CN107302348A - 表面声波器件及其制造方法、温度检测设备 - Google Patents
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Abstract
本发明揭示了一种表面声波器件的制造方法、温度检测设备。所述表面声波器件的制造方法包括：提供一牺牲层；在所述牺牲层上依次形成耐高温压电材料层和耐高温金属层；光刻刻蚀所述耐高温金属层形成反射器和叉指电极；在所述耐高温压电材料层上紧靠所述叉指电极两侧形成天线；提供一衬底，并在所述衬底中形成一凹陷；将所述衬底自凹陷周围与所述耐高温压电材料层键合，所述反射器、叉指电极及天线被密封在所述凹陷中；去除所述牺牲层。由此，实现了表面声波器件的密封式结构，避免了反应腔内的产物对表面声波器件的干扰；还将表面声波器件与晶圆隔离，避免了晶圆在加工过程中受到表面声波器件所具有的金属的影响。
Description
技术领域
本发明涉及半导体技术领域，特别是涉及一种表面声波器件及其制造方法、温度检测设备。
背景技术
化学气相沉积工艺是在半导体制造过程的一种常见工艺。例如在晶圆上进行的外延层的制造中，通常是在一个单一的晶圆为基础的反应器中进行化学气相沉积。
如图1所示，在这一过程中，这个单一的晶圆2放置在基座1上，被卤素灯3加热到1100℃左右。考虑到晶圆2边缘和中心之间的温度差异会导致热应力引起的错位(被称为移线(slip line))，因此获悉晶圆2内的整体温度分布是必不可少的，如此才有可能提供高品质的外延层。通过测量温度分布，以优化加热和冷却功率，可以提高温度的均匀性。
目前，有两种方法来测量温度的分布，分别是设置高温计5和设置热电耦4。高温计5是一种遥感温度计可以放在反应腔中。然而，反应腔中的沉积物(例如硅等)会影响高温计5的精度。而对于设置热电耦4，热电耦4需要放置在不同的地方，实现直接热接触。在高温过程中，需要用石英管进行封装，以避免在外延层中出现意外的金属污染。因此，会受到空间和设计复杂程度的制约，这种方式在进行整个晶圆2的温度分布测量时，其精度是有限的。
近年来，业界将表面声波器件运用到反应腔内的温度检测，但是，一方面表面声波器件的金属会对晶圆产生污染；另一方面，反应腔内的产物也会对表面声波器件的温度探测产生影响，例如附着在声波传递路径上，会减弱声波信号，严重时导致表面声波器件失效。
因此，亟需一种新的结构来实现对整个晶圆进行温度分布的检测。
发明内容
本发明的目的在于提供一种表面声波器件及其制造方法、温度检测设备，实现对整个晶圆进行高精度的温度检测。
为解决上述技术问题，本发明一实施例提供一种表面声波器件的制造方法，包括：
提供一牺牲层；
在所述牺牲层上依次形成耐高温压电材料层和耐高温金属层；
光刻刻蚀所述耐高温金属层形成反射器和叉指电极；
在所述耐高温压电材料层上紧靠所述叉指电极两侧形成天线；
提供一衬底，并在所述衬底中形成一凹陷；
将所述衬底自凹陷周围与所述耐高温压电材料层键合，所述反射器、叉指电极及天线被密封在所述凹陷中；
去除所述牺牲层。
可选的，对于所述的表面声波器件的制造方法，所述反射器位于所述叉指电极的对侧。
可选的，对于所述的表面声波器件的制造方法，所述反射器为多个平行排布的金属条。
可选的，对于所述的表面声波器件的制造方法，所述耐高温压电材料层的材料为氮化铝，通过溅射工艺形成。
可选的，对于所述的表面声波器件的制造方法，所述耐高温金属层的材料为铂，通过物理气相沉积工艺形成。
可选的，对于所述的表面声波器件的制造方法，所述天线的材料为Pt-10％Rh/ZrO2。
可选的，对于所述的表面声波器件的制造方法，在所述耐高温压电材料层上紧靠所述叉指电极两侧形成天线包括：
在所述耐高温压电材料层上沉积光阻层，覆盖所述反射器和叉指电极；
图案化所述光阻层形成凹槽，暴露出部分耐高温压电材料层，所述凹槽紧靠所述叉指电极；
沉积天线材料层；
去除天线材料层位于所述凹槽之外的部分，去除光阻层。
可选的，对于所述的表面声波器件的制造方法，所述衬底为蓝宝石衬底，通过电感耦合等离子刻蚀工艺形成所述凹陷。
可选的，对于所述的表面声波器件的制造方法，所述牺牲层的材料为硅，通过化学机械研磨工艺去除所述牺牲层。
相应的，本发明还提供一种表面声波器件，包括：
一耐高温压电材料层和一衬底，所述衬底中具有一凹陷，所述衬底自凹陷周围与所述耐高温压电材料层相键合；
密封在所述凹陷中且位于所述耐高温压电材料层上的反射器、叉指电极和天线，所述天线紧靠所述叉指电极两侧。
相应的，本发明还提供一种温度检测设备，包括：
一基座；设置在所述基座外的多个表面声波器件，所述表面声波器件为上所述的表面声波器件。
本发明提供的表面声波器件及其制造方法、温度检测设备，实现了表面声波器件的密封式结构，避免了反应腔内的产物对表面声波器件的干扰，能够使得表面声波器件得以正常运作；此外，还将表面声波器件与晶圆隔离，避免了晶圆在加工过程中受到表面声波器件所具有的金属的影响。
附图说明
图1为现有技术中进行晶圆温度分布检测的示意图；
图2为本发明实施例中提供的表面声波器件的制造方法的流程图；
图3-图16为本发明实施例中制造表面声波器件的部分步骤的结构示意图。
具体实施方式
下面将结合示意图对本发明的表面声波器件及其制造方法、温度检测设备进行更详细的描述，其中表示了本发明的优选实施例，应该理解本领域技术人员可以修改在此描述的本发明，而仍然实现本发明的有利效果。因此，下列描述应当被理解为对于本领域技术人员的广泛知道，而并不作为对本发明的限制。
在下列段落中参照附图以举例方式更具体地描述本发明。根据下面说明和权利要求书，本发明的优点和特征将更清楚。需说明的是，附图均采用非常简化的形式且均使用非精准的比例，仅用以方便、明晰地辅助说明本发明实施例的目的。
请参考图2，本发明提供的表面声波器件的制造方法，包括下列步骤：
步骤S11，提供一牺牲层；
步骤S12，在所述牺牲层上依次形成耐高温压电材料层和耐高温金属层；
步骤S13，光刻刻蚀所述耐高温金属层形成反射器和叉指电极；
步骤S14，在所述耐高温压电材料层上紧靠所述叉指电极两侧形成天线；
步骤S15，提供一衬底，并在所述衬底中形成一凹陷；
步骤S16，将所述衬底自凹陷周围与所述耐高温压电材料层键合，所述反射器、叉指电极及天线被密封在所述凹陷中；
步骤S17，去除所述牺牲层。
为了更具体地阐述图2的表面声波器件的制造方法，请参照图3至图16，图3-图16为本发明实施例中制造表面声波器件的部分步骤的结构示意图。
如图3所示，执行步骤S11，提供一牺牲层10。例如，所述牺牲层10的材质可以为硅，具体可以选择常用的硅衬底。
接着，如图4和图5所示，执行步骤S12，在所述牺牲层10上依次形成耐高温压电材料层11和耐高温金属层12。所述耐高温压电材料层11的材料可以为氮化铝(AlN)，例如可以经由溅射(sputter)工艺形成。所述耐高温金属层12的材料可以为金属铂(Pt)，例如可以经由物理气相沉积(PVD)工艺形成。
接着，如图6-图8(图8为图7的俯视图)所示，执行步骤S13，光刻刻蚀所述耐高温金属层12形成反射器121和叉指电极122。具体的，本步骤S13包括：在所述耐高温金属层12上旋涂光阻层13，并经过光刻工艺获得图案化的光阻层，接着以此图案化的光阻层为掩膜实现耐高温金属层12的刻蚀，将图案转移至所述耐高温金属层12中，暴露出部分耐高温压电材料层11，即形成所需的反射器121和叉指电极122。如图8所示，所述反射器121位于所述叉指电极122的对侧，且所述反射器121为多个平行排布的金属条。可以理解的是，所述反射器121和叉指电极122的具体结构并不限于如图8所示的情况，例如反射器121和叉指电极122的数量及排布方式，金属条的数量，叉指的数量等，本领域技术人员可以依据实际需求来灵活设计。
然后，如图9-图12(图12为图11的俯视图)所示，执行步骤S14，在所述耐高温压电材料层11上紧靠所述叉指电极122两侧形成天线16。具体的，本步骤S14包括：首先，在所述耐高温压电材料层11上沉积光阻层14，覆盖所述反射器121和叉指电极122；接着，图案化所述光阻层14形成凹槽141，暴露出部分耐高温压电材料层11，所述凹槽141紧靠所述叉指电极122；然后，利用沉积工艺(例如PVD工艺)沉积天线材料层15，所述天线材料层15的材料为Pt-10％Rh/ZrO2，所述天线材料层15填充在所述凹槽141中，并相应的存在在所述光阻层14上；最后，去除天线材料层15位于所述凹槽141之外的部分，去除光阻层14。由此，可参见图12，在紧靠所述叉指电极122两侧形成天线16，所述天线16与所述叉指电极122相联通。较佳的，在本发明实施例中，所述天线16位于所述叉指电极122的另一个对侧，即所述天线16与反射器121顺次交替排布在所述叉指电极122的四周。
然后，如图13所示，执行步骤S15，提供一衬底17，并在所述衬底17中形成一凹陷18。优选的，所述衬底17的材料为蓝宝石衬底(PSS)，例如可以通过电感耦合等离子(ICP)刻蚀工艺形成所述凹陷18。所述凹陷18的面积及深度以能够将所述反射器121、叉指电极122及天线16容纳为宜。
之后，如图14所示，执行步骤S16，将所述衬底17自凹陷18周围与所述耐高温压电材料层11键合，所述反射器121、叉指电极122及天线16被密封在所述凹陷18中。
最后，如图15所示，执行步骤S17，去除所述牺牲层10。例如可以通过化学机械研磨工艺(CMP)去除所述牺牲层。
由此，请进一步参考图15，本发明获得一种表面声波器件19，包括：
一耐高温压电材料层11和一衬底17，所述衬底17中具有一凹陷18，所述衬底17自凹陷18周围与所述耐高温压电材料层11相键合；
密封在所述凹陷18中且位于所述耐高温压电材料层11上的反射器121、叉指电极122和天线16，所述天线16紧靠所述叉指电极122两侧。
进一步的，请参考图16，本发明还可以获得一种温度检测设备，包括：
一基座20；设置在所述基座20外的多个表面声波器件19，所述表面声波器件19为上文中所述的表面声波器件19。例如，所述表面声波器件19可以设置在所述基座20的底部、侧面等。由图16可见，表面声波器件19为密封式结构，就能够避免与晶圆21之间的相互干扰。
与现有技术相比，本发明提供的表面声波器件及其制造方法、温度检测设备，实现了表面声波器件的密封式结构，避免了反应腔内的产物对表面声波器件的干扰，能够使得表面声波器件得以正常运作；此外，还将表面声波器件与晶圆隔离，避免了晶圆在加工过程中受到表面声波器件所具有的金属的影响。
显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。
Claims (11)
1.一种表面声波器件的制造方法，包括：
提供一牺牲层；
在所述牺牲层上依次形成耐高温压电材料层和耐高温金属层；
光刻刻蚀所述耐高温金属层形成反射器和叉指电极；
在所述耐高温压电材料层上紧靠所述叉指电极两侧形成天线；
提供一衬底，并在所述衬底中形成一凹陷；
将所述衬底自凹陷周围与所述耐高温压电材料层键合，所述反射器、叉指电极及天线被密封在所述凹陷中；
去除所述牺牲层。
2.如权利要求1所述的表面声波器件的制造方法，其特征在于，所述反射器位于所述叉指电极的对侧。
3.如权利要求1所述的表面声波器件的制造方法，其特征在于，所述反射器为多个平行排布的金属条。
4.如权利要求1所述的表面声波器件的制造方法，其特征在于，所述耐高温压电材料层的材料为氮化铝，通过溅射工艺形成。
5.如权利要求1所述的表面声波器件的制造方法，其特征在于，所述耐高温金属层的材料为铂，通过物理气相沉积工艺形成。
6.如权利要求1所述的表面声波器件的制造方法，其特征在于，所述天线的材料为Pt-10％Rh/ZrO2。
7.如权利要求1所述的表面声波器件的制造方法，其特征在于，在所述耐高温压电材料层上紧靠所述叉指电极两侧形成天线包括：
在所述耐高温压电材料层上沉积光阻层，覆盖所述反射器和叉指电极；
图案化所述光阻层形成凹槽，暴露出部分耐高温压电材料层，所述凹槽紧靠所述叉指电极；
沉积天线材料层；
去除天线材料层位于所述凹槽之外的部分，去除光阻层。
8.如权利要求1所述的表面声波器件的制造方法，其特征在于，所述衬底为蓝宝石衬底，通过电感耦合等离子刻蚀工艺形成所述凹陷。
9.如权利要求1所述的表面声波器件的制造方法，其特征在于，所述牺牲层的材料为硅，通过化学机械研磨工艺去除所述牺牲层。
10.一种利用如权利要求1-9中任意一项所述的表面声波器件的制造方法获得的表面声波器件，包括：
一耐高温压电材料层和一衬底，所述衬底中具有一凹陷，所述衬底自凹陷周围与所述耐高温压电材料层相键合；
密封在所述凹陷中且位于所述耐高温压电材料层上的反射器、叉指电极和天线，所述天线紧靠所述叉指电极两侧。
11.一种温度检测设备，包括：
一基座；设置在所述基座外的多个表面声波器件，所述表面声波器件为如权利要求10中所述的表面声波器件。
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