CN117459020B - 体声波谐振器及其制造方法 - Google Patents

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Abstract

一种体声波谐振器及其制造方法,体声波谐振器包括:压电层;第一电极层,设置于压电层的第一侧,且包括彼此电性隔离的第一电极和附加电极;第二电极层,设置于压电层的第二侧,且包括第二电极;互连焊盘,设置于压电层的第二侧,且与第二电极和附加电极电连接;载体结构,设置于压电层的第一侧,且在载体结构和压电层之间具有第一空腔;盖体结构,设置于压电层的第二侧,且在盖体结构和压电层之间具有第二空腔;第一导电连接件和第二导电连接件,设置于压电层的远离盖体结构的第一侧,且第一导电连接件延伸穿过载体结构以与第一电极电连接,第二导电连接件延伸穿过载体结构以与附加电极电连接,并通过附加电极和互连焊盘与第二电极电连接。

Description

体声波谐振器及其制造方法
技术领域
本公开的实施例涉及谐振器领域,且特别是涉及一种体声波谐振器及其制造方法。
背景技术
随着移动通讯技术快速发展,以谐振器为基本单元的滤波器越来越广泛且大量的应用在智能手机等通讯装置中。薄膜体声波谐振器(film bulk acoustic resonator,FBAR)通常包括上电极、压电层、下电极,且在压电层和上电极的远离下电极的一侧设置有导电焊盘和盖体结构,且盖体结构和压电层围合形成上空腔。对于传统体声波谐振器,盖体结构通常采用干膜作为键合层与压电层及导电焊盘等构件进行键合,且在盖体结构所在的一侧设置有导电凸块,导电凸块通过导电焊盘与相应的电极电连接。然而,盖体结构的键合层与其键合的部分构件(例如,导电焊盘)之间的粘附性可能较差,例如,在后续工艺中,干膜可能发生膨胀或收缩等形变,在干膜与其键合的导电焊盘之间可能发生分层,例如可导致谐振器出现频偏、凸块断裂等可靠性问题。
发明内容
根据本公开的至少一个实施例提供一种体声波谐振器,包括:压电层,具有在第一方向上彼此相对的第一侧和第二侧;第一电极层,设置于所述压电层的所述第一侧,且包括彼此电性隔离的第一电极和附加电极;第二电极层,设置于所述压电层的所述第二侧,且包括第二电极;一或多个导电焊盘,设置于所述压电层的所述第二侧,且至少包括互连焊盘,所述互连焊盘与所述第二电极电连接,并延伸穿过所述第二电极和所述压电层,以与所述附加电极电连接;载体结构,设置于所述压电层和所述第一电极层的远离所述第二电极层的一侧,其中在所述载体结构和所述压电层之间具有第一空腔,且所述第一电极的部分位于所述第一空腔中;盖体结构,设置于所述压电层的所述第二侧,且包括盖体键合层和盖体衬底,所述盖体键合层在所述第一方向上设置于所述盖体衬底和所述压电层之间,其中在所述盖体结构和所述压电层之间具有第二空腔,所述第二电极层的部分位于所述第二空腔中;以及第一导电连接件和第二导电连接件,设置于所述压电层的远离所述盖体结构的所述第一侧,且所述第一导电连接件延伸穿过所述载体结构以与所述第一电极电连接,所述第二导电连接件延伸穿过所述载体结构以与所述附加电极电连接,并通过所述附加电极和所述互连焊盘与所述第二电极电连接。
根据本公开至少一个实施例提供的体声波谐振器中,所述第二电极具有电极过孔,所述压电层具有附加压电过孔,所述电极过孔和所述附加压电过孔彼此连通,以暴露出所述附加电极的靠近所述压电层一侧的部分表面,且所述互连焊盘通过所述电极过孔和所述附加压电过孔与所述附加电极电连接。
根据本公开至少一个实施例提供的体声波谐振器中,所述一或多个导电焊盘还包括以下中的至少一者:第一导电焊盘,设置于所述压电层的所述第二侧的表面上,且通过所述压电层中的压电过孔与所述第一电极电连接;以及第二导电焊盘,设置于所述第二电极的远离所述压电层的一侧,且与所述第二电极电连接。
根据本公开至少一个实施例提供的体声波谐振器中,所述第一导电焊盘和所述第二导电焊盘用作测试焊盘。
根据本公开至少一个实施例提供的体声波谐振器中,所述盖体键合层键合至所述压电层和所述一或多个导电焊盘的部分表面,所述一或多个导电焊盘中的部分导电焊盘具有嵌入部,所述嵌入部被所述盖体键合层覆盖,且所述嵌入部与所述盖体键合层之间的接触面积大于或等于所述嵌入部的远离压电层一侧的表面面积。
根据本公开至少一个实施例提供的体声波谐振器中,在所述盖体键合层中不设置与所述部分导电焊盘的所述嵌入部电连接的导电构件。
根据本公开至少一个实施例提供的体声波谐振器中,所述载体结构的部分在平行于所述压电层的主表面的第二方向上位于所述第一电极和所述附加电极之间,且所述附加电极在所述第二方向上位于所述载体结构的所述部分的远离所述第一空腔的一侧,并与所述第一空腔间隔开。
根据本公开至少一个实施例提供的体声波谐振器中,所述载体结构包括:支撑介电层,设置于所述第一电极层的远离所述压电层的一侧,且所述支撑介电层的部分在平行于所述压电层的主表面的第二方向上位于所述第一电极和所述附加电极之间;载体键合层,设置于所述支撑介电层的远离所述压电层的一侧;空腔边界层,位于所述支撑介电层和所述载体键合层之间,且位于所述载体键合层的靠近所述第一空腔的一侧,所述空腔边界层界定所述第一空腔的部分边界;以及载体衬底,位于所述载体键合层的远离所述压电层的一侧。
根据本公开至少一个实施例提供的体声波谐振器中,所述空腔边界层将所述支撑介电层和所述载体键合层的部分间隔开,且所述支撑介电层和所述载体键合层具有彼此接触的部分。
根据本公开至少一个实施例提供的体声波谐振器中,在所述载体衬底以及所述支撑介电层和所述载体键合层的所述彼此接触的部分中具有第一连接过孔和第二连接过孔,所述第一导电连接件通过所述第一连接过孔电连接到所述第一电极,所述第二导电连接件通过所述第二连接过孔电连接到所述附加电极。
根据本公开至少一个实施例提供的体声波谐振器中,所述支撑介电层包括:第一介电部,在所述第一方向上位于所述第一电极和所述载体键合层之间;以及第二介电部,在所述第一方向上位于所述附加电极和所述载体键合层之间,其中所述第二介电部在所述第一方向上的厚度大于所述第一介电部在所述第一方向上的厚度。
根据本公开至少一个实施例提供的体声波谐振器,还包括:钝化层,所述钝化层的部分位于所述第一电极和所述第一介电部之间,并将第一电极和所述第一介电部间隔开,其中所述附加电极和所述第二介电部直接接触。
根据本公开至少一个实施例提供的体声波谐振器中,所述第一导电连接件和所述第二导电连接件在所述压电层上的正投影与所述空腔边界层在所述压电层上的正投影偏置开。
根据本公开至少一个实施例提供的体声波谐振器中,所述载体键合层包括:键合主体,在所述第一方向上位于所述支撑介电层的远离所述压电层的一侧;以及键合凸出部,在所述第一方向上朝向所述压电层凸出于所述键合主体的远离所述载体衬底一侧的表面,其中所述第一空腔被所述键合凸出部环绕,且所述键合主体包括第一主体部和第二主体部,所述第一主体部与所述第一空腔在所述压电层的主表面上的正投影交叠,所述第二主体部在所述第二方向上位于所述键合凸出部的远离所述第一空腔的一侧。
根据本公开至少一个实施例提供的体声波谐振器中,所述空腔边界层覆盖所述键合凸出部的侧壁以及所述键合凸出部和所述第一主体部的靠近所述压电层一侧的表面,并将所述键合凸出部和所述支撑介电层间隔开。
根据本公开至少一个实施例提供的体声波谐振器中,所述支撑介电层在平行于所述压电层的主表面的方向上位于所述键合凸出部以及所述空腔边界层的覆盖所述键合凸出部的部分的远离所述第一空腔的一侧,且与所述第二主体部接触。
根据本公开至少一个实施例提供的体声波谐振器中,所述载体键合层的材料和所述盖体键合层的材料不同。
根据本公开至少一个实施例提供的体声波谐振器中,所述载体键合层包括无机材料,所述盖体键合层包括有机材料。
根据本公开至少一个实施例提供的体声波谐振器中,所述第一导电连接件包括彼此相连的第一导电通孔和第一导电凸块,所述第二导电连接件包括彼此相连的第二导电通孔和第二导电凸块,所述第一导电通孔的至少部分和所述第二导电通孔的至少部分嵌置于所述载体结构中,且所述第一导电凸块通过所述第一导电通孔电连接到所述第一电极,所述第二导电凸块通过所述第二导电通孔电连接到所述附加电极。
根据本公开的至少一个实施例提供一种体声波谐振器的制造方法,包括:依次形成第二电极层、压电层和第一电极层,其中所述第一电极层和所述第二电极层分别在第一方向上位于所述压电层的彼此相对的第一侧和第二侧;对所述第一电极层进行图案化工艺,以形成第一电极和附加电极,且在所述第一电极和所述附加电极之间形成有间隙,以使得所述第一电极和所述附加电极彼此间隔开且电性隔离;在所述压电层和所述第一电极层的远离所述第二电极层的一侧形成载体结构,所述载体结构的部分填入所述间隙中,且在所述压电层和所述载体结构之间形成第一空腔,其中所述第一电极的部分位于所述第一空腔中;对所述第二电极层进行图案化工艺,以形成第二电极;在所述压电层的所述第二侧形成一或多个导电焊盘,所述一或多个导电焊盘至少包括互连焊盘,所述互连焊盘与所述第二电极电连接,并延伸穿过所述第二电极和所述压电层,以与所述附加电极电连接;将盖体结构键合至所述压电层的所述第二侧,且在所述盖体结构和所述压电层之间形成第二空腔,其中所述盖体结构包括盖体键合层和盖体衬底,所述盖体键合层在所述第一方向上设置于所述盖体衬底和所述压电层之间,所述第二电极层的部分位于所述第二空腔中;形成延伸穿过所述载体结构的第一连接过孔和第二连接过孔;以及在所述压电层的远离所述盖体结构的一侧形成第一导电连接件和第二导电连接件,所述第一导电连接件通过所述第一连接过孔电连接到所述第一电极,所述第二导电连接件通过所述第二连接过孔电连接到所述附加电极,并通过所述附加电极和所述互连焊盘与所述第二电极电连接。
根据本公开至少一个实施例提供的体声波谐振器的制造方法中,形成所述载体结构包括:在所述第一电极层和所述压电层的远离所述第二电极层的一侧形成介电层,且所述介电层填入所述第一电极和所述附加电极之间的所述间隙中;对所述介电层进行图案化工艺,以在所述介电层中形成沟槽,并形成被所述沟槽分隔开的牺牲介电层和支撑介电层;在所述介电层的远离所述压电层的一侧形成空腔边界层,所述空腔边界层填入所述沟槽中并覆盖所述沟槽的表面;移除所述空腔边界层的位于所述支撑介电层的远离所述压电层一侧的部分;在所述介电层和所述空腔边界层的远离所述压电层的一侧形成载体键合层;以及将载体衬底键合至所述载体键合层。
根据本公开至少一个实施例提供的体声波谐振器的制造方法中,在所述载体结构中形成所述第一连接过孔和所述第二连接过孔包括:移除所述载体衬底、所述载体键合层和所述支撑介电层的部分,以在所述载体衬底、所述载体键合层和所述支撑介电层中形成所述第一连接过孔和所述第二连接过孔。
根据本公开至少一个实施例提供的体声波谐振器的制造方法中,对所述第二电极层进行所述图案化工艺包括在所述第二电极中形成电极过孔,在对所述第二电极层进行所述图案化工艺之后,且在形成所述一或多个导电焊盘之前,还包括:移除所述压电层的部分,以在所述压电层中形成暴露出所述附加电极的部分表面的附加压电过孔,且所述附加压电过孔和所述电极过孔空间连通;所述互连焊盘通过所述电极过孔和所述附加压电过孔与所述附加电极电连接。
附图说明
为了更清楚地说明本公开实施例的技术方案,下面将对实施例的附图作简单地介绍,显而易见地,下面描述中的附图仅仅涉及本公开的一些实施例,而非对本公开的限制。
图1示出根据本公开一些实施例的体声波谐振器的示意性截面图。
图2至图23示出根据本公开一些实施例的体声波谐振器的制造方法中各步骤中的结构的示意性截面图。
图24示出根据本公开另一些实施例的体声波谐振器的示意性截面图。
图25示出根据本公开又一些实施例的体声波谐振器的示意性截面图。
具体实施方式
为使本公开实施例的目的、技术方案和优点更加清楚,下面将结合本公开实施例的附图,对本公开实施例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公开的一部分实施例,而不是全部的实施例。基于所描述的本公开的实施例,本领域普通技术人员在无需创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例,都属于本公开保护的范围。
除非另外定义,本公开使用的技术术语或者科学术语应当为本公开所属领域内具有一般技能的人士所理解的通常意义。本公开中使用的“第一”、“第二”以及类似的词语并不表示任何顺序、数量或者重要性,而只是用来区分不同的组成部分。“包括”或者“包含”等类似的词语意指出现该词前面的元件或者物件涵盖出现在该词后面列举的元件或者物件及其等同,而不排除其他元件或者物件。“连接”或者“相连”等类似的词语并非限定于物理的或者机械的连接,而是可以包括电性的连接,不管是直接的还是间接的。
本公开实施例提供一种体声波谐振器及其制造方法,所述体声波谐振器包括压电层、第一电极层、第二电极层、一或多个导电焊盘、载体结构、盖体结构以及第一导电连接件和第二导电连接件。压电层具有在第一方向上彼此相对的第一侧和第二侧;第一电极层设置于压电层的第一侧,且包括彼此电性隔离的第一电极和附加电极;第二电极层设置于压电层的第二侧,且包括第二电极;一或多个导电焊盘设置于压电层的所述第二侧,且至少包括互连焊盘,所述互连焊盘与第二电极电连接,并延伸穿过第二电极和压电层,以与附加电极电连接;载体结构设置于压电层和第一电极层的远离第二电极层的一侧,其中在载体结构和压电层之间具有第一空腔,且第一电极的部分位于第一空腔中;盖体结构设置于压电层的第二侧,且包括盖体键合层和盖体衬底,盖体键合层在第一方向上设置于盖体衬底和压电层之间,其中在盖体结构和压电层之间具有第二空腔,第二电极层的部分位于第二空腔中;第一导电连接件和第二导电连接件,设置于压电层的远离盖体结构和所述一或多个导电焊盘的第一侧,且第一导电连接件延伸穿过载体结构以与第一电极电连接,所述第二导电连接件延伸穿过载体结构以与附加电极电连接,并通过附加电极和互连焊盘与第二电极电连接。
在本公开实施例提供的体声波谐振器及其制造方法中,至少具有以下技术效果:通过将第一导电连接件和第二导电连接件设置在压电层的远离盖体结构的第一侧,并设置附加电极和互连焊盘来实现第二导电连接件和位于压电层第二侧的第二电极之间的电连接,可将因盖体键合层可能出现的形变、分层等问题而对导电连接件产生的不利影响最小化,确保导电连接件与电极之间的有效电连接,提高装置可靠性。
举例来说,在一些传统体声波谐振器中,导电连接件和盖体结构设置在压电层的同一侧,且导电连接件通过位于盖体键合层和盖体衬底中的过孔电连接到导电焊盘,进而通过导电焊盘电连接到相应的电极;在此些体声波谐振器中,导电连接件的部分嵌置于盖体键合层中,如果盖体键合层发生膨胀或收缩等形变,盖体键合层与导电焊盘之间发生分层等问题,则会进一步对嵌置于盖体键合层中的导电连接件产生不利影响,例如可能发生频偏、导电连接件断裂等问题,且可能影响导电连接件与导电焊盘之间的电连接,降低装置可靠性。相较于传统体声波谐振器,本公开实施例的体声波谐振器的导电连接件和盖体结构设置在压电层的不同侧,使得导电连接件不与盖体键合层直接接触,因此,即使盖体键合层发生形变或分层等问题,也大致不会对导电连接件产生不利影响,导电连接件可与相应的电极保持有效电连接,且可提高装置可靠性。
图1示出根据本公开一些实施例的体声波谐振器的示意性截面图。
参考图1,在一些实施例中,体声波谐振器500包括压电层100、第一电极层110、第二电极层210、一或多个导电焊盘213、载体结构10、盖体结构20以及第一导电连接件C1和第二导电连接件C2。压电层100具有在第一方向D1上彼此相对的第一侧100a和第二侧100b。第一电极层110和载体结构10设置在压电层100的第一侧100a;第二电极层210、一或多个导电焊盘212和盖体结构20设置在压电层100的第二侧100b。第一导电连接件C1和第二导电连接件C2位于压电层100的第一侧100a且远离盖体结构20。
在一些实施例中,第一电极层110包括第一电极E1和附加电极AE1,且第一电极E1和附加电极AE1彼此电性隔离。例如,载体结构10的部分可在平行于压电层主表面的方向上(例如,包括第二方向D2的水平方向)位于第一电极E1和附加电极AE1之间,且将第一电极E1和附加电极AE1间隔开并电性隔离。第二电极层210可至少包括第二电极E2,且第二电极E2与位于第一电极层110的附加电极AE1电连接。在一些实施例中,第一导电连接件C1延伸穿过载体结构10,并与第一电极E1电连接。第二导电连接件C2延伸穿过载体结构10,并与附加电极AE1电连接。
在一些实施例中,载体结构10位于压电层110和第一电极层110的远离第二电极层210的一侧,覆盖附加电极AE1的侧壁及其远离压电层110一侧的表面,且覆盖包括第一电极E1的第一电极结构的远离压电层一侧的部分表面。在载体结构10与压电层100之间设置有第一空腔RC1、且第一电极E1的至少部分位于第一空腔RC1中;例如,第一电极E1位于第一空腔RC1中,且延伸超出第一空腔RC1的边缘;第一电极E1可具有暴露在第一空腔RC1中的侧壁。
在一些实施例中,盖体结构20包括盖体键合层216和盖体衬底220,盖体键合层216在第一方向D1上设置于盖体衬底220和压电层100之间,且键合至压电层100和一或多个导电焊盘213的部分表面。在盖体结构20和压电层100之间设置有第二空腔RC2,且第二电极层210的至少部分(例如,第二电极E2的至少部分)可位于第二空腔RC2中。例如,第二电极层210具有位于第二空腔RC2中的部分,且在平行于压电层主表面的方向上延伸超出第二空腔的边缘。在一些实施例中,压电层100、第一电极E1、第二电极E2、第一空腔RC1以及第二空腔RC2在垂直于压电层100的主表面的方向上至少部分交叠。在本文中,多个构件在某一方向上交叠是指所述多个构件在垂直于该方向的参考平面上的正投影交叠。也就是说,压电层100、第一电极E1、第二电极E2、第一空腔RC1以及第二空腔RC2在压电层的主表面上的正投影至少部分交叠。压电层的主表面是指其与第一电极或第二电极接触的表面。
在一些实施例中,一或多个导电焊盘位于压电层100的第二侧,且可延伸穿过压电层100,以与第一电极层110中的相应电极电连接。例如,所述一或多个导电焊盘可至少包括互连焊盘213c,所述互连焊盘213c与第二电极E2电连接,并延伸穿过第二电极E2和压电层100,以与附加电极AE1电连接。所述一或多个导电焊盘包括金属材料,例如包括金(Au)。例如,第二电极E2中可具有电极过孔,压电层100可具有附加压电过孔,且所述电极过孔与所述附加压电过孔彼此空间连通,以暴露出附加电极AE1的靠近压电层一侧的部分表面。互连焊盘213c与第二电极E2接触并电连接,且通过第二电极E2中的电极过孔以及压电层100中的附加压电过孔与附加电极AE1电连接,进而通过附加电极AE1与第二导电连接件C2电连接。也就是说,第二导电连接件C2通过附加电极AE1和互连焊盘213c与第二电极E2电连接。
在一些实施例中,在第二电极层210的远离压电层100的一侧还设置有钝化层212,且钝化层212中具有钝化开口,以暴露出第二电极E2的部分表面,所述钝化开口可与第二电极E2中的电极过孔以及所述附加压电过孔空间连通。互连焊盘213c可设置在第二电极E2的远离压电层的一侧,且穿过所述钝化开口、电极过孔和附加压电过孔以电连接到附加电极AE1。第二电极E2的界定电极过孔的部分的侧壁及其远离压电层100一侧的部分表面可被互连焊盘213c覆盖,且与互连焊盘213c接触。在一些示例中,互连焊盘213c的位于第二电极E2的远离压电层一侧的部分可位于钝化开口内,互连焊盘213c的远离压电层一侧的表面可与钝化层212的远离压电层一侧的表面在平行于压电层主表面的方向(例如,第二方向D2)上大致齐平,但本公开并不以此为限。在另一些示例中,互连焊盘213c也可延伸至覆盖钝化层212的远离压电层一侧的部分表面;也就是说,相对于压电层的同一主表面,互连焊盘213c的远离压电层一侧的表面也可高于钝化层212的远离压电层一侧的表面。在本文中,第一方向D1和第二方向D2彼此相交,例如彼此垂直;例如,在所示出的示例中,第一方向D1为垂直方向,第二方向D2为水平方向。
在一些实施例中,所述一或多个导电焊盘可还包括与第一电极E1电连接的第一导电焊盘213a以及与第二电极E2电连接的第二导电焊盘213b;压电层100可还具有暴露出第一电极E1的部分表面的压电过孔,第一导电焊盘213a设置于压电层的第二侧,且可通过所述压电过孔与第一电极E1电连接。第二导电焊盘213b可设置于第二电极E2和钝化层212的远离压电层的一侧,且可延伸穿过钝化层212以与第二电极E2电连接。第一导电焊盘213a和第二导电焊盘213b可作为测试焊盘,例如可用于在谐振器的制造过程中对谐振器的相关性能进行测试。
在一些实施例中,盖体键合层216可与一或多个导电焊盘中的部分导电焊盘接触,且所述部分导电焊盘具有被盖体键合层216覆盖的嵌入部EP;嵌入部EP与盖体键合层216之间的接触面积可大于等于嵌入部EP的远离压电层100一侧的表面面积。例如,盖体键合层216可与第一导电焊盘213a和互连焊盘213c的部分表面接触,第一导电焊盘213a和互连焊盘213c各自具有被盖体键合层216覆盖的嵌入部EP。在一些实施例中,在盖体键合层216中没有设置过孔用于其他导电构件和导电焊盘之间的电连接;即,没有嵌置于盖体键合层216中并与导电焊盘电连接的导电构件。也就是说,在导电焊盘的嵌入部EP的远离压电层100的一侧可不设置与导电焊盘电连接的导电构件,导电焊盘的嵌入部EP的至少远离压电层一侧的表面被盖体键合层216完全覆盖;部分导电焊盘(例如,第一导电焊盘213a)的嵌入部EP的侧壁也可被盖体键合层覆盖,部分导电焊盘(例如,互连焊盘213c)的嵌入部EP的侧壁可被钝化层212覆盖。因此,第一导电焊盘213a的嵌入部EP与盖体键合层216之间的接触面积大致等于嵌入部EP的侧壁表面面积及其远离压电层一侧的表面面积之和;互连焊盘213c的嵌入部EP与盖体键合层216之间的接触面积可大致等于嵌入部EP的远离压电层一侧的表面面积。
在本公开实施例中,由于第一导电连接件和第二导电连接件设置在压电层的远离盖体结构的一侧,而非设置在盖体结构所在的一侧,因此在盖体键合层中可不设置与导电焊盘的嵌入部电连接的导电构件。如此一来,一方面可提高导电连接件的稳定性,并确保导电连接件与电极等导电构件的有效电连接,从而提高装置可靠性;另一方面也可增加盖体键合层和与其键合的导电焊盘之间的接触面积,从而可避免或减小因盖体键合层发生形变而导致盖体键合层与导电焊盘之间分层的可能性,进而也可在一定程度上提高装置可靠性。
在一些实施例中,体声波谐振器500可还包括边缘凸点层111,边缘凸点层111设置于第一电极E1的远离压电层100的一侧,且可覆盖第一电极E1的位于第一空腔RC1中的部分的边缘区域的远离压电层一侧的表面以及第一电极E1的位于第一空腔RC1外的部分的远离压电层一侧的表面。第一电极E1的位于第一空腔RC1中的部分的中心区域的远离压电层一侧的表面未被边缘凸点层111覆盖。边缘凸点层111包括导电材料,且与第一电极E1电连接。在一些实施例中,第一电极E1和边缘凸点层111共同构成第一电极结构ES1,且在另一些示例中,也可省略边缘凸点层111,即第一电极结构ES1可仅包括第一电极E1。在一些实施例中,在第一电极E1和边缘凸点层111的远离压电层100的一侧还设置有钝化层112。钝化层112可覆盖边缘凸点层111的侧壁及其远离压电层一侧的表面,且覆盖第一电极E1的远离压电层一侧的部分表面。在一些实施例中,边缘凸点层111和钝化层112仅设置在第一电极层110中的第一电极E1上,而不会设置在附加电极AE1上。即,第一电极E1与边缘凸点层111和钝化层112分离开。
在一些实施例中,第一导电连接件C1延伸穿过载体结构10和钝化层112,并与边缘凸点层111电连接,进而通过边缘凸点层111与第一电极E1电连接。第二导电连接件C2延伸穿过载体结构10并直接与附加电极AE1电连接。在一些实施例中,第一导电连接件C1包括彼此相连的第一导电通孔V1和第一导电凸块125a;第二导电连接件C2包括彼此相连的第二导电通孔V2和第二导电凸块125b;第一导电通孔V1的至少部分和第二导电通孔V2的至少部分嵌置于载体结构10中,且第一导电凸块125a通过第一导电通孔V1电连接到第一电极E1,第二导电凸块125b通过第二导电通孔V2电连接到附加电极AE1。
在一些实施例中,第一导电通孔V1和第二导电通孔V2中的每个导电通孔包括种子层121和导电层122,且导电层122位于种子层121的远离载体结构10和第一电极层110的一侧。例如,在第一导电通孔V1中,种子层121位于导电层122和载体结构10之间,以及导电层122和第一电极结构之间;在第二导电通孔V2中,种子层121位于导电层122和载体结构10之间,以及导电层122和附加电极AE1之间。
继续参考图1,在一些实施例中,载体结构10的部分在平行于压电层的主表面的方向(例如,包括第二方向D2的水平方向)上位于第一电极E1和附加电极AE1之间,且附加电极AE1在所述方向上位于载体结构10的所述部分的远离第一空腔RC1的一侧,载体结构10的所述部分将附加电极AE1和第一空腔RC1间隔开。载体结构10的所述部分可被称为间隔部分。在一些实施例中,第一空腔RC1的部分可在平行于压电层主表面的方向上位于载体结构10的所述间隔部分和第一电极E1之间。也就是说,载体结构10和第一空腔RC1的部分可位于第一电极E1和附加电极AE1之间。
在一些实施例中,附加电极AE1和第一空腔RC1被载体结构10间隔开是指附加电极AE1不位于第一空腔RC1中,且不具有暴露于第一空腔RC1的表面。
在一些实施例中,载体结构10可包括支撑介电层113a、空腔边界层115、载体键合层116和载体衬底120。例如,支撑介电层113a设置于第一电极层110和第一电极结构ES1的远离压电层100的一侧,且支撑介电层113a的部分在平行于压电层的主表面的方向(例如,第二方向D2)上位于第一电极E1和附加电极AE1之间。载体键合层116位于支撑介电层113a的远离压电层100的一侧。空腔边界层115位于支撑介电层113a和载体键合层116之间,且位于支撑介电层113a和载体键合层116的靠近第一空腔RC1的一侧;空腔边界层115界定第一空腔RC1的部分边界。载体衬底120位于载体键合层116的远离压电层100的一侧。
例如,支撑介电层113a可覆盖附加电极AE1的侧壁及其远离压电层一侧的表面,且可覆盖钝化层112的远离压电层一侧的表面。支撑介电层113a在平行于压电层主表面的方向上位于空腔边界层115的远离第一空腔RC1的外侧。例如,支撑介电层113a可包括第一介电部113a1和第二介电部113a2。第一介电部113a1覆盖钝化层112的远离压电层一侧的部分表面,且第一介电部113a1在压电层100主表面上的正投影与第一电极E1在压电层主表面上的正投影部分交叠。第二介电部113a2位于附加电极AE1的远离压电层的一侧,覆盖并接触附加电极AE1的远离压电层一侧的表面,且可还延伸至附加电极AE1和空腔边界层115之间,覆盖并接触附加电极AE1的侧壁和压电层100的远离第二电极层一侧的部分表面。在一些实施例中,附加电极AE1在压电层主表面上的正投影可位于第二介电部113a2在压电层主表面上的正投影范围内。在一些实施例中,由于在第一电极E1上设置有边缘凸点层111和/或钝化层112,而在附加电极AE1上没有设置边缘凸点层和/或钝化层112,因此在第一方向D1上与附加电极AE1交叠的第二介电部113a2的厚度可大于在第一方向D1上与第一电极E1交叠的第一介电部113a1的厚度。此处,介电部的厚度是指其在垂直于压电层主表面的第一方向D1上的厚度。钝化层112的部分位于第一电极(或包括第一电极的第一电极结构)和第一介电部113a1之间,并将第一电极E1和第一介电部113a1间隔开。由于附加电极AE1的远离压电层一侧没有设置钝化层,因此附加电极AE1可与第二介电部113a2直接接触。
在一些实施例中,在载体结构10中具有第一连接过孔和第二连接过孔,且第一导电连接件C1通过第一连接过孔与第一电极E1电连接,第二导电连接件C2通过第二连接过孔与附加电极AE1电连接。例如,钝化层112中具有与第一连接过孔空间连通的钝化开口,使得第一连接过孔和钝化开口暴露出第一电极结构ES1的部分表面,进而使得第一导电连接件C1可穿过第一连接过孔和钝化开口电连接到第一电极结构。例如,第二连接过孔可暴露出附加电极AE1的部分表面,且第二导电连接件C2可穿过第二连接过孔电连接到附加电极AE1。
在一些实施例中,第一连接过孔和第二连接过孔可至少位于支撑介电层113a、载体键合层116和载体衬底120中。例如,空腔边界层115将支撑介电层113a和载体键合层116的部分间隔开,且支撑介电层113a和载体键合层116具有彼此接触的部分。例如,在载体衬底以及支撑介电层113a和载体键合层116彼此接触的部分中设置有第一连接过孔和第二连接过孔。在此示例中,第一连接过孔和第二连接过孔与边界层115间隔开。例如,第一导电构件C1和第二导电构件C2在压电层主表面上的正投影可与空腔边界层115在压电层主表面上的正投影偏置开。然而,本公开并不以此为限。在替代实施例中,支撑介电层113a和载体键合层116可被空腔边界层115完全隔开,且第一连接过孔和第二连接过孔可位于支撑介电层113a、空腔边界层115、载体键合层116和载体衬底120中。
继续参考图1,在一些实施例中,载体键合层116包括键合主体P1和键合凸出部P2,键合主体P1在垂直于压电层主表面的第一方向D1上位于支撑介电层113a的远离压电层100的一侧,且可沿平行于压电层主表面的方向延伸。键合凸出部P2位于键合主体P1的靠近压电层100的一侧,且在第一方向D1上朝向压电层100凸出于键合主体P1的靠近压电层100一侧的表面。在一些实施例中,第一空腔RC1在第一方向D1上位于压电层100和键合主体P1之间,且在平行于压电层主表面的方向(例如,包括第二方向D2的水平方向)上被键合凸出部P2环绕。
例如,键合主体P1可包括第一主体部P1a和第二主体部P1b,第一主体部P1a在压电层100上的正投影与第一空腔RC1在压电层100上的正投影交叠,且与键合凸出部P2在压电层100上的正投影交叠;第一空腔RC1在压电层100上的正投影可位于第一主体部P1a在压电层100上的正投影范围内。第一主体部P1a的部分在平行于压电层主表面的方向上位于键合凸出部P2的靠近第一空腔RC1一侧的内侧壁之间。第二主体部P1b在平行于压电层主表面的方向上位于键合凸出部P2的远离第一空腔RC1的一侧,且位于第一主体部P1a的靠近谐振器边缘的一侧;第二主体部P1b可环绕第一主体部P1a。
继续参考图1,在一些实施例中,空腔边界层115可至少覆盖键合凸出部P2以及键合主体的第一主体部P1a的靠近压电层一侧的表面,并将键合凸出部P2和支撑介电层113a间隔开。例如,空腔边界层115可沿着键合凸出部P2的侧壁及其靠近压电层一侧的表面以及键合主体P1的第一主体部P1a的靠近压电层一侧的表面延伸;空腔边界层115的第一部分覆盖键合凸出部P2的靠近第一空腔RC1一侧的侧壁IS以及位于键合凸出部P2之间的第一主体部P1a的靠近压电层一侧的表面,且空腔边界层115的所述第一部分和压电层100的部分表面共同界定第一空腔RC1。空腔边界层115的第二部分位于键合凸出部P2的远离载体衬底120的一侧,且位于键合凸出部P2和压电层100之间,或者位于键合凸出部P2和钝化层112之间。空腔边界层115的第三部分位于键合凸出部P2的远离第一空腔RC1一侧的侧壁OS与支撑介电层113a的侧壁之间,使得支撑介电层113a和键合凸出部P2在平行于压电层主表面的方向上被空腔边界层115间隔开。在一些实施例中,空腔边界层115还可包括在第一方向D1上位于键合主体P1的至少部分与支撑介电层113a之间的一部分,使得键合主体P1的所述至少部分与支撑介电层113a在第一方向D1上被空腔边界层115间隔开。
在一些实施例中,支撑介电层113a可与键合主体P1的第二主体部P1b的至少部分直接接触,即,在支撑介电层113a和第二主体部P1b的所述至少部分之间可不设置空腔边界层115。
换句话说,支撑介电层113a在垂直于压电层主表面的第一方向D1上位于键合层116的键合主体部P1的靠近压电层的一侧,且在平行于压电层主表面的方向上位于键合凸出部P2和空腔边界层115的覆盖键合凸出部的部分的远离第一空腔RC1的一侧。在一些实施例中,键合凸出部P2以及空腔边界层115的覆盖键合凸出部P2的部分在平行于压电层主表面的方向上环绕第一空腔RC1,且可被支撑介电层113a环绕。
继续参考图1,在一些实施例中,第二空腔RC2可由盖体键合层216、盖体衬底220以及压电层100和/或位于压电层100上的部分构件围合形成,且压电层100第二侧100b上的部分构件位于第二空腔RC2中。例如,第二电极层E2和钝化层212的部分以及多个导电焊盘中的一或多个焊盘的部分或全部可位于第二空腔RC2中。在一些实施例中,盖体键合层216可呈环状,且具有界定第二空腔RC2的侧壁;即,盖体键合层216在平行于压电层主表面的方向上环绕第二空腔RC2。盖体键合层216可键合至压电层100的远离第一电极层110一侧的部分表面(例如,压电层100边缘的部分表面)、多个导电焊盘中一或多个导电焊盘(例如,第一导电焊盘213a、互连焊盘213b)的部分表面以及钝化层212的边缘部分的远离压电层一侧的部分表面。
在一些实施例中,盖体键合层216和载体键合层116的材料可彼此不同。例如,盖体键合层216可包括有机材料,载体键合层116可包括无机材料。例如,盖体键合层216可包括干膜,载体键合层116可包括氧化硅等。
本公开实施例提供一种体声波谐振器的制造方法,包括:依次形成第二电极层、压电层和第一电极层,其中第一电极层和第二电极层分别在第一方向上位于压电层的彼此相对的第一侧和第二侧;对第一电极层进行图案化工艺,以形成第一电极和附加电极,且在第一电极和附加电极之间形成有间隙,以使得第一电极和附加电极彼此间隔开且电性隔离;在压电层和第一电极层的远离第二电极层的一侧形成载体结构,载体结构的部分填入间隙中,且在压电层和载体结构之间形成第一空腔,其中第一电极的部分位于第一空腔中;对第二电极层进行图案化工艺,以形成第二电极;在压电层的第二侧形成一或多个导电焊盘,一或多个导电焊盘至少包括互连焊盘,互连焊盘与第二电极电连接,并延伸穿过第二电极和压电层,以与附加电极电连接;将盖体结构键合至压电层的第二侧,且在盖体结构和压电层之间形成第二空腔,其中盖体结构包括盖体键合层和盖体衬底,盖体键合层在第一方向上设置于盖体衬底和压电层之间,第二电极层的部分位于第二空腔中;形成延伸穿过载体结构的第一连接过孔和第二连接过孔;以及在压电层的远离盖体结构的一侧形成第一导电连接件和第二导电连接件,所述第一导电连接件通过所述第一连接过孔电连接到所述第一电极,所述第二导电连接件通过所述第二连接过孔电连接到所述附加电极,并通过所述附加电极和所述互连焊盘与所述第二电极电连接。
图2至图23示出根据本公开一些实施例的体声波谐振器的制造方法中各个步骤的结构的示意性截面图。在一些实施例中,所述制造方法采用晶圆级封装(wafer levelpackaging,WLP)工艺。
参考图2,提供衬底80。衬底80可为半导体衬底,例如是硅衬底,但本公开并不以此为限。衬底80也可采用其他合适的材料,例如也可为玻璃衬底,只要可对后续形成的上覆层提供结构支撑即可。衬底80在后续工艺将被移除,且又可被称为牺牲衬底。在一些实施例中,衬底80为晶圆级衬底。
在一些实施例中,在衬底80上形成介电层81。介电层81可为氧化物层,例如包括氧化硅(SiO2)。介电层81可通过化学气相沉积等沉积工艺或者热氧化工艺形成。
参考图2和图3,在介电层101上依次形成钝化层212、第二电极层210、压电层100以及第一电极层110。钝化层212可包括氮化铝、氮化硅、其类似物或其组合等绝缘材料。例如,可通过化学气相沉积工艺、物理气相沉积工艺等合适的沉积工艺来形成上述材料层。第一电极层110和第二电极层210可各自包括合适的电极材料,例如包括钼(Mo)、铝(Al)、铜(Cu)、铂(Pt)、钽(Ta)、钨(W)、钯(Pd)、钌(Ru)、其类似物、其合金或其组合等金属材料。压电层100可包括合适的压电材料,例如氮化铝(AlN)、掺杂钪氮化铝(ScAlN)、氧化锌、铌酸锂、钽酸锂等具有压电特性的材料。应理解,上述材料仅为例示说明,且本公开并不以此为限。
参考图3,在一些实施例中,在第一电极层110的远离衬底80的一侧形成边缘凸点层,并对所述边缘凸点层进行包括刻蚀的图案化工艺,以移除边缘凸点层的部分,并形成具有开口的边缘凸点层111,所述开口暴露出第一电极层110的远离衬底80一侧的部分表面。
参考图4,在第一电极层110和边缘凸点层111的远离压电层100的一侧形成钝化层112。钝化层112覆盖边缘凸点层111的远离压电层一侧的表面,且填入边缘凸点层111的开口中,覆盖边缘凸点层111的侧壁以及第一电极层110的被所述开口暴露出的表面。钝化层112可包括氮化铝、氮化硅、其类似物或其组合等绝缘材料,且钝化层112的材料可与钝化层212的材料相同或不同。
参考图4至图6,对钝化层112、边缘凸点层111和第一电极层110进行图案化工艺,以形成彼此电性隔离的第一电极E1和附加电极AE1以及覆盖第一电极E1的边缘凸点层111和钝化层112。
例如,参考图4和图5,对钝化层112和边缘凸点层111进行第一图案化工艺,所述第一图案化工艺可包括通过刻蚀工艺移除钝化层112和边缘凸点层111的部分,从而暴露出第一电极层110的远离压电层100一侧的部分表面。在第一图案化工艺之后,余留下的钝化层112和边缘凸点层111可位于后续将形成第一电极的位置处。
参考图5和图6,接着对第一电极层110进行第二图案化工艺,所述第二图案化工艺可包括通过刻蚀工艺移除第一电极层110的部分,以形成第一电极E1和附加电极AE1,且在第一电极E1和附加电极AE1之间形成有间隙110g。第一电极E1被边缘凸点层111和钝化层112覆盖;第一电极E1的侧壁可与边缘凸点层111的侧壁和/或钝化层112的侧壁在垂直于压电层主表面的方向上大致对齐。附加电极AE1通过间隙110g与第一电极E1分离开,且未被边缘凸点层111和钝化层112覆盖,而被暴露出来。
参考图6和图7,在第一电极层110和压电层100的远离第二电极层210的一侧形成介电层113,介电层113覆盖第一电极层100和钝化层112的远离压电层100一侧的表面,且填入第一电极层110的间隙110g中,覆盖第一电极E1和附加电极AE1的侧壁以及边缘凸点层111和钝化层112的侧壁。介电层113例如可包括氧化硅等合适的介电材料,且可通过CVD等沉积工艺、旋转法等形成。在一些实施例中,介电层113具有大致平坦的表面。例如,可在沉积介电材料后对所述介电材料进行平坦化工艺(例如,化学机械研磨工艺(chemicalmechanical polishing;CMP)),以使得介电层113具有大致平坦的表面。
参照图7和图8,对介电层113进行图案化工艺(例如包括光刻与刻蚀工艺),以移除介电层113的一部分,并在介电层113中形成沟槽113t。在一些实施例中,介电层113的覆盖钝化层112的部分以及介电层113的覆盖压电层100的部分被移除;介电层113的覆盖钝化层112的所述部分可与边缘凸点层111和第一电极E1在垂直于压电层主表面的方向上交叠;介电层113的覆盖压电层100的所述部分包括介电层113的位于第一电极E1和附加电极AE1的间隙100g中的部分。如此一来,沟槽113t的一部分暴露出钝化层112的部分表面,且沟槽113t的另一部分可暴露出压电层100的部分表面。例如,沟槽113t的部分可位于第一电极E1和附加电极AE1之间的间隙110g中,且暴露出压电层100的远离第二电极层一侧的部分表面。
在一些实施例中,从平面图来看,沟槽113t可呈环状。在本文中,环状可包括圆环状、方环状、多边环状或不规则环状等任意类型的环状。沟槽113t可为封闭环状结构,且将介电层113分隔成彼此间隔开的支撑介电层113a和牺牲介电层113b。换句话说,牺牲介电层113b在平行于压电层主表面的方向上被沟槽113t和支撑介电层113a环绕,且通过沟槽113t和支撑介电层113a间隔开。
在一些实施例中,牺牲介电层113b覆盖钝化层112的远离压电层一侧的部分表面,且覆盖钝化层112、边缘凸点层111和第一电极E1的侧壁。边缘凸点层111的开口及其限定开口的部分以及与边缘凸点层111的所述部分对应的第一电极和钝化层的部分在压电层上的正投影可位于牺牲介电层113b在压电层上的正投影范围内。
参照图9,在介电层113的远离压电层的一侧以及介电层113的沟槽113t中形成空腔边界层115。空腔边界层115的材料与介电层113的材料不同。在一些实施例中,空腔边界层115的材料可包括半导体材料、介电材料、其类似物或其组合。举例来说,空腔边界层115可包括非晶硅(amorphous Si),多晶硅,氮化硅、氮化铝、其类似物或其组合,且可通过CVD、原子层沉积(atomic layer deposition,ALD)等合适的沉积工艺形成。
在一些实施例中,空腔边界层115沿介电层113的远离压电层一侧的表面以及沟槽113t的表面连续延伸;例如,空腔边界层115覆盖沟槽113t的表面,且可至少部分填充沟槽113t。具体来说,空腔边界层115覆盖支撑介电层113a的侧壁及其远离压电层一侧的表面、牺牲介电层113b的侧壁及其远离压电层一侧的表面、钝化层112的远离压电层一侧的部分表面以及压电层100的远离第二电极层210一侧的部分表面。牺牲介电层113b位于由空腔边界层115、压电层100以及钝化层112围合的空间内。
参考图9和图10,在一些实施例中,可通过刻蚀工艺移除空腔边界层115的位于支撑介电层113a的远离压电层一侧的至少部分表面上的部分,以暴露出支撑介电层113a的远离压电层一侧的至少部分表面。在一些实施例中,在所述刻蚀工艺之后,空腔边界层115至少覆盖牺牲介电层113b的侧壁及其远离压电层一侧的表面,或者至少覆盖牺牲介电层113b以及沟槽113t的表面。
参考图11,在介电层113和空腔边界层115的远离压电层100的一侧形成载体键合层116,载体键合层116覆盖支撑介电层113a的远离压电层100一侧的表面、空腔边界层115的侧壁及其远离压电层一侧的表面。在一些实施例中,载体键合层116大致填满沟槽113t,且键合层116在远离压电层的一侧可具有大致平坦的表面,以利于后续键合工艺的进行。载体键合层116的材料可与空腔边界层115的材料不同,例如,载体键合层116可包括氧化硅(SiO2)等介电材料。载体键合层116的形成方法可包括通过沉积键合材料层且接着对键合材料层进行平坦化工艺(例如,CMP)来形成,从而使得载体键合层116具有平坦表面。
参考图12,提供载体衬底120,并进行键合工艺,以将载体衬底120与载体键合层116彼此键合。在一些实施例中,载体衬底120可包括半导体材料、介电材料、其类似物或其组合。举例来说,载体衬底120可包括硅(Si),氧化硅(SiO2),多晶硅,碳化硅、其类似物或其组合叠层。在一些实施例中,载体衬底120包括半导体衬底(例如含硅衬底)以及位于半导体衬底上的介电材料层(例如氧化硅),且可通过所述介电材料层与载体键合层116键合。在一些实施例中,载体衬底120可为半导体晶圆,例如是硅晶圆。
参考图12和图13,将图12所示的结构翻转,并移除衬底80和介电层81,以暴露出钝化层212的远离压电层100一侧的表面。参考图13和图14,对钝化层212和第二电极层210进行图案化工艺(例如,包括光刻和刻蚀工艺),以移除钝化层212和第二电极层210的部分,并形成第二电极E2,且钝化层212对应的覆盖第二电极E2的远离压电层一侧的表面。在此步骤中,钝化层212的侧壁可与第二电极E2的侧壁在垂直于压电层主表面的方向上大致对齐。
在一些实施例中,所述图案化工艺包括在钝化层212中形成钝化开口212h1,以及在第二电极层210中形成电极过孔210h,所述钝化开口212h1和电极过孔212h彼此空间连通,电极过孔210h延伸穿过第二电极E2,并暴露出第二电极E2的侧壁以及压电层100的远离第一电极层110的部分表面。电极过孔210h和钝化开口212h1的至少部分位于附加电极AE1的正上方,即,电极过孔210h和钝化开口212h1在压电层100主表面上的正投影的至少部分与附加电极AE1在压电层主表面上的正投影交叠。
参考图14和图15,对压电层100进行刻蚀工艺,以移除被第二电极层210和钝化层212暴露出的压电层的部分,并在压电层100中形成延伸穿过压电层100的压电过孔100h1和附加压电过孔100h2。例如,压电过孔100h1暴露出第一电极E1的远离载体衬底120一侧的部分表面;附加压电过孔100h2与电极过孔210h空间连通,且暴露出附加电极AE1的远离载体衬底120一侧的部分表面。在一些实施例中,所述刻蚀工艺还在压电层100中形成一或多个释放孔(未示出),所述释放孔延伸穿过压电层100且暴露出牺牲介电层113b的远离载体衬底120一侧的部分表面。例如,所述刻蚀工艺移除位于牺牲介电层113b正上方的部分压电层,从而形成释放孔。应注意,释放孔仅暴露出牺牲介电层113b的部分表面,而不会暴露出第二电极层110、空腔边界层115和支撑介电层113a等。
参考图15和图16,在一些实施例中,进一步对钝化层212进行刻蚀工艺,以移除钝化层212的覆盖第二电极E2的部分,并在钝化层212中形成钝化开口212h2和钝化开口212h3。例如,图15中钝化开口212h1周围的部分钝化层被移除,从而使得钝化开口212h1的尺寸进一步增大,从而形成钝化开口212h2,所述钝化开口212h2与电极过孔210h和附加压电过孔100h2空间连通,且暴露出第二电极E2的远离压电层一侧的部分表面。钝化开口212h3的位置与电极过孔210h的位置在平行于压电层主表面的方向上偏置开,即,钝化开口212h3在压电层上的正投影与电极过孔210h在压电层上的正投影偏置开。钝化开口212h3延伸穿过钝化层212,且暴露出第二电极E2的远离压电层100一侧的部分表面。
参考图16和图17,在压电层100的远离载体衬底120的一侧形成一或多个导电焊盘,例如可形成第一导电焊盘213a、互连焊盘213b和第二导电焊盘213b。例如,可通过在压电层100、第二电极层210和钝化层212的远离载体衬底120的一侧沉积形成导电材料层,且所述导电材料层填入各压电过孔、电极过孔和钝化开口中;之后,对导电材料层进行包括刻蚀的图案化工艺,从而形成所述一或多个导电焊盘。
参考图17和图18,移除牺牲介电层113b,以形成第一空腔RC1。例如,可通过刻蚀工艺移除牺牲介电层113b,所述刻蚀工艺可包括通过压电层100中的释放孔向牺牲介电层113b所在区域施加刻蚀剂,从而移除牺牲介电层113b,并在原先被牺牲介电层113b占据的位置处形成第一空腔RC1。所述刻蚀剂例如可包括缓冲氧化物刻蚀剂(buffer oxideetching,BOE)或氢氟酸(例如,稀释氢氟酸(DHF))等。所述缓冲氧化物刻蚀剂为氢氟酸(HF)和NH4F的混合液。所述刻蚀工艺对牺牲介电层113b和空腔边界层115等相邻构件具有高刻蚀选择比,且实质上不移除空腔边界层115、第一电极E1、边缘凸点层111和钝化层112,从而将第一空腔RC1限定在被空腔边界层115及其上方构件环绕的区域中。此外,由于空腔边界层115将牺牲介电层113b和支撑介电层113a分隔开,且将刻蚀液限定在牺牲介电层113b所在的区域,因此所述刻蚀工艺实质上不移除支撑介电层113a。
参考图18,在移除牺牲介电层113b之后,介电层113仅包括支撑介电层113a,且支撑介电层113a包括位于载体键合层116和钝化层112之间的第一介电部113a1以及位于载体键合层116和附加电极AE1之间以及载体键合层116和压电层100之间的第二介电部113a2。支撑介电层113a、空腔边界层115、载体键合层116和载体衬底120共同构成载体结构10。
参考图18和图19,形成盖体结构20,并将盖体结构20键合至图18所示的结构,并使得盖体结构20和所述结构围合形成第二空腔RC2。例如,形成盖体结构20可包括:提供盖体衬底220,并在盖体衬底220上形成盖体键合层216。例如,盖体衬底220的材料可与载体衬底120的材料相同或不同。举例来说,盖体衬底220的材料可为或可包括半导体材料、绝缘材料,例如高阻硅、玻璃等。例如,盖体衬底220可为晶圆,例如是硅晶圆等半导体晶圆。盖体键合层216可包括有机材料,例如可包括干膜(dry film)、光刻胶材料或类似材料。
在一些实施例中,在盖体衬底220上形成盖体键合层216可包括:在盖体衬底220上沉积形成键合材料层,之后对键合材料层进行图案化工艺,以移除键合材料层的部分,并形成盖体键合层216。在一些实施例中,由于盖体键合层216采用干膜或光刻胶材料等,可使用包括曝光显影的光刻工艺来实现盖体键合层216的图案化,且所述图案化工艺可无需刻蚀工艺。在一些实施例中,盖体键合层216可设置在盖体衬底220的边缘部分上,且可呈环状。
之后,将盖体衬底220的具有盖体键合层216的一侧面向图18所示的结构,并进行键合工艺,以将盖体结构20键合至所述结构。在一些实施例中,由于盖体键合层216是在经图案化之后与下方结构(即,图18所示的结构)进行所述键合工艺,且所述下方结构的键合面可能具有凹凸不平的形貌,盖体键合层216与下方结构之间的键合面的面积相对较小,因此盖体键合层216使用干膜或类似光刻胶等相对较软的有机材料可有利于键合工艺的进行,且可使得键合所形成的结构具有较高的稳定性和可靠性。
继续参考图18和图19,在一些实施例中,在将盖体结构20键合至压电层100的第二侧之前,还可通过测试焊盘对晶圆结构进行测试。例如,可利用与第一电极E1电连接的第一导电焊盘213a和与第二电极E2电连接的第二导电焊盘213b对晶圆结构进行测试。所述测试可包括晶圆接受测试(Wafer Acceptance Test,WAT),但本公开并不以此为限。在一些实施例中,所述测试可包括对谐振器的相关性能(例如,频率等)进行测试,且可基于测试结果对谐振器的相关结构参数(例如,厚度等)进行调整,从而使得后续形成的谐振器达到预期要求。在本文中,晶圆结构包括晶圆以及形成在晶圆上的各种构件。
参考图19和图20,对载体结构10和钝化层112进行刻蚀工艺,以形成第一连接过孔10h1和第二连接过孔10h2。例如,刻蚀工艺移除载体衬底120、载体键合层116、支撑介电层113a的第一介电部113a1以及钝化层112的部分,从而形成第一连接过孔10h1,以暴露出第一电极结构ES1(例如,边缘凸点层111)的远离压电层100一侧的部分表面;刻蚀工艺移除载体衬底120、载体键合层116和支撑介电层113a的第二介电部113a2的部分,从而形成第二连接过孔10h2,以暴露出附加电极AE1的远离压电层100一侧的部分表面。
参考图20和图21,形成第一导电通孔V1和第二导电通孔V2,所述第一导电通孔V1和第二导电通孔V2至少分别填充第一连接过孔10h1和第二连接过孔10h2,以连接至第一电极E1和附加电极AE1。在一些实施例中,第一导电通孔V1和第二导电通孔V2中的每个导电通孔均包括位于载体结构的过孔中的通孔部以及在第一方向D1上远离压电层100而凸出于载体衬底120的远离压电层一侧的表面的凸出部(或可称为焊盘部)。所述凸出部在平行于压电层主表面的方向上的宽度可大于通孔部在所述方向上的宽度,且凸出部可覆盖载体衬底120的远离压电层一侧的部分表面。
继续参考图20和图21,在一些实施例中,形成第一导电通孔V1和第二导电通孔V2可包括以下工艺:在载体结构10的远离压电层的一侧形成种子材料层,所述种子材料层覆盖载体衬底120的远离压电层一侧的表面,且填入第一连接过孔和第二连接过孔中,并衬于第一连接过孔和第二连接过孔的表面,所述种子材料层为金属种子层,例如可包括钛、铜或其组合等;在种子材料层的远离压电层的一侧形成掩膜层(例如,图案化的光刻胶层),所述掩膜层具有掩膜开口,所述掩膜开口与将形成第一导电通孔和第二导电通孔的位置对应,例如可暴露出位于第一连接过孔和第二连接过孔中的部分种子材料层,且可还暴露出与所述部分种子材料层相邻且位于载体衬底120的远离压电层一侧的部分种子材料层;之后,通过镀覆工艺(例如,电镀工艺)在被掩膜层的掩膜开口暴露出的种子材料层上形成导电层122,导电层122例如可包括铜等金属材料;移除掩膜层,并使用导电层122作为刻蚀掩膜对种子材料层进行刻蚀工艺,以移除未被导电层122覆盖的部分种子材料层,并余留下种子层121,从而使得种子层121和导电层122共同构成相应的导电通孔。
参考图22和图23,在第一导电通孔V1和第二导电通孔V2的远离压电层的一侧形成第一导电凸块125a和第二导电凸块125b。导电凸块可为或包括焊锡凸块(solder bump)。在一些实施例中,形成导电凸块可包括在导电通孔上形成凸块材料以及对所述凸块材料进行回流焊(reflow)工艺。例如,如图22所示,分别在第一导电通孔V1和第二导电通孔V2的远离压电层的一侧形成第一凸块材料125a’和第二凸块材料125b’;第一凸块材料和第二凸块材料可为或包括锡膏,且例如可通过印刷工艺形成在相应的导电通孔上;在此步骤中,凸块材料的截面形状可为方形或类似形状。之后,如图22和图23所示,对第一凸块材料125a’和第二凸块材料125b’进行回流焊工艺,以形成第一导电凸块125a和第二导电凸块125b;在经过回流焊工艺后,导电凸块可具有球形或类似形状的表面;例如,导电凸块又可被称为锡球。
参考图23,至此,谐振器500的制造工艺大致完成。在一些实施例中,谐振器500的制造工艺采用晶圆级封装工艺,且所形成的封装结构包括多个晶粒(die),每个晶粒中可包括一或多个谐振器500;应理解,图2至图23仅示出该封装工艺中单个谐振器对应的区域在各步骤的结构截面图,且位于整体封装结构中位于同一晶粒或不同晶粒中的其他谐振器采用类似或相同的步骤同时形成,且可具有类似或相同的结构。在一些实施例中,在形成多个导电凸块之后,可对所形成的晶圆级封装结构进行切割工艺,以将多个晶粒彼此分离,使得多个晶粒彼此独立,且各自包括一或多个谐振器500;例如,所述晶粒可包括由多个谐振器构成的滤波器。
本公开实施例提供一种滤波器,所述滤波器包括多个谐振器,所述多个谐振器通过串联和/或并联的方式彼此连接。所述滤波器也具有上文针对谐振器描述的技术效果。在一些实施例中,滤波器中每个谐振器可具有与谐振器500类似或相同的结构,且可通过导电走线彼此连接。例如,在图6对第一电极层110进行图案化的工艺步骤中,除了形成多个谐振器的第一电极和附加电极外,可还包括形成连接相应谐振器的第一电极的导电走线;在图14对第二电极层210进行图案化的工艺步骤中,除了形成多个谐振器的第二电极外,可还包括形成连接相应谐振器的第二电极的导电走线。
在一些实施例中,对于滤波器中彼此连接(例如,串联)的多个谐振器,可无需在每个谐振器中均设置导电连接件和测试焊盘。例如,可选择多个谐振器之一(例如,第一谐振器)设置导电连接件,且所述第一谐振器中可无需设置测试焊盘;并选择多个谐振器之另一(例如,第二谐振器)设置测试焊盘,且在所述第二谐振器可无需设置导电连接件以及用于第二导电连接件和第二电极的电连接的附加焊盘和附加电极。由于多个谐振器彼此串联,因此可通过第一谐振器中的导电连接件向多个谐振器的相应电极施加电压;而且,可通过第二谐振器的测试焊盘对包括多个谐振器的滤波器进行测试。
图24和图25示意性的示出滤波器中包括的第一谐振器500a和第二谐振器500b。例如,第一谐振器500a和第二谐振器500b可彼此串联,第一谐振器500a的结构与图23所示的谐振器500的结构类似,只是在第一谐振器500a中省略了第一导电焊盘和第二导电焊盘。第二谐振器500b的结构与图23所示的谐振器500的结构类似,只是在第二谐振器500b中省略了第一导电连接件和第二导电连接件,以及与第二导电连接件连接的附加电极和互连焊盘。在所述滤波器中,第一谐振器500a和第二谐振器500b中的相应电极可通过设置在相应电极层中的导电走线彼此相连。
应理解,图24和图25所示的第一谐振器和第二谐振器的连接方式以及结构设置为例示说明;在实际应用中,可根据滤波器中各谐振器的连接方式等产品需求基于谐振器500的结构对各谐振器的具体结构进行适当的调整,且该些调整也均涵盖在本公开的保护范围之内。
在本公开实施例中,通过将谐振器的导电连接件和盖体结构设置在压电层的不同侧,可避免或减小因盖体键合层而产生的分层、凸块断裂等问题,进而提高谐振器和滤波器的装置可靠性。此外,位于压电层第二侧的第一和第二导电焊盘仅用作测试焊盘,因此可无需考虑其对电阻的影响,因此可将该些导电焊盘的厚度设置得相对较小,从而可降低成本。另一方面,导电凸块直接通过导电通孔电连接到相应的电极,相较于导电凸块通过重布线层与相应电极电连接的谐振器,本公开实施例的谐振器的制造工艺可节省掩膜数量,从而简化工艺,节省成本。
有以下几点需要说明:
(1)本公开实施例附图中,只涉及到与本公开实施例涉及到的结构,其他结构可参考通常设计。
(2)在不冲突的情况下,本公开同一实施例及不同实施例中的特征可以相互组合。
以上,仅为本公开的具体实施方式,但本公开的保护范围并不局限于此,任何熟悉本技术领域的技术人员在本公开揭露的技术范围内,可轻易想到变化或替换,都应涵盖在本公开的保护范围之内。因此,本公开的保护范围应以权利要求的保护范围为准。

Claims (23)

1.一种体声波谐振器,包括:
压电层,具有在第一方向上彼此相对的第一侧和第二侧;
第一电极层,设置于所述压电层的所述第一侧,且包括彼此电性隔离的第一电极和附加电极;
第二电极层,设置于所述压电层的所述第二侧,且包括第二电极;
一或多个导电焊盘,设置于所述压电层的所述第二侧,且至少包括互连焊盘,所述互连焊盘与所述第二电极电连接,并延伸穿过所述第二电极和所述压电层,以与所述附加电极电连接;
载体结构,设置于所述压电层和所述第一电极层的远离所述第二电极层的一侧,其中在所述载体结构和所述压电层之间具有第一空腔,且所述第一电极的部分位于所述第一空腔中;
盖体结构,设置于所述压电层的所述第二侧,且包括盖体键合层和盖体衬底,所述盖体键合层在所述第一方向上设置于所述盖体衬底和所述压电层之间,其中在所述盖体结构和所述压电层之间具有第二空腔,所述第二电极层的部分位于所述第二空腔中;以及
第一导电连接件和第二导电连接件,设置于所述压电层的远离所述盖体结构的所述第一侧,且所述第一导电连接件延伸穿过所述载体结构以与所述第一电极电连接,所述第二导电连接件延伸穿过所述载体结构以与所述附加电极电连接,并通过所述附加电极和所述互连焊盘与所述第二电极电连接。
2.根据权利要求1所述的体声波谐振器,其中所述第二电极具有电极过孔,所述压电层具有附加压电过孔,所述电极过孔和所述附加压电过孔彼此连通,以暴露出所述附加电极的靠近所述压电层一侧的部分表面,且所述互连焊盘通过所述电极过孔和所述附加压电过孔与所述附加电极电连接。
3.根据权利要求2所述的体声波谐振器,其中所述一或多个导电焊盘还包括以下中的至少一者:
第一导电焊盘,设置于所述压电层的所述第二侧的表面上,且通过所述压电层中的压电过孔与所述第一电极电连接;以及
第二导电焊盘,设置于所述第二电极的远离所述压电层的一侧,且与所述第二电极电连接。
4.根据权利要求3所述的体声波谐振器,其中所述第一导电焊盘和所述第二导电焊盘用作测试焊盘。
5.根据权利要求2-4中任一项所述的体声波谐振器,其中所述盖体键合层键合至所述压电层和所述一或多个导电焊盘的部分表面,所述一或多个导电焊盘中的部分导电焊盘具有嵌入部,所述嵌入部被所述盖体键合层覆盖,且所述嵌入部与所述盖体键合层之间的接触面积大于或等于所述嵌入部的远离压电层一侧的表面面积。
6.根据权利要求5所述的体声波谐振器,其中在所述盖体键合层中不设置与所述部分导电焊盘的所述嵌入部电连接的导电构件。
7.根据权利要求1所述的体声波谐振器,其中所述载体结构的部分在平行于所述压电层的主表面的第二方向上位于所述第一电极和所述附加电极之间,且所述附加电极在所述第二方向上位于所述载体结构的所述部分的远离所述第一空腔的一侧,并与所述第一空腔间隔开。
8.根据权利要求1所述的体声波谐振器,其中所述载体结构包括:
支撑介电层,设置于所述第一电极层的远离所述压电层的一侧,且所述支撑介电层的部分在平行于所述压电层的主表面的第二方向上位于所述第一电极和所述附加电极之间;
载体键合层,设置于所述支撑介电层的远离所述压电层的一侧;
空腔边界层,位于所述支撑介电层和所述载体键合层之间,且位于所述载体键合层的靠近所述第一空腔的一侧,所述空腔边界层界定所述第一空腔的部分边界;以及
载体衬底,位于所述载体键合层的远离所述压电层的一侧。
9.根据权利要求8所述的体声波谐振器,其中所述空腔边界层将所述支撑介电层和所述载体键合层的部分间隔开,且所述支撑介电层和所述载体键合层具有彼此接触的部分。
10.根据权利要求9所述的体声波谐振器,其中在所述载体衬底以及所述支撑介电层和所述载体键合层的所述彼此接触的部分中具有第一连接过孔和第二连接过孔,所述第一导电连接件通过所述第一连接过孔电连接到所述第一电极,所述第二导电连接件通过所述第二连接过孔电连接到所述附加电极。
11.根据权利要求8所述的体声波谐振器,其中所述支撑介电层包括:
第一介电部,在所述第一方向上位于所述第一电极和所述载体键合层之间;以及
第二介电部,在所述第一方向上位于所述附加电极和所述载体键合层之间,
其中所述第二介电部在所述第一方向上的厚度大于所述第一介电部在所述第一方向上的厚度。
12.根据权利要求11所述的体声波谐振器,还包括:钝化层,所述钝化层的部分位于所述第一电极和所述第一介电部之间,并将第一电极和所述第一介电部间隔开,
其中所述附加电极和所述第二介电部直接接触。
13.根据权利要求8至12中任一项所述的体声波谐振器,其中所述第一导电连接件和所述第二导电连接件在所述压电层上的正投影与所述空腔边界层在所述压电层上的正投影偏置开。
14.根据权利要求8所述的体声波谐振器,其中所述载体键合层包括:
键合主体,在所述第一方向上位于所述支撑介电层的远离所述压电层的一侧;以及
键合凸出部,在所述第一方向上朝向所述压电层凸出于所述键合主体的远离所述载体衬底一侧的表面,其中所述第一空腔被所述键合凸出部环绕,且所述键合主体包括第一主体部和第二主体部,所述第一主体部与所述第一空腔在所述压电层的主表面上的正投影交叠,所述第二主体部在所述第二方向上位于所述键合凸出部的远离所述第一空腔的一侧。
15.根据权利要求14所述的体声波谐振器,其中所述空腔边界层覆盖所述键合凸出部的侧壁以及所述键合凸出部和所述第一主体部的靠近所述压电层一侧的表面,并将所述键合凸出部和所述支撑介电层间隔开。
16.根据权利要求15所述的体声波谐振器,其中所述支撑介电层在平行于所述压电层的主表面的方向上位于所述键合凸出部以及所述空腔边界层的覆盖所述键合凸出部的部分的远离所述第一空腔的一侧,且与所述第二主体部接触。
17.根据权利要求8所述的体声波谐振器,其中所述载体键合层的材料和所述盖体键合层的材料不同。
18.根据权利要求8所述的体声波谐振器,其中所述载体键合层包括无机材料,所述盖体键合层包括有机材料。
19.根据权利要求1所述的体声波谐振器,其中
所述第一导电连接件包括彼此相连的第一导电通孔和第一导电凸块,所述第二导电连接件包括彼此相连的第二导电通孔和第二导电凸块,所述第一导电通孔的至少部分和所述第二导电通孔的至少部分嵌置于所述载体结构中,且所述第一导电凸块通过所述第一导电通孔电连接到所述第一电极,所述第二导电凸块通过所述第二导电通孔电连接到所述附加电极。
20.一种体声波谐振器的制造方法,包括:
依次形成第二电极层、压电层和第一电极层,其中所述第一电极层和所述第二电极层分别在第一方向上位于所述压电层的彼此相对的第一侧和第二侧;
对所述第一电极层进行图案化工艺,以形成第一电极和附加电极,且在所述第一电极和所述附加电极之间形成有间隙,以使得所述第一电极和所述附加电极彼此间隔开且电性隔离;
在所述压电层和所述第一电极层的远离所述第二电极层的一侧形成载体结构,所述载体结构的部分填入所述间隙中,且在所述压电层和所述载体结构之间形成第一空腔,其中所述第一电极的部分位于所述第一空腔中;
对所述第二电极层进行图案化工艺,以形成第二电极;
在所述压电层的所述第二侧形成一或多个导电焊盘,所述一或多个导电焊盘至少包括互连焊盘,所述互连焊盘与所述第二电极电连接,并延伸穿过所述第二电极和所述压电层,以与所述附加电极电连接;
将盖体结构键合至所述压电层的所述第二侧,且在所述盖体结构和所述压电层之间形成第二空腔,其中所述盖体结构包括盖体键合层和盖体衬底,所述盖体键合层在所述第一方向上设置于所述盖体衬底和所述压电层之间,所述第二电极层的部分位于所述第二空腔中;
形成延伸穿过所述载体结构的第一连接过孔和第二连接过孔;以及
在所述压电层的远离所述盖体结构的一侧形成第一导电连接件和第二导电连接件,所述第一导电连接件通过所述第一连接过孔电连接到所述第一电极,所述第二导电连接件通过所述第二连接过孔电连接到所述附加电极,并通过所述附加电极和所述互连焊盘与所述第二电极电连接。
21.根据权利要求20所述的体声波谐振器的制造方法,其中形成所述载体结构包括:
在所述第一电极层和所述压电层的远离所述第二电极层的一侧形成介电层,且所述介电层填入所述第一电极和所述附加电极之间的所述间隙中;
对所述介电层进行图案化工艺,以在所述介电层中形成沟槽,并形成被所述沟槽分隔开的牺牲介电层和支撑介电层;
在所述介电层的远离所述压电层的一侧形成空腔边界层,所述空腔边界层填入所述沟槽中并覆盖所述沟槽的表面;
移除所述空腔边界层的位于所述支撑介电层的远离所述压电层一侧的部分;
在所述介电层和所述空腔边界层的远离所述压电层的一侧形成载体键合层;以及
将载体衬底键合至所述载体键合层。
22.根据权利要求21所述的体声波谐振器的制造方法,其中在所述载体结构中形成所述第一连接过孔和所述第二连接过孔包括:
移除所述载体衬底、所述载体键合层和所述支撑介电层的部分,以在所述载体衬底、所述载体键合层和所述支撑介电层中形成所述第一连接过孔和所述第二连接过孔。
23.根据权利要求20所述的体声波谐振器的制造方法,其中
对所述第二电极层进行所述图案化工艺包括在所述第二电极中形成电极过孔,在对所述第二电极层进行所述图案化工艺之后,且在形成所述一或多个导电焊盘之前,还包括:移除所述压电层的部分,以在所述压电层中形成暴露出所述附加电极的部分表面的附加压电过孔,且所述附加压电过孔和所述电极过孔空间连通;
所述互连焊盘通过所述电极过孔和所述附加压电过孔与所述附加电极电连接。
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