專利名稱：一種非對(duì)稱結(jié)構(gòu)的剪切模式fbar的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及射頻諧振器技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種具有非對(duì)稱叉指結(jié)構(gòu)的剪切模式 薄膜體聲波諧振器(FBAR)
背景技術(shù)：
在無(wú)線通信領(lǐng)域，高通信頻率、高傳輸速率、高密集復(fù)用和高集成化成為一大趨 勢(shì)，這就對(duì)無(wú)線收發(fā)機(jī)的射頻濾波器的濾波特性有更高要求，品質(zhì)因子Q越高濾波特性越 好，體積越小越容易集成和攜帶，所以發(fā)展高Q、可集成化濾波器或諧振器技術(shù)已經(jīng)成為趨 勢(shì)。目前射頻濾波器主要包括介質(zhì)濾波器和SAW濾波器，介質(zhì)濾波器Q值較高，但體積 大，SAW濾波器體積相對(duì)小但Q很低，2000年后出現(xiàn)了縱波結(jié)構(gòu)的體聲波諧振器(FBAR)，其 具有高Q和可集成化特點(diǎn)，但是制造工藝上成品率低。剪切模式FBAR是目前研究很熱門的一種器件，它是指通過外界施加的橫向電場(chǎng)， FBAR在體內(nèi)激勵(lì)起剪切波，使得器件工作在剪切模式下的一種諧振器。剪切模式的FBAR具 有制作簡(jiǎn)單、成品率高的優(yōu)點(diǎn)，但是Q值低于縱波FBAR，原因是剪切模式FBAR激勵(lì)的寄生振 動(dòng)產(chǎn)生的如上表面波、次表面波、寄生縱波等很多，導(dǎo)致寄生干擾大，本身的高Q被寄生波 掩蓋(Lakin K M. [J], IEEE Microwave Magazine,2008，4(4) :61_67， A review of thin film resonator technology)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明提供了一種非對(duì)稱結(jié)構(gòu)的剪切模式FBAR，解決了現(xiàn)有剪切模式FBAR寄生 干擾大，Q值較低的問題。一種非對(duì)稱結(jié)構(gòu)的剪切模式FBAR，包括硅基片、支撐層、壓電層以及由寬度相同且 相互平行的輸入電極和輸出電極組成的電極對(duì)，所述的電極對(duì)數(shù)量不小于2，所有電極對(duì)相 互平行且兩端分別設(shè)有與所有輸入電極連接的輸入電極匯流條和與所有輸出電極連接的 輸出電極匯流條，輸入電極和輸出電極間隔設(shè)置；所有電極對(duì)中電極的寬度和輸入電極與 輸出電極之間的間距沿垂直電極對(duì)的同一方向呈差異性比例遞增。由于該剪切模式FBAR電極結(jié)構(gòu)非對(duì)稱分布，不能有效激勵(lì)起聲表面波和次表面 波這些寄生雜波，沒有了這些寄生雜波，F(xiàn)BAR諧振能量不會(huì)分散，其本征諧振頻率點(diǎn)的Q值 就會(huì)顯著提高。因?yàn)榧呻娐芬话阍叫≡胶?，隨著電極寬度、電極數(shù)量，電極間距的增加加，勢(shì)必 要造成整個(gè)FBAR體積增加，不利于集成化，電極對(duì)數(shù)量最好控制在2 50。同樣的道理，1 < m < 100，最好l<m≤1.5;l<n< 100，最好1 < n≤2。其 中m為相鄰兩個(gè)電極對(duì)中電極的寬度比例，n為相鄰兩個(gè)電極對(duì)中輸入電極和輸出電極之 間的間距比例。與現(xiàn)有剪切模式相比，本發(fā)明FBAR增加了電極對(duì)數(shù)量，從而提高了其容量，而且輸入電極和輸出電極間隔設(shè)置，形成一種插指狀結(jié)構(gòu)，同時(shí)電極寬度與輸入電極和輸出電 極之間的間距非等比例增加，大大降低了寄生干擾，提高了其Q值。


圖1是本發(fā)明剪切模式FBAR俯視圖；圖2是本發(fā)明剪切模式FBAR剖面圖；圖3是本發(fā)明剪切模式FBAR電極尺寸示意圖。
具體實(shí)施例方式如圖1和圖2所示，一種非對(duì)稱結(jié)構(gòu)的剪切模式FBAR，包括底層的硅基片101、由 氮化硅構(gòu)成的支撐層103、由氧化鋁淀積構(gòu)成的壓電層104和頂層的3個(gè)相互平行的電極對(duì) 105，硅基片101和支撐層103之間設(shè)有用于反射體聲波的空氣隙102。電極對(duì)105由寬度相同且相互平行的輸入電極106和輸出電極107平行排列組 成，電極對(duì)105兩端分別設(shè)有與所有輸入電極106連接的輸入電極匯流條113以及與所有 輸出電極107連接的輸出電極匯流條114，輸入電極106和輸出電極107間隔設(shè)置。FBAR 頂層兩側(cè)還設(shè)有地電極111和地電極112。上述各個(gè)組成部分共同構(gòu)成GSG pad結(jié)構(gòu)。如圖3所示，A1、A2、A3分別是3個(gè)輸入電極106和輸出電極107的寬度，L1、L2、 L3分別是3對(duì)輸入電極106和輸出電極107之間的間距。本實(shí)施例中，A1 = 10 u m, A2 =
15 u m, A3 = 20 u m, LI = 10 u m, L2 = 20 u m, L3 = 30 ii m。A1、A2、A3 以及 L1、L2、L3 各 自互異且非等比例遞增，采用這樣的尺寸之后，器件工作時(shí)，使得產(chǎn)生的聲表面波在相互疊 加的時(shí)候，其相位不等，不能產(chǎn)生最大激勵(lì)，從而削弱其對(duì)器件工作的影響。使用射頻探針 臺(tái)和矢量網(wǎng)絡(luò)分析儀對(duì)FBAR的Q值進(jìn)行硅片上在線測(cè)試，該非對(duì)稱結(jié)構(gòu)的FBAR的Q值為 530，而傳統(tǒng)的剪切模式FBAR的Q值為220 380之間，改進(jìn)后Q值明顯提高。在另一個(gè)實(shí)施例中，剪切模式FBAR具有5對(duì)電極對(duì)。其中輸入電極106寬度A1 =5iim、A2 = 10iim、A3 = 15iim、A4 = 20iim、A5 = 25iim，輸入電極 106 和輸出電極 107 之間的間距 L1 = 5 ii m、L2 = 7. 5 ii m、L3 = 10 ii m、L4 = 12. 5 u m, L5 = 15 ii m。該非對(duì)稱 結(jié)構(gòu)的Q值為570。上述A1、A2、.、A5分別表示第1、2、.、5個(gè)電極對(duì)105的電極寬度，L1、L2、.、
L5分別表示第1、2.....5個(gè)電極對(duì)105中輸入電極106和輸出電極107之間的間距，所有
電極對(duì)105沿寬度遞增方向順序編號(hào)。在第三個(gè)實(shí)施例中，剪切模式FBAR具有10對(duì)電極對(duì)時(shí)，其輸入電極106寬度A1 =
2u m, A2 = 3 u m, A3 = 4 u m, A4 = 5 u m, A5 = 6 u m, A6 = 7 u m, A7 = 8 u m, A8 = 9 u m, A9 =lOum, A10 = llym，輸入電極106和輸出電極107之間的間距LI = 2 u m, L2 = 4 u m, L3 = 6 u m, L4 = 8 u m, L5 = 10 u m, L6 = 12 u m, L7 = 14 u m, L8 = 16 u m, L9 = 18 u m, L10 = 20 ii m。該非對(duì)稱結(jié)構(gòu)的Q值為585。上述A1、A2.....A1 0分別表示第1、2.....10個(gè)電極對(duì)105的電極寬度，LI、
L2.....L10分別表示第1、2.....10個(gè)電極對(duì)105中輸入電極106和輸出電極107之間的
間距，所有電極對(duì)105沿寬度遞增方向順序編號(hào)。當(dāng)然，電極對(duì)105的數(shù)量是可以改變的，為了方便集成化，一般設(shè)置在2 50對(duì)；電極對(duì)105中的電極寬度以及電極間距是也可以更改，只需滿足電極寬度以及電極間距沿 一個(gè)方向遞增，且兩者遞增比例不一致。一般來(lái)說(shuō)，相鄰兩個(gè)電極對(duì)105中電極的寬度比例 為m，m —般大于1，小于100 ；相鄰兩個(gè)電極對(duì)1 05中輸入電極106和輸出電極107之間的 間距比例為n, n同樣一般大于1小于100。
權(quán)利要求
一種非對(duì)稱結(jié)構(gòu)的剪切模式FBAR，包括硅基片、支撐層、壓電層以及由寬度相同且相互平行的輸入電極和輸出電極組成的電極對(duì)，其特征在于所述的電極對(duì)數(shù)量不小于2，所有電極對(duì)相互平行且兩端分別設(shè)有與所有輸入電極連接的輸入電極匯流條和與所有輸出電極連接的輸出電極匯流條，輸入電極和輸出電極間隔設(shè)置；所有電極對(duì)中電極的寬度和輸入電極與輸出電極之間的間距沿垂直電極對(duì)的同一方向呈差異性比例遞增。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的剪切模式FBAR，其特征在于相鄰兩個(gè)電極對(duì)中電極的寬度 比例為 m，l <m< 100。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的剪切模式FBAR，其特征在于1< m < 1. 5。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的剪切模式FBAR，其特征在于相鄰兩個(gè)電極對(duì)中輸入電極和 輸出電極之間的間距比例為n,l < n < 100。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的剪切模式FBAR，其特征在于1< n < 2。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的剪切模式FBAR，其特征在于所述的電極對(duì)數(shù)量為2 50。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的剪切模式FBAR，其特征在于所述的電極對(duì)數(shù)量為3。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的剪切模式FBAR，其特征在于所述的3個(gè)電極對(duì)中電極的寬 度比例為2 3 4。
9.根據(jù)權(quán)利要求7所述的剪切模式FBAR，其特征在于所述的3個(gè)電極對(duì)中輸入電極 與輸出電極之間的間距比例為1 2 3。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種非對(duì)稱結(jié)構(gòu)的剪切模式FBAR，包括硅基片、支撐層、壓電層以及由寬度相同且相互平行的輸入電極和輸出電極組成的電極對(duì)，所述的電極對(duì)數(shù)量不小于2，所有電極對(duì)相互平行且兩端分別設(shè)有與所有輸入電極連接的輸入電極匯流條和與所有輸出電極連接的輸出電極匯流條，輸入電極和輸出電極間隔設(shè)置；所有電極對(duì)中電極的寬度和輸入電極與輸出電極之間的間距沿垂直電極對(duì)的同一方向呈差異性比例遞增。與現(xiàn)有剪切模式相比，本發(fā)明FBARR增加了電極對(duì)數(shù)量，從而提高了其容量，而且輸入電極和輸出電極間隔設(shè)置，形成一種插指狀結(jié)構(gòu)，同時(shí)電極寬度與輸入電極和輸出電極之間的間距非等比例增加，大大降低了寄生干擾，提高了其Q值。
文檔編號(hào)H03H9/13GK101800524SQ20101003952
公開日2010年8月11日 申請(qǐng)日期2010年1月5日 優(yōu)先權(quán)日2010年1月5日
發(fā)明者吳夢(mèng)軍, 孫光照, 曾國(guó)勇, 王一雷, 董樹榮, 趙煥東 申請(qǐng)人:浙江大學(xué)