一种声波谐振器的制备方法及其结构、滤波器技术

本申请涉及谐振器制备领域，提供了一种声波谐振器的制备方法及其结构、滤波器，包括获取支撑衬底，在支撑衬底上制备第一电极层，该第一电极层的材料为碳化硅，对第一电极层进行区域化处理，使得第一电极层被划分为导电区域和绝缘区域，在第一电极层上制备压电薄膜，在压电薄膜上导电区域对应的区域制备第二电极层，得到声波谐振器。本申请在支撑衬底制备区域化导电碳化硅层作为底电极，并处于悬浮电位状态，器件在工作时仅需在顶电极上施加合适的激励信号，相较于传统FBAR结构无需将压电薄膜刻蚀出通孔以引出底电极，制造版图更加简单，且可以获得更高的谐振频率、更大的机电耦合系数、更小的损耗，可以提高器件的散热性能，提升器件的功率容量。器件的功率容量。器件的功率容量。

【技术实现步骤摘要】
一种声波谐振器的制备方法及其结构、滤波器


[0001]本专利技术涉及谐振器制备
，尤其涉及一种声波谐振器的制备方法及其结构、滤波器。

技术介绍

[0002]薄膜体声波谐振器(Film bulk acoustic resonator,FBAR)的核心结构是“电极
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压电材料
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电极”的三明治结构，通过在上下电极上施加合适的激励信号，可以在共振结构中产生沿厚度方向传播与振动的体波。根据微机电系统(Micro
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Electro
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Mechanical System,MEMS)的工艺特点，可以将FBAR分为体硅刻蚀结构FBAR和空腔结构FBAR。其中，体硅刻蚀结构FBAR典型的制作工艺流程是通过使用低应力氮化硅Si3N4膜层作为硅衬底刻蚀的停止层，当硅衬底表面的谐振结构膜层全部沉积完成后，采用MEMS体硅微制造技术从硅衬底背面去除部分硅衬底，形成悬空结构。空腔结构FBAR典型的制作工艺流程是在硅衬底表面生长谐振结构膜层的每一层时都进行光刻和刻蚀，以获得暴露牺牲层的刻蚀窗口，然后释放牺牲层，得到空腔结构。
[0003]由于FBAR结构是在上下电极上施加激励信号以激发声波传播，因此需要在谐振结构膜层中的压电薄膜层刻蚀通孔以引出下电极，使得谐振器的制造版图复杂，且在形成滤波器时需要进行双层布局布线，使得滤波器的寄生电容和传输损耗增大。

技术实现思路

[0004]本申请实施例提供了一种声波谐振器的制备方法及其结构、滤波器，利用区域化导电SiC作为支撑层和底电极，并处于悬浮电位状态，仅需在顶电极上施加合适的激励信号，相较于传统FBAR结构无需对压电薄膜刻蚀通孔以引出底电极，制造版图更加简单，且能够获得更高的谐振频率、更大的机电耦合系数、更小的损耗，此外由于SiC的导热系数优于传统FBAR结构支撑层材料和金属底电极材料，器件的散热性能更优，功率容量得到提升。
[0005]本申请实施例提供了一种声波谐振器的制备方法，包括：
[0006]获取支撑衬底；
[0007]在支撑衬底上制备第一电极层；第一电极层的材料为碳化硅；
[0008]对第一电极层进行区域化处理，使得第一电极层被划分为导电区域和绝缘区域；
[0009]在第一电极层上制备压电薄膜；
[0010]在压电薄膜上导电区域对应的区域制备第二电极层，得到声波谐振器。
[0011]进一步地，对第一电极层进行区域化处理，使得第一电极层被划分为导电区域和绝缘区域，包括：
[0012]若第一电极层的材料为导电材料，对第一电极层进行区域化绝缘处理，使得第一电极层被划分为导电区域和绝缘区域。
[0013]进一步地，对第一电极层进行区域化处理，使得第一电极层被划分为导电区域和绝缘区域，包括：
[0014]若第一电极层的材料为绝缘材料，对第一电极层进行区域化导电处理，使得第一电极层被划分为导电区域和绝缘区域；区域化导电处理包括离子注入和热扩散。
[0015]进一步地，支撑衬底包括第一表面和第二表面，第一表面和第二表面相对设置；
[0016]在支撑衬底上制备第一电极层，包括：
[0017]在支撑衬底的第一表面和第二表面均沉积停止层；
[0018]自第二表面上的停止层，对支撑衬底进行刻蚀处理，得到待处理悬空结构；
[0019]自第一表面上的停止层，在支撑衬底的第一表面上制备第一电极层。
[0020]进一步地，在压电薄膜上导电区域对应的区域制备第二电极层，得到声波谐振器，包括：
[0021]在压电薄膜上导电区域对应的区域制备第二电极层；
[0022]自第二表面上的停止层，对待处理悬空结构进行刻蚀处理，得到声波谐振器；
[0023]进一步地，支撑衬底包括第一表面和第二表面，第一表面和第二表面相对设置；
[0024]在支撑衬底上制备第一电极层，包括：
[0025]对支撑衬底的第一表面进行刻蚀处理，得到凹槽；
[0026]自凹槽在支撑衬底上制备牺牲层；
[0027]对牺牲层进行抛光处理，在抛光处理后的牺牲层上制备第一电极层。
[0028]进一步地，在压电薄膜上导电区域对应的区域制备第二电极层，得到声波谐振器，包括：
[0029]在压电薄膜上导电区域对应的区域制备第二电极层；
[0030]释放牺牲层，使得在支撑衬底和第一电极层间形成空腔结构，得到声波谐振器。
[0031]相应地，本申请实施例还提供了一种声波谐振器的结构，包括：
[0032]支撑衬底；
[0033]设置在支撑衬底上的第一电极层；第一电极层的材料为碳化硅，第一电极层包括导电区域和绝缘区域，导电区域悬空，绝缘区域的部分区域设置在支撑衬底上；
[0034]设置在第一电极层上的压电薄膜；
[0035]设置在压电薄膜上导电区域对应的区域上的第二电极层。
[0036]相应地，本申请实施例还提供了一种声波谐振器的结构，包括：
[0037]支撑衬底；
[0038]设置在支撑衬底上的第一电极层；第一电极层的材料为碳化硅，第一电极层包括导电区域和绝缘区域，导电区域悬空和绝缘区域的部分区域与支撑衬底间形成空腔结构；
[0039]设置在第一电极层上的压电薄膜；
[0040]设置在压电薄膜上导电区域对应的区域上的第二电极层。
[0041]相应地，本申请实施例还提供了一种滤波器，包括：多个上述谐振器；多个谐振器基于预设拓扑结构级联、桥接或耦合。
[0042]本申请实施例具有如下有益效果：
[0043]本申请实施例所公开的一种声波谐振器的制备方法及其结构、滤波器，声波谐振器的制备方法包括获取支撑衬底，在支撑衬底上制备第一电极层，该第一电极层的材料为碳化硅，对第一电极层进行区域化处理，使得第一电极层被划分为导电区域和绝缘区域，在第一电极层上制备压电薄膜，在压电薄膜上导电区域对应的区域制备第二电极层，得到声
波谐振器。基于本申请实施例通过在支撑衬底制备区域化导电碳化硅层作为底电极，并处于悬浮电位状态，器件在工作时仅需在顶电极上施加激励信号，相较于传统FBAR结构无需将压电薄膜刻蚀出通孔以引出底电极，且可以获得更高的谐振频率、更大的机电耦合系数、更小的损耗。同时，利用导电碳化硅层的导热系数高于金属底电极材料的导热系数特性，可以提高器件的散热性能，提升器件的功率容量。
附图说明
[0044]为了更清楚地说明本申请实施例或现有技术中的技术方案和优点，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单的介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其它附图。
[0045]图1是本申请实施例提供的一种声波谐振器的制备方法的流程示意图一；
[0046]图2是本申请实施例提供的一种声波谐振器的制备方本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种声波谐振器的制备方法，其特征在于，包括：获取支撑衬底；在所述支撑衬底上制备第一电极层；所述第一电极层的材料为碳化硅；对所述第一电极层进行区域化处理，使得所述第一电极层被划分为导电区域和绝缘区域；在所述第一电极层上制备压电薄膜；在所述压电薄膜上所述导电区域对应的区域制备第二电极层，得到声波谐振器。2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述对所述第一电极层进行区域化处理，使得所述第一电极层被划分为导电区域和绝缘区域，包括：若所述第一电极层的材料为导电材料，对所述第一电极层进行区域化绝缘处理，使得所述第一电极层被划分为所述导电区域和所述绝缘区域。3.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述对所述第一电极层进行区域化处理，使得所述第一电极层被划分为导电区域和绝缘区域，包括：若所述第一电极层的材料为绝缘材料，对所述第一电极层进行区域化导电处理，使得所述第一电极层被划分为所述导电区域和所述绝缘区域；所述区域化导电处理包括离子注入和热扩散。4.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述支撑衬底包括所述第一表面和第二表面，所述第一表面和所述第二表面相对设置；所述在所述支撑衬底上制备第一电极层，包括：在所述支撑衬底的所述第一表面和所述第二表面均沉积停止层；自所述第二表面上的所述停止层，对所述支撑衬底进行刻蚀处理，得到待处理悬空结构；自所述第一表面上的所述停止层，在所述支撑衬底的所述第一表面上制备所述第一电极层。5.根据权利要求4所述的制备方法，其特征在于，所述在所述压电薄膜上所述导电区域对应的区域制备第二电极层，得到声波谐振器，包括：在所述压电薄膜上所述导电区域对应的区域制备第二电极层；自所述第二表面上的所述停...

【专利技术属性】
技术研发人员：欧欣，房晓丽，张师斌，郑鹏程，
申请(专利权)人：中国科学院上海微系统与信息技术研究所，
类型：发明
国别省市：