適用於fbar的金屬布拉格聲波反射層結構的製作方法
2023-05-31 04:57:56
專利名稱：適用於fbar的金屬布拉格聲波反射層結構的製作方法
技術領域：
本發明屬於新型射頻電子元器件領域，特別是涉及一種適用於FBAR的 金屬布拉格聲波反射層結構。
技術背景隨著手機等可攜式無線通信設備的大量使用，用於無線通信的射頻收發 機得到了廣泛的應用，在該射頻系統裡面，目前廣泛使用的射頻濾波器，如 聲表器件、介質器件等因為體積達還不能集成到晶片中，而且這些器件功耗 大或者濾波性差，從而嚴重阻礙了射頻晶片的集成和性能提高，比如低功耗、 全晶片化、零中頻等。2001年美國HP公司研發出了基於薄膜聲體波結構的 諧振器(FBAR)及其射頻濾波器，其結構是半波長的壓電薄膜和上下表面電 極的三明治結構，上下電極作用是饋入射頻電場和形成聲全反射層，壓電薄 膜(目前主要是AlN或ZnO)在該電場下產生射頻段聲波的縱波諧振，其具 有工藝兼容半導體技術、可以集成到晶片中，並且Q值非常高、可以製成選 頻特性優良的射頻濾波器，FBAR可以解決上述其他射頻濾波器的所有缺點， 正因為此，隨後各大國際公司如菲利普、意法公司、LG等相繼推出各種結構 的FBAR。目前FBAR按照下電極表面聲反射方式的不同，可以分為三種結 構(1)氣囊結構，該結構是在下電極澱積犧牲層，通過腐蝕犧牲層在下電 極下獲得空氣隙，壓電薄膜產生的聲波在此獲得全反射，該結構缺點是犧牲 層腐蝕很難徹底，使得生產的FBAR頻率一致性差;(2)體腔結構，該結構 是在下電極的矽片背面刻蝕穿矽片，這樣下電極下同樣是形成聲波全反射的 空氣，該結構缺點是矽片刻蝕穿後，矽片應力非常大，切割獲得單個FBA地成品率極低；(3)布拉格反射層，在下電極下澱積聲學的布拉格反射層， 聲波在布拉格反射層形成全反射，該結構簡單、成品率高，是目前主流產品 普遍採用的結構。目前布拉格反射層的高低聲阻抗的薄膜材料主要有Al/Si02 或W/Si02，其中Si02是採用低溫化學氣相沉積PECVD、射頻濺射或反應濺 射獲得，由於矽和氧存在兩種化合物Si02和SiO， 一般獲得的都是Si02和 SiO的混合物SiOx(x=l-2)，因Si02和SiO特徵聲阻抗不同，使得該層聲反射 特性差別很大，器件特性一致性低，另外，其製備工藝複雜、薄膜厚度和成 分難控制、化合物和金屬熱膨脹係數差別大導致膜層間應力大。 發明內容本發明目的是提供一種製備工藝簡單、薄膜成分可以控制、成本低廉的 適用於FBAR的金屬布拉格反射層結構。本發明的目的是採用這樣的技術方案實現的它包括高聲抗阻層和低聲 抗阻層，其特徵在於所述高聲抗阻層和低聲抗阻層為金屬薄膜，其中高聲抗阻層由鎢與鉬中的一種材料構成，低聲抗阻層由金屬鋁構成，所述高聲抗阻 層與低聲抗阻層交替疊合而成。所述高聲抗阻層與低聲抗阻層依次按照Mo-Al-Mo-Al-Mo-Al的順序交替 疊合；所述高聲抗阻層與低聲抗阻層的厚度為1/4或3/4聲波波長。由於本發明中的金屬薄膜採用半導體工藝裡面成熟的工藝技術製成，如 直流濺射，能夠方便獲得所需厚度的金屬薄膜，而且工藝的可控性、重複性 好；另外，金屬薄膜之間結力好、金屬間熱應力小，器件結構簡單可靠、性 能穩定可靠，因此它是一種較為理想的金屬布拉格聲波反射層結構。
圖1為本發明的結構示意2為本發明壓電薄膜A1N的XRD圖3為本發明的使用的橫斷面電鏡照圖4為本發明的應用於FBAR測量結果示意圖 圖5為本發明的測試原理示意圖具體實施方式
在附圖1巾，本發明所述的適用於FBAR的金屬布拉格聲波反射層結構 包括高聲抗阻層3、 5、 7和低聲抗阻層4、 6、 8構成，所述高聲抗阻層3、 5、 7和低聲抗阻層4、 6、 8和為金屬薄膜，其中高聲抗阻層3、 5、 7由鎢與鉬中 的一種材料製成，低聲抗阻層4、 6、 8由金屬鋁製成，所述高聲抗阻層3、 5、 7和低聲抗阻層4、 6、 8交替疊合而成；所述高聲抗阻層3、 5、 7和低聲抗阻層4、 6、 8依次按照金屬 Mo-Al-Mo-Al-Mo-Al的順序交替疊合；所述高聲抗阻層3、 5、 7和低聲抗阻 層4、 6、 8的厚度為1/4或3/4聲波波長。本發明所述的布拉格反射層全反射膜設置在諧振器FBAR的矽片9上,在 布拉格反射層全反射膜有壓電薄膜2，壓電薄膜2的上方為上電極1、所述高 聲抗阻層3亦為下電極。所述高聲抗阻層3、 5、 7與低聲抗阻層4、 6、 8採用成熟的直流濺射工 藝技術製成，該工藝可方便獲得所需厚度的金屬薄膜；如，在FBAR的矽片9 上，採用直流濺射澱積工藝依次製成交替疊合的金屬Mo薄膜層和金屬 AL薄膜層，所述高聲抗阻層與低聲抗阻層的層數相對應，其層數為3—7層。參照圖3，木發明所述的布拉格反射層全反射膜的橫斷面電鏡照，它包括 高聲阻抗層3、 5、 7的金屬Mo結構層和低聲阻抗層4、 6、 8的金屬A1結構 層，高、低聲阻抗層的金屬Mo層和金屬Al層依次按照Mo-Al-Mo-Al-Mo-Al 的順序交替直流濺射澱積在矽片9上，如圖3所示；參照圖4:在布拉格反射層全反射膜上射頻反應濺射製備C軸取向的A1N壓電薄膜2， A1N壓電薄膜2具有良好的壓電特性，用醋酸硝酸=1: 2比例的刻蝕液刻蝕出A1N壓電薄膜2加下電極M o層的方框，再直流濺射上電 極1金屬Al層，KOH標準液刻蝕出金屬Al薄膜方框，所述A1N壓電薄膜2厚度是工作聲波的半波長，其他金屬層厚度都是四分之一工作聲波的波長， 下電極和布拉格反射層各層的面積是1X1平方毫米，A1N壓電薄膜2在上述 面積內，A1N壓電薄膜2面積是500X500平方微米，上電極1面積是200X 200平方微米。測量使用探針臺和矢量網絡分析儀IO測量，地線探針與下電 極連接，上電極1接射頻信號源，由探針和矢量網絡分析儀饋入射頻信號。 測量結果見圖4。實驗結果表明結果和其他結構的FBAR諧振曲線相似，說明在上下電 極間存在聲波的縱波諧振，也就是布拉格反射層起到了聲波反射的作用。
權利要求
1、適用於FBAR的金屬布拉格聲波反射層結構，包括高聲抗阻層和低聲抗阻層，其特徵在於所述高聲抗阻層和低聲抗阻層為金屬薄膜，其中高聲抗阻層由鎢與鉬中的一種材料構成，低聲抗阻層由金屬鋁構成，所述高聲抗阻層與低聲抗阻層交替疊合而成。
2、 根據權利要1所述的適用於FBAR的金屬布拉格聲波反射層結構，其 特徵在於所述高聲抗阻層與低聲抗阻層依次按照Mo-Al-Mo-Al-Mo-Al的順序 交替疊合而成。
3、 根據權利要1所述的適用於FBAR的金屬布拉格聲波反射層結構，其 特徵在於所述高聲抗阻層與低聲抗阻層的層數相對應，其層數為3—7層。
4、 根據權利要1所述的適用於FBAR的金屬布拉格聲波反射層結構，其 特徵在於所述高聲抗阻層與低聲抗阻層的厚度為1/4聲波波長。
5、 根據權利要1所述的適用於FBAR的金屬布拉格聲波反射層結構，其 特徵在於所述高聲抗阻層與低聲抗阻層的厚度為3/4聲波波長。
6、 根據權利要2所述的適用於FBAR的金屬布拉格聲波反射層結構，其 特徵在於所述高聲抗阻層與低聲抗阻層的厚度為1/4聲波波長。
7、 根據權利要2所述的適用於FBAR的金屬布拉格聲波反射層結構，其 特徵在於所述高聲抗阻層與低聲抗阻層的厚度為3/4聲波波長。
8、 根據權利要2所述的適用於FBAR的金屬布拉格聲波反射層結構，其 特徵在於所述高聲抗阻層與低聲抗阻層的層數相對應，其層數為3—7層。
9、 根據權利要3所述的適用於FBAR的金屬布拉格聲波反射層結構，其 特徵在於所述高聲抗阻層與低聲抗阻層的厚度為1/4聲波波長。
10、 根據權利要3所述的適用於FBAR的金屬布拉格聲波反射層結構， 其特徵在於所述高聲抗阻層與低聲抗阻層的厚度為3/4聲波波長。
全文摘要
本發明屬於新型射頻電子元器件領域，特別是涉及一種適用於FBAR的金屬布拉格聲波反射層結構；它包括高聲抗阻層和低聲抗阻層，其特徵在於所述高聲抗阻層和低聲抗阻層為金屬薄膜，其中高聲抗阻層由鎢與鉬中的一種材料構成，低聲抗阻層由金屬鋁構成，所述高聲抗阻層與低聲抗阻層交替疊合而成；所述高、低聲抗阻層的厚度為1/4或3/4聲波波長。所述高、低聲抗阻層的層數相對應，其層數為3-7層；該布拉格反射層具有工藝簡單、膜厚便於控制且重複性好、金屬之間結力好和金屬間熱應力小，是一種用於薄膜體聲波器件的布拉格聲反射層的良好材料和結構。
文檔編號H03H9/02GK101277099SQ200810060160
公開日2008年10月1日 申請日期2008年3月12日 優先權日2008年3月12日
發明者侃 李, 王德苗, 程維維, 董樹榮, 趙士恆, 雁 韓 申請人:浙江大學