本發(fā)明涉及一種新型聲表面波諧振器，特別是涉及一種采用聲表面波與薄膜體腔組合的諧振器及其加工方法。

背景技術(shù)：

隨著無線通訊應(yīng)用的發(fā)展，人們對(duì)于數(shù)據(jù)傳輸速度的要求越來越高。在移動(dòng)通信領(lǐng)域，第一代是模擬技術(shù)，第二代實(shí)現(xiàn)了數(shù)字化語(yǔ)音通信，第三代(3g)以多媒體通信為特征，第四代(4g)將通信速率提高到1gbps、時(shí)延減小到10ms，第五代(5g)是4g之后的新一代移動(dòng)通信技術(shù)，雖然5g的技術(shù)規(guī)范與標(biāo)準(zhǔn)還沒有完全明確，但與3g、4g相比，其網(wǎng)絡(luò)傳輸速率和網(wǎng)絡(luò)容量將大幅提升。如果說從1g到4g主要解決的是人與人之間的溝通，5g將解決人與人之外的人與物、物與物之間的溝通，即萬物互聯(lián)，實(shí)現(xiàn)“信息隨心至，萬物觸手及”的愿景。

與數(shù)據(jù)率上升相對(duì)應(yīng)的是頻譜資源的高利用率以及通訊協(xié)議的復(fù)雜化。由于頻譜有限，為了滿足數(shù)據(jù)率的需求，必須充分利用頻譜；同時(shí)為了滿足數(shù)據(jù)率的需求，從4g開始還使用了載波聚合技術(shù)，使得一臺(tái)設(shè)備可以同時(shí)利用不同的載波頻譜傳輸數(shù)據(jù)。另一方面，為了在有限的帶寬內(nèi)支持足夠的數(shù)據(jù)傳輸率，通信協(xié)議變得越來越復(fù)雜，因此對(duì)射頻系統(tǒng)的各種性能也提出了嚴(yán)格的需求。

在射頻前端模塊中，射頻濾波器起著至關(guān)重要的作用。它可以將帶外干擾和噪聲濾除以滿足射頻系統(tǒng)和通訊協(xié)議對(duì)于信噪比的需求。隨著通信協(xié)議越來越復(fù)雜，對(duì)頻帶內(nèi)外的要求也越來越高，使得濾波器的設(shè)計(jì)越來越有挑戰(zhàn)。另外，隨著手機(jī)需要支持的頻帶數(shù)目不斷上升，每一款手機(jī)中需要用到的濾波器數(shù)量也在不斷上升。

目前射頻濾波器最主流的實(shí)現(xiàn)方式是聲表面波濾波器和基于薄膜體聲波諧振器技術(shù)的濾波器。薄膜體聲波諧振器主要用于高頻(比如大于2.5ghz的頻段)，制造工藝比較復(fù)雜，成本較高。而聲表面波濾波器主要用于中低頻(比如小于2.5ghz的頻段)，制造工藝相對(duì)比較簡(jiǎn)單，成本相比于薄膜體聲波諧振器要低很多，比較容易受市場(chǎng)接受。

如何提高聲表面波諧振器的頻率和q值一直是業(yè)界研究的熱點(diǎn)，各種加工制備方式已經(jīng)有很多。在以往的傳統(tǒng)結(jié)構(gòu)和制備方式中，主要將金屬叉指結(jié)構(gòu)制備在壓電薄膜的基板上，比如石英、鈮酸鋰、鈦酸鋇等壓電薄膜基板。該傳統(tǒng)制備方法對(duì)于壓電薄膜基板的要求非常高，并且即使使用壓電薄膜基板，也并不能完全起到聲波阻擋與反射的作用，從而影響最終聲表面波諧振器的性能。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的是針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的缺陷，提出了一種全新的聲表面波諧振器及其制備方法。具體地，本發(fā)明提出的方案如下：

一種聲表面波諧振器，其特征在于：所述聲表面波諧振器包括壓電材料基板、形成在所述壓電材料基板上的金屬叉指結(jié)構(gòu)、形成在所述壓電材料基板下方的空腔結(jié)構(gòu)。

進(jìn)一步地，還包括基片，所述空腔結(jié)構(gòu)形成在所述基片上。

進(jìn)一步地，所述壓電材料基板未完全覆蓋所述空腔結(jié)構(gòu)。

進(jìn)一步地，所述壓電材料基板具有露出空腔的開口部分。

一種聲表面波諧振器的制備方法，包括以下步驟：

刻蝕基片形成溝槽；

在所述基片上沉積犧牲層薄膜，所述犧牲層薄膜填充并覆蓋所述溝槽；

在所述犧牲層薄膜上沉積壓電材料層；

在所述壓電材料層上沉積金屬薄膜材料層；

圖形化所述金屬薄膜層，形成金屬叉指結(jié)構(gòu)；

去除所述溝槽內(nèi)的犧牲層。

進(jìn)一步地，還包括圖形化所述壓電材料層的步驟，形成所述犧牲層的釋放孔。

進(jìn)一步地，在沉積犧牲層薄膜之后，還包括對(duì)所述犧牲層薄膜進(jìn)行研磨的步驟，以獲得平整的表面。

進(jìn)一步地，所述金屬薄膜層的材料包括銅、鋁、鉻、銀、鈦或其組合。

進(jìn)一步地，所述金屬薄膜層的厚度為50nm～1μm。

一種濾波器，包括本發(fā)明所提出的聲表面波諧振器。

本發(fā)明先在硅基板上預(yù)先挖好一些溝槽，填充犧牲層材料，然后在基板上沉積一層壓電薄膜材料，并在上面沉積和光刻形成金屬叉指，最后將溝槽內(nèi)的犧牲層通過腐蝕液徹底釋放，從而形成底部空腔結(jié)構(gòu)。本發(fā)明的方案結(jié)合薄膜體聲波諧振器的結(jié)構(gòu)與制備思路，使得最終聲表面波諧振器的漏波能夠通過空氣腔界面反射回來，從而提高諧振器的q值。

附圖說明

圖1為本發(fā)明的一種新型聲表面波諧振器剖面結(jié)構(gòu)圖和頂部結(jié)構(gòu)圖；

圖2為本發(fā)明的一種新型聲表面波諧振器的制備工藝流程圖。

具體實(shí)施方式

下面通過附圖和實(shí)施例，對(duì)本發(fā)明的技術(shù)方案做進(jìn)一步的詳細(xì)描述。

實(shí)施例1

本發(fā)明提出一種新型的聲表面波諧振器，其剖面結(jié)構(gòu)圖和俯視結(jié)構(gòu)圖分別如圖1(a)、圖1(b)所示。具體地，該聲表面波諧振器包括基片100，該基片例如為硅基片，基片100上包括空氣隙600，壓電材料基板400設(shè)置在空氣隙600上方，該壓電材料400例如為石英、鈮酸鋰、鈦酸鋇等；在壓電材料400上方包括金屬叉指結(jié)構(gòu)500，該金屬叉指結(jié)構(gòu)的材料包括銅、鋁、鉻、銀、鈦等或者它們的組合。

其中，壓電材料基板100具有露出部分空氣隙600的部分，比如壓電材料基板100在橫向上覆蓋空氣隙600的邊緣，其縱向的寬度則小于同方向上空氣隙600的寬度。

進(jìn)一步地，壓電材料基板100的厚度介于1μm～500μm之間。

進(jìn)一步地，金屬叉指結(jié)構(gòu)500的厚度一般為50nm～1μm。

在本發(fā)明中，聲表面波諧振器的工作原理是利用壓電材料的壓電特性，利用輸入與輸出換能器(transducer)將電波的輸入信號(hào)轉(zhuǎn)換成機(jī)械能，經(jīng)過處理后，再把機(jī)械能轉(zhuǎn)換成電的信號(hào)，以達(dá)到過濾不必要的信號(hào)及雜訊，提升收訊品質(zhì)的目標(biāo)。提高電能與機(jī)械能的轉(zhuǎn)換效率能提高品質(zhì)因子(q值)，本發(fā)明中的空腔結(jié)構(gòu)形成空氣與壓電材料交界面，能有效地將聲表面波諧振器的漏波從空氣與壓電材料交界面處反射回壓電材料表面，從而提高電能與機(jī)械能的轉(zhuǎn)換效率，亦即提高了q值。

實(shí)施例2

本發(fā)明還提出一種聲表面波諧振器的制備方法，具體地，參見圖2，包括以下步驟：

(a)準(zhǔn)備單面或雙面拋光的硅片100，其中拋光面向上，進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)清洗。然后在硅片100表面通過干法或濕法刻蝕形成一定大小的溝槽200。再次進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)清洗，將溝槽內(nèi)殘留物清除干凈。如圖2(a)所示。

(b)在硅片100上面沉積一層犧牲層薄膜300，該犧牲層薄膜材料可以為二氧化硅(sio2)，氮化硅(sin)，磷硅酸玻璃(psg)，硼磷玻璃(bpsg)等，薄膜的厚度為100nm～10μm。然后再對(duì)硅片100的表面進(jìn)行化學(xué)機(jī)械研磨，使得溝槽外部的硅片表面沒有犧牲層薄膜的殘留，同時(shí)溝槽內(nèi)的犧牲層薄膜表面平整、光滑。如圖2(b)所示。

(c)在硅片100表面沉積一層壓電材料薄膜400，厚度為1μm～500μm。該壓電薄膜材料可以是石英、鈮酸鋰、鈦酸鋇等。如圖2(c)所示。

(d)對(duì)該壓電材料薄膜400進(jìn)行光刻圖形化，使得溝槽內(nèi)的部分犧牲層薄膜露出在外面，如圖2(d)俯視圖所示。

(e)在硅片100的表面沉積一層金屬薄膜材料500，厚度一般為50nm～1μm，該金屬叉指材料可以是銅、鋁、鉻、銀、鈦等或者它們的組合，如圖2(e)所示；

(f)對(duì)該金屬薄膜材料500進(jìn)行光刻圖形化，形成金屬叉指結(jié)構(gòu)，如圖2(f)所示，該金屬叉指結(jié)構(gòu)包括相互交叉的金屬指狀結(jié)構(gòu)和端部。

(g)最后對(duì)硅片進(jìn)行濕法腐蝕，將暴露在外的犧牲層材料徹底腐蝕掉，并通過釋放形成的開口將壓電薄膜下面的犧牲層也徹底腐蝕，進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)清洗將殘留清除，從而形成空腔結(jié)構(gòu)，如圖2(g)所示。

本發(fā)明針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的缺陷，提出了一種全新的聲表面波諧振器及其制備方法。結(jié)合薄膜體聲波諧振器的結(jié)構(gòu)與制備思路，使得最終聲表面波諧振器的漏波能夠通過空氣腔界面反射回來，從而提高諧振器的q值。

最后所應(yīng)說明的是，以上實(shí)施例僅用以說明本發(fā)明的技術(shù)方案而非限制，盡管參照較佳實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)行了詳細(xì)說明，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解，可以對(duì)本發(fā)明的技術(shù)方案進(jìn)行修改或者等同替換，而不脫離本發(fā)明技術(shù)方案的精神和范圍。