一种谐振器结构及其制造方法与流程

本发明涉及一种谐振器结构及其制造方法。

背景技术：

为了满足更多通信功能以及高质量的通信体验，现代通信技术需要满足更高的效率和集成化的要求。在射频器件中，谐振器一般用于信号滤波及生成目的。目前的技术发展水平通常使用分立晶体来制造谐振器。为了使器件小型化、具有高q值、低插损耗、功率承载性好、换能效率高等性能。已经考虑一种类型的mems谐振器是薄膜体声波(dbar)。dbar器件不仅具备以上性能而且又能很好的与coms工艺兼容。不但可以做到集成、而且工作频率可以做到高频。dbar除了做谐振器，薄膜体声波谐振器(dbar)技术还可用作形成现代无线通信系统中许多频率组件的基础。例如，可使用dbar技术来形成滤波器件、振荡器、谐振器和很多其它频率相关组件。与例如saw和晶体震荡器技术等其它谐振器技术相比，dbar具有使器件小型化、功率承载性好、很好coms工艺兼容性。具体来说，dbar器件可集成到芯片上，并且比saw器件更好的功率承载特性。

但目前，dbar器件还主要停留在实验阶段，缺乏成熟的制造技术。

技术实现要素：

为解决上述技术问题，本发明提供了一种谐振器结构及其制造方法，该谐振器结构及其制造方法能够成功实现谐振器的量产，且制造过程能够与集成电路coms工艺兼容。

本发明通过以下技术方案得以实现。

本发明提供的一种谐振器结构，包括衬底和中间层；所述中间层由底布拉格反射层、底电极层、压电层、顶电极层、顶布拉格反射层逐层溅射构成，中间层溅射在衬底上。

所述中间层为一组，衬底和中间层构成谐振器单体。

所述中间层为多组层叠溅射。

所述衬底为蓝宝石基片、石英、玻璃或硅。

所述底布拉格反射层和顶布拉格反射层均由低机械阻抗材料和高机械阻抗材料，进行高低阻抗匹配而成，层数为1～20层。

所述低机械阻抗材料为一点八氧化硅，高机械阻抗材料为氮化铝、钼、氧化钽。

所述底电极层和顶电极层由钼制成。

所述压电层由氮化铝、氮化铝钪或氧化锌制成。

本发明还提供一种谐振器的制造方法，采用如下步骤：

①预制基层：在衬底上溅射底布拉格反射层；

②制底电极层：在底布拉格反射层上溅射底电极层；

③刻底电极：在底电极层上采用光刻、湿法刻蚀或干法刻蚀的方式制作电极；

④制中层：在底电极层上逐层溅射压电层、顶电极层；

⑤刻顶电极：在顶电极层上采用光刻、湿法刻蚀或干法刻蚀的方式制作电极，并在顶电极层上溅射顶布拉格反射层；

⑥层叠：根据所需制作电极层数中尚未完成的层数，以同样的次数重复步骤②至⑤，如尚未完成的层数为0，则直接进入下一步骤；

⑦制掩模：按衬底尺寸、根据图案设计制作掩膜版。

本发明的有益效果在于：能够成功实现谐振器的量产，且制造过程能够与集成电路coms工艺兼容减少集成电路面积，从而提高集成度；成品具有平整的表面和平缓变化的边界；机械牢度强，结构简单稳定，非常适用于恶劣环境的高要求射频领域和特殊传感系统使用。

附图说明

图1是本发明一种实施方式的结构示意图；

图2是本发明另一种实施方式的结构示意图。

图中：100-衬底，101-底布拉格反射层，102-底电极层，103-压电层，104-顶电极层，105-顶布拉格反射层，200-谐振器单体，300-衬底，301-第一布拉格反射层，303-第一底电极层，303-第一压电层，304-第一顶电极层，305-第二布拉格反射层，306-第二底电极层，307-第二压电层，308-第二顶电极层，309-第三布拉格反射层，310-第三底电极层，311-第三压电层，312-第三顶电极层，313-第四布拉格反射层。

具体实施方式

下面进一步描述本发明的技术方案，但要求保护的范围并不局限于所述。

如图1、图2所示的一种谐振器结构，包括衬底100和中间层；中间层由底布拉格反射层101、底电极层102、压电层103、顶电极层104、顶布拉格反射层105逐层溅射构成，中间层溅射在衬底上。

如图1所示为本发明的一种实施方式，中间层为一组，衬底100和中间层构成谐振器单体200。

如图2所示为本发明的另一种实施方式，中间层为多组层叠溅射。

衬底100为蓝宝石基片、石英、玻璃、微晶玻璃、碳化硅、氮化镓或硅。

底布拉格反射层101和顶布拉格反射层105均由低机械阻抗材料和高机械阻抗材料，进行高低阻抗匹配而成，层数为1～20层。

低机械阻抗材料为一点八氧化硅，高机械阻抗材料为氮化铝、钼、氧化钽。

底电极层102和顶电极层104由钼制成。

压电层103由氮化铝、氮化铝钪或氧化锌制成。

本发明还提供一种谐振器的制造方法，采用如下步骤：

①预制基层：在衬底100上溅射底布拉格反射层101；

②制底电极层：在底布拉格反射层101上溅射底电极层102；

③刻底电极：在底电极层102上采用光刻(lift-off)或湿法刻蚀或干法刻蚀的方式制作电极；

④制中层：在底电极层102上逐层溅射压电层103、顶电极层104；

⑤刻顶电极：在顶电极层104上采用光刻(lift-off)或湿法刻蚀或干法刻蚀的方式制作电极，并在顶电极层104上溅射顶布拉格反射层105；

⑥层叠：根据所需制作电极层数中尚未完成的层数，以同样的次数重复步骤②至⑤，如尚未完成的层数为0，则直接进入下一步骤；

⑦制掩模：按衬底100尺寸、根据图案设计制作掩膜版。

实施例1

如图1所示，采用上述方案，中间层为一组，由底布拉格反射层101、底电极层102、压电层103、顶电极层104、顶布拉格反射层105构成，整体构成谐振器单体200。

实施例2

如图2所示，采用上述方案，中间层为三组层叠溅射，整体构成两面smr谐振器。其中，第一布拉格反射层301、第一底电极层303、第一压电层303、第一顶电极层304、第二布拉格反射层305构成第一组中间层，第二布拉格反射层305、第二底电极层306、第二压电层307、第二顶电极层308、第三布拉格反射层309构成第二组中间层，第三布拉格反射层309、第三底电极层310、第三压电层311、第三顶电极层312、第四布拉格反射层313构成第三组中间层。

技术特征：

1.一种谐振器结构，包括衬底(100)和中间层，其特征在于：所述中间层由底布拉格反射层(101)、底电极层(102)、压电层(103)、顶电极层(104)、顶布拉格反射层(105)逐层溅射构成，中间层溅射在衬底上。

2.如权利要求1所述的谐振器结构，其特征在于：所述中间层为一组，衬底(100)和中间层构成谐振器单体(200)。

3.如权利要求1所述的谐振器结构，其特征在于：所述中间层为多组层叠溅射。

4.如权利要求1所述的谐振器结构，其特征在于：所述衬底(100)为蓝宝石基片、石英、玻璃、微晶玻璃、碳化硅、氮化镓或硅。

5.如权利要求1所述的谐振器结构，其特征在于：所述底布拉格反射层(101)和顶布拉格反射层(105)均由低机械阻抗材料和高机械阻抗材料，进行高低阻抗匹配而成，层数为1～20层。

6.如权利要求5所述的谐振器结构，其特征在于：所述低机械阻抗材料为一点八氧化硅，高机械阻抗材料为氮化铝、钼、氧化钽。

7.如权利要求1所述的谐振器结构，其特征在于：所述底电极层(102)和顶电极层(104)由钼制成。

8.如权利要求1所述的谐振器结构，其特征在于：所述压电层(103)由氮化铝、氮化铝钪或氧化锌制成。

9.一种谐振器的制造方法，其特征在于：采用如下步骤：

①预制基层：在衬底(100)上溅射底布拉格反射层(101)；

②制底电极层：在底布拉格反射层(101)上溅射底电极层(102)；

③刻底电极：在底电极层(102)上采用光刻、湿法刻蚀或干法刻蚀的方式制作电极；

④制中层：在底电极层(102)上逐层溅射压电层(103)、顶电极层(104)；

⑤刻顶电极：在顶电极层(104)上采用光刻、湿法刻蚀或干法刻蚀的方式制作电极；并在顶电极层(104)上溅射顶布拉格反射层(105)；

⑥层叠：根据所需制作电极层数中尚未完成的层数，以同样的次数重复步骤②至⑤，如尚未完成的层数为0，则直接进入下一步骤；

⑦制掩模：按衬底(100)尺寸、根据图案设计制作掩膜版。

技术总结
本发明提供了一种谐振器结构，包括衬底和中间层；所述中间层由底布拉格反射层、底电极层、压电层、顶电极层、顶布拉格反射层逐层溅射构成，中间层溅射在衬底上。本发明还提供一种谐振器的制造方法。本发明能够成功实现谐振器的量产，且制造过程能够与集成电路COMS工艺兼容减少集成电路面积，从而提高集成度；成品具有平整的表面和平缓变化的边界；机械牢度强，结构简单稳定，非常适用于恶劣环境的高要求射频领域和特殊传感系统使用。

技术研发人员：季泳;刘胜伟
受保护的技术使用者：贵州省高新光电材料及器件研究院有限公司
技术研发日：2020.05.06
技术公布日：2020.08.04