【技术实现步骤摘要】
制造具改进腔体的单晶压电射频谐振器和滤波器的方法
技术介绍
射频(RF)通信，如在移动电话中使用的通信，需要射频滤波器，每一个滤波器都能传递所需的频率，并限制所有其他频率。射频滤波器的核心是声谐振器。越来越大的数据流量导致每部手机的频率越来越高，滤波器也越来越多。为了防止这种手机变得越来越大，要求射频滤波器变得更小。为了防止电池出水和对产生的热量进行散热，需要低功耗的滤波器。每个射频滤波器包括一组声谐振器。每个谐振器的质量由它的Q因子给出，Q因子是一个无量纲参数，用来描述欠阻尼振荡器或谐振器是怎样的，并且表示了谐振器相对于其中心频率的带宽，即存储的能量与功耗的比率。下一代的移动电话需要具有高的Q因子的高质量谐振器和滤波器，高的Q因子表明在运行期间能量损耗较低。这意味着插入损耗较低，拥有更加陡峭的裙边曲线，与临近波频有更加显著的隔离区分。一种谐振器是体声波(BAW)谐振器。BAW谐振器的电阻具有两个特征频率：谐振频率fR和反谐振频率fA。在fR处电阻非常小，而在fA时电阻则非常大。滤波器是通过组合几个谐振器而制成。一种典型的布置是包括一个“半阶梯”结构，包括串联谐振器和并...
【技术保护点】
1.一种制造包括一谐振器阵列的FBAR滤波器装置的方法，每个谐振器包括夹在第一和第二金属电极之间的单晶压电薄膜，其中第一电极由空气腔体上的支撑薄膜支撑，所述空气腔体被嵌入硅盖上的二氧化硅层中，具有穿过所述硅盖并进入空气腔体中的硅通孔，在二氧化硅层中的所述空气腔体的侧壁被能抵抗二氧化硅蚀刻剂的边界沟槽所限定，所述方法包括以下阶段：A.在硅盖上的二氧化硅块上制造支撑薄膜，所述支撑薄膜具有穿过支撑薄膜的被填充的沟槽，所述沟槽穿过所述二氧化硅层，其中所述支撑薄膜被涂覆至少一层第一金属电极的键合层，所述键合层通过粘附层耦合到所述支撑薄膜；B.制造耦合到可拆载体衬底的压电层，所述压电层...
【技术特征摘要】
2018.02.05 US 15/888,3581.一种制造包括一谐振器阵列的FBAR滤波器装置的方法，每个谐振器包括夹在第一和第二金属电极之间的单晶压电薄膜，其中第一电极由空气腔体上的支撑薄膜支撑，所述空气腔体被嵌入硅盖上的二氧化硅层中，具有穿过所述硅盖并进入空气腔体中的硅通孔，在二氧化硅层中的所述空气腔体的侧壁被能抵抗二氧化硅蚀刻剂的边界沟槽所限定，所述方法包括以下阶段：A.在硅盖上的二氧化硅块上制造支撑薄膜，所述支撑薄膜具有穿过支撑薄膜的被填充的沟槽，所述沟槽穿过所述二氧化硅层，其中所述支撑薄膜被涂覆至少一层第一金属电极的键合层，所述键合层通过粘附层耦合到所述支撑薄膜；B.制造耦合到可拆载体衬底的压电层，所述压电层被涂覆至少一层第一金属电极的键合层，所述键合层通过粘附层耦合到压电薄膜；C.通过将所述两个键合层键合在一起以将所述支撑薄膜键合到所述压电薄膜，以使所述第一金属电极夹在所述压电薄膜与所述支撑薄膜之间；D.对耦合到所述压电层侧的支撑薄膜上的压电层进行加工，包括通过移除载体衬底、通过将压电层修整成压电薄膜、第一电极层和暴露开的支撑薄膜表面、和将所述压电薄膜用钝化材料包围并用第二电极涂覆、以及建立密封圈基底部件和接触叠层；E.外表面上以及内表面的密封环和接触叠层的上部上制造具有外部焊端的盖子阵列，使所述外部焊端通过盖板通孔耦合到接触叠层，并制造密封环的上部和接触叠层以便通过键合层耦合到接触叠层的上部；F.通过将所述密封环的基底部分和接触叠层耦合到所述密封环的上部部分和具有键合层的接触叠层，将所述滤波器阵列附接到所述盖阵列上；G.将硅盖削薄，并钻取穿过所述硅盖至所述二氧化硅层的孔，蚀刻掉二氧化硅和可选地蚀刻掉支撑薄膜的至少一部分，并将蚀刻孔密封；H.将所述阵列切割成单独的滤波器。2.权利要求1所述的方法，其中阶段B是阶段A之前执行的。3.根据权利要求1所述的方法，其中阶段G的工艺步骤中的至少一些是在阶段D之前执行的。4.根据权利要求1所述的方法，其中阶段G的工艺步骤中的至少一些是在阶段F之前执行的。5.根据权利要求1所述的方法，其中阶段E的工艺步骤中的至少一些是在阶段A到D之前执行的。6.根据权利要求1所述方法，其中阶段A包括以下步骤：·取得通过二氧化硅层附接在硅盖上的支撑薄膜；·形成穿过所述支撑薄膜、二氧化硅层并进入硅盖的沟槽；·在所述薄膜表面沉积氮化硅涂层，并将所述氮化硅涂层沉积到沟槽中，可选地填充所述沟槽；·可选地在由所述氮化硅涂覆的薄膜表面和涂覆的沟槽上沉积多晶硅以填充沟槽，然后从表面移除多晶硅，从而使所述氮化硅涂层暴露在所述薄膜表面上；·将所述氮化硅涂层移除以暴露所述薄膜表面，以及·于所述薄膜表面上沉积第一粘附层，然后沉积第一电极的第一部分，然后形成键合层作为端接。7.根据权利要求1所述方法，其中通过阶段A中的二氧化硅层附接到硅盖的所述支撑薄膜包括单晶硅，单晶硅取向为<110>、<111>或<100>中的一个，所述支撑薄膜是一块由单晶硅切割而成的晶圆，随后可选择性地被削薄或磨薄。8.根据权利要求1所述方法，其中通过二氧化硅层附接在硅盖上的所述支撑薄膜包括：单晶铌酸锂或单晶钽酸锂，通过包括以下步骤的工艺获得：·用氢或氦离子轰击单晶半导体晶圆，得到小于1.5微米的深度，以产生弱耦合到单晶半导体晶圆的薄膜；·将具有弱耦合薄膜的所述晶圆的一侧通过二氧化硅层附接在硅盖上，所述二氧化硅层之形成方法为热生长或再沉积在硅盖上和/或是沉积于在单晶半导体晶圆的弱耦合薄膜上·将所述单晶半导体晶圆暴露在高温下从而使将所述薄膜固定在半导体晶圆上的键断裂，并通过所述二氧化硅层使单晶支撑薄膜耦合到所述硅盖上，并且·可选择抛光以移除损伤，如有必要则进行退火处理，以引起原子重排。9.根据权利要求1所述的制造滤波器装置方法，其中通过使用BOSCH工艺的深度反应离子蚀刻(DRIE)技术来制造穿过所述薄膜、二氧化硅层并进入硅盖的屏障，以SiN作为所述沟槽的衬垫并且用包含SiN或多晶硅组成的填充物填充所述沟槽。10.根据权利要求1所述的制造滤波器装置方法，其中从包括钛、铬、鉬和钛-钨的组合中选择步骤A的所述第一粘附层，从包括钨、钛-钨、钼、铝和金的组合中选择的第一电极层的第一部分，并通过溅射等物理气相沉积方法沉积第一粘附层和所述电极层的第一部分。11.根据权利要求1所述的制造滤波器装置方法，其中步骤A的所述第一粘附层包括钛或铬或鉬或钛-钨，所述第一电极的第一部分的外层是通过物理气相沉积的厚度范围为10至25纳米的薄金层。12.根据权利要求1所述的制造滤波器装置方法，其中步骤B包括将单晶压电层沉积到释放层上，所述释放层上是耦合到载体衬底的，其中通过溅射或分子束外延(MBE)技术将压电层沉积到至多1.5微米的厚度，并且所述压电层从以下组合众选择，包括：·在＜111＞取向的BaxSr(1-x)TiO3，其中x＜0.5；·在C轴取向的AlN；·在C轴取向的AlxGa(1-x)N，其中x>0.85；·在C轴取向的ScxAl(1-x)N，其中0.05<x<0.35。13.根据权利要求1所述的制造滤波器装置方法，其中步骤B包括沉积通过释放层耦合到可拆卸载体衬底上的单晶压电层，其中所述压电层包括厚度可达1.5微米的单晶铌酸锂或单晶钽酸锂的层，所述压电层是通过以下工艺获得，包括：·用氢或氦离子轰击压电的单晶半导体晶圆的一个面，得到小于1.5微米的深度，以产生弱耦合到单晶半导体晶圆的面上的薄膜；·通过表面活化晶圆键合工艺或通过将预先沉积在弱耦合薄膜上的二氧化硅层经由高温扩散融合，将弱耦合薄膜的外表面附接到所述释放层，所述释放层是耦合到所述载体衬底上的；·将所述单晶半导体晶圆暴露在高温下，从而使将压电层保持在半导体晶圆上的键断裂，导致压电薄膜离开所述单晶压电层而耦合到所述释放层，且所述释放层耦合到所述载体衬底；·可选择抛光以移除压电层薄膜的损伤，如有必要则进行退火处理，以引起原子重排。14.根据权利要求1所述的制造滤波器装置方法，其中步骤B至少具有下列限制之一：·可移除的载体晶圆包括蓝宝石；·释放层包括GaN；·可移除载体和释放层为c轴<0001>，最大公差为±0.5度。15.根据权利要求1所述的制造滤波器装置方法，其中在阶段C中，所述第一电极包括附着在所述支撑薄膜上的第一粘附层、附接到第二和第三涂层的第二粘附层和用于将第三涂层附着到压电层的第三粘附层；其中，所述粘附层是从钛、铬、鉬和钛-钨的组合中选择的，所述第一和第二涂层中的一层是从钨、钛-钨、钼和铝的组合中选择的以及所述第一和第二涂层中的另一层是一层厚度在20至1纳米之间的金键合层，第一电极的所有层都是通过物理气相沉积的。16.根据权利要求1所述的制造滤波器装置方法，其中在阶段C中，通过表面活化键合工艺将所述第一电极的第一和第二部分结合在一起，至少具有下列限制之一：·所述工艺是在钨、钼、铝和钛-钨的组合中选择的两种完全相同的材料之间进行的；·所述工艺是在平均表面粗糙度小于1纳米的两种金属之间进行的，同时用CMP对表面进行预抛光或不抛光；·所述工艺是通过等离子体对待结合表面进行预活化，等离子体气体是从氩和氮的组合中选择；·所述工艺在真空下进行；·所述工艺在5MPa至50MPa的压力范围内进行；·所述工艺在温度从室温到低于300摄氏度的范围内进行的。17.根据权利要求1所述的制造滤波器装置方法，其中阶段C包括以下步骤：·提供一个单晶压电层，所述单晶压电层是通过单晶压...
【专利技术属性】
技术研发人员：不公告发明人，
申请(专利权)人：珠海晶讯聚震科技有限公司，
类型：发明
国别省市：广东,44
还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。