一種聲波諧振器的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001 ] 本發(fā)明涉及MEMS器件制造領(lǐng)域，尤其涉及一種聲波諧振器的制造方法。
【背景技術(shù)】
[0002]無線通訊技術(shù)的快速發(fā)展促進了移動通訊產(chǎn)品高頻化發(fā)展。目前，智能手機等移動終端產(chǎn)品所需射頻濾波器的頻率范圍多處于0.5GHz?1GHz之間，這對射頻濾波器的工作頻率提出了更高的要求。而射頻濾波器的關(guān)鍵在于諧振器的性能。在現(xiàn)有的諧振器中，薄膜體聲波諧振器(FBAR，F(xiàn)ilm Bulk Acoustic Resonator)由于具有高Q值、工作頻率高、功率容量大、體積小、抗干擾性好、易于集成等優(yōu)點，成為3G、4G甚至5G移動通訊的最佳選擇。
[0003]薄膜體聲波諧振器主要由基底、聲反射層、下電極層、壓電層和上電極層組成，根據(jù)聲反射層的不同可以將現(xiàn)有技術(shù)中主流的薄膜體聲波諧振器分為以下三種類型:硅反面刻蝕型(請參考圖1)、空氣隙型(請參考圖2)和固態(tài)裝配型(請參考圖3)。其中，硅反面刻蝕型采用微機電系統(tǒng)(MEMS，Micro-Electro-Mechanical System)技術(shù)從娃基底10反面刻蝕去除大部分基底材料，通過該方法形成的結(jié)構(gòu)的最大缺點在于器件的機械強度差以及器件成品率低?？諝庀缎筒捎肕EMS技術(shù)，通過先填充犧牲層材料最后再去除的方法在基底20形成一個空氣隙25，通過該方法形成的結(jié)構(gòu)雖然器件的機械強度得到了大大提高，但是工藝步驟過于復(fù)雜，而且對犧牲層材料移除的精確度要求極高，工藝難度大。固態(tài)裝配型采用布拉格反射原理，通過制造多層高低阻抗的聲學(xué)層作為布拉格反射層31將聲波限制在壓電振蕩材料內(nèi)，在形成該結(jié)構(gòu)時由于需要制備多層薄膜作為布拉格反射層31，相較于前兩種結(jié)構(gòu)工藝成本最高，而且各層薄膜的材料參數(shù)和薄膜應(yīng)力控制復(fù)雜、難度大。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]為了克服現(xiàn)有技術(shù)中的上述缺陷，本發(fā)明提供了一種聲波諧振器的制造方法，該制造方法包括:
[0005]提供基底；
[0006]在所述基底的表面形成聲反射層或者在所述基底上形成聲反射層，其中，該聲反射層的材料是多孔性材料；
[0007]在所述聲反射層上形成下電極層；
[0008]在所述下電極層上形成壓電層；
[0009]在所述壓電層上形成上電極層。
[0010]根據(jù)本發(fā)明的一個方面，在該制造方法中，在所述基底的表面形成聲反射層包括:利用干法刻蝕或濕法腐蝕的方式對所述基底的表面進行處理，在所述基底的表面生成多孔性材料以形成聲反射層。
[0011]根據(jù)本發(fā)明的另一個方面，在該制造方法中，在所述基底上形成聲反射層包括:利用外延生長的方式在所述基底的表面上生長多孔性材料以形成聲反射層。
[0012]根據(jù)本發(fā)明的又一個方面，在該制造方法中，所述多孔性材料是多孔硅或多孔氧化娃。
[0013]根據(jù)本發(fā)明的又一個方面，在該制造方法中，所述聲反射層的厚度范圍是1nm至1000 μmD
[0014]根據(jù)本發(fā)明的又一個方面，在該制造方法中，所述多孔性材料的孔隙度的范圍是10%至 90%。
[0015]根據(jù)本發(fā)明的又一個方面，在該制造方法中，所述基底的材料包括硅、氧化硅、石英、多孔硅、多孔氧化硅中的一種或其任意組合。
[0016]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明提供的聲波諧振器的制造方法具有以下優(yōu)點:通過對基底的表面進行處理或在基底上外延生長以形成由多孔性材料構(gòu)成的聲反射層，一方面可以保證聲反射層具有良好的聲波反射效果，另一方面可以省去現(xiàn)有技術(shù)中例如硅反面刻蝕、填充犧牲層再移除以及布拉格反射層制備等復(fù)雜度高、操作難度大的步驟，從而在保證聲波諧振器具有良好性能的同時有效地改善了聲波諧振器的制造工藝、簡化了聲波諧振器的結(jié)構(gòu)、降低了聲波諧振器的制造成本以及大大地提高了聲波諧振器的成品率。
【附圖說明】
[0017]通過閱讀參照以下附圖所作的對非限制性實施例所作的詳細(xì)描述，本發(fā)明的其它特征、目的和優(yōu)點將會變得更明顯:
[0018]圖1是現(xiàn)有技術(shù)中硅反面刻蝕型薄膜體聲波諧振器的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0019]圖2是現(xiàn)有技術(shù)中空氣隙型薄膜體聲波諧振器的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0020]圖3是現(xiàn)有技術(shù)中固態(tài)裝配型薄膜體聲波諧振器的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0021]圖4是根據(jù)本發(fā)明的聲波諧振器的制造方法流程圖；
[0022]圖5至圖9是根據(jù)本發(fā)明一個具體實施例按照圖4所示流程制造聲波諧振器的各個階段的剖面示意圖；
[0023]圖10至圖14是根據(jù)本發(fā)明另一個具體實施例按照圖4所示流程制造聲波諧振器的各個階段的剖面示意圖；
[0024]圖15是根據(jù)本發(fā)明一個具體實施例的聲反射層中多孔娃的結(jié)構(gòu)不意圖；
[0025]圖16是根據(jù)本發(fā)明一個具體實施例的聲反射層中多孔硅的掃描電鏡照片。
[0026]附圖中相同或相似的附圖標(biāo)記代表相同或相似的部件。
【具體實施方式】
[0027]為了更好地理解和闡釋本發(fā)明，下面將結(jié)合附圖對本發(fā)明作進一步的詳細(xì)描述。
[0028]本發(fā)明提供了一種聲波諧振器的制造方法，請參考圖4，圖4是根據(jù)本發(fā)明的聲波諧振器的制造方法流程圖。如圖所示，該制造方法包括:
[0029]在步驟SlOl中，提供基底；
[0030]在步驟S102中，在所述基底的表面形成聲反射層或者在所述基底上形成聲反射層，其中，該聲反射層的材料是多孔性材料；
[0031]在步驟S103中，在所述聲反射層上形成下電極層；
[0032]在步驟S104中，在所述下電極層上形成壓電層；
[0033]在步驟S105中，在所述壓電層上形成上電極層。
[0034]下面，將結(jié)合圖5至圖9以及圖10至圖14對上述制造方法進行詳細(xì)地說明。
[0035]具體地，在步驟SlOl中，請參考圖5和圖10，如圖所示，提供基底100。在一個實施例中，基底100的材料可以是硅、氧化硅、石英等。在另一個實施例中，基底100的材料還可以是多孔性材料，例如多孔硅、多孔氧化硅等。由于多孔硅、多孔氧化硅等多孔性材料的成本通常高于硅、氧化硅、石英等非多孔性材料，因此從成本的角度考慮，基底100的材料優(yōu)選是硅、氧化硅、石英等非多孔性材料。本領(lǐng)域技術(shù)人員可以理解的是，基底100的材料并不僅僅限于上述舉例，其他凡是用于形成基底后使得該基底能夠具有支撐作用的材料均包括在本發(fā)明所保護的范圍內(nèi)，為了簡明起見，在此不再一一列舉。典型地，基底100的厚度范圍是50 μ m至2000 μ m。
[0036]在步驟S102中，在基底100的表面形成由多孔性材料構(gòu)成的聲反射層或者在基底100上形成由多孔性材料構(gòu)成的聲反射層。在本實施例中，多孔性材料是多孔硅或多孔氧化硅。本領(lǐng)域技術(shù)人員可以理解的是，多孔性材料并不僅僅限于上述多孔硅和多孔氧化硅，其他凡是可以起到良好聲波反射效果的多孔性材料均包括在本發(fā)明所保護的范圍內(nèi)。多孔性材料的孔隙度的范圍優(yōu)選在10%至90%之間，其中，多孔性材料的孔隙度的具體取值需要根據(jù)聲波諧振器的實際設(shè)計需求來確定。聲反射層110的厚度范圍優(yōu)選是1nm至1000 μ m。下面對如何形成聲反射層進行詳細(xì)說明。
[0037]請參考圖6，在基底100的表面形成由多孔性材料構(gòu)成的聲反射層110包括:利用干法刻蝕或濕法腐蝕的方式對基底100的表面進行處理，在基底100的表面生成多孔性材料以形成聲反射層110。針對于基底100的材料是硅、氧化硅、石英等非多孔性材料的情況，可以采用干法刻蝕或者濕法腐蝕的方式對基底100的一個表面的部分區(qū)域或者全部區(qū)域進行處理，基底100表面的材料在干法刻蝕或濕法腐蝕的作用下形成多孔性材料，其中，由該多孔性材料所構(gòu)成的區(qū)域則為聲反射層110。舉例說明，基底100的材料是硅，那么對硅表面進行干法刻蝕或濕法腐蝕后在基底100的表面形成一層