CN111030629B - 声波器件的制作方法及声波器件 - Google Patents

声波器件的制作方法及声波器件 Download PDF

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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：在衬底的第一表面形成第一谐振结构；在所述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，所述第一谐振结构和所述第二谐振结构均包括体声波谐振结构。

Description

声波器件的制作方法及声波器件
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：
在衬底的第一表面形成第一谐振结构；
在所述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，所述第一谐振结构和所述第二谐振结构均包括体声波谐振结构。
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衬底的第一通孔；
在所述第一通孔中形成贯穿所述衬底的导电柱；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，所述在衬底的第一表面形成第一谐振结构，包括：
在所述第一表面依次形成所述第一谐振结构的第一反射结构、覆盖所述第一反射结构的第一电极层、第一压电层和第二电极层。
可选地，所述在所述第一表面依次形成所述第一谐振结构的第一反射结构、覆盖所述第一反射结构的第一电极层、第一压电层和第二电极层，包括：
在所述第一表面形成交替层叠设置的第一介质层和第二介质层，以形成所述第一反射结构；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一压电层；
形成覆盖所述第一压电层的第二电极层。
可选地，所述在所述第一表面依次形成所述第一谐振结构的第一反射结构、覆盖所述第一反射结构的第一电极层、第一压电层和第二电极层，包括：
在所述第一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一压电层；
形成覆盖所述第一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一表面之间形成第一空腔，以形成所述第一反射结构。
可选地，所述在所述第一表面依次形成所述第一谐振结构的第一反射结构、覆盖所述第一反射结构的第一电极层、第一压电层和第二电极层，包括：
刻蚀所述第一表面，以在所述第一表面形成凹槽；
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一压电层；
形成覆盖所述第一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一表面之间形成第二空腔，以形成所述第一反射结构。
可选地，所述方法还包括：
将所述衬底的厚度从第一厚度减小至第二厚度；
在所述衬底厚度为所述第二厚度时，在所述衬底的第二表面安装支撑体。
可选地，所述方法还包括：
形成覆盖所述第一反射结构、所述第一电极层、所述第一压电层和所述第二电极层的重叠区域的第一保护结构；其中，所述第一保护结构的中间区域与所述第二电极层之间存在第一空隙，所述第一保护结构的边缘区域与所述第二电极层接触。
可选地，所述在所述衬底的第二表面形成第二谐振结构，包括：在去除所述支撑体后，在所述第二表面依次形成所述第二谐振结构的第二反射结构、覆盖所述第二反射结构的第三电极层、第二压电层和第四电极层；
所述方法还包括：形成覆盖所述第二反射结构、所述第三电极层、所述第二压电层和所述第四电极层的重叠区域的第二保护结构；其中，所述第二保护结构的中间区域与所述第四电极层之间存在第二空隙，所述第二保护结构的边缘区域与所述第四电极层接触；去除所述承载结构。
根据本公开实施例的第二方面，提供一种声波器件，包括：
衬底；
第一谐振结构，位于所述衬底的第一表面，包括：体声波谐振结构；
第二谐振结构，位于所述衬底的第二表面，包括：体声波谐振结构；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：依次层叠设置的第一反射结构、第一电极层、第一压电层和第二电极层；其中，所述第一反射结构位于所述第一电极层和所述第一表面之间。
可选地，所述第一反射结构包括：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，所述第一反射结构包括：第一空腔，位于所述第一电极层和所述第一表面之间；其中，所述第一空腔是通过去除位于所述第一表面的第一牺牲层形成的。
可选地，所述第一反射结构包括：所述第一表面向下凹陷形成的第二空腔，所述第二空腔位于所述第一电极层和所述第一表面之间。
可选地，所述声波器件还包括：第一保护结构，覆盖所述第一反射结构、所述第一电极层、所述第一压电层和所述第二电极层的重叠区域；所述第一保护结构的中间区域与所述第二电极层之间存在第一空隙，所述第一保护结构的边缘区域与所述第二电极层接触；其中，所述第一空隙，用于反射声波。
可选地，所述第二谐振结构包括：依次层叠设置的第二反射结构、第三电极层、第二压电层和第四电极层；其中，所述第二反射结构位于所述第三电极层和所述第二表面之间；
所述声波器件还包括：第二保护结构，覆盖所述第二反射结构、所述第三电极层、所述第二压电层和所述第四电极层的重叠区域；所述第二保护结构的中间区域与所述第四电极层之间存在第二空隙，所述第二保护结构的边缘区域与所述第四电极层接触；其中，所述第二空隙，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及其制作方法，通过在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。
并且，相较于在衬底的第一表面和第二表面均形成表面声波谐振结构，本公开实施例在衬底的第一表面和第二表面形成包括体声波谐振结构的两个谐振结构，有利于扩大声波器件工作的频段范围，提升声波器件的性能。
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又一种声波器件的框图；
图5是根据一示例性实施例示出的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另一种声波器件的示意图；
图7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8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9a至图9i是根据一示例性实施例示出的一种声波器件制作方法的部分示意图；
图10a至图10c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11a至图11d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，本公开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：
S110：在衬底的第一表面形成第一谐振结构；
S120：在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，第一谐振结构和第二谐振结构均包括体声波谐振结构。
衬底可包括：单个基底，或者多个基底键合形成的键合基底等。
以衬底包括第一基底和第二基底键合形成的键合基底为例，第一基底和第二基底可通过高温键合或者熔胶键合等方式进行键合。
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，可以先在衬底的第一表面形成第一谐振结构，然后在衬底的第二表面形成第二谐振结构。又如，可以先在衬底的第二表面形成第二谐振结构，然后在衬底的第一表面形成第一谐振结构。
体声波谐振结构可包括：固态装配(Solid Mounted Resonator，SMR)型谐振结构或者空腔型薄膜体声波谐振结构(Thin Film Bulk Acoustic Wave Resonator，FBAR)。
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，本公开实施例通过在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。
相较于表面声波谐振结构，体声波谐振结构的工作频段范围大，损耗低，且功率容量高。因此，相较于在衬底的第一表面和第二表面均形成表面声波谐振结构，本公开实施例在衬底的第一表面和第二表面形成包括体声波谐振结构的两个谐振结构，有利于扩大声波器件工作的频段范围，提升声波器件的性能。
当衬底包括多个基底键合形成的键合基底时，以衬底通过第一基底和第二基底键合形成键合基底为例，所述方法还可包括：键合第一基底和第二基底形成键合基底，以形成衬底；
S110可包括：在键合基底的第一表面形成第一谐振结构；
S120可包括：在键合基底的第二表面形成第二谐振结构；其中，键合基底的第二表面与键合基底的第一表面为相反面。
可以理解的是，当衬底包括键合第一基底和第二基底形成的键合基底时，键合基底的第一表面可看作衬底的第一表面，键合基底的第二表面可看作衬底的第二表面。
由于第一基底和第二基底键合过程中会释放较大的应力，该应力对形成在第一基底和第二基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基底或第二基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基底和第二基底形成键合基底，然后在键合基底的第一表面形成第一谐振结构、在键合基底的第二表面形成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基底和第二基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，第一谐振结构包括的体声波谐振结构的类型，与第二谐振结构包括的体声波谐振结构的类型可相同。
例如，第一谐振结构和第二谐振结构均可包括：固态装配型谐振结构。又如，第一谐振结构和第二谐振结构均可包括：空腔型薄膜体声波谐振结构。
可以理解的是，当第一谐振结构包括的体声波谐振结构的类型，与第二谐振结构包括的体声波谐振结构的类型相同时，第一谐振结构的工作频段可与第二谐振结构的工作频段不同。
例如，当第一谐振结构和第二谐振结构均包括空腔型薄膜体声波谐振结构时，第一谐振结构的谐振腔高度和第二谐振结构的谐振腔高度不同，或者第一谐振结构的压电层厚度和第二谐振结构的压电层厚度不同，以使得第一谐振结构的工作频段与第二谐振结构的工作频段不同。
示例性地，第一谐振结构包括的体声波谐振结构的类型，与第二谐振结构包括的体声波谐振结构的类型可不同。
例如，第一谐振结构可包括固态装配型谐振结构，第二谐振结构可包括空腔型薄膜体声波谐振结构。或者，第一谐振结构可包括空腔型薄膜体声波谐振结构，第二谐振结构可包括固态装配型谐振结构。
可以理解的是，当第一谐振结构包括的体声波谐振结构的类型，与第二谐振结构包括的体声波谐振结构的类型不同时，第一谐振结构的工作频段与第二谐振结构的工作频段不同。
相较于在衬底上仅形成工作频段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工作频段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衬底的第一通孔；在第一通孔中形成贯穿衬底的导电柱；其中，第二谐振结构通过导电柱与第一谐振结构连接。
在一种实现方式中，所述方法还包括：在从第二表面形成贯穿衬底的第一通孔之后，在第二表面形成支撑体。该支撑体用于保证衬底的第二表面平整，方便进行后续工艺过程。
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，S110可包括：
在第一表面依次形成第一谐振结构的第一反射结构、覆盖第一反射结构的第一电极层、第一压电层和第二电极层。
在一些实施例中，当第一谐振结构包括固态装配型谐振结构时，所述在第一表面依次形成第一谐振结构的第一反射结构、覆盖第一反射结构的第一电极层、第一压电层和第二电极层，包括：
在第一表面形成交替层叠设置的第一介质层和第二介质层，以形成第一反射结构；其中，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一压电层；
形成覆盖第一压电层的第二电极层。
在一些实施例中，当第一谐振结构包括空腔型薄膜体声波谐振结构时，所述第一表面依次形成第一谐振结构的第一反射结构、覆盖第一反射结构的第一电极层、第一压电层和第二电极层，包括：
在第一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一压电层；
形成覆盖第一压电层的第二电极层；
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一表面之间形成第一空腔，以形成第一反射结构。
示例性地，可通过第二通孔刻蚀去除第一牺牲层；其中，第二通孔贯穿第一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一压电层的边缘区域，至显露处第一牺牲层的边缘区域，即第二通孔可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衬底的第一表面形成第一牺牲层。
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。
在一些实施例中，当第一谐振结构包括薄膜体声波谐振结构时，所述在第一表面依次形成第一谐振结构的第一反射结构、覆盖第一反射结构的第一电极层、第一压电层和第二电极层，包括：
刻蚀第一表面，以在第一表面形成凹槽；
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一压电层；
形成覆盖第一压电层的第二电极层；
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一表面之间形成第二空腔，以形成第一反射结构。
在一些实施例中，所述方法还包括：
将衬底的厚度从第一厚度减小至第二厚度；
在衬底厚度为第二厚度时，在衬底的第二表面安装支撑体。
示例性地，当衬底包括单个基底时，可在衬底的第一表面形成第一谐振结构后，将衬底的厚度从第一厚度减小至第二厚度。
当衬底包括多个基底键合形成的键合基底时，可先对基底进行减薄，然后将减薄后的基底进行键合形成键合基底。
具体地，以衬底包括第一基底和第二基底键合形成的键合基底为例，所述方法还包括：将第一基底从第三厚度减小至第四厚度，将第二基底从第五厚度减小至第六厚度；将具有第四厚度的第一基底和具有第六厚度的第二基底键合，形成具有第二厚度的衬底；其中，第四厚度与第六厚度的和大于或等于第二厚度。
可以理解的是，当第一基底与第二基底键合形成上述衬底时，第一基底位可看作衬底的第一表面，第二基底可看作衬底的第二表面。
示例性地，可通过研磨的方式，从衬底的第二表面研磨抛光衬底，使得衬底的厚度从第一厚度减小至第二厚度。第二厚度可以根据实际需要进行设计，例如，第一厚度可为725微米，第二厚度可为250微米及以下。
通过减薄衬底，可进一步减小声波器件厚度和体积，有利于声波器件的小型化和集成化。
在一种实现方式中，可以不对第一基底和第二基底进行减薄操作，直接将第一基底和第二基底进行键合形成键合基底，此时，第三厚度与第五厚度的和大于或等于第一厚度。
当衬底包括单个基底时，也可以不对衬底进行减薄操作，在衬底两面分别形成第一谐振结构和第二谐振结构。
示例性地，支撑体的组成材料可包括：硅片或者石英片等。由于衬底厚度从第一厚度减小至第二厚度时衬底的机械强度会降低，因此本公开实施例通过在衬底第二表面安装支撑体，支撑体可对具有第二厚度的衬底起到保护作用，降低具有第二厚度的衬底在后续工艺过程中发生破损的几率，保证声波器件质量。
可以理解的是，当无需对衬底进行减薄时，并且第一谐振结构和第二谐振结构不通过第一通孔和导电柱的方式连接时，所述声波器件的制作方法中无需形成上述支撑体。
在一些实施例中，当第一谐振结构包括薄膜体声波谐振结构时，所述方法还包括：
在衬底的第二表面安装支撑体后，形成覆盖第一反射结构、第一电极层、第一压电层和第二电极层的重叠区域的第一保护结构；其中，第一保护结构的中间区域与第二电极层之间存在第一空隙，第一保护结构的边缘区域与第二电极层接触。
示例性地，第一保护结构可包括：第一支撑层和第一保护层。所述形成覆盖第一反射结构、第一电极层、第一压电层和第二电极层的重叠区域的第一保护结构，包括：
在衬底的第二表面安装支撑体后，在衬底的第一表面形成第一支撑层；
基于第一支撑层，形成覆盖至少部分第二电极层的第一保护层；其中，第一保护层和第二电极层之间存在第一空隙，第一空隙用于反射声波。
在一些实施例中，所述方法还包括：
在形成键合衬底后，先在衬底的第二表面安装支撑体后，在第一表面形成第一谐振结构。
本公开实施例中，通过形成第一支撑层，并基于第一支撑层形成第一保护层，第一保护层可对由位于第一空腔上的第一电极层、第一压电层和第二电极层组成的第一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一谐振结构的影响，有利于保证声波器件的质量。
当第一支撑层与衬底第一表面接触时，第一支撑层的高度大于第一空腔、第一电极层、第一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第一支撑层时，第一支撑层的高度大于第一空腔的高度。如此，可使得第一保护层和第二电极层之间存在第一间隙，可减少第一保护层对第一谐振结构的谐振频率的影响，进而保证声波器件的性能。
在一些实施例中，在形成第一保护结构后，所述方法还可包括：在第二电极层上形成第一凸点底部金属层(Under Bump Metal，UBM)，并在第一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。
在一些实施例中，
S120可包括：在第二表面依次形成第二谐振结构的第二反射结构、覆盖第二反射结构的第三电极层、第二压电层和第四电极层。
示例性地，所述方法可包括：形成覆盖第一谐振结构的承载结构，或者形成覆盖第一保护结构的承载结构；去除支撑体；
S120可包括：在去除支撑体后，在第二表面依次形成第二谐振结构的第二反射结构、覆盖第二反射结构的第三电极层、第二压电层和第四电极层。
可以理解的是，第二反射结构为第二谐振结构包括的体声波谐振结构的谐振区域，第二反射结构可包括：空腔或者由声阻抗不同的两种介质材料层叠设置形成的布拉格反射结构。
第三电极层为第二谐振结构包括的体声波谐振结构的底电极，第四电极层为第二谐振结构包括的体声波谐振结构的顶电极。
第三电极层和第四电极层的组成材料可包括：铝、钼、钌、铱或者铂等导电金属、或者上述导电金属的合金组成的导电材料。
当第二谐振结构包括固态装配型谐振结构时，可参照形成包括固态装配型谐振结构的第一谐振结构的方法，在衬底的第二表面形成第二谐振结构。当第二谐振结构包括空腔型薄膜体声波谐振结构时，可参照形成包括空腔型薄膜体声波谐振结构的第一谐振结构的方法，在衬底的第二表面形成第二谐振结构。
需要指出的是，当第一谐振结构包括固态装配型谐振结构、第二谐振结构包括空腔型薄膜体声波谐振结构时，由于第二谐振结构中存在的空腔会降低第二谐振结构的机械强度，因此，可先在第一表面形成包括固态装配型谐振结构的第一谐振结构，然后在第二表面形成包括空腔型薄膜体声波谐振结构的第二谐振结构的方式形成声波器件。如此，具有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，有利于提高声波器件的良率。
示例性地，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和第一谐振结构。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。
在一些实施例中，当第二谐振结构包括空腔型薄膜体声波谐振结构时，所述方法还包括：形成覆盖第二反射结构、第三电极层、第二压电层和第四电极层的重叠区域的第二保护结构；其中，第二保护结构的中间区域与第四电极层间存在第二空隙，第二保护结构的边缘区域与第四电极层接触。
示例性地，第二保护结构可包括：第二支撑层和第二保护层。
本公开实施例中，通过形成第二支撑层，并基于第二支撑层形成第二保护层，第二保护层可对由位于第二谐振结构的谐振腔上的第三电极层、第二压电层和第四电极层组成的第二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，有利于保证声波器件的质量。
在一些实施例中，所述方法还包括：在形成第二谐振结构或第二保护结构后，去除承载结构。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：
衬底110；
第一谐振结构120，位于衬底110的第一表面，包括：体声波谐振结构；
第二谐振结构130，位于衬底110的第二表面，包括：体声波谐振结构；其中，第二表面与第一表面为相反面。
体声波谐振结构可包括：空腔型薄膜体声波谐振结构或者固态装配型谐振结构。
衬底100可包括：单个基底，或者多个基底键合形成的键合基底等。衬底110的组成材料可以包括：硅、锗或石英等。基底的组成材料科包括：硅、锗或石英等。
具体地，当衬底包括多个基底键合形成的键合基底时，以衬底包括两个第一基底和第二基底键合形成的键合基底为例，参照图3所示，衬底110可包括：第一基底1111和第二基底1112。
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，本公开实施例在衬底的第一表面设置第一谐振结构，在第二表面设置第二谐振结构，将两个谐振结构整合在同一个衬底相反的表面，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。
并且，相较于在衬底的第一表面和第二表面均形成表面声波谐振结构，本公开实施例在衬底的第一表面和第二表面形成包括体声波谐振结构的两个谐振结构，有利于扩大声波器件工作的频段范围，提升声波器件的性能。
在一些实施例中，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衬底110的两侧，如此，可减少用于承载第一谐振结构120和第二谐振结构130的衬底110的面积，有利于声波器件100的小型化。
示例性地，第一谐振结构包括的体声波谐振结构的类型，与第二谐振结构包括的体声波谐振结构的类型可相同。例如，第一谐振结构和第二谐振结构均可包括：固态装配型谐振结构。又如，第一谐振结构和第二谐振结构均可包括：空腔型薄膜体声波谐振结构。
可以理解的是，当第一谐振结构包括的体声波谐振结构的类型，与第二谐振结构包括的体声波谐振结构的类型相同时，第一谐振结构的工作频段可与第二谐振结构的工作频段不同。
示例性地，第一谐振结构包括的体声波谐振结构的类型，与第二谐振结构包括的体声波谐振结构的类型可不同。
例如，第一谐振结构可包括固态装配型谐振结构，第二谐振结构可包括空腔型薄膜体声波谐振结构。或者，第一谐振结构可包括空腔型薄膜体声波谐振结构，第二谐振结构可包括固态装配型谐振结构。
相较于在衬底上仅形成工作频段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工作频段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4所示，连接结构可包括：贯穿衬底110的导电柱140，用于连接第一谐振结构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，第一谐振结构120包括：依次层叠设置的第一反射结构121、第一电极层122、第一压电层123和第二电极层124；其中，第一反射结构121位于第一电极层122和第一表面之间。
第一电极层122和第二电极层124的组成材料可包括：铝、钼、钌、铱或者铂等导电金属、或者上述导电金属的合金组成的导电材料。
第一压电层123可以用于根据加载在第一电极层122和第二电极层124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。
第一压电层123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、锆钛酸铅或者钛酸钡等。
第一压电层123的组成材料还可包括通过掺杂具有压电特性的材料。掺杂的可以是过渡金属或稀有金属，例如，掺钪的氮化铝等。
第一反射结构121用于反射声波信号。当第一压电层123产生的声波信号向第一反射结构传播时，声波信号可在第一电极层122和第一反射结构121接触的界面处发生全反射，使得声波信号反射回第一压电层123中。如此，第一压电层123产生的声波信号的能量能够被局限在第一压电层123中，可减少声波信号的能量损失，提高第一谐振结构120传输的声波信号质量。
在一些实施例中，参照图5所示，当第一谐振结构120包括空腔型薄膜体声波谐振结构时，第一反射结构121可包括：第一空腔，位于第一电极层122和第一表面之间；其中，第一空腔通过去除位于第一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：
第一保护结构，覆盖第一反射结构、第一电极层、第一压电层和第二电极层的重叠区域；第一保护结构的中间区域与第二电极层之间存在第一空隙，第一保护结构的边缘区域与第二电极层接触；其中，第一空隙用于反射声波。
示例性地，参照图5所示，第一保护结构可包括：
第一支撑层126；
第一保护层127，位于第一支撑层126上，且覆盖至少部分第二电极层134；其中，第一保护层127和至少部分第二电极层134之间存在第一空隙，第一空隙用于反射声波。
第一反射结构121能够减少声波信号向第一谐振结构120外传播，减少声波信号的能量损失，提高第一谐振结构120传输的声波信号质量。
当第一反射结构121为第一空腔时，第一反射结构121的声阻抗可视为0，有利于提高第一谐振结构120传输的声波信号质量。
第一保护层127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5所示，保护层127覆盖位于第一空腔121上的至少部分第一电极层122、第一压电层123和第二电极层124。如此，第一保护层127可对由位于第一空腔121上的第一电极层122、第一压电层123和第二电极层124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一谐振结构120的影响，有利于提高声波器件100的性能。
第一支撑层126向衬底的第一表面的投影形状为环形，该环形环绕第一空腔121。通过在第一支撑层126上设置第一保护层127，使得第一保护层127和第二电极层124之间存在第一空隙，即第一保护层127和第二电极层124没有直接接触，这样可减少第一保护层127对第一谐振结构120的谐振频率的影响，有利于保证声波器件100的性能。
在一些实施例中，参照图5所示，第一谐振结构120还可包括：第一凸点129，位于第一保护层127两端，且与第二电极层124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129的组成材料可包括：铜或者锡等导电材料。
通过形成第一凸点129，便于实现第一谐振结构120与其他器件的电连接，有利于将包括第一谐振结构120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6所示，当第二谐振结构130包括固态装配型谐振结构时，第二反射结构131包括：
交替层叠设置的第三介质层1311和第四介质层1312；其中，第三介质层1311的声阻抗和第四介质层1312的声阻抗不同。
声阻抗不同的第三介质层1311和第四介质层1312交替层叠设置，可形成布拉格反射镜。
示例性地，第三介质层1311的声阻抗可大于第四介质层1312的声阻抗。此时，第三介质层1311的组成材料可包括：钼或钨；第四介质层1312的组成材料可以包括：二氧化硅(SiO2)或铝。
示例性地，第三介质层1311的声阻抗可小于第四介质层1312的声阻抗。此时，第三介质层1311的组成材料可以包括：二氧化硅或铝；第四介质层1312的组成材料可以包括：钼或钨。
在一些实施例中，参照图7所示，当第一谐振结构120包括固态装配型谐振结构时，第一反射结构121包括：
交替层叠设置的第一介质层1211和第二介质层1212；其中，第一介质层1211的声阻抗和第四介质层1312的声阻抗不同。
声阻抗不同的第一介质层1211和第二介质层1212交替层叠设置，可形成布拉格反射镜。
示例性地，第一介质层1211的声阻抗可大于第二介质层1212的声阻抗。此时，第一介质层1211的组成材料可包括：钼或钨；第二介质层1212的组成材料可以包括：二氧化硅或铝。
示例性地，第一介质层1211的声阻抗可小于第二介质层1212的声阻抗。此时，第一介质层1211组成材料可包括：二氧化硅或铝；第二介质层1212的组成材料可包括：钼或钨。
在一些实施例中，参照图8所示，当第一谐振结构120包括空腔型薄膜体声波谐振结构时，第一反射结构121可包括：衬底的第一表面向下凹陷形成的第二空腔，第二空腔位于第一电极层122和第一表面之间。
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9a至图9i所示，以第一谐振结构包括空腔型薄膜体声波谐振结构，第二谐振结构包括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9a所示，在衬底110的第一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122、第一压电层123和第二电极层124；
步骤二：如图9b所示，在第二电极层124上形成第一焊接层(PAD layer)125；形成贯穿第一压电层123的第二通孔，直至显露第一牺牲层；
步骤三：如图9c所示，从衬底110的第二表面研磨衬底110，以使衬底110的厚度从第一厚度减小至第二厚度。其中，第一厚度可为725nm，第二厚度可为250nm。
步骤四：如图9d所示，在衬底110的厚度为第二厚度时，在衬底110的第二表面安装支撑体。
步骤五：如图9e所示，在第二电极层124上形成第一支撑层126，去除第一牺牲层形成第一空腔，以形成第一反射结构121；
步骤六：如图9f所示，基于第一支撑层126形成第一保护层127；其中，第一保护层127和第二电极层之间存在第一空隙，第一保护层127和第一支撑层126组成第一保护结构。
步骤七：如图9g所示，在第一焊接层125上形成第一凸点底部金属层128，并在第一凸点底部金属层128上形成第一凸点129。
步骤八：如图9h所示，在衬底110的第一表面形成覆盖第一保护结构的粘接层和承载体，以形成承载结构；去除第二表面的支撑体。
步骤九：如图9i所示，形成填充第一通孔的导电柱140；参照步骤一至步骤八，在衬底110的第二表面形成第二反射结构131、第三电极层132、第二压电层133、第四电极层134、第二焊接层135、第二支撑层136、第二保护层137、第二凸点底部金属层138和第二凸点139。其中，导电柱140连接第一电极层122和第三电极层132，第二支撑层136和第二保护层137组成第二保护结构。
步骤十：去除第一表面的承载体和粘接层，以形成如图5所示的声波器件。
示例二
参照图9a和图9h以及图10a至图10c所示，以第一谐振结构包括空腔型薄膜体声波谐振结构，第二谐振结构包括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：
步骤一：参照示例一中的步骤一至步骤八所示，形成图9h所示的结构；参照图10a和图10b所示，形成填充第一通孔的导电柱140，在衬底的第二表面形成交替层叠设置的第三介质层1311和第四介质层1312；其中，第三介质层1311的声阻抗和第四介质层1312的声阻抗不同，第二反射结构131包括交替层叠设置的第三介质层1311和第四介质层1312；
步骤二：参照图10b所示，在第二反射结构131中形成第二连接柱150；其中，第二连接柱150与导电柱140连接。
步骤三：参照图10c所示，依次形成覆盖第二反射结构131的第三电极层132、第二压电层133和第四电极层134。其中，第三电极层132通过第二连接柱150与导电柱140连接。
步骤四：去除承载体和粘接层，以形成如图6所示的声波器件。
示例三
参照图11a和图11d所示，以第一谐振结构为固态装配型谐振结构，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11a所示，在衬底的第一表面形成交替层叠设置的第一介质层1211和第二介质层1212；其中，第一介质层1211的声阻抗和第二介质层1212的声阻抗不同，第一反射结构121包括交替层叠设置的第一介质层1211和第二介质层1212；
步骤二：参照图11b所示，依次形成覆盖第一反射结构121的第一电极层122、第一压电层123和第二电极层124；在第二电极层124上形成第一焊接层125。
步骤三：参照图11c所示，形成覆盖第二电极层124的承载层；形成贯穿衬底110和第一反射结构121的第三通孔，以从衬底第二表面显露第一电极层122。
步骤四：参照图11d所示，填充第三通孔，形成导电柱140；在衬底的第二表面形成交替层叠设置的第三介质层1311和第四介质层1312；其中，第三介质层1311的声阻抗和第四介质层1312的声阻抗不同，第二反射结构131包括交替层叠设置的第三介质层1311和第四介质层1312；
步骤五：参照图11d所示，在第二反射结构131中形成第二连接柱150；依次形成覆盖第二反射结构131的第三电极层132、第二压电层133和第四电极层134。其中，第三电极层132通过第二连接柱150与导电柱140连接。
步骤六：去除承载层，以形成如图7所示的声波器件。
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 (15)

1.一种声波器件的制作方法，其特征在于，包括：
在衬底的第一表面形成第一谐振结构，包括：在所述第一表面依次形成所述第一谐振结构的第一反射结构、覆盖所述第一反射结构的第一电极层、第一压电层和第二电极层；
在所述第二电极层上形成第一焊接层；
形成覆盖所述第一反射结构、所述第一电极层、所述第一压电层和所述第二电极层的重叠区域的第一保护结构；其中，所述第一保护结构的中间区域与所述第二电极层之间存在第一空隙，所述第一保护结构的边缘区域与所述第二电极层接触；所述第一保护结构未覆盖所述第一焊接层；
在所述衬底的第一表面形成覆盖所述第一保护结构和所述第一焊接层的承载结构；
在所述衬底的第二表面形成第二谐振结构；
去除所述承载结构，以暴露出所述第一焊接层；其中，所述承载结构用于减少在形成所述第二谐振结构的过程中对所述第一谐振结构造成的影响；
其中，所述第二表面与所述第一表面为相反面，所述第一谐振结构和所述第二谐振结构均包括体声波谐振结构。
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衬底的第一通孔；
在所述第一通孔中形成贯穿所述衬底的导电柱；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，所述在所述第一表面依次形成所述第一谐振结构的第一反射结构、覆盖所述第一反射结构的第一电极层、第一压电层和第二电极层，包括：
在所述第一表面形成交替层叠设置的第一介质层和第二介质层，以形成所述第一反射结构；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一压电层；
形成覆盖所述第一压电层的第二电极层。
5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述在所述第一表面依次形成所述第一谐振结构的第一反射结构、覆盖所述第一反射结构的第一电极层、第一压电层和第二电极层，包括：
在所述第一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一压电层；
形成覆盖所述第一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一表面之间形成第一空腔，以形成所述第一反射结构。
6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述在所述第一表面依次形成所述第一谐振结构的第一反射结构、覆盖所述第一反射结构的第一电极层、第一压电层和第二电极层，包括：
刻蚀所述第一表面，以在所述第一表面形成凹槽；
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一压电层；
形成覆盖所述第一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一表面之间形成第二空腔，以形成所述第一反射结构。
7.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：
将所述衬底的厚度从第一厚度减小至第二厚度；
在所述衬底厚度为所述第二厚度时，在所述衬底的第二表面安装支撑体。
8.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，
所述在所述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第二反射结构、覆盖所述第二反射结构的第三电极层、第二压电层和第四电极层；
所述方法还包括：形成覆盖所述第二反射结构、所述第三电极层、所述第二压电层和所述第四电极层的重叠区域的第二保护结构；其中，所述第二保护结构的中间区域与所述第四电极层之间存在第二空隙，所述第二保护结构的边缘区域与所述第四电极层接触。
9.一种声波器件，其特征在于，所述声波器件由权利要求1至8中任一项所述的声波器件的制作方法所制作得到，所述声波器件包括：
衬底；
第一谐振结构，位于所述衬底的第一表面，包括：体声波谐振结构；所述第一谐振结构包括：依次层叠设置的第一反射结构、第一电极层、第一压电层、第二电极层和第一焊接层；其中，所述第一反射结构位于所述第一电极层和所述第一表面之间；
第一保护结构，覆盖所述第一反射结构、所述第一电极层、所述第一压电层和所述第二电极层的重叠区域；所述第一保护结构的中间区域与所述第二电极层之间存在第一空隙，所述第一保护结构的边缘区域与所述第二电极层接触；其中，所述第一空隙，用于反射声波；
所述第一焊接层，位于所述第二电极层上，且所述第一保护结构未覆盖所述第一焊接层；
第二谐振结构，位于所述衬底的第二表面，包括：体声波谐振结构；其中，所述第二表面与所述第一表面为相反面。
10.根据权利要求9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。
11.根据权利要求10所述的声波器件，其特征在于，所述连接结构包括：
导电柱，贯穿所述衬底，连接所述第一谐振结构和所述第二谐振结构。
12.根据权利要求11所述的声波器件，其特征在于，所述第一反射结构包括：
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。
13.根据权利要求9所述的声波器件，其特征在于，所述第一反射结构包括：
第一空腔，位于所述第一电极层和所述第一表面之间；其中，所述第一空腔是通过去除位于所述第一表面的第一牺牲层形成的。
14.根据权利要求9所述的声波器件，其特征在于，所述第一反射结构包括：
所述第一表面向下凹陷形成的第二空腔，所述第二空腔位于所述第一电极层和所述第一表面之间。
15.根据权利要求9所述的声波器件，其特征在于，
所述第二谐振结构包括：依次层叠设置的第二反射结构、第三电极层、第二压电层和第四电极层；其中，所述第二反射结构位于所述第三电极层和所述第二表面之间；
所述声波器件还包括：第二保护结构，覆盖所述第二反射结构、所述第三电极层、所述第二压电层和所述第四电极层的重叠区域；所述第二保护结构的中间区域与所述第四电极层之间存在第二空隙，所述第二保护结构的边缘区域与所述第四电极层接触；其中，所述第二空隙，用于反射声波。
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