[发明专利]具有疏水防粘连结构的薄膜体声波谐振器及其制造方法

说明书

技术领域

本发明涉及半导体技术领域，具体地涉及一种具有疏水防粘连结构的薄膜体声波谐振器及其制造方法。

背景技术

第五代(5th-Generation，简称5G)移动通信技术是第四代(4th-Generation，简称4G)移动通信技术之后的新一代移动通信技术，与3G、4G相比，5G具有更高的网络传输速率和网络容量。

网络传输速率的上升带来了频谱资源的高利用率，从4G开始使用的载波聚合技术使得一台通信设备可以同时利用不同的载波频谱传输数据；同时，为了在有限的带宽内支持足够的数据传输率，通信协议变得越来越复杂，因而对射频系统的各种性能也提出了更高的需求。

在射频系统中，射频滤波器起着至关重要的作用，它可以将带外干扰和噪声滤除以满足射频系统和通讯协议对于信噪比的需求。随着通信协议越来越复杂，对滤波器的要求也越来越高。此外，随着通信设备需要支持的频带数目不断上升，每一台通信设备中需要用到的滤波器数量也在不断上升。

目前主流的射频滤波器是声表面波滤波器和基于薄膜体声波谐振器技术的滤波器。其中，声表面波滤波器适用于1.5GHz以下的频段，而当前无线通讯协议很多使用大于2.5GHz的频段，因而，基于薄膜体声波谐振器技术的滤波器被广泛应用。

现有技术制备薄膜体声波谐振器的过程中，做完牺牲层及牺牲层上方的下电极/压电薄膜/上电极的三明治结构后，需要将器件放置到氢氟酸缓释溶液中将磷硅玻璃牺牲层材料腐蚀掉进行牺牲层释放，以最终形成空气隙结构。在释放完牺牲层后，需要将牺牲层空气隙内的氢氟酸缓释溶液完全去除，去除氢氟酸缓释溶液的过程中，随着溶液体积的减少，下电极/压电薄膜/上电极的三明治结构与硅衬底之间的液体会呈现“内月牙”或“外月牙”的形状，该液体的表面张力基本垂直于三明治结构薄膜的表面。此时，在表面张力的作用下，三明治结构的薄膜的一个或多个点将下降到硅衬底上，形成一个或多个点的粘连。对于大面积接触或低弹性的薄膜，该拉力将超过薄膜的回复力，一旦粘连在一起，薄膜与硅衬底将很难再分开，造成器件失效。

发明内容

本发明的目的在于提出一种具有疏水防粘连结构的薄膜体声波谐振器及其制造方法，以减少薄膜与基底的粘连，提高薄膜体声波谐振器的成品率和可靠性。

为达此目的，本发明采用以下技术方案：

本发明提供一种具有疏水防粘连结构的薄膜体声波谐振器，所述薄膜体声波谐振器包括自下而上依次堆叠的基片、疏水结构、下电极、压电薄膜以及上电极；其中，所述基片的上表面设置有空气隙，所述疏水结构设置在所述基片上与所述空气隙对应的位置；所述疏水结构包括聚合物材料制成的聚合物层；所述聚合物层的上表面包括若干锥状突起；所述锥状突起的间距为0.1-1微米。

上述方案中，所述空气隙的厚度为1-3微米；和/或，所述锥状突起的高度为所述空气隙高度的六分之一至三分之一。

上述方案中，所述疏水结构还包括附着在所述聚合物层上表面的金镀层，所述金镀层的厚度为20-100nm。

上述方案中，所述聚合物层由聚酰亚胺制成。

上述方案中，所述基片为单抛或双抛的硅片；和/或，所述下电极的材料包括钼；和/或，所述上电极的材料包括钼；和/或，所述压电薄膜的材料包括氮化铝。

本发明提供一种具有疏水防粘连结构的薄膜体声波谐振器的制造方法，所述方法包括：在基片的上表面形成空气隙；在所述基片上所述空气隙对应的位置沉积聚合物层；对所述聚合物层进行刻蚀，在所述聚合物层的上表面形成若干锥状突起，所述锥状突起的间距为0.1-1微米；在所述空气隙中形成牺牲层，所述牺牲层的材料完全填满所述空气隙；在所述基片的上表面依次形成下电极、压电薄膜和上电极；去除牺牲层。

上述方案中，所述去除牺牲层，包括：将基片放入磷酸溶液中；在磷酸溶液将所述空气隙内的牺牲层完全去除后，将基片中的磷酸溶液经过至少一次置换后置换为环己烷；将基片放入升华装置的冷阱中，在低温、高真空条件下将所述环己烷经过冷冻变为固体后升华去除。

上述方案中，所述对所述聚合物层进行刻蚀，在所述聚合物层的上表面形成若干锥状突起，包括：在所述聚合物层的上表面形成由紧密排列的单分子聚苯乙烯珠构成的聚苯乙烯珠层，所述单分子聚苯乙烯珠的间距为0.1-1微米，所述单分子聚苯乙烯珠的直径为0.1-1微米，所述单分子聚苯乙烯珠的高度为0.1-1微米；以所述聚苯乙烯珠层为掩膜，对聚合物层和聚苯乙烯珠层进行氧气刻蚀；在所述单分子聚苯乙烯珠被完全刻蚀完，所述聚合物层的上表面形成若干锥状突起时，结束刻蚀。