CN117097283B - 一种固态装配型谐振器制作方法及固态装配型谐振器 - Google Patents

一种固态装配型谐振器制作方法及固态装配型谐振器 Download PDF

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Abstract

本申请涉及固态装配型谐振器技术领域,具体提供了一种固态装配型谐振器制作方法及固态装配型谐振器,该制作方法包括以下步骤:在衬底上形成至少两层布拉格反射层;利用等离子体对布拉格反射层外露顶面进行轰击,以在布拉格反射层外露顶面边缘形成粗糙表面;在布拉格反射层外露顶面形成一层低声阻抗材料,以在布拉格反射层外露顶面形成功能层;在功能层上依次形成底电极、压电层和顶电极,以形成固态装配型谐振器;该制作方法能够有效地解决由于在高功率环境下,位于功能区域内的低声阻抗层被电击穿而导致泄漏电能至硅衬底以及固态装配型谐振器的性能下降的问题。

Description

一种固态装配型谐振器制作方法及固态装配型谐振器
技术领域
本申请涉及固态装配型谐振器技术领域,具体而言,涉及一种固态装配型谐振器制作方法及固态装配型谐振器。
背景技术
现有技术利用固态装配型谐振器制作方法制作固态装配型谐振器(SolidlyMounted Resonator),现有的固态装配型谐振器如图1所示。现有的固态装配型谐振器制作方法的工作流程为:1、在衬底(图1中的a)上形成多层布拉格反射层(图1中的b);2、在布拉格反射层外露顶面形成平坦的低声阻抗层(图1中的c);3、在平坦的低声阻抗层上依次形成底电极(图1中的d)、压电层(图1中的e)和顶电极(图1中的f),以形成固态装配型谐振器,该固态装配型谐振器包括有源区域(参考图1中的Ⅱ)和功能区域(参考图1中的Ⅰ)。由于布拉格反射层外露顶面平整且粗糙度小,因此形成在布拉格反射层外露顶面的低声阻抗层具有良好的晶相(晶粒取向),而由于在布拉格反射层外露顶面上的低声阻抗层和布拉格反射层中的低声阻抗层均具有良好的晶粒取向(即位于功能区域内的低声阻抗层均具有良好的晶粒取向),电子在位于功能区域内的低声阻抗层内的移动路径接近于直线,即电子在位于功能区域内的低声阻抗层内的移动路径短,因此在高功率环境下,电子很容易通过位于功能区域内的低声阻抗层,从而导致位于功能区域内的低声阻抗层被电击穿,即现有的固态装配型谐振器存在由于在高功率环境下,位于功能区域内的低声阻抗层被电击穿而导致泄漏电能至硅衬底以及固态装配型谐振器的性能下降的问题。
针对上述问题,目前尚未有有效的技术解决方案。
发明内容
本申请的目的在于提供一种固态装配型谐振器制作方法及固态装配型谐振器,能够有效地解决由于在高功率环境下,位于功能区域内的低声阻抗层被电击穿而导致泄漏电能至硅衬底以及固态装配型谐振器的性能下降的问题。
第一方面,本申请提供了一种固态装配型谐振器制作方法,其包括以下步骤:
在衬底上形成至少两层布拉格反射层;
利用等离子体对布拉格反射层外露顶面进行轰击,以在布拉格反射层外露顶面边缘形成粗糙表面;
在布拉格反射层外露顶面形成一层低声阻抗材料,以在布拉格反射层外露顶面形成功能层,功能层包括覆盖粗糙表面的晶格紊乱层和覆盖粗糙表面以外的布拉格反射层外露顶面的晶格有序层;
在功能层上依次形成底电极、压电层和顶电极,以形成固态装配型谐振器。
本申请提供的一种固态装配型谐振器制作方法,先利用等离子体对布拉格反射层外露顶面进行轰击,再在经过等离子体轰击的布拉格反射层外露顶面上依次形成功能层、底电极、压电层和顶电极,由于晶格紊乱层的晶相紊乱且晶粒之间存在晶界界面,晶格紊乱层的晶相紊乱能够延长电子在晶格紊乱层内的移动路径,晶粒之间的晶粒界面能够阻碍电子的移动,因此即使在高功率环境下,电子也无法通过晶格紊乱层,从而有效地解决由于在高功率环境下,位于功能区域内的低声阻抗层被电击穿而导致泄漏电能至硅衬底以及固态装配型谐振器的性能下降的问题。
可选地,布拉格反射层的层数为两层,在衬底上形成至少两层布拉格反射层的步骤包括:
基于磁控溅射工艺或化学气相沉积工艺在衬底上形成第一低声阻抗层;
基于磁控溅射镀膜工艺在第一低声阻抗层上形成第一高声阻抗层,并在第一高声阻抗层上形成第一图形化光刻胶掩膜;
基于第一图形化光刻胶掩膜对第一高声阻抗层进行刻蚀,并去除第一图形化光刻胶掩膜,以形成第一图形化高声阻抗层;
基于磁控溅射工艺或化学气相沉积工艺在第一图形化高声阻抗层上形成第二低声阻抗层,并对第二低声阻抗层进行化学机械抛光,以形成平坦的第二低声阻抗层;
基于磁控溅射镀膜工艺在第二低声阻抗层上形成第二高声阻抗层,并在第二高声阻抗层上形成第二图形化光刻胶掩膜;
基于第二图形化光刻胶掩膜对第二高声阻抗层进行刻蚀,并去除第二图形化光刻胶掩膜,以形成第二图形化高声阻抗层。
可选地,利用等离子体对布拉格反射层外露顶面进行轰击,以在布拉格反射层外露顶面边缘形成粗糙表面的步骤包括:
在第二图形化高声阻抗层上形成图形化掩膜;
利用等离子体对布拉格反射层外露顶面进行轰击,以在布拉格反射层外露顶面边缘形成粗糙表面;
利用等离子体对布拉格反射层外露顶面进行轰击,以在布拉格反射层外露顶面边缘形成粗糙表面和在布拉格反射层外露顶面形成一层低声阻抗材料,以在布拉格反射层外露顶面形成功能层之间还包括步骤:
去除图形化掩膜。
该技术方案在第二图形化高声阻抗层上形成图形化掩膜,由于在利用等离子体对布拉格反射层外露顶面进行轰击时,图形化掩膜能够对位于其下方的布拉格反射层起保护作用,因此该技术方案能够通过同时对整个布拉格反射层外露顶面进行等离子体轰击的方式在布拉格反射层外露顶面边缘形成粗糙表面,由于上述技术方案在进行等离子体轰击前需要将等离子体设备的目标区域设置为布拉格反射层外露顶面的局部区域,而该技术方案在进行等离子体轰击前无需对等离子体设备的目标区域进行设置,因此该技术方案能够有效地简化等离子体轰击的步骤。
可选地,第一图形化高声阻抗层边缘具有第一倾斜面,第二图形化高声阻抗层顶部边缘具有第二倾斜面,第一倾斜面与第一图形化高声阻抗层底面之间的夹角的角度大于第二倾斜面与第二图形化高声阻抗层底面之间的夹角的角度且第二倾斜面与第二图形化高声阻抗层底面之间的夹角的角度小于预设的角度阈值,图形化掩膜完全覆盖第二图形化高声阻抗层的顶面,晶格紊乱层由外露的第二低声阻抗层和第二倾斜面构成。
当第二倾斜面与第二图形化高声阻抗层底面之间的夹角的角度小于预设的角度阈值时,晶格紊乱层与晶格有序层平滑过渡且位于功能区域内的压电层与位于有源区域内的压电层平滑过渡,以减少功能层和压电层产生裂纹的风险。
可选地,角度阈值为20-40°。
可选地,第一图形化高声阻抗层边缘具有第一倾斜面,第二图形化高声阻抗层顶部边缘具有第二倾斜面,图形化掩膜覆盖第二图形化高声阻抗层顶面的局部区域,粗糙表面由外露的第二低声阻抗层、第二倾斜面和第二图形化高声阻抗层顶面边缘构成。
可选地,去除图形化掩膜的步骤包括:
基于显影工艺或刻蚀工艺去除图形化掩膜。
可选地,在功能层上依次形成底电极、压电层和顶电极,以形成固态装配型谐振器的步骤包括:
基于磁控溅射镀膜工艺在功能层上形成第一电极层;
在第一电极层上形成第三图形化光刻胶掩膜,并基于第三图形化光刻胶掩膜对第一电极层进行刻蚀,以形成底电极;
基于磁控溅射镀膜工艺在底电极上形成压电层;
基于磁控溅射镀膜工艺在压电层上形成第二电极层;
在第二电极层上形成第四图形化光刻胶掩膜,并基于第四图形化光刻胶掩膜对第二电极层进行刻蚀,以形成顶电极和形成固态装配型谐振器。
可选地,在第一电极层上形成第三图形化光刻胶掩膜的步骤包括:
在第一电极层上形成第三光刻胶层;
对第三光刻胶层进行曝光和显影,以形成第三图形化光刻胶掩膜;
在第二电极层上形成第四图形化光刻胶掩膜的步骤包括:
在第二电极层上形成第四光刻胶层;
对第四光刻胶层进行曝光和显影,以形成第四图形化光刻胶掩膜。
第二方面,本申请还提供了一种固态装配型谐振器,该固态装配型谐振器包括依次连接的衬底、至少两层布拉格反射层、功能层、底电极、压电层和顶电极,布拉格反射层外露顶面边缘具有基于等离子体轰击形成的粗糙表面,功能层包括覆盖粗糙表面的晶格紊乱层和覆盖粗糙表面以外的布拉格反射层外露顶面的晶格有序层。
本申请提供的一种固态装配型谐振器,包括依次连接的衬底、至少两层布拉格反射层、功能层、底电极、压电层和顶电极,布拉格反射层顶面边缘具有基于等离子体轰击形成的粗糙表面,功能层包括覆盖粗糙表面的晶格紊乱层和覆盖粗糙表面以外的布拉格反射层外露顶面的晶格有序层,由于晶格紊乱层的晶相紊乱且晶粒之间存在晶界界面,晶格紊乱层的晶相紊乱能够延长电子在晶格紊乱层内的移动路径,晶粒之间的晶粒界面能够阻碍电子的移动,因此即使在高功率环境下,电子也无法通过晶格紊乱层,从而有效地解决由于在高功率环境下,位于功能区域内的低声阻抗层被电击穿而导致泄漏电能至硅衬底以及固态装配型谐振器的性能下降的问题。
由上可知,本申请提供的一种固态装配型谐振器制作方法及固态装配型谐振器,先利用等离子体对布拉格反射层外露顶面进行轰击,再在经过等离子体轰击的布拉格反射层外露顶面上依次形成功能层、底电极、压电层和顶电极,由于晶格紊乱层的晶相紊乱且晶粒之间存在晶界界面,晶格紊乱层的晶相紊乱能够延长电子在晶格紊乱层内的移动路径,晶粒之间的晶粒界面能够阻碍电子的移动,因此即使在高功率环境下,电子也无法通过晶格紊乱层,从而有效地解决由于在高功率环境下,位于功能区域内的低声阻抗层被电击穿而导致泄漏电能至硅衬底以及固态装配型谐振器的性能下降的问题。
附图说明
图1为现有的固态装配型谐振器的结构示意图。
图2为本申请实施例提供的一种固态装配型谐振器制作方法的流程图。
图3为本申请第一种实施例提供的一种固态装配型谐振器制作方法的示意图。
图4为本申请第二种实施例提供的一种固态装配型谐振器制作方法的示意图。
附图标记:1、衬底;2、第一低声阻抗层;3、第一图形化高声阻抗层;4、第二低声阻抗层;5、第二图形化高声阻抗层;6、图形化掩膜;7、功能层;71、晶格紊乱层;72、晶格有序层;8、底电极;9、压电层;10、顶电极。
具体实施方式
下面将结合本申请实施例中附图,对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述,显然,所描述的实施例仅仅是本申请一部分实施例,而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本申请实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。因此,以下对在附图中提供的本申请的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本申请的范围,而是仅仅表示本申请的选定实施例。基于本申请的实施例,本领域技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例,都属于本申请保护的范围。
应注意到:相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项,因此,一旦某一项在一个附图中被定义,则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。同时,在本申请的描述中,术语“第一”、“第二”等仅用于区分描述,而不能理解为指示或暗示相对重要性。
第一方面,如图2-图4所示,本申请提供了一种固态装配型谐振器制作方法,其包括以下步骤:
S1、在衬底1上形成至少两层布拉格反射层;
S2、利用等离子体对布拉格反射层外露顶面进行轰击,以在布拉格反射层外露顶面边缘形成粗糙表面;
S3、在布拉格反射层外露顶面形成一层低声阻抗材料,以在布拉格反射层外露顶面形成功能层7,功能层7包括覆盖粗糙表面的晶格紊乱层71和覆盖粗糙表面以外的布拉格反射层外露顶面的晶格有序层72;
S4、在功能层7上依次形成底电极8、压电层9和顶电极10,以形成固态装配型谐振器。
该实施例的衬底1对布拉格反射层、功能层7、底电极8、压电层9和顶电极10起承托作用,该实施例的衬底1的材质优选为硅。步骤S1的每层布拉格反射层均由一层低声阻抗层和一层图形化高声阻抗层组成,具体地,每层布拉格反射层中的图形化高声阻抗层均位于该布拉格反射层中的低声阻抗层上,即每层布拉格反射层中的图形化高声阻抗层与衬底1之间的距离大于该布拉格反射层中的低声阻抗层与衬底1之间的距离,更具体地,低声阻抗层的材质为低声阻抗材料,该低声阻抗材料可以为二氧化硅、氮化硅、硅或氮化铝等材料中的任意一种或多种,图形化高声阻抗层的材质为高声阻抗材料,该高声阻抗材料可以为钨、钛、钌或钼等材料中的任意一种或多种,步骤S1利用现有的布拉格反射层形成工艺在衬底1上形成至少两层布拉格反射层。应当理解的是,由于每层布拉格反射层均由一层低声阻抗层和一层图形化高声阻抗层组成,而衬底1上形成有至少两层布拉格反射层,因此步骤S1相当于在衬底1上形成多层低声阻抗层和多层图形化高声阻抗层,优选地,该实施例的多层低声阻抗层采用相同的材料,该实施例的多层图形化高声阻抗层采用相同的材料。
步骤S2的布拉格反射层外露顶面为多层布拉格反射层的外露面中远离衬底1的一面,步骤S2可以利用等离子体设备对布拉格反射层外露顶面进行等离子体轰击,该等离子体设备能够利用等离子体对目标区域进行轰击,由于该实施例需要在布拉格反射层外露顶面边缘形成粗糙表面,而该粗糙表面是由等离子体轰击形成的,因此该实施例的等离子体设备可以仅对布拉格反射层外露顶面边缘进行等离子体轰击(即目标区域为布拉格反射层外露顶面边缘),即该实施例相当于对布拉格反射层外露顶面的局部区域进行等离子体轰击。应当理解的是,在对布拉格反射层外露顶面进行等离子体轰击前,整个布拉格反射层外露顶面均具有光滑表面,由于该实施例仅在布拉格反射层外露顶面边缘形成粗糙表面,因此该实施例相当于保留布拉格反射层外露顶面边缘以外的区域的光滑表面。
步骤S3通过在布拉格反射层外露顶面形成一层低声阻抗材料的方式在布拉格反射层外露顶面形成功能层7,该功能层7包括覆盖粗糙表面的晶格紊乱层71和覆盖粗糙表面以外的布拉格反射层外露顶面的晶格有序层72,该晶格紊乱层71相当于在粗糙表面上形成的低声阻抗层,该晶格有序层72相当于在光滑表面上形成的低声阻抗层,具体地,该晶格有序层72位于图形化高声阻抗层的正上方且晶格有序层72的覆盖面积小于布拉格反射层中的图形化高声阻抗层的覆盖面积。应当理解的是,该实施例的晶格紊乱层71所在的区域为固态装配型谐振器的功能区域,该实施例的晶格有序层72所在的区域为固态装配型谐振器的有源区域,由于步骤S2在布拉格反射层外露顶面边缘形成粗糙表面,因此在粗糙表面的影响下,功能层7在布拉格反射层外露顶面边缘产生具有晶相紊乱且晶粒之间存在晶界界面特点的晶格紊乱层71,即晶格紊乱层71为多晶或无定形结构,而由于步骤S2保留布拉格反射层外露顶面边缘以外的区域的光滑表面,因此功能层7在布拉格反射层外露顶面边缘以外的区域产生具有良好的晶粒取向的晶格有序层72。还应当理解的是,由于现有的布拉格反射层外露顶面上的低声阻抗层在功能区域和有源区域内的晶格结构相同,因此现有的固态装配型谐振器制作方法需要在布拉格反射层外露顶面形成平坦的低声阻抗层,即在布拉格反射层外露顶面形成低声阻抗层后需要对该低声阻抗层进行化学机械抛光,而由于本申请的晶格紊乱层71和晶格有序层72的晶格结构不同,因此本申请的固态装配型谐振器无需在布拉格反射层外露顶面形成平坦的低声阻抗层,即在布拉格反射层外露顶面形成低声阻抗层后无需对该低声阻抗层进行化学机械抛光,即相对于现有技术,本申请能够减少化学机械抛光的次数,从而有效地减少化学机械抛光带来的工艺缺陷。还应当理解的是,由于晶格有序层72位于图形化高声阻抗层的正上方,而晶格有序层72所在的区域为固态装配型谐振器的有源区域,因此在后续使用中,有源区域内的低声阻抗层不会被电击穿。在后续对固态装配型谐振器的性能测试中,申请人测得晶格紊乱层71的电阻率大于2000Ω•mm。
步骤S4利用现有的电极和压电层形成工艺在功能层7上依次形成底电极8、压电层9和顶电极10。该实施例的压电层9完全覆盖晶格紊乱层71和晶格有序层72(即该实施例的压电层9完全覆盖固态装配型谐振器的有源区域和功能区域),该实施例将位于固态装配型谐振器的有源区域外的电极称为互连线,该互连线用于连接临近的谐振器、信号源或接地端等,具体地,该实施例仅在顶电极10的一端设有顶电极互连线,该实施例在底电极8的两端均设有底电极互连线,即该实施例的顶电极10的其中一端不覆盖功能区域,该实施例的底电极8的两端均覆盖功能区域。具体地,本申请使底电极8的两端均覆盖功能区域的原理为:由于生长在底电极8末端上的压电层9的晶相差,若底电极8的末端位于有源区域内,则位于底电极8末端上方的压电层9可能会激励杂波,从而影响固态装配型谐振器的性能,因此该实施例需要使底电极8的两端均位于功能区域内(即底电极8的两端均覆盖功能区域)。应当理解的是,由于位于有源区域内的布拉格反射层外露顶面为光滑表面,因此位于有源区域内的压电层9具有良好的压电性和C轴取向性,在顶电极10和底电极8外接信号源时,压电层9两端形成电场激励体声波,从而实现电能和机械能的相互转换以及固态装配型谐振器的频率选择。还应当理解的是,由于位于功能区域内的布拉格反射层外露顶面为粗糙表面,该粗糙表面能够使生长在其上的薄膜的晶格紊乱,因此位于功能区域内的底电极8、压电层9和顶电极10均具备晶相紊乱且晶粒之间存在晶界界面的特点。
该实施例的工作原理为:本申请提供的一种固态装配型谐振器制作方法,先利用等离子体对布拉格反射层外露顶面进行轰击,再在经过等离子体轰击的布拉格反射层外露顶面上依次形成功能层7、底电极8、压电层9和顶电极10,由于晶格紊乱层71的晶相紊乱且晶粒之间存在晶界界面,晶格紊乱层71的晶相紊乱能够延长电子在晶格紊乱层71内的移动路径,晶粒之间的晶粒界面能够阻碍电子的移动,因此即使在高功率环境下,电子也无法通过晶格紊乱层71,从而有效地解决由于在高功率环境下,位于功能区域内的低声阻抗层被电击穿而导致泄漏电能至硅衬底1以及固态装配型谐振器的性能下降的问题,即本申请的固态装配型谐振器制作方法相当于通过使布拉格反射层外露顶面上位于功能区域内的低声阻抗层的晶格紊乱的方式消除电击穿效应。此外,在顶电极10外接线路时,顶电极互连线与底电极8会形成电场,由于现有的布拉格反射层外露顶面平整且粗糙度小,因此位于功能区域内的顶电极互连线与底电极8之间的压电层9(图1的g内的压电层9)具备压电性,而该压电性在顶电极10外接电路时会在电场的作用下激励机械波,从而导致现有的固态装配型谐振器还存在由于位于功能区域内的顶电极互连线与底电极8之间的压电层9具有压电性而导致在顶电极10外接电路时有源区域内存在杂波的问题,而由于本申请的位于功能区域内的压电层9也具备晶相紊乱且晶粒之间存在晶界界面的特点,即位于功能区域内的顶电极互连线与底电极8之间的压电层9不具备压电性(参照中国发明专利文件CN116121699A可知,压电层9的晶体结构被严重破坏时,压电层9的压电性消失),因此本申请还能够有效地解决由于位于功能区域内的顶电极互连线与底电极8之间的压电层9具有压电性而导致在顶电极10外接电路时有源区域内存在杂波的问题,从而进一步地提高固态装配型谐振器的性能。
在一些实施例中,布拉格反射层的层数为两层,步骤S1包括:
S11、基于磁控溅射工艺或化学气相沉积工艺在衬底1上形成第一低声阻抗层2;
S12、基于磁控溅射镀膜工艺在第一低声阻抗层2上形成第一高声阻抗层,并在第一高声阻抗层上形成第一图形化光刻胶掩膜;
S13、基于第一图形化光刻胶掩膜对第一高声阻抗层进行刻蚀,并去除第一图形化光刻胶掩膜,以形成第一图形化高声阻抗层3;
S14、基于磁控溅射工艺或化学气相沉积工艺在第一图形化高声阻抗层3上形成第二低声阻抗层4,并对第二低声阻抗层4进行化学机械抛光,以形成平坦的第二低声阻抗层4;
S15、基于磁控溅射镀膜工艺在第二低声阻抗层4上形成第二高声阻抗层,并在第二高声阻抗层上形成第二图形化光刻胶掩膜;
S16、基于第二图形化光刻胶掩膜对第二高声阻抗层进行刻蚀,并去除第二图形化光刻胶掩膜,以形成第二图形化高声阻抗层5。
其中,该实施例的第一低声阻抗层2和第一图形化高声阻抗层3组成第一层布拉格反射层,该实施例的第二低声阻抗层4和第二图形化高声阻抗层5组成第二布拉格反射层。步骤S12在第一高声阻抗层上形成第一图形化光刻胶掩膜的流程可以为:A1、在第一高声阻抗层上形成第一光刻胶层;A2、对第一光刻胶层进行曝光和显影,以形成第一图形化光刻胶掩膜。具体地,步骤A1可以通过旋涂光刻胶和烘干光刻胶的方式在第一高声阻抗层上形成第一光刻胶层,步骤A2先基于无掩膜光刻技术或有掩膜光刻技术对第一光刻胶层进行曝光,再使用显影液对曝光后的第一光刻胶层进行显影,应当理解的是,若步骤A2基于有掩膜光刻技术对第一光刻胶层进行曝光,则在曝光时需要使用具有预设图案的掩膜板,曝光过程相当于将掩膜板上的预设图案转移到第一光刻胶层上。步骤S15在第二高声阻抗层上形成第二图形化光刻胶掩膜的流程与步骤S12在第一高声阻抗层上形成第一图形化光刻胶掩膜的流程相同,此处不再详细论述。应当理解的是,由于该实施例通过基于第一图形化光刻胶掩膜对第一高声阻抗层进行刻蚀的方式形成第一图形化高声阻抗层3,并通过基于第二图形化光刻胶掩膜对第二高声阻抗层进行刻蚀的方式形成第二图形化高声阻抗层5,因此该实施例的第一图形化高声阻抗层3的形状与第一图形化光刻胶掩膜的形状相同,第二图形化高声阻抗层5的形状与第二图形化光刻胶掩膜的形状相同。
在一些实施例中,步骤S2包括:
S21、在第二图形化高声阻抗层5上形成图形化掩膜6;
S22、利用等离子体对布拉格反射层外露顶面进行轰击,以在布拉格反射层外露顶面边缘形成粗糙表面;
步骤S2和步骤S3之间还包括步骤:
S5、去除图形化掩膜6。
该实施例的图形化掩膜6为硬质掩膜,具体地,该实施例的图形化掩膜6的材质可以为光刻胶、硅或聚酰亚胺等。步骤S21的具体流程可以为:B1、在第二图形化高声阻抗层5上沉积硬质掩膜层;B2、在硬质掩膜层上形成第五图形化光刻胶掩膜;B3、基于第五图形化光刻胶掩膜对硬质掩膜层进行刻蚀,并去除第五图形化光刻胶掩膜,以形成图形化掩膜6。步骤B2形成第五图形化光刻胶掩膜的流程与步骤S12形成第一图形化光刻胶掩膜的流程相似,此处不再进行详细论述。该实施例在第二图形化高声阻抗层5上形成图形化掩膜6,由于在利用等离子体对布拉格反射层外露顶面进行轰击时,图形化掩膜6能够对位于其下方的布拉格反射层起保护作用,因此该实施例能够通过同时对整个布拉格反射层外露顶面进行等离子体轰击的方式在布拉格反射层外露顶面边缘形成粗糙表面,由于上述实施例在进行等离子体轰击前需要将等离子体设备的目标区域设置为布拉格反射层外露顶面的局部区域,而该实施例在进行等离子体轰击前无需对等离子体设备的目标区域进行设置,因此该实施例能够有效地简化等离子体轰击的步骤。应当理解的是,该实施例能够通过改变图形化掩膜6大小的方式改变布拉格反射层外露顶面被保留的光滑表面的大小,进而改变晶格有序层72的大小。
在一些实施例中,第一图形化高声阻抗层3边缘具有第一倾斜面,第二图形化高声阻抗层5顶部边缘具有第二倾斜面,第一倾斜面与第一图形化高声阻抗层3底面之间的夹角的角度大于第二倾斜面与第二图形化高声阻抗层5底面之间的夹角的角度且第二倾斜面与第二图形化高声阻抗层5底面之间的夹角的角度小于预设的角度阈值,图形化掩膜6完全覆盖第二图形化高声阻抗层5的顶面,粗糙表面由外露的第二低声阻抗层4和第二倾斜面构成。该实施例的角度阈值为预设值,当第二倾斜面与第二图形化高声阻抗层5底面之间的夹角的角度小于预设的角度阈值时,晶格紊乱层71与晶格有序层72平滑过渡且位于功能区域内的压电层9与位于有源区域内的压电层9平滑过渡,以减少功能层7和压电层9产生裂纹的风险。应当理解的是,该实施例的图形化掩膜6代替上述实施例的第二图形化光刻胶掩膜,即该实施例基于图形化掩膜6对第二高声阻抗层进行刻蚀。
在一些实施例中,角度阈值为20-40°。
在一些实施例中,第一图形化高声阻抗层3边缘具有第一倾斜面,第二图形化高声阻抗层5顶部边缘具有第二倾斜面,图形化掩膜6覆盖第二图形化高声阻抗层5顶面的局部区域,粗糙表面由外露的第二低声阻抗层4、第二倾斜面和第二图形化高声阻抗层5顶面边缘构成。
在一些实施例中,步骤S5包括:
S51、基于显影工艺或刻蚀工艺去除图形化掩膜6。
在一些实施例中,步骤S4包括:
S41、基于磁控溅射镀膜工艺在功能层7上形成第一电极层;
S42、在第一电极层上形成第三图形化光刻胶掩膜,并基于第三图形化光刻胶掩膜对第一电极层进行刻蚀,以形成底电极8;
S43、基于磁控溅射镀膜工艺在底电极8上形成压电层9;
S44、基于磁控溅射镀膜工艺在压电层9上形成第二电极层;
在第二电极层上形成第四图形化光刻胶掩膜,并基于第四图形化光刻胶掩膜对第二电极层进行刻蚀,以形成顶电极10和形成固态装配型谐振器。
在一些实施例中,在第一电极层上形成第三图形化光刻胶掩膜的步骤包括:
在第一电极层上形成第三光刻胶层;
对第三光刻胶层进行曝光和显影,以形成第三图形化光刻胶掩膜;
在第二电极层上形成第四图形化光刻胶掩膜的步骤包括:
在第二电极层上形成第四光刻胶层;
对第四光刻胶层进行曝光和显影,以形成第四图形化光刻胶掩膜。
该实施例形成第三图形化光刻胶掩膜和第四图形化光刻胶掩膜的流程与步骤S12形成第一图形化光刻胶掩膜的流程相似,此处不再进行详细论述。
由上可知,本申请提供的一种固态装配型谐振器制作方法,先利用等离子体对布拉格反射层外露顶面进行轰击,再在经过等离子体轰击的布拉格反射层外露顶面上依次形成功能层7、底电极8、压电层9和顶电极10,由于晶格紊乱层71的晶相紊乱且晶粒之间存在晶界界面,晶格紊乱层71的晶相紊乱能够延长电子在晶格紊乱层71内的移动路径,晶粒之间的晶粒界面能够阻碍电子的移动,因此即使在高功率环境下,电子也无法通过晶格紊乱层71,从而有效地解决由于在高功率环境下,位于功能区域内的低声阻抗层被电击穿而导致泄漏电能至硅衬底1以及固态装配型谐振器的性能下降的问题。
第二方面,本申请还提供了一种固态装配型谐振器,该固态装配型谐振器包括依次连接的衬底1、至少两层布拉格反射层、功能层7、底电极8、压电层9和顶电极10,布拉格反射层外露顶面边缘具有基于等离子体轰击形成的粗糙表面,功能层7包括覆盖粗糙表面的晶格紊乱层71和覆盖粗糙表面以外的布拉格反射层外露顶面的晶格有序层72。
本申请实施例提供了一种固态装配型谐振器,该固态状态型谐振器优选由第一方面提供的一种固态装配型谐振器制作方法制作而成。
该实施例的工作原理为:本申请提供的一种固态装配型谐振器,包括依次连接的衬底1、至少两层布拉格反射层、功能层7、底电极8、压电层9和顶电极10,布拉格反射层顶面边缘具有基于等离子体轰击形成的粗糙表面,功能层7包括覆盖粗糙表面的晶格紊乱层71和覆盖粗糙表面以外的布拉格反射层外露顶面的晶格有序层72,由于晶格紊乱层71的晶相紊乱且晶粒之间存在晶界界面,晶格紊乱层71的晶相紊乱能够延长电子在晶格紊乱层71内的移动路径,晶粒之间的晶粒界面能够阻碍电子的移动,因此即使在高功率环境下,电子也无法通过晶格紊乱层71,从而有效地解决由于在高功率环境下,位于功能区域内的低声阻抗层被电击穿而导致泄漏电能至硅衬底1以及固态装配型谐振器的性能下降的问题。此外,在顶电极10外接线路时,顶电极互连线与底电极8会形成电场,由于现有的布拉格反射层外露顶面平整且粗糙度小,因此位于功能区域内的顶电极互连线与底电极8之间的压电层9具备压电性,而该压电性在顶电极10外接电路时会在电场的作用下激励机械波,从而导致现有的固态装配型谐振器还存在由于位于功能区域内的顶电极互连线与底电极8之间的压电层9具有压电性而导致在顶电极10外接电路时有源区域内存在杂波的问题,而由于本申请的位于功能区域内的压电层9也具备晶相紊乱且晶粒之间存在晶界界面的特点,即位于功能区域内的顶电极互连线与底电极8之间的压电层9不具备压电性,因此本申请还能够有效地解决由于位于功能区域内的顶电极互连线与底电极8之间的压电层9具有压电性而导致在顶电极10外接电路时有源区域内存在杂波的问题,从而进一步地提高固态装配型谐振器的性能。
由上可知,本申请提供的一种固态装配型谐振器,包括依次连接的衬底1、至少两层布拉格反射层、功能层7、底电极8、压电层9和顶电极10,布拉格反射层顶面边缘具有基于等离子体轰击形成的粗糙表面,功能层7包括覆盖粗糙表面的晶格紊乱层71和覆盖粗糙表面以外的布拉格反射层外露顶面的晶格有序层72,由于晶格紊乱层71的晶相紊乱且晶粒之间存在晶界界面,晶格紊乱层71的晶相紊乱能够延长电子在晶格紊乱层71内的移动路径,晶粒之间的晶粒界面能够阻碍电子的移动,因此即使在高功率环境下,电子也无法通过晶格紊乱层71,从而有效地解决由于在高功率环境下,位于功能区域内的低声阻抗层被电击穿而导致泄漏电能至硅衬底1以及固态装配型谐振器的性能下降的问题。
由上可知,本申请提供的一种固态装配型谐振器制作方法及固态装配型谐振器,先利用等离子体对布拉格反射层外露顶面进行轰击,再在经过等离子体轰击的布拉格反射层外露顶面上依次形成功能层7、底电极8、压电层9和顶电极10,由于晶格紊乱层71的晶相紊乱且晶粒之间存在晶界界面,晶格紊乱层71的晶相紊乱能够延长电子在晶格紊乱层71内的移动路径,晶粒之间的晶粒界面能够阻碍电子的移动,因此即使在高功率环境下,电子也无法通过晶格紊乱层71,从而有效地解决由于在高功率环境下,位于功能区域内的低声阻抗层被电击穿而导致泄漏电能至硅衬底1以及固态装配型谐振器的性能下降的问题。
在本申请所提供的实施例中,应该理解到,在本文中,诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来,而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。
以上所述仅为本申请的实施例而已,并不用于限制本申请的保护范围,对于本领域的技术人员来说,本申请可以有各种更改和变化。凡在本申请的精神和原则之内,所作的任何修改、等同替换、改进等,均应包含在本申请的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种固态装配型谐振器制作方法,其特征在于,所述固态装配型谐振器制作方法包括以下步骤:
在衬底上形成至少两层布拉格反射层;
利用等离子体对所述布拉格反射层外露顶面进行轰击,以在所述布拉格反射层外露顶面边缘形成粗糙表面;
在所述布拉格反射层外露顶面形成一层低声阻抗材料,以在所述布拉格反射层外露顶面形成功能层,所述功能层包括覆盖所述粗糙表面的晶格紊乱层和覆盖所述粗糙表面以外的布拉格反射层外露顶面的晶格有序层;
在所述功能层上依次形成底电极、压电层和顶电极,以形成固态装配型谐振器;
所述布拉格反射层的层数为两层,所述布拉格反射层包括一层低声阻抗层和图形化高声阻抗层,所述在衬底上形成至少两层布拉格反射层的步骤包括:
基于磁控溅射工艺或化学气相沉积工艺在衬底上形成第一低声阻抗层;
基于磁控溅射镀膜工艺在所述第一低声阻抗层上形成第一高声阻抗层,并在所述第一高声阻抗层上形成第一图形化光刻胶掩膜;
基于所述第一图形化光刻胶掩膜对所述第一高声阻抗层进行刻蚀,并去除所述第一图形化光刻胶掩膜,以形成第一图形化高声阻抗层;
基于所述磁控溅射工艺或所述化学气相沉积工艺在所述第一图形化高声阻抗层上形成第二低声阻抗层,并对所述第二低声阻抗层进行化学机械抛光,以形成平坦的第二低声阻抗层;
基于磁控溅射镀膜工艺在所述第二低声阻抗层上形成第二高声阻抗层,并在所述第二高声阻抗层上形成第二图形化光刻胶掩膜;
基于所述第二图形化光刻胶掩膜对所述第二高声阻抗层进行刻蚀,并去除所述第二图形化光刻胶掩膜,以形成第二图形化高声阻抗层;
所述利用等离子体对所述布拉格反射层外露顶面进行轰击,以在所述布拉格反射层外露顶面边缘形成粗糙表面的步骤包括:
在所述第二图形化高声阻抗层上形成图形化掩膜;
利用等离子体对所述布拉格反射层外露顶面进行轰击,以在所述布拉格反射层外露顶面边缘形成粗糙表面;
所述利用等离子体对所述布拉格反射层外露顶面进行轰击,以在所述布拉格反射层外露顶面边缘形成粗糙表面和所述在所述布拉格反射层外露顶面形成一层低声阻抗材料,以在所述布拉格反射层外露顶面形成功能层之间还包括步骤:
去除所述图形化掩膜。
2.根据权利要求1所述的固态装配型谐振器制作方法,其特征在于,所述第一图形化高声阻抗层边缘具有第一倾斜面,所述第二图形化高声阻抗层顶部边缘具有第二倾斜面,所述第一倾斜面与所述第一图形化高声阻抗层底面之间的夹角的角度大于所述第二倾斜面与所述第二图形化高声阻抗层底面之间的夹角的角度且所述第二倾斜面与所述第二图形化高声阻抗层底面之间的夹角的角度小于预设的角度阈值,所述图形化掩膜完全覆盖所述第二图形化高声阻抗层的顶面,所述粗糙表面由外露的第二低声阻抗层和所述第二倾斜面构成。
3.根据权利要求2所述的固态装配型谐振器制作方法,其特征在于,所述角度阈值为20-40°。
4.根据权利要求1所述的固态装配型谐振器制作方法,其特征在于,所述第一图形化高声阻抗层边缘具有第一倾斜面,所述第二图形化高声阻抗层顶部边缘具有第二倾斜面,所述图形化掩膜覆盖所述第二图形化高声阻抗层顶面的局部区域,所述粗糙表面由外露的第二低声阻抗层、所述第二倾斜面和所述第二图形化高声阻抗层顶面边缘构成。
5.根据权利要求1所述的固态装配型谐振器制作方法,其特征在于,所述去除所述图形化掩膜的步骤包括:
基于显影工艺或刻蚀工艺去除图形化掩膜。
6.根据权利要求1所述的固态装配型谐振器制作方法,其特征在于,所述在所述功能层上依次形成底电极、压电层和顶电极,以形成固态装配型谐振器的步骤包括:
基于磁控溅射镀膜工艺在所述功能层上形成第一电极层;
在所述第一电极层上形成第三图形化光刻胶掩膜,并基于所述第三图形化光刻胶掩膜对所述第一电极层进行刻蚀,以形成底电极;
基于所述磁控溅射镀膜工艺在所述底电极上形成压电层;
基于磁控溅射镀膜工艺在所述压电层上形成第二电极层;
在所述第二电极层上形成第四图形化光刻胶掩膜,并基于所述第四图形化光刻胶掩膜对所述第二电极层进行刻蚀,以形成顶电极和形成固态装配型谐振器。
7.根据权利要求6所述的固态装配型谐振器制作方法,其特征在于,所述在所述第一电极层上形成第三图形化光刻胶掩膜的步骤包括:
在所述第一电极层上形成第三光刻胶层;
对所述第三光刻胶层进行曝光和显影,以形成第三图形化光刻胶掩膜;
所述在所述第二电极层上形成第四图形化光刻胶掩膜的步骤包括:
在所述第二电极层上形成第四光刻胶层;
对所述第四光刻胶层进行曝光和显影,以形成第四图形化光刻胶掩膜。
8.一种固态装配型谐振器,其特征在于,由权利要求1-7任一项所述的一种固态装配型谐振器制作方法制成,所述固态装配型谐振器包括依次连接的衬底、至少两层布拉格反射层、功能层、底电极、压电层和顶电极,所述布拉格反射层外露顶面边缘具有基于等离子体轰击形成的粗糙表面,所述功能层包括覆盖所述粗糙表面的晶格紊乱层和覆盖所述粗糙表面以外的布拉格反射层外露顶面的晶格有序层。
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