[发明专利]具有应力缓冲层的空腔型体声波谐振器及其制备方法

说明书

本发明涉及体声波谐振器制备技术领域，尤其是涉及一种具有应力缓冲层的空腔型体声波谐振器及其制备方法；步骤为：在具有损伤层的压电单晶晶圆上制备下电极和图形化的牺牲层；在图形化的牺牲层上制备应力缓冲层；在应力缓冲层上制备键合层；将衬底叠放于键合层上，进行键合处理和晶圆劈裂处理，移除上压电层，制备上电极；在单晶薄膜层上表面开设图形化的牺牲层所需要的牺牲层释放孔，释放牺牲层，得到具有应力缓冲层的空腔型体声波谐振器；通过在单晶薄膜层与键合层间设置应力缓冲层的设计以解决现有的在键合过程中，界面应力过大导致的单晶薄膜产生裂纹、翘起、凹陷、甚至脱落等问题，提高空腔型体声波谐振器的性能。

技术领域

本发明涉及体声波谐振器制备技术领域，尤其是涉及一种具有应力缓冲层的空腔型体声波谐振器及其制备方法。

背景技术

目前，薄膜体声波谐振器的结构主要有固体装配型(SMR)和空腔型，空腔型薄膜体声波谐振器相较固体装配型更简单。薄膜体声波谐振器的工作原理是利用声波在电极与空气的交界面阻抗不匹配，将声波限制在上下电极之间，实现谐振。这种结构的谐振器具有较高的品质因数(Q值)，往往大于1000，具有低的插入损耗，与互补金属氧化物半导体(CMOS)电路兼容等优点。

现有的薄膜体声波谐振器的压电薄膜主要是通过沉积的方式沉积在电极层上，薄膜质量非常依赖于下电极的质量，但采用晶圆键合转移技术得到的压电薄膜，不仅能够获得高质量的压电薄膜，并且不依赖下电极质量。晶圆键合转移技术是选用压电单晶晶圆材料或者带有高质量的外压电层的晶圆材料，对其进行高能离子注入，然后结合晶圆键合的工艺，能够在目标衬底上转移制备高质量的压电薄膜。

通常，薄膜体声波谐振器的主体结构是键合在硅衬底之上，由于硅衬底与键合层、压电薄膜层的热膨胀系数不统一，并且传统的硅衬底没有应力缓冲作用，通过晶圆键合转移工艺制备压电薄膜，就会造成压电薄膜层和衬底、压电薄膜层和键合层、键合层和衬底之间的热应力失配，造成压电薄膜产生翘曲和裂纹，严重影响器件的质量。

因此，针对上述问题本发明急需提供一种具有应力缓冲层的空腔型体声波谐振器及其制备方法。

发明内容

本发明的目的在于提供一种具有应力缓冲层的空腔型体声波谐振器的制备方法，包括如下步骤：

从压电单晶晶圆下表面注入高能量离子，高能量离子进入压电单晶晶圆内部形成损伤层，将压电单晶晶圆分隔成上压电层和单晶薄膜层，得到损伤的压电单晶晶圆；

在损伤的压电单晶晶圆的下表面依次制备图形化的下电极和图形化的牺牲层；

在图形化的牺牲层上制备热膨胀系数小于压电单晶晶圆热膨胀系数的应力缓冲层；

在应力缓冲层上制备热膨胀系数大于压电单晶晶圆热膨胀系数的键合层；

将衬底叠放于键合层上，进行键合处理和晶圆劈裂处理，移除上压电层，在单晶薄膜上制备上电极；

在单晶薄膜层上表面开设图形化的牺牲层所需要的牺牲层释放孔，释放牺牲层，得到具有应力缓冲层的空腔型体声波谐振器；或者

从压电单晶晶圆下表面注入高能量离子，高能量离子进入压电单晶晶圆内部形成损伤层，将压电单晶晶圆分隔成上压电层和单晶薄膜层，得到损伤的压电单晶晶圆；

在损伤的压电单晶晶圆的下表面依次制备图形化的下电极和图形化的牺牲层；

在图形化的牺牲层上制备热膨胀系数大于压电单晶晶圆热膨胀系数的应力缓冲层；

在应力缓冲层上制备热膨胀系数均大于应力缓冲层热膨胀系数的键合层。

将衬底叠放于键合层上，进行键合处理和晶圆劈裂处理，移除上压电层，在单晶薄膜上制备上电极；