具有下电极保护层的空腔型体声波谐振器及其制备方法技术

本发明专利技术涉及声波谐振器制备技术领域，尤其是涉及一种具有下电极保护层的空腔型体声波谐振器及其制备方法；本发明专利技术的目的在于提供一种具有下电极保护层的空腔型体声波谐振器的制备方法及空腔型体声波谐振器，通过在下电极设置包裹下电极保护层的设计以解决现有的在而牺牲层的刻蚀剂会对下电极材料有刻蚀影响，进而使电极结构受到破坏，影响器件性能的技术问题。

Cavity-type bulk acoustic resonator with lower electrode protective layer and its preparation method

【技术实现步骤摘要】
具有下电极保护层的空腔型体声波谐振器及其制备方法
本专利技术涉及声波谐振器制备
，尤其是涉及一种具有下电极保护层的空腔型体声波谐振器及其制备方法。
技术介绍
随着无线通信技术快速发展，传统介质滤波器和声表面波滤波器难以满足高频化要求，新一代薄膜体声波谐振器很好地满足了这一要求。薄膜体声波谐振器的基本结构为简单的三明治结构：上电极-压电薄膜-下电极，电极的完整性对器件性能有一定的影响。目前，薄膜体声波谐振器分为空腔型和固态装配型。空腔型以结构简单而被更多使用。空腔的形成主要是先制备牺牲层，再通过打孔释放。而牺牲层的刻蚀剂也会对电极材料有刻蚀影响，例如KOH溶液会腐蚀金属电极，牺牲层的释放的时间和速率难以精确控制，通过会采用充分刻蚀的方式，进而使电极结构受到破坏，影响器件性能。因此，针对上述问题本专利技术急需提供一种具有下电极保护层的空腔型体声波谐振器及其制备方法。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种具有下电极保护层的空腔型体声波谐振器的制备方法及空腔型体声波谐振器，通过在下电极设置包裹下电极保护层的设计以解决现有的在而牺牲层的刻蚀剂会对下电极材料有刻蚀影响，进而使电极结构受到破坏，影响器件性能的技术问题。本专利技术提供的一种具有下电极保护层的空腔型体声波谐振器的制备方法，包括如下步骤：从压电单晶晶圆下表面注入高能量离子，高能量离子进入压电单晶晶圆内部形成损伤层，将压电单晶晶圆分隔成上压电层和单晶薄膜层，得到损伤的压电单晶晶圆；在损伤的压电单晶晶圆下表面依次制备图形化的下电极、包裹下电极的下电极保护层、图形化的牺牲层，覆盖牺牲层的键合层；将衬底叠放于键合层上，进行键合固化处理和晶圆劈裂处理，剥离单晶薄膜层上端的上压电层，得到具有电极保护层的单晶薄膜；在具有电极保护层的单晶薄膜的上表面制备上电极，得到具有电极保护层的体声波谐振器；在具有电极保护层的体声波谐振器上表面开设图形化的牺牲层所需要的牺牲层释放孔，释放牺牲层，得到具有下电极保护层的空腔型体声波谐振器。优选地，也可将键合层制备于衬底上，在将衬底叠放于牺牲层上，再进行键合固化处理和晶圆劈裂处理，剥离单晶薄膜层上端的上压电层，得到具有电极保护层的单晶薄膜，或者也在衬底上制备键合层，将制备有键合层的衬底叠放于与具有键合层的损伤的单晶晶圆上，再进行键合固化处理和晶圆劈裂处理，剥离单晶薄膜层上端的上压电层，得到具有电极保护层的单晶薄膜中任一。优选地，下电极保护层的厚度为0.1μm-1μm。优选地，下电极保护层的材质包括二氧化硅(SiO2)或氮化硅(Si3N4)、非晶硅中的至少一种。优选地，包裹下电极的下电极保护层的制备步骤包括：在下电极的表面生长下电极保护层，在下电极保护层上涂覆光刻胶，采用图形化的掩膜版对光刻胶进行曝光，采用显影液显影，得到图形化的光刻胶掩膜，得到具有光刻胶掩膜的下电极保护层，刻蚀下电极保护层，去除光刻胶，得到将下电极包裹的下电极保护层。优选地，包裹下电极的下电极保护层的制备方法包括化学气相沉积、等离子体增强化学气相沉积、磁控溅射、脉冲激光沉积中任一。优选地，图形化的下电极制备步骤包括：在损伤的压电单晶晶圆的下表面涂覆光刻胶，形成光刻胶层，采用图形化的掩膜对光刻胶进行曝光、采用显影液显影，得到图形化的光刻胶掩膜，在具有光刻胶掩膜的损伤的压电单晶晶圆下表面生长下电极，去除光刻胶，制得到图形化的下电极，或者在单晶薄膜层的下表面生长下电极，在下电极表面涂覆光刻胶，采用图形化的掩膜版对光刻胶进行曝光，采用显影液显影，得到图形化的光刻胶掩膜，在具有光刻胶掩膜的下电极刻蚀，去除光刻胶，得到图形化的下电极。优选地，图形化的牺牲层制备步骤包括：在下电极保护层表面生长牺牲层；在牺牲层表面涂覆光刻胶，采用图形化的掩膜版对光刻胶进行曝光，然后采用显影液显影，得到图形化的光刻胶掩膜，对图形化的光刻胶掩膜的牺牲层进行刻蚀，去除光刻胶，得到图形化的牺牲层。优选地，牺牲层的材质为非晶硅或PI中的至少一种；键合层材质包括苯并环丁烯(BCB)、聚酰亚胺(PI)、硅倍半环氧乙烷(HSQ)或旋转涂布玻璃(SOG)、二氧化硅(SiO2)或氮化硅(Si3N4)中的至少一种；上电极和下电极的材质均包括铝(Al)、钼(Mo)、铂(Pt)、金(Au)或钨(W)中任一；单晶薄膜层材质包括石英、铌酸锂(LN)、钽酸锂(LT)、氮化铝、氧化锌、钛酸钡、磷酸二氢钾、铌镁酸铅-钛酸铅、氮化镓、砷化镓、磷化铟、碳化硅或金刚石中的一种；衬底的材质包括硅、绝缘层上硅、玻璃、石英、铌酸锂、钽酸锂、碳化硅、氮化镓、砷化镓、金刚石中的一种。优选地，上电极和下电极的厚度均为0.05μm-0.4μm；牺牲层的厚度为0.05μm-6μm；优选地，0.05μm-0.3μm或者0.3μm-1.0μm或者1μm-6μm；单晶薄膜层的厚度为0.1μm-8μm；优选地，0.3μm-1.0μm或者1.0μm-1.8μm或者1.8μm-2.2μm或者2.2μm-8μm。键合层的厚度为0.1μm-10μm；优选地，0.1μm-0.3μm或者0.3μm-6μm或者6μm-10μm。优选地，高能量离子包括氢离子、氦离子、硼离子或砷离子中的至少一种；高能量离子的注入能量选用范围为100keV-1000keV；高能量离子的注入深度0.6μm-2.2μm。优选地，键合固化温度为150℃-600℃，键合固化时间为10min-600min；晶圆劈裂温度为180℃-400℃；晶圆劈裂处理时间为2h-5h。本专利技术还包括一种空腔型体声波谐振器，基于如上述中任一所述的具有下电极保护层的空腔型体声波谐振器的制备方法制得。本专利技术还包括一种空腔型体声波谐振器，基于如上述中任一所述的具有下电极保护层的空腔型体声波谐振器的制备方法制得。优选地，空腔型体声波谐振器从上到下包括上电极、单晶薄膜层、下电极、下电极保护层、键合层及衬底，其中，下电极保护层中部设有空腔。本专利技术提供的一种具有下电极保护层的空腔型体声波谐振器的制备方法及空腔型体声波谐振器与现有技术相比具有以下进步：1、本专利技术提供的具有下电极保护层的空腔型体声波谐振器的制备方法制备的空腔型体声波谐振器，使得下电极外包裹有下电极保护层，可以有效防止在牺牲层释放过程中，刻蚀液或刻蚀气体对下电极的刻蚀，破坏下电极的结构，进而无法制备空腔型体声波谐振器坍塌或制备得到的空腔型设备谐振器品质因数值低的问题。2、本专利技术提供的具有下电极保护层的空腔型体声波谐振器的制备方法，制备方法简单，制备得到的单晶薄膜无开裂的空腔型体声波谐振器，空腔型体声波谐振器品质因数值高。附图说明为了更清楚地说明本专利技术具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本专利技术的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。图1为本专利技术中所述具有下电极保护层的空腔型体声波谐振器的制备方法的步骤框图；图2为本专利技术中所述具有下电极保护层的空腔型体声波谐振器的制备方法结构示意图；图3为本专利技术中所述具有下电极保护层的空腔型体声波谐振器的制备方法结构示意图；图4为本专利技术中所述具有下电极保护层的空腔型体声波谐振器的制备方法结构本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种具有下电极保护层的空腔型体声波谐振器的制备方法，其特征在于：包括如下步骤：从压电单晶晶圆下表面注入高能量离子，高能量离子进入压电单晶晶圆内部形成损伤层，将压电单晶晶圆分隔成上压电层和单晶薄膜层，得到损伤的压电单晶晶圆；在损伤的压电单晶晶圆下表面依次制备图形化的下电极、包裹下电极的下电极保护层、图形化的牺牲层，覆盖牺牲层的键合层；将衬底叠放于键合层上，进行键合固化处理和晶圆劈裂处理，剥离单晶薄膜层上端的上压电层，得到具有电极保护层的单晶薄膜；在具有电极保护层的单晶薄膜的上表面制备上电极，得到具有电极保护层的体声波谐振器；在具有电极保护层的体声波谐振器上表面开设图形化的牺牲层所需要的牺牲层释放孔，释放牺牲层，得到具有下电极保护层的空腔型体声波谐振器。

【技术特征摘要】
1.一种具有下电极保护层的空腔型体声波谐振器的制备方法，其特征在于：包括如下步骤：从压电单晶晶圆下表面注入高能量离子，高能量离子进入压电单晶晶圆内部形成损伤层，将压电单晶晶圆分隔成上压电层和单晶薄膜层，得到损伤的压电单晶晶圆；在损伤的压电单晶晶圆下表面依次制备图形化的下电极、包裹下电极的下电极保护层、图形化的牺牲层，覆盖牺牲层的键合层；将衬底叠放于键合层上，进行键合固化处理和晶圆劈裂处理，剥离单晶薄膜层上端的上压电层，得到具有电极保护层的单晶薄膜；在具有电极保护层的单晶薄膜的上表面制备上电极，得到具有电极保护层的体声波谐振器；在具有电极保护层的体声波谐振器上表面开设图形化的牺牲层所需要的牺牲层释放孔，释放牺牲层，得到具有下电极保护层的空腔型体声波谐振器。2.根据权利要求1所述的具有下电极保护层的空腔型体声波谐振器的制备方法，其特征在于：也可将键合层制备于衬底上，在将衬底叠放于牺牲层上，再进行键合固化处理和晶圆劈裂处理，剥离单晶薄膜层上端的上压电层，得到具有电极保护层的单晶薄膜，或者也在衬底上制备键合层，将制备有键合层的衬底叠放于与具有键合层的损伤的单晶晶圆上，再进行键合固化处理和晶圆劈裂处理，剥离单晶薄膜层上端的上压电层，得到具有电极保护层的单晶薄膜中任一。3.根据权利要求1或2所述的具有下电极保护层的空腔型体声波谐振器的制备方法，其特征在于：下电极保护层的厚度为0.1μm-1μm。4.根据权利要求3所述的具有下电极保护层的空腔型体声波谐振器的制备方法，其特征在于：下电极保护层的材质包括二氧化硅(SiO2)或氮化硅(Si3N4)、非晶硅中的至少一种。5.根据权利要求4所述的具有下电极保护层的空腔型体声波谐振器的制备方法，其特征在于：包裹下电极的下电极保护层的制备步骤包括：在下电极的表面生长下电极保护层，在下电极保护层上涂覆光刻胶，采用图形化的掩膜版对光刻胶进行曝光，采用显影液显影，得到图形化的光刻胶掩膜，得到具有光刻胶掩膜的下电极保护层，刻蚀下电极保护层，去除光刻胶，得到将下电极包裹的下电极保护层。6.根据权利要求5所述的具有下电极保护层的空腔型体声波谐振器的制备方法，其特征在于：包裹下电极的下电极保护层的制备方法包括化学气相沉积、等离子体增强化学气相沉积、磁控溅射、脉冲激光沉积中任一。7.根据权利要求6所述的具有下电极保护层的空腔型体声波谐振器的制备方法，其特征在于：图形化的...

【专利技术属性】
技术研发人员：帅垚，罗文博，吴传贵，
申请(专利权)人：电子科技大学，
类型：发明
国别省市：四川,51