[发明专利]单晶压电薄膜体声波谐振器及其形成方法

说明书

本发明提供一种单晶压电薄膜体声波谐振器及其形成方法。该形成方法包括：在供体基底之上形成压电结构和底电极，其中底电极在压电结构之上；在转移基底的顶表面形成空腔；将压电结构和底电极脱离供体基底并且倒置转移到转移基底之上，并且其中，倒置转移完毕后底电极在转移基底之上并且覆盖空腔，压电结构在底电极之上；在压电结构之上形成顶电极。该方法简便易行，该谐振器性能良好。

技术领域

本发明涉及半导体技术领域，特别地涉及一种单晶压电薄膜体声波谐振器及其形成方法。

背景技术

近年来随着无线移动通讯技术的快速发展，体声波器件应用领域越来越广泛。与传统的体声波谐振器相比，具有体积小、质量轻、插入损耗低、频带宽以及品质因子高等优点的薄膜体声波谐振器逐渐占领市场。薄膜压电体声波谐振器，其特征是谐振器主体部分具有三明治结构，如图1所示，从上至下依次为顶电极TE、压电层PZ和底电极BE，利用压电薄膜材料所具有的逆压电效应，对外界电激励产生一定频率下的谐振。

目前薄膜体声波谐振器使用的压电薄膜材料大多采用磁控溅射技术制备的多晶氮化物薄膜，薄膜质量较差，缺陷密度较高，无法满足未来移动通讯技术更低的插入损耗、更高的带宽等要求；单晶压电薄膜材料的出现弥补了这一问题。单晶压电薄膜体声波谐振器不仅具有较高的频率，且部分性能优于传统压电薄膜材料的薄膜体声波谐振器，近年来得到学术界和产业界的高度关注。但单晶材料的制备工艺比较困难，很难采取传统的工艺流程制备性能较好的单晶压电薄膜体声波谐振器。

目前主要三种方式，但都有缺点：(1)如图2A所示，在已经制备好的单晶压电薄膜上加工制造体声波谐振器的电极，因此，信号端和参考地电极只能在压电薄膜的同一表面，这种电极结构所占面积较大，且由于电场分布不是完全垂直于压电薄膜，谐振器的有效机电耦合系数较小。此外，在滤波器应用中，这种结构的谐振器不易于实现电极间的多样化互联。(2)如图2B所示，按照现有工艺制作，采取高温条件在底电极上直接生长单晶材料，工艺困难，难以实现；另外由于底电极斜坡的存在导致部分区域单晶材料的晶向改变，单晶薄膜均一性差。(3)如图2C所示，对已长有单晶材料的硅转移基底进行背刻后，再从背面沉积底电极；这种方式的工艺复杂度高，导致器件良率较低，不适合大规模生产。

发明内容

有鉴于此，本发明提供一种单晶压电薄膜体声波谐振器及其形成方法，以克服现有技术的缺陷。

本发明提出一种单晶压电薄膜体声波谐振器的形成方法，其特征在于，包括：在供体基底之上形成压电结构和底电极，其中所述底电极在所述压电结构之上；在转移基底的顶表面形成空腔；将所述压电结构和所述底电极脱离所述供体基底并且倒置转移到所述转移基底之上，倒置转移完毕后所述底电极在所述转移基底之上并且覆盖所述空腔，所述压电结构在所述底电极之上；并且在所述压电结构之上形成顶电极。

可选地，所述在供体基底之上形成压电结构和底电极的步骤包括：提供供体基底；在供体基底之上形成粘附层；在所述粘附层之上形成单晶压电薄膜层；在所述单晶压电薄膜层之上形成底电极层；将所述单晶压电薄膜层和所述底电极层图形化，以得到所述压电结构和所述底电极。

可选地，所述将所述压电结构和所述底电极脱离所述供体基底并且倒置转移到所述转移基底之上的步骤包括：刻蚀所述粘附层以形成锚结构；将第一软印章与所述压电结构接触以粘住所述压电结构和所述底电极，断开所述锚结构以使所述压电结构和所述底电极与所述供体基底分离；将第二软印章与所述底电极接触以粘住所述底电极和所述压电结构，然后将底电极和所述压电结构与所述第一软印章分离；利用第二软印章将所述压电结构和所述底电极压印在所述底电极之上并且对准覆盖所述空腔。

可选地，所述将所述压电结构和所述底电极脱离所述供体基底并且倒置转移到所述转移基底之上的步骤包括：将所述供体基底、所述粘附层、所述压电结构和所述底电极倒置，然后键合到所述转移基底之上并且对准覆盖所述空腔；在所述供体基底上加工出通孔；利用所述通孔采用湿法腐蚀工艺去除所述粘附层，以使所述压电结构与所述供体基底分离。