[发明专利]一种侧向场FBAR结构及其制造方法

说明书

本发明公开了一种侧向场FBAR结构及其制造方法，结构包括：衬底，键合层，压电层和电极。具体的，在其中一硅衬底上依次生长电极层和压电层，在压电层上生长键合层，对另一硅衬底刻腔，生长键合层，对两晶圆片对准键合，去除掉生长电极层的硅，再对电极图形化；通过本发明公开的一种侧向场FBAR结构及其制造方法，通过键合实现薄膜转移，使得压电层和电极层在硅衬底上生长，避免了传统的在化学机械抛光后的不完全平面生长的薄膜质量下降，而另一方面，实体键合可以相对带腔的键合提升键合的良率，该FBAR可以制造应用于传感器及滤波器中，在具体应用中有良好的性能表现。

技术领域

本发明涉及MEMS器件技术领域，特别地是一种侧向场FBAR结构及其制造方法。

背景技术

进入新千年后，FBAR的研制飞速发展，而在2002年，随着安捷伦成功研制并商业化应用于通信的FBAR器件，FBAR技术迅速发展起来。这个时期，国外多家企业和研究机构投入研究，并取得了成就，使得FBAR技术不断成熟和普及。而与此同时，这些研究单位对这些技术，形成了大量的专利保护。

国内对FBAR的研究起步较晚，且基础较薄弱，FBAR的很多的基础被国外都有形成专利保护，因此，在技术上的优势，近乎形成了垄断。在这种情况下，按现有思路很难进行突破，因为这一套一序列的技术都已经较为成熟和完善了。但正是因为这样，FBAR这一技术领域的重要性，自主化又更显得紧迫。这便需要新的思路，即新的应用和新的技术创新，带来突破口。

FBAR(film bulk acoustic resonator，薄膜腔声谐振)是具有压电效应材料和能够形成(逆)压电效应结构的所构造的元器件。使用硅底板、借助MEMS技术以及薄膜技术而制造出来的。FBAR的工作原理是，在电极-压电材料-电极组成的“三明治”结构构成的核心部分中，通过在电极施加电压，压电材料产生形变，而当施加的是交变电压时，此时结构会产生压电效应。这个过程中，电能转化成机械能，通过声波在结构中传播，而在引起振动的同时，振动也会产生电信号，即通过逆压电效应，把机械能转化成电能，信号输出来。压电效应和逆压电效应同时存在，相互作用，并在相互作用的过程能够产生谐振，从而把信号选择出来。

但在传统的FBAR技术上可以发现，还存在着剪切波，即声波并不完全沿着纵向(C轴)传播，还有部分是横向传播的。那么，便可以改变运用声波传播的信号模式，在其他的领域上使用。

传感器上，尤其生物传感器，很多时候都是在液相环境中工作，而在液相中，纵向方向的信号会衰减很大，这样精度和效率就很难达到要求。而采用剪切波传播信号的方式，即横向信号传播，衰减会小很多。因此，通过对压电薄膜生长的控制，产生特定角度的C轴倾向，或者对FBAR结构进行合理的设计，使得剪切波信号增强并得到应用，而纵波尽量被抑制掉，以免形成过大的干扰。侧向场FBAR是剪切波FBAR应用的一种形式，即电极在压电层的同侧，这样器件的压电和逆压电效应是通过侧向场方向信号的传输和转换来实现的。

发明内容

本发明的目的在于提供一种通过键合进行薄膜转移，降低了制造门槛和降低了制造成本，改善薄膜生长的质量，提升器件性能，适用于新的应用场景的侧向场FBAR结构及其制造方法。

本发明通过以下技术方案实现的：

一种侧向场FBAR结构，包括：

第一衬底，所述第一衬底用作生长薄膜转移的载体；由于结构上的需要，不对性能参数产生影响因子，而FBAR，无论是纵向声波传输还是横向声波传播，都会跟电场发生转换，而这主要是因为电极导体的存在。本身FBAR器件体积小巧，如果硅衬底电阻率不高，类似于有导体属性，那么，器件的信号扩散或者耦合到衬底，这样对于器件来说，就是损失了一部分能量。而另一方面，可能会对信号造成干扰。因此第一衬底的电阻率要求较高，要在10000Ω·m以上；