CN110719082B - 声波谐振器封装件 - Google Patents

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Abstract

本公开提供了一种声波谐振器封装件，所述声波谐振器封装件包括：基板；声波谐振器，设置在所述基板上；盖，设置在所述基板和所述声波谐振器上；结合部，使所述基板与所述盖彼此结合，其中，所述盖包括沟槽和保护层，所述沟槽围绕所述结合部形成，并且所述保护层覆盖所述盖中的所述沟槽的表面，并且其中，所述结合部的一部分填充所述沟槽的至少一部分。

Description

声波谐振器封装件
本申请要求于2018年7月13日在韩国知识产权局提交的第10-2018-0081768号韩国专利申请的优先权的权益，所述韩国专利申请的全部公开内容出于所有目的通过引用被包含于此。
技术领域
以下描述及一种声波谐振器封装件。
背景技术
近来，随着移动通信装置、化学和生物测试装置等的快速发展，对在这样的装置中使用的小而轻的滤波器、振荡器、谐振元件、声波谐振质量传感器等的需求也已经增加。
薄膜体声波谐振器(FBAR)被认为是用于实现这种小而轻的滤波器、振荡器、谐振元件和声波谐振质量传感器等的构件。FBAR可以以最小成本批量生产，并且可实现为具有超小型的尺寸。此外，FBAR可实现高品质因数(Q)值(Q值为滤波器的主要特征)，可在微波频带中使用，尤其是可以实现个人通信系统(PCS)的频带和数字无线系统(DCS)的频带。
通常，FBAR具有包括通过在基板上依次堆叠第一电极、压电层和第二电极实现的谐振部的结构。
将在下文中描述FBAR的操作原理。首先，当电能施加到第一电极和第二电极以在压电层中引发电场时，电场可在压电层中产生压电现象以使谐振部在预定方向上振动。结果，在与谐振部振动的方向相同的方向上产生体声波，从而引起谐振。也就是说，在所述FBAR(作为使用体声波(BAW)的元件)中，压电体的有效的机电耦合系数(Kt2)增大，使得声波元件的频率特征可被改善并且频带也可增加。
当封装和使用诸如FBAR的声波谐振器时，包括声波谐振器的封装件的气密性极大地影响声波谐振器的可靠性。
发明内容
提供本发明内容是为了以按照简化的形式介绍所选择的构思，并在下面的具体实施方式中进一步描述这些构思。本发明内容无意确定所要求保护的主题的关键特征或必要特征，也无意帮助确定所要求保护的主题的范围。
在一个总体方面，一种声波谐振器封装件包括：基板；声波谐振器，设置在所述基板上；盖，设置在所述基板和所述声波谐振器上；结合部，使所述基板与所述盖彼此结合，其中，所述盖包括沟槽和保护层，所述沟槽围绕所述结合部形成，所述保护层覆盖所述盖中的所述沟槽的表面，其中，所述结合部的一部分填充所述沟槽的至少一部分。
所述盖还可包括中央部分和外周部分，所述中央部分容纳所述声波谐振器，所述外周部分设置在所述中央部分的外侧并且连接到所述结合部。所述外周部分的厚度可大于所述中央部分的厚度。
所述沟槽的深度与所述沟槽的宽度的比可在1至30的范围内。
所述沟槽可形成在所述外周部分中。
所述外周部分与所述中央部分之间的厚度差可大于所述沟槽的深度。
所述保护层可不形成在所述外周部分的除了所述沟槽以外的面向所述结合部的区域上。
所述保护层可形成在所述盖的除了所述盖的表面的与所述结合部接触的区域以外的整个表面上。
所述沟槽的内壁可具有波浪形状。
所述保护层可以是自组装单分子层。
所述保护层可利用包括碳氟基团的材料形成。
所述保护层可具有0.1nm至10nm的厚度。
所述保护层可利用包括硅烷基团的材料形成。
所述保护层可具有10nm至50nm的厚度。
所述结合部可包括合金。
所述合金可包括从由金(Au)、锡(Sn)、铜(Cu)、铝(Al)、硅(Si)和锗(Ge)组成的组中选择的至少两种。
所述合金可包括从由Au-Sn、Cu-Sn和Al-Ge组成的组中选择的一种或更多种共晶合金。
所述结合部还可包括绝缘材料，所述绝缘材料是与形成所述保护层的材料相同的材料。
通过下面的具体实施方式、附图和权利要求，其他特征和方面将是显而易见的。
附图说明
图1是示出根据实施例的声波谐振器封装件的截面图。
图2是图1中的声波谐振器部分的放大截面图。
图3是从底侧观察时图1中的盖的平面图。
图4A和图4B示出了可用于图1的声波谐振器封装件的沟槽和保护层的示例，其中，图4A示出了现有技术，并且图4B示出了在此本公开的示例。
图5示出了根据具有碳氟基团的疏水材料的示例的化学键。
图6示出了根据包括硅烷基团的材料的示例的化学键。
图7至图14示出了根据实施例的制造声波谐振器封装件的方法。
图15至图18示出了根据实施例的制造声波谐振器封装件的方法。
在整个附图和具体实施方式中，相同的附图标记指示相同的元件。附图可不按照比例绘制，为了清楚、说明及便利起见，可夸大附图中的元件的相对尺寸、比例和描绘。
具体实施方式
提供下面的具体实施方式以帮助读者获得对在此描述的方法、设备和/或系统的全面理解。然而，在理解本申请的公开内容之后，在此描述的方法、设备和/或系统的各种改变、修改和等同物将是显而易见的。例如，在此描述的操作的顺序仅仅是示例，并且不限于这里阐述的顺序，而是除了必须以特定顺序发生的操作之外，可做出如在理解本申请的公开内容之后将显而易见的改变。此外，为了更加清楚和简洁，可省略本领域中已知的特征的描述。
在此描述的特征可以以不同的形式实施，并且将不被解释为限于在此描述的示例。更确切地说，已经提供在此描述的示例，仅仅为了示出在理解本申请的公开内容后将是显而易见的实现在此描述的方法、设备和/或系统的许多可行方式中的一些可行方式。
在此，注意的是，关于示例或实施例的术语“可”的使用(例如，关于示例或实施例可包括或实现什么)意味着存在包括或实现这样的特征的至少一个示例或实施例，而全部示例和实施例不限于此。
在整个说明书中，当诸如层、区域或基板的元件被描述为“在”另一元件“上”、“连接到”另一元件或“结合到”另一元件时，该元件可直接“在”所述另一元件“上”、直接“连接到”所述另一元件或直接“结合到”所述另一元件，或者可存在介于它们之间的一个或更多个其他元件。相比之下，当元件被描述为“直接在”另一元件“上”、“直接连接到”另一元件或“直接结合到”另一元件时，可不存在介于它们之间的其他元件。
如在此使用的，术语“和/或”包括相关所列项中的任意一个和任意两个或更多个的任意组合。
尽管在此可使用诸如“第一”、“第二”、“第三”的术语来描述各种构件、组件、区域、层或部分，但是这些构件、组件、区域、层或部分将不受这些术语的限制。更确切地说，这些术语仅用来将一个构件、组件、区域、层或部分与另一构件、组件、区域、层或部分区分开。因此，在不脱离示例的教导的情况下，在此描述的示例中提及的第一构件、第一组件、第一区域、第一层或第一部分也可被称作第二构件、第二组件、第二区域、第二层或第二部分。
为了易于描述，在此可使用诸如“上方”、“上面”、“下方”和“下面”的空间相对术语来描述如附图中所示的一个元件与另一元件的关系。这样的空间相对术语意在除了包括附图中描绘的方位之外还包括装置在使用或操作中的不同方位。例如，如果附图中的装置被翻转，则描述为相对于另一元件在“上方”或“上面”的元件将相对于所述另一元件在“下方”或“下面”。因此，术语“上方”根据装置的空间方位包括“上方”和“下方”两种方位。装置还可以以其他方式被定位(例如，旋转90度或者处于其他方位)，并且将相应地解释在此使用的空间相对术语。
在此使用的术语仅是为了描述各种示例，并且将不用于限制本公开。除非上下文另外清楚指出，否则单数形式也意图包括复数形式。术语“包含”、“包括”和“具有”列举存在所陈述的特征、数量、操作、构件、元件和/或它们的组合，但不排除存在或附加一个或更多个其他特征、数量、操作、构件、元件和/或它们的组合。
由于制造技术和/或公差，可能发生附图中所示的形状的改变。因此，在此描述的示例不限于附图中所示的特定形状，而是包括制造期间发生的形状的改变。
在此描述的示例的特征可按照如在理解本申请的公开内容之后将显而易见的各种方式进行组合。此外，虽然在此描述的示例具有多种配置，但如在理解本申请的公开内容后将是显而易见的其他配置是可行的。
图1是示出根据实施例的声波谐振器封装件10的截面图。图2是图1中的声波谐振器部分的放大截面图。图3是从底侧观察时图1中的盖220的平面图。此外，图4A和图4B示出了可用于图1的声波谐振器封装件10的沟槽T和保护层230的示例，其中，图4A示出了现有技术，图4B示出了本公开的示例。
参照图1至图4B，声波谐振器封装件10可包括基板110、声波谐振器100、盖220和结合部210。盖220可包括围绕结合部210形成的沟槽T以及至少覆盖形成沟槽T的表面的保护层230。此外，盖220的沟槽T的至少一部分可被结合部210填充。
参照图1和图2，声波谐振器100可以是薄膜体声波谐振器(FBAR)。在下文中，将以薄膜体声波谐振器为例进行描述。声波谐振器100可包括基板110、绝缘层115、膜层150、腔C、谐振部120和保护层127。
基板110可以是硅基板。例如，硅晶圆或绝缘体上硅(SOI)型基板可用作基板110。绝缘层115可设置在基板110的上表面上，以使基板110与谐振部120彼此电隔离。此外，绝缘层115可防止基板110在制造声波谐振器的工艺中形成腔C时被蚀刻气体蚀刻。在该示例中，绝缘层115可利用二氧化硅(SiO2)、氮化硅(Si3N4)、氧化铝(Al2O3)和氮化铝(AlN)中的任意一种或者任意两种或更多种的任意组合形成，并且可通过化学气相沉积工艺、射频(RF)磁控溅射工艺和蒸镀工艺中的任意一种工艺形成在基板110上。
牺牲层140可形成在绝缘层115上，并且腔C和蚀刻防止部145可形成在牺牲层140中。腔C可以是空的空间，并且可通过去除牺牲层140的一部分而形成。由于腔C形成在牺牲层140中，因此形成在牺牲层140上的谐振部120可以是完全平坦的。蚀刻防止部145可沿着腔C的边界设置。蚀刻防止部145可被设置为防止在形成腔C的工艺中蚀刻执行到腔区域以外。因此，腔C的水平区域可由蚀刻防止部145限定，并且腔C的竖直区域可由牺牲层140的厚度限定。
膜层150可形成在牺牲层140上以与基板110一起限定腔C的厚度(或高度)。因此，膜层150可利用在形成腔C的工艺中不易被去除的材料形成。例如，当使用卤化物基(诸如，氟(F)、氯(Cl)等)蚀刻气体去除牺牲层140的一部分(例如，腔区域)时，可利用与以上提及的蚀刻气体反应性低的材料形成膜层150。在这种情况下，膜层150可包括二氧化硅(SiO2)和氮化硅(Si3N4)中的一种或两种。此外，膜层150可以是包含从由氧化锰(MnO)、氧化镁(MgO)、氧化锆(ZrO2)、氮化铝(AlN)、锆钛酸铅(PZT)、砷化镓(GaAs)、氧化铪(HfO2)、氧化铝(Al2O3)、氧化钛(TiO2)和氧化锌(ZnO)组成的组中选择的至少一种的介电层，或者可以是包含从由铝(Al)、镍(Ni)、铬(Cr)、铂(Pt)、镓(Ga)和铪(Hf)组成的组中选择的至少一种的金属层。然而，膜层150的构造不限于在此提供的示例。
利用氮化铝(AlN)形成的种子层(未示出)可形成在膜层150上。种子层可设置在膜层150与第一电极121之间。除了AlN之外，种子层还可使用具有密排六方(HCP)结构的金属或介电物质形成。在利用金属形成种子层的情况下，可利用例如钛(Ti)形成种子层。谐振部120可包括第一电极121、压电层123和第二电极125。谐振部120可包括从谐振部120的下部依次堆叠的第一电极121、压电层123和第二电极125。因此，在谐振部120中，压电层123可设置在第一电极121与第二电极125之间。
由于谐振部120形成在膜层150上，因此膜层150、第一电极121、压电层123和第二电极125可依次堆叠在基板110上，从而形成谐振部120。谐振部120可根据施加到第一电极121和第二电极125的信号使压电层123谐振，以产生谐振频率和反谐振频率。在形成插入层170(将在下面描述)的情况下，谐振部120可被划分为中央部S和延伸部E，在中央部S中，第一电极121、压电层123和第二电极125被大致平坦地堆叠，在延伸部E中，插入层170介于第一电极121与压电层123之间。中央部S可以是设置在谐振部120的中部的区域，延伸部E可以是沿着中央部S的外围设置的区域。因此，延伸部E可以是从中央部S向外延伸的区域。插入层170可包括倾斜表面L，倾斜表面L具有随着距中央部S的距离增大而增大的厚度。在延伸部E中，压电层123和第二电极125可设置在插入层170上。因此，压电层123和第二电极125的位于延伸部E中的部分可具有根据插入层170的形状而倾斜的倾斜表面。
在图1和图2的实施例中，延伸部E被包括在谐振部120中，因此还可在延伸部E中产生谐振。然而，产生谐振的位置不限于该示例。也就是说，根据延伸部E的结构，可不在延伸部E中产生谐振，而是可仅在中央部S中产生谐振。第一电极121和第二电极125可利用电导体形成，例如，利用金、钼、钌、铱、铝、铂、钛、钨、钯、钽、铬、镍或包含金、钼、钌、铱、铝、铂、钛、钨、钯、钽、铬、镍中的任意一种或者任意两种或更多种的任意组合的金属形成，但不限于这些示例。在谐振部120中，第一电极121的面积可大于第二电极125的面积，并且第一金属层180可沿着第一电极121的外侧设置在第一电极121上。因此，第一金属层180可被设置为围绕第二电极125。
第一电极121设置在膜层150上，因此可以是完全平坦的。第二电极125设置在压电层123上，因此可具有形成为与压电层123的形状对应的弯曲。第二电极125可设置在整个中央部S中，并且可部分地设置在延伸部E中。因此，第二电极125可包括设置在压电层123的压电部123a(下面描述)上的部分和设置在压电层123的弯曲部123b(下面描述)上的部分。更详细地，第二电极125可被设置为覆盖压电层123的整个压电部123a以及倾斜部1231的一部分。因此，第二电极125的设置在延伸部E中的部分的面积可小于倾斜部1231的倾斜表面的面积，并且第二电极125的设置在谐振部120中的部分的面积可小于压电层123的面积。
压电层123可形成在第一电极121上。在形成插入层170(下面描述)的情况下，压电层123可形成在第一电极121和插入层170上。可选择性地将氧化锌(ZnO)、氮化铝(AlN)、掺杂的氮化铝、锆钛酸铅、石英等用作压电层123的材料。掺杂的氮化铝还可包括稀土金属、过渡金属或碱土金属。例如，稀土金属可包括钪(Sc)、铒(Er)、钇(Y)和镧(La)中的任意一种或者任意两种或者更多种的任意组合，并且以掺杂的氮化铝的总含量为基准，稀土金属的含量可以是1至20原子百分比(at％)。过渡金属可包括从由铪(Hf)、钛(Ti)、锆(Zr)、钽(Ta)和铌(Nb)组成的组中选择的至少一种。此外，碱土金属可包括镁(Mg)。
压电层123可包括设置在中央部S中的压电部123a和设置在延伸部E中的弯曲部123b。压电部123a可以是直接堆叠在第一电极121的上表面上的部分。因此，压电部123a可介于第一电极121与第二电极125之间，从而与第一电极121和第二电极125一起形成为平坦的。弯曲部123b可以是从压电部123a向外延伸并且设置在延伸部E中的区域。弯曲部123b可设置在插入层170上，并且可沿着插入层170的形状突出。因此，压电层123在压电部123a与弯曲部123b之间的边界处可以是弯曲的，并且弯曲部123b可根据插入层170的厚度和形状突出。弯曲部123b可包括倾斜部1231和延伸部分1232。倾斜部1231可以是沿着插入层170的倾斜表面L倾斜的部分。此外，延伸部分1232可指从倾斜部1231向外延伸的部分。倾斜部1231可形成为与插入层170的倾斜表面L平行地设置，并且倾斜部1231的倾斜角度可与插入层170的倾斜表面L的倾斜角度相同。
插入层170可沿着由膜层150、第一电极121和蚀刻防止层145形成的表面设置。插入层170可设置在中央部S的附近，并且可支撑压电层123的弯曲部123b。因此，压电层123的弯曲部123b可包括根据插入层170的形状构造的倾斜部1231和延伸部分1232。插入层170可设置在除了中央部S以外的区域中。例如，插入层170可设置在除了中央部S以外的整个区域中，或者设置在除了中央部S以外的区域的一部分中。
此外，插入层170的至少一部分可设置在压电层123与第一电极121之间。插入层170的沿着中央部S的边界设置的侧表面可具有插入层170的厚度随着距中央部S的距离的增大而增大的形式。因此，插入层170的与中央部S相邻设置的侧表面可以是具有预定倾斜角度的倾斜表面L。当插入层170的侧表面的倾斜角度小于5°时，为了制造插入层170，插入层170的厚度需要非常小或者倾斜表面L的面积需要特别大，这基本上难以实现。此外，当插入层170的侧表面的倾斜角度大于70°时，堆叠在插入层170上的压电层123的倾斜部1231的倾斜角度也可大于70°。
在插入层170的侧表面的倾斜角大于70°的情况下，由于压电层123过度弯曲，因此在压电层123的弯曲部中可能产生破裂。因此，在公开的实施例中，倾斜表面L的倾斜角度可形成为在大于或等于5°且小于或等于70°的范围内。插入层170可利用诸如二氧化硅(SiO2)、氮化铝(AlN)、氧化铝(Al2O3)、氮化硅(Si3N4)、氧化锰(MnO)或氧化锆(ZrO2)的材料形成，但可利用与压电层123的材料不同的材料形成。此外，如有必要，其中设置有插入层170的区域可以是空的空间。这可通过在制造工艺中完全形成谐振部120之后去除插入层170来实现。插入层170可形成为具有与第一电极121的厚度相同或近似的厚度。此外，插入层170可形成为具有比压电层123的厚度小的厚度。在插入层170的厚度小于压电层123的厚度的情况下，压电层123的倾斜部可通过插入层而形成，并且不会发生裂纹等，这可对改善谐振器100的性能有贡献。插入层170的厚度可不具有具体的下限，但是为了易于调整沉积厚度和确保沉积的晶圆的厚度的均匀性，插入层170的厚度可以是或更大。
谐振部120可被设置为通过腔C(空的空间)与基板110分开。腔C可通过在制造声波谐振器的工艺中向引入孔供应蚀刻气体(或蚀刻剂)以去除牺牲层140的一部分来形成。保护层127可沿着声波谐振器100的表面设置，以保护声波谐振器100免受外部的影响。保护层127可沿着由第二电极125、压电层123的弯曲部123b和插入层170形成的表面设置。保护层127可利用从由氧化硅基绝缘材料、氮化硅基绝缘材料、氧化铝基绝缘材料和氮化铝基绝缘材料组成的组中选择的任意一种形成。此外，保护层127可另外设置在声波谐振器100与结合部210之间的基板上。
第一电极121和第二电极125可延伸到谐振部120的外部，并且第一金属层180可设置在第一电极121的延伸部分的上表面上，并且第二金属层190可设置在第二电极125的延伸部分的上表面上。第一金属层180和第二金属层190可利用诸如金(Au)、金-锡(Au-Sn)合金、铜(Cu)、铜-锡(Cu-Sn)合金、铝(Al)、铝-锗(Al-Ge)合金等的材料形成。第一金属层180和第二金属层190可被构造为将声波谐振器100的第一电极121和第二电极125电连接到与声波谐振器100相邻设置的另一声波谐振器的电极的连接布线，或者可被构造为外部连接端子。然而，第一金属层180和第二金属层190不限于所提供的示例。尽管图1中示出了在第二金属层190的下方去除了插入层170的示例，但是声波谐振器封装件10的构造不限于该示例。也就是说，如有必要，声波谐振器封装件10还可实现为在第二金属层190的下方设置有插入层170的结构。第一金属层180可贯穿插入层170和保护层127，并且可结合到第一电极121。此外，如图2所示，第一电极121可形成为具有比第二电极125的面积大的面积，并且第一金属层180可形成在第一电极121的外周部分中。因此，第一金属层180可沿着谐振部120的外周设置，从而围绕第一电极121。
如上所述，第二电极125可堆叠在压电层123的压电部123a和倾斜部1231上。此外，第二电极125的设置在压电层123的倾斜部1231上的部分(即，第二电极125的设置在延伸部E中的部分)可不设置在倾斜部1231的整个倾斜表面上，而可仅设置在倾斜部1231的倾斜表面的一部分上。
盖220可设置在基板110和声波谐振器100上，并且可通过结合部210结合到基板110。盖220可被构造为保护声波谐振器100免受外部环境的影响，并且可以以覆盖件的形式形成，该覆盖件具有容纳声波谐振器100的内部空间。例如，如图1所示，盖220可包括中央部分221和外周部分222，中央部分221容纳声波谐振器，并且外周部分222设置在中央部分221的外部并且连接到结合部210。在该示例中，外周部分222的厚度可大于中央部分221的厚度。盖220的材料不受具体限制，并且例如，可以是硅晶圆。
在公开的实施例中，如图1和图3所示，盖220的沟槽T可围绕结合部210形成，并且在这种情况下，沟槽T可设置在盖220的外周部分222处。在将盖220结合到基板110的工艺中，结合部210可具有流动性，并且在这种情况下，结合部210的一部分可在横向方向上流动，以填充沟槽T的至少一部分。在附图中，示出了结合部210填充了沟槽T的整个区域，但是沟槽T的一部分可不被结合部210填充。
如上所述，沟槽T减少流动到沟槽T的外周中的处于流动状态的结合部210，并且可减少由于结合部210与声波谐振器100之间的接触或结合部210流出到声波谐振器封装件10外部而导致的缺陷的发生。如图9所示，外周部分222与中央部分221之间的厚度差(即，形成在中央部分221中的腔的深度d2)可大于沟槽T的深度d1。这种形式可通过同一蚀刻工艺在形成中央部分221的腔和沟槽T的工艺中实现。沟槽T的深度可根据声波谐振器封装件10的尺寸和盖220的尺寸等而不同，例如，沟槽T可具有约10μm至约20μm的深度。此外，沟槽T的深度与沟槽T的宽度的比(即，纵横比)可以是1或更大。在沟槽的深度与宽度的比小于1的情况下，存在结合区域的面积增大并且器件的总尺寸增大的弊端。在沟槽的深度与宽度的比大于30的情况下，可能难以实现沟槽T的形状，并且可能无法在沟槽T中充分地填充结合部的金属材料并且难以确保足够的气密性。
盖220可包括保护层230，保护层230覆盖形成沟槽T的表面。保护层230可覆盖盖220的除了形成沟槽T以外的表面的其他表面。然而，如图1所示，保护层230可不形成在盖220的外周部分222的除了沟槽T以外的面向结合部210的剩余区域中，并且这种形式可在剥离用于形成沟槽T的光掩模(PR)层的工艺中获得(如下所述)。此外，如下面参照图14所述，保护层230可不覆盖盖220的外侧表面。原因是，当在晶圆级的结合工艺之后对每个封装单元执行切割时，保护层230未形成在盖220的通过切割暴露的外侧表面上。
如果结合部210将渗透沟槽T并且与沟槽T接触，则在结合部210与沟槽T之间可能发生扩散或化学反应，并且在结合部210中可能发生缺陷。例如，在硅(Si)晶圆用作盖220并且Au-Sn工艺合金用作结合部210的情况下，如果Si扩散到结合部210中或者如果Au和Sn扩散到基板110中，则可能发生这种缺陷。如果如上所述发生了这种缺陷，则由于盖220与基板110之间的结合力将降低，因此声波谐振器封装件10的气密性可能降低，并且声波谐振器封装件10的可靠性也可能降低。因此，在公开的实施例中，保护层230被设置为覆盖沟槽T的表面，以显著地减少在结合工艺期间结合部210与盖220之间的接触。
在公开的实施例中，保护层230可通过例如分子气相沉积工艺来实现。分子气相沉积工艺可形成具有与如下具有端基的材料发挥作用的官能团的分子单元层：该材料通过气相化学反应易被吸附到基板。此外，在保护层230中，可向其施加共形涂料，并且保护层230可以以均匀的厚度沉积到具有大纵横比的沟槽的侧壁，并且由于保护层230通过气相化学反应而沉积，因此保护层230可在比液体化学反应的沉积温度低的温度下沉积。以上描述的通过分子气相沉积工艺形成的保护层230可形成为自组装单分子层，并且该沉积工艺可以在相对低的温度(例如，50℃或更低)下执行。由于保护层230的形成温度低，因此保护层230可在形成用于沟槽T工艺的PR掩模层的状态下有效地形成，并且还可薄且均匀地形成在沟槽T中。由于通常使用的化学气相沉积(CVD)工艺在高温下执行，因此CVD工艺可能难以在存在PR掩模层的状态下执行。此外，与使用传统CVD工艺的情况相比，保护层230可形成得薄且均匀，从而充分确保沟槽T的空间。例如，如图4A所示，在干法蚀刻Si基板的情况下，当重复Si的蚀刻和钝化时，在沟槽(T)的内表面上可能出现波浪形状的扇形区域。在通过使用现有技术中通常使用的等离子体增强化学气相沉积(PECVD)工艺形成保护层330的情况下，由于难以对保护层330执行共形沉积，因此沟槽的入口可能较窄。与现有技术不同，如图4B所示，即使当沟槽T的内表面具有波浪形状时，保护层230也可形成为具有均匀且薄的厚度。
作为保护层230实现为自组装单分子层的示例，保护层230可包含氟成分，并且可利用例如包括碳氟基团的疏水材料形成。在这种情况下，保护层230可具有非常薄的厚度(例如，0.1nm至10nm的厚度)。在该实例中，疏水材料可被定义为在沉积之后与水具有90°或更大的接触角的材料。图5示出了通过化学键合而具有碳氟基团的疏水材料的示例。详细地，保护层230可包含氟(F)成分，也可包括氟(F)和硅(Si)。
作为另一示例，保护层230可利用包含硅成分的材料形成。详细地，保护层230可利用包含硅烷基团(例如，硅氧烷)的材料形成。图6示出了用于这种保护层230的化学键。在保护层230是利用硅氧烷形成的情况下，保护层230的厚度可大于具有碳氟基团的材料的厚度。例如，保护层230的厚度可以为约10nm至约100nm。例如，保护层230可具有10nm至50nm的厚度。在利用硅氧烷形成的保护层的厚度小于10nm的情况下，难以有效地防止基板的硅(Si)和结合金属(诸如，Au、Sn等)扩散。此外，在保护层的厚度大于100nm的情况下，由于沉积工艺被过度执行，因此工艺效率可能降低并且沟槽T的体积可能减小。
如上所述，结合部210可通过使盖220和基板110彼此结合来保持声波谐振器封装件10中的气密性。结合部210可包括合金，并且所述合金可包括从由金(Au)、锡(Sn)、铜(Cu)、铝(Al)、硅(Si)和锗(Ge)组成的组中选择的至少两种，例如，诸如Au-Sn、Cu-Sn、Al-Ge等的加工合金。更详细地，结合部210可包括通常用于共晶结合(eutectic bonding)或金属扩散结合的母体材料、熔化材料及母体材料和熔化材料的合金。例如，母体材料可包括铜(Cu)、金(Au)、银(Ag)、镍(Ni)、铝(Al)、铅(Pb)等，并且熔化材料可包括锡(Sn)、铟(In)、硅(Si)、锌(Zn)、锗(Ge)等。此外，母体材料和熔化材料的合金可包括Au3Sn、Cu3Sn、Al-Ge等，但不限于此。
如图1所示，贯穿基板110的多个通路孔112可形成在基板110的下表面中。此外，连接导体115a和115b可形成在相应的通路孔112中。连接导体115a和115b可形成在通路孔112的内表面(例如，整个内壁)上，但不限于这种构造。连接导体115a和115b可具有第一端和第二端，第一端连接到形成在基板110的下表面上的外电极117a和117b，并且第二端电连接到第一电极121或第二电极125。例如，第一连接导体115a可使第一电极121和外电极117a彼此电连接，第二连接导体115b可使第二电极125和外电极117b彼此电连接。尽管在图1中仅示出并描述了两个通路孔112和两个连接导体115a和115b，但是通路孔112的数量及连接导体115a和115b的数量不限于此，并且如有必要，通路孔的数量及连接导体的数量可大于2。
声波谐振器封装件10可用于执行各种功能。例如，多个声波谐振器100可设置在声波谐振器封装件10中，并且在这种情况下，根据多个声波谐振器100的布置，可实现梯型滤波器结构，格型滤波器结构或梯型滤波器结构和格型滤波器结构的组合滤波器结构。
在下文中，将参照图7至图14描述制造声波谐振器封装件10的方法的示例。在图7至图14中，仅示出了结合部210周围的盖220和基板110，并且未示出其他组件。
首先，如图7所示，可设置硅(Si)晶圆等形式的盖220。在这种情况下，可在盖220的表面上形成用于保护盖220的涂层250，并且涂层250可利用热氧化物层、陶瓷层(例如，AlN)等形成。然而，涂层250可不涂覆到盖220的表面，并且在这种情况下，盖220可具有与在上述实施例中描述的形式相同的形式。
接着，如图8所示，第一结合部211和掩模层240可形成在盖220的一个区域(例如，盖220的外周部分)上。第一结合部211可连接到基板110的第二结合部以形成封装件的结合结构，并且可利用诸如金(Au)、锡(Sn)、铜(Cu)、铝(Al)、硅(Si)、锗(Ge)等的材料形成。作为上述材料中的代表性示例，第一结合部211可利用锡(Sn)形成。设置掩模层240以在盖220中形成中央部分的腔和沟槽，并且掩模层240可利用光刻胶(PR)等形成。
接着，如图9所示，可通过蚀刻工艺形成腔和沟槽T，并且因此盖220可划分为中央部分221和外周部分222。本蚀刻工艺可以适当地利用半导体蚀刻工艺，并且可通过例如对硅晶圆形式的盖220进行干法蚀刻来执行。在这种情况下，如上所述，中央部分221的腔的深度d2可大于外周部分222的沟槽T的深度d1。在这种情况下，如上所述，沟槽T的深度d1与宽度w1的比(即，纵横比)可在1至30的范围内。
如此，在图7至图14的实施例中，在形成第一结合部211和掩模层240之后，可形成沟槽T。传统上，在通过掩模层形成沟槽之后，通过使用另外的掩模层形成第一结合部，并且在这种情况下，难以剥离形成在沟槽中的另外的掩模层。此外，由于保护层在第一结合部形成之后形成，因此可能需要在使盖和基板彼此结合的工艺之后去除保护层的另外的工艺。
接着，如图10所示，保护层230可形成在盖220的表面上，并且在盖的表面上形成保护层230的工艺期间，保护层230也可形成在掩模层240的表面上。保护层230可使用如上所述的分子气相沉积工艺利用自组装单分子层形成，并且可在50℃或更低的温度下获得，并且可均匀地形成在沟槽T中。然后，如图11所示，可通过使用剥离工艺等去除掩模层240。因此，保护层230的覆盖掩模层240的部分可被去除，并且第一结合部211可暴露。由于剥离和去除利用PR等形成的掩模层240的工艺相对简单并且第一结合部211通过这种工艺而暴露，因此可不需要用于使第一结合部211暴露的另外的蚀刻工艺。
接着，如图12所示，可通过使盖220的第一结合部211和基板110的第二结合部212彼此结合来执行结合工艺，并且可通过这种结合工艺获得如图13所示的结合部210，从而形成盖220和基板110的结合结构。第二结合部212可利用诸如金(Au)、锡(Sn)、铜(Cu)、铝(Al)、硅(Si)、锗(Ge)等的材料形成，并且为了工艺效率可利用与声波谐振器100的电极121和125的材料相同的材料形成。作为这样的示例，第二结合部212可包括金(Au)，并且可与第一结合部211的锡(Sn)成分形成共晶合金。第一结合部211和第二结合部212的结合工艺可在包含在第一结合部211和第二结合部212中的材料(例如，锡(Sn)和金(Au))可形成金属间相的温度(约300℃)下执行。在结合工艺期间，第一结合部211和第二结合部212可具有流动性以向周围扩散，并且可被沟槽T容纳以不流出声波谐振器100或流出到外部。此外，第一结合部211和第二结合部212由于用于保护沟槽T的保护层230而可与盖220不直接接触，从而保持气密性。
以上描述的制造声波谐振器封装件10的方法的示例示出了封装件单元的工艺，但是为了提高效率，也可以使用晶圆级的工艺。图14示出了晶圆级的结合工艺，在晶圆级的结合工艺中，在形成结合部210的状态(即，基板110和盖220彼此结合的状态)下对每个封装件单元执行切割。在这种情况下，盖220的外侧表面在与切割线D对应的区域中可不被保护层230覆盖。此外，这种晶圆级的结合工艺还可应用于将在下面描述的图15至图18中示出的实施例。
图15至图18示出了根据实施例的制造声波谐振器封装件的方法。随着制造方法的改变，声波谐振器封装件的结构也出现差异。
首先，图15中示出的形式可通过在上面参照图7至图14描述的实施例的形成沟槽的工艺之后剥离掩模层来形成。换句话说，在图15至图18的实施例中，保护层230可在不存在掩模层的状态下形成。然后，可执行图17和图18的结合工艺，并且保护层230可介于第一结合部211与第二结合部212之间。因此，结合部210还可以包括绝缘材料231。这里，绝缘材料231可以与形成保护层230的材料相同。换句话说，保护层230的残留成分可存在于结合部210内。此外，如图18所示，保护层230可形成在盖220的除了与结合部210接触的区域以外的整个表面上，以更有效地保护盖220。
如以上所阐述的，根据在此公开的实施例，声波谐振器封装件可在基板和盖之间具有优异的气密性，从而有效地保护容纳在其中的声波谐振器。在此描述的声波谐振器封装件可显著减小来自外部环境的影响，从而具有改善的可靠性。
尽管本公开包括具体示例，但是在理解本申请的公开内容之后将显而易见的是，在不脱离权利要求及其等同物的精神和范围的情况下，可在形式和细节方面在这些示例中做出各种改变。这里描述的示例仅被视为描述性意义上的，而非出于限制的目的。在每个示例中的特征或方面的描述将应该被认为可适用于其他示例中的类似的特征或方面。如果按照不同的顺序执行描述的技术，和/或如果按照不同的方式来组合所描述的系统、架构、装置或电路中的组件，和/或由其他组件或其等同物来替换或增添所描述的系统、架构、装置或电路中的组件，则可获得合适的结果。因此，本公开的范围不由具体实施方式限定，而是由权利要求及其等同物限定，并且在权利要求及其等同物的范围内的全部变型将被理解为被包括在本公开中。

Claims (17)

1.一种声波谐振器封装件，所述声波谐振器封装件包括：
基板；
声波谐振器，设置在所述基板上；
盖，设置在所述基板和所述声波谐振器上；以及
结合部，使所述基板与所述盖彼此结合，
其中，所述盖包括沟槽和保护层，所述沟槽围绕所述结合部形成，并且所述保护层覆盖所述盖中的所述沟槽的表面，并且
其中，所述结合部的一部分填充所述沟槽的至少一部分。
2.根据权利要求1所述的声波谐振器封装件，其中，所述盖还包括：中央部分，容纳所述声波谐振器；以及外周部分，设置在所述中央部分的外侧并且连接到所述结合部，并且
其中，所述外周部分的厚度大于所述中央部分的厚度。
3.根据权利要求2所述的声波谐振器封装件，其中，所述沟槽的深度与所述沟槽的宽度的比在1至30的范围内。
4.根据权利要求2所述的声波谐振器封装件，其中，所述沟槽形成在所述外周部分中。
5.根据权利要求4所述的声波谐振器封装件，其中，所述外周部分与所述中央部分之间的厚度差大于所述沟槽的深度。
6.根据权利要求4所述的声波谐振器封装件，其中，所述保护层不形成在所述外周部分的除了所述沟槽以外的面向所述结合部的区域上。
7.根据权利要求4所述的声波谐振器封装件，其中，所述保护层形成在所述盖的除了所述盖的表面的与所述结合部接触的区域以外的整个表面上。
8.根据权利要求1所述的声波谐振器封装件，其中，所述沟槽的内壁具有波浪形状。
9.根据权利要求1所述的声波谐振器封装件，其中，所述保护层是自组装单分子层。
10.根据权利要求1所述的声波谐振器封装件，其中，所述保护层利用包括碳氟基团的材料形成。
11.根据权利要求10所述的声波谐振器封装件，其中，所述保护层具有0.1nm至10nm的厚度。
12.根据权利要求1所述的声波谐振器封装件，其中，所述保护层利用包括硅烷基团的材料形成。
13.根据权利要求12所述的声波谐振器封装件，其中，所述保护层具有10nm至50nm的厚度。
14.根据权利要求1所述的声波谐振器封装件，其中，所述结合部包括合金。
15.根据权利要求14所述的声波谐振器封装件，其中，所述合金包括从由Au、Sn、Cu、Al、Si和Ge组成的组中选择的至少两种。
16.根据权利要求15所述的声波谐振器封装件，其中，所述合金包括从由Au-Sn、Cu-Sn和Al-Ge组成的组中选择的一种或更多种共晶合金。
17.根据权利要求14所述的声波谐振器封装件，其中，所述结合部还包括绝缘材料，所述绝缘材料是与形成所述保护层的材料相同的材料。
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