买专利卖专利找龙图腾，真高效！ 查专利查商标用IPTOP,全免费！专利年费监控用IP管家,真方便！

申请/专利权人：左蓝微(江苏)电子技术有限公司

摘要：本发明提供一种薄膜体声波谐振器及其制备方法。制备方法包括：提供第一基板和第二基板；在第一基板上形成第一凹槽；在第二基板上形成至少一组纵向布拉格反射栅，每组均包括至少两层具有不同声阻抗的薄膜材料层；将第二基板设置有纵向布拉格反射栅的一侧与第一基板设置有第一凹槽的一侧键合；在第二基板背离第一基板的一侧形成压电堆叠结构；在压电堆叠结构的边缘区域形成至少一组横向反射栅，以完成所述薄膜体声波谐振器的制备。本发明制备的薄膜体声波谐振器在横向与纵向上均设置反射栅，有利于将声波能量限制在器件有效区域，实现能陷作用，可以进一步提高器件的Q值，从而使谐振器具有较高的频率稳定度。

主权项：1.一种薄膜体声波谐振器的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：S110、提供第一基板和第二基板；S120、在所述第一基板上形成第一凹槽；S130、在所述第二基板上形成至少一组纵向布拉格反射栅，每组所述纵向布拉格反射栅均包括至少两层具有不同声阻抗的薄膜材料层；S140、将所述第二基板设置有所述纵向布拉格反射栅的一侧与所述第一基板设置有所述第一凹槽的一侧键合；S150、在所述第二基板背离所述第一基板的一侧形成压电堆叠结构，所述压电堆叠结构与所述纵向布拉格反射栅接触；S160、在所述压电堆叠结构的边缘区域形成至少一组横向反射栅，以完成所述薄膜体声波谐振器的制备。

全文数据：一种薄膜体声波谐振器及其制备方法技术领域本发明涉及一种谐振器，具体涉及一种薄膜体声波谐振器及其制备方法。背景技术目前射频滤波器最主流的实现方式是声表面波SurfaceAcousticWave，SAW滤波器和基于薄膜体声波谐振器FilmBulkAcousticResonator，FBAR技术的滤波器。SAW滤波器由于其自身的局限性，在1.5GHz以下使用比较合适。然而，目前的无线通讯协议已经早就使用大于2.5GHz的频段，这时必须使用基于FBAR技术的滤波器。FBAR器件的结构和制备方式已经有很多，在以往的结构和制备方式中，常采用硅做支撑结构，采用PSG作为牺牲层材料，最后通过腐蚀PSG牺牲层形成空气隙。在理想情况中，FBAR器件仅激发沿着薄膜厚度方向的声波模式，这些模式是沿着压电层的厚度方向传播，称为纵向机械波。但是在实际中，对FBAR器件上下电极施加时变电场，会同时激励出纵向声波和横向声波、以及高阶谐波等声波模式，横向声波和高阶谐波会显著降低FBAR器件的性能。在已有的FBAR设计结构中，有多种结构就是通过减少FBAR有源区上电极、下电极和压电层之间的重合区域边界处的声学损耗来改善谐振器的性能。例如，在FBAR器件上电极边缘设置框架Frame，将有源区分成中心区域和边缘框架区，这两区域产生阻抗失配，阻抗失配能够将部分期望模式返回有源区，提高FBAR器件有源区的能量限制，进而提高器件Q值。由于采用这种方式形成的声阻抗失配并不完全，虽然可以在一定程度上减小声波能量的泄露，但仍然会有声波能量往横向和纵向泄露。发明内容本发明旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一，提供一种薄膜体声波谐振器及其制备方法。本发明的第一方面，提供一种薄膜体声波谐振器的制备方法，包括以下步骤：S110、提供第一基板和第二基板；S120、在所述第一基板上形成第一凹槽；S130、在所述第二基板上形成至少一组纵向布拉格反射栅，每组所述纵向布拉格反射栅均包括至少两层具有不同声阻抗的薄膜材料层；S140、将所述第二基板设置有所述纵向布拉格反射栅的一侧与所述第一基板设置有所述第一凹槽的一侧键合；S150、在所述第二基板背离所述第一基板的一侧形成压电堆叠结构，所述压电堆叠结构与所述纵向布拉格反射栅接触；S160、在所述压电堆叠结构的边缘区域形成至少一组横向反射栅，以完成所述薄膜体声波谐振器的制备。可选的，所述第二基板包括体硅层以及依次设置在所述体硅层上的埋氧层和硅结构层；步骤S130具体包括：图形化所述硅结构层，以形成贯穿所述硅结构层的第二凹槽；在所述硅结构层表面与所述第二凹槽内均依次形成第一薄膜材料层和第二薄膜材料层，所述第一薄膜材料层和所述第二薄膜材料层具有不同的声阻抗；对所述硅结构层进行抛光处理，以除去位于所述硅结构层表面的第一薄膜材料层和第二薄膜材料层，并使所述硅结构层的表面与所述第二凹槽内的所述第二薄膜材料层的表面齐平，其中，位于所述第二凹槽内的所述第一薄膜材料层和所述第二薄膜材料层，形成所述纵向布拉格反射栅。可选的，在步骤S140之后，步骤S150之前还包括：S141、去除所述第二基板上的所述体硅层和所述埋氧层；步骤S150具体包括：在所述硅结构层背离所述第一基板的一侧形成所述压电堆叠结构。可选的，在所述硅结构层背离所述第一基板的一侧形成所述压电堆叠结构的步骤具体包括：形成下电极金属层，并图形化所述下电极金属层，以形成下电极，所述下电极至少部分覆盖所述第二薄膜材料层；形成压电层；形成上电极金属层；形成钝化层；以所述钝化层为掩膜，刻蚀所述上电极金属层，形成所述上电极；其中，所述下电极、所述压电层和所述上电极共同组成所述压电堆叠结构。可选的，步骤S160具体包括：对所述压电层的边缘区域进行图形化，以形成贯穿所述压电层的至少一个第三凹槽，至少一个所述第三凹槽与所述纵向布拉格反射栅对应；其中，各所述第三凹槽与其相邻的压电层形成所述基于空气隙的横向反射栅。可选的，步骤S160还包括：在各所述第三凹槽内形成第三薄膜材料层，所述第三薄膜材料层与所述压电层的声阻抗不同；其中，各所述第三薄膜材料层与其相邻的压电层形成基于布拉格的横向反射栅。可选的，所述第一薄膜材料层为二氧化硅，所述第二薄膜材料层为氮化铝；和或，所述第三薄膜材料层为二氧化硅层，所述压电层为氮化铝层。可选的，制备方法还包括在形成贯穿所述压电层的至少一个第三凹槽之后进行的下述步骤：图形化所述钝化层，形成贯穿所述钝化层的第一过孔，并在所述第一过孔内形成上电极引出线，所述上电极引出线与所述上电极电连接；图形化所述压电层，形成贯穿所述压电层的第二过孔，并在所述第二过孔内形成下电极引出线，所述下电极引出线与所述下电极电连接。可选的，制备方法还包括图形化所述压电层，形成贯穿所述压电层的第二过孔，并在所述第二过孔内形成下电极引出线之后进行的下述步骤：形成释放通道，所述释放通道均依次穿过所述压电堆叠结构延伸至与所述第一凹槽连通；向所述释放通道内提供XeF2刻蚀气体，刻蚀所述压电堆叠结构与所述第一凹槽之间的硅结构层，以使得所述第一凹槽与所述压电堆叠结构连通。本发明的第二方面，提供一种薄膜体声波谐振器，采用上述方法制备形成。本发明提供的薄膜体声波谐振器及其制备方法，分别在薄膜体声波谐振器的沿基板长度方向设置至少一组纵向布拉格反射栅，可以有效的减少纵向声波的损耗，在沿基板厚度方向相应设置至少一组横向反射栅，该横向反射栅具有两种结构，一种为基于空气隙的横向反射栅，另一种是基于布拉格的横向反射栅，这两种均可以有效减少横向声波的损耗。由于两个方向上设置的至少一组反射栅均具有两层层叠的薄膜材料层，且该薄膜材料层具有不同声阻抗，能够利用相邻薄膜材料层阻抗的差别反射声波，实现声波能量的最大利用，能够将期望模式返回有源区，有利于将声波能量限制在器件有效区域，实现能陷作用，可以进一步提高器件的Q值，从而使谐振器具有较高的频率稳定度。附图说明图1为本发明薄膜体声波谐振器的制备流程图；图2为本发明实施例的制备工艺流程步骤1；图3为本发明实施例的制备工艺流程步骤2；图4为本发明实施例的制备工艺流程步骤3；图5为本发明实施例的制备工艺流程步骤4；图6为本发明实施例的制备工艺流程步骤5；图7为本发明实施例的制备工艺流程步骤6；图8为本发明实施例的制备工艺流程步骤7；图9为本发明实施例的制备工艺流程步骤8；图10为本发明实施例的制备工艺流程步骤9；图11为本发明实施例的制备工艺流程步骤10；图12为本发明实施例的制备工艺流程步骤11；图13为本发明实施例的制备工艺流程步骤12；图14为本发明实施例的制备工艺流程步骤13；图15为本发明实施例的制备工艺流程步骤14；图16为本发明实施例的制备工艺流程步骤15，其中a为基于空气隙的横向反射栅，b为基于布拉格的横向反射栅；图17为本发明实施例的制备工艺流程步骤16，其中a为基于空气隙的横向反射栅，b为基于布拉格的横向反射栅；图18为本发明实施例的制备工艺流程步骤17，其中a为基于空气隙的横向反射栅，b为基于布拉格的横向反射栅；图19为本发明实施例的制备工艺流程步骤18，其中a为基于空气隙的横向反射栅，b为基于布拉格的横向反射栅；图20为本发明实施例的制备工艺流程步骤19，其中a为基于空气隙的横向反射栅，b为基于布拉格的横向反射栅；图21为本发明实施例的制备工艺流程步骤20，其中a为基于空气隙的横向反射栅，b为基于布拉格的横向反射栅。具体实施方式为使本领域技术人员更好地理解本发明的技术方案，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细描述。如图1所示，本发明的第一方面为薄膜体声波谐振器制备方法S100，具体包括以下步骤：S110、提供第一基板和第二基板；S120、在所述第一基板上形成第一凹槽；S130、在所述第二基板上形成至少一组纵向布拉格反射栅，每组所述纵向布拉格反射栅均包括至少两层具有不同声阻抗的薄膜材料层；S140、将所述第二基板设置有所述纵向布拉格反射栅的一侧与所述第一基板设置有所述第一凹槽的一侧键合；S150、在所述第二基板背离所述第一基板的一侧形成压电堆叠结构，所述压电堆叠结构与所述纵向布拉格反射栅接触；S160、在所述压电堆叠结构的边缘区域形成至少一组横向反射栅，以完成所述薄膜体声波谐振器的制备。本发明制备了一种薄膜体声波谐振器，分别在FBAR器件的沿基板长度方向设置至少一组纵向布拉格反射栅，可以有效的减少纵向声波的损耗，在沿基板厚度方向相应设置至少一组横向反射栅，该横向反射栅具有两种结构，一种为基于空气隙的横向反射栅，另一种是基于布拉格的横向反射栅，两种横向反射栅均可以有效减少横向声波的损耗。由于两个方向上设置的每组反射栅均具有至少两层层叠的薄膜材料层，且该薄膜材料层具有不同声阻抗，能够利用相邻薄膜材料层阻抗的差别反射声波，实现声波能量的最大利用，能够将期望模式返回有源区，有利于将声波能量限制在器件有效区域，实现能陷作用，可以进一步提高器件的Q值，从而使谐振器具有较高的频率稳定度。下文将以具体实施例进行详细说明：图2～21为本发明实施例一种薄膜体声波谐振器制备工艺流程图，该制备流程包括：步骤1：提供单面或双面抛光的第一基板100，该第一基板100可以是硅片，也可以是SiC等基片，其中抛光面向上，单面抛光面可以为第一基板任何一面，进行标准清洗，参见图2。步骤2：在第一基板100的上表面干法刻蚀，形成第一凹槽101，见图3，其中第一凹槽101的深度为0.1μm至第一基片100的整个第一基板的厚度。需要说明的是，第一凹槽101厚度可以根据实际需要具体设定，可以为0.1μm至刻穿整个第一基板100的厚度，也就是说，该第一凹槽101可以贯穿第一基板。步骤3：提供单面或双面抛光第二基板200，该第二基板为SOI硅片，其中抛光面向上，进行标准清洗，如图4所示，第二基板200依次包括体硅层201以及在体硅层上依次设置的埋氧层202、硅结构层203。步骤4：在第二基板200的上表面对硅结构层203进行图形化和刻蚀，形成贯穿硅结构层的第二凹槽204，具体的，在第二基板上形成环绕设置的第二凹槽204，如图5所示。步骤5：在硅结构层203表面与第二凹槽204内依次沉积具有不同声阻抗的第一薄膜材料层300和第二薄膜材料层400，参见图6。需要说明的是，本实施例中第一薄膜材料层300可以是二氧化硅，第二薄膜材料层400可以是氮化铝，但不局限于此两种材料，例如：第一薄膜材料层300还可以是氮化硅、氮氧化硅、碳化硅等，第二薄膜材料层400还可以是钨、氧化钛、氧化铊等，当然，本领域技术人员还可以根据实际需要，选择其他一些具有不同阻抗的材料，在此并不作具体限定。步骤6：对硅结构层203的上表面进行CMP抛光，抛除设计的纵向布拉格反射栅区域外的反射栅材料，具体的，抛除位于硅结构层203表面的第一薄膜材料层300和第二薄膜材料层400，并使得硅结构层203的表面与第二凹槽204内的第二薄膜材料层400的表面平齐，其中，位于第二凹槽204内的第一薄膜材料层300和第二薄膜材料层400使硅结构层203与第二凹槽204上设置的第一薄膜材料层300、第二薄膜材料层400厚度相同，以形成纵向布拉格反射栅，如图7所示。需要说明的是，纵向布拉格反射栅可以只含有一对由二氧化硅填充的第一薄膜材料层300和由氮化铝填充第二薄膜材料层400的组合，也可以含有多对第一薄膜材料层300与第二薄膜材料层400的组合，具体根据实际需要确定。需要说明的是，由于每组纵向布拉格反射栅均具有至少两层交替的薄膜材料层，且该薄膜材料层具有不同声阻抗，能够利用相邻薄膜材料层阻抗的差别反射声波，实现声波能量的最大利用。步骤7：将第二基板200上下翻转，将设置有纵向布拉格反射栅的一侧与第一基板100设置有第一凹槽101的一侧对准，如图8所示。步骤8：将第二基板200和第一基板100进行圆片直接键合，如图9所示。步骤9：去除键合后第二基板200上的体硅层201和埋氧层202，如图10所示。步骤10：在硅结构层203背离第一基板100的一侧沉积下电极金属，并图形化下电极金属，形成谐振器的下电极500，如图11所示。步骤11：沉积压电薄膜，形成压电层600，如图12所示。步骤12：沉积上电极金属700，如图13所示。步骤13：沉积钝化层材料并图形化，形成钝化层800，如图14所示。步骤14：以钝化层为掩膜，对上电极金属700进行刻蚀，形成上电极700，如图15所示，需要说明的是，依次沉积形成的下电极500，压电层600和上电极700共同组成压电堆叠结构。需要说明的是，压电堆叠结构的下电极500和上电极700的材料可以相同也可以不同，例如包括如下材料及其组合：钨、银、锆、钼、铂白金、钌、铱、钛钨、铜、钛、铬、铪、铝。其中压电薄膜材料包括氮化铝、铌酸锂、钽酸锂、锆钛酸铅、氧化锌、四硼酸锂以及其掺杂薄膜或组合。步骤15：对压电层600进行图形化和刻蚀，在压电层600边缘处形成至少一个第三凹槽900，形成的第三凹槽900与相邻的压电层600组成基于空气隙的横向反射栅，如图16a所示。需要说明的是，由于基于空气隙的横向反射栅具有空气隙结构与压电层，能够利用空气隙结构与其相邻压电层不同的阻抗来反射声波，实现声波能量的最大利用。具体的，在压电层600边缘处形成两个第三凹槽900，当然，本领域技术人员还可以根据实际需要，也可以设置多个第三凹槽，在此并不作具体限定。此外，在第三凹槽900中填充与压电层声阻抗不同的材料形成第三薄膜材料层，该第三薄膜材料层与其相邻压电层901形成基于布拉格的横向反射栅，如图16b所示。需要说明的是，本实施例中第三薄膜材料层900可以是二氧化硅，相邻压电层901可以是氮化铝，但不局限于此两种材料，例如：第三薄膜材料层900还可以是氮化硅、氮氧化硅、碳化硅等，相邻压电层901还可以是钨、氧化钛、氧化铊等，当然，本领域技术人员还可以根据实际需要，选择其他一些具有不同阻抗的材料，在此并不作具体限定。具体的，其中基于布拉格的横向反射栅可以只含有一对由二氧化硅填充的第三薄膜材料层900和由氮化铝填充的相邻压电层901的组合，也可以含有多对第三薄膜材料层900和相邻压电层901的组合。需要说明的是，由于每组基于布拉格的横向反射栅均具有至少两层交替的薄膜材料层，且该薄膜材料层具有不同声阻抗，能够利用相邻薄膜材料层阻抗的差别反射声波，实现声波能量的最大利用。步骤16：对钝化层800进行图形化和刻蚀，形成贯穿钝化层的第一过孔801，如图17a和b所示。步骤17：对压电层600进行图形化和刻蚀，形成贯穿压电层的第二过孔601，如图18a和b所示。步骤18：沉积并图形化上电极接触金属，在第一过孔内801形成器件的上电极引出线1002、其中，上电极引出线1002与上电极700电连接，沉积并图形化下电极接触金属，在第二过孔601内形成器件的下电极引出线1001，其中，下电极引出线1001与下电极500电连接，如图19a和19b所示。步骤19：对器件的正面进行刻蚀，打开刻蚀硅结构层的释放通道，形成释放通道1100，该释放通道1100依次穿过压电堆叠结构至与第一凹槽101连通，具体的，释放通道1100沿厚度方向依次穿过压电层600、下电极500、硅结构层203，另外，释放通道1100也可以沿厚度方向依次穿过压电层800、上电极700、压电层600、下电极500、硅结构层203，如图20a和b所示。步骤20：将器件置于XeF2中，XeF2气体通过释放通道1100，将器件内部压电堆叠结构与第一凹槽101之间的硅结构层203部分刻蚀，以使得第一凹槽101与压电堆叠结构连通，完成器件的制备，如图21a和b所示。第二方面，根据上述制备方法形成一种薄膜体声波谐振器，具体制备方法参考前文相关记载，在此不作赘述。该薄膜体声波谐振器包括前文记载的纵向布拉格反射栅与横向反射栅，可以有效抑制纵向和横向的声波能量泄露，有利于将声波能量限制在器件有效区域，实现能陷作用，可以进一步提高器件的Q值。可以理解的是，以上实施方式仅仅是为了说明本发明而采用的示例性实施方式，然而本发明并不局限于此。对于本领域内的普通技术人员而言，在不脱离本发明的精神和实质的情况下，可以做出各种变型和改进，这些变型和改进也视为本发明的保护范围。

权利要求：1.一种薄膜体声波谐振器的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：S110、提供第一基板和第二基板；S120、在所述第一基板上形成第一凹槽；S130、在所述第二基板上形成至少一组纵向布拉格反射栅，每组所述纵向布拉格反射栅均包括至少两层具有不同声阻抗的薄膜材料层；S140、将所述第二基板设置有所述纵向布拉格反射栅的一侧与所述第一基板设置有所述第一凹槽的一侧键合；S150、在所述第二基板背离所述第一基板的一侧形成压电堆叠结构，所述压电堆叠结构与所述纵向布拉格反射栅接触；S160、在所述压电堆叠结构的边缘区域形成至少一组横向反射栅，以完成所述薄膜体声波谐振器的制备。2.根据权利要求1所述的薄膜体声波谐振器制备方法，其特征在于，所述第二基板包括体硅层以及依次设置在所述体硅层上的埋氧层和硅结构层；步骤S130具体包括：图形化所述硅结构层，以形成贯穿所述硅结构层的第二凹槽；在所述硅结构层表面与所述第二凹槽内均依次形成第一薄膜材料层和第二薄膜材料层，所述第一薄膜材料层和所述第二薄膜材料层具有不同的声阻抗；对所述硅结构层进行抛光处理，以除去位于所述硅结构层表面的第一薄膜材料层和第二薄膜材料层，并使所述硅结构层的表面与所述第二凹槽内的所述第二薄膜材料层的表面齐平，其中，位于所述第二凹槽内的所述第一薄膜材料层和所述第二薄膜材料层，形成所述纵向布拉格反射栅。3.根据权利要求2所述的薄膜体声波谐振器制备方法，其特征在于，在步骤S140之后，步骤S150之前还包括：S141、去除所述第二基板上的所述体硅层和所述埋氧层；步骤S150具体包括：在所述硅结构层背离所述第一基板的一侧形成所述压电堆叠结构。4.根据权利要求3所述的薄膜体声波谐振器制备方法，其特征在于，在所述硅结构层背离所述第一基板的一侧形成所述压电堆叠结构的步骤具体包括：形成下电极金属层，并图形化所述下电极金属层，以形成下电极，所述下电极至少部分覆盖所述第二薄膜材料层；形成压电层；形成上电极金属层；形成钝化层；以所述钝化层为掩膜，刻蚀所述上电极金属层，形成所述上电极；其中，所述下电极、所述压电层和所述上电极共同组成所述压电堆叠结构。5.根据权利要求4所述的薄膜体声波谐振器制备方法，其特征在于，步骤S160具体包括：对所述压电层的边缘区域进行图形化，以形成贯穿所述压电层的至少一个第三凹槽，至少一个所述第三凹槽与所述纵向布拉格反射栅对应；其中，各所述第三凹槽与其相邻的所述压电层形成基于空气隙的横向反射栅。6.根据权利要求5所述的薄膜体声波谐振器制备方法，其特征在于，步骤S160还包括：在各所述第三凹槽内形成第三薄膜材料层，所述第三薄膜材料层与所述压电层的声阻抗不同；其中，各所述第三薄膜材料层与其相邻的所述压电层形成基于布拉格的横向反射栅。7.根据权利要求6所述的薄膜体声波谐振器制备方法，其特征在于，所述第一薄膜材料层为二氧化硅，所述第二薄膜材料层为氮化铝；和或，所述第三薄膜材料层为二氧化硅层，所述压电层为氮化铝层。8.根据权利要求7所述的薄膜体声波谐振器制备方法，其特征在于，制备方法还包括在形成贯穿所述压电层的至少一个第三凹槽之后进行的下述步骤：图形化所述钝化层，形成贯穿所述钝化层的第一过孔，并在所述第一过孔内形成上电极引出线，所述上电极引出线与所述上电极电连接；图形化所述压电层，形成贯穿所述压电层的第二过孔，并在所述第二过孔内形成下电极引出线，所述下电极引出线与所述下电极电连接。9.根据权利要求8所述的薄膜体声波谐振器制备方法，其特征在于，制备方法还包括图形化所述压电层，形成贯穿所述压电层的第二过孔，并在所述第二过孔内形成下电极引出线之后进行的下述步骤：形成释放通道，所述释放通道依次穿过所述压电堆叠结构延伸至与所述第一凹槽连通；向所述释放通道内提供XeF2刻蚀气体，刻蚀所述压电堆叠结构与所述第一凹槽之间的硅结构层，以使得所述第一凹槽与所述压电堆叠结构连通。10.一种薄膜体声波谐振器，其特征在于，根据权利要求1～9所述的方法制备形成。

百度查询： 左蓝微(江苏)电子技术有限公司 一种薄膜体声波谐振器及其制备方法