WO2022183558A1 - 横向激励剪切模式的声学谐振器的制造方法 - Google Patents

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WO2022183558A1
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龚颂斌
吕若辰
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偲百创(深圳)科技有限公司
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Definitions

  • Radio frequency acoustic resonators are small micro-synthetic structures used for synthesis filtering functions or as frequency sources. Acoustic resonators replace other types of resonators used in mobile phones, small base stations, and IoT devices due to their smaller size and higher quality factor (Q), which can achieve low loss (low power consumption) ), high rejection and high signal-to-noise ratio, and thinner packages.
  • Q quality factor
  • a method for manufacturing an acoustic resonator with a transverse excitation shear mode comprising: providing a piezoelectric layer, wherein the piezoelectric layer includes lithium niobate of a single crystal material and/or lithium tantalate of a single crystal material, the piezoelectric layer The layer has an opposite first surface and a second surface; an acoustic mirror is formed on the first surface; the acoustic mirror includes at least a first acoustic reflection layer and at least a second acoustic reflection layer, the first acoustic reflection layer alternately stacked with the second acoustic reflection layers and closest to the piezoelectric layer is a first acoustic reflection layer, and the acoustic impedance of each of the first acoustic reflection layers is smaller than the acoustic impedance of each of the second acoustic reflection layers; A carrier wafer is bonded on the first surface of the acoustic mirror; the first surface of
  • the step of forming the acoustic mirror on the first surface includes forming three A first sound reflection layer and two second sound reflection layers.
  • the thickness of the first acoustic reflective layer is thicker as the distance from the piezoelectric layer is greater; the thickness of the second acoustic reflective layer is thicker as the distance from the piezoelectric layer is greater.
  • the step of forming the electrode unit and the lateral reflector on the second surface includes: depositing and etching a first metal layer to form the electrode unit and the lateral reflector; the electrode unit includes a first common electrode, a second common electrode, a plurality of first interdigitated electrodes and a plurality of second interdigitated electrodes, each of the first interdigitated electrodes is electrically connected to the first common electrode, each of the second interdigitated electrodes The interdigitated electrodes are electrically connected to the second common electrode, and each first interdigitated electrode and each second interdigitated electrode are insulated from each other.
  • the first common electrode is used to connect the input voltage
  • the second interdigitated electrode The common electrode is used for grounding.
  • the electrode unit is used to form an electric field mainly parallel to the piezoelectric layer and to generate shear mode mechanical waves throughout the thickness of the piezoelectric layer.
  • the step of forming an electrode unit and a lateral reflector on the second surface further includes: depositing and etching a second metal layer on the electrode unit to form a second metal layer disposed on the first common The first metal piece on the electrode and the second metal piece on the second common electrode, the thickness of the first metal piece and the second metal piece is greater than the thickness of the electrode unit, the first metal piece and the second metal piece
  • the element is used for acoustic reflection in a first direction, the first direction being perpendicular to the propagation direction of the acoustic wave.
  • the direction of the connection between the transverse reflectors on both sides of the electrode unit is the propagation direction of the sound wave; each first sound reflection layer and each second sound reflection layer of the acoustic mirror are in the The edges of both sides in one direction are aligned, and the first direction is perpendicular to the connection direction on the plane, and the plane is perpendicular to the height direction of the resonator; the first ends of the first interdigital electrodes are connected to each other the first common electrode, the first end of each of the second interdigitated electrodes is connected to the second common electrode, and the orthographic projection of the edge of the first end of each of the first interdigitated electrodes on the acoustic mirror Aligned with the first side edge of the acoustic mirror in the first direction, the orthographic projection of the edge of the first end of each of the second interdigital electrodes on the acoustic mirror is the same as that of the acoustic mirror on the acoustic mirror.
  • the second side edges in the first direction are aligned.
  • the first reflector and the second reflector each include at least one electrode strip, and the center of an electrode strip closest to the electrode unit in the first reflector is the same as the center of the electrode unit.
  • the distance between the centers of the interdigital electrodes on the first side edge is 1/8 to 2 wavelengths of the acoustic wave, and the center of the electrode strip closest to the electrode unit in the second reflector is close to the electrode unit.
  • the first The distance between the centers of the interdigital electrodes on the two side edges is 1/8 to 2 acoustic wavelengths.
  • the step before the step of bonding the carrier wafer to the first surface of the acoustic mirror, the step includes: polishing the first surface of the acoustic mirror; A bonding auxiliary layer is deposited on the bonding surface of the carrier wafer.
  • the bonding assist layer is a silicon dioxide layer.
  • the step of forming the acoustic mirror on the first surface includes: depositing and etching the acoustic mirror, and depositing a filling layer on the piezoelectric layer, filling the acoustic mirror to be etched etch removal location.
  • the steps of depositing and etching the acoustic mirror, and depositing a filling layer on the piezoelectric layer include: Step A, depositing a first acoustic reflection layer; Step B, in the first acoustic depositing a second acoustic reflective layer on the reflective layer; step C, etching the second acoustic reflective layer; step D, depositing a filling layer; repeating the steps A, B, C, and D in sequence until the first layer of the desired number of layers is formed an acoustic reflection layer and a second acoustic reflection layer.
  • the steps of depositing and etching the acoustic mirror, and depositing a filling layer on the piezoelectric layer include: Step A, depositing a first acoustic reflection layer; Step B, in the first acoustic depositing a second acoustic reflective layer on the reflective layer; step C, etching the second acoustic reflective layer; repeating the steps A, B, and C in sequence, until the required number of layers of the first acoustic reflective layer and the second acoustic reflective layer are formed , and then deposit a filling layer.
  • the filling layer is made of the same material as each of the first sound reflection layers.
  • the material of each of the first acoustic reflection layers includes at least one of silicon dioxide, aluminum, benzocyclobutene, polyimide, and spin glass, and each of the second acoustic
  • the material of the reflective layer includes at least one of molybdenum, tungsten, titanium, platinum, aluminum nitride, tungsten oxide and cinnamon nitride.
  • the electrode unit and the lateral reflector are made of the same material and are metal and/or alloy.
  • the above-mentioned manufacturing method of an acoustic resonator of a transverse excitation shear mode integrates a piezoelectric layer of lithium niobate or lithium tantalate using a single crystal material into a custom-developed micromachining process flow, and the formed resonator is produced by an electrode unit. Electric field, and the sound wave is reflected laterally by the lateral reflector, so that it can be excited into a lateral shear vibration mode, and has a high electromechanical coupling coefficient and a high Q value at frequencies above 3 GHz.
  • FIG. 1 is a flow chart of a method for manufacturing an acoustic resonator in a transversely excited shear mode in an embodiment
  • FIG. 2 is a schematic cross-sectional view of the device after step S120 is completed in an embodiment
  • FIG. 3 is a bonded carrier crystal in an embodiment Schematic cross-sectional view of the device after the circle 110
  • FIG. 4 is a top view of a partial structure of an acoustic resonator for transverse excitation shear mode in an embodiment
  • FIG. 5 is a cross-sectional view along the line AA' in FIG.
  • FIG. 4 Schematic diagram of the propagation direction of electric field and mechanical wave in the layer
  • FIG. 7 is a schematic diagram of the thickness of each reflection layer of the mirror in one embodiment
  • FIG. 8 is a sub-step flow chart of step S120 in one embodiment
  • Figure 10a to Figure 10c are schematic structural diagrams of the acoustic mirror in three different embodiments
  • Figure 11 is a schematic structural diagram of the acoustic mirror in one embodiment formed by the method shown in Figure 9
  • 12 is a cross-sectional view along line BB' in FIG. 4
  • FIG. 13 is a schematic structural diagram of a first reflector in an embodiment.
  • a first element, component, region, layer, doping type or section discussed below could be termed a second element, component, region, layer or section; for example, a
  • the first doping type becomes the second doping type
  • the second doping type can be the first doping type
  • the first doping type and the second doping type are different doping types, for example, The first doping type may be P-type and the second doping type may be N-type, or the first doping type may be N-type and the second doping type may be P-type.
  • Spatial relational terms such as “under”, “below”, “below”, “under”, “above”, “above”, etc., in This may be used to describe the relationship of one element or feature to other elements or features shown in the figures. It should be understood that in addition to the orientation shown in the figures, the spatially relative terms encompass different orientations of the device in use and operation. For example, if the device in the figures is turned over, elements or features described as “below” or “beneath” or “beneath” other elements or features would then be oriented “above” the other elements or features. Thus, the exemplary terms “below” and “under” can encompass both an orientation of above and below.
  • the device may also include additional orientations (eg, rotated 90 degrees or other orientations) and the spatial descriptors used herein interpreted accordingly.
  • additional orientations eg, rotated 90 degrees or other orientations
  • the singular forms “a” and “the/the” can include the plural forms as well, unless the context clearly dictates otherwise.
  • the terms “comprising/comprising” or “having” etc. designate the presence of stated features, integers, steps, operations, components, parts or combinations thereof, but do not preclude the presence or addition of one or more Possibility of other features, wholes, steps, operations, components, parts or combinations thereof.
  • the term “and/or” includes any and all combinations of the associated listed items.
  • Embodiments of the invention are described herein with reference to cross-sectional illustrations that are schematic illustrations of idealized embodiments (and intermediate structures) of the invention, such that variations in the shapes shown may be contemplated due, for example, to manufacturing techniques and/or tolerances. Accordingly, embodiments of the present invention should not be limited to the specific shapes of the regions shown herein, but include Shape deviations due to eg manufacturing techniques. For example, an implanted region shown as a rectangle typically has rounded or curved features and/or a gradient of implant concentration at its edges rather than a binary change from implanted to non-implanted region. Likewise, a buried region formed by implantation may result in some implantation in the region between the buried region and the surface over which the implantation proceeds.
  • the regions shown in the figures are schematic in nature and their shapes do not represent the actual shapes of regions of a device, and do not limit the scope of the present invention.
  • Bulk acoustic wave (BAW) and surface acoustic wave (SAW) resonators are the most commonly used devices for synthesizing filters and oscillators between 0.6 GHz and 3 GHz. These acoustic devices are commercially successful and are widely used in handset front-end modules or as discrete components in radio front-ends.
  • Existing BAW and SAW devices can exhibit Q values over 1000 and electromechanical coupling coefficients of about 7%-10% at frequencies below 3 GHz. But extending its frequency operating range beyond 3 GHz will encounter several technical uncertainties and physical limits.
  • the new 5G standard requires the electromechanical coupling coefficient to exceed 10%, which cannot be achieved by bulk acoustic wave and surface acoustic wave devices without changing the constituent materials or operating modes. Likewise, material losses constitute a fundamental limit to the maximum Q-values that can be achieved with conventional BAW and SAW devices above 3 GHz. In conclusion, the market needs new devices capable of high electromechanical coupling and high quality factor at frequencies above 3 GHz.
  • the present application aims to develop a new type of wafer-level mechanical/acoustic resonator and provide a method for fabricating the same, which is capable of high Q value and high electromechanical coupling coefficient at frequencies above 3 GHz.
  • FIG. 1 is a flow chart of a method of manufacturing an acoustic resonator for laterally excited shear mode in one embodiment, including the following steps:
  • the piezoelectric layer includes lithium niobate of single crystal material and/or lithium tantalate of single crystal material.
  • the piezoelectric layer has opposing first and second surfaces.
  • S120 forming an acoustic mirror on the first surface of the piezoelectric layer.
  • the formed acoustic mirror includes at least one first acoustic reflection layer and at least one second acoustic reflection layer, the first acoustic reflection layer and the second acoustic reflection layer are alternately stacked and the one closest to the piezoelectric layer is a first acoustic reflection layer ( That is, there is a first acoustic reflection layer closer to the piezoelectric layer than all the second acoustic reflection layers). Acoustic impedance of each first acoustic reflection layer less than the acoustic impedance of each second acoustic reflection layer.
  • FIG. 2 is a schematic cross-sectional view of the device after step S120 is completed in one embodiment.
  • the acoustic mirror 120 includes three first acoustic reflection layers (ie the first acoustic reflection layer 121 , the first acoustic reflection layer 123 , the first acoustic reflection layer 125 ) and the two second acoustic reflection layers (ie The second acoustic reflection layer 122 and the second acoustic reflection layer 124).
  • step S120 includes: depositing and etching an acoustic mirror, and depositing a filling layer on the piezoelectric layer to fill the position where the acoustic mirror is removed by etching. Depositing a fill layer can improve the flatness of the acoustic resonator.
  • FIG. 3 is a schematic cross-sectional view of the device after bonding the carrier wafer 110 in one embodiment.
  • the filling layer 129 is deposited after the acoustic mirror 120 is etched.
  • the material of the filling layer 129 may be the same as each of the first acoustic reflection layers, which is beneficial to improve the quality factor of the acoustic resonator.
  • the material of the filling layer 129 can also be other materials that are compatible with the process flow (ie, do not react with other film structures of the acoustic resonator, resulting in changes in the properties of other film structures) and can be planarized .
  • the lateral reflector includes a first reflector on a first side of the electrode unit and a second reflector on a second side of the electrode unit, the first and second sides being opposite sides.
  • the electrode unit is used to form the electric field, and the lateral reflector is used to laterally reflect the sound wave.
  • the step of thinning the piezoelectric layer to a desired thickness is further included before step S140. Thinning can be done by grinding and polishing. In an embodiment of the present application, the thickness of the piezoelectric layer after thinning is less than 1 micrometer. In one embodiment of the present application, the thinning of the piezoelectric layer is performed after step S130.
  • step S140 is to form the electrode unit and the lateral reflector by depositing and etching the first metal layer.
  • FIG. 4 is a top view of a partial structure of an acoustic resonator for laterally exciting shear modes in an embodiment
  • FIG. 5 is a cross-sectional view taken along line AA' in FIG. 1 .
  • the transversely excited shear mode acoustic resonator manufactured by the method for manufacturing a transversely excited shear mode acoustic resonator of the present application includes an acoustic mirror 120 and a piezoelectric layer 130 , the electrode unit and the lateral reflector, FIG.
  • the electrode unit 4 is mainly to illustrate the shape of the electrode unit and the lateral reflector in the corresponding embodiment, so other structures on the piezoelectric layer 130 are omitted.
  • the electrode unit is disposed on the piezoelectric layer 130 for forming an electric field.
  • the electrode unit may include interdigital electrodes. 4 and 5, the electrode unit includes a set of first interdigital electrodes 141 and a set of second interdigital electrodes 143, the first interdigitated electrodes 141 and the second interdigital electrodes 143
  • the direction (Y direction in FIG. 1 ) extends, so they are parallel to each other.
  • Each first interdigital electrode 141 and each second interdigital electrode 143 are insulated from each other.
  • the first interdigital electrode 141 is used to connect the input voltage, and the second The interdigital electrodes 143 are used for grounding.
  • the electrode unit further includes a first common electrode 142 and a second common electrode 144, one end of each first interdigitated electrode 141 is connected to the first common electrode 142, and one end of each second interdigitated electrode 143 is connected to the second common electrode 144 On the top, the common electrode is also called the bus bar.
  • the transverse reflector is also arranged on the piezoelectric layer 130, and can be arranged in the same layer as the electrode unit, including the first reflector 152 located on the first side of the electrode unit (the left side in FIG. 4) and the second side of the electrode unit ( The second reflector on the right in Figure 4).
  • the transverse reflector is insulated from the electrode unit for transverse reflection of sound waves.
  • the piezoelectric layer 130 is disposed on the acoustic mirror 120 .
  • the piezoelectric layer 130 includes lithium niobate of single crystal material and/or lithium tantalate of single crystal material. Referring to FIG. 6 , the large arrow in the figure is the direction of the electric field, and the small arrow is the propagation direction of the mechanical wave of the shear vibration mode.
  • the electric field is mainly parallel to the piezoelectric layer 130 and is used to generate the shear mode on the entire thickness of the piezoelectric layer 130 mechanical wave.
  • Lithium niobate/lithium tantalate of single crystal material combined with the electrode unit structure and transverse reflector structure of the present application, can obtain an optimized shear vibration mode, this shear vibration mode has a larger acoustic wave speed, and the critical dimension of the device ( In the case of constant interdigital step size), higher frequencies can be achieved than traditional commercial filters.
  • the electrode unit and the lateral reflector are made of the same material and are metal and/or alloy.
  • the electrode unit may be made of aluminum (A1), copper (Cu), aluminum copper (AlCu), aluminum silicon copper (AlSiCu), molybdenum (Mo), tungsten (W), silver (Ag) or of any other conductive metal.
  • the laterally excited shear mode acoustic resonator further includes a carrier wafer 110 .
  • the acoustic mirror 120 is disposed on the carrier wafer 110 .
  • after polishing the first surface of the acoustic mirror and before the step of bonding the carrier wafer it further includes depositing a bonding assistant on the first surface of the acoustic mirror or the bonding surface of the carrier wafer layer steps.
  • the bonding assist layer may be a thin layer of silicon dioxide.
  • each first acoustic reflection layer is made of a low acoustic impedance material
  • each second acoustic reflection layer is made of a high acoustic impedance material
  • the low acoustic impedance material may be at least one of silicon dioxide, aluminum, benzocyclobutene (Benzocyclobutene, BCB), polyimide and spin on glass
  • the high acoustic impedance material may be At least one of molybdenum, crane, tin, pin, zirconium nitride, zirconium oxide, tungsten oxide and cinnamon nitride; it is understood that in other embodiments, the low acoustic impedance material and the high acoustic impedance material can also be Other material combinations with larger impedance ratios.
  • Each of the first and second acoustic reflection layers of the acoustic mirror 120 may have equal or unequal thicknesses.
  • the thickness of the first acoustic reflection layer is thicker as far as the piezoelectric layer 130 is; larger Q value. 7, in the embodiment shown in FIG. 7, the thickness T11 of the first acoustic reflection layer 121 ⁇ thickness T12 of the first acoustic reflection layer 123 ⁇ thickness T13 of the first acoustic reflection layer 125, the thickness of the second reflection layer 122 Thickness Th1 ⁇ thickness Th2 of the second reflective layer 124 .
  • FIG. 4 also shows the position of the acoustic mirror 120 in a top view.
  • the X direction in FIG. 4 is the propagation direction of the sound wave. Two sides of each first sound reflection layer and each second sound reflection layer of the acoustic mirror 120 in the Y direction edge aligned.
  • each first interdigital electrode 141 away from the first common electrode 142 on the acoustic mirror 120 is aligned with the first side edge of the acoustic mirror 120 in the first Y direction, and each second interdigitated electrode 143 is far away from The orthographic projection of the edge of one end of the first common electrode 142 on the acoustic mirror 120 is aligned with the second side edge of the acoustic mirror 120 in the Y direction.
  • the steps of depositing and etching the acoustic mirror, and depositing a filling layer on the piezoelectric layer, and filling the position where the acoustic mirror is removed by etching specifically include:
  • S121 depositing a first reflective layer.
  • a first reflective layer 121 is deposited on the surface of the piezoelectric layer 130. After deposition, the surface of the first reflective layer 121 may be polished.
  • S122 depositing a second acoustic reflection layer on the first acoustic reflection layer.
  • a second acoustic reflection layer 122 is deposited on the first reflection layer 121.
  • the second acoustic reflection layer 122 is etched separately (the first reflection layer 121 is not etched).
  • a filling layer 129 is deposited on the first reflective layer 121 . After deposition, the excess thickness of the filling layer 129 may be removed by etching, and/or the surfaces of the filling layer 129 and the second acoustic reflection layer 122 may be polished. The material of the filling layer 129 may be the same as each of the first acoustic reflection layers, or other materials that are compatible with the process flow and can be planarized.
  • the process returns to the step S121 , that is, the first acoustic reflection layer 123 is continuously deposited on the second acoustic reflection layer 122 and the filling layer 129 .
  • steps S122, S123, S124, and S121 are sequentially performed until the required number of layers of the first acoustic reflection layer and the second acoustic reflection layer are formed, referring to FIG. 10a.
  • the areas of the different second acoustic reflection layers gradually increase, so that each second acoustic reflection layer increases
  • the downward projection of the lateral dimension of the layer covers the second acoustically reflective layer below it.
  • in the direction from the piezoelectric layer 130 to the carrier wafer 110 ie, the direction indicated by the arrow in FIG.
  • the acoustic mirror is deposited and etched, and the piezoelectric
  • the steps of depositing a filling layer on the layer and filling the position where the acoustic mirror is removed by etching specifically include:
  • S221 depositing a first reflective layer.
  • a first reflective layer 121 is deposited on the surface of the piezoelectric layer 130. After deposition, the surface of the first reflective layer 121 may be polished.
  • S222 depositing a second acoustic reflection layer on the first acoustic reflection layer.
  • a second acoustic reflection layer 122 is deposited on the first reflection layer 121.
  • step S223, etching the second acoustic reflection layer.
  • the second acoustic reflection layer 122 is etched separately (the first reflection layer 121 is not etched). After the etching, the surface of the second acoustic reflection layer 122 may be polished.
  • step S223, the process returns to step S221, where the first acoustic reflection layer 123 is deposited on the second acoustic reflection layer 122, and the material of the first acoustic reflection layer 123 fills the position where the second acoustic reflection layer 122 is etched away.
  • step S224 on the top layer of the first sound reflection layer/second sound reflection layer
  • a filler layer is deposited on the reflective layer (ie, the first/second acoustic reflective layer closest to the carrier wafer).
  • the device structure formed by the embodiment shown in FIG. 9 may refer to FIG. 11 .
  • the material of the filling layer formed on the topmost layer can cover the first sound reflection layer/the second sound reflection layer, and does not need to be removed, but it is necessary to ensure that the surface of the filling layer is flat (which can be flattened by polishing or the like) means to achieve).
  • the step further includes depositing and etching a second metal layer on the electrode unit to form a first metal member disposed on the first common electrode and a second metal piece on the second common electrode.
  • FIG. 12 is a cross-sectional view taken along line BB' in FIG. 4 .
  • the thickness of the first metal member 145 and the second metal member 147 is greater than that of the electrode unit.
  • the first metal piece 145 and the second metal piece 147 are used for acoustic reflection in the Y direction in FIG. 1 .
  • the first metal piece 145 and the second metal piece 147 may also be used to direct electrical signals from the resonator to the pads.
  • the step of forming a passivation layer on the piezoelectric layer is further included after forming the second metal member.
  • the passivation layer 160 is provided on the piezoelectric layer 130 and covers the first interdigitated electrode 141 and the second interdigitated electrode 143 .
  • the passivation layer 160 can reduce the temperature coefficient of frequency of the resonator and passivate the metal electrodes.
  • the material of the passivation layer 160 may be two Silicon oxide or silicon nitride.
  • the vibration frequency of the mechanical wave in the shear vibration mode formed in the piezoelectric layer 130 is related to the thickness of each film layer and the distance between the adjacent interdigital electrodes in the electrode unit, and the stress is mainly limited to the first interdigital electrode 141 and the second interdigital electrode. Metal-free areas between electrodes 143. As shown in FIG. 13 , the electrode strips of the lateral reflector may be disconnected from each other, or may be connected to each other through a lateral structure as shown in FIG. 4 . The electrode strips of the transverse reflector can be arranged parallel to the fingers of the electrode unit. It should be understood that although the steps in the flowcharts of FIG. 1 , FIG. 8 , and FIG.
  • FIG. 9 are displayed in sequence according to the arrows, these steps are not necessarily executed in the sequence indicated by the arrows. Unless explicitly stated herein, the execution of these steps is not strictly limited to the order, and these steps may be performed in other orders. Moreover, at least a part of the steps in FIG. 1 , FIG. 8 and FIG. 9 may include multiple steps or multiple stages, and these steps or stages are not necessarily executed at the same time, but may be executed at different times. Alternatively, the order of execution of the stages is not necessarily sequential, but may be performed alternately or alternately with other steps or at least a portion of the steps or stages in the other steps. In the description of this specification, reference to the description of the terms "some embodiments", “other embodiments", “ideal embodiments”, etc.

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Abstract

本发明涉及一种横向激励剪切模式的声学谐振器的制造方法，包括：提供压电层，压电层包括单晶材料的铌酸锂和/或单晶材料的钽酸锂；在压电层的第一表面形成声学镜；声学镜包括至少一第一声反射层和至少一第二声反射层，第一声反射层和第二声反射层交替叠设，各第一声反射层的声阻抗小于各第二声反射层的声阻抗；在声学镜的第一表面键合承载晶圆；在压电层的第二表面形成电极单元和横向反射器。本发明将采用单晶材料的铌酸锂或钽酸锂的压电层集成到定制开发的微加工工艺流程中，形成的谐振器通过电极单元产生电场，并通过横向反射器对声波进行横向反射，从而可以激励为横向的剪切振动模式，并在3GHz以上的频率下具有高机电耦合系数和高Q值。

Description

横 向激励剪 切模式 的声学谐振 器的制 造方法 技术 领域 本 申请涉及 谐振器技 术领域 ， 特别是涉及一 种横向激 励剪切 模式的 声学谐 振器 的制造方 法。 背景 技术 射频 声学谐振 器是用 于合成 滤波功 能或作为 频率源 的小型微 合成结 构。 声 学谐 振器由 于具有更 小的体积 和更高 的品质 因子 （Q）， 从而取代了手机、 小型 基站 和物联 网设备中使 用的其 他类型的 谐振器 ，声学谐振器可 以实现低 损耗 （低 功耗 ）、 高抑制和高信号噪声 比， 及更为超薄 的封装 。 随着 新的通信 标准 （即第五代移动 网络）的发 布， 有必要将谐振器 的工作 范 围扩 大到更高 的频率 同时保持 高机电耦 合系数和 高 Q值 。 发明 内容 基于 此， 有必要提供 一种能够 在 3GHz 以上的频率下具有 高机电 耦合系数 和高 Q值的 横向激励 剪切模 式的声学 谐振器 的制造方 法。 一种横 向激励 剪切模式 的声学 谐振器 的制造方法 ， 包括： 提供压电层， 所述 压 电层包括单 晶材料 的铌酸锂和 /或单晶材料的钽酸 锂， 所述压电层具 有相对 的 第一 表面和第 二表面 ；在所述第一 表面形 成声学镜 ；所述声学镜 包括至 少一第一 声反 射层和 至少一第 二声反 射层， 所述第一声反射 层和第 二声反射 层交替 叠设 且最 靠近所 述压电层 的为一第 一声反 射层， 各所述第一声反 射层的 声阻抗 小于 各所 述第二 声反射层 的声阻抗 ；在所述声学 镜的第 一表面键 合承载 晶圆；所述声 学镜 的第一 表面是背 离所述 压电层 的一面； 在所述第二表面 形成 电极单元和 横 向反 射器；所述 电极单元用 于形成 电场，所述横 向反射器 包括位 于所述 电极单元 的第 一侧的 第一反射 器和位 于所述 电极单元 的第二 侧的第二 反射器 ， 所述第一 侧和 第二侧为 相对侧， 所述横向反射器 用于对声 波进行横 向反射 。 在其 中一个 实施例 中， 所述在所述 第一表面 形成声 学镜的 步骤包括 形成三 层第 一声反射 层和两层 第二声 反射层 。 在其 中一个实 施例中 ，离所述压电层 越远的第 一声反 射层的厚 度越厚 ；离所 述压 电层越远 的第二声 反射层 的厚度越 厚。 在其 中一个 实施例 中， 所述在所述 第二表面 形成 电极单元 和横向反 射器的 步骤 包括：沉积 并刻蚀第 一金属层 ， 形成所述电极单元 和横向 反射器 ； 所述电极 单元 包括第一 公共电极 、第二公共 电极、多条第 一叉指 电极及多 条第二叉 指电极 ， 各所 述第一 叉指电极 与所述 第一公 共电极 电性连接 ， 各所述第二叉 指电极 与所 述第 二公共 电极电性连 接， 且各第一叉 指电极与 各第二叉 指电极之 间绝缘设 置， 所述 第一公共 电极用 于接入输 入电压， 所述第二公共电 极用于接 地。 在其 中一个 实施例 中， 所述电极单元 用于形 成主要 平行于 所述压 电层的电 场， 并用于在整个压 电层的厚度 上产生 剪切模式 的机械 波。 在其 中一个 实施例 中， 所述在所述 第二表面 形成 电极单元 和横向反 射器的 步骤 还包括 ：在所述电极单 元上沉积 并刻蚀第 二金属 层，形成设于 所述第一 公共 电极 上的第 一金属件 和第二 公共电 极上的第 二金属 件， 所述第一金 属件和 第二 金属 件的厚 度大于 所述电极 单元的 厚度， 所述第一 金属件 和第二金 属件用 于在 第一 方向上进 行声学 反射， 所述第一方 向垂直 于所述声 波的传 播方向 。 在其 中一个 实施例 中， 所述电极单元 的两侧 的横向 反射器之 间的连 线方向 为声 波的传 播方向 ； 所述声学镜的各 第一声 反射层 和各第二 声反射 层在第 一方 向上 的两侧边 缘对齐，且所 述第一方 向在平 面上垂直 于所述 连线方向 ，所述平面 垂直 于谐振 器的高度 方向 ； 各所述第一叉 指电极的 第一端 连接所述 第一公 共电 极 ，各所述第二叉 指电极 的第一端 连接所述 第二公 共电极，各所 述第一叉 指电极 的第 一端的 边缘在所 述声学 镜上的 正投影与 所述声 学镜在所 述第一 方向上 的第 一侧 边缘对齐 ， 各所述第二叉 指电极 的第一 端的边缘 在所述 声学镜上 的正投 影 与所 述声学镜 在所述 第一方 向上的第 二侧边缘对 齐。 在其 中一个 实施例 中， 所述第一反 射器和第 二反射 器均包 括至少 一条电极 条 ， 所述第一反射器 中距离 所述 电极单元最 近的一 条电极 条的中心 与所述 电极 单元 的第一侧 边缘的叉 指电极 的中心的 距离为 1/8至 2个所述声波 的波长，所述 第二 反射器 中距离 所述电极 单元最 近的一条 电极条 的中心 与所述 电极单元 的第 二侧 边缘的叉 指电极 的中心的距 离为 1/8至 2个声波波长 。 在其 中一个 实施例 中， 所述在所述 声学镜 的第一表 面键合 承载晶 圆的步骤 之前 包括：对所述 声学镜 的第一表 面进行抛 光；在所述声 学镜的 第一表面 或所述 承载 晶圆的键 合面沉积 键合辅助 层。 在其 中一个实 施例中 ， 所述键合辅助层 是二氧化 硅层。 在其 中一个实 施例中 ，所述在所述 第一表面 形成声 学镜的步 骤包括：沉积 并 刻蚀 所述声学 镜，并在所述 压电层上 沉积填充 层，填充所 述声学镜 被刻蚀去 除的 位置 。 在其 中一个实 施例中 ，所述沉积并 刻蚀所述 声学镜，并在 所述压 电层上沉积 填充 层的步骤 包括： 步骤 A， 沉积第一声反射 层； 步骤 B， 在第一声反射层上沉 积第 二声反射 层； 步骤 C， 刻蚀第二声反射层 ； 步骤 D， 沉积填充层； 依次重复 所述 步骤 A、 B、 C、 D， 直到形成所需层数的第一声 反射层和 第二声反 射层。 在其 中一个实 施例中 ，所述沉积并 刻蚀所述 声学镜，并在 所述压 电层上沉积 填充 层的步骤 包括： 步骤 A， 沉积第一声反射 层； 步骤 B， 在第一声反射层上沉 积第 二声反射 层； 步骤 C， 刻蚀第二声反 射层； 依次重复所 述步骤 A、 B、 C， 直到 形成所 需层数的 第一声反 射层和第 二声反 射层， 然后沉积填 充层。 在其 中一个实 施例中 ， 所述填充层与各 第一声反 射层的 材料相 同。 在其 中一个实 施例中 ， 各所述第一声反射 层的材料 包括二 氧化硅、铝 、苯并 环丁 烯、聚酰亚胺 和自旋玻 璃中的至 少一种 ，各所述第二 声反射层 的材料 包括钼、 鹤、 钛、 铂、 氮化铝、 氧化鹤和氮化桂中的至少 一种。 在其 中一个实 施例中 ， 所述电极单元与 横向反 射器的材 质相同 且为金属 和 / 或合 金。 上述横 向激励 剪切模 式的声 学谐振器 的制造 方法， 将采用单晶材料 的铌酸 锂或 钽酸锂 的压电层集 成到定 制开发 的微加工 工艺流 程中， 形成的谐振器通 过 电极 单元产生 电场，并通过 横向反射 器对声波 进行横 向反射，从而 可以激励 为横 向 的剪切振动 模式， 并在 3GHz以上的 频率下具 有高机 电耦合系 数和高 Q值。 附 图说明 为了 更清楚 地说明本 申请实施 例或传 统技术 中的技术 方案， 下面将对实施 例或 传统技术 描述中所 需要使 用的附 图作简单地 介绍，显而易 见地，下面描 述中 的 附图仅仅是 本申请 的一些实施 例，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 他的附 图。 图 1是一实施例 中横向激 励剪切模 式的声 学谐振器 的制造 方法的流 程图； 图 2是一实施例 中步骤 S120完成后器件 的剖面 示意图； 图 3是一实施例 中键合承 载晶圆 110后器件的剖 面示意 图； 图 4为一实施例 中横向激 励剪切模 式的声 学谐振器 的部分结 构的俯视 图； 图 5是沿图 4中 A-A’线的剖视图； 图 6为压电层中 电场与机械 波的传播 方向示 意图； 图 7是一实施例 中反射镜 的各反射 层的厚度 示意 图； 图 8是一实施例 中步骤 S120的子步骤流 程图； 图 9是另一实施 例中步骤 S120的子步骤 流程图 ； 图 10a至图 10c是三个不 同的实施 例中声学 镜的结构 示意图 ； 图 11是采用图 9所示的方法 形成的一 实施例 中声学镜 的结构示 意图； 图 12是沿图 4中 B-B’线的剖视图； 图 13是一实施例 中第一反 射器的 结构示意 图。 具体 实施方式 为了 便于理解 本申请 ，下面将参照 相关附图对 本申请 进行更全 面的描述 。附 图中 给出了本 申请的实 施例。但是 ， 本申请可以以许 多不同的 形式来实 现， 并不 限于 本文所描 述的实 施例。相反地 ，提供这些实 施例的 目的是使 本申请 的公开内 容更 加透彻全 面。 除非 另有定 义， 本文所使用 的所有 的技术和 科学术 语与属 于本申请 的技术 领域 的技术 人员通常 理解的 含义相 同。 本文中在本 申请的说 明书中 所使用 的术 语只 是为了描 述具体 的实施例 的目的 ， 不是旨在于限制 本申请 。 应当 明白， 当元件或层被 称为“在 ...上”、 “与...相邻”、 “连接到”或 “耦合到”其 它元 件或层时 ， 其可以直接地在其 它元件 或层上 、与之相邻、连接 或耦合 到其它 元件 或层， 或者可 以存在居 间的元件 或层。 相反， 当元件被称为“直接 在 ...上”、 “与 ...直接相邻”、 “直接连接到”或 “直接耦合到 ”其它元件或层时， 则不存在居间 的元 件或层 。 应当明白， 尽管可使 用术语第 一、 第二、 第三等描述 各种元 件、 部件 、 区、 层、 掺杂类型和 /或部分， 这些元件、 部件、 区、 层、 掺杂类型和 /或 部分 不应当被 这些术语 限制。 这些术语仅仅 用来区分 一个元 件、 部件、 区、 层、 掺杂类 型或部 分与另一 个元件 、 部件、 区、 层、 掺杂类型或部分。 因此， 在不脱 离本 发明教导 之下， 下面讨论的 第一元件 、 部件、 区、 层、 掺杂类型或部分可表 示为 第二元件 、 部件、 区、 层或部分； 举例来说， 可以将第一掺杂类型成 为第二 掺杂类 型， 且类似地， 可以将第二掺 杂类型成 为第一掺 杂类型； 第一掺杂类型 与 第二 掺杂类型 为不同 的掺杂类型 ， 譬如， 第一掺杂类型可 以为 P型且第 二掺杂 类型 可以为 N型， 或第一掺杂 类型可 以为 N型 且第二掺 杂类型可 以为 P型。 空间 关系术语例 如“在 ...下”、 “在...下面”、 “下面的”、 “在...之下”、 “在...之上”、 “上面 的”等，在这里可 以用于描述 图中所 示的一个 元件或特 征与其 它元件或 特征 的关 系。应当明 白， 除了图中所示的 取向以外 ， 空间关系术语还包 括使用和 操作 中的 器件的不 同取向 。 例如， 如果附图中的器件翻 转， 描述为 “在其它元件下面” 或 “在其之下”或“在 其下”元件 或特征将 取向为在 其它元 件或特征“ 上”。 因此， 示 例性 术语“在 ...下面”和“在 ...下 ”可包括上和下两个取向。 此外， 器件也可以包括 另外 地取向（譬如， 旋转 90度 或其它取 向）， 并且在此使用的空 间描述语相 应地 被解 释。 在此 使用时， 单数形式的“ 一 一个” 和 “所述 /该”也可以包括复数形式 ， 除 非上 下文清 楚指出另 外的方式 。还应当理解 的是，术语 “包括 /包含 ”或 “具有 ”等指 定所 陈述的特 征、 整体、 步骤、 操作、 组件、 部分或它们的组合的存在 ， 但是不 排除 存在或添 加一个 或更多个 其他特 征、 整体、 步骤、 操作、 组件、 部分或它们 的组 合的可 能性。 同时， 在本说明书中， 术语“和 /或”包括相关所列项 目的任何 及所 有组合 。 这里 参考作 为本发 明的理想 实施例 （和中间结构）的示意图 的横截面 图来描 述发 明的实施 例， 这样可以预 期由于例 如制造 技术和 /或容差导致的 所示形状 的 变化 。 因此， 本发明的实施例不应当 局限于在 此所示 的区的特 定形状 ， 而是包括 由于 例如制造 技术导致 的形状 偏差。例如 ，显示为矩形 的注入区 在其边缘 通常具 有 圆的或弯 曲特征和 /或注入浓度梯 度，而不是从 注入区 到非注入 区的二元 改变。 同样 ， 通过注入形成 的埋藏 区可导致 该埋藏 区和注 入进行时 所经过 的表面之 间 的 区中的一些 注入。因此 ， 图中显示的区实质 上是示 意性的， 它们的形状 并不表 示器 件的区 的实际形状 ， 且并不限定本 发明的 范围。 体声 波 (BAW) 和声表 面波 (SAW) 谐振器 是在 0.6 GHz 和 3 GHz 之间合 成滤 波器和振 荡器最 常用的器 件。这些声学 器件在商 业上是 成功的 ，广泛应用于 手机 前端模 块或作为 无线电 前端的分 立元件 。 现有的体声波 和声表 面波器 件在 3GHz 以下的频率 下可以 表现出超 过 1000的 Q值和大 约 7%-10%的 机电耦合 系 数 。 但将其频率工作 范围扩展 到 3GHz 之上则会遇到若干 技术上 的不确定 性和 物理 极限。新 的 5G标准 要求机 电耦合系数 超过 10%， 如果不改变构成材料 或工 作模 式， 这一要求是体声 波和声 表面波器 件无法 实现的。 同样，材料损耗 对超过 3GHz 的传 统体声 波和声表 面波器件 的能达 到的最大 Q值构 成根本 的限制 。 综上 ， 市场需要能够在 3GHz 以上的频率 具备高机 电耦合 和高品质 因子的 新型 器件。 本 申请旨在开 发一种新 型的晶 圆级机械 /声学谐振器 并提供其 制造方 法， 该 谐振 器能够在 频率高于 3 GHz下具 有高 Q值和高机 电耦合系 数。 该谐振器将 支 持高 性能通 带滤波器 的合成 ， 从而满足 5G通 信标准的 新需求 和未来 的更新换 代 。 图 1 是一实施例 中横向激励 剪切模 式的声学 谐振器 的制造方 法的流程 图， 包括 下列步骤 ：
S110， 提供压电层 。 压电层 包括单 晶材料 的铌酸锂和 /或单晶材料的钽酸锂 。 压电层具有相 对的 第一 表面和第 二表面 。 S120， 在压电层的 第一表面 形成声 学镜。 形成 的声学 镜包括至 少一第 一声反 射层和至 少一第 二声反 射层， 第一声反 射层 和第二 声反射层 交替叠 设且最靠 近压 电层的为一 第一声 反射层 (即存在一 第一 声反射层 比所有 的第二声 反射层更 靠近压 电层)。 各第一声反射 层的声 阻抗 小于 各第二 声反射层 的声阻抗 。 图 2是一实施例中步 骤 S120完成 后器件 的剖面 示意 图。 在该实施例 中， 声学镜 120包括三层 第一声反 射层 （即第一声反射层 121、第一 声反射层 123、第一声反射层 125）和两层第二 声反射层 （即第声二 反 射层 122和第二声 反射层 124）。 在本 申请的一 个实施例 中， 步骤 S120包括： 沉积并刻蚀 声学镜 ， 并在压电 层上 沉积填充 层，填充声学 镜被刻蚀 去除的 位置。沉积填 充层可 以提高声 学谐振 器 的平整度 。
S130， 在声学镜 的第一表 面键合承 载晶圆。 声学 镜的第一 表面是背 离压电层 的一面 。在键合承载 晶圆之前 ，可以先对声 学镜 的第一表 面进行抛 光， 以便为键合提供 平整的界 面。在本申 请的一个 实施例 中 ， 抛光可以使用 CMP （化学机械抛光） 工艺进行。 在本 申请的一 个实施例 中， 承载晶圆的材料 可以是 硅、蓝宝石 、石英或其 他 材料 。 图 3是一实施例 中键合承 载晶圆 110后器件的剖 面示意 图。在该实施例中 ， 声学 镜 120 的各第一声反射 层和第二 声反射层 全部沉 积完成后 ， 再一并进行刻 蚀， 从而图案化 声学镜 120全部的膜层 ， 并使这些膜层具有 相似的横 向尺寸 。声 学镜 120刻蚀后再 沉积填充 层 129。在本申请的 一个实施 例中， 填充层 129的材 料可 以与各第 一声反 射层相 同，这样有利于 提高声 学谐振器 的品质因 数。在其他 实施 例中， 填充层 129 的材料也可 以采用与工 艺流程 兼容 （即不与声学谐振器 的其 他膜层结 构反应 ，导致其他膜层 结构的性 质发生 改变）并可以 进行平坦 化的 其他 材料。
S140, 在压电层的第 二表面形 成电极单 元和横 向反射器 。 横向 反射器 包括位于 电极单 元的第 一侧的第 一反射 器和位 于电极单 元的第 二侧 的第二反 射器，第一 侧和第 二侧为相对 侧。 电极单元用于形 成电场 ，横向反 射器 用于对声 波进行横 向反射 。 上述横 向激励 剪切模 式的声 学谐振器 的制造 方法， 将采用单晶材料 的铌酸 锂或 钽酸锂 的压电层集 成到定 制开发 的微加工 工艺流 程中， 形成的谐振器通 过 电极 单元产生 电场，并通过 横向反射 器对声波 进行横 向反射，从而 可以激励 为横 向 的剪切振 动模式， 并在 3GHz以上的 频率下具 有高机 电耦合系 数和高 Q值。 在本 申请的一个 实施例 中， 步骤 S140之前还包 括对压 电层进行减 薄处理至 所需 厚度的 步骤。减薄可 以通过研 磨和抛光 来进行 。在本申请的 一个实施 例中， 减薄 后压电层 的厚度小 于 1 微米。 在本申请的一个 实施例 中， 对压电层的减薄 在步 骤 S130之后进 行。 在本 申请的一 个实施例 中， 步骤 S140是通过沉 积并刻蚀 第一金属 层来形 成 电极 单元和横 向反射器 。 图 4是一 实施例 中横向激 励剪切模 式的声 学谐振器 的 部分 结构的俯 视图， 图 5是沿图 1中 A-A’线的剖视图。 参见图 4和图 5， 在该 实施 例中， 本申请的横向激 励剪切 模式的 声学谐振 器的制 造方法制 造而成 的横 向激 励剪切模 式的声 学谐振器 包括声 学镜 120、 压电层 130、 电极单元及横向反 射器 ， 图 4主要 是为了示 意出相应 的实施例 中电极单 元及横 向反射器 的形状 ， 因此 省略了 压电层 130上的其他结构 。 电极 单元设于 压电层 130上，用于形成电场 。电极单元可 以包括 叉指电极 。 在 图 4和图 5所示的实 施例中 ， 电极单元包括一 组第一叉 指电极 141和一组第 二叉 指电极 143, 第一叉指电极 141和第二叉指 电极 143向第一方向 （图 1中的 Y 方向 ）延伸， 因此相互平行 ， 各第一叉指电极 141与各第二叉 指电极 143之间 绝缘 设置，第一叉 指电极 141用于接入输 入电压 ，第二叉指电极 143用于接地 。 电极 单元还包 括第一公 共电极 142和第二公 共电极 144,各第一叉指 电极 141的 一端 连接到第 一公共 电极 142上， 各第二叉指 电极 143的一端连接 到第二公 共 电极 144上， 公共电极也称 为汇流条 。 横向 反射器 同样设于压 电层 130上， 可以与电极 单元同 层设置， 包括位于 电极 单元的第 一侧 （图 4中左侧） 的第一反射器 152和位 于电极单 元的第 二侧 （图 4中右侧 ）的第二反射 器。横向反 射器与 电极单元 之间绝缘 ， 用于对声波进 行横 向反射 。 压电 层 130设于声 学镜 120上。 压电层 130包括单晶材 料的铌酸 锂和 /或单 晶材 料的钽酸 锂。 参见 图 6, 图中大箭头为 电场方向 ， 小箭头为剪切振动模 式的机 械波传播 方 向 ， 电场主要平行于压 电层 130, 并用于在整个 压电层 130的厚度上产 生剪切模 式 的机械波 。 单晶材料的铌酸 锂 /钽酸锂配合本申请 的电极单 元结构及 横向反 射 器结 构，可以获得 优化的剪 切振动模 式，这个剪 切振动模 式具有更 大声波 波速， 在器 件的关键 尺寸 (如叉指的步距)不变 的情况 下，可以比传 统商用 的滤波器 达到 更高 的频率 。 在本 申请的一 个实施例 中， 电极单元与横向反 射器的材 质相同 且为金属 和 / 或合 金。在本 申请的一个 实施例 中， 电极单元可由铝 (A1)、铜 (Cu)、铝铜 (AlCu)、 铝硅 铜 (AlSiCu)、 钼 (Mo)、 钨 (W)、 银 (Ag)或任何其他导电金属制成。 在图 5 所示的实施 例中， 横向激励 剪切模式 的声学 谐振器还 包括承载 晶圆 110。 声学镜 120设于承载晶圆 110上。 在本 申请的一 个实施例 中，对声学镜 的第一表 面进行 抛光之后 、键合承载 晶 圆的 步骤之 前， 还包括在声 学镜的第 一表面 或承载 晶圆的键 合面沉积 键合辅 助 层的 步骤。在本 申请的一个 实施例 中，键合辅助层 可以是 一层薄的 二氧化硅 层。 在本 申请的一 个实施例 中，各第一 声反射层 采用低声 阻抗材料 ，各第二声 反 射层 采用高声 阻抗材 料。其中 ， 低声阻抗材料可 以是二氧化 硅、铝、苯 并环丁烯 ( Benzocyclobutene , BCB )、聚酰亚胺和自旋玻璃 (spin on glass)中的至少一种， 高声 阻抗材料 可以是 钥、 鹤、 钦、 销、 氮化错、 氧化错、 氧化鹤及氮化桂中的至 少一 种； 可以理解的，在其 他实施例 中，低声 阻抗材料 和高声阻 抗材料 也可以使 用具 有较大 阻抗比的 其他材料 组合。 声学 镜 120 的各第一声反射层 和第二 声反射层 可以具有 相等或 不相等 的厚 度 。在本申请的一 个实施例 中，离压电层 130越远的第 一声反射 层的厚 度越厚 ； 离压 电层 130越远的第 二声反 射层的厚 度越厚 ，这种设计可以获得 更大的 Q值。 参见 图 7， 在图 7所示的实 施例中 ， 第一声反射层 121的厚度 Tll<第一声反射 层 123的厚度 T12 <第一声反射层 125的厚度 T13, 第二反射层 122的厚度 Thl< 第二 反射层 124的厚度 Th2。可以理解的， 在其他实施 例中， 各第一声反射 层和 第二 声反射层 的厚度 关系也可 以按其他 规律设置 ，例如 T11=T12=T13, Thl=Th2; 或者 T11>T12>T13， Thl>Th2； 又或者 T11<T12， T13<T12, Thl<Th2。 图 4还示出了声 学镜 120在俯视视角 的位置。 图 4中的 X方向为 声波的 传 播方 向。 声学镜 120的各第一声反 射层和 各第二声 反射层在 Y方 向上的两 侧边 缘对齐 。 各第一叉指 电极 141远离第一公 共电极 142的一端 的边缘在 声学镜上 120 的正投 影与声学 镜 120在 Y第一 方向上 的第一侧 边缘对齐 ， 各第二叉指电 极 143远离第一 公共电极 142的一端 的边缘在 声学镜 120上的正 投影与声 学镜 120在 Y方 向上的第 二侧边缘对 齐。 参见 图 8, 在本申请的一 个实施例 中， 所述沉积并刻 蚀声学镜 ， 并在压电层 上沉 积填充层 ， 填充声学镜被 刻蚀去除 的位置 的步骤具 体包括：
S121, 沉积第一反射 层。 在压 电层 130的表面沉积第 一反射层 121。沉积后可以对第 一反射层 121表 面进 行抛光 。 S122, 在第一声反射 层上沉积 第二声 反射层。 在第 一反射层 121上沉积第 二声反射 层 122。
5123, 刻蚀第二声反 射层。 单独对 第二声 反射层 122进行刻蚀 （不刻蚀第一反射层 121） 。
5124, 沉积填充层。 在第 一反射层 121上沉积填 充层 129。 沉积后可以将多余厚度 的填充层 129 刻蚀 去除， 和 /或对填充层 129和第二 声反射层 122表面进 行抛光 。 填充层 129 的材 料可 以与各第 一声反射 层相同 ， 也可以采用与 工艺流 程兼容 并可以进 行平 坦化 的其他材 料。 步骤 S124完成后返 回步骤 S121， 即继续在第二声反射层 122和填充层 129 上沉 积第一声 反射层 123。 之后依次执行步骤 S122、 S123、 S124、 S121、 直至 形成所 需层数的 第一声反 射层和第 二声反 射层， 参照图 10a。 在本 申请的一 个实施例 中， 在从压电层 130指向承 载晶圆 110的方向 （即 图 10b箭头所指方 向）上， 不同的第二声 反射层面 积逐渐递 增， 使得各第二声 反 射层 的横向尺 寸向下 的投影涵 盖其下方 的第二 声反射层 。 在本 申请的另 一个实施 例中，在从 压电层 130指向承载晶 圆 110的方向 （即 图 10c箭头所指方 向）上， 不同的第二声 反射层面 积逐渐递 减， 使得各第二声反 射层 的横向尺 寸向上 的投影涵 盖其上方 的第二 声反射层 。 参见 图 9, 在本申请的另 一个实施 例中， 所述沉积并 刻蚀声学 镜， 并在压电 层上 沉积填充 层， 填充声学镜被 刻蚀去 除的位置 的步骤具 体包括 ：
S221, 沉积第一反射 层。 在压 电层 130的表面沉积第 一反射层 121。沉积后可以对第 一反射层 121表 面进 行抛光 。 S222, 在第一声反射 层上沉积 第二声 反射层。 在第 一反射层 121上沉积第 二声反射 层 122。
S223, 刻蚀第二声反 射层。 单独对 第二声 反射层 122进行刻蚀 （不刻蚀第一 反射层 121） 。 刻蚀后可以 对第 二声反射 层 122表面进行抛光 。 步骤 S223之后 返回步骤 S221, 在第二声反 射层 122上沉积第 一声反射 层 123, 第一声反射层 123的材料会 填入第二 声反射 层 122被刻蚀掉 的位置 。 之后 依次 执行步骤 S222、 S223、 S221、 直至 形成所 需层数的第 一声反 射层和第 二声 反射层 ， 然后执行步骤 S224: 在最顶上的一层第 一声反射 层 /第二声反射层 （即最靠近 承载晶圆 的第一声 反射层 /第二声反射 层） 上沉积填充层 。 通过图 9 所示 实施例形 成的器 件结构可 以参照 图 11。 在本 申请的 一个实施 例中， 在最顶层形成的 填充层 的材料可 以覆盖 第一声 反射 层 /第二声反射层， 并且无需 去除， 但需要保 证填充层 表面平坦 （可以通过 抛光 等平坦化 手段实 现） 。 在本 申请的一 个实施例 中， 步骤 S140形成电极 单元和横 向反射 器后， 还包 括在 电极单元 上沉积 并刻蚀第 二金属 层， 形成设于所 述第一 公共电 极上的第 一 金属 件和第 二公共 电极上的第 二金属件 的步骤 。图 12是沿图 4中 B-B’线的剖视 图。 第一金属件 145和第二金属 件 147的厚度大于 电极单元 的厚度 。 第一金属 件 145和第二金属 件 147用于在图 1中的 Y方 向上进行 声学反射 。 第一金属件 145 和第二金 属件 147还可以用于将 电信号 从谐振器 引导至焊 盘 （pad）。 在本 申请的 一个实施 例中， 形成第二金属件 之后还 包括在压 电层上 形成钝 化层 的步骤 。 在图 12所示的实施例 中， 钝化层 160设于压电层 130上， 并覆盖 第一 叉指电极 141和第二叉 指电极 143。钝化层 160可以降低谐 振器的频 率温度 系数 ， 并钝化金属电极 。在本申请的 一个实施 例中，钝化 层 160的材料 可以是 二 氧化 硅或氮化 硅。 压电层 130 中形成的剪切振动 模式的机 械波的 振动频率 与各膜层 的厚度及 电极 单元中相 邻叉指 电极的间距 有关， 应力主要 局限于第 一叉指 电极 141 与第 二叉 指电极 143之间的无金 属覆盖 的区域 。 如图 13所示， 横向反射器 的电极条 之间可 以相互断 开， 也可以如图 4所示 通过 横向结 构相互连 接。 横向反射器 的电极 条可以 与电极单 元的各 叉指平行 设 置 。 应该理 解的是 ， 虽然图 1、 图 8、 图 9的流程图中的各个步骤按照 箭头的指 示依 次显示 ，但是这些步骤 并不是 必然按照 箭头指示 的顺序 依次执行 。除非本文 中有 明确的说 明，这些步骤 的执行 并没有严 格的顺序 限制，这些步 骤可以 以其它 的顺 序执行 。 而且， 图 1、 图 8、 图 9中的至少一部分步骤可以包括多个 步骤或 者多 个阶段 ，这些步骤或者 阶段并不 必然是 在同一 时刻执行完 成，而是可 以在不 同 的时刻执行 ，这些步骤或 者阶段 的执行顺序 也不必 然是依次 进行，而是可 以与 其它 步骤或者 其它步 骤中的步 骤或者阶 段的至少 一部分 轮流或者 交替地执 行。 在本 说明书的 描述中 ， 参考术语“有些实 施例”、 “其他实施例” 、 “理想实施 例 ”等的描述意 指结合该 实施例或 示例描述 的具体 特征、 结构、 材料或者特征包 含于 本发明 的至少一 个实施例 或示例 中。在本说明 书中，对上述 术语的示 意性描 述不 一定指 的是相同 的实施例 或示例 。 上所 述实施例 的各技术 特征可 以进行任 意的组合 ，为使描述简 洁，未对上述 实施 例各个技 术特征所 有可能 的组合都 进行描述 ，然而，只要这 些技术特 征的组 合不 存在矛盾 ， 都应当认为是 本说明书 记载的范 围。 以上 所述实施 例仅表达 了本申 请的几种 实施方式 ， 其描述较为具体 和详细， 但并 不能因此 而理解 为对申请 专利范围 的限制 。应当指出的是 ，对于本领域 的普 通技 术人员来 说，在不脱离 本申请构 思的前 提下，还可 以做出若 干变形和 改进， 这些 都属于本 申请的保 护范围 。因此，本申请专利 的保护 范围应以 所附权利 要求 为准 。

Claims

权 利 要 求 书
1、 一种横向激励剪切模式 的声学谐振 器的制造方法 ， 包括： 提供压 电层， 所述压电层包括单晶材料 的铌酸锂和 /或单晶材料的钽酸锂 ， 所述压 电层具有相对 的第一表面和 第二表面； 在所述第 一表面形成 声学镜； 所述声学镜包 括至少一第 一声反射层 和至少 一第 二声反射层 ， 所述第一声反射层和第 二声反射层 交替叠设且 最靠近所述 压 电层的 为一第一声 反射层， 各所述第一声 反射层的声 阻抗小于各 所述第二声 反 射层 的声阻抗； 在所述声 学镜的第一 表面键合承 载晶圆； 所述声学镜的第 一表面是 背离所 述压 电层的一面； 在所述第 二表面形成 电极单元和横 向反射器； 所述电极单元用于形 成电场， 所述横 向反射器 包括位于所述 电极单元 的第一侧的第 一反射器和 位于所述 电极 单元 的第二侧的第二 反射器，所述第一侧 和第二侧为相 对侧，所述横向反射 器用 于对声 波进行横向反 射。
2、 根据权利要求 1所述的横 向激励剪切模 式的声学谐振 器的制造方 法， 其 特征在 于， 所述在所述第一表 面形成声 学镜的步骤包 括形成三层 第一声反射 层 和两层 第二声反射层 。
3、 根据权利要求 1所述的横 向激励剪切模 式的声学谐振 器的制造方 法， 其 特征在 于， 所述在所述第二表面 形成电极单元 和横向反射器 的步骤包括 ： 沉积并刻蚀 第一金属层 ，形成所述电极单元和 横向反射器 ；所述电极单元包 括第一 公共电极、第二公 共电极、 多条第一叉指电极及 多条第二叉指 电极， 各所 述第 一叉指电极与 所述第一 公共电极电性 连接， 各所述第二叉指 电极与所述 第 二公共 电极电性连接 ，且各第一叉指电极 与各第二叉指 电极之间绝缘 设置，所述 第一公 共电极用于接 入输入电压 ， 所述第二公共电极用于接 地； 在所述 电极单元上沉 积并刻蚀第二 金属层， 形成设于所述 第一公共 电极上 的第 一金属件和第 二公共 电极上的第二金 属件， 所述第一金属 件和第二金 属件 的厚度 大于所述 电极单元的厚 度， 所述第一金属件和 第二金属件 用于在第 一方 向上进 行声学反射 ， 所述第一方向垂直于所述 声波的传播方 向。
4、 根据权利要求 1所述的横 向激励剪切模 式的声学谐振 器的制造方 法， 其 特征 在于， 所述在所 述声学镜 的第一表 面键合 承载晶圆 的步骤之 前包括 ： 对所述 声学镜 的第一表 面进行抛 光； 在所 述声学镜 的第一表 面或所 述承载 晶圆的键合 面沉积键 合辅助层 。
5、 根据权利要 求 4所述的 横向激励 剪切模 式的声学 谐振器 的制造方 法， 其 特征 在于， 所述键合 辅助层是 二氧化硅 层。
6、 根据权利要 求 1所述的 横向激励 剪切模 式的声学 谐振器 的制造方 法， 其 特征 在于， 所述在所 述第一表 面形成 声学镜的 步骤包括 ： 沉积 并刻蚀所 述声学镜 ，并在所述压 电层上沉 积填充层 ，填充所述 声学镜被 刻蚀 去除的位 置。
7、 根据权利要 求 6所述的 横向激励 剪切模 式的声学 谐振器 的制造方 法， 其 特征 在于，所述沉 积并刻 蚀所述声 学镜，并在所 述压电层 上沉积填 充层的步 骤包 括 ： 步骤 A， 沉积第一声反射 层； 步骤 B， 在第一声反射层上 沉积第 二声反射 层； 步骤 C， 刻蚀第二声反射层 ； 步骤 D， 沉积填充层； 依次 重复所述 步骤 A、 B、 C、 D， 直到形成所需层数的第一声反射层和第 二 声反 射层。
8、 根据权利要 求 6所述的 横向激励 剪切模 式的声学 谐振器 的制造方 法， 其 特征 在于，所述沉 积并刻蚀 所述声 学镜，并在所 述压电层 上沉积填 充层的步 骤包 括 ： 步骤 A， 沉积第一声反射 层； 步骤 B， 在第一声反射层上 沉积第 二声反射 层； 步骤 C， 刻蚀第二声反射层 ； 依次 重复所述 步骤 A、 B、 C， 直到形成所需层数的第一 声反射 层和第二 声 反射 层， 然后沉积填充 层。
9、 根据权利要 求 6-8中任一项 所述的 横向激励 剪切模 式的声学 谐振器 的制 造方 法， 其特征在于 ， 所述填充层与各 第一声 反射层 的材料相 同。
10、 根据权利要 求 l 所述的横向激励 剪切模式 的声学 谐振器的 制造方法 ， 其特 征在于 ， 各所述第一声反射 层的材料 包括二 氧化硅 、铝、苯并环丁 烯、 聚酰 亚胺 和自旋玻 璃中的 至少一种 ，各所述第二 声反射层 的材料包 括钼、钨、钛、铂、 氮化 铝、 氧化鹤和氮化 桂中的 至少一种 。
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