用于MEMS器件的空腔加工工艺、体声波谐振器及其制造工艺制造技术

公开了一种用于MEMS器件的空腔加工工艺，包括以下步骤：在衬底上沉积一层掩膜层；利用光刻蚀刻工艺将衬底上将要形成空腔的区域上的掩膜层蚀刻掉；借助APCVD热氧化工艺在将要形成空腔的区域进行蚀刻同时生长形成氧化物；利用湿法工艺将掩膜层去除；在衬底上制作覆盖氧化物的器件功能层后，将氧化物释放。还公开了一种体声波谐振器的制造工艺，采用上述空腔加工工艺在衬底中制造空腔，其中器件功能层为电极层和压电层。同时又公开了一种体声波谐振器，其采用上述工艺制造而成。利用上述工艺可以改善衬底表面粗糙度，并大幅提高产能，适于大批量生产。

【技术实现步骤摘要】
用于MEMS器件的空腔加工工艺、体声波谐振器及其制造工艺
本申请涉及通信器件领域，主要涉及用于MEMS器件的空腔加工工艺、体声波谐振器及其制造工艺。
技术介绍
随着电磁频谱的日益拥挤、无线通讯设备的频段与功能增多，无线通讯使用的电磁频谱从500MHz到5GHz以上高速增长，也对性能高、成本低、功耗低、体积小的射频前端模块需求日益增长。滤波器是射频前端模块之一，可改善发射和接收信号，主要由多个谐振器通过拓扑网络结构连接而成。Fbar(Filmbulkacousticresonator)是一种体声波谐振器，由它组成的滤波器具有体积小、集成能力强、高频工作时保证高品质、功率承受能力强等优势而作为射频前端的核心器件。AirCavity(电极底部的空腔结构)是Fbar最为显著的特征，也是Fbar的关键工艺之一，空腔上方使用SiO2或者掺杂磷或硼的SiO2(PSG/BSG)作为牺牲层材料，在器件加工完成之后使用HF或BOE(Buffered氧化物Etch)释放牺牲层材料形成空腔结构。相对硅衬底的初始面，空腔结构分为地下型(AirCavityunderground)和地上型(AirCavityonground)两种。地下型AirCavity的制作工艺一般包括以美国Avago公司为代表的制作工艺；地上型AirCavity的制作工艺一般包括以日本Taiyo、韩国三星为代表的制作工艺。其中，美国Avago公司的制作工艺具体为：通过光刻和干法刻蚀工艺在衬底(一般为Si片)上制作空腔；去胶过后通过PECVD进行氧化物(SiO2或者掺杂磷或硼的SiO2)生长；通过CMP来进行表面平坦化；CMP完成后开始依次生长底电极-电膜层-上电极，最后通过HF对空腔内的氧化物进行释放，从而得到AirCavity结构的Fbar。日本Taiyo、韩国三星的制作工艺与美国Avago公司的区别在于采用光刻和干刻刻蚀，氧化物高出衬底表面。但是，美国Avago公司的制作工艺中氧化物和Si衬底是两种不同材料，CMP整面平坦化会造成氧化物和衬底交界处的台阶在50-70nm左右，在CMP完成之后氧化物中间区域变成最低点，靠近AirCavity两侧比中间区域高出50nm左右，CMP设备成本较高，主流CMP设备大约500万美金，研磨料耗材slurry成本较高。日本Taiyo、韩国三星的制作工艺中干刻刻蚀时等离子体的轰击会造成AirCavity两侧衬底表面粗糙，而表面粗糙会影响电极和压电层成膜质量，从而影响器件性能。氧化物沉积产能UPH较低，单腔PECVD沉积2um(行业通用厚度)氧化物小于3pcs/Hour。
技术实现思路
为了解决现有技术中因氧化物和硅衬底是两种不同材料，导致CMP整面平坦化时会造成氧化物和衬底的表面粗糙度过大、CMP设备成本及研磨料耗材过高、产能较低的技术问题，本专利技术提出了用于MEMS器件的空腔加工工艺、体声波谐振器及其制造工艺，用以解决氧化物和衬底的粗糙度较大、氧化物沉积产能UPH较低、生产设备和材料成本太高的技术问题。根据本专利技术的第一方面，提出了一种用于MEMS器件的空腔加工工艺，包括以下步骤：a)在衬底上沉积一层掩膜层；b)利用光刻蚀刻工艺将衬底上将要形成空腔的区域上的掩膜层蚀刻掉；以及c)借助APCVD热氧化工艺在将要形成空腔的区域进行蚀刻同时生长形成氧化物。优选的，步骤c)包括：先利用干法工艺蚀刻衬底上将要形成空腔的区域以形成一部分空腔，然后将利用APCVD热氧化工艺蚀刻出空腔的剩余部分同时在空腔内生长氧化物。利用APCVD热氧化工艺可以提高氧化物生长的效率，进而极大地提升产能。优选的，掩膜层为氮化硅材料。利用氮化硅材料作为掩膜层，可以避免直接利用光刻或干刻造成的表面粗糙度不良的问题。进一步优选的，工艺还包括以下步骤：d)利用湿法工艺将掩膜层去除；以及e)在衬底上制作覆盖氧化物的器件功能层后，将氧化物释放。利用湿法工艺去除后的表面质量大大优于CMP平坦化处理后的表面质量。进一步优选的，步骤d)中的湿法工艺包括利用H3PO4进行腐蚀。H3PO4不会与氧化物和衬底反应，能够使得表面粗糙度更小。根据本专利技术的第二方面，提出了一种体声波谐振器的制造工艺，采用上述空腔加工工艺在衬底中制造空腔，其中器件功能层为电极层和压电层。根据本专利技术的第三方面，提出了一种体声波谐振器，其采用上述的工艺制造而成。本专利技术公开的用于MEMS器件的空腔加工工艺，事先在衬底上沉积一层氮化硅作为掩膜层，利用光刻和湿法腐蚀工艺及干法工艺刻蚀AirCavity沟槽，采用APCVD热氧化工艺替代PECVD进行氧化物生长，在提升产能的同时也降低了设备及耗材成本，最后利用湿法工艺去除氮化硅掩膜层，相比于CMP平坦化处理，不仅不会破坏衬底表面，保证衬底表面粗糙度。该空腔加工工艺可以大批量应用于体声波谐振器的生产，能够在保证质量的同时大幅度缩减生产成本和耗材，且使得产能大幅提升。附图说明包括附图以提供对实施例的进一步理解并且附图被并入本说明书中并且构成本说明书的一部分。附图图示了实施例并且与描述一起用于解释本专利技术的原理。将容易认识到其它实施例和实施例的很多预期优点，因为通过引用以下详细描述，它们变得被更好地理解。附图的元件不一定是相互按照比例的。同样的附图标记指代对应的类似部件。图1是根据本专利技术的一个实施例的用于MEMS器件的空腔加工工艺流程图；图2是根据本专利技术的另一个实施例的用于MEMS器件的空腔加工工艺流程图；图3是根据本专利技术的实施例的体声波谐振器的制造工艺流程图；图4是根据本专利技术的实施例的体声波谐振器结构示意图。具体实施方式下面结合附图和实施例对本申请作进一步的详细说明。可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释相关专利技术，而非对该专利技术的限定。另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与有关专利技术相关的部分。需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本申请。图1示出了根据本专利技术的一个实施例的用于MEMS器件的空腔加工工艺流程图，如图1所示，该用于MEMS器件的空腔加工工艺包括以下流程：首先如图1a所示，在硅衬底101上预先沉积一层掩膜层102，掩膜层102用于保护硅衬底101的上表面，使其在加工过程中免受破坏。优选的，掩膜层102选择氮化硅，采用氮化硅作为掩膜层102能够保护硅衬底101的表面，且在去除时可以采用湿法工艺利用磷酸H3PO4不与硅衬底101反应的特性，进一步保证硅衬底101的表面粗糙度。应当认识到，掩膜层102除了采用氮化硅之外，还可以选择其他的硅化物或氮化物作为掩膜层102的材料，并且湿法工艺去除掩膜层102时采用对应不与硅衬底101反应的化学药剂，同样能够实现本专利技术的技术效果。继续参考图1b，如图1b所示，在掩膜层102的上表面涂布一层光刻胶103，利用光刻以及湿法腐本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用于MEMS器件的空腔加工工艺，包括以下步骤：/na)在衬底上沉积一层掩膜层；/nb)利用光刻蚀刻工艺将所述衬底上将要形成空腔的区域上的掩膜层蚀刻掉；以及/nc)借助APCVD热氧化工艺在将要形成空腔的区域进行蚀刻同时生长形成氧化物。/n

【技术特征摘要】
1.一种用于MEMS器件的空腔加工工艺，包括以下步骤：
a)在衬底上沉积一层掩膜层；
b)利用光刻蚀刻工艺将所述衬底上将要形成空腔的区域上的掩膜层蚀刻掉；以及
c)借助APCVD热氧化工艺在将要形成空腔的区域进行蚀刻同时生长形成氧化物。


2.根据权利要求1所述的空腔加工工艺，其特征在于，
所述步骤c)包括：先利用干法工艺蚀刻所述衬底上将要形成空腔的区域以形成一部分空腔，然后将利用APCVD热氧化工艺蚀刻出空腔的剩余部分同时在所述空腔内生长氧化物。


3.根据权利要求1所述的空腔加工工艺，其特征在于，
所述掩膜层为氮化硅材料。

【专利技术属性】
技术研发人员：郭海峰，盛荆浩，江舟，
申请(专利权)人：杭州见闻录科技有限公司，
类型：发明
国别省市：浙江;33