调谐共振器的方法、形成共振器的空腔的方法及滤波器技术

本发明专利技术涉及一种调谐共振器的方法、形成共振器的空腔的方法及滤波器，形成体声波共振器的空腔的方法，包括以下步骤：形成一牺牲磊晶结构台面于一化合物半导体基板之上；形成一绝缘层于牺牲磊晶结构台面以及化合物半导体基板之上；以一化学机械平坦化制程研磨绝缘层以形成一抛光表面；形成一体声波共振结构于抛光表面之上，其中体声波共振结构位于牺牲磊晶结构台面之上，其中包括以下步骤：形成一底电极层于抛光表面之上；形成一压电层于底电极层之上；以及形成一顶电极层于压电层之上；以及蚀刻牺牲磊晶结构台面以形成一空腔，其中空腔位于体声波共振结构之下。

Method for tuning resonator, method for forming cavity of resonator and filter thereof

The invention relates to a method of tuning a resonator, a method of forming a cavity of a resonator and a filter to form a cavity of a body acoustic resonator, including the following steps: forming an epitaxial structure table on a compound semiconductor substrate; forming an insulating layer on the epitaxy structure table and compound half of the compound. On the conductor substrate, the insulating layer is lapping the insulating layer by a chemical mechanical planarization process to form a polished surface; a sonic resonance structure is formed on the polishing surface, in which the sonic resonance structure is located on the table surface of the sacrificial epitaxial structure, including the following steps: forming a bottom electrode layer on the polishing surface; forming one. The piezoelectric layer is above the bottom electrode layer, and a top layer is formed on the piezoelectric layer; and the epitaxial mesa is etched to form a cavity, in which the cavity is under the sonic resonance structure.

【技术实现步骤摘要】
调谐共振器的方法、形成共振器的空腔的方法及滤波器
本专利技术涉及一种体声波滤波器及调谐体声波滤波器的体声波共振器的方法，尤其涉及一种具有能精准调谐体声波滤波器的体声波共振器的方法、形成体声波共振器的空腔的方法和体声波滤波器。
技术介绍
请参阅图7A～图7D，其为现有技术的形成体声波滤波器的方法的制程步骤的剖面示意图。在图7A中，于一硅(Silicon)基板75的一上表面蚀刻出一凹槽74以及一凹槽74’。于硅基板75之上形成一牺牲层77，再以一化学机械平坦化制程(ChemicalMechnicalPlanarization，CMP)研磨牺牲层77，使得位于硅基板75的上表面之上的牺牲层77皆被研磨去除，形成如图7B的结构。其中凹槽74以及凹槽74’被牺牲层77所填满。在图7C中，于硅基板75的上表面之上形成一第一体声波共振结构70以及一第二体声波共振结构70’，其中第一体声波共振结构70以及第二体声波共振结构70’分别具有相同厚度的一底电极71以及一压电层72，且其中第一体声波共振结构70以及第二体声波共振结构70’分别具有厚度不相同的一顶电极73以及一顶电极73’。其中顶电极73以及顶电极73’具有一厚度差76。在图7D中，蚀刻填满于凹槽74以及凹槽74’的牺牲层77，使得凹槽74以及凹槽74’分别成为第一体声波共振结构70以及第二体声波共振结构70’的两空腔。由于顶电极73’比较厚，因此使得第二体声波共振结构70’的共振频率比第一体声波共振结构70的共振频率低，第一体声波共振结构70以及第二体声波共振结构70’之间具有一共振频率差，该共振频率差与厚度差76相关连。然而，以顶电极73以及顶电极73’的厚度差76来调谐第一体声波共振结构70以及第二体声波共振结构70’的共振频率差，以第一体声波共振结构70以及第二体声波共振结构70’本身的结构差异来达成调谐共振频率差。如此除了会造成制作第一体声波共振结构70以及第二体声波共振结构70’的复杂度，也有可能会影响到第一体声波共振结构70以及第二体声波共振结构70’的特性表现。有鉴于此，专利技术人开发出简便的设计，能够避免上述的缺点，又具有成本低廉的优点，以兼顾使用弹性与经济性等考量，因此遂有本专利技术的产生。
技术实现思路
为解决现有技术的问题，以达到所预期的功效，本专利技术提供一种形成体声波共振器的空腔的方法，包括以下步骤：步骤A1：形成一牺牲磊晶结构台面于一化合物半导体基板之上；步骤A2：形成一绝缘层于牺牲磊晶结构台面以及化合物半导体基板之上；步骤A3：以一化学机械平坦化制程研磨绝缘层以形成一抛光表面；步骤A4：形成一体声波共振结构于抛光表面之上，其中体声波共振结构位于牺牲磊晶结构台面之上，其中步骤A4包括以下步骤：步骤A41：形成一底电极层于抛光表面之上；步骤A42：形成一压电层于底电极层之上；以及步骤A43：形成一顶电极层于压电层之上；以及步骤A5：蚀刻牺牲磊晶结构台面以形成一空腔，其中空腔位于体声波共振结构之下。于实施例时，其中于步骤A3当中，绝缘层被研磨至使得牺牲磊晶结构台面未露出，其中介于底电极层以及牺牲磊晶结构台面之间的绝缘层形成一频率调谐结构，其中频率调谐结构具有一厚度，体声波共振结构具有一共振频率，从而通过调整频率调谐结构的厚度，可调谐体声波共振结构的共振频率。于实施例时，还包括一形成一底蚀刻终止层于化合物半导体基板之上的步骤，其中牺牲磊晶结构台面形成于底蚀刻终止层之上；其中牺牲磊晶结构台面包括一牺牲磊晶层。于实施例时，其中(1)化合物半导体基板由砷化镓所构成；牺牲磊晶层由砷化镓所构成；底蚀刻终止层由磷化铟镓所构成；或(2)化合物半导体基板由磷化铟所构成；牺牲磊晶层由砷化铟镓所构成；底蚀刻终止层由磷化铟所构成。于实施例时，其中牺牲磊晶层具有一厚度，牺牲磊晶层的厚度介于50nm以及5000nm之间；其中底蚀刻终止层具有一厚度，底蚀刻终止层的厚度介于20nm以及500nm之间。此外，本专利技术还提供一种用于调谐体声波滤波器的体声波共振器的方法，包括以下步骤：步骤B1：形成复数个牺牲结构台面于一基板之上，其中复数个牺牲结构台面包括至少一第一牺牲结构台面以及至少一第二牺牲结构台面，其中至少一第一牺牲结构台面之一高度大于至少一第二牺牲结构台面的一高度，其中至少一第一牺牲结构台面以及至少一第二牺牲结构台面具有一第一高度差；步骤B2：形成一绝缘层于复数个牺牲结构台面以及基板之上；步骤B3：以一化学机械平坦化制程研磨绝缘层以形成一抛光表面；步骤B4：形成复数个体声波共振结构于抛光表面之上，其中复数个体声波共振结构包括至少一第一体声波共振结构以及至少一第二体声波共振结构，至少一第一体声波共振结构以及至少一第二体声波共振结构分别位于至少一第一牺牲结构台面之上以及至少一第二牺牲结构台面之上，其中步骤B4包括以下步骤：步骤B41：形成一底电极层于抛光表面之上；步骤B42：形成一压电层于底电极层之上；以及步骤B43：形成一顶电极层于压电层之上；以及步骤B5：蚀刻复数个牺牲结构台面以形成复数个空腔，其中复数个空腔分别位于复数个体声波共振结构之下；其中于步骤B3当中，绝缘层被研磨至使得(1)至少一第一牺牲结构台面露出且至少一第二牺牲结构台面未露出，借此位于抛光表面之下且位于至少一第二体声波共振结构之下的绝缘层形成至少一第二体声波共振结构的一第二频率调谐结构，其中第二频率调谐结构具有一厚度，第二频率调谐结构的厚度等于第一高度差；或(2)至少一第一牺牲结构台面以及至少一第二牺牲结构台面未露出，借此位于抛光表面之下且位于至少一第一体声波共振结构之下以及至少一第二体声波共振结构之下的绝缘层分别形成至少一第一体声波共振结构的一第一频率调谐结构以及至少一第二体声波共振结构的一第二频率调谐结构，其中第一频率调谐结构以及第二频率调谐结构具有一第一厚度差，第一厚度差等于第一高度差；其中至少一第一体声波共振结构以及至少一第二体声波共振结构具有一第一共振频率差，第一共振频率差与第一高度差相关连，从而通过调整第一高度差，可调谐至少一第一体声波共振结构以及至少一第二体声波共振结构之第一共振频率差。于实施例时，其中基板为一半导体基板；其中构成复数个牺牲结构台面的材料包括选自以下群组的至少一者：金属、合金以及磊晶结构。于实施例时，其中基板为一化合物半导体基板，其中步骤B1包括以下步骤：步骤B11：形成一牺牲结构于基板之上，其中牺牲结构包括一牺牲磊晶层；步骤B12：蚀刻牺牲结构以形成复数个牺牲结构台面，使得复数个牺牲结构台面具有相同的高度；以及步骤B13：蚀刻至少一第一牺牲结构台面以及至少一第二牺牲结构台面或蚀刻至少一第二牺牲结构台面，使得至少一第一牺牲结构台面以及至少一第二牺牲结构台面具有第一高度差。于实施例时，其中牺牲结构还包括一第一蚀刻终止层以及一第一精细调谐层，其中牺牲磊晶层形成于基板之上，第一蚀刻终止层形成于牺牲磊晶层之上，第一精细调谐层形成于第一蚀刻终止层之上，其中第一精细调谐层具有一厚度；其中于步骤B13当中，至少一第二牺牲结构台面的第一精细调谐层被蚀刻，使得至少一第一牺牲结构台面以及至少一第二牺牲结构台面具有第一高度差，从而第一高度差由第一精细调谐层的厚度所决定。于实施例时，其中(1)基板由砷本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种形成体声波共振器的空腔的方法，包括以下步骤：步骤A1：形成一牺牲磊晶结构台面于一化合物半导体基板之上；步骤A2：形成一绝缘层于所述牺牲磊晶结构台面以及所述化合物半导体基板之上；步骤A3：以一化学机械平坦化制程研磨所述绝缘层以形成一抛光表面；步骤A4：形成一体声波共振结构于所述抛光表面之上，其中所述体声波共振结构位于所述牺牲磊晶结构台面之上，其中所述步骤A4包括以下步骤：步骤A41：形成一底电极层于所述抛光表面之上；步骤A42：形成一压电层于所述底电极层之上；以及步骤A43：形成一顶电极层于所述压电层之上；以及步骤A5：蚀刻所述牺牲磊晶结构台面以形成一空腔，其中所述空腔位于所述体声波共振结构之下。

【技术特征摘要】
1.一种形成体声波共振器的空腔的方法，包括以下步骤：步骤A1：形成一牺牲磊晶结构台面于一化合物半导体基板之上；步骤A2：形成一绝缘层于所述牺牲磊晶结构台面以及所述化合物半导体基板之上；步骤A3：以一化学机械平坦化制程研磨所述绝缘层以形成一抛光表面；步骤A4：形成一体声波共振结构于所述抛光表面之上，其中所述体声波共振结构位于所述牺牲磊晶结构台面之上，其中所述步骤A4包括以下步骤：步骤A41：形成一底电极层于所述抛光表面之上；步骤A42：形成一压电层于所述底电极层之上；以及步骤A43：形成一顶电极层于所述压电层之上；以及步骤A5：蚀刻所述牺牲磊晶结构台面以形成一空腔，其中所述空腔位于所述体声波共振结构之下。2.根据权利要求1所述的形成体声波共振器的空腔的方法，其中于所述步骤A3当中，所述绝缘层被研磨至使得所述牺牲磊晶结构台面未露出，其中介于所述底电极层以及所述牺牲磊晶结构台面之间的所述绝缘层形成一频率调谐结构，其中所述频率调谐结构具有一厚度，所述体声波共振结构具有一共振频率，从而通过调整所述频率调谐结构的所述厚度，可调谐所述体声波共振结构的所述共振频率。3.根据权利要求1所述的形成体声波共振器的空腔的方法，还包括一形成一底蚀刻终止层于所述化合物半导体基板之上的步骤，其中所述牺牲磊晶结构台面形成于所述底蚀刻终止层之上；其中所述牺牲磊晶结构台面包括一牺牲磊晶层。4.根据权利要求3所述的形成体声波共振器的空腔的方法，其中(1)所述化合物半导体基板由砷化镓所构成；所述牺牲磊晶层由砷化镓所构成；所述底蚀刻终止层由磷化铟镓所构成；或(2)所述化合物半导体基板由磷化铟所构成；所述牺牲磊晶层由砷化铟镓所构成；所述底蚀刻终止层由磷化铟所构成。5.根据权利要求3所述的形成体声波共振器的空腔的方法，其中所述牺牲磊晶层具有一厚度，所述牺牲磊晶层的所述厚度介于50nm以及5000nm之间；其中所述底蚀刻终止层具有一厚度，所述底蚀刻终止层的所述厚度介于20nm以及500nm之间。6.一种用于调谐体声波滤波器的体声波共振器的方法，包括以下步骤：步骤B1：形成复数个牺牲结构台面于一基板之上，其中所述复数个牺牲结构台面包括至少一第一牺牲结构台面以及至少一第二牺牲结构台面，其中所述至少一第一牺牲结构台面的一高度大于所述至少一第二牺牲结构台面的一高度，其中所述至少一第一牺牲结构台面以及所述至少一第二牺牲结构台面具有一第一高度差；步骤B2：形成一绝缘层于所述复数个牺牲结构台面以及所述基板之上；步骤B3：以一化学机械平坦化制程研磨所述绝缘层以形成一抛光表面；步骤B4：形成复数个体声波共振结构于所述抛光表面之上，其中所述复数个体声波共振结构包括至少一第一体声波共振结构以及至少一第二体声波共振结构，所述至少一第一体声波共振结构以及所述至少一第二体声波共振结构分别位于所述至少一第一牺牲结构台面之上以及所述至少一第二牺牲结构台面之上，其中所述步骤B4包括以下步骤：步骤B41：形成一底电极层于所述抛光表面之上；步骤B42：形成一压电层于所述底电极层之上；以及步骤B43：形成一顶电极层于所述压电层之上；以及步骤B5：蚀刻所述复数个牺牲结构台面以形成复数个空腔，其中所述复数个空腔分别位于所述复数个体声波共振结构之下；其中于所述步骤B3当中，所述绝缘层被研磨至使得(1)所述至少一第一牺牲结构台面露出且所述至少一第二牺牲结构台面未露出，借此位于所述抛光表面之下且位于所述至少一第二体声波共振结构之下的所述绝缘层形成所述至少一第二体声波共振结构的一第二频率调谐结构，其中所述第二频率调谐结构具有一厚度，所述第二频率调谐结构的所述厚度等于所述第一高度差；或(2)所述至少一第一牺牲结构台面以及所述至少一第二牺牲结构台面未露出，借此位于所述抛光表面之下且位于所述至少一第一体声波共振结构之下以及所述至少一第二体声波共振结构之下的所述绝缘层分别形成所述至少一第一体声波共振结构的一第一频率调谐结构以及所述至少一第二体声波共振结构的一第二频率调谐结构，其中所述第一频率调谐结构以及所述第二频率调谐结构具有一第一厚度差，所述第一厚度差等于所述第一高度差；其中所述至少一第一体声波共振结构以及所述至少一第二体声波共振结构具有一第一共振频率差，所述第一共振频率差与所述第一高度差相关连，从而通过调整所述第一高度差，可调谐所述至少一第一体声波共振结构以及所述至少一第二体声波共振结构的所述第一共振频率差。7.根据权利要求6所述的用于调谐体声波滤波器的体声波共振器的方法，其中所述基板为一半导体基板；其中构成所述复数个牺牲结构台面的材料包括选自以下群组的至少一者：金属、合金以及磊晶结构。8.根据权利要求7所述的用于调谐体声波滤波器的体声波共振器的方法，其中所述基板为一化合物半导体基板，其中所述步骤B1包括以下步骤：步骤B11：形成一牺牲结构于所述基板之上，其中所述牺牲结构包括一牺牲磊晶层；步骤B12：蚀刻所述牺牲结构以形成所述复数个牺牲结构台面，使得所述复数个牺牲结构台面具有相同的高度；以及步骤B13：蚀刻所述至少一第一牺牲结构台面以及所述至少一第二牺牲结构台面或蚀刻所述至少一第二牺牲结构台面，使得所述至少一第一牺牲结构台面以及所述至少一第二牺牲结构台面具有所述第一高度差。9.根据权利要求8所述的用于调谐体声波滤波器的体声波共振器的方法，其中所述牺牲结构还包括一第一蚀刻终止层以及一第一精细调谐层，其中所述牺牲磊晶层形成于所述基板之上，所述第一蚀刻终止层形成于所述牺牲磊晶层之上，所述第一精细调谐层形成于所述第一蚀刻终止层之上，其中所述第一精细调谐层具有一厚度；其中于所述步骤B13当中，所述至少一第二牺牲结构台面的所述第一精细调谐层被蚀刻，使得所述至少一第一牺牲结构台面以及所述至少一第二牺牲结构台面具有所述第一高度差，从而所述第一高度差由所述第一精细调谐层的所述厚度所决定。10.根据权利要求9所述的用于调谐体声波滤波器的体声波共振器的方法，其中(1)所述基板由砷化镓所构成；所述牺牲磊晶层由砷化镓所构成；所述第一蚀刻终止层由砷化铝或磷化铟镓所构成；所述第一精细调谐层由砷化镓所构成；或(2)所述基板由磷化铟所构成；所述牺牲磊晶层由砷化铟镓所构成；所述第一蚀刻终止层由磷化铟所构成；所述第一精细调谐层由砷化铟镓所构成。11.根据权利要求9所述的用于调谐体声波滤波器的体声波共振器的方法，其中所述第一精细调谐层的所述厚度介于1nm以及300nm之间；其中所述第一蚀刻终止层具有一厚度，所述第一蚀刻终止层的所述厚度介于1nm以及50nm之间。12.根据权利要求8所述的用于调谐体声波滤波器的体声波共振器的方法，还包括一形成一底蚀刻终止层于所述基板之上的步骤，其中所述牺牲结构形成于所述底蚀刻终止层之上；其中所述牺牲磊晶层具有一厚度，所述牺牲磊晶层的所述厚度介于50nm以及5000nm之间；其中所述底蚀刻终止层具有一厚度，所述底蚀刻终止层的所述厚度介于20nm以及500nm之间；其中(1)所述基板由砷化镓所构成；所述牺牲磊晶层由砷化镓所构成；所述底蚀刻终止层由磷化铟镓所构成；或(2)所述基板由磷化铟所构成；所述牺牲磊晶层由砷化铟镓所构成；所述底蚀刻终止层由磷化铟所构成。13.一种用于调谐体声波滤波器的体声波共振器的方法，包括以下步骤：步骤C1：形成复数个牺牲结构台面于一基板之上，其中所述复数个牺牲结构台面具有相同的高度，其中所述复数个牺牲结构台面包括至少一第一牺牲结构台面以及至少一第二牺牲结构台面；步骤C2：形成一绝缘层于所述复数个牺牲结构台面以及所述基板之上；步骤C3：以一预先化学机械平坦化制程研磨所述绝缘层以形成一预先抛光表面，使得所述复数个牺牲结构台面露出；步骤C4：蚀刻所述至少一第一牺牲结构台面以及所述至少一第二牺牲结构台面或蚀刻所述至少一第二牺牲结构台面，使得所述至少一第一牺牲结构台面以及所述至少一第二牺牲结构台面具有一第一高度差，其中所述至少一第一牺牲结构台面的一高度大于所述至少一第二牺牲结构台面的一高度；步骤C5：形成复数个体声波共振结构，其中所述复数个体声波共振结构包括至少一第一体声波共振结构以及至少一第二体声波共振结构，所述至少一第一体声波共振结构以及所述至少一第二体声波共振结构分别位于所述至少一第一牺牲结构台面之上以及所述至少一第二牺牲结构台面之上，其中(a)所述步骤C5包括以下步骤：步骤C51：形成一第二次研磨层于所述复数个牺牲结构台面以及所述绝缘层之上，其中构成所述第二次研磨层的材料为绝缘体；步骤C52：以一化学机械平坦化制程研磨所述第二次研磨层以形成一抛光表面，使得(1)所述至少一第一牺牲结构台面露出且所述至少一第二牺牲结构台面未露出，借此位于所述抛光表面之下且位于所述至少一第二体声波共振结构之下的所述第二次研磨层形成所述至少一第二体声波共振结构的一第二频率调谐结构，其中所述第二频率调谐结构具有一厚度，所述第二频率调谐结构的所述厚度等于所述第一高度差；或(2)所述至少一第一牺牲结构台面以及所述至少一第二牺牲结构台面未露出，借此位于所述抛光表面之下且分别位于所述至少一第一体声波共振结构之下以及所述至少一第二体声波共振结构之下的所述第二次研磨层分别形成所述至少一第一体声波共振结构的一第一频率调谐结构以及所述至少一第二体声波共振结构的一第二频率调谐结构，其中所述第一频率调谐结构以及所述第二频率调谐结构具有一第一厚度差，所述第一厚度差等于所述第一高度差；步骤C53：形成一底电极层于所述抛光表面之上；步骤C54：形成一压电层于所述底电极层之上；以及步骤C55：形成一顶电极层于所述压电层之上；或(b)一延伸平面与所述预先抛光表面相重合，其中所述步骤C5包括以下步骤：步骤C51’：形成一第二次研磨层于所述复数个牺牲结构台面以及所述绝缘层之上，其中构成所述第二次研磨层的材料包括选自以下群组的至少一者：金属以及合金；步骤C52’：以一化学机械平坦化制程研磨所述第二次研磨层以形成一抛光表面，使得所述复数个牺牲结构台面未露出；步骤C53’：图形化所述第二次研磨层，其中(1)于所述步骤C4当中，所述至少一第二牺牲结构台面被蚀刻；其中位于所述延伸平面之上、所述抛光表面之下、且位于所述至少一第一体声波共振结构之下的所述第二次研磨层形成所述至少一第一体声波共振结构的一...

【专利技术属性】
技术研发人员：张家达，魏君如，翁国隆，
申请(专利权)人：稳懋半导体股份有限公司，
类型：发明
国别省市：中国台湾,71