【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于射频mems器件，涉及一种高阶模态兰姆波谐振器及其制备方法。
技术介绍
1、压电微机电(mems)谐振器因为其小尺寸和低功耗在频率选择、控制和传感应用方面表现出巨大的潜力。随着5g通讯的飞速发展，电子产品对更快的数据速率的要求越来越高，因此更高的频率和更低的阻抗的谐振器成为市场需求。虽然缩小尺寸的压电mems谐振器能够实现高的谐振频率，但是激励区域的缩小会带来严重的功率处理问题，导致大的电极电阻，并且高频谐振器通常需要更加精细的制造工艺。因此，在压电谐振器中的长期需求是能够实现高频而不显著地减小尺寸。
2、兰姆波谐振器因为其兼具表面声波谐振器和薄膜体声波谐振器的优点而被广泛研究，且突破了表面声波谐振的频率限制和解决了薄膜体声波谐振器的难以实现片上多集成的缺点，表现出高的谐振频率(fs)、品质因数(q)和适中的机电耦合系数(k2eff)。在氮化铝薄板中传播的所有兰姆波模态中，s0模态被视为最优选且被深入研究，这是因为其具有大的相速度和适中的机电耦合系数。
3、但是，在市场对更高频率的迫切需求的情况下，s0模态的兰姆波谐振器仍然会面临表面声波器件和薄膜体声波器件一样的困难。高阶模态(s1模态)兰姆波谐振器能够替代s0模态的兰姆波谐振器，实现更高频率而避免了小型化带来的性能劣化。
4、然而，相比于s0模态的兰姆波谐振器，s1模态受到更少关注的一个重要的原因的是s1模态谐振器的频谱不光滑，较多的寄生信号会造成极强的干扰，降低谐振器的机电耦合系数等性能，在实际应用中还会影响滤波器的滤波能力
5、有鉴于此，抑制s1模态兰姆波谐振器的寄生信号是当前一个迫切需要解决的问题。
技术实现思路
1、本专利技术的目的在于至少部分地解决上述的技术问题，提供一种无杂散的高阶模态兰姆波谐振器，在bus区域中央刻蚀长方形空槽结构来抑制横向杂散模态。
2、在本专利技术的第一方面中，提供了一种高阶模态兰姆波谐振器，所述高阶模态兰姆波谐振器包括：
3、衬底，所述衬底的上表面中央设置有释放腔；
4、压电振动结构，悬浮在所述释放腔中；
5、顶部插指电极，布置在所述压电振动结构的上表面上，并且包括主体电极和连接主体电极的bus区域；
6、底部平板电极，布置在所述压电振动结构的下表面上，
7、其中，所述bus区域设置有空槽结构，用于抑制横向杂散模态。
8、在本专利技术的一些实施例中，所述空槽结构为设置在bus区域中央的长方形槽。
9、在本专利技术的一些实施例中，所述高阶模态兰姆波谐振器还包括支撑结构，所述支撑结构为设置在压电振动结构的上下两侧的支撑轴；
10、所述压电振动结构采用掺钪氮化铝薄膜；
11、所述顶部叉指电极和所述底部平板电极的深度相同和/或它们的材料选用钼；
12、所述衬底的材料选用硅。
13、在本专利技术的一些实施例中，所述bus区域的宽度为6-12μm，深度为200nm；
14、所述空槽结构的宽度为1-4μm，深度为200nm；
15、所述顶部叉指电极和所述底部平板电极的深度为100-200nm。
16、在本专利技术的第二方面中，提供了一种高阶模态谐振器的制备方法，所述制备方法包括以下步骤：
17、s1在衬底上刻蚀释放腔，然后采用湿法热氧化工艺形成sio2膜；
18、s2在sio2膜上沉积多晶硅层作为牺牲层；
19、s3通过干法刻蚀去除释放腔外部的多晶硅，并进行化学机械抛光；
20、s4沉积一钼层形成底部平板电极；
21、s5沉积掺钪氮化铝薄膜形成压电振动结构；
22、s6沉积另一钼层并对所述另一钼层依次进行等离子体刻蚀、图案化处理形成顶部叉指电极，所述顶部叉指电极的bus区域设置有空槽结构，用于抑制横向杂散模态；
23、s7对钼层/氮化铝/钼层三层薄膜进行等离子体刻蚀形成释放孔，并置于腐蚀性气体中释放牺牲层形成所述释放腔，得到所述高阶模态的兰姆波谐振器。
24、在本专利技术的一些实施例中，在步骤s2、s4、s5和s6中的沉积的工艺为通过磁控溅射工艺进行沉积。
25、在本专利技术的一些实施例中，在步骤s6中的图案化处理的工艺包括涂胶、曝光、显影、刻蚀和去胶。
26、在本专利技术的一些实施例中，在步骤s1中的刻蚀为采用反应离子刻蚀工艺进行刻蚀。
27、在本专利技术的一些实施例中，在步骤s2中的牺牲层的材料为氧化硅。
28、在本专利技术的一些实施例中，在步骤s6中的腐蚀性气体为氢氟酸气体。
29、根据本专利技术的实施例所述的无杂散的高阶模态兰姆波谐振器具有以下优点中的至少一个：
30、通过在bus区域的例如中央刻蚀长方形的空槽并且合理设置长方形空槽的尺寸，有效抑制了s1高阶寄生模态，改善了频谱光滑度且提高了机电耦合系数，优化了谐振器性能。
31、本专利技术提供的无杂散的高阶兰姆波谐振器为实现高频、大带宽滤波器提供了重要方向，其高机电耦合系数和无杂散模态的特点在射频前端的大规模应用中起着关键作用。
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1.一种高阶模态兰姆波谐振器，其特征在于，所述高阶模态兰姆波谐振器包括：
2.根据权利要求1所述的高阶模态兰姆波谐振器，其特征在于，
3.根据权利要求1所述的高阶模态兰姆波谐振器，其特征在于，
4.根据权利要求1所述的高阶模态兰姆波谐振器，其特征在于，
5.一种根据权利要求1-4中任一项所述的高阶模态谐振器的制备方法，所述制备方法包括以下步骤：
6.根据权利要求5所述的制备方法，其特征在于，
7.根据权利要求6所述的制备方法，其特征在于，
8.根据权利要求5-7中任一项所述的制备方法，其特征在于，
9.根据权利要求8所述的制备方法，其特征在于，
10.根据权利要求9所述的制备方法，其特征在于，
【技术特征摘要】
1.一种高阶模态兰姆波谐振器，其特征在于，所述高阶模态兰姆波谐振器包括：
2.根据权利要求1所述的高阶模态兰姆波谐振器，其特征在于，
3.根据权利要求1所述的高阶模态兰姆波谐振器，其特征在于，
4.根据权利要求1所述的高阶模态兰姆波谐振器，其特征在于，
5.一种根据权利要求1-4中任一项所述的高阶模态谐振...
【专利技术属性】
技术研发人员：赵继聪，叶文淏，张煜昕，孙海燕，吕世涛，孙泽鑫，
申请(专利权)人：南通大学，
类型：发明
国别省市：
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