薄膜体声波谐振器及其制造方法技术

本发明专利技术揭示了一种薄膜体声波谐振器及其制造方法。由本发明专利技术的薄膜体声波谐振器的制造方法获得的薄膜体声波谐振器，在震荡器件片体的上下两端形成多个牺牲材料片体，且牺牲材料片体之间有着重叠，使得每个牺牲材料片体依次连接，从而便于去除牺牲材料片体。在去除牺牲材料片体后在震荡器件片体上下两端形成的空腔重叠所形成的重叠边界多边形的各个边皆不平行，降低了薄膜体声波谐振器的横向寄生波的边界反射可能产生驻波震荡的可能性，改善了寄生串扰。此外，本发明专利技术完成了薄膜体声波谐振器与CMOS电路的集成，提高了器件的可靠性。

【技术实现步骤摘要】
薄膜体声波谐振器及其制造方法
本专利技术涉及滤波器件
，特别是涉及一种薄膜体声波谐振器(FBAR)及其制造方法。
技术介绍
随着移动通信技术的发展，移动数据传输量也迅速上升。因此，在频率资源有限以及应当使用尽可能少的移动通信设备的前提下，提高无线基站、微基站或直放站等无线功率发射设备的发射功率成了必须考虑的问题，同时也意味着对移动通信设备前端电路中滤波器功率的要求也越来越高。目前，无线基站等设备中的大功率滤波器主要是以腔体滤波器为主，其功率可达上百瓦，但是这种滤波器的尺寸太大。也有的设备中使用介质滤波器，其平均功率可达5瓦以上，这种滤波器的尺寸也很大。由于尺寸大，所以这两种滤波器无法集成到射频前端芯片中。基于半导体微加工工艺技术的薄膜体声波谐振器(FBAR)，能够很好地克服了上述两种滤波器存在的缺陷。FBAR的工作频率高，所承受功率高和品质因数(Q)高，并且体积小，利于集成化。如图1所示，现有技术中的FBAR，包括具有一个下空腔10的衬底1，以及形成在衬底1上横越下空腔10的震荡器件片体2，该震荡器件片体2包括上电极22和下电极21以及位于上电极22与下电极21之间的压电感应片23；同时，震荡器件片体2的上部整体被一个上空腔30所覆盖，所述上空腔30通常是通过一个封盖板40以及封合边框41，采用较为昂贵的真空封装加工工艺来形成。震荡器件片体2通常为压电薄膜，其压电主轴C-轴与震荡器件片体2以及上电极22和下电极21趋向垂直。当一直流电场通过上电极22和下电极21施加于震荡器件片体2的压电薄膜上下面时，压电薄膜的形变会随着电场的大小来改变；当此电场的方向相反时，材料的形变方向也随之改变。当有一交流电场加入时，压电薄膜的形变方向会随着电场的正及负半周期，作收缩或膨胀的交互变化。这样的振动会激励出沿C轴防线传播的纵向体声波，此纵向声波传至上下电极与空气交界面反射回来，进而在薄膜内部来回反射形成震荡；当纵向声波在压电薄膜中传播正好是半波长的奇数倍时，会产生驻波震荡。然而，所述纵向声波传播的同时，由于物理泊松效应，沿着与厚度垂直的水平方向会产生横向寄生波，并沿着水平方向传播直至下空腔10与震荡器件片体2相汇的空腔边界，反射后沿着反方向继续传播，如果横向寄生波也产生驻波震荡，会大大影响FBAR的品质因子，即Q值。于是，如何抑制FBAR的横向寄生波对沿C-轴方向纵向体声波信号的串扰影响，并实现与FBAR器件的外接CMOS电路单片集成，成为业界关注的焦点，同时降低整个系统的加工成本，也是本专利技术所披露技术的核心。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种薄膜体声波谐振器及其制造方法，进一步解决现有技术中薄膜体声波谐振器寄生串扰、与CMOS电路集成困难和加工成本高等问题。为解决上述技术问题，本专利技术提供一种薄膜体声波谐振器的制造方法，包括：提供衬底；在所述衬底上形成第一牺牲材料片体及围绕所述第一牺牲材料片体的第一绝缘材料片体；在所述第一牺牲材料片体上形成相间隔的第二牺牲材料片体和第三牺牲材料片体以及围绕所述第二牺牲材料片体和第三牺牲材料片体的第二绝缘材料片体，所述第二牺牲材料片体与第一牺牲材料片体至少部分上下连通；所述第三牺牲材料片体与第一牺牲材料片体至少部分上下连通；形成震荡器件片体覆盖所述第二牺牲材料片体，所述震荡器件片体的部分区域搭接在所述第二绝缘材料片体上；在所述震荡器件片体和第三牺牲材料片体上形成第四牺牲材料片体及围绕所述第四牺牲材料片体的第三绝缘材料片体，所述第四牺牲材料片体与第二牺牲材料片体部分上下重叠，所述第四牺牲材料片体和所述第三牺牲材料片体部分上下连通；形成封盖层；在所述封盖层上形成开口，通过所述开口去除所述第一牺牲材料片体、第二牺牲材料片体、第三牺牲材料片体及第四牺牲材料片体。进一步的，在本专利技术提供的薄膜体声波谐振器的制造方法中，所述第四牺牲材料片体与第二牺牲材料片体重叠所形成的重叠边界多边形的各个边皆不平行。进一步的，在本专利技术提供的薄膜体声波谐振器的制造方法中，在所述衬底上形成第一牺牲材料片体及围绕所述第一牺牲材料片体的第一绝缘材料片体之前，包括：在所述衬底上形成至少一个包含PN结的半导体晶体管。本专利技术提供另一种薄膜体声波谐振器的制造方法，包括：提供衬底；在所述衬底上形成第一牺牲材料片体及围绕所述第一牺牲材料片体的第一绝缘材料片体；在所述第一牺牲材料片体上形成震荡器件片体，所述震荡器件片体的部分区域搭接在所述第一绝缘材料片体上；在所述震荡器件片体上形成第二牺牲材料片体及围绕所述第二牺牲材料片体的第二绝缘材料片体，所述第二牺牲材料片体与第一牺牲材料片体部分重叠，所述第二牺牲材料片体与第一牺牲材料片体沿垂直衬底方向投影的重叠所形成的重叠边界多边形完全落在所述震荡器件片体上，且各个边皆不平行；形成封盖层；在所述封盖层上形成开口，通过所述开口去除所述第一牺牲材料片体、第牺牲材料片体。相应的，本专利技术还提供一种薄膜体声波谐振器，包括：衬底；位于所述衬底上的第一绝缘材料片体，所述第一绝缘材料片体中具有第一空腔；位于所述第一绝缘材料片体上的第二绝缘材料片体，所述第二绝缘材料片体具有相隔离的第二空腔和第三空腔，所述第一空腔分别与所述第二空腔和第三空腔相连通；覆盖第二空腔，并搭接在所述第二绝缘材料片体上的震荡器件片体；位于所述第二绝缘材料片体及震荡器件片体上的第三绝缘材料片体，所述第三绝缘材料片体中具有第四空腔，所述第四空腔与所述第三空腔相连通，所述第四空腔与所述第二空腔部分重叠；以及位于所述第三绝缘材料片体上的封盖层。在本专利技术提供的薄膜体声波谐振器中，所述第四空腔与所述第二空腔重叠所形成的重叠边界多边形的各个边皆不平行。在本专利技术提供的薄膜体声波谐振器中，所述衬底上具有至少一个包含PN结的半导体晶体管，所述第一绝缘材料片体位于所述半导体晶体管上。与现有技术相比，本专利技术提供的薄膜体声波谐振器及其制造方法具有以下优点：在震荡器件片体的上下两端形成多个牺牲材料片体，且牺牲材料片体之间有着重叠，使得每个牺牲材料片体依次连接，那么在去除牺牲材料片体时，不必对震荡器件片体进行开口，能够直接去除，确保了震荡器件片体的完整性；进一步的，所述第四空腔与所述第二空腔重叠所形成的重叠边界多边形的各个边皆不平行，大大降低了薄膜体声波谐振器的横向寄生波的边界反射可能产生驻波震荡的可能性，改善了寄生串扰，尽可能的降低了对Q值的影响；此外，本专利技术完成了薄膜体声波谐振器与CMOS电路的集成，有效提高了整个器件系统集成的性能和可靠性。附图说明图1为现有技术的真空密封薄膜体声波谐振器的结构示意图；图2为图1中的薄膜体声波谐振器的俯视图；图3为本专利技术薄膜体声波谐振器的制造方法的流程图；图4a-12为本专利技术薄膜体声波谐振器在制造过程中的结构示意图；图13-图14为本专利技术两种薄膜体声波谐振器的结构示意图。具体实施方式下面将结合示意图对本专利技术的薄膜体声波谐振器及其制造方法进行更详细的描述，其中表示了本专利技术的优选实施例，应该理解本领域技术人员可以修改在此描述的本专利技术，而仍然实现本专利技术的有利效果。因此，下列描述应当被理解为对于本领域技术人员的广泛知道，而并不作为对本专利技术的限制。在下列段落中参照附图以举例方式更具体地描述本专利技术。根据下面说明和本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种薄膜体声波谐振器的制造方法，包括：提供衬底；在所述衬底上形成第一牺牲材料片体及围绕所述第一牺牲材料片体的第一绝缘材料片体；在所述第一牺牲材料片体上形成相间隔的第二牺牲材料片体和第三牺牲材料片体以及围绕所述第二牺牲材料片体和第三牺牲材料片体的第二绝缘材料片体，所述第二牺牲材料片体与第一牺牲材料片体至少部分上下连通；所述第三牺牲材料片体与第一牺牲材料片体至少部分上下连通；形成震荡器件片体覆盖所述第二牺牲材料片体，所述震荡器件片体的部分区域搭接在所述第二绝缘材料片体上；在所述震荡器件片体和第三牺牲材料片体上形成第四牺牲材料片体及围绕所述第四牺牲材料片体的第三绝缘材料片体，所述第四牺牲材料片体与第二牺牲材料片体部分上下重叠，所述第四牺牲材料片体和所述第三牺牲材料片体部分上下连通；形成封盖层；在所述封盖层上形成开口，通过所述开口去除所述第一牺牲材料片体、第二牺牲材料片体、第三牺牲材料片体及第四牺牲材料片体。

【技术特征摘要】
2015.12.03 CN 20151088209591.一种薄膜体声波谐振器的制造方法，包括：提供衬底；在所述衬底上形成第一牺牲材料片体及围绕所述第一牺牲材料片体的第一绝缘材料片体；在所述第一牺牲材料片体上形成相间隔的第二牺牲材料片体和第三牺牲材料片体以及围绕所述第二牺牲材料片体和第三牺牲材料片体的第二绝缘材料片体，所述第二牺牲材料片体与第一牺牲材料片体至少部分上下连通；所述第三牺牲材料片体与第一牺牲材料片体至少部分上下连通；形成震荡器件片体覆盖所述第二牺牲材料片体，所述震荡器件片体的部分区域搭接在所述第二绝缘材料片体上；在所述震荡器件片体和第三牺牲材料片体上形成第四牺牲材料片体及围绕所述第四牺牲材料片体的第三绝缘材料片体，所述第四牺牲材料片体与第二牺牲材料片体部分上下重叠，所述第四牺牲材料片体和所述第三牺牲材料片体部分上下连通；形成封盖层；在所述封盖层上形成开口，通过所述开口去除所述第一牺牲材料片体、第二牺牲材料片体、第三牺牲材料片体及第四牺牲材料片体。2.如权利要求1所述的薄膜体声波谐振器的制造方法，其特征在于，在所述封盖层上形成开口，通过所述开口去除所述第一牺牲材料片体、第二牺牲材料片体、第三牺牲材料片体及第四牺牲材料片体之后，进一步包括：形成第一真空密封插塞，所述第一真空密封插塞将所述开口封堵，以形成与第一牺牲材料片体、第二牺牲材料片体、第三牺牲材料片体及第四牺牲材料片体分别对应的第一空腔、第二空腔、第三空腔及第四空腔。3.如权利要求1所述的薄膜体声波谐振器的制造方法，其特征在于，所述第四牺牲材料片体与第二牺牲材料片体沿垂直所述衬底方向投影的重叠所形成的重叠边界多边形的各个边皆不平行。4.如权利要求1所述的薄膜体声波谐振器的制造方法，其特征在于，所述第四牺牲材料片体包括间隔的第五牺牲材料片体和第六牺牲材料片体，所述第五牺牲材料片体位于所述震荡器件片体上，所述第六牺牲材料片体和所述第三牺牲材料片体部分上下连通，在所述第五牺牲材料片体和第六牺牲材料片体上还包括第七牺牲材料片体，第七牺牲材料片体和第六牺牲材料片体部分上下连通，所述第七牺牲材料片体和第五牺牲材料片体部分上下连通，所述第五牺牲材料片体与第二牺牲材料片体沿垂直衬底方向投影的重叠所形成的重叠边界多边形的各个边皆不平行。5.如权利要求3或4所述的薄膜体声波谐振器的制造方法，其特征在于，所述第二牺牲材料片体沿垂直所述衬底方向的投影完全落在所述第一牺牲材料片体上。6.如权利要求3或4所述的薄膜体声波谐振器的制造方法，其特征在于，所述第四牺牲材料片体完全覆盖所述第三牺牲材料片体。7.如权利要求4所述的薄膜体声波谐振器的制造方法，其特征在于，通过所述开口去除所述第一牺牲材料片体、第二牺牲材料片体、第三牺牲材料片体及第四牺牲材料片体的同时，通过所述开口去除所述第七牺牲材料片体。8.如权利要求1所述的薄膜体声波谐振器的制造方法，其特征在于，所述第一牺牲材料片体、第二牺牲材料片体、第三牺牲材料片体及第四牺牲材料片体的材料相同。9.如权利要求8所述的薄膜体声波谐振器的制造方法，其特征在于，所述第一牺牲材料片体、第二牺牲材料片体、第三牺牲材料片体及第四牺牲材料片体的材料为硅氧化物、富碳介质层、锗、碳氢聚合物或者非晶碳。10.如权利要求1所述的薄膜体声波谐振器的制造方法，其特征在于，所述第一绝缘材料片体、第二绝缘材料片体、第三绝缘材料片体及封盖层的材料均为硅化物。11.如权利要求1所述的薄膜体声波谐振器的制造方法，其特征在于，所述震荡器件片体包括层叠设置的第一电极层、第二电极层及位于所述第一电极层和第二电极层之间的压电感应片。12.如权利要求1所述的薄膜体声波谐振器的制造方法，其特征在于，在所述衬底上形成第一牺牲材料片体及围绕所述第一牺牲材料片体的第一绝缘材料片体之前，进一步包括：在所述衬底上形成至少一个包含PN结的半导体晶体管。13...

【专利技术属性】
技术研发人员：王晓川，
申请(专利权)人：上海珏芯光电科技有限公司，
类型：发明
国别省市：上海,31