[实用新型]用于紫外探测的薄膜体声波谐振器

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种用于紫外探测的薄膜体声波谐振器，属于微电子技术领域。

背景技术

紫外探测是继红外探测和激光探测之后发展起来的一项新兴探测技术，可广泛用于科研、军事、环保、医疗等领域。军事方面，早在20世纪六七十年代，美国就开始了在紫外波段探测洲际导弹发射的研究工作，并取得一定的进展。世界上第一台紫外线告警器AAR-47用于美海军C-130S直升机和P-3S运输机上，并且于1991年投入海湾战争中，目前各国正在积极于新型紫外探测器的研制。民用方面，紫外探测已经被用于气体探测与分析、火焰传感、污染监测、水银消毒、发动机及锅炉控制（用于识别热背景中的紫外线）。

随着社会的发展，人们越来越关注紫外光的辐射与测量，对紫外探测器的需求日益增长。目前广泛应用的是光子探测原理制备的紫外探测器，现有的紫外探测器主要面临3方面的困难：首先，固体探测器的硅器件，具有紫外波段以外的光频率响应范围；其次，半导体中载流子的生产和复合时间较长，使得紫外探测器的灵敏度较低；最后，光生载流子对于电流的改变量很小，需要高昂且微小的探测系统来检测电流信号。

薄膜体声波谐振器（FBAR）由于其高工作频率、高品质因素（Q值）、低温度系数、高功率承载能力、可集成以及体积小的特点，近年来得到广泛重视，并在无线通信领域得到了广泛的应用。由于FBAR的谐振频率与体声波的传播速度有关，利用紫外线照射在有效区域内，使半导体内部产生电子空穴对，改变半导体内部载流子的浓度，降低其电阻以及声波的传播速度，将其用于紫外探测。美国亚利桑那州立大学的X.Qiu等人在“Film bulk acoustic wave resonator(FBAR) based ultraviolet sensor”(Solid-State sensors, Actuators and Microsystems Conference, 2009. Transducers 2009, International)中提到使用ZnO薄膜体声波谐振器在365nm、强度为600                                               紫外光的照射下，频率偏移量为9.8KHz，用于检测的紫外线强度下限为6.5nW，这项研究证明了使用基于ZnO薄膜的FBAR用于紫外探测的可行性，但是这种使用200nm的Au作为上电极的方法，使得紫外线穿透能力变得十分微弱，作为紫外探测使用，其灵敏度较小。

总而言之，现代通信系统向小型化、集成化、密集复用化方向发展，以低成本、简单操作、可集成的方式实现高量子效率、大面积、高分辨率、宽动态范围、高速、低噪声、响应波长完全处于紫外光谱的紫外探测器成为一种迫切的需求。因此，需要一种体积小、结构简单、高Q值的FBAR用于紫外探测。

实用新型内容

目的：为了克服现有技术中存在的不足，本实用新型提供一种用于紫外探测的薄膜体声波谐振器，能够在不影响防护器件触发电压的前提下提高维持电压，来避免闩锁效应。 

技术方案：为解决上述技术问题，本实用新型采用的技术方案为：

一种用于紫外探测的薄膜体声波谐振器，其特征在于：包括连续堆叠在同一个衬底上成为一体的压电振荡堆和声波反射层；其中，压电振荡堆包括自下而上依次沉积的底电极、压电层和上电极；所述上电极的材质为具有紫外透射性且能够与压电层形成肖特基结的金属薄膜，便于紫外光线透过上电极照射在压电层上；

所述声波反射层包括基片、基片上沉积的支撑层、压电振荡堆沉积在支撑层上；所述声波反射层为空气隙结构、或布拉格反射层结构、或背腔刻蚀结构；当声波反射层为背腔刻蚀结构，所述基片上设置有刻蚀形成的空气腔。

所述压电层的材质为ZnO，厚度为500-5000nm。

所述上电极金属薄膜的在紫外波段的透射率大于60%。

所述底电极的材质为Al或Au，厚度为10-300nm。

所述上电极的材质为栅格状结构的Ag，采用直流反应磁控溅射或者射频反应磁控溅射的方式沉积形成，厚度为50-150nm。

所述上电极的材质也可以为Au，采用电子束蒸发或者热蒸发的方式沉积形成，厚度为5-50nm。