CN104767500B - 空腔型薄膜体声波谐振器及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种空腔型薄膜体声波谐振器及其制备方法，属于声波谐振器技术领域。该制备方法包括：在制备衬底上生长该声波谐振器中的薄膜结构层；将制备衬底和其上生长的薄膜结构层一起，以该薄膜结构层的一面固定于支撑衬底上，在支撑衬底和该薄膜结构层之间形成空腔；将制备衬底与薄膜结构层剥离；该薄膜结构层包括有支撑层，或包括有支撑层和底电极，或包括有支撑层、底电极和压电膜，或包括有支撑层、底电极、压电膜和顶电极；形成依次层叠为支撑衬底、支撑层、底电极、压电膜和顶电极的结构。采用该方法制备得到的空腔型薄膜体声波谐振器，克服了常规工艺中在牺牲层去除的过程中对谐振结构产生不良影响的问题，使该谐振器具备更好的性能。
Description
技术领域
本发明涉及一种声波谐振器，特别是涉及一种空腔型薄膜体声波谐振器及其制备方法。
背景技术
无线通讯终端的多功能化发展对射频器件提出了微型化、高频率、高性能、低功耗、低成本等高技术要求。传统的声表面波滤波器（SAW）在2.4GHz以上的高频段***损耗大，介质滤波器有很好的性能但是体积太大。薄膜体声波谐振器（FBAR）技术是近年来随着加工工艺技术水平的提高和现代无线通信技术，尤其是个人无线通信技术的快速发展而出现的一种新的射频器件技术。它具有极高的品质因数Q值（1000以上）和可集成于IC芯片上的优点，并能与互补金属氧化物半导体（Complementary Metal Oxide Semiconductor，CMOS）工艺兼容，同时有效地避免了声表面波谐振器和介质谐振器无法与CMOS工艺兼容的缺点。
FBAR是制作在衬底材料上的电极——压电膜——电极的三明治结构的薄膜器件。FBAR的压电材料通常采用PZT、ZnO和AlN。其中AlN声速最高，因此应用于更高的频率，符合现在无线通信往高频化发展的要求。并且AlN具有相对另外两种材料温度系数低、热导率高、固有损耗小、化学稳定性好、制备工艺相对简单的优点。此外，锌、铅、锆等材料相对于CMOS工艺来说是很危险的材料，因为它们会严重降低半导体中载流子的寿命，而AlN不存在这个问题。因此，AlN是FBAR兼容在CMOS器件中的理想材料。
FBAR的结构有空腔型、布拉格反射型（SMR）和背面刻蚀型。其中空腔型FBAR相对SMR型Q值要高，损耗要小，机电耦合系数要高；相对于背面刻蚀型FBAR不需要去掉大面积的衬底，机械强度较高。因此，空腔型FBAR是集成于CMOS器件上的首选。
通常凹槽型空腔结构FBAR如图1所示。它包括衬底、衬底上的空气腔、衬底上跨越空气腔依次制作底电极、压电层和顶电极。通常的工艺方法是：先在衬底上各向异性腐蚀出一个凹坑，然后在凹坑中填充牺牲层材料，牺牲层材料可以是Al、Mg、Ge或者二氧化硅。牺牲层表面经CMP抛光后溅射生长一层金属膜，对应在牺牲层上方的位置刻蚀出底电极图形。然后在底电极上方沉积一层压电膜，经刻蚀后，该压电膜盖过衬底上凹坑的边界，并且露出底电极的引出端，接下来在压电膜上沉积一层金属膜，刻蚀出顶电极图形。接下来通过干法刻蚀在压电层上腐蚀出一个释放窗口，将牺牲层部分露出来。最后从刻出的释放窗口将牺牲层释放，衬底上跨过空气腔的FBAR就制作出来了。
但是，上述这种凹槽型空腔结构FBAR存在两个缺点：1、CMP化学机械抛光工艺的引入，增加了谐振器工艺流程的复杂性，C轴取向的压电薄膜（一般选用AlN薄膜）的生长受底层的粗糙的影响很大，所以增大了对加工设备控制粗糙度的要求，且不利于CMOS芯片上加工FBAR。2、通常压电层上有一定厚度的非晶过渡区域，当FBAR的应用频率从几个GHz上升到几十个GHz以上时，压电层会制作得越来越薄，择优取向的压电膜层厚度与非晶过渡区域厚度之比将会减小，这将导致FBAR的***损耗变大，Q值降低。这就限制了FBAR往高频方向的发展。
为了简化上述凹槽型空腔结构FBAR的工艺流程，有人提出一种空隙型空腔结构FBAR，如图2所示。其典型的工艺方法是：在洗干净的硅衬底上依次生长牺牲材料膜层、支撑膜层、底电极、压电膜和顶电极，其中每一膜层在生长后均进行相应的光刻以及刻蚀工艺并得到所需的面积图形，接下来通过干法刻蚀在压电层上腐蚀出一个释放窗口，将牺牲层部分露出来。最后从刻蚀出的释放窗口将牺牲层释放，得到空腔结构。相对于前一种结构，尽管免除了CMP工艺步骤，简化了工艺的复杂性，但牺牲层释放过程很容易对器件结构带来不良的影响，因而从工艺的可行性和薄膜体声波谐振器的性能角度出发，FBAR的空腔结构及其制备工艺仍有非常大的改良空间。
首先，以上空腔结构FBAR均需以引入牺牲层并在最后将其去除的方式获得空气腔，而在牺牲层去除的过程中会不可避免地对谐振结构产生不良影响，如腐蚀液对衬底或支撑层的腐蚀，以及空腔释放过程中产生的谐振结构应力变化等，这都会导致谐振器的性能以及成品率的降低。其次，上述空腔结构的压电膜层是在衬底上依次沉积完牺牲材料膜层，支撑膜层，底电极膜层后的基础上沉积的，这导致运用现有的工艺不可能在非单晶态底电极膜层上沉积出单晶压电膜层，所以压电膜层无法完全发挥其优良的压电性能。
发明内容
基于此，本发明的目的在于克服现有技术的缺陷，提供一种空腔型薄膜体声波谐振器的制备方法，采用该制备方法，在制备过程中，无需使用牺牲层并将牺牲层由释放窗口释放，从而克服了在牺牲层去除的过程中对谐振结构产生不良影响的问题。
为实现上述目的，本发明采取以下技术方案：
一种空腔型薄膜体声波谐振器的制备方法，包括以下步骤：
在制备衬底上生长该声波谐振器中的薄膜结构层，待用；
将制备衬底和其上生长的薄膜结构层一起固定于支撑衬底上，并以该薄膜结构层的一面固定于支撑衬底上，在支撑衬底和该薄膜结构层之间形成空腔；
将制备衬底与其上生长的薄膜结构层剥离；该薄膜结构层包括有支撑层，或包括有支撑层和底电极，或包括有支撑层、底电极和压电膜，或包括有支撑层、底电极、压电膜和顶电极；
形成依次层叠为支撑衬底、支撑层、底电极、压电膜和顶电极的结构。
本发明的制备方法，通过引入制备衬底，将空腔型薄膜体声波谐振器的薄膜结构层生长在该制备衬底上，同时准备一支撑衬底，先在该支撑衬底上形成凹槽，或者通过将薄膜结构层固定于支撑衬底时形成空腔。该制备方法一方面省去了CMP化学机械抛光工序，另一方面，在形成空腔时，也无需引入牺牲层，从而克服了在牺牲层去除过程中对谐振结构产生不良影响的问题。
所述薄膜结构层至少包括支撑层，用于与支撑衬底固定，在该支撑层和支撑衬底之间形成空腔。可选的，制备衬底上也可依次生长底电极、支撑层；或依次生长压电膜、底电极、支撑层；或依次生长顶电极、压电膜、底电极、支撑层；确保最后生长的为支撑层即可，从而利用焊接、Bonding等技术将支撑层与支撑衬底固定安装在一起。随后根据需要，以常规方法将制备衬底上未生长的各薄膜层生长出即可。
在其中一个实施例中，所述空腔的形成方法为，首先在支撑衬底上刻蚀出凹槽，再将薄膜结构层覆盖于该凹槽上形成空腔。采用该方法可以在不影响器件结构稳定性的基础上简单准确地获得所设计的空腔结构。
在其中一个实施例中，所述空腔的形成方法为，通过焊接的方式将制备衬底和其上生长的薄膜结构层一起固定于支撑衬底上，焊接时，焊接材料涂覆于薄膜结构层和/或支持衬底的四周边缘，形成凸起，使焊接后薄膜结构层与支撑衬底之间形成空腔。采用该方法可以在不影响器件结构稳定性的基础上简单准确地获得所设计的空腔结构，且无需对支撑衬底进行刻蚀。
在其中一个实施例中，所述薄膜结构层包括支撑层、底电极和压电膜；
依次在制备衬底上沉积单晶的压电膜，在压电膜表面溅射底电极，在底电极上沉积支撑层，待用；
以支撑层的一面将制备衬底和其上生长的薄膜结构层一起固定于支撑衬底上；
将制备衬底和压电膜剥离，露出压电膜；
在压电膜上溅射顶电极，并通过光刻、刻蚀的方式获得顶电极图形和压电膜图形。
上述制备方法，通过在制备衬底上沉积压电膜，能够获得单晶结构的压电膜，从而提高了该薄膜体声波谐振器的Q值和机电耦合系数，进一步降低了***损耗，从而能够大幅度的提高该谐振器的性能。
在其中一个实施例中，所述结构层包括支撑层、底电极、压电膜和顶电极；
依次在制备衬底上溅射顶电极，在顶电极上沉积压电膜，在压电膜表面溅射底电极，随后在底电极上沉积支撑层，待用；
以支撑层的一面将制备衬底和其上生长的薄膜结构层一起固定于支撑衬底上；
将制备衬底和顶电极剥离，露出顶电极；
通过光刻、刻蚀的方式获得顶电极图形和压电膜图形。
上述制备方法，在制备衬底上将支撑层、底电极、压电膜和顶电极均制备好，通过倒装的方式与支撑衬底结合，即形成空腔型薄膜体声波谐振器的基本结构。通过优化顶电极制备的工艺参数，沉积或溅射出高质量的单晶电极膜层，在此基础上，同样能够获得高质量的单晶结构压电膜或C轴择优取向的多晶压电膜，从而提高了该薄膜体声波谐振器的Q值和机电耦合系数，进一步降低了***损耗，从而能够大幅度的提高该谐振器的性能。
本发明还提供一种空腔型薄膜体声波谐振器，用上述的制备方法制备，包括依次层叠的支撑衬底、支撑层、底电极、压电膜和顶电极，所述支撑衬底和支撑层之间具有空腔。
本发明的一种空腔型薄膜体声波谐振器，在制备过程中无需引入牺牲层，因而在支撑层、底电极、压电膜和顶电极上也不需要释放牺牲层的释放窗口，从而克服了在牺牲层去除的过程中对谐振结构产生不良影响的问题，使该谐振器具有更好的性能。
在其中一个实施例中，所述压电膜为单晶氮化铝压电膜。从而提高了该薄膜体声波谐振器的Q值和机电耦合系数，进一步降低了***损耗，从而能够大幅度的提高该谐振器的性能。
在其中一个实施例中，所述制备衬底和支撑衬底的材料选自：硅、蓝宝石、LiGaO2或金属。
在其中一个实施例中，所述底电极和顶电极的材料选自：Al、Mo、W、Pt、Cu、Ag、Au、ZrN中的至少一种。
在其中一个实施例中，所述支撑层的材料选自：类金刚石膜、氮化硅、非晶态氮化铝、二氧化硅中的至少一种。
与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：
本发明的一种空腔型薄膜体声波谐振器及其制备方法，与常规制备方法相比，一方面省去了CMP化学机械抛光工序，另一方面，在形成空腔时，也无需引入牺牲层，从而克服了在牺牲层去除的过程中对谐振结构产生不良影响的问题。既简化了生产工艺，减少了设备成本，还提高了生产效率。
并且，采用该制备方法，用常规的CMOS生产工艺就能获得含有单晶压电膜层的空腔型薄膜体声波谐振器，以降低空腔型薄膜体声波谐振器的制作难度，改善压电膜的品质，降低了***损耗，提高Q值和机电耦合系数，从而大幅度的提高了该谐振器的性能。
附图说明
图1为现有技术中凹槽型空腔结构FBAR剖面图；
图2为现有技术中空隙型空腔结构FBAR剖面图；
图3为实施例1中在制备衬底硅上沉积取向单晶氮化铝层的剖视图；
图4为实施例1中在氮化铝层上溅射底电极后剖视图；
图5为实施例1中在底电极上沉积了支撑层后的剖视图；
图6为实施例1中在支撑衬底上通过刻蚀获得凹槽后的剖视图；
图7为实施例1中经过倒装结合后获得空腔的剖视图；
图8为实施例1中将制备衬底剥离后的剖视图；
图9为实施例1中在压电膜上溅射完顶电极后的剖视图；
图10为实施例1中获得压电膜图形和顶电极图形后的剖视图；
图11为实施例2中经过倒装结合后获得空腔的剖视图；
其中：1.支撑衬底；2.支撑层；3.底电极；4.压电膜；5.顶电极；6.制备衬底；7.钎料层；8.空腔。
具体实施方式
以下结合附图和具体实施例来详细说明本发明。
实施例1
一种空腔型薄膜体声波谐振器，通过以下制备方法制备：
一、在制备衬底上生长薄膜结构层。
1、在经过标准的RCA清洗并烘干的以硅为材料的制备衬底6表面沉积（0002）取向单晶氮化铝层，作为压电膜4，该氮化铝层的厚度根据实际应用的频率范围决定，如图3所示。
其中，单晶氮化铝层的压电膜4可以在三甲基铝（TMA）流量为50sccm（标准状态毫升/分）左右，NH3流量为3slm（标准状态升/分）左右，Ar流量为1slm左右，衬底温度为950℃左右，反应室总压为40Tor左右的参数下由MOCVD(Metal-organic Chemical VaporDeposition，金属有机化合物化学气相淀积)沉积获得。
2、使用射频磁控溅射***，用纯钼靶（纯度99.999%）在单晶氮化铝层表面溅射沉积一层金属钼作为底电极3，厚度为100～300nm，如图4所示。
3、采用电子回旋共振等离子体增强化学气相沉积（ECR-MPCVD）设备，以甲烷和氢气作为碳源和辅助气体，衬底温度100℃左右，在底电极上沉积类金刚石膜（DLC）作为支撑层2，厚度为100～400nm。如图5所示。
二、支撑衬底的制备。
选用Si作为支撑衬底1，通过深反应离子刻蚀（DRIE）在该支撑衬底上刻蚀获得凹槽。如图6所示。
三、倒装结合。
通过使用液晶聚合物（LCP）粘合剂，将步骤一制得的制备衬底6和其上生长的薄膜结构层一起，以支撑层为粘结表面，倒装粘结在支撑衬底上，以此获得空腔8。如图7所示。
四、剥离。
通过化学腐蚀的方法将制备衬底6与单晶氮化铝压电膜4分离。如图8所示。
五、后工序。
1、在露出的压电膜上溅射沉积一层金属钼作为顶电极5，厚度为100～200nm。如图9所示。
2、通过光刻和刻蚀工艺，先后分别获得氮化铝层图形和顶电极的图形。如图10所示。
最后，形成依次层叠为支撑衬底1、支撑层2、底电极3、压电膜4和顶电极5的结构，得到空腔型薄膜体声波谐振器。
实施例2
一种空腔型薄膜体声波谐振器，通过以下制备方法制备：
一、在制备衬底上生长薄膜结构层。
1、在经过标准的RCA清洗并烘干的以硅为材料的制备衬底6表面上，使用射频磁控溅射***，用ZrN靶（纯度99.995%）在单晶氮化铝层表面溅射沉积一层ZrN（氮化锆）作为顶电极5，厚度为100～300nm。
2、在上述顶电极上沉积氮化铝层，作为压电膜4，该氮化铝层的厚度根据实际应用的频率范围决定。该氮化铝层可以在TMA流量为45sccm（标准状态毫升/分）左右，NH3流量为2.5slm（标准状态升/分）左右，Ar流量为1slm左右，衬底温度为800℃左右，反应室总压为50Torr左右的参数下由MOCVD(Metal-organic Chemical Vapor Deposition，金属有机化合物化学气相淀积)沉积获得。
3、使用射频磁控溅射***，用ZrN靶（纯度99.995%），在单晶氮化铝层表面溅射沉积一层ZrN作为底电极3，厚度为100～300nm。
4、采用等离子增强化学气相沉积（PECVD）设备，以SiH4和NH3作为反应气体，衬底温度300℃左右，在底电极上沉积氮化硅膜（Si3N4）作为支撑层2，厚度为200～400nm。
二、倒装结合。
选用Si作为支撑衬底1。以焊接的方式将支持衬底1和支撑层2结合，焊接时，焊接材料（钎料）涂覆于支撑层的四周边缘，形成凸起的钎料层7，使焊接后薄膜结构层与支撑衬底之间形成空腔8。如图11所示。
三、剥离。
通过化学腐蚀的方法将制备衬底6与顶电极5分离，露出顶电极。
四、后工序。
通过光刻和刻蚀工艺，先后分别获得氮化铝层图形和顶电极的图形。
最后，形成依次层叠为支撑衬底1、支撑层2、底电极3、压电膜4和顶电极5的结构，得到空腔型薄膜体声波谐振器。
以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。
Claims (8)
1.一种空腔型薄膜体声波谐振器的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
在制备衬底上生长该声波谐振器中的薄膜结构层，待用；
将制备衬底和其上生长的薄膜结构层一起固定于支撑衬底上，并以该薄膜结构层的一面固定于支撑衬底上，在支撑衬底和该薄膜结构层之间形成空腔；
将制备衬底与其上生长的薄膜结构层剥离；该薄膜结构层包括有支撑层、底电极和压电膜，或包括有支撑层、底电极、压电膜和顶电极；
所述薄膜结构层包括支撑层、底电极和压电膜，其制备包括：
依次在制备衬底上沉积单晶的压电膜，在压电膜表面溅射底电极，在底电极上沉积支撑层，待用；
以支撑层的一面将制备衬底和其上生长的薄膜结构层一起固定于支撑衬底上；
将制备衬底和压电膜剥离，露出压电膜；
在压电膜上溅射顶电极，并通过光刻、刻蚀的方式获得顶电极图形和压电膜图形；
或者，
所述薄膜结构层包括支撑层、底电极、压电膜和顶电极；
依次在制备衬底上溅射顶电极，在顶电极上沉积压电膜，在压电膜表面溅射底电极，随后在底电极上沉积支撑层，待用；
以支撑层的一面将制备衬底和其上生长的薄膜结构层一起固定于支撑衬底上；
将制备衬底和顶电极剥离，露出顶电极；
通过光刻、刻蚀的方式获得顶电极图形和压电膜图形；
形成依次层叠为支撑衬底、支撑层、底电极、压电膜和顶电极的结构。
2.根据权利要求1所述的空腔型薄膜体声波谐振器的制备方法，其特征在于，所述空腔的形成方法为，首先在支撑衬底上刻蚀出凹槽，再将薄膜结构层覆盖于该凹槽上形成空腔。
3.根据权利要求1所述的空腔型薄膜体声波谐振器的制备方法，其特征在于，所述空腔的形成方法为，通过焊接的方式将制备衬底和其上生长的薄膜结构层一起固定于支撑衬底上，焊接时，焊接材料涂覆于薄膜结构层和/或支持衬底的四周边缘，形成凸起，使焊接后薄膜结构层与支撑衬底之间形成空腔。
4.一种空腔型薄膜体声波谐振器，其特征在于，采用权利要求1-3任一项的制备方法制备，包括依次层叠的支撑衬底、支撑层、底电极、压电膜和顶电极，所述支撑衬底和支撑层之间具有空腔。
5.根据权利要求4所述的空腔型薄膜体声波谐振器，其特征在于，所述压电膜为单晶氮化铝压电膜。
6.根据权利要求4所述的空腔型薄膜体声波谐振器，其特征在于，所述制备衬底和支撑衬底的材料选自：硅、蓝宝石、LiGaO2或金属。
7.根据权利要求4所述的空腔型薄膜体声波谐振器，其特征在于，所述底电极和顶电极的材料选自：Al、Mo、W、Pt、Cu、Ag、Au、ZrN中的至少一种。
8.根据权利要求4所述的空腔型薄膜体声波谐振器，其特征在于，所述支撑层的材料选自：类金刚石膜、氮化硅、非晶态氮化铝、二氧化硅中的至少一种。
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|---|---|---|---|---|
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| CN106130498A (zh) * | 2016-06-28 | 2016-11-16 | 河海大学常州校区 | Fbar谐振器及其制备方法 |
| CN106209001B (zh) * | 2016-06-29 | 2019-02-15 | 电子科技大学 | 基于单晶铌酸锂薄片的薄膜体声波谐振器及其制备方法 |
| CN106341094A (zh) * | 2016-08-29 | 2017-01-18 | 中国科学院半导体研究所 | 一种体声波器件的制备方法 |
| CN108023563B (zh) * | 2016-11-01 | 2021-03-26 | 稳懋半导体股份有限公司 | 具质量调整结构的体声波共振器及其应用于体声波滤波器 |
| CN106374032A (zh) * | 2016-11-14 | 2017-02-01 | 中国科学院半导体研究所 | 单晶体声波器件及制备方法 |
| CN107025321B (zh) * | 2016-12-12 | 2021-02-09 | 佛山市艾佛光通科技有限公司 | 空腔型薄膜体声波谐振器滤波器的设计及制备方法 |
| US10439580B2 (en) * | 2017-03-24 | 2019-10-08 | Zhuhai Crystal Resonance Technologies Co., Ltd. | Method for fabricating RF resonators and filters |
| US10389331B2 (en) * | 2017-03-24 | 2019-08-20 | Zhuhai Crystal Resonance Technologies Co., Ltd. | Single crystal piezoelectric RF resonators and filters |
| US10439581B2 (en) * | 2017-03-24 | 2019-10-08 | Zhuhai Crystal Resonance Technologies Co., Ltd. | Method for fabricating RF resonators and filters |
| CN107369756A (zh) * | 2017-07-24 | 2017-11-21 | 中国工程物理研究院电子工程研究所 | 一种全集成压电驱动装置及其制备方法 |
| CN107809221B (zh) * | 2017-09-27 | 2021-05-11 | 佛山市艾佛光通科技有限公司 | 一种空腔型薄膜体声波谐振器及其制备方法 |
| CN107947750A (zh) * | 2017-11-22 | 2018-04-20 | 周燕红 | 一种压电谐振器的制备方法及压电谐振器 |
| CN109302159B (zh) * | 2018-08-01 | 2021-02-26 | 广州市艾佛光通科技有限公司 | 一种复合衬底及该复合衬底制作薄膜体声波谐振器的方法 |
| CN109309483B (zh) * | 2018-10-10 | 2022-03-25 | 华南理工大学 | 一种支撑型薄膜体声波谐振器的制备方法 |
| CN109474252B (zh) * | 2018-10-29 | 2020-12-01 | 武汉大学 | 可提高q值的空腔薄膜体声波谐振器及其制备方法 |
| CN109672419A (zh) * | 2018-11-01 | 2019-04-23 | 中国科学院半导体研究所 | 一种体声波谐振器的结构及其制备方法 |
| CN109831172B (zh) * | 2018-12-20 | 2022-03-01 | 苏州敏芯微电子技术股份有限公司 | 一种体声波谐振器的制备方法 |
| CN109802648B (zh) * | 2018-12-26 | 2023-02-17 | 天津大学 | 一种单晶压电薄膜体声波谐振器以及制作方法 |
| CN111010109B (zh) * | 2019-03-02 | 2024-01-26 | 天津大学 | 释放孔位于封装空间外的mems器件的封装 |
| CN109995340B (zh) * | 2019-03-13 | 2022-03-15 | 电子科技大学 | 一种空腔型体声波谐振器及其制备方法 |
| CN109981070B (zh) * | 2019-03-13 | 2020-06-16 | 电子科技大学 | 一种无需制备牺牲层的空腔型体声波谐振器及其制备方法 |
| CN109756201A (zh) * | 2019-03-26 | 2019-05-14 | 深圳华远微电科技有限公司 | 薄膜体声波谐振器和滤波器 |
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| CN110212882B (zh) * | 2019-05-13 | 2020-08-11 | 电子科技大学 | 空腔型体声波谐振器的制备方法及空腔型体声波谐振器 |
| CN112039459B (zh) | 2019-07-19 | 2024-03-08 | 中芯集成电路（宁波）有限公司上海分公司 | 体声波谐振器的封装方法及封装结构 |
| WO2021012396A1 (zh) * | 2019-07-19 | 2021-01-28 | 中芯集成电路（宁波）有限公司上海分公司 | Baw谐振器的封装模块及封装方法 |
| CN110492860A (zh) * | 2019-08-27 | 2019-11-22 | 南方科技大学 | 薄膜体声波谐振器及其制造方法 |
| CN110994099B (zh) * | 2019-12-06 | 2021-12-07 | 北京汉天下微电子有限公司 | 谐振器封装结构及其制造方法 |
| CN110995188B (zh) * | 2019-12-06 | 2023-09-22 | 北京中科汉天下电子技术有限公司 | 滤波器封装结构及其制造方法 |
| CN111490746A (zh) * | 2019-12-31 | 2020-08-04 | 瑞声科技(新加坡)有限公司 | 薄膜体声波谐振器 |
| CN111884616B (zh) * | 2020-07-23 | 2021-04-13 | 中国科学院上海微***与信息技术研究所 | 一种衬底基板/压电材料薄膜结构及其制备方法和应用 |
| CN112260659B (zh) * | 2020-10-26 | 2022-02-01 | 武汉大学 | 一种高q值薄膜体声波谐振器及其制备方法 |
| CN112274263A (zh) * | 2020-11-05 | 2021-01-29 | 汤小江 | 一种生物可吸收型乳腺组织定位标记夹及其制备方法 |
| CN113708740B (zh) * | 2021-09-07 | 2024-04-26 | 上海集成电路材料研究院有限公司 | 压电薄膜体声波谐振器及其制备方法 |
| CN114006594A (zh) * | 2021-11-02 | 2022-02-01 | 清华大学 | 一种体声波谐振器及其制备方法 |
| CN113992183A (zh) * | 2021-11-02 | 2022-01-28 | 清华大学 | 一种体声波谐振器 |
| CN116545402A (zh) * | 2023-07-06 | 2023-08-04 | 广州市艾佛光通科技有限公司 | 一种薄膜体声波谐振器及其制备方法 |
Citations (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN1148290A (zh) * | 1995-08-17 | 1997-04-23 | 摩托罗拉公司 | 密封腔上的压电谐振器及其制造方法 |
| EP1187318A2 (en) * | 2000-09-11 | 2002-03-13 | Agilent Technologies, Inc. (a Delaware corporation) | Acoustic resonator |
| CN1419387A (zh) * | 2001-11-13 | 2003-05-21 | 三星电子株式会社 | 薄膜整体声共振器的制造 |
| WO2004015862A2 (en) * | 2002-08-13 | 2004-02-19 | Trikon Technologies Limited | Acoustic resonators |
| CN101895269A (zh) * | 2010-07-30 | 2010-11-24 | 中国科学院声学研究所 | 一种压电薄膜体声波谐振器的制备方法 |
| CN101977026A (zh) * | 2010-11-01 | 2011-02-16 | 中国电子科技集团公司第二十六研究所 | 一种空腔型薄膜体声波谐振器(fbar)的制作方法 |
| CN102122940A (zh) * | 2010-11-01 | 2011-07-13 | 中国电子科技集团公司第二十六研究所 | 预设空腔型soi基片薄膜体声波谐振器及制作方法 |
| CN103296992A (zh) * | 2013-06-28 | 2013-09-11 | 中国电子科技集团公司第二十六研究所 | 薄膜体声波谐振器结构及其制造方法 |
Family Cites Families (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR100398363B1 (ko) * | 2000-12-05 | 2003-09-19 | 삼성전기주식회사 | Ｆｂａｒ 소자 및 그 제조방법 |
-
2014
- 2014-01-03 CN CN201410005507.6A patent/CN104767500B/zh active Active
Patent Citations (9)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN1148290A (zh) * | 1995-08-17 | 1997-04-23 | 摩托罗拉公司 | 密封腔上的压电谐振器及其制造方法 |
| EP1187318A2 (en) * | 2000-09-11 | 2002-03-13 | Agilent Technologies, Inc. (a Delaware corporation) | Acoustic resonator |
| CN1419387A (zh) * | 2001-11-13 | 2003-05-21 | 三星电子株式会社 | 薄膜整体声共振器的制造 |
| WO2004015862A2 (en) * | 2002-08-13 | 2004-02-19 | Trikon Technologies Limited | Acoustic resonators |
| CN101895269A (zh) * | 2010-07-30 | 2010-11-24 | 中国科学院声学研究所 | 一种压电薄膜体声波谐振器的制备方法 |
| CN101977026A (zh) * | 2010-11-01 | 2011-02-16 | 中国电子科技集团公司第二十六研究所 | 一种空腔型薄膜体声波谐振器(fbar)的制作方法 |
| CN102122940A (zh) * | 2010-11-01 | 2011-07-13 | 中国电子科技集团公司第二十六研究所 | 预设空腔型soi基片薄膜体声波谐振器及制作方法 |
| CN202019344U (zh) * | 2010-11-01 | 2011-10-26 | 中国电子科技集团公司第二十六研究所 | 可调谐的预设空腔型soi基片薄膜体声波谐振器 |
| CN103296992A (zh) * | 2013-06-28 | 2013-09-11 | 中国电子科技集团公司第二十六研究所 | 薄膜体声波谐振器结构及其制造方法 |
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