專利名稱：體波諧振器及其加工方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種體波諧振器。特別是涉及一種能夠提高諧振器的品質(zhì)因數(shù)(Q)、有 效機(jī)電耦合系數(shù)和抗靜電放電(ESD)能力的體波諧振器及其加工方法。
背景技術(shù)：
利用壓電薄膜在厚度方向的縱向諧振所制成的薄膜體波諧振器，在手機(jī)通訊和高 速串行數(shù)據(jù)應(yīng)用等方面已成為聲表面波器件和石英晶體諧振器的一個(gè)可行的替代。射頻前 端體波濾波器/雙工器提供優(yōu)越的濾波特性，例如低插入損耗，陡峭的過渡帶，較大的功率 容量，較強(qiáng)的抗靜電放電(ESD)能力。具有超低頻率溫度漂移的高頻薄膜體波振蕩器，其相 位噪聲低，功耗低且?guī)捳{(diào)制范圍大。除此之外，這些微型薄膜諧振器在硅襯底上使用CMOS 兼容的加工工藝，這樣可以降低單位成本，并有利于最終與CMOS電路集成。體波諧振器包括一個(gè)聲學(xué)鏡和兩個(gè)電極，以及位于這兩電極之間的被稱作壓電激 勵(lì)的壓電材料層。也稱下部電極和上部電極為激勵(lì)電極，其作用是引起諧振器各層的機(jī)械 振蕩。聲學(xué)鏡在體波諧振器和基底之間形成聲學(xué)隔離。圖9是傳統(tǒng)的體波諧振器的俯視圖。聲學(xué)鏡82是由基底上一系列高聲阻抗層與 低聲阻抗層相間排列而組成的，它的作用是將基底的聲阻抗近似轉(zhuǎn)化為空氣的聲阻抗。大 部分的第一電極84要位于聲學(xué)鏡82邊界的內(nèi)側(cè)。在連接的邊緣88處，部分頂電極86要 跨越底電極84?？梢杂糜行C(jī)電耦合系數(shù)(Kfeff )和品質(zhì)因數(shù)(Q)這兩個(gè)參量來表征薄膜體波諧 振器的性能。有效的值越大，射頻濾波器的頻帶就越寬，或者壓控諧振器的可調(diào)范圍就 越大。對(duì)于諧振器來說很重要的一點(diǎn)就是它所采用的壓電層本身就要具有較高的值， 并且其極化軸的方向要與膜的厚度方向一致，這樣可以使有效值達(dá)到最大。品質(zhì)因數(shù)Q 既影響射頻濾波器的插入損耗，也影響壓控振蕩器振動(dòng)模式的單一性。盡管振蕩與多種能耗機(jī)制有關(guān)，如聲學(xué)阻尼(材 料損耗)、由諧振器邊界條件決定的側(cè)面逃逸的波等等，但壓電薄膜良好的柱狀晶體結(jié)構(gòu)以 及C-軸的取向，是影響體波器件性能的首要條件。沉積于電極之上的壓電薄膜的晶體結(jié)構(gòu) 很大程度上取決于其下面電極的粗糙度和晶體結(jié)構(gòu)。表面光滑且紋理銳利的底層電極是最 理想的。沉積壓電層時(shí)，它會(huì)跟隨著底層電極的結(jié)構(gòu)紋理，并且在底層電極形貌較尖銳處容 易發(fā)生斷裂，例如在近乎垂直邊緣的電極上會(huì)產(chǎn)生陡峭的邊緣。壓電層的斷裂會(huì)大大降低 諧振器的抗靜電放電(ESD)能力。圖10是Ruby等人在專利U. S. Pat. No. 6，384，697中公開的傳統(tǒng)的體波諧振器的 俯視圖。這種體波諧振器提供了一種支持基底聲學(xué)諧振的方法。其中聲學(xué)諧振部分由夾在 底電極94和頂電極96間的壓電層構(gòu)成。實(shí)際上為了和焊盤或其它電路相連，頂電極96至 少要有一邊需要延伸到聲學(xué)鏡邊界的外側(cè)。底電極94跨越整個(gè)諧振腔92，其作用相當(dāng)于聲 學(xué)鏡。這種方法避免了處于自由懸空狀態(tài)的壓電薄膜層的斷裂，并提高了諧振器的機(jī)械穩(wěn)定性。但是，沉積在下方的底電極94邊緣處的壓電層，若產(chǎn)生空隙或斷裂，會(huì)導(dǎo)致整個(gè)諧振 器的抗靜電放電(ESD)能力變差。當(dāng)夾在壓電層兩端的電極與基底相連時(shí)，會(huì)降低&2<的 有效值。為了防止壓電層產(chǎn)生斷裂和空隙，可以將底電極的末端面做成斜面的。圖11是底 電極末端是斜面的傳統(tǒng)體波諧振器的剖視圖。體波諧振器包括位于基底1110表面上或嵌 于基底1110內(nèi)部的聲學(xué)鏡1120，壓電層1150以及壓電層兩端的兩個(gè)電極1140和1160。底 電極1140的斜端面1142既可以在聲學(xué)鏡1120的內(nèi)部也可以在聲學(xué)鏡1120的外部(或是 部分在聲學(xué)鏡1120的外部)。底電極1140的斜端面1142 —股采用的加工方法是等離子 干法刻蝕或濕化學(xué)腐蝕。與不被腐蝕的區(qū)域相比，被腐蝕的電極，其晶體結(jié)構(gòu)變的較差，并 且被腐蝕后的斜端面1142的表面變得更粗糙。如果沉積壓電層的斜端面1142的表面較粗 糙，那么諧振器的Q值和有效值會(huì)明顯的變差。此外，在Ginsburg等人的專利U. S. Pat. No. 6，924，717中表示，在制作具有斜端面 的底電極時(shí)需要對(duì)坡角有很好的控制，并且其加工的復(fù)雜性和制作成本都會(huì)有所提高(例 如，干法刻蝕的時(shí)間特別長)。熟悉薄膜體波諧振器的人們知道橫向模式的聲能會(huì)從諧振器的側(cè)面逸出，并進(jìn)入 到基底中。為了避免產(chǎn)生這些橫向模式的聲能，需要優(yōu)化諧振器邊緣的聲學(xué)邊界條件。特 別是從橫跨底電極和頂電極的連接邊緣(分別在圖9和圖11中所示的區(qū)域88和1166)處 逸出的聲能被認(rèn)為是能量損失的主要來源之一。盡量地減小橫向模式與連接邊緣88的相
互作用非常重要。因此，上述的諸多缺陷和不足需要得到很好的解決。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是，提供一種結(jié)構(gòu)簡單，加工方便的體波諧振器及其 加工方法。本發(fā)明所采用的技術(shù)方案是一種聲波諧振器，包括如下結(jié)構(gòu)(a)基底；(b)位于基底上或嵌于基底內(nèi)部的聲學(xué)鏡，所述的聲學(xué)鏡包含第一邊緣和第二邊 緣；(c)位于基底上的介電層，所述的介電層與聲學(xué)鏡的兩個(gè)邊緣充分接觸；(d)位于聲學(xué)鏡上的第一電極，所述的第一電極包含第一末端部、第二末端部、以 及位于第一末端部和第二末端部之間的主體部分，第一電極至少有一個(gè)末端要延伸到介電 層之上；(e)位于第一電極上的壓電層，所述的壓電層包括有主體部、第一末端部、以及第 二末端部，并且所述的兩個(gè)末端部分別向相反方向延伸到介電層之上；(f)位于壓電層上的第二電極，所述的第二電極包括有主體部和第二部分，所述的 主體部位于壓電層的主體部之上，并與第二部分相連，從而使這兩部分的連接處位于聲學(xué) 鏡的第一邊緣和第二邊緣之間，并且在第二電極的第二部分與壓電層的第一末端部之間形 成空氣間隙。所述的空氣間隙內(nèi)填充介質(zhì)材料。
所述的介質(zhì)材料包括二氧化硅、氮化硅、碳化硅、多孔硅、氟化非晶碳、氟聚合物、 聚對(duì)二甲苯、聚芳醚、氫倍半硅氧烷、交聯(lián)聚苯聚合物、雙苯環(huán)丁烯、氟化二氧化硅、碳摻雜 氧化物和金剛石中的一種或多種或是它們的組合。所述的第二部分包含一個(gè)凸橋。所述的第一電極的第一末端部與第二末端部是斜面狀或階梯狀或垂直狀。所述的第一電極的第一末端部超過聲學(xué)鏡的第一邊緣并位于介電層之上。所述的聲學(xué)鏡的第一邊緣與第二電極的主體部和凸橋部的交界處之間存在一段距離。所述的第一電極的第一末端部位于聲學(xué)鏡的第一邊緣和第二邊緣之間。所述的第一電極的主體部和第一末端部的連接處，與第二電極的主體部和凸橋部 的連接處之間存在一段距離。本發(fā)明所采用的另一種技術(shù)方案是一種聲波諧振器，包括如下結(jié)構(gòu)(a)具有上表面的基底；(b)位于基底上表面或嵌于基底內(nèi)部的聲學(xué)鏡，所述的聲學(xué)鏡包含第一邊緣和第 二邊緣；(c)位于基底上的第一介電層，所述的第一介電層與聲學(xué)鏡的第一邊緣和第二緣 充分接觸；(d)位于基底和聲學(xué)鏡上的第一電極，所述的第一電極包含第一末端部和第二末 端部，并且至少有一個(gè)末端部在聲學(xué)鏡第一邊緣與第二邊緣之一的外部，且位于第一介電 層之上；(e)位于聲學(xué)鏡和第一介電層之上的第二介電層，所述的第二介電層與第一電極 的第一末端部和第二末端部充分接觸；(f)位于第一電極和第二介電層上的壓電層，所述的壓電層位于第一電極第一末 端部與第一電極被第二介電層間隔開；(g)位于壓電層上的第二電極，所述的第二電極有一部分位于聲學(xué)鏡的上方。所述的第二介電層為介質(zhì)材料，所述的介質(zhì)材料包括有二氧化硅、氮化硅、碳化 硅、多孔硅、氟化非晶碳、氟聚合物、聚對(duì)二甲苯、聚芳醚、氫倍半硅氧烷、交聯(lián)聚苯聚合物、 雙苯環(huán)丁烯、氟化二氧化硅、碳摻雜氧化物和金剛石中的一種或多種或是它們的組合。本發(fā)明所采用的另一種技術(shù)方案是一種聲波諧振器，包括如下結(jié)構(gòu)(a)具有上表面的基底；(b)位于基底上或嵌于基底內(nèi)部的聲學(xué)鏡，所述的聲學(xué)鏡包含第一邊緣和第二邊 緣；(c)位于基底上的介電層，所述的介電層與聲學(xué)鏡的第一邊緣和第二邊緣充分接 觸；(d)位于基底和聲學(xué)鏡之上的第一電極，所述的第一電極包含第一末端部和第二 末端部，第一末端部越過聲學(xué)鏡第一邊緣與第二邊緣的其中之一，并位于介電層之上，第二 末端部位于聲學(xué)鏡第一邊緣和第二邊緣之間；(e)位于第一電極之上的壓電層，所述的壓電層越過第一電極的第二末端部并位 于介電層之上，從而在介電層與壓電層之間形成空氣間隙；
(f)沉積在壓電層之上的第二電極，所述的第二電極有一部分位于聲學(xué)鏡之上，并 延伸到第一電極的第二末端部之上。所述的空氣間隙采用介電常數(shù)為一恒定值的介質(zhì)材料來填充。所述的介質(zhì)材料包括二氧化硅、氮化硅、碳化硅、多孔硅、氟化非晶碳、氟聚合物、 聚對(duì)二甲苯、聚芳醚、氫倍半硅氧烷、交聯(lián)聚苯聚合物、雙苯環(huán)丁烯、氟化二氧化硅、碳摻雜 氧化物和金剛石中的一種或多種或是它們的組合。本發(fā)明所采用的另一種技術(shù)方案是一種聲波諧振器，包括如下結(jié)構(gòu)(a)具有上表面的基底；(b)位于基底上或嵌于基底內(nèi)部的聲學(xué)鏡，所述的聲學(xué)鏡包含第一邊緣和第二邊 緣；(c)位于聲學(xué)鏡上的第一電極，其包含一個(gè)末端部分；(d)位于第一電極上的壓電層；(e)位于壓電層上的第二電極，并且至少由第一電極和第二電極的其中之一與壓 電層，在第一電極的末端部分上形成空氣間隙。還包括有形成在基底上的介電層，所述的介電層與聲學(xué)鏡的第一邊緣和第二邊緣 充分接觸。所述的空氣間隙內(nèi)填充有介質(zhì)材料。所述的介質(zhì)材料包括二氧化硅、氮化硅、碳化硅、多孔硅、氟化非晶碳、氟聚合物、 聚對(duì)二甲苯、聚芳醚、氫倍半硅氧烷、交聯(lián)聚苯聚合物、雙苯環(huán)丁烯、氟化二氧化硅、碳摻雜 氧化物和金剛石中的一種或多種或是它們的組合。本發(fā)明所采用的另一種技術(shù)方案是一種聲波諧振器，包括如下結(jié)構(gòu)(a)設(shè)置在基底上或嵌于基底內(nèi)部的聲學(xué)鏡，所述的聲學(xué)鏡包含第一邊緣和第二 邊緣；(b)設(shè)置在聲學(xué)鏡上部的二個(gè)以上的多層壓電結(jié)構(gòu)，兩個(gè)相鄰的多層壓電結(jié)構(gòu)由 解耦層隔開，每個(gè)多層壓電結(jié)構(gòu)包括具有末端部的第一電極、第二電極以及設(shè)置在該兩電 極之間的壓電層，在第一電極的末端部之上，至少由第一電極和第二電極其中之一與壓電 層形成空氣間隙。所述的解耦層為單層或多層。所述的空氣間隙內(nèi)填充有介質(zhì)材料。本發(fā)明的聲波諧振器的加工方法，包括有如下步驟(a)在基底上或基底內(nèi)部形成聲學(xué)鏡，聲學(xué)鏡包含第一邊緣和第二邊緣；(b)在基底上形成介電層，使介電層與聲學(xué)鏡的第一和第二邊緣充分接觸；(c)在聲學(xué)鏡上形成帶有末端部分的第一電極，并且其末端部分越過聲學(xué)鏡并位 于介電層之上；(d)在第一電極和介電層之上形成壓電層；(e)壓電層上形成第二電極，第二電極越過第一電極的末端部分，在第一電極的末 端部分之上的區(qū)域內(nèi)，第二電極與壓電層相互分開。在形成聲學(xué)鏡的步驟中包括在基底上或基底內(nèi)部形成起聲學(xué)鏡作用的空腔。所述的形成空腔包括在基底上形成具有聲學(xué)鏡形狀的犧牲層。
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所述的形成空腔還包括從基底中去除犧牲層從而形成聲學(xué)鏡。所述的形成第二電極包括如下過程(i)在壓電層上沉積犧牲層，這樣至少可以使?fàn)奚鼘痈采w第一電極的末端部分；(ii)在壓電層上沉積第二電極并使第二電極覆蓋犧牲層；(iii)在第一電極末端部分之上的區(qū)域內(nèi)去除掉犧牲層，從而在第二電極與壓電 層之間就形成了空氣間隙。所述的形成第二電極包括如下過程(i)在壓電層上沉積第二介電層，從而使第二介電層至少覆蓋第一電極的末端部 分；(ii)在壓電層和第二介電層上沉積第二電極。本發(fā)明的另一種聲波諧振器的加工方法，包括有如下步驟(a)在基底上或基底內(nèi)部形成聲學(xué)鏡，聲學(xué)鏡包含第一邊緣和第二邊緣；(b)在基底上形成介電層并使介電層與聲學(xué)鏡的第一和第二邊緣充分接觸；(c)在聲學(xué)鏡上形成第一電極，第一電極包含第一末端部分和第二末端部分，其中 第一末端部分超過聲學(xué)鏡的邊緣并位于介電層之上，第二末端部分超過聲學(xué)鏡的第二邊緣 或是位于聲學(xué)鏡的第一和第二邊緣之間；(d)在第一電極上形成壓電層，并使壓電層至少超越第一電極的第一末端部分從 而橫跨在第一電極層之上，在壓電層橫跨在第一電極層之上的區(qū)域內(nèi)，壓電層與第一電極 被間隔開；(e)在壓電層上形成第二電極，第二電極的一部位于聲學(xué)鏡的上方，并橫跨第一電 極中第一和第二末端部分中的至少一個(gè)，以及壓電層與第一電極的間隔區(qū)域。所述的形成壓電層包括如下步驟(i)在第一電極末端部分及其周圍的介電層區(qū)域上沉積介電層，從而形成平整的 表面；(ii)在平整表面上生長壓電層。在壓電層和第一電極層之間的區(qū)域是空氣間隙。本發(fā)明的體波諧振器及其加工方法，結(jié)構(gòu)簡單，加工方便。本發(fā)明中的各種形式的 體波諧振器，在第一電極的斜端面上都存在空氣間隙或介電層薄膜，他們位于至少由第一 電極和第二電極的其中之一與壓電層所構(gòu)成的區(qū)域中，使得由生長特性較差的壓電層形成 的諧振激勵(lì)部分將會(huì)最小程度地貢獻(xiàn)到整個(gè)諧振器的電學(xué)響應(yīng)中。因此，用普通的低成本 各向同性的濕法刻蝕加工方法來加工第一電極，并不需要為了避免第一電極的突變非連續(xù) 性而做特殊的考慮。位于第一電極或第二電極與壓電層之間的空氣間隙或介電層薄膜，會(huì) 使在壓電層階梯區(qū)域內(nèi)的壓降降為最低，從而提高諧振器的和抗靜電放電(ESD)能 力。


圖IA是本發(fā)明中的一種形式的體波諧振器的剖視圖；圖IB是本發(fā)明中的另一種形式的體波諧振器的剖視圖；圖2A是本發(fā)明中的又一種形式的體波諧振器的剖視圖2B是本發(fā)明中的又一種形式的體波諧振器的剖視圖；圖3是本發(fā)明中的一種形式的體波諧振器的剖視圖；圖4是本發(fā)明中的一種形式的體波諧振器的剖視圖；圖5A-5H是圖1中所示的體波諧振器的加工過程的剖視圖；圖6A-6H是圖3中所示的體波諧振器的加工過程的剖視圖；圖7A-7H是圖4所示的體波諧振器的加工過程的剖視圖；圖8是本發(fā)明中的疊層體波諧振器的剖視圖；圖9是傳統(tǒng)體波諧振器的俯視圖；圖10是另一種傳統(tǒng)的體波諧振器的俯視圖；圖11是一種傳統(tǒng)的體波諧振器的剖視圖。
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合實(shí)施例和附圖對(duì)本發(fā)明的體波諧振器及其加工方法做出詳細(xì)說明。本發(fā)明的體波諧振器及其加工方法，一方面涉及到具有改善的Q值的體波 諧振器，這種諧振器提高了&2<和Q值，從而提高了諧振器的性能并改進(jìn)了其加工方法。具 有提高的&2<和Q值的體波諧振器，在底電極的斜端面或階梯邊緣處，由具有扭曲的柱狀 結(jié)構(gòu)的較差壓電薄膜形成的諧振激勵(lì)部分，會(huì)最小程度地貢獻(xiàn)到整個(gè)諧振器的電學(xué)響應(yīng) 中，并且擴(kuò)散到連接處的橫向聲能也將最小。本發(fā)明的一種形式是在斜端面區(qū)域內(nèi)，在兩 電極之一與壓電層之間形成空氣間隙或在其中填塞介電層，加入的串聯(lián)低電容電容器極大 地降低了在生長特性較差的壓電層區(qū)域內(nèi)的電場強(qiáng)度，這樣一方面減少了諧振器在此區(qū)域 的機(jī)電耦合，另一方面，使橫向模式與諧振器邊緣的相互作用達(dá)到最小，從而使從連接邊 緣逸出而進(jìn)入到基底中的聲能變得最少。介電層可以是如二氧化硅(silicon oxide)、氮 化硅(silicon nitride)、碳化硅(silicon nitride)等合適的介質(zhì)材料。在一種具體實(shí) 現(xiàn)形式中，介電層為“低介電常數(shù)的介質(zhì)材料”，例如多孔硅(porous silica)、氟化非晶碳 (f luorinated amorphous carbon)、氟聚合物(fluoro-polymer)、聚對(duì)二甲苯(parylene)、 聚芳醚(polyarylene ether)、氫倍半硅氧烷(HSQ)、交聯(lián)聚苯聚合物(SiLK)、雙苯環(huán)丁 烯(BCB)、氟化二氧化硅(fluorinated silicon dioxide)、碳摻雜氧化物(carbon doped oxide)或者類金剛石(diamond like carbon)。本發(fā)明中，“低介電常數(shù)的介質(zhì)材料”指的 是介電常數(shù)小于二氧化硅介電常數(shù)的介質(zhì)材料。在另一種具體實(shí)現(xiàn)形式中，對(duì)底電極采用 的是普通的低成本各向同性濕法刻蝕的加工方法，并且不需要為了避免底電極的突變非連 續(xù)性而做特殊的考慮。位于頂電極與壓電層之間的空氣間隙或是填充于其中的低介電常數(shù) 的電介質(zhì)會(huì)使壓電層在斷裂區(qū)域的壓降達(dá)到最低，從而把對(duì)9，夂^#和抗靜電放電(ESD)能 力的負(fù)面影響降到最低。還有一種形式是，在聲學(xué)鏡的內(nèi)部把介電層的末端與電極末端對(duì) 齊放置，最好是用化學(xué)機(jī)械拋光(CMP)的方法來制作特別平坦光滑的表面，這樣有利于后 續(xù)的高質(zhì)量的壓電薄膜的生長。圖IA所示的是本發(fā)明中第一實(shí)施例的一種形式的體波諧振器100A。體波諧振器 100A包括基底110和聲學(xué)鏡120，此聲學(xué)鏡120位于基底110的上表面或嵌于基底110的 內(nèi)部。盡管圖IA中的聲學(xué)鏡120是由基底110和位于基底110上表面之上的介電層130形成的空腔所構(gòu)成的，但是任何其它的聲學(xué)鏡結(jié)構(gòu)例如布拉格反射器也同樣適用。體波諧振器100A還包括第一電極140，壓電層150和第二電極160。第一電極140 沉積在介電層130的上表面，并覆蓋聲學(xué)鏡120。所述的第一電極140包含第一末端部、第 二末端部、以及位于第一末端部和第二末端部之間的主體部分，第一電極至少有一個(gè)末端 部分要延伸到介電層之上?？梢詫⒌谝浑姌O140的第一末端部142刻蝕成斜面，并且該斜 端面位于聲學(xué)鏡120的邊界122的外面。此外，電極140的第一末端部與第二末端部還可 做成斜面狀或階梯狀或垂直狀，或是其它相似形狀的。所述的壓電層150包含主體部、第一 末端部152、以及第二末端部，并且所述的兩個(gè)末端部分別向相反方向延伸到介電層130之 上；壓電層150的材料包括氮化鋁(A1N)、氧化鋅(ZnO)、鋯鈦酸鉛(PZT)、石英 (quartz)、鈮酸鋰(LiNbO3)、鈮酸鉀(KNbO3)和鉭酸鋰(LiTaO3)，但并不局限于以上這些材 料。壓電層150沉積在第一電極140上，并覆蓋介電層130，從而使壓電層150在斜端面上 形成階梯形邊緣。第二電極160沉積在壓電層150之上。第二電極160包括位于壓電層 150之上的主體部162以及跨于壓電層150之上的凸橋部164。第二電極160的主體部162 與凸橋部164相連的連接處168位于聲學(xué)鏡120邊界的內(nèi)側(cè)，即在連接處168與聲學(xué)鏡120 相應(yīng)的邊界122之間存在一段距離屯。凸橋部164的一端與位于壓電層150之上的第二電 極160的主體部162相連，另一端跨越第一電極140的邊緣，與壓電層150相連(即在凸橋 部164的邊緣169與第一電極140的末端142之間存在一段距離d，從而在凸橋部164與壓 電層150之間就形成了空氣間隙170。在第一電極140的斜端面142上的區(qū)域166中，空氣 間隙170將第二電極160與壓電層150隔離開來。在這種形式的體波諧振器中，可以利用 普通的低成本各向同性的濕法刻蝕加工方法來加工第一電極140，并不需要為了避免第一 電極的突變非連續(xù)性而做特殊的考慮。第二電極與壓電層間的空氣間隙170可以將壓電層 斷裂處的壓降降為最低，從而將對(duì)諧振器的和抗靜電放電(ESD)能力的負(fù)面影響降 到最低。在另一種形式的體波諧振器中，介于凸橋164與壓電層150之間，在區(qū)域166中 起隔離第二電極160與壓電層150作用的不是空氣間隙170而是填塞于其中的介電層薄 膜。加入的這層介電層薄膜極大地降低在壓電層150生長特性較差的階梯區(qū)域內(nèi)的電 場強(qiáng)度，從而降低諧振器在此區(qū)域的機(jī)電耦合系數(shù)。介電層可以是如二氧化硅(silicon oxide)、氮化硅(silicon nitride)、碳化硅(silicon nitride)等合適的介質(zhì)材料。在 諧振器的一種具體實(shí)現(xiàn)形式中，介電層為“低介電常數(shù)的介質(zhì)材料”，例如多孔硅(porous silica)、氣化與巨晶碳(f luorinated amorphous carbon)、氣聚合物(fluoro—polymer)、聚 對(duì)二甲苯(parylene)、聚芳醚(polyarylene ether)、氫倍半硅氧烷(HSQ)、交聯(lián)聚苯聚合 物(SiLK)、雙苯環(huán)丁烯(BCB)、氟化二氧化硅(fluorinated silicon dioxide)、碳摻雜氧 化物(carbon doped oxide)或者類金剛石(diamond like carbon)。S. J. Martin 等人的 文章"Development of a Low-dielectric-constant Polymer for the Fabrication of Integrated Circuit Interconnect" in Adv. Mater. ,2000,12,No. 23,pp 1769-1778,Φ Ι 到商用的低介電常數(shù)聚合物，現(xiàn)在這種聚合物也可以通過商業(yè)途徑得到。圖IB是本項(xiàng)發(fā)明中第一實(shí)施例另一種形式的體波諧振器100Β。體波諧振器100Β 與體波諧振器100Α大部分都是相似的，只是前者在區(qū)域166中的空氣間隙或介電薄膜170位于壓電層150和第一電極140之間。圖2A所示的是本發(fā)明中第二實(shí)施例的一種形式的體波諧振器200A。體波諧振器 200A包括基底210 ；位于基底210之上或嵌于其內(nèi)部的聲學(xué)鏡220，聲學(xué)鏡220的第一邊 緣為222，第二邊緣為224 ；位于基底210之上的介電層230，介電層230與聲學(xué)鏡220的兩 邊緣充分接觸；位于聲學(xué)鏡220之上的第一電極240，第一電極240包含第一末端部242、第 二末端部、以及它們之間的部分，并且第一末端部242位于聲學(xué)鏡220的第一邊緣222與第 二邊緣224之間；位于第一電極240之上的壓電層250，壓電層250包含主體部255、第一末 端部分252和第二末端部，第一、第二末端部從壓電層250的主體部向相反方向延伸到介電 層230之上；位于壓電層250之上的第二電極260，第二電極260的第一部分主體部262位 于壓電層250的主體部分255之上，第二電極260的第二部分凸橋部264從主體部262延 伸出來，從而使主體部262與凸橋部264的連接處268位于聲學(xué)鏡220的第一邊緣222與 第二邊緣224之間，并且在凸橋部264與壓電層250的第一末端部分252之間形成空氣間 隙270。在第二電極260的凸橋部264的邊緣269與第一電極240的末端部分242之間存 在一段距離(d)。與圖IA所示的體波諧振器100A相似，體波諧振器200A也是層狀結(jié)構(gòu)。但體波諧 振器200A的第一電極240的第一末端242在聲學(xué)鏡220邊界的內(nèi)側(cè)，并且第二電極260的 主體部262與凸橋部264的連接處268在第一電極240相應(yīng)的邊界的內(nèi)側(cè)。也就是說在連 接處268與第一電極240相應(yīng)的邊界處之間存在一段距離(d2)。凸橋部264的一端與位于 壓電層上的電極部分主體部262相連，另一端跨過第一電極240與壓電層250相連，從而在 凸橋部264與壓電層250之間形成空氣間隙270。在第一電極240的斜端面242之上的區(qū) 域266中，空氣間隙270將第二電極260與壓電層250隔離開來，從而使區(qū)域266內(nèi)的諧振 激勵(lì)最小程度地貢獻(xiàn)到整個(gè)體波諧振器200的電學(xué)響應(yīng)中。在進(jìn)一步的實(shí)現(xiàn)形式中，介于凸橋部264與壓電層250之間，在區(qū)域266中起隔離 第二電極260與壓電層250作用的不是空氣間隙270而是填塞于其中的介電層薄膜。加 入的這層介電層薄膜極大地降低在壓電層250生長特性較差的階梯區(qū)域內(nèi)的電場強(qiáng)度， 從而降低諧振器在此區(qū)域的機(jī)電耦合系數(shù)。介電層薄膜可以是例如二氧化硅(silicon oxide)、氮化硅(silicon nitride)、碳化硅(silicon nitride)等合適的介質(zhì)材料。在 諧振器的一種具體實(shí)現(xiàn)形式中，填塞的介電層薄膜270是“低介電常數(shù)的介質(zhì)材料”，例 如多孑L娃(porous silica)、氣化非晶碳(fluorinated amorphous carbon)、氣聚合物 (fluoro-polymer)、聚對(duì)二甲苯(parylene)、聚芳醚(polyarylene ether)、氫倍半硅氧烷 (HSQ)、交聯(lián)聚苯聚合物(SiLK)、雙苯環(huán)丁烯(BCB)、氟化二氧化硅(fluorinated silicon dioxide)、碳摻雜氧化物(carbon doped oxide)或者類金剛石(diamond like carbon)。 如前所述，“低介電常數(shù)的介質(zhì)材料”指的是介電常數(shù)小于二氧化硅介電常數(shù)的介質(zhì)材料。圖2B所示的是本發(fā)明中第二實(shí)施例的另一種形式的體波諧振器200B。體波諧振 器200B與圖2A中的體波諧振器200A是相似的，只是前者在區(qū)域266中的空氣間隙或壓電 薄膜270位于壓電層250和第一電極240之間。圖3所示的是本發(fā)明中第三實(shí)施例的一種形式的體波諧振器300。體波諧振器300 包含基底310，位于基底310表面上或嵌于其內(nèi)部的聲學(xué)鏡320.圖3中的聲學(xué)鏡是由沉積 在基底310上的介電層330所形成的空腔。其它結(jié)構(gòu)的聲學(xué)鏡，例如布拉格反射器，也可以應(yīng)用在本發(fā)明中。第一電極340沉積在介電層330和聲學(xué)鏡320之上，并且第一電極340 的末端被刻蝕成斜面342。第一電極340的斜端面位于聲學(xué)鏡320的邊界322的內(nèi)側(cè)。將第二介電層370沉積在聲學(xué)鏡320和介電層330上。第二介電層370的內(nèi)端面 與第一電極340的斜端面對(duì)齊，從而形成平整光滑的表面，這樣有利于在第一電極340與 第二介電層370的連接處上沉積有良好C-軸取向的壓電薄膜。第二介電層370可采用如 二氧化娃(silicon oxide)、氮化娃(silicon nitride)、碳化娃(silicon nitride)等合 適的介質(zhì)材料。最好第二介電層370采用“低介電常數(shù)的介質(zhì)材料”，例如多孔硅(porous silica)、氣化與巨晶碳(f luorinated amorphous carbon)、氣聚合物(fluoro—polymer)、聚 對(duì)二甲苯(parylene)、聚芳醚(polyarylene ether)、氫倍半硅氧烷(HSQ)、交聯(lián)聚苯聚合 物(SiLK)、雙苯環(huán)丁烯(BCB)、氟化二氧化硅(fluorinated silicon dioxide)、碳摻雜氧化 物(carbon doped oxide)或者類金剛石(diamond like carbon)。如前所述，“低介電常 數(shù)的介質(zhì)材料”指的是介電常數(shù)小于二氧化硅介電常數(shù)的介質(zhì)材料。壓電層350沉積在第一電極340與第二介電層370之上，這樣在第一電極斜端面 342之上的區(qū)域366中，第二介電層370將壓電層350與第一電極340隔離開來。第二電極 360沉積在壓電層350之上，其中有一部分在聲學(xué)鏡320的上方。因?yàn)樵诘谝浑姌O340斜端面342之上的區(qū)域366中，第二介電層370將壓電層350 與第一電極340隔離開來，所以區(qū)域366內(nèi)的諧振激勵(lì)會(huì)最小程度地貢獻(xiàn)到整個(gè)體波諧振 器300的電學(xué)響應(yīng)中。圖4所示的是本發(fā)明中第四實(shí)施例的體波諧振器400。體波諧振器400包括基底 410，位于基底410表面上或嵌于其內(nèi)部的聲學(xué)鏡420。盡管圖4中的聲學(xué)鏡420是由沉積 在基底410上的介電層430形成的空腔420，但任何其它結(jié)構(gòu)的聲學(xué)鏡，例如布拉格反射器 也同樣適用。沉積在介電層430和聲學(xué)鏡420之上的第一電極440，其末端被刻蝕成斜端面 442。另外，第一電極440的斜端面442的邊緣448位于聲學(xué)鏡420的邊界422的內(nèi)側(cè)，即 在第一電極斜端面的邊緣448與聲學(xué)鏡420的相應(yīng)邊界422之間存在一段距離(d3)。壓電層450沉積在第一電極440之上。壓電層450跨過第一電極440的斜端面 442，將一部分沉積在了介電層430之上，從而在壓電層450、第一電極440的斜端面442、聲 學(xué)鏡420與介電層430之間形成一個(gè)空氣間隙470 ( S卩，在壓電層450末端部452的邊緣469 與第一電極440的斜端面442的末端部之間存在一段距離d3)。第二電極460沉積在壓電 層450之上，并且其中有一部分位于聲學(xué)鏡420的上方。因?yàn)樵诘谝浑姌O440的斜端面442之上的區(qū)域466中，空氣間隙470將壓電層450 與第一電極440隔離開來，所以區(qū)域466內(nèi)的諧振激勵(lì)將最小程度地貢獻(xiàn)到整個(gè)體波諧振 器400的電學(xué)響應(yīng)中。圖5A-5H表示的是本發(fā)明中第一實(shí)施例的體波諧振器100A的工藝流程。除了下 面所介紹的加工方法外，可能存在對(duì)其進(jìn)行的變更或者其他多種用于加工體波諧振器100A 的加工方法。在圖5A所示的步驟中，利用濺射工藝、化學(xué)氣相沉積工藝(CVD)、物理氣相沉積工 藝(PVD)、旋涂工藝或其它合適的工藝，在基底110上沉積一層犧牲層材料，例如二氧化硅 (silicon oxide)、多晶娃(polysilicon)、金屬(如鍺(germanium)、鎂(magnesium)、招 (aluminum)等)、聚合物(polymer)。并利用適當(dāng)?shù)姆椒ㄈ绻饪?，將犧牲層的輪廓做成預(yù)定形狀。在圖5B所示的步驟中，利用濺射工藝、化學(xué)氣相沉積工藝(CVD)、物理氣相沉積工 藝(PVD)或其它合適的工藝，在犧牲層180和基底110上沉積一層介電層130。在圖5C所示的步驟中，可以用化學(xué)機(jī)械拋光(CMP)的方法，去除掉介電層130在 犧牲層180之上的部分，從而形成平整光滑的表面以利于之后在其上沉積第一電極140。在圖5D所示的步驟中，利用濺射工藝、化學(xué)氣相沉積(CVD)工藝、物理氣相沉積 (PVD)工藝或其它合適工藝，在犧牲層180上沉積第一電極材料，例如鎢(W)、鉬(Mo)、鉬 (Pt)、釕(Ru)、銥(Ir)、鈦鎢(TiW)、鋁(Al)或其它類似的材料。第一電極材料需要通過光 刻和刻蝕技術(shù)來形成第一電極140。例如，可以利用等離子干法刻蝕或濕化學(xué)刻蝕工藝來加 工第一電極140從而形成為斜端面的第一末端部142。在圖5E所示的步驟中，利用射頻磁控濺射等工藝在第一電極140和介電層130上 沉積一層壓電層150。與其它部分的壓電薄膜相比，沉積在第一電極140的第一末端部142 之上的階梯區(qū)域中的壓電層，其生長特性較差。在圖5F所示的步驟中，利用濺射工藝、化學(xué)氣相沉積(CVD)工藝、物理氣相沉積 (PVD)工藝、旋涂工藝或其它合適的工藝，在壓電層上沉積一層犧牲層材料，并用適當(dāng)?shù)姆?法例如光刻來形成犧牲層材料的輪廓，從而在第一電極140的第一末端部142上覆蓋上犧 牲層190。在圖5G所示的步驟中，在壓電層和犧牲層190上沉積第二電極材料例如鎢(W)、鉬 (Mo)、鉬(Pt)、釕(Ru)、銥(Ir)、鈦鎢(TiW)、鋁(Al)或其它類似的材料，從而形成第二電極 層 160。在圖5H所示的步驟中，用刻蝕溶液去除掉犧牲層190從而形成圖IA所示的空氣 間隙170。同時(shí)犧牲層180也同樣被去除，從而形成空氣腔，即聲學(xué)鏡120?；蛘?，在第一電極140的第一末端部142上面的區(qū)域中，起隔離第二電極160與壓 電層150作用的不是空氣間隙170而是介電層薄膜。這種形式的諧振器的加工方法，其前 幾步與圖5A-5E所示的步驟相同，但沉積在壓電層150之上的，并用光刻和刻蝕技術(shù)加工的 并不是犧牲層材料而是介質(zhì)材料，這樣就在第一電極140的第一末端部142上形成了介電 層190。然后在壓電層150和介電層190上沉積第二電極160，從而在第一電極140、壓電層 150與第二電極160的重疊區(qū)域形成諧振器100A的聲學(xué)諧振部分。圖6A-6H表示的是本發(fā)明中的第三種體波諧振器300的工藝流程。首先，如圖6A所示，在基底310上沉積一層犧牲層材料。并利用適當(dāng)?shù)姆椒ㄈ绻?刻，將犧牲層材料的輪廓做成預(yù)定形狀，從而形成犧牲層380。然后，如圖6B所示，在犧牲層380和基底310上沉積介電層330。隨后，如圖6C所示，可以用化學(xué)機(jī)械拋光(CMP)的方法，去除掉介電層330在犧牲 層380之上的部分，從而形成平整光滑的表面。接著，如圖6D所示，使用射頻磁控濺射的方法在犧牲層380上沉積第一電極材料， 并通過光刻和刻蝕技術(shù)形成第一電極340。利用如等離子干法刻蝕或濕化學(xué)刻蝕工藝來加 工第一電極340從而形成斜端面342。第一電極340的末端邊緣348在犧牲層380邊界的 內(nèi)側(cè)。然后，如圖6E所示，在犧牲層380和介電層330上沉積第二介電層370。使用化學(xué)機(jī)械拋光(CMP)的方法加工第二介電層370，使其與第一電極340的斜端面342對(duì)齊， 從而形成平整光滑的表面。第二介電層370可以選用如二氧化硅(silicon oxide)、氮 化硅(silicon nitride)、碳化硅(silicon nitride)等合適的介質(zhì)材料。最好第二介 電層370可以包含“低介電常數(shù)的介質(zhì)材料”，例如多孔硅(porous silica)、氟化非晶碳 (fluorinated amorphous carbon)、氣聚合物(fluoro—polymer)、聚對(duì)二甲苯(parylene)、 聚芳醚(polyarylene ether)、氫倍半硅氧烷(HSQ)、交聯(lián)聚苯聚合物(SiLK)、雙苯環(huán)丁 烯(BCB)、氟化二氧化硅(fluorinated silicon dioxide)、碳摻雜氧化物(carbon doped oxide)或者類金剛石(diamond like carbon)中的一種或兩個(gè)以上的組合。如前所述，“低 介電常數(shù)的介質(zhì)材料”指的是介電常數(shù)小于二氧化硅介電常數(shù)的介質(zhì)材料。隨后，如圖6F所示，在第一電極340和第二介電層370上沉積壓電層350，從而在 第一電極340的斜端面342之上的區(qū)域，第二介電層370將壓電層350與第一電極340隔 離開來。然后，如圖6G所示，在壓電層350上沉積第二電極材料并通過光刻和刻蝕技術(shù)形 成第二電極360，第二電極360的一部分位于聲學(xué)鏡320的上方(聲學(xué)鏡320的形成在后面 給出)。最后，如圖6H所示，用刻蝕溶液通過釋放通道(在圖中沒有表示)去除掉犧牲層 380從而形成空腔，即聲學(xué)鏡320。圖7A-7H表示的是本發(fā)明中第四種體波諧振器400的工藝流程。首先，如圖7A所示，在基底410上沉積一層犧牲層材料。并利用適當(dāng)?shù)姆椒ㄈ绻?刻，將犧牲層材料的輪廓做成預(yù)定形狀，從而形成犧牲層480。然后，如圖7B所示，在犧牲層480和基底410上沉積介電層430。隨后，如圖7C所示，可以用化學(xué)機(jī)械拋光(CMP)的方法，將介電層330在犧牲層 380之上的部分去除，從而形成平整光滑的表面。接著，如圖7D所示，在介電層430和犧牲層480的表面上沉積第一電極材料，并利 用光刻和刻蝕技術(shù)形成第一電極440。利用例如等離子干法刻蝕或濕化學(xué)刻蝕工藝加工第 一電極440從而形成斜端面442。第一電極440的末端邊緣448位于犧牲層480邊界的內(nèi) 側(cè)。然后，如圖7E所示，在原犧牲層480和介電層430上再沉積一層犧牲層490，犧牲 層490的內(nèi)端面要與第一電極440的斜端面442對(duì)齊。隨后，如圖7F所示，在第一電極440、犧牲層490和介電層430的表面上沉積壓電 層450。從而在第一電極440的斜端面442之上的區(qū)域中，壓電層450通過犧牲層490與第 一電極440隔離開來。接著，如圖7G所示，在壓電層450上沉積第二電極材料，并利用光刻和刻蝕技術(shù)形 成第二電極460。第二電極460的一部分位于犧牲層480的上方。最后，如圖7H所示，將犧牲層480去除后形成一空腔，即聲學(xué)鏡420，將另一犧牲 層490去除后即形成空氣間隙470。在第一電極440的斜端面442之上的區(qū)域中，空氣間 隙470將壓電層450與第一電極440隔離開來，從而在該區(qū)域中的諧振激勵(lì)部分將會(huì)最小 程度地貢獻(xiàn)到整個(gè)體波諧振器400的電學(xué)響應(yīng)中。圖8所示的是由本發(fā)明中的一種體波諧振器所形成的耦合諧振濾波器(CRF)。CRF至少包括兩個(gè)疊放在一起的聲學(xué)耦合的體波諧振器，它可以在濾波器中將單一信號(hào)轉(zhuǎn)換為 平衡信號(hào)。這種形式的CRF包括，位于基底810之上的聲學(xué)鏡820，聲學(xué)鏡的第一邊緣為 822，第二邊緣為824;在聲學(xué)鏡820之上的一系列的多層壓電結(jié)構(gòu)801、802等等。兩個(gè)多層 壓電結(jié)構(gòu)之間(例如801和802之間)用解耦層890來分開。每個(gè)多層結(jié)構(gòu)，如801 (802)， 都包括一個(gè)帶有斜端面的第一電極840(840')，一個(gè)第二電極860 (860')，以及這兩電極 之間的壓電層850(850')。每一個(gè)多層壓電結(jié)構(gòu)中，在第一電極840(840')的斜端面之 上，都存在一個(gè)由第一電極或第二電極與壓電層所形成空氣間隙。解耦層890可以是單層 結(jié)構(gòu)也可以是多層結(jié)構(gòu)。在另一種形式的體波諧振器中，空氣間隙被介質(zhì)材料填滿，如平整 的介電層870，這樣有利于在其上生長具有良好C軸取向的壓電層850'。此外，在去除犧 牲材料從而形成空腔820的步驟中，解耦層中的材料，如SiO2,可能會(huì)被刻蝕劑(如氫氟酸) 腐蝕或者分離，介電層870可以將解耦層890包裹保護(hù)起來?？傊?，本發(fā)明描述體波諧振器及其加工方法。本發(fā)明中的各種形式的體波諧振器， 在第一電極的斜端面上都存在空氣間隙或介電層薄膜，他們位于至少由第一電極和第二電 極的其中之一與壓電層所構(gòu)成的區(qū)域中，使得由生長特性較差的壓電層形成的諧振激勵(lì)部 分將會(huì)最小程度地貢獻(xiàn)到整個(gè)諧振器的電學(xué)響應(yīng)中。因此，用普通的低成本各向同性的濕 法刻蝕加工方法來加工第一電極，并不需要為了避免第一電極的突變非連續(xù)性而做特殊的 考慮。位于第一電極或第二電極與壓電層之間的空氣間隙或介電層薄膜，會(huì)使在壓電層階 梯區(qū)域內(nèi)的壓降降為最低，從而提高諧振器的和抗靜電放電(ESD)能力。上述對(duì)本發(fā)明中幾種典型體波諧振器的描述僅僅是為了說明，這些說明不是很詳 盡，不會(huì)限制發(fā)明的確切形式。鑒于本發(fā)明，可以做出許多修改和變化。
權(quán)利要求
一種聲波諧振器，其特征在于，包括如下結(jié)構(gòu)(a)基底；(b)位于基底上或嵌于基底內(nèi)部的聲學(xué)鏡，所述的聲學(xué)鏡包含第一邊緣和第二邊緣；(c)位于基底上的介電層，所述的介電層與聲學(xué)鏡的兩個(gè)邊緣充分接觸；(d)位于聲學(xué)鏡上的第一電極，所述的第一電極包含第一末端部、第二末端部、以及位于第一末端部和第二末端部之間的主體部分，第一電極至少有一個(gè)末端要延伸到介電層之上；(e)位于第一電極上的壓電層，所述的壓電層包括有主體部、第一末端部、以及第二末端部，并且所述的兩個(gè)末端部分別向相反方向延伸到介電層之上；(f)位于壓電層上的第二電極，所述的第二電極包括有主體部和第二部分，所述的主體部位于壓電層的主體部之上，并與第二部分相連，從而使這兩部分的連接處位于聲學(xué)鏡的第一邊緣和第二邊緣之間，并且在第二電極的第二部分與壓電層的第一末端部之間形成空氣間隙。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的聲波諧振器，其特征在于，所述的空氣間隙內(nèi)填充介質(zhì)材料。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的聲波諧振器，其特征在于，所述的介質(zhì)材料包括二氧化硅、氮 化硅、碳化硅、多孔硅、氟化非晶碳、氟聚合物、聚對(duì)二甲苯、聚芳醚、氫倍半硅氧烷、交聯(lián)聚 苯聚合物、雙苯環(huán)丁烯、氟化二氧化硅、碳摻雜氧化物和金剛石中的一種或多種或是它們的組合。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的聲波諧振器，其特征在于，所述的第二部分包含一個(gè)凸橋。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的聲波諧振器，其特征在于，所述的第一電極的第一末端部與 第二末端部是斜面狀或階梯狀或垂直狀。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的聲波諧振器，其特征在于，所述的第一電極的第一末端部超 過聲學(xué)鏡的第一邊緣并位于介電層之上。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的聲波諧振器，其特征在于，所述的聲學(xué)鏡的第一邊緣與第二 電極的主體部和凸橋部的交界處之間存在一段距離。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的聲波諧振器，其特征在于，所述的第一電極的第一末端部位 于聲學(xué)鏡的第一邊緣和第二邊緣之間。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的聲波諧振器，其特征在于，所述的第一電極的主體部和第一 末端部的連接處，與第二電極的主體部和凸橋部的連接處之間存在一段距離。
10.一種聲波諧振器，其特征在于，包括如下結(jié)構(gòu)(a)具有上表面的基底；(b)位于基底上表面或嵌于基底內(nèi)部的聲學(xué)鏡，所述的聲學(xué)鏡包含第一邊緣和第二邊緣；(c)位于基底上的第一介電層，所述的第一介電層與聲學(xué)鏡的第一邊緣和第二邊緣充 分接觸；(d)位于基底和聲學(xué)鏡上的第一電極，所述的第一電極包含第一末端部和第二末端部， 并且至少有一個(gè)末端部在聲學(xué)鏡第一邊緣與第二邊緣之一的外部，且位于第一介電層之 上；(e)位于聲學(xué)鏡和第一介電層之上的第二介電層，所述的第二介電層與第一電極的第一末端部和第二末端部充分接觸；(f)位于第一電極和第二介電層上的壓電層，所述的壓電層位于第一電極第一末端部 與第一電極被第二介電層間隔開；(g)位于壓電層上的第二電極，所述的第二電極有一部分位于聲學(xué)鏡的上方。
11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的聲波諧振器，其特征在于，所述的第二介電層為介質(zhì)材料， 所述的介質(zhì)材料包括有二氧化硅、氮化硅、碳化硅、多孔硅、氟化非晶碳、氟聚合物、聚對(duì)二 甲苯、聚芳醚、氫倍半硅氧烷、交聯(lián)聚苯聚合物、雙苯環(huán)丁烯、氟化二氧化硅、碳摻雜氧化物 和金剛石中的一種或多種或是它們的組合。
12.—種聲波諧振器，其特征在于，包括如下結(jié)構(gòu)(a)具有上表面的基底；(b)位于基底上或嵌于基底內(nèi)部的聲學(xué)鏡，所述的聲學(xué)鏡包含第一邊緣和第二邊緣；(c)位于基底上的介電層，所述的介電層與聲學(xué)鏡的第一邊緣和第二邊緣充分接觸；(d)位于基底和聲學(xué)鏡之上的第一電極，所述的第一電極包含第一末端部和第二末端 部，第一末端部越過聲學(xué)鏡第一邊緣與第二邊緣的其中之一，并位于介電層之上，第二末端 部位于聲學(xué)鏡第一邊緣和第二邊緣之間；(e)位于第一電極之上的壓電層，所述的壓電層越過第一電極的第二末端部并位于介 電層之上，從而在介電層與壓電層之間形成空氣間隙；(f)沉積在壓電層之上的第二電極，所述的第二電極有一部分位于聲學(xué)鏡之上，并延伸 到第一電極的第二末端部之上。
13.根據(jù)權(quán)利要求12所述的聲波諧振器，其特征在于，所述的空氣間隙采用介電常數(shù) 為一恒定值的介質(zhì)材料來填充。
14.根據(jù)權(quán)利要求13所述的聲波諧振器，其特征在于，所述的介質(zhì)材料包括二氧化硅、 氮化硅、碳化硅、多孔硅、氟化非晶碳、氟聚合物、聚對(duì)二甲苯、聚芳醚、氫倍半硅氧烷、交聯(lián) 聚苯聚合物、雙苯環(huán)丁烯、氟化二氧化硅、碳摻雜氧化物和金剛石中的一種或多種或是它們 的組合。
15.一種聲波諧振器，其特征在于，包括如下結(jié)構(gòu)(a)具有上表面的基底；(b)位于基底上或嵌于基底內(nèi)部的聲學(xué)鏡，所述的聲學(xué)鏡包含第一邊緣和第二邊緣；(c)位于聲學(xué)鏡上的第一電極，其包含一個(gè)末端部分；(d)位于第一電極上的壓電層；(e)位于壓電層上的第二電極，并且至少由第一電極和第二電極的其中之一與壓電層， 在第一電極的末端部分上形成空氣間隙。
16.根據(jù)權(quán)利要求15所述的聲波諧振器，其特征在于，還包括有形成在基底上的介電 層，所述的介電層與聲學(xué)鏡的第一邊緣和第二邊緣充分接觸。
17.根據(jù)權(quán)利要求15所述的聲波諧振器，其特征在于，所述的空氣間隙內(nèi)填充有介質(zhì) 材料。
18.根據(jù)權(quán)利要求17所述的聲波諧振器，其特征在于，所述的介質(zhì)材料包括二氧化硅、 氮化硅、碳化硅、多孔硅、氟化非晶碳、氟聚合物、聚對(duì)二甲苯、聚芳醚、氫倍半硅氧烷、交聯(lián) 聚苯聚合物、雙苯環(huán)丁烯、氟化二氧化硅、碳摻雜氧化物和金剛石中的一種或多種或是它們的組合。
19.一種聲波諧振器，其特征在于，包括如下結(jié)構(gòu)(a)設(shè)置在基底上或嵌于基底內(nèi)部的聲學(xué)鏡，所述的聲學(xué)鏡包含第一邊緣和第二邊緣；(b)設(shè)置在聲學(xué)鏡上部的二個(gè)以上的多層壓電結(jié)構(gòu)，兩個(gè)相鄰的多層壓電結(jié)構(gòu)由解耦 層隔開，每個(gè)多層壓電結(jié)構(gòu)包括具有末端部的第一電極、第二電極以及設(shè)置在該兩電極之 間的壓電層，在第一電極的末端部之上，至少由第一電極和第二電極其中之一與壓電層形 成空氣間隙。
20.根據(jù)權(quán)利要求19所述的聲波諧振器，其特征在于，所述的解耦層為單層或多層。
21.根據(jù)權(quán)利要求19所述的聲波諧振器，其特征在于，所述的空氣間隙內(nèi)填充有介質(zhì) 材料。
22.—種權(quán)利要求1所述的聲波諧振器的加工方法，其特征在于，包括有如下步驟(a)在基底上或基底內(nèi)部形成聲學(xué)鏡，聲學(xué)鏡包含第一邊緣和第二邊緣；(b)在基底上形成介電層，使介電層與聲學(xué)鏡的第一和第二邊緣充分接觸；(c)在聲學(xué)鏡上形成帶有末端部分的第一電極，并且其末端部分越過聲學(xué)鏡并位于介 電層之上；(d)在第一電極和介電層之上形成壓電層；(e)壓電層上形成第二電極，第二電極越過第一電極的末端部分，在第一電極的末端部 分之上的區(qū)域內(nèi)，第二電極與壓電層相互分開。
23.根據(jù)權(quán)利要求22所述的聲波諧振器的加工方法，其特征在于，在形成聲學(xué)鏡的步 驟中包括在基底上或基底內(nèi)部形成起聲學(xué)鏡作用的空腔。
24.根據(jù)權(quán)利要求23所述的聲波諧振器的加工方法，其特征在于，所述的形成空腔包 括在基底上形成具有聲學(xué)鏡形狀的犧牲層。
25.根據(jù)權(quán)利要求24所述的聲波諧振器的加工方法，其特征在于，所述的形成空腔還 包括從基底中去除犧牲層從而形成聲學(xué)鏡。
26.根據(jù)權(quán)利要求22所述的聲波諧振器的加工方法，其特征在于，所述的形成第二電 極包括如下過程(i)在壓電層上沉積犧牲層，這樣至少可以使?fàn)奚鼘痈采w第一電極的末端部分；( )在壓電層上沉積第二電極并使第二電極覆蓋犧牲層；(iii)在第一電極末端部分之上的區(qū)域內(nèi)去除掉犧牲層，從而在第二電極與壓電層之 間就形成了空氣間隙。
27.根據(jù)權(quán)利要求22所述的聲波諧振器的加工方法，其特征在于，所述的形成第二電 極包括如下過程(i)在壓電層上沉積第二介電層，從而使第二介電層至少覆蓋第一電極的末端部分；( )在壓電層和第二介電層上沉積第二電極。
28.一種權(quán)利要求10所述的聲波諧振器的加工方法，其特征在于，包括有如下步驟(a)在基底上或基底內(nèi)部形成聲學(xué)鏡，聲學(xué)鏡包含第一邊緣和第二邊緣；(b)在基底上形成介電層并使介電層與聲學(xué)鏡的第一和第二邊緣充分接觸；(c)在聲學(xué)鏡上形成第一電極，第一電極包含第一末端部分和第二末端部分，其中第一末端部分超過聲學(xué)鏡的邊緣并位于介電層之上，第二末端部分超過聲學(xué)鏡的第二邊緣或是 位于聲學(xué)鏡的第一和第二邊緣之間；(d)在第一電極上形成壓電層，并使壓電層至少超越第一電極的第一末端部分從而橫 跨在第一電極層之上，在壓電層橫跨在第一電極層之上的區(qū)域內(nèi)，壓電層與第一電極被間 隔開；(e)在壓電層上形成第二電極，第二電極的一部位于聲學(xué)鏡的上方，并橫跨第一電極中 第一和第二末端部分中的至少一個(gè)，以及壓電層與第一電極的間隔區(qū)域。
29.根據(jù)權(quán)利要求27所述的聲波諧振器的加工方法，其特征在于，所述的形成壓電層 包括如下步驟(i)在第一電極末端部分及其周圍的介電層區(qū)域上沉積介電層，從而形成平整的表( )在平整表面上生長壓電層。
30.根據(jù)權(quán)利要求28所述的聲波諧振器的加工方法，其特征在于，在壓電層和第一電 極層之間的區(qū)域是空氣間隙。
全文摘要
一種體波諧振器及其加工方法，聲波諧振器位于基底上或嵌于基底內(nèi)部的具有第一邊緣和第二邊緣的聲學(xué)鏡；位于基底上與聲學(xué)鏡的兩個(gè)邊緣充分接觸的介電層；位于聲學(xué)鏡上的包含第一末端部、第二末端部、以及位于第一末端部和第二末端部之間的主體部分的第一電極；位于第一電極上的具有主體部、第一末端部、以及第二末端部壓電層；位于壓電層上具有主體部和第二部分的第二電極，主體部位于壓電層的主體部之上，并與第二部分相連，從而使這兩部分的連接處位于聲學(xué)鏡的第一邊緣和第二邊緣之間，并且在第二電極的第二部分與壓電層的第一末端部之間形成空氣間隙。本發(fā)明結(jié)構(gòu)簡單，加工方便，能夠提高諧振器的品質(zhì)因數(shù)、有效機(jī)電耦合系數(shù)和抗靜電放電能力。
文檔編號(hào)H03H3/02GK101908865SQ201010259108
公開日2010年12月8日 申請(qǐng)日期2010年8月20日 優(yōu)先權(quán)日2010年8月20日
發(fā)明者龐慰, 張 浩 申請(qǐng)人:龐慰;張浩