CN114614793A - 一种具有温补结构的薄膜体声波谐振器及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种具有温补结构的薄膜体声波谐振器及其制备方法，属于薄膜体声波谐振器技术领域。本发明通过采用二氧化硅作为温度补偿层，解决了常规薄膜体声波谐振器温度系数为负的问题，从而有效地提高了谐振器的温度稳定性；通过采用氮化硅与二氧化硅共同组成的温度补偿层，解决了单一二氧化硅作为温度补偿层时，对谐振器的Q值和机电耦合系数影响较大的问题；通过采用氟氧化硅作为温度补偿层，解决了二氧化硅作为温度补偿层时，对谐振器性能影响加大的问题，可以有效地帮助谐振器实现高温度稳定性、高Q值和高机电耦合系数；通过采用在压电材料中内嵌温度补偿层的结构，进一步优化温度补偿效果，解决了由温度补偿层所引入的电容的影响。
Description
技术领域
本发明涉及薄膜体声波谐振器技术领域，具体涉及一种具有温补结构的薄膜体声波谐振器及其制备方法。
背景技术
薄膜体声波谐振器,其英文全称是Film Bulk Acoustic Resonator,缩写为FBAR。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。在无线收发器中实现镜像消除、寄生滤波和信道选择等功能，有较高Q值和易实现微型化等特点。
随着5G通信技术的快速发展，射频前端对元器件的性能指标和集成度的要求越来越高。基于薄膜体声波谐振器的射频前端滤波器、双工器等器件因其体积小、功耗低、高性能等优点，已被广泛应用于各种通信设备中。然而薄膜体声波谐振器的性能，尤其是谐振频率，往往会随着温度的提升而产生漂移，从而影响整体器件的性能。申请号为CN201710507876.9、名称为一种基于复合结构的温度补偿薄膜体声波谐振器的中国发明专利，该专利提出采用一种复合结构来实现谐振器的温度补偿，提高谐振器的温度稳定性。
现有的基于硅反面蚀刻结构的薄膜体声波谐振器，其机械强度低，结构稳定性差。上述问题亟待解决，为此，提出一种具有温补结构的薄膜体声波谐振器及其制备方法。
发明内容
本发明所要解决的技术问题在于：如何解决现有的基于硅反面蚀刻结构的薄膜体声波谐振器存在的机械强度低、结构稳定性差的问题，提供了一种具有温补结构的薄膜体声波谐振器。
本发明是通过以下技术方案解决上述技术问题的，本发明包括硅衬底、空气腔、温补结构、谐振器底电极、压电材料层、谐振器顶电极、内部连接金属；所述压电材料层设置在所述硅衬底上方，所述空气腔设置在所述压电材料层与所述硅衬底之间的中部，所述谐振器底电极设置在所述压电材料层的下端，所述谐振器顶电极设置在所述压电材料层的上端，所述内部连接金属设置在所述谐振器底电极、谐振器顶电极的外端，通过所述温补结构对所述薄膜体声波谐振器进行温度补偿。
更进一步地，所述温补结构包括上部和下部，所述上部包括一层二氧化硅层，所述二氧化硅层设置在所述谐振器顶电极与所述压电材料层上端；所述下部包括两层二氧化硅层，其中一层二氧化硅层设置在所述谐振器底电极与所述压电材料层下端，另一层二氧化硅层设置在硅衬底上端，所述空气腔位于下部中两层二氧化硅层中部，下部中两层二氧化硅层的两端直连。
更进一步地，所述温补结构包括上部和下部，所述上部包括一层二氧化硅层、一层氮化硅层，所述氮化硅层设置在所述二氧化硅层的下端，所述氮化硅层设置在所述谐振器顶电极与所述压电材料层上端；所述下部包括一层氮化硅层、两层二氧化硅层，所述氮化硅层设置在所述谐振器底电极与所述压电材料层下端，其中一层二氧化硅层设置在所述氮化硅层下端，另一层二氧化硅层设置在所述硅衬底上端，所述空气腔位于下部中两层二氧化硅层中部，下部中两层二氧化硅层的两端直连。
更进一步地，所述温补结构包括上部和下部，所述上部包括一层氟氧化硅层，所述氟氧化硅层设置在所述谐振器顶电极与所述压电材料层上端；所述下部包括两层氟氧化硅层，其中一层氟氧化硅层设置在所述谐振器底电极与所述压电材料层下端，另一层氟氧化硅层设置在硅衬底上端，所述空气腔位于下部中两层氟氧化硅层中部，下部中两层氟氧化硅层的两端直连。
更进一步地，所述温补结构包括设置在所述压电材料层中的一层二氧化硅层/氟氧化硅层。
更进一步地，所述温补结构还包括两层金属层，所述金属层分别设置在所述二氧化硅层/氟氧化硅层的上下端并短接。
更进一步地，所述温补结构还包括一层金属层，所述金属层设置在所述二氧化硅层/氟氧化硅层的上端，所述二氧化硅层/氟氧化硅层下端与所述谐振器底电极的上端接触。
本发明还提供了一种具有温补结构的薄膜体声波谐振器的制备方法，包括以下步骤：
S1：选取硅片
对高阻硅片进行清洗处理，根据谐振器的制备要求，选取指定厚度的高阻硅片；
S2：生长二氧化硅层
得到指定厚度的高阻硅片之后，对其进行氧化处理，作为硅衬底，在硅衬底表面生长一层二氧化硅层；
S3：生长牺牲层
在二氧化硅层的上方生长一层多晶硅作为牺牲层，通过光刻工艺获取用于形成空气腔的牺牲层图案；
S4：沉积二氧化硅层
在步骤S3处理后的半成品上再沉积一层二氧化硅层；
S5：形成谐振器底电极
沉积完二氧化硅层后，在该二氧化硅层上加工形成谐振器底电极；
S6：沉积压电层
在半成品上表面沉积一层压电材料作为压电层；
S7：形成谐振器顶电极
在压电层上表面加工形成谐振器顶电极；
S8：再引入二氧化硅层
谐振器顶电极加工完成之后，在其上方额外生长一层二氧化硅层；
S9：暴露谐振器顶电极、底电极部分区域
通过蚀刻方式暴露出谐振器底电极、谐振器顶电极远离牺牲层的端部区域；
S10：金属层沉积
进行金属沉积，利用干法蚀刻对该金属层进行刻蚀，得到内部连接金属；
S11：得到谐振器成品
对谐振器边缘区域进行开孔并利用二氟化氙气体来去除作为牺牲层的多晶硅，形成所需的空气腔，得到谐振器成品。
本发明还提供了一种具有温补结构的薄膜体声波谐振器的制备方法，包括以下步骤：
S1：选取硅片
对高阻硅片进行清洗处理，根据谐振器的制备要求，选取指定厚度的高阻硅片；
S2：生长二氧化硅层
得到指定厚度的高阻硅片之后，对其进行氧化处理，作为硅衬底，在硅衬底表面生长一层二氧化硅层；
S3：生长牺牲层
在二氧化硅层的上方生长一层多晶硅作为牺牲层，通过光刻工艺获取用于形成空气腔的牺牲层图案；
S4：沉积二氧化硅层
在步骤S3处理后的半成品上再沉积一层二氧化硅层，并在该二氧化硅层额外生长一层氮化硅层；
S5：形成谐振器底电极
沉积完二氧化硅层后，在该二氧化硅层上加工形成谐振器底电极；
S6：沉积压电层
在半成品上表面沉积一层压电材料作为压电层；
S7：形成谐振器顶电极
在压电层上表面加工形成谐振器顶电极；
S8：再引入二氧化硅层
谐振器顶电极加工完成之后，先在其上方先生长一层氮化硅，再在氮化硅上方额外生长一层二氧化硅层；
S9：暴露谐振器顶电极、底电极部分区域
通过蚀刻方式暴露出谐振器底电极、谐振器顶电极远离牺牲层的端部区域；
S10：金属层沉积
进行金属沉积，利用干法蚀刻对该金属层进行刻蚀，得到内部连接金属；
S11：得到谐振器成品
对谐振器边缘区域进行开孔并利用二氟化氙气体来去除作为牺牲层的多晶硅，形成所需的空气腔，得到谐振器成品。
本发明还提供了一种具有温补结构的薄膜体声波谐振器的制备方法，包括以下步骤：
S1：选取硅片
对高阻硅片进行清洗处理，根据谐振器的制备要求，选取指定厚度的高阻硅片；
S2：生长氟氧化硅层
得到指定厚度的高阻硅片之后，对其进行氧化处理，作为硅衬底，在硅衬底表面生长一层氟氧化硅层；
S3：生长牺牲层
在氟氧化硅层的上方生长一层多晶硅作为牺牲层，通过光刻工艺获取用于形成空气腔的牺牲层图案；
S4：沉积氟氧化硅层
在步骤S3处理后的半成品上再沉积一层氟氧化硅层；
S5：形成谐振器底电极
沉积完氟氧化硅层后，在该氟氧化硅层上加工形成谐振器底电极；
S6：沉积压电层
在半成品上表面沉积一层压电材料作为压电层；
S7：形成谐振器顶电极
在压电层上表面加工形成谐振器顶电极；
S8：再引入氟氧化硅层
谐振器顶电极加工完成之后，在其上方额外生长一层氟氧化硅层；
S9：暴露谐振器顶电极、底电极部分区域
通过蚀刻方式暴露出谐振器底电极、谐振器顶电极远离牺牲层的端部区域；
S10：金属层沉积
进行金属沉积，利用干法蚀刻对该金属层进行刻蚀，得到内部连接金属；
S11：得到谐振器成品
对谐振器边缘区域进行开孔并利用二氟化氙气体来去除作为牺牲层的多晶硅，形成所需的空气腔，得到谐振器成品。
本发明还提供了一种具有温补结构的薄膜体声波谐振器的制备方法，包括以下步骤：
S1：选取硅片
对高阻硅片进行清洗处理，根据谐振器的制备要求，选取指定厚度的高阻硅片；
S2：生长二氧化硅层
得到指定厚度的高阻硅片之后，对其进行氧化处理，作为硅衬底，在硅衬底表面生长一层二氧化硅层；
S3：生长牺牲层
在二氧化硅层的上方生长一层多晶硅作为牺牲层，通过光刻工艺获取用于形成空气腔的牺牲层图案；
S4：形成谐振器底电极
沉积完二氧化硅层后，在该二氧化硅层上加工形成谐振器底电极；
S5：沉积压电层
在半成品上表面先沉积一层压电材料，再在压电材料上沉积一层二氧化硅层/氟氧化硅层,然后在二氧化硅层/氟氧化硅层上再沉积一层压电材料；
S6：形成谐振器顶电极
在压电层上表面加工形成谐振器顶电极；
S7：暴露谐振器顶电极、底电极部分区域
通过蚀刻方式暴露出谐振器底电极、谐振器顶电极远离牺牲层的端部区域；
S8：金属层沉积
进行金属沉积，利用干法蚀刻对该金属层进行刻蚀，得到内部连接金属；
S9：得到谐振器成品
对谐振器边缘区域进行开孔并利用二氟化氙气体来去除作为牺牲层的多晶硅，形成所需的空气腔，得到谐振器成品。
本发明相比现有技术具有以下优点：
（1）通过在谐振器中采用空气腔，在硅衬底和谐振器震荡区域之间形成金属和空气的交界面，从而在限制声波于震荡堆内的同时，解决了常规声波谐振器机械强度低的问题；
（2）通过采用二氧化硅作为温度补偿层，解决了常规薄膜体声波谐振器温度系数为负的问题，从而有效地提高了谐振器的温度稳定性；
（3）通过采用氮化硅与二氧化硅共同组成的温度补偿层，解决了单一二氧化硅作为温度补偿层时，对谐振器的Q值和机电耦合系数（kt2）影响较大的问题，从而得到稳定的高性能谐振器；
（4）通过采用氟氧化硅作为温度补偿层，解决了二氧化硅作为温度补偿层时，对谐振器性能影响加大的问题，可以有效地帮助谐振器实现高温度稳定性、高Q值和高机电耦合系数（kt2）；
（5）通过采用在压电材料中内嵌温度补偿层的结构，进一步优化温度补偿效果，解决了由温度补偿层所引入的电容的影响，改善谐振器的机电耦合系数（kt2），从而帮助谐振器实现高性能，高温度稳定性。
附图说明
图1是本发明实施例中薄膜体声波谐振器的截面结构示意图；
图2是本发明实施例中薄膜体声波谐振器制备方法步骤（1）中薄膜体声波谐振器半成品的截面结构示意图；
图3是本发明实施例中薄膜体声波谐振器制备方法步骤（2）中薄膜体声波谐振器半成品的截面结构示意图；
图4是本发明实施例中薄膜体声波谐振器制备方法步骤（3）中薄膜体声波谐振器半成品的截面结构示意图；
图5是本发明实施例中薄膜体声波谐振器制备方法步骤（4）中薄膜体声波谐振器半成品的截面结构示意图；
图6是本发明实施例中薄膜体声波谐振器制备方法步骤（5）中薄膜体声波谐振器半成品的截面结构示意图；
图7是本发明实施例中薄膜体声波谐振器制备方法步骤（6）中薄膜体声波谐振器半成品的截面结构示意图；
图8是本发明实施例中薄膜体声波谐振器制备方法步骤（7）中薄膜体声波谐振器半成品的截面结构示意图；
图9是本发明实施例中薄膜体声波谐振器制备方法步骤（8）中薄膜体声波谐振器半成品的截面结构示意图；
图10是本发明实施例中薄膜体声波谐振器制备方法步骤（9）中薄膜体声波谐振器半成品的截面结构示意图；
图11是本发明实施例中薄膜体声波谐振器制备方法步骤（10）中薄膜体声波谐振器半成品的截面结构示意图；
图12是本发明实施例中薄膜体声波谐振器制备方法步骤（11）中薄膜体声波谐振器半成品的截面结构示意图；
图13是本发明实施例中额外引入氮化硅来共同构成温度补偿层的薄膜体声波谐振器的截面结构示意图；
图14是本发明实施例中以氟氧化硅作为温度补偿层的薄膜体声波谐振器的截面结构示意图；
图15是本发明实施例中在压电材料的中间设置温度补偿层的薄膜体声波谐振器的截面结构示意图；
图16是本发明实施例中第一种优化结构下的薄膜体声波谐振器截面结构示意图；
图17是本发明实施例中第二种优化结构下的薄膜体声波谐振器截面结构示意图。
具体实施方式
下面对本发明的实施例作详细说明，本实施例在以本发明技术方案为前提下进行实施，给出了详细的实施方式和具体的操作过程，但本发明的保护范围不限于下述的实施例。
如图1所示，本实施例提供一种技术方案：一种具有温补结构的薄膜体声波谐振器，包括高阻硅（Si）衬底1、空气腔2、二氧化硅层3、谐振器底电极4、压电材料5、谐振器顶电极6、内部连接金属7。其中空气腔2可以在硅衬底1和谐振器震荡区域之间形成金属和空气的交界面，可以有效地限制声波于压电震荡堆内并且保持谐振器的机械强度。谐振器底电极4和谐振器顶电极6是金属电极，其材料可以为铂（Pt）、铝（Al）、钌（Ru、钼（Mo）、金（Au）等。谐振器底电极4和谐振器顶电极6可以接地或者射频激励信号，二者极性相反。当谐振器底电极4和谐振器顶电极6之间存在电势差时，二者之间的电场可以在压电材料5中有效地激励起声波谐振。而压电材料5一般常用氮化铝（AlN）、掺钪氮化铝（AlScN）、氧化锌（ZnO）、锆钛酸铅（PZT）等。由于薄膜体声波谐振器的压电层、电极层的厚度及声速都会随温度而变化，因此薄膜体声波谐振器的谐振频率也随温度而变化。常见的压电层、电极层材料都是负温度系数材料，即材料声速都随温度升高而变小。例如，氮化铝的温度系数为-25ppm/℃，钼的温度系数为-60ppm/℃。因此，薄膜体声波谐振器的谐振频率通常都会随温度升高而降低，其温度系数受到各层材料的厚度比例影响，通常在-30ppm/℃到-40ppm/℃之间。为了解决这一问题，本发明提出在薄膜体声波谐振器中添加具有正温度系数的二氧化硅材料层3。二氧化硅具有正的温度系数+70ppm/℃，可以实现对其他材料层负温度系数的抵消作用，使薄膜体声波谐振器整体呈现低温漂(+/-10ppm/℃以内)、甚至零温漂特性。最后，内部连接金属7负责谐振器谐振器底电极4、谐振器顶电极6与外部的连接。
针对上述薄膜体声波谐振器，本发明还提出了相应的谐振器制备方法，如图2-图12所示，具体包括以下步骤：（1）首先是图2所示的高阻硅片的清洗准备；根据具体的谐振器需求，该硅片的厚度可以在几百微米到上千微米之间。（2）在得到特定厚度的高阻硅之后，对其进行氧化处理，在硅衬底1表面生长一层二氧化硅，如图3所示。（3）紧接着，在二氧化硅层的上方生长一层多晶硅8作为牺牲层，再通过标准的光刻工艺，即涂覆光刻胶、利用掩膜曝光、干法蚀刻（Dry etching）、去除光刻胶等步骤最终得到如图4所示的具有特定形状的多晶硅图案。（4）在此基础上，还需在既得形状上再沉积一层二氧化硅，如图5所示。（5）沉积完二氧化硅层后，有两种方式形成谐振器底电极4，第一种方法是利用类似步骤（3）的光刻工艺，结合金属蒸镀或溅射、金属剥离等工艺形成如图6所示的谐振器底电极4；第二种方法是先进行金属蒸镀或溅射，再进行光刻工艺和干法刻蚀，最后得到如图6所示的谐振器底电极4。（6）此后，在样品的表面沉积一层特定厚度的压电材料5作为压电层，如图7所示，其厚度一般由谐振器所需的谐振频率来决定，通常谐振频率与压电层的厚度成反比。（7）生长完压电材料后，需要在压电材料上方利用类似（5）的步骤来加工出特定形状的谐振器顶电极6，如图8所示。（8）谐振器顶电极6加工完成之后，还需额外生长一层二氧化硅层来进一步补偿谐振器的温度系数，如图9所示。（9）至此，谐振器基础结构已基本完成，下一步需要进行内部连接金属7的加工。首先需要利用光刻技术，蚀刻出图10所示的凹槽以暴露出特定区域的谐振器顶电极6和谐振器底电极4。（10）然后再进行金属沉积，并利用干法蚀刻对该金属层进行刻蚀或者利用金属剥离法来形成特定图案的，得到图11所示的内部连接金属7。（11）最后，对谐振器边缘区域进行开孔，通常在谐振器结构之外有牺牲层的地方使用干法刻蚀将压电层刻蚀掉形成开孔，并利用二氟化氙（XeF2）气体灌入开孔中与牺牲层的多晶硅8进行化学反应，反应物通过开孔挥发出去，当牺牲层全部反应完后即形成所需空气腔，最终形成图12所示的谐振器成品。
上述以二氧化硅作为温度补偿层的薄膜体声波谐振器，为了达到较好的温度补偿效果，往往需要较厚的二氧化硅层。然而在震荡堆的上下层所引入较厚的温度补偿层会降低谐振器的Q值和机电耦合系数（kt2），从而影响谐振器的性能。因此，本发明提出在原有二氧化硅的基础上，额外引入氮化硅9来共同构成温度补偿层。如图13所示，上下两层氮化硅9分别紧贴着谐振器顶电极6和谐振器底电极4，然后才是二氧化硅层3，这样的排序可以在谐振器加工过程中利用二氟化氙（XeF2）去除牺牲层时，保护谐振器震荡堆免受二氟化氙（XeF2）的侵蚀，从而保证更好的良品率。由于氮化硅的频率温度系数比二氧化硅高，在实现同样的温度补偿效果的同时可以有效的减少整个温度补偿层的厚度，从而减少对谐振器Q值和机电耦合系数（kt2）的影响。这种以氮化硅和二氧化硅作为温度补偿层的谐振器可以通过类似于上述的谐振器制备流程来进行加工，只需在步骤（4）之后额外生长一层氮化硅层，且在步骤（8）生长二氧化硅之前先生长一层氮化硅9即可。
为了进一步提高温度补偿层的温度补偿效果并降低温度补偿层对谐振器性能的影响，图1中原有的二氧化硅补偿层还可以全部替换成氟氧化硅10，从而得到图14所示的以氟氧化硅10作为温度补偿层的薄膜体声波谐振器。相比于二氧化硅，氟氧化硅具有更高的温度系数（+164ppm/℃），故而可以帮助谐振器实现高温度稳定性、高Q值和高机电耦合系数（kt2）。图14中这种以氟氧化硅10作为温度补偿层的谐振器加工方法与图1中以二氧化硅作为补偿层的谐振器相同，只需将生长二氧化硅的步骤替换为生长氟氧化硅即可。
除了对温度补偿层进行材料上的替换来优化谐振器的性能，本发明还提出在结构上设计优化温度补偿层。如图15所示，本发明提出将二氧化硅层3引入到压电材料5的中间，从而更加有效地对谐振器进行温度补偿，提高谐振器的温度稳定性。同样地，压电材料5中间的二氧化硅层3还可以用温度系数更高的氟氧化硅10来替代，以达到更好的效果。但是，由于压电材料中间的温度补偿层会引入额外的电容，从而恶化谐振器的机电耦合系数（kt2），故而本发明提出两种优化的结构来降低这一电容的影响，如图16和图17所示。图16时在中间温度补偿层的上下分别生长一层薄薄的金属层，且保持两层金属层短接，从而抑制温度补偿层电容的影响。图17是将温度补偿层下移到接触谐振器底电极，然后在温度补偿层的上方额外生长一层金属层以抑制不需要的电容。这两种结构都可以很好的帮助谐振器实现高温度稳定性，且降低温度补偿层对谐振器性能的影响。上述三种将温度补偿层内嵌于压电材料中的薄膜体声波谐振器都可以通过与图1中原始谐振器类似的工艺流程进行制备。仅需将原有的二氧化硅温度补偿层的生长，即步骤（4）和步骤（8）删除，并将压电材料生长步骤（6）进行拆分，以生长对应的温度补偿层和额外的金属层即可。
综上所述，上述实施例的具有温补结构的薄膜体声波谐振器，通过采用孔隙结构，在震荡堆的下方填充牺牲材料再移除之以形成空气腔，从而在限制声波于震荡堆的同时提高了谐振器的机械稳定性；常规的薄膜体声波谐振器其温度系数一般为负，从而导致谐振器的谐振频率会随着温度的升高而降低，而本发明提出利用二氧化硅作为谐振器的温度补偿层来修正谐振器的负温度系数，从而帮助谐振器实现温度稳定性；常规的利用单一二氧化硅作为温度补偿层的薄膜体声波谐振器，其所用的二氧化硅往往会影响谐振器的Q值和机电耦合系数（kt2），而本发明提出利用氮化硅与二氧化硅共同组成温度补偿层，从而在实现同样的温度补偿层时减少温度补偿层所需的厚度，降低对谐振器性能的影响；常规由二氧化硅等材料构成的温度补偿层对谐振器性能的影响往往很难进一步优化，本发明在此基础上提出利用温度系数更高的氟氧化硅材料来替换二氧化硅，从而更进一步优化具有温度补偿层的谐振器的性能；常规的温度补偿层往往会产生额外的电容，从而降低谐振器的机电耦合系数（kt2），而本发明针对此提出了三种在压电材料中内嵌温度补偿层的结构，以保证实现温度补偿的同时，尽量减少温度补偿层对谐振器性能的影响，值得被推广使用。
尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本发明的限制，本领域的普通技术人员在本发明的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。
Claims (11)
1.一种具有温补结构的薄膜体声波谐振器，其特征在于，包括硅衬底、空气腔、温补结构、谐振器底电极、压电材料层、谐振器顶电极、内部连接金属；所述压电材料层设置在所述硅衬底上方，所述空气腔设置在所述压电材料层与所述硅衬底之间的中部，所述谐振器底电极设置在所述压电材料层的下端，所述谐振器顶电极设置在所述压电材料层的上端，所述内部连接金属设置在所述谐振器底电极、谐振器顶电极的外端，通过所述温补结构对所述薄膜体声波谐振器进行温度补偿。
2.根据权利要求1所述的一种具有温补结构的薄膜体声波谐振器，其特征在于：所述温补结构包括上部和下部，所述上部包括一层二氧化硅层，所述二氧化硅层设置在所述谐振器顶电极与所述压电材料层上端；所述下部包括两层二氧化硅层，其中一层二氧化硅层设置在所述谐振器底电极与所述压电材料层下端，另一层二氧化硅层设置在硅衬底上端，所述空气腔位于下部中两层二氧化硅层中部，下部中两层二氧化硅层的两端直连。
3.根据权利要求1所述的一种具有温补结构的薄膜体声波谐振器，其特征在于：所述温补结构包括上部和下部，所述上部包括一层二氧化硅层、一层氮化硅层，所述氮化硅层设置在所述二氧化硅层的下端，所述氮化硅层设置在所述谐振器顶电极与所述压电材料层上端；所述下部包括一层氮化硅层、两层二氧化硅层，所述氮化硅层设置在所述谐振器底电极与所述压电材料层下端，其中一层二氧化硅层设置在所述氮化硅层下端，另一层二氧化硅层设置在所述硅衬底上端，所述空气腔位于下部中两层二氧化硅层中部，下部中两层二氧化硅层的两端直连。
4.根据权利要求1所述的一种具有温补结构的薄膜体声波谐振器，其特征在于：所述温补结构包括上部和下部，所述上部包括一层氟氧化硅层，所述氟氧化硅层设置在所述谐振器顶电极与所述压电材料层上端；所述下部包括两层氟氧化硅层，其中一层氟氧化硅层设置在所述谐振器底电极与所述压电材料层下端，另一层氟氧化硅层设置在硅衬底上端，所述空气腔位于下部中两层氟氧化硅层中部，下部中两层氟氧化硅层的两端直连。
5.根据权利要求1所述的一种具有温补结构的薄膜体声波谐振器，其特征在于：所述温补结构包括设置在所述压电材料层中的一层二氧化硅层/氟氧化硅层。
6.根据权利要求5所述的一种具有温补结构的薄膜体声波谐振器，其特征在于：所述温补结构还包括两层金属层，所述金属层分别设置在所述二氧化硅层/氟氧化硅层的上下端并短接。
7.根据权利要求5所述的一种具有温补结构的薄膜体声波谐振器，其特征在于：所述温补结构还包括一层金属层，所述金属层设置在所述二氧化硅层/氟氧化硅层的上端，所述二氧化硅层/氟氧化硅层下端与所述谐振器底电极的上端接触。
8.一种具有温补结构的薄膜体声波谐振器的制备方法，其特征在于，用于制备如权利要求2所述的薄膜体声波谐振器，包括以下步骤：
S1：选取硅片
对高阻硅片进行清洗处理，根据谐振器的制备要求，选取指定厚度的高阻硅片；
S2：生长二氧化硅层
得到指定厚度的高阻硅片之后，对其进行氧化处理，作为硅衬底，在硅衬底表面生长一层二氧化硅层；
S3：生长牺牲层
在二氧化硅层的上方生长一层多晶硅作为牺牲层，通过光刻工艺获取用于形成空气腔的牺牲层图案；
S4：沉积二氧化硅层
在步骤S3处理后的半成品上再沉积一层二氧化硅层；
S5：形成谐振器底电极
沉积完二氧化硅层后，在该二氧化硅层上加工形成谐振器底电极；
S6：沉积压电层
在半成品上表面沉积一层压电材料作为压电层；
S7：形成谐振器顶电极
在压电层上表面加工形成谐振器顶电极；
S8：再引入二氧化硅层
谐振器顶电极加工完成之后，在其上方额外生长一层二氧化硅层；
S9：暴露谐振器顶电极、底电极部分区域
通过蚀刻方式暴露出谐振器底电极、谐振器顶电极远离牺牲层的端部区域；
S10：金属层沉积
进行金属沉积，利用干法蚀刻对该金属层进行刻蚀，得到内部连接金属；
S11：得到谐振器成品
对谐振器边缘区域进行开孔并利用二氟化氙气体来去除作为牺牲层的多晶硅，形成所需的空气腔，得到谐振器成品。
9.一种具有温补结构的薄膜体声波谐振器的制备方法，其特征在于，用于制备如权利要求3所述的薄膜体声波谐振器，包括以下步骤：
S1：选取硅片
对高阻硅片进行清洗处理，根据谐振器的制备要求，选取指定厚度的高阻硅片；
S2：生长二氧化硅层
得到指定厚度的高阻硅片之后，对其进行氧化处理，作为硅衬底，在硅衬底表面生长一层二氧化硅层；
S3：生长牺牲层
在二氧化硅层的上方生长一层多晶硅作为牺牲层，通过光刻工艺获取用于形成空气腔的牺牲层图案；
S4：沉积二氧化硅层
在步骤S3处理后的半成品上再沉积一层二氧化硅层，并在该二氧化硅层额外生长一层氮化硅层；
S5：形成谐振器底电极
沉积完二氧化硅层后，在该二氧化硅层上加工形成谐振器底电极；
S6：沉积压电层
在半成品上表面沉积一层压电材料作为压电层；
S7：形成谐振器顶电极
在压电层上表面加工形成谐振器顶电极；
S8：再引入二氧化硅层
谐振器顶电极加工完成之后，先在其上方先生长一层氮化硅，再在氮化硅上方额外生长一层二氧化硅层；
S9：暴露谐振器顶电极、底电极部分区域
通过蚀刻方式暴露出谐振器底电极、谐振器顶电极远离牺牲层的端部区域；
S10：金属层沉积
进行金属沉积，利用干法蚀刻对该金属层进行刻蚀，得到内部连接金属；
S11：得到谐振器成品
对谐振器边缘区域进行开孔并利用二氟化氙气体来去除作为牺牲层的多晶硅，形成所需的空气腔，得到谐振器成品。
10.一种具有温补结构的薄膜体声波谐振器的制备方法，其特征在于，用于制备如权利要求4所述的薄膜体声波谐振器，包括以下步骤：
S1：选取硅片
对高阻硅片进行清洗处理，根据谐振器的制备要求，选取指定厚度的高阻硅片；
S2：生长氟氧化硅层
得到指定厚度的高阻硅片之后，对其进行氧化处理，作为硅衬底，在硅衬底表面生长一层氟氧化硅层；
S3：生长牺牲层
在氟氧化硅层的上方生长一层多晶硅作为牺牲层，通过光刻工艺获取用于形成空气腔的牺牲层图案；
S4：沉积氟氧化硅层
在步骤S3处理后的半成品上再沉积一层氟氧化硅层；
S5：形成谐振器底电极
沉积完氟氧化硅层后，在该氟氧化硅层上加工形成谐振器底电极；
S6：沉积压电层
在半成品上表面沉积一层压电材料作为压电层；
S7：形成谐振器顶电极
在压电层上表面加工形成谐振器顶电极；
S8：再引入氟氧化硅层
谐振器顶电极加工完成之后，在其上方额外生长一层氟氧化硅层；
S9：暴露谐振器顶电极、底电极部分区域
通过蚀刻方式暴露出谐振器底电极、谐振器顶电极远离牺牲层的端部区域；
S10：金属层沉积
进行金属沉积，利用干法蚀刻对该金属层进行刻蚀，得到内部连接金属；
S11：得到谐振器成品
对谐振器边缘区域进行开孔并利用二氟化氙气体来去除作为牺牲层的多晶硅，形成所需的空气腔，得到谐振器成品。
11.一种具有温补结构的薄膜体声波谐振器的制备方法，其特征在于，用于制备如权利要求5所述的薄膜体声波谐振器，包括以下步骤：
S1：选取硅片
对高阻硅片进行清洗处理，根据谐振器的制备要求，选取指定厚度的高阻硅片；
S2：生长二氧化硅层
得到指定厚度的高阻硅片之后，对其进行氧化处理，作为硅衬底，在硅衬底表面生长一层二氧化硅层；
S3：生长牺牲层
在二氧化硅层的上方生长一层多晶硅作为牺牲层，通过光刻工艺获取用于形成空气腔的牺牲层图案；
S4：形成谐振器底电极
沉积完二氧化硅层后，在该二氧化硅层上加工形成谐振器底电极；
S5：沉积压电层
在半成品上表面先沉积一层压电材料，再在压电材料上沉积一层二氧化硅层/氟氧化硅层,然后在二氧化硅层/氟氧化硅层上再沉积一层压电材料；
S6：形成谐振器顶电极
在压电层上表面加工形成谐振器顶电极；
S7：暴露谐振器顶电极、底电极部分区域
通过蚀刻方式暴露出谐振器底电极、谐振器顶电极远离牺牲层的端部区域；
S8：金属层沉积
进行金属沉积，利用干法蚀刻对该金属层进行刻蚀，得到内部连接金属；
S9：得到谐振器成品
对谐振器边缘区域进行开孔并利用二氟化氙气体来去除作为牺牲层的多晶硅，形成所需的空气腔，得到谐振器成品。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| WW01 | Invention patent application withdrawn after publication | ||
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Application publication date: 20220610 |