一种薄膜体声波谐振器及其金属电极制备方法与流程

本申请涉及半导体材料及电子通讯装置，具体而言，涉及一种薄膜体声波谐振器及其金属电极制备方法。

背景技术：

1、薄膜体声波谐振器(fbar)是一种新型的射频器件，具有极佳的品质因数q值和可集成于ic芯片上的优点，并能与互补金属氧化物半导体(complementary metal oxidesemiconductor，cmos)工艺进行兼容，可以有效地避免声表面波谐振器和介质谐振器无法与cmos工艺兼容的问题。

2、薄膜体声波谐振器的核心结构是由声学镜-电极-压电层-电极构成的压电振荡堆结构，其工作原理是当电信号通过两端电极上时，由于材料的逆压电效应，会将电信号转化成机械振动，机械振动以声波的形式在压电薄膜内传播，当声波在压电薄膜中的传播距离正好是半波长的奇数倍时就会产生谐振，其中谐振频率处的声波损耗最小，使得该频率的声信号能通过压电薄膜层，而其他频率的信号被阻断，从而只在输出端输出具有特定频率的信号，以实现电信号的谐振功能。目前，薄膜体声波谐振器中用于接线或植球的金属电极通常包括多个不同的金属层，各金属层之间容易出现互融，导致连接线或植球掉落。

技术实现思路

1、本申请的目的在于提供一种薄膜体声波谐振器及其金属电极制备方法，能够改善金属电极中不同金属层互融的情况，提高薄膜体声波谐振器与外部电路的连接可靠性。

2、第一方面，本申请提供了一种薄膜体声波谐振器，包括从下到上依次层叠的衬底、声反射镜、底电极、压电薄膜和顶电极，所述声反射镜位于所述压电薄膜的正下方，所述底电极与所述顶电极之间连接有上下电极连接层，所述底电极的顶部边缘还设置有围绕所述压电薄膜和所述顶电极的键合层，所述键合层的顶部盖接有wlp（晶片级封装）封装层，所述wlp封装层顶部设置有与所述键合层电连接的金属电极，所述金属电极包括位于内侧的第一金属层、位于外侧的第二金属层以及位于所述第一金属层和所述第二金属层之间的导电阻挡层；所述导电阻挡层把所述第一金属层和所述第二金属层分隔，并用于阻挡所述第一金属层和所述第二金属层互融。

3、由于在金属电极的第一金属层和第二金属层之间设置导电阻挡层来阻挡第一金属层和第二金属层互融，能够改善金属电极中不同金属层互融的情况，提高薄膜体声波谐振器与外部电路的连接可靠性。

4、优选地，所述第一金属层包括ti和cu。

5、优选地，所述第二金属层为alsicu层。

6、优选地，所述导电阻挡层包括钛、氮化钛和钛钨合金中的至少一种。

7、从而导电阻挡层能够有效阻挡第一金属层和第二金属层中的铜扩散互融。

8、优选地，所述导电阻挡层的厚度为100nm-500nm。

9、优选地，所述声反射镜为空腔或布拉格反射层。

10、优选地，所述压电薄膜包括pzt、aln、gan、zno、cds和linbo3中的至少一种。

11、优选地，所述顶电极和所述底电极包括钼、钨、金、铝、银和钛中的至少一种。

12、第二方面，本申请提供了一种金属电极制备方法，用于制备前文所述薄膜体声波谐振器中的所述金属电极，包括步骤：

13、a1.在所述wlp封装层的连通所述键合层的通孔处制备一层所述第一金属层；

14、a2.通过磁控溅射在所述第一金属层上覆盖一层所述导电阻挡层；

15、a3.通过磁控溅射在所述导电阻挡层上覆盖一层所述第二金属层，得到所述金属电极。

16、优选地，步骤a1包括：

17、在所述wlp封装层的连通所述键合层的通孔处通过磁控溅射生长一层钛和铜的混合层；

18、在所述钛和铜的混合层上电镀一层铜层。

19、先生长一层钛和铜的混合层，该钛和铜的混合层能够提高铜层与wlp封装层之间的连接可靠性。

20、有益效果：本申请提供的薄膜体声波谐振器及其金属电极制备方法，在金属电极的第一金属层和第二金属层之间设置导电阻挡层来阻挡第一金属层和第二金属层互融，能够改善金属电极中不同金属层互融的情况，提高薄膜体声波谐振器与外部电路的连接可靠性。

技术特征：

1.一种薄膜体声波谐振器，其特征在于，包括从下到上依次层叠的衬底（1）、声反射镜（2）、底电极（3）、压电薄膜（4）和顶电极（5），所述声反射镜（2）位于所述压电薄膜（4）的正下方，所述底电极（3）与所述顶电极（5）之间连接有上下电极连接层（6），所述底电极（3）的顶部边缘还设置有围绕所述压电薄膜（4）和所述顶电极（5）的键合层（7），所述键合层（7）的顶部盖接有wlp封装层（8），所述wlp封装层（8）顶部设置有与所述键合层（7）电连接的金属电极（9），所述金属电极（9）包括位于内侧的第一金属层（901）、位于外侧的第二金属层（902）以及位于所述第一金属层（901）和所述第二金属层（902）之间的导电阻挡层（903）；所述导电阻挡层（903）把所述第一金属层（901）和所述第二金属层（902）分隔，并用于阻挡所述第一金属层（901）和所述第二金属层（902）互融。

2.根据权利要求1所述的薄膜体声波谐振器，其特征在于，所述第一金属层（901）包括ti和cu。

3.根据权利要求2所述的薄膜体声波谐振器，其特征在于，所述第二金属层（902）为alsicu层。

4.根据权利要求3所述的薄膜体声波谐振器，其特征在于，所述导电阻挡层（903）包括钛、氮化钛和钛钨合金中的至少一种。

5.根据权利要求1所述的薄膜体声波谐振器，其特征在于，所述导电阻挡层（903）的厚度为100nm-500nm。

6.根据权利要求1所述的薄膜体声波谐振器，其特征在于，所述声反射镜（2）为空腔或布拉格反射层。

7.根据权利要求1所述的薄膜体声波谐振器，其特征在于，所述压电薄膜（4）包括pzt、aln、gan、zno、cds和linbo3中的至少一种。

8.根据权利要求1所述的薄膜体声波谐振器，其特征在于，所述顶电极（5）和所述底电极（3）包括钼、钨、金、铝、银和钛中的至少一种。

9.一种金属电极制备方法，其特征在于，用于制备权利要求1-8任一项所述薄膜体声波谐振器中的所述金属电极（9），包括步骤：

10.根据权利要求9所述的金属电极制备方法，其特征在于，步骤a1包括：

技术总结
本申请属于半导体材料及电子通讯装置技术领域，公开了一种薄膜体声波谐振器及其金属电极制备方法，薄膜体声波谐振器包括从下到上依次层叠的衬底、声反射镜、底电极、压电薄膜和顶电极，底电极与顶电极之间连接有上下电极连接层，底电极的顶部边缘还设置有围绕压电薄膜和顶电极的键合层，键合层的顶部盖接有WLP封装层，WLP封装层顶部设置有与键合层电连接的金属电极，金属电极包括第一金属层、第二金属层以及位于第一金属层和第二金属层之间的导电阻挡层；导电阻挡层把第一金属层和第二金属层分隔，并用于阻挡第一金属层和第二金属层互融；从而能够改善金属电极中不同金属层互融的情况，提高薄膜体声波谐振器与外部电路的连接可靠性。

技术研发人员：李国强,衣新燕,林剑桥
受保护的技术使用者：广州市艾佛光通科技有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/15