对称负载层优化的单晶薄膜体声波谐振器及其制备方法技术

本发明专利技术提供一种对称负载层优化的单晶薄膜体声波谐振器及其制备方法。该谐振器按照从下往上的顺序依次包括硅衬底、支撑层和单晶压电薄膜层，所述硅衬底、所述支撑层和所述单晶压电薄膜层之间形成有空腔；所述单晶压电薄膜层的上下两侧分别设有上电极层和下电极层，所述下电极层位于所述空腔内；所述单晶压电薄膜层上端和下端分别设置上负载层和下负载层，并且所述上负载层和所述下负载层关于所述单晶压电薄膜层呈上下对称分布。本发明专利技术通过采用对称型负载层设计可以有效降低FBAR谐振器在谐振峰位置的寄生波形，本发明专利技术适用于键合工艺的单晶FBAR谐振器加工工艺中，在单晶压电层的基础上进一步降低了FBAR谐振器的损耗，有利于构建低插损的优质体声波滤波器。建低插损的优质体声波滤波器。建低插损的优质体声波滤波器。

【技术实现步骤摘要】
对称负载层优化的单晶薄膜体声波谐振器及其制备方法


[0001]本专利技术涉及体声波谐振器
，具体涉及一种对称负载层优化的单晶薄膜体声波谐振器及其制备方法。

技术介绍

[0002]5G高频滤波器是射频通信前端不可替代的核心元件，承担起主要的滤波、选频功能，是移动通信领域关键器件之一，也是业界普遍认可的最具有潜力的第三代半导体器件之一。随着N41、N77、N78等5G频段纳入商用，无线传输信号的载波频率更高，声表面波等滤波器的品质因数等性能参数受限于工作原理等将大幅度下降，体声波滤波器成为5G频段滤波器的唯一选择。5G通信的确立，推动了终端体声波滤波器市场的成倍增长。
[0003]目前主流的空腔型FBAR谐振器的主要谐振区域由电极
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压电层
‑
电极组成三明治结构，这种结构的空腔型FBAR谐振器在一定程度上提升了载波频率，但在体声波谐振器的谐振峰或反谐振峰附近会出现寄生现象，仍然会拉低整体器件的性能。

技术实现思路

[0004]针对现有技术存在的问题，本专利技术提供一种对称负载层优化的单晶薄膜体声波谐振器及其制备方法，解决了现有单晶薄膜体声波谐振器存在的寄生谐振、插入损耗大的问题。本专利技术的技术方案为：
[0005]第一方面，本专利技术提供一种对称负载层优化的单晶薄膜体声波谐振器，按照从下往上的顺序依次包括硅衬底、支撑层和单晶压电薄膜层，所述硅衬底、所述支撑层和所述单晶压电薄膜层之间形成有空腔；所述单晶压电薄膜层的上下两侧分别设有上电极层和下电极层，所述下电极层位于所述空腔内；所述单晶压电薄膜层上端和下端分别设置上负载层和下负载层，所述上负载层和所述下负载层分别沿所述上电极层和所述下电极层边沿包围设置，并且所述上负载层和所述下负载层关于所述单晶压电薄膜层呈上下对称分布。
[0006]进一步地，所述支撑层为二氧化硅材质，厚度为2μm～3.5μm。
[0007]进一步地，所述单晶压电薄膜层为AlN材质，厚度为500nm～4μm。
[0008]进一步地，所述上电极层和所述下电极层的材质为Mo、Pt、Ti和Au中的任意一种，厚度为50nm～1μm。
[0009]进一步地，所述上负载层和所述下负载层的材质为Mo、Pt、Ti和Au中的任意一种，厚度为50nm～2μm，宽度为50nm～10μm。
[0010]进一步地，所述上负载层和所述下负载层的数量均为1个或多个，呈多面体框架结构。
[0011]进一步地，当所述上负载层和所述下负载层的数量为多个时，多个所述多面体框架结构分别以一个包围一个的嵌套方式排布，相邻多面体框架结构间隔一定距离，最外层多面体框架结构分别沿所述上电极层和所述下电极层边沿包围设置，其它层多面体框架结构分别设置在所述上电极层和所述下电极层上。
[0012]优选地，所述多面体框架结构为正五面体框架结构。
[0013]第二方面，本专利技术提供一种对称负载层优化的单晶薄膜体声波谐振器的制备方法，包括以下步骤：
[0014]步骤S1，采用两个硅衬底，在硅衬底一上沉积单晶压电薄膜层；
[0015]步骤S2，在步骤S1获得的外延片的单晶压电薄膜上沉积支撑层并进行光刻图形化处理，使最终形成的支撑层数量为2，且分别分布在单晶压电薄膜层两侧；
[0016]步骤S3，在步骤S2获得的芯片结构的单晶压电薄膜层上生长下电极层；
[0017]步骤S4，在步骤S3获得的芯片结构的单晶压电薄膜层上溅射或蒸镀下负载层并进行光刻图形化处理，使下负载层沿下电极层边沿包围设置；
[0018]步骤S5，取硅衬底二，将步骤S4获得的芯片结构采用倒装方式与硅衬底二键合，并去除硅衬底一实现薄膜转移；
[0019]步骤S6，在步骤S5获得的芯片结构的单晶压电薄膜层上溅射或蒸镀上电极层；
[0020]步骤S7，在步骤S6获得的芯片结构的单晶压电薄膜上溅射或蒸镀上负载层并进行光刻图形化处理，使上负载层沿上电极层边沿包围设置，完成制备。
[0021]相比现有技术，本专利技术的技术效果是：
[0022]本专利技术通过采用对称型负载层设计可以有效降低FBAR谐振器在谐振峰位置的寄生波形；此外，本专利技术适用于键合工艺的单晶FBAR谐振器加工工艺中，在单晶压电层的基础上进一步降低了FBAR谐振器的损耗，有利于构建低插损的优质体声波滤波器。
附图说明
[0023]图1为本专利技术具体实施例制备方法中步骤S1获得的外延片的结构示意图。
[0024]图2为本专利技术具体实施例制备方法中步骤S2获得的芯片结构的结构示意图。
[0025]图3为本专利技术具体实施例制备方法中步骤S3获得的芯片结构的结构示意图。
[0026]图4为本专利技术具体实施例制备方法中步骤S4获得的芯片结构的结构示意图。
[0027]图5为本专利技术具体实施例制备方法中步骤S5获得的芯片结构的结构示意图。
[0028]图6为本专利技术最终获得的对称负载层优化的单晶薄膜体声波谐振器的结构示意图。
[0029]图7为本专利技术采用一组对称负载层优化单晶薄膜体声波谐振器的俯视图，负载层包覆的五边形部分为电极层，以空白形式表示。
[0030]图8为本专利技术采用2组对称负载层优化单晶薄膜体声波谐振器的结构示意图。
[0031]图9为本专利技术采用2组对称负载层优化单晶薄膜体声波谐振器的俯视图。
[0032]图10为本专利技术实施例1的谐振器和对比例1的谐振器的导纳曲线对比图，其中图10
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1为实施例1谐振器的导纳曲线，图10
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2为对比例1谐振器的导纳曲线。
[0033]图11为本专利技术实施例2的谐振器的导纳曲线(点线代表0组负载层，直线代表仅设置上负载层，虚线代表对称的2组负载层)。
[0034]图1～8的附图标记说明：101单晶压电薄膜层；102硅衬底一；103支撑层；104下电极层；105下负载层；106上电极层；107上负载层；108硅衬底二。
具体实施方式
[0035]在本专利技术的描述中，需要说明的是，实施例中未注明具体条件者，按照常规条件或制造商建议的条件进行。所用试剂或仪器未注明生产厂商者，均为可以通过市售购买获得的常规产品。
[0036]下面结合附图和具体实施方式对本专利技术作进一步详细的说明，以帮助本领域的技术人员对本专利技术的专利技术构思、技术方案有更完整、准确和深入的理解，本专利技术的保护范围包括但不限于以下实施例，在不偏离本申请的精神和范围的前提下任何对本专利技术的技术方案的细节和形式所做出的修改均落入本专利技术的保护范围内。
[0037]实施例1
[0038]本实施例提供一种对称负载层优化的单晶薄膜体声波谐振器，如图6所示，按照从下往上的顺序依次包括硅衬底108、支撑层103和单晶压电薄膜层101，所述硅衬底108、所述支撑层103和所述单晶压电薄膜层101之间形成有空腔；所述单晶压电薄膜层101的上下两侧分别设有上电极层106和下电极层10本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种对称负载层优化的单晶薄膜体声波谐振器，其特征在于：按照从下往上的顺序依次包括硅衬底、支撑层和单晶压电薄膜层，所述硅衬底、所述支撑层和所述单晶压电薄膜层之间形成有空腔；所述单晶压电薄膜层的上下两侧分别设有上电极层和下电极层，所述下电极层位于所述空腔内；所述单晶压电薄膜层上端和下端分别设置上负载层和下负载层，所述上负载层和所述下负载层分别沿所述上电极层和所述下电极层边沿包围设置，并且所述上负载层和所述下负载层关于所述单晶压电薄膜层呈上下对称分布。2.根据权利要求1所述的一种对称负载层优化的单晶薄膜体声波谐振器，其特征在于：所述支撑层为二氧化硅材质，厚度为2μm～3.5μm。3.根据权利要求1所述的一种对称负载层优化的单晶薄膜体声波谐振器，其特征在于：所述单晶压电薄膜层为AlN材质，厚度为500nm～4μm。4.根据权利要求1所述的一种对称负载层优化的单晶薄膜体声波谐振器，其特征在于：所述上电极层和所述下电极层的材质为Mo、Pt、Ti和Au中的任意一种，厚度为50nm～1μm。5.根据权利要求1所述的一种对称负载层优化的单晶薄膜体声波谐振器，其特征在于：所述上负载层和所述下负载层的材质为Mo、Pt、Ti和Au中的任意一种，厚度为50nm～2μm，宽度为50nm～10μm。6.根据权利要求5所述的一种对称负载层优化的单晶薄膜体声波谐振器，其特征在于：所述上负载层和所述下负载层的数量均为1个或多个，呈多面体框架结构。7.根据权利要求...

【专利技术属性】
技术研发人员：李国强，
申请(专利权)人：河源市艾佛光通科技有限公司，
类型：发明
国别省市：