一种薄膜体声波谐振器制造技术

本实用新型专利技术公开了一种薄膜体声波谐振器，包括：衬底，衬底上开设有空腔；键合层，设在空腔外的衬底的上表面；底电极层，底电极层设在键合层的上表面，并完全覆盖空腔；在底电极层外设有填补层，使底电极层与填补层齐平；压电层设在底电极层与填补层的上表面；压电层上开设有通孔，通孔贯穿压电层、底电极层、键合层、填补层与空腔相连通；顶电极层，设在压电层的上表面，顶电极层与底电极层在水平面上的正投影只有在对应空腔的位置相重合。本实用新型专利技术可让空腔内的空气与外界相连通，避免出现鼓包或凹陷的现象，提高薄膜体声波谐振器制备良率。

【技术实现步骤摘要】
一种薄膜体声波谐振器
本技术涉及声波谐振器领域，尤其涉及一种薄膜体声波谐振器。
技术介绍
目前，在商用的传统的FBAR制造技术上，主要分两大类，一是FBAR核心功能区的最外层界面与空气界面接触，形成声波全反射面，保障FBAR功能的有效实现；另一类是在硅衬底上并不进行刻腔，而是通过生长低声阻抗和高声阻抗交替的层结构，形成声传播反射面。这两种技术已经发展较为成熟，对于声传播反射面的形成，主要以空气界面来实现，效果较佳，对于这样的空气面形成，可以采用键合的方式来形成。但在实际操作中，键合的条件相当苛刻，且对设备的要求也高，而即使满足这些条件的情况下，良率也存在一定的问题。在键合去硅后，经常会遇到FBAR鼓包或凹陷的现象，主要是在键合之后，形成了两部分的空气部分，这两部分的空气部分没有形成连通，再加上键合前后环境存在明显差异，当硅衬底被去除后，薄膜就会容易出现鼓包或凹陷现象。
技术实现思路
为了克服现有技术的不足，本技术的目的在于提供一种薄膜体声波谐振器，在压电层上刻有通孔，让空腔内的空气与外界相连通，避免出现鼓包或凹陷的现象，提高薄膜体声波谐振器制备良率。本技术的目的采用如下技术方案实现：一种薄膜体声波谐振器，包括：衬底，所述衬底上开设有空腔；键合层，设在所述空腔外的所述衬底的上表面；底电极层，所述底电极层的水平投影面积小于所述衬底的水平投影面积，所述底电极层设在所述键合层的上表面，并完全覆盖所述空腔；在所述底电极层外设有填补层，使所述底电极层与所述填补层齐平；压电层，设在所述底电极层与所述填补层的上表面；所述压电层上开设有通孔，所述通孔贯穿所述压电层、所述底电极层、所述键合层、所述填补层与所述空腔相连通；顶电极层，设在所述压电层的上表面，所述顶电极层的水平投影面积小于所述压电层的水平投影面积，所述顶电极层与所述底电极层在水平面上的正投影只有在对应所述空腔的位置相重合。进一步地，所述键合层设为金属键合层或化合物键合层。进一步地，所述底电极层和所述顶电极层设为钼金属电极层。进一步地，所述压电层设为氮化铝压电层。进一步地，与所述空腔相连通的所述通孔至少设有两个。相比现有技术，本技术的有益效果在于：在键合形成空腔之前，对压电层进行刻蚀形成通孔，使得键合后所述空腔内通过通孔与外界相连通，避免后续去硅后使空腔区域的薄膜鼓起或凹陷，从而提高谐振器的生产制备的良品率。附图说明图1为本技术实施例一薄膜体声波谐振器的剖面结构示意图；图2为本技术实施例一薄膜体声波谐振器的俯视结构示意图；图3为本技术实施例一薄膜体声波谐振器的通孔分布的俯视示意图；图4a为本技术实施例一薄膜体声波谐振器中衬底的剖面结构示意图；图4b为本技术实施例一晶圆硅片上生长键合层的剖面结构示意图；图4c为本技术实施例一单晶硅片上生长压电层的剖面结构示意图；图4d为本技术实施例一压电层上生长底电极层的剖面结构示意图；图4e为本技术实施例一压电层上生长填补层的剖面结构示意图；图4f为本技术实施例一填补层和底电极层上表面生长键合层的剖面结构示意图；图4g为本技术实施例一压电层上刻蚀通孔的剖面结构示意图；图4h为本技术实施例一晶圆硅片与单晶硅片键合的剖面结构示意图；图4i为本技术实施例一去硅处理的剖面结构示意图；图4j为本技术实施例一去硅处理后露出压电层整面的剖面结构示意图；图4k为本技术实施例一压电层上生长顶电极层的剖面结构示意图；图5为本技术实施例二中具有支撑层的键合结构；图6为本技术实施例二中具有全支撑的键合结构。图中：1、晶圆硅片；101、空腔；2、键合层；3、底电极层；4、填补层；5、压电层；6、顶电极层；7、通孔；8、单晶硅片；9、支撑层。具体实施方式下面，结合附图以及具体实施方式，对本技术做进一步描述，需要说明的是，在不相冲突的前提下，以下描述的各实施例之间或各技术特征之间可以任意组合形成新的实施例。如图1～3所示，一种薄膜体声波谐振器，包括有一衬底，所述衬底设为硅衬底，即晶圆硅片1，其中硅采用电阻率大于10000Ω的高阻硅，以避免衬底耦合一部分能量，对插损和信号造成影响。并在所述衬底上开设有空腔101，所述空腔101的深度在2um～4um之间，而在本实施例中，所述空腔101的腔深度在3um左右，因不涉及填充，因此所述空腔101的内侧壁与所述空腔101的底面可制作为垂直角；而空腔101的连通通道，考虑到结构稳定性，及工艺要求，优选的，可以在10～20um之间。此外，与所述空腔101相连通的所述通孔7的数量设为至少两个，可避免一个通孔7堵塞导致所述空腔101内的空气无法与外界相连通，减少通道被全部阻塞的概率发生。在所述空腔101外的所述衬底的上表面设有键合层2；所述键合层2可设为金属键合或化合物键合，可选材料范围较广泛，如金——金，金——锡，或者合金，但需要考虑的是，金属在键合后的流动性必须控制住，且键合后强度有所保证。而化合物之间的键合，例如有二氧化硅——二氧化硅。若所述键合层2为化合物键合，则直接在所述键合层2的上表面设有底电极层3；若所述键合层2采用金属键合的方式，则在所述键合层2的上表面设有一支撑层9后再在所述支撑层9上设有底电极层3，所述支撑层9的厚度设为1um以上，支撑层9可设为氮化硅材质。所述支撑层9的水平投影面积可与所述压电层5的水平投影面积相同；所述支撑层9的水平投影面积也可小于所述压电层5的水平投影面积，并与所述键合层2相对应，生长在所述空腔101外的位置。所述底电极层3采用具有优良声学属性的导体，例如：Mo，Pt，Al，W等，优选的，结合成本考虑，使用Mo较为理想；所述底电极层3的水平投影面积小于所述衬底的水平投影面积，但确保所述底电极层3可完全覆盖所述空腔101。在所述底电极层3外设有填补层4，使所述底电极层3与所述填补层4齐平；所述填补层4的材料可设为高阻化合物材料。在所述底电极层3与所述填补层4的上表面设有压电层5；目前主要有三种压电材料AlN、ZnO、PZT，而因为AlN(氮化铝)在性能和成本上综合考虑下，优选的，被选做压电层5材料。AlN的成长，对晶相有很高要求，为了保证声波尽可能的沿着纵向方向传播，AlN晶相也应基本朝Z轴生长，不然较容易引起剪切波。为了避免器件出现鼓包或凹陷想象，在所述压电层5上开设有通孔7，所述通孔7贯穿所述压电层5、所述底电极层3、所述键合层2、所述填补层4与所述空腔101相连通，使得所述空腔101通过所述通孔7可与外界空气相连通，用于平衡所述空腔101内的空气情况，避免在键合时所述空腔101内的气体无法释放导致出现鼓包或凹陷的想象。在所述压电层5的上表面设有顶电极层6，所述顶电本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种薄膜体声波谐振器，其特征在于，包括：/n衬底，所述衬底上开设有空腔；/n键合层，设在所述空腔外的所述衬底的上表面；/n底电极层，所述底电极层的水平投影面积小于所述衬底的水平投影面积，所述底电极层设在所述键合层的上表面，并完全覆盖所述空腔；在所述底电极层外设有填补层，使所述底电极层与所述填补层齐平；/n压电层，设在所述底电极层与所述填补层的上表面；所述压电层上开设有通孔，所述通孔贯穿所述压电层、所述底电极层、所述键合层、所述填补层与所述空腔相连通；/n顶电极层，设在所述压电层的上表面，所述顶电极层的水平投影面积小于所述压电层的水平投影面积，所述顶电极层与所述底电极层在水平面上的正投影只有在对应所述空腔的位置相重合。/n

【技术特征摘要】
1.一种薄膜体声波谐振器，其特征在于，包括：
衬底，所述衬底上开设有空腔；
键合层，设在所述空腔外的所述衬底的上表面；
底电极层，所述底电极层的水平投影面积小于所述衬底的水平投影面积，所述底电极层设在所述键合层的上表面，并完全覆盖所述空腔；在所述底电极层外设有填补层，使所述底电极层与所述填补层齐平；
压电层，设在所述底电极层与所述填补层的上表面；所述压电层上开设有通孔，所述通孔贯穿所述压电层、所述底电极层、所述键合层、所述填补层与所述空腔相连通；
顶电极层，设在所述压电层的上表面，所述顶电极层的水平投影面积小于所述压电层...

【专利技术属性】
技术研发人员：李国强，
申请(专利权)人：河源市众拓光电科技有限公司，
类型：新型
国别省市：广东;44