声表面波器件的制造方法技术

本发明专利技术涉及一种声表面波器件的制造方法，其采用非连续性低温溅射工艺。非连续性低温溅射工艺包括如下步骤：通过溅射以沉积第1薄膜层的第一步骤；在第1时间间隔内对所述沉积的第1薄膜层进行第1降温处理的第二步骤；对所述第1降温处理后的第1薄膜层进行等离子体轰击处理的第三步骤；在第2时间间隔内对所述等离子体轰击处理后的第1薄膜层进行第2降温处理的第四步骤；以及在进行了所述第2降温处理后的第1薄膜层上重复执行m次所述第一步骤至所述第四步骤以形成第2薄膜层至第m+1薄膜层的第五步骤，其中m为大于等于1的整数。

【技术实现步骤摘要】
声表面波器件的制造方法
本专利技术涉及一种声表面波器件的制造方法，该声表面波器件可以是手机、基站等无线通讯设备的滤波器、射频收发前端的独立模块或集成模块。
技术介绍
声表面波(SAW)、体声波(BAW)、以及薄膜体声波(FBAR)是当前可移动设备滤波器领域的三大主流技术。其中，低频和中频段又以SAW滤波器为主；其技术从Normal-SAW、TC-SAW，更进一步演进到IHP-SAW，以及未来的XBAR技术。IHP-SAW以其优异的温度补偿性能、以及较低的插入损耗，可比拟甚至超越部分BAW、FBAR滤波器，成为现阶段SAW滤波器产业的一大发展趋势。IHP-SAW技术采用类似于SAW器件+SMR-BAW器件的多层反射栅结构的混合技术。这种混合结构技术既赋予其SAW器件单面加工工艺的简单化，又赋予其SMR-BAW器件的低能量泄露的特性。IHP-SAW的三大优点在于：1、高Q值；2、低频率温度系数(TCF)；3、良好的散热性。IHP-SAW器件采用SMR-BAW的多层反射栅结构可使更多的声表面波能量聚焦在衬底表面，从而降低声波在传播过程中的损耗，提高器件的Q值。高Q(Qmax约为3000，传统SAWQmax约为1000)特性使其具有高的带外抑制、陡峭的通带边缘滚降、以及高的隔离度。IHP-SAW的TCF可以达到±8ppm/℃，进一步优化设计可以达到0ppm/℃，其良好的散热特性可保证器件在高功率下的稳定运行。IHP-SAW的多层反射栅结构采用高声阻抗和低声阻抗交替堆叠的方式实现。其低声阻抗材料多采用TCF(TemperatureCoefficientofFrequency)为正温度系数的材料，如二氧化硅；高声阻抗层常用低温度系数的材料，如SiN、W等。上述材料的成膜工艺有化学气相沉积(CVD)、物理气相沉积(PVD：溅射、电子束蒸发)等，可实现的技术路径具有多种。但是，另一方面，具有如下这样的问题：一、同种薄膜材料的生长方式、工艺控制手段不同，制备的材料特性不同，从而，导致最终器件的性能差异较大；二、高温工艺下的铌酸锂、钽酸锂晶片变形较大，进一步结合热释电效应，容易导致碎片。对于低声阻抗层，二氧化硅薄膜的常见制备工艺有热氧化、CVD、PVD、硅化合物溶液旋涂等方法。常规的PVD工艺台阶覆盖能力较差，容易出现孔隙，且生长薄膜的致密性仍较差。热氧化法的温度较高，一般为900度以上；而铌酸锂、钽酸锂晶片在高温下变形较大，不能经受快速降温的过程，且在热释电效应的共同作用下，容易导致晶片开裂。所以，此工艺生长的二氧化硅薄膜不能直接沉积在铌酸锂、钽酸锂单晶衬底上。CVD工艺中，PECVD可进一步降低其沉积温度约200度；但是，低温生长工艺容易导致其薄膜中存在多余的-H、-OH、以及-CH3等悬挂官能团，导致薄膜的致密性(密度在2.17～2.65g/cm3之间变化)、机械特性(杨氏模量在66.3～74.8GPa之间变化)、以及温度补偿特性变差(热膨胀系数在0.55～0.75ppm之间变化)、机械损耗增加(损耗因子在8～20ppm之间变化)。800度以上的高温工艺处理可减少上述官能团的含量，但是，类似于热氧化，也不能和铌酸锂单晶直接接触。另外，关于CVD工艺生长的二氧化硅，温升所导致的气体释放现象会导致器件的力学性能发生变化，器件的性能不稳定。能看出，如专利文献CN109891747中所描述的，所有和高温工艺相关的二氧化硅成膜工艺只能够在非钽酸锂、铌酸锂衬底上完成。更进一步，在IHP-SAW专利文献CN107408936中，仅描述了其多层堆叠结构可采用溅射法、真空蒸镀法等进行制备，并未描述具体细节。另外，铌酸锂、钽酸锂晶体沿晶体a轴的温度系数约为16.13ppm/度，沿c轴方向的温度系数为2.17ppm/度，远大于二氧化硅材料的0.4～0.55ppm/度，温度系数的差异导致器件在高温下容易裂片。高声阻抗非晶SiN薄膜的生长工艺类似于SiO2，CVD、PVD工艺也存在同样的问题。同样地，关于W金属薄膜的CVD沉积工艺，WF6+SiH4反应温度要求在300～400度之间，所以，沉积的高温也会导致破裂。另外，在之前的IHP-SAW滤波器的专利中，强调其器件多层之间高温下的稳定特性，其主要的原因是：常规集成电路工艺在向MEMS工艺移植、演进的过程中，延续集成电路的思维模式；然而，常规集成电路的高温工艺并不一定适合MEMS工艺。现有技术文献专利文献1：CN109891747A专利文献2：CN107408936A
技术实现思路
综上，在高温工艺存在的生产中，由于热变形、以及热释电效应的存在，压电铌酸锂、钽酸锂晶片会发生吸附、变形，其热应力下的变形甚至达到1～3mm，某些工序下的破片率甚至可能达到千分之一，这对于生产是不可接受的。另外，其破片所导致的生产宕机，给高效率的自动化生产带来了极大不便。若对设备整体进行改造，特别是机械传输部分进行改造，则成本和时间投入太大。所以，本专利技术人提出采用低温工艺进行器件的整体制备。解决技术问题所采用的技术方案本专利技术是鉴于上述问题而完成的，其目的在于提供一种优化的声表面波滤波器的低温制备工艺，以提高滤波器生产过程中的效率，并降低其破片率。本专利技术的声表面波器件的制造方法的第一方式中，包括如下工序：准备压电层的第一工序；在所述压电层上通过非连续性低温溅射工艺生长第1低声阻抗层的第二工序；在所述第1低声阻抗层上通过非连续性低温溅射工艺生长第1高声阻抗层的第三工序；在所述第1高声阻抗层上通过非连续性低温溅射工艺生长第2低声阻抗层的第四工序；在所述第2低声阻抗层上重复执行n次所述第三工序和所述第四工序的第五工序，其中n为大于等于0的整数；将最后形成的第n+2低声阻抗层键合到衬底上的第六工序；对于所述压电层沿着通过离子注入形成的界面进行智能剥离的第七工序，对所述压电层进行的离子注入是在准备压电层的第一工序中进行的或者是在所述第五工序之后立即进行的；以及对所述压电层的剥离后的表面进行抛光处理的第八工序，所述非连续性低温溅射工艺包括如下步骤：通过溅射以沉积第1薄膜层的第一步骤；在第1时间间隔内对所述沉积的第1薄膜层进行第1降温处理的第二步骤；对所述第1降温处理后的第1薄膜层进行等离子体轰击处理的第三步骤；在第2时间间隔内对所述等离子体轰击处理后的第1薄膜层进行第2降温处理的第四步骤；以及在进行了所述第2降温处理后的第1薄膜层上重复执行m次所述第一步骤至所述第四步骤以形成第2薄膜层至第m+1薄膜层的第五步骤，其中m为大于等于1的整数。此外，本专利技术的声表面波器件的制造方法的第二方式在所述第一方式中，优选为，若将所述第一步骤至所述第四步骤的合计时间设为一个完整周期T，将所述第一步骤和所述第二步骤的合计时间设为td-b，将所述第三步骤和所述第四步骤的合计时间设为tb-d，则td-b≥(2/3)×T，tb-d≤(1/3)×T，若将所述第1时间间隔设为t1，将所述第2时间间隔设为t2，则t1≥(2/3)×td-b，t2≤(1/2)×本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种声表面波器件的制造方法，包括如下工序：/n准备压电层的第一工序；/n在所述压电层上通过非连续性低温溅射工艺生长第1低声阻抗层的第二工序；/n在所述第1低声阻抗层上通过非连续性低温溅射工艺生长第1高声阻抗层的第三工序；/n在所述第1高声阻抗层上通过非连续性低温溅射工艺生长第2低声阻抗层的第四工序；/n在所述第2低声阻抗层上重复执行n次所述第三工序和所述第四工序的第五工序，其中n为大于等于0的整数；/n将最后形成的第n+2低声阻抗层键合到衬底上的第六工序；/n对于所述压电层沿着通过离子注入形成的界面进行智能剥离的第七工序，对所述压电层进行的离子注入是在准备压电层的第一工序中进行的或者是在所述第五工序之后立即进行的；以及/n对所述压电层的剥离后的表面进行抛光处理的第八工序，/n所述非连续性低温溅射工艺包括如下步骤：/n通过溅射以沉积第1薄膜层的第一步骤；/n在第1时间间隔内对所述沉积的第1薄膜层进行第1降温处理的第二步骤；/n对所述第1降温处理后的第1薄膜层进行等离子体轰击处理的第三步骤；/n在第2时间间隔内对所述等离子体轰击处理后的第1薄膜层进行第2降温处理的第四步骤；以及/n在进行了所述第2降温处理后的第1薄膜层上重复执行m次所述第一步骤至所述第四步骤以形成第2薄膜层至第m+1薄膜层的第五步骤，其中m为大于等于1的整数。/n...

【技术特征摘要】
1.一种声表面波器件的制造方法，包括如下工序：
准备压电层的第一工序；
在所述压电层上通过非连续性低温溅射工艺生长第1低声阻抗层的第二工序；
在所述第1低声阻抗层上通过非连续性低温溅射工艺生长第1高声阻抗层的第三工序；
在所述第1高声阻抗层上通过非连续性低温溅射工艺生长第2低声阻抗层的第四工序；
在所述第2低声阻抗层上重复执行n次所述第三工序和所述第四工序的第五工序，其中n为大于等于0的整数；
将最后形成的第n+2低声阻抗层键合到衬底上的第六工序；
对于所述压电层沿着通过离子注入形成的界面进行智能剥离的第七工序，对所述压电层进行的离子注入是在准备压电层的第一工序中进行的或者是在所述第五工序之后立即进行的；以及
对所述压电层的剥离后的表面进行抛光处理的第八工序，
所述非连续性低温溅射工艺包括如下步骤：
通过溅射以沉积第1薄膜层的第一步骤；
在第1时间间隔内对所述沉积的第1薄膜层进行第1降温处理的第二步骤；
对所述第1降温处理后的第1薄膜层进行等离子体轰击处理的第三步骤；
在第2时间间隔内对所述等离子体轰击处理后的第1薄膜层进行第2降温处理的第四步骤；以及
在进行了所述第2降温处理后的第1薄膜层上重复执行m次所述第一步骤至所述第四步骤以形成第2薄膜层至第m+1薄膜层的第五步骤，其中m为大于等于1的整数。


2.如权利要求1所述的声表面波器件的制造方法，其特征在于，
若将所述第一步骤至所述第四步骤的合计时间设为一个完整周期T，将所述第一步骤和所述第二步骤的合计时间设为td-b，将所述第三步骤和所述第四步骤的合计时间设为tb-d，则td-b≥(2/3)×T，tb-d≤(1/3)×T，
若将所述第1时间间隔设为t1，将所述第2时间间隔设为t2，则t1≥(2/3)×td-b，t2≤(1/2)×tb-d。


3.如权利要求2所述的声表面波器件的制造方法，其特征在于，
所述一个完整周期T为0.5s～15s。


4.如权利要求1所述的声表面波器件的制造方法，其特征在于，
所述非连续性低温溅射工艺的沉积温度的范围控制在80℃～200℃之间。


5.如权利要求2所述的声表面波器件的制造方法，其特征在于，
所述一个完整周期T的沉积厚度为


6.如权利要求1所述的声表面波器件的制造方法，其特征在于，
所述第1低声阻抗层至第n+2低声阻抗层的材料为SiO2，所述第1高声阻抗层至第n+1高声阻抗层的材料为SiN。


7.一种声表面波器件的制造方法，包括如下工序：
准备压电层的第一工序；
在所述压电层上通过非连续性低温溅射工艺生长第1低声阻抗层的第二工序；
在所述第1低声阻抗层的表面生长第1过渡层的第三工序；
在所述第三工序之后通过非连续性低温溅射工艺生长第1高声阻抗层的第四工序；
在所述第1高声阻抗层的表面生长第2过渡层的第五工序；
在所述第五工序之后通过非连续性低温溅射工艺生长第2低声阻抗层的第六工序；
在所述第2低声阻抗层上重复执行n次所述第三工序至所述第六工序的第七工序，其中n为大于等于0的整数；
将最后形成的第n+2低声阻抗层键合到衬底上的第八工序；
对于所述压电层沿着通过离子注入形成的界面进行智能剥离的第九工序，对所述压电层进行的离子注入是在准备压电层的第一工序中进行的或者是在所述第七工序之后立即进行的；以及
对所述压电层的剥离后的表面进行抛光处理的第十工序，
所述非连续性低温溅射工艺包括如下步骤：
通过溅射以沉积第1薄膜层的第一步骤；
在第1时间间隔内对所述沉积的第1薄膜层进行第1降温处理的第二步骤；
对所述第1降温处理后的第1薄膜层进行等离子体轰击处理的第三步骤；
在第2时间间隔内对所述等离子体轰击处理后的第1薄膜层进行第2降温处理的第四步骤；以及
在进行了所述第2降温处理后的第1薄膜层上重复m次所述第一步骤至所述第四步骤以形成第2薄膜层至第m+1薄膜层的第五步骤，其中m为大于等于1的整数。


8.如权利要求7所述的声表面波器件的制造方法，其特征在于，
若将所述第一步骤至所述第四步骤的合计时间设为一个完整周期T，将所述第一步骤和所述第二步骤的合计时间设为td-b，将所述第三步骤和所述第四步骤的合计时间设为tb-d，则td-b≥(2/3)×T，tb-d≤(1/3)×T，
若将所述第1时间间隔设为t1，将所述第2时间间隔设为t2，则t1≥(2/3)×td-b，t2≤(1/2)×tb-d。


9.如权利要求8所述的声表面波器件的制造方法，其特征在于，
所述一个完整周期T为0.5s～15s。


10.如权利要求7所述的声表面波器件的制造方法，其特征在于，
所述非连续性低温溅射工艺的沉积温度的范围控制在80℃～200℃之间。


11.如权利要求8所述的声表面波器件的制造方法，其特征在于，
所述一个完整周期T的沉积厚度为


12.如权利要求7所述的声表面波器件的制造方法，其特征在于，
所述第1低声阻抗层至第n+2低声阻抗层的材料为SiO2，所述第1高声阻抗层至第n+1高声阻抗层的材料为SiN，
所述第1过渡层和所述第2过渡层都为SiON层。


13.如权利要求12所述的声表面波器件的制造方法，其特征在于，
所述SiON层的厚度为20nm～50nm。


14.一种声表面波器件的制造方法，包括如下工序：
准备压电层的第一工序；
在所述压电层上通过非连续性低温溅射工艺生长第1低声阻抗层的第二工序；
在所述第1低声阻抗层上通过低温电子束蒸发工艺生长第1高声阻抗层的第三工序；
在所述第1...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘项力，沈旭铭，
申请(专利权)人：广东广纳芯科技有限公司，
类型：发明
国别省市：广东;44