一种薄膜体声波谐振器及其制造方法技术

本发明专利技术公开了一种薄膜体声波谐振器及其制造方法，其中薄膜体声波谐振器的制造方法包括：提供第一衬底；在第一衬底上形成压电叠层结构，压电叠层结构包括依次叠层的第二电极层、压电层和第一电极层；图形化第一电极层，以形成第一电极，使位于有效谐振区中的第一电极的部分边缘截止于空腔上方；形成第一电极后，在压电叠层结构上形成支撑层；在支撑层中形成贯穿支撑层的空腔；在支撑层上键合第二衬底，第二衬底遮盖空腔；键合第二衬底后，去除第一衬底；图形化第二电极层，以形成第二电极，使位于有效谐振区中的第二电极的部分边缘截止于空腔上方，有效谐振区以外的第一电极和第二电极在垂直于压电层方向上无重叠的区域。

【技术实现步骤摘要】
一种薄膜体声波谐振器及其制造方法
本专利技术涉及半导体器件制造领域，尤其涉及一种薄膜体声波谐振器及其制作方法。
技术介绍
自模拟射频通讯技术在上世纪90代初被开发以来，射频前端模块已经逐渐成为通讯设备的核心组件。在所有射频前端模块中，滤波器已成为增长势头最猛、发展前景最大的部件。随着无线通讯技术的高速发展，5G通讯协议日渐成熟，市场对射频滤波器的各方面性能也提出了更为严格的标准。滤波器的性能由组成滤波器的谐振器单元决定。在现有的滤波器中，薄膜体声波谐振器(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，成为最适合5G应用的滤波器之一。通常，薄膜体声波谐振器包括两个薄膜电极，并且两个薄膜电极之间设有压电薄膜层，其工作原理为利用压电薄膜层在交变电场下产生振动，该振动激励出沿压电薄膜层厚度方向传播的体声波，此声波传至上下电极与空气交界面被反射回来，进而在薄膜内部来回反射，形成震荡。当声波在压电薄膜层中传播正好是半波长的奇数倍时，形成驻波震荡。但是，目前制作出的空腔型薄膜体声波谐振器，其品质因子(Q)无法进一步提高，因此无法满足高性能的射频系统的需求。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种薄膜体声波谐振器及其制造方法，能够提高薄膜体声波谐振器的品质因子，进而提高器件性能。为了实现上述目的，本专利技术提供了一种薄膜体声波谐振器的制造方法，包括：提供第一衬底；在所述第一衬底上形成压电叠层结构，所述压电叠层结构包括依次叠层的第二电极层、压电层和第一电极层；图形化所述第一电极层，以形成第一电极，使位于所述有效谐振区中的第一电极的部分边缘截止于所述空腔上方；形成第一电极后，在所述压电叠层结构上形成支撑层；在所述支撑层中形成贯穿所述支撑层的空腔；在所述支撑层上键合第二衬底，所述第二衬底遮盖所述空腔；键合所述第二衬底后，去除所述第一衬底；图形化所述第二电极层，以形成第二电极，使位于所述有效谐振区中的第二电极的部分边缘截止于所述空腔上方，所述有效谐振区以外的所述第一电极和所述第二电极在垂直于所述压电层方向上无重叠的区域。本专利技术还提供了一种薄膜体声波谐振器，包括：第二衬底；键合于所述第二衬底上的支撑层，所述支撑层中形成有贯穿所述支撑层的空腔；压电叠层结构，遮盖所述空腔，所述压电叠层结构包括依次层叠的第一电极、压电层和第二电极；所述第一电极和所述第二电极在垂直于所述压电层方向上的重叠区域包括所述谐振器的有效谐振区，所述有效谐振区为所述第一电极、压电层和所述第二电极互相重叠的区域，所述有效谐振区位于所述空腔的上方，且所述有效谐振区以外的所述第一电极和所述第二电极在垂直于所述压电层方向上无重叠的区域。综上所述，本专利技术提供的薄膜体声波谐振器以及制造方法，通过去除部分上下电极，定义薄膜体声波谐振器的有效谐振区，使除有效谐振区外，上下电极在垂直于压电层方向上不存在交叠的区域，避免了由于电位浮空产生的高频耦合，影响谐振器Q值的情况。本专利技术优选方案中在有效谐振区外周形成凹槽，有效阻断了横波损失，改善了声波损耗，使薄膜体声波谐振器的品质因子得到提高，进而提高器件性能。本专利技术具有其它的特性和优点，这些特性和优点从并入本文中的附图和随后的具体实施方式中将是显而易见的，或者将在并入本文中的附图和随后的具体实施方式中进行详细陈述，这些附图和具体实施方式共同用于解释本专利技术的特定原理。附图说明图1为一实例中存在电位浮空现象的薄膜体声波谐振器的剖面示意图；图2为根据本专利技术的一实施例的一种薄膜体声波谐振器制造方法的流程图；图3-图12为根据本专利技术一实施例的一种薄膜体声波谐振器的制作方法的相应步骤对应的结构示意图；图13-图19为根据本专利技术另一实施例的一种薄膜体声波谐振器的制作方法的相应步骤对应的结构示意图；图20为根据本专利技术另一实施例的一种薄膜体声波谐振器的结构示意图。附图标记说明：图1中：1-电位浮空下电极；2-压电层；3-上电极；4-下电极。图2～图20中：100-第一衬底；101-介质层；102-第二电极层；102’-第二电极；103-压电层；104-第一电极层；104’-第一电极；105-支撑层；106-第一凹槽；107-第二凹槽；109-钝化层；110a-空腔(实施例1)；110b-空腔(实施例2和实施例3)；111-第一焊盘；112-第二焊盘；200-第二衬底。具体实施方式目前制作出的空腔型薄膜体声波谐振器，依然存在一些影响品质因子(Q)的区域，参照图1，即上电极3与电位浮空下电极1同时存在的区域，如图中虚线圈位置。当上电极3与左侧的下电极4接入高频信号时，由于下电极被隔断，所以右侧下电极1的电位是浮空的。此时上电极3的高频信号会与前面所述的电位浮空下极板1产生高频耦合，从而产生干扰信号影响器件的Q值。为解决上述问题，本专利技术提供一种薄膜体声波谐振器及其制造方法。本专利技术提供的通过去除部分上下电极，定义薄膜体声波谐振器的有效谐振区，使除有效谐振区外，上下电极在垂直于压电层方向上不存在交叠的区域，避免了由于电位浮空产生的高频耦合，影响谐振器Q值的情况。以下结合附图和具体实施例对本专利技术的薄膜体声波谐振器及其制作方法作进一步详细说明。根据下面的说明和附图，本专利技术的优点和特征将更清楚，然而，需说明的是，本专利技术技术方案的构思可按照多种不同的形式实施，并不局限于在此阐述的特定实施例。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。应当明白，当元件或层被称为“在...上”、“与...相邻”、“连接到”或“耦合到”其它元件或层时，其可以直接地在其它元件或层上、与之相邻、连接或耦合到其它元件或层，或者可以存在居间的元件或层。相反，当元件被称为“直接在...上”、“与...直接相邻”、“直接连接到”或“直接耦合到”其它元件或层时，则不存在居间的元件或层。应当明白，尽管可使用术语第一、第二、第三等描述各种元件、部件、区、层和/或部分，这些元件、部件、区、层和/或部分不应当被这些术语限制。这些术语仅仅用来区分一个元件、部件、区、层或部分与另一个元件、部件、区、层或部分。因此，在不脱离本专利技术教导之下，下面讨论的第一元件、部件、区、层或部分可表示为第二元件、部件、区、层或部分。空间关系术语例如“在...下”、“在...下面”、“下面的”、“在...之下”、“在...之上”、“上面的”等，在这里可为了方便描述而被使用从而描述图中所示的一个元件或特征与其它元件或特征的关系。应当明白，除了图中所示的取向以外，空间关系术语意图还包括使用和操作中的器件的不同取向。例如，如果附图中的器件翻转，然后，描述为“在其它元件下面”或“在其之下”或“在其下”元件或特征将取向为在其它元件或特征“上”。因此，示例性术语“在...下面”和“在..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，所述薄膜体声波谐振器包括空腔和位于空腔上的有效谐振区，其特征在于，所述方法包括：/n提供第一衬底；/n在所述第一衬底上形成压电叠层结构，所述压电叠层结构包括依次叠层的第二电极层、压电层和第一电极层；/n图形化所述第一电极层，以形成第一电极，使位于所述有效谐振区中的第一电极的部分边缘截止于所述空腔上方；/n形成第一电极后，在所述压电叠层结构上形成支撑层；/n在所述支撑层中形成贯穿所述支撑层的空腔；/n在所述支撑层上键合第二衬底，所述第二衬底遮盖所述空腔；/n键合所述第二衬底后，去除所述第一衬底；/n图形化所述第二电极层，以形成第二电极，使位于所述有效谐振区中的第二电极的部分边缘截止于所述空腔上方，所述有效谐振区以外的所述第一电极和所述第二电极在垂直于所述压电层方向上无重叠的区域。/n

【技术特征摘要】
1.一种薄膜体声波谐振器的制造方法，所述薄膜体声波谐振器包括空腔和位于空腔上的有效谐振区，其特征在于，所述方法包括：
提供第一衬底；
在所述第一衬底上形成压电叠层结构，所述压电叠层结构包括依次叠层的第二电极层、压电层和第一电极层；
图形化所述第一电极层，以形成第一电极，使位于所述有效谐振区中的第一电极的部分边缘截止于所述空腔上方；
形成第一电极后，在所述压电叠层结构上形成支撑层；
在所述支撑层中形成贯穿所述支撑层的空腔；
在所述支撑层上键合第二衬底，所述第二衬底遮盖所述空腔；
键合所述第二衬底后，去除所述第一衬底；
图形化所述第二电极层，以形成第二电极，使位于所述有效谐振区中的第二电极的部分边缘截止于所述空腔上方，所述有效谐振区以外的所述第一电极和所述第二电极在垂直于所述压电层方向上无重叠的区域。


2.根据权利要求1所述的薄膜体声波谐振器的制造方法，其特征在于，图形化所述第一电极层或图形化所述第二电极层的方法包括干法刻蚀或湿法刻蚀。


3.根据权利要求1所述的薄膜体声波谐振器的制造方法，其特征在于，所述支撑层与所述第二衬底的键合方法包括热压键合或干膜粘合。


4.根据权利要求1所述的薄膜体声波谐振器的制造方法，其特征在于，位于所述空腔的上方的所述压电层的边界与所述有效谐振区的边界重合或超出所述有效谐振区的边界。


5.根据权利要求1所述的薄膜体声波谐振器的制造方法，其特征在于，在形成所述第二电极层之前还包括在所述第一衬底上形成介质层。


6.根据权利要求5所述的薄膜体声波谐振器的制造方法，其特征在于，所述介质层的材质包括二氧化硅、氮化硅、氧化铝或氮化铝中的至少一种。


7.根据权利要求5所述的薄膜体声波谐振器的制造方法，其特征在于，通过腐蚀所述介质层，去除所述第一衬底。


8.根据权利要求1所述的薄膜体声波谐振器的制造方法，其特征在于，所述第一衬底可以通过蚀刻或机械研磨的方法去除。


9.根据权利要求1所述的薄膜体声波谐振器的制造方法，其特征在于，在形成所述第一电极后，形成所述支撑层之前，还包括，在所述第一电极边缘暴露出所述压电层的区域形成贯穿所述压电层的第一凹槽。


10.根据权利要求9所述的薄膜体声波谐振器的制造方法，其特征在于，所述第一凹槽的侧壁与所述第二电极层所在的平面的倾...

【专利技术属性】
技术研发人员：杨国煌，
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