CN111130491A - 体声波滤波器及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种体声波滤波器及其制备方法,该体声波滤波器包括:第一基体、键合部以及键合结构,键合部相对第一基体向外凸设于第一基体的正表面,与第一基体一体成型;键合结构设置于键合部的顶端的端面上。通过在键合部上设置键合结构,并合理配置键合结构的键合图案,在该体声波滤波器使用非金电极材料的情况下,提高了器件的键合强度和气密性,达到了金金电极材料键合的同样质量要求,极大降低了器件成本;另外,通过在键合结构的键合单元结构的底部设置保护层,减少了电极裸露面积和水气交换空间,增强器件可靠性;由于采用类似铜等电极材料,有效减少了器件插入损耗,同时大幅降低了材料成本。

Description

体声波滤波器及其制备方法
技术领域
本发明涉及滤波器技术领域,尤其涉及一种体声波滤波器及其封装方法。
背景技术
体声波滤波器的商业化应用与发展已有多年,与传统的声表滤波器相比较在性能指标上有一定的优势,如高频,插损,带外抑制等。但是,单颗体声波滤波器成本较高,使得体声波滤波器无法很好地占领中低端市场。尤其是目前声表滤波器的性能指标也有较大提高的情况下,进一步需要限制体声波滤波器的成本高度。
现有技术中,成熟的体声波滤波器实现空腔对滤波器保护的技术一般采用的是金-金热压键合的方式,该方案工艺稳定,结构强度与气密性都处在一个比较高的水平,同时这一技术在商业化应用上比较成熟。
一方面,金材料相对于其它可作为电极的金属材料来说成本比较高。另一方面,为了达到比较好的键合效果,保障器件的性能指标的稳定,对于金电极的沉积厚度也有一定的要求,例如,一般要求金电极厚度控制在1μm以上。因此,导致单纯从材料成本角度来看,金材料的成本会占到整个器件材料成本的50%~55%左右,现有体声波滤波器的成本过高。
发明内容
(一)要解决的技术问题
为解决现有技术中采用金作为体声波滤波器的键合材料导致的器件成本过高,限制器件的广泛应用的技术问题,本发明公开了一种体声波滤波器及其制备方法。
(二)技术方案
本发明的一个方面公开了一种体声波滤波器,包括:第一基体、键合部以及键合结构,
键合部相对第一基体向外凸设于第一基体的正表面,与第一基体一体成型;
键合结构形成于键合部的顶端的端面上。
根据本发明的实施例,键合部包括:第一键合部、多个第二键合部以及多个通孔,
第一键合部相对第一基体向外凸设于第一基体的正表面的边缘,第一键合部与第一基体一体成型,同时第一键合部围绕第一基体的正表面的边缘呈一环形封闭结构;
多个第二键合部中的每个第二键合部相对第一基体向外按一定分布凸设于第一基体的正表面的中部,多个第二键合部中的每个第二键合部与第一基体一体成型,同时多个第二键合部被第一键合部围绕在第一基体的正表面的中部;
多个通孔中的每个通孔与多个第二键合部的每个第二键合部的顶端的端面的中间位置对应设置、并穿设于第二基体上,通孔的深宽比为e,e<20:1。
根据本发明的实施例,体声波滤波器还包括:保护腔,
保护腔为第一键合部和多个第二键合部之间的第一基体的腔体空间,保护腔的底表面与键合部顶端的端面之间的间距为s,其中,4μm≤s≤10μm。
根据本发明的实施例,键合结构包括:第一键合结构和多个第二键合结构,
第一键合结构设置于第一键合部的顶端的端面上,第一键合结构沿第一键合部的环形封闭结构的表面设置;以及
多个第二键合结构中的每个第二键合结构对应设置于多个第二键合部的每个第二键合部的顶端的端面上,第二键合结构呈一环形封闭结构,每个第二键合结构相对于每个第二键合部围绕设置于第二键合部的通孔的开口周边。
根据本发明的实施例,体声波滤波器还包括:
上电极层,上电极层位于键合结构的表面上,上电极层的材料包括铜,上电极层的厚度为a,
Figure BDA0002353092520000031
上电极层包括:第一上电极层和多个第二上电极层,
第一上电极层设置于第一键合结构的表面上,第一上电极层沿第一键合结构的表面呈环形封闭式设置;
多个第二上电极层中的每个第二上电极层对应设置于多个第二键合结构中的每个第二键合结构的表面上。
根据本发明的实施例,键合结构包括:
多个键合单元结构,多个键合单元结构彼此相邻构成键合结构的键合图案;
多个键合单元结构中的每个键合单元结构包括:凹陷空间和密封墙,
凹陷空间以凹陷深度为d凹陷于键合部的顶端的端面,其中,0.5μm≤d≤1.5μm;以及
密封墙围设于凹陷空间的边缘,相邻两个凹陷空间之间以密封墙进行间隔设置,密封墙的宽度为k,
其中,键合结构的键合图案的总密封宽度为l,其中,l=n×k,n≥1,n为正整数,0.5μm≤k≤1.5μm,l≥5μm。
根据本发明的实施例,多个键合单元结构中的每个键合单元结构还包括:
保护层,保护层位于多个键合单元结构中的每个键合单元结构对应凹陷空间的底表面上,保护层的表面与每个键合单元结构对应凹陷空间的开口所在表面之间保持一定间距,其中,保护层厚度为h,0.5μm≤h≤1μm。
根据本发明的实施例,体声波滤波器还包括:多个孔电极和多个背电极,
多个孔电极中的每个孔电极对应于多个通孔的每个通孔设置、并填充于通孔;
多个背电极中的每个背电极对应于多个孔电极的每个孔电极设置、并位于第一基体的背表面上。
根据本发明的实施例,体声波滤波器还包括:第二基体和下电极层,第二基体位于第一基体下方、与第一基体相匹配设置;
下电极层位于第二基体的正表面上,下电极层的材料包括铜,下电极层的厚度为b,
Figure BDA0002353092520000041
下电极层包括:第一下电极层和多个第二下电极层,
第一下电极层对应于第一上电极层呈环形封闭式设置于第二基体的正表面的边缘上;
多个第二下电极层中的每个第二下电极层对应于多个第二上电极层中的每个第二上电极层设置于第二基体的正表面上;同时多个第二下电极层被第一下电极层围绕在第二基体的正表面的中部。
根据本发明的实施例,体声波滤波器还包括:谐振腔以及压电层,
谐振腔设置于第二基体的正表面的中间区域、内凹于第二基体的正表面;
压电层对应覆盖于谐振腔上方将谐振腔密封、同时压电层的边缘设置于第二基体的正表面上。
本发明的一个方面公开了一种制备方法,用于制备上述的体声波滤波器,包括:
在第一基体的正表面上形成键合结构;
基于键合结构形成相对第一基体进行刻蚀形成键合部,键合部与第一基体一体成型,且键合结构形成于键合部的顶端的端面上;以及
基于具有键合结构的键合部将第一基体与第二基体进行键合,以制备体声波滤波器。
根据本发明的实施例,在第一基体的正表面上形成键合结构,包括:
对第一基体的正表面进行刻蚀形成多个键合单元结构,多个键合单元结构彼此相邻构成键合结构;
多个键合单元结构中的每个键合单元结构包括:
凹陷空间,凹陷空间以凹陷深度为d凹陷于键合部的顶端的端面,其中,0.5μm≤d≤1.5μm;
密封墙,密封墙围设于凹陷空间的边缘,相邻两个凹陷空间之间以密封墙进行间隔设置,密封墙的宽度为k,
其中,键合结构的键合图案的总密封宽度为l,其中,l=n×k,n≥1,n为正整数,0.5μm≤k≤1.5μm,l≥5μm。
根据本发明的实施例,基于键合结构对第一基体进行刻蚀形成键合部,包括:
在键合结构上覆盖一层掩模,基于掩模对第一基体的正表面进行刻蚀,得到相对第一基体向外凸设的键合部;键合部包括:
第一键合部,第一键合部相对第一基体向外凸设于第一基体的正表面的边缘,第一键合部与第一基体一体成型,同时第一键合部围绕第一基体的正表面的边缘呈一环形封闭结构;
多个第二键合部,多个第二键合部中的每个第二键合部相对第一基体向外按一定分布凸设于第一基体的正表面的中部,多个第二键合部中的每个第二键合部与第一基体一体成型,同时多个第二键合部被第一键合部围绕在第一基体的正表面的中部;以及
多个通孔,多个通孔中的每个通孔与多个第二键合部的每个第二键合部的顶端的端面的中间位置对应设置、并穿设于第二基体上,通孔的深宽比为e,e<20:1。
根据本发明的实施例,基于键合结构对第一基体进行刻蚀形成键合部,还包括:
在键合部的键合结构表面上形成上电极层;
在上电极层的表面上、键合结构的多个键合单元结构中的每个键合单元结构对应的凹陷空间的底表面上形成一层厚度为h的保护层,保护层的表面与每个键合单元结构对应的凹陷空间的开口所在表面之间保持一定间距,其中,0.5μm≤h≤1μm;
其中,上电极层的材料包括铜,上电极层的厚度为a,
Figure BDA0002353092520000051
上电极层包括:
第一上电极层,第一上电极层设置于第一键合结构的表面上,第一上电极层沿第一键合结构的表面呈环形封闭式设置;
多个第二上电极层,多个第二上电极层中的每个第二上电极层对应设置于多个第二键合结构中的每个第二键合结构的表面上。
根据本发明的实施例,基于具有键合结构的键合部将第一基体与第二基体进行键合之前,还包括:
在第二基体的正表面上形成下电极层,以及
对上电极层和下电极层分别进行氧化层去除操作;
其中,下电极层的材料包括铜,下电极层的厚度为b,
Figure BDA0002353092520000061
下电极层包括:
第一下电极层,第一下电极层对应于第一上电极层呈环形封闭式设置于第二基体的正表面的边缘上;
多个第二下电极层,多个第二下电极层中的每个第二下电极层对应于多个第二上电极层中的每个第二上电极层设置于第二基体的正表面上;同时多个第二下电极层被第一下电极层围绕在第二基体的正表面的中部。
根据本发明的实施例,基于具有键合结构的键合部将第一基体与第二基体进行键合,包括:
通过热压键合方法在真空条件下将第一基体与第二基体进行键合,
其中,热压键合的键合温度为300℃-400℃,键合时间为30min-2h,键合压力为20kN-60kN,真空条件的真空度为Vd1,Vd1<5e-5mbar。
根据本发明的实施例,基于具有键合结构的键合部将第一基体与第二基体进行键合之后,还包括:
对键合之后的第一基体和第二基体的合体结构进行真空退火处理,其中,退火温度为250℃-350℃,退火时间为30min-1h,真空度为Vd2,Vd2<5e-5mbar;
对合体结构中的第一基体的背表面进行减薄处理,以露出对应键合部的多个通孔;
对多个通孔中的每个通孔进行填充,以形成对应通孔的孔电极;以及
在第一基体的经减薄处理后的背表面上,基于每个孔电极对应形成背电极,以制备得到体声波滤波器。
(三)有益效果
本发明公开了一种体声波滤波器及其制备方法,该体声波滤波器包括:第一基体、键合部以及键合结构,键合部相对第一基体向外凸设于第一基体的正表面,与第一基体一体成型;键合结构设置于键合部的顶端的端面上。通过在键合部上设置键合结构,并合理配置键合结构的键合图案,在该体声波滤波器使用非金电极材料的情况下,提高了器件的键合强度和气密性,达到了金金电极材料键合的同样质量要求,极大降低了器件成本;另外,通过在键合结构的键合单元结构的底部设置保护层,减少了电极裸露面积和水气交换空间,增强了器件可靠性;另外,通过在键合之前通过氧化层去除操作,进一步提高了产品密封强度和良率,有效增加器件可靠性和使用寿命;最后,在键合之后对初步键合器件进行退火处理,可以有效减少热压键合过程带来的机械应力对器件的硬性,同时还能减少氧化层在热扩散中产生的空隙问题,提高界面结合能量,进一步增加器件强度。由于采用类似铜等电极材料,有效减少了器件插入损耗,同时大幅降了低材料成本;另外,制备工艺无需添加特殊设备,制备工艺兼容度高,有益于大规模生产的实现。
附图说明
图1A为根据本发明实施例的体声波滤波器的第一基体的背表面的俯视示意图;
图1B为根据本发明实施例的对应图1A的体声波滤波器的第一基体的正表面的俯视示意图;
图1C为根据本发明实施例的对应图1B的体声波滤波器的第二基体的正表面的俯视示意图;
图2为根据本发明实施例的对应图1A-图1C的体声波滤波器的剖面示意图;
图3A为根据本发明实施例的对应图2的体声波滤波器的第一键合区域的剖面示意图;
图3B为根据本发明实施例的对应图2的体声波滤波器的第二键合区域的剖面示意图;
图4A为根据本发明实施例的对应图3B的体声波滤波器的第二键合结构的键合图案的平面示意图;
图4B为根据本发明实施例的对应图4A的第二键合结构的键合图案的局部平面示意图;
图5为根据本发明实施例的体声波滤波器的制备方法的流程示意图;
图6为根据本发明实施例的体声波滤波器的第一基体结构的制备方法的流程示意图;
图7A为根据本发明实施例的第一基体结构的制备方法中一阶段的结构示意图;
图7B为根据本发明实施例的第一基体结构的制备方法中另一阶段的结构示意图;
图7C为根据本发明实施例的第一基体结构的制备方法中又一阶段的结构示意图;
图8为根据本发明实施例的体声波滤波器的第二基体结构的制备方法的流程示意图;
图9A为根据本发明实施例的第二基体结构的制备方法中一阶段的结构示意图;
图9B为根据本发明实施例的第二基体结构的制备方法中另一阶段的结构示意图;
图9C为根据本发明实施例的第二基体结构的制备方法中又一阶段的结构示意图;
图9D为根据本发明实施例的第二基体结构的制备方法中再一阶段的结构示意图;
图10为根据本发明实施例的体声波滤波器的键合成型的制备方法的流程示意图;
图11A为根据本发明实施例的体声波滤波器的键合成型的一阶段的结构示意图;
图11B为根据本发明实施例的体声波滤波器的键合成型的另一阶段的结构示意图;
图11C为根据本发明实施例的体声波滤波器的键合成型的又一阶段的结构示意图;
图11D为根据本发明实施例的体声波滤波器的键合成型的再一阶段的结构示意图。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白,以下结合具体实施例,并参照附图,对本发明进一步详细说明。
本发明的一个方面公开了一种体声波滤波器,如图1A-1C,以及图2所示,体声波滤波器包括:第一基体101、键合部以及键合结构。
根据本发明的实施例,对于本发明的体声波滤波器,第一基体101可以是晶圆基体的全部或者部分,晶圆基体可以是具有4寸、6寸、8寸面积尺寸的圆片级基体,该圆片级基体材质可以是硅、玻璃以及三五族半导体材料的材质,用于作为本发明的第一基体101的配合衬底,还可以提供用于键合部和键合结构的形成部位。具体地,例如,当第一基体101是晶圆基体的全部时,则本发明的体声波滤波器可以是一单独的体声波滤波器的结构,当第一基体101是晶圆基体的部分时,则本发明的体声波滤波器可以晶圆基体形成的体声波滤波器的阵列结构中一单独器件结构。该第一基体用于提供键合结构和键合部的形成衬底,同时为对应的体声波滤波器的谐振结构形成保护空间。
为将第一基体101进行有效键合,同时形成对体声波滤波器的谐振结构的保护作用,本发明提供了一形成于第一基体101正表面上的键合部,该键合部相对第一基体101向外凸设于第一基体101的正表面,与第一基体101一体成型;其中,根据本发明的实施例,“正表面”以及后续的“背表面”仅仅是相对于谐振结构的所在位置进行定义的,即谐振结构所在的表面或朝向谐振结构的表面,在本发明中称为“正表面”,反之,称为“背表面”。键合部凸设于第一基体101的正表面上,且与第一基体101一体成型,具体,该键合部可以通过在第一基体101正表面上区域刻蚀的方法形成。
键合结构设置于键合部的顶端的端面上。根据本发明的实施例,为避免采用金-金键合材料的高成本问题,在本发明中可以采用铜-铜键合材料、或类铜材料、类铜合金材料进行制备。由于铜本身性质的限定且存在快速氧化的缺陷,本发明在键合部的形成基础上,提出了在该键合部的顶端的端面上设置键合结构,该键合结构不仅需要起到更好的密封效果,还需要达到更好器件可靠性和谐振效果,同时还需要考虑器件的强度和使用寿命等。
为更好的对该键和结构及键合部进行说明,以下参照图1A-图4B对本发明的体声波滤波器结构进行详述。在此,本领域技术人员应当理解,在本发明“具体实施方式”中所提到的有关技术细节,均非是对本发明保护范围的限定。
根据本发明的实施例,如图1A-图2所示,其中图2为在本发明实施例中,沿图1A-图1C所示剖分线对本发明实施例的体声波滤波器结构进行剖切所获取的结构剖面图。其中,键合部包括:第一键合部111、多个第二键合部112以及多个通孔151,第一键合部111和第二键合部112可以是彼此不同位置或不同类型、作用的键合部的组成部分。在本发明实施例中,可以第一键合部111和多个第二键合部112的所在位置的不同以及起到的部分作用不同进行区分,第一键合部111和第二键合部112可以都是与第一基体101一体成型的结构组成,且相对第一基体101的正表面的凸出高度可以相等。
根据本发明的实施例,如图1A、图1B结合图2所示,图1A为第一基体101的背表面结构100a俯视图,图1B为第一基体101的正表面结构100b俯视图,其中,第一键合部111相对第一基体101向外凸设于第一基体101的正表面的边缘,第一键合部111与第一基体101一体成型,同时第一键合部111围绕第一基体101的正表面的边缘呈一环形封闭结构,如图1B所示。该第一键合部111用于提供对体声波滤波器的整体的密封键合作用,同时,沿第一基体101正表面边缘凸起的环形封闭式第一键合部还可以在第一基体101正表面的中部围绕形成一用于提供给谐振结构的保护空间。
根据本发明的实施例,如图1A、图1B结合图2所示,图1A为第一基体101的背表面结构100a俯视图,图1B为第一基体101的正表面结构100b俯视图,其中,多个第二键合部112中的每个第二键合部112相对第一基体101向外按一定分布凸设于第一基体101的正表面的中部,多个第二键合部112中的每个第二键合部112与第一基体101一体成型,同时多个第二键合部112被第一键合部111围绕在第一基体101的正表面的中部。该第二键合部112具有多个,其分布可以对应于谐振结构,对应于谐振结构的周边分布,但与第一键合部111一样形成于第一基体101的正表面上。在本发明的实施例中,多个第二键合部112按照两侧对称的形式、靠近边缘设置的第一键合部111设置在第一基体101的正表面上,以在第一集体101的正表面上空余出可以用于对应谐振结构的空间,该空间即上述第一基体101的保护空间的部分空间。如图1B所示,第一键合部111沿第一基体101的边缘设置,6个第二键合部112按照左右对称、并靠近边缘设置的第一键合部111形成在第一基体101的正表面上,第一键合部111和第二键合部112之间的空白部分可以形成上述的保护空间。
根据本发明的实施例,如图1A、图1B结合图2所示,图1A为第一基体101的背表面结构100a俯视图,图1B为第一基体101的正表面结构100b俯视图,其中,多个通孔151中的每个通孔151与多个第二键合部112的每个第二键合部112的顶端的端面的中间位置对应设置、并穿设于第二基体102上,通孔151的深宽比为e,e<20:1,如图1B所示。具体地,该通孔151在第一基体的纵向方向上可以是柱形通道,如图2所示。其在第一基体101的表面上的开口可以具有多种开口形状,例如十字形开口等,如图1B所示,在本发明中不作限定。该通孔在完成电极填充之后,可用于一端连接谐振结构所在的基体电极,同时另一端连接第一基体101背表面的背电极150。第二键合部112还可以用于提供对该通孔的密封键合作用,以助于整体器件结构的密封键合。
根据本发明的实施例,如图1A、图1B结合图2所示,图1A为第一基体101的背表面结构100a俯视图,图1B为第一基体101的正表面结构100b俯视图,其中,体声波滤波器还包括:保护腔130,保护腔130为第一键合部111和多个第二键合部112之间的第一基体101的腔体空间,如图1B所示。保护腔130的底表面与键合部顶端的端面之间的间距为s,即该保护腔130的深度,其中,4μm≤s≤10μm。该保护腔的形状可以根据第一键合部和第二键合部的配合进行相应设置,在本发明中不作限制,另外该保护腔130的主体空间(可以理解为对应谐振结构的空间)需要比其对应的谐振结构的尺寸略大。即该保护腔130为上述的保护空间,用于为谐振结构提供保护空间,同时还可以用于给谐振结构提供谐振作用空间。
根据本发明的实施例,如图1A-图4B所示,其中,键合结构包括:第一键合结构和多个第二键合结构,在本发明的实施例中,该第一键合结构和第二键合结构的键合形式、结构可以相同,本发明以其所在的位置不同和部分作用不同以示区分。具体地,第一键合结构设置于第一键合部111的顶端的端面上,第一键合结构沿第一键合部111的环形封闭结构的表面设置;该第一键合结构用于对第一基体101的外边缘提供进一步的密封键合作用,有效实现第一基体101的保护腔130和器件的外部空间之间的密封。
另外,在本发明的实施例中,该多个第二键合结构中的每个第二键合结构对应设置于多个第二键合部112的每个第二键合部112的顶端的端面上,第二键合结构呈一环形封闭结构,每个第二键合结构相对于每个第二键合部112围绕设置于第二键合部112的通孔151的开口周边。第二键合结构在第二键合部112的顶端的端面上围绕通孔151的开口呈环形封闭式设计,因此,第二键合结构用于提供对通孔151到器件保护腔130之间的密封键合作用,以实现对保护腔130的全方位密封效果。
根据本发明的实施例,如图2-图3B所示,其中,体声波滤波器还包括:第一键合区域121(对应于图3A)以及第二键合区域122(对应于图3B),该第一键合区域121是第一键合部111的键合结构的键合界面所对应的结构区域,第二键合区域122是第二键合部112的键合结构的键合界面所对应的结构区域。
如图3A和3B所示,上电极层,上电极层位于键合结构的表面上,上电极层的材料包括铜,上电极层的厚度为a,
Figure BDA0002353092520000121
在本发明的实施例中,可以采用铜、类铜材料或类铜合金材料(例如铜和钛或铜和钛钨材料等)作为键合材料,可以有效降低金金键合的成本压力。同时意外发现,由于铜、类铜材料或类铜合金材料的电阻率比金更低,有利于减小器件的插入损耗,益于在高温高压下金属原子的扩散,使得键合界面更加模糊,甚至相对于金材料,本发明的电极材料键合达到了比金材料键合更好的键合强度,以及更好的键合效应和密封强度。类铜材料或类铜合金材料是指该材料特性与铜本身类似,例如电阻率接近。另外,还意外发现,采用铜、类铜材料或类铜合金材料进行键合竟然可以极大减少铜氧化层的厚度,进一步提高了本发明的键合材料所对应体声波滤波器的器件性能和使用寿命。
根据本发明的实施例,如图1A-图3B所示,其中,上电极层包括:第一上电极层211和多个第二上电极层212,
根据本发明的实施例,第一上电极层211设置于第一键合结构的表面上,如图3A所示;第一上电极层211沿第一键合结构的表面呈环形封闭式设置,如图1B所示,第一上电极层211用于提供第一键合部111的键合电极,其材料选择与上电极层材料选择一致。
根据本发明的实施例,多个第二上电极层212中的每个第二上电极层212对应设置于多个第二键合结构中的每个第二键合结构的表面上如图3B和图1B所示。第二上电极层212用于提供对应多个第一键合部112的键合电极,其材料选择与上电极层材料选择一致。
根据本发明的实施例,如图3A-图4B所示,键合结构包括:多个键合单元结构260,多个键合单元结构260彼此相邻构成键合结构的键合图案;该键合图案的形状可以是如图4A所示的图案,该图案的形状具体由键合单元结构260的形状或组成方式来决定,具体还可以是反斜交叉的网状图案等,也可以是弧状线交叉图案设计或多圆组成图案,该键合图案主要用于基于其对应的键合结构对器件进行密封键合。
根据本发明的实施例,如图3A-图4B所示,多个键合单元结构260中的每个键合单元结构260包括:凹陷空间240和密封墙230,凹陷空间240凹陷于键合部的顶端的端面,多个凹陷空间240之间以密封墙230间隔,该密封墙230的上表面即端面。凹陷空间240以凹陷深度为d凹陷于键合部的顶端的端面,其中,0.5μm≤d≤1.5μm;另外,基于本发明的实施例,该凹陷空间对应的截面图形可以是正梯形(如图3A和3B所示)或者矩形等,在本发明的实施例中,以键合单元结构260具有底表面作为其截面界面图形,图形形状具体不作限制。基于上述凹陷空间240,可见密封墙230围设于凹陷空间240的边缘,相邻两个凹陷空间240之间以密封墙230进行间隔设置,密封墙230的宽度为k,具体如图4B中键合图案局部区域201所示。需要说明的是,对于图4A和图4B所示的密封墙230,其实还包括覆盖于密封墙230上的第一上电极层211或第二上电极层212。
根据本发明的实施例,该键合结构的键合图案具有一定的键合宽度,由于键合单元结构260是可以是如图4A和图4B所示的层层重叠的结构,该键合宽度即总密封宽度为l,其中,l=n×k,n≥1,n为正整数,0.5μm≤k≤1.5μm,l≥5μm。在本发明的实施例中,该密封墙230的宽度和其在键合方向上的数量决定该总密封宽度。该键合方向在本发明中以保护腔130相对器件外部空间的方向(对应第一键合部111)或保护腔130相对通孔151的方向(对应第二键合部112),具体对应于图4A中的双向箭头所指的横向方向。因此,该总密封宽度l决定了多层键合单元结构260、以及对应的多道密封墙230在键合界面的接触,实现更强的连续键合效果,及时其中一层键合单元结构260、及对应的一道密封墙230出现密封键合差问题,其他的键合单元结构260和相应的多道密封墙230仍能继续发挥键合密封效果。而且,由于凹陷空间240的存在,使得密封墙230的上表面用于形成键合界面,使得整个键合部键合结构与键合界面之间的接触面积更小,键合压强更大并足以同时破坏上、下电极层的表面氧化层,形成良好的形成良好的热扩散能力,提高产品密封强度和良率;同时较窄的密封宽度和多道密封墙的组合设计可以有效增加器件可靠性和使用寿命。
根据本发明的实施例,如图3A-4B所示,多个键合单元结构260中的每个键合单元结构260还包括:保护层250,保护层250位于多个键合单元结构260中的每个键合单元结构260对应凹陷空间240的底表面上,保护层250的表面与每个键合单元结构260对应凹陷空间240的开口所在表面之间保持一定间距,即保护层250填充于凹陷空间240中,同时不能把凹陷空间240填充完满,需要在凹陷空间240的开口和保护层250的表面之间保持一定的空隙,该空隙的深度即上述的间距。其中,保护层250厚度为h,0.5μm≤h≤1μm。
根据本发明的实施例,该保护层250可以为非金属材料,需要在400℃及以下的高温条件中性能稳定,不会产生挥发性气体或分解现象。本发明实施例中,类似于铜或类铜材料的电极热压键合最大的挑战在于电极表面容易氧化,从而影响器件的键合强度,以及铜氧化层会在高温情况下形成空隙,导致器件气密性差。通过本发明所示的本发明通过对滤波器电极设置的保护层250及其对应的结构关系,可以进一步将键合前电极的氧化程度降到最小;在实现比较大的键合压强情况下,可以减少电极层的裸露面积,同时在上电极层的覆盖基础上(上电极层也可以用于减小凹陷空间的空余体积大小),进一步减少凹陷空间的空余体积(即上述空隙)大小,以避免其形成水气交换空间,使得器件可靠性大大增加。另外,该保护层的制备过程为全真空条件,因此,该空隙中也为真空,在外界大气压强的作用下,可以进一步提高该器件的键合强度。
根据本发明的实施例,如图1A以及图2和图3A、图3B所示,体声波滤波器还包括:多个孔电极150和多个背电极140,多个孔电极150中的每个孔电极150对应于多个通孔151的每个通孔151设置、并填充于通孔151,其中该孔电极可以完全填充于该通孔151中,也可以实现对通孔151的侧壁填充,即在通孔151中留有一定的空余空间,这样可以在达到同样连接效果的情况下,节省器件制备材料,进一步降低器件成本。该孔电极150通过通孔151下端连接上电极层和与上电极层键合的下电极层,上端连接位于第一基体101的背表面上的背电极140,起到电连接作用。
根据本发明的实施例,如图1A以及图2和图3A、图3B所示,多个背电极140中的每个背电极140对应于多个孔电极150的每个孔电极150设置、并位于第一基体101的背表面上。背电极用于作为本发明的体声波滤波器的引出电极。
根据本发明的实施例,如图1C以及图2和图3A、图3B所示,体声波滤波器还包括:第二基体102和下电极层,第二基体102位于第一基体101下方、与第一基体101相匹配设置;第二基体102也可以是类似第一基体101的晶圆基体,用于提供谐振结构的形成衬底,以及为对应第一基体101的键合部和键合结构的配合结构提供形成衬底。
根据本发明的实施例,下电极层位于第二基体102的正表面上,下电极层的材料包括铜,下电极层的厚度为b,
Figure BDA0002353092520000151
在本发明的实施例中,可以采用铜、类铜材料或类铜合金材料(例如铜和钛或铜和钛钨材料等)作为键合材料,可以有效降低金金键合的成本压力。同时意外发现,由于铜、类铜材料或类铜合金材料的电阻率比金更低,有利于减小器件的插入损耗,益于在高温高压下金属原子的扩散,使得键合界面更加模糊,甚至相对于金材料,本发明的电极材料键合达到了比金材料键合更好的键合强度,以及更好的键合效应和密封强度。类铜材料或类铜合金材料是指该材料特性与铜本身类似,例如电阻率接近。另外,还意外发现,采用铜、类铜材料或类铜合金材料进行键合竟然可以极大减少铜氧化层的厚度,进一步提高了本发明的键合材料所对应体声波滤波器的器件性能和使用寿命。
根据本发明的实施例,如图1C以及图2和图3A、图3B所示,图1C为第二基体102的正表面结构100c俯视图,第二基体102的下电极层包括:第一下电极层221和多个第二下电极层222,该下电极层为对应上电极层的键合电极层,其中,第一下电极层221对应于上电极层的第一上电极层211呈环形封闭式设置于第二基体102的正表面的边缘上,该第一下电极层221用于配合第一上电极层211实现器件键合。其中第一下电极层的221的形状、位置、大小均与第一上电极层211相匹配设置,在此不再赘述。
根据本发明的实施例,如图1C以及图2和图3A、图3B所示,多个第二下电极层222中的每个第二下电极层222对应于多个第二上电极层212中的每个第二上电极层212设置于第二基体102的正表面上;同时多个第二下电极层222被第一下电极层221围绕在第二基体102的正表面的中部,该第二下电极层222用于配合第二上电极层212实现器件键合。其中第二下电极层的222的形状、位置、大小均与第二上电极层212相匹配设置,其在第二基体102的正表面上的分布可以参考多个第二键合部在第一基体101正表面上的分布对应设置,在此不再赘述。
根据本发明的实施例,根据本发明的实施例,如图1C以及图2所示,体声波滤波器还包括:谐振腔160以及压电层170,谐振腔160设置于第二基体102的正表面的中间区域、内凹于第二基体102的正表面。谐振腔160为该体声波滤波器的谐振结构的主要组成部分,起到谐振作用,具体形状在此不作限制,在本发明实施例中,采用一凹陷于第二基体102上表面的圆柱形空间作为谐振腔160,谐振腔的俯视图可以参照图1C所示虚线圆形。压电层170对应覆盖于谐振腔160上方将谐振腔160密封、同时压电层170的边缘设置于第二基体102的正表面上。压电层170用于覆盖谐振腔,同时将谐振腔封闭,以助于谐振腔具有更好的谐振功能。该谐振腔160以压电层170为间隔对应于所述第一基体101的保护腔130。
至此,本发明利用低成本的铜或类铜材料如铜及类铜合金等材料实现圆片级热压键合,达到了金金热压键合同样的质量要求,极大降低体声波滤波器生产成本。
本发明的一个方面公开了一种制备方法,用于制备上述的体声波滤波器,如图5所示,该制备方法包括:
S510:在第一基体101的正表面上形成键合结构;具体地,在本发明实施例中,该键合结构可以基于一平面图案形成,该平面图案决定了键合结构的俯视结构形式。
S520:基于键合结构形成相对第一基体101进行刻蚀形成键合部,键合部与第一基体101一体成型,且键合结构形成于键合部的顶端的端面上;具体地,在本发明实施例中,可以在键和结构上形成掩模,基于该掩模对第一基体101的正表面进行刻蚀,以形成键合部。以及
S530:基于具有键合结构的键合部将第一基体101与一第二基体102进行键合,以制备体声波滤波器。基于上述体声波滤波器的结构,将第一基体101与相匹配的第二基体102进行键合,即可以初步完成器件制备。
根据本发明的实施例,在第一基体101的正表面上形成键合结构,如图6以及图7A-图7C所示,包括:
S610:对第一基体101的正表面进行刻蚀形成多个键合单元结构260,多个键合单元结构260彼此相邻构成键合结构;在本发明实施例中,以第一基体101和第二基体102为硅晶圆基体为前提,通过干法或湿法硅刻蚀方式,例如光刻法,在第一基体101上形成密封图案(即键合图案),键合图案的最小密封宽度大于等于0.5μm,即上述密封墙230的宽度,密封墙在键合方向上具有多道,因此,起到密封键合作用的总宽度大于5μm,以保证器件密封性和可靠性。其中,硅刻蚀的对应图案的键合结构的凹陷空间240的截面图形呈正梯形或者矩形。
参照图1A-图4B的体声波滤波器附图所示,多个键合单元结构260中的每个键合单元结构260包括:凹陷空间240,凹陷空间240以凹陷深度为d凹陷于键合部的顶端的端面,其中,0.5μm≤d≤1.5μm;密封墙230,密封墙230围设于凹陷空间240的边缘,相邻两个凹陷空间240之间以密封墙230进行间隔设置,密封墙230的宽度为k,其中,键合结构的键合图案的总密封宽度为l,其中,l=n×k,n≥1,n为正整数,0.5μm≤k≤1.5μm,l≥5μm。其他相关内容,具体可以结构描述作为参考,在此不再赘述。
根据本发明的实施例,基于键合结构对第一基体101进行刻蚀形成键合部,如图6以及图7A-图7C所示,包括:
S620:在键合结构上覆盖一层掩模,基于掩模对第一基体101的正表面进行刻蚀,得到相对第一基体101向外凸设的键合部,在本发明实施例中,以键合结构上覆盖的掩模为基础,通过硅干法或者湿法刻蚀的方式在第一基体101正表面上刻蚀以形成保护腔130,保护腔130的深度在4μm~10μm,如图7A所示。
在上述图7A所示结构基础上,通过深硅刻蚀的方式加工硅通孔151,通孔151的深宽比为e,e<20:1。以便于后续的对第一基体101的减薄处理,如图7B所示。
键合部包括:第一键合部111,第一键合部111相对第一基体101向外凸设于第一基体101的正表面的边缘,第一键合部111与第一基体101一体成型,同时第一键合部111围绕第一基体101的正表面的边缘呈一环形封闭结构;多个第二键合部112,多个第二键合部112中的每个第二键合部112相对第一基体101向外按一定分布凸设于第一基体101的正表面的中部,多个第二键合部112中的每个第二键合部112与第一基体101一体成型,同时多个第二键合部112被第一键合部111围绕在第一基体101的正表面的中部;以及多个通孔,多个通孔中的每个通孔与多个第二键合部112的每个第二键合部112的顶端的端面的中间位置对应设置、并穿设于第二基体102上,通孔的深宽比为e,e<20:1。其他相关内容,具体可以结构描述作为参考,在此不再赘述。
根据本发明的实施例,基于键合结构对第一基体101进行刻蚀形成键合部,如图6以及图7A-图7C所示,还包括:
S630:在键合部的键合结构表面上形成上电极层;通过物理气相沉积或者蒸镀的方式(具体镀膜条件或流程不再赘述)在键合结构的表面上镀一层上电极层,使得该上电极层的厚度
Figure BDA0002353092520000181
S640:在上电极层的表面上、键合结构的多个键合单元结构260中的每个键合单元结构260对应的凹陷空间240的底表面上形成一层厚度为h的保护层250,保护层250的表面与每个键合单元结构260对应的凹陷空间240的开口所在表面之间保持一定间距,其中,0.5μm≤h≤1μm;通过物理气相沉积和蒸镀的方式(具体镀膜条件或流程不再赘述)在第一基体101上制备在制备上电极层的同时制备一层上电极层上的牺牲层,然后通过Lift-off工艺制备电极保护层250,保护层250的厚度为h,可选
Figure BDA0002353092520000191
Figure BDA0002353092520000192
最后去除牺牲层,如图7C所示。
其中,上电极层的材料包括铜,上电极层的厚度为a,
Figure BDA0002353092520000193
上电极层包括:第一上电极层211,第一上电极层211设置于第一键合结构的表面上,第一上电极层211沿第一键合结构的表面呈环形封闭式设置;多个第二上电极层212,多个第二上电极层212中的每个第二上电极层212对应设置于多个第二键合结构中的每个第二键合结构的表面上。其他相关内容,具体可以结构描述作为参考,在此不再赘述。
根据本发明的实施例,基于具有键合结构的键合部将第一基体101与第二基体102进行键合之前,如图8以及图9A-图9D所示,该方法还包括:
为在第二基体102的正表面上制备该体声波滤波器的谐振结构,首先在第二基体102上形成压电层170和被压电层170对应封闭于第二基体102正表面所在平面下的牺牲层161,如图9A所示。
S810:在第二基体102的正表面上形成下电极层,在本发明实施例中,
在第二基体102的正表面上,通过物理气相沉积或者金属蒸镀等方式制备下电极层,下电极层厚度为b,可选
Figure BDA0002353092520000194
如图9B所示,同时在下电极层上沉积一层牺牲层223,牺牲层223厚度大于
Figure BDA0002353092520000195
如图9C所示。通过Lift-off工艺或者湿法腐蚀形成带有牺牲层223的电极凸点。
在常温下,通过湿法腐蚀或者真空蒸汽的方式释放掉对应谐振腔160的牺牲层161和下电极层上的牺牲层223,如图9D所示。最后,通过物理方法调整压电层170的膜厚,使该体声波滤波器的频率达到目标值,调频后的第二基体102与第一基体101尽快进行键合,避免上、下电极层材料氧化层的增加。为此,将制备完毕的第一基体101或第二基体102在键合之前需要立即存储在氮气柜中以备键合操作。
S820:对上电极层和下电极层分别进行氧化层去除操作;
在对第一基体和第二基体进行键合前需要采用物理调整(Trim)的方式去除上电极层或下电极层的键合接触表面的氧化层,具体的氧化层去除调整(Trim)量控制在20nm~80nm之间。具体地,该物理调整方法可以是物理性刻蚀方法,通过物理刻蚀(控制刻蚀量)的方式在键合前清除上电极层和下电极层氧化层来提高器件的键合强度和气密性,使得键合效果更好,器件寿命延长。
其中,下电极层的材料包括铜,下电极层的厚度为b,
Figure BDA0002353092520000201
下电极层包括:第一下电极层221,第一下电极层221对应于第一上电极层211呈环形封闭式设置于第二基体102的正表面的边缘上;多个第二下电极层222,多个第二下电极层222中的每个第二下电极层222对应于多个第二上电极层212中的每个第二上电极层212设置于第二基体102的正表面上;同时多个第二下电极层222被第一下电极层221围绕在第二基体102的正表面的中部。其他相关内容,具体可以结构描述作为参考,在此不再赘述。
根据本发明的实施例,基于具有键合结构的键合部将第一基体101与第二基体102进行键合,如图10以及图11A-图11D所示,包括:
S1010:通过热压键合方法在真空条件下将第一基体101与第二基体102进行键合,其中,热压键合的键合温度为300℃-400℃,键合时间为30min-2h,键合压力为20kN-60kN(kN为千牛的单位符号),真空条件的真空度为Vd1,Vd1<5e-5mbar。
在本发明实施例中,通过圆片级热压键合的方式将完成制备的第一基体101与第二基体102进行键合,具体地,键合温度控制在300℃~400℃,键合时间:30分钟~2小时;器件所处腔体的真空度Vd1<5e-5mbar。第一基体101或第二基体102对应不同的晶圆基体,对于8寸晶圆基体,键合压力40kN~60kN,对于6寸晶圆基体,键合压力30kN~50kN,对于4寸晶圆基体,键合压力20kN~40kN,其它尺寸晶圆基体,其键合压力可以根据面积比进行相应等比例调整,如图11A所示。
根据本发明的实施例,基于具有键合结构的键合部将第一基体101与第二基体102进行键合之后,可以获得该第一基体101和第二基体102的合体结构,如图10以及图11A-图11D所示,还包括:
S1020:对键合之后的第一基体101和第二基体102的合体结构进行真空退火处理,其中,退火温度为250℃-350℃,退火时间为30min-1h,真空度为Vd2,Vd2<5e-5mbar。在本发明实施例中,将键合后的初步器件结构进行退火处理,退火温度250℃~350℃,腔体真空度Vd2<5e-5mbar,退火时间30min-1h。由于非金金键合材料的键合结构,例如本发明中的铜铜键合或类铜材料之间的键合,键合后的键合界面会存在较大的机械应力,通过对键合后的键合界面进行退火处理工艺,可以有效减少因氧化层在热扩散中形成的空隙问题,减少热压键合带来的机械应力对器件的影响;同时退火可以提高界面结合能量,提高器件强度;而且,键合界面会更加模糊,使得上电极层和下电极层更加趋于一体化,从而提高键合后的器件密封性和可靠性,如图11A所示。
S1030:对合体结构中的第一基体101的背表面进行减薄处理,以露出对应键合部的多个通孔;对键合并退火之后的合体结构的第一基体101背表面进行磨片,减薄第一基体101的厚度,使得通孔151露出第一基体101背表面上的开口。如图11B所示。
S1040:对多个通孔中的每个通孔进行填充,以形成对应通孔的孔电极150;通过深孔电镀填充的方式,在通孔151中填充制备通孔电极150,从而将器件下电极层连接至第一基体101背表面的背电极140,如图11C所示。
S1050:在第一基体101的经减薄处理后的背表面上,基于每个孔电极150对应形成背电极140,以制备得到体声波滤波器。通过再布线技术,在孔电极150在第一基体10背表面的部分制备Pillar/solder金属凸块,即背电极140,如图11D所示。
本发明体声波滤波器的制备方法,不需要添加任何特殊的设备或工艺,同时与半导体成熟的封装加工工艺兼容度高,成本低廉且更易于推广。
以上所述的具体实施例,对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明,所应理解的是,以上所述仅为本发明的具体实施例而已,并不用于限制本发明,凡在本发明的精神和原则之内,所做的任何修改、等同替换、改进等,均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (17)

1.一种体声波滤波器,其特征在于,包括:
第一基体,
键合部,所述键合部相对所述第一基体向外凸设于所述第一基体的正表面,与所述第一基体一体成型;
键合结构,所述键合结构形成于所述键合部的顶端的端面上。
2.根据权利要求1所述的体声波滤波器,其特征在于,所述键合部包括:
第一键合部,所述第一键合部相对所述第一基体向外凸设于所述第一基体的所述正表面的边缘,所述第一键合部与所述第一基体一体成型,同时所述第一键合部围绕所述第一基体的正表面的边缘呈一环形封闭结构;
多个第二键合部,所述多个第二键合部中的每个第二键合部相对所述第一基体向外按一定分布凸设于所述第一基体的正表面的中部,所述多个第二键合部中的每个第二键合部与所述第一基体一体成型,同时所述多个第二键合部被所述第一键合部围绕在所述第一基体的正表面的中部;
多个通孔,所述多个通孔中的每个通孔与所述多个第二键合部的每个第二键合部的顶端的端面的中间位置对应设置、并穿设于所述第二基体上,所述通孔的深宽比为e,e<20:1。
3.根据权利要求2所述的体声波滤波器,其特征在于,所述体声波滤波器还包括:
保护腔,所述保护腔为所述第一键合部和所述多个第二键合部之间的所述第一基体的腔体空间,所述保护腔的底表面与所述键合部顶端的端面之间的间距为s,其中,4μm≤s≤10μm。
4.根据权利要求2所述的体声波滤波器,其特征在于,所述键合结构包括:
第一键合结构,所述第一键合结构设置于所述第一键合部的顶端的端面上,所述第一键合结构沿所述第一键合部的环形封闭结构的表面设置;以及
多个第二键合结构,所述多个第二键合结构中的每个第二键合结构对应设置于所述多个第二键合部的每个第二键合部的顶端的端面上,所述第二键合结构呈一环形封闭结构,每个所述第二键合结构相对于每个所述第二键合部围绕设置于所述第二键合部的所述通孔的开口周边。
5.根据权利要求4所述的体声波滤波器,其特征在于,所述体声波滤波器还包括:
上电极层,所述上电极层位于所述键合结构的表面上,所述上电极层的材料包括铜,所述上电极层的厚度为a,
Figure FDA0002353092510000021
所述上电极层包括:
第一上电极层,所述第一上电极层设置于所述第一键合结构的表面上,所述第一上电极层沿所述第一键合结构的表面呈环形封闭式设置;
多个第二上电极层,所述多个第二上电极层中的每个第二上电极层对应设置于多个所述第二键合结构中的每个所述第二键合结构的表面上。
6.根据权利要求1所述的体声波滤波器,其特征在于,所述键合结构包括:
多个键合单元结构,所述多个键合单元结构彼此相邻构成所述键合结构的键合图案;
所述多个键合单元结构中的每个键合单元结构包括:
凹陷空间,所述凹陷空间以凹陷深度为d凹陷于所述键合部的顶端的端面,其中,0.5μm≤d≤1.5μm;
密封墙,所述密封墙围设于所述凹陷空间的边缘,相邻两个所述凹陷空间之间以所述密封墙进行间隔设置,所述密封墙的宽度为k,
其中,所述键合结构的键合图案的总密封宽度为l,其中,l=n×k,n≥1,n为正整数,0.5μm≤k≤1.5μm,l≥5μm。
7.根据权利要求6所述的体声波滤波器,其特征在于,所述键合单元结构还包括:
保护层,所述保护层位于所述多个键合单元结构中的每个键合单元结构对应所述凹陷空间的底表面上,所述保护层的表面与每个键合单元结构对应所述凹陷空间的开口所在表面之间保持一定间距,其中,所述保护层厚度为h,0.5μm≤h≤1μm。
8.根据权利要求2所述的体声波滤波器,其特征在于,所述体声波滤波器还包括:
多个孔电极,所述多个孔电极中的每个孔电极对应于所述多个通孔的每个通孔设置、并填充于所述通孔;
多个背电极,所述多个背电极中的每个背电极对应于所述多个孔电极的每个孔电极设置、并位于所述第一基体的背表面上。
9.根据权利要求5所述的体声波滤波器,其特征在于,所述体声波滤波器还包括:
第二基体,所述第二基体位于所述第一基体下方、与所述第一基体相匹配设置;
下电极层,所述下电极层位于所述第二基体的正表面上,所述下电极层的材料包括铜,所述下电极层的厚度为b,
Figure FDA0002353092510000031
所述下电极层包括:
第一下电极层,所述第一下电极层对应于所述第一上电极层呈环形封闭式设置于所述第二基体的正表面的边缘上;
多个第二下电极层,所述多个第二下电极层中的每个第二下电极层对应于所述多个第二上电极层中的每个第二上电极层设置于所述第二基体的正表面上;同时所述多个第二下电极层被所述第一下电极层围绕在所述第二基体的正表面的中部。
10.根据权利要求1所述的体声波滤波器,其特征在于,所述体声波滤波器还包括:
谐振腔,所述谐振腔设置于所述第二基体的正表面的中间区域、内凹于所述第二基体的正表面;以及
压电层,所述压电层对应覆盖于所述谐振腔上方将所述谐振腔密封、同时所述压电层的边缘设置于所述第二基体的正表面上。
11.一种制备方法,用于制备如权利要求1-10所述的体声波滤波器,其特征在于,包括:
在第一基体的正表面上形成键合结构;
基于所述键合结构形成相对所述第一基体进行刻蚀形成键合部,所述键合部与所述第一基体一体成型,且所述键合结构形成于所述键合部的顶端的端面上;以及
基于具有所述键合结构的键合部将所述第一基体与第二基体进行键合,以制备所述体声波滤波器。
12.根据权利要求11所述的制备方法,其特征在于,所述在第一基体的正表面上形成键合结构,包括:
对所述第一基体的正表面进行刻蚀形成多个键合单元结构,所述多个键合单元结构彼此相邻构成所述键合结构;
所述多个键合单元结构中的每个键合单元结构包括:
凹陷空间,所述凹陷空间以凹陷深度为d凹陷于所述键合部的顶端的端面,其中,0.5μm≤d≤1.5μm;
密封墙,所述密封墙围设于所述凹陷空间的边缘,相邻两个所述凹陷空间之间以所述密封墙进行间隔设置,所述密封墙的宽度为k,
其中,所述键合结构的键合图案的总密封宽度为l,其中,l=n×k,n≥1,n为正整数,0.5μm≤k≤1.5μm,l≥5μm。
13.根据权利要求11所述的制备方法,其特征在于,所述基于所述键合结构对所述第一基体进行刻蚀形成键合部,包括:
在所述键合结构上覆盖一层掩模,基于所述掩模对所述第一基体的正表面进行刻蚀,得到相对所述第一基体向外凸设的所述键合部;所述键合部包括:
第一键合部,所述第一键合部相对所述第一基体向外凸设于所述第一基体的所述正表面的边缘,所述第一键合部与所述第一基体一体成型,同时所述第一键合部围绕所述第一基体的正表面的边缘呈一环形封闭结构;
多个第二键合部,所述多个第二键合部中的每个第二键合部相对所述第一基体向外按一定分布凸设于所述第一基体的正表面的中部,所述多个第二键合部中的每个第二键合部与所述第一基体一体成型,同时所述多个第二键合部被所述第一键合部围绕在所述第一基体的正表面的中部;以及
多个通孔,所述多个通孔中的每个通孔与所述多个第二键合部的每个第二键合部的顶端的端面的中间位置对应设置、并穿设于所述第二基体上,所述通孔的深宽比为e,e<20:1。
14.根据权利要求13所述的制备方法,其特征在于,所述基于所述键合结构对所述第一基体进行刻蚀形成键合部,还包括:
在所述键合部的所述键合结构表面上形成上电极层;
在所述上电极层的表面上、所述键合结构的多个键合单元结构中的每个键合单元结构对应的凹陷空间的底表面上形成一层厚度为h的保护层,所述保护层的表面与每个键合单元结构对应的凹陷空间的开口所在表面之间保持一定间距,其中,0.5μm≤h≤1μm;
其中,所述上电极层的材料包括铜,所述上电极层的厚度为a,
Figure FDA0002353092510000051
Figure FDA0002353092510000052
所述上电极层包括:
第一上电极层,所述第一上电极层设置于所述第一键合结构的表面上,所述第一上电极层沿所述第一键合结构的表面呈环形封闭式设置;
多个第二上电极层,所述多个第二上电极层中的每个第二上电极层对应设置于多个所述第二键合结构中的每个所述第二键合结构的表面上。
15.根据权利要求14所述的制备方法,其特征在于,所述基于具有所述键合结构的键合部将所述第一基体与第二基体进行键合之前,还包括:
在所述第二基体的正表面上形成下电极层,以及
对所述上电极层和下电极层分别进行氧化层去除操作;
其中,所述下电极层的材料包括铜,所述下电极层的厚度为b,
Figure FDA0002353092510000053
Figure FDA0002353092510000054
所述下电极层包括:
第一下电极层,所述第一下电极层对应于所述第一上电极层呈环形封闭式设置于所述第二基体的正表面的边缘上;
多个第二下电极层,所述多个第二下电极层中的每个第二下电极层对应于所述多个第二上电极层中的每个第二上电极层设置于所述第二基体的正表面上;同时所述多个第二下电极层被所述第一下电极层围绕在所述第二基体的正表面的中部。
16.根据权利要求11所述的制备方法,其特征在于,所述基于具有所述键合结构的键合部将所述第一基体与第二基体进行键合,包括:
通过热压键合方法在真空条件下将所述第一基体与第二基体进行键合,
其中,热压键合的键合温度为300℃-400℃,键合时间为30min-2h,键合压力为20kN-60kN,所述真空条件的真空度为Vd1,Vd1<5e-5mbar。
17.根据权利要求11所述的制备方法,其特征在于,所述基于具有所述键合结构的键合部将所述第一基体与第二基体进行键合之后,还包括:
对键合之后的所述第一基体和第二基体的合体结构进行真空退火处理,其中,退火温度为250℃-350℃,退火时间为30min-1h,真空度为Vd2,Vd2<5e-5mbar;
对所述合体结构中的所述第一基体的背表面进行减薄处理,以露出对应键合部的多个通孔;
对所述多个通孔中的每个通孔进行填充,以形成对应所述通孔的孔电极;以及
在所述第一基体的经减薄处理后的背表面上,基于每个所述孔电极对应形成背电极,以制备得到所述体声波滤波器。
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2021135011A1 (zh) * 2019-12-31 2021-07-08 诺思(天津)微系统有限责任公司 具有叠置单元的半导体结构及制造方法、电子设备
CN113972900A (zh) * 2021-12-22 2022-01-25 深圳新声半导体有限公司 一种声表面滤波器的键合方法及其键合结构

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20070164633A1 (en) * 2006-01-13 2007-07-19 Honeywell International Inc. Quartz SAW sensor based on direct quartz bonding
US20140320225A1 (en) * 2013-04-24 2014-10-30 Nihon Dempa Kogyo Co., Ltd. Bonding type crystal controlled oscillator
CN107040231A (zh) * 2016-02-04 2017-08-11 三星电机株式会社 声波滤波器装置、制造声波滤波器装置的封装件和方法
CN107733397A (zh) * 2017-11-08 2018-02-23 中国电子科技集团公司第二十六研究所 一种应用于薄膜体声波器件的多层键合系统集成封装结构

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20070164633A1 (en) * 2006-01-13 2007-07-19 Honeywell International Inc. Quartz SAW sensor based on direct quartz bonding
US20140320225A1 (en) * 2013-04-24 2014-10-30 Nihon Dempa Kogyo Co., Ltd. Bonding type crystal controlled oscillator
CN107040231A (zh) * 2016-02-04 2017-08-11 三星电机株式会社 声波滤波器装置、制造声波滤波器装置的封装件和方法
CN107733397A (zh) * 2017-11-08 2018-02-23 中国电子科技集团公司第二十六研究所 一种应用于薄膜体声波器件的多层键合系统集成封装结构

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
陈益芳等: "大电流EMI滤波器气密性金属封装的研制", 《电子与封装》 *

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2021135011A1 (zh) * 2019-12-31 2021-07-08 诺思(天津)微系统有限责任公司 具有叠置单元的半导体结构及制造方法、电子设备
CN113972900A (zh) * 2021-12-22 2022-01-25 深圳新声半导体有限公司 一种声表面滤波器的键合方法及其键合结构

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