[發(fā)明專利]體聲波濾波器及其形成方法

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• 申請日: 2021-04-16
• 公開（公告）號: CN113114157A
• 公開（公告）日: 2021-07-13
• 發(fā)明（設計）人: 羅傳鵬;項少華;王沖;蔡敏豪;王勇濤
• 申請（專利權）人: 中芯集成電路制造（紹興）有限公司
• 主分類號: H03H9/02
• 分類號: H03H9/02;H03H3/02
• 代理公司: 上海思微知識產權代理事務所(普通合伙) 31237
• 代理人: 周耀君

本發(fā)明提供了一種體聲波濾波器及其形成方法。通過形成支撐結構，以界定出空腔在襯底的上方，并用于對下電極及其上方的膜層進行支撐，提高下電極及其上方的膜層在空腔上方的機械強度，有利于增大釋放孔的尺寸以加快空腔空間的釋放速度。并且，針對襯底上方的空腔而言，其制備方法可以不包括化學機械研磨工藝，規(guī)避了化學機械研磨工藝所帶來的精度難以管控的問題。

技術領域

本發(fā)明涉及半導體技術領域，特別涉及一種體聲波濾波器及其形成方法。

背景技術

利用壓電材料的逆壓電效應制成的半導體器件，是晶體振蕩器和濾波器的關鍵元件，其常常被應用于體聲波濾波器(bulk acoustic wave，BAW)中。體聲波濾波器的構造方式主要有空氣隙型和固體裝配型(SMR)，其中，空氣隙型濾波器一般采用MEMS制造工藝在基片內形成空氣間隙，以用于將聲波限制在壓電震蕩堆之中。該結構具有很高的Q值，并且具有較好的機械強度。

目前，空氣隙型濾波器的形成方法可參考圖1-圖3所示，其具體包括如下步驟。

第一步驟，參考圖1所示，提供襯底10，并在所述襯底10中形成空腔10a。以及，在所述襯底10上沉積犧牲材料并執(zhí)行化學機械拋光(CMP)，以在所述空腔10a中填充犧牲層11。

第二步驟，參考圖2所示，在所述襯底10上依次形成下電極21、壓電層22和上電極23。

第三步驟，結合圖2和圖3所示，形成至少貫穿所述壓電層22的釋放孔22a，以暴露出空腔110a中的犧牲層11，并通過所述釋放孔22a去除所述犧牲層，以釋放出所述空腔10a。

如上所述的形成方法中，在制備電極結構之前需要利用化學機械研磨工藝使犧牲層11填充于空腔10a中，然而化學機械研磨工藝的研磨精度難以控制，常常容易引起基片邊緣的平整度較差的問題。此外，上述形成方法中，是利用搭接在空腔10a邊緣的下電極的端部對所述下電極21及其上方的膜層結構進行支撐，其支撐強度有限。一方面影響器件的機械強度，另一方面，在制備釋放孔22a時，即需要控制釋放孔22a的尺寸盡量較小，而這將直接導致犧牲層11的釋放較慢，使得其在藥液中浸泡時間較長。此外，為減少寄生效應以及能量損耗，上述形成方法還需要選用高阻值硅襯底，導致其成本進一步提高。

發(fā)明內容

本發(fā)明的目的在于提供一種體聲波濾波器及其形成方法，以優(yōu)化制備工藝，并提高所制備出的體聲波濾波器的機械強度。

為解決上述技術問題，本發(fā)明提供一種體聲波濾波器的形成方法，包括如下步驟。首先，提供一襯底，并在所述襯底上形成支撐結構，包括：在所述襯底上形成介質層，并在所述介質層中形成環(huán)狀溝槽，所述環(huán)狀溝槽環(huán)繞在內的介質材料構成犧牲部；以及，在所述介質層上形成支撐材料層，所述支撐材料層填充所述環(huán)狀溝槽以構成支撐柱，所述支撐材料層覆蓋所述介質層頂表面的部分構成支撐層，所述支撐層橫向延伸至所述犧牲部上。接著，在所述支撐結構上依次形成下電極、壓電層和上電極，所述下電極位于所述犧牲部的正上方，并且所述下電極的至少端部搭載在所述支撐層上，所述壓電層至少覆蓋所述下電極，以及所述上電極形成在所述壓電層上。接著，去除所述犧牲部，以形成空腔在所述下電極的下方。

可選的，所述支撐層完全覆蓋由所述支撐柱環(huán)繞在內的犧牲部的頂表面，并使所述下電極的底表面完全搭載在所述支撐層上。

可選的，所述支撐層由所述犧牲部之外延伸至所述犧牲部的邊緣上以形成承載部，并使所述下電極的端部搭載在所述支撐層的承載部上。

可選的，所述支撐結構的形成方法包括：在形成所述支撐材料層后，去除所述支撐材料層位于所述犧牲部上方的部分，并保留所述支撐材料層中位于所述犧牲部邊緣的部分以構成所述承載部。以及，在形成所述下電極時，所述下電極覆蓋暴露出的犧牲層，并使所述下電極的端部搭載在所述支撐層的所述承載部上。

可選的，所述下電極在襯底上的投影完全位于所述空腔在襯底上的投影范圍內。