CN112117979B - 谐振器及其制造方法、滤波器、电子设备 - Google Patents
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Abstract
一种谐振器及其制造方法、滤波器、电子设备，制造方法包括：提供晶圆级衬底，包括压电振荡有效区，压电振荡有效区的衬底上形成有声学换能器；在压电振荡有效区的衬底上形成覆盖声学换能器的牺牲层；形成覆盖牺牲层的第一盖帽层；在第一盖帽层中形成至少一个释放孔；通过释放孔去除牺牲层，形成空腔；去除牺牲层后，形成覆盖第一盖帽层的第二盖帽层，第二盖帽层密封释放孔。所述空腔采用半导体工艺所形成，形成牺牲层和去除牺牲层的工艺简单，这降低了制造谐振器的工艺复杂度，而且，所述第一盖帽层与衬底的结合强度高、第二盖帽层和第一盖帽层的结合强度高，且第一盖帽层和第二盖帽层对所述空腔的密封性较好，这相应提高了谐振器的可靠性。
Description
技术领域
本发明实施例涉及半导体制造领域，尤其涉及一种谐振器及其制造方法、滤波器、电子设备。
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。
发明内容
本发明实施例解决的问题是提供一种谐振器及其制造方法、滤波器、电子设备，在提高谐振器的可靠性的同时，降低制造工艺的复杂度。
为解决上述问题，本发明实施例提供一种谐振器的制造方法，包括：提供晶圆级衬底，所述衬底包括压电振荡有效区，所述压电振荡有效区的衬底上形成有声学换能器；在所述压电振荡有效区的所述衬底上形成牺牲层，所述牺牲层覆盖所述声学换能器；形成覆盖所述牺牲层的第一盖帽层；在所述第一盖帽层中形成至少一个释放孔，所述释放孔露出所述牺牲层；通过所述释放孔去除所述牺牲层，形成空腔；去除所述牺牲层后，形成覆盖所述第一盖帽层的第二盖帽层，所述第二盖帽层密封所述释放孔。
相应的，本发明实施例还提供一种谐振器，包括：衬底，所述衬底包括压电振荡有效区；声学换能器，位于所述压电振荡有效区的衬底上；第一盖帽层，覆盖所述衬底，所述第一盖帽层和所述压电振荡有效区的衬底围成空腔，所述空腔用于容纳所述声学换能器；至少一个释放孔，所述释放孔贯穿所述压电振荡有效区衬底上方的所述第一盖帽层，且所述释放孔与所述空腔相连通；第二盖帽层，覆盖所述第一盖帽层且密封所述释放孔。
相应的，本发明实施例还提供一种滤波器，包括前述谐振器。
相应的，本发明实施例还提供一种电子设备，包括前述滤波器。
与现有技术相比，本发明实施例的技术方案具有以下优点：
本发明实施例在压电振荡有效区形成覆盖声学换能器的牺牲层，后续形成具有释放孔的第一盖帽层后，通过所述释放孔去除所述牺牲层，以形成空腔(cavity)；与采用封装工艺来形成空腔的方案相比，本发明实施例采用半导体工艺形成所述空腔，形成牺牲层和去除牺牲层的工艺简单，这相应降低了制造谐振器的工艺复杂度，而且，所述第一盖帽层与衬底的结合强度高、第二盖帽层和第一盖帽层的结合强度高，且第一盖帽层和第二盖帽层对所述空腔的密封性较好，这相应提高了谐振器的可靠性；综上，通过本发明实施例所述的制造方法，在提高谐振器的可靠性的同时，降低了制造工艺的复杂度。
附图说明
图1至图8是本发明谐振器的制造方法第一实施例中各步骤对应的结构示意图；
图9至图12是本发明谐振器的制造方法第二实施例中各步骤对应的结构示意图；
图13是本发明谐振器一实施例的结构示意图；
图14是本发明谐振器另一实施例的结构示意图；
图15是本发明谐振器又一实施例对应的结构示意图。
具体实施方式
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的满足需求。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，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 SAWpackage，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，从而降低振器的可靠性以及性能一致性。
为了解决所述技术问题，本发明实施例提供一种谐振器的制造方法，包括：提供晶圆级衬底，所述衬底包括压电振荡有效区，所述压电振荡有效区的衬底上形成有声学换能器；在所述压电振荡有效区的所述衬底上形成牺牲层，所述牺牲层覆盖所述声学换能器；形成覆盖所述牺牲层的第一盖帽层；在所述第一盖帽层中形成至少一个释放孔，所述释放孔露出所述牺牲层；通过所述释放孔去除所述牺牲层，形成空腔；去除所述牺牲层后，形成覆盖所述第一盖帽层的第二盖帽层，所述第二盖帽层密封所述释放孔。
本发明实施例通过所述释放孔去除所述牺牲层，以形成空腔；与通过采用封装工艺来形成空腔的方案相比，本发明实施例采用半导体工艺形成所述空腔，形成牺牲层和去除牺牲层的工艺简单，这相应降低了制造谐振器的工艺复杂度，而且，所述第一盖帽层与衬底的结合强度高、第二盖帽层和第一盖帽层的结合强度高，且第一盖帽层和第二盖帽层对所述空腔的密封性较好，这相应提高了谐振器的可靠性；综上，通过本发明实施例所述的制造方法，在提高谐振器的可靠性的同时，降低了制造工艺的复杂度。
为使本发明实施例的上述目的、特征和优点能够更为明显易懂，下面结合附图对本发明的具体实施例做详细的说明。
图1至图8是本发明谐振器的制造方法第一实施例中各步骤对应的结构示意图。
参考图1，提供晶圆级衬底100，所述衬底100包括压电振荡有效区100s，所述压电振荡有效区100s的衬底100上形成有声学换能器200。
所述衬底100用于为后续形成谐振器(resonators)提供工艺平台。谐振器是指产生谐振频率的器件。本实施例中，所述衬底100为晶圆级衬底100。通过将谐振器制作在晶圆上，可以降低工艺成本、实现批量生产，这有利于提高谐振器的可靠性、提高制造效率。
所述衬底100包括压电振荡有效区100s，所述压电振荡有效区100s为谐振器用于实现滤波功能的工作区，后续在所述压电振荡有效区100s形成空腔。本实施例中，所述衬底100为晶圆级衬底100，因此，所述衬底100包括多个相隔离的压电振荡有效区100s。
本实施例中，以所形成的谐振器为声表面波(surface acoustic wave，SAW)谐振器为例进行说明。SAW谐振器是利用压电效应和声表面波传播的物理特性制成的滤波专用器件。在SAW谐振器中，信号经过电-声-电的两次转换，从而实现选频特性。SAW谐振器具有工作频率高、制造工艺简单、制造成本低、频率特性一致性高等优点，因此，广泛应用于各种电子设备中。
相应的，所述衬底100为压电基板(piezoelectric substrate)，从而使后续谐振器能够利用压电效应进行滤波处理。本实施例中，所述衬底100的材料为铌酸锂(LiNbO3)、钽酸锂(LiTaO3)、石英或压电陶瓷。其中，铌酸锂或钽酸锂能够提供非常高的机电耦合系数，能够用于制造呈现大约50％的相对带宽的滤波器。
所述声学换能器200用于实现电信号与声信号之间的相互转换，从而使谐振器对信号进行滤波处理。具体地，所述声学换能器200为具有压电结构的声学换能器。本实施例中，所形成的谐振器为SAW谐振器，因此，所述声学换能器200为金属叉指换能器(interdigital transducers，IDT)。IDT包括两组具有能量转换功能的叉指型电极，分别为输入叉指换能器和输出叉指换能器。当输入叉指换能器接收电信号(electrical signal)时，压电基板的表面会发生振动，并激发出于外加信号同频率的声波(acoustic wave)，所述声波沿着压电基板表面的方向传播，一部分声波传送到输出叉指换能器，输出叉指换能器将机械振动转换为电信号，并由所述输出叉指换能器输出。
叉指型电极的材料包括Mo、Al、Pt、W、Au、Al、Ni和Ag中的一种或多种。本实施例中，叉指型电极为叉指型铝电极。具体地，通过在衬底100上蒸镀金属膜，并通过光刻和刻蚀工艺图形化金属膜，以形成声学换能器200。
需要说明的是，所述衬底100还包括环绕压电振荡有效区100s的外围区100e，所述外围区100e和压电振荡有效区100s一一对应。所述外围区100e的衬底100上形成有连接端110，所述连接端110电连接所述声学换能器200。所述连接端110作为所述声学换能器200的输入/输出(I/O)端。本实施例中，在每一个压电振荡有效区100s对应的外围区100e中，所述衬底100上形成有两个连接端110，其中一个连接端110电连接输入叉指换能器，另一个连接端110电连接输出叉指换能器。
还需要说明的是，在其他实施例中，所述制造方法还可以用于形成体声波(bulkacoustic wave)谐振器，例如，反射阵型体声波谐振器(BAW-SMR)、横膈膜型薄膜体声波(film bulk acoustic resonator，FBAR)谐振器或空气隙型薄膜体声波谐振器。相应的，所述声学换能器包括压电叠层结构。
参考图2，在所述压电振荡有效区100s的所述衬底100上形成牺牲层120，所述牺牲层120覆盖所述声学换能器200。
所述牺牲层120用于为后续形成空腔占据空间位置，也就是说，后续通过去除所述牺牲层120，从而在所述牺牲层120的位置处形成空腔。
因此，所述牺牲层120的材料为易于被去除的材料，且后续去除所述牺牲层120的工艺对所述衬底100和声学换能器200的影响较小，此外，所述牺牲层120的材料能够保证所述牺牲层120具有较好的覆盖性，从而完全覆盖所述声学换能器200以及所述压电振荡有效区100s的衬底100。例如，所述牺牲层120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120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120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120的步骤包括：形成覆盖所述衬底100和声学换能器200的牺牲材料层；图形化所述牺牲材料层，保留位于所述压电振荡有效区100s的牺牲材料层作为所述牺牲层120。
所述牺牲层120通过半导体工艺所形成，形成所述牺牲层120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120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。
需要说明的是，牺牲层120顶面至声学换能器200顶面的距离不宜过小，也不宜过大。如果所述距离过小，则容易导致所述牺牲层120无法完全覆盖声学换能器200的顶面，后续制程还包括形成覆盖牺牲层的第一盖帽层，如果牺牲层120无法完全覆盖声学换能器200的顶面，相应会导致第一盖帽层和声学换能器200的顶面相接触，从而影响空腔的形成，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120和去除牺牲层120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，牺牲层120顶面至声学换能器200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120的厚度，即可控制后续空腔的纵向尺寸，简化了形成空腔的工艺难度，且工艺灵活性高。而且，由于所述牺牲层120通过半导体工艺所形成，这有利于提高所述牺牲层120的尺寸精度，相应提高了空腔的尺寸精度。
参考图3，形成覆盖所述牺牲层120的第一盖帽层210。
所述第一盖帽层210用于为后续形成释放孔(release hole)提供工艺基础，从而为形成空腔做准备。而且，所述第一盖帽层210还能实现对谐振器的封装。
本实施例中，所述第一盖帽层210还覆盖所述连接端110，从而为后续形成电连接所述连接端110的互连结构提供工艺基础。
所述第一盖帽层210选取易于实现图形化的材料，从而降低后续形成释放孔和互连结构的工艺难度。而且，所述第一盖帽层210具有较好的台阶覆盖能力，从而提高所述第一盖帽层210与牺牲层120、衬底100以及连接端110的贴合度，一方面，这有利于保障空腔的形貌质量和尺寸精度，另一方面，使所述第一盖帽层210与衬底100以及连接端110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。
本实施例中，第一盖帽层210的材料为光敏材料，后续能够通过光刻工艺图形化所述第一盖帽层210，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(dry film)。干膜是一种永久键合膜，干膜的粘结强度较高，从而使得第一盖帽层210与衬底100以及连接端110的结合强度得到保障，同时，有利于提高对空腔的密封性。
本实施例中，所述光敏材料为膜状干膜，使得形成所述第一盖帽层210的工艺简单。膜状干膜的制造是将无溶剂型光致抗蚀剂涂在涤纶片基上，再覆上聚乙烯薄膜；使用时揭去聚乙烯薄膜，把无溶剂型光致抗蚀剂压于基版上。为此，本实施例中，采用贴膜(lamination)工艺形成所述第一盖帽层210。lamination工艺在真空环境下进行，通过选用lamination工艺，显著提高了所述第一盖帽层210的台阶覆盖能力，同时，提高了所述第一盖帽层210与牺牲层120、衬底100以及连接端110的贴合度，以及提高所述第一盖帽层210与衬底100以及连接端110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第一盖帽层，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，形成所述第一盖帽层的步骤包括：通过旋涂工艺涂布液态干膜；对液态干膜进行固化处理，以形成第一盖帽层。其中，固化后的液态干膜也是光敏性材料。在其他实施例中，所述第一盖帽层的材料也可以为介电材料或有机材料。相应的，可以分别采用沉积工艺或涂布工艺形成所述第一盖帽层。其中，介电材料可以为氧化硅、磷硅酸玻璃(PSG)或硼磷玻璃(BPSG)，有机材料可以为聚酰亚胺。
参考图4，在所述第一盖帽层210中形成至少一个释放孔211，所述释放孔211露出所述牺牲层120。
所述释放孔211用于为后续去除所述牺牲层120提供工艺基础。
本实施例中，为了提高后续去除所述牺牲层120的效率，在所述第一盖帽层210中形成多个释放孔211。
本实施例中，所述释放孔211露出所述牺牲层120的顶面。与所述牺牲层120的侧壁相比，所述牺牲层120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211的横向尺寸和密度。
本实施例中，所述第一盖帽层210的材料为光敏材料，因此，通过光刻工艺图形化所述第一盖帽层210，以形成所述释放孔。通过采用光刻工艺，简化了形成所述释放孔211的工艺步骤，且有利于提高释放孔211的尺寸精度。
在其他实施例中，当所述第一盖帽层的材料为非光敏材料时，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(图未示)，经由所述光刻胶掩膜，并采用干法刻蚀工艺对所述第一盖帽层进行刻蚀，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。
需要说明的是，所述释放孔211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120的效率；后续通过所述释放孔211去除所述牺牲层以形成空腔后，还包括形成覆盖所述第一盖帽层210的第二盖帽层，所述第二盖帽层密封所述释放孔211，如果横向尺寸过大，所述第二盖帽层容易通过所述释放孔211而填充至空腔中，从而影响谐振器的性能，或者，为了使第二盖帽层仅密封所述释放孔211，相应需要增大第二盖帽层的厚度，从而导致谐振器的体积过大，而且，还会增加后续互连结构的形成难度。为此，本实施例中，所述释放孔211的横向尺寸为0.2微米至20微米。作为一种示例，所述释放孔211的横截面形状为圆形，所述释放孔211的横向尺寸指的是所述释放孔211的直径。
还需要说明的是，所述牺牲层120覆盖声学换能器200，在所述牺牲层120的保护作用下，有利于避免形成释放孔211的工艺对声学换能器200造成影响。
参考图5，通过所述释放孔211去除所述牺牲层120(如图4所示)，形成空腔205。
通过形成所述空腔205，使所述声学换能器200与空气相接触，从而使谐振器在工作时能够正常产生振动，进而使谐振器能够正常工作。而且，声学换能器200与空气相接触，还能有效地将谐振器的漏波从空气与声学换能器200的交界面处反射回衬底100(即压电基底)表面，从而提高电能与机械能的转换效率，也即提高了品质因子(Q值)。
其中，与通过封装工艺来形成空腔的方案相比，本实施例通过所述牺牲层120占据空腔205的位置，也就是说，本实施例采用半导体工艺形成所述空腔205，形成牺牲层120和去除牺牲层120的工艺简单，这相应降低了制造谐振器的工艺复杂度，而且，所述第一盖帽层210与衬底100的结合强度高，这相应提高了谐振器的可靠性；综上，通过本实施例所述的制造方法，在提高谐振器的可靠性的同时，降低了工艺复杂度。
而且，声学换能器200通常通过半导体工艺形成于衬底100上，本实施例将形成空腔205的工艺集成到半导体工艺中，使形成空腔205的制程具有较高的工艺兼容性，而且，通过牺牲层120，能够更加准确的限定空腔205的尺寸。
本实施例中，所述声学换能器200形成于晶圆级衬底100上，所述压电振荡有效区100s的数量为多个，因此，所述声学换能器200和空腔205一一对应。
本实施例中，去除所述牺牲层120的步骤中，所述牺牲层120和第一盖帽层210的去除选择比大于或等于50:1，从而减小去除所述牺牲层120的工艺对第一盖帽层210的损伤，进而保证第一盖帽层210的完整性。其中，通过合理选定所述牺牲层120和第一盖帽层210的材料，易于使所述牺牲层120和第一盖帽层210的去除选择比能够满足工艺需求。
本实施例中，采用干法刻蚀工艺，去除所述牺牲层120。其中，所述干法刻蚀工艺为化学性刻蚀工艺。化学性刻蚀利用等离子体中的化学活性原子团与被刻蚀材料发生化学反应，生成具有挥发性的反应产物，并被真空设备抽离反应腔室，从而实现刻蚀目的，通过所述释放孔211去除所述牺牲层120。具体地，所述牺牲层120的材料为光刻胶，因此，所述干法刻蚀工艺为灰化工艺。通过选用灰化工艺，反应气体(例如：氧气)通过所述释放孔211与所述牺牲层120相接触，从而能够将所述牺牲层120去除干净。
在其他实施例中，根据所述牺牲层的材料，还可以采用湿法刻蚀工艺去除所述牺牲层。湿法刻蚀工艺具有各向同性刻蚀的特性，刻蚀溶液通过所述释放孔与所述牺牲层相接触并发生反应，从而将牺牲层去除干净。例如，当牺牲层的材料为锗时，采用双氧水溶液刻蚀所述牺牲层。双氧水对锗具有较高的刻蚀速率，而对于第一盖帽层、叉指型电极和衬底均具有非常低的刻蚀速，从而能够将牺牲层去除干净的同时，降低其他膜层或结构受到损伤的概率。
参考图6，去除所述牺牲层120(如图4所示)后，形成覆盖所述第一盖帽层210的第二盖帽层220，所述第二盖帽层220密封所述释放孔211。
通过所述第二盖帽层220，实现谐振器的封装，并起到密封以及防潮的作用，相应减小后续工艺对声学换能器200的影响，从而提高所形成谐振器的可靠性。而且，通过密封所述空腔205，还有利于使得所述空腔205与外界环境隔绝，从而维持所述声学换能器200的声学性能的稳定性。
第二盖帽层220选取易于实现图形化的材料，从而降低后续形成互连结构的工艺难度。而且，第二盖帽层220具有较好的覆盖能力，从而提高第二盖帽层220与第一盖帽层210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，所述第二盖帽层220的材料为光敏材料，因此，后续能够通过光刻工艺图形化所述第二盖帽层220，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，所述第二盖帽层的材料还可以为介电材料或有机材料。
本实施例中，所述光敏材料为膜状干膜，相应的，采用lamination工艺形成所述第二盖帽层220，这显著提高了所述第二盖帽层220与所述第一盖帽层210的贴合度和结合强度。在其他实施例中，根据所述第二盖帽层的材料，还可以采用沉积工艺或涂布工艺形成所述第二盖帽层。对所述第二盖帽层220的具体描述，可参考对第一盖帽层210的相关描述，在此不再赘述。
本实施例中，所述第二盖帽层220和第一盖帽层210的结合强度较高，在所述第二盖帽层220和第一盖帽层210的共同作用下，提高了所述空腔205的密封性，这相应提高了谐振器的可靠性。
需要说明的是，所述释放孔211的横向尺寸为0.2微米至20微米，因此，在制造过程中，通过合理设定所述第二盖帽层220的厚度，所述第二盖帽层220通过所述释放孔211填充至空腔205中的概率较低。其中，基于所述释放孔211的横向尺寸，为了避免所述第二盖帽层220通过所述释放孔211填充至空腔205中，所述第二盖帽层220的厚度不会太小，从而使得第二盖帽层220的密封以及防潮作用得到保障，而且，所述第二盖帽层220的厚度也不需要太大，这使得谐振器的体积不会太大，从而满足器件小型化发展的趋势。作为一种示例，所述第二盖帽层220密封所述释放孔211的顶部。在其他实施例中，所述第二盖帽层也可以填充部分深度的释放孔。
本实施例中，通过所述牺牲层120(如图4所示)、第一盖帽层210和第二盖帽层220，利用半导体工艺实现了对谐振器的封装，与声学换能器200的形成工艺具有较高的工艺兼容性，这相应简化了形成空腔205的工艺难度。而且，所述牺牲层120(如图4所示)、第一盖帽层210、第二盖帽层220和空腔205均通过半导体工艺所形成，从而提高了谐振器的可靠性。
结合参考图7和图8，形成所述第二盖帽层220后，所述制造方法还包括：形成互连结构140(如图8所示)，用于电连接所述连接端110。
所述互连结构140用于实现所述连接端110与外部电路的电连接。
因此，如图7所示，形成互连结构140之前，还包括：形成贯穿第二盖帽层220和第一盖帽层210的互连孔130，所述互连孔130露出所述连接端110。
所述互连孔130用于为互连结构140的形成提供空间位置。
本实施例中，所述第二盖帽层220和第一盖帽层210的材料均为干膜，干膜是光敏材料，因此，通过光刻工艺依次图形化所述第二盖帽层220和第一盖帽层210，形成贯穿所述第二盖帽层220和第一盖帽层210的互连孔130。
通过选用光刻工艺，有利于提高所述互连孔130的形貌质量和尺寸精度，且降低对所述连接端110的损伤。
在其他实施例中，根据所述第二盖帽层的材料，还可以通过干法刻蚀工艺图形化所述第二盖帽层。同理，根据所述第一盖帽层的材料，还可以通过干法刻蚀工艺图形化所述第一盖帽层。干法刻蚀工艺具有各向异性刻蚀的特性，通过选用干法刻蚀工艺，也有利于提高所述互连孔的形貌质量和尺寸精度。相应的，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依次对第二盖帽层和第一盖帽层进行刻蚀，从而形成所述互连孔。在形成所述互连孔后，还包括：通过湿法去胶或者灰化工艺，去除光刻胶掩膜。
相应的，如图8所示，在互连孔130(如图7所示)中形成互连结构140。
本实施例中，采用凸点(bump)工艺，在所述互连孔130中形成所述互连结构140。通过采用凸点工艺，便于进行后续的封装制程。
具体地，所述凸点工艺为金属柱(pillar)工艺，所述凸点工艺的步骤包括：在所述互连孔130中填充金属柱141；在所述金属柱141表面形成焊球142。
所述金属柱141的材料可以包括铜、铝、镍、金、银和钛中的一种或多种，可以通过PVD、CVD、溅射、电镀或化学镀中的任一种工艺形成所述金属柱141。本实施例中，所述金属柱141的材料为铜。
所述焊球142的材料可以为锡焊料、银焊料或金锡合金焊料，可以通过PVD、CVD、溅射、电镀或化学镀中的任一种工艺形成所述焊球142。本实施例中，所述焊球142的材料为锡焊料。
本实施例中，凸点工艺的步骤还包括：在所述金属柱141表面形成焊球142后，进行回流工艺。其中，凸点工艺为本领域常用的工艺，在此不再赘述。
在其他实施例中，所述凸点工艺也可以为微凸点(micro bump)工艺。在该实施例中，所述金属柱的顶面低于所述互连孔的顶部。
图9至图12是本发明谐振器的制造方法第二实施例中各步骤对应的结构示意图。
本实施例与第一实施例的相同之处，在此不再赘述。本实施例与第一实施例的不同之处在于：形成互连孔的方法不同。
参考图9，形成覆盖牺牲层320的第一盖帽层410后，在所述第一盖帽层410中形成至少一个释放孔411，所述释放孔411露出所述牺牲层320，且在所述第一盖帽层410中形成第一互连孔412，所述第一互连孔412露出连接端310。
所述第一互连孔412用于为后续形成互连孔做准备。
本实施例中，所述第一盖帽层410的材料为干膜，因此，采用光刻工艺图形化所述第一盖帽层410，在所述牺牲层320上方的第一盖帽层410中形成释放孔411，同时，在连接端310上方的第一盖帽层410中形成第一互连孔412。
此时，所述第一盖帽层410上未覆盖其他膜层，即图形化所述第一盖帽层410的工艺不会受到其他膜层的影响，有利于降低图形化所述第一盖帽层410的工艺难度、提高所述第一互连孔412的形貌质量和尺寸精度。而且，通过在同一步骤中形成所述释放孔411和第一互连孔412，简化了工艺步骤。
参考图10，通过释放孔411去除牺牲层320(如图9所示)，形成空腔405。
对形成所述空腔405的制程的具体描述，请参考前述实施例中的相关描述，在此不再赘述。
参考图11，去除所述牺牲层320(如图9所示)后，形成覆盖所述第一盖帽层410的第二盖帽层420，所述第二盖帽层420密封所述释放孔411。
所述第一盖帽层410中还形成有露出所述连接端310的第一互连孔412，因此，所述第二盖帽层420还密封所述第一互连孔412。作为一种示例，所述第二盖帽层仅密封所述第一互连孔的顶部。在其他实施例中，根据所述第二盖帽层的厚度、所述第一互连孔的横向尺寸、以及形成第二盖帽层的工艺，所述第二盖帽层还可以填充至所述第一互连孔中，或者，所述第二盖帽层覆盖所述第一互连孔的底部和侧壁。
本实施例中，所述第二盖帽层420的材料为干膜。对所述第二盖帽层420的具体描述，请参考前述实施例中的相应描述，在此不再赘述。
参考图12，形成所述第二盖帽层420后，在所述第二盖帽层420中形成与所述第一互连孔412相贯通的第二互连孔422，所述第二互连孔422和第一互连孔412用于构成互连孔430。
本实施例中，所述第二盖帽层420的材料为干膜，因此，采用光刻工艺图形化所述第二盖帽层420，形成所述第二互连孔422。
本实施例中，形成所述第二互连孔422的过程中，仅图形化所述第二盖帽层420，图形化所述第二盖帽层420的工艺不会受到其他膜层的影响。
后续制程还包括：在所述互连孔430中形成互连结构。形成互连结构的步骤与前述实施例相同，在此不再赘述。需要说明的是，对本实施例所述制造方法的具体描述，可参考第一实施例中的相应描述。
相应的，本发明实施例还提供一种谐振器。继续参考图8，示出了本发明谐振器第一实施例的结构示意图。
所述谐振器包括：衬底100，所述衬底100包括压电振荡有效区100s；声学换能器200，位于所述压电振荡有效区100s的衬底100上；第一盖帽层210，覆盖所述衬底100，所述第一盖帽层210和所述压电振荡有效区100s的衬底100围成空腔205，所述空腔205用于容纳所述声学换能器200；至少一个释放孔211，所述释放孔211贯穿所述压电振荡有效区100s的衬底100上方的第一盖帽层210，且所述释放孔211与所述空腔205相连通；第二盖帽层220，覆盖所述第一盖帽层210且密封所述释放孔205的顶部。
第一盖帽层210和压电振荡有效区100s的衬底100围成空腔205，在谐振器的制造过程中，所述空腔205的位置处形成有牺牲层，即所述空腔205通过去除牺牲层的方式所形成。通过采用去除牺牲层的方式，形成所述空腔205。一方面，通过牺牲层、第一盖帽层210和第二盖帽层220，利用半导体工艺实现了对谐振器的封装，与声学换能器200的形成具有较高的工艺兼容性。另一方面，空腔205、第一盖帽层210和第二盖帽层220通过半导体工艺所形成，且所述第一盖帽层210与衬底100的结合强度高，所述第二盖帽层220和第一盖帽层210的结合强度高，第一盖帽层210和第二盖帽层220对所述空腔205的密封性较好，这相应提高了谐振器的可靠性。
本实施例中，所述衬底100为晶圆级衬底100。通过将谐振器制作在晶圆上，可以降低工艺成本、实现批量生产，这有利于提高谐振器的可靠性、提高制造效率。在其他实施例中，所述衬底也可以为芯片级衬底。
本实施例中，所述衬底100包括压电振荡有效区100s，所述衬底100为晶圆级衬底100，因此，所述衬底100包括多个相隔离的压电振荡有效区100s，所述压电振荡有效区100s和空腔205一一对应。
本实施例中，所述谐振器为SAW谐振器，因此，所述衬底100为压电基板，所述衬底100的材料为铌酸锂、钽酸锂、石英或压电陶瓷。相应的，所述声学换能器200为金属IDT。IDT包括两组具有能量转换功能的叉指型电极，分别为输入叉指换能器和输出叉指换能器。所述叉指型电极的材料包括Mo、Al、Pt、W、Au、Al、Ni和Ag中的一种或多种。本实施例中，所述叉指型电极为叉指型铝电极。
需要说明的是，所述衬底100还包括环绕压电振荡有效区100s的外围区100e，所述外围区100e和压电振荡有效区100s一一对应。所述外围区100e的衬底100上形成有连接端110，所述连接端110电连接所述声学换能器200。所述连接端110作为声学换能器200的输入/输出端。在每一个压电振荡有效区100s对应的外围区100e中，所述衬底100上形成有两个连接端110，其中一个连接端110电连接输入叉指换能器，另一个连接端110电连接输出叉指换能器。
第一盖帽层210和压电振荡有效区100s的衬底100围成空腔205，所述空腔205用于容纳声学换能器200。第一盖帽层210为空腔205的形成提供工艺平台。通过所述空腔205，使声学换能器200与空气相接触，从而使谐振器在工作时能够正常产生振动。而且，声学换能器200与空气相接触，能有效地将谐振器的漏波从空气与声学换能器200的交界面处反射回衬底100(即压电基底)表面，从而提高电能与机械能的转换效率，也即提高了品质因子。
本实施例中，所述压电振荡有效区100s数量为多个，因此，所述声学换能器200和空腔205一一对应。
需要说明的是，所述空腔205顶面至声学换能器200顶面的距离不宜过小，也不宜过大。如果距离过小，在形成牺牲层后，容易导致所述牺牲层无法完全覆盖所述声学换能器200的顶面，从而导致第一盖帽层210和声学换能器200的顶面相接触，进而对谐振器的性能造成不良影响；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。为此，本实施例中，所述空腔205顶面至所述声学换能器200顶面的距离为0.3微米至10微米。
所述第一盖帽层210中形成有至少一个释放孔211，所述释放孔211贯穿压电振荡有效区100s的衬底100上方的第一盖帽层210，且所述释放孔211与空腔205相连通。牺牲层通过所述释放孔211被去除，从而形成所述空腔205。本实施例中，为了提高去除所述牺牲层的效率，在每一个压电振荡有效区100s中，所述释放孔211的数量为多个。
需要说明的是，所述释放孔211的横向尺寸不宜过小，也不宜过大。如果所述释放孔211的横向尺寸过小，则容易降低去除牺牲层的效率；如果所述释放孔211的横向尺寸过大，所述第二盖帽层220容易通过所述释放孔211而填充至空腔205中，从而影响谐振器的性能，或者，为了使第二盖帽层220仅密封所述释放孔211，相应需要增大第二盖帽层220的厚度，从而导致谐振器的体积过大，而且，还会增加互连结构的形成难度。为此，本实施例中，所述释放孔211的横向尺寸为0.2微米至20微米。作为一种示例，所述释放孔211的横截面形状为圆形，所述释放孔211的横向尺寸指的是所述释放孔211的直径。
本实施例中，所述第一盖帽层210还覆盖所述连接端110，从而为形成电连接所述连接端110的互连结构提供工艺基础。第一盖帽层210选取易于实现图形化的材料，从而降低形成释放孔211和互连结构的工艺难度。而且，第一盖帽层210具有较好的覆盖能力，从而提高第一盖帽层210与衬底100以及连接端110的贴合度，一方面，这有利于保障空腔205的形貌质量和尺寸精度，另一方面，使第一盖帽层210与衬底100以及连接端110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。
本实施例中，所述第一盖帽层210的材料为光敏材料。具体地，所述光敏材料为干膜。干膜的粘结强度较高，从而使得第一盖帽层210与衬底100以及连接端110的结合强度得到保障。在其他实施例中，所述第一盖帽层的材料也可以为介电材料或有机材料，所述介电材料可以为氧化硅、磷硅酸玻璃或硼磷玻璃，所述有机材料可以为聚酰亚胺。
通过第二盖帽层220，实现谐振器的封装，并起到密封以及防潮的作用，相应减小后续工艺对声学换能器200的影响，从而提高谐振器的可靠性。而且，通过密封所述空腔205，还有利于使得所述空腔205与外界环境隔绝，从而维持所述声学换能器200的声学性能的稳定性。所述第二盖帽层220选取易于实现图形化的材料，从而降低形成互连结构的工艺难度。而且，所述第二盖帽层220具有较好的覆盖能力，从而提高第二盖帽层220与第一盖帽层210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，第二盖帽层220的材料为光敏材料。具体地，光敏材料为干膜。其他实施例中，第二盖帽层的材料还可以为介电材料或有机材料。对第二盖帽层220的具体描述，可参考对第一盖帽层210的相关描述，在此不再赘述。
本实施例中，所述第二盖帽层220和第一盖帽层210的结合强度较高，且所述第二盖帽层220和第一盖帽层210对空腔211的密封性高，这相应提高了谐振器的可靠性。
本实施例中，所述释放孔211的横向尺寸为0.2微米至20微米，因此，通过合理设定所述第二盖帽层220的厚度，所述第二盖帽层220通过所述释放孔211填充至空腔205中的概率较低。其中，基于所述释放孔211的横向尺寸，为了避免所述第二盖帽层220通过所述释放孔211填充至空腔205中，所述第二盖帽层220的厚度不会太小，从而使得第二盖帽层220的密封以及防潮作用得到保障，而且，所述第二盖帽层220的厚度也不需要太大，这使得谐振器的体积不会太大，从而满足器件小型化发展的趋势。作为一种示例，所述第二盖帽层220密封所述释放孔211顶部。在其他实施例中，所述第二盖帽层也可以填充部分深度的释放孔。
所述谐振器还包括：互连结构140，电连接所述连接端110。所述互连结构140用于实现所述连接端110与外部电路的电连接。本实施例中，所述互连结构140贯穿所述连接端110上方的所述第二盖帽层220和第一盖帽层210。
本实施例中，所述互连结构140采用凸点工艺所形成，即所述互连结构140为凸点结构，便于进行后续的封装制程。具体地，所述凸点工艺为金属柱工艺，相应的，所述互连结构140包括：金属柱141，贯穿所述连接端110上方的所述第二盖帽层220和第一盖帽层210；焊球142，位于所述金属柱141的表面。
所述金属柱141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142的材料可以为锡焊料、银焊料或金锡合金焊料。本实施例中，所述金属柱141的材料为铜，所述焊球142的材料为锡焊料。
在其他实施例中，所述凸点工艺也可以为微凸点工艺。相应的，所述金属柱的顶面低于所述第二盖帽层的表面。
图13是本发明谐振器第二实施例的结构示意图。
本实施例与前述实施例的相同之处，在此不再赘述。本实施例与前述实施例的不同之处在于：所述谐振器为体声波谐振器。
本实施例中，所述体声波谐振器为薄膜体声波谐振器(film bulk acousticresonator，FBAR)，FBAR主要由上下两层金属电极以及夹在两层金属电极之间的压电层构成，通过施加射频电压在电极上，在压电层中激励体声波，从而完成谐振。FBAR具有尺寸小、谐振频率高、Q值高、功率容量大、滚降效应好等优良特性。具体地，以所述体声波谐振器为横膈膜型薄膜体声波谐振器为例，所述声学换能器510包括底部电极(bottom electrode)511、位于所述底部电极511上的压电层512、以及位于所述压电层512上的顶部电极(topelectrode)513，所述底部电极511和顶部电极513实现电连接。
所述压电层512的材料可以为压电晶体、压电陶瓷或压电聚合物等。其中，所述压电晶体可以为氮化铝、锆钛酸铅、石英晶体、镓酸锂、锗酸锂、锗酸钛、铌酸锂或钽酸锂等，所述压电聚合物可以为聚偏氟乙烯、偏氟乙烯-三氟乙烯共聚物、尼龙-11或亚乙烯基二氰-醋酸乙烯交替共聚物等。
本实施例中，所述压电层512的材料为氮化铝。氮化铝具有呈现大约6.5％的压电耦合系数并且呈现较低的声损耗和介电损耗的优点，从而使体声波谐振器呈现与大多数电信标准所要求的规格相匹配的通带。
本实施例中，所述衬底500为硅衬底。
本实施例中，所述谐振器还包括：背腔501，贯穿所述压电振荡有效区(未标示)的衬底500，所述背腔501露出所述底部电极511。通过所述背腔501，使所述底部电极511与空气接触，实现零声阻抗边界，从而使泄露的声波在底部电极511和空气的交界处实现全反射，进而提高谐振器的机电耦合系数和Q值，相应提高谐振器的性能。
对本实施例所述谐振器的具体描述，可参考前述实施例中的相应描述，在此不再赘述。
图14是本发明谐振器第三实施例的结构示意图。
本实施例与第二实施例的相同之处，在此不再赘述。本实施例与前述实施例的不同之处在于：所述体声波谐振器为空气隙型薄膜体声波谐振器。
相应的，所述声学换能器610相应也包括底部电极611、位于所述底部电极611上的压电层612、以及位于所述压电层612上的顶部电极613，且所述声学换能器610与衬底600之间形成有空气隙620。其中，所述声学换能器610通过所述空气隙620，实现零声阻抗边界。
对本实施例所述谐振器的具体描述，可参考前述实施例中的相应描述，在此不再赘述。
图15是本发明谐振器第四实施例的结构示意图。
本实施例与第二实施例的相同之处，在此不再赘述。本实施例与前述实施例的不同之处在于：所述体声波谐振器为反射阵型体声波谐振器。
所述声学换能器710也包括：位于所述衬底700上的底部电极711、位于所述底部电极711上的压电层712、以及位于所述压电层712上的顶部电极713。而且，所述谐振器相应还包括：堆叠的布拉格反射层(未标示)，位于所述底部电极711和衬底700之间。
所述声学换能器710通过所述布拉格反射层，将泄露的声波反射至声学换能器710中，当满足布拉格谐振条件时，声波即可以在压电层712和布拉格反射层中形成驻波，从而实现谐振。而且，布拉格反射层通常包括交替堆叠的第一阻抗挡层和第二阻抗层，第一阻抗挡层的声阻抗大于第二阻抗层的声阻抗，在声波传播的过程中，当声阻抗不连续时，声波就会产生反射。
对本实施例所述谐振器的具体描述，可参考前述实施例中的相应描述，在此不再赘述。
相应的，本发明实施例还提供一种滤波器，所述滤波器包括前述实施例所述的谐振器。
前述实施例所述的谐振器具有较高的可靠性，这相应提高了滤波器的可靠性。
相应的，本发明实施例还提供一种电子设备，所述电子设备包括前述实施例所述的滤波器。
所述滤波器可以组装至各种电子设备中。由前述分析可知，所述滤波器的可靠性较高，这相应能够得到可靠性高的电子设备。其中，所述电子设备还可以为个人计算机、智能手机等移动终端、媒体播放器、导航设备、电子游戏设备、游戏用控制器、平板计算机、可穿戴设备、防门禁电子系统、POS终端、医疗设备、飞行模拟器等。
虽然本发明披露如上，但本发明并非限定于此。任何本领域技术人员，在不脱离本发明的精神和范围内，均可作各种更动与修改，因此本发明的保护范围应当以权利要求所限定的范围为准。
Claims (20)
1.一种谐振器的制造方法，其特征在于，包括：
提供晶圆级衬底，所述衬底包括压电振荡有效区，所述压电振荡有效区的衬底上形成有声学换能器；
在所述压电振荡有效区的所述衬底上形成牺牲层，所述牺牲层覆盖所述声学换能器；
形成覆盖所述牺牲层和衬底的第一盖帽层，所述第一盖帽层的材料为干膜，采用贴膜工艺形成所述第一盖帽层；
在所述第一盖帽层中形成至少一个释放孔，所述释放孔仅露出所述牺牲层的顶面；
通过所述释放孔去除所述牺牲层，形成空腔；
去除所述牺牲层后，形成覆盖所述第一盖帽层的第二盖帽层，所述第二盖帽层密封所述释放孔，所述第二盖帽层的材料为干膜，采用贴膜的方式形成所述第二盖帽层。
2.如权利要求1所述的制造方法，其特征在于，形成所述牺牲层的步骤包括：形成覆盖所述衬底和声学换能器的牺牲材料层；
图形化所述牺牲材料层，保留位于所述压电振荡有效区的牺牲材料层作为所述牺牲层。
3.如权利要求1所述的制造方法，其特征在于，所述衬底还包括环绕所述压电振荡有效区的外围区，所述外围区的衬底上形成有连接端，所述连接端电连接所述声学换能器；
所述制造方法还包括：形成互连结构，用于电连接所述连接端。
4.如权利要求3所述的制造方法，其特征在于，形成所述第一盖帽层的步骤中，所述第一盖帽层还覆盖所述连接端；
形成所述互连结构之前，所述制造方法还包括：形成贯穿所述第二盖帽层和第一盖帽层的互连孔，所述互连孔露出所述连接端；
在所述互连孔中形成所述互连结构。
5.如权利要求3所述的制造方法，其特征在于，形成所述第一盖帽层的步骤中，所述第一盖帽层还覆盖所述连接端；
在所述第一盖帽层中形成释放孔的步骤中，还在所述第一盖帽层中形成第一互连孔，所述第一互连孔露出所述连接端；
形成所述第二盖帽层的步骤中，所述第二盖帽层密封所述第一互连孔；
形成所述第二盖帽层后，所述制造方法还包括：在所述第二盖帽层中形成与所述第一互连孔相贯通的第二互连孔，所述第二互连孔和第一互连孔用于构成互连孔；
在所述互连孔中形成所述互连结构。
6.如权利要求2所述的制造方法，其特征在于，采用沉积工艺或涂布工艺，形成所述牺牲材料层；通过光刻工艺或干法刻蚀工艺图形化所述牺牲材料层。
7.如权利要求1所述的制造方法，其特征在于，通过光刻工艺或干法刻蚀工艺图形化所述第一盖帽层，形成所述释放孔。
8.如权利要求1所述的制造方法，其特征在于，采用干法刻蚀工艺或湿法刻蚀工艺，去除所述牺牲层。
9.如权利要求1所述的制造方法，其特征在于，去除所述牺牲层的步骤中，所述牺牲层和第一盖帽层的去除选择比大于或等于50:1。
10.如权利要求1所述的制造方法，其特征在于，所述牺牲层的材料包括光刻胶、聚酰亚胺、无定形碳或锗。
11.如权利要求4或5所述的制造方法，其特征在于，形成所述互连孔的步骤包括：通过光刻工艺图形化所述第一盖帽层；通过光刻工艺图形化所述第二盖帽层。
12.如权利要求1所述的制造方法，其特征在于，所述牺牲层顶面至所述声学换能器顶面的距离为0.3微米至10微米。
13.如权利要求1所述的制造方法，其特征在于，所述释放孔的横向尺寸为0.2微米至20微米。
14.如权利要求1所述的制造方法，其特征在于，所述谐振器为声表面波谐振器或体声波谐振器；所述体声波谐振器包括反射阵型体声波谐振器、横膈膜型薄膜体声波谐振器或空气隙型薄膜体声波谐振器。
15.如权利要求1所述的制造方法，其特征在于，所述提供晶圆级衬底的步骤中，所述压电振荡有效区的数量为多个。
16.一种谐振器，其特征在于，包括:
衬底，所述衬底包括压电振荡有效区；
声学换能器，位于所述压电振荡有效区的衬底上；
第一盖帽层，覆盖所述衬底，所述第一盖帽层和所述压电振荡有效区的衬底围成空腔，所述空腔用于容纳所述声学换能器，所述第一盖帽层的材料为干膜；
至少一个释放孔，所述释放孔仅贯穿所述压电振荡有效区衬底上方的所述第一盖帽层，且所述释放孔与所述空腔相连通；
第二盖帽层，覆盖所述第一盖帽层且密封所述释放孔；所述第二盖帽层的材料为干膜。
17.如权利要求16所述的谐振器，其特征在于，所述衬底还包括环绕所述压电振荡有效区的外围区，所述外围区的衬底上形成有连接端，所述连接端电连接所述声学换能器；
所述谐振器还包括：互连结构，电连接所述连接端，所述互连结构贯穿所述连接端上方的所述第二盖帽层和第一盖帽层。
18.如权利要求16所述的谐振器，其特征在于，所述压电振荡有效区的数量为多个。
19.一种滤波器，其特征在于，包括如权利要求16至18任一项权利要求所述的谐振器。
20.一种电子设备，其特征在于，包括如权利要求19所述的滤波器。
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| CN115849297A (zh) * | 2022-12-27 | 2023-03-28 | 上海铭锟半导体有限公司 | 一种mems空腔的制备方法 |
Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US20040173886A1 (en) * | 2003-03-07 | 2004-09-09 | Carley L. Richard | Micromachined assembly with a multi-layer cap defining a cavity |
| CN101385392A (zh) * | 2006-03-20 | 2009-03-11 | 沃福森微电子股份有限公司 | Mems器件 |
| CN101946409A (zh) * | 2008-02-18 | 2011-01-12 | 株式会社村田制作所 | 弹性波装置及其制造方法 |
| US20140284729A1 (en) * | 2013-03-22 | 2014-09-25 | Kabushiki Kaisha Toshiba | Electrical component and method of manufacturing the same |
| US20150170997A1 (en) * | 2013-12-13 | 2015-06-18 | Kabushiki Kaisha Toshiba | Mems device and manufacturing method of the same |
| US20170288627A1 (en) * | 2016-04-01 | 2017-10-05 | Skyworks Filter Solutions Japan Co., Ltd. | Electronic package including cavity formed by removal of sacrificial material from within a cap |
Family Cites Families (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US10110190B2 (en) * | 2016-11-02 | 2018-10-23 | Akoustis, Inc. | Structure and method of manufacture for acoustic resonator or filter devices using improved fabrication conditions and perimeter structure modifications |
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Patent Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US20040173886A1 (en) * | 2003-03-07 | 2004-09-09 | Carley L. Richard | Micromachined assembly with a multi-layer cap defining a cavity |
| CN101385392A (zh) * | 2006-03-20 | 2009-03-11 | 沃福森微电子股份有限公司 | Mems器件 |
| CN101946409A (zh) * | 2008-02-18 | 2011-01-12 | 株式会社村田制作所 | 弹性波装置及其制造方法 |
| US20140284729A1 (en) * | 2013-03-22 | 2014-09-25 | Kabushiki Kaisha Toshiba | Electrical component and method of manufacturing the same |
| US20150170997A1 (en) * | 2013-12-13 | 2015-06-18 | Kabushiki Kaisha Toshiba | Mems device and manufacturing method of the same |
| US20170288627A1 (en) * | 2016-04-01 | 2017-10-05 | Skyworks Filter Solutions Japan Co., Ltd. | Electronic package including cavity formed by removal of sacrificial material from within a cap |
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| GR01 | Patent grant | ||
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