本发明专利技术提供了一种体声波谐振器装置及其制造方法，属于半导体及微电子技术领域，包括上电极、压电层、下电极、空气腔、第一支撑层、第二支撑层、硅衬底盖、保护层、金属球、基板、第一金属孔以及第二金属孔；下电极、第一支撑层、第二支撑层以及硅衬底盖合围的区域为下电极一侧的反射空气腔，相比采用释放孔来刻蚀牺牲层形成反射空气腔的方式的优点在于，可以解决在刻蚀空腔过程中出现的刻蚀过度或不足导致的谐振器Q值降低或异常的问题；同时，本发明专利技术基于上述结构在上电极保护层上通过金属球直接与具有电气特性基板相连，保护层、金属球和基板三者合围的区域为谐振器上方反射空气腔，相比现有技术，省去了保护帽，解决了成本过高的问题。题。题。
【技术实现步骤摘要】
一种体声波谐振器装置及其制造方法
[0001]本专利技术属于半导体及微电子
，尤其涉及一种体声波谐振器装置及其制造方法。
技术介绍
[0002]体声波谐振器的典型结构为三明治结构，中间为压电层，压电层上下两侧均为电极层，三明治上下两侧均需要反射空气腔将声波限制在三明治内，从而提升谐振器Q值，而下侧空气腔制作过程是先将空气腔填充牺牲层，再通过释放孔将牺牲层蚀刻掉，从而形成空气腔，这种方法时常出现空气腔刻蚀不干净，或过度刻蚀，且刻蚀的界面不平整，导致Q值降低或性能异常，最终导致良率降低，成本增加。现有技术除了采用蚀刻的办法形成下侧空气腔导致成本增加外，上电极上也经常采用键合一层硅来保护芯片表面，这也会增加成本。本专利技术采用新的反射空气腔制造方法以及新的保护芯片表面的方法，从而提升Q值降低成本。
技术实现思路
[0003]针对现有技术中的上述不足，本专利技术提供的一种体声波谐振器装置及其制造方法，解决了体声波谐振器Q值低和成本过高的问题。
[0004]为了达到以上目的，本专利技术采用的技术方案为：
[0005]本方案提供了一种体声波谐振器装置，包括上电极、压电层、下电极、空气腔、第一支撑层、第二支撑层、硅衬底盖、保护层、金属球、基板、第一金属孔以及第二金属孔；
[0006]所述上电极上沉积压电层，所述压电层上沉积下电极，所述下电极上依次沉积第一支撑层和第二支撑层，所述硅衬底盖盖于第二支撑层上形成空气腔，所述上电极上沉积保护层，所述保护层通过金属球与基板连接，且部分金属球通过贯穿第一金属孔与下电极连接，部分金属球通过贯穿第二金属孔与上电极连接，所述下电极上设置了凹凸台；
[0007]所述下电极、第一支撑层、第二支撑层以及硅衬底盖合围的区域为下电极一侧的反射空气腔；所述保护层、金属球和基板合围的区域为谐振器上方的反射空气腔。
[0008]本专利技术的有益效果是：本专利技术基于上述结构，在下电极一侧反射空气腔的形成方式为：在下电极上沉积第一支撑层和第二支撑层，再将平整的硅衬底盖在第二支撑层上，下电极、第一支撑层、第二支撑层和硅衬底三者合围的区域为下电极一侧反射空气腔，这种形成方式相比采用释放孔来刻蚀牺牲层形成反射空气腔的方式的优点在于，可以解决在刻蚀空腔过程中出现的刻蚀过度或不足导致的谐振器Q值降低或异常的问题；同时，本专利技术基于上述结构在上电极保护层上通过金属球直接与具有电气特性基板相连，保护层、金属球和基板三者合围的区域为上方反射空气腔，相比现有技术，省去了保护帽，解决了成本过高的问题。
[0009]进一步地，所述下电极在谐振器的外围一圈设置有凸台，所述凸台的厚度为500
‑
2500um，所述凸台的宽度为0
‑
10um；所述下电极在谐振器紧邻凸台的内圈设置有凹槽，所述
凹槽的深度为20
‑
300um，所述凹槽的宽度为0
‑
10um。
[0010]上述进一步方案的有益效果是：本专利技术通过设置凹凸台，为将声波束缚在谐振器的纵向方向上，减小横向波，从而提升谐振器的Q值。
[0011]再进一步地，所述上电极、下电极、金属球、第一金属孔以及第二金属孔均采用的材料为金属钼、铜、钨、金、钌和/或锡中至少一种，所述压电层采用的材料为AlN、ScAlN、ZnO和/或PZT中至少一种，所述第一支撑层为SiN材料，所述第二支撑层为SiO2材料，所述保护层为ALN或SiN材料，所述基板为多层树脂载板或陶瓷载板。
[0012]本专利技术还提供了一种体声波谐振器装置的制造方法，所述制造方法包括：
[0013]S1、准备临时硅衬底，并在临时硅衬底上沉积种子层；
[0014]S2、在种子层上沉积上电极；
[0015]S3、在上电极上沉积压电层；
[0016]S4、在压电层上沉积下电极；
[0017]S5、在下电极上沉积第一支撑层；
[0018]S6、在下电极上沉积第二支撑层；
[0019]S7、将第一支撑层与第二支撑层进行刻蚀；
[0020]S8、将下电极刻蚀出谐振器厚度；
[0021]S9、将下电极刻蚀出凹槽；
[0022]S10、继续刻蚀下电极，分开不同的谐振器；
[0023]S11、在第二支撑层上键合硅衬底盖，形成空气腔；
[0024]S12、将步骤S11制作成的结构上下翻转，将硅衬底盖及种子层刻蚀掉，露出上电极；
[0025]S13、将上电极刻蚀出所需图形；
[0026]S14、在上电极上沉积保护层；
[0027]S15、刻蚀第一金属孔和第二金属孔，且第一金属孔与上电极连接，所述第一金属孔与下电极连接；
[0028]S16、在刻蚀的孔中填充导电材料，并在保护层表面沉积pad；
[0029]S17、在pad植金属球，并与基板键合，形成体声波谐振器。
[0030]本专利技术的有益效果：本专利技术是在临时硅衬底上依次沉积种子层、上电极、压电层、下电极以及两层支撑层，将多余的支撑层刻蚀掉，再刻蚀下电极层，再在支撑层上加硅盖，形成底部空气反射腔；再将临时硅衬底及种子层刻蚀掉，露出上电极后再进行刻蚀，再沉积保护层，然后继续刻蚀连接孔，将孔填充金属材料后植球，最终与基板再进行键合，本专利技术不采用释放孔及保护帽，采用新的反射空气腔制造方法以及新的保护芯片表面的方法，以提升Q值和降低成本。
附图说明
[0031]图1为现有技术中的体声波谐振器俯视图。
[0032]图2为现有技术中体声波谐振器的侧示图。
[0033]图3为图2中虚线部分的局部放大图。
[0034]图4为本专利技术的体声波谐振器侧视框图。
[0035]图5为图4中虚线部分的局部放大图。
[0036]图6为本专利技术的方法流程图。
[0037]图7为本实施例中硅衬底示意图。
[0038]图8为本实施例中硅衬底上沉积种子层示意图。
[0039]图9为本实施例中种子层上沉积上电极示意图。
[0040]图10为本实施例中上电极上沉积压电层示意图。
[0041]图11为本实施例中压电层上沉积下电极示意图。
[0042]图12为本实施例中下电极沉积第二支撑层示意图。
[0043]图13为本实施例中下电极沉积第一支撑层示意图。
[0044]图14为本实施例中第一支撑层与第二支撑层进行刻蚀的示意图。
[0045]图15为本实施例中在下电极刻蚀出所谐振器厚度的示意图。
[0046]图16为本实施例中在下电极刻蚀出凹槽的示意图。
[0047]图17为本实施例中刻蚀下电极分开不同的谐振器的示意图。
[0048]图18为本实施例中形成的空气腔示意图。
[0049]图19为本实施例中露出上极电示意图。
[0050]图20为本实施例上电极刻蚀出所需图形的示意图。
[0051]图21为本实施例中在上电极上沉积保护层示意图。...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种体声波谐振器装置，其特征在于，包括上电极(1)、压电层(2)、下电极(3)、空气腔(4)、第一支撑层(5)、第二支撑层(6)、硅衬底盖(7)、保护层(8)、金属球(9)、基板(10)、第一金属孔(11)以及第二金属孔(12)；所述上电极(1)上沉积压电层(2)，所述压电层(2)上沉积下电极(3)，所述下电极(3)上依次沉积第一支撑层(5)和第二支撑层(6)，所述硅衬底盖(7)盖于第二支撑层(6)上形成空气腔(4)，所述上电极(1)上沉积保护层(8)，所述保护层(8)通过金属球(9)与基板(10)连接，且部分金属球(9)通过贯穿第一金属孔(11)与下电极(3)连接，部分金属球(9)通过贯穿第二金属孔(12)与上电极(1)连接，所述下电极(3)上设置了凹凸台；所述下电极(3)、第一支撑层(5)、第二支撑层(6)以及硅衬底盖(7)合围的区域为下电极(3)一侧的反射空气腔；所述保护层(8)、金属球(9)和基板(10)合围的区域为谐振器上方的反射空气腔。2.根据权利要求1所述的体声波谐振器装置，其特征在于，所述下电极(3)在谐振器的外围一圈设置有凸台，所述凸台的厚度为500
‑
2500um，所述凸台的宽度为0
‑
10um；所述下电极(3)在谐振器紧邻凸台的内圈设置有凹槽，所述凹槽的深度为20
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300um，所述凹槽的宽度为0
‑
10um。3.根据权利要求1所述的体声波谐振器装置，其特征在于，所述上电极(1)、下电极(3)、金属球(9)、第一金属孔(11)以及第二金属孔(12)...
【专利技术属性】
技术研发人员：请求不公布姓名，雷强，董元旦，马增红，
申请(专利权)人：成都频岢微电子有限公司，
类型：发明
国别省市：
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