CN110212882B - 空腔型体声波谐振器的制备方法及空腔型体声波谐振器 - Google Patents
空腔型体声波谐振器的制备方法及空腔型体声波谐振器 Download PDFInfo
- Publication number
- CN110212882B CN110212882B CN201910393168.6A CN201910393168A CN110212882B CN 110212882 B CN110212882 B CN 110212882B CN 201910393168 A CN201910393168 A CN 201910393168A CN 110212882 B CN110212882 B CN 110212882B
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- layer
- single crystal
- acoustic wave
- bulk acoustic
- wave resonator
- 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.)
- Active
Links
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 title claims abstract description 26
- 239000013078 crystal Substances 0.000 claims abstract description 70
- 229920000642 polymer Polymers 0.000 claims abstract description 64
- 238000000034 method Methods 0.000 claims abstract description 53
- 239000000758 substrate Substances 0.000 claims abstract description 10
- 239000010410 layer Substances 0.000 claims description 157
- 239000010408 film Substances 0.000 claims description 55
- 229920002120 photoresistant polymer Polymers 0.000 claims description 33
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 claims description 23
- 239000000463 material Substances 0.000 claims description 18
- GQYHUHYESMUTHG-UHFFFAOYSA-N lithium niobate Chemical compound [Li+].[O-][Nb](=O)=O GQYHUHYESMUTHG-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 17
- VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N silicon dioxide Inorganic materials O=[Si]=O VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 17
- 150000002500 ions Chemical class 0.000 claims description 13
- 239000010409 thin film Substances 0.000 claims description 11
- 238000004528 spin coating Methods 0.000 claims description 10
- WSMQKESQZFQMFW-UHFFFAOYSA-N 5-methyl-pyrazole-3-carboxylic acid Chemical compound CC1=CC(C(O)=O)=NN1 WSMQKESQZFQMFW-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 9
- XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N Silicon Chemical compound [Si] XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 9
- BASFCYQUMIYNBI-UHFFFAOYSA-N platinum Chemical compound [Pt] BASFCYQUMIYNBI-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 9
- 229910052710 silicon Inorganic materials 0.000 claims description 9
- 239000010703 silicon Substances 0.000 claims description 9
- UMIVXZPTRXBADB-UHFFFAOYSA-N benzocyclobutene Chemical compound C1=CC=C2CCC2=C1 UMIVXZPTRXBADB-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 8
- 239000004642 Polyimide Substances 0.000 claims description 7
- 229920001721 polyimide Polymers 0.000 claims description 7
- JBRZTFJDHDCESZ-UHFFFAOYSA-N AsGa Chemical compound [As]#[Ga] JBRZTFJDHDCESZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 6
- 229910002601 GaN Inorganic materials 0.000 claims description 6
- 229910001218 Gallium arsenide Inorganic materials 0.000 claims description 6
- JMASRVWKEDWRBT-UHFFFAOYSA-N Gallium nitride Chemical compound [Ga]#N JMASRVWKEDWRBT-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 6
- XLOMVQKBTHCTTD-UHFFFAOYSA-N Zinc monoxide Chemical compound [Zn]=O XLOMVQKBTHCTTD-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 6
- 239000005380 borophosphosilicate glass Substances 0.000 claims description 6
- 239000011248 coating agent Substances 0.000 claims description 6
- 238000000576 coating method Methods 0.000 claims description 6
- 239000010432 diamond Substances 0.000 claims description 6
- 229910003460 diamond Inorganic materials 0.000 claims description 6
- 238000001035 drying Methods 0.000 claims description 6
- 239000011521 glass Substances 0.000 claims description 6
- 239000010931 gold Substances 0.000 claims description 6
- 239000005360 phosphosilicate glass Substances 0.000 claims description 6
- 239000010453 quartz Substances 0.000 claims description 6
- HBMJWWWQQXIZIP-UHFFFAOYSA-N silicon carbide Chemical compound [Si+]#[C-] HBMJWWWQQXIZIP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 6
- 229910010271 silicon carbide Inorganic materials 0.000 claims description 6
- 238000005530 etching Methods 0.000 claims description 5
- GPXJNWSHGFTCBW-UHFFFAOYSA-N Indium phosphide Chemical compound [In]#P GPXJNWSHGFTCBW-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 3
- ZOKXTWBITQBERF-UHFFFAOYSA-N Molybdenum Chemical compound [Mo] ZOKXTWBITQBERF-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 3
- 229910052782 aluminium Inorganic materials 0.000 claims description 3
- XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N aluminium Chemical compound [Al] XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 3
- 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
- 229910002113 barium titanate Inorganic materials 0.000 claims description 3
- PMHQVHHXPFUNSP-UHFFFAOYSA-M copper(1+);methylsulfanylmethane;bromide Chemical compound Br[Cu].CSC PMHQVHHXPFUNSP-UHFFFAOYSA-M 0.000 claims description 3
- PCHJSUWPFVWCPO-UHFFFAOYSA-N gold Chemical compound [Au] PCHJSUWPFVWCPO-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 3
- 229910052737 gold Inorganic materials 0.000 claims description 3
- 239000000203 mixture Substances 0.000 claims description 3
- 229910052750 molybdenum Inorganic materials 0.000 claims description 3
- 239000011733 molybdenum Substances 0.000 claims description 3
- 229910000402 monopotassium phosphate Inorganic materials 0.000 claims description 3
- 235000019796 monopotassium phosphate Nutrition 0.000 claims description 3
- ZBSCCQXBYNSKPV-UHFFFAOYSA-N oxolead;oxomagnesium;2,4,5-trioxa-1$l^{5},3$l^{5}-diniobabicyclo[1.1.1]pentane 1,3-dioxide Chemical compound [Mg]=O.[Pb]=O.[Pb]=O.[Pb]=O.O1[Nb]2(=O)O[Nb]1(=O)O2 ZBSCCQXBYNSKPV-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 3
- PJNZPQUBCPKICU-UHFFFAOYSA-N phosphoric acid;potassium Chemical compound [K].OP(O)(O)=O PJNZPQUBCPKICU-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 3
- 229910052697 platinum Inorganic materials 0.000 claims description 3
- 229910052814 silicon oxide Inorganic materials 0.000 claims description 3
- WFKWXMTUELFFGS-UHFFFAOYSA-N tungsten Chemical compound [W] WFKWXMTUELFFGS-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 3
- 229910052721 tungsten Inorganic materials 0.000 claims description 3
- 239000010937 tungsten Substances 0.000 claims description 3
- 239000011787 zinc oxide Substances 0.000 claims description 3
- LIVNPJMFVYWSIS-UHFFFAOYSA-N silicon monoxide Chemical compound [Si-]#[O+] LIVNPJMFVYWSIS-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims 1
- -1 hydrogen ions Chemical class 0.000 description 12
- 239000000523 sample Substances 0.000 description 10
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 9
- 235000012239 silicon dioxide Nutrition 0.000 description 8
- 230000008878 coupling Effects 0.000 description 6
- 238000010168 coupling process Methods 0.000 description 6
- 238000005859 coupling reaction Methods 0.000 description 6
- 239000000243 solution Substances 0.000 description 6
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 5
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 5
- 239000000377 silicon dioxide Substances 0.000 description 4
- 239000001307 helium Substances 0.000 description 3
- 229910052734 helium Inorganic materials 0.000 description 3
- 238000012546 transfer Methods 0.000 description 3
- 239000000853 adhesive Substances 0.000 description 2
- 230000001070 adhesive effect Effects 0.000 description 2
- 229910052785 arsenic Inorganic materials 0.000 description 2
- 229910052796 boron Inorganic materials 0.000 description 2
- 230000003139 buffering effect Effects 0.000 description 2
- 239000003518 caustics Substances 0.000 description 2
- 230000007547 defect Effects 0.000 description 2
- 238000009826 distribution Methods 0.000 description 2
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 2
- 238000001125 extrusion Methods 0.000 description 2
- 239000001257 hydrogen Substances 0.000 description 2
- 229910052739 hydrogen Inorganic materials 0.000 description 2
- 238000002513 implantation Methods 0.000 description 2
- 238000002347 injection Methods 0.000 description 2
- 239000007924 injection Substances 0.000 description 2
- 239000012212 insulator Substances 0.000 description 2
- 239000002346 layers by function Substances 0.000 description 2
- 238000000059 patterning Methods 0.000 description 2
- 239000002861 polymer material Substances 0.000 description 2
- 229920001688 coating polymer Polymers 0.000 description 1
- 238000004891 communication Methods 0.000 description 1
- 239000013068 control sample Substances 0.000 description 1
- 238000013461 design Methods 0.000 description 1
- 238000011161 development Methods 0.000 description 1
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 1
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 description 1
- 238000005468 ion implantation Methods 0.000 description 1
- 238000002955 isolation Methods 0.000 description 1
- 238000001755 magnetron sputter deposition Methods 0.000 description 1
- 238000000643 oven drying Methods 0.000 description 1
- 230000000704 physical effect Effects 0.000 description 1
- 238000009987 spinning Methods 0.000 description 1
- 238000010897 surface acoustic wave method Methods 0.000 description 1
- 230000003746 surface roughness Effects 0.000 description 1
Images
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
- 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
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Manufacturing & Machinery (AREA)
- Piezo-Electric Or Mechanical Vibrators, Or Delay Or Filter Circuits (AREA)
Abstract
本发明涉及空腔型体声波谐振器制备技术领域，尤其是涉及一种空腔型体声波谐振器的制备方法及空腔型体声波谐振器；包括如下步骤：通过单晶晶圆损伤处理工艺对单晶晶圆进行损伤处理，得到具有损伤层的单晶晶圆；在具有损伤层的单晶晶圆的下表面依次制备下电极和牺牲层，在牺牲层表面制备厚度大于等于牺牲层和下电极厚度总和的聚合物键合层，将衬底与聚合物键合层进行键合工艺处理及单晶晶圆劈裂工艺处理后，得到具有下电极的单晶薄膜；在具有下电极的单晶薄膜的上表面制备上电极，在单晶薄膜层上表面开设与牺牲层连通的牺牲层释放孔，释放牺牲层，得到空腔型体声波谐振器；制备得到的空腔型体声波谐振器具有较高Q值。
Description
技术领域
本发明涉及空腔型体声波谐振器制备技术领域，尤其是涉及一种空腔型体声波谐振器的制备方法及空腔型体声波谐振器。
背景技术
随着无线通信技术的快速发展，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的满足了这一要求，薄膜体声波谐振器的基本结构为简单的三层结构，从上到下依次为上电极、压电薄膜和金属隔离层。器件的关键在于薄膜质量的好坏。
当前的压电薄膜主要采用沉积的方式，难以保证薄膜的晶格取向，加上在金属电极上的沉积，薄膜质量受到电极层的影响，电极与压电材料晶格失配、电极表面粗糙度过大都会导致压电单晶薄膜生长多晶，进而影响薄膜质量，降低薄膜体声波谐振器的器件性能。
另可采用晶圆键合转移能够获得高质量的压电薄膜，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，对其进行高能离子注入，然后结合晶圆键合的工艺，能够在目标衬底上转移制备高质量的压电薄膜。但是由于压电薄膜厚度通常在微米甚至亚微米量级，所以在键合过程中，键合层中形成的气泡等缺陷，会对与键合层相接触的压电薄膜材料产生非均匀分布的应力，导致薄膜产生翘起、凹陷、断裂甚至脱落等现象。
因此，针对上述问题本发明急需提供一种空腔型体声波谐振器的制备方法及空腔型体声波谐振器。
发明内容
本发明的目的在于提供一种空腔型体声波谐振器的制备方法及空腔型体声波谐振器，通过在牺牲层表面制备厚度大于等于牺牲层和下电极厚度总和的聚合物键合层的设计以解决现有的在键合过程中，金属键合层中形成的气泡等缺陷，会对与金属键合层相接触的压电薄膜材料产生非均匀分布的应力，导致薄膜产生翘起、凹陷、断裂甚至脱落等现象的技术问题。
本发明提供的一种空腔型体声波谐振器的制备方法，包括如下步骤：
通过单晶晶圆损伤处理工艺对单晶晶圆进行损伤处理，得到具有损伤层的单晶晶圆；
在具有损伤层的单晶晶圆的下表面依次制备下电极和牺牲层，在牺牲层表面制备厚度大于等于牺牲层和下电极厚度总和的聚合物键合层，将衬底与聚合物键合层进行键合工艺处理及单晶晶圆劈裂工艺处理后，得到具有下电极的单晶薄膜；
在具有下电极的单晶薄膜的上表面制备上电极，在单晶薄膜层上表面开设与牺牲层连通的牺牲层释放孔，释放牺牲层，得到空腔型体声波谐振器。
优选地，聚合物键合层的厚度满足：(A+B)≤T≤1.5B。
其中，T为聚合物键合层的厚度；A为下电极的厚度；B为牺牲层的厚度。
优选地，下电极的厚度为0.01μm-0.2μm；牺牲层的厚度为0.3μm-4μm；优选地，0.3μm-0.6μm；优选地，0.6μm-2μm；优选地，2μm-4μm。
优选地，聚合物键合层的厚度为0.4μm-6μm。
优选地，聚合物键合层的材质为苯并环丁烯(BCB)、旋转涂布玻璃(SOG)、硅倍半环氧乙烷(HSQ)中的至少一种。
优选地，聚合物键合层的制备过程：旋涂聚合物键合层，旋涂后，预烘干，预烘干温度为70℃-100℃，烘干时间为10min-60min；再转移到烘干炉中进行键合固化，键合固化温度为150℃-500℃，键合时间为10min-60min。
优选地，损伤处理工艺过程为在单晶晶圆下表面注入高能量离子，使得晶晶圆内部形成损伤层，损伤层将单晶晶圆分隔成上压电层和单晶薄膜层；高能量离子能量为10KeV-500Kev；优选地，高能量离子能量为100KeV-200KeV，注入离子剂量为1×1016-8×1016；优选地，注入离子剂量为3×1016-5×1016；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、氮化镓、砷化镓、磷化铟、碳化硅、金刚石中的一种。
优选地，下电极的制备过程：在单晶薄膜层的下表面涂敷光刻胶，形成光刻胶层，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单晶薄膜层表面生长下电极，去除光刻胶，制得下电极，且下电极表面形成与单晶薄膜层连通的通孔，上电极材质均包括铝(Al)、钼(Mo)、铂(Pt)、金(Au)、钨(W)中任一。
优选地，牺牲层的制备过程：在图形化的下电极表面上生长牺牲层；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，对具有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；牺牲层的材质包括非晶硅、聚酰亚胺(PI)、氧化硅(SiO2)、磷硅玻璃(PSG)或硼磷硅玻璃(BPSG)中的至少一种。
优选地，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。
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空腔型体声波谐振器的制备方法制得。
本发明提供的一种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、本发明采用聚合物作为键合层，由于聚合物具有流动性，可以在牺牲层表面流动，大大改善了键合表面的粗糙度问题，实现键合层表面的平坦化，从而提高了键合效率。
2、本发明引入聚合物作为键合层，同时，释放牺牲层后，在聚合物层区域形成空腔结构，因此聚合物层又作为空腔结构的功能层。
3、本发明引入聚合物键合层在牺牲层释放过程中，由于具备高选择性，聚合物键合层结构不会被腐蚀。
4、本发明引入聚合物键合层在晶圆键合转移制备压电薄膜的过程中，可涂覆整个注入面的完整平面，减少图形化下电极引入的键合表面结构差异大的问题，从而改善了薄膜劈裂过程中应力不均导致的薄膜表面形貌分布不均的问题，同时聚合物键合层将单晶薄膜包裹住，可支撑整个单晶薄膜结构。
5、本发明引入的聚合物键合层可以起到缓冲的作用，在聚合物键合过程中可避免键合力对不平整、差异大的键合面的挤压作用，保护图形化下电极。
6、本发明引入聚合物作键合层，键合过程中旋涂的聚合物材料需要加热固化，同时在固化过程中，单晶薄膜层损伤层上端的上压电薄膜层会脱落，从而实现键合和上压电薄膜剥离同步进行，简化了工艺步骤，提高了工艺效率。
7、本发明提出的空腔型体声波谐振器，引入的聚合物键合层将空腔包裹住，由于聚合物具备一定流动性和较强的粘合能力，固化后受腐蚀剂的影响较小，因此通过牺牲层图形化可在聚合物区域制备各种复杂的结构，为提高器件工作的稳定性以及提高工作频率提供技术支持。
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为本发明中所述空腔型体声波谐振器的制备方法步骤框图；
图2为本发明中所述空腔型体声波谐振器的制备步骤结构示意图；
图3为本发明中所述空腔型体声波谐振器的制备步骤结构示意图；
图4为本发明中所述空腔型体声波谐振器的制备步骤结构示意图；
图5为本发明中所述空腔型体声波谐振器的制备步骤结构示意图；
图6为本发明中所述空腔型体声波谐振器的制备步骤结构示意图；
图7为本发明中所述空腔型体声波谐振器的制备步骤结构示意图；
图8为本发明中所述空腔型体声波谐振器的制备步骤结构示意图；
图9为本发明中所述空腔型体声波谐振器的制备步骤结构示意图。
附图标记说明：
1、单晶薄膜层；2、下电极；3、聚合物键合层；4、衬底；5、上电极；6、通孔；7、损伤层；8、上压电层；9、牺牲层；10、空腔。
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。
本发明提供一种空腔型体声波谐振器的制备方法，包括如下步骤：
S1)通过单晶晶圆损伤处理工艺对单晶晶圆进行损伤处理，得到具有损伤层7的单晶晶圆；
S2)在具有损伤层7的单晶晶圆的下表面依次制备下电极和牺牲层9，在牺牲层9表面制备厚度大于等于牺牲层9和下电极2厚度总和的聚合物键合层3，将衬底4与聚合物键合层3进行键合工艺处理及单晶晶圆劈裂工艺处理后，得到具有下电极的单晶薄膜；
S3)在具有下电极的单晶薄膜的上表面制备上电极，在单晶薄膜层1上表面开设与牺牲层9连通的牺牲层9释放孔，释放牺牲层9，得到空腔型体声波谐振器。
具体地，聚合物键合层3的厚度满足：(A+B)≤T≤1.5B。
其中，T为聚合物键合层3的厚度；A为下电极2的厚度；B为牺牲层9的厚度。
具体地，下电极2的厚度为0.01μm-0.2μm；牺牲层9的厚度为0.3μm-4μm；优选地，0.3μm-0.6μm；优选地，0.6μm-2μm；优选地，2μm-4μm。
具体地，聚合物键合层3的厚度为0.4μm-6μm。
具体地，聚合物键合层3的材质包括键合层材质为苯并环丁烯(BCB)、旋转涂布玻璃(SOG)、硅倍半环氧乙烷(HSQ)中的至少一种。
具体地，聚合物键合层3的制备过程：旋涂聚合物键合层3，旋涂后，预烘干，预烘干温度为70℃-100℃，烘干时间为10min-60min；再转移到烘干炉中进行键合固化，键合固化温度为150℃-500℃，键合时间为10min-60min。
具体地，损伤处理工艺过程为在单晶晶圆下表面注入高能量离子，使得晶晶圆内部形成损伤层7，损伤层7将单晶晶圆分隔成上压电层8和单晶薄膜层1；高能量离子能量为10KeV-500Kev；优选地，高能量离子能量为100KeV-200KeV，注入离子剂量为1×1016-8×1016；优选地，注入离子剂量为3×1016-5×1016；单晶薄膜层1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、氮化镓、砷化镓、磷化铟、碳化硅、金刚石中的一种。
具体地，下电极的制备过程：在单晶薄膜层1的下表面涂敷光刻胶，形成光刻胶层，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单晶薄膜层1表面生长下电极2，去除光刻胶，制得下电极，且下电极2表面形成与单晶薄膜层1连通的通孔6，上电极5材质均包括铝(Al)、钼(Mo)、铂(Pt)、金(Au)、钨(W)中任一。
具体地，牺牲层9的制备过程：在图形化的下电极2表面上生长牺牲层9；在牺牲层9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，对具有光刻胶掩膜的牺牲层9进行刻蚀，去除光刻胶，得到图形化的牺牲层9；牺牲层9的材质包括非晶硅、聚酰亚胺(PI)、氧化硅(SiO2)、磷硅玻璃(PSG)或硼磷硅玻璃(BPSG)中的至少一种。
具体地，衬底4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，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依次包括上电极55、单晶薄膜层11、下电极22、牺牲层99、聚合物键合层33、及衬底44，其中聚合物键合层3内设有空腔10。
具体地，高能量离子包括氢离子(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。具体实施例
实施例一:
样品一：1)在铌酸锂单晶晶圆的下表面注入高能量的氦离子(He+)，使得铌酸锂单晶晶圆内部形成损伤层，损伤层将铌酸锂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)选用磁控溅射在铌酸锂单晶薄膜层的下表面生长下电极，对下电极进行掩模刻蚀，得到图形化的下电极，下电极材质为Al，下电极的厚度为0.01μm；在图形化的下电极表面上生长牺牲层(PI)；对牺牲层掩模刻蚀，制备得到图形化的牺牲层,牺牲层的厚度为0.3μm；图形化的牺牲层上制备聚合物键合层，键合层可选SOG，旋涂SOG，一转的旋转速度设定500r/min；旋涂时间10，二转的旋转速度为1000r/min,旋涂的时间为30min；旋涂聚合物键合层的厚度为0.4μm；旋涂SOG后，在100℃烘干30min；在加热炉中进行固化，固化温度为400℃；固化时间为2h；单晶晶圆劈裂温度为250℃；单晶晶圆劈裂时间为3h；得到具有下电极的单晶薄膜，在单晶薄膜层上制备Al上电极；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，设置牺牲层释放孔的个数，采用干法刻蚀，通入O2，释放牺牲层，得到铌酸锂单晶薄膜体的空腔型声波谐振器，谐振器Q值2570，等效机电耦合系数19.2％。
对照样品一，制备过程同样品一，区别在于键合层的材质不同，采用金属作为键合层。谐振器Q值2420，等效机电耦合系数18.7％。
对照样品二，制备过程同样品一，区别在于键合层的材质不同，采用二氧化硅(SiO2)作为键合层，谐振器Q值2490，等效机电耦合系数18.5％。
实施例二:
样品二：制备过程同实施例一中的样品一，区别在于牺牲层的厚度为0.6μm，旋涂的聚合物键合层的材质为HSQ,厚度为0.8μm，谐振器Q值2510，等效机电耦合系数19.5％。
实施例三:
样品三：制备过程同实施例一中的样品一，区别在于牺牲层的厚度为2μm，旋涂的聚合物键合层的材质为BCB,厚度为2.5μm，谐振器Q值2690，等效机电耦合系数19.6％。
实施例四:
样品四：制备过程同实施例一中的样品一，区别在于牺牲层的厚度为4μm，旋涂的聚合物键合层的材质为BCB,厚度为6μm，谐振器Q值2640，等效机电耦合系数18.9％。
本发明采用聚合物作为键合层，由于聚合物具有流动性，可以在牺牲层表面流动，大大改善了键合表面的粗糙度问题，实现键合层表面的平坦化，从而提高了键合效率。
本发明采用聚合物作为键合层，同时，释放牺牲层后，在聚合物层区域形成空腔结构，因此聚合物层又作为空腔结构的功能层。
本发明采用聚合物键合层在牺牲层释放过程中，由于具备高选择性，聚合物键合层结构不会被腐蚀。
本发明采用聚合物键合层在晶圆键合转移制备压电薄膜的过程中，可涂覆整个注入面的完整平面，减少图形化下电极引入的键合表面结构差异大的问题，从而改善了薄膜劈裂过程中应力不均导致的薄膜表面形貌分布不均的问题，同时聚合物键合层将单晶薄膜包裹住，可支撑整个单晶薄膜结构。
本发明采用聚合物键合层可以起到缓冲的作用，在聚合物键合过程中可避免键合力对不平整、差异大的键合面的挤压作用，保护图形化下电极。
本发明采用聚合物作键合层，键合过程中旋涂的聚合物材料需要加热固化，同时在固化过程中，单晶薄膜层损伤层上端的上压电薄膜层会脱落，从而实现键合和上压电薄膜剥离同步进行，简化了工艺步骤，提高了工艺效率。
本发明采用聚合物键合层将空腔包裹住，由于聚合物具备一定流动性和较强的粘合能力，固化后受腐蚀剂的影响较小，因此通过牺牲层图形化可在聚合物区域制备各种复杂的结构，为提高器件工作的稳定性以及提高工作频率提供技术支持。
制备得到的谐振器的物理性质
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 (14)
1.一种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：
通过单晶晶圆损伤处理工艺对单晶晶圆进行损伤处理，得到具有损伤层的单晶晶圆；
在具有损伤层的单晶晶圆的下表面依次制备下电极和牺牲层，在牺牲层表面制备厚度大于等于牺牲层和下电极厚度总和的聚合物键合层，将衬底与聚合物键合层进行键合工艺处理及单晶晶圆劈裂工艺处理后，得到具有下电极的单晶薄膜；
在具有下电极的单晶薄膜的上表面制备上电极，在单晶薄膜层上表面开设与牺牲层连通的牺牲层释放孔，释放牺牲层，得到空腔型体声波谐振器。
2.根据权利要求1所述的空腔型体声波谐振器的制备方法，其特征在于：聚合物键合层的厚度满足：(A+B)≤T≤1.5B；
其中，T为聚合物键合层的厚度；A为下电极的厚度；B为牺牲层的厚度。
3.根据权利要求2所述的空腔型体声波谐振器的制备方法，其特征在于：下电极的厚度为0.01μm-0.2μm；牺牲层的厚度为0.3μm-4μm。
4.根据权利要求2所述的空腔型体声波谐振器的制备方法，其特征在于：牺牲层的厚度为0.3μm-0.6μm。
5.根据权利要求2所述的空腔型体声波谐振器的制备方法，其特征在于：牺牲层的厚度为0.6μm-2μm。
6.根据权利要求2所述的空腔型体声波谐振器的制备方法，其特征在于：牺牲层的厚度为2μm-4μm。
7.根据权利要求6所述的空腔型体声波谐振器的制备方法，其特征在于：聚合物键合层的厚度为0.4μm-6μm。
8.根据权利要求7所述的空腔型体声波谐振器的制备方法，其特征在于：聚合物键合层的材质为苯并环丁烯(BCB)、旋转涂布玻璃(SOG)、硅倍半环氧乙烷(HSQ)中的至少一种。
9.根据权利要求8所述的空腔型体声波谐振器的制备方法，其特征在于：聚合物键合层的制备过程：旋涂聚合物键合层，旋涂后，预烘干，预烘干温度为70℃-100℃，烘干时间为10min-60min；再转移到烘干炉中进行键合固化，键合固化温度为150℃-500℃，键合时间为10min-60min。
10.根据权利要求9所述的空腔型体声波谐振器的制备方法，其特征在于：损伤处理工艺过程为在单晶晶圆下表面注入高能量离子，使得晶晶圆内部形成损伤层，损伤层将单晶晶圆分隔成上压电层和单晶薄膜层；高能量离子能量为10KeV-500Kev；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、氮化镓、砷化镓、磷化铟、碳化硅、金刚石中的一种。
11.根据权利要求10所述的空腔型体声波谐振器的制备方法，其特征在于：下电极的制备过程：在单晶薄膜层的下表面涂敷光刻胶，形成光刻胶层，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单晶薄膜层表面生长下电极，去除光刻胶，制得下电极，且下电极表面形成与单晶薄膜层连通的通孔，上电极材质均包括铝(Al)、钼(Mo)、铂(Pt)、金(Au)、钨(W)中任一。
12.根据权利要求11所述的空腔型体声波谐振器的制备方法，其特征在于：牺牲层的制备过程：在图形化的下电极表面上生长牺牲层；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，对具有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；牺牲层的材质包括非晶硅、聚酰亚胺(PI)、氧化硅(SiO2)、磷硅玻璃(PSG)或硼磷硅玻璃(BPSG)中的至少一种。
13.根据权利要求12所述的空腔型体声波谐振器的制备方法，其特征在于：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。
14.一种空腔型体声波谐振器，其特征在于：基于如权利要求1-13中任一所述的空腔型体声波谐振器的制备方法制得。
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201910393168.6A CN110212882B (zh) | 2019-05-13 | 2019-05-13 | 空腔型体声波谐振器的制备方法及空腔型体声波谐振器 |
| PCT/CN2019/118089 WO2020228285A1 (zh) | 2019-05-13 | 2019-11-13 | 空腔型体声波谐振器的制备方法及空腔型体声波谐振器 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201910393168.6A CN110212882B (zh) | 2019-05-13 | 2019-05-13 | 空腔型体声波谐振器的制备方法及空腔型体声波谐振器 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN110212882A CN110212882A (zh) | 2019-09-06 |
| CN110212882B true CN110212882B (zh) | 2020-08-11 |
Family
ID=67787205
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN201910393168.6A Active CN110212882B (zh) | 2019-05-13 | 2019-05-13 | 空腔型体声波谐振器的制备方法及空腔型体声波谐振器 |
Country Status (2)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN110212882B (zh) |
| WO (1) | WO2020228285A1 (zh) |
Families Citing this family (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN110212882B (zh) * | 2019-05-13 | 2020-08-11 | 电子科技大学 | 空腔型体声波谐振器的制备方法及空腔型体声波谐振器 |
| CN111030628A (zh) * | 2019-11-25 | 2020-04-17 | 南方科技大学 | 一种体声波谐振器的制备方法 |
| CN114070227B (zh) * | 2021-10-26 | 2023-07-25 | 中国科学院上海微系统与信息技术研究所 | 一种氮化铝声波谐振器的制备方法及谐振器 |
| CN114640321A (zh) * | 2022-03-30 | 2022-06-17 | 武汉敏声新技术有限公司 | 一种谐振器及其制备方法 |
| CN115951509B (zh) * | 2023-03-13 | 2023-06-02 | 济南晶正电子科技有限公司 | 电光晶体薄膜、制备方法及电子元件 |
Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN106209002A (zh) * | 2016-06-29 | 2016-12-07 | 电子科技大学 | 一种新型薄膜体声波谐振器及其制备方法 |
| CN107342748A (zh) * | 2017-07-04 | 2017-11-10 | 浙江大学 | 一种基于单晶压电薄膜的体声波谐振器及其制备方法 |
| CN108493326A (zh) * | 2018-04-09 | 2018-09-04 | 中国科学院上海微系统与信息技术研究所 | 基于单晶压电薄膜的声波谐振器及其制备方法 |
| CN108878598A (zh) * | 2018-05-31 | 2018-11-23 | 华灿光电（浙江）有限公司 | 一种垂直结构发光二极管芯片的制作方法 |
| 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 |
Family Cites Families (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6767749B2 (en) * | 2002-04-22 | 2004-07-27 | The United States Of America As Represented By The Secretary Of The Navy | Method for making piezoelectric resonator and surface acoustic wave device using hydrogen implant layer splitting |
| CN104579233B (zh) * | 2013-10-23 | 2018-12-04 | 中兴通讯股份有限公司 | 一种薄膜谐振器的制作方法及装置 |
| CN104767500B (zh) * | 2014-01-03 | 2018-11-09 | 佛山市艾佛光通科技有限公司 | 空腔型薄膜体声波谐振器及其制备方法 |
| CN105262455B (zh) * | 2015-10-09 | 2018-07-31 | 锐迪科微电子（上海）有限公司 | 一种高可靠性的薄膜体声波谐振器及其制造方法 |
| CN108010834A (zh) * | 2017-11-22 | 2018-05-08 | 电子科技大学 | 一种柔性单晶薄膜及其制备与转移方法 |
| CN108336219A (zh) * | 2018-03-15 | 2018-07-27 | 中国科学院上海微系统与信息技术研究所 | 一种薄膜异质结构的制备方法 |
| CN110212882B (zh) * | 2019-05-13 | 2020-08-11 | 电子科技大学 | 空腔型体声波谐振器的制备方法及空腔型体声波谐振器 |
-
2019
- 2019-05-13 CN CN201910393168.6A patent/CN110212882B/zh active Active
- 2019-11-13 WO PCT/CN2019/118089 patent/WO2020228285A1/zh active Application Filing
Patent Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN106209002A (zh) * | 2016-06-29 | 2016-12-07 | 电子科技大学 | 一种新型薄膜体声波谐振器及其制备方法 |
| CN107342748A (zh) * | 2017-07-04 | 2017-11-10 | 浙江大学 | 一种基于单晶压电薄膜的体声波谐振器及其制备方法 |
| CN108493326A (zh) * | 2018-04-09 | 2018-09-04 | 中国科学院上海微系统与信息技术研究所 | 基于单晶压电薄膜的声波谐振器及其制备方法 |
| CN108878598A (zh) * | 2018-05-31 | 2018-11-23 | 华灿光电（浙江）有限公司 | 一种垂直结构发光二极管芯片的制作方法 |
| 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 |
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| "单晶铌酸锂薄膜材料及FBAR器件研究";龚朝官;《中国优秀硕士学位论文全文数据库》;20180915;正文第1-53页 * |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CN110212882A (zh) | 2019-09-06 |
| WO2020228285A1 (zh) | 2020-11-19 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| 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 | |
| CN109981069B (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 | |
| CN110011632B (zh) | 单晶薄膜体声波谐振器的制备方法及体声波谐振器 | |
| CN110011631B (zh) | 具有应力缓冲层的空腔型体声波谐振器及其制备方法 | |
| CN109981070B (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 | |
| CN109995340B (zh) | 一种空腔型体声波谐振器及其制备方法 | |
| CN110952068B (zh) | 图形化单晶薄膜制备方法、图形化单晶薄膜及谐振器 | |
| CN109995341B (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 | |
| US10707406B2 (en) | Method for manufacturing piezoelectric device | |
| WO2020228284A1 (zh) | 一种固态反射型体声波谐振器及其制备方法 | |
| CN109913954B (zh) | 具有隔离层的单晶薄膜的制备方法、单晶薄膜及谐振器 | |
| CN108493326A (zh) | 基于单晶压电薄膜的声波谐振器及其制备方法 | |
| WO2011099381A1 (ja) | 圧電デバイス、圧電デバイスの製造方法 | |
| CN109962689A (zh) | 一种具有支柱的空腔型体声波谐振器及其制备方法 | |
| CN106209001A (zh) | 基于单晶铌酸锂薄片的薄膜体声波谐振器及其制备方法 | |
| WO2020132997A1 (zh) | 单晶压电薄膜体声波谐振器及其形成方法 | |
| CN112125276A (zh) | 一种力学传感器用铌酸锂单晶薄膜图形化刻蚀方法 | |
| US8764998B2 (en) | Method for manufacturing composite substrate | |
| 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 | |
| CN110620563A (zh) | 提高fbar滤波器制备良率的方法以及fbar滤波器 | |
| JP5277999B2 (ja) | 複合基板の製造方法 | |
| 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 | |
| TW202220243A (zh) | 薄膜移轉方法 | |
| CN114301406B (zh) | 空腔型压电单晶体声波谐振器及其制备方法 | |
| CN115448248A (zh) | 利用智能剥离法实现高精度控制功能层厚度的空腔制备方法 |
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 | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| TR01 | Transfer of patent right | ||
| TR01 | Transfer of patent right |
Effective date of registration: 20210831 Address after: 610000 room 2003, 20 / F, building 3, No. 11, Tianying Road, high tech Zone, Chengdu, Sichuan Patentee after: Chengdu xinshicheng Microelectronics Co.,Ltd. Address before: 611731, No. 2006, West Avenue, Chengdu hi tech Zone (West District, Sichuan) Patentee before: University of Electronic Science and Technology of China |