CN104104357B - 谐振器以及谐振器的加工方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种谐振器以及一种谐振器的加工方法，该谐振器的加工方法包括：提供一谐振器，其中，谐振器包括压电层和多个电极层；根据谐振器的预期疏水性要求，通过有机化合物对谐振器进行化学修饰，使谐振器表面形成疏水性有机薄膜。本发明通过对谐振器进行化学修饰的方式，能够以简单又省时省力的方式在谐振器表面形成疏水性有机薄膜，并通过形成的疏水性有机薄膜来提高谐振器在高温高湿环境中的可靠性，由此避免了常规操作工艺中所存在的操作难度大、复杂度高的问题，并能够使非专业人员轻松的完成对谐振器的加工；此外，本发明通过对谐振器表面进行等离子处理，使疏水性有机薄膜在谐振器表面得到了选择性的沉积，避免了加工后的谐振器对键合线连接的影响。

Description

谐振器以及谐振器的加工方法

技术领域

本发明涉及半导体领域，具体来说，涉及一种谐振器，以及一种谐振器的加工方法。

背景技术

随着半导体产业的快速发展，人们对集成电路芯片的要求也越来越高，例如器件在高温、高湿环境下的可靠性，以谐振器为例，在传统的器件生产过程中，通常会在加工完的器件表面再形成一层氮化铝钝化层，但是，该氮化铝钝化层仅仅可以实现器件的电学绝缘，也就是说，当器件处于高温、高湿的环境中时，包含氮化铝钝化层的谐振器仍然很容易失效。

因此，为了避免谐振器在高温、高湿环境下发生失效的情况，在现有技术中，通常会采用常规的半导体工艺方法，即物理气相沉积、光刻、刻蚀以及剥离等方法，将特氟伦等疏水性材料物理性的沉积在器件表面，以此来避免谐振器在高温、高湿的环境下的失效。

但是，现有技术中采用的上述方法是一种物理性的方法，即采用物理方式将疏水性材料直接沉积在器件表面，因此，其是存在着疏水层在器件表面沉积的可靠性差的问题，而且，由于在现有技术中，其是通过物理气相沉积、光刻、刻蚀以及剥离等方法来实现疏水材料在器件上的沉积，因此，上述传统的半导体工艺方法是存在着操作复杂度高、难度大，而且操作过程耗时费力的问题。

针对相关技术中的谐振器加工方法，所存在的操作复杂度高、难度大，以及操作过程耗时费力的问题，目前尚未提出有效的解决方案。

发明内容

针对相关技术中的谐振器加工方法，所存在的操作复杂度高、难度大，以及操作过程耗时费力的问题，本发明提出一种谐振器以及一种谐振器的加工方法，能够以简单又省时省力的方式在谐振器表面形成疏水性有机薄膜，并通过形成的疏水性有机薄膜来提高谐振器在高温高湿环境中的可靠性，由此避免了常规操作工艺中所存在的操作难度大、复杂度高的问题，并能够使非专业人员轻松的完成对谐振器的加工。

本发明的技术方案是这样实现的：

根据本发明的一个方面，提供了一种谐振器的加工方法。

该加工方法包括：

提供一谐振器，其中，谐振器包括压电层和多个电极层；

根据谐振器的预期疏水性要求，通过有机化合物对谐振器进行化学修饰，使谐振器表面形成疏水性有机薄膜。

其中，在通过有机化合物对谐振器进行化学修饰时，可通过有机化合物与谐振器的表面发生反应，实现对谐振器的化学修饰。

其中，有机化合物与谐振器的表面发生的反应可以是十八烷基硫醇与薄膜体声波谐振表面的金发生化学反应，也可以是十八烷基三氯硅烷与谐振器表面的化学官能团发生化学反应，还可以是1H,1H,2H,2H-全氟癸基三氯硅烷与谐振器表面的化学官能团发生化学反应。

此外，化学修饰的方式可包括以下至少之一：

化学气相沉积；湿法化学的方式。

另外，通过有机化合物对谐振器进行化学修饰，使谐振器表面形成疏水性有机薄膜时，可在真空的环境下，通过有机化合物对谐振器进行化学修饰，使谐振器表面形成疏水性有机薄膜。

此外，在通过有机化合物对谐振器进行化学修饰，使谐振器表面形成疏水性有机薄膜时，可通过有机氟化物对谐振器进行化学氟化修饰，使谐振器表面形成疏水性有机薄膜。

其中，在通过有机氟化物对谐振器进行化学氟化修饰时，可通过有机氟化物与谐振器的表面发生反应，实现对谐振器的化学氟化修饰。

其中，化学氟化修饰的方式可包括以下至少之一：

化学气相沉积；湿法化学的方式。

另外，在谐振器表面形成疏水性有机薄膜之前，该加工方法进一步包括：

对谐振器进行处理，使谐振器的表面形成化学官能团；

并且，与之相应的，在谐振器表面形成疏水性有机薄膜时，则是在已形成化学官能团的谐振器的表面形成疏水性有机薄膜，其中，化学官能团用于形成疏水性有机薄膜。

其中，在对谐振器进行处理时，其处理方式包括以下至少之一：

等离子处理；

官能团修饰。

其中，官能团修饰的方式包括以下至少之一：

化学气相沉积；湿法化学的方式。

此外，在谐振器表面形成疏水性有机薄膜后，该加工方法进一步包括：

通过测量谐振器的表面与纯水的接触角，可判断在表面已形成疏水性有机薄膜的谐振器的疏水性。

根据本发明的另一方面，提供了一种谐振器。

该谐振器包括：

压电层；

多个电极层；

一表面，压电层和多个电极层均位于表面的下方；

疏水性有机薄膜，位于表面的上方，其中，疏水性有机薄膜用于对谐振器进行疏水钝化。

其中，谐振器的类型包括：薄膜体声波谐振器、声表面波谐振器、轮廓模式谐振器。

此外，压电层的组成材料可选自包括以下材料的组：氧化锌、氮化铝。

并且，该谐振器进一步包括：

界定空腔的衬底；

种子层，安置在衬底上方，并且种子层的至少一部分安置在衬底中的空腔上方；

并且，第一电极安置在种子层上方。

其中，衬底为硅衬底。

并且，种子层的组成材料选自包括以下材料的组：氮化铝材料。

此外，该谐振器进一步包括：

钝化层，用于实现谐振器的电学绝缘，并防止谐振器被氧化；

金薄膜，用于实现谐振器与外围印制电路板(PCB)金线的键合；

其中，钝化层和金薄膜均位于第一电极、压电层和第二电极以外，并且，疏水性有机薄膜形成于钝化层的外表面。

其中，钝化层的组成材料选自包括以下材料的组：氮化铝材料、硅材料、二氧化硅材料、石英材料。

本发明通过对谐振器进行化学修饰的方式，能够以简单又省时省力的方式在谐振器表面形成疏水性有机薄膜，并通过形成的疏水性有机薄膜来提高谐振器在高温高湿环境中的可靠性，由此避免了常规操作工艺中所存在的操作难度大、复杂度高的问题，并能够使非专业人员轻松的完成对谐振器的加工。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，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的附图。

图1是根据本发明实施例的谐振器的加工方法的流程图；

图2根据本发明一具体实施例的一种薄膜体声波谐振器的剖视图；

图3根据本发明一具体实施例的谐振器的氟化流程图；

图4根据本发明一具体实施例的谐振器在真空干燥器中进行氟化的状态剖视图；

图5根据本发明一具体实施例的在薄膜体声波谐振器表面进行选择性氟化修饰后的剖视图，也是根据本发明实施例的谐振器剖视图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

根据本发明的实施例，提供了一种谐振器的加工方法。

如图1所示，根据本发明实施例的加工方法包括：

步骤S101，提供一谐振器，其中，谐振器包括压电层和多个电极层；

步骤S103，根据谐振器的预期疏水性要求，通过有机化合物对谐振器进行化学修饰，使谐振器表面形成疏水性有机薄膜。

通过本发明的上述方案，能够以简单又省时省力的方式在谐振器表面形成疏水性有机薄膜，并通过形成的疏水性有机薄膜来提高谐振器在高温高湿环境中的可靠性，由此避免了常规操作工艺中所存在的操作难度大、复杂度高的问题，并能够使非专业人员轻松的完成对谐振器的加工。

在一个实施例中，在通过有机化合物对谐振器进行化学修饰时，可通过有机化合物与谐振器的表面发生反应，实现对谐振器的化学修饰。

其中，在一个实施例中，有机化合物与谐振器的表面发生的反应可以是十八烷基硫醇与谐振器表面的金发生化学反应，也可以是十八烷基三氯硅烷与谐振器表面的化学官能团发生化学反应，还可以是1H,1H,2H,2H-全氟癸基三氯硅烷与谐振器表面的化学官能团发生化学反应。

但是应当注意是，在实际应用中，在通过有机化合物实现对谐振器的化学修饰时，也可以是未列举的其他的有机物，其只要能够和谐振器的表面进行反应，从而实现对谐振器的化学修饰，使谐振器表面形成疏水性有机薄膜即可，本发明对此并不做限定。

其中，在一个实施例中，化学修饰的方式可以是化学气相沉积，也可以是湿法化学的方式，还可以是二者的组合，当然也可以是其他的未列举的化学修饰的方式，本发明对此并不做限定。

在一个实施例中，可在真空的环境下，通过有机化合物对谐振器进行化学修饰，使谐振器表面形成疏水性有机薄膜时。

其中，在一个实施例中，在通过有机化合物对谐振器进行化学修饰，使谐振器表面形成疏水性有机薄膜时，也可通过有机氟化物对谐振器进行化学氟化修饰，使谐振器表面形成疏水性有机薄膜。

其中，在一个实施例中，在通过有机氟化物对谐振器进行化学氟化修饰时，可通过有机氟化物与谐振器的表面发生反应，实现对谐振器的化学氟化修饰。

其中，化学氟化修饰的方式可以是化学气相沉积，也可以是湿法化学的方式，还可以是二者的组合，当然也可以是其他的未列举的化学氟化修饰的方式，本发明对此并不做限定。

此外，在另一个实施例中，在谐振器表面形成疏水性有机薄膜之前，还可对谐振器进行处理，使谐振器的表面形成化学官能团；并且，与之相应的，在谐振器表面形成疏水性有机薄膜时，则是在已形成化学官能团的谐振器的表面形成疏水性有机薄膜，其中，化学官能团用于形成疏水性有机薄膜。

其中，在一个实施例中，在对谐振器进行处理时，处理方式可以是等离子处理，也可以是官能团修饰，当然也可以是其他的未列举的能够使谐振器表面形成官能团的处理方式，本发明对此并不做限定。

在一个实施例中，官能团修饰的方式可以是化学气相沉积，也可以是湿法化学的方式，还可以是二者的组合，当然也可以是其他的未列举的官能团修饰的方式，本发明对此并不做限定。

此外，在另一个实施例中，在谐振器表面形成疏水性有机薄膜后，还可以通过测量谐振器的表面与纯水的接触角，来判断在表面已形成疏水性有机薄膜的谐振器的疏水性。

在半导体产业中，为了提高器件的电学性能，在完成工艺流程之后，通常会在芯片表面再形成一层电学绝缘层。然而，当这种芯片处于高温高湿的环境下，由于与湿气的接触或者其他的原因，其电学性能将会产生大幅度的降低。因此，在本实施例中，可通过在电学绝缘层的基础之上再沉积一层疏水性钝化层的方式来提高芯片在高温高湿环境下的稳定性。在本实施例中采用1H,1H,2H,2H-全氟癸基三氯硅烷来形成一层疏水性有机薄膜，以减少芯片在高温高湿的环境下与湿气接触而导致的失效。

图2是一种具有代表性的薄膜体声波谐振器的剖视图。正如200所示，其中201是硅衬底，当沉积一层氮化铝种子层211后，将会再次沉积一层底电极212，之后，最重要的一层压电层213会在底电极上形成，这层压电层通常为氧化锌或者氮化铝，现以氮化铝为例。再沉积一层顶电极214，这样就形成了下电极、压电层和顶电极形成的三明治结构的谐振器。为了实现器件的电学绝缘，同时防止器件被氧气氧化，通常会在薄膜体声波表面再沉积一层氮化铝215作为钝化层。最后，为了实现芯片与外围PCB金线键合，一层金薄膜216会通过光刻沉积在器件上。在本实施例中，我们进一步引入了第二层钝化层，这层钝化层可以通过对有机氟化物的气相沉积实现，因为具有疏水的特性，可以提高器件早高温高湿的环境下的可靠性，同时能够实现选择性的沉积在非焊盘区域。

图3是在氮化铝表面形成一层氟化有机钝化层薄膜的流程图。正如300所示，其整个流程如下：首先，薄膜体声波谐振器通过乙醇清洗301来除去表面的部分杂质，并用氮气吹干302。随后，将芯片放入等离子清洗机中303，用等离子对其表面进行轻度轰击，轰击过程会在氮化铝表面形成一层羟基。进而，将薄膜体声波谐振器放入真空干燥器304中，当然，在实际应用中，也可以将薄膜体声波谐振器放入具有精确的温度控制系统和湿度控制系统的设备内，本发明对此并不做限定，一同放入的是少量液态的1H,1H,2H,2H-全氟癸基三氯硅烷。经过以上步骤，利用真空泵将真空干燥器内部抽成真空并维持12小时，这样，液态的1H,1H,2H,2H-全氟癸基三氯硅烷能够更好的挥发到含有羟基的氮化铝薄膜表面，并与之发生化学反应，进而形成疏水性有机氟化薄膜钝化层。最后为了形成更加均一稳定的薄膜，经过以上处理的薄膜体声波谐振器可以在真空烘箱中305热烘一段时间。这种方法的特点就在于，由于经过等离子处理后，金表面不会形成羟基，所以1H,1H,2H,2H-全氟癸基三氯硅烷不会沉积在金焊盘表面，这样就选择性的沉积在非焊盘区域位置，方便了芯片与PCB进行金线键合。也就是说，这种方法避免了使用光刻版进行光刻或者剥离等耗时耗力的工艺。通过测量氟化修饰后的氮化铝的表面与纯水的接触角，发现其值大于110度，这意味着已经形成了一层疏水性钝化层。

图4是一种具有代表性的在真空干燥器中进行氟化的状态剖视图。正如400所示，薄膜体声波谐振器411紧靠装有1H,1H,2H,2H-全氟癸基三氯硅烷421的玻璃瓶422放置，两者都放在托盘401上。然后内部的空气通过与真空泵连接的通道431被抽出，以实现液体更好的挥发。

图5是一种具有代表性的在薄膜体声波谐振器表面进行选择性氟化修饰后的剖视图。正如500所示，在图2所示的薄膜体声波谐振器的结构基础之上，一层氟化有机薄膜钝化层517沉积在表面的氮化铝材料515上，而不会沉积在焊盘516上。

在上述实施例中，利用化学氟化修饰的方式实现了薄膜体声波器件表面的钝化，使器件在高温高湿的环境中的可靠性得到了提高，该方法不仅避免了常规的半导体复杂工艺，同时因为通过等离子处理不会在金表面形成羟基，因此不会在金焊盘上形成有机氟化层，避免了对键合线连接等的影响，实现了选择性沉积。

此外，在实际应用中，本发明的技术方案不仅可以适用于谐振器的加工，其也可以应用于由薄膜体声波组成的滤波器等器件的加工，还可以应用于其他半导体制造工艺中符合条件的器件的加工，本发明对此并不做限定。

在一个实施例中，可通过等离子处理，在硅、二氧化硅、氮化铝等材料表面上形成羟基，并利用气相沉积的方法，实现有机氟化物与羟基发生化学结合，最终在器件表面形成一层疏水的有机薄膜，但是，应当注意的是，在实际应用中，器件表面形成的疏水性有机薄膜可以是通过氟化物与等离子体轰击产生羟基的材料表面发生化学反应形成，也可以通过氟化物与其它能够产生羟基的材料表面发生化学反应形成，还可以是通过氟化物与带有羟基的材料表面发生化学反应形成，也可以通过氨基等其它化学官能团发生反应形成，当然也可以是由其他的有机物(非氟化物)与材料表面发生化学反应形成，本发明对此并不做限定。

根据本发明的实施例，还提供了一种谐振器。

如图5所示，根据本发明实施例的谐振器包括：

压电层513；

多个电极层(512、514)；

一表面(未示出)，压电层513和多个电极层(512、514)均位于表面的下方；

疏水性有机薄膜517，位于表面的上方，其中，疏水性有机薄膜517用于对谐振器进行疏水钝化。

其中，在一个实施例中，谐振器的类型可以是薄膜体声波谐振器，也可以是声表面波谐振器，还可以是轮廓模式谐振器，当然也可以是未列举的其他谐振器，本发明对此并不做限定。

并且，压电层513的组成材料可选自包括以下材料的组：氧化锌、氮化铝。

此外，在一个实施例中，该谐振器进一步包括：

界定空腔的衬底501；

种子层511，安置在衬底501上方，并且种子层511的至少一部分安置在衬底501中的空腔上方；

并且，第一电极安置在种子层511上方。

其中，衬底501为硅衬底。

并且，种子层511的组成材料选自包括以下材料的组：氮化铝材料。

另外，在另一个实施例中，该谐振器进一步包括：

钝化层515，用于实现谐振器的电学绝缘，并防止谐振器被氧化；

金薄膜516，用于实现谐振器与PCB金线的键合；

其中，钝化层515和金薄膜516均位于第一电极512、压电层513和第二电极514以外，并且，疏水性有机薄膜517形成于钝化层515的外表面。

其中，在一个实施例中，钝化层515的组成材料选自包括以下材料的组：氮化铝材料、硅材料、二氧化硅材料、石英材料。

综上所述，借助于本发明的上述技术方案，通过对谐振器进行化学修饰的方式，能够以简单又省时省力的方式在谐振器表面形成疏水性有机薄膜，并通过形成的疏水性有机薄膜来提高谐振器在高温高湿环境中的可靠性，由此避免了常规操作工艺中所存在的操作难度大、复杂度高的问题，并能够使非专业人员轻松的完成对谐振器的加工；此外，本发明通过对谐振器表面进行等离子处理，使疏水性有机薄膜在谐振器表面得到了选择性的沉积，避免了加工后的谐振器对键合线连接的影响。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种谐振器的加工方法，其特征在于，包括：

提供一谐振器，其中，所述谐振器包括压电层、多个电极层和实现所述谐振器与外围PCB金线键合的金薄膜；

根据所述谐振器的预期疏水性要求，通过有机化合物对所述谐振器进行化学修饰，使所述谐振器的表面形成疏水性有机薄膜；

在所述谐振器的表面形成疏水性有机薄膜之前，所述加工方法进一步包括：

对所述谐振器进行处理，使所述谐振器的表面形成化学官能团，所述处理为等离子处理，使疏水性有机薄膜在所述谐振器的表面得到选择性的沉积；

并且，在所述谐振器表面形成疏水性有机薄膜包括：

在已形成化学官能团的所述谐振器的表面形成所述疏水性有机薄膜，其中，所述化学官能团用于形成所述疏水性有机薄膜。

2.根据权利要求1所述的加工方法，其特征在于，通过有机化合物对所述谐振器进行化学修饰包括：

通过所述有机化合物与所述谐振器的表面发生反应，实现对所述谐振器的化学修饰。

3.根据权利要求2所述的加工方法，其特征在于，所述有机化合物与所述谐振器的表面发生的反应包括：

十八烷基硫醇与所述谐振器表面的金发生化学反应；

十八烷基三氯硅烷与所述谐振器表面的化学官能团发生化学反应；

1H,1H,2H,2H-全氟癸基三氯硅烷与所述谐振器表面的化学官能团发生化学反应。

4.根据权利要求1所述的加工方法，其特征在于，所述化学修饰的方式包括以下至少之一：

化学气相沉积；湿法化学的方式。

5.根据权利要求1所述的加工方法，其特征在于，通过有机化合物对所述谐振器进行化学修饰，使所述谐振器表面形成疏水性有机薄膜包括：

在真空的环境下，通过所述有机化合物对所述谐振器进行化学修饰，使所述谐振器表面形成疏水性有机薄膜。

6.根据权利要求1所述的加工方法，其特征在于，通过有机化合物对所述谐振器进行化学修饰，使所述谐振器表面形成疏水性有机薄膜包括：

通过有机氟化物对所述谐振器进行化学氟化修饰，使所述谐振器表面形成疏水性有机薄膜。

7.根据权利要求6所述的加工方法，其特征在于，通过所述有机氟化物对所述谐振器进行化学氟化修饰包括：

通过所述有机氟化物与所述谐振器的表面发生反应，实现对所述谐振器的化学氟化修饰。

8.根据权利要求6所述的加工方法，其特征在于，所述化学氟化修饰的方式包括以下至少之一：

化学气相沉积；湿法化学的方式。

9.根据权利要求1所述的加工方法，其特征在于，在所述谐振器表面形成所述疏水性有机薄膜后，所述加工方法进一步包括：

测量所述谐振器的表面与纯水的接触角，判断在表面已形成所述疏水性有机薄膜的所述谐振器的疏水性。