具有钝化层的薄膜体声波谐振器及制备方法技术

本发明专利技术提供了一种具有钝化层的薄膜体声波谐振器及制备方法，包括衬底、压电层、底部电极、顶部电极、第一钝化层以及第二钝化层；压电层设置在衬底的上方，所述压电层与衬底之间设置有空气腔，底部电极设置在压电层和衬底之间，顶部电极设置在压电层的上方；第一钝化层将顶部电极和压电层完全覆盖，第二钝化层位于第一钝化层的上方并将其完全覆盖。采用空气腔，在衬底和谐振器震荡区域之间形成金属和空气的交界面，有助于将声波限制在震荡堆内，提高了谐振器的机械强度；通过第一钝化层和第二钝化层配合，可以有效地隔离谐振器与外界环境，降低谐振器的温度漂移系数，并可以通过削整第二钝化层厚度灵敏地调整谐振器的谐振频率。

【技术实现步骤摘要】
具有钝化层的薄膜体声波谐振器及制备方法
本专利技术涉及谐振器制作
，具体地，涉及一种具有钝化层的薄膜体声波谐振器及制备方法。
技术介绍
随着5G通信技术的快速发展，薄膜体声波谐振器已经成为最具发展前景的基础器件之一。在声波谐振器的加工和制造过程中，为了减少周围环境对谐振器的影响，提高谐振器的稳定性，往往需要在谐振器中引入钝化层。现有公开号为CN102025340B的中国专利，其公开了一种声波谐振器及其加工方法，声波谐振器包括：具有空气腔的基底、底部钝化层、震荡堆和顶部钝化层。震荡堆上下的两层钝化层用于阻止谐振器与周围环境相互作用。方法包括如下步骤：提供带有牺牲层的基底；在牺牲层上形成底部钝化层并延伸至整个基底；在底部钝化层上形成震荡堆多层结构；在多层结构上表面形成顶部钝化层；以及将牺牲层从基底移除以形成空气腔。专利技术人认为，现有技术中所采用的钝化层仅起到隔离谐振器与外界环境的作用，且保护效果差，存在待改进之处。
技术实现思路
针对现有技术中的缺陷，本专利技术的目的是提供一种具有钝化层的薄膜体声波谐振器及制备方法。根据本专利技术提供的一种具有钝化层的薄膜体声波谐振器,包括衬底、压电层、底部电极、顶部电极、第一钝化层以及第二钝化层；所述压电层设置在衬底的上方，所述压电层与衬底之间设置有空气腔，所述底部电极设置在压电层和衬底之间，所述顶部电极设置在压电层的上方；所述第一钝化层将顶部电极和压电层完全覆盖，所述第二钝化层位于第一钝化层的上方并将其完全覆盖。优选地，所述第一钝化层的材料包括二氧化硅。优选地，所述第二钝化层包括的材料包括氮化铝、氮化硅、砷化镓、掺钪氮化铝、氧化锌等。优选地，所述压电层的材料包括氮化铝、掺钪氮化铝、铌酸锂、氧化锌以及锆钛酸铅等。优选地，所述底部电极和顶部电极二者均为金属电极，所述底部电极接地、所述顶部电极接电信号，或所述底部电极接电信号、所述顶部电极接地。优选地，所述种子层包括氮化铝层。优选地，所述压电层设置有内部连接金属，所述内部连接金属呈凹陷设置，所述内部连接金属的底壁与底部电极接触配合，所述内部连接金属的顶部为第一钝化层，且所述第一钝化层和第二钝化层在内部连接金属的凹陷处均形成有与之配合的凹陷结构。根据本专利技术提供的一种具有钝化层的薄膜体声波谐振器的制备方法，包括如下步骤：S1、将所述衬底进行清洗备用；S2、对所述衬底进行氧化处理，并在所述衬底表面生长一层牺牲层；S3、通过光刻工艺将所述牺牲层加工成特定的形状；S4、之后在所述衬底和牺牲层上生长一层种子层；S5、在所述种子层上形成底部电极；S6、在所述种子层和底部电极上沉积形成压电层；S7、所述压电层上形成顶部电极；S8、在所述压电层的特定位置上开孔，并使所述底部电极裸露出来；S9、在所述压电层的开孔处设置内部连接金属；S10、在所述压电层的上侧生长一层二氧化硅作为第一钝化层；S11、在所述第一钝化层上沉积一层氮化铝作为第二层钝化层；S12、在所述牺牲层的特定位置开孔并对牺牲层进行蚀刻形成空气腔，从而形成最终的谐振器结构。优选地，步骤5或步骤7所述的底部电极或顶部电极的形成方法，包括使用光刻工艺，再结合金属蒸镀或溅射、金属剥离工艺形成所述底部电极或顶部电极。优选地，步骤5或步骤7所述的底部电极或顶部电极的形成方法，包括先进行金属蒸镀或溅射，再进行光刻工艺和干法刻蚀形成所述底部电极或顶部电极。与现有技术相比，本专利技术具有如下的有益效果：1、本专利技术通过采用空气腔，在衬底和谐振器震荡区域之间形成金属和空气的交界面，有助于将声波限制在震荡堆内，且有助于提高谐振器的机械强度；2、本专利技术通过采用由二氧化硅形成的第一钝化层，对谐振器进行了温度补偿，从而有助于提高谐振器的温度稳定性；3、本专利技术通过在二氧化硅形成的第一钝化层外覆盖一层由氮化铝形成的第二钝化层，可以在去除牺牲层材料的氢氟酸刻蚀过程中有效地保护第一钝化层，且由于氮化铝具有厌水性，有助于减少谐振器吸收空气中的水分子；4、本专利技术通过第一钝化层和第二钝化层配合，可以在谐振器削整切边的过程中更加有效地调整谐振器的谐振频率，有助于提高谐振器的灵敏度。附图说明通过阅读参照以下附图对非限制性实施例所作的详细描述，本专利技术的其它特征、目的和优点将会变得更明显：图1为本专利技术主要体现谐振器整体结构的示意图；图2为本专利技术主要体现制备方法步骤1中衬底整体结构的示意图；图3为本专利技术主要体现制备方法步骤2中衬底和牺牲层整体结构的示意图；图4为本专利技术主要体现制备方法步骤3中衬底和牺牲层整体结构的示意图；图5为本专利技术主要体现制备方法步骤4中种子层整体结构的示意图；图6为本专利技术主要体现制备方法步骤5中底部电极整体结构的示意图；图7为本专利技术主要体现制备方法步骤6中压电层整体结构的结构示意图；图8为本专利技术主要体现制备方法步骤7中顶部电极整体结构的示意图；图9为本专利技术主要体现制备方法步骤8中压电层中开设的开孔结构的示意图；图10为本专利技术主要体现制备方法步骤9中内部连接金属整体结构示意图；图11为本专利技术主要体现制备方法步骤10中第一钝化层整体结构的示意图；图12为本专利技术主要体现制备方法步骤11中第二钝化层整体结构的示意图；图13为本专利技术主要体现制备方法步骤12中谐振器加工完成整体结构的示意图。图中所示：具体实施方式下面结合具体实施例对本专利技术进行详细说明。以下实施例将有助于本领域的技术人员进一步理解本专利技术，但不以任何形式限制本专利技术。应当指出的是，对本领域的普通技术人员来说，在不脱离本专利技术构思的前提下，还可以做出若干变化和改进。这些都属于本专利技术的保护范围。如图1所示，根据本专利技术提供的一种具有钝化层的薄膜体声波谐振器，包括衬底1、压电层2、底部电极3、顶部电极4、第一钝化层7以及第二钝化层8。衬底1为高阻硅片，衬底1的厚度在几百微米到上千微米之间。压电层2形成在衬底1的上侧，压电层2的的材料包括但不限于氮化铝、掺钪氮化铝、铌酸锂、氧化锌以及锆钛酸铅，本申请优选使用氮化铝。压电层2与衬底1之间形成有种子层10，且种子层10与衬底1之间配合形成有空气腔6，空气腔6位于衬底1长度方向的中部，且空气腔6的横截面形状为等腰梯形。底部电极3位于压电层2和种子层10之间，底部电极3自衬底1的一侧沿压电层2的走向延伸至空气腔6的上方，且底部电极3接地。顶部电极4位于压电层2的上侧，顶部电极4自衬底1的另一侧沿压电层2的走向延伸至空气腔6的上方，顶部电机4接电信号。因此，底部电极3和顶部电极4在空气腔6的上方形成重合部，且底部电极3与顶部电极4二者呈间隔设置。底部电极3和顶部电极4均为金属电极，包含但不限于铂、铝、钌、钼、金等金属材料。第一钝化层7形成在压电层2的上侧，且第一钝化层7将压电层2和顶部电极4完全覆盖，第一钝化层7为二氧化硅钝化层。第二钝化层8形成在本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种具有钝化层的薄膜体声波谐振器，其特征在于，包括衬底(1)、压电层(2)、底部电极(3)、顶部电极(4)、第一钝化层(7)以及第二钝化层(8)；/n所述压电层(2)设置在衬底(1)的上方，所述压电层(2)与衬底(1)之间设置有空气腔(6)，所述底部电极(3)设置在压电层(2)和衬底(1)之间，所述顶部电极(4)设置在压电层(2)的上方；/n所述第一钝化层(7)将顶部电极(4)和压电层(2)完全覆盖，所述第二钝化层(8)位于第一钝化层(7)的上方并将其完全覆盖。/n

【技术特征摘要】
1.一种具有钝化层的薄膜体声波谐振器，其特征在于，包括衬底(1)、压电层(2)、底部电极(3)、顶部电极(4)、第一钝化层(7)以及第二钝化层(8)；
所述压电层(2)设置在衬底(1)的上方，所述压电层(2)与衬底(1)之间设置有空气腔(6)，所述底部电极(3)设置在压电层(2)和衬底(1)之间，所述顶部电极(4)设置在压电层(2)的上方；
所述第一钝化层(7)将顶部电极(4)和压电层(2)完全覆盖，所述第二钝化层(8)位于第一钝化层(7)的上方并将其完全覆盖。


2.如权利要求1所述的一种具有钝化层的薄膜体声波谐振器，其特征在于，所述第一钝化层(7)的材料包括二氧化硅。


3.如权利要求1所述的一种具有钝化层的薄膜体声波谐振器，其特征在于，所述第二钝化层(8)的材料包括氮化铝、氮化硅、砷化镓、掺钪氮化铝、氧化锌等。


4.如权利要求1所述的一种具有钝化层的薄膜体声波谐振器，其特征在于，所述压电层(2)的材料包括氮化铝、掺钪氮化铝、铌酸锂、氧化锌以及锆钛酸铅等。


5.如权利要求1所述的一种具有钝化层的薄膜体声波谐振器，其特征在于，所述底部电极(3)和顶部电极(4)二者均为金属电极，所述底部电极(3)接地、所述顶部电极(4)接电信号，或所述底部电极(3)接电信号、所述顶部电极(4)接地。


6.如权利要求1所述的一种具有钝化层的薄膜体声波谐振器，其特征在于，所述种子层(10)包括氮化铝层。


7.如权利要求1所述的一种具有钝化层的薄膜体声波谐振器，其特征在于，所述压电层(2)设置有内部连接金属(5)，所述内部连接金属(5)呈凹陷设置，所述内部连接金属(5)的底壁与底部电极(3)接触配合，所述内部连接金属(5)的顶部为第一钝...

【专利技术属性】
技术研发人员：高安明，姜伟，
申请(专利权)人：浙江信唐智芯科技有限公司，
类型：发明
国别省市：浙江;33