一种薄膜体声波谐振器及其制造方法、滤波器以及双工器技术

本发明专利技术提供了一种薄膜体声波谐振器的制造方法，该制造方法包括：刻蚀基底形成第一凹槽并在该第一凹槽内填充牺牲层；在所述基底和所述牺牲层上形成阻挡层；在所述阻挡层上形成第一支撑层，并刻蚀所述第一支撑层直至暴露所述阻挡层以在所述牺牲层上方形成第二凹槽；在所述第二凹槽的表面上形成下电极，以及在该下电极上依次形成压电层和上电极；去除所述第一支撑层以形成环绕所述下电极侧面的第一空间、以及去除所述牺牲层以在所述下电极下方形成第二空间。相应地，本发明专利技术还提供了一种薄膜体声波谐振器、滤波器以及双工器。实施本发明专利技术可以有效降低器件的声波损失进而提高器件性能。

A thin film bulk acoustic resonator and its manufacturing method, filter and duplexer

【技术实现步骤摘要】
一种薄膜体声波谐振器及其制造方法、滤波器以及双工器
本专利技术涉及半导体
，尤其涉及一种薄膜体声波谐振器及其制造方法、滤波器以及双工器。
技术介绍
薄膜体声波谐振器(FilmBulkAcousticResonator，FBAR)因其体积小、插入损耗低、带外抑制大、品质因数高、工作频率高、功率容量大以及抗静电冲击能力良好等特点，在现代无线通讯技术中具有非常广阔的应用前景。典型的薄膜体声波谐振器主要包括空气隙型体声波谐振器、反面刻蚀型体声波谐振器以及布拉格反射型体声波谐振器。下面以空气隙型体声波谐振器为例对薄膜体声波谐振器的制造方法进行说明。请参考图1(a)至图1(h)，图1(a)至图1(h)是按照现有技术制造薄膜体声波谐振器的各个阶段的剖面示意图。首先，如图1(a)所示，提供基底10；接着，如图1(b)所示，利用刻蚀的方式在基底10上形成凹槽11；然后，如图1(c)所示，在基底10上沉积牺牲层12；接着，如图1(d)所示，对牺牲层12进行平坦化操作；接着，如图1(e)所示，在基底10上沉积形成下电极13，其中，该下电极13位于凹槽11的上方；接着，如图1(f)所示，沉积形成覆盖下电极13的压电层14；接着，如图1(g)所示，在压电层14上沉积形成上电极15，其中，将由上电极15、压电层14和下电极13构成的三明治结构称为压电振荡堆；最后，如图1(h)所示，释放牺牲层12以在下电极13和基底10之间形成空腔16。反面刻蚀型体声波谐振器的制造方法与空气隙型体声波谐振器不同的地方在于：在基底上沉积形成下电极、压电层以及上电极后，从基底背面刻蚀直至暴露出下电极从而在下电极下方形成空腔。布拉格反射型体声波谐振器的制造方法与空气隙型体声波谐振器不同的地方在于：在基底上形成布拉格反射层，然后在该布拉格反射层上沉积形成下电极、压电层以及上电极。针对于空气隙型体声波谐振器的制造方法来说，在对牺牲层进行平坦化操作之后直接在基底上沉积形成下电极。针对于反面刻蚀型体声波谐振器的制造方法来说，直接在基底上沉积形成下电极。这种情况下，下电极除了覆盖牺牲层之外通常还会覆盖到基底的部分区域，也就是说，即使后续会去除牺牲层或从基底背面刻蚀也只能在下电极下方的部分区域内形成空腔，因此仍会存在部分下电极与基底连接。由于基底与压电层的声波阻抗相差不大，因此会导致现有的薄膜体声波谐振器在工作时，压电振荡堆内的声波到达下电极与基底的交界处时不会发生反射而是传播至基底中，从而造成薄膜体声波谐振器的声波损失，进而造成薄膜体声波谐振器的性能下降。针对于布拉格反射型谐振器来说，压电震荡堆形成于布拉格反射层上，虽然布拉格反射层可以很好地将声波反射回压电振荡堆，但是仍无法达到空气对声波反射的效果。
技术实现思路
为了克服现有技术中的上述缺陷，本专利技术提供了一种薄膜体声波谐振器的制造方法，该制造方法包括：刻蚀基底形成第一凹槽并在该第一凹槽内填充牺牲层；在所述基底和所述牺牲层上形成阻挡层；在所述阻挡层上形成第一支撑层，并刻蚀所述第一支撑层直至暴露所述阻挡层以在所述牺牲层上方形成第二凹槽；在所述第二凹槽的表面上形成下电极，以及在该下电极上依次形成压电层和上电极；去除所述第一支撑层以及所述牺牲层，以在所述阻挡层和所述基底之间形成第一空腔以及在所述压电层和所述阻挡层之间形成环绕所述下电极的第二空腔。根据本专利技术的一个方面，该制造方法中，所述阻挡层的材料不同于所述牺牲层和所述第一支撑层的材料；所述阻挡层的厚度范围是5nm至30nm。根据本专利技术的另一个方面，该制造方法中，所述第一支撑层和所述牺牲层的材料相同。根据本专利技术的又一个方面，该制造方法中，所述第一支撑层的厚度范围是1.5μm至3.5μm。根据本专利技术的又一个方面，该制造方法中，所述第二凹槽的底面在所述基底上的投影落入所述第一凹槽的开口范围内。根据本专利技术的又一个方面，该制造方法中，在所述第二凹槽的表面上形成下电极、以及在该下电极上依次形成压电层和上电极的步骤包括：在所述第一支撑层和所述第二凹槽的表面上形成金属材料层，以及在该金属材料层上形成压电材料层；对所述压电材料层和所述金属材料层进行平坦化操作直至暴露出所述第一支撑层，以在所述第二凹槽内形成下电极和第一压电层；在平坦化操作后所得到的结构上形成覆盖该结构上表面的第二压电层；在所述第二压电层上形成上电极。根据本专利技术的又一个方面，该制造方法中，所述第一压电层和所述第二压电层的材料相同。根据本专利技术的又一个方面，该制造方法中，所述第一压电层的厚度范围是500nm至1000nm，所述第二压电层的厚度范围是10nm至30nm。根据本专利技术的又一个方面，该制造方法中，去除所述第一支撑层以及所述牺牲层的步骤包括：形成贯穿所述第二压电层、所述第一支撑层以及所述阻挡层直至暴露所述牺牲层的释放通道，并通过所述释放通道去除所述第一支撑层以及所述牺牲层。本专利技术还提供了一种薄膜体声波谐振器，该薄膜体声波谐振器包括：基底，所述基底上形成有第一凹槽；阻挡层，所述阻挡层形成在所述基底上并与所述第一凹槽构成第二空间；下电极，所述下电极呈碗状结构，所述碗状结构以开口朝上的方式形成在所述阻挡层上，其中，所述碗状结构位于所述第二空间上方且所述碗状结构的侧面环绕有第一空间；压电层，所述压电层形成在所述下电极上；上电极，所述上电极形成在所述压电层上。根据本专利技术的一个方面，该薄膜体声波谐振器中，所述下电极的底面在所述基底上的投影落入所述第一凹槽的开口范围内。根据本专利技术另的一个方面，该薄膜体声波谐振器中，所述阻挡层的厚度范围是5nm至30nm。根据本专利技术又的一个方面，该薄膜体声波谐振器中，所述第一空间的高度范围是1.5μm至3.5μm。根据本专利技术又的一个方面，该薄膜体声波谐振器中，所述压电层包括第一压电层和第二压电层，其中，所述第一压电层位于所述碗状结构内，所述第二压电层覆盖在所述碗状结构以及所述第一压电层上。根据本专利技术又的一个方面，该薄膜体声波谐振器中，所述第一压电层和所述第二压电层的材料相同。根据本专利技术又的一个方面，该薄膜体声波谐振器中，所述第一压电层的厚度范围是500nm至1000nm，所述第二压电层的厚度范围是10nm至30nm。本专利技术还提供了一种薄膜体声波谐振器的制造方法，该制造方法包括：提供基底并在该基底上形成布拉格反射层；在所述布拉格反射层上形成第一支撑层，并刻蚀所述第一支撑层直至暴露所述布拉格反射层以形成第二凹槽；在所述第二凹槽的表面上形成下电极，以及在该下电极上依次形成压电层和上电极；去除所述第一支撑层以形成环绕所述下电极侧面的第一空间。本专利技术还提供了一种薄膜体声波谐振器，该薄膜体声波谐振器包括：基底；布拉格反射层，所述布拉格反射层形成在所述基底上；下电极，所述下电极呈碗状结构，所述碗状结构以开口朝上的方式形成在所述布拉格反射层上，其中，所述碗状结构的侧面环绕有第一空间；压电层，所述压电层形成在所述下电极上；上电极，所述上电极形成在所述压电层上。本专利技术还提供了一种薄膜体声波谐振器的制造方法，该制造方法包括：在基底上形成第一支撑层，并刻蚀所述第一支撑层直至暴露所述基底以形成第二凹槽；在所述第二凹槽的表面上形成下电极，以及在该下电极上依次形成压电层和上电极；去除所述第一支撑层以形成环绕所述下电极侧本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种薄膜体声波谐振器的制造方法，该制造方法包括：刻蚀基底形成第一凹槽并在该第一凹槽内填充牺牲层；在所述基底和所述牺牲层上形成阻挡层；在所述阻挡层上形成第一支撑层，并刻蚀所述第一支撑层直至暴露所述阻挡层以在所述牺牲层上方形成第二凹槽；在所述第二凹槽的表面上形成下电极，以及在该下电极上依次形成压电层和上电极；去除所述第一支撑层以形成环绕所述下电极侧面的第一空间、以及去除所述牺牲层以在所述下电极下方形成第二空间。

【技术特征摘要】
1.一种薄膜体声波谐振器的制造方法，该制造方法包括：刻蚀基底形成第一凹槽并在该第一凹槽内填充牺牲层；在所述基底和所述牺牲层上形成阻挡层；在所述阻挡层上形成第一支撑层，并刻蚀所述第一支撑层直至暴露所述阻挡层以在所述牺牲层上方形成第二凹槽；在所述第二凹槽的表面上形成下电极，以及在该下电极上依次形成压电层和上电极；去除所述第一支撑层以形成环绕所述下电极侧面的第一空间、以及去除所述牺牲层以在所述下电极下方形成第二空间。2.根据权利要求1所述的制造方法，其中：所述阻挡层的材料不同于所述牺牲层和所述第一支撑层的材料；所述阻挡层的厚度范围是5nm至30nm。3.根据权利要求1所述的制造方法，其中，所述第一支撑层和所述牺牲层的材料相同。4.根据权利要求1所述的制造方法，其中，所述第一支撑层的厚度范围是1.5μm至3.5μm。5.根据权利要求1所述的制造方法，其中，所述第二凹槽的底面在所述基底上的投影落入所述第一凹槽的开口范围内。6.根据权利要求1所述的制造方法，其中，在所述第二凹槽的表面上形成下电极、以及在该下电极上依次形成压电层和上电极的步骤包括：在所述第一支撑层和所述第二凹槽的表面上形成金属材料层，以及在该金属材料层上形成压电材料层；对所述压电材料层和所述金属材料层进行平坦化操作直至暴露出所述第一支撑层，以在所述第二凹槽内形成下电极和第一压电层；在平坦化操作后所得到的结构上形成覆盖该结构上表面的第二压电层；在所述第二压电层上形成上电极。7.根据权利要求6所述的制造方法，其中，所述第一压电层和所述第二压电层的材料相同。8.根据权利要求6或7所述的制造方法，其中，所述第一压电层的厚度范围是500nm至1000nm，所述第二压电层的厚度范围是10nm至30nm。9.根据权利要求1所述的制造方法，其中，去除所述第一支撑层以及所述牺牲层的步骤包括：形成贯穿所述第二压电层、所述第一支撑层以及所述阻挡层直至暴露所述牺牲层的释放通道，并通过所述释放通道去除所述第一支撑层以及所述牺牲层。10.一种薄膜体声波谐振器，该薄膜体声波谐振器从下至上依次包括：基底，所述基底上形成有第一凹槽；阻挡层，所述阻挡层形成在所述基底上并与所述第一凹槽构成第二空间；下电极，所述下电极呈碗状结构，所述碗状结构以开口朝上的方式形成在所述阻挡层上，其中，所述碗状结构位于所述第二空间上方且所述碗状结构的侧面环绕有第一空间；压电层，所述压电层形成在所述下电极上；上电极，所述上电极形成在所述压电层上。11.根据权利要求10所述的薄膜体声波谐振器，其中，所述下电极的底面在所述基底上的投影落入所述第一凹槽的开口范围内。12.根据权利要求10所述的薄膜体声波谐振器，其中，所述阻挡层的厚度范围是5n...

【专利技术属性】
技术研发人员：唐兆云，赖志国，杨清华，赖亚明，王友良，王家友，魏涛，唐滨，
申请(专利权)人：贵州中科汉天下微电子有限公司，
类型：发明
国别省市：贵州,52