一种声学压电结构及其制备方法与流程

本发明涉及声学传感，具体而言，涉及一种声学压电结构及其制备方法。

背景技术：

1、近年来，在智能手机等设备中，运用 mems（微机电系统）技术生产制造的 mems声学压电结构得到越来越广泛的应用。mems声学压电结构是一种可以将声音/振动等信号转换为电信号的器件，它采用了压电效应，通过压电薄膜材料将振动的机械能转换为电能并输出。

2、为了提升器件的灵敏度，可以将mems声学压电结构中的压电层设计为双层压电薄膜结构，通过两层压电薄膜结构共同工作和输出，从而提高电信号输出。为了方便进行电极之间的互联，需要在双层压电薄膜结构中制作过孔来实现对双层压电薄膜结构下方电极层的引出，因此在刻蚀该过孔时，就需要连续穿透两层压电薄膜，导致刻蚀难度较大，难以用于晶圆的批量加工生产。

技术实现思路

1、本发明的目的在于，针对上述现有技术中的不足，提供一种声学压电结构及其制备方法。

2、为实现上述目的，本发明实施例采用的技术方案如下：

3、本发明实施例的一方面，提供一种声学压电结构制备方法，方法包括：

4、在衬底上形成压电堆叠层，其中，压电堆叠层包括依次层叠的第一电极层、第一压电层、第二电极层、第二压电层和第三电极层，第一电极层的引出部于层叠方向未被第二电极层和第三电极层遮挡；

5、以第二电极层为刻蚀停止层，通过光刻和刻蚀工艺在第二压电层中形成第一子孔，其中，第一子孔的底端延伸至第一压电层表面，且第一子孔与第一电极层的引出部在层叠方向正对应；

6、以第一电极层为刻蚀停止层，通过光刻和刻蚀工艺在第一子孔底端露出的第一压电层中形成第二子孔，其中，第二子孔的底端延伸至第一电极层的引出部，第二子孔和第一子孔连通形成第一电极引出孔。

7、可选地，压电堆叠层还包括覆盖于第三电极层背离第二压电层一侧的绝缘层，在以第二电极层为刻蚀停止层，通过光刻和刻蚀工艺在第二压电层中形成第一子孔之前，方法还包括：

8、以第三电极层为刻蚀停止层，通过光刻和刻蚀工艺在绝缘层上形成第三子孔，其中，第三子孔的底端延伸至第二压电层表面，且第三子孔与第一电极层的引出部在层叠方向正对应；

9、可选地，以第二电极层为刻蚀停止层，通过光刻和刻蚀工艺在第二压电层中形成第一子孔包括：

10、以第二电极层为刻蚀停止层，通过光刻和刻蚀工艺在第三子孔底端露出的第二压电层中形成第一子孔。

11、可选地，第二电极层的引出部于层叠方向未被第三电极层遮挡；以第三电极层为刻蚀停止层，通过光刻和刻蚀工艺在绝缘层上形成第三子孔包括：

12、利用同一光刻掩膜版，以第三电极层为刻蚀停止层，通过光刻和刻蚀工艺在绝缘层上形成第三电极引出孔、第三子孔和第四子孔，其中，第三电极引出孔的底端延伸至第三电极层的引出部表面，第三子孔和第四子孔的底端均延伸至第二压电层表面，且第三子孔与第一电极层的引出部在层叠方向正对应，第四子孔与第二电极层的引出部在层叠方向正对应。

13、可选地，以第二电极层为刻蚀停止层，通过光刻和刻蚀工艺在第三子孔底端露出的第二压电层中形成第一子孔包括：

14、利用同一光刻掩膜版，以第二电极层为刻蚀停止层，通过光刻和刻蚀工艺在第三子孔底端露出的第二压电层中形成第一子孔、以及在第四子孔底端露出的第二压电层中形成第五子孔，其中，第一子孔的底端延伸至第一压电层表面，第五子孔的底端延伸至第二电极层的引出部表面，第四子孔与第五子孔连通形成第二电极引出孔。

15、可选地，第一子孔的底端面积大于第二子孔顶端的开口面积。

16、可选地，第一子孔顶端的开口面积大于或等于2微米，和/或，第二子孔顶端的开口面积大于或等于1微米。

17、可选地，第一子孔底端的开口面积大于或等于2微米。

18、可选地，第二子孔的顶端开口面积等于第五子孔的顶端开口面积。

19、可选地，在第二压电层中利用缓坡刻蚀形成第一子孔和第五子孔；

20、在第一压电层中利用缓坡刻蚀形成第二子孔。

21、可选地，通过光刻和干法刻蚀工艺在第三子孔底端露出的第二压电层中形成第一子孔、以及在第四子孔底端露出的第二压电层中形成第五子孔；

22、通过光刻和干法刻蚀工艺在第一子孔底端露出的第一压电层中形成第二子孔。

23、可选地，以第一电极层为刻蚀停止层，通过光刻和刻蚀工艺在第一子孔底端露出的第一压电层中形成第二子孔包括：

24、通过光刻和干法刻蚀工艺在第一子孔底端露出的第一压电层中形成第六子孔，其中，第六子孔底端与第一电极层表面具有间距；

25、以第一电极层为刻蚀停止层，通过湿法刻蚀工艺在第六子孔底端继续在第一压电层中形成第七子孔，其中，第七子孔延伸至第一电极层表面，第六子孔和第七子孔连通形成第二子孔。

26、本发明实施例的另一方面，提供一种声学压电结构，采用上述任一种的声学压电结构制备方法制备。

27、本发明的有益效果包括：

28、本发明提供了一种声学压电结构及其制备方法，方法通过在加工第一电极引出孔的过程中，分多次刻蚀，减少了单次刻蚀的厚度，从而优化大厚度、难刻蚀压电薄膜刻蚀过孔中所存在的光刻胶消耗过快的现象。并且在多次刻蚀中的每次刻蚀中均充分利用电极层与压电层之间的材质差异，精确控制每次刻蚀的深度较为适宜，优化子孔的形貌，从而使得最终所形成的第一电极引出孔具有良好的性能，方便该制备方法批量应用于晶圆的加工制造中。

技术特征：

1.一种声学压电结构制备方法，其特征在于，所述方法包括：

2.如权利要求1所述的声学压电结构制备方法，其特征在于，所述压电堆叠层还包括覆盖于所述第三电极层背离所述第二压电层一侧的绝缘层，在以所述第二电极层为刻蚀停止层，通过光刻和刻蚀工艺在所述第二压电层中形成第一子孔之前，所述方法还包括：

3.如权利要求2所述的声学压电结构制备方法，其特征在于，所述第二电极层的引出部于层叠方向未被所述第三电极层遮挡；所述以所述第三电极层为刻蚀停止层，通过光刻和刻蚀工艺在所述绝缘层上形成第三子孔包括：

4.如权利要求3所述的声学压电结构制备方法，其特征在于，所述以所述第二电极层为刻蚀停止层，通过光刻和刻蚀工艺在所述第三子孔底端露出的所述第二压电层中形成所述第一子孔包括：

5.如权利要求1至4任一项所述的声学压电结构制备方法，其特征在于，所述第一子孔的底端面积大于所述第二子孔顶端的开口面积。

6.如权利要求1至4任一项所述的声学压电结构制备方法，其特征在于，所述第一子孔顶端的开口面积大于或等于2微米，和/或，所述第二子孔顶端的开口面积大于或等于1微米。

7.如权利要求4所述的声学压电结构制备方法，其特征在于，所述第二子孔的顶端开口面积等于所述第五子孔的顶端开口面积。

8.如权利要求4所述的声学压电结构制备方法，其特征在于，通过光刻和干法刻蚀工艺在所述第三子孔底端露出的所述第二压电层中形成第一子孔、以及在所述第四子孔底端露出的所述第二压电层中形成第五子孔；

9.如权利要求1所述的声学压电结构制备方法，其特征在于，所述以所述第一电极层为刻蚀停止层，通过光刻和刻蚀工艺在所述第一子孔底端露出的所述第一压电层中形成第二子孔包括：

10.一种声学压电结构，其特征在于，采用如权利要求1至9任一项所述的声学压电结构制备方法制备。

技术总结本发明提供一种声学压电结构及其制备方法，涉及声学传感技术领域，方法通过在加工第一电极引出孔的过程中，分多次刻蚀，减少了单次刻蚀的厚度，从而优化大厚度、难刻蚀压电薄膜刻蚀过孔中所存在的光刻胶消耗过快的现象。并且在多次刻蚀中的每次刻蚀中均充分利用电极层与压电层之间的材质差异，精确控制每次刻蚀的深度较为适宜，优化子孔的形貌，从而使得最终所形成的第一电极引出孔具有良好的性能，方便该制备方法批量应用于晶圆的加工制造中。技术研发人员：王韬受保护的技术使用者：成都纤声科技有限公司技术研发日：技术公布日：2024/12/2