本發(fā)明涉及一種FBAR諧振器及其制備方法，尤其是一種基于MEMS微加工技術(shù)的FBAR及其制備方法，屬于微電子機(jī)械系統(tǒng)與新材料相結(jié)合的技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)：

薄膜體聲波諧振器(FBAR)是一種諧振體只有幾u(yù)m厚的新型射頻薄膜器件。FBAR射頻器件具有體積小、工作頻率高、插入損耗小、功率容量大等優(yōu)點(diǎn)，F(xiàn)BAR振蕩器、濾波器、雙工器已經(jīng)廣泛應(yīng)用于移動(dòng)通信領(lǐng)域。近年來，基于FBAR的各種傳感器研究也悄然開始。FBAR傳感器的體積小巧和高靈敏度、高可靠性引起了人們的廣泛研究興趣。已有研究報(bào)道指出，F(xiàn)BAR傳感器可用于檢測微質(zhì)量、溫度、環(huán)境參數(shù)、化學(xué)氣體、濕度、應(yīng)力、紫外線等多種參數(shù)。目前，主流的FBAR器件結(jié)構(gòu)有兩種：一種是在硅片背面進(jìn)行光刻蝕以形成低聲阻抗的空腔；另一種是采用梯形布拉格反射結(jié)構(gòu)。兩種結(jié)構(gòu)都有比較大的缺陷。對背面刻蝕型來說，在器件切割時(shí)只能從正面開始，器件容易破裂，且由于大面積的硅襯底被去除，勢必影響了器件的機(jī)械牢度，并大幅降低成品率。這類型FBAR由于本身固有的機(jī)械牢度問題而不容易實(shí)現(xiàn)商業(yè)化，目前還有很多需要改進(jìn)的研究內(nèi)容。相比而言，第二種采用梯形布拉格反射結(jié)構(gòu)的FBAR器件機(jī)械牢度強(qiáng)、集成性好，且不需要借助MEMS工藝，這使得許多不具備MEMS工藝的半導(dǎo)體廠商業(yè)也可以方便地加入進(jìn)來。但其缺點(diǎn)是需要制備多層薄膜，工藝成本比空氣隙型的FBAR要高，且布拉格反射層的聲波反射效果終不及空氣來得好。所以如何實(shí)現(xiàn)可靠性高，低成本，加工工藝簡單，且應(yīng)用范圍更為廣泛的FBAR成為了FBAR器件的設(shè)計(jì)的一個(gè)重要問題。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

目的：為解決現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種基于單晶硅外延封腔工藝的FBAR諧振器及其制備方法，結(jié)構(gòu)穩(wěn)定，低成本，加工工藝簡單，且應(yīng)用范圍更為廣泛。基本方法就是采用MEMS技術(shù)，通過單晶硅外延封腔工藝在硅片內(nèi)形成空腔，并實(shí)現(xiàn)FBAR器件的功能。

技術(shù)方案：為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明采用的技術(shù)方案為：

一種FBAR諧振器的制備方法，其特征在于：包括以下步驟：

步驟1）、選取單晶硅襯底，采用各向異性反應(yīng)離子刻蝕（RIE）工藝在單晶硅襯底上刻蝕深度為5-10μm的淺槽；

步驟2）、在對單晶硅襯底淺槽側(cè)壁進(jìn)行保護(hù)的同時(shí)，對單晶硅襯底進(jìn)行各向同性腐蝕，為接下來的外延單晶硅封腔工藝做準(zhǔn)備；

步驟3）、外延單晶硅封腔：外延生長單晶硅，使單晶硅襯底內(nèi)部形成密封的腔體；

步驟4）、在單晶硅襯底上表面依次生長二氧化硅和氮化硅，并光刻、腐蝕形成接觸孔；

步驟5）、在氮化硅表面濺射第一層金屬，光刻、腐蝕形成焊盤、電互連線以及FBAR下電極；

步驟6）、在氮化硅和第一層金屬上濺射壓電材料，光刻、腐蝕形成FBAR壓電材料結(jié)構(gòu)；

步驟7）、在氮化硅和壓電材料上濺射第二層金屬，光刻、腐蝕形成焊盤、電互連線以及FBAR上電極。

作為優(yōu)選方案，所述的FBAR諧振器的制備方法，其特征在于：所述壓電材料為氮化鋁。

作為優(yōu)選方案，所述的FBAR諧振器的制備方法，其特征在于：所述腔體高度為4-6μm。更優(yōu)選為5μm。

本發(fā)明提供的一種FBAR諧振器，采用上述的FBAR諧振器的制備方法制備而成。

有益效果：本發(fā)明提供的FBAR諧振器及其制備方法，建立在密封的單晶硅腔體結(jié)構(gòu)之上，器件結(jié)構(gòu)簡單，且該密封腔體結(jié)構(gòu)通過單晶硅外延生長工藝形成。相對于通過鍵合或者表面犧牲層工藝形成的FBAR結(jié)構(gòu)，建立在單晶硅外延封腔工藝上的FBAR結(jié)構(gòu)具有制造工藝簡單，器件機(jī)械性能良好，穩(wěn)定性高等特點(diǎn)。并且利用正面濺射和刻蝕工藝就可以完成FBAR器件的加工，工藝步驟簡單可靠。整個(gè)加工過程不會影響硅片正面已有的CMOS電路，所以FBAR諧振器可以采用post-CMOS 加工工藝進(jìn)行加工，從而進(jìn)一步的實(shí)現(xiàn)芯片的單片智能化，也可以降低芯片的尺寸和成本。

附圖說明

圖1是本發(fā)明制作的流程示意圖；

圖中：單晶硅襯底1、二氧化硅2、氮化硅3、第一層金屬 4、壓電材料5、第二層金屬6、腔體7。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合實(shí)例對本發(fā)明做具體說明：

實(shí)施例1：

如圖1所示，本發(fā)明提供的FBAR諧振器通過以下步驟制備：

（a）采用N型（100）單晶硅作為襯底，通過各向異性反應(yīng)離子刻蝕（RIE）工藝在單晶硅襯底1上刻蝕淺槽；

（b）在對單晶硅襯底1淺槽側(cè)壁進(jìn)行保護(hù)的同時(shí)，對單晶硅襯底進(jìn)行各向同性腐蝕，為接下來的外延單晶硅封腔工藝做準(zhǔn)備；

（c）外延生長單晶硅，在單晶硅襯底內(nèi)部形成了密封的腔體7，腔體7高約5μm；

（d）在單晶硅襯底1上表面依次生長二氧化硅2和氮化硅3，并光刻、腐蝕形成接觸孔；

（e）在氮化硅3表面濺射第一層金屬4，光刻、腐蝕形成焊盤、電互連線以及FBAR下電極；

（f）在氮化硅3和第一層金屬4上濺射壓電材料5（如氮化鋁），光刻、腐蝕形成FBAR壓電材料結(jié)構(gòu)；

（g）在氮化硅3和壓電材料5上濺射第二層金屬6，光刻、腐蝕形成焊盤、電互連線以及FBAR上電極。

本發(fā)明提供的FBAR諧振器及其制備方法，建立在密封的單晶硅腔體結(jié)構(gòu)之上，器件結(jié)構(gòu)簡單，且該密封腔體結(jié)構(gòu)通過單晶硅外延生長工藝形成。具體是一種基于MEMS微加工技術(shù)的FBAR，由于外延單晶硅工藝成熟，其所形成的硅微結(jié)構(gòu)機(jī)械性能良好，尤其利用外延單晶硅所形成的腔體結(jié)構(gòu)密封性能十分優(yōu)異。由此形成的FBAR諧振頻率主要由薄膜體厚度決定，并受環(huán)境溫度影響，其諧振頻率隨溫度的升高而減小，并且呈現(xiàn)明顯的單調(diào)性，該特性可用作溫度、氣壓等數(shù)據(jù)檢測。結(jié)合MEMS微加工技術(shù)，該FBAR體積小，成本低，響應(yīng)時(shí)間短。相對于通過鍵合或者表面犧牲層工藝形成的FBAR結(jié)構(gòu)，建立在單晶硅外延封腔工藝上的FBAR結(jié)構(gòu)具有制造工藝簡單，器件機(jī)械性能良好，穩(wěn)定性高等特點(diǎn)。并且利用正面濺射和刻蝕工藝就可以完成FBAR器件的加工，工藝步驟簡單可靠。整個(gè)加工過程不會影響硅片正面已有的CMOS電路，所以FBAR諧振器可以采用post-CMOS 加工工藝進(jìn)行加工，從而進(jìn)一步的實(shí)現(xiàn)芯片的單片智能化，也可以降低芯片的尺寸和成本。

以上已以較佳實(shí)施例公開了本發(fā)明，然其并非用以限制本發(fā)明，凡采用等同替換或者等效變換方式所獲得的技術(shù)方案，均落在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。