本技术涉及射频,尤其涉及一种声表面波谐振器的制备方法、一种声表面波谐振器及相关设备。
背景技术:
1、声表面波(surface acoustics wave,saw)谐振器是一种广泛应用于射频领域的器件,集较低的插损和良好的抑制性能于一体,同时体积也较小,主要利用压电效应将电能和机械能互相转换,用于组合对信号传输实现选通特性。
2、声表面波谐振器的类型有多种,例如,叉指换能器包含假指(dummy fingers)的声表面波谐振器、叉指换能器两侧设置有反射栅的声表面波谐振器、温度补偿型声表面波(temperature-compensation saw,tc-saw)谐振器以及薄膜声表面波(thin-film saw,tc-saw)谐振器等,对于无论哪一种类型的声表面波谐振器而言,横向传播的声波都会导致谐振器出现横向谐振模,即出现在通带内及通带附近的杂波,该杂波会增大器件损耗,使q值出现大幅度波动,降低谐振器、滤波器的性能。
3、当前,业界普遍采用piston结构(活塞结构)来抑制横模,piston结构为凸起金属块结构,通常是在制作完成叉指电极后通过lift-off工艺附加在叉指电极末端的,即它和叉指电极并非是一体的材料,而是两个独立的材料层次,其中,lift-off工艺是在晶圆上做光刻工艺(涂布光刻胶、曝光、显影)而获得暴露出叉指电极末端的开窗,然后蒸镀金属、剥离光刻胶和附在光刻胶上的金属而留下沉积在叉指电极末端的金属,从而获得叉指电极末端的凸起金属块结构。
4、然而,光刻工艺存在和叉指电极层对位的偏差,光刻工艺本身开窗线宽也有一定的差异性,如此就会造成凸起金属块并不能完全和叉指电极末端边缘垂直对齐,这样就会带来对杂波抑制的效果差异,影响滤波器性能和滤波器的个体一致性,显然不利于提升生产效率,并会导致产品良率的降低。
技术实现思路
1、为解决上述技术问题,本技术实施例提供了一种声表面波谐振器的制备方法、一种声表面波谐振器及相关设备,以通过刻蚀叉指电极在叉指电极末端形成抑制横模的凸起结构,使得凸起结构在水平方向上和垂直方向上均与叉指电极位置固定,保证多个谐振器/滤波器个体之间的一致性,有助于提升生产效率和产品良率。
2、为实现上述目的,本技术实施例提供了如下技术方案:
3、一种声表面波谐振器的制备方法,包括:
4、提供压电衬底;
5、在所述压电衬底上形成第一叉指电极引出部、与所述第一叉指电极引出部连接的多个第一叉指电极、第二叉指电极引出部以及与所述第二叉指电极引出部连接的多个第二叉指电极,所述第一叉指电极和所述第二叉指电极交叉平行设置,所述第一叉指电极和所述第二叉指电极均包括与各自引出部连接的叉指电极中心部分和远离各自引出部的叉指电极末端部分;
6、形成阻挡层,所述阻挡层覆盖所述压电衬底、所述第一叉指电极引出部、所述第一叉指电极、所述第二叉指电极引出部以及所述第二叉指电极;
7、对所述阻挡层进行刻蚀,保留所述第一叉指电极和所述第二叉指电极的叉指电极末端部分以及所述压电衬底上的所述阻挡层,去除其他区域的所述阻挡层;
8、对暴露的所述第一叉指电极和所述第二叉指电极的叉指电极中心部分、所述第一叉指电极引出部以及所述第二叉指电极引出部刻蚀至剩余目标厚度,使得所述第一叉指电极和所述第二叉指电极的叉指电极末端部分相对于所述第一叉指电极和所述第二叉指电极的叉指电极中心部分以及所述第一叉指电极引出部和所述第二叉指电极引出部凸起形成凸起结构,凸起结构在垂直于所述压电衬底所在平面的方向上和在平行于所述压电衬底所在平面的方向上均与所述第一叉指电极和所述第二叉指电极的叉指电极末端部分自对准;
9、去除所述压电衬底上的所述阻挡层,保留所述凸起结构上的所述阻挡层。
10、可选的,所述声表面波谐振器的制备方法还包括:
11、形成温度补偿层,所述温度补偿层覆盖所述压电衬底、所述第一叉指电极引出部、所述第一叉指电极、所述第二叉指电极引出部和所述第二叉指电极,并对所述温度补偿层进行刻蚀,在所述温度补偿层形成第一通孔和第二通孔,所述第一通孔暴露所述第一叉指电极引出部,所述第二通孔暴露所述第二叉指电极引出部;
12、形成第一pad金属层和第二pad金属层,所述第一pad金属层通过所述第一通孔与所述第一叉指电极引出部接触连接,所述第二pad金属层通过所述第二通孔与所述第二叉指电极引出部接触连接;
13、形成钝化层,所述钝化层覆盖所述温度补偿层、所述第一pad金属层和所述第二pad金属层,并对所述钝化层进行刻蚀,形成暴露所述第一pad金属层的第一接触窗和暴露所述第二pad金属层的第二接触窗。
14、可选的,所述阻挡层的材料包括氮化硅、氧化铝、氧化钽、氮化铊以及氧化铬中的一种或多种。
15、可选的,对所述阻挡层进行刻蚀的过程包括:
16、在所述阻挡层上涂布第一光刻胶层;
17、对所述第一光刻胶层进行曝光、显影后,形成第一光刻胶图形,所述第一光刻胶图形覆盖所述第一叉指电极和所述第二叉指电极的叉指电极末端部分以及所述压电衬底上的所述阻挡层,暴露其他区域的所述阻挡层;
18、以所述第一光刻胶图形为掩膜,对所述阻挡层进行刻蚀,保留所述第一叉指电极和所述第二叉指电极的叉指电极末端部分以及所述压电衬底上的所述阻挡层,去除其他区域的所述阻挡层;
19、去除所述第一光刻胶图形,或者,在对暴露的所述第一叉指电极和所述第二叉指电极的叉指电极中心部分、所述第一叉指电极引出部以及所述第二叉指电极引出部刻蚀至剩余目标厚度,在所述第一叉指电极和所述第二叉指电极的叉指电极末端部分形成所述凸起结构后,再去除所述第一光刻胶图形。
20、可选的,去除所述压电衬底上的所述阻挡层的过程包括:
21、涂布第二光刻胶层,所述第二光刻胶层覆盖所述阻挡层、所述第一叉指电极引出部、所述第一叉指电极、所述第二叉指电极引出部和所述第二叉指电极;
22、对所述第二光刻胶层进行曝光、显影后,形成第二光刻胶图形,所述第二光刻胶图形暴露所述压电衬底上的所述阻挡层;
23、以所述第二光刻胶图形为掩膜,对所述阻挡层进行刻蚀,去除所述压电衬底上的所述阻挡层,保留所述凸起结构上的所述阻挡层;
24、去除所述第二光刻胶层。
25、可选的,所述温度补偿层包括sio2单层,或者包括沿背离所述压电衬底的方向层叠设置的sin层、aln层、非晶硅层、gan层以及sio2层。
26、一种声表面波谐振器,所述声表面波谐振器由上述任一项所述的方法制备得到;所述声表面波谐振器包括:
27、压电衬底;
28、位于所述压电衬底上的第一叉指电极引出部、与所述第一叉指电极引出部连接的多个第一叉指电极、第二叉指电极引出部以及与所述第二叉指电极引出部连接的多个第二叉指电极,所述第一叉指电极和所述第二叉指电极交叉平行设置,所述第一叉指电极和所述第二叉指电极均包括与各自引出部连接的叉指电极中心部分和远离各自引出部的叉指电极末端部分;
29、所述第一叉指电极和所述第二叉指电极的叉指电极中心部分、所述第一叉指电极引出部以及所述第二叉指电极引出部为目标厚度,所述第一叉指电极和所述第二叉指电极的叉指电极末端部分相对于所述第一叉指电极和所述第二叉指电极的叉指电极中心部分以及所述第一叉指电极引出部和所述第二叉指电极引出部凸起,形成凸起结构,凸起结构在垂直于所述压电衬底所在平面的方向上和在平行于所述压电衬底所在平面的方向上均与所述第一叉指电极和所述第二叉指电极的叉指电极末端部分自对准;
30、所述凸起结构上具有阻挡层。
31、可选的,所述声表面波谐振器还包括:
32、温度补偿层,所述温度补偿层覆盖所述压电衬底、所述第一叉指电极引出部、所述第一叉指电极、所述第二叉指电极引出部和所述第二叉指电极,所述温度补偿层具有第一通孔和第二通孔,所述第一通孔暴露所述第一叉指电极引出部,所述第二通孔暴露所述第二叉指电极引出部;
33、第一pad金属层和第二pad金属层,所述第一pad金属层通过所述第一通孔与所述第一叉指电极引出部接触连接,所述第二pad金属层通过所述第二通孔与所述第二叉指电极引出部接触连接;
34、钝化层,所述钝化层覆盖所述温度补偿层、所述第一pad金属层和所述第二pad金属层,所述钝化层具有暴露所述第一pad金属层的第一接触窗和暴露所述第二pad金属层的第二接触窗。
35、可选的,所述凸起结构的侧壁与垂直于所述压电衬底所在平面的方向的夹角θp满足:5°≤θp≤10°。
36、一种滤波器,包括上述任一项所述的声表面波谐振器。
37、一种电子设备,包括上述任一项所述的声表面波谐振器,或上述滤波器。
38、与现有技术相比,上述技术方案具有以下优点:
39、本技术实施例所提供的声表面波谐振器的制备方法,先提供压电衬底,在压电衬底上形成第一叉指电极引出部、与第一叉指电极引出部连接的多个第一叉指电极、第二叉指电极引出部以及与第二叉指电极引出部连接的多个第二叉指电极,第一叉指电极和第二叉指电极交叉平行设置,第一叉指电极和第二叉指电极均包括与各自引出部连接的叉指电极中心部分和远离各自引出部的叉指电极末端部分;然后整面形成阻挡层,并对阻挡层进行刻蚀,以利用阻挡层保护第一叉指电极和第二叉指电极的叉指电极末端部分以及压电衬底表面,通过刻蚀减薄阻挡层暴露的第一叉指电极和第二叉指电极的叉指电极中心部分、第一叉指电极引出部以及第二叉指电极引出部的厚度至目标厚度,在第一叉指电极和第二叉指电极的叉指电极末端部分形成凸起结构,使得凸起结构和叉指电极为一体成型结构,二者之间没有分离的界面,如此,凸起结构在垂直于压电衬底所在平面的方向上和在平行于压电衬底所在平面的方向上均与第一叉指电极和第二叉指电极的叉指电极末端部分自对准,且位置固定,能够保证多个谐振器/滤波器个体之间的一致性,有助于提升生产效率和产品良率;最后保留凸起结构的阻挡层,去除压电衬底表面的阻挡层,得到声表面波谐振器结构。
40、需要强调的是,本技术采用“减法”工艺,即先沉积足够厚度的金属层,再将金属层中不需要的部分刻蚀掉,一体化形成叉指电极和位于叉指电极末端的凸起结构,这就要求对刻蚀过程精确限定,否则会导致金属层的厚度不够,影响叉指电极的性能。在通过刻蚀减薄阻挡层暴露的第一叉指电极和第二叉指电极的叉指电极中心部分、第一叉指电极引出部以及第二叉指电极引出部的厚度时,阻挡层正是起到阻挡刻蚀第一叉指电极和第二叉指电极的叉指电极末端部分以及压电衬底表面,从而对刻蚀过程精确限定的作用,进而能够保证叉指电极的性能。
41、并且,本技术在完成叉指电极和位于叉指电极末端的凸起结构后,对凸起结构上的阻挡层不进行去除处理,而是保留凸起结构上的阻挡层,从而继续利用阻挡层保护凸起结构,防止凸起结构的金属(如铝、铜等)扩散到其他膜层而导致凸起结构产生形变或者物化性质的改变进而影响叉指电极的性能。
1.一种声表面波谐振器的制备方法,其特征在于,包括:
2.根据权利要求1所述的声表面波谐振器的制备方法,其特征在于,所述声表面波谐振器的制备方法还包括:
3.根据权利要求1或2所述的声表面波谐振器的制备方法,其特征在于,所述阻挡层的材料包括氮化硅、氧化铝、氧化钽、氮化铊以及氧化铬中的一种或多种。
4.根据权利要求1或2所述的声表面波谐振器的制备方法,其特征在于,对所述阻挡层进行刻蚀的过程包括:
5.根据权利要求1或2所述的声表面波谐振器的制备方法,其特征在于,去除所述压电衬底上的所述阻挡层的过程包括:
6.根据权利要求2所述的声表面波谐振器的制备方法,其特征在于,所述温度补偿层包括sio2单层,或者包括沿背离所述压电衬底的方向层叠设置的sin层、aln层、非晶硅层、gan层以及sio2层。
7.一种声表面波谐振器,其特征在于,所述声表面波谐振器由权利要求1-6任一项所述的方法制备得到;所述声表面波谐振器包括:
8.根据权利要求7所述的声表面波谐振器,其特征在于,所述声表面波谐振器还包括:
9.根据权利要求7或8所述的声表面波谐振器,其特征在于,所述凸起结构的侧壁与垂直于所述压电衬底所在平面的方向的夹角θp满足:5°≤θp≤10°。
10.一种滤波器,其特征在于,包括权利要求7-9任一项所述的声表面波谐振器。
11.一种电子设备,其特征在于,包括权利要求7-9任一项所述的声表面波谐振器,或权利要求10所述的滤波器。
