CN112994654A - 双工器及其形成方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种双工器及其形成方法。通过在第一衬底的两侧分别集成设置第一滤波器和第二滤波器，以减少双工器中所采用的衬底数量，有效缩减了器件的制备成本，并且还有利于将不同频率的发射端滤波器和接收端滤波器集成设置在同一半导体芯片中，大大提高了器件的集成度，可进一步简化器件的封装工艺、减低封装成本。

Description

双工器及其形成方法

技术领域

本发明涉及半导体技术领域，特别涉及一种双工器及其形成方法。

背景技术

双工器是异频双工器件，其可将发射信号和接收信号相隔离，保证接收和发射能够各自完成而不相互影响，因而被广泛应用于移动通信领域。具体而言，双工器通常是由两组不同频率的滤波器(分别为发射端滤波器和接收端滤波器)组成，而体声波滤波器(BAW)因其工作频率高、体积小、插损小、高Q值以及半导体工艺兼容等优势而被大量采用。

具体的，针对双工器中的具有不同频率的发射端滤波器和接收端滤波器而言，通常是将两者的谐振结构分别形成在两个不同衬底上，之后，再另外提供两个衬底，以一一封盖发射端滤波器和接收端滤波器的谐振结构，进而将发射端滤波器和接收端滤波器进行封装至两个芯片中。可见，现有的双工器至少由4个衬底组合形成，并将发射端滤波器和接收端滤波器分别进行封装在不同的芯片中，这使得器件的集成度较低，制备成本也较高，并且封装工艺也较为繁杂。

发明内容

本发明的目的在于提供一种双工器，以改善现有的双工器其集成度低、制备工艺繁琐且成本较高的问题。

为此，本发明提供了一种双工器，包括：第一衬底，所述第一衬底的第一表面形成有第一谐振结构，所述第一衬底背离所述第一表面的第二表面形成有第二封盖腔；第二衬底，所述第二衬底上形成有第二谐振结构，并且所述第二衬底以其第二谐振结构朝向所述第一衬底的第二封盖腔的方向键合在所述第一衬底上，以使所述第二封盖腔封盖所述第二谐振结构构成第二滤波器；以及，第三衬底，所述第三衬底上形成有第一封盖腔，并且所述第三衬底以其第一封盖腔朝向所述第一衬底的第一谐振结构的方向键合在所述第一衬底上，以使所述第一封盖腔封盖所述第一谐振结构构成第一滤波器；其中，所述第一滤波器和所述第二滤波器的其中之一用于构成发射端滤波器，另一用于构成接收端滤波器。

可选的，所述第一衬底的第一表面还形成有第一空腔，所述第一谐振结构形成在所述第一空腔的上方；和/或，所述第二衬底中形成有第二空腔，所述第二谐振结构形成在所述第二空腔的上方。

可选的，所述第一衬底和所述第三衬底之间还设置有第一引出件，所述第一引出件位于所述第一谐振结构的侧边并与所述第一谐振结构电性连接；和/或，所述第一衬底和所述第二衬底之间还设置有第二引出件，所述第二引出件位于所述第二谐振结构的侧边并与所述第二谐振结构电性连接。

可选的，所述第三衬底背离所述第一衬底的表面上还形成有多个外接端口；其中，所述第一引出件通过所述第三衬底中的接触插塞连接至对应的外接端口，所述第二引出件通过所述第一衬底中的接触插塞和所述第三衬底中的接触插塞连接至对应的外接端口。

可选的，所述第一衬底和所述第三衬底之间还形成有第一密封环，所述第一密封环将所述第一滤波器环绕在内；以及，所述第一衬底和所述第二衬底之间还形成有第二密封环，所述第二密封环将所述第二滤波器环绕在内。

本发明的又一目的在于提供一种双工器的形成方法，包括：提供第一衬底、第二衬底和第三衬底，并将所述第二衬底和所述第三衬底分别键合在所述第一衬底相对的第二表面和第一表面上；其中，所述第一衬底的第二表面形成有第二封盖腔，所述第二衬底上形成有第二谐振结构，并将所述第二衬底以其第二谐振结构朝向所述第一衬底的第二封盖腔的方向键合在所述第一衬底的第二表面上，以形成第二滤波器；以及，所述第一衬底的第一表面上形成有第一谐振结构，所述第三衬底形成有第一封盖腔，并将所述第三衬底以其第一封盖腔朝向所述第一衬底的第一谐振结构的方向键合在所述第一衬底的第一表面上，以形成第一滤波器；其中，所述第一滤波器和所述第二滤波器的其中之一用于构成发射端滤波器，另一用于构成接收端滤波器。

可选的，所述第一衬底的第一表面还形成有第一空腔，所述第一谐振结构形成在所述第一空腔的上方；和/或，所述第二衬底中形成有第二空腔，所述第二谐振结构形成在所述第二空腔的上方。

可选的，将所述第二衬底和所述第三衬底分别键合在所述第一衬底的第二表面和第一表面上的方法包括：在所述第一衬底的第一表面上形成所述第一谐振结构之后，在所述第一衬底的第一表面上形成保护层；在所述第一衬底的第二表面上形成第二封盖腔，并将所述第二衬底键合在所述第一衬底的第二表面上；以及，去除所述保护层，并将所述第三衬底键合在所述第一衬底的第一表面上。

可选的，将所述第二衬底和所述第三衬底分别键合在所述第一衬底的第二表面和第一表面上的方法包括：在所述第一衬底的第一表面上形成所述第一谐振结构之后，将所述第三衬底键合在所述第一衬底的第一表面上；以及，在所述第一衬底的第二表面上形成第二封盖腔，并将所述第二衬底键合在所述第一衬底的第二表面上。

可选的，在形成所述第二封盖腔之前，还包括：从所述第一衬底的第二表面减薄所述第一衬底，并使所述第二封盖腔形成在减薄后的第一衬底的第二表面。

可选的，所述第一衬底的第一表面上还形成有第一连接垫，所述第一连接垫位于所述第一谐振结构的侧边并与所述第一谐振结构电性连接，以及在所述第三衬底上还形成有所述第一接触垫，所述第一接触垫的位置对应于所述第一衬底上的所述第一连接垫的位置，并在键合时使所述第一接触垫和所述第一连接垫键合连接以构成第一引出件；和/或，所述第二衬底上形成有第二连接垫，所述第二连接垫位于所述第二谐振结构的侧边并与所述第二谐振结构电性连接，以及在所述第一衬底的第二表面上形成有第二接触垫，所述第二接触垫的位置对应于所述第二衬底上的所述第二连接垫的位置，并在键合时使所述第二接触垫和所述第二连接垫键合连接以构成第二引出件。

可选的，在所述第一衬底和所述第二衬底上均形成有位置相互对应的键合环，以及键合所述第二衬底和所述第一衬底时，使所述第一衬底上的键合环和所述第二衬底上的键合环键合连接；和/或，在所述第一衬底和所述第三衬底上均形成有位置相互对应的键合环，以及键合所述第三衬底和所述第一衬底时，使所述第一衬底上的键合环和所述第三衬底上的键合环键合连接。

在本发明提供的双工器中，利用第一衬底和第二衬底相互键合以形成第二滤波器，还利用第一衬底和第三衬底相互键合以形成第一滤波器，从而实现了发射端滤波器和接收端滤波器以堆叠的方式设置。如此，不仅可以减少双工器中所采用的衬底数量，节省双工器的制备成本，并且还利于将发射端滤波器和接收端滤波器接触集成设置在同一半导体芯片中，提高器件的集成度，减小了器件的封装尺寸，从而可进一步降低封装成本。

附图说明

图1为本发明一实施例中的双工器的结构示意图。

图2为本发明一实施例中的双工器的形成方法的流程示意图。

图3～图11为本发明一实施例中的双工器的形成方法在其制备过程中的结构示意图。

其中，附图标记如下：

10-第一衬底；

10A-第一表面；

10B-第二表面；

20-第二衬底；

30-第三衬底；

41-第一密封环；

42-第二密封环；

41a/41b/42a/42b-键合环；

50-塑封层；

60-外接端口；

70-牺牲层；

80-保护层；

81-薄膜材料层；

82-保护贴膜；

100-第一滤波器；

110-第一谐振结构；

120-第一封盖腔；

130-第一空腔；

141-第一下电极引出件；

141a-第一下电极连接垫；

141b-第一下电极接触垫；

142-第一上电极引出件；

142a-第一上电极连接垫；

142b-第一上电极接触垫

200-第二滤波器；

210-第二谐振结构；

220-第二封盖腔；

230-第二空腔；

241-第二下电极引出件；

241a-第二下电极连接垫；

241b-第二下电极接触垫；

242-第二上电极引出件；

242a-第二上电极连接垫；

242b-第二上电极接触垫；

243-中间引出件；

243a-中间连接垫；

243b-中间接触垫；

111/211-下电极；

112/212-压电层；

113/213-上电极；

114/214-钝化层。

具体实施方式

以下结合附图和具体实施例对本发明提出的双工器及其形成方法作进一步详细说明。根据下面说明，本发明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、明晰地辅助说明本发明实施例的目的。以及附图中所示的诸如“上方”，“下方”，“顶部”，“底部”，“上方”和“下方”之类的相对术语可用于描述彼此之间的各种元件的关系。这些相对术语旨在涵盖除附图中描绘的取向之外的元件的不同取向。例如，如果装置相对于附图中的视图是倒置的，则例如描述为在另一元件“上方”的元件现在将在该元件下方。

图1为本发明一实施例中的双工器的结构示意图。具体参考图1所示，所述双工器包括：第一衬底10，以及分别键合在所述第一衬底10两侧的第二衬底20和第三衬底30。

其中，所述第一衬底10的第一表面10A形成有第一谐振结构110，所述第一衬底10背离所述第一表面的第二表面10B形成有第二封盖腔220。

以及，所述第二衬底20上形成有第二谐振结构210，并且所述第二衬底20以其第二谐振结构210朝向所述第一衬底10的第二封盖腔220的方向键合在所述第一衬底10的第二表面10B上，以使所述第二封盖腔220封盖所述第二谐振结构210构成第二滤波器200。本实施例中，所述第二谐振结构210还部分容纳至所述第二封盖腔220中，有利于实现所述第二滤波器200的高度尺寸的缩减。

进一步的，所述第三衬底30上形成有第一封盖腔120，并且所述第三衬底30以其第一封盖腔120朝向所述第一衬底10的第一谐振结构110的方向键合在所述第一衬底10的第一表面10A上，以使所述第一封盖腔120封盖所述第一谐振结构110构成第一滤波器100。本实施例中，所述第一谐振结构110也部分容纳至所述第一封盖腔120中，相应的可以实现所述第一滤波器100的高度尺寸的缩减。

即，本实施例中，通过在第一衬底10的两个相对的表面上分别形成用于构成第一滤波器100的第一谐振结构110和用于构成第二滤波器200的第二封盖腔220，之后再将形成有用于构成第一滤波器100的第一封盖腔120的第三衬底30键合在第一衬底10的第一表面10A，以及将形成有用于构成第二滤波器200的第二谐振结构210的第二衬底20键合在第一衬底10的第二表面10B上，从而可以在第一衬底10的两侧分别集成设置第一滤波器100和第二滤波器200。如此，即实现了可以仅利用三个衬底形成具有不同频率的发射端滤波器和接收端滤波器，有效缩减了器件的制备成本，并且还有利于将发射端滤波器和接收端滤波器设置在同一个半导体芯片中，大大提高了器件的集成度，可进一步简化器件的封装工艺、减低封装成本。

其中，所述第一滤波器100和所述第二滤波器200的其中之一用于构成发射端滤波器，另一用于构成接收端滤波器。本实施例中，所述第一滤波器100构成发射端滤波器，所述第二滤波器200构成接收端滤波器。然而其他实施例中，还可以将所述第一滤波器100设置为接收端滤波器，将所述第二滤波器200设置为发射端滤波器。

继续参考图1所示，所述第一衬底10的第一表面10A还形成有第一空腔130，所述第一谐振结构110形成在所述第一空腔130的上方，以用于共同构成所述第一滤波器100。以及，所述第二衬底20面向所述第一衬底10的表面中形成有第二空腔230，所述第二谐振结构210形成在所述第二空腔230的上方，以用于共同构成所述第二滤波器200。

进一步的，所述第一谐振结构110和所述第二谐振结构210可均包括依次形成在衬底上的下电极、压电层、上电极和钝化层。其中，下电极和上电极的材料例如均包括钼(Mo)；以及，所述压电层和所述钝化层的材料例如可包括氧化锌(ZnO)、氮化铝(AlN)和锆钛酸铅(PZT)中的至少一种。

需要说明的是，所述第一谐振结构110和所述第二谐振结构210，两者用于构成不同频率的发射端滤波器和接收端滤波器，基于此，则可使所述第一谐振结构110中的膜层厚度和所述第二谐振结构210中的膜层厚度不同，进而将发射端滤波器和接收端滤波器调整为各自对应的频率。例如，可使所述第一谐振结构110中的上电极的厚度不同于第二谐振结构210中的上电极的厚度；和/或，使所述第一谐振结构110中的钝化层的厚度不同于第二谐振结构210中的钝化层的厚度等等。

本实施例中，所述第一谐振结构110构成发射端滤波器，所述第二谐振结构210构成接收端滤波器，因此可设置第一谐振结构110中的膜层厚度大于第二谐振结构210中的膜层厚度。

继续参考图1所示，所述第一衬底10和所述第三衬底30之间还设置有第一引出件，所述第一引出件位于所述第一谐振结构110的侧边并与所述第一谐振结构110电性连接。具体的，所述第一引出件包括第一滤波器100的第一下电极引出件141和第一上电极引出件142，所述第一下电极引出件141和所述第一谐振结构110的下电极电性连接，所述第一上电极引出件142和所述第一谐振结构110的上电极电性连接。

本实施例中，所述第一引出件的第一下电极引出件141和第一上电极引出件142分别设置在所述第一谐振结构110的两侧，如此，一方面可以实现第一谐振结构110的电极引出，另一方面还可以利用第一下电极引出件141和第一上电极引出件142在所述第一衬底10和所述第三衬底30之间实现辅助键合和支撑的作用，有效避免第三衬底30中的第一封盖腔120坍塌而抵触至所述第一谐振结构110上。

以及，所述第一衬底10和所述第二衬底20之间还设置有第二引出件，所述第二引出件位于所述第二谐振结构210的侧边并与所述第二谐振结构210电性连接。具体的，所述第二引出件包括第二滤波器200的第二下电极引出件241和第二上电极引出件242，所述第二下电极引出件241和所述第二谐振结构210的下电极电性连接，所述第二上电极引出件242和所述第二谐振结构210的上电极电性连接。

本实施例中，所述第二引出件的第二下电极引出件241和第二上电极引出件242分别设置在所述第二谐振结构210的两侧，如此，一方面可以实现第二谐振结构210的电极引出，另一方面还可以利用第二下电极引出件241和第二上电极引出件242在所述第一衬底10和所述第二衬底20之间实现辅助键合和支撑的作用，有效避免第一衬底10中的第二封盖腔220坍塌而抵触至所述第二谐振结构210上。

进一步的方案中，所述双工器还包括多个接触插塞和多个外接端口60，以利用所述接触插塞实现第一引出件和第二引出件电性连接至对应的外接端口60，进而可通过所述外接端口60连接至外部电路。

本实施例中，将所述外接端口60设置在所述第三衬底30背离所述第二衬底20的表面上。基于此，则在所述第三衬底30对应于第一引出件的位置中设置有所述接触插塞，以使所述第一引出件通过所述第三衬底30中的接触插塞连接至对应的外接端口60。具体而言，所述第一下电极引出件141和第一上电极引出件142上均设置有接触插塞，以分别连接至对应的外接端口60。以及，在所述第一衬底10和第三衬底30之间还设置有中间引出件243，从而可利用所述接触插塞使得第二引出件连接至所述中间引出件243，并进一步连接至对应的外接端口60。本实施例中，可使第二引出件中的第二下电极引出件241通过第一衬底10中的接触插塞连接至所述第一下电极引出件141，进而连接至同一外接端口60(例如，使第二下电极引出件241和第一下电极引出件141均连接至天线端口)；以及，使第二上电极引出件242通过第一衬底10中的接触插塞连接至所述中间引出件243，并进一步通过第三衬底30中的接触插塞连接至对应的外接端口60。

其中，所述外接端口60可利用晶圆级封装工艺(Wafer Level Packaging)形成，其具体包括：在衬底表面上形成再分布层，之后在所述再分布层上形成焊接凸点。所述焊接凸点例如为焊接凸块(pillar)，或者也可以为焊球。

需要说明的是，本实施例的附图1中仅为示意性的示出了第一引出件和第二引出件的位置，例如附图1中第一上电极引出件142和第二上电极引出件242在纸面上的位置为横向错开，然而应当认识到，在实际应用中所述第一上电极引出件142和第二上电极引出件242可以在垂直于纸面的方向上相互错开。

还需要说明的是，本实施例中是将所述外接端口60设置在所述第三衬底30背离所述第二衬底20的表面上。然而，在其他实施例中，也可以将外接端口60设置在第二衬底20背离所述第三衬底30的表面上。

此外，所述第一衬底10和所述第三衬底30之间还形成有第一密封环41，所述第一密封环41将所述第一滤波器100环绕在内。其中，所述第一密封环41不仅用于实现第一衬底10和第三衬底30之间的相互键合，并且还可用于实现第一空腔130、所述第一谐振结构110和第一封盖腔120的密封设置。以及，所述第一衬底10和所述第二衬底20之间还形成有第二密封环42，所述第二密封环42将所述第二滤波器200环绕在内。其中，所述第二密封环42可用于实现第一衬底10和第二衬底20之间的相互键合，并且还可用于实现第二空腔230、所述第二谐振结构210和第二封盖腔220的密封设置。

应当认识到，本实施例中，所述第一衬底10、所述第二衬底20和所述第三衬底30之间分别利用第二密封环42和第一密封环41以基于键合工艺实现相互堆叠设置，具备半导体工艺兼容，且能够实现双工器的尺寸缩减。此外，还有利于将第一滤波器100和第二滤波器200集成设置在同一半导体芯片中，有效提高了器件的集成度，减小了器件的封装尺寸，并有利于降低封装成本。

基于如上所述的双工器，以下对其形成方法进行详细说明。具体的，所述双工器的形成方法包括：提供第一衬底、第二衬底和第三衬底，并将所述第二衬底和所述第三衬底分别键合在所述第一衬底相对的第二表面和第一表面上。

在第一个可选的方案中，优先将第二衬底键合在所述第一衬底的第二表面上，之后再将所述第三衬底键合在所述第一衬底的第一表面上。以及，在第二个可选的方案中，则是优先将第三衬底键合在所述第一衬底的第一表面上，之后再将所述第二衬底键合在所述第一衬底的第二表面上。

下面结合附图2和图3～图11具体对如上所述的第一个可选的方案进行详细说明。其中，图2为本发明一实施例中的双工器的形成方法的流程示意图，图3～图11为本发明一实施例中的双工器的形成方法在其制备过程中的结构示意图。

首先执行步骤S100，具体参考图3～图5所示，提供第一衬底10，所述第一衬底10的第一表面10A形成有第一谐振结构110。

进一步的，所述第一衬底10的第一表面10A还形成有第一空腔130，所述第一谐振结构110即形成在所述第一空腔130的上方。更进一步的，在形成所述第一空腔130之后，可填充牺牲层70在所述第一空腔130中。具体的，可采用平坦化工艺将所述牺牲层70对准填充在所述第一空腔130中，如此，即有利于后续工艺中第一谐振结构110的制备过程。

继续参考图3所示，在所述第一衬底10上形成所述第一谐振结构110。所述第一谐振结构110包括依次形成在所述第一衬底10的第一表面10A上的下电极111、压电层112、上电极113和钝化层114。其中，下电极111和上电极113的材料例如均包括钼(Mo)；以及，所述压电层112和所述钝化层114的材料例如可包括氧化锌(ZnO)、氮化铝(AlN)和锆钛酸铅(PZT)中的至少一种。

本实施例中，在形成所述第一谐振结构110之后，还包括：在所述第一衬底10的第一表面10A上形成有第一连接垫，所述第一连接垫位于所述第一谐振结构110的侧边并与所述第一谐振结构110电性连接。其中，所述第一连接垫包括第一下电极连接垫141a和第一上电极连接垫142a，所述第一下电极连接垫141a和所述下电极111电性连接，所述第一上电极连接垫142a和所述上电极113电性连接。本实施例中，所述下电极111相对于其上方的膜层延伸出，并使所述第一下电极连接垫141a形成在所述下电极111其延伸出的端部上；以及，附图3所示的剖面示意图中未明确体现出第一上电极连接垫142a和上电极113之间的电性连接，然而本领域技术人员知晓第一上电极连接垫142a和上电极113之间是可以通过其他互连结构实现电性连接。

本实施例中，在制备第一谐振结构110的下电极111时，还同时在所述第一衬底10上形成与所述下电极111相互分断的上电极引出部，并进一步使所述第一上电极连接垫142a形成在所述上电极引出部上。即，本实施例中，所述第一下电极连接垫141a和所述第一上电极连接垫142a分别形成在由同一导电材料层分断形成的下电极111和上电极引出部上，从而使得所述第一下电极连接垫141a和所述第一上电极连接垫142a的高度一致或基本一致。后续在进行封装时，即有利于保证第一下电极连接垫141a和第一上电极连接垫142a均能够被电性引出。

进一步的，连接第一谐振结构110的第一下电极连接垫141a和第一上电极连接垫142a分别设置在所述第一谐振结构110的两侧，并均采用金属材料形成，例如可采用铝(Al)、金(Au)、铜(Cu)和钼(Mo)中的至少一种。如此，一方面可保证所述第一下电极连接垫141a和第一上电极连接垫142a的导电性能，另一方面在后续的键合过程中，则还可以利用所述第一下电极连接垫141a和第一上电极连接垫142a在所述第一谐振结构110的两侧实现辅助键合和支撑的作用，以避免后续封盖在所述第一谐振结构110上方的第一封盖腔向下坍塌而抵触至第一谐振结构110上。

此外，在所述第一衬底10的第一表面10A上还形成有中间连接垫243a，所述中间连接垫243a用于在后续工艺中实现第二引出件的电性引出。其中，所述中间连接垫243a直接形成在第一衬底10的表面上，且还部分嵌入至所述第一衬底10中(图中未示出)。具体的，在制备所述中间连接垫243a之前，可以在所述第一衬底10的表面上形成至少一个凹槽以形成不平整的表面，之后再形成所述中间连接垫243a时，即可使所述中间连接垫243a填充所述凹槽以嵌入至所述第一衬底10中，如此即有利于提高所述中间连接垫243a在第一衬底10上的附着强度。

继续参考图3所示，在所述第一衬底10上还形成有键合环41a，所述键合环41a将所述第一谐振结构110环绕在内，并用于在后续工艺中实现第一衬底10和第三衬底之间的键合连接。其中，所述键合环41a、所述中间连接垫243a、所述第一下电极连接垫141a和第一上电极连接垫142a可以在同一工艺中采用相同材料制备形成。

在对第一衬底10的第一表面10A进行加工以形成如上所述的第一谐振结构110、连接垫和键合环41a等结构之后，即可翻转所述第一衬底10，并对第一衬底10的第二表面10B进行加工，以在所述第一衬底10的第二表面10B形成第二封盖腔220。

进一步的，具体参考图4所示，在翻转所述第一衬底10之前，还包括：在所述第一衬底10的第一表面10A上形成保护层80，所述保护层80覆盖第一衬底10的第一表面10A上的各个膜层，以对第一表面10A上各个膜层进行保护。具体的，所述保护层80包括具有平坦顶表面的薄膜材料层81以及贴附在所述薄膜材料层81顶表面上的保护贴膜82。其中，所述薄膜材料层81例如可采用化学气相沉积工艺并结合平坦化工艺形成，以使得所述薄膜材料层81可以填充第一表面10A上相邻组件之间的空隙，实现对第一表面10A上各个膜层的稳固保护。

之后，即可翻转所述第一衬底10，并对所述第一衬底10的第二表面10B进行加工。具体参考图5所示，从所述第一衬底10的第二表面10B减薄所述第一衬底10，并在减薄后的第一衬底10的第二表面10B上形成第二封盖腔220。

进一步的，在减薄所述第一衬底10之后，还包括在所述第一衬底10的第二表面10B上形成键合环42b，所述键合环42b用于在后续工艺中实现第一衬底10和第二衬底之间的键合连接。

以及，在减薄所述第一衬底10之后，还包括：在所述第一衬底10对应于所述第一下电极连接垫141a和中间连接垫243a的部分中均形成接触孔，并在所述接触孔中填充导电材料以形成接触插塞。以及，在所述第一衬底10的第二表面10B上还形成有第二接触垫，所述第二接触垫与第二衬底上的第二连接件的位置对应，用于在后续的键合工艺中和所述第二衬底上的第二连接垫键合连接。具体的，所述第二接触垫包括第二下电极接触垫241b和第二上电极接触垫242b，本实施例中，所述第二下电极接触垫241b还覆盖对应的接触插塞以和所述第一下电极连接垫141连接，以及，所述第二上电极接触垫242b还覆盖对应的接触插塞以和所述中间连接垫243a连接。此将在后续工艺中详细描述。

接着执行步骤S200，具体参考图6～图8所示，将形成有第二谐振结构210的第二衬底20以其第二谐振结构210朝向所述第一衬底10的第二封盖腔220的方向键合在所述第一衬底10的第二表面10B上，以使所述第二封盖腔220封盖所述第二谐振结构210构成第二滤波器200。

重点参考图6所示的形成有第二谐振结构210的第二衬底20。具体的，在形成所述第二谐振结构210之前，还包括在所述第二衬底20上形成第二空腔230，所述第二谐振结构210即形成在所述第二空腔230的上方。其中，所述第二谐振结构210具体包括：依次形成在所述第二衬底20上的下电极211、压电层212、上电极213和钝化层214。其中，下电极211和上电极213的材料例如均包括钼(Mo)；以及，所述压电层212和所述钝化层214的材料例如可包括氧化锌(ZnO)、氮化铝(AlN)和锆钛酸铅(PZT)中的至少一种。

本实施例中，在形成所述第二谐振结构210之后，还包括：在所述第二衬底20上形成有第二连接垫，所述第二连接垫位于所述第二谐振结构210的侧边并与所述第二谐振结构210电性连接。其中，所述第二连接垫包括第二下电极连接垫241a和第二上电极连接垫242a，所述第二下电极连接垫241a和所述下电极211电性连接，所述第二上电极连接垫242a和所述上电极213电性连接。本实施例中，所述第二下电极连接垫241a和所述第二上电极连接垫242a的设置方式可以参考所述第一下电极连接垫141a和所述第一上电极连接垫142a的设置方式，此处不再赘述。

同样的，连接第二谐振结构210的第二下电极连接垫241a和第二上电极连接垫242a分别设置在所述第二谐振结构210的两侧，并均采用金属材料形成，例如可采用铝(Al)、金(Au)、铜(Cu)和钼(Mo)中的至少一种。此时，即可利用所述第二下电极连接垫241a和第二上电极连接垫242a在所述第二谐振结构210的两侧实现辅助键合和支撑的作用。

继续参考图6所示，在所述第二衬底20上还形成有键合环42a，所述键合环42a将所述第二谐振结构210环绕在内，并用于在后续工艺中实现第一衬底10和第二衬底20之间的键合连接。其中，所述键合环42a、所述第二下电极连接垫241a和第二上电极连接垫242a可以在同一工艺中采用相同材料制备形成。

具体参考图7所示，键合所述第一衬底10和所述第二衬底20，此时，所述第一衬底10的第二表面10B上的键合环42b和所述第二衬底20上的键合环42a相互键合连接，以形成第二密封环42，所述第二密封环42即对应环绕所述第二滤波器200。

本实施例中，在键合所述第一衬底10和所述第二衬底20时，所述第一衬底10上的第二下电极接触垫241b对应键合连接所述第二下电极连接垫241a，以形成第二下电极引出件241；以及，第二上电极接触垫242b对应键合连接所述第二上电极连接垫242a，以形成第二上电极引出件242。

具体参考图8所示，在键合所述第一衬底10和所述第二衬底20之后，即可去除第一衬底10的第一表面10A上的保护层，以及还去除所述第一空腔130中的牺牲层，以释放出所述第一空腔130。

接着执行步骤S300，具体参考图9～图10所示，将形成有第一封盖腔120的第三衬底30以其第一封盖腔120朝向所述第一衬底10的第一谐振结构110的方向键合在所述第一衬底10的第一表面10A上，以使所述第一封盖腔120封盖所述第一谐振结构110构成第一滤波器100。

结合图9和图10所示，在所述第三衬底30朝向第一衬底10的表面上形成有键合环41b，所述第三衬底30上的键合环41b和第一衬底10上的键合环41a的位置对应，进而在键合所述第一衬底10和所述第三衬底30时，所述第一衬底10上的键合环41a和所述第三衬底30上的键合环41b键合连接，以形成第一密封环41，所述第一密封环41即对应环绕所述第一滤波器100。

进一步的，所述第三衬底30形成有第一封盖腔120的表面上还形成有第一接触垫，所述第一接触垫的位置对应于第一衬底10上第一连接垫的位置，并在键合时使所述第一接触垫和所述第一连接垫键合连接以构成第一引出件。具体的，所述第一接触垫包括第一下电极接触垫141b和第一上电极接触垫142b，其中，第一下电极接触垫141b和所述第一下电极连接垫141a位置对应，并在键合时使所述第一下电极接触垫141b和所述第一下电极连接垫141a键合连接以构成第一下电极引出件141；以及，第一上电极接触垫142b和所述第一上电极连接垫142a位置对应，并在键合时使所述第一上电极接触垫142b和所述第一上电极连接垫142a键合连接以构成第一上电极引出件142。

此外，所述第三衬底30的表面上还形成有中间接触垫243b，所述中间接触垫243的位置对应于所述第一衬底10上的中间连接垫243a的位置，进而在键合时使所述中间接触垫243b和所述中间连接垫243a键合连接以构成中间引出件243。应当认识到，所述中间连接垫243即通过第一衬底10中的接触插塞和第二上电极引出件242电性连接。

需要说明的是，本实施例中，具有第一谐振结构110和第二封盖腔220的第一衬底10的制备步骤、具有第二谐振结构210的所述第二衬底20的制备步骤、以及具有第一封盖腔120的第三衬底30的制备步骤，可以任意调换。例如，可以优先形成具有第一谐振结构110和第二封盖腔220的第一衬底10，之后再制备具有第二谐振结构210的第二衬底20，之后在制备具有第一封盖腔120的第三衬底30；或者，可以优先形成具有第二谐振结构210的第二衬底20，之后再制备具有第一谐振结构110和第二封盖腔220的第一衬底10，之后在制备具有第一封盖腔120的第三衬底30；又或者，可以同时对第一衬底10、第二衬底20和第三衬底30进行加工等。

进一步的，所述双工器的形成方法还包括步骤S400，具体参考图11所示，形成多个外接端口60，以使所述第一滤波器100和第二滤波器200通过对应的外接端口60连接至是外部电路。

本实施例中，可将所述外接端口60形成在第三衬底30背离第一衬底10的表面上。基于此，则在形成所述外接端口60之前，还包括在所述第一衬底10和所述第三衬底30中形成多个接触插塞，进而使所述第一滤波器100和第二滤波器200通过接触插塞连接至对应的外接端口60。以及，在键合所述第三衬底30和所述第一衬底10之后，还包括：减薄第三衬底30，并基于减薄后的第三衬底30形成多个外接端口60。

具体的，所述外接端口60的形成方法可包括：在衬底表面上形成再分布层，并在形成所述再分布层之后，还可以进一步在所述第三衬底30的表面上形成塑封层50以封盖第三衬底30，并使再分布层的顶表面从所述塑封层50暴露出；之后，即可在所述再分布层上形成焊接凸点，所述焊接凸点例如为焊接凸块(pillar)，或者也可以为焊球。

需要说明的是，本实施例中，第一滤波器100的第一下电极引出件141和第二滤波器200的第二下电极引出件241均电性连接至同一外接端口60，以及该外接端口60则对应于天线端口。

此外，所述第一密封环41和所述第二密封环42的位置可以上下对齐，并在进一步的方案中还可沿着密封环切割键合后的键合结构，以形成具有双工器的半导体芯片。本实施例中，即将双工器中的发射端滤波器和接收端滤波器均集成在同一半导体芯片中。

在图3～图11所示的第一个可选的方案中，在利用保护层对第一衬底的第一表面进行保护后，优先键合第二衬底20至第一衬底10的第二表面上，之后再键合第三衬底30至第一衬底10上。

然而在第二个可选的方案中，其具体方法可包括：首先，在所述第一衬底10的第一表面10A上形成所述第一谐振结构110之后，优先将所述第三衬底30键合在所述第一衬底10的第一表面10A上，此时即可利用所述第三衬底30对所述第一衬底10的第一表面10A进行保护；接着，翻转衬底结构，并对所述第一衬底10进行减薄，并在减薄后的第一衬底10的第二表面10B上形成所述第二封盖腔220；之后，将所述第二衬底20键合在所述第一衬底10的第二表面10B上。

综上所述，本实施例中提供的双工器及其形成方法中，在第一衬底的两个相对的表面上分别形成用于构成第一滤波器的第一谐振结构和用于构成第二滤波器的第二封盖腔，并将形成有第一封盖腔的第三衬底键合在第一衬底的第一表面上，以及将形成有第二谐振结构的第二衬底键合在第一衬底的第二表面上，从而可以在第一衬底的两侧分别集成设置第一滤波器和第二滤波器。如此，即实现了可以仅利用三个衬底形成具有不同频率的发射端滤波器和接收端滤波器，有效缩减了器件的制备成本，并且还有利于将发射端滤波器和接收端滤波器设置在同一个半导体芯片中，大大提高了器件的集成度，可进一步简化器件的封装工艺、减低封装成本。

需要说明的是，虽然本发明已以较佳实施例披露如上，然而上述实施例并非用以限定本发明。对于任何熟悉本领域的技术人员而言，在不脱离本发明技术方案范围情况下，都可利用上述揭示的技术内容对本发明技术方案作出许多可能的变动和修饰，或修改为等同变化的等效实施例。因此，凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所做的任何简单修改、等同变化及修饰，均仍属于本发明技术方案保护的范围。

还应当理解的是，除非特别说明或者指出，否则说明书中的术语“第一”、“第二”、“第三”等描述仅仅用于区分说明书中的各个组件、元素、步骤等，而不是用于表示各个组件、元素、步骤之间的逻辑关系或者顺序关系等。

此外还应该认识到，此处描述的术语仅仅用来描述特定实施例，而不是用来限制本发明的范围。必须注意的是，此处的以及所附权利要求中使用的单数形式“一个”和“一种”包括复数基准，除非上下文明确表示相反意思。例如，对“一个步骤”或“一个装置”的引述意味着对一个或多个步骤或装置的引述，并且可能包括次级步骤以及次级装置。应该以最广义的含义来理解使用的所有连词。以及，词语“或”应该被理解为具有逻辑“或”的定义，而不是逻辑“异或”的定义，除非上下文明确表示相反意思。此外，本发明实施例中的方法和/或设备的实现可包括手动、自动或组合地执行所选任务。

Claims (12)

1.一种双工器，其特征在于，包括：

第一衬底，所述第一衬底的第一表面形成有第一谐振结构，所述第一衬底背离所述第一表面的第二表面形成有第二封盖腔；

第二衬底，所述第二衬底上形成有第二谐振结构，并且所述第二衬底以其第二谐振结构朝向所述第一衬底的第二封盖腔的方向键合在所述第一衬底的第二表面上，以构成第二滤波器；以及，

第三衬底，所述第三衬底上形成有第一封盖腔，并且所述第三衬底以其第一封盖腔朝向所述第一衬底的第一谐振结构的方向键合在所述第一衬底的第一表面上，以构成第一滤波器；

其中，所述第一滤波器和所述第二滤波器的其中之一用于构成发射端滤波器，另一用于构成接收端滤波器。

2.如权利要求1所述的双工器，其特征在于，所述第一衬底的第一表面还形成有第一空腔，所述第一谐振结构形成在所述第一空腔的上方；和/或，

所述第二衬底中形成有第二空腔，所述第二谐振结构形成在所述第二空腔的上方。

3.如权利要求1所述的双工器，其特征在于，所述第一衬底和所述第三衬底之间还设置有第一引出件，所述第一引出件位于所述第一谐振结构的侧边并与所述第一谐振结构电性连接；和/或，

所述第一衬底和所述第二衬底之间还设置有第二引出件，所述第二引出件位于所述第二谐振结构的侧边并与所述第二谐振结构电性连接。

4.如权利要求3所述的双工器，其特征在于，所述第三衬底背离所述第一衬底的表面上还形成有多个外接端口；

其中，所述第一引出件通过所述第三衬底中的接触插塞连接至对应的外接端口，所述第二引出件通过所述第一衬底中的接触插塞和所述第三衬底中的接触插塞连接至对应的外接端口。

5.如权利要求1所述的双工器，其特征在于，所述第一衬底和所述第三衬底之间还形成有第一密封环，所述第一密封环将所述第一滤波器环绕在内；以及，所述第一衬底和所述第二衬底之间还形成有第二密封环，所述第二密封环将所述第二滤波器环绕在内。

6.一种双工器的形成方法，其特征在于，包括：

提供第一衬底、第二衬底和第三衬底，并将所述第二衬底和所述第三衬底分别键合在所述第一衬底相对的第二表面和第一表面上；

其中，所述第一衬底的第二表面形成有第二封盖腔，所述第二衬底上形成有第二谐振结构，并将所述第二衬底以其第二谐振结构朝向所述第一衬底的第二封盖腔的方向键合在所述第一衬底的第二表面上，以形成第二滤波器；

以及，所述第一衬底的第一表面上形成有第一谐振结构，所述第三衬底形成有第一封盖腔，并将所述第三衬底以其第一封盖腔朝向所述第一衬底的第一谐振结构的方向键合在所述第一衬底的第一表面上，以形成第一滤波器；

其中，所述第一滤波器和所述第二滤波器的其中之一用于构成发射端滤波器，另一用于构成接收端滤波器。

7.如权利要求6所述的双工器的形成方法，其特征在于，所述第一衬底的第一表面还形成有第一空腔，所述第一谐振结构形成在所述第一空腔的上方；和/或，

所述第二衬底中形成有第二空腔，所述第二谐振结构形成在所述第二空腔的上方。

8.如权利要求6所述的双工器的形成方法，其特征在于，将所述第二衬底和所述第三衬底分别键合在所述第一衬底的第二表面和第一表面上的方法包括：

在所述第一衬底的第一表面上形成所述第一谐振结构之后，在所述第一衬底的第一表面上形成保护层；

在所述第一衬底的第二表面上形成第二封盖腔，并将所述第二衬底键合在所述第一衬底的第二表面上；以及，

去除所述保护层，并将所述第三衬底键合在所述第一衬底的第一表面上。

9.如权利要求6所述的双工器的形成方法，其特征在于，将所述第二衬底和所述第三衬底分别键合在所述第一衬底的第二表面和第一表面上的方法包括：

在所述第一衬底的第一表面上形成所述第一谐振结构之后，将所述第三衬底键合在所述第一衬底的第一表面上；以及，

在所述第一衬底的第二表面上形成第二封盖腔，并将所述第二衬底键合在所述第一衬底的第二表面上。

10.如权利要求8或9所述的双工器的形成方法，其特征在于，在形成所述第二封盖腔之前，还包括：从所述第一衬底的第二表面减薄所述第一衬底，并使所述第二封盖腔形成在减薄后的第一衬底的第二表面。

11.如权利要求6所述的双工器的形成方法，其特征在于，所述第一衬底的第一表面上还形成有第一连接垫，所述第一连接垫位于所述第一谐振结构的侧边并与所述第一谐振结构电性连接，以及在所述第三衬底上还形成有所述第一接触垫，所述第一接触垫的位置对应于所述第一衬底上的所述第一连接垫的位置，并在键合时使所述第一接触垫和所述第一连接垫键合连接以构成第一引出件；和/或，

所述第二衬底上形成有第二连接垫，所述第二连接垫位于所述第二谐振结构的侧边并与所述第二谐振结构电性连接，以及在所述第一衬底的第二表面上形成有第二接触垫，所述第二接触垫的位置对应于所述第二衬底上的所述第二连接垫的位置，并在键合时使所述第二接触垫和所述第二连接垫键合连接以构成第二引出件。

12.如权利要求6所述的双工器的形成方法，其特征在于，在所述第一衬底和所述第二衬底上均形成有位置相互对应的键合环，以及键合所述第二衬底和所述第一衬底时，使所述第一衬底上的键合环和所述第二衬底上的键合环键合连接；和/或，

在所述第一衬底和所述第三衬底上均形成有位置相互对应的键合环，以及键合所述第三衬底和所述第一衬底时，使所述第一衬底上的键合环和所述第三衬底上的键合环键合连接。

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