[发明专利]体声波滤波器及其形成方法

说明书

本发明提供了一种体声波滤波器及其形成方法。通过形成支撑结构，以界定出空腔在衬底的上方，并用于对下电极及其上方的膜层进行支撑，提高下电极及其上方的膜层在空腔上方的机械强度，有利于增大释放孔的尺寸以加快空腔空间的释放速度。并且，针对衬底上方的空腔而言，其制备方法可以不包括化学机械研磨工艺，规避了化学机械研磨工艺所带来的精度难以管控的问题。

技术领域

本发明涉及半导体技术领域，特别涉及一种体声波滤波器及其形成方法。

背景技术

利用压电材料的逆压电效应制成的半导体器件，是晶体振荡器和滤波器的关键元件，其常常被应用于体声波滤波器(bulk acoustic wave，BAW)中。体声波滤波器的构造方式主要有空气隙型和固体装配型(SMR)，其中，空气隙型滤波器一般采用MEMS制造工艺在基片内形成空气间隙，以用于将声波限制在压电震荡堆之中。该结构具有很高的Q值，并且具有较好的机械强度。

目前，空气隙型滤波器的形成方法可参考图1-图3所示，其具体包括如下步骤。

第一步骤，参考图1所示，提供衬底10，并在所述衬底10中形成空腔10a。以及，在所述衬底10上沉积牺牲材料并执行化学机械抛光(CMP)，以在所述空腔10a中填充牺牲层11。

第二步骤，参考图2所示，在所述衬底10上依次形成下电极21、压电层22和上电极23。

第三步骤，结合图2和图3所示，形成至少贯穿所述压电层22的释放孔22a，以暴露出空腔110a中的牺牲层11，并通过所述释放孔22a去除所述牺牲层，以释放出所述空腔10a。

如上所述的形成方法中，在制备电极结构之前需要利用化学机械研磨工艺使牺牲层11填充于空腔10a中，然而化学机械研磨工艺的研磨精度难以控制，常常容易引起基片边缘的平整度较差的问题。此外，上述形成方法中，是利用搭接在空腔10a边缘的下电极的端部对所述下电极21及其上方的膜层结构进行支撑，其支撑强度有限。一方面影响器件的机械强度，另一方面，在制备释放孔22a时，即需要控制释放孔22a的尺寸尽量较小，而这将直接导致牺牲层11的释放较慢，使得其在药液中浸泡时间较长。此外，为减少寄生效应以及能量损耗，上述形成方法还需要选用高阻值硅衬底，导致其成本进一步提高。

发明内容

本发明的目的在于提供一种体声波滤波器及其形成方法，以优化制备工艺，并提高所制备出的体声波滤波器的机械强度。

为解决上述技术问题，本发明提供一种体声波滤波器的形成方法，包括如下步骤。首先，提供一衬底，并在所述衬底上形成支撑结构，包括：在所述衬底上形成介质层，并在所述介质层中形成环状沟槽，所述环状沟槽环绕在内的介质材料构成牺牲部；以及，在所述介质层上形成支撑材料层，所述支撑材料层填充所述环状沟槽以构成支撑柱，所述支撑材料层覆盖所述介质层顶表面的部分构成支撑层，所述支撑层横向延伸至所述牺牲部上。接着，在所述支撑结构上依次形成下电极、压电层和上电极，所述下电极位于所述牺牲部的正上方，并且所述下电极的至少端部搭载在所述支撑层上，所述压电层至少覆盖所述下电极，以及所述上电极形成在所述压电层上。接着，去除所述牺牲部，以形成空腔在所述下电极的下方。

可选的，所述支撑层完全覆盖由所述支撑柱环绕在内的牺牲部的顶表面，并使所述下电极的底表面完全搭载在所述支撑层上。

可选的，所述支撑层由所述牺牲部之外延伸至所述牺牲部的边缘上以形成承载部，并使所述下电极的端部搭载在所述支撑层的承载部上。

可选的，所述支撑结构的形成方法包括：在形成所述支撑材料层后，去除所述支撑材料层位于所述牺牲部上方的部分，并保留所述支撑材料层中位于所述牺牲部边缘的部分以构成所述承载部。以及，在形成所述下电极时，所述下电极覆盖暴露出的牺牲层，并使所述下电极的端部搭载在所述支撑层的所述承载部上。

可选的，所述下电极在衬底上的投影完全位于所述空腔在衬底上的投影范围内。