CN109995341B - 具有下电极保护层的空腔型体声波谐振器及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及声波谐振器制备技术领域，尤其是涉及一种具有下电极保护层的空腔型体声波谐振器及其制备方法；本发明的目的在于提供一种具有下电极保护层的空腔型体声波谐振器的制备方法及空腔型体声波谐振器，通过在下电极设置包裹下电极保护层的设计以解决现有的在而牺牲层的刻蚀剂会对下电极材料有刻蚀影响，进而使电极结构受到破坏，影响器件性能的技术问题。
Description
技术领域
本发明涉及声波谐振器制备技术领域，尤其是涉及一种具有下电极保护层的空腔型体声波谐振器及其制备方法。
背景技术
随着无线通信技术快速发展，传统介质滤波器和声表面波滤波器难以满足高频化要求，新一代薄膜体声波谐振器很好地满足了这一要求。薄膜体声波谐振器的基本结构为简单的三明治结构：上电极-压电薄膜-下电极，电极的完整性对器件性能有一定的影响。
目前，薄膜体声波谐振器分为空腔型和固态装配型。空腔型以结构简单而被更多使用。空腔的形成主要是先制备牺牲层，再通过打孔释放。而牺牲层的刻蚀剂也会对电极材料有刻蚀影响，例如KOH溶液会腐蚀金属电极，牺牲层的释放的时间和速率难以精确控制，通过会采用充分刻蚀的方式，进而使电极结构受到破坏，影响器件性能。
因此，针对上述问题本发明急需提供一种具有下电极保护层的空腔型体声波谐振器及其制备方法。
发明内容
本发明的目的在于提供一种具有下电极保护层的空腔型体声波谐振器的制备方法及空腔型体声波谐振器，通过在下电极设置包裹下电极保护层的设计以解决现有的在而牺牲层的刻蚀剂会对下电极材料有刻蚀影响，进而使电极结构受到破坏，影响器件性能的技术问题。
本发明提供的一种具有下电极保护层的空腔型体声波谐振器的制备方法，包括如下步骤：
从压电单晶晶圆下表面注入高能量离子，高能量离子进入压电单晶晶圆内部形成损伤层，将压电单晶晶圆分隔成上压电层和单晶薄膜层，得到损伤的压电单晶晶圆；
在损伤的压电单晶晶圆下表面依次制备图形化的下电极、包裹下电极的下电极保护层、图形化的牺牲层，覆盖牺牲层的键合层；将衬底叠放于键合层上，进行键合固化处理和晶圆劈裂处理，剥离单晶薄膜层上端的上压电层，得到具有电极保护层的单晶薄膜；
在具有电极保护层的单晶薄膜的上表面制备上电极，得到具有电极保护层的体声波谐振器；
在具有电极保护层的体声波谐振器上表面开设图形化的牺牲层所需要的牺牲层释放孔，释放牺牲层，得到具有下电极保护层的空腔型体声波谐振器。
优选地，也可将键合层制备于衬底上，在将衬底叠放于牺牲层上，再进行键合固化处理和晶圆劈裂处理，剥离单晶薄膜层上端的上压电层，得到具有电极保护层的单晶薄膜，或者也在衬底上制备键合层，将制备有键合层的衬底叠放于与具有键合层的损伤的单晶晶圆上，再进行键合固化处理和晶圆劈裂处理，剥离单晶薄膜层上端的上压电层，得到具有电极保护层的单晶薄膜中任一。
优选地，下电极保护层的厚度为0.1μm-1μm。
优选地，下电极保护层的材质包括二氧化硅(SiO2)或氮化硅(Si3N4)、非晶硅中的至少一种。
优选地，包裹下电极的下电极保护层的制备步骤包括：在下电极的表面生长下电极保护层，在下电极保护层上涂覆光刻胶，采用图形化的掩膜版对光刻胶进行曝光，采用显影液显影，得到图形化的光刻胶掩膜，得到具有光刻胶掩膜的下电极保护层，刻蚀下电极保护层，去除光刻胶，得到将下电极包裹的下电极保护层。
优选地，包裹下电极的下电极保护层的制备方法包括化学气相沉积、等离子体增强化学气相沉积、磁控溅射、脉冲激光沉积中任一。
优选地，图形化的下电极制备步骤包括：在损伤的压电单晶晶圆的下表面涂覆光刻胶，形成光刻胶层，采用图形化的掩膜对光刻胶进行曝光、采用显影液显影，得到图形化的光刻胶掩膜，在具有光刻胶掩膜的损伤的压电单晶晶圆下表面生长下电极，去除光刻胶，制得到图形化的下电极，或者在单晶薄膜层的下表面生长下电极，在下电极表面涂覆光刻胶，采用图形化的掩膜版对光刻胶进行曝光，采用显影液显影，得到图形化的光刻胶掩膜，在具有光刻胶掩膜的下电极刻蚀，去除光刻胶，得到图形化的下电极。
优选地，图形化的牺牲层制备步骤包括：在下电极保护层表面生长牺牲层；在牺牲层表面涂覆光刻胶，采用图形化的掩膜版对光刻胶进行曝光，然后采用显影液显影，得到图形化的光刻胶掩膜，对图形化的光刻胶掩膜的牺牲层进行刻蚀，去除光刻胶，得到图形化的牺牲层。
优选地，牺牲层的材质为非晶硅或PI中的至少一种；
键合层材质包括苯并环丁烯(BCB)、聚酰亚胺(PI)、硅倍半环氧乙烷(HSQ)或旋转涂布玻璃(SOG)、二氧化硅(SiO2)或氮化硅(Si3N4)中的至少一种；上电极和下电极的材质均包括铝(Al)、钼(Mo)、铂(Pt)、金(Au)或钨(W)中任一；
单晶薄膜层材质包括石英、铌酸锂(LN)、钽酸锂(LT)、氮化铝、氧化锌、钛酸钡、磷酸二氢钾、铌镁酸铅-钛酸铅、氮化镓、砷化镓、磷化铟、碳化硅或金刚石中的一种；
衬底的材质包括硅、绝缘层上硅、玻璃、石英、铌酸锂、钽酸锂、碳化硅、氮化镓、砷化镓、金刚石中的一种。
优选地，上电极和下电极的厚度均为0.05μm-0.4μm；
牺牲层的厚度为0.05μm-6μm；优选地，0.05μm-0.3μm或者0.3μm-1.0μm或者1μm-6μm；
单晶薄膜层的厚度为0.1μm-8μm；优选地，0.3μm-1.0μm或者1.0μm-1.8μm或者1.8μm-2.2μm或者2.2μm-8μm。
键合层的厚度为0.1μm-10μm；优选地，0.1μm-0.3μm或者0.3μm-6μm或者6μm-10μm。
优选地，高能量离子包括氢离子、氦离子、硼离子或砷离子中的至少一种；高能量离子的注入能量选用范围为100keV-1000keV；高能量离子的注入深度0.6μm-2.2μm。
优选地，键合固化温度为150℃-600℃，键合固化时间为10min-600min；晶圆劈裂温度为180℃-400℃；晶圆劈裂处理时间为2h-5h。
本发明还包括一种空腔型体声波谐振器，基于如上述中任一所述的具有下电极保护层的空腔型体声波谐振器的制备方法制得。
本发明还包括一种空腔型体声波谐振器，基于如上述中任一所述的具有下电极保护层的空腔型体声波谐振器的制备方法制得。
优选地，空腔型体声波谐振器从上到下包括上电极、单晶薄膜层、下电极、下电极保护层、键合层及衬底，其中，下电极保护层中部设有空腔。
本发明提供的一种具有下电极保护层的空腔型体声波谐振器的制备方法及空腔型体声波谐振器与现有技术相比具有以下进步：
1、本发明提供的具有下电极保护层的空腔型体声波谐振器的制备方法制备的空腔型体声波谐振器，使得下电极外包裹有下电极保护层，可以有效防止在牺牲层释放过程中，刻蚀液或刻蚀气体对下电极的刻蚀，破坏下电极的结构，进而无法制备空腔型体声波谐振器坍塌或制备得到的空腔型设备谐振器品质因数值低的问题。
2、本发明提供的具有下电极保护层的空腔型体声波谐振器的制备方法，制备方法简单，制备得到的单晶薄膜无开裂的空腔型体声波谐振器，空腔型体声波谐振器品质因数值高。
附图说明
为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施方式，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为本发明中所述具有下电极保护层的空腔型体声波谐振器的制备方法的步骤框图；
图2为本发明中所述具有下电极保护层的空腔型体声波谐振器的制备方法结构示意图；
图3为本发明中所述具有下电极保护层的空腔型体声波谐振器的制备方法结构示意图；
图4为本发明中所述具有下电极保护层的空腔型体声波谐振器的制备方法结构示意图；
图5为本发明中所述具有下电极保护层的空腔型体声波谐振器的制备方法结构示意图；
图6为本发明中所述具有下电极保护层的空腔型体声波谐振器的制备方法结构示意图；
图7为本发明中所述具有下电极保护层的空腔型体声波谐振器的制备方法结构示意图；
图8为本发明中所述具有下电极保护层的空腔型体声波谐振器的制备方法结构示意图；
图9为本发明中所述具有下电极保护层的空腔型体声波谐振器的制备方法结构示意图。
附图标记说明：
1-上电极；2-单晶薄膜层；3-下电极；4-下电极保护层；5-键合层；6-衬底；7-空腔；8-损伤层；9-上压电层；10-牺牲层；11-牺牲层释放孔。
具体实施方式
下面将结合附图对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例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。
在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。
如图1、图2、图3、图4、图5、图6、图7、图8和图9所示，本发明提供的一种具有下电极保护层的空腔型体声波谐振器的制备方法，包括如下步骤：
S1)从压电单晶晶圆下表面注入高能量离子A，高能量离子A进入压电单晶晶圆内部形成损伤层8，将压电单晶晶圆分隔成上压电层9和单晶薄膜层2，得到损伤的压电单晶晶圆；
S2)在损伤的压电单晶晶圆下表面依次制备图形化的下电极3、包裹下电极的下电极保护层4、图形化的牺牲层10，覆盖牺牲层的键合层5；将衬底6与键合层叠放，进行键合固化处理和晶圆劈裂处理，剥离单晶薄膜层上端的上压电层，得到具有电极保护层的单晶薄膜；
S3)在具有电极保护层的单晶薄膜的上表面制备上电极1，得到具有电极保护层的体声波谐振器；
S4)在具有电极保护层的体声波谐振器上表面开设图形化的牺牲层所需要的牺牲层释放孔11，释放牺牲层，得到具有下电极保护层的空腔型体声波谐振器。具体地，下电极保护层4的厚度为0.1μm-1μm。
具体地，下电极保护层4的材质包括二氧化硅(SiO2)或氮化硅(Si3N4)中的至少一种。
具体地，也可将键合层制备于衬底上，在将衬底叠放于牺牲层上，再进行键合固化处理和晶圆劈裂处理，剥离单晶薄膜层上端的上压电层，得到具有电极保护层的单晶薄膜，或者也在衬底上制备键合层，将制备有键合层的衬底叠放于与具有键合层的损伤的单晶晶圆上，再进行键合固化处理和晶圆劈裂处理，剥离单晶薄膜层上端的上压电层，得到具有电极保护层的单晶薄膜中任一。
具体地，下电极保护层4的制备过程包括：在下电极的表面生长下电极保护层，在下电极保护层上涂覆光刻胶，采用图形化的掩膜版对光刻胶进行曝光，采用显影液显影，得到图形化的光刻胶掩膜，对具有光刻胶掩膜的下电极保护层刻蚀，去除光刻胶，得到包裹下电极的下电极保护层，
具体地，下电极保护层4的生长方式采用等离子体增强化学的气相沉积法(PECVD)；。
具体地，图形化的下电极3制备过程包括：在损伤的压电单晶晶圆的下表面涂覆光刻胶，形成光刻胶层，采用图形化的掩膜对光刻胶进行曝光、采用显影液显影，得到图形化的光刻胶掩膜，在具有光刻胶掩膜的损伤的压电单晶晶圆下表面生长下电极，去除光刻胶，制得到图形化的下电极，或者在单晶薄膜层的下表面生长下电极，在下电极表面涂覆光刻胶，采用图形化的掩膜版对光刻胶进行曝光，采用显影液显影，得到图形化的光刻胶掩膜，在具有光刻胶掩膜的下电极刻蚀，去除光刻胶，得到图形化的下电极。
具体地，图形化的牺牲层10制备过程包括：图形化的牺牲层制备步骤包括：在下电极保护层表面生长牺牲层；在牺牲层表面涂覆光刻胶，采用图形化的掩膜版对光刻胶进行曝光，然后采用显影液显影，得到图形化的光刻胶掩膜，对图形化的光刻胶掩膜的牺牲层进行刻蚀，去除光刻胶，得到图形化的牺牲层。具体地，牺牲层的材质为非晶硅或PI中的至少一种；
键合层5材质包括苯并环丁烯(BCB)、聚酰亚胺(PI)、硅倍半环氧乙烷(HSQ)或旋转涂布玻璃(SOG)、二氧化硅(SiO2)或氮化硅(Si3N4)中的至少一种；上电极和下电极的材质均包括铝(Al)、钼(Mo)、铂(Pt)、金(Au)或钨(W)中任一；
单晶薄膜层2材质包括石英、铌酸锂(LN)、钽酸锂(LT)、氮化铝、氧化锌、钛酸钡、磷酸二氢钾、铌镁酸铅-钛酸铅、氮化镓、砷化镓、磷化铟、碳化硅或金刚石中的一种；
衬底6的材质包括硅、绝缘层上硅、玻璃、石英、铌酸锂、钽酸锂、碳化硅、氮化镓、砷化镓、金刚石中的一种。
具体地，上电极3和下电极1的厚度均为0.05μm0.05μm-0.3μm；
牺牲层的厚度为0.05μm-6μm；优选地，0.05μm-0.3μm或者0.3μm-1.0μm或者1μm-6μm；
单晶薄膜层的厚度为0.1μm-8μm；优选地，0.3μm-1.0μm或者1.0μm-1.8μm或者1.8μm-2.2μm或者2.2μm-8μm。
键合层的厚度为0.1μm-10μm；优选地，0.1μm-0.3μm或者0.3μm-6μm或者6μm-10μm。
优选地，高能量离子A包括氢离子(优选正一价氢离子，H+)、氦离子(优选正一价氦离子，He+)、硼离子(优选正一价的硼离子，B+)或砷离子(优选正一价的砷离子，As+)中的一种。
优选地，键合层固化温度为150℃-500℃；固化时间为10min-600min；单晶晶圆劈裂温度为180℃-400℃；单晶晶圆劈裂时间为10min-600min。
本发明还包括一种空腔型体声波谐振器，基于所述的具有下电极保护层的空腔型体声波谐振器的制备方法制得。
具体地，空腔型体声波谐振器从上到下包括上电极1、单晶薄膜层2、下电极3、下电极保护层4、键合层5及衬底6，其中，键合层5中部设有空腔7；下电极3和下电极保护层4均置于空腔7内。
具有下电极保护层的空腔型体声波谐振器的制备方法制备的空腔型体声波谐振器，使得下电极外包裹下电极保护层，有效可以防止在牺牲层释放过程中，刻蚀液或刻蚀气体对下电极的刻蚀，破坏下电极的结构，进而无法制备空腔型体声波谐振器或制备得到的空腔型设备谐振器品质因数(Q值)低的问题。制备方法简单，制得得到薄膜无开裂的空腔型体声波谐振器，空腔型体声波谐振器品质因数(Q值)高。
实施例一
1)选用铌酸锂压电单晶晶圆，在铌酸锂压电单晶晶圆的下表面注入高能量的He+，使得铌酸锂压电单晶晶圆内部形成损伤层，损伤层将铌酸锂压电单晶晶圆分隔成铌酸锂上压电层和铌酸锂单晶薄膜层；He+的注入能量为200kev,注入深度0.6μm。
2)在铌酸锂单晶薄膜层的下表面制备下电极，可以采取两种方式制备下电极，第一种方法为在铌酸锂单晶薄膜层的下表面涂敷光刻胶(瑞红AZ6212)，形成光刻胶层，采用图形化的掩膜版(材质为铬)对光刻胶进行曝光、显影液显影，生长下电极，采用丙酮清洗去除光刻胶，得到图形化的下电极；第二种方法为在铌酸锂单晶薄膜层的下表面生长下电极，采用图形化的掩膜版(材质为铬)对光刻胶进行曝光，采用显影液显影，得到具有图形化的掩膜下电极进行刻蚀，去除光刻胶，得到图形化的下电极，本实施例优选第二种方法制备得到图形化的下电极；其中，下电极可采用Pt；下电极的生长方式选电子束沉积生长下电极；制备的下电极的厚度为0.1μm0.1μm。
3)在图形化的下电极表面上生长图形化的下电极保护层；下电极保护层的制备过程为:在下电极表面生长下电极保护层，采用图形化的掩膜版(材质为铬)对光刻胶进行曝光，采用显影液显影，得到图形化的掩膜，对具有图形化的掩膜的下电极保护层进行刻蚀，得到图形化的下电极保护层，生长下电极保护层方式采用采用气相沉积法(PECVD)生长一定厚度的Si3N4；下电极保护层的厚度为0.01μm-1μm，本实施例优选0.01μm0.1μm。
4)在图形化的下电极保护层表面上生长图形化的牺牲层；图形化的牺牲层制备步骤包括：在下电极保护层表面生长牺牲层；在牺牲层表面涂覆光刻胶，采用图形化的掩膜版对光刻胶进行曝光，然后采用显影液显影，得到图形化的光刻胶掩膜，对图形化的光刻胶掩膜的牺牲层进行刻蚀，去除光刻胶，得到图形化的牺牲层；制备牺牲层方法有采用气相沉积法(PECVD)生长一定厚度PI；牺牲层的厚度为0.01μm0.1μm。
5)在牺牲层上制备键合层，选用苯并环丁烯(BCB)作为键合层；旋涂的厚度为0.3μm；将键合层与衬底贴合，键合固化和晶圆劈裂处理，剥离铌酸锂单晶薄膜层上端的铌酸锂上压电层，在铌酸锂单晶薄膜层的上表面制备Pt上电极在加热炉中进行键合固化，固化温度为220℃；键合固化时间为30min；晶圆劈裂温度为220℃,晶圆劈裂时间为180min；其中，上电极的制备方法同下电极的制备方法，为本领域人员公知常识，此处不再赘述。
6)在铌酸锂单晶薄膜层上表面开设图形化的牺牲层所需要的牺牲层释放孔，可以根据具体情况，采用氩离子干法刻蚀，在铌酸锂单晶薄膜层上设置多个牺牲层释放孔，从牺牲层释放孔注入氢氧化钾(KOH)，去除牺牲层，得到具有隔离层的单晶薄膜空腔型体声波谐振器。
制备得到的具有下电极保护层的铌酸锂单晶薄膜体的空腔型体声波谐振器无坍塌，单晶薄膜表面无气泡、无裂缝，品质因数(Q值)2000。
实施例二
1)选用钽酸锂压电单晶晶圆，在铌酸锂压电单晶晶圆的下表面注入高能量的He+，使得铌酸锂压电单晶晶圆内部形成损伤层，损伤层将铌酸锂压电单晶晶圆分隔成铌酸锂上压电层和铌酸锂单晶薄膜层；He+的注入能量为500kev,注入深度0.6μm。
2)在钽酸锂单晶薄膜层的下表面制备下电极，可以采取两种方式制备下电极，第一种方法为在钽酸锂单晶薄膜层的下表面涂敷光刻胶(瑞红AZ6212)，形成光刻胶层，采用图形化的掩膜版(材质为铬)对光刻胶进行曝光、显影液显影，生长下电极，采用丙酮清洗去除光刻胶，得到图形化的下电极；第二种方法为在钽酸锂单晶薄膜层的下表面生长下电极，采用图形化的掩膜版(材质为铬)对光刻胶进行曝光，采用显影液显影，得到具有图形化的掩膜下电极进行刻蚀，去除光刻胶，得到图形化的下电极；其中，下电极可采用Al、Mo、Pt、Au、或W中任一，本实施例优选Pt；下电极的生长方式可选用磁控溅射、电阻式蒸发或电子束沉积，本实施优选电子束沉积生长下电极；制备的下电极的厚度为0.0.05μm05μm-0.3μm,本实施例优选0.1μm0.1μm
3)在图形化的下电极表面上生长图形化的下电极保护层；下电极保护层的制备过程为:在下电极表面生长下电极保护层，采用图形化的掩膜版(材质为铬)对光刻胶进行曝光，采用显影液显影，得到图形化的掩膜，对具有图形化的掩膜的下电极保护层进行刻蚀，得到图形化的下电极保护层，生长下电极保护层方式采用采用气相沉积法(PECVD)生长一定厚度的Si3N4；下电极保护层的厚度为0.01μm-1μm，本实施例优选0.1μm。
4)在图形化的下电极保护层表面上生长图形化的牺牲层；图形化的牺牲层的制备过程为：在下电极保护层表面生长牺牲层；在牺牲层表面涂覆光刻胶，采用图形化的掩膜版对光刻胶进行曝光，然后采用显影液显影，得到图形化的光刻胶掩膜，对图形化的光刻胶掩膜的牺牲层进行刻蚀，去除光刻胶，得到图形化的牺牲层；制备牺牲层方法有采用气相沉积法(PECVD)生长一定厚度的非晶硅，或旋涂一定厚度的PI；牺牲层的厚度为0.05μm-6μm；本实施例优选牺牲层厚度为0.1μm。
5)在牺牲层上制备键合层，本实施例优选苯并环丁烯(BCB)作为键合层；优选转速为800r/min，旋涂时间20s,旋涂的厚度为0.3μm；将键合层与衬底贴合，键合固化和晶圆劈裂处理，剥离铌酸锂单晶薄膜层上端的铌酸锂上压电层，在铌酸锂单晶薄膜层的上表面制备上电极；其中在衬底上制备键合层，再将衬底与键合层贴合，进行键合固化处理和晶圆劈裂处理；本实施例中的衬底选用Si衬底；旋涂BCB后，在100℃烘干30min；在加热炉中进行固化，固化温度为220℃；固化时间为30min；上电极可采用Pt；晶圆劈裂温度为220℃；晶圆劈裂时间为180min。
6)在铌酸锂单晶薄膜层上表面开设图形化的牺牲层所需要的牺牲层释放孔，可以根据具体情况，采用氩离子干法刻蚀，在铌酸锂单晶薄膜层上设置多个牺牲层释放孔，从牺牲层释放孔注入氢氧化钾(KOH)，去除牺牲层，得到具有隔离层的单晶薄膜空腔型体声波谐振器。
制备得到的具有下电极保护层的铌酸锂单晶薄膜体的空腔型体声波谐振器无坍塌，单晶薄膜表面无气泡、无裂缝，品质因数(Q值)2100。
对照样品一的制备，
1)选用铌酸锂压电单晶晶圆，在铌酸锂压电单晶晶圆的下表面注入高能量的He+，使得铌酸锂压电单晶晶圆内部形成损伤层，损伤层将铌酸锂压电单晶晶圆分隔成铌酸锂上压电层和铌酸锂单晶薄膜层；He+的注入能量为200keV,注入深度0.6μm；
2)在铌酸锂单晶薄膜层的下表面制备下电极，可以采取两种方式制备下电极，第一种方法为在铌酸锂单晶薄膜层的下表面涂敷光刻胶(瑞红AZ6212)，形成光刻胶层，采用图形化的掩膜版(材质为铬)对光刻胶进行曝光、采用显影液显影，得到图形化的光刻胶掩膜，在具有光刻胶掩膜的损伤的单晶晶圆下表面生长下电极，采用丙酮清洗光刻胶，去除光刻胶，得到图形化的下电极；第二种方法为在铌酸锂单晶薄膜层的下表面生长下电极，在下电极涂覆光刻胶，采用图形化的掩膜板对光刻胶进行曝光，采用显影液显影，得到图形化的光刻胶掩膜，对具有图形化的光刻胶掩膜的下电极进行刻蚀，采用丙酮清洗光刻胶得到图形化的下电极，本实施例优选第一种方法制备得到图形化的下电极；其中，下电极可采用Pt；下电极的生长方式选用电子束沉积生长下电极；制备的下电极的厚度为0.1μm；
3)在下电极表面上生长图形化的牺牲层；图形化的牺牲层的制备过程为：在下电极表面生长牺牲层；在牺牲层表面涂覆光刻胶，采用图形化的掩膜版对光刻胶进行曝光，然后采用显影液显影，得到图形化的光刻胶掩膜，对图形化的光刻胶掩膜的牺牲层进行刻蚀，去除光刻胶，得到图形化的牺牲层；制备牺牲层的方法有采用气相沉积法(PECVD)生长一定厚度的非晶硅，或旋涂一定厚度的PI；牺牲层的厚度为0.05μm-6μm；本实施例优选牺牲层厚度为0.1μm。
4)在牺牲层上制备键合层，选用苯并环丁烯(BCB)作为键合层；旋涂的厚度为0.3μm；将键合层与衬底贴合，键合固化和晶圆劈裂处理，剥离铌酸锂单晶薄膜层上端的铌酸锂上压电层，在铌酸锂单晶薄膜层的上表面制备Pt上电极在加热炉中进行键合固化，固化温度为220℃；键合固化时间为30min；晶圆劈裂温度为220℃,晶圆劈裂时间为180min；。
5)在铌酸锂单晶薄膜层上表面开设图形化的牺牲层所需要的牺牲层释放孔，可以根据具体情况，采用氩离子干法刻蚀，在铌酸锂单晶薄膜层上设置多个牺牲层释放孔，从牺牲层释放孔注入氢氧化钾(KOH)，去除牺牲层，得到具有隔离层的单晶薄膜空腔型体声波谐振器。
见表1，铌酸锂单晶薄膜体的空腔型体声波谐振器，Q值230。
对照样品二的制备，
1)选用钽酸锂压电单晶晶圆，在钽酸锂压电单晶晶圆的下表面注入高能量的He+，使得钽酸锂压电单晶晶圆内部形成损伤层，损伤层将钽酸锂压电单晶晶圆分隔成钽酸锂上压电层和钽酸锂单晶薄膜层；He+的注入能量为200kev,注入深度0.6μm；
2)在钽酸锂单晶薄膜层的下表面制备下电极，可以采取两种方式制备下电极，第一种方法为在钽酸锂单晶薄膜层的下表面涂敷光刻胶(瑞红AZ6212)，形成光刻胶层，采用图形化的掩膜版(材质为铬)对光刻胶进行曝光、采用显影液显影，得到图形化的光刻胶掩膜，在具有光刻胶掩膜的损伤的单晶晶圆下表面生长下电极，采用丙酮清洗光刻胶，去除光刻胶，得到图形化的下电极；第二种方法为在钽酸锂单晶薄膜层的下表面生长下电极，在下电极涂覆光刻胶，采用图形化的掩膜板对光刻胶进行曝光，采用显影液显影，得到图形化的光刻胶掩膜，对具有图形化的光刻胶掩膜的下电极进行刻蚀，采用丙酮清洗光刻胶得到图形化的下电极，本实施例优选第一种方法制备得到图形化的下电极；其中，下电极可采用Pt；下电极的生长方式选用电子束沉积生长下电极；制备的下电极的厚度为0.1μm；
3)在下电极表面上生长图形化的牺牲层；图形化的牺牲层的制备过程为：在下电极表面生长牺牲层；在牺牲层表面涂覆光刻胶，采用图形化的掩膜版对光刻胶进行曝光，然后采用显影液显影，得到图形化的光刻胶掩膜，对图形化的光刻胶掩膜的牺牲层进行刻蚀，去除光刻胶，得到图形化的牺牲层；制备牺牲层方法有采用气相沉积法(PECVD)生长一定厚度的非晶硅，或旋涂一定厚度的PI；牺牲层的厚度为0.05μm-6μm；本实施例优选牺牲层厚度为0.1μm。
4)在牺牲层上制备键合层，选用苯并环丁烯(BCB)作为键合层；旋涂的厚度为0.3μm；将键合层与衬底贴合，键合固化和晶圆劈裂处理，剥离钽酸锂单晶薄膜层上端的钽酸锂上压电层，在钽酸锂单晶薄膜层的上表面制备Pt上电极在加热炉中进行键合固化，固化温度为220℃；键合固化时间为30min；晶圆劈裂温度为220℃,晶圆劈裂时间为180min。
5)在钽酸锂单晶薄膜层上表面开设图形化的牺牲层所需要的牺牲层释放孔，可以根据具体情况，采用氩离子干法刻蚀，在钽酸锂单晶薄膜层上设置多个牺牲层释放孔，从牺牲层释放孔注入氢氧化钾(KOH)，去除牺牲层，得到具有隔离层的单晶薄膜空腔型体声波谐振器。
见表1，钽酸锂单晶薄膜体的空腔型体声波谐振器，Q值220。
表1单晶薄膜空腔型体声波谐振器物理性能
| Q值 | |
| 对照样品一 | 230 |
| 实施例一 | 2000 |
| 对照样品二 | 220 |
| 实施例二 | 2100 |
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 (11)
1.一种具有下电极保护层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：
从压电单晶晶圆下表面注入高能量离子，高能量离子进入压电单晶晶圆内部形成损伤层，将压电单晶晶圆分隔成上压电层和单晶薄膜层，得到损伤的压电单晶晶圆；
在损伤的压电单晶晶圆下表面依次制备图形化的下电极、包裹下电极的下电极保护层、图形化的牺牲层，覆盖牺牲层的键合层；将衬底放置于键合层上，进行键合固化处理和晶圆劈裂处理，剥离单晶薄膜层上端的上压电层，得到具有电极保护层的单晶薄膜；
在具有电极保护层的单晶薄膜的上表面制备上电极，得到具有电极保护层的体声波谐振器；
在具有电极保护层的体声波谐振器上表面开设图形化的牺牲层所需要的牺牲层释放孔，释放牺牲层，得到具有下电极保护层的空腔型体声波谐振器。
2.根据权利要求1所述的具有下电极保护层的空腔型体声波谐振器的制备方法，其特征在于：也可将键合层制备于衬底上，在将衬底放置于牺牲层上，再进行键合固化处理和晶圆劈裂处理，剥离单晶薄膜层上端的上压电层，得到具有电极保护层的单晶薄膜，或者也在衬底上制备键合层，将制备有键合层的衬底放置于与具有键合层的损伤的单晶晶圆上，再进行键合固化处理和晶圆劈裂处理，剥离单晶薄膜层上端的上压电层，得到具有电极保护层的单晶薄膜中任一。
3.根据权利要求1或2所述的具有下电极保护层的空腔型体声波谐振器的制备方法，其特征在于：下电极保护层的厚度为0.1μm-1μm。
4.根据权利要求3所述的具有下电极保护层的空腔型体声波谐振器的制备方法，其特征在于：下电极保护层的材质包括二氧化硅(SiO2)或氮化硅(Si3N4)、非晶硅中的至少一种。
5.根据权利要求4所述的具有下电极保护层的空腔型体声波谐振器的制备方法，其特征在于：包裹下电极的下电极保护层的制备步骤包括：在下电极的表面生长下电极保护层，在下电极保护层上涂覆光刻胶，采用图形化的掩膜版对光刻胶进行曝光，采用显影液显影，得到图形化的光刻胶掩膜，得到具有光刻胶掩膜的下电极保护层，刻蚀下电极保护层，去除光刻胶，得到将下电极包裹的下电极保护层。
6.根据权利要求5所述的具有下电极保护层的空腔型体声波谐振器的制备方法，其特征在于：包裹下电极的下电极保护层的制备方法包括化学气相沉积、等离子体增强化学气相沉积、磁控溅射、脉冲激光沉积中任一。
7.根据权利要求6所述的具有下电极保护层的空腔型体声波谐振器的制备方法，其特征在于：图形化的下电极制备步骤包括：在损伤的压电单晶晶圆的下表面涂覆光刻胶，形成光刻胶层，采用图形化的掩膜对光刻胶进行曝光、采用显影液显影，得到图形化的光刻胶掩膜，在具有光刻胶掩膜的损伤的压电单晶晶圆下表面生长下电极，去除光刻胶，制得到图形化的下电极，或者在单晶薄膜层的下表面生长下电极，在下电极表面涂覆光刻胶，采用图形化的掩膜版对光刻胶进行曝光，采用显影液显影，得到图形化的光刻胶掩膜，在具有光刻胶掩膜的下电极刻蚀，去除光刻胶，得到图形化的下电极。
8.根据权利要求7所述的具有下电极保护层的空腔型体声波谐振器的制备方法，其特征在于：图形化的牺牲层制备步骤包括：在下电极保护层表面生长牺牲层；在牺牲层表面涂覆光刻胶，采用图形化的掩膜版对光刻胶进行曝光，然后采用显影液显影，得到图形化的光刻胶掩膜，对图形化的光刻胶掩膜的牺牲层进行刻蚀，去除光刻胶，得到图形化的牺牲层。
9.根据权利要求8所述的具有下电极保护层的空腔型体声波谐振器的制备方法，其特征在于：
牺牲层的材质为非晶硅或PI中的至少一种；
键合层材质包括苯并环丁烯(BCB)、聚酰亚胺(PI)、硅倍半环氧乙烷(HSQ)或旋转涂布玻璃(SOG)、二氧化硅(SiO2)或氮化硅(Si3N4)中的至少一种；上电极和下电极的材质均包括铝(Al)、钼(Mo)、铂(Pt)、金(Au)或钨(W)中任一；
单晶薄膜层材质包括石英、铌酸锂(LN)、钽酸锂(LT)、氮化铝、氧化锌、钛酸钡、磷酸二氢钾、铌镁酸铅-钛酸铅、氮化镓、砷化镓、磷化铟、碳化硅或金刚石中的一种；
衬底的材质包括硅、绝缘层上硅、玻璃、石英、铌酸锂、钽酸锂、碳化硅、氮化镓、砷化镓、金刚石中的一种。
10.根据权利要求9所述的具有下电极保护层的空腔型体声波谐振器的制备方法，其特征在于：
上电极和下电极的厚度均为0.05μm-0.4μm；牺牲层的厚度为0.05μm-6μm；单晶薄膜层的厚度为0.1μm-8μm；键合层的厚度为0.1μm-10μm。
11.一种空腔型体声波谐振器，其特征在于：基于如权利要求1-10中任一所述的具有下电极保护层的空腔型体声波谐振器的制备方法制得。
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