一種用于無(wú)線通信系統(tǒng)的壓電薄膜體聲波諧振器的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及無(wú)線通信領(lǐng)域，尤其涉及壓電薄膜體聲波諧振器。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著薄膜與微納制造技術(shù)的發(fā)展，電子元件正朝著微型化、高頻率、高密集復(fù)用和低功耗的方向發(fā)展；薄膜體聲波諧振器(FBARs)又稱為壓電薄膜體聲波諧振器，它是通過(guò)壓電薄膜的逆壓電效應(yīng)將電能量轉(zhuǎn)換成聲波而形成諧振，使用諧振技術(shù)用來(lái)制造很多先進(jìn)的電子元器件，在新一代無(wú)線通信系統(tǒng)具有很廣泛的應(yīng)用前景。
[0003]目前，為了制造具有不同的諧振頻率的諧振器，薄膜體聲波諧振器能夠通過(guò)附加在電極層表面上的輔助金屬層，將其他頻率轉(zhuǎn)換成共振頻率或使用布臘格式彈性反射層作為薄膜體聲波諧振器的彈性絕緣層。目前使用的諧振器普遍存在由于使用的材料制作成本和難度高，對(duì)于存在大數(shù)量的壓電層的厚度響應(yīng)不好，制作工藝復(fù)雜，成形不夠小巧和價(jià)格昂貴等問(wèn)題。
【實(shí)用新型內(nèi)容】
[0004]針對(duì)上述問(wèn)題，本實(shí)用新型的目的是提供一種用于無(wú)線通信系統(tǒng)的壓電薄膜體聲波諧振器，解決由于制作工藝復(fù)雜而引起的外形不夠小巧和價(jià)格昂貴的技術(shù)問(wèn)題。
[0005]為解決上述技術(shù)問(wèn)題，本實(shí)用新型采用的技術(shù)方案是:一種用于無(wú)線通信系統(tǒng)的壓電薄膜體聲波諧振器，在絕緣襯底上形成，包括壓電薄膜振動(dòng)器、連接部分和支撐件；壓電薄膜振動(dòng)器位于壓電薄膜體聲波諧振器最外層，具有多層結(jié)構(gòu)，分段為第一壓電薄膜振動(dòng)單元和第二壓電薄膜振動(dòng)單元，包括上部電極、下部電極和壓電薄膜。
[0006]上部電極位于壓電薄膜振動(dòng)器的頂端，分段為左上部電極和右上部電極；下部電極位于壓電薄膜振動(dòng)器的底端，分段為左下部電極和右下部電極，下部電極和絕緣襯底之間形成一個(gè)間隙；上部電極和下部電極之間為壓電薄膜，整個(gè)壓電薄膜用相同的材料制成，形成一個(gè)整體，壓電薄膜分段形成左壓電薄膜、右壓電薄膜和中部壓電薄膜，左壓電薄膜和右壓電薄膜夾在上部電極和下部電極之間，作為振動(dòng)器，中部壓電薄膜插入上部電極和下部電極之間，并作為連接部分的一部分；由于連接部分包括中部壓電薄膜，且上部電極和下部電極設(shè)置于壓電薄膜的上表面和下表面上，因此在連接部分中存在這種雜散模式，為了抑制這種雜散模式，連接部分的寬度為壓電薄膜振動(dòng)器的寬度的四分之一或更小；壓電薄膜由圓形C軸定向的氮化鋁薄膜制成，氮化鋁薄膜的偏振方向垂直于其表面；因此，第一壓電薄膜振動(dòng)單元和第二壓電薄膜振動(dòng)單元具有相同形狀；薄膜壓電振動(dòng)器振動(dòng)時(shí)與壓電薄膜的中心呈徑向擴(kuò)展模式，被用作接點(diǎn)并且壓電薄膜在第一壓電薄膜振動(dòng)單元和第二壓電薄膜振動(dòng)單元在垂直于薄膜表面上偏振光的方向；薄膜壓電振動(dòng)器的振動(dòng)節(jié)點(diǎn)位于整個(gè)裝置中心位置，和連接部分中心部分交疊；薄膜壓電振動(dòng)器的俯視形狀可以是正多邊形，例如正方形、正五邊形或正六邊形，也可以是一個(gè)矩形。
[0007]上部電極和下部電極各自還包括構(gòu)上部電極和下部電極的區(qū)域和構(gòu)成連接部分的一部分的區(qū)域；這些區(qū)域是功能分區(qū)，和整個(gè)上部電極和下部電極用相同的材料制成并形成一個(gè)整體；上部電極和下部電極均由通過(guò)薄膜制造裝置沉積得到的鑰膜制成的成圓形平面的形狀；上部電極和下部電極可以由其它導(dǎo)電材料制成，例如銅和鋁；壓電薄膜可以由其它由氧化鋅、五氧化二鉭或其他類似的材料制成的壓電薄膜形成。
[0008]連接部分位于整個(gè)諧振器中心位置，用于連接上部電極、下部電極和中部壓電薄膜；連接部分有一個(gè)矩形平板，該矩形平板的寬度小于薄膜壓電振動(dòng)器的寬度；連接部分的中心與振動(dòng)節(jié)點(diǎn)匹配。換言之，第一壓電薄膜振動(dòng)單元和第二壓電薄膜振動(dòng)單元相對(duì)于連接部分左右對(duì)稱設(shè)置，具有相同的形狀，且相互電性連接，在每個(gè)振動(dòng)單元中，上部電極、下部電極和壓電薄膜都具有相同的形狀；壓電薄膜振動(dòng)器的振動(dòng)節(jié)點(diǎn)和由壓電薄膜、上部電極和下部電極制成的單個(gè)連接部分的中心匹配；左上部電極和右上部通過(guò)流經(jīng)在連接部分中的上部電極部分的直流電流電性彼此連接，左下部電極和右下部電極也通過(guò)流經(jīng)在連接部分中的下部電極部分的直流電流電性彼此連接。上部電極構(gòu)成連接部分的前側(cè)，從連接部分上向左上側(cè)延伸連接第一端子，下部電極構(gòu)成連接部分的背面，從連接部分上向右下側(cè)延伸有第二端子，上部電極和下部電極通過(guò)兩條引出配線分別與第一端子和第二端子連接。
[0009]支撐件連接至連接部分的中心位置構(gòu)成薄膜壓電振動(dòng)器的一部分，支撐件配置在連接部分的中心，并連接到位于絕緣襯底上的壓電薄膜振動(dòng)器的振動(dòng)節(jié)點(diǎn)，以支撐壓電薄膜振動(dòng)器的振動(dòng)節(jié)點(diǎn)；支撐件的寬度小于薄膜壓電振動(dòng)器的寬度，因此，上部電極、下部電極和壓電薄膜無(wú)需總是具有完全相同的平面形狀。
[0010]本實(shí)用新型支撐件設(shè)置的振動(dòng)節(jié)點(diǎn)在連接部分的中心，通過(guò)引出配線連接到第一端子和第二端子。因此，該引出配線連接到支撐件的位置為準(zhǔn)確的振動(dòng)節(jié)點(diǎn)；此外，由于沒(méi)有引出配線直接連接到第一壓電薄膜振動(dòng)單元和第二壓電薄膜振動(dòng)單元，因此可防止由品質(zhì)因數(shù)崩潰引起的彈性能量的泄露，也就是說(shuō)，支撐件可作為一個(gè)理想的剛性支撐件。此夕卜，第一壓電薄膜振動(dòng)單元和第二壓電薄膜振動(dòng)單元的電性連接省去了空氣線路，因此實(shí)現(xiàn)了一種薄膜壓電體聲波射頻諧振器的低成本，且具有高的品質(zhì)因數(shù)值。
【附圖說(shuō)明】
[0011]圖1為本實(shí)用新型縱向示意圖。
[0012]其中:壓電薄膜體聲波諧振器1、絕緣襯底2、左上部電極3-1、右上部電極3-2、左下部電極4-1、右下部電極4-2、壓電薄膜5、左壓電薄膜5-1、右壓電薄膜5-2、中部壓電薄膜5-3、間隙6、壓電薄膜振動(dòng)器7、第一壓電薄膜振動(dòng)單元7-1、第二壓電薄膜振動(dòng)單元7-2、連接部分8。
[0013]圖2為本實(shí)用新型縱向示意圖。
[0014]其中:絕緣襯底2、上部電極3、下部電極4、壓電薄膜5、中部壓電薄膜5-3、間隙6、第一端子9-1、第二端子9-2、支撐件10、振動(dòng)節(jié)點(diǎn)11。
[0015]圖3本實(shí)用新型平面示意圖。
[0016]其中:壓電薄膜體聲波諧振器1、絕緣襯底2、左上部電極3-1、右上部電極3-2、中部壓電薄膜5-3、間隙6、第一壓電薄膜振動(dòng)單元7-1、第二壓電薄膜振動(dòng)單元7-2、連接部分8、第一端子9-1、第二端子9-2、振動(dòng)節(jié)點(diǎn)11、線1-1。
[0017]圖4為本實(shí)用新型連接部分的寬度和共振部分的寬度示意圖。
[0018]其中:第一壓電薄膜振動(dòng)單元7-1、第二壓電薄膜振動(dòng)單元7-2、連接部分8、第一壓電薄膜振動(dòng)器寬度Sw、第二壓電薄膜振動(dòng)器Cw。
【具體實(shí)施方式】
[0019]下面結(jié)合附圖所描述的實(shí)施方式對(duì)本實(shí)用新型作進(jìn)一步詳細(xì)說(shuō)明。
[0020]一種用于無(wú)線通信系統(tǒng)的壓電薄膜體聲波諧振器，具有IMHz或更高頻率額共振頻率，根據(jù)其共振部分的寬度或直徑來(lái)確定其共振頻率；本實(shí)用新型所述的薄膜是通過(guò)薄膜形成裝置制成，例如濺射裝置、蒸鍍裝置或化學(xué)氣相沉積裝置，這些裝置的基板上沉積的分子、原子、離子或簇通過(guò)化學(xué)反應(yīng)形成薄膜；本實(shí)用新型所述的薄膜通過(guò)上述裝置形成，不包括通過(guò)燒結(jié)或水熱合成法形成的不管其厚度的薄膜。
[0021]如圖1和圖2所示，壓電薄膜體聲波諧振器I在絕緣襯底2上形成，包括壓電薄膜振動(dòng)器7、連接部分8和支撐件10 ;壓電薄膜振動(dòng)器7位于壓電薄膜體聲波諧振器I最外層，具有多層結(jié)構(gòu)，分段為兩個(gè)緊鄰的第一壓電薄膜振動(dòng)單元7-1和第二壓電薄膜振動(dòng)單元7-2，包括上部電極3、下部電極4和壓電薄膜5 ;
[0022]上部電極3位于壓電薄膜振動(dòng)器7的頂端，分段為左上部電極3-1和右上部電極
3-2 ;下部電極4位于壓電薄膜振動(dòng)器7的底端，分段為左下部電極4-1和右下部電極4-2，下部電