[发明专利]一种氮化铝兰姆波谐振器的制作方法

说明书

本申请提供一种氮化铝兰姆波谐振器的制作方法，包括如下步骤：S1刻蚀产生释放腔再热氧生长钝化层，S2淀积多晶硅牺牲层至充满释放腔，S3刻蚀移除释放腔外周部牺牲层再化学机械抛光工艺使硅片上表面，于所述平坦化后的上表面制作谐振振子的步骤。申请人通过热氧提供最低界面陷阱密度、最高品质因数的氧化层形成良好台阶覆盖的共性台阶覆盖层；还提供用多晶硅反刻法，淀积多晶硅牺牲层，刻蚀去除释放腔外的多晶硅，再化学机械抛光平坦化硅片的上表面；以更好地无损快速平坦化，意料之外得到很好平坦化效果，显著改善生长质量及台阶处覆盖性。及基于此提供高品质因数的氮化铝兰姆波谐振器。

技术领域

本发明涉及微机电系统谐振器技术领域，尤其涉及一种可片上多频段集成的兰姆波谐振器的制作方法及基于其的氮化铝兰姆波谐振器。

背景技术

微机电系统(MEMS)谐振器在射频无线通信中的广泛应用引起了广泛关注。表面声波谐振器(SAW)和薄膜体声波谐振器(FBAR)一直主导着射频前端部件的市场。表面声波谐振器可以在芯片上实现多频集成，但难以实现高品质因数(Q)。薄膜体声波谐振器具有高频、高品质因数的优点，但在单片上难以实现多频段集成。

而氮化铝兰姆波谐振器兼具表面声波谐振器和薄膜体声波谐振器的优点，不仅尺寸小、功耗低，还能够与CMOS工艺良好的兼容。但目前的制作工艺下氮化铝兰姆波谐振器良品率不高，距实现高良品率，高器件性能氮化铝兰姆波谐振器在工艺上还存在一些难以克服的技术问题。

发明内容

本申请提供一种氮化铝兰姆波谐振器制作方法，以解决现有技术问题中的一个或者多个。

本申请提供一种氮化铝兰姆波谐振器制作方法，包括如下步骤：

S1、刻蚀硅片上表面产生中部内凹的释放腔，采用热氧方法在具有释放腔的硅片上表面生长二氧化硅薄膜作为钝化层；

S2、使用低压化学气相沉积(LPCVD)方法于硅片的上表面淀积材料为多晶硅的牺牲层至充满具有钝化层的释放腔，

S3、再刻蚀方法移除释放腔外周部的牺牲层至露出钝化层，再使用化学机械抛光(CMP)方法平坦化硅片的上表面；及于上述平坦化后的上表面制作谐振振子的步骤。

发明人通过大量的实验研究，认为氮化铝兰姆波谐振器的良品率不高，一个重要原因在实现谐振器的释放悬空时，使用气相腐蚀谐振振子底部单晶硅衬底时，谐振振子下方单晶硅被腐蚀去除，各向同性刻蚀是否会导致谐振振子外周单晶硅出现大范围腐蚀，导致声波能量泄露至非有效区域，影响谐振器的品质因数(Q)，并可能导致谐振器的谐振振子脱落，现有工艺难以避免释放腔腔体体凹陷或过抛现象。

为避免释放工艺造成释放腔的横向钻蚀(undercut)，有人提出使用低压化学气相沉积(LPCVD)在硅片上沉积一层二氧化硅作为释放保护层，再填充多晶硅作为牺牲层，但由于(LPCVD)工艺沉积的二氧化硅致密度和质量均有限，对防止横向钻蚀的作用难以达到兰姆波谐振器的要求。

发明人通过大量的实验研究，还发现，钼(Mo)金属作为底电极材料是氮化铝兰姆波谐振器的理想选择，但氮化铝兰姆波谐振器的良品率不高的另一个重要原因是现有工艺生长的钼(Mo)金属底电极结构不良，在器件释放前，牺牲层上表面形貌对其上表面生长的薄膜的成膜质量具有重要影响；牺牲层上表面形貌是造成氮化铝薄膜覆盖性差、生长质量较差以及台阶处应力大等缺陷的重要原因。

有鉴于此，申请人创造性地通过热氧方法提供最低界面陷阱密度、最高质量的氧化层，避免横向钻蚀，形成良好台阶覆盖的共性台阶覆盖层，工艺也利于大规模生产。