依次包括底电极、压电层和顶电极，其中，底电极和顶电极均为金属薄膜，该金属薄膜为钼、铂、金、银和钨薄膜中的任意一种；底电极及顶电极可图案化为圆形、不规则五边形、椭圆形或不规则六边形；压电层采用具有C轴取向的AlN、ZnO、PZT压电薄膜中的任意一种。
[0021]<制备方法>
[0022]进一步，本专利技术还提供高频低损耗滤波器/谐振器的制备方法，其特征在于：将有效谐振部中导电结构减薄，使有效谐振部中导电结构的厚度小于非有效谐振部中导电结构的厚度；或者将非有效谐振部中导电结构增厚，使非有效谐振部中导电结构的厚度大于有效谐振部中导电结构的厚度。
[0023]专利技术的作用与效果
[0024]本专利技术提供的高频低损耗滤波器、谐振器及制备方法，通过增大非有效谐振部中导电结构的厚度，减小电极电阻，来解决薄膜体声波谐振器和谐振器工作在高频时由于导电结构太薄而引起的电阻过大的问题，提高谐振器和谐振器的品质因子，有效降低插入损耗，提高高频滤波器和谐振器的工作性能。
附图说明
[0025]图1为本专利技术实施例一中涉及的高频低损耗谐振器的俯视图；
[0026]图2为本专利技术实施例一中涉及的高频低损耗谐振器的剖面图；
[0027]图3为本专利技术实施例一中涉及的硅衬底的剖面图(a)和俯视图(b)；
[0028]图4为本专利技术实施例一中在硅衬底上刻蚀出凹槽后的剖面图(a)和俯视图(b)；
[0029]图5为本专利技术实施例一中沉积牺牲层后的剖面图(a)和俯视图(b)；
[0030]图6为本专利技术实施例一中利用CMP技术将牺牲层磨平抛光后的剖面图(a)和俯视图(b)；
[0031]图7为本专利技术实施例一中沉积底电极金属薄膜后的剖面图；
[0032]图8为本专利技术实施例一中将底电极图案化的剖面图；
[0033]图9为本专利技术实施例一中将有效谐振区域电极部分厚度刻蚀后的底电极的剖面图；
[0034]图10为本专利技术实施例一中沉积AlN压电层的剖面图；
[0035]图11为本专利技术实施例一中沉积顶电极薄膜后的剖面图；
[0036]图12为本专利技术实施例本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种高频低损耗滤波器，其特征在于，包括：衬底；至少两个有效谐振部，形成在所述衬底的主体区域上；和非有效谐振部，包括：形成在所述衬底的周边区域上的多个电极板，连接所述电极板的多个连接线，以及连接在任意两个所述有效谐振部之间、所述有效谐振部与所述电极板之间、所述有效谐振部与所述连接线之间进行导电的锚结构，其中，所述非有效谐振部中导电结构的厚度要大于所述有效谐振部中导电结构的厚度。2.根据权利要求1所述的高频低损耗滤波器，其特征在于：其中，所述非有效谐振部中导电结构的厚度比所述有效谐振部中导电结构的厚度大0.1～3um。3.根据权利要求1所述的高频低损耗滤波器，其特征在于：其中，所述导电结构包括所述电极板、所述连接线和所述锚结构中的至少一种。4.根据权利要求1所述的高频低损耗滤波器，其特征在于：其中，所述非有效谐振部中的导电结构包括所述电极板、所述连接线和所述锚结构。5.根据权利要求1所述的高频低损耗滤波器，其特征在于：其中，所述有效谐振部包括底电极、压电层和顶电极。6.一种高频低损耗谐振器，其特征在于，包括：衬底；有效谐振部，形成在所述衬底的主体...

【专利技术属性】
技术研发人员：孙成亮，王雅馨，谢英，谷曦宇，曲远航，杨超翔，
申请(专利权)人：武汉大学，
类型：发明
国别省市：