一种薄膜体声波器件及其制备方法技术

本申请提供一种薄膜体声波器件及其制备方法，所述薄膜体声波器件包括：带有空腔的薄膜体、顶电极层和底电极层；所述带有空腔的薄膜体包括第一衬底层和压电薄膜层，所述空腔贯穿所述第一衬底层；所述底电极层沉积于所述空腔内裸露的压电薄膜层下，所述顶电极层沉积于所述压电薄膜层上、与所述底电极层相对。由于体声波产生区域为底电极层与顶电极层所覆盖区域，因此，本申请实施例提供的薄膜体声波器件，相对有现有技术中，在整个压电膜层的两面完全覆盖底电极层和顶电极层的方案，可以降低驱动电压，减少声波滤波器的耗能。减少声波滤波器的耗能。减少声波滤波器的耗能。

【技术实现步骤摘要】
一种薄膜体声波器件及其制备方法


[0001]本申请属于半导体元件制备领域，特别涉及一种薄膜体声波器件及其制备方法。

技术介绍

[0002]随着科技的发展，全球系统之间的大数据传输速度日益加快，薄膜体声波器件在越来越多的范围内得到广泛的应用，例如计时时钟、移动电话射频模块等。薄膜体声波器件是一种射频滤波器，通常采用电极-压电薄膜-电极的三明治结构，压电薄膜具有压电性，当施加电压后会产生压力。压电薄膜的上下面上分别沉积上电极和下电极，当对这种压电薄膜晶体施以电压，晶体将发生机械形变，将电能转换为机械能。当这种晶体被机械压缩或展延时，机械能又转换为电能。在晶体结构的两面形成电荷，使电流流过端子和/或形成端子间的电压。由此可知，薄膜体声波器件中压电薄膜质量的好坏直接影响薄膜体声波器件的使用效果。
[0003]目前应用的体声波滤波器，当施加电压驱动压电薄膜振动时，需要施加较大的驱动电压才足以使压电薄膜达到谐振状态，所以导致体声波滤波器的耗能大。

技术实现思路

[0004]为解决现有技术中，当施加电压驱动压电薄膜振动时，需要施加较大的驱动电压才足以使压电薄膜达到谐振状态，导致体声波滤波器的耗能大的问题。
[0005]本申请的目的在于提供以下几个方面：
[0006]第一方面，本申请实施例提供一种薄膜体声波器件，包括带有空腔的薄膜体、顶电极层和底电极层；所述带有空腔的薄膜体包括第一衬底层和压电薄膜层，所述空腔贯穿所述第一衬底层；所述底电极层沉积于所述空腔内裸露的压电薄膜层下，所述顶电极层沉积于所述压电薄膜层上、与所述底电极层相对。
[0007]进一步地，所述第一衬底层包括支撑衬底层和缓冲层。
[0008]进一步地，还包括第二衬底层，所述第二衬底层叠加于所述空腔开口处、覆盖所述空腔开口，形成密封空腔。
[0009]进一步地，所述带有空腔的薄膜体包括多个间隔设置的子空腔，每个所述子空腔内裸露的压电薄膜层下沉积有底电极层，所述压电薄膜层上与所述底电极层相对的一侧沉积有与所述底电极层配对的顶电极层。
[0010]进一步地，至少两个所述子空腔对应的压电薄膜层厚度不同。
[0011]进一步地，所述底电极层为单层金属薄膜或复合金属薄膜，所述顶电极层为单层金属薄膜或复合金属薄膜。
[0012]进一步地，所述复合金属薄膜包括Mo层和Cr层，所述Cr层位于所述Mo层与所述薄膜层之间。
[0013]进一步地，所述Mo层的厚度大于所述Cr层的厚度。
[0014]进一步地，所述压电薄膜层为铌酸锂或钽酸锂材料。
[0015]第二方面，本申请实施例还提供一种薄膜体声波器件的制备方法，所述方法包括：
[0016]通过离子注入和键合技术得到薄膜体，所述薄膜体包括第一衬底和压电薄膜层；
[0017]按照预设尺寸，刻蚀贯穿所述第一衬底层，露出所述压电薄膜层，得到带有空腔的薄膜体；
[0018]在所述空腔内裸露的压电薄膜层下沉积底电极层，在所述压电薄膜层上、与所述底电极层相对的一侧沉积顶电极层，得到薄膜体声波器件。
[0019]进一步地，所述通过离子注入和键合技术得到薄膜体，所述薄膜体包括第一衬底和压电薄膜层，包括：
[0020]向薄膜材料中进行离子注入，将所述薄膜材料依次分为压电薄膜层、分离层和余质层；
[0021]将薄膜材料的离子注入面与第一衬底层键合，得到键合体；
[0022]对所述键合体进行热处理，将所述余质层与所述压电薄膜层分离，得到薄膜体。
[0023]进一步地，所述第一衬底层包括支撑衬底层和缓冲层，将薄膜材料的离子注入面与第一衬底层键合，得到键合体，包括：
[0024]在所述支撑衬底层上制备一层缓冲层；
[0025]将薄膜材料的离子注入面与所述缓冲层键合，得到键合体。
[0026]进一步地，所述按照预设尺寸，所述刻蚀贯穿所述第一衬底层，露出所述压电薄膜层，得到带有空腔的薄膜体，包括：
[0027]由所述支撑衬底层向所述缓冲层的方向刻蚀第一预设深度；
[0028]当所述第一预设深度小于所述支撑衬底层厚度时，得到带有第一空腔的第一制备体；
[0029]将所述第一制备体浸入第一溶液，得到带有第二空腔的第二制备体，所述第一溶液侵蚀所述第一空腔内顶部剩余的支撑衬底层，且，不侵蚀所述缓冲层；
[0030]将所述第二制备体浸入第二溶液，得到带有空腔的薄膜体，所述第二溶液侵蚀所述第二空腔内顶部的缓冲层，且，不侵蚀所述压电薄膜层。
[0031]进一步地，所述按照预设尺寸，所述刻蚀贯穿所述第一衬底层，露出所述压电薄膜层，得到带有空腔的薄膜体，包括：
[0032]由所述支撑衬底层向所述缓冲层的方向刻蚀第一预设深度；
[0033]当所述第一预设深度大于等于所述支撑衬底层厚度且小于所述支撑衬底层与所述缓冲层的厚度之和时，得到带有第三空腔的第三制备体；
[0034]将所述第三制备体浸入第二溶液，得到带有空腔的薄膜体，所述第二溶液侵蚀所述第三空腔内顶部的缓冲层，且，不侵蚀所述压电薄膜层。
[0035]进一步地，当所述支撑衬底层为硅衬底，所述缓冲层为二氧化硅或氮化硅时，所述第一溶液为四甲基氢氧化铵溶液，所述第二溶液为HF。
[0036]进一步地，所述按照预设尺寸，刻蚀贯穿所述第一衬底层，露出所述压电薄膜层，得到带有空腔的薄膜体，包括：
[0037]刻蚀贯穿所述第一衬底层，露出所述压电薄膜层，得到带有多个子空腔的薄膜体，每个所述子空腔的尺寸相同或不同；
[0038]在每个所述子空腔内裸露的压电薄膜层下沉积底电极层，在所述压电薄膜层上与
所述底电极层相对的一侧沉积与所述底电极层配合的顶电极层。
[0039]进一步地，在得到带有多个子空腔的薄膜体之后，还包括：
[0040]在每个所述子空腔内，由所述子空腔顶部继续向所述压电薄膜层内刻蚀第二预设深度，其中，至少两个所述子空腔对应的第二预设深度不同，所述第二预设深度小于所述压电薄膜层的厚度。
[0041]进一步地，在所述得到薄膜体声波器件之后，还包括：
[0042]在所空腔开口处，制备第二衬底层，所述第二衬底层覆盖所述空腔开口，形成密封空腔。
[0043]进一步地，所述按照预设尺寸，刻蚀贯穿所述第一衬底层，露出所述压电薄膜层的方法包括：等离子体刻蚀方法或机械刻蚀方法。
[0044]本申请实施例提供的薄膜体声波器件，底电极层沉积于在空腔内裸露的压电薄膜层下，所述顶电极沉积于所述薄膜层上、与所述底电极层相对。由于体声波产生区域为底电极层与顶电极层所覆盖区域，因此，本申请实施例提供的薄膜体声波器件，相对有现有技术中，在整个压电膜层的两面完全覆盖底电极层和顶电极层的方案，可以降低驱动电压，减少声波滤波器的耗能。另外，本申请实施例提供的薄膜体声波器件的制备方法，先采用离子注入和键合的方法制备得到高质量的薄膜体，再刻蚀贯穿所述第一衬底层，露出所述压本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种薄膜体声波器件，其特征在于，包括带有空腔的薄膜体、顶电极层和底电极层；所述带有空腔的薄膜体包括第一衬底层和压电薄膜层，所述空腔贯穿所述第一衬底层；所述底电极层沉积于所述空腔内裸露的压电薄膜层下，所述顶电极层沉积于所述压电薄膜层上、与所述底电极层相对。2.根据权利要求1所述的薄膜体声波器件，其特征在于，所述第一衬底层包括支撑衬底层和缓冲层。3.根据权利要求1所述的薄膜体声波器件，其特征在于，还包括第二衬底层，所述第二衬底层叠加于所述空腔开口处、覆盖所述空腔开口，形成密封空腔。4.根据权利要求1所述的薄膜体声波器件，其特征在于，所述带有空腔的薄膜体包括多个间隔设置的子空腔，每个所述子空腔内裸露的压电薄膜层下沉积有底电极层，所述压电薄膜层上与所述底电极层相对的一侧沉积有与所述底电极层配对的顶电极层。5.根据权利要求4所述的薄膜体声波器件，其特征在于，至少两个所述子空腔对应的压电薄膜层厚度不同。6.根据权利要求1所述的薄膜体声波器件，其特征在于，所述底电极层为单层金属薄膜或复合金属薄膜，所述顶电极层为单层金属薄膜或复合金属薄膜。7.根据权利要求6所述的薄膜体声波器件，其特征在于，所述复合金属薄膜包括Mo层和Cr层，所述Cr层位于所述Mo层与所述薄膜层之间。8.根据权利要求7所述的薄膜体声波器件，其特征在于，所述Mo层的厚度大于所述Cr层的厚度。9.根据权利要求1所述的薄膜体声波器件，其特征在于，所述压电薄膜层为铌酸锂或钽酸锂材料。10.一种薄膜体声波器件的制备方法，其特征在于，所述方法包括：通过离子注入和键合技术得到薄膜体，所述薄膜体包括第一衬底和压电薄膜层；按照预设尺寸，刻蚀贯穿所述第一衬底层，露出所述压电薄膜层，得到带有空腔的薄膜体；在所述空腔内裸露的压电薄膜层下沉积底电极层，在所述压电薄膜层上、与所述底电极层相对的一侧沉积顶电极层，得到薄膜体声波器件。11.根据权利要求10所述的方法，其特征在于，所述通过离子注入和键合技术得到薄膜体，所述薄膜体包括第一衬底和压电薄膜层，包括：向薄膜材料中进行离子注入，将所述薄膜材料依次分为压电薄膜层、分离层和余质层；将薄膜材料的离子注入面与第一衬底层键合，得到键合体；对所述键合体进行热处理，将所述余质层与所述压电薄膜层分离，得到薄膜体。12.根据权利要求11所述的方法，其特征在于，所述第一衬底层包括支撑衬底层和缓冲层，将薄膜材料的离子注入面与第一衬底层键合，得到键合体包括：在所述支撑衬底层上制备一层缓冲层；将薄膜材料的离子注入面...

【专利技术属性】
技术研发人员：张秀全，朱厚彬，李真宇，刘桂银，
申请(专利权)人：济南晶正电子科技有限公司，
类型：发明
国别省市：