CN106877836B - 一种薄膜体声波谐振器及其制造方法和电子装置 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种薄膜体声波谐振器及其制造方法和电子装置，涉及谐振器领域。包括：下部介电层，所述下部介电层至少包括一第一空腔结构；上部介电层，所述上部介电层至少包括一第二空腔结构；声波谐振复合薄膜，设置于所述第一空腔结构和第二空腔结构之间，连续地隔离所述第一空腔结构和所述第二空腔。本发明的薄膜体声波谐振器包括连续的声波谐振复合薄膜，其不具有任何孔，该声波谐振复合薄膜完全地隔离一对上空腔和下空腔，因此，本发明的薄膜体声波谐振器具有更高的谐振性能。
Description
技术领域
本发明涉及谐振器领域，具体而言涉及一种薄膜体声波谐振器及其制造方法和电子装置。
背景技术
薄膜体声波谐振器(Film Bulk Acoustic Resonator，简称FBAR)是一种新颖的基于压电效应的射频MEMS器件，因其具有谐振频率、功率和质量灵敏度高，尺寸小以及与CMOS工艺兼容等特点，在无线通信领域得到广泛应用。
现有的薄膜体声波谐振器的制备工艺是典型的表面微机械加工工艺，如图1所示，在基底100中形成牺牲材料层101，在牺牲材料层101上依次形成的下电极层102、谐振多层复合膜103以及上电极层104，谐振多层复合膜103包括压电薄膜、粘结层和介电层；接着，形成贯穿上电极层104，谐振多层复合膜103以及下电极层102的释放孔105，以暴露牺牲材料层101；之后采用湿法刻蚀去除牺牲材料层101，以释放结构，形成位于下电极层102之下的空腔。而释放孔105的存在使得上电极层104，谐振多层复合膜103以及下电极层102不连续。
因此，有必要提出一种新的薄膜体声波谐振器结构，以改善薄膜体声波谐振器的性能。
发明内容
在发明内容部分中引入了一系列简化形式的概念，这将在具体实施方式部分中进一步详细说明。本发明的发明内容部分并不意味着要试图限定出所要求保护的技术方案的关键特征和必要技术特征，更不意味着试图确定所要求保护的技术方案的保护范围。
针对现有技术的不足，本发明实施例一提供一种薄膜体声波谐振器，包括：
下部介电层，所述下部介电层至少包括一第一空腔结构；
上部介电层，所述上部介电层至少包括一第二空腔结构；
声波谐振复合薄膜，设置于所述第一空腔结构和第二空腔结构之间，连续地隔离所述第一空腔结构和所述第二空腔。
进一步，所述声波谐振复合薄膜包括压电薄膜。
进一步，所述声波谐振复合薄膜还包括第一隔离薄膜层和底部导电薄膜，其中，所述第一隔离薄膜层位于所述底部导电薄膜和所述压电薄膜之间。
进一步，所述底部导电薄膜为半导体材料。
进一步，所述底部导电薄膜为单晶硅薄膜。
进一步，所述底部导电薄膜为金属材料。
进一步，所述第一隔离薄膜层的材料包括硅氧化物或硅氮化物。
进一步，所述声波谐振复合薄膜还包括顶部导电薄膜，所述压电薄膜位于所述顶部导电薄膜和所述底部导电薄膜之间。
进一步，所述顶部导电薄膜为半导体材料。
进一步，所述顶部导电薄膜为单晶硅薄膜。
进一步，所述顶部导电薄膜为金属材料。
进一步，所述声波谐振复合薄膜还包括第二隔离薄膜层，其中，所述第二隔离薄膜层位于所述顶部导电薄膜和所述压电薄膜之间。
进一步，还包括分别与所述顶部导电薄膜和所述底部导电薄膜电连接的接触孔，以及与接触孔电连接的互连金属层。
进一步，所述下部介电层包括第一介电层和第二介电层，所述第一空腔结构形成于所述第二介电层中，在所述第一介电层中形成有释放孔，以及填充所述释放孔的密封材料。
进一步，所述第二空腔和所述第一空腔相对，部分所述声波谐振复合薄膜紧贴所述下部介电层和所述上部介电层，密封所述第一空腔结构和所述第二空腔结构。
进一步，所述下部介电层和所述上部介电层的材料包括硅氧化物或硅氮化物。
本发明实施例二提供一种薄膜体声波谐振器的制造方法，包括：
提供第一介电层；
形成位于所述第一介电层上的第二介电层以及位于所述第二介电层中的图案化的第一牺牲材料层；
沉积形成声波谐振复合薄膜覆盖所述第一牺牲材料层以及部分所述第二介电层；
在所述声波谐振复合薄膜的表面上形成图案化的第二牺牲材料层；
沉积第三介电层覆盖所述第二牺牲材料层以及所述声波谐振复合薄膜；
刻蚀形成贯穿所述第三介电层直到所述第二牺牲材料层中的至少一第一释放孔；
通过所述第一释放孔移除所述第二牺牲材料层，以形成第二空腔结构，并采用密封材料密封所述第一释放孔；
暴露所述第一介电层与所述第一牺牲材料层相反的表面；
刻蚀形成贯穿所述第一介电层直到所述第一牺牲材料层中的至少一第二释放孔；
通过所述第二释放孔移除所述第一牺牲材料层，以形成第一空腔结构，并采用密封材料密封所述第二释放孔。
进一步，形成所述图案化的第一牺牲材料层和所述第二介电层的步骤包括：
在所述第一介电层上形成图案化的第一牺牲材料层；
沉积第二介电层覆盖所述第一介电层和所述第一牺牲材料层；
去除所述第一牺牲材料层上的所述第二介电层，以暴露所述第一牺牲材料层的表面。
进一步，所述声波谐振复合薄膜包括压电薄膜。
进一步，所述声波谐振复合薄膜还包括第一隔离薄膜层和底部导电薄膜，其中，所述第一隔离薄膜层位于所述底部导电薄膜和所述压电薄膜之间。
进一步，所述声波谐振复合薄膜还包括顶部导电薄膜，所述压电薄膜位于所述顶部导电薄膜和所述底部导电薄膜之间。
进一步，所述声波谐振复合薄膜还包括第二隔离薄膜层，其中，所述第二隔离薄膜层位于所述顶部导电薄膜和所述压电薄膜之间。
进一步，所述底部导电薄膜和所述顶部导电薄膜为半导体材料或金属材料。
进一步，所述半导体材料为单晶硅。
进一步，所述第一隔离薄膜层、所述第一介电层、所述第二介电层和所述第三介电层的材料包括硅氧化物或硅氮化物。
进一步，在采用密封材料密封所述第二释放孔的步骤之后，还包括形成分别与所述顶部导电薄膜和所述底部导电薄膜电连接的接触孔，以及与接触孔电连接的互连金属层。
本发明实施例三提供一种电子装置，包括电子组件以及与该电子组件相连的薄膜体声波谐振器，其中所述薄膜体声波谐振器包括：
下部介电层，所述下部介电层至少包括一第一空腔结构；
上部介电层，所述上部介电层至少包括一第二空腔结构；
声波谐振复合薄膜，设置于所述第一空腔结构和第二空腔结构之间，连续地隔离所述第一空腔和所述第二空腔。
综上所述，本发明的薄膜体声波谐振器包括连续的声波谐振复合薄膜，其不具有任何孔，该声波谐振复合薄膜完全地隔离一对上空腔和下空腔，因此，本发明的薄膜体声波谐振器具有更高的谐振性能。
附图说明
本发明的下列附图在此作为本发明的一部分用于理解本发明。附图中示出了本发明的实施例及其描述，用来解释本发明的原理。
附图中：
图1示出了现有的薄膜体声波谐振器的剖面示意图；
图2示出了本发明一具体实施方式的薄膜体声波谐振器结构的剖面示意图；
图3A至图3G示出了本发明一具体实施方式的薄膜体声波谐振器的制造方法的依次实施所获得结构的剖面示意图；
图4示出了本发明一具体实施方式的薄膜体声波谐振器的制造方法的流程图。
具体实施方式
在下文的描述中，给出了大量具体的细节以便提供对本发明更为彻底的理解。然而，对于本领域技术人员而言显而易见的是，本发明可以无需一个或多个这些细节而得以实施。在其他的例子中，为了避免与本发明发生混淆，对于本领域公知的一些技术特征未进行描述。
应当理解的是，本发明能够以不同形式实施，而不应当解释为局限于这里提出的实施例。相反地，提供这些实施例将使公开彻底和完全，并且将本发明的范围完全地传递给本领域技术人员。在附图中，为了清楚，层和区的尺寸以及相对尺寸可能被夸大。自始至终相同附图标记表示相同的元件。
应当明白，当元件或层被称为“在...上”、“与...相邻”、“连接到”或“耦合到”其它元件或层时，其可以直接地在其它元件或层上、与之相邻、连接或耦合到其它元件或层，或者可以存在居间的元件或层。相反，当元件被称为“直接在...上”、“与...直接相邻”、“直接连接到”或“直接耦合到”其它元件或层时，则不存在居间的元件或层。应当明白，尽管可使用术语第一、第二、第三等描述各种元件、部件、区、层和/或部分，这些元件、部件、区、层和/或部分不应当被这些术语限制。这些术语仅仅用来区分一个元件、部件、区、层或部分与另一个元件、部件、区、层或部分。因此，在不脱离本发明教导之下，下面讨论的第一元件、部件、区、层或部分可表示为第二元件、部件、区、层或部分。
空间关系术语例如“在...下”、“在...下面”、“下面的”、“在...之下”、“在...之上”、“上面的”等，在这里可为了方便描述而被使用从而描述图中所示的一个元件或特征与其它元件或特征的关系。应当明白，除了图中所示的取向以外，空间关系术语意图还包括使用和操作中的器件的不同取向。例如，如果附图中的器件翻转，然后，描述为“在其它元件下面”或“在其之下”或“在其下”元件或特征将取向为在其它元件或特征“上”。因此，示例性术语“在...下面”和“在...下”可包括上和下两个取向。器件可以另外地取向(旋转90度或其它取向)并且在此使用的空间描述语相应地被解释。
在此使用的术语的目的仅在于描述具体实施例并且不作为本发明的限制。在此使用时，单数形式的“一”、“一个”和“所述/该”也意图包括复数形式，除非上下文清楚指出另外的方式。还应明白术语“组成”和/或“包括”，当在该说明书中使用时，确定所述特征、整数、步骤、操作、元件和/或部件的存在，但不排除一个或更多其它的特征、整数、步骤、操作、元件、部件和/或组的存在或添加。在此使用时，术语“和/或”包括相关所列项目的任何及所有组合。
这里参考作为本发明的理想实施例(和中间结构)的示意图的横截面图来描述发明的实施例。这样，可以预期由于例如制造技术和/或容差导致的从所示形状的变化。因此，本发明的实施例不应当局限于在此所示的区的特定形状，而是包括由于例如制造导致的形状偏差。例如，显示为矩形的注入区在其边缘通常具有圆的或弯曲特征和/或注入浓度梯度，而不是从注入区到非注入区的二元改变。同样，通过注入形成的埋藏区可导致该埋藏区和注入进行时所经过的表面之间的区中的一些注入。因此，图中显示的区实质上是示意性的，它们的形状并不意图显示器件的区的实际形状且并不意图限定本发明的范围。
为了彻底理解本发明，将在下列的描述中提出详细的结构以及制造方法，以便阐释本发明提出的技术方案。本发明的较佳实施例详细描述如下，然而除了这些详细描述外，本发明还可以具有其他实施方式。
实施例一
下面，参考图2对本发明的薄膜体声波谐振器进行描述。其中图2示出了本发明一具体实施方式的薄膜体声波谐振器结构的剖面示意图。
作为示例，如图2所示，本发明的薄膜体声波谐振器结构如下：
薄膜体声波谐振器包括下部介电层，所述下部介电层包括至少一第一空腔结构203。
示例性地，下部介电层包括第一介电层201和第二介电层202，第二介电层202形成于第一介电层201之上，第一空腔结构203形成于所述第二介电层202中，在所述第一介电层201中形成有释放孔，以及填充所述释放孔的密封材料208。
第一介电层201和第二介电层202的材料可以包括但不限于硅氧化物或硅氮化物，例如SiO2、碳氟化合物(CF)、掺碳氧化硅(SiOC)、氮化硅(SiN)、或碳氮化硅(SiCN)等。或者，也可以使用在碳氟化合物(CF)上形成了SiCN薄膜的膜等。碳氟化合物以氟(F)和碳(C)为主要成分。碳氟化合物也可以使用具有非晶体(非结晶性)构造的物质。
密封材料208可以采用本领域技术人员熟知的任何密封材料，例如二氧化硅等，密封材料208也可采用与第一介电层201相同的材料。
本发明的薄膜体声波谐振器还包括上部介电层206，所述上部介电层206包括至少一第二空腔结构205。
在一个示例中，所述上部介电层206位于所述下部介电层的上方。所述上部介电层206可以具有与所述下部介电层相同的材质，例如同为氧化硅，也可为不同的材质。
示例性地，所述第二空腔结构205和所述第一空腔结构203相对。
示例性地，在所述上部介电层206中，还形成有贯穿所述第二空腔205上的上部介电层206的释放孔，以及填充该释放孔的密封材料207。该密封材料207可以采用例如二氧化硅等材料，其也可采用与上部介电层206相同的材质。
本发明的薄膜体声波谐振器还包括声波谐振复合薄膜204，其设置于所述第一空腔结构203和第二空腔结构之间205，连续地隔离所述第一空腔结构203和所述第二空腔结构205。
本实施例中，第一空腔结构203位于声波谐振复合薄膜204的下方，第二空腔结构之间205位于声波谐振复合薄膜204的上方。部分所述声波谐振复合薄膜204紧贴所述下部介电层和所述上部介电层206，密封所述第一空腔结构203和所述第二空腔结构205。
其中，声波谐振复合薄膜204为连续的薄膜，在声波谐振复合薄膜204中未设置有任何破坏其连续性的孔或填充物等。
示例性地，声波谐振复合薄膜204包括压电薄膜2043。压电薄膜2043的材料可以使用ZnO、AlN、GaN等具有纤锌矿型结晶结构的压电材料，本实施中，较佳地使用AlN。
对于压电薄膜2043的厚度，可以根据目标谐振频率来设定，较佳地设定为波长的1/2左右。
进一步地，所述声波谐振复合薄膜还包括204第一隔离薄膜层2042和底部导电薄膜2041，其中，所述第一隔离薄膜层2042位于所述底部导电薄膜2041和所述压电薄膜2043之间。作为示例，如图2所示，底部导电薄膜2041、第一隔离薄膜层2042和压电薄膜2043依次设置于第一空腔结构203和部分第二介电层202之上。其中，为了提高底部导电薄膜2041和压电薄膜2043的紧密粘结性，还可选择性地在它们之间设置粘结层(未示出)。粘结层的材料较佳地由具有纤锌矿型结晶结构的晶体构成。本实施例中，粘结层选用钼(Mo)。
其中，第一隔离薄膜层2042的材料可以包括硅氧化物或硅氮化物，例如氧化硅层、氮化硅层、或氮氧化硅层的无机材料层，本实施例中，第一隔离薄膜层2042的材料包括氧化硅。
底部导电薄膜2041可以选用具有导电性能的金属材料，例如，铂金(Pt)、金(Au)、铱(Ir)、锇(Os)、铼(Re)、钯(Pd)、铑(Rh)及钌(Ru)中的一种或几种，也可为钼(Mo)或钨(W)等金属薄膜。底部导电薄膜2041也可以使用任何适合的半导体材料，例如Si、Ge、SiGe、SiC、SiGeC等。本实施例中，较佳地，底部导电薄膜2041可以为单晶硅薄膜。
对于底部导电薄膜2041的厚度，可以根据目标谐振频率来设定，例如可以设定为波长的1/10左右。
进一步地，所述声波谐振复合薄膜204还包括顶部导电薄膜2044，所述压电薄膜2043位于所述顶部导电薄膜2044和所述底部导电薄膜2041之间。作为示例，如图2所示，顶部导电薄膜2044位于压电薄膜2043之上。
其中，所述顶部导电薄膜2044的材料，只要是具有高导电性的材料即可，例如金属材料或半导体材料，金属材料可使用铝(Al)、金(Au)、铂金(Pt)等金属或与金属与铜等的合金。半导体材料可使用Si、Ge、SiGe、SiC、SiGeC等。本实施例中，较佳地，顶部导电薄膜2044可以为单晶硅薄膜。所述顶部导电薄膜2044的厚度可根据目标谐振频率来设定，较佳地设定为波长的1/10左右。
示例性地，所述声波谐振复合薄膜还包括第二隔离薄膜层(未示出)，其中，所述第二隔离薄膜层位于所述顶部导电薄膜2044和所述压电薄膜2043之间。第二隔离薄膜层的材料可以包括硅氧化物或硅氮化物，例如可以是氧化硅层、氮化硅层、或氮氧化硅层的无机材料层，示例性地，所述第二隔离薄膜层可以采用与第一隔离薄膜层相同。
进一步地，本发明的薄膜体声波谐振器还包括分别与所述顶部导电薄膜2044和所述底部导电薄膜2044电连接的接触孔210，以及与接触孔210电连接的互连金属层211。
进一步，在第一介电层201的与所述第二介电层相反的表面上还形成有层间介电层209。
综上所述，本发明的薄膜体声波谐振器包括连续的声波谐振复合薄膜，其不具有任何孔，该声波谐振复合薄膜完全地隔离一对上空腔和下空腔，因此，本发明的薄膜体声波谐振器具有更高的谐振性能。
实施例二
下面，参考图3A至图3G以及图4对本发明的薄膜体声波谐振器的制造方法做详细描述，其中，图3A至图3G示出了本发明一具体实施方式的薄膜体声波谐振器的制造方法的依次实施所获得结构的剖面示意图；图4示出了本发明一具体实施方式的薄膜体声波谐振器的制造方法的流程图。
作为示例，本发明的薄膜体声波谐振器的制造方法包括以下步骤：
首先，进行步骤S401，提供第一介电层201。
如图3A所示，在基底上沉积形成第一介电层201。为了简化，图中并未示出基底，基底用于起到支撑作用，其可以使用任何半导体衬底例如硅，也可为氧化铝等的陶瓷基底、石英或玻璃基底等，该基底可以在后续工序中去除掉。
第一介电层201的材料可以包括但不限于硅氧化物或硅氮化物，例如SiO2、碳氟化合物(CF)、掺碳氧化硅(SiOC)、氮化硅(SiN)、或碳氮化硅(SiCN)等。或者，也可以使用在碳氟化合物(CF)上形成了SiCN薄膜的膜等。碳氟化合物以氟(F)和碳(C)为主要成分。碳氟化合物也可以使用具有非晶体(非结晶性)构造的物质。
可采用本领域技术人员熟知的任何沉积工艺形成该第一介电层201，例如，化学气相沉积工艺、物理气相沉积工艺等，其中化学气相沉积工艺可以选用热化学气相沉积(thermal CVD)制造工艺或高密度等离子体(HDP)制造工艺。
根据预定形成的薄膜体声波谐振器的尺寸选择合适的沉积厚度，在此不作具体限定。
接着，进行步骤S402，形成位于所述第一介电层上的第二介电层以及位于所述第二介电层中的图案化的第一牺牲材料层。
继续参考图3A，形成位于所述第一介电层201上的第二介电层202以及位于所述第二介电层202中的图案化的第一牺牲材料层203a。
在一个示例中，对于实现本步骤的过程还包括步骤A1至步骤A3：首先，进行步骤A1，在所述第一介电层上形成图案化的第一牺牲材料层，通过光刻和刻蚀工艺形成该图案化的第一牺牲材料层203a；接着，进行步骤A2，沉积第二介电层202覆盖所述第一介电层201和所述第一牺牲材料层203a；最后，进行步骤A3，去除所述第一牺牲材料层203a上的所述第二介电层202，以暴露所述第一牺牲材料层203a的表面，可通过平坦化例如化学机械研磨工艺或者刻蚀工艺等去除所述第一牺牲材料层203a上的所述第二介电层202，例如，进行化学机械研磨停止于所述第一牺牲材料层203a的表面上。
其中，第二介电层202的材料可以包括但不限于硅氧化物或硅氮化物，例如SiO2、碳氟化合物(CF)、掺碳氧化硅(SiOC)、氮化硅(SiN)、或碳氮化硅(SiCN)等。或者，也可以使用在碳氟化合物(CF)上形成了SiCN薄膜的膜等。碳氟化合物以氟(F)和碳(C)为主要成分。碳氟化合物也可以使用具有非晶体(非结晶性)构造的物质。其可以采用与第一介电层201相同的材料。
第一牺牲材料层203a具有相对所述第一介电层201、第二介电层202以及之后形成的声波谐振复合薄膜的高的蚀刻选择比，例如，当第一介电层201和第二介电层202的材料使用氧化硅时，第一牺牲材料层203a则可使用氮化硅、碳氮化硅等，可以使用包括但不限于：化学气相沉积方法和物理气相沉积方法的方法形成第一牺牲材料层203a，其中图案化的第一牺牲材料层203a的尺寸与预定形成的第一空腔结构的尺寸对应。
接着，进行步骤S403，沉积形成声波谐振复合薄膜覆盖所述第一牺牲材料层以及部分所述第二介电层。
具体地，如图3B所示，可沉积形成声波谐振复合薄膜204覆盖所述第一牺牲材料层203a以及所述第二介电层202，在通过光刻和刻蚀工艺对其进行构图，形成最终的声波谐振复合薄膜204图案。
示例性地，声波谐振复合薄膜204包括压电薄膜2043。压电薄膜2043的材料可以使用ZnO、AlN、GaN等具有纤锌矿型结晶结构的压电材料，本实施中，较佳地使用AlN。可利用包括但不限于真空蒸镀法、溅射法、化学气相沉积(CVD)法或MBE(分子束外延)法等方法进行压电薄膜2043的沉积。示例性地，在使用AlN作为压电薄膜2043的情况下，可使用反应性RF磁控溅射法，通过在阴极使用铝金属，再通入氩气和氮气，在基底温度为200℃左右下进行反应性RF磁控溅射，进而形成AlN薄膜。
对于压电薄膜2043的厚度，可以根据目标谐振频率来设定，较佳地设定为波长的1/2左右。
进一步地，所述声波谐振复合薄膜还包括204第一隔离薄膜层2042和底部导电薄膜2041，其中，所述第一隔离薄膜层2042位于所述底部导电薄膜2041和所述压电薄膜2043之间。作为示例，如图3B所示，底部导电薄膜2041、第一隔离薄膜层2042和压电薄膜2043依次沉积于第一牺牲材料层203a和第二介电层202之上。其中，为了提高底部导电薄膜2041和压电薄膜2043的紧密粘结性，还可选择性地在它们之间设置粘结层(未示出)。粘结层的材料较佳地由具有纤锌矿型结晶结构的晶体构成。本实施例中，粘结层选用钼(Mo)。
其中，第一隔离薄膜层2042的材料可以包括硅氧化物或硅氮化物，例如氧化硅层、氮化硅层、或氮氧化硅层的无机材料层，本实施例中，第一隔离薄膜层2042的材料包括氧化硅。
底部导电薄膜2041可以选用具有导电性能的金属材料，例如，铂金(Pt)、金(Au)、铱(Ir)、锇(Os)、铼(Re)、钯(Pd)、铑(Rh)及钌(Ru)中的一种或几种，也可为钼(Mo)或钨(W)等金属薄膜。金属材料可通过低压化学气相沉积(LPCVD)、等离子体辅助化学气相沉积(PECVD)、金属有机化学气相沉积(MOCVD)及原子层沉积(ALD)或其它先进的沉积技术形成。
底部导电薄膜2041也可以使用任何适合的半导体材料，例如Si、Ge、SiGe、SiC、SiGeC等。本实施例中，较佳地，底部导电薄膜2041可以为单晶硅薄膜。半导体材料可以采用低压化学气相沉积(LPCVD)、等离子体增强化学气相沉积(PECVD)、超高真空化学气相沉积(UHVCVD)、快速热化学气相沉积(RTCVD)和分子束外延(MBE)中的一种形成。
对于底部导电薄膜2041的厚度，可以根据目标谐振频率来设定，例如可以设定为波长的1/10左右。
进一步地，所述声波谐振复合薄膜204还包括顶部导电薄膜2044，所述压电薄膜2043位于所述顶部导电薄膜2044和所述底部导电薄膜2041之间。作为示例，如图2所示，顶部导电薄膜2044位于压电薄膜2043之上。
其中，所述顶部导电薄膜2044的材料，例如可以使用金属材料或半导体材料，金属材料可使用铝(Al)、金(Au)、铂金(Pt)等金属或与金属与铜等的合金。半导体材料可使用Si、Ge、SiGe、SiC、SiGeC等。本实施例中，较佳地，顶部导电薄膜2044可以为单晶硅薄膜。所述顶部导电薄膜2044的厚度可根据目标谐振频率来设定，较佳地设定为波长的1/10左右。
顶部导电薄膜2044可通过低压化学气相沉积(LPCVD)、等离子体辅助化学气相沉积(PECVD)、金属有机化学气相沉积(MOCVD)及原子层沉积(ALD)或其它先进的沉积技术形成。
所述顶部导电薄膜2044的厚度可根据目标谐振频率来设定，较佳地设定为波长的1/10左右。
示例性地，所述声波谐振复合薄膜还包括第二隔离薄膜层(未示出)，其中，所述第二隔离薄膜层位于所述顶部导电薄膜2044和所述压电薄膜2043之间。第二隔离薄膜层的材料可以包括硅氧化物或硅氮化物，例如可以是氧化硅层、氮化硅层、或氮氧化硅层的无机材料层，示例性地，所述第二隔离薄膜层可以采用与第一隔离薄膜层相同。
接着，进行步骤S404，在所述声波谐振复合薄膜204的表面上形成图案化的第二牺牲材料层205a，如图3C所示。
具体地，可先沉积第二牺牲材料层205a覆盖整个基底以上的表面，再通过光刻和刻蚀工艺对其进行构图，形成位于所述声波谐振复合薄膜204的表面上形成图案化的第二牺牲材料层205a。图案化的第二牺牲材料层205a的位置与图案化的第一牺牲材料层203a的位置相对。
第二牺牲材料层205a具有相对之后形成的第三介电层以及形成的声波谐振复合薄膜204的高的蚀刻选择比，例如，当第三介电层206的材料使用氧化硅时，第二牺牲材料层205a则可使用氮化硅、碳氮化硅等，可以使用包括但不限于：化学气相沉积方法和物理气相沉积方法的方法形成第二牺牲材料层205a，其中图案化的第二牺牲材料层205a的尺寸与预定形成的第二空腔结构的尺寸对应。
接着，进行步骤S405，沉积第三介电层206覆盖所述第二牺牲材料层205a以及所述声波谐振复合薄膜204，如图3C所示。
示例性地，所述第三介电层206进一步覆盖所述第二介电层202暴露的表面。第三介电层206的材料可以采用与前述第一介电层201和第二介电层202相同的材料以及相同的沉积方法形成。可也采用其他的适合的作为介电层的材料，以及沉积方法，在此不做赘述。
接着，进行步骤S406，刻蚀形成贯穿所述第三介电层206直到所述第二牺牲材料层205a中的至少一第一释放孔，如图3D所示。
具体地，可在第三介电层206上通过旋涂、曝光、显影等步骤形成定义有第一释放孔图案的光刻胶层，再以图案化的光刻胶层为掩膜刻蚀第三介电层206直到暴露第二牺牲材料层205a。
可以采用干法刻蚀或者湿法刻蚀执行本步骤的刻蚀工艺，干法蚀刻工艺包括但不限于：反应离子蚀刻(RIE)、离子束蚀刻、等离子体蚀刻或者激光切割。例如采用等离子体刻蚀，刻蚀气体可以采用基于氧气(O2-based)的气体。
接着，进行步骤S407，通过所述第一释放孔移除所述第二牺牲材料层205a，以形成第二空腔结构205，并采用密封材料207密封所述第一释放孔，如图3D所示。
示例性地，采用对于第二牺牲材料层具有较高的蚀刻选择比的湿法刻蚀工艺移除所述第二牺牲材料层205a。例如，当所述第二牺牲材料层205a为氮化硅时，可采用包括热磷酸的刻蚀剂去除所述第二牺牲材料层205a。
密封材料207可以采用本领域技术人员熟知的任何密封材料，例如二氧化硅等，密封材料207也可采用与第三介电层206相同的材料。可采用包括但不限于化学气相沉积法或者物理气相沉积法形成该密封材料207。
接着，进行步骤S408，暴露所述第一介电层201与所述第一牺牲材料层203a相反的表面，如图3E所示。
具体地，将第一介电层201下方的基底去除，根据基底的材质可选择不同的去除方式，例如，当基底的材料为硅时，可采用刻蚀或者化学机械研磨等方法将基底去除，以暴露第一介电层201与所述第一牺牲材料层203a相反的表面。
接着，进行步骤S409，刻蚀形成贯穿所述第一介电层201直到所述第一牺牲材料层203a中的至少一第二释放孔208a，如图3E所示。
具体地，可在第一介电层201上通过旋涂、曝光、显影等步骤形成定义有第二释放孔208a图案的光刻胶层，再以图案化的光刻胶层为掩膜刻蚀第一介电层201直到暴露第一牺牲材料层203a。
可以采用干法刻蚀或者湿法刻蚀执行本步骤的刻蚀工艺，干法蚀刻工艺包括但不限于：反应离子蚀刻(RIE)、离子束蚀刻、等离子体蚀刻或者激光切割。例如采用等离子体刻蚀，刻蚀气体可以采用基于氧气(O2-based)的气体。
接着，执行步骤S410，通过所述第二释放孔208a移除所述第一牺牲材料层203a，以形成第一空腔结构203，并采用密封材料208密封所述第二释放孔，如图3F所示。
示例性地，采用对于第一牺牲材料层203a具有较高的蚀刻选择比的湿法刻蚀工艺移除第一牺牲材料层203a，例如，当所述第一牺牲材料层203a为氮化硅时，可采用包括热磷酸的刻蚀剂去除所述第一牺牲材料层203a。该湿法刻蚀对于第一介电层201、第二介电层202和声波谐振复合薄膜204的刻蚀速度几乎为零。
密封材料208可以采用本领域技术人员熟知的任何密封材料，例如二氧化硅等，密封材料208也可采用与第一介电层201、第二介电层202相同的材料。可采用包括但不限于化学气相沉积法或者物理气相沉积法形成该密封材料208。
之后，在一个示例中，如图3G所示，还包括步骤：在所述第一介电层201与所述第一空腔结构203相反的表面上形成层间介电层209，形成分别与所述顶部导电薄膜2044和所述底部导电薄膜2041电连接的接触孔210，以及与接触孔210电连接的互连金属层211的步骤。层间介电层209较佳地为低k介电材料。可采用本领域技术人员熟知的任何方法形成接触孔210和互连金属层211，在此不作具体限定。
至此完成了对本发明的薄膜体声波谐振器的制造方法的关键步骤的相关介绍，对于完整的薄膜体声波谐振器的制作还可能需要其他中间步骤或者后续步骤，在此不作赘述。
综上所述，本发明的薄膜体声波谐振器的制造方法，不需要对声波谐振复合薄膜进行刻蚀形成释放孔，因此形成的声波谐振复合薄膜为连续的薄膜，其不具有任何孔，该声波谐振复合薄膜完全地隔离一对上空腔和下空腔，因此，通过本发明的制造方法形成的薄膜体声波谐振器具有更高的谐振性能。
实施例三
本发明另外还提供一种电子装置，其包括前述实施例一种的薄膜体声波谐振器。或其包括采用实施例二中的方法制作获得的薄膜体声波谐振器。
本发明实施例中的电子装置，包括电子组件以及与该电子组件相连的薄膜体声波谐振器，其中所述薄膜体声波谐振器包括：下部介电层，所述下部介电层至少包括一第一空腔结构；上部介电层，所述上部介电层至少包括一第二空腔结构；声波谐振复合薄膜，设置于所述第一空腔结构和第二空腔结构之间，连续地隔离所述第一空腔和所述第二空腔。
由于包括的薄膜体声波谐振器具有更高的性能，该电子装置同样具有上述优点。
该电子装置，可以是手机、平板电脑、笔记本电脑、上网本、游戏机、电视机、VCD、DVD、导航仪、照相机、摄像机、录音笔、MP3、MP4、PSP等任何电子产品或设备，也可以是具有上述薄膜体声波谐振器的中间产品，例如：滤波器等。
本发明已经通过上述实施例进行了说明，但应当理解的是，上述实施例只是用于举例和说明的目的，而非意在将本发明限制于所描述的实施例范围内。此外本领域技术人员可以理解的是，本发明并不局限于上述实施例，根据本发明的教导还可以做出更多种的变型和修改，这些变型和修改均落在本发明所要求保护的范围以内。本发明的保护范围由附属的权利要求书及其等效范围所界定。
Claims (22)
1.一种薄膜体声波谐振器，其特征在于，包括：
下部介电层，所述下部介电层至少包括一第一空腔结构；
上部介电层，所述上部介电层至少包括一第二空腔结构；
声波谐振复合薄膜，设置于所述第一空腔结构和第二空腔结构之间，所述第二空腔结构和所述第一空腔结构相对，部分所述声波谐振复合薄膜紧贴所述下部介电层和所述上部介电层使所述声波谐振复合薄膜密封所述第一空腔结构和所述第二空腔结构，以连续地隔离所述第一空腔结构和所述第二空腔结构；其中，所述声波谐振复合薄膜包括压电薄膜、底部导电薄膜和顶部导电薄膜，所述压电薄膜位于所述顶部导电薄膜和所述底部导电薄膜之间。
2.如权利要求1所述的薄膜体声波谐振器，其特征在于，所述声波谐振复合薄膜还包括第一隔离薄膜层，其中，所述第一隔离薄膜层位于所述底部导电薄膜和所述压电薄膜之间。
3.如权利要求2所述的薄膜体声波谐振器，其特征在于，所述底部导电薄膜为半导体材料。
4.如权利要求2所述的薄膜体声波谐振器，其特征在于，所述底部导电薄膜为单晶硅薄膜。
5.如权利要求2所述的薄膜体声波谐振器，其特征在于，所述底部导电薄膜为金属材料。
6.如权利要求2所述的薄膜体声波谐振器，其特征在于，所述第一隔离薄膜层的材料包括硅氧化物或硅氮化物。
7.如权利要求1所述的薄膜体声波谐振器，其特征在于，所述顶部导电薄膜为半导体材料。
8.如权利要求7所述的薄膜体声波谐振器，其特征在于，所述顶部导电薄膜为单晶硅薄膜。
9.如权利要求1所述的薄膜体声波谐振器，其特征在于，所述顶部导电薄膜为金属材料。
10.如权利要求1所述的薄膜体声波谐振器，其特征在于，所述声波谐振复合薄膜还包括第二隔离薄膜层，其中，所述第二隔离薄膜层位于所述顶部导电薄膜和所述压电薄膜之间。
11.如权利要求1所述的薄膜体声波谐振器，其特征在于，还包括分别与所述顶部导电薄膜和所述底部导电薄膜电连接的接触孔，以及与接触孔电连接的互连金属层。
12.如权利要求1所述的薄膜体声波谐振器，其特征在于，所述下部介电层包括第一介电层和第二介电层，所述第一空腔结构形成于所述第二介电层中，在所述第一介电层中形成有释放孔，以及填充所述释放孔的密封材料。
13.如权利要求1所述的薄膜体声波谐振器，其特征在于，所述下部介电层和所述上部介电层的材料包括硅氧化物或硅氮化物。
14.一种薄膜体声波谐振器的制造方法，其特征在于，包括：
提供第一介电层；
形成位于所述第一介电层上的第二介电层以及位于所述第二介电层中的图案化的第一牺牲材料层；
沉积形成声波谐振复合薄膜覆盖所述第一牺牲材料层以及部分所述第二介电层；
在所述声波谐振复合薄膜的表面上形成图案化的第二牺牲材料层；
沉积第三介电层覆盖所述第二牺牲材料层以及所述声波谐振复合薄膜；
刻蚀形成贯穿所述第三介电层直到所述第二牺牲材料层中的至少一第一释放孔；
通过所述第一释放孔移除所述第二牺牲材料层，以形成第二空腔结构，并采用密封材料密封所述第一释放孔；
暴露所述第一介电层与所述第一牺牲材料层相反的表面；
刻蚀形成贯穿所述第一介电层直到所述第一牺牲材料层中的至少一第二释放孔；
通过所述第二释放孔移除所述第一牺牲材料层，以形成第一空腔结构，并采用密封材料密封所述第二释放孔，其中，所述声波谐振复合薄膜包括压电薄膜、底部导电薄膜和顶部导电薄膜，所述压电薄膜位于所述顶部导电薄膜和所述底部导电薄膜之间。
15.如权利要求14所述的制造方法，其特征在于，形成所述图案化的第一牺牲材料层和所述第二介电层的步骤包括：
在所述第一介电层上形成图案化的第一牺牲材料层；
沉积第二介电层覆盖所述第一介电层和所述第一牺牲材料层；
去除所述第一牺牲材料层上的所述第二介电层，以暴露所述第一牺牲材料层的表面。
16.如权利要求14所述的制造方法，其特征在于，所述声波谐振复合薄膜还包括第一隔离薄膜层，其中，所述第一隔离薄膜层位于所述底部导电薄膜和所述压电薄膜之间。
17.如权利要求14所述的制造方法，其特征在于，所述声波谐振复合薄膜还包括第二隔离薄膜层，其中，所述第二隔离薄膜层位于所述顶部导电薄膜和所述压电薄膜之间。
18.如权利要求14所述的制造方法，其特征在于，所述底部导电薄膜和所述顶部导电薄膜为半导体材料或金属材料。
19.如权利要求18所述的制造方法，其特征在于，所述半导体材料为单晶硅。
20.如权利要求16所述的制造方法，其特征在于，所述第一隔离薄膜层、所述第一介电层、所述第二介电层和所述第三介电层的材料包括硅氧化物或硅氮化物。
21.如权利要求14所述的制造方法，其特征在于，在采用密封材料密封所述第二释放孔的步骤之后，还包括形成分别与所述顶部导电薄膜和所述底部导电薄膜电连接的接触孔，以及与接触孔电连接的互连金属层。
22.一种电子装置，其特征在于，包括电子组件以及与该电子组件相连的薄膜体声波谐振器，其中所述薄膜体声波谐振器包括：
下部介电层，所述下部介电层至少包括一第一空腔结构；
上部介电层，所述上部介电层至少包括一第二空腔结构；
声波谐振复合薄膜，设置于所述第一空腔结构和第二空腔结构之间，所述第二空腔结构和所述第一空腔结构相对，部分所述声波谐振复合薄膜紧贴所述下部介电层和所述上部介电层使所述声波谐振复合薄膜密封所述第一空腔结构和所述第二空腔结构，以连续地隔离所述第一空腔和所述第二空腔结构，其中，所述声波谐振复合薄膜包括压电薄膜、底部导电薄膜和顶部导电薄膜，所述压电薄膜位于所述顶部导电薄膜和所述底部导电薄膜之间。
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