[發(fā)明專(zhuān)利]基于單晶壓電薄膜的聲波諧振器及其制備方法

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201810311806.0
• 申請(qǐng)日: 2018-04-09
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN108493326A
• 公開(kāi)（公告）日: 2018-09-04
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 歐欣;張師斌;黃凱;游天桂;王曦
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 中國(guó)科學(xué)院上海微系統(tǒng)與信息技術(shù)研究所
• 主分類(lèi)號(hào): H01L41/047
• 分類(lèi)號(hào): H01L41/047;H01L41/09;H01L41/253;H01L41/29;H01L41/312;H03H3/02;H03H9/17
• 代理公司: 上海光華專(zhuān)利事務(wù)所(普通合伙) 31219
• 代理人: 余明偉

本發(fā)明提供一種基于單晶壓電薄膜的聲波諧振器及其制備方法，包括：1）提供單晶壓電襯底；2）自注入面向單晶壓電襯底內(nèi)進(jìn)行離子注入后于注入面形成圖形化下電極，或在注入面形成均勻下電極，自均勻下電極面向單晶壓電襯底內(nèi)進(jìn)行離子注入后將均勻下電極圖形化形成圖形化下電極；3）在圖形化下電極面形成預(yù)設(shè)厚度的第一低聲阻材料層；4）提供表面設(shè)有預(yù)設(shè)厚度的第二低聲阻材料層的支撐襯底，將步驟3）得到的結(jié)構(gòu)與支撐襯底鍵合；5）沿缺陷層剝離部分單晶壓電襯底，以得到單晶壓電薄膜；6）在單晶壓電薄膜遠(yuǎn)離支撐襯底的表面形成圖形化上電極。本發(fā)明避免了空氣腔諧振結(jié)構(gòu)，機(jī)械性能穩(wěn)定，保持極大的機(jī)電耦合系數(shù)，可以提高濾波器的工作帶寬。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于微電子器件技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種基于單晶壓電薄膜的聲波諧振器及其制備方法。

背景技術(shù)

隨著通信技術(shù)的快速發(fā)展和現(xiàn)有通信頻段的日趨擁擠，射頻前端(尤其是移動(dòng)設(shè)備)對(duì)高性能聲波濾波器的需求日益增加。目前常用的聲波濾波器包括聲表面波濾波器(SAW Filters)和體聲波濾波器(BAW Filters)，其中SAW濾波器一般只適用于2GHz以下的應(yīng)用，容易受溫度變化的影響，且功率密度低；BAW濾波器在高頻應(yīng)用下性能優(yōu)良，功率密度較高，適合非?？量痰?G和5G通信的高頻信號(hào)濾波。在目前的射頻前端系統(tǒng)中，SAW和BAW濾波器結(jié)合使用，共同實(shí)現(xiàn)濾波?，F(xiàn)有BAW濾波器多采用ZnO、AlN或摻Sc的AlN等壓電材料，基于上述壓電材料的聲波諧振器機(jī)電耦合系數(shù)極限約為9％，極大限制了聲波濾波器的帶寬，逐漸無(wú)法滿(mǎn)足高速發(fā)展的射頻通信的需求。同時(shí)，現(xiàn)有BAW濾波器多采用金屬上電極-壓電薄膜-金屬下電極-空氣腔(或布拉格反射層)的結(jié)構(gòu)：其中布拉格反射層結(jié)構(gòu)的BAW濾波器機(jī)械性能穩(wěn)定，但布拉格反射層結(jié)構(gòu)復(fù)雜，加工工藝復(fù)雜、精度高且難度大；而空氣腔結(jié)構(gòu)的BAW濾波器Q值更高，但機(jī)械穩(wěn)定性較差，同時(shí)由于制備過(guò)程引入應(yīng)力，導(dǎo)致空氣腔結(jié)構(gòu)的BAW濾波器容易碎裂。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)存在的上述不足，提出了一種基于單晶壓電薄膜的聲波諧振器及其制備方法，用于解決現(xiàn)有技術(shù)中的聲波濾波器由于采用ZnO、AlN或摻Sc的AlN等壓電材料而存在的機(jī)電耦合系數(shù)低，極大限制了聲波濾波器的帶寬的問(wèn)題，以及現(xiàn)有的聲波濾波器采用金屬上電極-壓電薄膜-金屬下電極-空氣腔(或布拉格反射層)的結(jié)構(gòu)存在的結(jié)構(gòu)復(fù)雜、加工工藝復(fù)雜、精度高且難度大、機(jī)械穩(wěn)定性較差且空氣腔上方薄膜容易碎裂的問(wèn)題。

為實(shí)現(xiàn)上述目的及其他相關(guān)目的，本發(fā)明提供一種基于單晶壓電薄膜的聲波諧振器的制備方法，所述基于單晶壓電薄膜的聲波諧振器的制備方法至少包括以下步驟：

1)提供單晶壓電襯底，所述單晶壓電襯底的一面為注入面；

2)自所述注入面向所述單晶壓電襯底內(nèi)進(jìn)行離子注入后于所述注入面形成圖形化下電極，或在所述注入面形成均勻下電極，并自所述均勻下電極面向單晶壓電襯底內(nèi)進(jìn)行離子注入后將均勻下電極圖形化以形成圖形化下電極；離子注入的能量足以使注入離子到達(dá)所述單晶壓電襯底內(nèi)的預(yù)設(shè)深度，并在所述預(yù)設(shè)深度處形成缺陷層；

3)在步驟2)得到的所述圖形化下電極面形成預(yù)設(shè)厚度的第一低聲阻材料層，所述圖形化下電極陷入所述第一低聲阻材料層中以被所述第一低聲阻材料層包覆；

4)提供一表面設(shè)有預(yù)設(shè)厚度的第二低聲阻材料層的支撐襯底，其中，所述第二低聲阻材料層的材料與所述第一低聲阻材料層的材料相同，將步驟3)得到的結(jié)構(gòu)與所述支撐襯底鍵合，且所述第一低聲阻材料層遠(yuǎn)離單晶壓電襯底的表面及所述第二低聲阻材料層遠(yuǎn)離所述支撐襯底的表面為鍵合面；

5)沿所述缺陷層剝離部分所述單晶壓電襯底，以得到單晶壓電薄膜，并使得到的所述單晶壓電薄膜及所述圖形化下電極轉(zhuǎn)移至所述支撐襯底上；

6)在所述單晶壓電薄膜遠(yuǎn)離所述支撐襯底的表面形成圖形化上電極。