[发明专利]预设空腔防护墙型薄膜体声波谐振器及制备方法

说明书

本发明公开一种预设空腔防护墙型薄膜体声波谐振器及制备方法，所述薄膜体声波谐振器包括带预设空腔的SOI基片衬底和换能器堆叠结构；所述预设空腔由侧壁的防护墙和底部的防护底围成，所述防护墙和所述防护底用来保证SOI基片衬底不被过度腐蚀；所述换能器堆叠结构位于所述SOI基片衬底上、且与所述预设空腔相对；所述换能器堆叠结构上设有贯穿换能器堆叠结构、且与所述预设空腔相通的至少一释放通道。本发明可避免预设空腔腐蚀过程中的腐蚀不够和腐蚀过度，能够精准控制预设空腔的大小和形状，实现薄膜体声波谐振器的有效制备。

技术领域

本发明涉及谐振器技术领域，特别涉及一种预设空腔防护墙型薄膜体声波谐振器及制备方法。

背景技术

近年来随着无线通讯技术(如移动通讯、无线传感器、雷达、卫星通信等)的快速发展，用于信号源、射频前端以及各种数据通信的频率器件需要更高的频率、更大的带宽和更快的传输速度。随着微机电系统(Micro-Electro-MechanicalSystems,MEMS)技术不断发展和成熟，基于声学谐振实现电学选频的薄膜体声波谐振器(Film Bulk AcousticResonator，FBAR)因其优异性能和可操作性，在无线通讯技术扮演极为重要的角色。

薄膜体声波谐振器的核心结构为由顶电极、压电薄膜层、底电极构成的三明治结构。当电信号加载电极上时，压电薄膜层通过逆压电效应将电信号转变为声信号。当声信号在压电薄膜层中的传播距离正好为半波长的奇数倍时，便产生谐振，再通过压电薄膜层的压电效应将谐振频率处的声信号转化为电信号输出。谐振器特定的声学结构对不同频率的声信号呈现出选择性，从而只在输出端输出具有特定频率的电信号。

迄今为止，薄膜体声波谐振器有背腔薄膜型、声学多反射层型和空腔型谐振器三种，其相关产品研制主要集中在美国和日本等发达国家，生产多以空腔型谐振器为主。空腔是薄膜体声波谐振器性能形成的关键，为谐振器提供声阻抗为零的空气层，其加工制作方法十分复杂，也相当重要。现有加工空腔的方法多为预先在空腔处填充牺牲层，然后通过释放刻蚀液腐蚀牺牲层而形成空腔。美国安华高(Avago)是世界上最早进行薄膜体声波谐振器研制的公司，其专利(US6060818，US6377137B1，EP1012888B1)提到利用腐蚀牺牲层形成空腔。中国工程物理研究院电子工程研究所的专利(CN104202010A)也是通过窗口释放刻蚀液形成空腔，这类工序存在空腔大小难以精准控制的问题。刻蚀液腐蚀牺牲层形成空腔往往依据计算腐蚀时间来控制空腔大小，腐蚀时间过短容易造成空腔刻蚀不完整、形状不规则问题，腐蚀时间过长容易造成刻蚀过度、破坏基底，难以精准控制谐振频率问题。

发明内容

本发明的目的是提供一种能够精准控制空腔的大小和形状、且可保护基底的预设空腔防护墙型薄膜体声波谐振器及制备方法。

本发明提供的预设空腔防护墙型薄膜体声波谐振器，包括：

带预设空腔的SOI基片衬底和换能器堆叠结构；

所述预设空腔由侧壁的防护墙和底部的防护底围成，所述防护墙和所述防护底用来保证SOI基片衬底不被过度腐蚀；

所述换能器堆叠结构位于所述SOI基片衬底上、且与所述预设空腔相对；

所述换能器堆叠结构上设有贯穿换能器堆叠结构、且与所述预设空腔相通的至少一释放通道。

进一步的，防护墙和防护底采用不被刻蚀液或刻蚀气腐蚀的材料制作，所述刻蚀液或刻蚀气指空腔型谐振器制作过程中所采用的刻蚀液或刻蚀气。

进一步的，防护墙和防护底采用SiO₂或多晶硅制作。

进一步的，SOI基片衬底从下至上依次为底层硅、中间层、顶层硅；所述预设空腔设于所述顶层硅上；所述中间层构成预设空腔的防护底。