空腔型体声波谐振器的制备方法及空腔型体声波谐振器技术

本发明专利技术涉及空腔型体声波谐振器制备技术领域，尤其是涉及一种空腔型体声波谐振器的制备方法及空腔型体声波谐振器；包括如下步骤：通过单晶晶圆损伤处理工艺对单晶晶圆进行损伤处理，得到具有损伤层的单晶晶圆；在具有损伤层的单晶晶圆的下表面依次制备下电极和牺牲层，在牺牲层表面制备厚度大于等于牺牲层和下电极厚度总和的聚合物键合层，将衬底与聚合物键合层进行键合工艺处理及单晶晶圆劈裂工艺处理后，得到具有下电极的单晶薄膜；在具有下电极的单晶薄膜的上表面制备上电极，在单晶薄膜层上表面开设与牺牲层连通的牺牲层释放孔，释放牺牲层，得到空腔型体声波谐振器；制备得到的空腔型体声波谐振器具有较高Q值。

Fabrication of cavity-type bulk acoustic resonator and cavity-type bulk acoustic resonator

【技术实现步骤摘要】
空腔型体声波谐振器的制备方法及空腔型体声波谐振器
本专利技术涉及空腔型体声波谐振器制备
，尤其是涉及一种空腔型体声波谐振器的制备方法及空腔型体声波谐振器。
技术介绍
随着无线通信技术的快速发展，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的满足了这一要求，薄膜体声波谐振器的基本结构为简单的三层结构，从上到下依次为上电极、压电薄膜和金属隔离层。器件的关键在于薄膜质量的好坏。当前的压电薄膜主要采用沉积的方式，难以保证薄膜的晶格取向，加上在金属电极上的沉积，薄膜质量受到电极层的影响，电极与压电材料晶格失配、电极表面粗糙度过大都会导致压电单晶薄膜生长多晶，进而影响薄膜质量，降低薄膜体声波谐振器的器件性能。另可采用晶圆键合转移能够获得高质量的压电薄膜，选用单晶晶圆材料或者带有高质量外延压电层的晶圆材料，对其进行高能离子注入，然后结合晶圆键合的工艺，能够在目标衬底上转移制备高质量的压电薄膜。但是由于压电薄膜厚度通常在微米甚至亚微米量级，所以在键合过程中，键合层中形成的气泡等缺陷，会对与键合层相接触的压电薄膜材料产生非均匀分布的应力，导致薄膜产生翘起、凹陷、断裂甚至脱落等现象。因此，针对上述问题本专利技术急需提供一种空腔型体声波谐振器的制备方法及空腔型体声波谐振器。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种空腔型体声波谐振器的制备方法及空腔型体声波谐振器，通过在牺牲层表面制备厚度大于等于牺牲层和下电极厚度总和的聚合物键合层的设计以解决现有的在键合过程中，金属键合层中形成的气泡等缺陷，会对与金属键合层相接触的压电薄膜材料产生非均匀分布的应力，导致薄膜产生翘起、凹陷、断裂甚至脱落等现象的技术问题。本专利技术提供的一种空腔型体声波谐振器的制备方法，包括如下步骤：通过单晶晶圆损伤处理工艺对单晶晶圆进行损伤处理，得到具有损伤层的单晶晶圆；在具有损伤层的单晶晶圆的下表面依次制备下电极和牺牲层，在牺牲层表面制备厚度大于等于牺牲层和下电极厚度总和的聚合物键合层，将衬底与聚合物键合层进行键合工艺处理及单晶晶圆劈裂工艺处理后，得到具有下电极的单晶薄膜；在具有下电极的单晶薄膜的上表面制备上电极，在单晶薄膜层上表面开设与牺牲层连通的牺牲层释放孔，释放牺牲层，得到空腔型体声波谐振器。优选地，聚合物键合层的厚度满足：(A+B)≤T≤1.5B。其中，T为聚合物键合层的厚度；A为下电极的厚度；B为牺牲层的厚度。优选地，下电极的厚度为0.01μm-0.2μm；牺牲层的厚度为0.3μm-4μm；优选地，0.3μm-0.6μm；优选地，0.6μm-2μm；优选地，2μm-4μm。优选地，聚合物键合层的厚度为0.4μm-6μm。优选地，聚合物键合层的材质为苯并环丁烯(BCB)、旋转涂布玻璃(SOG)、硅倍半环氧乙烷(HSQ)中的至少一种。优选地，聚合物键合层的制备过程：旋涂聚合物键合层，旋涂后，预烘干，预烘干温度为70℃-100℃，烘干时间为10min-60min；再转移到烘干炉中进行键合固化，键合固化温度为150℃-500℃，键合时间为10min-60min。优选地，损伤处理工艺过程为在单晶晶圆下表面注入高能量离子，使得晶晶圆内部形成损伤层，损伤层将单晶晶圆分隔成上压电层和单晶薄膜层；高能量离子能量为10KeV-500Kev；优选地，高能量离子能量为100KeV-200KeV，注入离子剂量为1×1016-8×1016；优选地，注入离子剂量为3×1016-5×1016；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、氮化镓、砷化镓、磷化铟、碳化硅、金刚石中的一种。优选地，下电极的制备过程：在单晶薄膜层的下表面涂敷光刻胶，形成光刻胶层，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单晶薄膜层表面生长下电极，去除光刻胶，制得下电极，且下电极表面形成与单晶薄膜层连通的通孔，上电极材质均包括铝(Al)、钼(Mo)、铂(Pt)、金(Au)、钨(W)中任一。优选地，牺牲层的制备过程：在图形化的下电极表面上生长牺牲层；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，对具有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；牺牲层的材质包括非晶硅、聚酰亚胺(PI)、氧化硅(SiO2)、磷硅玻璃(PSG)或硼磷硅玻璃(BPSG)中的至少一种。优选地，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。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空腔型体声波谐振器的制备方法制得。本专利技术提供的一种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、本专利技术采用聚合物作为键合层，由于聚合物具有流动性，可以在牺牲层表面流动，大大改善了键合表面的粗糙度问题，实现键合层表面的平坦化，从而提高了键合效率。2、本专利技术引入聚合物作为键合层，同时，释放牺牲层后，在聚合物层区域形成空腔结构，因此聚合物层又作为空腔结构的功能层。3、本专利技术引入聚合物键合层在牺牲层释放过程中，由于具备高选择性，聚合物键合层结构不会被腐蚀。4、本专利技术引入聚合物键合层在晶圆键合转移制备压电薄膜的过程中，可涂覆整个注入面的完整平面，减少图形化下电极引入的键合表面结构差异大的问题，从而改善了薄膜劈裂过程中应力不均导致的薄膜表面形貌分布不均的问题，同时聚合物键合层将单晶薄膜包裹住，可支撑整个单晶薄膜结构。5、本专利技术引入的聚合物键合层可以起到缓冲的作用，在聚合物键合过程中可避免键合力对不平整、差异大的键合面的挤压作用，保护图形化下电极。6、本专利技术引入聚合物作键合层，键合过程中旋涂的聚合物材料需要加热固化，同时在固化过程中，单晶薄膜层损伤层上端的上压电薄膜层会脱落，从而实现键合和上压电薄膜剥离同步进行，简化了工艺步骤，提高了工艺效率。7、本专利技术提出的空腔型体声波谐振器，引入的聚合物键合层将空腔包裹住，由于聚合物具备一定流动性和较强的粘合能力，固化后受腐蚀剂的影响较小，因此通过牺牲层图形化可在聚合物区域制备各种复杂的结构，为提高器件工作的稳定性以及提高工作频率提供技术支持。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空腔型体声波谐振器的制备方法步骤框图；图2为本专利技术中所述空腔型体声波谐振器的制备步骤结构示意图；图3为本专利技术中所述空腔型体声波谐振器的制备步骤结构示意图；图4为本专利技术中所述空腔型体声波谐振器的制备步骤结构示意图；图5为本专利技术中所述空腔型体声波谐振器的制备步骤结构示意图；图6为本专利技术中所述空腔型体声波谐振器的制备步骤结构示意图；图7为本专利技术中所述空腔型体声波谐振器的制备步骤结构示意图；图8为本专利技术中所述空腔型体声波谐振器的制备步骤结构示意图；图9为本专利技术中所述空腔型体声波谐振器的制备步骤结构示意图本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种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：通过单晶晶圆损伤处理工艺对单晶晶圆进行损伤处理，得到具有损伤层的单晶晶圆；在具有损伤层的单晶晶圆的下表面依次制备下电极和牺牲层，在牺牲层表面制备厚度大于等于牺牲层和下电极厚度总和的聚合物键合层，将衬底与聚合物键合层进行键合工艺处理及单晶晶圆劈裂工艺处理后，得到具有下电极的单晶薄膜；在具有下电极的单晶薄膜的上表面制备上电极，在单晶薄膜层上表面开设与牺牲层连通的牺牲层释放孔，释放牺牲层，得到空腔型体声波谐振器。

【技术特征摘要】
1.一种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：通过单晶晶圆损伤处理工艺对单晶晶圆进行损伤处理，得到具有损伤层的单晶晶圆；在具有损伤层的单晶晶圆的下表面依次制备下电极和牺牲层，在牺牲层表面制备厚度大于等于牺牲层和下电极厚度总和的聚合物键合层，将衬底与聚合物键合层进行键合工艺处理及单晶晶圆劈裂工艺处理后，得到具有下电极的单晶薄膜；在具有下电极的单晶薄膜的上表面制备上电极，在单晶薄膜层上表面开设与牺牲层连通的牺牲层释放孔，释放牺牲层，得到空腔型体声波谐振器。2.根据权利要求1所述的空腔型体声波谐振器的制备方法，其特征在于：聚合物键合层的厚度满足：(A+B)≤T≤1.5B。其中，T为聚合物键合层的厚度；A为下电极的厚度；B为牺牲层的厚度。3.根据权利要求2所述的空腔型体声波谐振器的制备方法，其特征在于：下电极的厚度为0.01μm-0.2μm；牺牲层的厚度为0.3μm-4μm；优选地，0.3μm-0.6μm；优选地，0.6μm-2μm；优选地，2μm-4μm。4.根据权利要求3所述的空腔型体声波谐振器的制备方法，其特征在于：聚合物键合层的厚度为0.4μm-6μm。5.根据权利要求4所述的空腔型体声波谐振器的制备方法，其特征在于：聚合物键合层的材质为苯并环丁烯(BCB)、旋转涂布玻璃(SOG)、硅倍半环氧乙烷(HSQ)中的至少一种。6.根据权利要求5所述的空腔型体声波谐振器的制备方法，其特征在于：聚合物键合层的制备过程：旋涂聚合物键合层，旋涂后，预烘干，预烘干温度为70℃-100℃，烘干时间为10min-60min；再转移到烘干炉中进行键合固化，键合固化温度为150℃-500℃，键合时间为10min-60min。7.根据权利要求6所述的空腔型体声波谐振器的制备方法，其特征在于：损伤处理工艺...

【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