CN109962689A - 一种具有支柱的空腔型体声波谐振器及其制备方法 - Google Patents
一种具有支柱的空腔型体声波谐振器及其制备方法 Download PDFInfo
- Publication number
- CN109962689A CN109962689A CN201910187254.1A CN201910187254A CN109962689A CN 109962689 A CN109962689 A CN 109962689A CN 201910187254 A CN201910187254 A CN 201910187254A CN 109962689 A CN109962689 A CN 109962689A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- cavity
- piezoelectric monocrystal
- monocrystal wafer
- acoustic wave
- crutched
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 title claims abstract description 33
- 239000000758 substrate Substances 0.000 claims abstract description 55
- 238000000034 method Methods 0.000 claims abstract description 26
- 238000005530 etching Methods 0.000 claims abstract description 20
- 230000012010 growth Effects 0.000 claims abstract description 19
- 235000012431 wafers Nutrition 0.000 claims description 108
- 150000002500 ions Chemical class 0.000 claims description 57
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 claims description 37
- VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N Silicium dioxide Chemical compound O=[Si]=O VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 26
- 238000002347 injection Methods 0.000 claims description 19
- 239000007924 injection Substances 0.000 claims description 19
- 239000012528 membrane Substances 0.000 claims description 18
- PNEYBMLMFCGWSK-UHFFFAOYSA-N Alumina Chemical compound [O-2].[O-2].[O-2].[Al+3].[Al+3] PNEYBMLMFCGWSK-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 15
- 229910052710 silicon Inorganic materials 0.000 claims description 13
- 239000010703 silicon Substances 0.000 claims description 13
- 239000013067 intermediate product Substances 0.000 claims description 12
- 239000000463 material Substances 0.000 claims description 11
- 239000000377 silicon dioxide Substances 0.000 claims description 11
- WSMQKESQZFQMFW-UHFFFAOYSA-N 5-methyl-pyrazole-3-carboxylic acid Chemical compound CC1=CC(C(O)=O)=NN1 WSMQKESQZFQMFW-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 10
- 238000004528 spin coating Methods 0.000 claims description 10
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 claims description 9
- 239000002184 metal Substances 0.000 claims description 9
- 229910017083 AlN Inorganic materials 0.000 claims description 8
- PIGFYZPCRLYGLF-UHFFFAOYSA-N Aluminum nitride Chemical compound [Al]#N PIGFYZPCRLYGLF-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 8
- XLOMVQKBTHCTTD-UHFFFAOYSA-N Zinc monoxide Chemical compound [Zn]=O XLOMVQKBTHCTTD-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 8
- 238000001035 drying Methods 0.000 claims description 8
- 239000007772 electrode material Substances 0.000 claims description 8
- 239000011810 insulating material Substances 0.000 claims description 8
- GQYHUHYESMUTHG-UHFFFAOYSA-N lithium niobate Chemical compound [Li+].[O-][Nb](=O)=O GQYHUHYESMUTHG-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 8
- 229910052581 Si3N4 Inorganic materials 0.000 claims description 7
- HQVNEWCFYHHQES-UHFFFAOYSA-N silicon nitride Chemical compound N12[Si]34N5[Si]62N3[Si]51N64 HQVNEWCFYHHQES-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 7
- UMIVXZPTRXBADB-UHFFFAOYSA-N benzocyclobutene Chemical compound C1=CC=C2CCC2=C1 UMIVXZPTRXBADB-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 6
- 239000011248 coating agent Substances 0.000 claims description 6
- 238000000576 coating method Methods 0.000 claims description 6
- 239000013078 crystal Substances 0.000 claims description 6
- 239000011521 glass Substances 0.000 claims description 6
- 238000001755 magnetron sputter deposition Methods 0.000 claims description 6
- 229910052782 aluminium Inorganic materials 0.000 claims description 5
- 229910052737 gold Inorganic materials 0.000 claims description 5
- 239000004642 Polyimide Substances 0.000 claims description 4
- 229910002113 barium titanate Inorganic materials 0.000 claims description 4
- 229920001721 polyimide Polymers 0.000 claims description 4
- 239000010453 quartz Substances 0.000 claims description 4
- 229910052721 tungsten Inorganic materials 0.000 claims description 4
- 239000011787 zinc oxide Substances 0.000 claims description 4
- 229910021417 amorphous silicon Inorganic materials 0.000 claims description 3
- JRPBQTZRNDNNOP-UHFFFAOYSA-N barium titanate Chemical compound [Ba+2].[Ba+2].[O-][Ti]([O-])([O-])[O-] JRPBQTZRNDNNOP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 3
- 238000000313 electron-beam-induced deposition Methods 0.000 claims description 3
- 230000008020 evaporation Effects 0.000 claims description 3
- 238000001704 evaporation Methods 0.000 claims description 3
- 230000007773 growth pattern Effects 0.000 claims description 3
- 238000002513 implantation Methods 0.000 claims description 3
- 238000010884 ion-beam technique Methods 0.000 claims description 3
- 229910000402 monopotassium phosphate Inorganic materials 0.000 claims description 3
- 229910001218 Gallium arsenide Inorganic materials 0.000 claims description 2
- FYOZFGWYYZDOQH-UHFFFAOYSA-N [Mg].[Nb] Chemical compound [Mg].[Nb] FYOZFGWYYZDOQH-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 2
- 239000012774 insulation material Substances 0.000 claims description 2
- 235000019796 monopotassium phosphate Nutrition 0.000 claims description 2
- PJNZPQUBCPKICU-UHFFFAOYSA-N phosphoric acid;potassium Chemical compound [K].OP(O)(O)=O PJNZPQUBCPKICU-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 2
- HBMJWWWQQXIZIP-UHFFFAOYSA-N silicon carbide Chemical compound [Si+]#[C-] HBMJWWWQQXIZIP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 2
- 229910010271 silicon carbide Inorganic materials 0.000 claims description 2
- GYHNNYVSQQEPJS-UHFFFAOYSA-N Gallium Chemical compound [Ga] GYHNNYVSQQEPJS-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims 1
- 229910052733 gallium Inorganic materials 0.000 claims 1
- 230000006378 damage Effects 0.000 abstract description 8
- 239000012467 final product Substances 0.000 abstract 1
- 239000010408 film Substances 0.000 description 52
- 239000010409 thin film Substances 0.000 description 25
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 19
- 230000000052 comparative effect Effects 0.000 description 11
- XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N Silicon Chemical compound [Si] XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 10
- 239000000243 solution Substances 0.000 description 9
- 238000001039 wet etching Methods 0.000 description 7
- CSCPPACGZOOCGX-UHFFFAOYSA-N Acetone Chemical compound CC(C)=O CSCPPACGZOOCGX-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- LFQSCWFLJHTTHZ-UHFFFAOYSA-N Ethanol Chemical compound CCO LFQSCWFLJHTTHZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 5
- 230000007797 corrosion Effects 0.000 description 5
- 238000005260 corrosion Methods 0.000 description 5
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 5
- 230000005611 electricity Effects 0.000 description 5
- 239000010931 gold Substances 0.000 description 5
- AFCARXCZXQIEQB-UHFFFAOYSA-N N-[3-oxo-3-(2,4,6,7-tetrahydrotriazolo[4,5-c]pyridin-5-yl)propyl]-2-[[3-(trifluoromethoxy)phenyl]methylamino]pyrimidine-5-carboxamide Chemical compound O=C(CCNC(=O)C=1C=NC(=NC=1)NCC1=CC(=CC=C1)OC(F)(F)F)N1CC2=C(CC1)NN=N2 AFCARXCZXQIEQB-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 238000004140 cleaning Methods 0.000 description 3
- 238000012545 processing Methods 0.000 description 3
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- KRHYYFGTRYWZRS-UHFFFAOYSA-N Fluorane Chemical compound F KRHYYFGTRYWZRS-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- NBIIXXVUZAFLBC-UHFFFAOYSA-N Phosphoric acid Chemical compound OP(O)(O)=O NBIIXXVUZAFLBC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 208000037656 Respiratory Sounds Diseases 0.000 description 2
- 238000000137 annealing Methods 0.000 description 2
- 230000008901 benefit Effects 0.000 description 2
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 2
- 239000003795 chemical substances by application Substances 0.000 description 2
- 229910052681 coesite Inorganic materials 0.000 description 2
- 229910052906 cristobalite Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000008367 deionised water Substances 0.000 description 2
- 229910021641 deionized water Inorganic materials 0.000 description 2
- 238000013461 design Methods 0.000 description 2
- 238000011161 development Methods 0.000 description 2
- 239000002305 electric material Substances 0.000 description 2
- 238000005566 electron beam evaporation Methods 0.000 description 2
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 2
- 235000019441 ethanol Nutrition 0.000 description 2
- 229910000040 hydrogen fluoride Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000012535 impurity Substances 0.000 description 2
- 150000002739 metals Chemical class 0.000 description 2
- 229910021421 monocrystalline silicon Inorganic materials 0.000 description 2
- BASFCYQUMIYNBI-UHFFFAOYSA-N platinum Chemical compound [Pt] BASFCYQUMIYNBI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 230000008569 process Effects 0.000 description 2
- 239000000047 product Substances 0.000 description 2
- 230000005616 pyroelectricity Effects 0.000 description 2
- 239000002210 silicon-based material Substances 0.000 description 2
- 239000007787 solid Substances 0.000 description 2
- 229910052682 stishovite Inorganic materials 0.000 description 2
- 238000012360 testing method Methods 0.000 description 2
- WGTYBPLFGIVFAS-UHFFFAOYSA-M tetramethylammonium hydroxide Chemical compound [OH-].C[N+](C)(C)C WGTYBPLFGIVFAS-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 2
- 229910052905 tridymite Inorganic materials 0.000 description 2
- VYZAMTAEIAYCRO-UHFFFAOYSA-N Chromium Chemical compound [Cr] VYZAMTAEIAYCRO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N Copper Chemical compound [Cu] RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910002601 GaN Inorganic materials 0.000 description 1
- JMASRVWKEDWRBT-UHFFFAOYSA-N Gallium nitride Chemical compound [Ga]#N JMASRVWKEDWRBT-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N Hydrogen Chemical compound [H][H] UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000007836 KH2PO4 Substances 0.000 description 1
- 229910003327 LiNbO3 Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910012463 LiTaO3 Inorganic materials 0.000 description 1
- FYYHWMGAXLPEAU-UHFFFAOYSA-N Magnesium Chemical compound [Mg] FYYHWMGAXLPEAU-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910019653 Mg1/3Nb2/3 Inorganic materials 0.000 description 1
- ZOKXTWBITQBERF-UHFFFAOYSA-N Molybdenum Chemical compound [Mo] ZOKXTWBITQBERF-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910003781 PbTiO3 Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000004952 Polyamide Substances 0.000 description 1
- ZLMJMSJWJFRBEC-UHFFFAOYSA-N Potassium Chemical compound [K] ZLMJMSJWJFRBEC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- BQCADISMDOOEFD-UHFFFAOYSA-N Silver Chemical compound [Ag] BQCADISMDOOEFD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000009471 action Effects 0.000 description 1
- 150000001336 alkenes Chemical class 0.000 description 1
- 229910045601 alloy Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000000956 alloy Substances 0.000 description 1
- 239000004411 aluminium Substances 0.000 description 1
- XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N aluminium Chemical compound [Al] XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910000147 aluminium phosphate Inorganic materials 0.000 description 1
- 150000001412 amines Chemical class 0.000 description 1
- 230000009286 beneficial effect Effects 0.000 description 1
- 125000005605 benzo group Chemical group 0.000 description 1
- 230000008859 change Effects 0.000 description 1
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 1
- 239000003153 chemical reaction reagent Substances 0.000 description 1
- 229910052804 chromium Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000011651 chromium Substances 0.000 description 1
- 238000004891 communication Methods 0.000 description 1
- 229910052802 copper Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010949 copper Substances 0.000 description 1
- 230000001419 dependent effect Effects 0.000 description 1
- 238000000151 deposition Methods 0.000 description 1
- 230000008021 deposition Effects 0.000 description 1
- 238000001514 detection method Methods 0.000 description 1
- 235000013399 edible fruits Nutrition 0.000 description 1
- 238000002474 experimental method Methods 0.000 description 1
- 239000004744 fabric Substances 0.000 description 1
- 239000007789 gas Substances 0.000 description 1
- PCHJSUWPFVWCPO-UHFFFAOYSA-N gold Chemical compound [Au] PCHJSUWPFVWCPO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000006872 improvement Effects 0.000 description 1
- 239000010410 layer Substances 0.000 description 1
- 239000007788 liquid Substances 0.000 description 1
- 239000011777 magnesium Substances 0.000 description 1
- 229910052749 magnesium Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910052750 molybdenum Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000011733 molybdenum Substances 0.000 description 1
- 238000000465 moulding Methods 0.000 description 1
- 238000010422 painting Methods 0.000 description 1
- 229920002120 photoresistant polymer Polymers 0.000 description 1
- 229910052697 platinum Inorganic materials 0.000 description 1
- 229920002647 polyamide Polymers 0.000 description 1
- 229910052700 potassium Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000011591 potassium Substances 0.000 description 1
- GNSKLFRGEWLPPA-UHFFFAOYSA-M potassium dihydrogen phosphate Chemical group [K+].OP(O)([O-])=O GNSKLFRGEWLPPA-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 1
- 238000003672 processing method Methods 0.000 description 1
- 230000001681 protective effect Effects 0.000 description 1
- 239000002994 raw material Substances 0.000 description 1
- 230000000717 retained effect Effects 0.000 description 1
- 229910052709 silver Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000004332 silver Substances 0.000 description 1
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 1
- 239000013589 supplement Substances 0.000 description 1
- 125000000383 tetramethylene group Chemical group [H]C([H])([*:1])C([H])([H])C([H])([H])C([H])([H])[*:2] 0.000 description 1
- 238000012546 transfer Methods 0.000 description 1
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H03—ELECTRONIC CIRCUITRY
- H03H—IMPEDANCE NETWORKS, e.g. RESONANT CIRCUITS; RESONATORS
- H03H3/00—Apparatus or processes specially adapted for the manufacture of impedance networks, resonating circuits, resonators
- H03H3/007—Apparatus or processes specially adapted for the manufacture of impedance networks, resonating circuits, resonators for the manufacture of electromechanical resonators or networks
- H03H3/02—Apparatus or processes specially adapted for the manufacture of impedance networks, resonating circuits, resonators for the manufacture of electromechanical resonators or networks for the manufacture of piezoelectric or electrostrictive resonators or networks
-
- H—ELECTRICITY
- H03—ELECTRONIC CIRCUITRY
- H03H—IMPEDANCE NETWORKS, e.g. RESONANT CIRCUITS; RESONATORS
- H03H9/00—Networks comprising electromechanical or electro-acoustic devices; Electromechanical resonators
- H03H9/15—Constructional features of resonators consisting of piezoelectric or electrostrictive material
- H03H9/17—Constructional features of resonators consisting of piezoelectric or electrostrictive material having a single resonator
- H03H9/171—Constructional features of resonators consisting of piezoelectric or electrostrictive material having a single resonator implemented with thin-film techniques, i.e. of the film bulk acoustic resonator [FBAR] type
-
- H—ELECTRICITY
- H03—ELECTRONIC CIRCUITRY
- H03H—IMPEDANCE NETWORKS, e.g. RESONANT CIRCUITS; RESONATORS
- H03H9/00—Networks comprising electromechanical or electro-acoustic devices; Electromechanical resonators
- H03H9/15—Constructional features of resonators consisting of piezoelectric or electrostrictive material
- H03H9/17—Constructional features of resonators consisting of piezoelectric or electrostrictive material having a single resonator
- H03H9/19—Constructional features of resonators consisting of piezoelectric or electrostrictive material having a single resonator consisting of quartz
-
- H—ELECTRICITY
- H03—ELECTRONIC CIRCUITRY
- H03H—IMPEDANCE NETWORKS, e.g. RESONANT CIRCUITS; RESONATORS
- H03H3/00—Apparatus or processes specially adapted for the manufacture of impedance networks, resonating circuits, resonators
- H03H3/007—Apparatus or processes specially adapted for the manufacture of impedance networks, resonating circuits, resonators for the manufacture of electromechanical resonators or networks
- H03H3/02—Apparatus or processes specially adapted for the manufacture of impedance networks, resonating circuits, resonators for the manufacture of electromechanical resonators or networks for the manufacture of piezoelectric or electrostrictive resonators or networks
- H03H2003/023—Apparatus or processes specially adapted for the manufacture of impedance networks, resonating circuits, resonators for the manufacture of electromechanical resonators or networks for the manufacture of piezoelectric or electrostrictive resonators or networks the resonators or networks being of the membrane type
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
- Acoustics & Sound (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Manufacturing & Machinery (AREA)
- Piezo-Electric Or Mechanical Vibrators, Or Delay Or Filter Circuits (AREA)
Abstract
本发明提供一种具有支柱的空腔型体声波谐振器及其制备方法，该方法包括如下步骤：取经过离子注入并具有底电极的压电单晶晶圆，并在所述压电单晶晶圆的具有底电极的一侧成型若干个支柱，且在支柱间隙处形成空腔，然后取衬底，将所述衬底与所述压电单晶晶圆的具有空腔的一侧键合，键合后，对其进行热处理，使所述压电单晶晶圆的薄膜剥离，再在所述压电单晶晶圆的剥离后的一侧生产顶电极，即得。本发明所提供的技术方案，不需要生长牺牲层，不对薄膜进行刻蚀开孔，其器件机械强度提高，不易对薄膜产生损伤；空腔结构在成膜前形成，成品率较高，且不会有成膜后刻蚀遗留的残渣，不需要考虑释放不完全对器件造成的影响。
Description
技术领域
本发明属于单晶薄膜器件的MEMS微细加工领域，具体而言，本发明涉及一种具有支柱的空腔型体声波谐振器及其制备方法。
背景技术
薄膜体声波谐振器(Film Bulk Acoustic Wave Resonator,FBAR)是一种单晶薄膜器件，其结构主要有固体装配型(SMR)、背刻蚀型和空腔型，空腔型薄膜体声波谐振器相较于固体装配型更简单，相较于背刻蚀型具有更高的机械强度。近年来，随着加工工艺水平的提升和无线通信的快速发展，薄膜体声波谐振器由于其较高的Q值(大于1000)以及能够与CMOS工艺兼容的优点，得到了较快的发展。薄膜体声波谐振器通过压电薄膜的逆压电效应将电能量转换成声波从而形成谐振，其谐振腔以压电薄膜作为支撑，是一个压电薄膜夹在两金属电极间的三明治结构，其谐振频率主要与压电薄膜厚度成反比，也与三明治结构其他各层特性和厚度有关。理想的全反射状态是三明治结构的谐振腔两面都是空气。
现有的薄膜体声波谐振器的压电薄膜主要是通过沉积的方式沉积在底电极层上，薄膜质量非常依赖于底电极质量。此方法的问题在于：电极材料与压电单晶晶圆晶格常数不匹配、电极表面不平整等问题会引起压电单晶薄膜形成多晶，薄膜生长质量差且晶轴取向难以控制。这些问题会严重影响FBAR器件性能。
为获得高质量的压电薄膜，现有技术中有采用晶圆键合转移的方法制备压电薄膜。该方法选用单晶晶圆材料或者带有高质量外延压电层的晶圆材料作为压电单晶晶圆，对其进行高能离子注入，然后结合晶圆键合的工艺，在目标衬底上转移制备高质量的压电薄膜。而空腔型薄膜体声波谐振器的微加工方法则需要从薄膜材料表面刻蚀开孔腐蚀压电薄膜下的硅材料，虽然能够获得较好的反射效果，但是该方法需提前在压电薄膜下制备硅材料作为牺牲层，且从薄膜材料表面刻蚀开孔腐蚀压电薄膜下的硅材料过程中，易对薄膜造成损伤，降低薄膜质量。另外，在空腔中会形成腐蚀残渣影响器件性能。因此，空腔型体声波谐振器的制备方法仍然有待改进。
发明内容
本发明提供了一种具有支柱的空腔型体声波谐振器及其制备方法，以解决现有技术中制备空腔型薄膜体声波谐振器时，薄膜质量低、空腔中会形成腐蚀残渣的问题。
为了解决上述问题，本发明提供了一种具有支柱的空腔型体声波谐振器的制备方法，包括如下步骤：
(1)取经过离子注入并具有底电极的压电单晶晶圆，并在所述压电单晶晶圆的具有底电极的一侧成型若干个支柱，且在支柱间隙处形成空腔，然后取衬底，将所述衬底与所述压电单晶晶圆的具有空腔的一侧键合；
(2)将步骤(1)中得到的键合后的中间产物进行热处理，使所述压电单晶晶圆的薄膜剥离，再在所述压电单晶晶圆的剥离后的一侧生长顶电极，即得。
优选地，步骤(1)中，将所述衬底与所述压电单晶晶圆的具有空腔的一侧键合，具体包括如下步骤：取衬底，在所述衬底的一侧涂覆键合物，将所述衬底与所述压电单晶晶圆的具有空腔的一侧键合；其中，所述键合物为有机绝缘材料；所述有机绝缘材料包括苯并环丁烯、聚酰亚胺、硅倍半环氧乙烷、旋转涂布玻璃中的一种或多种中的一种或多种；优选地，涂覆的所述键合物厚度为100nm-4000nm；其中，所述苯并环丁烯的简称为BCB；所述聚酰亚胺的简称为PI；所述硅倍半环氧乙烷的简称为HSQ；所述旋转涂布玻璃的简称为SOG；
或者，取衬底，在所述衬底的一侧生长键合物，将所述衬底与所述压电单晶晶圆的具有空腔的一侧键合；其中，所述键合物为氧化硅、氮化硅、氧化铝、氮化铝中的一种或多种；优选地，生长的所述键合物厚度为100nm-4000nm。
优选地，所述压电单晶晶圆为石英、铌酸锂、钽酸锂、氮化铝、氧化锌、钛酸钡、磷酸二氢钾、铌镁酸铅-钛酸铅中的一种；
其中，所述铌酸锂为LiNbO3，简称LN；所述钽酸锂为LiTaO3，简称LT；所述氮化铝为AlN；所述氧化锌为ZnO；所述钛酸钡为BaTiO3，简称BTO；所述磷酸二氢钾为KH2PO4；所述铌镁酸铅-钛酸铅为(1-x)[Pb(Mg1/3Nb2/3)O3]-x[PbTiO3]，简称PMN-PT；
优选地，经过离子注入并具有底电极的压电单晶晶圆通过如下方法得到：取压电单晶晶圆，在所述压电单晶晶圆上进行离子注入，并在离子注入面生长底电极，得到经过离子注入并具有底电极的压电单晶晶圆。
优选地，所述压电单晶晶圆注入的离子为H离子、He离子、B离子、As离子中的一种或多种；注入离子的能量为100KeV-1000KeV；注入剂量为2-8×1016/cm2；离子束流为0.1-10μm/cm-2；注入深度为0.3-8μm。
进一步优选地，所述压电单晶晶圆为钽酸锂，所述压电单晶晶圆注入的离子为H离子；注入离子的能量为150KeV-1000KeV；注入深度为1.5-8μm。
或者，所述压电单晶晶圆为钽酸锂，所述压电单晶晶圆注入的离子为As离子；注入离子的能量为150KeV-1000KeV；注入深度为0.5-1.8μm。
或者，所述压电单晶晶圆为铌酸锂，所述压电单晶晶圆注入的离子为He离子；注入离子的能量为150KeV-1000KeV；注入深度为0.6-2.2μm。
或者，所述压电单晶晶圆为铌酸锂，所述压电单晶晶圆注入的离子为B离子；注入离子的能量为150KeV-1000KeV；注入深度为0.3-1μm。
优选地，所述压电单晶晶圆的底电极通过如下方法生长：先在所述压电单晶晶圆的表面光刻形成待生长图形，再生长电极，最后洗掉多余部分，即可；或者，先在所述压电单晶晶圆的表面生长电极，再制备掩膜，最后刻蚀掉多余部分，即可；
优选地，生长底电极的电极材料为Al、Au、Mo、Pt、W中的一种；所述底电极的厚度为50-500nm；
底电极的生长方式包括磁控溅射、电阻式蒸发、电子束沉积；
优选地，所述衬底的材质为硅、绝缘层上硅、玻璃、石英、铌酸锂、钽酸锂、碳化硅、氮化镓、砷化镓中的一种或多种；其中，所述绝缘层上硅的简称为SOI；所述铌酸锂的简称为LN；所述钽酸锂的简称为LT。
步骤(1)中，在所述压电单晶晶圆的具有底电极的一侧成型若干个支柱，且在支柱间隙处形成空腔，具体包括如下步骤：在所述压电单晶晶圆的具有底电极的一侧生长一层支撑层，并在生长的支撑层上形成若干个支柱，且在支柱间隙处形成空腔。
优选地，步骤(1)中，在所述压电单晶晶圆的具有底电极的一侧成型若干个支柱，且在支柱间隙处形成空腔，具体包括如下步骤：在所述压电单晶晶圆的具有底电极的一侧生长一层支撑层，然后对生长的支撑层的一侧进行图形化刻蚀，刻蚀所述支撑层，形成若干个支柱，且在支柱间隙处形成空腔；优选地，所述空腔的腔体深度大于100nm；
优选地，所述支撑层为氧化硅、氮化硅、非晶硅、金属中的一种或多种。所述金属包括但不限于铝、钼、铂、金、铬、银、铜及其合金。优选地，对生长的所述支撑层的刻蚀采用干法腐蚀或者湿法腐蚀。
优选地，所述湿法刻蚀具体为：在温度40～90℃下，采用刻蚀剂腐蚀5～30min；所述刻蚀剂为KOH溶液、TMAH溶液中的一种或多种；
优选地，步骤(1)中，所述键合物通过旋涂的方式涂覆，形成键合层；所述旋涂包括低转速阶段和高转速阶段；所述低转速阶段的转速为200～1000rpm/s，旋转时间为10s～30s；所述高转速阶段的转速为1000～8000rpm/s，旋转时间为15～60s；
优选地，还包括将旋涂有所述键合物的压电单晶晶圆预烘的步骤；预烘的温度为50～120℃，预烘的时间为60～600s。
优选地，步骤(1)中，先将所述衬底与所述压电单晶晶圆的具有空腔的一侧进行预键合，再进行键合；优选地，所述预键合的键合压力1×105pa～5×106pa，保压时间为3～30min；预键合后，将温度缓慢升至150～500℃，并保持温度为150～500℃，使所述有机绝缘材料完全固化，完成键合。
优选地，步骤(2)中，将步骤(1)得到的键合后的中间产物，在180～400℃下，使薄膜剥离，然后，在温度180～400℃下，退火10～600min，得到剥离薄膜；优选地，所述压电单晶晶圆剥离后的厚度为500-1000nm。
优选地，生长的所述顶电极的电极材料为Al、Au、Mo、Pt、W中的一种，所述顶电极厚度为50～300nm。所述顶电极的生长方式包括磁控溅射、电阻式蒸发、电子束沉积。
本发明提供的具有支柱的空腔型体声波谐振器，由所述的具有支柱的空腔型体声波谐振器的制备方法制备得到。
优选地，包括从上到下依次设置的顶电极、压电薄膜、底电极、支撑层、键合层和衬底，所述支撑层上设有若干个支柱，且在支柱间隙处形成空腔；优选地，所述支柱位于所述底电极与所述键合层之间；优选地，键合层厚度为2-6μm。
本发明的具有支柱的空腔型体声波谐振器，所述谐振器包括从上到下依次设置的顶电极、压电薄膜、底电极、支撑层、键合层和衬底；
所述支撑层上设有若干个支柱，且在支柱间隙处形成空腔；其中，所述支柱采用如下方式生成：在压电单晶晶圆的一侧生长所述支撑层，并在所述支撑层上形成若干个支柱。优选地，所述支柱位于所述底电极与所述键合层之间。
与现有技术相比，本发明的优点和有益效果在于：
1、本发明所述的具有支柱的空腔型体声波谐振器的制备方法，将所述压电单晶晶圆在键合之前制作空腔，并且空腔制作在注入面的一侧，不需要先生长牺牲层，再在压电薄膜层或者下电极或者上电极上打孔释放牺牲层，大大减少了工艺的复杂性，且不对薄膜进行刻蚀开孔，其器件机械强度提高，不易对薄膜产生损伤，不影响薄膜的质量；空腔结构在成膜前形成，成品率较高，且不会有成膜后刻蚀遗留的残渣，不需要考虑释放不完全对器件造成的影响，大幅提高谐振器Q值，减少谐振器杂波。可以实现在多晶金属底电极上生长出高质量的单晶氧化物薄膜，利用薄膜剥离法制备出单晶薄膜器件。本发明可以是任意晶向的硅衬底，或者是其他任意常用的衬底。
尤其是，所述空腔是由支柱间隙处形成的，其具有的支柱结构兼具支撑、应力补偿、保护薄膜的作用。本发明通过在空腔区域添加支柱，能够提高薄膜的强度，使得低温自剥离后的薄膜翘曲程度降低、裂纹减少，使薄膜质量得到很大程度的改善。
2、本发明所述的具有支柱的空腔型体声波谐振器的制备方法，在所述压电单晶晶圆的具有底电极的一侧生长膜，并在生长的膜上刻蚀，形成浅空腔，相较于反面刻蚀衬底，刻蚀深度大大减小，缩短刻蚀时间。
3、本发明所述的具有支柱的空腔型体声波谐振器的制备方法，采用有机绝缘材料作为键合时的键合物，一方面可起到键合作用，且有机绝缘材料作为键合物可以克服键合时键合面不平整的问题，另一方面可以为薄膜层提供支撑。
附图说明
图1为实施例1中的步骤(a)中得到的经过离子注入并具有底电极的压电单晶晶圆的结构示意图。
图2为实施例1中的步骤(b)中在压电单晶晶圆生长支撑层后的结构示意图。
图3为实施例1中的步骤(b)中具有支柱并在支柱的间隙处形成空腔的压电单晶晶圆的结构示意图。
图4为图3中所示的具有空腔的压电单晶晶圆的俯视方向的结构示意图；
图5为实施例1中的步骤(c)中所述衬底涂覆键合物后的结构示意图。
图6为实施例1中的步骤(c)中键合后的中间产物的结构示意图。
图7为实施例1中的步骤(d)中的剥离薄膜的结构示意图；
图8为实施例1中的步骤(d)中得到的具有支柱的空腔型体声波谐振器的结构示意图。
图9为实施例3中的步骤(b)中得到的经过离子注入并具有底电极的压电单晶晶圆的结构示意图。
图10为实施例3中的步骤(b)中具有支柱并在支柱的间隙处形成空腔的压电单晶晶圆的结构示意图；
图11为实施例3中的步骤(d)中的具有支柱的空腔型体声波谐振器的结构示意图；
图12为对比例2中得到的空腔型体声波谐振器的结构示意图。
图中，1-衬底；2-空腔；3-键合层；4-压电单晶晶圆；5-离子损伤层；6-注入面；7-底电极；8-支撑层；9-顶电极；10-支柱。
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在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
需要说明的是，本发明各实施例中未注明具体条件者，按照常规条件或制造商建议的条件进行。所用试剂或仪器未注明生产厂商者，均为可以通过市购获得的常规产品。不同厂家、型号的原料并不影响本发明技术方案的实施及技术效果的实现。
实施例1
本实施例的具有支柱的空腔型体声波谐振器的制备方法，包括如下步骤：
(a)取压电单晶晶圆，所述压电单晶晶圆为钽酸锂晶片，在所述压电单晶晶圆上进行离子注入，形成离子损伤层，注入的离子为H离子，注入离子的能量为195KeV，注入剂量为6×1016/cm2，离子束流为1μm/cm-2，注入深度为6μm，得到热释电材料，然后，在得到的所述热释电材料的注入面光刻形成待生长图形，然后利用磁控溅射生长电极，电极材料为Au，最后通过丙酮洗掉多余部分，即可得到经过离子注入并具有底电极的压电单晶晶圆，所述底电极的厚度为100nm；如图1所示，为步骤(a)中得到的经过离子注入并具有底电极的压电单晶晶圆的结构示意图。
(b)取步骤(a)中得到的所述压电单晶晶圆，在所述压电单晶晶圆的具有底电极的一侧生长膜，所述膜为支撑层，然后对生长支撑层的一侧进行图形化刻蚀，刻蚀所述支撑层，形成若干个支柱，且在支柱间隙处形成空腔；所述支撑层为氧化硅、氮化硅、金属中的一种或多种。
具体为：在所述压电单晶晶圆上生长支撑层，所述支撑层为SiO2，图2为步骤(b)中在压电单晶晶圆生长支撑层后的结构示意图；然后，在所述支撑层上转移需刻蚀的图形，然后在所述支撑层的表面上制备掩膜，且所述掩膜的图形的凸角处设置有凸角补偿部，再进行湿法刻蚀，在刻蚀的过程中，被掩膜覆盖的部分被保留，没有被掩膜覆盖的部分被刻蚀掉，形成空腔；所述湿法刻蚀可以进行单晶硅各向异性刻蚀，由于采用湿法刻蚀腐蚀单晶硅时，腐蚀液会对掩膜图形中“凸角”结构的下方的支撑层具有最快腐蚀速率，因此，通过刻蚀的图形设计，设置出凸角补偿部，可对“凸角”进行补偿，避免结构损失；如图3-4所示，为步骤(b)中得到的具有支柱并在支柱的间隙处形成空腔的压电单晶晶圆的结构示意图。
需要说明的是，所述支柱的形状、个数及排布方式并不唯一，本实施例中，提供一种具体的设计方式，如图3-4所示，所述支柱的横截面为矩形，所述支柱的数量为6个，按照两排对称设置。
作为本实施例的优选实现方式，在所述压电单晶晶圆上生长支撑层，所述支撑层为SiO2，在所述支撑层上转移需刻蚀的图形，采用清洗液清洗所述支撑层，去除其表面的杂质，再在所述支撑层的表面旋涂光刻胶作为掩膜，通过光刻得到掩膜的图形，且所述掩膜的图形的凸角处设置有凸角补充部；然后，采用湿法刻蚀的方式，将目标位置腐蚀，形成支柱，并在支柱的间隙处形成空腔，空腔的深度为2000nm，空腔所在的位置为空腔层；将目标位置腐蚀后，采用所述清洗液去除其表面的杂质，得到具有支柱，并在支柱的间隙处形成空腔的压电单晶晶圆；
作为本实施例的优选实现方式，所述清洗液为水、丙酮、乙醇、氟化氢中的一种或多种；本实施例中，分别用丙酮和乙醇溶液清洗，去除其表面的杂质，再用去离子水冲洗，然后将其放入浓度为15wt％的氟化氢中浸泡20min，以去除氧化层，最后用去离子水反复冲洗。
其中，所述湿法刻蚀具体为：在温度90℃下，采用刻蚀剂腐蚀30min；所述刻蚀剂为浓度为30wt％的KOH溶液。
(c)取衬底，所述衬底为硅，在所述衬底的一侧涂覆键合物，形成键合层，并与步骤(b)中得到的压电单晶晶圆的具有底电极的一侧键合，得到键合后的中间产物；如图5所示，为步骤(c)中所述衬底涂覆键合物后的结构示意图。如图6所示，为步骤(c)中键合后的中间产物的结构示意图。
其中，作为本实施例的优选实现方式：所述键合物为苯并环丁烯，所述键合层的厚度为4μm；所述键合物通过旋涂的方式涂覆；所述旋涂包括低转速阶段和高转速阶段；所述低转速阶段的转速为800rpm/s，旋转时间为10s；所述高转速阶段的转速为3000rpm/s，旋转时间为30s；
作为本实施例的优选实现方式，将旋涂有所述键合物的所述衬底置于烘箱中预烘，预烘的温度为100℃，预烘的时间为4min。
作为本实施例的优选实现方式，键合具体包括如下步骤：先将所述经过离子注入并具有底电极的压电单晶晶圆与所述衬底置于键合机或管式炉中进行预键合，所述预键合的键合压力4×105pa，保压时间为30min；然后，将温度缓慢升至200℃，并保持温度为200℃，保持2h，使所述苯并环丁烯完全固化，完成键合，得到的键合后的中间产物。
(d)将步骤(c)得到的键合后的中间产物在温度350℃下，退火2h，使薄膜剥离，剥离薄膜在退火过程中可以恢复由离子注入引起的晶格损伤，由此得到剥离薄膜，如图7所示，为步骤(d)中的剥离薄膜的结构示意图。在剥离薄膜的表面利用电子束蒸发或者磁控溅射制备图形化金属的顶电极，得到具有支柱的空腔型体声波谐振器；其中，所述顶电极的电极材料为Al，电极厚度为100nm。图8为步骤(d)中的具有支柱的空腔型体声波谐振器的结构示意图。
作为本实施例的优选实现方式，还包括轰击得到的剥离薄膜的步骤：采用RIE等离子体轰击得到的剥离薄膜，使其粗糙度减小到4nm；所述RIE等离子体轰击步骤中，采用的离子为Ar+离子，压强为20mT，流速为30sccm，RIE功率为100W，真空度为10-4Pa，处理时间为120s。
本实施例制备得到的所述的具有支柱的空腔型体声波谐振器，包括从上到下依次设置的顶电极、压电薄膜、底电极、支撑层、键合层和衬底，所述支撑层上设有若干个支柱，且在支柱间隙处形成空腔；所述支柱位于所述底电极与所述键合层之间；键合层厚度为4μm。所述压电薄膜即为剥离后的薄膜。本实施例中制备得到的所述具有支柱的空腔型体声波谐振器的所述底电极上表面积小于所述空腔的上表面积。
实施例2
本实施例的具有支柱的空腔型体声波谐振器的制备方法，包括如下步骤：
(a)取压电单晶晶圆，所述压电单晶晶圆为钽酸锂晶片，在所述压电单晶晶圆上进行离子注入，注入的离子为As离子，注入离子的能量为500KeV；注入深度为1.8μm，得到热释电材料，然后，在得到的所述热释电材料的注入面利用磁控溅射生长电极，电极材料为Au，再制备掩膜，最后刻蚀掉多余部分，即可得到经过离子注入并具有底电极的压电单晶晶圆，所述底电极的厚度为100nm；
(b)取经过离子注入并具有底电极的压电单晶晶圆，并在所述压电单晶晶圆的具有底电极的一侧成型若干个支柱，且在支柱间隙处形成空腔，然后取衬底，在所述衬底的一侧生长键合物，将所述衬底与所述压电单晶晶圆的具有空腔的一侧键合；其中，所述键合物为氧化硅、氮化硅、氧化铝、氮化铝中的一种或多种；本实施例中，所述键合物为二氧化硅。
作为本实施例的优选实现方式，键合具体包括如下步骤：先将所述经过离子注入并具有底电极的压电单晶晶圆与所述衬底置于键合机或管式炉中进行预键合，所述预键合的键合压力4×105pa，保压时间为30min；然后，将温度缓慢升至200℃，并保持温度为200℃，保持2h，使其完全固化，完成键合，得到的键合后的中间产物。
(c)将步骤(b)得到的键合后的中间产物在温度350℃下，退火2h，使薄膜剥离，剥离薄膜在退火过程中可以恢复由离子注入引起的晶格损伤，由此得到剥离薄膜。在剥离薄膜的表面利用电子束蒸发或者磁控溅射制备图形化金属的顶电极，所述顶电极的电极材料为Al，电极厚度为100nm。
本实施例制备得到的所述具有支柱的空腔型体声波谐振器，包括从上到下依次设置的顶电极、压电薄膜、底电极、支撑层、键合层和衬底，所述支撑层上设有若干个支柱，且在支柱间隙处形成空腔，所述支柱位于所述底电极与所述键合层之间；优选地，键合层厚度为2-6μm。所述压电薄膜即为剥离后的薄膜。
实施例3
本实施例的具有支柱的空腔型体声波谐振器的制备方法，采用与实施例1完全相同的方法制备，区别在于：所述底电极上表面积大于所述空腔的上表面积。
图9为步骤(b)中得到的经过离子注入并具有底电极的压电单晶晶圆的结构示意图。
图10为步骤(b)中具有支柱并在支柱的间隙处形成空腔的压电单晶晶圆的结构示意图；
图11为步骤(d)中的具有支柱的空腔型体声波谐振器的结构示意图；
实施例4
本实施例的具有支柱的空腔型体声波谐振器的制备方法，包括如下步骤:
(1)取经过离子注入并具有底电极的压电单晶晶圆，并在所述压电单晶晶圆的具有底电极的一侧成型若干个支柱，且在支柱间隙处形成空腔，然后取衬底，在所述衬底的一侧涂覆键合物，将所述衬底与所述压电单晶晶圆的具有空腔的一侧键合；其中，所述键合物为有机绝缘材料；所述有机绝缘材料包括苯并环丁烯、聚酰亚胺、硅倍半环氧乙烷、旋转涂布玻璃中的一种或多种；涂覆的所述键合物厚度为100nm-4000nm；本实施例中，所述有机绝缘材料为聚酰亚胺，涂覆的所述键合物厚度为2000nm。
(2)将步骤(1)得到的键合后的中间产物，进行热处理，使所述压电单晶晶圆的薄膜剥离，再在所述压电单晶晶圆的剥离后的一侧生长顶电极，即得。
实施例5
本实施例的具有支柱的空腔型体声波谐振器的制备方法，包括如下步骤:
(1)取经过离子注入并具有底电极的压电单晶晶圆，并在所述压电单晶晶圆的具有底电极的一侧成型若干个支柱，且在支柱间隙处形成空腔，然后取衬底，在所述衬底的一侧生长键合物，将所述衬底与所述压电单晶晶圆的具有空腔的一侧键合；其中，所述键合物为氧化硅、氮化硅、氧化铝、氮化铝中的一种或多种，本实施例中所述键合物为氧化铝。
(2)将步骤(1)得到的键合后的中间产物，进行热处理，使所述压电单晶晶圆的薄膜剥离，再在所述压电单晶晶圆的剥离后的一侧生长顶电极，即得。
对比例1
本对比例的具有支柱的空腔型体声波谐振器的制备方法，采用与实施例1中相同的条件与方法制备，区别仅在于不在所述压电单晶晶圆成型支柱及空腔，而采用具有牺牲层的衬底，具体包括如下步骤：
取衬底，在所述衬底上生长一层牺牲层，所述牺牲层为非晶硅，再取经过离子注入并具有底电极的压电单晶晶圆，在所述压电单晶晶圆的具有底电极的一侧生长键合物，并与具有牺牲层的衬底键合，键合后，剥离得到压电薄膜。然后，在所述压电单晶晶圆上表面刻蚀开孔，通过刻蚀的孔通入XeF2气体对非晶硅牺牲层进行刻蚀，形成空腔后得到具有支柱的空腔型体声波谐振器。
对比例2
本对比例的具有支柱的空腔型体声波谐振器的制备方法，采用与实施例1中相同的条件与方法制备，区别仅在于不在所述压电单晶晶圆成型支柱及空腔，而在所述压电单晶晶圆成型一个完整的空腔，得到的空腔型体声波谐振器如图12所示。
效果试验例
为验证本发明所述的具有空腔结构的单晶薄膜器件的制备方法的技术效果，分别采用实施例1-5、对比例1-2中的方法制备所述单晶薄膜，并进行如下对比检测试验。
按照实施例1-5、对比例1-2中的方法分别制备20个所述单晶薄膜，检测，并记录结果；
取实施例1-5、对比例1-2中的方法分别制备得到的所述单晶薄膜，测量其电感Q值，并记录结果；
取实施例1-5、对比例1-2中的方法分别制备得到的所述单晶薄膜，作为薄膜体声波谐振器，测量其杂波多少，并记录结果。
经过上述实验，得到的实验数据如下：
| 组别 | 成品率 | Q值 | 杂波多少 |
| 实施例1 | 99％ | 2300 | 无 |
| 实施例2 | 99％ | 3000 | 无 |
| 实施例3 | 99％ | 2500 | 无 |
| 实施例4 | 99％ | 1800 | 无 |
| 实施例5 | 99％ | 2000 | 少量 |
| 对比例1 | 76％ | 300 | 多 |
| 对比例2 | 98％ | 2300 | 无 |
由上述实验结果可知：本发明所述的具有空腔结构的单晶薄膜器件的制备方法，制备得到的具有空腔结构的单晶薄膜器件，机械强度提高，且刻蚀不易对薄膜产生损伤，不影响薄膜的质量；空腔结构在成膜前形成，成品率较高，且不会有成膜后刻蚀遗留的残渣，可以实现在多晶金属底电极上生长出高质量的单晶氧化物薄膜，利用薄膜剥离法制备出单晶薄膜器件。尤其是，本发明通过在空腔区域添加支柱，能够提高薄膜的强度，使得低温自剥离后的薄膜翘曲程度降低、裂纹减少，使薄膜质量得到很大程度的改善。另外，实施例2中，由二氧化硅作为所述键合物进行键合得到的单晶薄膜的Q值优于实施例1中由苯并环丁烯作为键合物进行键合得到的单晶薄膜的Q值。
由技术常识可知，本发明可以通过其它的不脱离其精神实质或必要特征的实施方案来实现。因此，上述公开的实施方案，就各方面而言，都只是举例说明，并不是仅有的。所有在本发明范围内或在等同于本发明的范围内的改变均被本发明包含。
Claims (12)
1.一种具有支柱的空腔型体声波谐振器的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
(1)取经过离子注入并具有底电极的压电单晶晶圆，并在所述压电单晶晶圆的具有底电极的一侧成型若干个支柱，且在支柱间隙处形成空腔，然后取衬底，将所述衬底与所述压电单晶晶圆的具有空腔的一侧键合；
(2)将步骤(1)中得到的键合后的中间产物进行热处理，使所述压电单晶晶圆的薄膜剥离，再在所述压电单晶晶圆的剥离后的一侧生长顶电极，即得。
2.根据权利要求1所述的具有支柱的空腔型体声波谐振器的制备方法，其特征在于，步骤(1)中，将所述衬底与所述压电单晶晶圆的具有空腔的一侧键合，具体包括如下步骤：取衬底，在所述衬底的一侧涂覆键合物，将所述衬底与所述压电单晶晶圆的具有空腔的一侧键合；其中，所述键合物为有机绝缘材料；所述有机绝缘材料包括苯并环丁烯、聚酰亚胺、硅倍半环氧乙烷、旋转涂布玻璃中的一种或多种；优选地，涂覆的所述键合物厚度为100nm-4000nm；
或者，取衬底，在所述衬底的一侧生长键合物，将所述衬底与所述压电单晶晶圆的具有空腔的一侧键合；其中，所述键合物为氧化硅、氮化硅、氧化铝、氮化铝中的一种或多种；优选地，生长的所述键合物厚度为100nm-4000nm。
3.根据权利要求1或2所述的具有支柱的空腔型体声波谐振器的制备方法，其特征在于：
所述压电单晶晶圆为石英、铌酸锂、钽酸锂、氮化铝、氧化锌、钛酸钡、磷酸二氢钾、铌镁酸铅-钛酸铅中的一种；
优选的，经过离子注入并具有底电极的压电单晶晶圆通过如下方法得到：取压电单晶晶圆，在所述压电单晶晶圆上进行离子注入，并在离子注入面生长底电极，得到经过离子注入并具有底电极的压电单晶晶圆。
4.根据权利要求3所述的具有支柱的空腔型体声波谐振器的制备方法，其特征在于：
所述压电单晶晶圆注入的离子为H离子、He离子、B离子、As离子中的一种或多种；注入离子的能量为100KeV-1000KeV；注入剂量为2-8×1016/cm2；离子束流为0.1-10μm/cm-2；注入深度为0.3-8μm。
5.根据权利要求4所述的具有支柱的空腔型体声波谐振器的制备方法，其特征在于，
所述压电单晶晶圆的底电极通过如下方法生长：先在所述压电单晶晶圆的表面光刻形成待生长图形，再生长电极，最后洗掉多余部分，即可；或者，先在所述压电单晶晶圆的表面生长电极，再制备掩膜，最后刻蚀掉多余部分，即可；
优选地，生长底电极的电极材料为Al、Au、Mo、Pt、W中的一种；所述底电极的厚度为50-500nm；
底电极的生长方式包括磁控溅射、电阻式蒸发、电子束沉积；
优选地，所述衬底的材质为硅、绝缘层上硅、玻璃、石英、铌酸锂、钽酸锂、碳化硅、氮化镓、砷化镓中的一种或多种。
6.根据权利要求1所述的具有支柱的空腔型体声波谐振器的制备方法，其特征在于，
步骤(1)中，在所述压电单晶晶圆的具有底电极的一侧成型若干个支柱，且在支柱间隙处形成空腔，具体包括如下步骤：在所述压电单晶晶圆的具有底电极的一侧生长一层支撑层，并在生长的支撑层上形成若干个支柱，且在支柱间隙处形成空腔。
7.根据权利要求6所述的具有支柱的空腔型体声波谐振器的制备方法，其特征在于，步骤(1)中，在所述压电单晶晶圆的具有底电极的一侧成型若干个支柱，且在支柱间隙处形成空腔，具体包括如下步骤：在所述压电单晶晶圆的具有底电极的一侧生长一层支撑层，然后对生长的支撑层的一侧进行图形化刻蚀，刻蚀所述支撑层，形成若干个支柱，且在支柱间隙处形成空腔；优选地，所述空腔的腔体深度大于100nm；
优选地，所述支撑层为氧化硅、氮化硅、非晶硅、金属中的一种或多种。
8.根据权利要求2所述的具有支柱的空腔型体声波谐振器的制备方法，其特征在于，
步骤(1)中，所述键合物通过旋涂的方式涂覆，形成键合层；所述旋涂包括低转速阶段和高转速阶段；所述低转速阶段的转速为200～1000rpm/s，旋转时间为10s～30s；所述高转速阶段的转速为1000～8000rpm/s，旋转时间为15～60s；
优选地，还包括将旋涂有所述键合物的压电单晶晶圆预烘的步骤；预烘的温度为50～120℃，预烘的时间为60s～600s；
优选地，步骤(1)中，先将所述衬底与所述压电单晶晶圆的具有空腔的一侧进行预键合，再进行键合；优选地，所述预键合的键合压力1×105pa～5×106pa，保压时间为3～30min；预键合后，将温度缓慢升至150～500℃，并保持温度为150～500℃，使所述有机绝缘材料完全固化，完成键合。
9.根据权利要求8所述的具有支柱的空腔型体声波谐振器的制备方法，其特征在于，所述步骤(2)中进一步包括：将步骤(1)得到的键合后的中间产物，在180～400℃下，使薄膜剥离，然后，在温度180～400℃下，退火10～600min，得到剥离薄膜；优选地，所述压电单晶晶圆剥离后的厚度为500-1000nm；
优选地，生长的所述顶电极的电极材料为Al、Au、Mo、Pt、W中的一种，所述顶电极厚度为50～300nm。
10.一种具有支柱的空腔型体声波谐振器，其特征在于，由权利要求1-9中任意一项所述的具有支柱的空腔型体声波谐振器的制备方法制备得到。
11.根据权利要求10中所述的具有支柱的空腔型体声波谐振器，其特征在于，包括从上到下依次设置的顶电极、压电薄膜、底电极、支撑层、键合层和衬底，所述支撑层上设有若干个支柱，且在支柱间隙处形成空腔；优选地，所述支柱位于所述底电极与所述键合层之间；优选地，键合层厚度为2-6μm。
12.一种具有支柱的空腔型体声波谐振器，其特征在于，所述谐振器包括从上到下依次设置的顶电极、压电薄膜、底电极、支撑层、键合层和衬底；
所述支撑层上设有若干个支柱，且在支柱间隙处形成空腔；其中，所述支柱采用如下方式生成：在压电单晶晶圆的一侧生长所述支撑层，并在所述支撑层上形成若干个支柱，所述支柱位于所述底电极与所述键合层之间。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201910187254.1A CN109962689A (zh) | 2019-03-13 | 2019-03-13 | 一种具有支柱的空腔型体声波谐振器及其制备方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201910187254.1A CN109962689A (zh) | 2019-03-13 | 2019-03-13 | 一种具有支柱的空腔型体声波谐振器及其制备方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN109962689A true CN109962689A (zh) | 2019-07-02 |
Family
ID=67024301
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN201910187254.1A Pending CN109962689A (zh) | 2019-03-13 | 2019-03-13 | 一种具有支柱的空腔型体声波谐振器及其制备方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN109962689A (zh) |
Cited By (9)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN108023563A (zh) * | 2016-11-01 | 2018-05-11 | 稳懋半导体股份有限公司 | 具质量调整结构的体声波共振器及其应用于体声波滤波器 |
| CN110474616A (zh) * | 2019-08-29 | 2019-11-19 | 华南理工大学 | 一种空气隙型薄膜体声波谐振器及其制备方法 |
| CN110540169A (zh) * | 2019-08-29 | 2019-12-06 | 华南理工大学 | Fbar滤波器与放大器或开关单片集成的器件及方法 |
| CN111010125A (zh) * | 2019-10-26 | 2020-04-14 | 诺思(天津)微系统有限责任公司 | 电极具有空隙层的体声波谐振器、滤波器及电子设备 |
| CN112542379A (zh) * | 2020-12-09 | 2021-03-23 | 济南晶正电子科技有限公司 | 一种薄膜图形化工艺方法、复合薄膜及电子元器件 |
| CN113193847A (zh) * | 2021-03-24 | 2021-07-30 | 深圳市封神微电子有限公司 | 改善薄膜体声波谐振器品质因子和优化应力分布的结构 |
| WO2021184138A1 (zh) * | 2020-03-14 | 2021-09-23 | 华南理工大学 | 具有柔性绝缘衬底的薄膜体声波谐振器制备工艺及其电路 |
| WO2022010843A1 (en) * | 2020-07-08 | 2022-01-13 | Kampanics, L.L.C. | Dual thickness-shear mode resonator structures for frequency control and sensing |
| CN114894229A (zh) * | 2022-04-26 | 2022-08-12 | 武汉敏声新技术有限公司 | 一种薄膜体声波传感器及其制备方法 |
Citations (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US20050012571A1 (en) * | 2003-05-29 | 2005-01-20 | Samsung Electronics Co., Ltd. | Film bulk acoustic resonator having supports and manufacturing method therefore |
| US20120073099A1 (en) * | 2009-06-09 | 2012-03-29 | Murata Manufacturing Co., Ltd. | Method for manufacturing piezoelectric device |
| CN103296992A (zh) * | 2013-06-28 | 2013-09-11 | 中国电子科技集团公司第二十六研究所 | 薄膜体声波谐振器结构及其制造方法 |
| CN106209001A (zh) * | 2016-06-29 | 2016-12-07 | 电子科技大学 | 基于单晶铌酸锂薄片的薄膜体声波谐振器及其制备方法 |
| CN107231138A (zh) * | 2016-12-29 | 2017-10-03 | 杭州左蓝微电子技术有限公司 | 带有支撑结构的薄膜体声波谐振器及其制备方法 |
| US20180342998A1 (en) * | 2017-05-25 | 2018-11-29 | Stmicroelectronics S.R.L. | Micro-electro-mechanical device with reduced temperature sensitivity and manufacturing method thereof |
| CN109309483A (zh) * | 2018-10-10 | 2019-02-05 | 华南理工大学 | 一种支撑型薄膜体声波谐振器的制备方法 |
-
2019
- 2019-03-13 CN CN201910187254.1A patent/CN109962689A/zh active Pending
Patent Citations (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US20050012571A1 (en) * | 2003-05-29 | 2005-01-20 | Samsung Electronics Co., Ltd. | Film bulk acoustic resonator having supports and manufacturing method therefore |
| US20120073099A1 (en) * | 2009-06-09 | 2012-03-29 | Murata Manufacturing Co., Ltd. | Method for manufacturing piezoelectric device |
| CN103296992A (zh) * | 2013-06-28 | 2013-09-11 | 中国电子科技集团公司第二十六研究所 | 薄膜体声波谐振器结构及其制造方法 |
| CN106209001A (zh) * | 2016-06-29 | 2016-12-07 | 电子科技大学 | 基于单晶铌酸锂薄片的薄膜体声波谐振器及其制备方法 |
| CN107231138A (zh) * | 2016-12-29 | 2017-10-03 | 杭州左蓝微电子技术有限公司 | 带有支撑结构的薄膜体声波谐振器及其制备方法 |
| US20180342998A1 (en) * | 2017-05-25 | 2018-11-29 | Stmicroelectronics S.R.L. | Micro-electro-mechanical device with reduced temperature sensitivity and manufacturing method thereof |
| CN109309483A (zh) * | 2018-10-10 | 2019-02-05 | 华南理工大学 | 一种支撑型薄膜体声波谐振器的制备方法 |
Cited By (13)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN108023563A (zh) * | 2016-11-01 | 2018-05-11 | 稳懋半导体股份有限公司 | 具质量调整结构的体声波共振器及其应用于体声波滤波器 |
| CN110540169B (zh) * | 2019-08-29 | 2022-04-22 | 华南理工大学 | Fbar滤波器与放大器或开关单片集成的器件及方法 |
| CN110474616A (zh) * | 2019-08-29 | 2019-11-19 | 华南理工大学 | 一种空气隙型薄膜体声波谐振器及其制备方法 |
| CN110540169A (zh) * | 2019-08-29 | 2019-12-06 | 华南理工大学 | Fbar滤波器与放大器或开关单片集成的器件及方法 |
| CN111010125A (zh) * | 2019-10-26 | 2020-04-14 | 诺思(天津)微系统有限责任公司 | 电极具有空隙层的体声波谐振器、滤波器及电子设备 |
| CN111010125B (zh) * | 2019-10-26 | 2022-02-22 | 诺思(天津)微系统有限责任公司 | 电极具有空隙层的体声波谐振器、滤波器及电子设备 |
| WO2021184138A1 (zh) * | 2020-03-14 | 2021-09-23 | 华南理工大学 | 具有柔性绝缘衬底的薄膜体声波谐振器制备工艺及其电路 |
| WO2022010843A1 (en) * | 2020-07-08 | 2022-01-13 | Kampanics, L.L.C. | Dual thickness-shear mode resonator structures for frequency control and sensing |
| US11984863B2 (en) | 2020-07-08 | 2024-05-14 | Kampanics, L.L.C. | Sensor with resonator supported on a substrate |
| CN112542379A (zh) * | 2020-12-09 | 2021-03-23 | 济南晶正电子科技有限公司 | 一种薄膜图形化工艺方法、复合薄膜及电子元器件 |
| CN113193847A (zh) * | 2021-03-24 | 2021-07-30 | 深圳市封神微电子有限公司 | 改善薄膜体声波谐振器品质因子和优化应力分布的结构 |
| CN114894229A (zh) * | 2022-04-26 | 2022-08-12 | 武汉敏声新技术有限公司 | 一种薄膜体声波传感器及其制备方法 |
| CN114894229B (zh) * | 2022-04-26 | 2024-05-03 | 武汉敏声新技术有限公司 | 一种薄膜体声波传感器及其制备方法 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN109962689A (zh) | 一种具有支柱的空腔型体声波谐振器及其制备方法 | |
| CN109981070A (zh) | 一种无需制备牺牲层的空腔型体声波谐振器及其制备方法 | |
| CN109995340A (zh) | 一种空腔型体声波谐振器及其制备方法 | |
| CN109981069A (zh) | 具有隔离层的薄膜体声波谐振器制备方法及体声波谐振器 | |
| CN110224680A (zh) | 一种固态反射型体声波谐振器及其制备方法 | |
| CN110011632A (zh) | 单晶薄膜体声波谐振器的制备方法及体声波谐振器 | |
| CN114665006A (zh) | 一种d15模式铁电单晶薄膜压电振动传感器及其制备方法 | |
| CN112125276A (zh) | 一种力学传感器用铌酸锂单晶薄膜图形化刻蚀方法 | |
| CN114665005A (zh) | 一种d33模式铁电单晶薄膜压电振动传感器及其制备方法 | |
| CN110212882B (zh) | 空腔型体声波谐振器的制备方法及空腔型体声波谐振器 | |
| CN109995341A (zh) | 具有下电极保护层的空腔型体声波谐振器及其制备方法 | |
| CN110994097B (zh) | 一种高频大带宽薄膜体波滤波器结构及其制备方法 | |
| CN113452341B (zh) | 基于热致型smp的空气隙型体声波谐振器及其制备方法 | |
| CN212163290U (zh) | 一种钪掺杂氮化铝兰姆波谐振器 | |
| JP5277975B2 (ja) | 複合基板の製造方法 | |
| JP2006135443A (ja) | 弾性表面波素子、弾性表面波素子の製造方法 | |
| JP5359615B2 (ja) | 複合基板の製造方法 | |
| CN113472306A (zh) | 一种固体装配型压电薄膜体声波谐振器及其制造方法 | |
| JP5277999B2 (ja) | 複合基板の製造方法 | |
| CN116143062B (zh) | 一种“h”型单晶薄膜压电振动传感器及其制备方法 | |
| CN109995342B (zh) | 空气隙型薄膜体声波谐振器的制备方法 | |
| Kar et al. | Aluminum Nitride (AlN) film based acoustic devices: material synthesis and device fabrication | |
| CN112073025B (zh) | 一种基于多孔硅的自支撑空气隙型体声波谐振器及其制备方法 | |
| WO2023082521A1 (zh) | 一种快速形成微声薄膜谐振器空腔结构的方法 | |
| Yan et al. | A 1.14 GHz piezoelectrically transduced disk resonator |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination |