CN114598287B - 一种体声波谐振器制作的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提出了一种体声波谐振器制作的方法。所述方法包括在临时底衬的一侧上布设氧化硅层，并在所述氧化硅层上设置带有空腔凸起的压电层；在所述带有空腔凸起的压电层的远离所述临时底衬的一侧表面上形成下电极；在所述下电极上形成具有垂直壁与斜壁结合式空腔结构的体声波谐振结构；去除所述临时底衬和氧化硅层；并在所述压电层的远离下电极的一侧表面上形成上电极及电连结构。

Description

一种体声波谐振器制作的方法
技术领域
本发明提出了一种体声波谐振器制作的方法，属于薄膜滤波器技术领域。
背景技术
目前，FBAR（ film bulk acoustic resonator，薄膜腔声谐振滤波器）不同于以前的滤波器，是使用硅底板、借助mems技术以及薄膜技术而制造出来的，现阶段的fbar滤波器已经具备了略高于普通saw滤波器的特性。对于一些常规的FBAR（ film bulk acousticresonator，薄膜腔声谐振滤波器）谐振器结构而言，其谐振结构由于空腔形状结构的设置易导致滤波器谐振过程中出现空腔塌陷导致滤波器运行故障的问题发生。
发明内容
本发明提供了一种体声波谐振器制作的方法，用以解决现有体声波滤波器空腔支撑力不足，易塌陷的问题，所采取的技术方案如下：
一种体声波谐振器制作的方法，所述方法包括：
在临时底衬的一侧上布设氧化硅层，并在所述氧化硅层上设置带有空腔凸起的压电层；
在所述带有空腔凸起的压电层的远离所述临时底衬的一侧表面上形成下电极；
在所述下电极上形成具有垂直壁与斜壁结合式空腔结构的体声波谐振结构；
去除所述临时底衬和氧化硅层；
在所述压电层的远离下电极的一侧表面上形成上电极及电连结构。
进一步地，在临时底衬的一侧上布设氧化硅层，并在所述氧化硅层上设置带有空腔凸起的压电层，包括：
在临时底衬的一侧上布设氧化硅层；
在所述氧化硅层的远离所述临时底衬的一侧表面上设置第一压电层；
在所述第一压电层的远离所述氧化硅层的一侧表面上设置第二压电层；
在所述第二压电层通过激光绘图方式标定所述空腔凸起的位置，并按照所述空腔凸起的位置对所述第二压电层进行刻蚀形成空腔凸起，所述空腔凸起与所述第二压电层形成带有空腔凸起的压电层。
进一步地，所述空腔凸起为等腰梯形结构；所述空腔凸起的等腰梯形结构的底角角度的取值范围为35°-68°；并且，所述空腔凸起的高度满足如下条件：
0.24（H1+H2-0.27H3）≤H≤0.43（H1+H2-0.27H3）
其中，H表示所述空腔凸起的高度；H1表示所述第一压电层的厚度；H2表示所述具有垂直壁与斜壁结合式空腔结构的第一斜壁的垂直高度；H3表示所述下电极的厚度。
进一步地，在所述带有空腔凸起的压电层的远离所述临时底衬的一侧表面上形成下电极，包括：
在所述空腔凸起的一侧的压电层表面上沉积下电极层；
通过刻蚀在所述下电极层上形成一侧具有斜坡结构的下电极，所述下电极与所述压电层之间建立电连接；其中，所述下电极的斜坡结构底端与所述空腔凸起的底端相抵接触；
在所述下电极的远离压电层一侧表面上沉积第一钝化层。
进一步地，所述下电极的靠近所述空腔凸起的一侧设置为斜坡结构，并且，所述斜坡结构的坡度范围为28°-50°。
进一步地，在所述下电极上形成具有垂直壁与斜壁结合式空腔结构的体声波谐振结构，包括：
在所述裸露的所述带有空腔凸起的压电层的上表面和第一钝化层的上表面沉积一层牺牲层，并通过刻蚀方式将所述牺牲层刻蚀为具有垂直壁与斜壁结合式牺牲层结构；其中，所述具有垂直壁与斜壁结合式牺牲层结构覆盖所述空腔凸起；
在所述具有垂直壁与斜壁结合式牺牲层结构上以及裸露的第一钝化层和压电层上沉积一层截止边界层；
在所述截止边界层上沉积键合层，并在所述键合层上键合第一衬底；
通过腐蚀方式去除所述具有垂直壁与斜壁结合式牺牲层结构，形成具有垂直壁与斜壁结合式空腔结构。
进一步地，所述具有垂直壁与斜壁结合式空腔结构包括第一垂直壁、第二垂直壁、第一斜壁和第二斜壁；所述第一垂直壁垂直连接与所述压电层；所述第一斜壁连接于所述第一垂直壁；所述第二垂直壁连接于所述第一斜壁；所述第二斜壁位于所述下电极上方并与所述第一钝化层连接。
进一步地，所述第一垂直壁的高度与所述空腔凸起的高度相同；所述第一斜壁的坡度范围为32°-45°；所述第一斜壁的坡度方向与所述下电极的坡度方向相同，且，所述第一斜壁的坡度值与所述下电极的坡度值不同且坡度值之差不大于3°；所述第二斜壁的坡度值与所述第一斜壁的坡度值相同，但斜坡方向相反。
进一步地，并在所述压电层的远离下电极的一侧表面上形成上电极及电连结构，包括：
去除所述临时底衬和所述氧化硅层，并在所述压电层远离下电极一侧的表面上沉积上电极层；
通过刻蚀方式将所述上电极层刻蚀生成一侧具有斜坡结构的上电极结构；
在上电极结构时刻完成后而裸露的压电层表面上刻蚀第一通孔，所述第一通孔底部与所述下电极相通；
在所述第一通孔上覆盖外延至所述压电层表面的第一导电层；
在所述上电极结构的远离所述压电层一侧的表面上沉积第二钝化层，并在所述第二钝化层上设置第二通孔，所述第二通孔底部与所述上电极结构相通；
在所述第二通孔上覆盖外延至所述第二钝化层表面的第二导电层。
进一步地，所述一侧具有斜坡结构的上电极结构中的斜坡结构的坡度范围为28°-50°；并且，所述上电极结构的斜坡方向与下电极的斜坡方向相平行。
本发明有益效果：
本发明提出的一种体声波谐振器制作的方法通过设置具有垂直壁与斜壁结合式空腔结构并结合各部分尺寸和坡度设置能够有效提高空腔结构在滤波器高频振动过程中的支撑力，能够完全避免空腔塌陷问题发生。同时，由于空腔结构和形状的改变易造成谐振过程中的波动转播率，进而影响滤波器的带宽大小，易导致滤波器运行功能下降，因此，通过具有垂直壁与斜壁结合式空腔结构并结合各部分尺寸和坡度设置能够在保证空腔支撑力的同时，有效增加波动传播率，进而有效防止滤波器带宽下降的问题发生。另一方面，通过空腔凸起能够在增加纵向波动传导的同时与下电极进行抵触接触，进而有效提高下电极振动过程中与压电形变之间的比例关系，进而有效防止带宽下降的问题发生。
附图说明
图1为本发明所述方法的流程图；
图2为本发明所述方法形成的体声波谐振器的体声波谐振结构后的示意图；
图3为本发明所述方法形成的体声波谐振器的上电极及电连结构后的示意图；
（1，第一底衬；2，氧化硅层；3，压电层；4，下电极；5，第一钝化层；6，牺牲层；7，截止边界层；8，键合层；9，临时底衬；10，第一导通层；11，第二钝化层；12，第二导通层；13，空腔凸起；14，上电极；61，空腔结构）。
具体实施方式
以下结合附图对本发明的优选实施例进行说明，应当理解，此处所描述的优选实施例仅用于说明和解释本发明，并不用于限定本发明。
本发明提出了一种体声波谐振器制作的方法，如图1所示，所述方法包括：
S1、在临时底衬的一侧上布设氧化硅层，并在所述氧化硅层上设置带有空腔凸起的压电层；
S2、在所述带有空腔凸起的压电层的远离所述临时底衬的一侧表面上形成下电极；
S3、在所述下电极上形成具有垂直壁与斜壁结合式空腔结构的体声波谐振结构；
S4、去除所述临时底衬和氧化硅层；
S5、在所述压电层的远离下电极的一侧表面上形成上电极及电连结构。
上述技术方案的工作原理和效果为：本实施例提出的一种体声波谐振器制作的方法通过设置具有垂直壁与斜壁结合式空腔结构并结合各部分尺寸和坡度设置能够有效提高空腔结构在滤波器高频振动过程中的支撑力，能够完全避免空腔塌陷问题发生。同时，由于空腔结构和形状的改变易造成谐振过程中的波动转播率，进而影响滤波器的带宽大小，易导致滤波器运行功能下降，因此，通过具有垂直壁与斜壁结合式空腔结构并结合各部分尺寸和坡度设置能够在保证空腔支撑力的同时，有效增加波动传播率，进而有效防止滤波器带宽下降的问题发生。另一方面，通过空腔凸起能够在增加纵向波动传导的同时与下电极进行抵触接触，进而有效提高下电极振动过程中与压电形变之间的比例关系，进而有效防止带宽下降的问题发生。
本发明的一个实施例，在临时底衬的一侧上布设氧化硅层，并在所述氧化硅层上设置带有空腔凸起的压电层，包括：
S101、在临时底衬的一侧上布设氧化硅层；
S102、在所述氧化硅层的远离所述临时底衬的一侧表面上设置第一压电层；
S103、在所述第一压电层的远离所述氧化硅层的一侧表面上设置第二压电层；
S104、在所述第二压电层通过激光绘图方式标定所述空腔凸起的位置，并按照所述空腔凸起的位置对所述第二压电层进行刻蚀形成空腔凸起，所述空腔凸起与所述第二压电层形成带有空腔凸起的压电层。
其中，所述空腔凸起为等腰梯形结构；所述空腔凸起的等腰梯形结构的底角角度的取值范围为35°-68°；并且，所述空腔凸起的高度满足如下条件：
0.24（H1+H2-0.27H3）≤H≤0.43（H1+H2-0.27H3）
其中，H表示所述空腔凸起的高度；H1表示所述第一压电层的厚度；H2表示所述具有垂直壁与斜壁结合式空腔结构的第一斜壁的垂直高度；H3表示所述下电极的厚度。
上述技术方案的工作原理和效果为：本实施例通过空腔凸起能够在增加纵向波动传导的同时与下电极进行抵触接触，进而有效提高下电极振动过程中与压电形变之间的比例关系，进而有效防止带宽下降的问题发生。同时，通过上述高度比例和角度设置的条件能够在不影响滤波器空腔结构空间进行波动传导的同时，最大程度增加谐振器波动纵向传导率，进而有效提高滤波器的运行稳定性和功能质量。
本发明实施例，在所述带有空腔凸起的压电层的远离所述临时底衬的一侧表面上形成下电极，包括：
S201、在所述空腔凸起的一侧的压电层表面上沉积下电极层；
S202、通过刻蚀在所述下电极层上形成一侧具有斜坡结构的下电极，所述下电极与所述压电层之间建立电连接；
S203、在所述下电极的远离压电层一侧表面上沉积第一钝化层。
其中，所述下电极的靠近所述空腔凸起的一侧设置为斜坡结构，并且，所述斜坡结构的坡度范围为28°-50°。
上述技术方案的工作原理和效果为：通过下电极的形状和角度设置能够在有效提高下电极与压电层和压电材料接触面积的同时，最大限度提高空腔结构内的空间量，进而在保证空腔结构支撑力的同时，最大限度降低空腔形状变化对谐振传导的影响。
本发明的一个实施例，在所述下电极上形成具有垂直壁与斜壁结合式空腔结构的体声波谐振结构，包括：
S301、在所述裸露的所述带有空腔凸起的压电层的上表面和第一钝化层的上表面沉积一层牺牲层，并通过刻蚀方式将所述牺牲层刻蚀为具有垂直壁与斜壁结合式牺牲层结构；其中，所述具有垂直壁与斜壁结合式牺牲层结构覆盖所述空腔凸起；
S302、在所述具有垂直壁与斜壁结合式牺牲层结构上以及裸露的第一钝化层和压电层上沉积一层截止边界层；
S303、在所述截止边界层上沉积键合层，并在所述键合层上键合第一衬底；
S304、通过腐蚀方式去除所述具有垂直壁与斜壁结合式牺牲层结构，形成具有垂直壁与斜壁结合式空腔结构。
其中，所述具有垂直壁与斜壁结合式空腔结构包括第一垂直壁、第二垂直壁、第一斜壁和第二斜壁；所述第一垂直壁垂直连接与所述压电层；所述第一斜壁连接于所述第一垂直壁；所述第二垂直壁连接于所述第一斜壁；所述第二斜壁位于所述下电极上方并与所述第一钝化层连接。
所述第一垂直壁的高度与所述空腔凸起的高度相同；所述第一斜壁的坡度范围为32°-45°；所述第一斜壁的坡度方向与所述下电极的坡度方向相同，且，所述第一斜壁的坡度值与所述下电极的坡度值不同且坡度值之差不大于3°；所述第二斜壁的坡度值与所述第一斜壁的坡度值相同，但斜坡方向相反。
上述技术方案的工作原理和效果为：具有垂直壁与斜壁结合式空腔结构并结合各部分尺寸和坡度设置能够有效提高空腔结构在滤波器高频振动过程中的支撑力，能够完全避免空腔塌陷问题发生。同时，由于空腔结构和形状的改变易造成谐振过程中的波动转播率，进而影响滤波器的带宽大小，易导致滤波器运行功能下降，因此，通过具有垂直壁与斜壁结合式空腔结构并结合各部分尺寸和坡度设置能够在保证空腔支撑力的同时，有效增加波动传播率，进而有效防止滤波器带宽下降的问题发生。
本发明的一个实施例，在所述压电层的远离下电极的一侧表面上形成上电极及电连结构，包括：
S501、去除所述临时底衬和所述氧化硅层，并在所述压电层远离下电极一侧的表面上沉积上电极层；
S502、通过刻蚀方式将所述上电极层刻蚀生成一侧具有斜坡结构的上电极结构；
S503、在上电极结构时刻完成后而裸露的压电层表面上刻蚀第一通孔，所述第一通孔底部与所述下电极相通；
S504、在所述第一通孔上覆盖外延至所述压电层表面的第一导电层；
S505、在所述上电极结构的远离所述压电层一侧的表面上沉积第二钝化层，并在所述第二钝化层上设置第二通孔，所述第二通孔底部与所述上电极结构相通；
S506、在所述第二通孔上覆盖外延至所述第二钝化层表面的第二导电层。
其中，所述一侧具有斜坡结构的上电极结构中的斜坡结构的坡度范围为28°-50°；并且，所述上电极结构的斜坡方向与下电极的斜坡方向相平行。
上述技术方案的工作原理和效果为：通过上述方式能够提高上电极和电连结构形成效率，同时，通过上电极的形状及坡度角度设置能够有效提高上电极和下电极之间形成谐振过程中波动传播协调性。
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 (8)

1.一种体声波谐振器制作的方法，其特征在于，所述方法包括：
在临时底衬的一侧上布设氧化硅层，并在所述氧化硅层上设置带有空腔凸起的压电层；
在所述带有空腔凸起的压电层的远离所述临时底衬的一侧表面上形成下电极；
在所述下电极上形成具有垂直壁与斜壁结合式空腔结构的体声波谐振结构；
去除所述临时底衬和氧化硅层；
在所述压电层的远离下电极的一侧表面上形成上电极及电连结构；
其中，在临时底衬的一侧上布设氧化硅层，并在所述氧化硅层上设置带有空腔凸起的压电层，包括：
在临时底衬的一侧上布设氧化硅层；
在所述氧化硅层的远离所述临时底衬的一侧表面上设置第一压电层；
在所述第一压电层的远离所述氧化硅层的一侧表面上设置第二压电层；
在所述第二压电层通过激光绘图方式标定所述空腔凸起的位置，并按照所述空腔凸起的位置对所述第二压电层进行刻蚀形成空腔凸起，所述空腔凸起与所述第一压电层形成带有空腔凸起的压电层；
其中，所述空腔凸起为等腰梯形结构；所述空腔凸起的等腰梯形结构的底角角度的取值范围为35°-68°；并且，所述空腔凸起的高度满足如下条件：
0.24（H1+H2-0.27H3）≤H≤0.43（H1+H2-0.27H3）
其中，H表示所述空腔凸起的高度；H1表示所述第一压电层的厚度；H2表示所述具有垂直壁与斜壁结合式空腔结构的第一斜壁的垂直高度；H3表示所述下电极的厚度。
2.根据权利要求1所述方法，其特征在于，在所述带有空腔凸起的压电层的远离所述临时底衬的一侧表面上形成下电极，包括：
在所述所述空腔凸起的一侧的压电层表面上沉积下电极层；
通过刻蚀在所述下电极层上形成一侧具有斜坡结构的下电极，所述下电极与所述压电层之间建立电连接；
在所述下电极的远离压电层一侧表面上沉积第一钝化层。
3.根据权利要求2所述方法，其特征在于，所述下电极的靠近所述空腔凸起的一侧设置为斜坡结构，并且，所述斜坡结构的坡度范围为28°-50°。
4.根据权利要求1所述方法，其特征在于，在所述下电极上形成具有垂直壁与斜壁结合式空腔结构的体声波谐振结构，包括：
在裸露的所述带有空腔凸起的压电层的上表面和第一钝化层的上表面沉积一层牺牲层，并通过刻蚀方式将所述牺牲层刻蚀为具有垂直壁与斜壁结合式牺牲层结构；其中，所述具有垂直壁与斜壁结合式牺牲层结构覆盖所述空腔凸起；
在所述具有垂直壁与斜壁结合式牺牲层结构上以及裸露的第一钝化层和压电层上沉积一层截止边界层；
在所述截止边界层上沉积键合层，并在所述键合层上键合第一衬底；
通过腐蚀方式去除所述具有垂直壁与斜壁结合式牺牲层结构，形成具有垂直壁与斜壁结合式空腔结构。
5.根据权利要求4所述方法，其特征在于，所述具有垂直壁与斜壁结合式空腔结构包括第一垂直壁、第二垂直壁、第一斜壁和第二斜壁；所述第一垂直壁垂直连接与所述压电层；所述第一斜壁连接于所述第一垂直壁；所述第二垂直壁连接于所述第一斜壁；所述第二斜壁位于所述下电极上方并与所述第一钝化层连接。
6.根据权利要求5所述方法，其特征在于，所述第一垂直壁的高度与所述空腔凸起的高度相同；所述第一斜壁的坡度范围为32°-45°；所述第一斜壁的坡度方向与所述下电极的坡度方向相同，且，所述第一斜壁的坡度值与所述下电极的坡度值不同且坡度值之差不大于3°；所述第二斜壁的坡度值与所述第一斜壁的坡度值相同，但斜坡方向相反。
7.根据权利要求1所述方法，其特征在于，并在所述压电层的远离下电极的一侧表面上形成上电极及电连结构，包括：
去除所述临时底衬和所述氧化硅层，并在所述压电层远离下电极一侧的表面上沉积上电极层；
通过刻蚀方式将所述上电极层刻蚀生成一侧具有斜坡结构的上电极结构；
在上电极结构时刻完成后而裸露的压电层表面上刻蚀第一通孔，所述第一通孔底部与所述下电极相通；
在所述第一通孔上覆盖外延至所述压电层表面的第一导电层；
在所述上电极结构的远离所述压电层一侧的表面上沉积第二钝化层，并在所述第二钝化层上设置第二通孔，所述第二通孔底部与所述上电极结构相通；
在所述第二通孔上覆盖外延至所述第二钝化层表面的第二导电层。
8.根据权利要求7所述方法，其特征在于，所述一侧具有斜坡结构的上电极结构中的斜坡结构的坡度范围为28°-50°；并且，所述上电极结构的斜坡方向与下电极的斜坡方向相平行。
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