CN112039490A

CN112039490A - 一种薄膜压电声波滤波器及其制造方法

Info

Publication number: CN112039490A
Application number: CN202010243949.XA
Authority: CN
Inventors: 黄河
Original assignee: China Core Integrated Circuit Ningbo Co Ltd
Current assignee: China Core Integrated Circuit Ningbo Co Ltd
Priority date: 2020-03-31
Filing date: 2020-03-31
Publication date: 2020-12-04
Anticipated expiration: 2040-03-31
Also published as: WO2021196725A1; CN112039490B

Abstract

本发明公开了一种薄膜压电声波滤波器及其制造方法，其中制造方法包括：提供第一基板，第一基板的上表面形成有多个相互隔离的第一空腔；在每一第一空腔中形成第一牺牲层，使第一牺牲层的上表面与第一基板的上表面齐平；形成多个声波谐振器单元，每一声波谐振器单元包括依次形成在第一牺牲层上的第一电极、压电层和第二电极，每一声波谐振器单元的边界位于一个第一空腔的边界内；在每一声波谐振器单元的上方形成第二牺牲层，使第二牺牲层的边界遮盖声波谐振器单元的边界，且相邻第二牺牲层之间相互隔离；形成盖帽层本体，覆盖每一第二牺牲层及第二牺牲层之间相互隔离的区域；去除第一牺牲层和第二牺牲层。

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滤波器包括多个谐振器，其中谐振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，现有技术中上空腔的高度和上封盖的厚度均较大，谐振器的体积较大，稳定性也比较差。

发明内容

本发明要解决的技术问题为：空腔型滤波器的厚度较厚，上封盖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的制造方法，包括：

提供第一基板，所述第一基板的上表面形成有多个相互隔离的第一空腔；

在每一所述第一空腔中形成第一牺牲层，使所述第一牺牲层的上表面与所述第一基板的上表面齐平；

形成多个声波谐振器单元，每一所述声波谐振器单元包括依次形成在所述第一牺牲层上的第一电极、压电层和第二电极，每一所述声波谐振器单元的边界位于一个所述第一空腔的边界内，所述声波谐振器单元的所述第一电极、压电层、第二电极在垂直于所述压电层方向上相互叠置；

在每一所述声波谐振器单元的上方形成第二牺牲层，使所述第二牺牲层的边界遮盖所述声波谐振器单元的边界，且相邻所述第二牺牲层之间相互隔离；

形成盖帽层本体，覆盖每一所述第二牺牲层及所述第二牺牲层之间相互隔离的区域；

去除所述第一牺牲层和所述第二牺牲层。

本发明还提供了一种薄膜压电声波滤波器，包括：

第一基板，所述第一基板的上表面设有多个相互隔离的第一空腔，相邻所述第一空腔相互隔离的部分为半导体材料；

压电叠层结构，设置于所述第一基板的上表面，遮盖所述第一空腔，所述压电叠层结构包括从下至上依次叠置的第一电极、压电层和第二电极；

声波谐振器单元，由所述第一空腔上方的所述压电叠层结构构成，所述声波谐振器单元的边界位于所述第一空腔的边界范围内；

所述第一空腔内部、所述声波谐振器单元的外部的所述压电叠层结构上设有贯穿所述压电叠层结构的释放通道；

盖帽层，所述盖帽层具有多个子盖帽，每一所述子盖帽包围一个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二空腔，相邻所述子盖帽之间设有隔离部分，以隔离相邻的第二空腔。

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二空腔，相对于多个声波谐振器单元共用一个大的空腔，第二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。而且，本发明中，第一空腔和第二空腔均通过形成牺牲层、之后释放牺牲层的方式而形成，相比于键合工艺形成的第一空腔成本低。另外，牺牲层释放形成第二空腔相比于现有的封盖形成工艺，成本也大幅降低。

进一步的，第一牺牲层和第二牺牲层可以同时去除，大幅提高工艺效率，节省成本。

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，设定孔径的释放孔，便于释放孔处的封盖层部分嵌入，这样封盖层不仅可以严实地密封释放孔，还增加了封盖层与盖帽层的结合强度；在形成封盖层的过程中，封盖层的材料嵌入部分释放孔中，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，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。

进一步地，盖帽层中的盖帽层本体通过沉积或贴膜工艺形成，封盖层也通过沉积或贴膜工艺形成，这样盖帽层的厚度可以做的较薄(10um到100um)。而且，由于谐振器的盖帽层较薄，可以利用常规的插塞形成工艺在第一电极、第二电极上形成插塞，以实现第一电极、第二电极与外部的电连接，避免采用现有技术中在基板一侧利用TSV深孔工艺实现第一电极、第二电极与外部的电连接，降低了工艺成本。

附图说明

图1A至图12B示出了根据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相关步骤相对应的结构示意图。

图13示出了根据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。

附图标记说明：

100-第一基板；101-绝缘层；102-第一电极；103-压电层；104-第二电极；105-第一牺牲层；106-第一介质层；107-第二牺牲层；108-盖帽层本体；109-释放孔；110-封盖层；120a-第一空腔；120b-第二空腔。

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。

本发明一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，所述第一基板的上表面形成有多个相互隔离的第一空腔；

S02：在每一所述第一空腔中形成第一牺牲层，使所述第一牺牲层的上表面与所述第一基板的上表面齐平；

S03：形成多个声波谐振器单元，每一所述声波谐振器单元包括依次形成在所述第一牺牲层上的第一电极、压电层和第二电极，每一所述声波谐振器单元的边界位于一个所述第一空腔的边界内，所述声波谐振器单元的所述第一电极、压电层、第二电极在垂直于所述压电层方向上相互叠置；

S04：在每一所述声波谐振器单元的上方形成第二牺牲层，使所述第二牺牲层的边界遮盖所述声波谐振器单元的边界，且相邻所述第二牺牲层之间相互隔离；

S05：形成盖帽层本体，覆盖每一所述第二牺牲层及所述第二牺牲层之间相互隔离的区域；

S06：去除所述第一牺牲层和所述第二牺牲层。

图1A至图12B为本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1A至图12B详细说明薄膜压电声波滤波器的制造方法。其中图NA和图NB为谐振器的两个相互垂直方向的剖面图。

请参考图1A和图1B，执行步骤S01：提供第一基板100，所述第一基板100的上表面形成有多个相互隔离的第一空腔120a。本实施例的附图仅示出了第一基板100的一部分，仅示出了一个第一空腔，但应该理解，实际第一基板上包括多个第一空腔。

第一基板100为滤波器的制作提供支撑。后期在每个第一空腔120a的上方形成一个声波谐振器单元。第一基板200的材料一般为半导体材料，可以是以下所提到的材料中的至少一种：硅(Si)、锗(Ge)、锗硅(SiGe)、碳硅(SiC)、碳锗硅(SiGeC)、砷化铟(InAs)、砷化镓(GaAs)、磷化铟(InP)或者其它III/V化合物半导体，还包括这些半导体构成的多层结构等。第一空腔110a底面的形状可以为矩形或是矩形以外的多边形，例如五边形、六边形、八边形等，也可以为圆形或椭圆形。本实施例中，第一基板100的上表面、第一空腔120a的内部表面还形成有绝缘层101，设置绝缘层101的目的是使后期在第一基板120a上形成的第一电极与第一基板100绝缘。防止第一基板与第一电极相互干扰。

请参考图2A和图2B，执行步骤S02：在每一所述第一空腔120a中形成第一牺牲层105，使所述第一牺牲层105的上表面与所述第一基板的上表面齐平(本实施例中，第一牺牲层105的上表面与绝缘层101的上表面齐平)。所述第一牺牲层105的材料为易于被去除的材料，且后续去除所述第一牺牲层105的工艺对谐振器的影响较小。所述第一牺牲层105的材料可以包括硅氧化物、含碳量大于50％的电介质、光刻胶、聚酰亚胺(polyimide)或锗。

本实施例中，所述第一牺牲层105的材料为无定形碳。通过半导体工艺(沉积工艺)形成，工艺兼容性和工艺可靠性较高。后期可以通过灰化的方式去除无定形碳，工艺简单、产生的影响小。当第一牺牲层105的材料为锗时，也可以采用沉积工艺形成牺牲材料层。在另一个实施例中，所述第一牺牲层105的材料为光刻胶或聚酰亚胺，可以采用涂布工艺形成牺牲材料层。需要说明的是，本实施中所述的第一牺牲层105的结构是经过图形化后的结构，形成第一牺牲层105的步骤为：先形成一整层牺牲层材料，覆盖第一空腔和绝缘层的表面，之后再去除第一空腔外部的牺牲层材料，并对第一空腔中的牺牲层材料进行平坦化工艺，使第一牺牲层的上表面与绝缘层的上表面齐平。

参考图3A至图6B，执行步骤S03：形成多个声波谐振器单元，每一所述声波谐振器单元包括依次形成在所述第一牺牲层105上的第一电极102、压电层103和第二电极104，每一所述声波谐振器单元的边界位于一个所述第一空腔120a的边界内，所述声波谐振器单元的所述第一电极102、压电层103、第二电极104在垂直于所述压电层103方向上相互叠置。

本实施例中，形成声波谐振器单元采用如下步骤：

参考图3A和图3B，通过磁控溅射、蒸镀等物理气相沉积或者化学气相沉积方法，或者原子层沉积，激光烧蚀沉积或分子束沉积形成第一电极，第一电极可以为具有导电性能的金属材料，例如，由钼(Mo)、铝(Al)、铜(Cu)、钨(W)、钽(Ta)、铂(Pt)、钌(Ru)、铑(Rh)、铱(Ir)、铬(Cr)、钛(Ti)、金(Au)、锇(Os)、铼(Re)、钯(Pd)等金属中一种制成或由上述金属形成的叠层制成。形成第一电极102后，图形化第一电极102，形成第一侧面，所述第一侧面构成所述声波谐振器单元的部分边界。第一侧面在第一基板上表面方向上的投影形状可以为一条直线或曲线或者由两条或两条以上的边构成的半环形。本实施例中，第一侧面位于第一牺牲层边界的范围内，投影形状为两条或三条边首尾相接的半环形。

参考图4A和图4B，可以采用化学气相沉积、物理气相沉积、原子层沉积，激光烧蚀沉积或分子束沉积等工艺形成压电层103。沉积形成压电层103时，压电层103下方的第一空腔中填充有第一牺牲层105作为支撑，相比于空腔中没有牺牲层材料作为支撑时，可以承受更高的温度。空腔中没有牺牲层作为支撑时，压电层有破损的风险。

压电层103的材料可以使用氮化铝(AlN)、氧化锌(ZnO)、锆钛酸铅(PZT)、铌酸锂(LiNbO3)、石英(Quartz)、铌酸钾(KNbO3)或钽酸锂(LiTaO3)等具有纤锌矿型结晶结构的压电材料及它们的组合。当压电层103包括氮化铝(AlN)时，压电层103还可包括稀土金属，例如钪(Sc)、铒(Er)、钇(Y)和镧(La)中的至少一种。此外，当压电层103包括氮化铝(AlN)时，压电层103还可包括过渡金属，例如锆(Zr)、钛(Ti)、锰(Mn)和铪(Hf)中的至少一种。

参考图5A和图5B，形成第二电极104，覆盖压电层103的表面。第二电极104的材料和形成方法参照第一电极102的材料和形成方法，此处不在赘述。

参考图6A和图6B，形成所第二电极104后，图形化所述第二电极104，形成第二侧面，所述第二侧面构成声波谐振器单元的部分边界。第二侧面在第一基板上表面方向上的投影形状可以为一条直线或曲线或者由两条或两条以上的边构成的半环形。本实施例中，有效谐振区由第一侧面和第二侧面共同构成。且有效谐振区的边界位于第一牺牲层边界的范围内，第二侧面的投影形状与第一侧面的投影形状互为补充，形成封闭的多边形，如五边形、六边形等。需要说明的是，第一侧面和第二侧面在第一基板表面方向上的投影形状可以有多种形式，第一侧面和第二侧面的投影本身可以是连续的线条或者间断的线条，只要两者的投影构成封闭的图形即可。图形化第一电极和第二电极可以采用干法刻蚀工艺。

上述实施例为第一电极的第一侧面和第二电极的第二侧面共同构成声波谐振器单元的边界。在另一个实施例中，声波谐振器的边界基本上由第二电极的第二侧面构成，在图形化所述第二电极形成第二侧面时，所述第二侧面基本构成所述有效谐振区的边界。此处所说的“基本”构成有效谐振区的边界意思为，第二电极需要设有电信号的连接部，用于为谐振器供电，电信号的连接部为声波谐振器单元内部延伸至声波谐振器单元外部的部分，除此连接部外的第二电极的第二侧面构成了声波谐振器单元的边界。当忽略此连接部时，声波谐振器单元的边界全部由第二侧面构成。同理，有效谐振区的边界也可以基本上由第一电极的第一侧面构成。

参考图7A和图7B，本实施例中，在刻蚀完第二电极104后，继续刻蚀第一牺牲层105上方的压电层103和第一电极102，使在压电叠层结构中形成贯穿压电叠层结构、连接第一牺牲层105的释放通道106，释放通道106形成在声波谐振器单元外围。释放通道106可以为多个彼此分离的通孔或者，为围绕声波谐振器单元延伸的沟槽，所述沟槽的边界与所述声波谐振器单元的边界错开或重叠。如沟槽的一部分边界可以为压电层和第二电极层104的共有边界，则沟槽的部分边界和声波谐振器单元的部分边界重合，当沟槽的边界位于第二电极104的边界外部时，沟槽的边界与所述声波谐振器单元的边界错开。

参考图8A和图8B，执行步骤S04：在每一所述声波谐振器单元的上方形成第二牺牲层107，使所述第二牺牲层107的边界遮盖所述声波谐振器单元的边界，且相邻所述第二牺牲层107之间相互隔离。

第二牺牲层107用于为后续形成上空腔占据空间位置，也就是说，后续通过去除所述第二牺牲层107，从而在所述第二牺牲层107的位置处形成上空腔。第二牺牲层107的厚度决定了释放牺牲层后形成的上空腔的高度。上空腔的底面至声波谐振器单元的底面距离不宜过小，也不宜过大。如果距离过小，则容易导致上空腔内的牺牲层无法完全覆盖声波谐振器；如果距离过大，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。由于第二牺牲层107通过半导体工艺所形成，这有利于提高所述第二牺牲层的尺寸精度，相应提高了上空腔的尺寸精度。利用牺牲层工艺形成上空腔的方法相较于利用刻蚀工艺形成上空腔，大幅减少了制造成本。本实施例中，第二牺牲层的厚度为0.01微米至10微米，如0.1微米、1微米、3微米等。

所述第二牺牲层107的材料能够保证所述第二牺牲层107具有较好的覆盖性，从而完全覆盖所述声波谐振器单元的边界。第二牺牲层107的材料的参照第一牺牲层105的材料。本实施中所述的第二牺牲层107的结构是经过图形化后的结构，形成第二牺牲层107的步骤为：先形成一整层牺牲层材料，覆盖第二电极104和压电层103的表面，之后再去除声波谐振器单元外周的第二牺牲层材料，形成多个相互隔离的第二牺牲层107。第二牺牲层107的边界可以略大于声波谐振器的边界或者和声波谐振器的边界重合。

参考图9A和9B，执行步骤S05：形成盖帽层本体108，覆盖每一所述第二牺牲层107及所述第二牺牲层107之间相互隔离的区域。

具体地，所述盖帽层本体108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108具有较好的台阶覆盖能力，从而提高所述盖帽层本体108与第二牺牲层107、第二电极104或声波谐振器单元无效区域的贴合度，一方面，这有利于保障上空腔的形貌质量和尺寸精度，另一方面，使所述盖帽层本体108与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。沉积工艺包括化学气相沉积和物理气相沉积，形成方法不在赘述。所述盖帽层本体108的厚度范围：5um到50um。

本实施例中，盖帽层本体108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108，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108与谐振器结合强度得到保障，同时，有利于提高对上空腔的密封性。

本实施例中，采用贴膜(lamination)工艺形成所述盖帽层本体108。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108的台阶覆盖能力，同时，提高了所述盖帽层本体108与第二牺牲层107、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108与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。

参考图10A、图10B和图11A、图11B，执行步骤S06：去除所述第一牺牲层105和所述第二牺牲层107。参考图10A、图10B，在第二牺牲层107上方的盖帽层本体上形成贯穿盖帽层本体的释放孔109，通过释放孔去除牺牲层，其中第一牺牲层105和所述第二牺牲层107可以分两个步骤去除或者在一次去除工艺中去除。如，本实施例中，第一牺牲层105和第二牺牲层107之间设有连接第一牺牲层105和第二牺牲层107的释放通道106，在通过释放孔109去除第二牺牲层107时，通过所述释放通道106去除所述第一牺牲层105。第一牺牲层105也是通过释放孔109释放出去的。第一牺牲层105和第二牺牲层107还可以分步去除，如在形成所述第二牺牲层107之前，通过所述释放通道106去除所述第一牺牲层105。在盖帽层本体108上形成释放孔109之后，通过所述释放孔109，去除所述第二牺牲层107。第一牺牲层和第二牺牲层的去除方式根据选择的材料确定，在前文形成第一牺牲层和第二牺牲层时有相关描述。第一牺牲层和第二牺牲层的材质相同时，可以在一步去除工艺中去除。减少了工艺步骤，缩短了制程时间。

盖帽层本体108中的释放孔109的设计需要兼顾牺牲层释放效果和整个盖帽层本体108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109露出所述第二牺牲层107的顶面。与所述第二牺牲层107的侧壁相比，所述第二牺牲层107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109的横向尺寸和密度。

本实施例中，所述盖帽层本体108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107，以形成所述释放孔109。通过采用光刻工艺，简化了形成所述释放孔109的工艺步骤，且有利于提高释放孔109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108进行刻蚀，以形成释放孔109。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109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12A和图12B，本实施例中，去除第一牺牲层和第二牺牲后还包括：形成封盖层110，覆盖所述盖帽层本体108。部分所述封盖层110嵌入部分所述释放孔109内。

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110的工艺，采用化学气相沉积工艺形成封盖层110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110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110，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的影响，从而提高所形成谐振器的可靠性。而且，通过密封上空腔，还有利于使得上空腔与外界环境隔绝，从而维持所述声波谐振器单元的声学性能的稳定性。

封盖层110具有较好的覆盖能力，从而提高封盖层110与盖帽层本体108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110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110，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，如可以是二氧化硅(SiO2)、氮化硅(Si3N4)、氧化铝(Al2O3)和氮化铝(AlN)的一种或几种组合。

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110，这显著提高了所述封盖层110与所述盖帽层本体108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108的相关描述，在此不再赘述。

本实施例中，所述封盖层110和盖帽层本体108的结合强度较高，在所述封盖层110和盖帽层本体108的共同作用下，提高了所述上空腔的密封性，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，通过所述第二牺牲层107、盖帽层本体108和封盖层110，利用半导体工艺实现了对谐振器的封装，与声波谐振器单元的形成工艺具有较高的工艺兼容性，这相应简化了形成上空腔的工艺难度。而且，所述第二牺牲层107、盖帽层本体108和封盖层110和上空腔均通过半导体工艺所形成，从而提高了谐振器的可靠性。由于上空腔尺寸较小，盖帽层本体108不需要太大的结构强度，可以做的较薄，由于谐振器的上封盖较薄，第一电极和第二电极的信号连接端可以通过谐振器的上封盖引出，不用采用贯通较厚膜层的TSV深孔工艺，降低了工艺成本。

实施例2

本实施例提供了一种薄膜压电声波谐振器，图13示出了本实施例薄膜压电声波谐振器的结构示意图，参考图13，薄膜压电声波谐振器包括：

第一基板100，所述第一基板100的上表面设有多个相互隔离的第一空腔120a，相邻所述第一空腔120a相互隔离的部分为半导体材料；

压电叠层结构，设置于所述第一基板的100上表面，遮盖所述第一空腔120a，所述压电叠层结构包括从下至上依次叠置的第一电极102、压电层103和第二电极104；

声波谐振器单元，由所述第一空腔120a上方的所述压电叠层结构构成，所述声波谐振器单元的边界位于所述第一空腔120a的边界范围内；

所述第一空腔120a内部、所述声波谐振器单元的外部的所述压电叠层结构上设有贯穿所述压电叠层结构的释放通道106；

盖帽层，所述盖帽层具有多个子盖帽，每一所述子盖帽包围一个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二空腔120b，相邻所述子盖帽之间设有隔离部分，以隔离相邻的第二空腔120b。(附图中示出了盖帽层包括两个子盖帽的情形)。本实施例中，所述盖帽层包括：包围所述第二空腔120b外周及顶面的盖帽层本体108以及设置于所述盖帽层本体108上方的封盖层110，其中所述第二空腔120b上方的所述盖帽层本体108中形成有释放孔109，部分所述封盖层110嵌入部分所述释放孔109内，所述释放孔的孔径为0.01微米到5微米。所述释放孔109的密度范围为每100平方微米1到100个释放孔。所述第二空腔120b上方的所述盖帽层本体的厚度为5微米至50微米，所述封盖层的厚度范围为5微米至50微米。所述第二空腔的高度为0.01-10微米，如0.3微米、1微米、5微米等。所述释放通道为多个彼此分离的通孔；或者，所述释放通道为围绕所述有效区延伸的沟槽，所述沟槽的边界与所述有效谐振区的边界重叠或错开。所述声波谐振器单元的所述第一电极包括第一侧面；和/或，所述声波谐振器单元的所述第二电极包括第二侧面，所述第一侧面或所述第二侧面基本构成所述声波谐振器单元的边界；或，所述第一侧面和所述第二侧面共同构成所述声波谐振器单元的边界。

第一基板的材料为半导体材料，相邻第一空腔之间的材料为第一基板的一部分，也为半导体材料。第一基板、第一电极、压电层、第二电极、盖帽层本体、封盖层的材料，以及盖帽层本体及封盖层的厚度、第二空腔的高度等参数设置方式参照前文关于薄膜声波谐振器制造方法实施例的描述。

需要说明的是，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

1.一种薄膜压电声波滤波器的制造方法，其特征在于，包括：

去除所述第一牺牲层和所述第二牺牲层。

2.根据权利要求1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：利用沉积工艺、旋涂或贴膜工艺形成一层或多层膜层。

3.根据权利要求2所述的薄膜压电声波滤波器的制造方法，其特征在于，每一层膜层的材料包括：硅氧化物、硅氮化物、硅碳化物或有机固化膜。

4.根据权利要求1所述的薄膜压电声波滤波器的制造方法，其特征在于，形成所述压电层的方法包括：物理气相沉积、化学气相沉积或物理蒸发中的至少一种或几种的组合。

5.根据权利要求1所述的薄膜压电声波滤波器的制造方法，其特征在于，去除所述第二牺牲层包括：

在形成所述盖帽层本体之后，在所述盖帽层本体上形成释放孔，所述释放孔暴露出所述第二牺牲层；

通过所述释放孔，去除所述第二牺牲层。

6.根据权利要求5所述的薄膜压电声波滤波器的制造方法，其特征在于，去除所述第一牺牲层和所述第二牺牲层包括：

在形成所述第二牺牲层之前，在所述第一牺牲层上、声波谐振器单元外围形成贯穿压电叠层结构的释放通道，所述压电叠层结构包括第一电极、压电层或第二电极中的至少一种，在形成所述第二牺牲层时，所述第二牺牲层与所述第一牺牲层通过所述释放通道相接，在去除所述第二牺牲层时，通过所述释放通道去除所述第一牺牲层。

7.根据权利要求1所述的薄膜压电声波滤波器的制造方法，其特征在于，去除所述第一牺牲层包括：

在形成所述第二牺牲层之前，在所述第一牺牲层上、声波谐振器单元外围形成贯穿压电叠层结构的释放通道，所述压电叠层结构包括第一电极、压电层或第二电极中的至少一种；

通过所述释放通道去除所述第一牺牲层。

8.根据权利要求6或7所述的薄膜压电声波滤波器的制造方法，其特征在于，所述释放通道为多个彼此分离的通孔；

或者，

所述释放通道为围绕所述声波谐振器单元延伸的沟槽，所述沟槽的边界与所述声波谐振器单元的边界错开或重叠。

9.根据权利要求5所述的薄膜压电声波滤波器的制造方法，其特征在于，去除所述第一牺牲层和所述第二牺牲层后还包括：形成封盖层，覆盖所述盖帽层本体。

10.根据权利要求9所述的薄膜压电声波滤波器的制造方法，其特征在于，部分所述封盖层嵌入部分所述释放孔内。

11.根据权利要求9所述的薄膜压电声波滤波器的制造方法，其特征在于，形成所述封盖层的方法包括：贴膜工艺、沉积工艺或涂布工艺。

12.根据权利要求9所述的薄膜压电声波滤波器的制造方法，其特征在于，所述封盖层的材料包括：无机介电材料或有机固化膜。

13.根据权利要求2或12所述的薄膜压电声波滤波器的制造方法，其特征在于，所述有机固化膜包括光敏固化膜。

14.根据权利要求1所述的薄膜压电声波滤波器的制造方法，其特征在于，形成每一所述声波谐振器单元包括：

形成第一电极，覆盖所述第一牺牲层、所述第一基板；

图形化所述第一电极，形成第一侧面，每一所述第一侧面构成一个所述声波谐振器单元的部分边界；

形成压电层，覆盖所述第一电极、所述牺牲层和所述第一基板；

形成第二电极；

图形化所述第二电极，形成第二侧面，每一所述第二侧面构成一个声波谐振器单元的部分边界。

15.根据权利要求1所述的薄膜压电声波滤波器的制造方法，其特征在于，形成每一所述声波谐振器单元包括：

形成第一电极，覆盖所述第一牺牲层和所述第一基板；

图形化所述第一电极，形成第一侧面，每一所述第一侧面基本构成一个所述声波谐振器单元的边界；

形成第二电极，覆盖所述压电层；

或者，

形成第一电极，覆盖所述第一牺牲层和所述第一基板；

形成压电层，覆盖所述第一电极；

形成第二电极覆盖所述压电层；

图形化所述第二电极，形成第二侧面，每一所述第二侧面基本构成一个声波谐振器单元的边界。

16.根据权利要求1所述的薄膜压电声波滤波器的制造方法，其特征在于，形成所述压电层的方法包括化学气相沉积、物理气相沉积、原子层沉积，激光烧蚀沉积或分子束沉积。

17.根据权利要求1所述的薄膜压电声波滤波器的制造方法，其特征在于，所述第二牺牲层的高度包括0.01-10微米。

18.根据权利要求1所述的薄膜压电声波滤波器的制造方法，其特征在于，所述第一牺牲层或第二牺牲层的材料包括：硅氧化物、含碳量大于50％的电介质、光刻胶、聚酰亚胺或锗。

19.根据权利要求1所述的薄膜压电声波滤波器的制造方法，其特征在于，所述压电层的材料包括：氮化铝、铌酸锂、钽酸锂、氧化锌或石英中的一种或任意组合。

20.根据权利要求1所述的薄膜压电声波滤波器的制造方法，其特征在于，所述第一电极、第二电极的材料包括：钼、铝、铜、钨、钽、铂、钌、铑、铱、铬、钛、金、锇、铼或钯中的一种或几种的组合。

21.一种薄膜压电声波滤波器，其特征在于，包括：

22.根据权利要求21所述的薄膜压电声波滤波器，其特征在于，所述盖帽层包括：包围所述第二空腔外周及顶面的盖帽层本体以及设置于所述盖帽层本体上方的封盖层，其中所述第二空腔上方的所述盖帽层本体中形成有释放孔，部分所述封盖层嵌入部分所述释放孔内。

23.根据权利要求22所述的薄膜压电声波滤波器，其特征在于，所述释放孔的孔径为0.01微米到5微米；

所述释放孔的密度范围为每100平方微米1到100个释放孔。

24.根据权利要求22所述的薄膜压电声波滤波器，其特征在于，所述第二空腔上方的所述盖帽层本体的厚度为5微米至50微米，所述封盖层的厚度范围为5微米至50微米。

25.根据权利要求21所述的薄膜压电声波滤波器，其特征在于，所述第二空腔的高度为0.01-10微米。

26.根据权利要求21所述的薄膜压电声波滤波器，其特征在于，所述释放通道为多个彼此分离的通孔；或者，所述释放通道为围绕所述有效区延伸的沟槽，所述沟槽的边界与所述声波谐振器单元的边界重叠或错开。

27.根据权利要求21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的所述第一电极包括第一侧面；和/或，所述声波谐振器单元的所述第二电极包括第二侧面，所述第一侧面或所述第二侧面基本构成所述声波谐振器单元的边界；或，所述第一侧面和所述第二侧面共同构成所述声波谐振器单元的边界。