CN1168208C

CN1168208C - 高频薄膜本体滤波器的制法及其装置

Info

Publication number: CN1168208C
Application number: CNB011310529A
Authority: CN
Inventors: 李传英
Original assignee: Winbond Electronics Corp
Current assignee: Winbond Electronics Corp
Priority date: 2001-09-10
Filing date: 2001-09-10
Publication date: 2004-09-22
Anticipated expiration: 2021-09-10
Also published as: CN1404219A

Abstract

一种高频薄膜本体滤波器的制法及其装置。为提供一种减低制程的复杂度、提高产能、降低成本的集成电路基本组件的制法及其装置，提出本发明，本发明高频薄膜本体滤波器的制法包括于矽基底的上表面形成矽氧化层、于矽氧化层上依序形成第一金属层、压电材料层、第二金属层；定义上电极板及压电层；于第一金属层形成孔洞及于矽氧化层形成凹室；经由微影、蚀刻于第一金属层上形成下电极板，且下电极板的尺寸为略大于其下方凹室；本发明高频薄膜本体滤波器装置包括矽基底、设于矽基底上方形成凹室的部分区域呈不连续的矽氧化层、设于部分区域呈不连续矽氧化层上方以呈略悬空状的下电极板、设于下电极板上的压电层及设于压电层上的上电极板；下电极板上位于上电极板及压电层的外周围设有复数贯穿的孔洞。

Description

高频薄膜本体滤波器的制法及其装置

技术领域

本发明属于集成电路基本组件的制法及其装置，特别是一种高频薄膜本体滤波器的制法及其装置。

背景技术

目前于积体电路制程中，生产高频滤波器的方法，因愈来愈重视滤波器的品质，故对于如何提高电容频率的准确度及频率高度的品质，即为目前各制程厂商研发改良的重点。其中，实施高频滤波器大多为表面声波滤波器，由于相关制程简单故容易实施制作，然而其系应用表面声波的原理，所以当制作频率较高的滤波器时，通常于同一平面形成两呈交叉设置的电极层，其中两相邻电极层可作为一滤波器，由于各电极层系于同一平面，故于布局时容易受限于晶片面积等问题，加上欲制作较高频率、高功率的滤波器，需相对缩减两电极层的间距。然而，以目前半导体制程来说，若欲制2GHz的滤波器，则实施此滤波器需至少使用深次微米0.5μm以下的制程，故实施此制程的成本将会提高。由前述可知，而以一般微米制程将会难以提高滤波器的频率及功率。

为此，公开以改采薄膜本体滤波器(Thin Film Bulk Acoustic)制作高频率、高功率的滤波器，因薄膜本体滤波器的主要动作原理为波行进方向与滤波器的表面垂直，因此滤波器的压电材料(Piezoelectric material)厚度与操作频率成反比。

美国专利6060818号揭示的薄膜本体滤波器的制法，其包括如下步骤：

步骤一

形成凹室501

如图10所示，于矽基底50上表面向下蚀刻形成凹室501，再于基板上覆盖一层矽氧化层51；

步骤二

形成磷矽玻璃层(PhosphorSilica glass)52

如图11所示，于矽氧化层51的上表面形成磷矽玻璃层52；

步骤三

磨平

如图12所示，以化学机械研磨(CMP)方式将磷矽玻璃层52磨平，并与下层的矽氧化层51切齐，令基底50表面上的凹室501呈由磷矽玻璃层52填平的型态；

步骤四

形成滤波器本体

如图13所示，依序于磷矽玻璃层52上表面向上形成下层电极板53、压电材料层55及上层电极板54；

步骤五

除去磷矽玻璃层52

如图14所示，以特定化学溶剂去除薄膜本体滤波器下方的磷矽玻璃层52，使原本基底的凹室501重现。最后，薄膜本体滤波器即悬空形成于基底50上方，因此即可藉由上、下层电极板53、54及压电材料层55的结构，使其具有高频滤波的功能。

然而，这种薄膜本体滤波器的制法必须先蚀刻基底50形成501凹室，其后更必须透过化学机械研磨磨平至基底50位置，作业相当耗时，使得产能无法大幅提升。

发明内容

本发明的目的是提供一种减低制程的复杂度、提高产能、降低成本的高频薄膜本体滤波器的制法及其装置。

本发明高频薄膜本体滤波器的制法包括：

形成本体：

于矽基底的上表面形成矽氧化层、于矽氧化层上依序形成第一金属层、压电材料层、第二金属层；

定义上电极板及压电层：

系经由微影、蚀刻方法，除去部分第二金属层及压电材料层，以形成上电极板及压电层；

形成孔洞：

于第一金属层上且位于上电极板及压电层的外周围处经由微影、蚀刻形成至少一贯穿第一金属层的孔洞；

形成凹室：

经第一金属层形成的孔洞蚀刻第一金属层下方的矽氧化层，直到可令基底与第一金属层形成间隙；

定义下电极板：经由微影、蚀刻于第一金属层上形成下电极板，且下电极板的尺寸为略大于其下方凹室；

本发明高频薄膜本体滤波器装置包括矽基底；矽基底上方设有形成凹室的部分区域呈不连续的矽氧化层、设于部分区域呈不连续矽氧化层上方以呈略悬空状的下电极板、设于下电极板上的压电层及设于压电层上的上电极板；下电极板上位于上电极板及压电层的外周围设有复数贯穿的孔洞。

其中：

孔洞系为任意的形状、大小的微小孔洞。

第一、二金属层的厚度为1000～10000埃。

压电材料层厚度为0.5～5μm。

下电极板上复数贯穿的孔洞为微小孔洞。

下电极板的面积大于矽氧化层形成的凹室面积。

由于本发明高频薄膜本体滤波器的制法包括于矽基底的上表面形成矽氧化层、于矽氧化层上依序形成第一金属层、压电材料层、第二金属层；定义上电极板及压电层；于第一金属层形成孔洞及于矽氧化层形成凹室；经由微影、蚀刻于第一金属层上形成下电极板，且下电极板的尺寸为略大于其下方凹室；本发明高频薄膜本体滤波器装置包括矽基底、设于矽基底上方形成凹室的部分区域呈不连续的矽氧化层、设于部分区域呈不连续矽氧化层上方以呈略悬空状的下电极板、设于下电极板上的压电层及设于压电层上的上电极板；下电极板上位于上电极板及压电层的外周围设有复数贯穿的孔洞。即本发明高频薄膜本体滤波器的制法系利用数道习知微影、蚀刻步骤即可形成本发明高频薄膜本体滤波器，可轻易于下电极板下方的矽氧化层形成凹室，以制成高频薄膜本体滤波器，仅需简单的制程即可轻易完成高频薄膜本体滤波器的制作，从而无须使用极为耗时的化学机械研磨(CMP)及蚀刻基底的步骤，藉此，可简化制作高频薄膜本体滤波器的程序，并提高产能的效果。不仅减低制程的复杂度。而且提高产能、降低成本，从而达到本发明的目的。

附图说明

图1、本发明高频薄膜本体滤波器制法步骤一示意图(形成矽氧化层)。

图2、本发明高频薄膜本体滤波器制法步骤一示意图(形成第一金属层、压电材料层及第二金属层)。

图3、本发明高频薄膜本体滤波器制法步骤二示意图(设光阻)。

图4、本发明高频薄膜本体滤波器制法步骤二示意图(形成上电极板及压电层)。

图5、本发明高频薄膜本体滤波器制法步骤三示意图(设光阻)。

图6、本发明高频薄膜本体滤波器制法步骤三示意图(形成孔洞)。

图7、本发明高频薄膜本体滤波器制法步骤四示意图。

图8、本发明高频薄膜本体滤波器制法步骤五示意图(设光阻)。

图9、本发明高频薄膜本体滤波器结构示意剖视图。

图10、习知的薄膜本体滤波器的制法步骤一示意图。

图11、习知的薄膜本体滤波器的制法步骤二示意图。

图12、习知的薄膜本体滤波器的制法步骤三示意图。

图13、习知的薄膜本体滤波器的制法步骤四示意图。

图14、习知的薄膜本体滤波器的制法步骤五示意图。

具体实施方式

本发明高频薄膜本体滤波器的制法包括如下步骤：

步骤一

形成本体

形成矽氧化层11

如图1所示，于矽基底10的上表面形成矽氧化层11。其中，矽氧化层11的厚度可设在约1000～10000埃；

形成第一金属层12

如图2所示，于矽氧化层11上形成金属材料，如铝材质的第一金属层12。其中，第一金属层12厚度可设在约为1000～10000埃；

形成压电材料层14

如图2所示，于第一金属层12上形成以压力材料，如氮化铝、氧化锌的压电材料层14。其中，压电材料层14厚度可设在约为0.5～5μm；

形成第二金属层13

如图2所示，系于该压电材料层14上形成金属材料，如铝材质的第二金属层13。其中，第二金属层13厚度可设在约为1000～10000埃；

步骤二

定义上电极板13a及压电层14a

如图3所示，将第二金属层13经由微影制程，如光阻20、光罩、显影、蚀刻方法，定义出第二金属层13及压电材料层14的尺寸及形状；如图4所示，除去光阻20后即形成滤波器的上电极板13a及压电层14a；

步骤三

形成孔洞120

如图5所示，于第一金属层12上且位于上电极板13a及压电层14a的外周围处经由微影方法定义出光阻20a；如图6所示，并对第一金属层12蚀刻，以形成至少一可贯穿第一金属层12的孔洞120。其中，孔洞120系为任意的形状、大小的微小孔洞；

步骤四

形成凹室110

如图6所示，藉由于第一金属层12形成多数孔洞120，令第一金属层12下方的矽氧化层11外露；以除去矽氧化层11制程，经由孔洞120向下蚀刻矽氧化层11；如图7所示，直到可令基底10与第一金属层12间保持适当间隙为止，亦即藉由时间控制以构成形成凹室110的部分区域呈不连续的矽氧化层11；

步骤五

定义滤波器的下电极板12a

如图8所示，以微影方式于第一金属层12上定义出与滤波器下电极板12a尺寸、大小相对应的光阻20b；如图9所示，然后再蚀刻光阻20b外围的第一金属层12及去除光阻20b后，即形成滤波器的下电极板12a。其中，下电极板12a的尺寸为略大于下方凹室110。

如图9所示，本发明高频薄膜本体滤波器装置包括矽基底10、设于矽基底上方形成凹室110的部分区域呈不连续的矽氧化层11、设于部分区域呈不连续矽氧化层11上方以呈略悬空状的下电极板12a、设于下电极板12a上的压电层14a及设于压电层14a上的上电极板13a。高频薄膜本体滤波器悬空设置于基底10的凹室110上，且概略呈悬空状态，形成表面声波(Surfaceacoustic wave)滤波器。下电极板12a的面积大于矽氧化层11形成的凹室110面积；下电极板12a上位于上电极板13a及压电层14a的外周围设有复数贯穿为微小孔洞的孔洞。

薄膜本体滤波器即构成压电装置，而其有效作用区域为下电极层12a、上电极层13a及压电层14a所对应的区域，因此位在12a外端仅用以支撑滤波器本体，故其不影响本发明高频薄膜本体滤波器装置的主要功能。

由上可知，本发明高频薄膜本体滤波器的制法系利用数道习知微影、蚀刻步骤即可形成本发明高频薄膜本体滤波器。

如上所述，以本发明高频薄膜本体滤波器的制法，即轻易于下电极板下方的矽氧化层形成凹室，以制成高频薄膜本体滤波器，仅需简单的制程即可轻易完成高频薄膜本体滤波器的制作，从而无须使用极为耗时的化学机械研磨(CMP)及蚀刻基底的步骤，藉此，可简化制作高频薄膜本体滤波器的程序，并提高产能的效果。

为此，本发明高频薄膜本体滤波器的制法系较习知技术有显着的功效增进，故确实可增进产业上的利用性。

Claims

1、一种高频薄膜本体滤波器的制法，其特征在于它包括：

形成本体：

定义上电极板及压电层：

形成孔洞：

形成凹室：

经第一金属层形成的孔洞蚀刻第一金属层下方的矽氧化层，直到可令基底与第一金属层形成间隙；定义下电极板：经由微影、蚀刻于第一金属层上形成下电极板，且下电极板的尺寸为略大于其下方凹室。

2、根据权利要求1所述的高频薄膜本体滤波器的制法，其特征在于所述的孔洞系为任意的形状、大小的微小孔洞。

3、根据权利要求1所述的高频薄膜本体滤波器的制法，其特征在于所述的第一、二金属层的厚度为1000～10000埃。

4、根据权利要求1所述的高频薄膜本体滤波器的制法，其特征在于所述的压电材料层厚度为0.5～5μm。

5、一种高频薄膜本体滤波器装置，它包括矽基底；其特征在于所述的矽基底上方设有形成凹室的部分区域呈不连续的矽氧化层、设于部分区域呈不连续矽氧化层上方以呈略悬空状的下电极板、设于下电极板上的压电层及设于压电层上的上电极板；下电极板上位于上电极板及压电层的外周围设有复数贯穿的孔洞。

6、根据权利要求5所述的高频薄膜本体滤波器装置，其特征在于所述的下电极板上复数贯穿的孔洞为微小孔洞。

7、根据权利要求5所述的高频薄膜本体滤波器装置，其特征在于所述的下电极板的面积大于矽氧化层形成的凹室面积。