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體聲波濾波器及其製備方法、射頻器件與流程

2024-04-15 22:15:05 1



1.本公開實施例涉及半導體領域,特別涉及一種體聲波濾波器及其製備方法、射頻器件。


背景技術:

2.半導體製程技術的提升促使體聲波濾波器及其組件廣泛被應用在生物醫學、車載電子、移動終端等領域。隨著無線通信的演進,5g的時代到來,體聲波濾波器的市場需求量將進一步增大,並朝著微型化、與射頻終端模塊集成化的方向發展。因此,優化體聲波濾波器製備工藝、縮短製作周期和成本將提高體聲波濾波器的市場競爭力,使其獲得更好的應用前景。


技術實現要素:

3.根據本公開的第一個方面,提供了一種體聲波濾波器的製備方法,包括:
4.提供襯底;其中,所述襯底包括依次層疊的基底層、絕緣層和半導體層;
5.刻蝕所述半導體層,以在所述襯底中形成凹槽;其中,所述凹槽顯露出所述絕緣層;
6.去除所述凹槽底部部分區域內的所述絕緣層顯露出所述基底層,剩餘的所述絕緣層形成第一犧牲層;
7.在所述凹槽內形成覆蓋所述第一犧牲層和部分所述基底層的堆疊結構;其中,所述堆疊結構包括沿所述襯底厚度方向依次層疊的第一電極層、壓電層和第二電極層,所述堆疊結構的頂部低於所述半導體層的頂部;
8.形成封閉所述凹槽開口的封裝結構。
9.在一些實施例中,所述襯底包括絕緣體上矽或絕緣體上鍺中的至少一種。
10.在一些實施例中,所述第一犧牲層的厚度等於所述絕緣層的厚度。
11.在一些實施例中,所述形成封閉所述凹槽開口的封裝結構,包括:
12.形成覆蓋所述第二電極層和部分所述基底層的第二犧牲層;
13.形成覆蓋所述第二犧牲層的刻蝕停止層;
14.形成覆蓋所述刻蝕停止層的封裝層,所述封裝層填充所述凹槽內的剩餘空間,且所述封裝層的頂部和所述半導體層的頂部基本平齊。
15.在一些實施例中,所述製備方法還包括:
16.形成貫穿所述基底層且顯露出所述第一電極的第一通孔;形成貫穿所述基底層且顯露出所述第二電極的第二通孔;
17.在所述第一通孔和所述第二通孔中填充導電結構至所述導電結構覆蓋所述基底層遠離所述半導體層的一側。
18.在一些實施例中,所述製備方法還包括:
19.形成貫穿所述基底層且顯露出所述第一犧牲層的第一釋放孔,形成貫穿所述基底
層且顯露出所述第二犧牲層的第二釋放孔;
20.通過所述第一釋放孔去除所述第一犧牲層形成第一空腔,通過所述第二釋放孔去除所述第二犧牲層形成第二空腔。
21.在一些實施例中,所述製備方法還包括:
22.通過所述第一釋放孔向所述第一空腔內通入刻蝕劑,以調整所述第一電極層的厚度;或者,
23.通過所述第二釋放孔向所述第二空腔內通入刻蝕劑,以調整所述第二電極層的厚度。
24.在一些實施例中,所述形成封閉所述凹槽的封裝結構,包括:
25.在所述半導體層的頂部和所述凹槽開口處覆蓋薄膜層,形成所述封裝結構。
26.在一些實施例中,所述製備方法還包括:
27.在所述導電結構遠離所述基底層的一側形成多個接口;
28.或者,所述製備方法還包括:
29.提供轉接板;其中,所述轉接板包括第一布線層和第二布線層,所述第一布線層和所述第二布線層分別顯露於所述轉接板沿其厚度方向相對設置的兩面;
30.將所述轉接板的所述第一布線層和所述導電結構接合;
31.在所述第二布線層形成多個接口。
32.根據本公開的第二個方面,提供了一種體聲波濾波器,包括:
33.襯底,包括依次層疊的基底層、絕緣層和半導體層,所述襯底內設置有凹槽,所述凹槽貫穿所述半導體層和所述絕緣層且顯露出所述基底層;
34.堆疊結構,位於所述凹槽內的所述基底層上,所述堆疊結構包括依次層疊設置的第一電極層、壓電層和第二電極層,所述第一電極層局部向遠離所述基底層的方向突起以使所述第一電極層和所述基底層之間具有第一空腔,所述第二電極層的頂部低於所述半導體層的頂部;
35.封裝結構,位於所述堆疊結構頂部、且與所述半導體層相接觸,所述封裝結構封閉所述凹槽的開口,所述第二電極層的頂部和所述封裝結構的底部之間設有空腔結構。
36.在一些實施例中,所述襯底包括絕緣體上矽或絕緣體上鍺中的至少一種。
37.在一些實施例中,至少部分所述堆疊結構的側壁和所述凹槽的側壁相接觸。
38.在一些實施例中,所述封裝結構包括:
39.刻蝕停止層,位於所述第二電極層的頂部,所述刻蝕停止層和所述第二電極層之間具有第二空腔,所述空腔結構包括所述第二空腔;
40.封裝層,覆蓋所述刻蝕停止層、且填充滿所述凹槽內的剩餘空間,所述封裝層的頂部和所述半導體層的頂部平齊。
41.在一些實施例中,所述封裝結構包括:薄膜層,所述薄膜層覆蓋所述半導體層的頂部和所述凹槽的開口;
42.所述第二電極層的頂部至所述薄膜層的底部之間具有第三空腔,所述空腔結構包括所述第三空腔。
43.在一些實施例中,所述體聲波濾波器還包括:
44.導電結構,覆蓋於所述基底層遠離所述堆疊結構的一側,所述導電結構貫穿所述
基底層且與所述第一電極層和第二電極層連接。
45.在一些實施例中,所述體聲波濾波器還包括:多個接口,位於所述導電結構遠離所述基底層的一側;或者,
46.所述體聲波濾波器還包括:轉接板,所述轉接板包括第一布線層和第二布線層,所述第一布線層和所述第二布線層分別顯露於所述轉接板沿其厚度方向相對設置的兩面,所述第一布線層與所述導電結構接合,所述第二布線層包括多個接口。
47.根據本公開的第三個方面,提供了一種射頻器件,包括一個或多個如本公開第二個方面所述的體聲波濾波器。
48.本公開實施例提供的體聲波濾波器的製備方法中,利用襯底包括基底層、絕緣層和半導體層的結構,先通過刻蝕半導體層形成凹槽,接著在凹槽內形成第一犧牲層和堆疊結構,堆疊結構的頂部低於半導體層的頂部,之後形成封閉凹槽開口的封裝結構,封裝結構和堆疊結構的頂部之間可形成空腔,第一犧牲層在後續的工序中被去除後也可形成空腔,堆疊結構和位於其頂部及底部的兩個空腔共同構成諧振結構,從而得到體聲波濾波器。本公開中,基於襯底結構,將製備諧振結構的半導體工藝和封裝工藝進行結合,可借用襯底作為封裝模具或者利用襯底和封裝結構共同密封諧振結構,減少了封裝模具開發,縮短可產品製作周期和成本。並且,可根據每個產品不同的結構需求和尺寸需求,靈活選擇襯底中基底層、絕緣層和半導體層的厚度,靈活調節凹槽的開口尺寸,也即產品設計的靈活度高,可實現封裝形式的多樣化,提高產品在終端使用的靈活性。
附圖說明
49.圖1為本公開實施例提供的一種體聲波濾波器的製備方法的流程示意圖;
50.圖2a至圖2h為本公開實施例提供的一種體聲波濾波器在製備過程中的剖面示意圖;
51.圖3為本公開實施例提供的一種在一片晶圓上形成多個體聲波濾波器的俯視示意圖;
52.圖4為本公開實施例提供的又一種體聲波濾波器在製備中的剖視示意圖;
53.圖5為本公開實施例提供的又一種體聲波濾波器在製備中的剖視示意圖;
54.圖6為本公開實施例提供的又一種體聲波濾波器在製備中的剖視示意圖;
55.圖7為本公開實施例提供的又一種體聲波濾波器在製備中的剖視示意圖;
56.圖8為本公開實施例提供的又一種體聲波濾波器在製備中的剖視示意圖;
57.圖9為本公開實施例提供的又一種體聲波濾波器在製備中的剖視示意圖;
58.圖10為本公開實施例提供的一種體聲波濾波器的剖視示意圖;
59.圖11為本公開實施例提供的又一種體聲波濾波器的剖視示意圖;
60.圖12為本公開實施例提供的又一種體聲波濾波器的剖視示意圖;
61.圖13為本公開實施例提供的一種射頻器件的剖視示意圖。
具體實施方式
62.下面將參照附圖更詳細地描述本公開提供的示例性實施方式。雖然附圖中顯示了本公開的示例性實施方式,然而應當理解,可以以各種形式實現本公開,而不應被這裡闡述
的具體實施方式所限制。相反,提供這些實施方式是為了能夠更透徹地理解本公開,並且能夠將本公開提供的範圍完整的傳達給本領域的技術人員。
63.在下列段落中參照附圖以舉例方式更具體的描述本公開。根據下面說明和權利要求書,本公開的優點和特徵將更清楚。需說明的是,附圖均採用非常簡化的形式且均使用非精準的比例,僅用以方便、明晰地輔助說明本公開實施例的目的。在本公開實施例中,術語「第一」、「第二」等是用於區別類似的對象,而不必用於描述特定的順序或先後次序。需要說明的是,本公開實施例所記載的技術方案之間,在不衝突的情況下,可以任意組合。
64.通常,體聲波濾波器的製備過程可先採用半導體工藝(例如體矽加工工藝或表面微加工工藝)製備體聲波濾波器的裸晶片(die),再經過fp(flip chip)或bga(ball grid array)將裸晶片與基板焊接,最後通過模具進行塑封,或者藉助封裝厚膜輔料和輔助結構進行wlp(wafer level package)封裝。
65.前者這種體聲波濾波器的製備過程工序較多,導致產品製作周期較長,並且需要定製化的模具,模具靈活性較差,封裝形式單一,終端使用靈活度不夠;後者需要先設置封裝支撐結構再選擇特定的封裝輔料(例如封裝厚膜),且基於膜層的強度,無法保證較大面積晶圓的封裝。
66.鑑於此,本公開實施例提供了一種體聲波濾波器的製備方法,圖1為本公開實施例提供的一種體聲波濾波器的製備方法的流程示意圖,如圖1所示,該製備方法包括:
67.s100:提供襯底;其中,襯底包括依次層疊的基底層、絕緣層和半導體層;
68.s200:刻蝕半導體層,以在襯底中形成凹槽;其中,凹槽顯露出絕緣層;
69.s300:去除凹槽底部部分區域內的絕緣層顯露出基底層,剩餘的絕緣層形成第一犧牲層;
70.s400:在凹槽內形成覆蓋第一犧牲層和部分基底層的堆疊結構;其中,堆疊結構包括沿襯底厚度方向依次層疊的第一電極層、壓電層和第二電極層,堆疊結構的頂部低於半導體層的頂部;
71.s500:形成封閉凹槽開口的封裝結構。
72.示例地,該體聲波濾波器為薄膜體聲波濾波器(film bulk acoustic resonator,fbar),fbar的反射結構為空腔。本公開中,第一犧牲層和後續形成的第二犧牲層被去除後形成空腔型反射結構。
73.圖2a至圖2h為本公開實施例提供的一種體聲波濾波器在製備過程中的剖視示意圖。應當理解,圖2a至圖2h中所示的操作不一定按照順序來精確地執行,而是可以根據實際情況調整各步驟的先後順序,或者將其他操作添加到該製備過程中,或從該製備過程移除某一步或數步操作。圖3為本公開實施例提供的一種在一片晶圓上形成多個體聲波濾波器的俯視示意圖。下面結合圖2a至圖2h、以及圖3詳述本公開實施例提供的體聲波濾波器的具體形成過程。
74.參見圖2a,執行步驟s100,提供襯底100,該襯底100包括由下至上依次層疊的基底層110、絕緣層120和半導體層130。
75.示例地,該襯底100的材質為絕緣體上半導體,例如絕緣體上矽(soi,silicon-on-insulator)、絕緣體上鍺(goi,germanium-on-insulator)或絕緣體上矽鍺(sgoi,silicon germanium on insulator)。
76.示例地,基底層110的材質為矽,絕緣層120的材質為氧化矽,半導體層130的材質可為矽(對應襯底為soi)、鍺(對應襯底為goi)或者矽鍺(對應襯底為sgoi)。
77.參見圖2b,執行步驟s200,去除襯底100中部分區域內的半導體層130,在襯底100中形成凹槽200,該凹槽200的底部為絕緣層120。示例地,可採用幹法刻蝕或溼法刻蝕工藝刻蝕半導體層130,形成凹槽200。
78.參見圖2c,執行步驟s300,去除凹槽200底部部分區域內的絕緣層120,剩餘的絕緣層120形成第一犧牲層310。示例地,可採用幹法刻蝕工藝刻蝕絕緣層120,得到需求的第一犧牲層310。
79.在一些實施例中,第一犧牲層310的厚度等於絕緣層120的厚度,換言之,可根據第一犧牲層310的厚度定製襯底100中的絕緣層120的厚度。如此,在製備過程中,不需要減薄或增厚絕緣層120,能夠減少工藝步驟,從而縮短工藝周期。
80.應當理解,在另一些實施例中,當襯底100中的絕緣層120的厚度不滿足第一犧牲層310的厚度要求時,也可先減薄或增厚絕緣層120,再去除凹槽200底部部分區域內的絕緣層120,形成需求的第一犧牲層310。
81.參見圖2d,執行步驟s400,在凹槽200內形成覆蓋第一犧牲層310和部分基底層110的堆疊結構400,堆疊結構400的頂部低於半導體層130的頂部。堆疊結構400和半導體層130的頂部分別指堆疊結構400和半導體層130遠離基底層110的一側。
82.堆疊結構400包括由下至上依次層疊的第一電極層410、壓電層420和第二電極層430,其中,第一電極層410沉積在第一犧牲層310和基底層110表面,壓電層420沉積在第一電極層410、第一犧牲層310未被第一電極層410覆蓋的表面、以及基底層110表面,第二電極層430沉積在壓電層420和基底層110表面。第一犧牲層310、第一電極層410、壓電層420和第二電極層430在襯底表面的正投影重疊的區域構成有源區,第一電極層410和第二電極層430位於基底層110表面的部分可形成用於與焊盤連接的電極引線,用於與電路連接。
83.在一些實施例中,可採用圖形化光刻工藝形成第一電極層410、壓電層420和第二電極層430。以形成第一電極層410為例進行說明,首先形成覆蓋第一犧牲層310和基底層110的第一電極材料層,形成覆蓋第一電極材料層的光膠層,對光膠層進行曝光顯影形成圖形化的光膠層,通過圖形化的光膠層刻蝕第一電極材料層,形成第一電極層410。
84.在一些實施例中,在形成第二電極層430的過程中,可採用修調(trimming)工藝,對第二電極層430的厚度進行調整,以得到需求的諧振頻率。在一些實施例中,如圖3所示,襯底100中可形成有多個凹槽200,每個凹槽200中均形成有堆疊結構400,可通過修調工藝,將一些凹槽200中的堆疊結構400的第二電極層430調整為不同的厚度,從而在一個襯底100上形成具有不同諧振頻率的體聲波濾波器。
85.示例地,壓電層420的材質包括但不限於鉭酸鋰、鈮酸鋰、氮化鋁和氧化鋅。第一電極層410的材質包括但不限於金屬(例如鎢、銅、鋁、鉬、釕、銥、鉑等),第二電極層430的材質包括但不限於金屬(例如鎢、銅、鋁、鉬、釕、銥、鉑等)。
86.在一些實施例中,步驟s500可具體包括:
87.形成覆蓋諧振結構和部分基底層的第二犧牲層;
88.形成覆蓋第二犧牲層的刻蝕停止層,其中,刻蝕停止層的頂部低於半導體層的頂部;
89.形成覆蓋刻蝕停止層的封裝層,封裝層填充凹槽內的剩餘空間。
90.如圖2d所示,第二犧牲層320沉積在壓電層420、第二電極層430和基底層110表面。這裡,第二犧牲層320部分位於基底層110表面,是為了後續能通過在基底層110中形成釋放孔,去除第二犧牲層320。
91.刻蝕停止層610覆蓋第二犧牲層320,是指刻蝕停止層610覆蓋第二犧牲層320的側壁和頂部,以將第二犧牲層320和後續形成的封裝層620相隔離。刻蝕停止層610能在去除第二犧牲層320時保護封裝層620,避免封裝層620被刻蝕。
92.應當理解,在一些實施例中,刻蝕停止層610還可覆蓋堆疊結構400未被第二犧牲層320覆蓋的表面。示例地,刻蝕停止層610還可覆蓋圖2d所示的堆疊結構400未被第二犧牲層320覆蓋的側壁。
93.繼續參見圖2d,在凹槽200內的剩餘空間填充封裝材料,形成封裝層620。封裝層620覆蓋了刻蝕停止層610和堆疊結構400顯露於凹槽200內的所有表面。示例地,封裝層620覆蓋刻蝕停止層610的頂部和側壁、以及堆疊結構400未被刻蝕停止層610覆蓋的側壁。封裝層620用於保護堆疊結構400,防止堆疊結構400受到損壞而使體聲波濾波器失效。
94.示例地,封裝材料包括但不限於熱固性材料,熱固性材料初始狀態(例如常溫)下具有流動性,例如為液態或膠狀,在一定條件下(例如加熱、輻射或催化等),產生化學反應而變硬。熱固性材料可以例如在環氧樹脂、有機矽樹脂或丙烯酸樹脂等的基礎上製作得到。
95.本實施例中,以襯底作為封裝模具,具體地以基底層為底,以半導體層為側壁,形成了容納諧振結構的凹槽,利用熱固性性材料填滿凹槽,硬化後實現對諧振結構的封裝。本實施例中,借用襯底作為封裝模具,能減少封裝模具開發,縮短產品製作周期和成本;並且,可根據每個產品不同的結構需求和尺寸需求,靈活選擇襯底中基底層、絕緣層和半導體層的厚度,靈活調節凹槽的開口尺寸,也即產品設計的靈活度高,可實現封裝形式的多樣化,提高產品在終端使用的靈活性。
96.再者,利用熱固性材料填充凹槽,不受凹槽的尺寸的限制,填充效果好,填充厚度可控,硬化後具有一定的支撐強度,使得產品的可靠性較高且變形的風險較低。
97.示例地,封裝層620的頂部和半導體層130的頂部平齊,如此,可使產品的封裝一致性較好。
98.在一些實施例中,步驟s500也可具體包括:
99.在半導體層的頂部和凹槽開口處覆蓋薄膜層,形成封裝結構。
100.圖4為本公開實施例提供的又一種體聲波濾波器在製備過程中的結構示意圖,如圖4所示,可在半導體層130的頂部和凹槽200開口處覆蓋薄膜層,形成封裝結構600。薄膜層遮蓋凹槽200的開口,且邊緣固定在半導體層130的頂部,從而密封堆疊結構400。
101.這裡,第二電極層430的頂部至薄膜層的底部之間的空間構成第三空腔,後續通過去除第一犧牲層310可得到第一空腔,第一空腔、第一電極層410、壓電層420、第二電極層430和第三空腔共同構成體聲波濾波器的諧振結構。
102.示例地,薄膜層包括幹膜光刻膠或者其它幹膜層。
103.本實施例中,借用襯底,與薄膜層一起形成密封諧振結構的腔體,封裝過程工序少且封裝周期短,能夠縮短產品的製備周期。應當理解,當體聲波濾波器的尺寸較小時,凹槽開口尺寸較小,可採用薄膜層密封凹槽開口,封裝過程周期短且易操作。當凹槽開口尺寸較
大時,可利用封裝層620(例如,熱固性材料)填充凹槽,形成的產品的可靠性更高且變形風險更小。
104.這裡,當採用薄膜層密封凹槽200開口時,可不設置第二犧牲層和刻蝕停止層,而利用堆疊結構400和薄膜層之間的空隙形成空腔型反射結構。
105.總言之,本公開實施例中,利用襯底包括基底層、絕緣層和半導體層的結構,先通過刻蝕半導體層形成凹槽,接著在凹槽內形成第一犧牲層和堆疊結構,堆疊結構的頂部低於半導體層的頂部,之後形成封閉凹槽開口的封裝結構,封裝結構和堆疊結構的頂部之間可形成空腔,第一犧牲層在後續工序中被去除後也可形成空腔,堆疊結構和位於其頂部及底部的兩個空腔共同構成諧振結構,從而得到體聲波濾波器。本公開中,基於襯底結構,將製備諧振結構的半導體工藝和封裝工藝進行結合,借用襯底作為封裝模具或者利用襯底和封裝結構共同密封諧振結構,減少了封裝模具開發,縮短可產品製作周期和成本。並且,可根據每個產品不同的結構需求和尺寸需求,靈活選擇襯底中基底層、絕緣層和半導體層的厚度,靈活調節凹槽的開口尺寸,也即產品設計的靈活度高,可實現封裝形式的多樣化,提高產品在終端使用的靈活性。
106.在一些實施例中,該製備方法還包括:
107.形成貫穿基底層且顯露出第一電極的第一通孔;形成貫穿基底層且顯露出第二電極的第二通孔;
108.在第一通孔和第二通孔中填充導電結構至該導電結構覆蓋基底層遠離半導體層堆疊結構的一側。
109.參見圖2e,形成貫穿基底層110且顯露出第一電極層410的第一通孔701,形成貫穿基底層110且顯露出第二電極層430的第二通孔702。
110.示例地,第一通孔701和第二通孔702是同時形成的。
111.示例地,形成第一通孔701和第二通孔702的步驟包括:形成覆蓋基底層110遠離半導體層130的一面(也即基底層110的下表面)的光膠層,對光膠層進行曝光顯影以在光膠層形成第一通孔圖案和第二通孔圖案,該第一通孔圖案和第二通孔圖案分別對應第一通孔701和第二通孔702的位置;採用幹法刻蝕工藝刻蝕基底層110形成第一通孔701和第二通孔702。示例地,幹法刻蝕工藝包括深反應離子刻蝕(drie,deep reactive ion etching)。
112.參見圖2f,形成覆蓋基底層110的下表面、第一通孔701的側壁和底部,以及第二通孔702的側壁和底部的導電結構703。示例地,導電結構703的材質包括但不限於金屬,例如銅、鋁、鎢、鉬等。在一些實施例中,在形成導電結構703之後,還可填充第一通孔和第二通孔內的剩餘空間,形成第一填充層和第二填充層(圖中未示出)。示例地,第一填充層和第二填充層的材質可包括金屬、多晶矽等導電材料,第一填充層和第二填充層的材質也可包括氧化矽、氮化矽等絕緣性材料。
113.應當理解,在另一些實施例中,位於第一通孔和第二通孔內的導電結構,與覆蓋基底層的導電結構也可不同時形成。示例地,在形成貫穿基底層的第一通孔和第二通孔後,可先形成位於第一通孔和第二通孔內的導電結構;之後,再形成覆蓋基底層的導電結構。
114.本實施例中,通過貫穿基底層的導電結構將第一電極層和第二電極層與電路連接,工藝操作較為簡單,且對諧振結構基本沒有影響,因此產品的良率和可靠性較高。
115.參見圖2g,該製備方法還包括:
116.形成貫穿基底層110且顯露出第一犧牲層310的第一釋放孔801;
117.形成貫穿基底層110且顯露出第二犧牲層320的第二釋放孔802。
118.這裡,第一釋放孔801和第二釋放孔802的孔徑可以相等,也可以不相等。第一釋放孔801和第二釋放孔802的數量可以相等,也可以不相等。可根據實際情況調整第一釋放孔801和第二釋放孔802的數量和孔徑。
119.在一些實施例中,第一釋放孔801和第二釋放孔802是同時形成的。第一釋放孔801和第二釋放孔802的形成步驟可與第一通孔和第二通孔的形成步驟相同,故不贅述。
120.在一些實施例中,可在形成第一通孔701和第二通孔702,並在第一通孔701和第二通孔702內形成導電結構703之後,形成第一釋放孔801和第二釋放孔802。如此,可避免第一釋放孔801和第二釋放孔802被形成導電結構的材料堵塞,影響後續去除第一犧牲層310和第二犧牲層320。
121.參見圖2h,該製備方法還包括:
122.通過第一釋放孔801去除第一犧牲層310,形成第一空腔311;
123.通過第二釋放孔802去除第二犧牲層320,形成第二空腔321。
124.這裡,第一空腔311和第二空腔321為空腔型反射結構。第一空腔311、第一電極層410、壓電層420、第二電極層430和第二空腔321共同構成體聲波濾波器的諧振結構。
125.在一些實施例中,可同時在第一釋放孔801和第二釋放孔802內通入刻蝕劑,將第一犧牲層310和第二犧牲層320去除,減少工藝流程;同時形成位於堆疊結構400頂部和底部的第一空腔311和第二空腔321。
126.示例地,第一犧牲層和第二犧牲層的材質包括氧化矽,刻蝕劑的成分包括hf(氟化氫)。
127.本實施例中,通過形成貫穿基底層的第一釋放孔和第二釋放孔,將第一犧牲層和第二犧牲層釋放,形成空腔型反射結構。相比於一些實施例中從堆疊結構的頂部形成貫穿第一電極層的釋放孔,本實施例的釋放孔對諧振結構基本沒有影響,因此產品的良率和可靠性較高。
128.在一些實施例中,該製備方法還包括:
129.通過第一釋放孔801向第一空腔311內通入刻蝕劑,以調整第一電極層410的厚度;
130.通過第二釋放孔802向第二空腔321內通入刻蝕劑,以調整第二電極層430的厚度。
131.示例地,刻蝕劑可以是刻蝕液,也可以是刻蝕氣體。
132.該步驟可理解為修調工藝,刻蝕的對象為第一電極層和/或第二電極層,刻蝕氣體的成分可包括ar(氬氣)。本實施例中,通過釋放孔和空腔路徑,修調第一電極層和第二電極層的厚度,可對諧振結構的頻率進行準確調節,提高產品的性能。應當理解,本實施例所示的步驟也可將圖3所示的不同凹槽200中的堆疊結構的第一電極層和/或第二電極層調整為不同的厚度,從而在一個襯底100上形成具有不同諧振頻率的體聲波濾波器。
133.圖3示出了一片晶圓上形成多個體聲波濾波器後的俯視示意圖,虛線框示出了其中一個體聲波濾波器的剖視示意圖,該體聲波濾波器的剖視示意圖與圖2h相同。如圖3所示,凹槽200的數量為多個,多個凹槽200呈陣列排布,襯底100位於相鄰凹槽200之間的區域包括切割道210。該製備方法還包括:
134.在每個凹槽200內形成封裝結構、導電結構、第一釋放孔和第二釋放之後,沿著切
割道210切割襯底100,形成多個獨立的體聲波濾波器。
135.應當理解,圖3中的體聲波濾波器可以是本公開任一實施例提供的體聲波濾波器。此外,需要說明的是,在一些實施例中,也可在形成封裝結構之後的任何步驟之間對襯底進行切割。
136.如圖2h所示,切割後得到的體聲波濾波器中,構成凹槽200側壁的半導體層130和絕緣層120可被保留。
137.圖5為本公開實施例提供的又一種體聲波濾波器在製備過程中的剖視示意圖,如圖5所示,切割後得到的體聲波濾波器中,構成凹槽側壁的半導體層和絕緣層可被完全去除,封裝層620覆蓋刻蝕停止層610的頂部,並包圍刻蝕停止層610和堆疊結構400的側壁。
138.圖6為本公開實施例提供的又一種體聲波濾波器在製備過程中的剖視示意圖,如圖6所示,刻蝕停止層610的側壁和堆疊結構400未被刻蝕停止層610覆蓋的側壁與凹槽200的側壁相接觸。換言之,刻蝕停止層610和堆疊結構400的側壁,與凹槽200的側壁之間無空隙,此時凹槽200的尺寸為最小。如此,在相同面積的襯底100上,能夠設置更多的凹槽200,從而得到更多的體聲波濾波器,降低體聲波濾波器的單片成本。
139.圖7為本公開實施例提供的又一種體聲波濾波器在製備過程中的剖視示意圖,如圖7所示,當封裝結構600為薄膜層,凹槽200內不設置刻蝕停止層時,堆疊結構400的側壁可與凹槽200的側壁相接觸,如此能提高單位面積襯底所製備的體聲波濾波器的數量。
140.應當理解,可以是凹槽的每個側壁均與刻蝕停止層和/或堆疊結構相接觸,也可以是凹槽的部分側壁與刻蝕停止層和/或堆疊結構相接觸,如此,也能提高單位面積襯底所製備的體聲波濾波器的數量。
141.在一些實施例中,可在導電結構遠離基底層的一面(也即導電結構的下表面)設置多個接口,通過所述接口將體聲波濾波器和射頻終端模組(也即射頻器件)中的電路板電連接,以將體聲波濾波器集成到射頻終端模組中。
142.示例地,接口為焊盤,該製備方法還可包括:
143.在導電結構遠離基底層的一面的部分區域覆蓋隔離層,其中,導電結構相對遠離基底層的一面裸露的區域形成焊盤。
144.這裡,可通過錫焊的方式(例如smt(表面貼裝))將體聲波濾波器的焊盤和射頻終端模組中電路板的焊盤連接。
145.圖8為本公開實施例提供的又一種體聲波濾波器在製備過程中的剖視示意圖,如圖8所示,接口的結構為焊球,該製備方法還可包括:
146.在導電結構703遠離基底層110的一面設置多個焊球910。
147.本實施例中,焊球910能夠提高體聲波濾波器和射頻終端模組的電路板焊接的良率。
148.圖9為本公開實施例提供的又一種體聲波濾波器在製備過程中的剖視示意圖,如圖9所示,該製備方法還可包括:
149.提供轉接板920;其中,轉接板920包括第一布線層921和第二布線層922,第一布線層921和第二布線層922分別顯露於轉接板920沿其厚度方向相對設置的兩面;
150.將轉接板920的第一布線層921和導電結構703接合;
151.在第二布線層922形成多個焊盤或焊球910。
152.本實施例中,當射頻終端模組的電路板上接口位置與體聲波濾波器上的接口位置不一致時,可藉助轉接板,使得轉接板的第一布線層中的接口與體聲波濾波器的接口接合,在轉接板的第二布線層設置與終端電路板上焊盤位置一一對應的焊球或焊盤,其中,第一布線層和第二布線層可通過導電通孔電連接。
153.總言之,本公開中,在基底層遠離半導體層的一側設置焊盤、焊球或轉接板和焊球,提高了封裝形式的多樣性,提高了體聲波濾波器在終端使用的靈活性。並且在實現不同形式的封裝時,只需要改變互連層形成之後的部分工序,而形成互連層之前的工序則可完全相同,因此,實現封裝形式多樣化所付出的時間和成本較低,可提高產品的市場競爭力。
154.本公開實施例還提供了一種體聲波濾波器,圖10為本公開實施例提供的一種體聲波濾波器的剖視示意圖,圖11為本公開實施例提供的又一種體聲波濾波器的剖視示意圖,如圖2h、圖10和圖11所示,該體聲波濾波器包括:
155.襯底100,包括依次層疊的基底層110、絕緣層120和半導體層130,襯底100內設置有凹槽200,凹槽200貫穿半導體層130和絕緣層120且顯露出基底層110;
156.堆疊結構400,位於凹槽200內的基底層110上,堆疊結構400包括依次層疊設置的第一電極層410、壓電層420和第二電極層430,第一電極層410局部向遠離基底層110的方向突起以使第一電極層410和基底層110之間具有第一空腔311,第二電極層430的頂部低於半導體層130的頂部;
157.封裝結構600,位於堆疊結構400頂部、且與半導體層130相接觸,封裝結構600封閉凹槽200的開口,第二電極層430的頂部和封裝結構600的底部之間設有空腔結構。
158.在一些實施例中,襯底100包括絕緣體上半導體,例如絕緣體上矽、絕緣體上鍺或者絕緣體上矽鍺。
159.本公開實施例提供的體聲波濾波器,利用襯底包括基底層、絕緣層和半導體層的結構,通過刻蝕半導體層形成凹槽,並在凹槽內形成諧振結構,最後使用封裝結構封閉凹槽開口。也即,本公開中,利用襯底和封裝結構共同密封諧振結構,減少了封裝模具開發,縮短可產品製作周期和成本。並且,可通過靈活選擇襯底中基底層、絕緣層和半導體層的厚度,靈活調節凹槽的開口尺寸,滿足不同產品的結構需求和封裝需求,產品設計的靈活度高,可實現封裝形式的多樣化,提高產品在終端使用的靈活性。
160.在一些實施例中,如圖10所示,封裝結構600包括:
161.刻蝕停止層610,位於第二電極層430的頂部,刻蝕停止層610和第二電極層430之間具有第二空腔321,上述空腔結構包括第二空腔321;
162.封裝層620,覆蓋刻蝕停止層610、且填充滿凹槽200內的剩餘空間,封裝層620的頂部和半導體層130的頂部平齊。
163.本實施例中,第一空腔311、第一電極層410、壓電層420、第二電極層430和第二空腔321共同構成了體聲波濾波器的諧振結構
164.示例地,封裝層620的材質包括熱固性材料,熱固性材料可以例如在環氧樹脂、有機矽樹脂或丙烯酸樹脂等的基礎上製作得到。
165.在一些實施例中,如圖11所示,封裝結構600可包括薄膜層,薄膜層覆蓋半導體層130的頂部和凹槽200的開口,第二電極層430的頂部至薄膜層的底部之間具有第三空腔331,上述空腔結構包括第三空腔331。本實施例中,第一空腔311、第一電極層410、壓電層
420、第二電極層430和第三空腔331共同構成了體聲波濾波器的諧振結構。
166.示例地,薄膜層包括幹膜光刻膠或者其它幹膜層。
167.在一些實施中,如圖10所示,刻蝕停止層610的側壁和堆疊結構400未被刻蝕停止層610覆蓋的側壁與凹槽200的側壁相接觸,此時凹槽200的尺寸為最小。如此,在相同面積的襯底100上,能夠設置更多的凹槽200,從而得到更多的體聲波濾波器,降低體聲波濾波器的單片成本。
168.在一些實施例中,如圖7所示,堆疊結構400的側壁和凹槽200的側壁相接觸,此時凹槽200的尺寸為最小,能提高單位面積襯底所製備的體聲波濾波器的數量。
169.在一些實施例中,如圖10和圖11所示,體聲波濾波器還包括:
170.導電結構703,覆蓋於基底層110遠離堆疊結構400的一側(也即覆蓋於基底層110的下表面),導電結構703還貫穿基底層110且與第一電極層410和第二電極層430連接。
171.在一些實施例中,體聲波濾波器還包括:多個接口,位於導電結構遠離基底層的一側(也即位於導電結構的下表面)。
172.示例地,接口為焊盤(圖中未示出)。體聲波濾波器還包括隔離層(圖中未示出),隔離層覆蓋導電結構遠離基底層的一側的部分區域,導電結構遠離基底層的一側的裸露區域形成該焊盤。
173.又示例地,如圖8所示,接口為焊球910。
174.在一些實施例中,如圖9所示,體聲波濾波器還包括:轉接板920,轉接板920包括第一布線層921和第二布線層922,第一布線層921和第二布線層922分別顯露於轉接板920沿其厚度方向相對設置的兩面,第一布線層921與導電結構703接合,第二布線層922包括多個焊球910。在另一些實施例中,第二布線層922也可覆蓋有隔離層,第二布線層922裸露的區域構成焊盤。
175.圖12為本公開實施例提供的又一種體聲波濾波器的結構示意圖,如圖12所示,該體聲波濾波器包括:
176.基底層110;
177.堆疊結構400,位於基底層110上,堆疊結構400包括依次層疊設置的第一電極層410、壓電層420和第二電極層430,第一電極層410局部向遠離基底層110的方向突起以使第一電極層410和基底層110之間具有第一空腔311;
178.刻蝕停止層610,位於第二電極層430的頂部,刻蝕停止層610和第二電極層430之間具有第二空腔321;
179.封裝層620,包圍刻蝕停止層610和堆疊結構400、且覆蓋刻蝕停止層610的頂部。
180.體聲波濾波器還包括:
181.導電結構703,覆蓋於基底層110遠離堆疊結構400的一側,導電結構703貫穿基底層110且與第一電極層410和第二電極層430連接。
182.在一些實施例中,該體聲波濾波器的導電結構703遠離基底層110的一側設有多個接口。或者,該體聲波濾波器還包括轉接板,轉接板的一面和導電結構703接合,另一面設有多個接口。示例地,接口為焊盤或焊球。
183.本公開實施例還提供了一種射頻器件,圖13為本公開實施例提供的一種射頻器件的剖視示意圖,如圖13所示,該射頻器件1000包括:
184.電路板1001;
185.一個或多個如上所述的體聲波濾波器,體聲波濾波器安裝在電路板1001上,且與電路板1001電連接。
186.示例地,該射頻器件1000至少包括圖2h、圖8、圖9、圖10、圖11和圖12所示的體聲波濾波器中的一種或多種。
187.該體聲波濾波器的導電結構或第二布線層包括多個接口,接口包括焊盤或焊球,體聲波濾波器通過焊盤或焊盤與射頻器件1000的電路板1001上的焊盤焊接,從而將體聲波濾波器集成到射頻器件1000中。
188.在本公開所提供的實施例中,應該理解到,所揭露的裝置、系統與方法,可以通過其他的方式實現。以上所述,僅為本公開的具體實施方式,但本公開的保護範圍並不局限於此,任何熟悉本技術領域的技術人員在本公開揭露的技術範圍內,可輕易想到變化或替換,都應涵蓋在本公開的保護範圍之內。因此,本公開的保護範圍應以所述權利要求的保護範圍為準。

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