[发明专利]一种薄膜体声波谐振器及其制备方法

说明书

本发明涉及一种薄膜体声波谐振器及其制备方法，薄膜体声波谐振器包括顶部金属电极、压电薄膜层、底部金属电极和衬底，顶部金属电极和底部金属电极分别在压电薄膜层的上下表面形成位置相对的第一声波能量泄漏抑制部和第二声波能量泄漏抑制部，并且，第一声波能量泄漏抑制部包括凹槽和/或凸起，对应的所述第二声波能量泄漏抑制部包括凸起和/或凹槽，这样可通过非平整性结构减少声波能量在垂直方向的泄露。同时，压电薄膜层在由顶部金属电极和底部金属电极所覆盖的区段内厚度一致，也即，压电薄膜层的上下表面在该区段内不同位置均保持平行且高度相同，以抑制电场的垂直分量，使得同频率的信号进行相干叠加，提高了薄膜体声波谐振器的Q值。

技术领域

本发明涉及射频滤波技术领域，特别是涉及一种薄膜体声波谐振器及其制备方法。

背景技术

在无线通讯中，射频滤波器作为过滤特定频率信号的中介，用于减少不同频段的信号干扰，在无线收发器中实现镜像消除、寄生滤波和信道选择等功能。随着5G网络的部署和市场的增长，射频滤波器的设计也朝着小型化、低功耗和集成化的方向发展。体声波谐振器（Bulk Acoustic Resonator，BAR）作为一种新型的射频微机电系统（Micro-Electro-Mechanical System，MEMS）器件，成为射频前端基础器件的研究重点。同时，由于其灵敏度高、体积小、能够实现无线收发信号等特点，在传感器领域也获得了突飞猛进的发展。

薄膜体声波谐振器(Film Bulk Acoustic Resonator，FBAR）是BAR谐振器中的一种重要结构，具有有效机电耦合系数高、品质因数(Q)高、能够与CMOS工艺兼容等特点。FBAR是在衬底材料上添加电极-压电膜-电极的“三明治”的薄膜器件，其理论Q值相对于固装谐振器（solidly mounted resonator，SMR）要高，但其声波能量在垂直方向的泄漏，使得实际Q值仍受限。如何减少薄膜体声波谐振器的声波能量在垂直方向的泄漏，成为一个亟待解决的技术问题。

发明内容

有鉴于此，本发明提供了一种薄膜体声波谐振器及其制备方法，以减少薄膜体声波谐振器的声波能量在垂直方向的泄漏，提高薄膜体声波谐振器的Q值。

为实现上述目的，本发明提供了如下方案：

一种薄膜体声波谐振器，由上到下依次包括顶部金属电极、压电薄膜层、底部金属电极和衬底；

所述底部金属电极设置在所述衬底上，所述衬底具有空气腔；

所述顶部金属电极在所述压电薄膜层的上表面形成第一声波能量泄漏抑制部，所述底部金属电极在所述压电薄膜层的下表面形成第二声波能量泄漏抑制部；其中，第一声波能量泄漏抑制部与第二声波能量泄漏抑制部的数量相同且位置相对；所述第一声波能量泄漏抑制部和所述第二声波能量泄漏抑制部均位于所述空气腔的上部；

所述第一声波能量泄漏抑制部包括凹槽和/或凸起，对应的所述第二声波能量泄漏抑制部包括凸起和/或凹槽，所述压电薄膜层在由顶部金属电极和底部金属电极所覆盖的区段内厚度一致；

所述顶部金属电极与所述压电薄膜层的上表面贴合，所述底部金属电极与所述压电薄膜层的下表面贴合。

可选的，所述第一声波能量泄漏抑制部和所述第二声波能量泄漏抑制部的宽度分别为声波波长的整数倍。

可选的，所述第一声波能量泄漏抑制部所包括的凹槽和/或凸起均为第一子抑制部，同理，所述第二声波能量泄漏抑制部所包括的凸起和/或凹槽均为第二子抑制部；其中：

第一子抑制部的宽度总和为声波波长的整数倍，第二子抑制部的宽度总和为声波波长的整数倍，并且，第一子抑制部之间的宽度比与第二子抑制部之间的宽度比相一致。

可选的，所述第一声波能量泄漏抑制部包括沿延伸方向依次设置的两个凹槽，所述第二声波能量泄漏抑制部包括沿延伸方向依次设置的两个凸起；