[发明专利]一种射频声表面波滤波器芯片及制作工艺

说明书

本发明涉及滤波器芯片技术领域，尤其是一种射频声表面波滤波器芯片，包括由压电单晶箔和衬底构成的复合基片、在压电单晶箔表面制作的射频声表面波滤波器金属图形结构，射频声表面波滤波器金属图形结构由周期电极部分、内部连接电极和输入输出电极组成，复合基片上至少设置有一个背坑，背坑的位置对应于射频声表面波滤波器金属图形结构中的一个周期电极部分，压电单晶箔对应于背坑处的厚度为器件有源区压电层厚度设计值，背坑内设置有与压电单晶箔相连的多层介质膜，射频声表面波滤波器金属图形结构表面覆盖有多层介质层，本发明的产品成品率和器件可靠性高，通过在线选择刻蚀背坑内压电单晶箔，提升产品优品率。

技术领域

本发明涉及表面波滤波器芯片技术领域，具体领域为一种射频声表面波滤波器芯片及制作工艺。

背景技术

由于移动通信的快速发展，构成声表面波波导的单晶箔技术平台成为现今实现更高性能射频声表面波滤波器的工艺基础。近年来，由于晶片减薄技术的推进，大尺寸超薄铌酸锂、钽酸锂和石英等超薄压电晶片已批量用于高频声表面波器件、光波导器件和光通信器件等。LN/LT和石英等压电单晶超薄片性能，要比上述溅射工艺生长的AlN/ZnO压电薄膜优秀：

1.保留单晶完整性；

2.晶体各向异性能充分利用；

3.单晶超薄片技术难度不高。

以下，专用“单晶箔(crystal foil，CF)”一词，特指由单晶棒加工形成的超薄片状单晶，其厚度小于数十微米。为实际应用，单晶箔都要与衬底键合成复合基片。

目前，单晶箔可批量成型技术主要有两种：晶体离子切片(crystal ion slicing，CIS)方法和精密机械减薄方法，都已开始应用于器件制作。

离子切片法，其原理是利用高能离子垂直注入铌酸锂、钽酸锂等单晶厚基片，使在单晶厚基片内离表面一定深度处形成一个注入离子高浓度层，这层离子高浓度层的某种物化特性与未注入处或浓度较低处的物化特性有较明显不同(又称内埋变性层)。在前期工艺完成后，采用一种应力对此厚晶片处理，使厚晶片在内埋变性层处断裂，获得超薄晶片(单晶箔)。箔的厚度由注入所得离子高浓度层深度决定，它与注入离子种类、注入剂量、退火等工艺参数等有关。

离子切片法的制作工序如图1，首先采用大剂量离子注入机，对较厚的单晶片正面注入离子，使在厚晶片表面下方一定距离处形成一个内埋变性层。将衬底抛光表面与较厚单晶片面对面键合，形成复合基片。在前期工艺完成后，采用一种应力对此复合基片处理，使复合基片在内埋变性层处断裂，获得附着在衬底上的单晶箔。

离子切片法的特点是：易于制作数十纳米到数微米厚度的超薄单晶箔，但离子注入对晶体结构完整性损伤大，箔的单晶特性会受明显影响。

精密机械减薄法，是传统技术的改进，图2示意了其主要工艺过程：首先制作原始单晶片与衬底的复合基片，然后将原始单晶片面向下，减薄抛光直到单晶片厚度满足设计要求为止。其关键技术是衬底、原始压电单晶片和键合层以及加工设备的大尺寸均匀性。由于机械研磨和抛光设备与技术的进步，目前制作十微米以下厚度的大尺寸超薄单晶箔问题不大，其特点正好与离子切片法相反：难于制作数微米以下厚度的单晶箔，但不会对箔的单晶特性造成损伤。

压电单晶箔，加上表面金属电极和底部反射层，形成了声波导结构，导致声表面波器件性能明显改善，但压电晶体有源区的设计更需严格精确，单晶箔厚度与波模式和表面金属电极等都有严格函数关系，且随器件工作频率提升，其厚度变薄，加大了压电单晶箔应用难度。

前述单晶箔制作方法，有三点不足：

首先，不同方法能获得的单晶箔厚度范围不同：离子切片法适用于数微米以下单晶箔，且离子损伤难以消除，而精密机械减薄法适用于sh十微米以上较厚单晶箔；

其次，单晶箔制作完成后，无法调整其厚度，不能保证产品优品率；