体声波谐振器的制造方法技术

本发明专利技术提供一种体声波谐振器的制造方法，在支撑层中的空腔内形成至少一个支撑柱，由此可以在支撑柱形成之后至支撑柱去除之前的工艺阶段中，一直利用支撑柱来支撑空腔上方的体声波薄膜(包括依次堆叠在空腔上方的第二电极层、压电层和第一电极层)，防止体声波薄膜在支撑柱被去除之前的工艺中变形下压以及破裂的问题，最大化保护空腔在支撑柱被去除之前不受伤害，进而在去除支撑柱后能够获得性能良好的空腔，由此提高器件性能。

【技术实现步骤摘要】
体声波谐振器的制造方法
本专利技术涉及射频通信
，尤其涉及一种体声波谐振器的制造方法。
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，每一个射频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，每个射频滤波器包括一组声谐振器。请参考图1所示，一种声谐振器是体声波谐振器(FBAR)，其基本结构包括：载体晶圆100、腔体壁101、第一电极103层、压电层104、第二电极层105，其中，压电层104被第二电极层105和第一电极层103夹设在中间，第一电极103层、压电层104、第二电极层105组成体声波薄膜，该体声波薄膜的第一电极层103和载体晶圆100之间形成有空腔102，空腔102周围被位于载体晶圆100上的腔体壁101包围，该体声波薄膜延伸在空腔102外围的腔体壁101上，以被腔体壁101支撑。目前的制作FBAR谐振器的工艺过程中存在以下问题：一方面，空腔102容易破裂。具体地，当空腔102形成后，空腔102内为真空，空腔102的外部为大气压。在后续的工艺中，一旦体声波薄膜无法承受来自内在的应力和温度以及外力带来的影响，就会产生断裂，继而使得空腔102破裂，导致FBAR谐振器的谐振腔失效。另一方面，体声波薄膜容易变形下压。具体地，在空腔102的面积到达一定的程度后，在后续的工艺中，即使空腔102没有破裂，在空腔102内外压力差异的情况下，也存在体声波薄膜向下形变的问题，并且此类变形不可逆，这会严重影响到谐振腔的品质因子Q的值，这会导致产品良率偏低，谐振腔性能欠佳，严重时，甚至导致FBAR谐振器或射频滤波器无法量产。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种体声波谐振器的制造方法，能够最大化地保护支撑层中的空腔在后续工艺中不容易变形下压以及不容易破裂。为了实现上述目的，本专利技术提供一种体声波谐振器的制造方法，包括：提供牺牲衬底，并依次形成第一电极层、压电层、第二电极层和支撑层于所述牺牲衬底上；在所述支撑层中形成空腔以及位于所述空腔内的至少一个支撑柱；提供载体衬底，并将所述载体衬底键合到所述支撑层上；去除所述牺牲衬底；形成至少一个释放孔，所述释放孔贯穿所述第一电极层、所述压电层和所述第二电极层并连通所述空腔或者暴露相应的所述支撑柱的顶部；以及，通过所述释放孔去除所述支撑柱。与现有技术相比，本专利技术的体声波谐振器的制造方法具有以下有益效果：首先，本专利技术的制造方法，在支撑层中的空腔内形成至少一个支撑柱，由此可以在支撑柱形成之后至支撑柱去除之前的工艺阶段中，一直利用支撑柱来支撑空腔上方的体声波薄膜(包括依次堆叠在空腔上方的第二电极层、压电层和第一电极层)，防止体声波薄膜在支撑柱被去除之前的工艺中变形下压以及破裂的问题，最大化保护空腔在支撑柱被去除之前不受伤害，进而在去除支撑柱后能够获得性能良好的空腔，由此提高器件性能。其次，本专利技术的制造方法中，由于最初的体声波薄膜是通过在牺牲衬底上依次层叠第一电极层、压电层、第二电极层而形成的，因此体声波薄膜的各层的厚度相对均一，薄膜内部的应力分布均匀，之后又由于在支撑柱被去除之前，一直利用支撑柱来支撑体声波薄膜，因此可以使得体声波薄膜内部的应力在去除支撑柱后仍旧分布均匀，由此能够增强体声波谐振器的谐振性能以及对机械应力(例如震动和冲击等)的抗压性能。进一步地，本专利技术的制造方法可以在不需要增加额外的光罩的情况下，直接利用空腔的蚀刻工艺，在形成空腔的腔体壁的同时一道形成位于空腔中的支撑柱，之后仅需要去除这些支撑柱，就可以形成所需的空腔，由此，能够简化工艺，降低成本，容易量产。附图说明图1是一种典型的体声波谐振器的剖面结构示意图。图2是本专利技术一实施例的体声波谐振器的制造方法流程图。图3A至图3F是本专利技术一实施例的体声波谐振器的制造方法中的剖面结构示意图。图4A至图4E是本专利技术另一实施例的体声波谐振器的制造方法中的剖面结构示意图。其中，附图标记如下：100-载体晶圆；101-腔体壁；102-空腔；103-第一电极层；104-压电层；105-第二电极层；300-基底；301-释放层；302-第一电极层；303-压电层；304-第二电极层；305-支撑层；305a-腔体壁；305b-支撑柱；306-载体衬底；307-边缘修剪区；308-释放孔；309-空腔。具体实施方式以下结合附图和具体实施例对本专利技术的技术方案作进一步详细说明。根据下面的说明，本专利技术的优点和特征将更清楚。需说明的是，附图均采用非常简化的形式且均使用非精准的比例，仅用以方便、明晰地辅助说明本专利技术实施例的目的。类似的，如果本文所述的方法包括一系列步骤，且本文所呈现的这些步骤的顺序并非必须是可执行这些步骤的唯一顺序，且一些所述的步骤可被省略和/或一些本文未描述的其他步骤可被添加到该方法。若某附图中的构件与其他附图中的构件相同，虽然在所有附图中都可轻易辨认出这些构件，但为了使附图的说明更为清楚，本说明书不会将所有相同构件的标号标于每一图中。请参考图2，本专利技术一实施例提供一种体声波谐振器的制造方法，包括以下步骤：S1，提供牺牲衬底，并依次形成第一电极层、压电层、第二电极层和支撑层于所述牺牲衬底上；S2，在所述支撑层中形成空腔以及位于所述空腔内的至少一个支撑柱；S3，提供载体衬底，并将所述载体衬底键合到所述支撑层上；S4，去除所述牺牲衬底；S5，形成至少一个释放孔，所述释放孔贯穿所述第一电极层、压电层和所述第二电极层并连通所述空腔或者暴露相应的所述支撑柱的顶部；以及，S6，通过所述释放孔去除所述支撑柱。请参考图3A，在步骤S1中，提供的牺牲衬底包括基底300和释放层301。本实施例中，所述基底300可以是本领域技术人员熟知的任意合适的半导体衬底，例如可以是以下所提到的材料中的至少一种：Si、Ge、SiGe、SiC、SiGeC、InAs、GaAs、InP或者其它III/V化合物半导体，或者为绝缘体上硅(SOI)、绝缘体上层叠硅(SSOI)、绝缘体上层叠锗化硅(S-SiGeOI)、绝缘体上锗化硅(SiGeOI)以及绝缘体上锗(GeOI)等。由于采用半导体材质的基底300，因此，所述释放层301可以通过适合的方法(例如化学气相沉积、物理气相沉积、原子层沉积、涂覆或热氧化方法等)形成于基底300上，所述释放层301的材料可以是任意适合的能比较容易地覆盖在基底300上且不容易与后续的第一电极层302发生反应地材料，例如电介质材料等，所述电介质材料包括但不限于氧化硅、氮化硅、氮氧化硅、碳氟化合物(CF)、掺碳氧化硅(SiOC)、碳氮化硅等材料中的至少一种，采用电介质材料形成的释放层301，一方面能够有利于后续的体声波薄膜形成的一致性，从而提高器件性能与可靠性，另一方面能够使得后续可以通过背面减薄工艺(如化学机械平坦化等)去除牺牲衬底，并在牺牲衬底的去除工艺中控制本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种体声波谐振器的制造方法，其特征在于，包括：/n提供牺牲衬底，并依次形成第一电极层、压电层、第二电极层和支撑层于所述牺牲衬底上；/n在所述支撑层中形成空腔以及位于所述空腔内的至少一个支撑柱；/n提供载体衬底，并将所述载体衬底键合到所述支撑层上；/n去除所述牺牲衬底；/n形成至少一个释放孔，所述释放孔贯穿所述第一电极层、所述压电层和所述第二电极层，并连通所述空腔或者暴露相应的所述支撑柱的顶部；以及，/n通过所述释放孔去除所述支撑柱。/n

【技术特征摘要】
1.一种体声波谐振器的制造方法，其特征在于，包括：
提供牺牲衬底，并依次形成第一电极层、压电层、第二电极层和支撑层于所述牺牲衬底上；
在所述支撑层中形成空腔以及位于所述空腔内的至少一个支撑柱；
提供载体衬底，并将所述载体衬底键合到所述支撑层上；
去除所述牺牲衬底；
形成至少一个释放孔，所述释放孔贯穿所述第一电极层、所述压电层和所述第二电极层，并连通所述空腔或者暴露相应的所述支撑柱的顶部；以及，
通过所述释放孔去除所述支撑柱。


2.如权利要求1所述的体声波谐振器的制造方法，其特征在于，所述牺牲衬底包括基底以及覆盖在所述基底上的释放层。


3.如权利要求2所述的体声波谐振器的制造方法，其特征在于，去除所述牺牲衬底包括：去除所述基底；且去除所述基底的方法包括：减薄工艺、热释放工艺、剥离工艺其中之一。


4.如权利要求3所述的体声波谐振器的制造方法，其特征在于，所述释放层的材料包括电介质材料，并通过减薄工艺去除所述牺牲衬底；
或者，所述释放层为光固化胶，并通过化学试剂去除所述光固化胶，以去除所述牺牲衬底；或者；所述释放层为热熔胶，并通过热释放工艺使得所述热熔胶失去粘性，以去除所述牺牲衬底；
或者，所述释放层为激光脱模材料，并通过激光烧蚀所述释放层，以将所述基底剥离下来。


5.如权利要求1所述的体声波谐振器的制造方法，其特征在于，采用真空键合工艺将所述载体衬底键合到所述支撑层上，所述真空键合工艺的条件包括：键合压力为1Pa～105Pa，键合温度为150℃～200℃。


6.如权利要求1所述的体声波谐振器的制造方法，其特征在于，在去除所述牺牲衬底之后且在形成所述释放孔之前，将所述空腔边缘的上方以及所述空腔外围上方的第一电极层和压电层进行部分去除，以暴露出所述第二电极层的部分区域，在所述部分区域中形成所述释放孔。


7.如权利要求1所述的体声波谐振器的制造方法，其特征在于，形成所述空腔和所述支撑柱的步骤包括：刻蚀所述支撑层，以使得剩余的所述支撑层形成所述空腔和所述支撑柱；或者，
形成所述空腔和所述支撑柱的步骤包括：首先，刻蚀所述支撑层以形成所述空腔；接着，在所述空腔中填充用于形成所述支撑柱的牺牲材料层；然后，刻蚀所述牺牲材料层，以在所述空腔中形成至少一个所述支撑柱。


8.如权利要求1所述的体声波谐振器的制造方法，其特征在于，所述支撑柱的线宽小于所述空腔的腔体壁的线宽。

【专利技术属性】
技术研发人员：罗海龙，
申请(专利权)人：中芯集成电路宁波有限公司，
类型：发明
国别省市：浙江;33