一种高Q值单晶薄膜体声波谐振器的制备方法技术

本发明专利技术公开了一种高Q值单晶薄膜体声波谐振器的制备方法，具体如下：衬底上依次沉积剥离层、压电层和下电极，下电极上沉积一个或两个环形结构以及钝化层，环形结构表面沉积钝化层；下电极表面淀积包裹钝化层和环形结构的牺牲层，压电层上沉积包裹牺牲层和下电极的保护层，压电层上淀积包裹保护层的待键合层二；将基底上的待键合层一与待键合层二键合，去除衬底，压电层上沉积上电极，上电极上沉积钝化层三，将上电极以外的压电层减薄；在压电层上形成通孔，通孔的底部开口于牺牲层表面，利用通孔去除牺牲层，从而在钝化层和保护层之间形成空腔。本发明专利技术的两个环形结构、三个钝化层和压电层边缘区减减薄，大大提升谐振器的Q值。大大提升谐振器的Q值。大大提升谐振器的Q值。

【技术实现步骤摘要】
一种高Q值单晶薄膜体声波谐振器的制备方法


[0001]本专利技术涉及薄膜体声波谐振器，具体涉及一种高Q值单晶薄膜体声波谐振器的制备方法。

技术介绍

[0002]随着无线移动通讯技术的快速发展，体声波器件应用领域越来越广泛。而具有插入损耗低、频带宽、品质因子高等优点的薄膜体声波谐振器逐渐占领市场。目前薄膜体声波谐振器使用的压电薄膜材料大多采用磁控溅射技术制备的多晶氮化物薄膜，薄膜质量较差，缺陷密度较高，无法满足未来移动通讯技术更低的插入损耗、更高的带宽等要求。单晶压电薄膜体声波谐振器不仅具有较高的频率，且部分性能优于传统压电薄膜材料的薄膜体声波谐振器，近年来得到学术界和产业界的高度关注。但为适应未来更高的移动通讯技术要求，突破现有局限制备出具有更高频率和Q值的单晶压电薄膜体声波谐振器仍是人们不断追求的目标。

技术实现思路

[0003]本专利技术的目的是针对现有技术的不足，提供一种高Q值单晶薄膜体声波谐振器的制备方法。
[0004]本专利技术一种高Q值单晶薄膜体声波谐振器的制备方法，具体步骤如下：
[0005]S1：对衬底和基底均进行超声水洗；在衬底的一侧表面沉积剥离层，然后在剥离层上沉积压电层；在基底的一侧表面淀积待键合层一。
[0006]S2：在压电层表面沉积金属并图形化，形成下电极；在下电极表面沉积金属并图形化，形成下环形结构一；或形成下环形结构一和下环形结构二，下环形结构二置于下环形结构一内，且两者间距设置。
[0007]S3：在下电极表面沉积钝化层一；只有下环形结构一时，在下环形结构一表面沉积钝化层二；有下环形结构一和下环形结构二时，在下环形结构一和下环形结构二表面沉积钝化层二；然后，在下电极表面通过淀积和图形化，只有下环形结构一时，形成包裹钝化层二和下环形结构一的牺牲层，有下环形结构一和下环形结构二时，形成包裹钝化层二、下环形结构一和下环形结构二的牺牲层；然后，在压电层表面沉积包裹牺牲层和下电极的保护层；最后，在压电层表面淀积包裹保护层的待键合层二，并对待键合层二表面进行平整化。
[0008]S4：将基底上的待键合层一与待键合层二通过键合工艺连接；然后，去除衬底，并对压电层表面进行平整化。
[0009]S5：在压电层表面沉积金属并图形化，形成上电极；然后，在上电极表面沉积钝化层三。
[0010]S6：采用等离子刻蚀或湿法腐蚀工艺将上电极以外的压电层减薄。
[0011]S7：采用等离子刻蚀或湿法腐蚀工艺在压电层上形成通孔，通孔贯穿下电极和钝化层一，底部开口于牺牲层表面；然后，通过湿法腐蚀工艺或干法腐蚀工艺利用通孔去除牺
牲层，从而在钝化层一和保护层之间形成空腔。
[0012]优选地，步骤S5和步骤S6之间还有如下步骤：在钝化层三表面沉积金属并图形化，形成上环形结构。
[0013]优选地，所述压电层的材料为单晶氮化铝、多晶氮化铝、氧化锌、单晶钽酸锂、锆钛酸铅、铌酸锂中的一种或多种按任意配比组合，厚度为10nm
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4000nm。
[0014]优选地，所述待键合层一和待键合层二的材料均为氧化硅、硅中的一种或两种按任意配比组合，厚度均为0.1
‑
10μm。
[0015]优选地，所述下电极的厚度为50nm
‑
500nm，横向宽度为30
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600μm。
[0016]优选地，所述下电极、下环形结构一、下环形结构二和上电极的材料相同，均为铜、铝、银、钛、钨、金、镍、钼中的一种或多种按任意配比组合。
[0017]优选地，所述下环形结构一和下环形结构二的厚度均为20nm
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300nm，横向宽度均大于0μm且小于10μm。
[0018]优选地，所述上环形结构的材料为铜、铝、银、钛、钨、金、镍、钼中的一种或多种按任意配比组合。
[0019]优选地，所述通孔的直径在5um
‑
50um范围内取值。
[0020]本专利技术具有的有益效果：
[0021]本专利技术在谐振器的下电极上设置下环形结构一和下环形结构二，在下电极上设置钝化层一，在下环形结构一和下环形结构二上设置钝化层二，在上电极上设置钝化层三，将压电层边缘区减薄，优化了谐振器的主谐振声波的泄露问题，将声波能量限制在谐振器中，减少泄露，提升谐振器的Q值。
附图说明
[0022]图1本专利技术在衬底上制备剥离层并在剥离层上制备压电层的剖面图。
[0023]图2是在基底上制备待键合层一的剖面图。
[0024]图3是在图1结构上制备下电极的剖面图。
[0025]图4是在图3结构上制备下环形结构一和下环形结构二的剖面图。
[0026]图5是在图4结构上制备钝化层一和钝化层二的剖面图。
[0027]图6是在图5结构上制备牺牲层的剖面图。
[0028]图7是在图6结构上制备保护层的剖面图。
[0029]图8是在图7结构上制备待键合层二并进行化学机械研磨处理的剖面图。
[0030]图9是图2结构与图8结构经键合成型的剖面图。
[0031]图10是在图9结构上去除剥离层和衬底的剖面图。
[0032]图11是在图10结构上制备上电极并在上电极上制备钝化层三的剖面图。
[0033]图12是在图11结构上减薄压电层边缘的剖面图。
[0034]图13是在图12结构上制备通孔的剖面图。
[0035]图14是本专利技术采用具体的一组结构尺寸但压电层未减薄时是否采用下环形结构一和下环形结构二的谐振器阻抗曲线图。
[0036]图15是本专利技术采用具体的一组结构尺寸但压电层未减薄时是否采用下环形结构一和下环形结构二的谐振器相位曲线图。
[0037]图16是本专利技术采用具体的一组结构尺寸时压电层未减薄且不采用下环形结构一和下环形结构二、压电层未减薄但采用下环形结构一和下环形结构二以及压电层减薄且采用下环形结构一和下环形结构二的谐振器工作在串联谐振频率点的位移对比图。
[0038]图17是本专利技术实施例2的谐振器结构剖面图。
[0039]图18是本专利技术实施例3的谐振器结构剖面图。
[0040]图19是本专利技术实施例4的谐振器结构剖面图。
具体实施方式
[0041]下面结合附图对本专利技术作进一步说明。
[0042]实施例1：
[0043]一种高Q值单晶薄膜体声波谐振器的制备方法，具体步骤如下：
[0044](1)对衬底100和基底108均使用丙酮和异丙醇进行超声水洗；衬底和基底的材料为玻璃、硅、碳化硅、氮化硅或陶瓷中的一种或多种按任意配比组合。
[0045](2)如图1所示，在衬底100的一侧表面用金属有机化合物化学气相沉淀工艺(MOCVD)沉积剥离层114；剥离层114的材料为GaN；然后在剥离层114上制备(可以采用金属有机化合物化学气相沉淀工艺沉积)压电层101，厚度为10nm
‑
4000nm。本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种高Q值单晶薄膜体声波谐振器的制备方法，其特征在于：具体步骤如下：S1：对衬底和基底均进行超声水洗；在衬底的一侧表面沉积剥离层，然后在剥离层上沉积压电层；在基底的一侧表面淀积待键合层一；S2：在压电层表面沉积金属并图形化，形成下电极；在下电极表面沉积金属并图形化，形成下环形结构一；或形成下环形结构一和下环形结构二，下环形结构二置于下环形结构一内，且两者间距设置；S3：在下电极表面沉积钝化层一；只有下环形结构一时，在下环形结构一表面沉积钝化层二；有下环形结构一和下环形结构二时，在下环形结构一和下环形结构二表面沉积钝化层二；然后，在下电极表面通过淀积和图形化，只有下环形结构一时，形成包裹钝化层二和下环形结构一的牺牲层，有下环形结构一和下环形结构二时，形成包裹钝化层二、下环形结构一和下环形结构二的牺牲层；然后，在压电层表面沉积包裹牺牲层和下电极的保护层；最后，在压电层表面淀积包裹保护层的待键合层二，并对待键合层二表面进行平整化；S4：将基底上的待键合层一与待键合层二通过键合工艺连接；然后，去除衬底，并对压电层表面进行平整化；S5：在压电层表面沉积金属并图形化，形成上电极；然后，在上电极表面沉积钝化层三；S6：采用等离子刻蚀或湿法腐蚀工艺将上电极以外的压电层减薄；S7：采用等离子刻蚀或湿法腐蚀工艺在压电层上形成通孔，通孔贯穿下电极和钝化层一，底部开口于牺牲层表面；然后，通过湿法腐蚀工艺或干法腐蚀工艺利用通孔去除牺牲层，从而在钝化层一和保护层之间形成空腔。2.根据权利要求1所述一种高Q值单晶薄膜体声波谐振器的制备方法，其特征在于：步骤S5和步骤S6之间还有如下步骤：在钝化层三表面沉积金属并图形...

【专利技术属性】
技术研发人员：轩伟鹏，张标，石林豪，董树荣，金浩，骆季奎，李文钧，孙玲玲，
申请(专利权)人：杭州电子科技大学，
类型：发明
国别省市：