CN111030627A - 声波器件的制作方法及声波器件 - Google Patents
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Abstract
本公开实施例公开了一种声波器件的制作方法及声波器件，所述方法包括：键合第一衬底和第二衬底，形成键合衬底；在所述键合衬底的第一表面形成第一谐振结构；在所述键合衬底的第二表面形成第二谐振结构；其中，所述第二表面与所述第一表面为相反面。
Description
技术领域
本公开实施例涉及声波器件领域，特别涉及一种声波器件的制作方法及声 波器件。
背景技术
在广泛使用的诸如移动电话的通信设备中，通常包括使用声波的声波器件 作为通讯设备的滤波器。作为声波器件的示例，存在使用表面声波(Surface Acoustic Wave，SAW)的器件、或者使用体声波(Bulk Acoustic Wave，BAW) 的器件等。声波器件的性能会影响通信设备的通信效果。
随着通讯技术的发展，如何在顺应通信设备集成化和小型化发展趋势的同 时，提高声波器件的性能成为亟待解决的问题。
发明内容
有鉴于此，本公开实施例提供一种声波器件的制作方法及声波器件。
根据本公开实施例的第一方面，提供一种声波器件的制作方法，包括：
键合第一衬底和第二衬底，形成键合衬底；
在所述键合衬底的第一表面形成第一谐振结构；
在所述键合衬底的第二表面形成第二谐振结构；
其中，所述第二表面与所述第一表面为相反面。
可选地，所述方法还包括：
形成所述第一谐振结构和所述第二谐振结构的连接结构。
可选地，所述形成所述第一谐振结构和所述第二谐振结构的连接结构，包 括：
在形成所述第一谐振结构之后，从所述第二表面形成贯穿所述键合衬底的 第一通孔；
在所述第一通孔中形成贯穿所述键合衬底的导电柱；其中，所述第二谐振 结构通过所述导电柱与所述第一谐振结构连接。
可选地，所述第一衬底包括：第一压电层；
所述在所述键合衬底的第一表面形成第一谐振结构，包括：
在所述第一压电层表面形成叉指电极以形成所述第一谐振结构。
可选地，所述在所述键合衬底的第二表面形成第二谐振结构，包括：
在所述第二表面依次形成所述第二谐振结构的反射结构、覆盖所述反射结 构的第一电极层、第二压电层和第二电极层。
可选地，所述在所述第二表面依次形成所述第二谐振结构的反射结构、覆 盖所述反射结构的第一电极层、第二压电层和第二电极层，包括：
在所述第二表面形成交替层叠设置的第一介质层和第二介质层，以形成所 述反射结构；其中，所述第一介质层的声阻抗和所述第二介质层的声阻抗不同；
形成覆盖所述交替层叠设置的第一介质层和第二介质层的所述第一电极层；
形成覆盖所述第一电极层的所述第二压电层；
形成覆盖所述第二压电层的第二电极层。
可选地，所述在所述第二表面依次形成所述第二谐振结构的反射结构、覆 盖所述反射结构的第一电极层、第二压电层和第二电极层，包括：
在所述第二表面形成第一牺牲层；
形成覆盖所述第一牺牲层的所述第一电极层；
形成覆盖所述第一电极层的所述第二压电层；
形成覆盖所述第二压电层的所述第二电极层；
去除所述第一牺牲层，基于所述第一牺牲层的形貌在所述第一电极层和所 述第二表面之间形成第一空腔，以形成所述反射结构。
可选地，所述在所述第二表面依次形成所述第二谐振结构的反射结构、覆 盖所述反射结构的第一电极层、第二压电层和第二电极层，包括：
刻蚀所述第二表面，以在所述第二表面形成凹槽；
形成填充所述凹槽的第二牺牲层；
形成覆盖所述第二牺牲层的所述第一电极层；
形成覆盖所述第一电极层的所述第二压电层；
形成覆盖所述第二压电层的所述第二电极层；
去除所述第二牺牲层，基于所述第二牺牲层的形貌在所述第一电极层和所 述第二表面之间形成第二空腔，以形成所述反射结构。
可选地，所述在所述键合衬底的第二表面形成第二谐振结构，还包括：
形成覆盖所述反射结构、所述第一电极层、所述第二压电层和所述第二电 极层的重叠区域的保护结构；其中，所述保护结构的中间区域与所述第二电极 层之间存在空隙，所述保护结构的边缘区域与所述第二电极层接触。
可选地，所述方法还包括：形成覆盖所述第一谐振结构的承载结构；
所述在所述键合衬底的第二表面形成第二谐振结构，包括：在形成覆盖所 述第一谐振结构的承载结构后，在所述第二表面形成所述第二谐振结构；
所述方法还包括：在形成所述第二谐振结构后，去除所述承载结构。
根据本公开实施例第二方面，提供一种声波器件，包括：
键合衬底，包括：键合连接的第一衬底和第二衬底；
第一谐振结构，位于所述键合衬底的第一表面；
第二谐振结构，位于所述键合衬底的第二表面；其中，所述第二表面和所 述第一表面为相反面。
可选地，所述声波器件还包括：连接结构，连接所述第一谐振结构和所述 第二谐振结构。
可选地，所述连接结构包括：导电柱，贯穿所述键合衬底，连接所述第一 谐振结构和所述第二谐振结构。
可选地，所述第一谐振结构包括：表面声波谐振结构；
所述第二谐振结构包括：体声波谐振结构。
可选地，所述第一衬底包括：第一压电层；
所述第一谐振结构包括：叉指电极，位于所述第一压电层表面。
可选地，所述第二谐振结构包括：
依次层叠设置的反射结构、第一电极层、第二压电层和第二电极层；其中， 所述反射结构位于所述第一电极层和所述第二表面之间。
可选地，所述第二谐振结构包括：
依次层叠设置的反射结构、第一电极层、第二压电层和第二电极层；其中， 所述反射结构位于所述第一电极层和所述第二表面之间。
可选地，所述反射结构包括：
交替层叠设置的第一介质层和第二介质层；其中，所述第一介质层的声阻 抗和所述第二介质层的声阻抗不同。
可选地，所述反射结构包括：第一空腔，位于所述第一电极层和所述第二 表面之间；其中，所述第一空腔是通过去除位于所述第二表面的第一牺牲层形 成的。
可选地，所述反射结构包括：
第二衬底的第二表面向下凹陷形成的第二空腔，位于所述第一电极层和所 述第二表面之间。
可选地，所述声波器件还包括：
保护结构，覆盖所述反射结构、所述第一电极层、所述第二压电层和所述 第二电极层的重叠区域；所述保护结构的中间区域与所述第二电极层之间存在 空隙，所述保护结构的边缘区域与所述第二电极层接触；其中，所述空隙，用 于反射声波。
相较于利用在同一平面内并列排布的第一谐振结构和第二谐振结构组成声 波器件，本公开实施例提供的声波器件的制作方法及声波器件，通过键合第一 衬底和第二衬底形成键合衬底，在键合衬底的第一表面形成第一谐振结构，在 第二表面形成第二谐振结构，将两个谐振结构整合在同一个键合衬底相反的表 面，减小了具有第一谐振结构和第二谐振结构的声波器件的面积，有利于声波 器件的集成化和小型化。
此外，由于第一衬底和第二衬底键合过程中会释放较大的应力，该应力对 形成在第一衬底和第二衬底上的结构会产生影响，降低形成的声波器件的良率。 因此，本公开实施例采用先键合第一衬底和第二衬底形成键合衬底，然后在键 合衬底上形成第一谐振结构和第二谐振结构的方式形成声波器件，可使得第一 谐振结构和第二谐振结构无需承受第一衬底和第二衬底键合过程中释放的应力， 有利于保证第一谐振结构和第二谐振结构的质量，保证声波器件的良率。
附图说明
图1是根据一示例性实施例示出的一种声波器件的制作方法的流程图；
图2是根据一示例性实施例示出的一种声波器件的框图；
图3是根据一示例性实施例示出的另一种声波器件的框图；
图4是根据一示例性实施例示出的一种声波器件的示意图；
图5是根据一示例性实施例示出的另一种声波器件的示意图；
图6是根据一示例性实施例示出的又一种声波器件的示意图；
图7a至图7f是根据一示例性实施例示出的一种声波器件制作方法的示意 图；
图8a至图8c是根据一示例性实施例示出的另一种声波器件制作方法的部 分示意图；
图9a至图9b是根据一示例性实施例示出的又一种声波器件制作方法的部 分示意图。
具体实施方式
下面将结合附图和实施例对本公开的技术方案进一步详细阐述。虽然附图 中显示了本公开的示例性实施方法，然而应当理解，可以以各种形式实现本公 开而不应被这里阐述的实施方式所限制。相反，提供这些实施方式是为了能够 更透彻的理解本公开，并且能够将本公开的范围完整的传达给本领域的技术人 员。
在下列段落中参照附图以举例方式更具体的描述本发明。根据下面说明和 权利要求书，本公开的优点和特征将更清楚。需说明的是，附图均采用非常简 化的形式且均使用非精准的比例，仅用以方便、明晰地辅助说明本公开实施例 的目的。
在本公开实施例中，术语“A与B相连”包含A、B两者相互接触地A与 B相连的情形，或者A、B两者之间还间插有其他部件而A非接触地与B相连 的情形。
在本公开实施例中，术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而 不必用于描述特定的顺序或先后次序。
需要说明的是，本发明实施例所记载的技术方案之间，在不冲突的情况下， 可以任意组合。
如今，第四代(Fourth Generation，4G)移动通信技术是目前主要的协定标 准。随着通讯技术的逐步发展，第五代通讯技术逐渐投入应用。在未来用于进 行通讯的频段数量将会增加，且各个频段之间的距离会越来越小。为了减少各 频段之间的相互干扰，许多通信设备都有严格的规范标准。移动通信技术发展 的主要目的是为了追求更大的传输速率，以应付大量的信息传输。
由于全球各地有多种无线通信标准的存在，使得通讯设备需要支持多种模 式、多种频段的通信，以方便实现跨地区之间的漫游。因此，如何制备高性能、 小体积和低成本的声波器件(例如，滤波器)是目前亟待解决的问题。
图1是根据一示例性实施例示出的一种声波器件的制作方法的流程示意图。 参照图1所示，所述方法包括以下步骤：
S100：键合第一衬底和第二衬底，形成键合衬底；
S110：在键合衬底的第一表面形成第一谐振结构；
S120：在键合衬底的第二表面形成第二谐振结构；其中，第二表面与第一 表面为相反面。
S100中，可通过高温键合或熔胶键合等方式键合第一衬底和第二衬底，以 形成上述键合衬底。
需要说明的是，本公开实施例对步骤S110与步骤S120的执行先后顺序不 做限制。例如，可以先在键合衬底的第一表面形成第一谐振结构，然后在键合 衬底的第二表面形成第二谐振结构。又如，可以先在键合衬底的第二表面形成 第二谐振结构，然后在键合衬底的第一表面形成第一谐振结构。
相较于利用在同一平面内并列排布的第一谐振结构和第二谐振结构组成声 波器件，本公开实施例提供的声波器件的制作方法，通过键合第一衬底和第二 衬底形成键合衬底，在键合衬底的第一表面形成第一谐振结构，在第二表面形 成第二谐振结构，将两个谐振结构整合在同一个键合衬底相反的表面，减小了 具有第一谐振结构和第二谐振结构的声波器件的面积，有利于声波器件的集成 化和小型化。
由于第一衬底和第二衬底键合过程中会释放较大的应力，该应力对形成在 第一衬底和第二衬底上的结构会产生影响，降低形成的声波器件的良率。例如， 键合过程中释放的应力可能使得形成在第一衬底或第二衬底上的结构发生翘曲 或破裂等，导致声波器件失效。
因此，本公开实施例采用先键合第一衬底和第二衬底形成键合衬底，然后 在键合衬底的第一表面形成第一谐振结构、在第二表面形成与第一谐振结构电 连接的第二谐振结构的方式形成声波器件，可使得第一谐振结构和第二谐振结 构无需承受第一衬底和第二衬底键合过程中释放的应力，有利于保证第一谐振 结构和第二谐振结构的质量，保证声波器件的良率。
示例性地，第一谐振结构与第二谐振结构可包括相同的谐振结构。例如， 第一谐振结构和第二谐振结构均可包括：表面声波(Surface Acoustic Wave，SAW) 谐振结构，和/或体声波(Bulk Acoustic Wave，BAW)谐振结构。
示例性地，第一谐振结构与第二谐振结构可包括不同的谐振结构。例如， 第一谐振结构可包括表面声波谐振结构，第二谐振结构可包括体声波谐振结构， 此时，可先在键合衬底的第一表面形成包括表面声波谐振结构的第一谐振结构， 然后在键合衬底的第二表面形成包括体声波谐振结构的第二谐振结构。或者， 可先在键合衬底的第二表面形成包括体声波谐振结构的第二谐振结构，然后在 键合衬底的第一表面形成包括表面声波谐振结构的第二谐振结构。
又如，第一谐振结构可包括体声波谐振结构，第二谐振结构可包括表面声 波谐振结构。
相较于在衬底上仅形成结构相同的两个谐振结构，本公开实施例在同一键 合衬底的不同表面分别形成结构不同的第一谐振结构和第二谐振结构，使得声 波器件既可支持第一谐振结构的工作频段，又可支持第二谐振结构的工作频段， 有利于扩大声波器件支持的频段范围。
在一些实施例中，所述方法还可包括：形成第一谐振结构和第二谐振结构 的连接结构。
例如，所述形成第一谐振结构和第二谐振结构的连接结构，可包括：
在形成所述第一谐振结构之后，从第二表面形成贯穿键合衬底的第一通孔； 在第一通孔中形成贯穿键合衬底的导电柱；其中，第二谐振结构通过导电柱与 第一谐振结构连接。
当形成第一通孔时需要刻蚀第二衬底和第一衬底。由于第二衬底与第一衬 底的材料不同，因此，在形成第一通孔时，可以选择不同的刻蚀方式先按照预 设图案刻蚀去除第二衬底的部分区域，直至显露第一衬底，然后刻蚀去除显露 的第一衬底，直至显露覆盖叉指电极的部分区域。
又如，所述形成第一谐振结构和第二谐振结构的连接结构，可包括：
沿键合衬底的第一表面和第二表面形成金属连线；其中，金属连线的第一 端与第一谐振结构连接，金属连线的第二端与第二谐振结构连接，金属连线的 第一端与金属连线的第二端为相反端。
在一些实施例中，当第一谐振结构包括表面声波谐振结构时，第一衬底包 括：第一压电层；
S110可包括：在第一压电层表面形成叉指电极以形成第一谐振结构。
S110中，在第一压电层表面通过黄光微影的方式定义图案，然后在第一压 电层的表面形成叉指电极。例如，可以通过蒸镀等沉积方式形成叉指电极。
在形成上述叉指电极后，所述方法还可包括：在至少部分叉指电极上形成 凸点底部金属层(Under Bump Metal，UBM)，并在凸点底部金属层上形成第一 凸点。第一谐振结构可通过第一凸点与其他结构形成连接。例如，通过形成第 一端与第一凸点连接、第二端与第二谐振结构连接的金属连线，可使得第一谐 振结构与第二谐振结构连接。
示例性地，第一谐振结构还可包括：温度补偿性表面声波(TemperatureCompensated Surface Acoustic Wave，TC-SAW)谐振结构。当第一谐振结构包 括温度补偿性表面声波谐振结构时，所述方法还包括：在叉指电极表面形成温 度补偿层；其中，温度补偿层的温度系数符号与第一压电层的频率温度系数符 号不同。
相较于以不具有温度补偿层的表面声波谐振结构作为第一谐振结构，本实 施例通过以温度补偿性表面声波谐振结构作为第一谐振结构，可降低温度对第 一谐振结构性能的影响，提高声波器件的性能。
在一些实施例中，当第二谐振结构包括体声波谐振结构时，S120可包括：
在第二表面依次形成第二谐振结构的反射结构、覆盖反射结构的第一电极 层、第二压电层和第二电极层。
示例性地，当第二谐振结构包括固态装配(Solid Mounted Resonator，SMR) 型谐振结构时，所述在第二表面依次形成第二谐振结构的反射结构、覆盖反射 结构的第一电极层、第二压电层和第二电极层，包括：
在第二表面形成交替层叠设置的第一介质层和第二介质层，以形成反射结 构；其中，第一介质层的声阻抗和第二介质层的声阻抗不同；
形成覆盖交替层叠设置的第一介质层和第二介质层的第一电极层；
形成覆盖第一电极层的第二压电层；
形成覆盖第二压电层的第二电极层。
示例性地，当第二谐振结构包括薄膜体声波谐振结构(Thin Film Bulk AcousticWave Resonator，FBAR)时，所述在第二表面依次形成第二谐振结构 的反射结构、覆盖反射结构的第一电极层、第二压电层和第二电极层，包括：
在第二表面形成第一牺牲层；
形成覆盖第一牺牲层的第一电极层；
形成覆盖第一电极层的第二压电层；
形成覆盖第二压电层的第二电极层；
通过第二通孔刻蚀去除第一牺牲层，基于第一牺牲层的形貌在第一电极层 和第二表面之间形成第一空腔，以形成反射结构。其中，第二通孔贯穿第二压 电层的边缘区域和第一牺牲层的边缘区域。
在一些实施例中，第二通孔可仅贯穿第二压电层的边缘区域，至刚好显露 出第一牺牲层的边缘区域，不用贯穿第一牺牲层。
示例性地，第一牺牲层的组成材料可以包括：磷硅酸玻璃(PSG)或者二 氧化硅等。以第一牺牲层的组成材料是二氧化硅层为例，可利用硅烷(SiH4) 与氧气(O2)作为反应气体，通过化学气相沉积工艺在键合衬底的第二表面的 形成第一牺牲层。
示例性地，可通过选择合适的刻蚀剂，向第二通孔内注入刻蚀剂，使得刻 蚀剂与显露的第一牺牲层接触并发生化学反应，生成液态产物或气态产物的方 式，去除第一牺牲层。
具体地，当第一牺牲层的组成材料是二氧化硅时，可采用湿法刻蚀的工艺， 选择氟化氢(HF)作为刻蚀剂去除牺牲层。氟化氢与通过第二通孔显露的牺牲 层反应后，生成气态的氟化硅(SiF4)和液态的水。
当第二谐振结构包括第一空腔时，由于第一空腔会降低第二谐振结构的机 械强度，因此，先在第二表面形成具有第一空腔的第二谐振结构、再在与第二 表面相反的第一表面形成第一谐振结构的方式形成声波器件，会使得具有第一 空腔的第二谐振结构承受制备第一谐振结构过程中产生的作用力，该作用力会 增大第一空腔塌陷的可能，造成第二谐振结构良率下降。
本公开实施例可通过限制第一谐振结构和第二谐振结构的形成顺序，采用 首先在键合衬底的第一表面形成第一谐振结构、然后在第二表面形成具有第一 空腔的第二谐振结构的方式形成声波器件，如此，具有第一空腔的第二谐振结 构无需承受制备第一谐振结构过程中产生的作用力，可以减少在声波器件制作 过程中具有第一空腔的第二谐振结构需要承受的作用力，有利于提高声波器件 的良率。
示例性地，当第二谐振结构包括薄膜体声波谐振结构时，所述在第二表面 依次形成第二谐振结构的反射结构、覆盖反射结构的第一电极层、第二压电层 和第二电极层，包括：
刻蚀第二表面，以在第二表面形成凹槽；
形成填充凹槽的第二牺牲层；
形成覆盖第二牺牲层的第一电极层；
形成覆盖第一电极层的第二压电层；
形成覆盖第二压电层的第二电极层；
通过第三通孔刻蚀去除第二牺牲层，基于第二牺牲层的形貌在第一电极层 和第二表面之间形成第二空腔，以形成反射结构。其中，第三通孔贯穿第二压 电层的边缘区域和第二牺牲层的边缘区域。
在一些实施例中，第三通孔可仅贯穿第二压电层的边缘区域，至刚好显露 出第二牺牲层的边缘区域，不用贯穿第二牺牲层。
当第二谐振结构包括第二空腔时，由于第二空腔会降低第二谐振结构的机 械强度，因此，相较于先在第二表面形成具有第二空腔的第二谐振结构、再在 第一表面形成第一谐振结构的方式形成声波器件，本公开实施例可通过限制第 一谐振结构和第二谐振结构的形成顺序，采用首先在键合衬底的第一表面形成 第一谐振结构、然后在第二表面形成具有第二空腔的第二谐振结构的方式形成 声波器件。
如此，具有第二空腔的第二谐振结构无需承受制备第一谐振结构过程中产 生的作用力，可以减少在声波器件制作过程中第二谐振结构需要承受的应作用 力，有利于提高声波器件的良率。
示例性地，当第二谐振结构包括薄膜体声波谐振结构时，S120还包括：
形成覆盖反射结构、第一电极层、第二压电层和第二电极层的重叠区域的 保护结构；其中，保护结构的中间区域与第二电极层之间存在空隙，保护结构 的边缘区域与第二电极层接触。
具体地，保护结构可包括：支撑层和保护层。
所述形成覆盖反射结构、第一电极层、第二压电层和第二电极层的重叠区 域的保护结构，包括：
在形成第一空腔或第二空腔后，形成支撑层；
基于支撑层，形成覆盖至少部分第二电极层的保护层；其中，保护层和第 二电极层之间存在空隙，空隙用于反射声波。
示例性地，以第二谐振结构包括上述第一空腔为例，当在键合衬底的第二 表面形成支撑层时，支撑层的厚度大于第一空腔、第一电极层、第二压电层以 及第二电极层的高度之和；当在第二电极层表面形成支撑层时，支撑层的高度 大于第一空腔的高度。如此，可使得保护层和第二电极层之间存在间隙，可减 少保护层对第二谐振结构的谐振频率的影响，进而保证声波器件的性能。
示例性地，以第二谐振结构包括上述第二空腔为例，当在键合衬底的第二 表面形成支撑层，支撑层的厚度大于第一电极层、第二压电层和第二电极层的 厚度之和，即在第二电极层上面也形成一个空隙。
基于支撑层，形成覆盖至少部分第二电极层的保护层；其中，保护层和第 二电极层之间存在空隙，空隙用于反射声波。
本公开实施例中，通过形成支撑层，并给予支撑层形成保护层，该保护层 可对由位于第一空腔或第二空腔上的第一电极层、第二压电层和第二电极层组 成的共振区域进行遮挡和保护，减少声波器件制作过程中后续工艺对第二谐振 结构的影响，有利于提高声波器件的性能。
此外，通过在保护层和第二电极层之间形成空隙，即保护层和第二电极层 没有直接接触，这样可减少保护层对第二谐振结构的谐振频率的影响，有利于 保证第二谐振结构谐振频率的准确性，进而保证声波器件的性能。
在一些实施例中，所述方法还包括：形成覆盖第一谐振结构的承载结构；
S120可包括：在形成覆盖第一谐振结构的承载结构后，在键合衬底的第二 表面形成第二谐振结构；
所述方法还包括：在形成第二谐振结构后，去除承载结构。
承载结构可包括：粘接层和承载体。此处，粘接层用于粘接承载体与第一 谐振结构。可以理解的是，在开始形成第二谐振结构之前，通过形成覆盖第一 谐振结构的承载结构，可以减少在形成第二谐振结构的过程中对第一谐振结构 造成的不良影响。
图2是根据一示例性实施例示出的一种声波器件100的示意图。参照图2 所示，声波器件100包括：
键合衬底110，包括：键合连接的第一衬底111和第二衬底112；
第一谐振结构120，位于键合衬底110的第一表面；
第二谐振结构130，位于键合衬底110的第二表面；其中，第二表面与第 一表面为相反面。
示例性地，第一衬底111的组成材料可为具有压电特性的材料，例如，铌 酸锂(LiNbO3)或者钽酸锂(LiTaO3)等。第一衬底111的组成材料也可以为 非压电特性的材料，例如，硅、锗或石英等。
第二衬底的组成材料可为半导体材料，例如，硅(Si)或者锗(Ge)等。
第一衬底111和第二衬底112可通过高温键合或者熔胶键合等方式进行键 合，形成键合衬底110。
第一谐振结构120位于第一表面的第一位置，第二谐振结构130位于第二 表面的第二位置。第一表面的第一位置和第二表面的第二位置可对称分布在键 合衬底110的两侧，如此，可减少键合衬底110的面积，有利于声波器件100 的小型化。
相较于利用在同一平面内并列排布的第一谐振结构和第二谐振结构组成声 波器件，本公开实施例通过键合第一衬底和第二衬底形成键合衬底，在键合衬 底的第一表面设置有第一谐振结构，在第二表面设置有第二谐振结构，将两个 谐振结构整合在同一个键合衬底相反的表面，减小了具有第一谐振结构和第二 谐振结构的声波器件的面积，有利于声波器件的集成化和小型化。
示例性地，第一谐振结构与第二谐振结构可包括相同的谐振结构。例如， 第一谐振结构和第二谐振结构均可包括：表面声波谐振结构，和/或体声波谐振 结构。
第一谐振结构与第二谐振结构可包括不同的谐振结构。例如，第一谐振结 构可包括表面声波谐振结构，第二谐振结构可包括体声波谐振结构。又如，第 一谐振结构可包括体声波谐振结构，第二谐振结构可包括表面声波谐振结构。
相较于在衬底上仅形成结构相同的两个谐振结构，本公开实施例在同一键 合衬底的不同表面分别形成结构不同的第一谐振结构和第二谐振结构，使得声 波器件既可支持第一谐振结构的工作频段，又可支持第二谐振结构的工作频段， 有利于扩大声波器件支持的频段范围。
在一些实施例中，声波器件100还包括：连接结构，连接第一谐振结构120 和第二谐振结构130。
示例性地，参照图3所示，连接结构可包括：贯穿键合衬底110的导电柱 140，用于电连接第一谐振结构120和第二谐振结构130。
导电柱140的组成材料可为金属，例如，铝(Al)、钨(W)或者钼(Mo) 等。
示例性地，连接结构还可包括：金属连线。金属连线的第一端与第一谐振 结构连接，金属连线的第二端与第二谐振结构连接，金属连线的第一端与金属 连线的第二端为相反端。金属连线可位于键合衬底的第一表面和第二表面。
金属连线的组成材料可包括：铝、钨或者钼等。
在一些实施例中，当第一谐振结构包括表面声波谐振结构时，结合图3和 图4所示，第一衬底111，包括：第一压电层；
第一谐振结构120，包括：叉指电极121，位于第一压电层表面。
示例性地，第一衬底111可为具有压电特性的材料，此时，第一衬底111 即为第一压电层，该第一衬底111可以采用铌酸锂(LiNbO3)或者钽酸锂(LiTaO3) 等材料。
或者，第一衬底可包括：基底和第一压电层；第一压电层覆盖该基底，该 基底用于承载第一压电层。基底可以采用非压电特性的材料，例如，硅、锗或 石英等，第一压电层可以采用氮化铝(AlN)、氧化锌(ZnO)等材料。
第一压电层的组成材料还可包括：通过掺杂形成的具有压电特性的材料。 例如，掺钪(Sc)的氮化铝等。
叉指电极121可包括：如指状或梳状的面内有周期性图案的电极。叉指电 极121的组成材料可包括：铝或者钼等。位于第一压电层上的叉指电极121和 第一压电层可组成表面声波谐振器。
示例性地，叉指电极121可实现电能与机械能的转换。具体地，当向叉指 电极121输入电信号时，叉指电极121可通过逆压电特性将接收的电信号转换 为声波信号，产生的声波信号可沿着第一压电层进行传播。当叉指电极121接 收到声波信号时，叉指电极121可通过压电特性将接收的声波信号转换为电信 号。
第一谐振结构120还可包括：第一凸点(Bump)181，与叉指电极121电 连接，用于将第一谐振结构120与其他器件电连接。第一凸点181的组成材料 可包括：铜、锡等导电材料。
第二谐振结构130可包括：体声波谐振结构。例如，薄膜体声波谐振结构 或者固态装配型谐振结构。
体声波谐振结构使用与集成电路(Integrated Circuit,IC)工艺具有高相容性的微机电系统(Micro-Electro-Mechanical System，MEMS)技术。声波的主要 传播形式可包括纵波和剪波。体声波谐振结构可以工作于频率在1GHz至2GHz 的L波段、以及频率在2GHz至4GHz的S波段。
在一些实施例中，当第二谐振结构包括体声波谐振结构时，参照图3和图 4所示，第二谐振结构130可以包括：
依次层叠设置的反射结构131、第一电极层132、第二压电层133和第二电 极层134；其中，反射结构131位于第一电极层132和第二表面之间。
第一电极层132和第二电极层134的组成材料可包括：铝、钼、钌、铱、 铂等或者它们的合金组成的导电材料。
第二压电层133可以用于根据加载在第一电极层132和第二电极层134上 的电信号，根据逆压电特性产生振动，将电信号转换为声波信号，实现电能到 机械能的转化。
第二压电层133的组成材料可包括：具有压电特性的材料。例如，氮化铝、 氧化锌、钽酸锂、锆钛酸铅、钛酸钡等。第二压电层的组成材料还可包括掺杂 的压电特性的材料。掺杂可以是过渡金属或稀有金属，例如，掺钪的氮化铝等。
反射结构131用于反射声波信号。当第二压电层133产生的声波信号向反 射结构传播时，声波信号可在第一电极层132和反射结构131接触的界面处发 生全反射，使得声波信号反射回第二压电层133中。如此，第二压电层133产 生的声波信号的能量能够被局限在第二压电层133中，可减少声波信号的能量 损失，提高第二谐振结构130传输的声波信号质量。
相较于体声波谐振器，表面声波谐振器的成本低，且体积小。相较于表面 声波谐振器，体声波谐振器可支持的谐振频率范围大，损耗低，功率容量高。 因此，相较于在键合衬底的第一表面和第二表面均形成相同结构的谐振器，本 公开实施例在键合衬底的第一表面形成表面声波谐振器，在键合衬底的第二表 面形成体声波谐振器，在同一键合衬底的相反面形成不同种类、工作在不同频 率的谐振结构，有利于在控制声波器件成本和体积的同时，增加声波器件能够 传输的频段范围，提升声波器件的性能。
相较于在键合衬底的第一表面和第二表面均形成表面声波谐振器，本公开 实施例在键合衬底的第一表面形成表面声波谐振器，在键合衬底的第二表面形 成体声波谐振器，有利于增加声波器件能够传输的频段范围，提升声波器件的 性能。
相较于在键合衬底的第一表面和第二表面均形成体声波谐振器，本公开实 施例在键合衬底的第一表面形成表面声波谐振器，在键合衬底的第二表面形成 体声波谐振器，有利于降低声波器件的成本和体积。
示例性地，参照图4所示，当第二谐振结构包括空腔型薄膜体声波谐振结 构时，反射结构131可包括：第一空腔，位于第一电极层132和第二表面之间； 其中，第一空腔是通过去除位于第二表面的第一牺牲层形成的。
在一些实施例中，声波器件100还包括：
保护结构，覆盖反射结构131、第一电极层132、第二压电层133和第二电 极层134的重叠区域；保护结构的中间区域与第二电极层134之间存在空隙， 保护结构的边缘区域与第二电极层134接触；其中，该空隙用于反射声波。
示例性地，参照图4所示，保护结构可包括：
支撑层150；
保护层160，位于支撑层150上，且覆盖至少部分第二电极层134；其中， 保护层160和至少部分第二电极层134之间存在空隙170，空隙170用于反射 声波。
示例性地，参照图4所示，当支撑层150位于第二电极层表面时，支撑层 150的厚度大于第一空腔131的高度。
在一些实施例中，当支撑层150与键合衬底110的第二表面接触时，支撑 层150的厚度大于第一空腔131、第一电极层132、第二压电层133和第二电极 层134的厚度之和。
可以理解的是，当通过去除位于第二表面的牺牲层形成位于第一电极层 132和第二表面之间的第一空腔后，以第一空腔作为反射结构131时，反射结 构131、第一电极层132、第二压电层133和第二电极层134构成空腔型薄膜体 声波谐振器。即第二谐振结构130可为空腔型薄膜体声波谐振器。
反射结构131能够减少声波信号向第二谐振结构之外传播，减少声波信号 的能量损失，提高第二谐振结构130传输的声波信号质量。
当反射结构131为第一空腔时，反射结构131的声阻抗可视为0。此时， 有利于减少声波信号从第一电极层132向反射结构131传播，减少声波信号的 能量损失，提高第二谐振结构130传输的声波信号质量。
保护层160的组成材料可以包括：金属、陶瓷、有机物或感光性的干膜光 刻胶等材料。参照图4所示，保护层160覆盖位于空腔上的至少部分第一电极 层132、第二压电层133和第二电极层134。如此，保护层可对由位于第一空腔 上的第一电极层132、第二压电层133和第二电极层134组成的共振区域进行 遮挡和保护，减少声波器件制作过程中后续工艺对第二谐振结构的影响，有利 于提高声波器件的性能。
支撑层150向第二表面的投影形状为环形，该环形环绕第一空腔。通过在 支撑层150上设置保护层160，使得保护层160和第二电极层134之间存在空 隙170，即保护层160和第二电极层134没有直接接触，这样可减少保护层160 对第二谐振结构130的谐振频率的影响，有利于保证第二谐振结构130谐振频 率的准确性，进而保证声波器件的性能。
参照图4所示，第二谐振结构130还可包括：第二凸点182，位于保护层 160两端，且与第二电极层134电连接，用于将第二谐振结构130与其他器件 电连接。第二凸点182的组成材料可包括：铜、锡等导电材料。
通过形成第二凸点182，便于实现第二谐振结构130与其他器件的电连接， 有利于将包括第二谐振结构130的声波器件100与其他器件进行集成。
在一些实施例中，参照图5所示，当第二谐振结构包括固态装配型谐振结 构时，反射结构131，包括：
交替层叠设置的第一介质层1311和第二介质层1312；其中，第一介质层 1311的声阻抗和第二介质层1312的声阻抗不同。
声阻抗不同的第一介质层1311和第二介质层1312交替层叠设置，可形成 布拉格反射镜。
示例性地，第一介质层1311的声阻抗可大于第二介质层1312的声阻抗。 此时，第一介质层1311的组成材料可包括：钼或钨；第二介质层1312的组成 材料可以包括：二氧化硅(SiO2)或者铝。
示例性地，第一介质层1311的声阻抗可小于第二介质层1312的声阻抗。 此时，第一介质层1311的组成材料可以包括：二氧化硅或者铝；第二介质层 1312的组成材料可以包括：钼或钨。
示例性地，参照图6所示，当第二谐振结构包括空腔型薄膜体声波谐振时， 反射结构131可包括：第二衬底的第二表面向下凹陷形成的第二空腔131，位 于第一电极层132和键合衬底的第二表面之间。
当第二谐振结构包括如图6所示的第二空腔131，且声波器件100还包括 上述保护结构时，保护结构中的支撑层厚度可大于第一电极层132、第二压电 层133和第二电极层134的厚度之和。如此，可使得保护结构中的保护层与第 二电极层134之间存在用于反射声波的空隙。
以下结合上述任意实施例提供几个具体示例。
示例一
参照图7a至图7f所示，以第一谐振结构为表面声波谐振结构，第二谐振 结构为空腔型薄膜体声波谐振结构为例，本示例示出了一种声波器件的制作方 法，包括以下步骤：
步骤一：如图7a所示，键合第一衬底111和第二衬底112，形成键合衬底； 在键合衬底的第一表面形成叉指电极121，以形成第一谐振结构；其中，第一 衬底111的组成材料为具有压电特性的材料。
步骤二：如图7b所示，在部分叉指电极121上形成(Under Bump Metal， UBM)1811，并在凸点底部金属层1811上形成第一凸点181。
步骤三：如图7c所示，从键合衬底的第二表面形成贯穿键合衬底的第一通 孔，直至显露形成有第一凸点181的部分叉指电极121。
步骤四：如图7d所示，形成覆盖第一谐振结构的粘接层，并在粘接层上安 装承载体。
步骤五：如图7e所示，基于第一通孔的形貌，形成贯穿键合衬底的导电柱 140。
步骤六：如图7e所示，在键合衬底的第二表面形成第一牺牲层，并以此形 成覆盖第一牺牲层的第一电极层132、第二压电层133和第二电极层134。
步骤七：参照图7f所示，形成贯穿第二电极层134、第二压电层133和第 一电极层132的第二通孔，以显露上述第一牺牲层；通过第二通孔刻蚀去除第 一牺牲层，以在第一电极层132和键合衬底的第二表面之间形成反射结构131； 其中，反射结构131包括基于第一牺牲层的形貌形成的第一空腔。
示例二
参照图8a和图8c所示，以第一谐振结构为表面声波谐振结构，第二谐振 结构为固态装配型谐振结构为例，本示例示出了另一种声波器件的制作方法， 包括以下步骤：
步骤一：参照图8a和图8b所示，在第二衬底的表面形成交替层叠设置的 第一介质层1311和第二介质层1312；其中，第一介质层1311的声阻抗和第二 介质层1312的声阻抗不同，反射结构131包括交替层叠设置的第一介质层1311 和第二介质层1312；
步骤二：参照图8b所示，依次形成覆盖反射结构131的第一电极层132、 第二压电层133和第二电极层134。
步骤三：参照图8c所示，键合第一衬底和第二衬底，形成键合衬底；形成 贯穿键合衬底的导电柱140；在键合衬底的第一表面按照示例一中描述形成第 一谐振结构。
可以理解的是，在本示例中，也可以先键合第一衬底和第二衬底形成键合 衬底，然后按照本示例的步骤一至步骤三的方法形成如图8c所示的声波器件。
示例三
参照图7a和图7d以及9a至9b所示，以第一谐振结构为表面声波谐振结 构，第二谐振结构为空腔型薄膜体声波谐振结构为例，本示例示出了另一种声 波器件的制作方法，包括以下步骤：
步骤一：参照图7a至图7d，在键合衬底的第一表面形成第一谐振结构， 并形成贯穿键合衬底的导电柱140；
步骤二：参照图9a所示，刻蚀键合衬底的第二表面形成凹槽，并在该凹槽 中填充第二牺牲层；依次形成覆盖第二牺牲层及键合衬底第二表面的第一电极 层132、第二压电层133和第二电极层134；
步骤三：参照图9b所示，形成贯穿第二电极层134、第二压电层133和第 一电极层132的第三通孔，以显露第二牺牲层；通过第三通孔刻蚀去除第二牺 牲层，基于第二牺牲层的形貌在第一电极层132和所述第二表面之间形成第二 空腔；其中，第二谐振结构的反射结构包括第二空腔。
在本公开所提供的实施例中，应该理解到，所揭露的装置、系统与方法， 可以通过其他的方式实现。以上所述，仅为本公开的具体实施方式，但本公 开的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本公开揭露 的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本公开的保护范围之内。 因此，本公开的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。
Claims (20)
1.一种声波器件的制作方法，其特征在于，包括：
键合第一衬底和第二衬底，形成键合衬底；
在所述键合衬底的第一表面形成第一谐振结构；
在所述键合衬底的第二表面形成第二谐振结构；
其中，所述第二表面与所述第一表面为相反面。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：
形成所述第一谐振结构和所述第二谐振结构的连接结构。
3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述形成所述第一谐振结构和所述第二谐振结构的连接结构，包括：
在形成所述第一谐振结构之后，从所述第二表面形成贯穿所述键合衬底的第一通孔；
在所述第一通孔中形成贯穿所述键合衬底的导电柱；其中，所述第二谐振结构通过所述导电柱与所述第一谐振结构连接。
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，
所述第一衬底包括：第一压电层；
所述在所述键合衬底的第一表面形成第一谐振结构，包括：
在所述第一压电层表面形成叉指电极以形成所述第一谐振结构。
5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述在所述键合衬底的第二表面形成第二谐振结构，包括：
在所述第二表面依次形成所述第二谐振结构的反射结构、覆盖所述反射结构的第一电极层、第二压电层和第二电极层。
6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，所述在所述第二表面依次形成所述第二谐振结构的反射结构、覆盖所述反射结构的第一电极层、第二压电层和第二电极层，包括：
在所述第二表面形成交替层叠设置的第一介质层和第二介质层，以形成所述反射结构；其中，所述第一介质层的声阻抗和所述第二介质层的声阻抗不同；
形成覆盖所述交替层叠设置的第一介质层和第二介质层的所述第一电极层；
形成覆盖所述第一电极层的所述第二压电层；
形成覆盖所述第二压电层的第二电极层。
7.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，所述在所述第二表面依次形成所述第二谐振结构的反射结构、覆盖所述反射结构的第一电极层、第二压电层和第二电极层，包括：
在所述第二表面形成第一牺牲层；
形成覆盖所述第一牺牲层的所述第一电极层；
形成覆盖所述第一电极层的所述第二压电层；
形成覆盖所述第二压电层的所述第二电极层；
去除所述第一牺牲层，基于所述第一牺牲层的形貌在所述第一电极层和所述第二表面之间形成第一空腔，以形成所述反射结构。
8.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，所述在所述第二表面依次形成所述第二谐振结构的反射结构、覆盖所述反射结构的第一电极层、第二压电层和第二电极层，包括：
刻蚀所述第二表面，以在所述第二表面形成凹槽；
形成填充所述凹槽的第二牺牲层；
形成覆盖所述第二牺牲层的所述第一电极层；
形成覆盖所述第一电极层的所述第二压电层；
形成覆盖所述第二压电层的所述第二电极层；
去除所述第二牺牲层，基于所述第二牺牲层的形貌在所述第一电极层和所述第二表面之间形成第二空腔，以形成所述反射结构。
9.根据权利要求7或8所述的方法，其特征在于，所述在所述键合衬底的第二表面形成第二谐振结构，还包括：
形成覆盖所述反射结构、所述第一电极层、所述第二压电层和所述第二电极层的重叠区域的保护结构；其中，所述保护结构的中间区域与所述第二电极层之间存在空隙，所述保护结构的边缘区域与所述第二电极层接触。
10.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，
所述方法还包括：形成覆盖所述第一谐振结构的承载结构；
所述在所述键合衬底的第二表面形成第二谐振结构，包括：在形成覆盖所述第一谐振结构的承载结构后，在所述第二表面形成所述第二谐振结构；
所述方法还包括：在形成所述第二谐振结构后，去除所述承载结构。
11.一种声波器件，其特征在于，包括：
键合衬底，包括：键合连接的第一衬底和第二衬底；
第一谐振结构，位于所述键合衬底的第一表面；
第二谐振结构，位于所述键合衬底的第二表面；其中，所述第二表面与所述第一表面为相反面。
12.根据权利要求11所述的声波器件，其特征在于，所述声波器件还包括：
连接结构，连接所述第一谐振结构和所述第二谐振结构。
13.根据权利要求12所述的声波器件，其特征在于，所述连接结构包括：
导电柱，贯穿所述键合衬底，连接所述第一谐振结构和所述第二谐振结构。
14.根据权利要求11所述的声波器件，其特征在于，
所述第一谐振结构包括：表面声波谐振结构；
所述第二谐振结构包括：体声波谐振结构。
15.根据权利要求11所述的声波器件，其特征在于，
所述第一衬底包括：第一压电层；
所述第一谐振结构包括：叉指电极，位于所述第一压电层表面。
16.根据权利要求11所述的声波器件，其特征在于，所述第二谐振结构包括：
依次层叠设置的反射结构、第一电极层、第二压电层和第二电极层；其中，所述反射结构位于所述第一电极层和所述第二表面之间。
17.根据权利要求16所述的声波器件，其特征在于，所述反射结构包括：
交替层叠设置的第一介质层和第二介质层；其中，所述第一介质层的声阻抗和所述第二介质层的声阻抗不同。
18.根据权利要求16所述的声波器件，其特征在于，所述反射结构包括：
第一空腔，位于所述第一电极层和所述第二表面之间；其中，所述第一空腔是通过去除位于所述第二表面的第一牺牲层形成的。
19.根据权利要求16所述的声波器件，其特征在于，所述反射结构包括：
第二衬底的第二表面向下凹陷形成的第二空腔，位于所述第一电极层和所述第二表面之间。
20.根据权利要求18或19所述的声波器件，其特征在于，所述声波器件还包括：
保护结构，覆盖所述反射结构、所述第一电极层、所述第二压电层和所述第二电极层的重叠区域；所述保护结构的中间区域与所述第二电极层之间存在空隙，所述保护结构的边缘区域与所述第二电极层接触；其中，所述空隙，用于反射声波。
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