空腔型薄膜体声波谐振器的制造方法与流程

本发明涉及微电子器件，尤其涉及一种空腔型薄膜体声波谐振器的制造方法。

背景技术：

1、薄膜体声波谐振器(film bulk acoustic resonator，fbar)是一种压电薄膜谐振器。薄膜体声波谐振器的基本结构为基板上由上电极、压电层和下电极组成的叠层结构；为了抑制振动能量的耗散，叠层结构的下方设置有空腔。

2、相关技术中，在制备薄膜体声波谐振器时，通常会先在衬底上形成一层牺牲层，在牺牲层上制备叠层结构，并在制备叠层结构之后对牺牲层进行腐蚀，以在叠层结构和衬底之间形成空腔。其中，在制作牺牲层时，通常会对牺牲层进行刻蚀，去除部分牺牲层，然后对剩余部分的牺牲层进行化学机械抛光(chemical mechanical polishing，cmp)，以使其表面平坦化。

3、但是，刻蚀需要使得牺牲层的停留在指定厚度处，对于刻蚀工艺来说极难控制，为了防止过刻蚀，刻蚀剩余的牺牲层的厚度往往较厚。通过cmp工艺加工剩余的较厚的牺牲层，容易出现片内非均匀性(wtwnu)较差的问题，导致cmp工艺难以稳定，影响制备的薄膜体声波谐振器的产品质量。

技术实现思路

1、鉴于上述问题，提出了本发明以便提供一种克服上述问题或者至少部分地解决上述问题的一种空腔型薄膜体声波谐振器的制造方法。

2、本发明提供了一种空腔型薄膜体声波谐振器的制造方法，所述制造方法包括：

3、在衬底表面形成凹槽；

4、在所述衬底表面沉积第一牺牲层，所述第一牺牲层覆盖所述凹槽；

5、采用刻蚀与终点检测结合的方式，去除在所述衬底上的正投影位于所述凹槽外的所述第一牺牲层；

6、在所述衬底表面沉积第二牺牲层，所述第二牺牲层覆盖剩余的所述第一牺牲层；

7、采用多次化学机械抛光的方式去除位于所述凹槽外的所述第二牺牲层和所述第一牺牲层，使得所述凹槽内剩余的所述第一牺牲层与所述衬底表面位于同一平面；

8、在所述衬底表面沉积覆盖所述凹槽的叠层结构，所述叠层结构包括依次沉积的底电极、压电层和顶电极；

9、去除所述凹槽内剩余的所述第一牺牲层，在所述叠层结构下方形成空腔。

10、可选的，所述在所述衬底表面沉积第一牺牲层，包括：

11、在所述衬底表面沉积一层磷硅玻璃或者正硅酸四乙酯层，作为所述第一牺牲层。

12、可选的，所述第一牺牲层的厚度为所述凹槽深度的1.2～2倍。

13、可选的，所述第二牺牲层的材料与所述第一牺牲层的材料相同。

14、可选的，所述第二牺牲层的厚度大于所述凹槽的深度。

15、可选的，所述采用多次化学机械抛光的方式去除位于所述凹槽外的所述第二牺牲层和所述第一牺牲层，使得所述凹槽内剩余的所述第一牺牲层与所述衬底表面位于同一平面，包括：

16、采用化学机械抛光方法对所述凹槽外的所述第二牺牲层和所述第一牺牲层进行第一次抛光加工，直至所述凹槽外的所述第二牺牲层和所述第一牺牲层距离所述衬底表面的厚度为设定厚度；

17、采用化学机械抛光方法对所述凹槽外剩余的所述第二牺牲层和所述第一牺牲层进行第二次抛光加工，直至去除所述凹槽外的所有所述第二牺牲层和所述第一牺牲层；

18、采用化学机械抛光方法对所述衬底表面以及所述凹槽内剩余的所述第一牺牲层的表面进行第三次抛光加工，直至所述凹槽内剩余的所述第一牺牲层与所述衬底表面位于同一平面，且所述凹槽内剩余的所述第一牺牲层与所述衬底表面的粗糙度达到设定要求。

19、可选的，所述设定厚度为1～2um。

20、可选的，在进行所述第二次抛光加工时，结合终点检测的方法监测剩余厚度的所述第二牺牲层和所述第一牺牲层是否完全去除。

21、可选的，所述在衬底表面形成凹槽，包括：

22、采用干法或湿法刻蚀的方法，在所述衬底的表面形成深度为3～30um的凹槽。

23、可选的，所述在衬底表面形成凹槽之前，所述制造方法还包括：

24、对所述衬底进行清洗，并烘干备用。

25、本发明实施例中提供的技术方案，至少具有如下技术效果或优点：

26、本发明实施例提供的一种空腔型薄膜体声波谐振器的制造方法，通过采用刻蚀与终点检测结合的方法，去除在衬底上的正投影位于凹槽外的第一牺牲层，可以只保留凹槽内和凹槽上方的第一牺牲层，确保衬底表面的第一牺牲层能够完全去除干净。接着，再在衬底表面沉积一层第二牺牲层覆盖剩余的第一牺牲层，第二牺牲层与剩余的第一牺牲层可以形成一个整体，从而可以保证剩余的第一牺牲层的稳定性。然后通过采用多次化学机械抛光的方式去除位于衬底表面以上的第二牺牲层和第一牺牲层，使得凹槽内剩余的第一牺牲层与衬底表面位于同一平面，以满足后续生长叠层结构的平坦化需求。其中，分多次化学机械抛光可以减少每次抛光的厚度和时长，避免在一个抛光台长时间抛光导致化学反应和机械去除动态平衡的失调，从而出现片内非均匀性较差的问题，进而可以保证制备的薄膜体声波谐振器的产品质量。

27、上述说明仅是本发明技术方案的概述，为了能够更清楚了解本发明的技术手段，而可依照说明书的内容予以实施，并且为了让本发明的上述和其它目的、特征和优点能够更明显易懂，以下特举本发明的具体实施方式。

技术特征：

1.一种空腔型薄膜体声波谐振器的制造方法，其特征在于，所述制造方法包括：

2.根据权利要求1所述的制造方法，其特征在于，所述在所述衬底表面沉积第一牺牲层，包括：

3.根据权利要求2所述的制造方法，其特征在于，所述第一牺牲层的厚度为所述凹槽深度的1.2～2倍。

4.根据权利要求2所述的制造方法，其特征在于，所述第二牺牲层的材料与所述第一牺牲层的材料相同。

5.根据权利要求4所述的制造方法，其特征在于，所述第二牺牲层的厚度大于所述凹槽的深度。

6.根据权利要求1所述的制造方法，其特征在于，所述采用多次化学机械抛光的方式去除位于所述凹槽外的所述第二牺牲层和所述第一牺牲层，使得所述凹槽内剩余的所述第一牺牲层与所述衬底表面位于同一平面，包括：

7.根据权利要求6所述的制造方法，其特征在于，所述设定厚度为1～2um。

8.根据权利要求6所述的制造方法，其特征在于，在进行所述第二次抛光加工时，结合终点检测的方法监测剩余厚度的所述第二牺牲层和所述第一牺牲层是否完全去除。

9.根据权利要求1至8任一项所述的制造方法，其特征在于，所述在衬底表面形成凹槽，包括：

10.根据权利要求1至8任一项所述的制造方法，其特征在于，所述在衬底表面形成凹槽之前，所述制造方法还包括：

技术总结
本发明公开了一种空腔型薄膜体声波谐振器的制造方法，制造方法包括：在衬底表面沉积覆盖凹槽的第一牺牲层；采用刻蚀与终点检测结合的方式，去除在衬底上的正投影位于凹槽外的第一牺牲层；在衬底表面沉积第二牺牲层，第二牺牲层覆盖剩余的第一牺牲层；采用多次抛光的方式去除位于衬底表面以上的第二牺牲层和第一牺牲层，使得凹槽内剩余的第一牺牲层与衬底表面位于同一平面；在衬底表面沉积覆盖凹槽的叠层结构，叠层结构包括依次沉积的底电极、压电层和顶电极；去除凹槽内剩余的第一牺牲层，在叠层结构下方形成空腔。该制造方法可以有效避免出现片内非均匀性较差的问题，保证制备的薄膜体声波谐振器的产品质量。

技术研发人员：周国安,卜德冲,罗大杰,贾会来
受保护的技术使用者：赛莱克斯微系统科技（北京）有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/13