[发明专利]谐振器制造方法

说明书

一种谐振器制造方法，包括：在衬底上形成牺牲层图形；在牺牲层图形上形成下电极；在下电极上形成第二牺牲层图形；在第二牺牲层图形和下电极上形成压电层和上电极；刻蚀上电极、压电层、第二牺牲层图形、下电极形成暴露衬底的通孔；在通孔中形成第三牺牲层图形；去除牺牲层图形、第二牺牲层图形、第三牺牲层图形，留下多个气隙。依照本发明的谐振器制造方法，利用图形化的多个牺牲层同时形成谐振腔和多个气隙以完全包围谐振腔，最大化抑制了声波能量损失，有效提高了Q值。

技术领域

本发明涉及一种谐振器制造方法，特别是一种具有多个气隙的谐振器的制造方法。

背景技术

在无线通讯中，射频滤波器作为过滤特定频率信号的中介，用于减少不同频段的信号干扰，在无线收发器中实现镜像消除、寄生滤波和信道选择等功能。随着4GLTE网络的部署和市场的增长，射频前端的设计朝着小型化、低功耗和集成化的方向发展，市场对滤波性能的要求也越来越高。由于薄膜体声波谐振器(FilmBulkAcousticResonator，简称“FBAR”，也称“体声波”，BulkAcousticWave，简称“BAW”，)具有尺寸小、工作频率高、功耗低、品质因数(Q值)高、直接输出频率信号、与CMOS工艺兼容等特点，目前已经成为射频通讯领域重要的器件被广泛应用。

FBAR是制作在衬底材料上的电极——压电膜——电极的三明治结构的薄膜器件。FBAR的结构有空腔型、布拉格反射型(SMR)和背面刻蚀型。其中空腔型FBAR相对SMR型Q值要高，损耗要小，机电耦合系数要高；相对于背面刻蚀型FBAR不需要去掉大面积的衬底，机械强度较高。因此，空腔型FBAR是集成于CMOS器件上的首选。

在传统的制造工艺中，为了改善谐振器的性能例如提高Q值，通常需要将谐振器单元结构在顶部和底部形成空气腔隔离，例如在顶部电极与压电层之间留下气隙、而在顶电极上方进一步形成环形突起(Outie，OT)结构，通过控制气隙或突起的形貌尺寸而调节器件的性能。为此，需要采用多重掩模而多次光刻-刻蚀处理，加工难度大，加工精度低，不利于器件性能的整体提高。

另一方面，传统的器件和工艺仅能在顶部电极上方形成气隙，而声波能量同样可以顺着压电层或下电极在水平面上从侧面泄漏，或者在谐振腔与衬底之间的边界处泄漏，因此无法最大化抑制声波能量损失，Q值提升有限。

发明内容

因此，本发明的目的在于克服以上技术障碍而提供一种高效低成本制造具有多个气隙的谐振器的方法。

本发明提供了一种谐振器制造方法，包括：

在衬底上形成牺牲层图形；

在牺牲层图形上形成下电极；

在下电极上形成第二牺牲层图形；

在第二牺牲层图形和下电极上形成压电层和上电极；

刻蚀上电极、压电层、第二牺牲层图形、下电极形成暴露衬底的通孔；

在通孔中形成第三牺牲层图形；

去除牺牲层图形、第二牺牲层图形、第三牺牲层图形，留下多个气隙。

其中，形成牺牲层图形的步骤包括：

在衬底上形成牺牲层；

在牺牲层上形成光刻胶图形；

修饰光刻胶图形以缩减尺寸；

以光刻胶图形为掩模刻蚀形成牺牲层图形。

其中，牺牲层图形包括中心部分，在中心部分外侧的环形突起部分，以及在环形突起部分外侧的环形边缘部分；优选地，环形突起部分的厚度大于中心部分的厚度，中心部分的厚度大于环形边缘部分的厚度，任选地下电极的厚度大于环形边缘部分的厚度且小于环形突起部分的厚度。