用于声谐振器设备的衬底制造技术

本实用新型专利技术涉及一种用于声谐振器设备的衬底。该衬底具有衬底部件，所述衬底部件包括被配置成形成阵列结构的多个支撑部件。在示例中，该衬底部件具有上部区域，并且可选地，具有由支撑部件配置的多个凹陷区域。该衬底具有被形成为覆盖上部区域的一厚度的单晶压电材料。在示例中，所述厚度的单晶压电材料具有第一表面区域和与第一表面区域相对的第二表面区域。

【技术实现步骤摘要】

本技术主要设及电子设备。更具体地，本技术提供了与用于谐振器设备 的晶圆级封装相关的技术。仅通过示例的方式，本技术已经应用到用于通信设备、移动 设备、计算设备等的谐振器设备。
技术介绍
薄膜体声谐振器（FBAR或TFBAR)是由夹在两个电极之间且与周围的介质声学隔 离的压电材料组成的设备。使用厚度范围从几微米下至十分之几微米的压电膜的FBAR设 备在约IOOMHz到IOGHz的频率范围中谐振。氮化侣和氧化锋是在FBAR中使用的两种常见 的压电材料（参见维基百科，薄膜体声谐振器（Thin Film Bu化Acoustic Resonator))。 不幸的是，运样的FBAR设备或TFBAR设备笨重、效率低、且难W封装。 从上文可W看出，非常需要用于改善电子设备的技术。
技术实现思路
在示例中，本技术提供了一种用于声谐振器设备的衬底。该衬底具有衬底部 件，该衬底部件包括被配置成形成阵列结构的多个支撑部件。在示例中，该衬底部件具有上 部区域，并且可选地，具有由支撑部件配置的多个凹陷区域。该衬底具有被形成为覆盖上部 区域的一厚度的单晶压电材料。在示例中，所述厚度的单晶压电材料具有第一表面区域和 与第一表面区域相对的第二表面区域。在示例中，该衬底具有所述厚度的单晶压电材料的 第二表面区域的多个暴露区域，每个暴露区域由至少一对支撑部件配置，并被配置成形成 阵列结构的元件。 根据本技术的一个实施方式，本技术提供了一种用于声谐振器设备的 衬底，所述衬底包括： 衬底部件，所述衬底部件包括被配置成形成阵列结构的多个支撑部件，所述衬底 部件具有上部区域； 被形成为覆盖所述上部区域的一厚度的单晶压电材料，所述厚度的单晶压电材料 具有第一表面区域和与所述第一表面区域相对的第二表面区域； 所述厚度的单晶压电材料的所述第二表面区域的多个暴露区域，每个所述暴露区 域由至少一对支撑部件配置并被配置成形成所述阵列结构的元件。 优选地，所述上部区域由娃衬底的表面区域配置。 优选地，所述上部区域由碳化娃衬底的表面区域配置。 优选地，所述上部区域由娃衬底的表面区域配置；W及所述多个支撑部件被配置 成形成多个柱结构和多个肋结构；并且，所述衬底还包括被配置在所述厚度的单晶压电材 料的一部分之间的一对电极。 优选地，所述多个支撑部件被配置成形成多个柱结构和多个肋结构；并且，所述衬 底还包括被配置在所述厚度的单晶压电材料的一部分之间的一对电极。 优选地，所述上部区域由碳化娃衬底的表面区域配置；W及所述多个支撑部件被 配置成形成多个柱结构和多个肋结构；并且，所述衬底还包括被配置在所述厚度的单晶压 电材料的一部分之间的一对电极。 在示例中，本技术提供了一种具有任何III族氮化物材料的最高压电常数 (1. 55C/m2)的单晶AlN电介质。在示例中，通过CVD (如M0CVD)生长在娃上的单晶AlN被 限制在约0. 4 y m而不开裂。在示例中，2. 2 y m的AlN是所期望的，W开发用于智能手机的 LTE声波滤波器。因此，需要材料方法来获得用于BAW滤波器的最高性能的声谐振器。在一 个或多个示例中，本技术的技术提供了：在娃上生长薄的AlN层；去除娃W形成膜；在 应变减轻的AlN膜上生长第二个厚的AlN层。[001引在示例中，与传统的BAW滤波器相比，本技术的BAW滤波器效率高、可整批封 装、且成本较低。【附图说明】 图1至图6示出了根据本技术的示例的形成用于声谐振器设备的膜衬底结构 的简化技术。 图7是根据本技术的示例的膜结构的简化背面视图。 图8是根据本技术的替选示例的膜结构的简化背面视图。 图9是根据本技术的替选示例的膜结构的简化背面视图。 图10-图20示出了根据本技术的示例的形成单晶声谐振器设备的简化技术。 图2IA和图2IB为示出了本技术的示例中的压电材料的电容对电压W及电导 对电压的图。 图22为示出了本技术的示例中的横跨60 ym表面区域的压电材料的表面粗 糖度的图。 图23至图34示出了根据本技术的示例的形成膜衬底结构的简化技术和得到 的设备。【具体实施方式】 图1至图6示出了根据本技术的示例的形成用于声谐振器设备的膜衬底结 构的简化技术。参考图1，该技术提供了具有表面区域的衬底部件110。在示例中，该技术 使用化学气相沉积CVD(如M0CVD)工艺来开始生长氮化侣晶体材料。在示例中，该技术在 <111〉娃衬底上形成厚度约200nm的AlN成核120。在其它示例中，AlN的范围可为约30nm 至500nm，但可W有变型。在示例中，衬底部件110具有高电阻率，如大于2000欧姆-厘米。 在示例中，衬底110可W为浮区（F幻型娃或在其它示例中CZ低电阻率娃可W起作用。在示 例中，衬底110可W具有约500 y m的标称衬底厚度，但在其它示例中其范围可W为约50 y m 至 2000 Ji m。 在示例中，AlN晶体材料120被配置成轻微的应变状态，考虑到AlN晶体材料并不 与<111〉娃衬底表面取向完美地晶格匹配。在示例中，应变状态的特征为膜的沿其表面法 线的压电应变常数（所谓的d33)且对于在<111〉娃衬底上的AlN其值为4X 10 i2C/N。[002引在示例中，该技术图案化衬底部件110的背面，如图2所示。在示例中，该技术涂覆 在示例中限定膜区域（例如，正方形或矩形）的背面掩模130。在示例中，背面掩模130具 有目标面积为IOOymX IOOy m，但是可W有变型。在示例中，掩模130为300 ymX 300 ym， 或其它变型。 在示例中，如图3所示，该技术执行蚀刻工艺。在示例中，该技术在有源谐振器区 域和未来接合焊盘（用于通孔）的下面执行背面衬底材料的暴露区域（衬底111)的浅蚀 亥Ij，但可W有变型。在示例中，在IOOW功率和100毫托（mTorr)下、在反应离子蚀刻巧IE) 工具中使用CFa和〇2的混合气体进行蚀刻。每个沟槽具有30 y m的深度且范围可W为20 y m 至300 ym，但是可W有变型。 参考图4,该技术现在形成覆盖选定的肋区域和/或柱区域的后续的背面掩模 131，同时暴露其它柱区域和/或肋区域。在示例中，该掩模为600 y mX 600 y m，但可W有变 型。 在示例中，该技术现在执行更深的蚀刻工艺，W从衬底部件112去除材料，同时暴 露已沉积的晶体材料。在示例中，该技术暴露了压电区域和接合焊盘金属区域，如图5所 /J、- O 现在参考图6,剩余的掩模材料被去除。如图所示，膜结构具有多个较小的肋结构 113,每个肋结构113都被配置在一对柱结构之间。在示例中，每个凹陷区域的范围为从约 300 Ji m X 300 Ji m 至约 500 Ji m X 500 Ji m，优选为约 400 Ji m X 400 Ji m。 在示例中，对晶体AlN材料的部分暴露造成运种材料的一部分被放松。在示例中， AlN材料在放松状态下具有范围为从3. 3 X 10 i2C/N至4. 5 X 10 i2C/N的压电应变常数，但可 W有变型。使用上述技术和相关技术可配置各种图案。运些图案的进一步细节可在本本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于声谐振器设备的衬底，其特征在于，所述衬底包括：衬底部件，所述衬底部件包括被配置成形成阵列结构的多个支撑部件，所述衬底部件具有上部区域；被形成为覆盖所述上部区域的一厚度的单晶压电材料，所述厚度的单晶压电材料具有第一表面区域和与所述第一表面区域相对的第二表面区域；所述厚度的单晶压电材料的所述第二表面区域的多个暴露区域，每个所述暴露区域由至少一对支撑部件配置并被配置成形成所述阵列结构的元件。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：杰弗里·B·希利，
申请(专利权)人：阿库斯蒂斯有限公司，
类型：新型
国别省市：美国;US