专利名称：声波谐振器及其加工方法
技术领域：
本发明涉及一种声波谐振器。特别是涉及一种具有一层或多层钝化层结构的声波谐振器及其加工方法。
背景技术：
薄膜体波(BAW)谐振器的简单结构是由相对的平板电极及夹在其间的压电材料 组成。在工作条件下，在电极上施加电压会导致在压电层内产生随时间变化的电场。电 场在引起压电层振动方向上形成体声波，进而形成谐振。声波沿电场方向传播，然后在 电极边缘反射回来。加工体波(BAW)谐振器通常是在基底上表面依次沉积底部电极、 压电层和顶部电极。因此，顶部电极与空气介质交界，而底部电极坐落基底上，所以交 界处需要做一些特定的设计。为了使体波(BAW)谐振器响应两电极间的电信号而进行 机械谐振，有两种已知的方案可以在底部交界处实现这一预期目标，这两种方法的根本 不同点在于保存声能的方法不同。第一种方案是在基底内部的空气腔上悬有谐振器薄膜 (下文称为“FBAR”)。一种方法是从基底的背面刻蚀基底材料。如果基底材料是硅， 谐振腔下方的一部分基底材料通过背面体硅刻蚀技术去除。通常，背面体硅刻蚀技术可 以通过使用深沟道离子反应刻蚀或者使用依赖晶体方向的刻蚀例如KOH、TMAH和EDP 来实现。在另一种结构中，器件结构悬在基底上方或内部的浅腔上面。通常，会沉积形 成牺牲层，然后在其上面形成声谐振层。在加工过程的最后或较后的步骤中，会去除牺 牲层材料。第二种方案是提供一个适当的声反射层来代替上面描述的空气/材料层交接 处，该谐振器(通常称为“SMR”)底部由高、低声阻抗材料相间排列组成，声能可有 效地受控在压电谐振腔内。附加的声反射层会降低SMR的有效耦合系数，并会产生额外 的声能损失机制导致SMR总的Q值较FBAR差。由于封装成本会主导总制造成本，所以提高FBAR和SMR器件的封装成本效益 是其在消费市场上获得成功的关键因素。由于不存在底部空气腔，SMR的钝化及其相关 的封装比要求密闭封装的空腔型FBAR简单。非密闭封装方法成本较低，但需要极好的 钝化谐振器使其在潮湿环境下不受腐蚀影响。因此，上述的诸多缺陷和不足需要得到很好的解决。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是，提供一种声波谐振器及其加工方法，声波谐振 器为FBAR谐振器结构，采用该结构的FBAR消除或减轻由于周围空气或潮湿环境影响而 产生的频率偏移，并且很大程度上放松密闭封装的要求，同时保持谐振器良好的机电耦 合系数和品质因数不受影响。本发明所采用的技术方案是一种声波谐振器，包括(a)具有空气腔的基底；(b)在基底上形成的第一钝化层，且位于空气腔上方；
(c)在第一钝化层上形成的种子层，第一钝化层阻止种子层与谐振器周围环境相互作用；(d)在种子层上形成的多层结构；以及(e)在多层结构上表面形成的第二钝化层。其中的多层结构包括(a)在种子层上形成的底部电极；(b)在底部电极上形成的压电层；以及(C)在压电层上形成的顶部电极。其中的多层结构包括(a)在种子层上形成的第一底部电极；(b)在第一底部电极上形成的第一压电层；(c)在第一压电层上形成的第一顶部电极；(d)在第一顶部电极上形成的解耦层；(e)在解耦层上形成的第二底部电极；(f)在第二底部电极上形成的第二压电层；以及(g)在第二压电层上形成的第二顶部电极。所述的第一钝化层的构成材料为碳化硅、氧化铝、金刚石、类金刚石炭 (DLC)、氧化硅、氮化硅及疏水聚合物中的一种或是两种以上混合物。所述的第二钝化层材料和第一钝化层材料相同或不同。所述的第一钝化层的厚度为10 10000埃。所述的种子层的构成材料为氮化铝、氮氧化铝、氮化钨、氮化钛钨、氧化硅、 氮化硅及碳化硅中的一种或是两种以上混合物。一种制造声波谐振器的方法，包括如下步骤(a)提供带有牺牲层的基底；(b)在牺牲层上形成第一钝化层并延伸至整个基底；(c)在第一钝化层上形成种子层；(d)在种子层上形成多层结构；(e)在多层结构上表面形成第二钝化层；以及(f)将牺牲层从基底移除以形成空气腔。其中形成多层结构的过程包含下述几个步骤(a)在种子层上形成底部电极；(b)在底部电极上形成压电层；以及(c)在压电层上形成顶部电极。其中形成多层结构的过程包含下述几个步骤(a)在种子层上形成第一底部电极； (b)在第一底部电极上形成第一压电层；(c)在第一压电层上形成第一顶部电极；(d)在第一顶部电极上形成解耦层；(e)在解耦层上形成第二底部电极；
(f)在第二底部电极上形成第二压电层；以及
(g)在第二压电层上形成第二顶部电极。
第一钝化层的制作材料为碳化硅、氧化铝、金刚石、类金刚石炭(DLC)、氧化 硅、氮化硅及疏水聚合物中的一种或是两种以上混合物。
第二钝化层的构成材料和第一钝化层的构成材料相同或者不同。
其中第一钝化层的厚度为10 10000埃。
种子层的构成材料为氮化铝、氮氧化铝、氮化钨、氮化钛钨、氧化硅、氮化硅 及碳化硅中的一种或是两种以上混合物。
一种制造声波谐振器的方法，包括如下步骤
(a)提供基底；
(b)在基底上形成第一钝化层；
(c)在第一钝化层上形成种子层；
(d)形成多层结构；
(e)在多层结构上表面形成第二钝化层；以及
(f)将第一钝化层下面的一部分基底移除以形成空气腔。
多层结构的形成过程包括下述几个步骤
(a)在种子层上形成底部电极；
(b)在底部电极上形成压电层；以及
(c)在压电层上形成顶部电极。
多层结构的形成过程包括下述几个步骤
(a)在种子层上形成第一底部电极；
(b)在第一底部电极上形成第一压电层；
(C)在第一压电层上形成第一顶部电极；
(d)在第一顶部电极上形成解耦层；
(e)在解耦层上形成第二底部电极；
(f)在第二底部电极上形成第二压电层；以及
(g)在第二压电层上形成第二顶部电极。
第一钝化层的制作材料为碳化硅、氧化铝、金刚石、类金刚石炭(DLC)、氧化 硅、氮化硅及疏水聚合物中的一种或是两种以上混合物。
构成第二钝化层的材料与构成第一钝化层的材料相同或不同。
其中第一钝化层的厚度为10 10000埃。
种子层的构成材料为氮化铝、氮氧化铝、氮化钨、氮化钛钨、氧化硅、氮化硅 及碳化硅或是他们的组合。
一种声波谐振器，包括
(a)具有第一表面和对应的第二表面的基底，且在基底第一表面上带有空气 腔；
(b)在基底第一表面上的第一钝化层，并且第一钝化层位于空气腔上方；
(c)第二钝化层与第一钝化层被间隔开来；
(d)多层结构位于第一钝化层与第二钝化层之间。
进一步包括位于第一钝化层和多层结构中间的种子层，这样第一钝化层用于阻止种子层与谐振器周围环境相互作用。本发明的声波谐振器及其加工方法，可以减弱材料在谐振器表面的吸附，消除 或减轻由于周围空气或潮湿环境影响而产生的谐振器频率偏移，很大程度上放松了对谐 振器密闭封装的要求，极大的降低了器件制造成本。同时谐振器良好的机电耦合系数和 品质因数不因此受到影响。
附图为了详尽体现本发明，连同说明阐述本发明的原理。在附图中尽可能使用 相同的号码指示相同或类似的部分，其中图IA和IB是本专利第一个实例的声波谐振器截面图；图2A和2B是本专利第二个实例的声波谐振器截面图；图3A和3B是本专利第三个实例的声波谐振器截面图；图4A和4B是本专利第四个实例的声波谐振器截面图；图5所示为图IA和IB中的声波谐振器的工艺流程图；图6所示为图2A和2B中的声波谐振器的工艺流程图；图7所示为图3A和3B中的声波谐振器的工艺流程图；图8所示为图4A和4B中的声波谐振器的工艺流程图。
具体实施例方式下面结合实施例和附图对本发明的声波谐振器及其加工方法做出详细说明。本发明将连同参考附图在下文中进行详尽说明，其典型实例也在此展示。尽管 本发明有许多不同形式的体现，但本发明不局限于这里所描述的实例。更准确的来说， 这些实例的提供是为了使该技术的阐述能够详尽和完全，并能向熟悉此领域的人们充分 传达本发明的范围。相同的参考标号始终代表相同的部分。本发明的实例与制造声波器件的方法相关联。FBAR作为一种声波器件将在下 面的实例中进行描述。连同附图1-8进行本发明实例的描述。依据本专利的目的，正如在此详细描述 的，本发明从一方面来说与在带有空气腔的基底上制作的声波谐振器相关，此谐振器具 有第一钝化层、种子层、底部电极、压电部分、顶部电极和第二钝化层并且它们连续堆 叠。种子层选用特定材料以保证底部电极的晶向生长，底部电极的晶向结构对于生成高 晶格取向的压电层是必要的。第一钝化层可减弱材料在谐振器表面的吸附，并且作为下 面的保护层保护种子层不受通过空气腔带来的空气和潮湿环境的影响，该空气腔是释放 牺牲层后留下的孔洞。因此，由环境污染造成的谐振器频率漂移降为最低，并且谐振器 可免受潮湿或腐蚀性液体造成的破坏性影响。在参考图IA和IB中，谐振器100为根据本发明得到的第一个实例。谐振器100 包括基底110，在基底110上形成的第一钝化层120，在第一钝化层120上形成的种子层 130，在种子层130上形成的底部电极142，在底部电极142上形成的压电层144，在压电 层144上形成的顶部电极146，以及在顶部电极146上形成的第二钝化层150。
基底110具有空气腔112。空气腔112在基底110的上表面或内部形成。空气 腔112可以首先被牺牲层114填充。在加工过程的最后或较后的步骤中，通过刻蚀工艺 如等离子干法刻蚀和湿化学腐蚀或其他相近的工艺去除牺牲层114。在一个实例中，牺 牲层114通过排空道116进行刻蚀，排空道116将空气腔112与谐振器100外部环境相连 通，因此这里定义为空气腔112。牺牲层114也可以通过刻蚀工艺从基底110的背面移除 以形成空气腔112。也可以通过刻蚀技术从基底110的背面去除牺牲层114以形成空气腔 112。
第一钝化层120直接在基底110上形成并且位于空气腔112上方。较好情况下， 第一钝化层120的厚度可以达到10 10000埃。
种子层130在第一钝化层120上形成。种子层130可以用氮化铝(AlN)、氮氧 化铝(AlON)、氮化钨(WN)、氮化钛钨(TiWN)、氧化硅MiO2)、氮化硅Mi3N4)、碳化 硅或近似材料制作形成。种子层130的厚度可以达到10 10000埃。
第一钝化层120作为下面的保护层保护种子层130不与通过空气腔的空气和潮湿 环境相作用。如果没有第一钝化层120，谐振器100的谐振频率会随时间推移而漂移。 因为空气腔112通过排空道116与谐振器外部环境相连通，所以来自外部环境的空气、潮 湿或污染会引起谐振器暴露部分的氧化。为了将谐振器的频率漂移降低为最小，第一钝 化层120通常填充不易于与环境作用的材料，如碳化硅(silicon oxide)、氧化铝(aluminum oxide)、金刚石(diamond)、类金刚石炭(DLC)、氧化硅(silicon oxide)、氮化硅(silicon nitride)、疏水聚合物(hydrophobic polymer)或类似材料。
在种子层130上，逐次沉积底部电极142，压电层144和顶部电极146。底部 电极142和顶部电极146由如下金属制作，如金(Au)、钨(W)、钼(Mo)、钼(Pt)，钌 (Ru)、铱(Ir)、钛钨(TiW)、铝(Al)、钛(Ti)等类似金属，但并不局限于以上材料。压 电层144由以下材料制作，如氮化铝(AlN)、氧化锌(ZnO)、锆钛酸铅(PZT)、铌酸锂 (LiNbO3)、石英(quartz)、铌酸钾(KNbO3)或钽酸锂(LiTaO3)等材料，但不局限于以上 材料。
压电层材质很大程度上取决位于其下方的底部电极层的粗糙度和材质。种子层 130可以提供平滑的、具有良好晶格结构的底部电极142，良好晶格结构的底部电极142 进而可以促进具有良好晶格结构和C-轴取向的压电层144的形成，因此压电层144具有 很好的质量，可以制作高性能的谐振器100。在一个实例中，种子层130的构成材料可 以与压电层144的构成材料相同，如氮化铝(AlN)。谐振器100的机电耦合系数得以提 高，适合于制作宽带滤波器。
另外，在顶部电极146上沉积的第二钝化层150的制作材料可以与第一钝化层材 料相同或不同。第二钝化层150用于防止顶部电极146与空气、潮湿或污染接触，以稳 定谐振器100的工作性能。
参考图2A和2B，谐振器200为根据本发明得到的第二个实例。谐振器200包 括基底210，在基底210上形成的第一钝化层220，在第一钝化层220上形成的种子层 230，在种子层230上形成的第一底部电极对2，在第一底部电极242上形成的第一压电 层对4，在第一压电层244上形成的第一顶部电极对6，在第一顶部电极246上形成的解 耦层沈0，在解耦层260上形成的第二底部电极272，在第二底部电极272上形成的第二压电层274，在第二压电层274上形成的第二顶部电极276，以及在第二顶部电极276上形成的第二钝化层250。基底210包括在基底210上表面或内部形成的空气腔212。空气腔212可以由牺 牲层材料214填充。在加工过程的最后或较后的步骤中，通过刻蚀工艺如等离子干法刻 蚀和湿化学腐蚀或其他相近的工艺去除牺牲层214。牺牲层214通过排空道216进行刻 蚀，排空道216将空气腔212与谐振器200外部环境相连通以形成空气腔212。其他的 刻蚀工艺如深反应离子刻蚀(DRIE)，通过如KOH、TMAH或EDP实现的依赖晶体取向 的湿法刻蚀也可以用来将牺牲层214从基底210中移除。第一钝化层220可以在空气腔 212上直接形成。较好情况下，第一钝化层的厚度可以达到10 10000埃。种子层230在第一钝化层220上形成。种子层230可以用氮化铝(AlN)、氮氧 化铝(AlON)、氮化钨(WN)、氮化钛钨(TiWN)、氧化硅(SiO2)、氮化硅(Si3N4)、碳化 硅(SiC)或近似材料制作形成。种子层230的厚度可以达到10 10000埃。第一钝化层220作为下面的保护层防止种子层与通过空气腔带来的空气和潮湿 环境相作用。如果没有第一钝化层220，谐振器200的谐振频率会随时间推移而漂移。 因为空气腔212通过排空道216与谐振器外部环境相连通，所以来自外部环境的潮湿或 污染会引起谐振器暴露部分的氧化。为了将谐振器的频率漂移降低为最小，第一钝化 层220通常填充不易于与环境作用的材料，如碳化硅(silicon oxide)、氧化铝(aluminum oxide)、金刚石(diamond)、类金刚石炭(DLC)、氧化硅(silicon oxide)、氮化硅(silicon nitride)、疏水聚合物(hydrophobic polymer)或它们的组合。第一底部电极242、第一压电层244和第一顶部电极246依次在种子层230上堆 叠以形成第一 FBAR。第二底部电极272、第二压电层274和第二顶部电极276依次堆 叠形成第二 FBAR。第一、第二 FBAR直立堆叠形成声耦合谐振滤波器(CRF)。这样的 CRF可以具有较高的远阻带抑制和较宽的通带带宽。第一底部电极242、第一顶部电极246、第二底部电极272和第二顶部电极276 可以由如下金属制作，如Au、W、Mo、Pt、Ru、Ir、TiW、Al、Ti等类似金属，但并不 局限于以上材料。第一压电层244和第二压电层274由以下材料制作，如A1N、ZnO> PZT、quartz、LiNbO3, KNbO3 或 LiTaO3 等材料。解耦层260夹在第一顶部电极246和第二底部电极272之间。解耦层可以是单 层结构也可以是多层结构。种子层230可以提供平滑的，具有良好晶格结构的底部电极，在具有良好晶格 结构的底部电极上可以形成高质量压电层244。因此，通过种子层230，可以制作高性能 压电层244，进而提高谐振器200的工作性能。在一个实例中，种子层230的制作材料可 以和压电层244材料相同，如A1N。第二钝化层250在第二顶部电极276上形成，以防止第二顶部电极276与空气或 潮湿环境接触。第二钝化层250材料可以与第一钝化层220材料相同或不同。参考图3A和3B，谐振器300为根据本发明得到的第三个实例。谐振器300包 括基底310，在基底310上形成的第一钝化层320，在第一钝化层320上形成的种子层 330，在种子层330上形成的底部电极342，在底部电极342上形成的压电层344，在压电 层344上形成的顶部电极346，以及在顶部电极346上形成的第二钝化层350。可以通过刻蚀工艺从基底310的背面将位于第一钝化层320下方的一部分基底去除，从而形成空气 腔 312。
第一钝化层320直接在空气腔312上形成。较好情况下，第一钝化层320的厚 度可以达到10 10000埃。
第一钝化层320作为下面的保护层防止种子层与通过空气腔带来的空气和潮湿 环境相作用。如果没有第一钝化层320，谐振器300的谐振频率会随时间推移而漂移。 因为空气腔312与谐振器外部环境相连通，所以来自外部环境的空气、可能还有潮湿或 污染会引起谐振器暴露部分的氧化。为了将谐振器的频率漂移降低为最小，第一钝化 层320通常填充不易于与环境作用的材料，如碳化硅(silicon oxide)、氧化铝(aluminum oxide)、金刚石(diamond)、类金刚石炭(DLC)、氧化硅(silicon oxide)、氮化硅(silicon nitride)、疏水聚合物(hydrophobic polymer)或是它们的组合。
种子层330直接在第一钝化层320上形成。构成种子层330的材料有A1N、 A10N、WN、TiWN、SiO2 > Si3N4 或 SiC 或是它们的组合。
在种子层330上方，依次沉积第一底部电极342、压电层344和第一顶部电极 346。第一底部电极342和第一顶部电极346可以由如下金属制作，如Au、W、Mo、 Pt、Ru、Ir、TiW、Al、Ti等类似金属，但并不局限于以上材料。压电层344由以下材 料制作，如 A1N、ZnO > PZT、石英(quartz)、LiNbO3、KNbO3 或 LiTaO3 等材料。
种子层330可以提供平滑的、具有良好晶格结构的底部电极，在具有良好晶格 结构的底部电极上可以形成压电层344。因此利用种子层330可以制成高性能的压电层 344，进而可以制作工作性能较高的谐振器300。在一个实例中，种子层330的构成材料 可以与压电层344的材料相同，如A1N。
第二钝化层350沉积在顶部电极346上。第二钝化层350用于防止顶部电极346 与空气、潮湿或污染接触，以稳定谐振器300的工作性能。第二钝化层350的制作材料 可以和第一钝化层320的制作材料相同或者不同。
参考图4A和4B，谐振器400为根据本发明得到的第四个实例。谐振器400包 括基底410，第一钝化层420，种子层430，第一底部电极442，第一压电层444，第一顶 部电极446，解耦层460，第二底部电极472，第二压电层474，第二顶部电极476，以及 第二钝化层450。通过刻蚀工艺从基底410的背面将位于第一钝化层420下方的一部分基 底去除，从而形成空气腔412。
第一钝化层420在空气腔412上直接形成。较好情况下，第一钝化层420的厚 度为10 10000埃。
种子层430在第一钝化层420上形成。种子层可以由AiN、AlON> WN、 TiWN、SiO2, Si3N4或SC或它们这些材料组合而制成。
第一钝化层420作为下面的保护层防止种子层430与通过空气腔带来的空气和潮 湿环境相作用。如果没有第一钝化层420，谐振器400的谐振频率会随时间推移而漂移。 因为空气腔412与谐振器外部环境相连通，所以来自外部环境的空气、潮湿或污染会引 起谐振器暴露部分的氧化。为了将谐振器的频率漂移降低为最小，第一钝化层420通常 填充不易于与环境作用的材料，如碳化硅(silicon oxide)、氧化铝(aluminum oxide)、金 刚石(diamond)、类金刚石炭(DLC)、氧化硅(silicon oxide)、氮化硅(silicon nitride)、疏水聚合物(hydrophobic polymer)或是他们的组合。第一底部电极442、第一压电层444、第一顶部电极446依次堆叠在第一钝化层 420上形成第一 FBAR。第二底部电极472，第二压电层474和第二顶部电极476依次堆 叠形成第二 FBAR。第一 FBAR和 第二 FBAR直立堆叠形成CRF。CRF可以在远阻带具 有较高的抑制并且具有较宽的带宽。第一底部电极442、第一顶部电极446、第二底部电极472以及第二顶部电极476 可以由如下金属制作，如Au、W、Mo、Pt、Ru、Ir、TiW、Al、Ti等类似金属，但并不 局限于这些材料。第一压电层444和第二压电层474由以下材料制作，如A1N、ZnO、 PZT> quartz、LiNbO3^ KNbO3 或 LiTaO3 等材料。解耦层460夹在第一顶部电极446和第二底部电极472之间。解耦层460可以 是单层结构也可以是多层结构。种子层430可以提供平滑的、具有良好晶格结构的底部电极，在具有良好晶格 结构的底部电极上可以形成高质量压电层444。因此，通过种子层430，可以制作高性能 压电层444，进而提高谐振器400的工作性能。在一个实例中，种子层430的制作材料可 以和压电层444的材料相同，如A1N。第二钝化层450在第二顶部电极476上形成，以防止第二顶部电极476与空气或 潮湿环境接触。第二钝化层450制作材料可以与第一钝化层420材料相同或不同。本发明也提供上面描述的声波谐振器的制造方法。结合图IA和1B，图5所示为根据本专利一个实例得到的声波谐振器的工艺流程 图，其中包含下述步骤。步骤S101，提供带有牺牲层114的基底110。制作牺牲层的材料包括氧 化娃(siliconoxide)、多晶娃(polysilicon)、金属(metal)(如锗(germanium)、镁 (magnesium),铝(alumimim)等)或聚合物(polymer)，利用溅射工艺、化学气相沉积 (CVD)工艺、物理气相沉积(PVD)工艺、旋涂或其他相近工艺将牺牲层材料沉积在基底 110内部或其上表面。然后平坦化处理基底110和牺牲层114 ；步骤S103，在基底110上形成第一钝化层120，并使第一钝化层120位于牺牲层 114上方，通常，第一钝化层120形成在基底110和牺牲层114上面；步骤S105，在第一钝化层120上形成种子层130 ；步骤S107，在种子层130上形成底部电极142 ；步骤S109，在底部电极142上形成压电层144 ；步骤S111，在压电层144上形成顶部电极146 ；步骤S113，在顶部电极146上形成第二钝化层150 ；步骤S115，移除牺牲层144以形成空气腔112。在一个实例中，通过排空道116将牺牲层材料刻蚀掉。排空道116将空气腔 112与谐振器100外部环境相连通。其他的刻蚀工艺如深反应离子刻蚀(DRIE)和利用如 KOH、TMAH或EDP的依赖晶体取向湿法刻蚀也可以用来将牺牲层114从基底110内移 除。步骤S115可以放在步骤S107、S109、Slll或S113前面。也就是说可以在底部电 极142、压电层144、顶部电极146以及第二钝化层150形成之前去除掉牺牲层114。结合图2A和2B，图6所示为根据本专利另一个实例得到的声波谐振器的工艺流程图，其制造过程中包含下述步骤。
步骤幻01，提供带有牺牲层214的基底210。牺牲层材料包括氧化硅(silicon oxide)、多晶娃(polysilicon)、金属(metal)(如锗(germanium)、镁(magnesium)、招 (aluminum)等)或聚合物(polymer)，利用溅射工艺、化学气相沉积(CVD)工艺、物理 气相沉积(PVD)工艺、旋涂或其他相近工艺将牺牲层材料沉积在基底210内部或其上表 面，然后平坦化处理基底210和牺牲层214;
步骤幻03，在牺牲层214上形成第一钝化层220。通常，第一钝化层220形成 在基底210和牺牲层214上方；
步骤幻05，在第一钝化层220上形成种子层230 ；
步骤幻07，在种子层230上形成第一底部电极M2;
步骤幻09，在第一底部电极242上形成第一压电层M4;
步骤幻11，在第一压电层244上形成第一顶部电极M6;
步骤幻13，在第一顶部电极246上形成解耦层沈0;
步骤幻15，在解耦层260上形成第二底部电极272;
步骤幻17，在第二底部电极272上形成第二压电层274;
步骤幻19，在第二压电层274上形成第二顶部电极276;
步骤幻21，在第二顶部电极276上形成第二钝化层250;
步骤幻23，移除牺牲层214以形成空气腔212。
在一个实例中，牺牲层214通过排空道216被移除。排空道216将空气腔212与 谐振器200外部环境相连通。其他的刻蚀工艺如深反应离子刻蚀(DRIE)和利用如K0H、 TMAH或EDP的依赖晶体取向湿法刻蚀也可以用来将牺牲层214从基底210中移除。步 骤 S223 可以放在步骤 S207、S209、S211、S213、S215、S217、S219 或 S221 前面。也 就是说可以在第一底部电极对2、第一压电层M4、第一顶部电极M6、解耦层沈0、第二 底部电极272、第二压电层274、第二顶部电极276和第二钝化层250形成之前去除牺牲 层 214。
结合图3A和3B，图7所示为根据本专利另一个实例得到的声波谐振器的工艺流 程图，其制造过程中包含下述步骤。
步骤S301，提供基底310;
步骤S303，在基底310上形成第一钝化层320 ；
步骤幻05，在第一钝化层320上形成种子层330，通常，种子层330形成在第一 钝化层320上面；
步骤S307，在种子层330上形成底部电极342 ；
步骤S309，在底部电极342上形成压电层344 ；
步骤S311，在压电层344上形成顶部电极346 ；
步骤S313，在顶部电极346上形成第二钝化层350;
步骤S315，基底310—部分(其上形成第一钝化层320)通过刻蚀工艺从基底310 背面移除以形成空气腔312。通过刻蚀工艺从基底310的背面将位于第一钝化层320下方 的一部分基底去除，从而形成空气腔312。
结合图4，图8所示为根据本专利另一个实例进一步得到的声波谐振器的工艺流程图，其制造过程中包含下述步骤。步骤S401，提供基底410;步骤S403，在基底410上形成第一钝化层420 ；步骤S405，在第一钝化层420上形成种子层430。通常，种子层430形成在第 一钝化层420表面上；步骤S407，在种子层430上形成第一底部电极442 ；步骤S409，在第一底部电极442上形成第一压电层444;步骤S411，在第一压电层444上形成第一顶部电极446 ；步骤S413，在第一顶部电极446上形成解耦层460 ；步骤S415，在解耦层460上形成第二底部电极472 ；步骤S417，在第二底部电极472上形成第二压电层474;步骤S419，在第二压电层474上形成第二顶部电极476 ；步骤S421，在第二顶部电极476上形成第二钝化层450 ；步骤S423，通过刻蚀工艺从基底410的背面将位于第一钝化层420下方的一部分基底去除，从而形成空气腔412。总的来说，本发明公开了至少具有一层钝化层的声波谐振器。钝化层是为了减 弱材料在谐振器表面的吸附，并且作为下面的保护层保护种子层不受通过空气腔带来的 空气和潮湿环境的影响。因此，由环境污染造成的谐振器频率漂移降为最低，同时谐振 器可免受潮湿或腐蚀性液体造成的破坏性影响。上述对本发明中几种典型体波谐振器的描述仅仅是为了说明，这些说明不是很 详尽，不会限制发明的确切形式。鉴于本发明，可以做出许多修改和变化。实例的选择和描述是为了解释本发明的原理和实际应用，以便刺激该领域的其 他技术使用本发明和各种实例，并根据特定用途进行适当的修改。不偏离本发明精神和 范围，应用该领域的技术对实例进行改变是很容易的。因此，本发明的范围由附加权利 要求定义，而不是由上述描述和其中讨论的实例决定。
权利要求
1.一种声波谐振器，其特征在于包括(a)具有空气腔的基底；(b)在基底上形成的第一钝化层，且位于空气腔上方；(c)在第一钝化层上形成的种子层，第一钝化层阻止种子层与谐振器周围环境相互作用；(d)在种子层上形成的多层结构；以及(e)在多层结构上表面形成的第二钝化层。
2.根据权利要求1所述的声波谐振器，其特征在于，其中的多层结构包括(a)在种子层上形成的底部电极；(b)在底部电极上形成的压电层；以及(c)在压电层上形成的顶部电极。
3.根据权利要求1所述的声波谐振器，其特征在于，其中的多层结构包括(a)在种子层上形成的第一底部电极；(b)在第一底部电极上形成的第一压电层；(c)在第一压电层上形成的第一顶部电极；(d)在第一顶部电极上形成的解耦层；(e)在解耦层上形成的第二底部电极；(f)在第二底部电极上形成的第二压电层；以及(g)在第二压电层上形成的第二顶部电极。
4.根据权利要求1所述的声波谐振器，其特征在于，所述的第一钝化层的构成材料为 碳化硅、氧化铝、金刚石、类金刚石炭(DLC)、氧化硅、氮化硅及疏水聚合物中的一种 或是两种以上混合物。
5.根据权利要求1所述的声波谐振器，其特征在于，所述的第二钝化层材料和第一钝 化层材料相同或不同。
6.根据权利要求1所述的声波谐振器，其特征在于，所述的第一钝化层的厚度为 10 10000 埃。
7.根据权利要求1所述的声波谐振器，其特征在于，所述的种子层的构成材料为氮化 铝、氮氧化铝、氮化钨、氮化钛钨、氧化硅、氮化硅及碳化硅中的一种或是两种以上混 合物。
8.—种制造声波谐振器的方法，其特征在于包括如下步骤(a)提供带有牺牲层的基底；(b)在牺牲层上形成第一钝化层并延伸至整个基底； (C)在第一钝化层上形成种子层；(d)在种子层上形成多层结构；(e)在多层结构上表面形成第二钝化层；以及(f)将牺牲层从基底移除以形成空气腔。
9.根据权利要求8所述的制造声波谐振器的方法，其特征在于，其中形成多层结构的 过程包含下述几个步骤(a)在种子层上形成底部电极；(b)在底部电极上形成压电层；以及(c)在压电层上形成顶部电极。
10.根据权利要求8所述的制造声波谐振器的方法，其特征在于，其中形成多层结构 的过程包含下述几个步骤(a)在种子层上形成第一底部电极；(b)在第一底部电极上形成第一压电层；(c)在第一压电层上形成第一顶部电极；(d)在第一顶部电极上形成解耦层；(e)在解耦层上形成第二底部电极；(f)在第二底部电极上形成第二压电层；以及(g)在第二压电层上形成第二顶部电极。
11.根据权利要求8所述的制造声波谐振器的方法，其特征在于，第一钝化层的制作 材料为碳化硅、氧化铝、金刚石、类金刚石炭(DLC)、氧化硅、氮化硅及疏水聚合物中 的一种或是两种以上混合物。
12.根据权利要求8所述的制造声波谐振器的方法，其特征在于，第二钝化层的构成 材料和第一钝化层的构成材料相同或者不同。
13.根据权利要求8所述的制造声波谐振器的方法，其特征在于，其中第一钝化层的 厚度为10 10000埃。
14.根据权利要求8所述的制造声波谐振器的方法，其特征在于，种子层的构成材料 为氮化铝、氮氧化铝、氮化钨、氮化钛钨、氧化硅、氮化硅及碳化硅中的一种或是两种 以上混合物。
15.一种制造声波谐振器的方法，其特征在于包括如下步骤(a)提供基底；(b)在基底上形成第一钝化层；(C)在第一钝化层上形成种子层；(d)形成多层结构；(e)在多层结构上表面形成第二钝化层；以及(f)将第一钝化层下面的一部分基底移除以形成空气腔。
16.根据权利要求15所述的制造声波谐振器的方法，其特征在于，多层结构的形成过 程包括下述几个步骤(a)在种子层上形成底部电极；(b)在底部电极上形成压电层；以及(c)在压电层上形成顶部电极。
17.根据权利要求15所述的制造声波谐振器的方法，其特征在于，多层结构的形成过 程包括下述几个步骤(a)在种子层上形成第一底部电极；(b)在第一底部电极上形成第一压电层；(c)在第一压电层上形成第一顶部电极；(d)在第一顶部电极上形成解耦层；(e)在解耦层上形成第二底部电极；(f)在第二底部电极上形成第二压电层；以及(g)在第二压电层上形成第二顶部电极。
18.根据权利要求15所述的制造声波谐振器的方法，其特征在于，第一钝化层的制作 材料为碳化硅、氧化铝、金刚石、类金刚石炭(DLC)、氧化硅、氮化硅及疏水聚合物中 的一种或是两种以上混合物。
19.根据权利要求15所述的制造声波谐振器的方法，其特征在于，构成第二钝化层的 材料与构成第一钝化层的材料相同或不同。
20.根据权利要求15所述的制造声波谐振器的方法，其特征在于，其中第一钝化层的 厚度为10 10000埃。
21.根据权利要求15所述的制造声波谐振器的方法，其特征在于，种子层的构成材料 为氮化铝、氮氧化铝、氮化钨、氮化钛钨、氧化硅、氮化硅及碳化硅或是他们的组合。
22.—种声波谐振器，其特征在于包括(a)具有第一表面和对应的第二表面的基底，且在基底第一表面上带有空气腔；(b)在基底第一表面上的第一钝化层，并且第一钝化层位于空气腔上方；(C)第二钝化层与第一钝化层被间隔开来；(d)多层结构位于第一钝化层与第二钝化层之间。
23.根据权利要求22所述的声波谐振器，其特征在于，进一步包括位于第一钝化层和 多层结构中间的种子层，这样第一钝化层用于阻止种子层与谐振器周围环境相互作用。
全文摘要
一种声波谐振器及其加工方法，声波谐振器包括具有空气腔的基底；在基底上形成的第一钝化层，且位于空气腔上方；在第一钝化层上形成的种子层，第一钝化层阻止种子层与谐振器周围环境相互作用；在种子层上形成的多层结构；以及在多层结构上表面形成的第二钝化层。方法包括如下步骤提供带有牺牲层的基底；在牺牲层上形成第一钝化层并延伸至整个基底；在第一钝化层上形成种子层；在种子层上形成多层结构；在多层结构上表面形成第二钝化层；以及将牺牲层从基底移除以形成空气腔。本发明可以减弱材料在谐振器表面的吸附，消除或减轻由于周围空气或潮湿环境影响而产生的谐振器频率偏移，很大程度上放松了对谐振器密闭封装的要求，极大的降低了器件制造成本。
文档编号H03H9/17GK102025340SQ201010513559
公开日2011年4月20日 申请日期2010年10月21日 优先权日2010年10月21日
发明者庞慰, 张 浩 申请人:张 浩