[发明专利]一种以硅为牺牲层的薄膜体声波谐振器制备方法

说明书

本发明提出一种以硅为牺牲层的薄膜体声波谐振器制备方法，具体包括如下步骤：图形化衬底硅片，在所述衬底硅片的第一表面形成凹陷区域和凸起区域；制备二氧化硅覆盖层，覆盖所述衬底硅片的第一表面；平整化所述衬底硅片的第一表面，露出所述凸起区域；在所述凸起区域的上表面制备压电三明治结构；蚀刻所述凸起区域，形成空气隙。本发明采用二氧化硅作为器件的支撑结构，二氧化硅作为绝缘材料，在射频下损耗较小，因此本发明可以选择高阻硅片也可以选择普通硅片，在成本上能够降低；本发明的压电三明治结构生长于衬底硅片本身的单晶硅上，因此晶格匹配较好，有利于生长性能更好的下电极和压电薄膜，有利于改善薄膜体声波谐振器器件性能。

技术领域

本发明涉及一种薄膜体声波谐振器的制备方法，特别是涉及一种以硅为牺牲层的薄膜体声波谐振器制备方法。

背景技术

随着无线通讯应用的发展，人们对于数据传输速度的要求越来越高。在移动通信领域，第一代是模拟技术，第二代实现了数字化语音通信，第三代(3G)以多媒体通信为特征，第四代(4G)将通信速率提高到1Gbps、时延减小到10ms，第五代(5G)是4G之后的新一代移动通信技术，虽然5G的技术规范与标准还没有完全明确，但与3G、4G相比，其网络传输速率和网络容量将大幅提升。如果说从1G到4G主要解决的是人与人之间的沟通，5G将解决人与人之外的人与物、物与物之间的沟通，即万物互联，实现“信息随心至，万物触手及”的愿景。

与数据率上升相对应的是频谱资源的高利用率以及通讯协议的复杂化。由于频谱有限，为了满足数据率的需求，必须充分利用频谱；同时为了满足数据率的需求，从4G开始还使用了载波聚合技术，使得一台设备可以同时利用不同的载波频谱传输数据。另一方面，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，因此对射频系统的各种性能也提出了严格的需求。

在射频前端模块中，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，对频带内外的要求也越来越高，使得滤波器的设计越来越有挑战。另外，随着手机需要支持的频带数目不断上升，每一款手机中需要用到的滤波器数量也在不断上升。

目前射频滤波器最主流的实现方式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。声表面波滤波器由于其自身的局限性，在1.5GHz以下使用比较合适。然而，目前的无线通讯协议已经早就使用大于2.5GHz的频段，这时必须使用基于薄膜体声波谐振器技术的滤波器。

薄膜体声波谐振器的结构和制备方式已经有很多。在以往的结构和制备方式中，常采用硅做支撑结构，采用PSG作为牺牲层材料，最后通过腐蚀PSG牺牲层形成空气隙。这种结构和制备方法的缺点主要有两个，一是采用硅作为支撑结构，硅作为半导体材料，在射频下存在较大损耗，因此需要选用高阻硅，成本相对较高；二是这种结构和制备方法的压电三明治结构(主体为Mo/AlN/Mo)需要在PSG上生长，而根据已知的经验和晶格匹配的原因，在氧化硅上(PSG是一种掺磷的氧化硅)生长的Mo和AlN薄膜的性能不如在单晶硅上生长的好。

发明内容

本发明的目的是针对上述现有技术的缺陷，提出一种以硅为牺牲层的薄膜体声波谐振器制备方法，能够有效避免现有技术存在的问题。具体地，本发明的技术方案如下：

一种以硅为牺牲层的薄膜体声波谐振器的制备方法，其特征在于：包括以下步骤：

图形化衬底硅片，在所述衬底硅片的第一表面形成凹陷区域和凸起区域；

制备二氧化硅覆盖层，覆盖所述衬底硅片的第一表面；

平整化所述衬底硅片的第一表面，露出所述凸起区域；

在所述凸起区域的上表面制备压电三明治结构；

蚀刻所述凸起区域，形成空气隙。

进一步地，还包括对所述衬底硅片进行清洗的步骤。