[發明專利]一種體聲波器件及集成結構

有效

• 申請號: 201610105113.7
• 申請日: 2016-02-25
• 公開（公告）號: CN105703736B
• 公開（公告）日: 2018-12-07
• 發明（設計）人: 祝明國;李平;孫成龍;王小茹;彭波華;胡念楚;賈斌
• 申請（專利權）人: 銳迪科微電子（上海）有限公司
• 主分類號: H03H9/17
• 分類號: H03H9/17
• 代理公司: 上海恒銳佳知識產權代理事務所(普通合伙) 31286
• 代理人: 殷曉雪

本申請公開了一種體聲波器件，采用包含絕緣層的襯底，在絕緣層一側的半導體材料中具有空腔，在該層半導體材料的空腔之上依次具有底電極、壓電薄膜和頂電極。本申請的體聲波器件同樣是基于包含絕緣層的襯底，但是結構最為簡單，而且不用改變現有基于體硅襯底的體聲波器件制造工藝即可實現。

技術領域

本申請涉及一種體聲波(BAW，bulk acoustic wave)器件。

背景技術

薄膜體聲波諧振器(FBAR或TFBAR，Thin-film bulk acoustic resonator)是一種典型的體聲波器件，也是一種MEMS(micro-electro-mechanical systems，微機電系統)器件，主要包括上下兩層金屬電極以及夾在兩個電極之中的壓電材料，三者構成三明治結構。FBAR常用于制作手機等移動終端中的射頻濾波器，所述濾波器由一組FBAR構成，例如采用半梯形(half-ladder)、全梯形(full-ladder)、晶格(lattice)、堆疊(stack)等拓撲結構，用來濾除無用頻率同時允許特定頻率通過。FBAR還用于制作雙工器，以部分取代早期的表面聲波(SAW，surface acoustic wave)器件，其優勢在于尺寸小、工藝先進、效率提升。此外，FBAR還用于制作微波振蕩器、傳感器、功率放大器、低噪聲放大器等。

基于FBAR的射頻濾波器通常采用高阻抗的體硅(bulk silicon)作為襯底，在體硅晶圓(wafer)上制造完成射頻濾波器并進行封裝后，或者通過SMT(surface-mounttechnology，表面安裝技術)的方式焊接在印刷電路板上，或者與其他射頻器件(例如功率放大器、射頻開關)進行二次封裝以形成射頻模塊后再焊接在印刷電路板上。

請參閱圖1，這是一種現有的基于體硅襯底的FBAR。在體硅襯底100的上方自下而上分別具有底電極201、壓電薄膜202和頂電極203。所述體硅襯底100也可改為藍寶石、砷化鎵、氮化鎵、碳化硅、石英、玻璃等襯底材料。所述底電極201、頂電極203例如為鋁、金、鋁銅合金、鋁硅合金、鋁硅銅合金、鎢、鈦、鈦鎢化合物、鉬、鉑等金屬材料。所述壓電薄膜202例如為氧化鋅、PZT(Lead zirconate titanate，鋯鈦酸鉛)、氮化鋁等壓電材料。體硅襯底100和底電極201之間具有從體硅襯底100的上表面向下凹陷的空腔104。

請參閱圖2，圖1所示的FBAR的制造方法包括如下步驟：

步驟S101，在體硅襯底100的表面刻蝕出一個凹坑，例如采用光刻和刻蝕工藝。凹坑的形狀就是空腔104及其邊緣的犧牲層釋放通道的總和。

步驟S102，在體硅襯底100上淀積一層犧牲層，至少將所述凹坑填充滿。所述犧牲層例如為二氧化硅、鋁、鎂、鍺等。

步驟S103，采用化學機械研磨(CMP)等平坦化工藝將犧牲層研磨至與體硅襯底100的上表面齊平。

步驟S104，在體硅襯底100和犧牲層之上先生長一層金屬，然后將該層金屬刻蝕成底電極201，例如采用濺射、光刻和刻蝕工藝。底電極201大致覆蓋所述凹坑的位置，但暴露出犧牲層釋放通道的位置。

步驟S105，在體硅襯底100、犧牲層和底電極201之上先淀積一層壓電材料，然后將該層壓電材料刻蝕成壓電薄膜202。壓電薄膜202完整覆蓋凹坑，但暴露出底電極201的引出端。

步驟S106，在體硅襯底100、犧牲層、底電極201和壓電薄膜202之上先生長一層金屬，然后將該層金屬刻蝕成頂電極203，例如采用淀積、光刻和刻蝕工藝。

步驟S107，刻蝕壓電薄膜202從而暴露出犧牲層釋放通道的位置，然后通過該犧牲層釋放通道去除全部的犧牲層，例如采用光刻、刻蝕、濕法腐蝕工藝。原本被犧牲層占據的部分就成為空腔104，位于體硅襯底100和底電極201之間。