CN114421913B - 一种谐振器及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种谐振器及其制备方法,涉及半导体技术领域,本发明的谐振器,包括依次层叠设置的底电极层、压电层、顶电极层、键合层和第一衬底层,键合层上设有第一通孔和依次围绕第一通孔的至少两个第一环形通槽,顶电极层上设有与至少两个第一环形通槽一一对应的第二环形通槽,第一环形通槽和第二环形通槽内填充有固体材料,固体材料的声阻抗低于键合层和顶电极层的声阻抗。本发明提供的谐振器,在器件有效区的周围设有声子晶体结构,能够减少声波能量的横向泄露,具有较高的品质因数。

Description

一种谐振器及其制备方法
技术领域
本发明涉及半导体技术领域,具体而言,涉及一种谐振器及其制备方法。
背景技术
随着无线通信的迅猛发展,无线信号变得越来越拥挤,对工作在射频频段的滤波器提出了集成化、微型化、低功耗、高性能、低成本等新的要求。传统的声表面波谐振器因为频率及承受功率等的限制,无法达到这样的技术指标。薄膜体声波谐振器(FBAR)由于具有CMOS工艺兼容、高品质因数(Q值)、低损耗、低温度系数、高的功率承载能力的特性逐渐成为射频滤波器研究的热点。
薄膜体声波谐振器是利用压电薄膜的压电效应,通过在上、下电极之间施加电信号,利用压电薄膜的压电效应产生声信号并在电极之间振荡。声波分为沿厚度方向的振动模式和横向振动模式,其中,只有满足声波全反射条件的沿厚度方向的振动模式的声波才会被保留下来,横向振动模式的声波将被消耗。保留下来的声信号再转化为电信号输出,从而实现电信号的选频。
横向振动模式的声波造成了声波能量的损失,降低了能量转换效率,增大了FBAR的插入损耗,降低了品质因子Q值。现有技术中,通常采取空气桥、边界环等措施提升器件品质因数,减少能量损耗,但是空气桥和边界环制备工艺复杂,对精度要求较高,而且对减少声波能量的横向泄露效果有限。
发明内容
本发明的目的在于提供一种谐振器及其制备方法,其能够有效减少声波能量的横向泄露。
本发明的实施例是这样实现的:
一种谐振器,其包括依次层叠设置的底电极层、压电层、顶电极层、键合层和第一衬底层,键合层上设有第一通孔和依次围绕第一通孔的至少两个第一环形通槽,顶电极层上设有与至少两个第一环形通槽一一对应的第二环形通槽,第一环形通槽和第二环形通槽内填充有固体材料,固体材料的声阻抗低于键合层和顶电极层的声阻抗。
可选的,作为一种可实施的方式,压电层上设有第二通孔,底电极层通过第二通孔与顶电极层连接。
可选的,作为一种可实施的方式,底电极层和压电层之间还设有连接层,连接层上设有与第二通孔对应的第三通孔和与第一通孔对应的第四通孔,底电极层通过第二通孔和第三通孔与顶电极层连接,底电极层通过第四通孔与压电层连接。
可选的,作为一种可实施的方式,第一衬底层和键合层之间还设有绝缘层,绝缘层上设有与第一通孔对应的第五通孔和至少两个与第一环形通槽一一对应设置的第三环形通槽,第三环形通槽内填充有固体材料,固体材料的声阻抗低于绝缘层的声阻抗。
可选的,作为一种可实施的方式,键合层包括层叠设置的第一键合层和第二键合层,第一键合层与顶电极层连接,第一键合层和第二键合层通过封装键合相互连接。
一种谐振器的制备方法,其包括:在第二衬底层上依次形成压电层、顶电极层和第一键合层;在第一键合层的表面开设第六通孔和依次围绕第六通孔的至少两个第四环形通槽;在顶电极层的表面开设与第四环形通槽一一对应的第二环形通槽;向第二环形通槽和第四环形通槽内填充固体材料;在第一衬底层上形成第二键合层;在第二键合层的表面开设与第六通孔对应的第七通孔和与第四环形通槽一一对应的第五环形通槽;向第五环形通槽内填充固体材料,固体材料的声阻抗低于第一键合层、第二键合层和顶电极层的声阻抗;将第一键合层和第二键合层键合,以使第六通孔和第七通孔对合形成第一通孔、第四环形通槽和第五环形通槽对合形成第一环形通槽;去除第二衬底层并在压电层远离顶电极层的一侧形成底电极层。
可选的,作为一种可实施的方式,去除第二衬底层并在压电层远离顶电极层的一侧形成底电极层包括:去除第二衬底层;在压电层的表面开设第二通孔;在压电层远离顶电极层的表面形成底电极层,底电极层通过第二通孔与顶电极层连接。
可选的,作为一种可实施的方式,在第二衬底层上依次形成压电层、顶电极层和第一键合层包括:在第二衬底层上形成连接层;在连接层上依次形成压电层、顶电极层和第一键合层;去除第二衬底层包括:去除第二衬底层和连接层。
可选的,作为一种可实施的方式,在第二衬底层上依次形成压电层、顶电极层和第一键合层包括:在第二衬底层上形成连接层;在连接层上依次形成压电层、顶电极层和第一键合层;去除第二衬底层并在压电层远离顶电极层的一侧形成底电极层包括:去除第二衬底层和部分连接层,以使压电层上覆盖剩余的连接层;在剩余的连接层的表面开设第三通孔和与第一通孔对应的第四通孔,在压电层的表面开设与第三通孔对应的第二通孔;在剩余的连接层远离压电层的表面形成底电极层,底电极层通过第三通孔和第二通孔与顶电极层连接,底电极层通过第四通孔与压电层连接。
可选的,作为一种可实施的方式,在第一衬底层上形成第二键合层包括:在第一衬底层上形成绝缘层并在绝缘层上形成第二键合层;在第二键合层的表面开设与第六通孔对应的第七通孔和与第四环形通槽一一对应的第五环形通槽包括:在第二键合层的表面开设与第六通孔对应的第七通孔,在绝缘层的表面开设与第七通孔对应的第五通孔;在第二键合层的表面开设与第四环形通槽一一对应的第五环形通槽,在绝缘层的表面开设与第五环形通槽一一对应的第三环形通槽;向第五环形通槽内填充固体材料,固体材料的声阻抗低于第一键合层、第二键合层和顶电极层的声阻抗包括:向第五环形通槽和第三环形通槽内填充固体材料,固体材料的声阻抗低于第一键合层、第二键合层、顶电极层和绝缘层的声阻抗。
本发明实施例的有益效果包括:
本发明提供的谐振器,包括依次层叠设置的底电极层、压电层、顶电极层、键合层和第一衬底层,键合层上设有第一通孔和依次围绕第一通孔的至少两个第一环形通槽,顶电极层上设有与至少两个第一环形通槽一一对应的第二环形通槽,第一环形通槽和第二环形通槽内填充有固体材料,固体材料的声阻抗低于键合层和顶电极层的声阻抗。上述谐振器在器件有效区的周围设有声子晶体结构,能够减少声波能量的横向泄露,具有较高的品质因数。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案,下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍,应当理解,以下附图仅示出了本发明的某些实施例,因此不应被看作是对范围的限定,对于本领域普通技术人员来讲,在不付出创造性劳动的前提下,还可以根据这些附图获得其他相关的附图。
图1为本发明实施例提供的谐振器的结构示意图之一;
图2为本发明实施例提供的谐振器的结构示意图之二;
图3为本发明实施例提供的谐振器的制备方法的流程图之一;
图4为本发明实施例提供的谐振器的制备过程示意图之一;
图5为本发明实施例提供的谐振器的制备过程示意图之二;
图6为本发明实施例提供的谐振器的制备过程示意图之三;
图7为本发明实施例提供的谐振器的制备过程示意图之四;
图8为本发明实施例提供的谐振器的制备过程示意图之五;
图9为本发明实施例提供的谐振器的制备过程示意图之六;
图10为本发明实施例提供的谐振器的制备过程示意图之七;
图11为本发明实施例提供的谐振器的制备过程示意图之八;
图12为本发明实施例提供的谐振器的制备过程示意图之九;
图13为本发明实施例提供的谐振器的制备方法的流程图之二;
图14为本发明实施例提供的谐振器的制备过程示意图之十;
图15为本发明实施例提供的谐振器的制备过程示意图之十一;
图16为本发明实施例提供的谐振器的制备过程示意图之十二;
图17为本发明实施例提供的谐振器的制备方法的流程图之三;
图18为本发明实施例提供的谐振器的制备方法的流程图之四;
图19为本发明实施例提供的谐振器的制备过程示意图之十三。
图标:100-谐振器;110-底电极层;120-压电层;121-第二通孔;130-顶电极层;131-第二环形通槽;140-键合层;141-第一通孔;142-第一环形通槽;143-第一键合层;1431-第六通孔;1432-第四环形通槽;144-第二键合层;1441-第七通孔;1442-第五环形通槽;150-第一衬底层;160-固体材料;170-连接层;171-第三通孔;172-第四通孔;180-绝缘层;181-第五通孔;182-第三环形通槽;190-第二衬底层。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚,下面将结合本发明实施例中的附图,对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述,显然,所描述的实施例是本发明一部分实施例,而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本发明实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。
因此,以下对在附图中提供的本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围,而是仅仅表示本发明的选定实施例。基于本发明中的实施例,本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例,都属于本发明保护的范围。
应注意到:相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项,因此,一旦某一项在一个附图中被定义,则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。
在本发明的描述中,需要说明的是,术语术语“第一”、“第二”、“第三”等仅用于区分描述,而不能理解为指示或暗示相对重要性。术语“设置”、“连接”应做广义理解,例如,可以是固定连接,也可以是可拆卸连接,或一体地连接;可以是机械连接,也可以是电连接;可以是直接相连,也可以通过中间媒介间接相连,可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言,可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
请参照图1,本实施例提供一种谐振器100,其包括依次层叠设置的底电极层110、压电层120、顶电极层130、键合层140和第一衬底层150,键合层140上设有第一通孔141和依次围绕第一通孔141的至少两个第一环形通槽142,顶电极层130上设有与至少两个第一环形通槽142一一对应的第二环形通槽131,第一环形通槽142和第二环形通槽131内填充有固体材料160,固体材料160的声阻抗低于键合层140和顶电极层130的声阻抗。
谐振器100包括底电极层110、压电层120、顶电极层130、键合层140和第一衬底层150,键合层140上设有贯穿键合层140上下表面的第一通孔141,顶电极层130和第一衬底层150将第一通孔141的两端封闭以形成空气腔,在顶电极层130和底电极层110之间施加电信号,利用压电层120的压电效应即可产生声波,空气腔和顶电极层130共同形成了声波的反射界面,限制声波的能量。第一环形通槽142包括两个或者多个,两个或者多个第一环形通槽142同心设置并贯穿键合层140的上下表面,第二环形通槽131的数量与第一环形通槽142的数量相同并贯穿顶电极层130的上下表面,至少两个第二环形通槽131和至少两个第一环形通槽142分别对应设置,对应设置的一个第一环形通槽142和一个第二环形通槽131的外形适配并能够相互对合实现连通。在第一环形通槽142和第二环形通槽131内填充声阻抗低于键合层140和顶电极层130声阻抗的固体材料160,在空气腔的四周通过高声阻抗材料和低声阻抗材料交替设置的方式,形成了限制声波传输的声子晶体结构,利用声子晶体结构,减少声波能量的横向泄露,使得上述谐振器100具有较高的品质因数。
需要说明的是,请结合参照图2,上述谐振器100的键合层140上可以设有多个第一通孔141,每个第一通孔141周围都围绕设置至少两个第一环形通槽142,围绕不同第一通孔141的第一环形通槽142可以共用边界,以使上述谐振器100包括多个串联的子谐振器。
可选的,本发明实施例的一种可实现的方式中,键合层140包括层叠设置的第一键合层143和第二键合层144,第一键合层143与顶电极层130连接,第一键合层143和第二键合层144通过封装键合相互连接。
谐振器100包括上下两部分,第一键合层143位于下部,与顶电极层130连接,第二键合层144位于上部,与第一衬底层150连接,利用第一键合层143和第二键合层144,并结合封装键合工艺,通过盖帽的方式将声子晶体结构设置在谐振器100有效区的周围,从而实现减少声波能量的横向泄露,提高器件品质因数的目的。
应理解,为了保证封装键合的有效性,第一键合层143和第二键合层144的材料应相同,且形成第一键合层143和第二键合层144的材料的声阻抗应大于固体材料160的声阻抗。
可选的,本发明实施例的一种可实现的方式中,压电层120上设有第二通孔121,底电极层110通过第二通孔121与顶电极层130连接。
在压电层120上设置贯穿压电层120上下表面的第二通孔121,并使底电极层110覆盖第二通孔121的侧壁和被第二通孔121露出的顶电极层130,以引出电极,使顶电极层130能够与外界通电。
可选的,本发明实施例的一种可实现的方式中,底电极层110和压电层120之间还设有连接层170,连接层170上设有与第二通孔121对应的第三通孔171和与第一通孔141对应的第四通孔172,底电极层110通过第二通孔121和第三通孔171与顶电极层130连接,底电极层110通过第四通孔172与压电层120连接。
底电极层110和压电层120之间设有连接层170,连接层170上的第三通孔171与第二通孔121相互贯通,底电极层110覆盖第三通孔171和第二通孔121的侧壁以及被第二通孔121露出的顶电极层130,以引出电极,使顶电极层130能够与外界通电;连接层170上的第四通孔172在连接层170和键合层140依次设置的方向上与第一通孔141相对应,以形成谐振器100的有效区域,底电极层110覆盖第四通孔172的侧壁以及被第四通孔172露出的压电层120,以与压电层120连接。
可选的,本发明实施例的一种可实现的方式中,第一衬底层150和键合层140之间还设有绝缘层180,绝缘层180上设有与第一通孔141对应的第五通孔181和至少两个与第一环形通槽142一一对应设置的第三环形通槽182,第三环形通槽182内填充有固体材料160,固体材料160的声阻抗低于绝缘层180的声阻抗。
第一衬底层150和键合层140之间设置绝缘层180,以防止两者之间发生漏电。绝缘层180上设有第五通孔181,第五通孔181与第一通孔141外形适配并能够相互对合实现连通,第一衬底层150和顶电极层130将第五通孔181和第一通孔141的端部封闭以形成空气腔。绝缘层180上还设有第三环形通槽182,第三环形通槽182的数量与第一环形通槽142的数量相同并贯穿绝缘层180的上下表面,至少两个第三环形通槽182和至少两个第一环形通槽142分别对应设置,对应设置的一个第一环形通槽142和一个第三环形通槽182的外形适配并能够相互对合实现连通。第三环形通槽182内也填充有声阻抗低于绝缘层180声阻抗的固体材料160以形成围绕空气腔设置的声子晶体结构。
请参照图3,本发明实施例还公开了一种谐振器的制备方法,其包括:
S100:在第二衬底层上依次形成压电层、顶电极层和第一键合层。
S200:在第一键合层的表面开设第六通孔和依次围绕第六通孔的至少两个第四环形通槽。
S300:在顶电极层的表面开设与第四环形通槽一一对应的第二环形通槽。
S400:向第二环形通槽和第四环形通槽内填充固体材料。
如图4至图7所示,在第二衬底层190上形成依次贴合设置的压电层120、顶电极层130和第一键合层143,第二衬底层190与压电层120之间可以直接连接,也可以间接连接;在第一键合层143远离顶电极层130的表面开设第六通孔1431,第六通孔1431将顶电极层130露出;在第一键合层143远离顶电极层130的表面开设围绕第六通孔1431的第四环形通槽1432,第四环形通槽1432包括至少两个,至少两个第四环形通槽1432同心设置,第四环形通槽1432将顶电极层130的表面露出;在被第四环形通槽1432露出的顶电极层130的表面开设分别与第四环形通槽1432对应的第二环形通槽131,第二环形通槽131将压电层120的表面露出,第二环形通槽131的数量与第四环形通槽1432的数量相同且外形适配,能够相互对合;向第二环形通槽131和第四环形通槽1432内填充声阻抗低于第一键合层143和顶电极层130声阻抗的固体材料160以形成高声阻抗和低声阻抗材料沿横向交替分布的结构。
S500:在第一衬底层上形成第二键合层。
S600:在第二键合层的表面开设与第六通孔对应的第七通孔和与第四环形通槽一一对应的第五环形通槽。
S700:向第五环形通槽内填充固体材料,固体材料的声阻抗低于第一键合层、第二键合层和顶电极层的声阻抗。
如图8至图10所示,在第一衬底层150上形成第二键合层144,第一衬底层150与第二键合层144之间可以直接连接,也可以间接连接;在第二键合层144远离第一衬底层150的表面开设第七通孔1441,第七通孔1441贯穿第二键合层144的上下表面并与第六通孔1431对应设置,第七通孔1441与第六通孔1431的外形适配,能够相互对合;在第二键合层144远离第一衬底层150的表面开设围绕第七通孔1441的第五环形通槽1442,第五环形通槽1442贯穿第二键合层144的上下表面,第五环形通槽1442的数量与第四环形通槽1432的数量相同,至少两个第五环形通槽1442和至少两个第四环形通槽1432分别对应设置,对应设置的一个第四环形通槽1432和一个第五环形通槽1442的外形适配并能够相互对合实现连通;向第五环形通槽1442内填充声阻抗低于第二键合层144声阻抗的固体材料160以形成高声阻抗和低声阻抗材料沿横向交替分布的结构。
S800:将第一键合层和第二键合层键合,以使第六通孔和第七通孔对合形成第一通孔、第四环形通槽和第五环形通槽对合形成第一环形通槽。
S900:去除第二衬底层并在压电层远离顶电极层的一侧形成底电极层。
如图11和图12所示,通过封装键合工艺,使第一键合层143和第二键合层144相互连接形成键合层140,封装键合后,第六通孔1431和第七通孔1441对合形成第一通孔141、第四环形通槽1432和第五环形通槽1442对合形成第一环形通槽142;将第二衬底层190去除,并在压电层120远离顶电极层130的表面形成底电极层110并使底电极层110与压电层120连接。
需要说明的是,本实施例中,形成第一衬底层150、第二衬底层190的材料可以为硅片、蓝宝石等,固体材料160可以为碳化硅、氧化铝等,形成第一键合层143和第二键合层144的材料可以为二氧化硅、金等,形成顶电极层130和底电极层110的材料可以为铝、铜等。
综上所述,上述谐振器的制备方法利用封装键合工艺,通过盖帽的方式将声子晶体结构设置在谐振器100有效区的周围,制备得到的谐振器100能够减少声波能量的横向泄露,具有较高的品质因数。
请参照图13,可选的,本发明实施例的一种可实现的方式中,去除第二衬底层并在压电层远离顶电极层的一侧形成底电极层包括:
S910:去除第二衬底层。
S920:在压电层的表面开设第二通孔。
S930:在压电层远离顶电极层的表面形成底电极层,底电极层通过第二通孔与顶电极层连接。
如图14至图16所示,将第二衬底层190去除以露出压电层120,在露出的压电层120的表面开设第二通孔121,第二通孔121将顶电极层130的表面露出,在压电层120的表面、第二通孔121的侧壁和露出的顶电极层130的表面覆盖底电极层110,以引出电极,使顶电极层130能够与外界通电。
请参照图17,可选的,本发明实施例的一种可实现的方式中,在第二衬底层上依次形成压电层、顶电极层和第一键合层包括:
S110:在第二衬底层上形成连接层。
S120:在连接层上依次形成压电层、顶电极层和第一键合层。
去除第二衬底层包括:
S911:去除第二衬底层和连接层。
如图11和图14所示,压电层120通过连接层170与第二衬底层190连接,在封装键合后,将连接层170与第二衬底层190同时去除以将压电层120露出。形成连接层170的材料可以为二氧化硅,二氧化硅易于剥离,可以通过高温剥离或化学反应的方式,将连接层170去除,进而使第二衬底层190与压电层120分离,同时,二氧化硅还可以起到缓冲作用,以保护压电层120。
请参照图18,可选的,本发明实施例的一种可实现的方式中,在第二衬底层上依次形成压电层、顶电极层和第一键合层包括:
S110:在第二衬底层上形成连接层。
S120:在连接层上依次形成压电层、顶电极层和第一键合层。
去除第二衬底层并在压电层远离顶电极层的一侧形成底电极层包括:
S940:去除第二衬底层和部分连接层,以使压电层上覆盖剩余的连接层。
S950:在剩余的连接层的表面开设第三通孔和与第一通孔对应的第四通孔,在压电层的表面开设与第三通孔对应的第二通孔。
S960:在剩余的连接层远离压电层的表面形成底电极层,底电极层通过第三通孔和第二通孔与顶电极层连接,底电极层通过第四通孔与压电层连接。
如图11所示,压电层120通过连接层170与第二衬底层190连接,在封装键合后,如图19所示,去除第二衬底层190和部分连接层170,去除后覆盖在压电层120上的连接层170的厚度变薄;在剩余的连接层170的表面开设第三通孔171和第四通孔172,第三通孔171和第四通孔172将压电层120的表面露出,其中,第四通孔172在连接层170和顶电极层130依次设置的方向上与第一通孔141的位置相对应,在被第三通孔171露出的压电层120的表面开设第二通孔121,第二通孔121将顶电极层130的表面露出;如图1所示,底电极层110覆盖剩余的连接层170的表面、第三通孔171、第二通孔121和第四通孔172的侧壁以及露出的顶电极层130和压电层120的表面,以实现顶电极层130的引出和底电极层110与压电层120的连接。
可选的,本发明实施例的一种可实现的方式中,在第一衬底层上形成第二键合层包括:
S510:在第一衬底层上形成绝缘层并在绝缘层上形成第二键合层。
在第二键合层的表面开设与第六通孔对应的第七通孔和与第四环形通槽一一对应的第五环形通槽包括:
S610:在第二键合层的表面开设与第六通孔对应的第七通孔,在绝缘层的表面开设与第七通孔对应的第五通孔。
S620:在第二键合层的表面开设与第四环形通槽一一对应的第五环形通槽,在绝缘层的表面开设与第五环形通槽一一对应的第三环形通槽。
向第五环形通槽内填充固体材料,固体材料的声阻抗低于第一键合层、第二键合层和顶电极层的声阻抗包括:
S710:向第五环形通槽和第三环形通槽内填充固体材料,固体材料的声阻抗低于第一键合层、第二键合层、顶电极层和绝缘层的声阻抗。
如图8至图10所示,第二键合层144通过绝缘层180与第一衬底层150连接,第二键合层144的表面开设第七通孔1441,第七通孔1441将绝缘层180的表面露出,在被第七通孔1441露出的绝缘层180的表面开设第五通孔181,第五通孔181将第一衬底层150的表面露出,第五通孔181与第七通孔1441外形适配,能够相互对合;围绕第七通孔1441开设至少两个第五环形凹槽,第五环形凹槽将绝缘层180的表面露出,在被第五环形凹槽露出的绝缘层180的表面开设第三环形凹槽,第三环形凹槽的数量与第五环形凹槽的数量相同,至少两个第三环形通槽182和至少两个第五环形通槽1442分别对应设置,对应设置的一个第三环形通槽182和一个第五环形通槽1442的外形适配并能够相互对合实现连通;向第五环形通槽1442和第三环形通槽182内填充声阻抗低于第二键合层144和绝缘层180声阻抗的固体材料160以形成高声阻抗和低声阻抗材料沿横向交替分布的结构,形成绝缘层180的材料可以为二氧化硅。
以上所述仅为本发明的优选实施例而已,并不用于限制本发明,对于本领域的技术人员来说,本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内,所作的任何修改、等同替换、改进等,均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种谐振器,其特征在于,包括依次层叠设置的底电极层、压电层、顶电极层、键合层和第一衬底层,所述键合层上设有第一通孔和依次围绕所述第一通孔同心设置的至少两个第一环形通槽,所述顶电极层上设有与至少两个所述第一环形通槽一一对应的第二环形通槽,至少两个所述第二环形通槽同心设置,所述第一环形通槽和所述第二环形通槽的外形适配并能够相互对合实现连通,所述第一环形通槽和所述第二环形通槽内填充有固体材料,所述固体材料的声阻抗低于所述键合层和所述顶电极层的声阻抗。
2.根据权利要求1所述的谐振器,其特征在于,所述压电层上设有第二通孔,所述底电极层通过所述第二通孔与所述顶电极层连接。
3.根据权利要求2所述的谐振器,其特征在于,所述底电极层和所述压电层之间还设有连接层,所述连接层上设有与所述第二通孔对应的第三通孔和与所述第一通孔对应的第四通孔,所述底电极层通过所述第二通孔和所述第三通孔与所述顶电极层连接,所述底电极层通过所述第四通孔与所述压电层连接。
4.根据权利要求1所述的谐振器,其特征在于,所述第一衬底层和所述键合层之间还设有绝缘层,所述绝缘层上设有与所述第一通孔对应的第五通孔和至少两个与所述第一环形通槽一一对应设置的第三环形通槽,所述第三环形通槽内填充有所述固体材料,所述固体材料的声阻抗低于所述绝缘层的声阻抗。
5.根据权利要求1所述的谐振器,其特征在于,所述键合层包括层叠设置的第一键合层和第二键合层,所述第一键合层与所述顶电极层连接,所述第一键合层和所述第二键合层通过封装键合相互连接。
6.一种谐振器的制备方法,其特征在于,包括:
在第二衬底层上依次形成压电层、顶电极层和第一键合层;
在所述第一键合层的表面开设第六通孔和依次围绕所述第六通孔同心设置的至少两个第四环形通槽;
在所述顶电极层的表面开设与所述第四环形通槽一一对应的第二环形通槽,其中,至少两个所述第二环形通槽同心设置,所述第二环形通槽与所述第四环形通槽的外形适配并能够相互对合实现连通;
向所述第二环形通槽和所述第四环形通槽内填充固体材料;
在第一衬底层上形成第二键合层;
在所述第二键合层的表面开设与所述第六通孔对应的第七通孔和与所述第四环形通槽一一对应的第五环形通槽,其中,所述第七通孔与所述第六通孔的外形适配并能够相互对合实现连通,所述第五环形通槽与所述第四环形通槽的外形适配并能够相互对合实现连通;
向所述第五环形通槽内填充所述固体材料,所述固体材料的声阻抗低于所述第一键合层、所述第二键合层和所述顶电极层的声阻抗;
将所述第一键合层和所述第二键合层键合,以使所述第六通孔和所述第七通孔对合形成第一通孔、所述第四环形通槽和所述第五环形通槽对合形成第一环形通槽;
去除所述第二衬底层并在所述压电层远离所述顶电极层的一侧形成底电极层。
7.根据权利要求6所述的谐振器的制备方法,其特征在于,所述去除所述第二衬底层并在所述压电层远离所述顶电极层的一侧形成底电极层包括:
去除所述第二衬底层;
在所述压电层的表面开设第二通孔;
在所述压电层远离所述顶电极层的表面形成底电极层,所述底电极层通过所述第二通孔与所述顶电极层连接。
8.根据权利要求7所述的谐振器的制备方法,其特征在于,所述在第二衬底层上依次形成压电层、顶电极层和第一键合层包括:
在第二衬底层上形成连接层;
在所述连接层上依次形成压电层、顶电极层和第一键合层;
所述去除所述第二衬底层包括:
去除所述第二衬底层和所述连接层。
9.根据权利要求6所述的谐振器的制备方法,其特征在于,所述在第二衬底层上依次形成压电层、顶电极层和第一键合层包括:
在第二衬底层上形成连接层;
在所述连接层上依次形成压电层、顶电极层和第一键合层;
所述去除所述第二衬底层并在所述压电层远离所述顶电极层的一侧形成底电极层包括:
去除所述第二衬底层和部分所述连接层,以使所述压电层上覆盖剩余的所述连接层;
在剩余的所述连接层的表面开设第三通孔和与所述第一通孔对应的第四通孔,在所述压电层的表面开设与所述第三通孔对应的第二通孔;
在剩余的所述连接层远离所述压电层的表面形成底电极层,所述底电极层通过所述第三通孔和所述第二通孔与所述顶电极层连接,所述底电极层通过所述第四通孔与所述压电层连接。
10.根据权利要求6所述的谐振器的制备方法,其特征在于,所述在第一衬底层上形成第二键合层包括:
在第一衬底层上形成绝缘层并在所述绝缘层上形成第二键合层;
所述在所述第二键合层的表面开设与所述第六通孔对应的第七通孔和与所述第四环形通槽一一对应的第五环形通槽包括:
在所述第二键合层的表面开设与所述第六通孔对应的第七通孔,在所述绝缘层的表面开设与所述第七通孔对应的第五通孔;
在所述第二键合层的表面开设与所述第四环形通槽一一对应的第五环形通槽,在所述绝缘层的表面开设与所述第五环形通槽一一对应的第三环形通槽,其中,所述第三环形通槽与所述第五环形通槽的外形适配并能够相互对合实现连通;
所述向所述第五环形通槽内填充所述固体材料,所述固体材料的声阻抗低于所述第一键合层、所述第二键合层和所述顶电极层的声阻抗包括:
向所述第五环形通槽和所述第三环形通槽内填充所述固体材料,所述固体材料的声阻抗低于所述第一键合层、所述第二键合层、所述顶电极层和所述绝缘层的声阻抗。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN114900151B (zh) * 2022-05-20 2024-05-10 武汉敏声新技术有限公司 一种体声波谐振器及其制备方法

Citations (12)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2009100467A (ja) * 2007-09-25 2009-05-07 Panasonic Electric Works Co Ltd 共振装置
CN106486593A (zh) * 2015-08-26 2017-03-08 中国科学院上海微系统与信息技术研究所 双通孔结构的微型热电能量采集器及其制备方法
CN108667437A (zh) * 2018-04-19 2018-10-16 中芯集成电路(宁波)有限公司 一种薄膜体声波谐振器及其制造方法和电子装置
CN108664913A (zh) * 2018-05-04 2018-10-16 京东方科技集团股份有限公司 一种传感器及其制备方法、面板和识别装置
CN109225789A (zh) * 2018-09-06 2019-01-18 姬俊鹏 一种组合式变刚度薄膜pMUTs及其制备方法
CN109546985A (zh) * 2018-11-02 2019-03-29 天津大学 体声波谐振器及其制造方法
CN110707068A (zh) * 2019-09-09 2020-01-17 长江存储科技有限责任公司 半导体互连结构及其制备方法
CN111342792A (zh) * 2020-02-19 2020-06-26 杭州见闻录科技有限公司 一种具有电磁屏蔽结构的固态装配谐振器及制作工艺
CN112039466A (zh) * 2020-05-20 2020-12-04 中芯集成电路(宁波)有限公司上海分公司 一种薄膜体声波谐振器及其制造方法
CN112871614A (zh) * 2021-01-12 2021-06-01 武汉大学 高发射性能的mems超声换能器
CN113572448A (zh) * 2021-09-23 2021-10-29 深圳新声半导体有限公司 体声波谐振器
CN113810015A (zh) * 2021-09-23 2021-12-17 武汉敏声新技术有限公司 体声波谐振器及其制备方法、滤波器

Patent Citations (12)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2009100467A (ja) * 2007-09-25 2009-05-07 Panasonic Electric Works Co Ltd 共振装置
CN106486593A (zh) * 2015-08-26 2017-03-08 中国科学院上海微系统与信息技术研究所 双通孔结构的微型热电能量采集器及其制备方法
CN108667437A (zh) * 2018-04-19 2018-10-16 中芯集成电路(宁波)有限公司 一种薄膜体声波谐振器及其制造方法和电子装置
CN108664913A (zh) * 2018-05-04 2018-10-16 京东方科技集团股份有限公司 一种传感器及其制备方法、面板和识别装置
CN109225789A (zh) * 2018-09-06 2019-01-18 姬俊鹏 一种组合式变刚度薄膜pMUTs及其制备方法
CN109546985A (zh) * 2018-11-02 2019-03-29 天津大学 体声波谐振器及其制造方法
CN110707068A (zh) * 2019-09-09 2020-01-17 长江存储科技有限责任公司 半导体互连结构及其制备方法
CN111342792A (zh) * 2020-02-19 2020-06-26 杭州见闻录科技有限公司 一种具有电磁屏蔽结构的固态装配谐振器及制作工艺
CN112039466A (zh) * 2020-05-20 2020-12-04 中芯集成电路(宁波)有限公司上海分公司 一种薄膜体声波谐振器及其制造方法
CN112871614A (zh) * 2021-01-12 2021-06-01 武汉大学 高发射性能的mems超声换能器
CN113572448A (zh) * 2021-09-23 2021-10-29 深圳新声半导体有限公司 体声波谐振器
CN113810015A (zh) * 2021-09-23 2021-12-17 武汉敏声新技术有限公司 体声波谐振器及其制备方法、滤波器

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