技术领域
[0001] 本
发明实施例涉及谐振器技术领域，尤其涉及一种
体声波谐振器的制备方法。
背景技术
[0002] 目前市场上体声波
滤波器的压电
薄膜主要采用由
真空溅射方法制备的氮化
铝薄膜材料。但是氮化铝材料的机电耦合系数和Q值较低，不能满足5G
带通滤波器高
频率、大带宽、低损耗的要求，相关的材料及技术问题仍亟需解决。理论研究表明，铌酸锂薄膜的机电耦合系数较高。例如，X切向铌酸锂薄膜的耦合系数最高可达45％，远高于氮化铝薄膜的8％。相应地，由铌酸锂薄膜制备的滤波器相对带宽超过20％，是基于氮化铝薄膜滤波器相对带的6倍。
[0003] 但基于铌酸锂薄膜的体声波谐振器的工艺制程一直具有较大困难，一方面由于金属与Si或SiO2
支撑层之间存在键合困难的问题；另一方面在
刻蚀形成底部空腔的过程中，往往会存在刻蚀不足以及刻蚀过度等问题，往往会损坏谐振器，降低谐振器的性能，且刻蚀步骤会增加工艺成本；或者先在空腔中形成牺牲层，再在牺牲层上形成底部
电极，样品完成键合后通
过热分解或者打释放孔后使用刻蚀剂的方法去除牺牲层形成空腔，这种方法也会增加工艺步骤和工艺成本，且难以保证底部电极与压电层形成良好
接触，并且容易损坏谐振器，降低谐振器的性能的可能性增大。
发明内容
[0004] 本发明实施例提供了一种体声波谐振器的制备方法，克服了常规工艺中金属与支撑衬底键合困难以及常规工艺中在形成底部空腔过程中对谐振器结构产生不良影响的问题，降低工艺容错度，减少工艺步骤和工艺成本，保证器件工作特性。
[0005] 第一方面，本发明实施例提供了一种体声波谐振器的制备方法，该方法包括：
[0006] 提供压电衬底，在所述压电衬底上进行
离子注入形成具有
缺陷层连接的第一衬底和第二衬底；
[0007] 在所述第一衬底上形成金属电极，并图形化所述金属
电极形成底部电极；将具有所述底部电极的所述压电衬底一表面键合到带有预置空腔的支撑衬底上，所述底部电极均位于所述空腔内；
[0008] 剥离所述压电衬底的所述第二衬底；
[0009] 减薄所述第一衬底至所需厚度；
[0010] 于远离所述底部电极的第一衬底一面上形成顶部电极。
[0011] 可选的，所述在所述压电衬底上进行离子注入形成具有缺陷层连接的第一衬底和第二衬底包括：
[0012] 向所述压电衬底进行He+离子注入；以在所述压电衬底内形成缺陷；所述缺陷靠近于注入面。
[0013] 可选的，所述压电衬底选材为铌酸锂或钽酸锂。
[0014] 可选的，所述图形化所述金属电极形成底部电极，包括：
[0015] 刻蚀多余部分的所述金属电极进行图形化形成平板电极；或者，[0016] 刻蚀多余部分的所述金属电极进行图形化形成叉指电极。
[0017] 可选的，所述底部电极选材为Al、Mo、Au、Ag、Ni、Pt或Cu。
[0018] 可选的，所述支撑衬底选材为Si或者在所述支撑衬底表面还具有一层SiO2薄膜。
[0019] 可选的，所述剥离所述压电衬底的所述第二衬底，包括：
[0020] 将键合后的样品进行
热处理；以使所述缺陷层自动断裂；
[0021] 脱落所述压电衬底的所述第二衬底。
[0022] 可选的，所述减薄所述第一衬底至所需厚度包括：
[0023] 通过化学机械
研磨的方式减薄和
抛光所述第一衬底上远离所述底部电极的一面，其中，减薄后的所述第一衬底的厚度范围为400nm～2000nm。
[0024] 可选的，所述于远离所述底部电极的第一衬底一面上形成顶部电极包括：
[0025] 通过沉积和刻蚀的方法于远离所述底部电极的所述压电衬底一面上形成顶部电极；所述顶部电极为叉指电极并与所述底部电极对准。
[0026] 可选的，所述顶部电极选材为Al、Mo、Au、Ag、Ni、Pt或Cu。
[0027] 本发明实施例提供了一种体声波谐振器的制备方法，该方法包括：提供压电衬底，在所述压电衬底上进行离子注入形成具有缺陷层连接的第一衬底和第二衬底；在所述第一衬底上形成金属电极，并图形化所述金属电极形成底部电极；将具有所述底部电极的所述压电衬底一表面键合到带有预置空腔的支撑衬底上，所述底部电极均位于所述空腔内；剥离所述压电衬底的所述第二衬底；减薄所述第一衬底至所需厚度；于远离所述底部电极的第一衬底一面上形成顶部电极。先在压电衬底上形成底部电极，再和具有预置空腔的支撑衬底键合，克服了常规工艺中在形成底部空腔过程中对谐振器结构产生不良影响的问题，底电极图形化有利于铌酸锂与支撑层的键合，克服了常规工艺中金属与支撑衬底键合困难，降低工艺容错度，减少工艺步骤和工艺成本，保证器件工作特性。
附图说明
[0028] 图1是本发明实施例提供的一种体声波谐振器的制备方法
流程图；
[0029] 图2A-2F是本发明实施例提供的一种体声波谐振器的制备方法中各步骤结构剖面图。
具体实施方式
[0030] 下面结合附图和实施例对本发明作进一步的详细说明。可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释本发明，而非对本发明的限定。另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与本发明相关的部分而非全部结构。
[0031] 本发明实施例提供了一种体声波谐振器的制备方法，参考图1，图1是本发明实施例提供的一种体声波谐振器的制备方法流程图，结合图2A-2F，图2A-2F是本发明实施例提供的一种体声波谐振器的制备方法中各步骤结构剖面图，本发明实施例提供的体声波谐振器的制备方法包括：
[0032] S10、提供压电衬底，在压电衬底上进行离子注入形成具有缺陷层连接的第一衬底和第二衬底。
[0033] 具体的，参考图2A，在压电衬底1表面一定深度内通过注入离子的方式形成一层缺陷层2，缺陷层2将压电衬底1分成两部分，分别为第一衬底11和第二衬底12。
[0034] 可选的，在压电衬底1上进行离子注入形成具有缺陷层2连接的第一衬底11和第二衬底12包括：
[0035] 向压电衬底1进行He+离子注入；以在压电衬底1内形成缺陷；缺陷靠近于注入面。
[0036] 具体的，向压电衬底1注入的离子为He+离子，He+离子对压电衬底1的损伤比较小，+只在靠近注入面形成一层缺陷，本实施例在第一衬底11表面注入He离子，形成缺陷层2，缺陷层2连接第一衬底11和第二衬底12，第一衬底11厚度小于第二衬底12厚度。
[0037] 可选的，压电衬底1选材为铌酸锂或钽酸锂。
[0038] 具体的，铌酸锂或钽酸锂的机电耦合系数高，具有机械性能稳定、耐高温、抗
腐蚀、易加工和成本低等优点。
[0039] S20、在第一衬底上形成金属电极，并图形化金属电极形成底部电极；将具有底部电极的压电衬底一表面键合到带有预置空腔的支撑衬底上，底部电极均位于空腔内。
[0040] 具体的，参考图2B，在第一衬底11上形成一层金属电极13，参考图2C，图形化金属电极形成底部电极3，去除无效区域的金属，形成具有底部电极3的压电衬底1，参考图2D，再将具有底部电极3的压电衬底1一表面键合到带有预置空腔5的支撑衬底4上，使支撑衬底4直接与去除无效区域的金属后的压电衬底1接触键合，键合后，底部电极3均位于预置空腔5内；去除无效区域的金属，露出第一衬底11，第一衬底11选材为铌酸锂或钽酸锂，支撑衬底4选材为Si或者在所述支撑衬底表面还具有一层SiO2薄膜，Si或者SiO2与铌酸锂或钽酸锂之间容易键合，与金属之间不易键合，使支撑衬底4与第一衬底11接触键合，克服了常规工艺中金属与支撑衬底键合困难的问题；常规工艺中在形成底部空腔包括两种方法，一种通过刻蚀的方法形成底部空腔，该方法往往会存在刻蚀不足以及刻蚀过度等问题，往往会损坏谐振器降低谐振器的性能；另一种先在空腔中形成牺牲层，再在牺牲层上形成底部电极，样品完成键合后通过
热分解或者打释放孔后使用刻蚀剂的方法去除牺牲层形成空腔，这种方法也会增加工艺步骤和工艺成本，损坏谐振器降低谐振器的性能。本实施例中通过支撑衬底4提前预置空腔，克服了常规工艺中在形成底部空腔过程中对谐振器结构产生不良影响的问题。
[0041] 可选的，图形化金属电极13形成底部电极3，包括：
[0042] 刻蚀多余部分的金属电极13进行图形化形成平板电极；或者，
[0043] 刻蚀多余部分的金属电极13进行图形化形成叉指电极。
[0044] 具体的，去除无效区域的金属，将剩余有效区域的金属图形化形成平板电极或者叉指电极，示例性地，参考图2C，底部电极3为叉指图形。叉指电极是指如指状或梳状的周期性图案的电极，机电耦合系数提高，以致体声波谐振器的带宽增加。
[0045] 可选的，底部电极3选材为Al、Mo、Au、Ag、Ni、Pt或Cu。
[0046] 可选的，支撑衬底4选材为Si或者在支撑衬底表面还具有一层SiO2薄膜。
[0047] S30、剥离压电衬底的第二衬底。
[0048] 具体的，参考图2E，剥离压电衬底1的第二衬底12剩下占空间较小的第一衬底11，以使原来的压电衬底1变薄，便于形成压电衬底薄膜。
[0049] 可选的，剥离所述压电衬底1的第二衬底12，包括：
[0050] 将键合后的样品进行热处理；以使缺陷层2自动断裂；
[0051] 脱落压电衬底1的第二衬底12。
[0052] 具体的，将键合后的样品进行热处理，热处理后，缺陷层2自动裂开，第二衬底12从整体的压电衬底1中脱落，只剩下键合在支撑衬底4上的第一衬底11。
[0053] S40、减薄第一衬底至所需厚度。
[0054] 具体的，从第一衬底11远离底部压电3的一面减薄第一衬底11至需要的厚度。
[0055] 可选的，减薄第一衬底11至所需厚度包括：
[0056] 通过化学机械研磨的方式减薄和抛光第一衬底11上远离底部电极3的一面，其中，减薄后的第一衬底11的厚度范围为400nm～2000nm。
[0057] 具体的，化学机械研磨的方式，其原理是化学腐蚀作用和机械去除作用相结合的加工技术，是目前
机械加工中唯一可以实现表面全局平坦化的技术；可以在保证材料去除效率的同时，获得较完美的表面，平整度可以实现
纳米级到
原子级的表面粗糙度；通过化学机械研磨的方式减薄和抛光第一衬底11上远离底部电极3的一面至范围为400nm～2000nm，即为所需厚度。
[0058] S50、于远离底部电极的第一衬底一面上形成顶部电极。
[0059] 可选的，参考图2F，于远离所述底部电极3的第一衬底11一面上形成顶部电极6包括：
[0060] 通过沉积和刻蚀的方法于远离底部电极3的第一衬底11一面上形成顶部电极6；顶部电极为叉指电极并与底部电极对准。
[0061] 具体的，顶部电极6图形化后为叉指电极，并且与底部的叉指电极对准，以使体声波谐振器可以激发出不同的模态示例性地，参考图2F，顶部电极6图形化后为叉指电极，并与底部电极3为叉指电极时对准。
[0062] 可选的，顶部电极6选材为Al、Mo、Au、Ag、Ni、Pt或Cu。
[0063] 本发明实施例提供了一种体声波谐振器的制备方法，该方法包括：提供压电衬底，在压电衬底上进行离子注入形成具有缺陷层连接的第一衬底和第二衬底；在第一衬底上形成金属电极，并图形化金属电极形成底部电极；将具有底部电极的压电衬底一表面键合到带有预置空腔的支撑衬底上，底部电极均位于空腔内；剥离压电衬底的第二衬底；减薄第一衬底至所需厚度；于远离底部电极的第一衬底一面上形成顶部电极。先在压电衬底上形成底部电极，再和具有预置空腔的支撑衬底键合，克服了常规工艺中在形成底部空腔过程中对谐振器结构产生不良影响的问题，常规工艺中在形成底部空腔包括两种方法，一种通过刻蚀的方法形成底部空腔，该方法往往会存在刻蚀不足以及刻蚀过度等问题，往往会损坏谐振器降低谐振器的性能；另一种先在空腔中形成牺牲层，再在牺牲层上形成底部电极，样品完成键合后通过热分解或者打释放孔后使用刻蚀剂的方法去除牺牲层形成空腔，这种方法也会增加工艺步骤和工艺成本，损坏谐振器降低谐振器的性能，本发明实施例中不需要再刻蚀支撑衬底形成预置空腔，也不需要通过填充牺牲层再分解牺牲层的方法形成预置空腔，减少工艺步骤和工艺成本，降低工艺容错度；底电极图形化有利于铌酸锂与支撑层的键合，克服了常规工艺中金属与支撑衬底键合困难，Si或者SiO2与铌酸锂或钽酸锂之间容易键合，与金属之间不易键合，使支撑衬底与第一衬底接触键合，因此克服了常规工艺中金属与支撑衬底键合困难的问题，降低工艺容错度，减少工艺步骤和工艺成本，保证器件工作特性。
[0064] 注意，上述仅为本发明的较佳实施例及所运用技术原理。本领域技术人员会理解，本发明不限于这里所述的特定实施例，对本领域技术人员来说能够进行各种明显的变化、重新调整和替代而不会脱离本发明的保护范围。因此，虽然通过以上实施例对本发明进行了较为详细的说明，但是本发明不仅仅限于以上实施例，在不脱离本发明构思的情况下，还可以包括更多其他等效实施例，而本发明的范围由所附的
权利要求范围决定。
