CN117277985A - 体声波谐振器和制造体声波谐振器的方法 - Google Patents

体声波谐振器和制造体声波谐振器的方法 Download PDF

Info

Publication number
CN117277985A
CN117277985A CN202311444386.0A CN202311444386A CN117277985A CN 117277985 A CN117277985 A CN 117277985A CN 202311444386 A CN202311444386 A CN 202311444386A CN 117277985 A CN117277985 A CN 117277985A
Authority
CN
China
Prior art keywords
layer
bonding
electrode layer
lower electrode
acoustic wave
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
CN202311444386.0A
Other languages
English (en)
Inventor
胡威威
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Shenzhen Newsonic Technologies Co Ltd
Original Assignee
Shenzhen Newsonic Technologies Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Shenzhen Newsonic Technologies Co Ltd filed Critical Shenzhen Newsonic Technologies Co Ltd
Priority to CN202311444386.0A priority Critical patent/CN117277985A/zh
Priority to US18/542,897 priority patent/US20240162882A1/en
Priority to US18/542,915 priority patent/US20240162875A1/en
Publication of CN117277985A publication Critical patent/CN117277985A/zh
Pending legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • HELECTRICITY
    • H03ELECTRONIC CIRCUITRY
    • H03HIMPEDANCE NETWORKS, e.g. RESONANT CIRCUITS; RESONATORS
    • H03H9/00Networks comprising electromechanical or electro-acoustic devices; Electromechanical resonators
    • H03H9/15Constructional features of resonators consisting of piezoelectric or electrostrictive material
    • H03H9/17Constructional features of resonators consisting of piezoelectric or electrostrictive material having a single resonator
    • H03H9/171Constructional features of resonators consisting of piezoelectric or electrostrictive material having a single resonator implemented with thin-film techniques, i.e. of the film bulk acoustic resonator [FBAR] type
    • HELECTRICITY
    • H03ELECTRONIC CIRCUITRY
    • H03HIMPEDANCE NETWORKS, e.g. RESONANT CIRCUITS; RESONATORS
    • H03H3/00Apparatus or processes specially adapted for the manufacture of impedance networks, resonating circuits, resonators
    • H03H3/007Apparatus or processes specially adapted for the manufacture of impedance networks, resonating circuits, resonators for the manufacture of electromechanical resonators or networks
    • H03H3/02Apparatus or processes specially adapted for the manufacture of impedance networks, resonating circuits, resonators for the manufacture of electromechanical resonators or networks for the manufacture of piezoelectric or electrostrictive resonators or networks
    • HELECTRICITY
    • H03ELECTRONIC CIRCUITRY
    • H03HIMPEDANCE NETWORKS, e.g. RESONANT CIRCUITS; RESONATORS
    • H03H9/00Networks comprising electromechanical or electro-acoustic devices; Electromechanical resonators
    • H03H9/02Details
    • H03H9/02007Details of bulk acoustic wave devices
    • HELECTRICITY
    • H03ELECTRONIC CIRCUITRY
    • H03HIMPEDANCE NETWORKS, e.g. RESONANT CIRCUITS; RESONATORS
    • H03H9/00Networks comprising electromechanical or electro-acoustic devices; Electromechanical resonators
    • H03H9/02Details
    • H03H9/05Holders; Supports
    • H03H9/0504Holders; Supports for bulk acoustic wave devices
    • H03H9/0514Holders; Supports for bulk acoustic wave devices consisting of mounting pads or bumps
    • H03H9/0523Holders; Supports for bulk acoustic wave devices consisting of mounting pads or bumps for flip-chip mounting
    • HELECTRICITY
    • H03ELECTRONIC CIRCUITRY
    • H03HIMPEDANCE NETWORKS, e.g. RESONANT CIRCUITS; RESONATORS
    • H03H9/00Networks comprising electromechanical or electro-acoustic devices; Electromechanical resonators
    • H03H9/02Details
    • H03H9/05Holders; Supports
    • H03H9/10Mounting in enclosures
    • H03H9/1007Mounting in enclosures for bulk acoustic wave [BAW] devices
    • H03H9/105Mounting in enclosures for bulk acoustic wave [BAW] devices the enclosure being defined by a cover cap mounted on an element forming part of the BAW device
    • HELECTRICITY
    • H03ELECTRONIC CIRCUITRY
    • H03HIMPEDANCE NETWORKS, e.g. RESONANT CIRCUITS; RESONATORS
    • H03H9/00Networks comprising electromechanical or electro-acoustic devices; Electromechanical resonators
    • H03H9/02Details
    • H03H9/125Driving means, e.g. electrodes, coils
    • H03H9/13Driving means, e.g. electrodes, coils for networks consisting of piezoelectric or electrostrictive materials
    • H03H9/131Driving means, e.g. electrodes, coils for networks consisting of piezoelectric or electrostrictive materials consisting of a multilayered structure
    • HELECTRICITY
    • H03ELECTRONIC CIRCUITRY
    • H03HIMPEDANCE NETWORKS, e.g. RESONANT CIRCUITS; RESONATORS
    • H03H9/00Networks comprising electromechanical or electro-acoustic devices; Electromechanical resonators
    • H03H9/15Constructional features of resonators consisting of piezoelectric or electrostrictive material
    • H03H9/17Constructional features of resonators consisting of piezoelectric or electrostrictive material having a single resonator
    • H03H9/171Constructional features of resonators consisting of piezoelectric or electrostrictive material having a single resonator implemented with thin-film techniques, i.e. of the film bulk acoustic resonator [FBAR] type
    • H03H9/172Means for mounting on a substrate, i.e. means constituting the material interface confining the waves to a volume
    • H03H9/173Air-gaps
    • HELECTRICITY
    • H03ELECTRONIC CIRCUITRY
    • H03HIMPEDANCE NETWORKS, e.g. RESONANT CIRCUITS; RESONATORS
    • H03H3/00Apparatus or processes specially adapted for the manufacture of impedance networks, resonating circuits, resonators
    • H03H3/007Apparatus or processes specially adapted for the manufacture of impedance networks, resonating circuits, resonators for the manufacture of electromechanical resonators or networks
    • H03H3/02Apparatus or processes specially adapted for the manufacture of impedance networks, resonating circuits, resonators for the manufacture of electromechanical resonators or networks for the manufacture of piezoelectric or electrostrictive resonators or networks
    • H03H2003/021Apparatus or processes specially adapted for the manufacture of impedance networks, resonating circuits, resonators for the manufacture of electromechanical resonators or networks for the manufacture of piezoelectric or electrostrictive resonators or networks the resonators or networks being of the air-gap type
    • HELECTRICITY
    • H03ELECTRONIC CIRCUITRY
    • H03HIMPEDANCE NETWORKS, e.g. RESONANT CIRCUITS; RESONATORS
    • H03H3/00Apparatus or processes specially adapted for the manufacture of impedance networks, resonating circuits, resonators
    • H03H3/007Apparatus or processes specially adapted for the manufacture of impedance networks, resonating circuits, resonators for the manufacture of electromechanical resonators or networks
    • H03H3/02Apparatus or processes specially adapted for the manufacture of impedance networks, resonating circuits, resonators for the manufacture of electromechanical resonators or networks for the manufacture of piezoelectric or electrostrictive resonators or networks
    • H03H2003/023Apparatus or processes specially adapted for the manufacture of impedance networks, resonating circuits, resonators for the manufacture of electromechanical resonators or networks for the manufacture of piezoelectric or electrostrictive resonators or networks the resonators or networks being of the membrane type
    • HELECTRICITY
    • H03ELECTRONIC CIRCUITRY
    • H03HIMPEDANCE NETWORKS, e.g. RESONANT CIRCUITS; RESONATORS
    • H03H3/00Apparatus or processes specially adapted for the manufacture of impedance networks, resonating circuits, resonators
    • H03H3/007Apparatus or processes specially adapted for the manufacture of impedance networks, resonating circuits, resonators for the manufacture of electromechanical resonators or networks
    • H03H3/02Apparatus or processes specially adapted for the manufacture of impedance networks, resonating circuits, resonators for the manufacture of electromechanical resonators or networks for the manufacture of piezoelectric or electrostrictive resonators or networks
    • H03H2003/028Apparatus or processes specially adapted for the manufacture of impedance networks, resonating circuits, resonators for the manufacture of electromechanical resonators or networks for the manufacture of piezoelectric or electrostrictive resonators or networks for obtaining desired values of other parameters

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Acoustics & Sound (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Piezo-Electric Or Mechanical Vibrators, Or Delay Or Filter Circuits (AREA)

Abstract

本申请公开一种体声波谐振器和制造体声波谐振器的方法。该体声波(Bulk Acoustic Wave,BAW)谐振器包括:底部衬底;压电层,设置在底部衬底的上方;盖晶片,设置在压电层的上方;上电极层,设置在压电层上方;下电极层,设置在压电层的下方;第一导通层,设置在上电极层并与上电极层电连接;第二导通层,设置在下电极层并与下电极层电连接;上键合层,设置在盖晶片的下方,用于将盖晶片与压电层键合;键合接触层,设置于上键合层与第一导通层之间,以及,上键合层与第二导通层之间。

Description

体声波谐振器和制造体声波谐振器的方法
技术领域
本公开涉及半导体器件领域,尤其涉及体声波谐振器和制造体声波谐振器的方法。
背景技术
体声波谐振器是一种包括由压电材料制成并置于两个电极之间的薄膜形器件。体声波谐振器通常使用半导体微处理技术制造。
由于体声波谐振器的厚度较小,因此体声波谐振器可以用于要求高频率、小尺寸和轻重量的应用中。体声波谐振器的一个示例应用是在移动通信设备中使用的体声波滤波器。
体声波滤波器可包括两个或两个以上的体声波谐振器,因此,最好能制造尺寸较小的体声波滤波器。
需要说明的是,在上述背景技术部分公开的信息仅用于加强对本申请的背景的理解,因此可以包括不构成对本领域普通技术人员已知的现有技术的信息。
发明内容
为了对披露的实施例的一些方面有基本的理解,下面给出了简单的概括。所述概括不是泛泛评述,也不是要确定关键/重要组成元素或描绘这些实施例的保护范围,而是作为后面的详细说明的序言。
本公开一方面提供了一种体声波(Bulk Acoustic Wave, BAW)谐振器。该BAW谐振器包括:底部衬底;压电层,设置在底部衬底的上方;盖晶片,设置在压电层的上方盖晶片;上电极层,设置在压电层的上方;下电极层,设置在压电层的下方;第一导通层,设置在上电极层并与上电极层电连接;第二导通层,设置在下电极层并与下电极层电连接;上键合层,设置在盖晶片的下方,用于将盖晶片与压电层键合;和键合接触层,设置在上键合层与第一导通层之间,以及,上键合层与第二导通层之间。
本公开另一方面提供了一种制造体声波BAW谐振器的方法。该方法包括:在底部衬底的上方形成上电极层、压电层和下电极层,形成与上电极层接触的第一导通层,形成与下电极层接触的第二导通层,形成部分覆盖第一导通层和部分覆盖第二导通层的键合接触层,在盖晶片上形成上键合层,并且通过键合接触层和上键合层将盖晶片键合到压电层上。
以上的总体描述和下文中的描述仅是示例性和解释性的,不用于限制本申请。
附图说明
一个或多个实施例通过与之对应的附图进行示例性说明,这些示例性说明和附图并不构成对实施例的限定,附图中具有相同参考数字标号的元件示为类似的元件,附图不构成比例限制,并且其中:
图1是本公开实施例提供的一个体声波BAW谐振器的剖视图。
图2是本公开实施例提供的一个制造体声波BAW谐振器的方法的流程图。
图3至图23是本公开实施例提供的在图2的方法中所形成的结构剖视图。
具体实施方式
下文结合附图中的具体实施例对本发明进行了详细描述。然而,这些实施例并不限制本公开内容。本公开的保护范围包括本领域技术人员在这些实施例的基础上对结构、方法或功能所做的改变。
为便于本公开中附图的展示,某些结构或部分的尺寸可相对于其他结构或部分放大。因此,本公开中的附图仅用于说明本公开主题的基本结构。除非另有表示,否则不同附图中的相同数字代表相同或类似的元素。
此外,文中表示相对空间位置的术语,如"上"、"下"、"上部"、"下部"、"上面"、"下面"等,用于说明图中描绘的单元或特征与另一单元或特征之间的关系。在使用或操作设备时,表示相对空间位置的术语可能指的是图中所描述的位置以外的位置。例如,如果将图中所示的设备翻转过来,被描述为位于另一个单元或特征"下面"或"下方"的单元将位于另一个单元或特征的"上方"。因此,说明性术语"下方"可能包括上方和下方的位置。设备可能以其他方式定向(例如旋转90度或朝向另一个方向),文中出现的与空间有关的描述性术语也应相应解释。当一个部件或表层被称为"设置于"另一个部件或层的"上方"或 "连接"另一个部件或表层时,它可以直接被称作位于另一个部件或表层的上方或直接连接到另一个部件或表层,也可以有一个中间部件或表层。
一般来说,薄膜体声波(BAW)谐振器可包括上电极层、压电层、下电极层和至少一个设置在压电层下方或上方的空腔。在空腔释放BAW结构中,下空腔是通过刻蚀和释放工艺形成的。在空腔释放谐振器的晶圆级封装(wafer level packaging, WLP)工艺中,通常使用金-金(Au-Au)键合或干膜键合将盖晶片与底部衬底键合。由于空腔释放型谐振器一般使用缓冲氧化物刻蚀剂(buffered oxide etchant, BOE)或稀氢氟酸(dilute hydrofluoricacid, DHF)作为刻蚀和释放溶液,因此金(Au)一般用作 BAW 结构的导通层(pad metallayer)。如果BAW结构的键合层包括干膜,则干膜与金(Au)之间的附着力可能较差。因此,在后续制造工艺中可能会出现干膜分层的现象。
为了解决干膜键合层与金导通层之间附着力较差的问题,本公开实施例在干膜键合层(也就是,本公开实施例中的上键合层)与金导通层(也就是,本公开实施例中的第一导通层和/或第二导通层)之间设置氮化硅(SiNx)层或氧化硅(SiO2)层。
此外,当SiNx层或SiO2层直接接触Au导通层时,Au会与Si互溶,并在导通层的表面形成异常黑点。为了解决这个问题,根据本公开的一些实施例,导通层的组成发生了改变,在Au层和SiNx层之间的界面上,或,Au层和SiO2层之间的界面上加入了Cr层。
图1是本公开实施例提供的一个体声波(BAW)谐振器1000的剖视图。
如图1所示,BAW谐振器1000包括底部衬底210、设置在底部衬底210上方的压电层140、设置在压电层140上方的盖晶片250、设置在压电层140上方的上电极层130、设置在压电层140下方的下电极层150、设置在上电极层130上并与上电极层130电连接的第一导通层230、设置在下电极层150上并与下电极层150电连接的第二导通层220,设置在盖晶片250的下方并用于将盖晶片250与压电层140键合的上键合层260,和,设置在上键合层260与第一导通层230之间以及上键合层260与第二导通层220之间的键合接触层240。
底部衬底210可以包括硅(Si)、碳化硅(SiC)、氧化铝、石英、玻璃(SiO2)或蓝宝石(Al2O3)等材料。
压电层140可包括具有压电特性的材料,例如氮化铝(AlN)、氧化锌(ZnO)、铌酸锂(LiNbO3)、钽酸锂(LiTaO3)、锆酸钛酸铅(PZT)、钛酸锶钡(BST)等,也可以为其中两种材料或两种以上材料的堆叠组合。当压电层140的材料为氮化铝(AlN)时,可在氮化铝中掺入一定比例的稀土元素,例如钪、铒、镧等。
上电极层130和下电极层150可包括任何合适的导电材料,包括各种具有导电性能的金属材料,例如钼(Mo)、铝(Al)、铜(Cu)、铂(Pt)、钽(Ta)、钨(W)、钯(Pd)、钌(Ru)等,也可以为两种或两种以上这些导电金属材料的堆叠组合。
框架层160设置在下电极层150的至少部分下表面上。框架层160用于沿下电极层150的边缘形成凸起结构165。凸起结构165朝向下空腔500a突出。框架层160可以包括导电材料,导电材料可以与下电极层150的材料相同,也可以与下电极层150的材料不同。此外,在另一实施例中,框架层160可以布置在上电极层130的至少部分上表面上,以沿着上电极层130的边缘形成凸起结构。凸起结构从上电极层130朝着远离下电极层150的方向突出。
顶部钝化层120位于上电极层130的上方,并覆盖上电极层130的上表面。底部钝化层170位于下电极层150和框架层160的下方,并覆盖下电极层150和框架层160的下表面。顶部钝化层120可包括氮化铝(AlN)。底部钝化层170可包括氮化硅(SiN)、氮化铝(AlN)、氧化硅(SiO2)、氮氧化硅(SiON)等材料,也可以为两种及两种以上这些材料的堆叠组合。
牺牲层180设置在底部衬底210和压电层140之间。牺牲层180可以包括氧化硅(SiO2)。下空腔500a形成于牺牲层180中。
下键合层200位于底部衬底210和牺牲层180之间。下键合层200包括围绕下空腔500a的突出结构202。下键合层200可包括氧化硅、氮化硅等,或这些材料的堆叠组合。
下键合层200上覆有边界层190。边界层190可包括非导电材料,如硅(Si)、氮化硅(SiN)、氮化铝(AlN),也可以为两种或两种以上这些材料的堆叠组合。边界层190与压电层140接触,或边界层190通过框架层160和底部钝化层170与下电极层150接触。下电极层150的边缘位于下空腔500a内。
顶部钝化层120具有上电极层接触窗口,通过上电极接触窗口能够暴露上电极层130的一部分。第一导通层230位于顶部钝化层120的上方,并通过上电极层接触窗口与上电极层130电连接。压电层140具有下电极层接触窗口,下电极层接触窗口能够露出下电极层150的一部分。第二导通层220设置于压电层140的上方,并通过下电极层接触窗口与下电极层150电连接。
第一导通层230和第二导通层220均可以包括自下而上排列的Cr/Au/Cr层,或自下而上排列的Ti/Au/Cr层。当第一导通层230和第二导通层220都包括Cr/Au/Cr堆叠层时,Cr/Au/Cr堆叠层包括:第一铬(Cr)层,其厚度约为几十纳米(例如30 ± 20nm),第一铬(Cr)层设置在第一导通层230或第二导通层220上并与之接触;金(Au)层,其厚度约为几百纳米到几微米(例如1µm ± 200nm),金层设置在第一铬层上;第二铬层,其厚度约为几十纳米(例如50 ± 20nm),第二铬层设置在Au层上并与键合接触层240接触。当第一导通层230和第二导通层220都包括Ti/Au/Cr堆叠层时,Ti/Au/Cr堆叠层包括:钛(Ti)层,其厚度约为几十纳米(例如30 ± 20nm),钛层设置在第一导通层230或第二导通层220上并与之接触;金(Au)层,其厚度约为几百纳米到几微米(例如,1µm ± 200nm),金层设置在钛层上;铬(Cr)层,其厚度约为几十纳米(例如,50 ± 20nm),铬(Cr)层设置在金层上并与键合接触层240接触。
键合接触层240包括氮化硅(SiNx)层或氧化硅(SiO2)层中的至少一种。上键合层260包括干膜。
上空腔500b位于压电层140的上方,并被盖晶片250所覆盖。上空腔500b被上键合层260和键合接触层240包围。上电极层130的边缘设置于上空腔500b内。
上电极层通孔401延伸穿过盖晶片250、上键合层260和键合接触层240,以暴露部分第一导通层230。下电极层通孔402延伸穿过盖晶片250、上键合层260和键合接触层240,以暴露部分第二导通层220。
第一金属填料271填充在上电极层通孔401中,并与第一导通层230电连接。第二金属填料272填充在下电极层通孔402中,并与第二导通层220电连接。第一金属填料271和第二金属填料272可以包括导电金属材料,例如铜(Cu)。
第一焊锡凸点281设置在第一金属填料271上。第二焊锡凸点282设置在第二金属填料272上。
图2是根据本公开实施例提供的一个制造BAW谐振器1000的工艺2000流程图。图3至图23是本公开实施例提供的在工艺2000中所形成的结构的剖视图。
如图2和图3所示,在步骤S1中,获得临时衬底100,并在临时衬底100上形成氧化硅层110。临时衬底100可以包括硅(Si)、碳化硅(SiC)、氧化铝、石英或玻璃等。氧化硅层110可以通过氧化硅衬底获得,也可以通过化学气相沉积(chemical vapor deposition, CVD)工艺沉积在临时衬底100上。
如图2和图4所示,在步骤S2中,在氧化硅层110上依次沉积顶部钝化层120、上电极层130、压电层140和下电极层150。顶部钝化层120可包括氮化铝(AlN)。上电极层130和下电极层150可包括任何合适的导电材料,例如各种具有导电性能的金属材料或多种导电金属材料的叠层,例如钼(Mo)、铝(Al)、铜(Cu)、铂(Pt)、钽(Ta)、钨(W)、钯(Pd)、钌(Ru)等。在本实施例中,上电极层130和下电极层150包括钼(Mo)。压电层140可包括具有压电特性的材料或其堆叠组合,如氮化铝(AlN)、氧化锌(ZnO)、铌酸锂(LiNbO3)、钽酸锂(LiTaO3)、锆酸铅钛酸酯(PZT)、钛酸锶钡(BST)等。当压电层140的材料为氮化铝(AlN)时,氮化铝本身也可以掺杂一定比例的稀土元素,如钪、铒、镧等。
如图2和图5所示,在步骤S3中,在下电极层150上形成框架层160,然后对框架层160进行图案化。框架层160可以包括导电材料,导电材料可以与下电极层150的材料相同,也可以与下电极层150的材料不同。框架层160的图案化可通过使用剥离工艺或图案化刻蚀方法来实现。
如图2和图6所示,在步骤S4中,底部钝化层170沉积在下电极层150和框架层160的表面上。底部钝化层170的材料可以是氮化硅(SiN)、氮化铝(AlN)、氧化硅(SiO2)、氧氮化硅(SiNO)或其他材料,也可以是两种或两种以上这些材料的堆叠组合。
如图2和图7所示,在步骤S5中,对底部钝化层170、框架层160和下电极层150进行图案化以形成图案化的底部钝化层170、图案化的框架层160和图案化的下电极层150。图案化的框架层160包括设置于下电极层150边缘处的凸起结构165。图案化可通过刻蚀实现,例如等离子刻蚀工艺、湿法刻蚀工艺或两者的组合。
如图2和图8所示,在步骤S6中,在图7中的结构上沉积牺牲层180,并通过刻蚀进行图案化以形成沟槽350。牺牲层180的材料可以是氧化硅。沟槽350包围着牺牲层180的一部分,牺牲层180将在随后的刻蚀和释放过程中被去除,从而形成下空腔500a。沟槽350用于限定下空腔500a的范围。沟槽350暴露出底部钝化层170的一部分和压电层140的一部分。
如图2和图9所示,在步骤S7中,沉积边界层190。边界层190的材料可以是硅(Si)、氮化硅(SiN)、氮化铝(AlN)或其他非导电材料,也可以为两种或两种以上这些材料的堆叠组合。边界层190沉积在沟槽350中,从而在随后的刻蚀和释放过程中限定出截止边界,以形成下空腔500a。
如图2和图10所示,在步骤S8中,在边界层190上沉积下键合层200,并填充沟槽350。然后,对下键合层200进行表面平面化和抛光。下键合层200填充沟槽350的部分构成突出结构202,牺牲层180被突出结构202围绕的部分将被移除以形成下空腔500a。下键合层200用于粘合底部衬底210。下键合层200的材料可以是氧化硅、氮化硅或其他材料,也可以是两种或两种以上这些材料的堆叠组合。在本实施例中,下键合层200使用氧化硅。表面平面化和抛光可通过化学机械抛光(chemical mechanical polishing,CMP)工艺实现。
如图2和图11所示,在步骤S9中,底部衬底210与下键合层200键合。底部衬底210可以是包括硅(Si)、碳化硅(SiC)、氧化铝、石英、玻璃(SiO2)或蓝宝石(Al2O3)等材料的盖晶片。
如图2和图12所示,在步骤S10中,翻转图11所示的结构,并去除临时衬底100和氧化硅层110。临时衬底100的去除可以通过研磨工艺、等离子干法刻蚀工艺、湿法刻蚀工艺或它们的组合来进行。在本实施例中,临时衬底100由硅材料制成,并通过研磨和湿法刻蚀的组合或研磨和等离子干法刻蚀的组合去除。氧化硅层110可以通过等离子干法刻蚀、湿法刻蚀或两者结合的方式去除。
如图2和图13所示,在步骤S11中,通过刻蚀对顶部钝化层120和上电极层130进行图案化,以形成图案化的顶部钝化层120和图案化的上电极层130。刻蚀工艺可以是等离子刻蚀工艺、湿法刻蚀工艺或两者的组合。
如图2和图14所示,在步骤S12中,刻蚀压电层140以形成用于暴露下电极层150的下电极层接触窗口142,刻蚀顶部钝化层120以形成用于暴露上电极层130的上电极层接触窗口122。
如图2和图15所示,在步骤S13中,通过气相沉积在图14所示结构上形成金属层。然后,通过剥离对金属层进行图案化,形成第一导通层230和第二导通层220。第一导通层230在顶部钝化层120上形成,并通过上电极层接触窗口122与上电极层130接触。第二导通层220形成于压电层140上,通过下电极层接触窗口142与下电极层150接触。第一导通层230和第二导通层220中的每一层都可以包括从下到上依次设置的Cr/Au/Cr叠层,或从下到上依次设置的Ti/Au/Cr叠层。
如图2和图16所示,在步骤S14中,通过等离子体增强化学气相沉积(plasmaenhanced chemical vapor deposition, PECVD)工艺在图15所示的结构上形成键合接触层240。然后,通过刻蚀对键合接触层240进行图案化,使其覆盖部分第一导通层230和部分第二导通层220。图案化的键合接触层240包括用于形成上空腔500b的空间,并暴露出部分第一导通层230和部分第二导通层220。键合接触层240可包括氮化硅(SiNx)层或氧化硅(SiO2)层中的至少一种。
如图2和图17所示,在步骤S15中,牺牲层180被突出结构202包围的部分被刻蚀并通过压电层140中形成的释放孔(未示出)释放,以形成下空腔500a。在本实施例中,牺牲层180由氧化硅制成,牺牲层180的刻蚀和释放过程可通过氢氟酸溶液湿法刻蚀、缓冲氧化物刻蚀剂(BOE)溶液湿法刻蚀或氢氟酸蒸汽腐蚀,也可以是这些过程的组合来进行。牺牲层180的刻蚀在边界层190处停止。
如图2和图18所示,在步骤S16中,获得盖晶片250。然后,在盖晶片250上形成上键合层260,并对其进行图案化,以便为上空腔500b留出空间,并为上电极层通孔401和下电极层通孔402留出空间。
如图2和图19所示,在步骤S17中,通过上键合层260和键合接触层240,将形成有上键合层260的盖晶片250键合到图18所示的结构上,也就是键合盖晶片250于压电层140。
如图20所示,上空腔500b形成于压电层140的上方并被盖晶片250覆盖。上空腔500b被上键合层260和键合接触层240包围。
如图2和图21所示,在步骤S18中,刻蚀盖晶片250以形成上电极层通孔401和下电极层通孔402。上电极层通孔401延伸穿过盖晶片250、上键合层260和键合接触层240,并暴露出第一导通层230的一部分。下电极层通孔402延伸穿过盖晶片250、上键合层260和键合接触层240,并暴露出第二导通层220的一部分。
如图2和图22所示,在步骤S19中,第一金属填料271和第二金属填料272分别填入上电极层通孔401和下电极层通孔402中。第一金属填料271和第二金属填料272可以由导电金属材料制成,例如铜(Cu)。
如图2和图23所示,在步骤S20中,第一焊锡凸点281和第二焊锡凸点282分别形成在第一金属填料271和第二金属填料272的顶部。如此,图1所示的BAW谐振器1000被制造出来。
本发明的其他实施例对于本领域技术人员来说是显而易见的。本发明的说明书和实施例仅供参考,本发明的真正范围和真实意义由权利要求书指明。

Claims (27)

1.一种体声波BAW谐振器,其特征在于,包括:
底部衬底;
压电层,设置在底部衬底的上方;
盖晶片,设置在压电层的上方;
上电极层,设置在压电层的上方;
下电极层,设置在压电层的下方;
第一导通层,设置在上电极层并与上电极层电连接;
第二导通层,设置在下电极层并与下电极层电连接;
上键合层,设置在盖晶片的下方,用于将盖晶片与压电层键合;和
键合接触层,设置在上键合层与第一导通层之间,以及,上键合层与第二导通层之间。
2.根据权利要求1所述的体声波BAW谐振器,其特征在于,上键合层包括干膜,键合接触层包括氮化硅层或氧化硅层中的至少一种。
3.根据权利要求2所述的体声波BAW谐振器,其特征在于,第一导通层和第二导通层均包括从下到上依次堆叠设置的铬层、金层和铬层。
4.根据权利要求2所述的体声波BAW谐振器,其特征在于,第一导通层和第二导通层均包括从下到上依次堆叠设置的钛层、金层和铬层。
5.根据权利要求1所述的体声波BAW谐振器,其特征在于,还包括:
牺牲层,设置在底部衬底和压电层之间;和
下空腔,形成在牺牲层内。
6.根据权利要求5所述的体声波BAW谐振器,其特征在于,还包括:
下键合层,设置在底部衬底和牺牲层之间,包括围绕下空腔的突出结构;和
边界层,覆盖下键合层。
7.根据权利要求6所述的体声波BAW谐振器,其特征在于,边界层与压电层或下电极层接触。
8.根据权利要求5所述的体声波BAW谐振器,其特征在于,下电极层的边缘位于下空腔的内部。
9.根据权利要求1至8任一项所述的体声波BAW谐振器,其特征在于,还包括设置在压电层上方并被盖晶片覆盖的上空腔,上空腔被上键合层和键合接触层包围。
10.根据权利要求9所述的体声波BAW谐振器,其特征在于,上电极层的边缘设置在上空腔内。
11.根据权利要求1至8任一项所述的体声波BAW谐振器,其特征在于,还包括上电极层通孔和下电极层通孔;
上电极层通孔延伸穿过盖晶片、上键合层和键合接触层,并暴露出第一导通层的一部分;和
下电极层通孔延伸穿过盖晶片、上键合层和键合接触层,并露出第二导通层的一部分。
12.根据权利要求11所述的体声波BAW谐振器,其特征在于,还包括:
第一金属填料,填充在上电极层通孔中并与第一导通层电连接;和
第二金属填料,填充在下电极层通孔中并与第二导通层电连接。
13.根据权利要求12所述的体声波BAW谐振器,其特征在于,还包括:
第一焊锡凸点,设置在第一金属填料上;和
第二焊锡凸点,设置在第二金属填料上。
14.一种制造体声波BAW谐振器的方法,其特征在于,包括:
在底部衬底上,形成上电极层、压电层和下电极层;
形成与上电极层接触的第一导通层;
形成与下电极层接触的第二导通层;
形成键合接触层,键合接触层覆盖部分第一导通层和部分第二导通层;
在盖晶片上,形成上键合层;和
通过键合接触层和上键合层,将盖晶片键合至压电层。
15.根据权利要求14所述的方法,其特征在于,上键合层包括干膜,键合接触层包括氮化硅层或氧化硅层中的至少一种。
16.根据权利要求15所述的方法,其特征在于,第一导通层和第二导通层均至少包括金层和铬层,铬层设置于金层和键合接触层之间,并且铬层与金层和键合接触层直接接触。
17.根据权利要求16所述的方法,其特征在于,第一导通层和第二导通层还包括铬层或钛层,其中,铬层或钛层设置于金层和上键合层之间、和金层下键合层之间。
18.根据权利要求14至17任一项所述的方法,其特征在于,在底部衬底上,形成上电极层、压电层和下电极层,包括:
在临时衬底上,形成上电极层、压电层和下电极层;
对下电极层进行图案化,以形成图案化的下电极层;
在下电极层上,形成牺牲层;
将牺牲层与下电极层键合;
去除衬底;和
对上电极层进行图案化,以形成图案化的上电极层。
19.根据权利要求18所述的方法,其特征在于,在形成键合接触层之后,还包括:
去除部分牺牲层,以形成下空腔。
20.根据权利要求19所述的方法,其特征在于,在将牺牲层与下电极层键合之前,还包括:
在牺牲层中形成沟槽,沟槽包围牺牲层中被去除的部分;
在沟槽中形成边界层;和
形成填充在沟槽的下键合层。
21.根据权利要求20所述的方法,其特征在于,边界层与压电层或下电极层连接。
22.根据权利要求19所述的方法,其特征在于,下电极层的边缘位于下空腔内。
23.根据权利要求14至17任一项所述的方法,其特征在于,在压电层的上方设置被盖晶片覆盖的上空腔,其中,上空腔被上键合层和键合接触层包围。
24.根据权利要求23所述的方法,其特征在于,上电极层的边缘设置在上空腔内。
25.根据权利要求14至17任一项所述的方法,其特征在于,还包括:
形成延伸穿过盖晶片、上键合层和键合接触层的上电极层通孔,以暴露部分第一导通层;和
形成延伸穿过盖晶片、上键合层和键合接触层的下电极层通孔,以暴露部分第二导通层。
26.根据权利要求25所述的方法,其特征在于,还包括:
将第一金属填料填充在上电极层通孔中;和
将第二金属填料填充在下电极层通孔中。
27.根据权利要求26所述的方法,其特征在于,还包括:
在第一金属填料上,形成第一焊锡凸点;和
在第二金属填料上,形成第二焊锡凸点。
CN202311444386.0A 2023-11-01 2023-11-01 体声波谐振器和制造体声波谐振器的方法 Pending CN117277985A (zh)

Priority Applications (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202311444386.0A CN117277985A (zh) 2023-11-01 2023-11-01 体声波谐振器和制造体声波谐振器的方法
US18/542,897 US20240162882A1 (en) 2023-11-01 2023-12-18 Bulk acoustic wave resonator and fabrication method thereof
US18/542,915 US20240162875A1 (en) 2023-11-01 2023-12-18 Bulk acoustic wave resonator and fabrication method thereof

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202311444386.0A CN117277985A (zh) 2023-11-01 2023-11-01 体声波谐振器和制造体声波谐振器的方法

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN117277985A true CN117277985A (zh) 2023-12-22

Family

ID=89208993

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN202311444386.0A Pending CN117277985A (zh) 2023-11-01 2023-11-01 体声波谐振器和制造体声波谐振器的方法

Country Status (2)

Country Link
US (2) US20240162875A1 (zh)
CN (1) CN117277985A (zh)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN117478098A (zh) * 2023-12-28 2024-01-30 深圳新声半导体有限公司 一种兰姆波谐振器

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN117478098A (zh) * 2023-12-28 2024-01-30 深圳新声半导体有限公司 一种兰姆波谐振器
CN117478098B (zh) * 2023-12-28 2024-04-02 深圳新声半导体有限公司 一种兰姆波谐振器

Also Published As

Publication number Publication date
US20240162875A1 (en) 2024-05-16
US20240162882A1 (en) 2024-05-16

Similar Documents

Publication Publication Date Title
WO2021012923A1 (zh) 薄膜体声波谐振器及其制作方法
CN112039465B (zh) 一种薄膜体声波谐振器及其制造方法
CN112039490B (zh) 一种薄膜压电声波滤波器及其制造方法
US20220103147A1 (en) Lithium niobate or lithium tantalate fbar structure and fabricating method thereof
CN110719082B (zh) 声波谐振器封装件
CN110581697B (zh) 声波谐振器封装件和制造该声波谐振器封装件的方法
CN112039485A (zh) 一种薄膜压电声波滤波器及其制造方法
CN113572444B (zh) 用于体声波谐振器制作的方法
CN113572446A (zh) 用于体声波谐振器制作的方法、体声波谐振器、滤波器
JP4395892B2 (ja) 圧電薄膜デバイス及びその製造方法
US20240162882A1 (en) Bulk acoustic wave resonator and fabrication method thereof
CN112039484A (zh) 一种薄膜体声波谐振器及其制造方法
US11677381B2 (en) Film bulk acoustic resonator structure and fabricating method
US20230008078A1 (en) Structure and manufacturing method of surface acoustic wave filter with back electrode of piezoelectric layer
CN111010109B (zh) 释放孔位于封装空间外的mems器件的封装
US11616489B2 (en) Bulk acoustic wave filter having release hole and fabricating method of the same
US11757427B2 (en) Bulk acoustic wave filter having release hole and fabricating method of the same
US11533039B2 (en) Lithium niobate or lithium tantalate FBAR structure and fabricating method thereof
CN114899303B (zh) 半导体装置
US20220393663A1 (en) Fbar strurcture and manufacturing method of same
US20220103146A1 (en) Film bulk acoustic resonator structure and fabricating method
CN113572447B (zh) 用于体声波谐振器封装的方法
US20230091476A1 (en) Bulk acoustic wave resonator with metal bonding layer
US20220399874A1 (en) Acoustic wave resonator package
CN116073790A (zh) 声表面波saw滤波器及其制造方法

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination