薄膜体声波谐振器及其制备方法技术

本申请提供一种薄膜体声波谐振器及其制备方法，涉及谐振器技术领域，包括衬底上形成单晶压电薄膜层,单晶压电薄膜层刻蚀贯通至衬底的第一沟槽,第一沟槽内沉积第一牺牲层；单晶压电薄膜层沉积第二牺牲层和底电极,第二牺牲层用于形成底电极和单晶压电薄膜层之间的底电极空气桥；底电极依次形成第三牺牲层和支撑层,第三牺牲层形成支撑层和底电极之间的空腔；支撑层上形成键合层；键合层上通过晶圆键合层键合晶圆；去除衬底；单晶压电薄膜层上依次形成第四牺牲层和顶电极,第四牺牲层用于形成顶电极和单晶压电薄膜层之间的顶电极空气桥,顶电极空气桥通过第一沟槽和空腔连通；顶电极刻蚀单晶压电薄膜层形成第二沟槽,第二沟槽和底电极空气桥连通。槽和底电极空气桥连通。槽和底电极空气桥连通。

【技术实现步骤摘要】
薄膜体声波谐振器及其制备方法


[0001]本申请涉及谐振器
，具体涉及一种薄膜体声波谐振器及其制备方法。

技术介绍

[0002]薄膜体声波谐振器一般由顶电极、压电层和底电极叠层结构构成，谐振器在工作的过程中会上下振动产生驻波形成谐振，在谐振器的非有效区会有部分声波能量泄露，导致谐振器的Q值降低。为了解决这种问题，一般采用在电极上设计相应的结构来减小横向额声波泄露，在电极上设计反射声波的结构可以最大程度的反射通过电极部分的声波泄露，但是对于存在与压电材料内部的声波泄露，其反射效率会大大降低，不能很好地反射压电材料内部的声波。

技术实现思路

[0003]本申请实施例的目的在于提供一种薄膜体声波谐振器及其制备方法，能够减少谐振器的声波能量泄露，提高谐振器的Q值。
[0004]本申请实施例的一方面，提供了一种薄膜体声波谐振器的制备方法，包括在衬底上形成单晶压电薄膜层,所述单晶压电薄膜层刻蚀贯通至所述衬底的第一沟槽,且所述第一沟槽内沉积第一牺牲层；在所述单晶压电薄膜层沉积第二牺牲层和底电极,所述第二牺牲层用于形成所述底电极和所述单晶压电薄膜层之间的底电极空气桥；在所述底电极依次形成第三牺牲层和支撑层,所述第三牺牲层用于形成所述支撑层和所述底电极之间的空腔；在所述支撑层上形成键合层；在所述键合层上通过晶圆键合层键合晶圆；去除所述衬底,并翻转使所述单晶压电薄膜层朝向上方；在所述单晶压电薄膜层上依次形成第四牺牲层和顶电极,所述第四牺牲层用于形成所述顶电极和所述单晶压电薄膜层之间的顶电极空气桥,且所述顶电极空气桥通过第一沟槽和所述空腔连通；由所述顶电极刻蚀所述单晶压电薄膜层以形成第二沟槽,所述第二沟槽和所述底电极空气桥连通。
[0005]可选地，所述在所述单晶压电薄膜层沉积第二牺牲层和底电极,所述第二牺牲层用于形成所述底电极和所述单晶压电薄膜层之间的底电极空气桥包括:在所述单晶压电薄膜层沉积所述第二牺牲层；在所述单晶压电薄膜层上沉积所述底电极,使所述底电极覆盖所述第二牺牲层。
[0006]可选地，所述在所述底电极依次形成第三牺牲层和支撑层,所述第三牺牲层用于形成所述支撑层和所述底电极之间的空腔包括：在所述底电极上沉积第三牺牲层,所述第三牺牲层覆盖所述第一牺牲层,露出所述第二牺牲层；在所述第三牺牲层上沉积所述支撑层,使所述支撑层全覆盖所述单晶压电薄膜层。
[0007]可选地，所述在所述支撑层上形成键合层之后,在所述键合层上通过晶圆键合层键合晶圆之前,所述方法包括:对所述键合层的表面平坦化，以使所述键合层的表面平整。
[0008]可选地，所述在所述单晶压电薄膜层上依次形成第四牺牲层和顶电极,所述第四牺牲层用于形成所述顶电极和所述单晶压电薄膜层之间的顶电极空气桥,且所述顶电极空
气桥通过第一沟槽和所述空腔连通包括：在所述单晶压电薄膜层上沉积第四牺牲层,使所述第四牺牲层覆盖所述第一牺牲层；在所述单晶压电薄膜层上沉积所述顶电极，以全覆盖所述第四牺牲层和所述单晶压电薄膜层，并将所述顶电极图案化；在所述顶电极刻蚀所述第二沟槽，以使所述第二沟槽和所述第二牺牲层连通；释放所述第一牺牲层、所述第二牺牲层、所述第三牺牲层、所述第四牺牲层，以分别形成所述第一沟槽、所述底电极空气桥、所述空腔、所述顶电极空气桥；其中，在第一方向上，所述底电极空气桥的长度为0.5λ～10λ，所述第一沟槽的长度为0.5λ～10λ，所述顶电极空气桥的长度为0.5λ～10λ，所述第二沟槽的长度为0.5λ～10λ，λ为所述单晶压电薄膜层的声波波长。
[0009]可选地，所述在所述单晶压电薄膜层上沉积第四牺牲层,使所述第四牺牲层覆盖所述第一牺牲层之后，在所述单晶压电薄膜层上沉积所述顶电极，以全覆盖所述第四牺牲层和所述单晶压电薄膜层，并将所述顶电极图案化之前，所述方法包括:在所述单晶压电薄膜层上沉积掩膜版层,以全覆盖所述第四牺牲层和所述单晶压电薄膜层；在所述掩膜版层形成贯通至所述单晶压电薄膜层的引出孔；刻蚀所述引出孔至所述底电极，并去除所述掩膜版层。
[0010]可选地，所述在所述单晶压电薄膜层上沉积掩膜版层,以全覆盖所述第四牺牲层和所述单晶压电薄膜层包括：在所述单晶压电薄膜层上沉积二氧化硅以作为所述掩膜版层。
[0011]本申请实施例的另一方面，提供了一种薄膜体声波谐振器，采用上述的薄膜体声波谐振器的制备方法制备，包括依次层叠设置的晶圆层、晶圆键合层、支撑层、底电极、单晶压电薄膜层和顶电极；所述支撑层和所述底电极之间设置有空腔，所述顶电极和所述单晶压电薄膜层之间设置有顶电极空气桥，所述顶电极空气桥和所述空腔之间通过设置在所述单晶压电薄膜层的第一沟槽连通；所述单晶压电薄膜层和所述底电极之间设置有底电极空气桥，所述顶电极设置有贯通至所述底电极空气桥的第二沟槽。
[0012]可选地，所述顶电极设置有贯通至所述底电极的引出孔。
[0013]可选地，所述单晶压电薄膜层的材料为氮化铝。
[0014]本申请实施例提供的薄膜体声波谐振器及其制备方法，包括在衬底上形成单晶压电薄膜层,单晶压电薄膜层刻蚀贯通至衬底的第一沟槽,且第一沟槽内沉积第一牺牲层；在单晶压电薄膜层沉积第二牺牲层和底电极,第二牺牲层用于形成底电极和单晶压电薄膜层之间的底电极空气桥；在底电极依次形成第三牺牲层和支撑层,第三牺牲层用于形成支撑层和底电极之间的空腔；在支撑层上形成键合层；在键合层上通过晶圆键合层键合晶圆；去除衬底,并翻转使单晶压电薄膜层朝向上方；在单晶压电薄膜层上依次形成第四牺牲层和顶电极,第四牺牲层用于形成顶电极和单晶压电薄膜层之间的顶电极空气桥,且顶电极空气桥通过第一沟槽和空腔连通；由顶电极刻蚀单晶压电薄膜层以形成第二沟槽,第二沟槽和底电极空气桥连通。通过底电极和底电极空气桥反射了通过底电极处的声波泄露，利用本申请的制备方法在制备空气桥的同时形成了沟槽结构，空气桥和沟槽结构处于对应的连接关系，底电极空气桥和第二沟槽对应连通，第一沟槽和顶电极空气桥对应连通；同时减少了单晶压电薄膜层的声波能量泄露，提高了谐振器的Q值。利用沟槽结构释放空气桥处的牺牲层，同时形成释放槽(沟槽)和空气桥两种可以提高Q值的结构，使得本申请制备的薄膜体声波谐振器提高Q值的效果双倍呈现。
附图说明
[0015]为了更清楚地说明本申请实施例的技术方案，下面将对本申请实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本申请的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。
[0016]图1是本实施例提供的薄膜体声波谐振器的制备方法流程图；
[0017]图2是本实施例提供的薄膜体声波谐振器结构示意图；
[0018]图3～图19是本实施例提供的薄膜体声波谐振器的制备方法过程示意图。
[0019]图标：1
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衬底；2
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单晶压电薄膜层；3
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第一沟槽；4
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第一牺牲本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种薄膜体声波谐振器的制备方法，其特征在于，包括：在衬底上形成单晶压电薄膜层,所述单晶压电薄膜层刻蚀贯通至所述衬底的第一沟槽,且所述第一沟槽内沉积第一牺牲层；在所述单晶压电薄膜层沉积第二牺牲层和底电极,所述第二牺牲层用于形成所述底电极和所述单晶压电薄膜层之间的底电极空气桥；在所述底电极依次形成第三牺牲层和支撑层,所述第三牺牲层用于形成所述支撑层和所述底电极之间的空腔；在所述支撑层上形成键合层；在所述键合层上通过晶圆键合层键合晶圆；去除所述衬底,并翻转使所述单晶压电薄膜层朝向上方；在所述单晶压电薄膜层上依次形成第四牺牲层和顶电极,所述第四牺牲层用于形成所述顶电极和所述单晶压电薄膜层之间的顶电极空气桥,且所述顶电极空气桥通过第一沟槽和所述空腔连通；由所述顶电极刻蚀所述单晶压电薄膜层以形成第二沟槽,所述第二沟槽和所述底电极空气桥连通。2.根据权利要求1所述的薄膜体声波谐振器的制备方法，其特征在于，所述在所述单晶压电薄膜层沉积第二牺牲层和底电极,所述第二牺牲层用于形成所述底电极和所述单晶压电薄膜层之间的底电极空气桥包括:在所述单晶压电薄膜层沉积所述第二牺牲层；在所述单晶压电薄膜层上沉积所述底电极,使所述底电极覆盖所述第二牺牲层。3.根据权利要求2所述的薄膜体声波谐振器的制备方法，其特征在于，所述在所述底电极依次形成第三牺牲层和支撑层,所述第三牺牲层用于形成所述支撑层和所述底电极之间的空腔包括：在所述底电极上沉积第三牺牲层,所述第三牺牲层覆盖所述第一牺牲层,露出所述第二牺牲层；在所述第三牺牲层上沉积所述支撑层,使所述支撑层全覆盖所述单晶压电薄膜层。4.根据权利要求3所述的薄膜体声波谐振器的制备方法，其特征在于，所述在所述支撑层上形成键合层之后,在所述键合层上通过晶圆键合层键合晶圆之前,所述方法包括:对所述键合层的表面平坦化，以使所述键合层的表面平整。5.根据权利要求1所述的薄膜体声波谐振器的制备方法，其特征在于，所述在所述单晶压电薄膜层上依次形成第四牺牲层和顶电极,所述第四牺牲层用于形成所述顶电极和所述单晶压电薄膜层之间的顶电极空气桥,且所述顶电极空气桥通过第一沟槽和所述空腔连通包括：在所述单晶压电薄膜层上沉积第四牺牲层,使所述第四牺牲层...

【专利技术属性】
技术研发人员：曲远航，孙成亮，孙博文，蔡耀，邹杨，高超，罗天成，王雅馨，
申请(专利权)人：武汉敏声新技术有限公司，
类型：发明
国别省市：