专利名称：适用于fbar的金属布拉格声波反射层结构的制作方法
技术领域：
本发明属于新型射频电子元器件领域，特别是涉及一种适用于FBAR的 金属布拉格声波反射层结构。
技术背景随着手机等便携式无线通信设备的大量使用，用于无线通信的射频收发 机得到了广泛的应用，在该射频系统里面，目前广泛使用的射频滤波器，如 声表器件、介质器件等因为体积达还不能集成到芯片中，而且这些器件功耗 大或者滤波性差，从而严重阻碍了射频芯片的集成和性能提高，比如低功耗、 全芯片化、零中频等。2001年美国HP公司研发出了基于薄膜声体波结构的 谐振器(FBAR)及其射频滤波器，其结构是半波长的压电薄膜和上下表面电 极的三明治结构，上下电极作用是馈入射频电场和形成声全反射层，压电薄 膜(目前主要是AlN或ZnO)在该电场下产生射频段声波的纵波谐振，其具 有工艺兼容半导体技术、可以集成到芯片中，并且Q值非常高、可以制成选 频特性优良的射频滤波器，FBAR可以解决上述其他射频滤波器的所有缺点， 正因为此，随后各大国际公司如菲利普、意法公司、LG等相继推出各种结构 的FBAR。目前FBAR按照下电极表面声反射方式的不同，可以分为三种结 构(1)气囊结构，该结构是在下电极淀积牺牲层，通过腐蚀牺牲层在下电 极下获得空气隙，压电薄膜产生的声波在此获得全反射，该结构缺点是牺牲 层腐蚀很难彻底，使得生产的FBAR频率一致性差;(2)体腔结构，该结构 是在下电极的硅片背面刻蚀穿硅片，这样下电极下同样是形成声波全反射的 空气，该结构缺点是硅片刻蚀穿后，硅片应力非常大，切割获得单个FBA地成品率极低；(3)布拉格反射层，在下电极下淀积声学的布拉格反射层， 声波在布拉格反射层形成全反射，该结构简单、成品率高，是目前主流产品 普遍采用的结构。目前布拉格反射层的高低声阻抗的薄膜材料主要有Al/Si02 或W/Si02，其中Si02是采用低温化学气相沉积PECVD、射频溅射或反应溅 射获得，由于硅和氧存在两种化合物Si02和SiO， 一般获得的都是Si02和 SiO的混合物SiOx(x=l-2)，因Si02和SiO特征声阻抗不同，使得该层声反射 特性差别很大，器件特性一致性低，另外，其制备工艺复杂、薄膜厚度和成 分难控制、化合物和金属热膨胀系数差别大导致膜层间应力大。 发明内容本发明目的是提供一种制备工艺简单、薄膜成分可以控制、成本低廉的 适用于FBAR的金属布拉格反射层结构。本发明的目的是采用这样的技术方案实现的它包括高声抗阻层和低声 抗阻层，其特征在于所述高声抗阻层和低声抗阻层为金属薄膜，其中高声抗阻层由钨与钼中的一种材料构成，低声抗阻层由金属铝构成，所述高声抗阻 层与低声抗阻层交替叠合而成。所述高声抗阻层与低声抗阻层依次按照Mo-Al-Mo-Al-Mo-Al的顺序交替 叠合；所述高声抗阻层与低声抗阻层的厚度为1/4或3/4声波波长。由于本发明中的金属薄膜采用半导体工艺里面成熟的工艺技术制成，如 直流溅射，能够方便获得所需厚度的金属薄膜，而且工艺的可控性、重复性 好；另外，金属薄膜之间结力好、金属间热应力小，器件结构简单可靠、性 能稳定可靠，因此它是一种较为理想的金属布拉格声波反射层结构。
图1为本发明的结构示意2为本发明压电薄膜A1N的XRD图3为本发明的使用的横断面电镜照图4为本发明的应用于FBAR测量结果示意图 图5为本发明的测试原理示意图具体实施方式
在附图1巾，本发明所述的适用于FBAR的金属布拉格声波反射层结构 包括高声抗阻层3、 5、 7和低声抗阻层4、 6、 8构成，所述高声抗阻层3、 5、 7和低声抗阻层4、 6、 8和为金属薄膜，其中高声抗阻层3、 5、 7由钨与钼中 的一种材料制成，低声抗阻层4、 6、 8由金属铝制成，所述高声抗阻层3、 5、 7和低声抗阻层4、 6、 8交替叠合而成；所述高声抗阻层3、 5、 7和低声抗阻层4、 6、 8依次按照金属 Mo-Al-Mo-Al-Mo-Al的顺序交替叠合；所述高声抗阻层3、 5、 7和低声抗阻 层4、 6、 8的厚度为1/4或3/4声波波长。本发明所述的布拉格反射层全反射膜设置在谐振器FBAR的硅片9上,在 布拉格反射层全反射膜有压电薄膜2，压电薄膜2的上方为上电极1、所述高 声抗阻层3亦为下电极。所述高声抗阻层3、 5、 7与低声抗阻层4、 6、 8采用成熟的直流溅射工 艺技术制成，该工艺可方便获得所需厚度的金属薄膜；如，在FBAR的硅片9 上，采用直流溅射淀积工艺依次制成交替叠合的金属Mo薄膜层和金属 AL薄膜层，所述高声抗阻层与低声抗阻层的层数相对应，其层数为3—7层。参照图3，木发明所述的布拉格反射层全反射膜的横断面电镜照，它包括 高声阻抗层3、 5、 7的金属Mo结构层和低声阻抗层4、 6、 8的金属A1结构 层，高、低声阻抗层的金属Mo层和金属Al层依次按照Mo-Al-Mo-Al-Mo-Al 的顺序交替直流溅射淀积在硅片9上，如图3所示；参照图4:在布拉格反射层全反射膜上射频反应溅射制备C轴取向的A1N压电薄膜2， A1N压电薄膜2具有良好的压电特性，用醋酸硝酸=1: 2比例的刻蚀液刻蚀出A1N压电薄膜2加下电极M o层的方框，再直流溅射上电 极1金属Al层，KOH标准液刻蚀出金属Al薄膜方框，所述A1N压电薄膜2厚度是工作声波的半波长，其他金属层厚度都是四分之一工作声波的波长， 下电极和布拉格反射层各层的面积是1X1平方毫米，A1N压电薄膜2在上述 面积内，A1N压电薄膜2面积是500X500平方微米，上电极1面积是200X 200平方微米。测量使用探针台和矢量网络分析仪IO测量，地线探针与下电 极连接，上电极1接射频信号源，由探针和矢量网络分析仪馈入射频信号。 测量结果见图4。实验结果表明结果和其他结构的FBAR谐振曲线相似，说明在上下电 极间存在声波的纵波谐振，也就是布拉格反射层起到了声波反射的作用。
权利要求
1、适用于FBAR的金属布拉格声波反射层结构，包括高声抗阻层和低声抗阻层，其特征在于所述高声抗阻层和低声抗阻层为金属薄膜，其中高声抗阻层由钨与钼中的一种材料构成，低声抗阻层由金属铝构成，所述高声抗阻层与低声抗阻层交替叠合而成。
2、 根据权利要1所述的适用于FBAR的金属布拉格声波反射层结构，其 特征在于所述高声抗阻层与低声抗阻层依次按照Mo-Al-Mo-Al-Mo-Al的顺序 交替叠合而成。
3、 根据权利要1所述的适用于FBAR的金属布拉格声波反射层结构，其 特征在于所述高声抗阻层与低声抗阻层的层数相对应，其层数为3—7层。
4、 根据权利要1所述的适用于FBAR的金属布拉格声波反射层结构，其 特征在于所述高声抗阻层与低声抗阻层的厚度为1/4声波波长。
5、 根据权利要1所述的适用于FBAR的金属布拉格声波反射层结构，其 特征在于所述高声抗阻层与低声抗阻层的厚度为3/4声波波长。
6、 根据权利要2所述的适用于FBAR的金属布拉格声波反射层结构，其 特征在于所述高声抗阻层与低声抗阻层的厚度为1/4声波波长。
7、 根据权利要2所述的适用于FBAR的金属布拉格声波反射层结构，其 特征在于所述高声抗阻层与低声抗阻层的厚度为3/4声波波长。
8、 根据权利要2所述的适用于FBAR的金属布拉格声波反射层结构，其 特征在于所述高声抗阻层与低声抗阻层的层数相对应，其层数为3—7层。
9、 根据权利要3所述的适用于FBAR的金属布拉格声波反射层结构，其 特征在于所述高声抗阻层与低声抗阻层的厚度为1/4声波波长。
10、 根据权利要3所述的适用于FBAR的金属布拉格声波反射层结构， 其特征在于所述高声抗阻层与低声抗阻层的厚度为3/4声波波长。
全文摘要
本发明属于新型射频电子元器件领域，特别是涉及一种适用于FBAR的金属布拉格声波反射层结构；它包括高声抗阻层和低声抗阻层，其特征在于所述高声抗阻层和低声抗阻层为金属薄膜，其中高声抗阻层由钨与钼中的一种材料构成，低声抗阻层由金属铝构成，所述高声抗阻层与低声抗阻层交替叠合而成；所述高、低声抗阻层的厚度为1/4或3/4声波波长。所述高、低声抗阻层的层数相对应，其层数为3-7层；该布拉格反射层具有工艺简单、膜厚便于控制且重复性好、金属之间结力好和金属间热应力小，是一种用于薄膜体声波器件的布拉格声反射层的良好材料和结构。
文档编号H03H9/02GK101277099SQ200810060160
公开日2008年10月1日 申请日期2008年3月12日 优先权日2008年3月12日
发明者侃 李, 王德苗, 程维维, 董树荣, 赵士恒, 雁 韩 申请人:浙江大学