[发明专利]半导体器件及其形成方法

说明书

本发明提供了一种半导体器件及其形成方法。通过在压电层的表面上形成第一金属材料层，以使得质量负载层能够利用剥离工艺先于上电极层制备，从而在制备质量负载层的过程中即可以对质量负载层进行稳定的厚度检测，避免受到上电极层的干扰。并且，基于第一金属材料层的存在，也进一步实现了金属环也能够先于上电极层制备，大大提高了器件的制备工艺的灵活性。

技术领域

本发明涉及半导体技术领域，特别涉及一种半导体器件及其形成方法。

背景技术

将由具备逆压电效应的压电材料制成的谐振结构应用于半导体器件中，通常可进一步构成晶体振荡器和滤波器（例如，体声波滤波器）。其中，半导体器件的谐振结构一般包括上下电极以及夹持在上下电极之间的压电层，而目前为了制备出不同频率的谐振结构，则通常还会设置质量负载层，并通过调整质量负载层的厚度以进一步实现谐振结构的频率调整。

在实际应用的半导体器件中，通常是部分谐振结构中设置有质量负载层而部分谐振结构中未设置有质量负载层，以及不同谐振结构中的质量负载层的厚度也可能不同。例如可参考图1所示，一种半导体器件包括衬底10和依次形成在衬底10上的下电极层21、压电层22和上电极层23。其中，部分谐振区域（如图1所示的第一谐振区域10A）中的上电极层23上还形成有质量负载层25，而部分谐振区域（如图1所示的第二谐振区域10B）中则未设置有质量负载层。

此外，在具体的器件加工中，制备完成所述质量负载层25后，通常还需要对所述质量负载层25的厚度进行测量，然而由于质量负载层25下方还具有上电极层23，从而容易对质量负载层25的测量造成干扰，难以精度量测出质量负载层25的厚度。

发明内容

本发明的目的在于提供一种半导体器件及其形成方法，以解决现有工艺制备出的半导体器件其质量负载层的厚度难以精确测量的问题。

为解决上述技术问题，本发明提供一种半导体器件的形成方法，包括：提供一衬底，所述衬底上具有至少一个谐振区域；依次形成下电极层和压电层在所述衬底的各个谐振区域中；在第一温度下执行溅射工艺，以形成第一金属材料层，所述第一金属材料层覆盖所述压电层；在第二温度下执行溅射工艺和剥离工艺，以形成质量负载层在至少一个谐振区域的第一金属材料层上，所述第二温度和所述第一温度的温度差异至多10℃；以及，形成上电极层和金属环在各个谐振区域中，所述金属环位于所述谐振区域的边缘位置并位于所述上电极层的区域范围内，其中所述上电极层的形成方法包括在第三温度下执行溅射工艺和刻蚀工艺，所述第三温度高于所述第一温度或所述第二温度至少150℃，所述金属环的形成方法包括执行溅射工艺和剥离工艺。

可选的，所述质量负载层的形成方法包括：在所述第一金属材料层上形成图案化光阻层；在第二温度下执行溅射工艺形成第二金属材料层，所述第二金属材料层形成在从所述图案化光阻层暴露出的区域，以及还形成在所述图案化光阻层上；以及，利用剥离液剥离所述图案化光阻层，以去除图案化光阻层上的金属材料，并利用保留下的金属材料形成所述质量负载层。

可选的，所述第一金属材料层的厚度小于等于200 Å。

可选的，所述第一温度和所述第二温度均小于等于50℃，所述第三温度大于等于200℃。进一步的，所述第二温度和所述第一温度相同。

可选的，所述上电极层和所述质量负载层均包括相同的金属材料。

可选的，所述金属环先于所述上电极层制备，所述上电极层的端部覆盖所述金属环；或者，所述金属环形成在所述上电极层上，并位于所述上电极层的端部。

可选的，形成所述质量负载层的方法还包括对所述质量负载层进行厚度量测，所述厚度量测的方法包括：以所述压电层作为信号反射层，并根据由所述压电层反射回的反射信号得到其上方的膜层厚度值。