体声波谐振器及其制备方法与流程

本发明涉及射频通讯，尤其涉及一种体声波谐振器的制备方法及其体声波谐振器。

背景技术：

1、随着5g技术的快速发展，作为射频前端核心元件的滤波器朝着高频、低损耗和小型化方向持续推进。在现有的技术当中，基于压电材料的空腔型薄膜体声波谐振器(fi lmbu l k acoust i c resonator，fbar)因具有品质因数(q)高、工作频率高、体积小和功耗低等优点，已被广泛地应用于射频通讯领域。空腔型薄膜体声波谐振器的典型结构从下到上分别为衬底材料、空腔、下电极、压电材料和上电极。其中空腔是这类型谐振器必有结构，它的作用是反射由压电材料振动产生的声波，保证谐振器的超高性能。

2、现有的空腔型薄膜体声波谐振器的空腔形成典型方案，是预先在衬底材料表面经过光刻、刻蚀形成空腔，然后往空腔里镀膜填充牺牲层，并采用化学机械抛光(chemi ca lmechan i ca l po l i sh i ng，cmp)工艺使牺牲层与衬底表面齐平，再在上表面生成电极和压电层，最后释放牺牲层，形成空腔。

3、然而，上述传统工艺需要预先形成空腔，再填充空腔，最后再释放牺牲层形成空腔，这种多次的释放和填充，增加了工艺步骤和难度，提高了工艺成本，降低器件良率；为了提高后续功能层薄膜质量，这种工艺需要使用cmp工艺抛光牺牲层表面至纳米级，工艺复杂难度大，严重影响器件良率。

技术实现思路

1、本发明实施例提供一种体声波谐振器的制备方法，用以解决现有的谐振器空腔的制备工艺步骤多，难度大，成本高，结构质量差的问题。

2、第一方面，本发明实施例提供一种体声波谐振器的制备方法，所述体声波谐振器包括光敏玻璃衬底、空腔、种子层、下电极、压电材料层和上电极，所述光敏玻璃衬底的上表面依次叠设所述种子层、所述下电极、所述压电材料层及所述上电极，所述空腔形成于所述光敏玻璃衬底内；所述制备方法包括以下步骤：

3、步骤s1、提供光敏玻璃衬底，且所述光敏玻璃衬底在掩膜版下紫外曝光；

4、步骤s2、对曝光后的所述光敏玻璃衬底进行退火，形成结晶化的牺牲层；

5、步骤s3、在所述光敏玻璃衬底的上表面生长形成种子层；

6、步骤s4、在所述种子层的上表面生长金属并图形化形成下电极，并将所述下电极刻蚀露出所述种子层；其中，所述下电极的一端与所述光敏玻璃衬底的一端对应，所述下电极的另一端与所述牺牲层对应；

7、步骤s5、在所述下电极的上表面和所述种子层的上表面生长形成压电材料层并将所述压电材料层刻蚀露出所述下电极；

8、步骤s6、在所述压电材料层的上表面生长金属并图形化形成上电极，将所述上电极部分刻蚀露出所述压电层；其中，刻蚀后的所述上电极的正投影全部位于所述牺牲层和所述光敏玻璃衬底的另一端；

9、步骤s7、对所述压电材料层进行刻蚀，露出所述下电极；

10、步骤s8、依次刻蚀所述上电极、所述压电层、所述下电极及所述种子层释放至少一个通孔至所述牺牲层的上表面；

11、步骤s9、通过所述通孔释放刻蚀气体或溶液，对所述牺牲层进行刻蚀，形成空腔。

12、优选的，所述步骤s2中，所述牺牲层与未曝光的所述光敏玻璃衬底的刻蚀选择比为30：1-50:1。

13、优选的，所述种子层、所述下电极、所述压电层及所述上电极均通过磁控溅射或化学气象沉积的方式生长形成。

14、优选的，所述步骤s4中，所述下电极通过光刻剥离或光刻刻蚀的方式刻蚀以露出所述种子层。

15、优选的，所述步骤s5中，所述压电材料层通过气体或溶液刻蚀的方式露出所述下电极。

16、优选的，所述种子层和所述压电层均为钽酸锂、铌酸锂、氮化铝和氧化锌的其中一种或多种组合。

17、优选的，所述种子层的厚度为0.01-0.2um，所述压电层的厚度为0.1-5um，所述下电极的厚度和所述上电极的厚度均为0.1-1um。

18、优选的，所述下电极和所述上电极均为钼、铝、钨、铂和钛的其中一种或多种组合形成的合金。

19、优选的，所述空腔的深度为0.1-10um，所述空腔的宽度为50-400um。

20、优选的，所述空腔的深度可通过曝光时间和剂量控制，所述空腔的形状为任意的形状。

21、第二方面，本发明实施例提供一种体声波谐振器，所述体声波谐振器由上述的体声波谐振器的制备方法制成；其结构由下往上包括光敏玻璃衬底、空腔、种子层、下电极、压电材料层和上电极；

22、所述光敏玻璃衬底具有正面和背面；所述种子层、所述下电极、所述上电极和所述压电材料层位于所述光敏玻璃衬底的正面上方；所述空腔的正上方为所述下电极、所述压电材料层和所述上电极；所述空腔凹陷于所述光敏玻璃衬底的正面。

23、本发明实施例中，通过上述的步骤s1-s9，通过以结晶化的光敏玻璃作为牺牲层，无需增加一层牺牲层，不存在cmp工艺，这不仅减少工艺步骤，降低工艺难度和减少成本，而且可以提高薄膜质量，降低谐振器插损，提高结构稳定性；同时，本发明的光敏玻璃衬底，是一种具有低寄生电容和电阻的电学绝缘材料，无需单独沉积一层电学绝缘层，这减少工艺步骤，降低工艺难度和减少成本，降低谐振器插损，提高结构稳定。

技术特征：

1.一种体声波谐振器的制备方法，其特征在于，所述体声波谐振器包括光敏玻璃衬底、空腔、种子层、下电极、压电材料层和上电极，所述光敏玻璃衬底的上表面依次叠设所述种子层、所述下电极、所述压电材料层及所述上电极，所述空腔形成于所述光敏玻璃衬底内；所述制备方法包括以下步骤：

2.如权利要求1所述的体声波谐振器制备方法，其特征在于，所述步骤s2中，所述牺牲层与未曝光的所述光敏玻璃衬底的刻蚀选择比为30：1-50:1。

3.如权利要求1所述的体声波谐振器的制备方法，其特征在于，所述种子层、所述下电极、所述压电层及所述上电极均通过磁控溅射或化学气象沉积的方式生长形成。

4.如权利要求1所述的体声波谐振器的制备方法，其特征在于，所述步骤s4中，所述下电极通过光刻剥离或光刻刻蚀的方式刻蚀以露出所述种子层。

5.如权利要求1所述的体声波谐振器的制备方法，其特征在于，所述步骤s5中，所述压电材料层通过气体或溶液刻蚀的方式露出所述下电极。

6.如权利要求1所述的体声波谐振器的制备方法，其特征在于，所述种子层和所述压电层均为钽酸锂、铌酸锂、氮化铝和氧化锌的其中一种或多种组合。

7.如权利要求1所述的体声波谐振器的制备方法，其特征在于，所述种子层的厚度为0.01-0.2um，所述压电层的厚度为0.1-5um，所述下电极的厚度和所述上电极的厚度均为0.1-1um。

8.如权利要求1所述的体声波谐振器的制备方法，其特征在于，所述下电极和所述上电极均为钼、铝、钨、铂和钛的其中一种或多种组合形成的合金。

9.如权利要求1所述的体声波谐振器的制备方法，其特征在于，所述空腔的深度为0.1-10um，所述空腔的宽度为50-400um。

10.如权利要求9所述的体声波谐振器的制备方法，其特征在于，所述空腔的深度可通过曝光时间和剂量控制，所述空腔的形状为任意的形状。

11.一种体声波谐振器，其特征在于，所述体声波谐振器由权利要求1-10任一项所述的体声波谐振器的制备方法制成，其结构由下往上包括光敏玻璃衬底、空腔、种子层、下电极、压电材料层和上电极；

技术总结本发明涉及射频通讯技术领域，提供一种体声波谐振器及其制备方法，制备方法包括以下步骤：步骤S1、光敏玻璃衬底进行掩膜版下紫外曝光；步骤S2、对光敏玻璃衬底进行退火，形成结晶化的牺牲层；步骤S3、在光敏玻璃衬底生长形成种子层；步骤S4、在种子层生长下电极；步骤S5、在下电极的上表面和种子层的上表面生长形成压电材料层；步骤S6、在压电材料层的上表面生长上电极；步骤S7、对压电材料层进行刻蚀，露出下电极；步骤S8、刻蚀通孔；步骤S9、通过通孔释放刻蚀气体或溶液，对牺牲层进行刻蚀，形成空腔。本发明能够减少工艺步骤，降低工艺难度和减少成本，降低谐振器插损，提高结构稳定。技术研发人员：李鑫,凌成磊,钟伦威,李欢,张磊,李帅,郭嘉帅受保护的技术使用者：深圳飞骧科技股份有限公司技术研发日：技术公布日：2024/7/18