一种压电谐振器的制备方法及压电谐振器技术

本发明专利技术实施例公开了一种压电谐振器的制备方法及压电谐振器，其方法具体包括：在第一衬底上生长材料层；在第二衬底的一侧平面上形成一个凹槽；将所述第一衬底和其上生长的所述材料层与所述第二衬底的一侧表面固定形成空腔；将所述第一衬底与其上生长的所述材料层剥离。本发明专利技术实施例通过将第一衬底和其上生长的材料层倒装固定于第二衬底上，在材料层覆盖在第二衬底上形成空腔，这样可以使得第一电极和第二电极之间将声波可以进行全反射，避免能量的泄露，同时降低了带有空腔的压电谐振器的制作难度，改善了压电膜的品质；降低了插入损耗，提高Q值和机电耦合系数，从而大幅度的提高了压电谐振器的性能。

【技术实现步骤摘要】
一种压电谐振器的制备方法及压电谐振器
本专利技术实施例涉及一种压电器件的制造领域，尤其涉及一种压电谐振器的制备方法及压电谐振器。
技术介绍
压电谐振器包括薄膜体声波谐振器(FBAR)又称为压电薄膜体声波谐振器，其中压电薄膜体声波谐振器具有工作频率高，插损小，带外抑制陡峭度高、耐受功率高、体积小等众多优点，可以满足通信、雷达等电子系统的需求。现有技术中的压电谐振器通常包括两个薄膜电极，并且电极之间填充有一层薄膜压电材料。通常情况下将压电谐振器制造完毕后，需要将压电谐振器下的东西移走，形成一个空腔。现有技术中在衬底上先形成一个凹陷的坑，再通过刻蚀技术在该凹坑内填充牺牲材料，通过化学机械抛光技术(CMP)使得凹坑被填平；之后再该衬底和该牺牲材料上方通过刻蚀技术制造该压电谐振器；在该压电谐振器上与该牺牲材料对应的地方设置若干通孔，通孔贯穿该谐振器；通过化学药剂释放该牺牲层材料，使得该牺牲层消除，从而实现该压电谐振器悬空的目的。上述方法中存在许多缺点，释放牺牲材料过程中极易造成压电谐振器的相关薄膜破裂；此外，如果牺牲层释放并不干净，有杂质残留的现象，这会恶化谐振器的Q值，使得Q值降低，影响压电谐振器的品质；设置的通孔也会恶化谐振器的Q值；同时该方法需要进行CMP处理，以进行薄膜表面平整化，增加了工艺难度。
技术实现思路
本专利技术提供一种压电谐振器的制备方法及压电谐振器，简化了制备工艺难度，不会破坏制备的膜层结构，同时容易制备出高Q值的压电谐振器。第一方面，本专利技术实施例提供了一种压电谐振器的制备方法，包括：在第一衬底上生长材料层；在第二衬底的一侧平面上形成一个凹槽；将所述第一衬底和其上生长的所述材料层与所述第二衬底的一侧表面固定形成空腔；将所述第一衬底与其上生长的所述材料层剥离。第二方面，本专利技术实施例还提供了一种压电谐振器，该结构包括：第二衬底，在所述第二衬底的一侧刻蚀一凹槽；压电层，所述压电层通过在第一衬底的上表面以溅射或外延方法得到；第一电极，所述压电层在远离所述第一衬底的一侧溅射第一电极；第二电极，在所述压电层在远离所述第一电极的一侧溅射第二电极；空腔，位于所述第二衬底和所述第一电极之间的密封腔。本专利技术实施例通过将第一衬底和其上生长的材料层倒装固定于第二衬底上，在材料层覆盖在第二衬底上形成空腔，这样可以使得第一电极和第二电极之间将声波可以进行全反射，避免能量的泄露，同时解决了工艺难度大，破坏薄膜质量及牺牲层去除不干净，降低Q值情况，降低带有空腔的压电谐振器的制作难度，改善了压电膜的品质；降低了插入损耗，提高Q值和机电耦合系数，从而大幅度的提高了压电谐振器的性能。附图说明图1是本专利技术实施例一提供的一种压电谐振器的制备方法的流程示意图；图2-图5是实施例一中压电谐振器的制备方法中各流程对应的结构示意图；图6是本专利技术实施例二中的一种压电谐振器的结构示意图。具体实施方式下面结合附图和实施例对本专利技术作进一步的详细说明。可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释本专利技术，而非对本专利技术的限定。另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与本专利技术相关的部分而非全部结构。实施例一图1为本专利技术实施例一提供的一种压电谐振器的制备方法的流程示意图的流程图，图2-图5是实施例一中压电谐振器的制备方法中各流程对应的结构示意图，本实施例可适用声波谐振器
，该方法具体包括如下步骤：步骤110、在第一衬底上生长材料层。参见图2，首先提供第一衬底11，第一衬底11可以为硅材料，在第一衬底11上制备材料层，材料层包括第一电极13和压电层12。其中压电层12可以为单晶AlN压电薄膜。一般常采用反应溅射镀膜工艺(DC磁控溅射，RF磁控溅射)、有机金属化学气相淀积(MOCVD)工艺等进行AlN压电薄膜的制备。由于Al的化学性质比较活泼，在高温条件下极易与氧气发生化学反应，因此在反应溅射制备AlN时需要较高的真空度，以减少溅射室中的残余氧气。实验时，采用涡轮分子泵将系统将溅射系统中的进行抽真空，并对输气管道进行清洗。溅射气体采用高纯的Ar气和N2气，靶材纯度为：99.999％的Al靶，反应溅射前，用Ar气对Al靶预溅射15min，用以去除靶材表面的吸附物，溅射出的Al原子也会与腔室中残余的氧气反应，并将产物覆盖在腔壁之上，进一步减少气氛中的氧气含量。制备的单晶AlN压电薄膜在远离第一衬底11的一侧表面溅射第一电极13，第一电极13可以为一层金属钨，采用钨金属原因是：其一，钨具有较低的电阻率和较高的硬度，能够有效地提高器件的电性能和机械强度；其二，钨具有体心立方结构，与AlN的晶格匹配较好，面结合能力强；其三，钨的热膨胀系数很小和AlN的热膨胀系数非常相近，在温度变化时不易出现热应力而影响器件性能；其四，钨的声阻抗大，与AlN薄膜结合，可以防止声波泄露，从而提高器件的Q值。从而，在第一衬底11上可以得到材料层。步骤120、在第二衬底的一侧平面上形成一个凹槽。参见图3，制备带有一平面表面的第二衬底10，第二衬底10可以为硅材料，在第二衬底10上通过深反应离子刻蚀(DRIE)在该第二衬底10上刻蚀获得凹槽。步骤130、将所述第一衬底和其上生长的所述材料层与所述第二衬底的一侧表面固定形成空腔。参见图4，将第一衬底11及在第一衬底11上生长的材料层，可以通过倒装方法固定于第二衬底10上，其中可以通过使用液晶聚合物(LCP)粘合剂，将步骤110制得的第一衬底11和材料层一起，倒装粘结在第二衬底10上，以此使得第二衬底10和材料层之间形成空腔；还可以将第一衬底11通过倒装压合技术与第二衬底10形成连接，使得第二衬底10和材料层之间形成空腔。步骤140、将所述第一衬底与其上生长的所述材料层剥离。参见图5，将第一衬底和材料层倒装固定于第二衬底10上后，将第一衬底与其上生长的材料层进行剥离，暴露出压电层12。暴露的压电层12可以溅射沉积一层金属钨等，作为第二电极，便于制备FBAR结构。本专利技术实施例的技术方案，通过将第一衬底和其上生长的材料层倒装固定于第二衬底上，在第二衬底和材料层之间形成空腔，这样解决了工艺难度大，破坏薄膜质量及牺牲层去除不干净，降低Q值情况，降低带有空腔的压电谐振器的制作难度，改善了压电膜的品质；降低了插入损耗，提高Q值和机电耦合系数，从而大幅度的提高了压电谐振器的性能。在上述技术方案的基础上，空腔的形成方法为，首先在第二衬底10上刻蚀出凹槽，再将材料层覆盖于凹槽上形成空腔。其中，第二衬底10可以为硅衬底，通过深反应离子刻蚀(DRIE)在该第二衬底10上刻蚀获得凹槽结构，其中凹槽结构及尺寸大小，需要根据具体实际的情况进行确定，如图3所示。形成的凹槽结构中不用填充牺牲材料，简化了工作过程，同时避免了在去除牺牲材料过程中，对压电薄膜及电极进行破坏。进一步地，材料层包括第一电极和压电层。其中第一电极为平板电极，电极材料可以为Al、Mo、W、Pt、Cu、Ag或Au中的至少一种，压电层为单晶AlN、氧化锌、铌酸锂或钽酸锂等。进一步地，压电层通过在第一衬底的上表面以溅射或外延方法得到；压电层在远离第一衬底的一侧溅射第一电极；将第一衬底和压电层剥离，露出压电层；在压电层上远离第一电极的一侧溅射第二电极。在第一衬底的上表面可以通过反应溅射镀膜工艺和有机本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种压电谐振器的制备方法，其特征在于，包括：在第一衬底上生长材料层；在第二衬底的一侧平面上形成一个凹槽；将所述第一衬底和其上生长的所述材料层与所述第二衬底的一侧表面固定形成空腔；将所述第一衬底与其上生长的所述材料层剥离。

【技术特征摘要】
1.一种压电谐振器的制备方法，其特征在于，包括：在第一衬底上生长材料层；在第二衬底的一侧平面上形成一个凹槽；将所述第一衬底和其上生长的所述材料层与所述第二衬底的一侧表面固定形成空腔；将所述第一衬底与其上生长的所述材料层剥离。2.根据权利要求1所述的压电谐振器的制备方法，其特征在于，所述空腔的形成方法为，首先在所述第二衬底上刻蚀出凹槽，再将材料层覆盖于所述凹槽上形成所述空腔。3.根据权利要求1所述的压电谐振器的制备方法，其特征在于，所述材料层包括第一电极和压电层。4.根据权利要求3所述的压电谐振器的制备方法，其特征在于，所述压电层通过在所述第一衬底的上表面以溅射或外延方法得到；所述压电层在远离所述第一衬底的一侧溅射第一电极；将所述第一衬底和所述压电层剥离，露出所述压电层；在所述压电层上远离所述第一电极的一侧溅...

【专利技术属性】
技术研发人员：周燕红，
申请(专利权)人：周燕红，
类型：发明
国别省市：江苏,32