[发明专利]一种空气隙型单晶压电薄膜体声波谐振器及其制备方法

说明书

本发明提供一种空气隙型单晶压电薄膜体声波谐振器及其制备方法，所述制备方法至少包括：1)在第一衬底上生长压电薄膜；2)形成第一电极，并图形化第一电极和压电薄膜；3)旋涂第一聚合物层；4)利用光刻工艺图形化所述第一聚合物层，形成第一开口；5)提供第二衬底，其具有第二聚合物层；6)将第一聚合物层和第二聚合物层键合固定，去除第一衬底，所述第一开口形成空腔结构；7)形成介质层，图形化所述介质层形成暴露所述压电薄膜的第二开口；8)形成第二电极，并制作电极引出结构。本发明利用旋涂和光刻技术形成图形化的第一聚合物层，避免了生长沉积、抛光及刻蚀等复杂工艺的引入，工艺简单，成本更低。

技术领域

本发明属于薄膜体声波谐振器技术领域，特别是涉及一种空气隙型单晶压电薄膜体声波谐振器及其制备方法。

背景技术

随着无线通信技术的不断发展，移动设备要求具备更高的传输速率和更小的体积，其所包含的射频前端器件也正向着微型化、高频化以及集成化的趋势发展。薄膜体声波谐振器(Film Bulk Acoustic Resonator，FBAR)的工作原理基于压电材料的压电特性。当交变电压施加于压电薄膜两端的电极时，压电效应将使压电薄膜产生机械振动，进而产生体声波。通过体声波在设计空间内反射产生震荡，从而使谐振器正常工作。采用薄膜体声波谐振器作为主要组成单元的FBAR滤波器具有体积小、频率高、性能好且可与CMOS工艺集成等特点，被认为是满足无线通信技术发展需求的首选器件。薄膜体声波谐振器主要由空腔、底电极、压电薄膜和顶电极构成。其中，压电材料的选择和器件工艺是影响其性能的两大重要因素。

现有技术中，制备薄膜体声波谐振器的方法大致包括：先在一衬底上制作压电薄膜和电极层，图形化电极层后，形成覆盖电极层的键合层，该键合层一般为SiO₂等材料，再刻蚀键合层形成开口，最后将带有开口的结构转移至另一衬底，去除前一衬底并制作另一电极及电极引出结构。

在以上制备方法中，形成键合层SiO₂的工艺涉及沉积和表面抛光平坦化的步骤，在键合中形成开口的步骤则包括光刻和刻蚀工艺，整体工艺复杂，制备时间长，工艺成本较高。

因此，提供一种新的空气隙型单晶压电薄膜体声波谐振器及其制备方法是本领域技术人员需要解决的课题。

发明内容

鉴于以上所述现有技术的缺点，本发明的目的在于提供一种空气隙型单晶压电薄膜体声波谐振器及其制备方法，用于解决现有技术中制作工艺复杂、成本高的问题。

为实现上述目的及其他相关目的，本发明提供一种空气隙型单晶压电薄膜体声波谐振器的制备方法，所述制备方法至少包括：

1)提供第一衬底，在所述第一衬底上生长压电薄膜；

2)在所述压电薄膜表面形成第一电极，并图形化所述第一电极和所述压电薄膜；

3)旋涂第一聚合物层，所述聚合物层覆盖所述第一电极和所述压电薄膜；

4)利用光刻工艺图形化所述第一聚合物层，以在所述第一聚合物层中形成暴露所述第一电极的第一开口；

5)提供第二衬底，所述第二衬底表面具有第二聚合物层；

6)将所述第一聚合物层和所述第二聚合物层键合固定，并去除所述第一衬底，所述第一开口形成空腔结构；

7)在所述压电薄膜远离所述第一电极的表面形成介质层，图形化所述介质层形成暴露所述压电薄膜的第二开口，所述第二开口在竖直方向的投影落入空腔结构内；

8)在所述第二开口和所述介质层表面形成第二电极，并制作所述第一电极和所述第二电极的电极引出结构。

优选地，所述第一聚合物层的材料包括PI、BCB、PBO中的一种，所述第一聚合物层的厚度介于0.5um～10um之间。