[发明专利]优化FBAR空腔平坦化缺陷的方法及空腔型FBAR和应用

说明书

本发明公开了一种优化FBAR空腔平坦化工艺缺陷的方法，包括：基底表面具有空腔，在所述空腔内沉积牺牲层；平坦化牺牲层以使得所述牺牲层表面碟形坑为正值得到平坦化器件；将平坦化器件加热至1000℃‑1200℃退火30min‑60min得到热处理器件；在热处理器件表面溅射一层TaN，利用化学机械抛光法抛光TaN层至基底表面得到第二平坦化器件；在所述第二平坦化器件表面沉积压电振荡堆和金属pad层，去除牺牲层得到空腔型FBAR。该方法能够使得FBAR谐振器具有较为电极稳定的结构，较高Q值。本发明还公开了采用该方法制备的FBAR谐振器，以及该FBAR谐振器在制备圆晶片上的应用。

技术领域

本发明属于半导体制作技术领域，具体涉及一种优化FBAR空腔平坦化工艺缺陷的方法及空腔型FBAR和应用。

背景技术

伴随着5G移动通讯技术的快速发展，特别是手机端和各种收发设备数量的快速增加，高频段谐振器和滤波器的市场需求越来越大。传统的微波陶瓷谐振器和声表面波谐振器虽然技术相对成熟，商业化较早，在比如低谐振频率滤波器、传感器等领域应用广泛，但原理上已经限制了其在高频领域的应用。另外其功耗等性能也远不能满足现在逐渐微型化，超高集成的终端设备需求。薄膜体声波谐振器(FBAR)与陶瓷和声表面波谐振器相比具有体积小、谐振频率高、功率损耗低、品质因子(Q)高、功率容量大等优点，因此在相关领域尤其是高频通讯滤波器收发功能方面有着广阔的应用和发展前景，成为工业界和学术界的研究热门。

现在主流的FBAR结构主要有三种：背刻蚀型、空气隙型和固态装配型。从性能角度上讲前两种以空气作为声阻抗材料的结构获得的Q值最好。从工艺稳定性，复杂性和成品率以及成本的角度，背刻蚀由于大量移除衬底而使器件牢固度下降；固态装配需制备多层膜，工艺繁琐复杂，成本较高。因此从性能和工艺角度出发，空气隙型结构得到业界普遍认可，也是商业化应用较常见的结构。

实际的空腔型FBAR的制造工艺中会涉及：1、空腔的制造；2、牺牲层的填充；3、牺牲层磨平；4、表面制造电极和后续工艺；5、牺牲层的释放。前三部的表面平整性控制会决定后面器件性能的好坏。而实际的化学机械抛光(CMP)工艺会因为空腔内部和硅衬底去除率的差异产生如图1b所示的碟形坑(Dishing)截面，和因为边缘化学腐蚀而产生的犬牙缺陷(Fang defect)，截面如图1a，和如图1c所示，为腐蚀坑缺陷(Erosion)。碟形坑(Dishing)的大小可以通过调节研磨液(slurry)的PH和磨料浓度或优化化学修正(buff)时间来控制。Fang defect则相对来说在业界普遍较难解决。Fang defect会导致空腔边缘处有台阶，如图2所示，显微镜下，器件平面图的黑边为的Fang defect。

因此亟需研发一种工艺，在FBAR的制造过程中减少Fang defect和Dishing，防止上述缺陷影响下电极成膜的平整性而损失器件Q值，甚至在牺牲层释放后因为电极结构的不稳定而塌陷。

发明内容

本发明提供了一种优化FBAR空腔平坦化工艺缺陷的方法，该方法能够使得FBAR谐振器具有较少的Fang defect和Dishing缺陷，达到电极结构稳定，较高Q值的目的。

一种优化FBAR空腔平坦化工艺缺陷的方法，包括：

提供基底，所述基底内具有空腔，在所述空腔内沉积牺牲层；

利用化学机械抛光法，平坦化牺牲层使得所述牺牲层表面碟形坑值为正值以得到第一平坦化器件；

将第一平坦化器件进行热处理得到热处理器件，所述热处理工艺为：加热至1000℃-1200℃退火30min-60min；

在热处理器件表面溅射一层惰性合金层，利用化学机械抛光法抛光惰性合金层至基底表面得到第二平坦化器件；在所述第二平坦化器件表面沉积压电振荡堆和金属pad层，然后去除牺牲层得到空腔型FBAR。