CN112039489B - 一种薄膜压电声波滤波器及其制造方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种薄膜压电声波滤波器及其制造方法，其中薄膜压电声波滤波器包括：第一基板；置于第一基板上的多个声波谐振器单元；每一声波谐振器单元包括压电感应片体、用于对压电感应片体施加电压的且彼此相对的第一电极、第二电极；位于第一基板上的盖帽层，盖帽层具有多个子盖帽，子盖帽包围声波谐振器单元，以在声波谐振器单元与子盖帽之间形成第一空腔，相邻子盖帽之间设有隔离部分，以隔离相邻的第一空腔。本发明在声波谐振器单元上方形成独立的第一空腔，相对于多个声波谐振器单元共用一个大的空腔，第一空腔的体积大大缩小，盖帽层需要的结构强度降低，可以防止大空腔导致的盖帽层塌陷的问题。

Description

一种薄膜压电声波滤波器及其制造方法

技术领域

本发明涉及半导体器件制造领域，尤其涉及一种薄膜压电声波滤波器及其制造方法。

背景技术

随着无线通信技术的发展，传统的单频带单制式设备已经不能满足通讯系统多样化的要求。目前，通讯系统越来越趋向多频段化，这就要求通讯终端能够接受各个频带以满足不同的通讯服务商和不同地区的要求。

RF(射频)滤波器通常被用于通过或阻挡RF信号中的特定频率或频带。为了满足无线通信技术的发展需求，要求通讯终端使用的RF滤波器可以实现多频带、多制式的通讯技术要求，同时要求通讯终端中的RF滤波器不断向微型化、集成化方向发展，且每个频带采用一个或多个RF滤波器。

RF滤波器最主要的指标包括品质因数Q和插入损耗。随着不同频带间的频率差异越来越小，RF滤波器需要非常好的选择性，让频带内的信号通过并阻挡频带外的信号。Q值越大，则RF滤波器可以实现越窄的通带带宽，从而实现较好的选择性。

在谐振器的制造过程中，需在谐振器中的声学换能器上方形成空腔，使得谐振器中的声波在无干扰的情况下传播，从而使得滤波器的性能和功能满足需求。目前，主要通过封装工艺来形成实现谐振器的封装，同时形成空腔，该空腔中会同时容纳多个声学换能器，例如，金属盖帽技术、芯片尺寸级SAW封装(chip sized SAW package，CSSP)技术或芯片尺寸级SAW封装(die sized SAW package，DSSP)技术等。但是，封装工艺的复杂度较高，且工艺可靠性较低。

以金属盖帽技术为例，金属盖帽技术通过在衬底上固定金属罩，使金属罩和衬底围成空腔，所述空腔用于容纳声学换能器。其中，金属罩通常通过点胶或者镀锡的方式固定于衬底上。当采用点胶的方式时，点胶工艺所采用的胶粘剂容易在固化前顺流到空腔中，从而对声学换能器产生影响；当采用镀锡方式时，在回流焊的过程中，融化后的锡也容易顺流到空腔中。以上两种情况都容易造成谐振器的性能失效。而且，上述方式对衬底和金属罩的平整度要求较高，金属罩与衬底的结合力差，且难以保障空腔的密封性，从而降低谐振器的可靠性以及性能一致性。

另外，现有技术中空腔上方的盖子稳定性也比较差。

发明内容

本发明要解决的技术问题为：现有技术的薄膜压电声波滤波器形成上空腔的封装工艺可靠性低，以及空腔上方的盖子稳定性也比较差。

为了实现上述目的，本发明提供一种薄膜压电声波滤波器，包括：

第一基板；

置于所述第一基板上的多个声波谐振器单元，每一所述声波谐振器单元包括压电感应片体、用于对所述压电感应片体施加电压的且彼此相对的第一电极、第二电极；

位于所述第一基板上的盖帽层，所述盖帽层具有多个子盖帽，所述子盖帽包围所述声波谐振器单元，以在所述声波谐振器单元与所述子盖帽之间形成第一空腔，相邻所述子盖帽之间设有隔离部分，以隔离相邻的第一空腔。

本发明还提供了一种薄膜压电声波滤波器的制造方法，包括：

提供第一基板，

在所述第一基板的上形成多个声波谐振器单元，每一声波谐振器单元包括压电感应片体、用于对所述压电感应片体施加电压的且彼此相对的第一电极、第二电极；

在所述声波谐振器单元上形成牺牲层，相邻所述牺牲层之间通过两者之间的隔离空间相互分开；

形成盖帽层本体，覆盖所述牺牲层以及填充所述隔离空间；

在所述盖帽层本体上形成释放孔，通过所述释放孔去除所述牺牲层形成第一空腔；

在所述盖帽层本体上形成封盖层，以密封所述释放孔。

本发明的有益效果在于：

本发明在声波谐振器单元上方形成独立的第一空腔，相对于多个声波谐振器单元共用一个大的空腔，第一空腔的体积大大缩小，盖帽层需要的结构强度降低，可以防止大空腔导致的盖帽层塌陷的问题。

进一步地，相邻的声波谐振器单元之间的子盖帽之间设有隔离部分，有利于声波谐振器单元的散热(隔离部分的热传导优于空气的热传导)；隔离部分增加了声波谐振器单元有效工作区和无效工作区的声阻抗失配，减少了横向声波的泄露损失，提高了滤波器的Q值。

进一步地，本发明的薄膜压电声波滤波器通过形成牺牲层并在形成盖帽层本体后利用释放孔释放牺牲层，之后利用封盖层密封释放孔。工艺可靠性高，另外，牺牲层覆盖声波谐振器单元，释放牺牲层后形成的第一空腔对应声波谐振器单元，这样第一空腔的尺寸与声波谐振器单元尺寸相当，相对于现有技术大大减小了子盖帽的尺寸，因此可以大大增强子盖帽的强度。

进一步地，对于体声波谐振器单元，第一空腔在声波谐振器单元上的投影的至少部分边界围成所述声波谐振器单元的有效工作区的部分边界，可以是第一空腔的边界围成有效工艺区的整个边界，这样可以缩小每个子盖帽的尺寸，从而使滤波器的尺寸减小。

进一步地，形成的封盖层部分嵌入释放孔中，这样在形成封盖层的过程中，封盖层的材料不会进入到第一空腔中，可以显著提高滤波器的性能，另外还可以增加盖帽层本体的结构强度。

进一步地，相邻的声波谐振器单元之间的压电感应片体可以连接在一起，可以是所有的声波谐振器单元之间的压电感应片体连接在一起，而相邻第一空腔之间的隔离部分使有效工作区和无效工作区的声阻抗失配，从而解决由于压电感应片体连接在一起而产生的横波泄露。这样就不需要对压电层进行图形化形成每个声波谐振器单元的压电感应片体，简化工艺。

进一步地，盖帽层本体中的释放孔的设计需要兼顾牺牲层释放效果和整个盖帽层的强度，孔径尺寸范围为0.1um到3um之间，密度范围为每100平方微米1个到100个不等，这样可以保证后续封盖层可以很好的对释放孔进行密封，又可以保证牺牲层的释放效率，并且在利用封盖层密封释放孔时，也可以确保封盖层的材料不会进入第一空腔中以影响声波谐振器单元的性能。

进一步地，所述盖帽层本体的厚度范围为5um到50um,所述封盖层的厚度范围为5um到50um,盖帽层本体和封盖层的厚度可以互为补充，总厚度可以为10um到100um,根据耐模压的需求灵活调整，相同厚度下，本方案的盖帽层比单独只有有机固化膜的盖帽的耐模压能力显著增强。

附图说明

图1为本发明实施例1的一种薄膜压电声波滤波器的结构示意图。

图2为本发明实施例2的一种薄膜压电声波滤波器的结构示意图。

图3为本发明实施例3的一种薄膜压电声波滤波器的结构示意图。

图4为本发明实施例4的一种薄膜压电声波滤波器的结构示意图。

图5至图11为本发明一实施例的一种薄膜压电声波滤波器的制造方法在制造过程中不同步骤相对应的结构示意图。

附图标记说明：

10-第一衬底；11-第一介质层；12-布拉格反射层；20-下电极；21-压电感应片体；22-上电极；41-电极互连片体；200-声波谐振器单元；300-盖帽层本体；31-释放孔；302-封盖层；301-子盖帽；50-牺牲层；23-第一空腔；40-隔离部分；42-隔离膜层；51-导电插塞；52-焊球。

具体实施方式

以下结合附图和具体实施例对本发明进一步详细说明。根据下面的说明和附图，本发明的优点和特征将更清楚，然而，需说明的是，本发明技术方案的构思可按照多种不同的形式实施，并不局限于在此阐述的特定实施例。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、明晰地辅助说明本发明实施例的目的。

应当明白，当元件或层被称为“在...上”、“与...相邻”、“连接到”或“耦合到”其它元件或层时，其可以直接地在其它元件或层上、与之相邻、连接或耦合到其它元件或层，或者可以存在居间的元件或层。相反，当元件被称为“直接在...上”、“与...直接相邻”、“直接连接到”或“直接耦合到”其它元件或层时，则不存在居间的元件或层。应当明白，尽管可使用术语第一、第二、第三等描述各种元件、部件、区、层和/或部分，这些元件、部件、区、层和/或部分不应当被这些术语限制。这些术语仅仅用来区分一个元件、部件、区、层或部分与另一个元件、部件、区、层或部分。因此，在不脱离本发明教导之下，下面讨论的第一元件、部件、区、层或部分可表示为第二元件、部件、区、层或部分。

空间关系术语例如“在...下”、“在...下面”、“下面的”、“在...之下”、“在...之上”、“上面的”等，在这里可为了方便描述而被使用从而描述图中所示的一个元件或特征与其它元件或特征的关系。应当明白，除了图中所示的取向以外，空间关系术语意图还包括使用和操作中的器件的不同取向。例如，如果附图中的器件翻转，然后，描述为“在其它元件下面”或“在其之下”或“在其下”元件或特征将取向为在其它元件或特征“上”。因此，示例性术语“在...下面”和“在...下”可包括上和下两个取向。器件可以另外地取向(旋转90度或其它取向)并且在此使用的空间描述语相应地被解释。

在此使用的术语的目的仅在于描述具体实施例并且不作为本发明的限制。在此使用时，单数形式的“一”、“一个”和“所述/该”也意图包括复数形式，除非上下文清楚指出另外的方式。还应明白术语“组成”和/或“包括”，当在该说明书中使用时，确定所述特征、整数、步骤、操作、元件和/或部件的存在，但不排除一个或更多其它的特征、整数、步骤、操作、元件、部件和/或组的存在或添加。在此使用时，术语“和/或”包括相关所列项目的任何及所有组合。

如果本文的方法包括一系列步骤，且本文所呈现的这些步骤的顺序并非必须是可执行这些步骤的唯一顺序，且一些的步骤可被省略和/或一些本文未描述的其他步骤可被添加到该方法。若某附图中的构件与其他附图中的构件相同，虽然在所有附图中都可轻易辨认出这些构件，但为了使附图的说明更为清楚，本说明书不会将所有相同构件的标号标于每一图中。

实施例1

本发明一实施例提供了一种薄膜压电声波滤波器，图1为本发明一实施例的一种薄膜压电声波滤波器的结构示意图，其中图中仅显示两个声波谐振器单元，具体每一滤波器中声波谐振器单元的数量以及相互之间的电连接方式根据滤波器的本身的要求而具体设置。

请参考图1，所述薄膜压电声波滤波器包括：

第一基板；置于所述第一基板上的多个声波谐振器单元200；所述声波谐振器单元200为最小谐振单元，每一声波谐振器单元200包括压电感应片体21、用于对所述压电感应片体21施加电压的且彼此相对的第一电极、第二电极(本实施例中，所述声波谐振器单元200为体声波谐振器单元，第一电极为上电极22，第二电极为下电极20，当所述声波谐振器单元为表面声波谐振器单元，所述第一电极、第二电极分别为所述压电感应片体上的第一叉指换能器和第二叉指换能器。)位于所述第一基板上的盖帽层，所述盖帽层具有多个子盖帽301，所述子盖帽301包围所述声波谐振器单元200，以在所述声波谐振器单元200与所述子盖帽301之间形成第一空腔23，相邻所述子盖帽301之间设有隔离部分40，以隔离相邻的第一空腔23。

其中，所述隔离部分40包括所述子盖帽301的侧壁；本实施例图示中显这种情形。

需要说明的是，多个声波谐振器单元200与盖帽层中的多个子盖帽301的对应关系分为几种：(1)多个声波谐振器单元200与子盖帽301一一对应，示例如有5个声波谐振器单元，5个子盖帽，二者一对一对应；(2)声波谐振器单元200的数量比子盖帽301的数量多，部分声波谐振器单元200与子盖帽301一一对应，其余的声波谐振器单元，可以是两个以上共用一个第一空腔23；示例性的，比如声波谐振器单元为8个，子盖帽301的数量为5个，5个声波谐振器单元200与5个子盖帽一一对应，剩余的3个声波谐振器单元200可以共用一个子盖帽301，此种情况下，与声波谐振器单元200一一对应的子盖帽301可以是第一子盖帽，非一一对应的可以是第二子盖帽，第二子盖帽含有至少两个声波谐振器单元200。

第一基板用于承载声波谐振器单元200，本实施例中，第一基板包含第一衬底10和位于第一衬底10的第一介质层11，第一介质层11内设有声波反射结构，所述声波反射结构可以为第二空腔或布拉格反射层。本实施例中，第一介质层11中设有布拉格反射层12，且所述声波谐振器单元200位于所述布拉格反射层12围成的区域内。当声波反射结构为第二空腔时，所述声波谐振器单元200的边缘位于第二空腔围成的区域内。

所述第一基板上设有多个声波谐振器单元200，所述声波谐振器单元200可以为体声波谐振器单元或表声波谐振器单元。本实施例中，声波谐振器单元200为体声波谐振器单元，所述体声波谐振器单元由下至上包括叠层设置的下电极20、压电感应片体21和上电极22，所述下电极20、压电感应片体21和上电极22在垂直于所述第一基板方向上相互重叠的区域定义为有效工作区。本发明中，沿垂直压电感应片体方向上可以是上下电极仅在有效区具有相对叠置部分，也可以是在压电感应片体有效工作区和无效区断开无连接时，上下电极在无效区也可以具有相对部分；这样设置的目的主要是为了防止横波泄露。

每个所述声波谐振器单元200上方设有第一空腔23，所述第一空腔23包围所述声波谐振器单元200，本实施例中，所述第一空腔23的边界位于声波谐振器单元200的有效工作区边界的外部。所述第一空腔23的边界位于声波谐振器单元200的有效工作区边界的外部可以是所述第一空腔23的边界包围所述有效工作区边界，也可以是二者基本吻合。其中基本吻合允许二者之间因为工艺原因，具有由于工艺限制而造成非完全吻合情形。比如，可以有2-5微米的余量。

所述第一空腔23上方及四周设有盖帽层，盖帽层包括多个子盖帽301，所述子盖帽301密封所述第一空腔23，本实施例为SMR体声波滤波器，所述第一空腔23的真空度为10托以下，如1毫托至10托之间，这样设置的优点在于：当声波传播到上电极与高真空度的第一空腔的界面时，声波能够发生更好的全反射，有利于谐振器和滤波器的更优性能。且相邻声波谐振器单元200的所述子盖帽301之间设有隔离部分40。

所述盖帽层包括：具有释放孔的盖帽层本体300，以及密封所述释放孔31的封盖层302。所述盖帽层本体为单层膜层或多层膜层结构，每一层膜层的材料选自：硅氧化物、硅氮化物、硅碳化物、有机固化膜。本实施例中，所述盖帽层本体300为单层膜层。所述盖帽层本体300的厚度范围：5um到50um，所述封盖层302的厚度范围：5um到50um。盖帽层本体300和封盖层302的厚度可以互为补充，总厚度可以为10um到100um,根据耐模压的需求灵活调整，相同厚度下，本方案的盖帽层比单独只有有机固化膜的盖帽的耐模压能力显著增强。

所述封盖层302的材料包括：无机介电材料、有机固化膜。比如：封盖层302的材料选择可以是半导体工艺中常用的二氧化硅或者氮化硅等，采用较快的沉积速率即可实现封堵孔洞，常用沉积速率大于10埃/秒，薄膜从释放孔31的侧壁开始生长，通过释放孔31四周膜层的增厚最终实现封堵，因此孔内有封盖层嵌入。也可以采用黏贴有机固化膜的方式形成封盖层302，需要在真空条件下贴膜，由于有机固化膜在固化前比较软，在抽真空条件下，会有部分膜层被吸入孔内，形成嵌入效果。形成的封盖层302部分嵌入释放孔31中，这样在形成封盖层302的过程中，封盖层302的材料不会进入到第一空腔23中，可以显著提高滤波器的性能，另外封盖层302部分嵌入释放孔31中，还可以增强盖帽层本体300的强度。

需要说明的是，所述释放孔31的横向尺寸不宜过小，也不宜过大。如果横向尺寸过小，则容易降低后续去除所述牺牲层的效率；在制造工艺中，通过所述释放孔31去除牺牲层以形成第一空腔23，之后形成覆盖所述盖帽层本体300的封盖层302，所述封盖层302密封所述释放孔31，如果横向尺寸过大，所述封盖层302容易通过所述释放孔31而填充至第一空腔23中，从而影响谐振器的性能，或者，为了使封盖层302仅密封所述释放孔31，相应需要增大封盖层302的厚度，从而导致谐振器的体积过大。为此，本实施例中，所述释放孔的孔径为0.01um～5um，每一所述第一空腔23上方的释放孔的密度为每100平方微米1个到100个不等。作为一种示例，所述释放孔31的横截面形状为圆形，所述释放孔31的横向尺寸指的是所述释放孔31的直径。

所述第一空腔23的顶面至声波谐振器单元200的顶面距离不宜过小，也不宜过大。在制造工艺时，如果所述距离过小，则容易导致第一空腔23内的牺牲层无法完全覆盖声波谐振器单元200的顶面，制造工艺还包括形成覆盖牺牲层的盖帽层本体300，如果牺牲层无法完全覆盖声波谐振器单元200的顶面，相应会导致盖帽层本体300和声波谐振器单元200的顶面相接触，从而影响第一空腔23的形成，进而对谐振器的性能造成不良影响；如果所述距离过大，则相应会增大谐振器的体积，从而导致谐振器的制造工艺难以满足器件小型化的发展，而且，形成牺牲层和去除牺牲层时所需的工艺时间相应增加，从而造成工艺成本和时间的浪费。为此，本实施例中，第一空腔23的顶面至声波谐振器单元顶面的距离为0.3微米至10微米。

在制造过程中，通过控制牺牲层的厚度，即可控制后续第一空腔23的纵向尺寸，简化了形成第一空腔的工艺难度，且工艺灵活性高。而且，由于所述牺牲层通过半导体工艺所形成，这有利于提高所述牺牲层的尺寸精度，相应提高了第一空腔的尺寸精度。

声波谐振器单元在工作时，产生热量，热量通过媒介散发，盖帽层的材料相对于空气更有利于热量的散发。因此，每个声波谐振器单元200外周设置子盖帽301相对于多个声波谐振器单元200共用一个盖帽层更有利于散热，以提高滤波器的寿命和稳定性。

本发明中，相邻的所述体声波谐振器单元200之间，其中一所述体声波谐振器单元200的上电极或下电极与另一所述体声波谐振器单元200的所述上电极或下电极电连接。图1示出了相邻的两个体声波谐振器单元200，相邻的所述声波谐振器单元200之间设有电极互连片体41，本实施例中，所述电极互连片体41将一所述声波谐振器单元200的上电极22与另一声波谐振器单元200的下电极20连接。电极互连片体41为导电材料。上电极22、下电极20、电极互连片体41的材料包括：钼、铝、钨、钛、铜、镍、钴、铊、金、银、铂金或其合金，三者的材料可以相同也可以不同。在其他实施例中，也可以是两个相邻的声波谐振器单元的两个上电极，或者两个下电极通过所述电极互连片体相连接。应当理解，当电极互连片体分别连接两个声波谐振单元的上电极与下电极时，两个声波谐振单元串联，当电极互连片体同时连接两个上电极或者两个下电极时，两个声波谐振单元并联。电极互连片体可以是与上电极或电极为一体结构，即二者是同一导电层图形化后形成。

本实施例中，滤波器还包括电连接结构，分别与谐振器的上电极和下电极电连接。用于实现与外部电路的电连接。

本实施例中，所述电连接结构包括：导电插塞51，贯穿所述盖帽层本体300和封帽层302，与所述上电极22或下电极20连接；焊球52，位于导电插塞51的表面。

所述导电插塞51的材料可以包括铜、铝、镍、金、银和钛中的一种或多种，所述焊球52的材料可以为锡焊料、银焊料或金锡合金焊料。本实施例中，所述导电插塞51的材料为铜，所述焊球52的材料为锡焊料。

需要说明的是，本实施例中，两个声波谐振器单元200构成滤波器，共同设置一个电连接结构。在其他实施例中，可以是一个声波谐振器单元200单独工作，此时一个单独的声波谐振器单元设有独立的电连接结构。当然，也可以是多个谐振器单元200并联或者串联，共同组成一个整体，此时，多个谐振器单元200共同设置一个电连接结构。

本实施例中，由于相邻的声波谐振器单元之间的电极相互连接，在电极上会有横波泄露问题，该隔离部分40改变了相连电极的声阻抗，使有效工作区的声阻抗与隔离部分的声阻抗失配，从而阻止在第一空腔外围的横波泄露。如果，隔离部分位于有效区边界，将更好的改善电极的横波泄露问题。

实施例2

参考图2，图2以两个相邻的压电谐振器的压电感应片体21连接在一起为例。

在实施例2中，所述滤波器中至少部分相邻的声波谐振器单元200的压电感应片体21连接在一起，所述第一空腔23在所述声波谐振器单元200上投影的部分边界围成连接在一起的压电感应片体21部分的有效区边界。当多个声波谐振器单元的压电感应片体21连接在一起时，每个声波谐振器单元的上电极22和下电极20在垂直于压电感应片体21方向上重叠的区域构成有效工作区。相邻第一空腔23之间的隔离部分40使有效工作区和无效工作区的声阻抗失配，从而解决由于压电感应片体连接在一起而产生的横波泄露。每个谐振器的上电极和下电极通过电连接结构与外部电路连接，电连接结构的具体形式参照实施例1，此处不再赘述。

实施例3

参见图3，在本实施例中，所述滤波器中所有声波谐振器单元200的压电感应片体21连接在一起，所述第一空腔23在所述声波谐振器单元200上的投影的边界围成所述声波谐振器单元200的有效工作区边界。而相邻第一空腔23之间的隔离部分40使有效工作区和无效工作区的声阻抗失配，从而解决由于压电感应片体21连接在一起而产生的横波泄露。这样就不需要对压电层进行图形化形成每个声波谐振器单元的压电感应片体，简化工艺。应当理解，当第一空腔的整体边界与有效工作区的整体边界重合时，第一空腔的尺寸最小，这样可以缩小每个子盖帽的尺寸，从而使滤波器的尺寸减小。

需要说明的是，所述第一空腔23在所述谐振器单元200上投影的边界围成所述谐振器单元200的有效工作区边界意味着，二者基本上吻合，允许工艺的限制导致二者无法完全重合而具有一定的余量，比如2-5微米的余量。这样第一空腔23的边界就可以用来界定压电层的有效工作区，可以很好的阻止横波泄露。

每个谐振器的上电极和下电极通过电连接结构与外部电路连接，电连接结构的具体形式参照实施例1，此处不再赘述。

实施例4

参考图4，本实施例中，所述隔离部分40不仅包括所述子盖帽301的侧壁，还可以在所述相邻子盖帽301之间形成的隔离膜层42，该隔离膜层42为形成盖帽层之后新形成的膜层。这种情形下，相邻声波谐振器单元200的压电感应片体21连接在一起，即二者没有经过刻蚀工艺断开还是一层整体的压电感应层时，隔离部分40可以对压电感应片体的横波泄露有阻断作用，新形成的膜层可以加强阻断横波泄露。

所述压电感应片体21的材质包括：氮化铝、氧化锌、石英、铌酸锂、碳酸锂、锆钛酸铅中的至少一种。

实施例5

本实施例提供了一种薄膜压电声波滤波器的制造方法，所述方法包括：

S01：提供第一基板；

S02：在所述第一基板上形成多个声波谐振器单元，每一声波谐振器单元包括压电感应片体、用于对所述压电感应片体施加电压的且彼此相对的第一电极、第二电极；

S03：在所述声波谐振器单元上形成牺牲层，相邻所述牺牲层之间通过两者之间的隔离空间相互分开；

S04：形成盖帽层本体，覆盖所述牺牲层以及填充所述隔离空间；在所述盖帽层本体上形成释放孔，通过所述释放孔去除所述牺牲层形成第一空腔；

S05：在所述盖帽层本体上形成封盖层，以密封所述释放孔。

图5至图11为本发明一实施例的一种薄膜压电声波滤波器的制造方法在制造过程中不同步骤相对应的结构示意图，下面请参考图5至图11详细说明薄膜压电声波滤波器的制造方法。

请参考图5，执行步骤S01：提供第一基板；

实施例1中关于第一基板的内容可以援引于此，在此不赘述。

本实施例中，第一基板包括第一衬底10和位于所述第一衬底10上的第一介质层11，第一介质层11中形成有布拉格声波反射层12。

参考图6，执行步骤S02：在所述第一基板上形成多个声波谐振器单元200。其中声波谐振器单元200的排列方式以及相互连接形式、结构等内容参见实施1、2、3、4中相关内容，在此不赘述。附图中以实施例1为例进行示意说明。

形成实施例1中的声波谐振器单元的方法，在第一介质层11上形成导电薄膜，图形化导电薄膜，形成下电极20；在下电极20上、第一介质层11上利用气相沉积工艺形成压电薄膜，图形化压电薄膜，形成压电感应片体21，在压电感应片体21和下电极20上形成导电薄膜，图形化导电薄膜，形成上电极22，本实施例中，相邻声波谐振器单元200的上电极22和下电极20通过导电薄膜连接，使两个声波谐振器单元200串联连接。在其他实施例中，也可以是两个下电极相互连接或者两个上电极相互连接，使两个声波谐振器单元并联连接。

实施例2中的声波谐振器单元的方法，在第一介质层11上形成导电薄膜，图形化导电薄膜，形成下电极20；在下电极20上、第一介质层11上利用气相沉积工艺形成压电薄膜，图形化压电薄膜，形成压电感应片体21。本实施例中图形化压电薄膜时，可以保留后期工艺中形成盖帽层隔离部分的压电薄膜不去掉，即相邻两个声波谐振器单元的压电感应片体相互连接，后期工艺中形成的相邻第一空腔之间的隔离部分使有效工作区和无效工作区的声阻抗失配，从而解决由于压电感应片体连接在一起而产生的横波泄露问题。

实施例3中的声波谐振器单元的方法，本方法与上一方法的区别在于，形成整层的压电薄膜后，不做图形化工艺，所有声波谐振器单元的压电感应片体均连接在一起，后期工艺中形成的相邻第一空腔之间的隔离部分使有效工作区和无效工作区的声阻抗失配，从而解决由于压电感应片体连接在一起而产生的横波泄露。另外，不需要对压电薄膜进行图形化形成每个谐振器单元的压电感应片体，简化工艺流程，节省制造成本。

本实施例中，形成电极互连片体24的方法包括：在形成其中一个声波谐振器单元的上电极22时，形成上电极的导电材料直接形成电极互连片体24，使电极互连片体24与另一声波谐振器单元200的下电极相连接。本实施例中电极互连片体24的材料和上电极的材料相同。在其他实施例中上电极、下电极、电极互连片体的材料可以相同也可以不同。但均为导电材料，如：钼、铝、钨、钛、铜、镍、钴、铊、金、银、铂金或其合金。

参考图7和图8，执行步骤S03：在所述声波谐振器单元上形成牺牲层50，相邻所述牺牲层50之间通过两者之间的隔离空间相互分开。

所述牺牲层50用于为后续形成第一空腔占据空间位置，也就是说，后续通过去除所述牺牲层50，从而在所述牺牲层50的位置处形成第一空腔。

所述牺牲层50的材料为易于被去除的材料，且后续去除所述牺牲层50的工艺对所述第一基板和声波谐振器单元200的影响较小，此外，所述牺牲层50的材料能够保证所述牺牲层50具有较好的覆盖性，从而完全覆盖所述声波谐振器单元200。例如，所述牺牲层50的材料可以包括光刻胶、聚酰亚胺(polyimide)、无定形碳或锗。

本实施例中，所述牺牲层50的材料为光刻胶。光刻胶是光敏材料，可通过光刻工艺实现图形化，有利于降低形成所述牺牲层50的工艺复杂度，且可以通过灰化的方式去除光刻胶，工艺简单、产生的影响小。

具体地，形成所述牺牲层50的步骤包括：形成覆盖所述第一基板和声波谐振器单元的牺牲材料层；图形化所述牺牲材料层，保留位于所述声波谐振器单元的牺牲材料层作为所述牺牲层50，每个声波谐振器单元上方的牺牲层50相互隔离，以保证后期工艺中形成的第一空腔相互隔离。

所述牺牲层50通过半导体工艺所形成，形成所述牺牲层50的工艺简单，且工艺兼容性和工艺可靠性较高。

本实施例中，所述牺牲层50的材料为光刻胶，因此采用涂布工艺形成牺牲材料层，并通过光刻工艺图形化所述牺牲材料层。在其他实施例中，根据所述牺牲层所选取的材料，还可以采用沉积工艺形成所述牺牲材料层，通过干法刻蚀工艺图形化所述牺牲材料层。

例如，当所述牺牲层的材料为聚酰亚胺时，采用涂布工艺形成所述牺牲材料层，通过光刻工艺图形化所述牺牲材料层；当所述牺牲层的材料为无定形碳时，采用沉积工艺形成所述牺牲材料层，通过干法刻蚀工艺图形化所述牺牲材料层；当所述牺牲层的材料为锗时，采用沉积工艺形成所述牺牲材料层，通过干法刻蚀工艺图形化所述牺牲材料层。

牺牲层的厚度为0.3微米至10微米。选择此厚度的原因参照前文关于第一空腔高度的相关描述，此处不在赘述。

参考图9和图10，执行步骤S04：形成盖帽层本体300，覆盖所述牺牲层50以及填充所述隔离空间；在所述盖帽层本体300上形成释放孔31，通过所述释放孔31去除所述牺牲层50形成第一空腔23。

所述盖帽层本体300选取易于实现图形化的材料，从而降低后续形成释放孔的工艺难度。而且，所述盖帽层本体300具有较好的台阶覆盖能力，从而提高所述盖帽层本体300与牺牲层50、第一基板或声波谐振器单元无效区域的贴合度，一方面，这有利于保障第一空腔的形貌质量和尺寸精度，另一方面，使所述盖帽层本体300与第一基板或声波谐振器单元无效区域之间具有较高的结合强度，以上两个方面均有利于提高谐振器的可靠性。形成所述盖帽层本体包括：利用沉积工艺形成一层或多层膜层，每一层膜层的材料包括：硅氧化物、硅氮化物、硅碳化物或，利用旋涂工艺或者贴膜工艺形成一层或多层膜层，每一层膜层的材料包括有机固化膜。沉积工艺包括CVD和PVD，形成方法不在赘述。所述盖帽层本体300的厚度范围：5um到50um。

本实施例中，盖帽层本体300的材料为光敏固化材料(有机固化膜的一种)，后续能够通过光刻工艺图形化所述盖帽层本体300，有利于降低图形化工艺的工艺复杂度和工艺精度。具体地，所述光敏固化材料为干膜(dry film)。干膜是一种永久键合膜，干膜的粘结强度较高，从而使得盖帽层本体300与第一基板或声波谐振器单元的结合强度得到保障，同时，有利于提高对第一空腔的密封性。

本实施例中，采用贴膜(lamination)工艺形成所述盖帽层本体300。lamination工艺在真空环境下进行，通过选用lamination工艺，显著提高了所述盖帽层本体300的台阶覆盖能力，同时，提高了所述盖帽层本体300与牺牲层50、第一基板或声波谐振器单元无效区域的贴合度，以及提高所述盖帽层本体300与第一基板或声波谐振器单元无效区域的结合强度。

在另一些实施例中，也可以采用液态干膜形成所述盖帽层本体，其中，液态干膜指的是膜状干膜中的成分以液态的形式存在。相应的，形成所述盖帽层本体的步骤包括：通过旋涂工艺涂布液态干膜；对液态干膜进行固化处理，以形成盖帽层本体。其中，固化后的液态干膜也是光敏性材料。在其他实施例中，所述盖帽层本体的材料也可以为硅氧化物、硅氮化物、硅碳化物、或有机固化膜。

所述释放孔31用于为后续去除所述牺牲层50提供工艺基础。

盖帽层本体中的释放孔的设计需要兼顾牺牲层释放效果和整个盖帽层的强度，孔径尺寸范围为0.1um到3um之间，密度范围为每100平方微米1个到100个不等，这样可以保证后续封盖层可以很好的对释放孔进行密封，又可以保证牺牲层的释放效率，并且在利用封盖层密封释放孔时，也可以确保封盖层的材料不会进入第一空腔中以影响声波谐振器单元的性能。

本实施例中，所述释放孔31露出所述牺牲层50的顶面。与所述牺牲层50的侧壁相比，所述牺牲层50的顶面的面积较大，因此，易于根据工艺需求，设定所述释放孔31的横向尺寸和密度。

本实施例中，所述盖帽层本体300的材料为光敏固化材料(有机固化膜的一种)，因此，通过光刻工艺图形化所述盖帽层本体300，以形成所述释放孔31。通过采用光刻工艺，简化了形成所述释放孔31的工艺步骤，且有利于提高释放孔31的尺寸精度。

在其他实施例中，当所述盖帽层本体的材料为非光敏固化材料时，则采用包括涂布光刻胶、曝光和显影的光刻工艺，形成光刻胶掩膜，经由所述光刻胶掩膜，并采用干法刻蚀工艺对所述盖帽层本体进行刻蚀，以形成释放孔。其中，干法刻蚀工艺具有各向异性的刻蚀特性，有利于提高释放孔的形貌质量和尺寸精度，所述干法刻蚀工艺可以为等离子干法刻蚀工艺。相应的，在形成所述释放孔后，还包括：通过湿法去胶或者灰化工艺，去除光刻胶掩膜。

参考图11，执行步骤S05：在所述盖帽层本体300上形成封盖层302，以密封所述释放孔31。

本实施例中，在真空度为1mtorr-10torr的工艺腔中进行形成所述封盖层的工艺，采用化学气相沉积工艺形成封盖层302时，沉积速率10埃/秒-150埃/秒，真空度是2到5torr；采用物理气相沉积工艺时，沉积速率是10埃/秒到20埃/秒，真空度为3到5mtorr；采用贴膜工艺形成封盖层302时，真空度为0.5torr到0.8torr。封盖层的材料包括：无机介电材料、有机固化膜；所述有机固化膜包括干膜。

通过所述封盖层302，实现对谐振器的封装，并起到密封以及防潮的作用，相应减小后续工艺对声波谐振器单元200的影响，从而提高所形成谐振器的可靠性。而且，通过密封所述第一空腔23，还有利于使得所述第一空腔23与外界环境隔绝，从而维持所述声波谐振器单元200的声学性能的稳定性。

封盖层302具有较好的覆盖能力，从而提高封盖层302与盖帽层本体200的贴合度和结合强度，从而提高谐振器的可靠性。本实施例中，所述封盖层302的材料为光敏材料(有机固化膜的一种)，因此，后续能够通过光刻工艺图形化所述封盖层302，有利于降低图形化工艺的工艺复杂度和工艺精度。具体地，所述光敏材料为干膜。在其他实施例中，所述封盖层的材料还可以为无机介电材料。

本实施例中，所述光敏材料为膜状干膜，相应的，采用lamination工艺形成所述封盖层302，这显著提高了所述封盖层302与所述盖帽层本体300的贴合度和结合强度。在其他实施例中，根据所述封盖层的材料，还可以采用沉积工艺或涂布工艺形成所述封盖层。对所述封盖层的具体描述，可参考对盖帽层本体300的相关描述，在此不再赘述。

本实施例中，所述封盖层302和盖帽层本体300的结合强度较高，在所述封盖层302和盖帽层本体300的共同作用下，提高了所述第一空腔23的密封性，这相应提高了谐振器的可靠性。

所述盖帽层本体的厚度范围为5um到50um,所述封盖层的厚度范围为5um到50um,盖帽层本体和封盖层的厚度可以互为补充，总厚度可以为10um到100um,可选方案中，盖帽层本体的厚度20um到30um，封盖层厚度为5um到15um，即可以保证结构强度又可以实现良好地密封效果。在实际制造过程中，根据耐模压的需求灵活调整，相同厚度下，本方案的盖帽层比单独只有有机固化膜的盖帽的耐模压能力显著增强。

本实施例中，通过所述牺牲层50、盖帽层本体300和封盖层302，利用半导体工艺实现了对谐振器的封装，与声波谐振器单元200的形成工艺具有较高的工艺兼容性，这相应简化了形成第一空腔23的工艺难度。而且，所述牺牲层50、盖帽层本体300和封盖层302和第一空腔23均通过半导体工艺所形成，从而提高了谐振器的可靠性。由于第一空腔尺寸较小，盖帽层本体300不需要太大的结构强度，可以做的较薄，因此可以降低盖帽层的厚度，减小谐振器的尺寸。

本实施例中，形成封盖层302之后还包括形成电连接结构，本实施例中电连接结构包括导电插塞51和焊球52，形成电连接结构的方法包括：形成贯穿盖帽层本体300和封盖层302的通孔，通孔暴露出上电极或下电极，形成通孔的方法包括干法刻蚀。形成通孔后在所述通孔中填充导电材料，填充导电材料的方法包括气相沉积或者电镀，导电材料可以包括铜、铝、镍、金、银和钛中的一种或多种。形成导电材料后通过植球工艺在导电材料的顶面形成焊球52。

需要说明的是，本说明书中的各个实施例均采用相关的方式描述，各个实施例之间相同相似的部分互相参见即可，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处。尤其，对于结构实施例而言，由于其基本相似于方法实施例，所以描述的比较简单，相关之处参见方法实施例的部分说明即可。

上述描述仅是对本发明较佳实施例的描述，并非对本发明范围的任何限定，本发明领域的普通技术人员根据上述揭示内容做的任何变更、修饰，均属于权利要求书的保护范围。

Claims (22)

1.一种薄膜压电声波滤波器，其特征在于，包括：

第一基板；

置于所述第一基板上的多个声波谐振器单元，每一所述声波谐振器单元包括压电感应片体、用于对所述压电感应片体施加电压的且彼此相对的第一电极、第二电极；

位于所述第一基板上的盖帽层，所述盖帽层中形成有多个间隔分布的子盖帽，所述子盖帽包围所述声波谐振器单元，以在所述声波谐振器单元与所述子盖帽之间形成第一空腔，相邻所述子盖帽之间的盖帽层为隔离部分，用于隔离相邻的第一空腔；

所述盖帽层包括：具有释放孔的盖帽层本体，以及密封所述释放孔的封盖层，所述盖帽层本体和所述封盖层的材料均为干膜，且所述盖帽层本体和所述封盖层均通过贴膜工艺形成；

所述封盖层部分嵌入所述释放孔内，所述释放孔通过光刻工艺形成，所述释放孔的孔径为0.01微米到5微米，每一所述第一空腔上方的所述释放孔的密度范围为每100平方微米1到100个释放孔；所述盖帽层本体的厚度范围为5微米到50微米。

2.根据权利要求1所述的薄膜压电声波滤波器，其特征在于，所述声波谐振器单元为体声波谐振器单元，所述第一电极为压电感应片体上的上电极，所述第二电极为压电感应片体下的下电极；

或者，

所述声波谐振器单元为表面声波谐振器单元，所述第一电极、第二电极分别为所述压电感应片体上的第一叉指换能器和第二叉指换能器。

3.根据权利要求1所述的薄膜压电声波滤波器，其特征在于，所述隔离部分包括所述子盖帽的侧壁；

或者，

所述隔离部分包括所述子盖帽的侧壁以及在相邻所述子盖帽之间形成的隔离膜层。

4.根据权利要求1所述的薄膜压电声波滤波器，其特征在于，所述薄膜压电声波滤波器为体声波滤波器；

所述第一空腔在所述谐振器单元上投影的至少部分边界围成所述声波谐振器单元的有效区边界。

5.根据权利要求4所述的薄膜压电声波滤波器，其特征在于，至少部分相邻的声波谐振器单元的压电感应片体连接在一起，所述投影的部分边界围成所述连接在一起的压电感应片体的有效区边界。

6.根据权利要求4所述的薄膜压电声波滤波器，其特征在于，所有所述声波谐振器单元的压电感应片体连接在一起，所述投影的边界围成所述谐振器单元的有效区边界。

7.根据权利要求4-6任意一项所述的薄膜压电声波滤波器，其特征在于，所述有效区边界为不规则多边形，且无相互平行的对边。

8.根据权利要求2所述的薄膜压电声波滤波器，其特征在于，所述体声波谐振器单元的上电极、下电极仅在有效区相对叠置。

9.根据权利要求2所述的薄膜压电声波滤波器，其特征在于，相邻的所述体声波谐振器单元之间，其中一所述体声波谐振器单元的上电极或下电极与另一所述体声波谐振器单元的所述上电极或下电极电连接。

10.根据权利要求1所述的薄膜压电声波滤波器，其特征在于，所述薄膜压电声波滤波器为SMR薄膜声波滤波器，所述第一空腔的真空度为1mtorr-10torr。

11.根据权利要求1所述的薄膜压电声波滤波器，其特征在于，所述盖帽层本体为单层膜层或多层膜层结构。

12.根据权利要求2所述的薄膜压电声波滤波器，其特征在于，所述压电感应片体的材质包括：氮化铝、氧化锌、石英、铌酸锂、碳酸锂、锆钛酸铅中的至少一种。

13.一种薄膜压电声波滤波器的制造方法，其特征在于，包括：

提供第一基板；

在所述第一基板上形成多个声波谐振器单元，每一声波谐振器单元包括压电感应片体、用于对所述压电感应片体施加电压的且彼此相对的第一电极、第二电极；

在所述声波谐振器单元上形成牺牲层，相邻所述牺牲层之间通过两者之间的隔离空间相互分开；

通过贴膜工艺形成盖帽层本体，覆盖所述牺牲层以及填充所述隔离空间，所述盖帽层本体的材料为干膜；

通过光刻工艺在所述盖帽层本体上形成释放孔，通过所述释放孔去除所述牺牲层形成第一空腔；所述释放孔的孔径为0.01微米到5微米，每一所述第一空腔上方的所述释放孔的密度范围为每100平方微米1到100个释放孔；

通过贴膜工艺在所述盖帽层本体上形成封盖层，以密封所述释放孔，所述封盖层部分嵌入所述释放孔内，所述封盖层的材料为干膜；

所述盖帽层本体的厚度范围为5微米到50微米，所述封盖层的厚度范围为5微米到50微米。

14.根据权利要求13所述的薄膜压电声波滤波器的制造方法，其特征在于，在真空度为1mtorr-10torr的工艺腔中进行形成所述封盖层的工艺。

15.根据权利要求13所述的薄膜压电声波滤波器的制造方法，其特征在于，形成所述盖帽层本体包括：

利用贴膜工艺形成一层或多层膜层。

16.根据权利要求13所述的薄膜压电声波滤波器的制造方法，其特征在于，所述声波谐振器单元为体声波谐振器单元，所述第一电极为压电感应片体上的上电极，所述第二电极为压电感应片体下的上电极；

或者，

所述声波谐振器单元为表面声波谐振器单元，所述第一电极、第二电极分别为所述压电感应片体上的第一叉指换能器和第二叉指换能器。

17.根据权利要求16所述的薄膜压电声波滤波器的制造方法，其特征在于，所述薄膜压电声波滤波器为体声波滤波器；

所述牺牲层在所述谐振器单元上投影的至少部分边界围成所述声波谐振器单元的有效区边界。

18.根据权利要求17所述的薄膜压电声波滤波器的制造方法，其特征在于，至少部分相邻的声波谐振器单元的压电感应片体连接在一起，所述投影的部分边界围成所述连接在一起的压电感应片体的有效区边界。

19.根据权利要求17所述的薄膜压电声波滤波器的制造方法，其特征在于，所有所述声波谐振器单元的压电感应片体连接在一起，所述投影的边界围成所述谐振器单元的有效区边界。

20.根据权利要求17-19任意一项所述的薄膜压电声波滤波器的制造方法，其特征在于，所述有效区边界为不规则多边形，且无相互平行的对边。

21.根据权利要求16所述的薄膜压电声波滤波器的制造方法，其特征在于，所述体声波谐振器单元的上电极、下电极仅在有效区相对叠置。

22.根据权利要求16所述的薄膜压电声波滤波器的制造方法，其特征在于，相邻的所述体声波谐振器单元之间，其中一所述体声波谐振器单元的上电极或下电极与另一所述体声波谐振器单元的所述上电极或下电极电连接。

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