一种薄膜体声波谐振器的制备方法技术

本申请公开了一种薄膜体声波谐振器的制备方法，涉及微电子技术领域。该所述方法包括：在衬底上刻蚀凹槽，在所述凹槽内填充牺牲层；在填充有所述牺牲层的所述衬底上沉积底电极层，在所述底电极层上均布刻蚀多个槽孔以形成底电极；在所述底电极上沉积第一压电层并平坦化；在平坦化的所述第一压电层上沉积第二压电层，其中，所述第一压电层和所述第二压电层所采用的压电材料相同；在所述第二压电层上沉积顶电极层，并对所述顶电极层图案化处理以形成顶电极；释放所述牺牲层，以形成所述衬底与所述底电极之间的空腔结构。该方法能够降低生成压电薄膜的应力，并提升压电薄膜的质量。并提升压电薄膜的质量。并提升压电薄膜的质量。

【技术实现步骤摘要】
一种薄膜体声波谐振器的制备方法


[0001]本申请涉及微电子
，具体而言，涉及一种薄膜体声波谐振器的制备方法。

技术介绍

[0002]近年来，随着加工工艺水平的提升和无线通信的快速发展,薄膜体声波谐振器(Film Bulk Acoustic Wave Resonator，FBAR)由于其较高的Q值(大于1000)以及能够与CMOS工艺兼容的优点，得到了较快的发展。其通过压电薄膜的逆压电效应将电能量转换成声波而形成谐振。
[0003]现有的薄膜体声波谐振器的压电薄膜主要是通过沉积的方式沉积在电极层上，薄膜质量非常依赖于电极层质量。此方法的问题在于：电极材料与压电单晶晶圆晶格常数不匹配、电极表面不平整等问题会引起压电单晶薄膜形成多晶，薄膜生长质量差且晶轴取向难以控制的问题。这些会大大影响薄膜体声波谐振器的性能。为获得高质量的压电薄膜，现有技术中有采用晶圆键合转移的方法制备压电薄膜，该方法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作为压电单晶晶圆，对其进行高能离子注入，然后结合晶圆键合的工艺，在目标衬底上转移制备高质量的压电薄膜。
[0004]上述形式中，压电薄膜的生长主要是通过在压电材料与石英基底之间增加缓冲层或牺牲层的方法。这种方法所用到的缓冲层或牺牲层的材料与压电材料不相同，在其上生长压电薄膜也会由于晶格系数不匹配，造成薄膜缺陷、薄膜质量较差。

技术实现思路

[0005]本申请的目的在于提供一种薄膜体声波谐振器的制备方法，能够降低生成压电薄膜的应力，并提升压电薄膜的质量。
[0006]本申请的实施例是这样实现的：
[0007]本申请实施例提供一种薄膜体声波谐振器的制备方法，所述方法包括：
[0008]在衬底上刻蚀凹槽，在所述凹槽内填充牺牲层；
[0009]在填充有所述牺牲层的所述衬底上沉积底电极层，在所述底电极层上均布刻蚀多个槽孔以形成底电极；
[0010]在所述底电极上沉积第一压电层并平坦化；
[0011]在平坦化的所述第一压电层上沉积第二压电层，其中，所述第一压电层和所述第二压电层所采用的压电材料相同；
[0012]在所述第二压电层上沉积顶电极层，并对所述顶电极层图案化处理以形成顶电极；
[0013]释放所述牺牲层，以形成所述衬底与所述底电极之间的空腔结构。
[0014]可选地，所述在衬底上刻蚀凹槽，在所述凹槽内填充牺牲层包括：
[0015]在所述衬底上设置光刻胶层，对所述光刻胶层图案化处理；
[0016]以图案化的所述光刻胶层为掩模，对所述衬底进行刻蚀，以在所述衬底上形成对
应图案化的所述光刻胶层的所述凹槽；
[0017]去除图案化的所述光刻胶层。
[0018]可选地，所述释放所述牺牲层包括：
[0019]在所述底电极、所述第一压电层、所述第二压电层和所述顶电极上刻蚀与所述牺牲层导通的释放孔；
[0020]通过所述释放孔释放所述牺牲层。
[0021]本申请实施例提供还提供另一种薄膜体声波谐振器的制备方法，所述方法包括：
[0022]在第一衬底上沉积二氧化硅层，在所述二氧化硅层上均布刻蚀多个槽孔；
[0023]在形成有所述槽孔的所述二氧化硅层上沉积第一压电层并平坦化；
[0024]在平坦化的所述第一压电层上沉积第二压电层，其中，所述第一压电层和所述第二压电层所采用的压电材料相同；
[0025]在第二压电层上沉积底电极层，并图案化以形成底电极；
[0026]在图案化的所述底电极上沉积牺牲层；
[0027]在牺牲层上沉积支撑层，并平坦化；
[0028]在平坦化的所述支撑层上沉积第一连接层；
[0029]在第二衬底上沉积形成第二连接层；
[0030]将所述第一衬底的第一连接层与所述第二衬底的第二连接层键合，第一连接层和第二连接层键和形成键合层；
[0031]去除包括有所述二氧化硅层和所述第一压电层的所述第一衬底，露出所述第二衬底上的第二压电层；
[0032]在所述第二压电层上形成顶电极；
[0033]刻蚀所述第二压电层，并在刻蚀位置处沉积接引电极，所述接引电极与所述底电极电连接；
[0034]释放所述牺牲层，以形成在所述支撑层与所述底电极之间的空腔结构。
[0035]可选地，所述去除包括有所述二氧化硅层和所述第一压电层的所述第一衬底包括：
[0036]刻蚀去除所述第一衬底和所述二氧化硅层和所述第一压电层；
[0037]对刻蚀面进行平坦化处理。
[0038]可选地，所述释放所述牺牲层包括：
[0039]在所述顶电极、所述第二压电层、和所述底电极上刻蚀与所述牺牲层导通的释放孔；
[0040]通过所述释放孔释放所述牺牲层。
[0041]可选地，所述平坦化的处理方式采用化学机械抛光工艺。
[0042]可选地，所述压电材料包括AlN、LiNbO3、LiTaO3、PZT和ZnO中的任意一种。
[0043]可选地，所述槽孔的深度为1nm至100nm，所述槽孔的最大宽度为1nm至10nm，相邻所述槽孔之间的距离为1um至10um。
[0044]可选的，槽孔为上宽下窄型结构，且槽孔的侧壁与水平面的夹角小于40度。
[0045]可选的，槽孔的横截面形状为圆形、正三角和正五边形中的一种。
[0046]可选地，所述第一压电层的厚度为1nm至150nm。
[0047]本申请实施例的有益效果包括：
[0048]本申请实施例提供的薄膜体声波谐振器的制备方法，通过先沉积第一压电层，且沉积第一压电层的基体，也即底电极，采用均布刻蚀多个槽孔的形式，有利于降低第一压电层自身的应力。同时，通过对第一压电层进行平坦化处理，在第一压电层上沉积第二压电层时，第二压电层具有更好的质量。另外，由于第一压电层和第二压电层的材料相同，晶格系数也相同，使得沉积的第二压电层晶轴取向的一致性更高。因此，采用上述方式能够降低生成压电薄膜的应力，并提升压电薄膜的质量。
附图说明
[0049]为了更清楚地说明本申请实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本申请的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，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相关的附图。
[0050]图1为本申请实施例的一种薄膜体声波谐振器制备方法的状态示意图之一；
[0051]图2为本申请实施例的一种薄膜体声波谐振器制备方法的状态示意图之二；
[0052]图3为本申请实施例的一种薄膜体声波谐振器制备方法的状态示意图之三；
[0053]图4为本申请实施例的一种薄膜体声波谐振器制备方法的状态示意图之四；
[0054]图5为本申请实施例的一种薄膜体声波谐振器制备方法的状态示意图之五；
[0055]图6为本申请本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种薄膜体声波谐振器制备方法，其特征在于，所述方法包括：在衬底上刻蚀凹槽，在所述凹槽内填充牺牲层；在填充有所述牺牲层的所述衬底上沉积底电极层，在所述底电极层上均布刻蚀多个槽孔以形成底电极；在所述底电极上沉积第一压电层并平坦化；在平坦化的所述第一压电层上沉积第二压电层，其中，所述第一压电层和所述第二压电层所采用的压电材料相同；在所述第二压电层上沉积顶电极层，并对所述顶电极层图案化处理以形成顶电极；释放所述牺牲层，以形成所述衬底与所述底电极之间的空腔结构。2.根据权利要求1所述的薄膜体声波谐振器的制备方法，其特征在于，所述在衬底上刻蚀凹槽，在所述凹槽内填充牺牲层包括：在所述衬底上设置光刻胶层，对所述光刻胶层图案化处理；以图案化的所述光刻胶层为掩模，对所述衬底进行刻蚀，以在所述衬底上形成对应图案化的所述光刻胶层的所述凹槽；去除图案化的所述光刻胶层。3.根据权利要求1所述的薄膜体声波谐振器的制备方法，其特征在于，所述释放所述牺牲层包括：在所述底电极、所述第一压电层、所述第二压电层和所述顶电极上刻蚀与所述牺牲层导通的释放孔；通过所述释放孔释放所述牺牲层。4.一种薄膜体声波谐振器的制备方法，其特征在于，所述方法包括：在第一衬底上沉积二氧化硅层，在所述二氧化硅层上均布刻蚀多个槽孔；在形成有所述槽孔的所述二氧化硅层上沉积第一压电层并平坦化；在平坦化的所述第一压电层上沉积第二压电层，其中，所述第一压电层和所述第二压电层所采用的压电材料相同；在第二压电层上沉积底电极层，并图案化以形成底电极；在图案化的所述底电极上沉积牺牲层；在牺牲层上沉积支撑层，并平坦化；在平坦化的所述...

【专利技术属性】
技术研发人员：王雅馨，林炳辉，高超，邹杨，蔡耀，刘炎，孙博文，孙成亮，
申请(专利权)人：武汉敏声新技术有限公司，
类型：发明
国别省市：