用于体声波谐振器封装的方法与流程

1.本技术涉及体声波谐振器技术领域，例如涉及一种用于体声波谐振器封装的方法。


背景技术：

2.目前，传统的薄膜体声波谐振器结构包括上电极、压电层和下电极，通常先在衬底上刻蚀出谐振器的空腔，再在空腔上制作下电极、压电层、上电极等，以至形成完整的谐振器。
3.在实现本发明实施例的过程中，发现相关技术中至少存在如下问题：现有的谐振器一定要先在衬底上刻蚀出空腔，然后在衬底的基础上从下至上制作谐振结构、谐振器盖体等，而受衬底、空腔和制作顺序的限制，谐振器的制作及封装较为不便。


技术实现要素：

4.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。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。
5.本发明实施例提供了一种用于体声波谐振器封装的方法，以便于体声波谐振器的制作及封装。
6.在一些实施例中，用于体声波谐振器封装的方法，包括：提供待移除层，在所述待移除层从下往上依次形成谐振结构和牺牲层；在所述牺牲层上形成带有向下的第一凸起和向下的第二凸起的截止边界层，所述第一凸起和所述第二凸起均穿过所述牺牲层连接所述谐振结构；在所述截止边界层远离所述牺牲层的一侧形成谐振载体；移除所述待移除层；对所述谐振结构远离所述牺牲层的一侧进行刻蚀，并在刻蚀后的谐振结构上形成第一导通层和第二导通层；腐蚀所述第一凸起、所述第二凸起及所述谐振结构之间的牺牲层形成第一空腔；在所述谐振结构上封装谐振器盖体，并在所述谐振器盖体上设置焊锡球。
7.本发明实施例提供的用于体声波谐振器封装的方法，可以实现以下技术效果：通过先在谐振结构的一侧制作牺牲层、截止边界层、谐振载体，再在谐振结构的另一侧制作导通层，然后在导通层制作完成后通过腐蚀牺牲层形成第一空腔，最后封装谐振盖体。这样，能够对体声波谐振器进行双面制作，使得制作工艺更加灵活，且不需要在形成有空腔的衬底上制作谐振结构，从而便于体声波谐振器的制作，对这种方法制做出的谐振结构、谐振载体等进行封装，也十分方便。
8.以上的总体描述和下文中的描述仅是示例性和解释性的，不用于限制本技术。
附图说明
9.一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是本发明实施例提供的一个用于体声波谐振器封装的方法的示意图；图2是本发明实施例提供的一个待移除层的结构示意图；图3是本发明实施例提供的一个在待移除层上，从下往上依次淀积氮化铝层、上电极层、压电层、下电极层后的结构示意图；图4是本发明实施例提供的一个在下电极层沉积并刻蚀下电极边缘凸点层后的结构示意图；图5是本发明实施例提供的一个在下电极边缘凸点层沉积钝化层后的结构示意图；图6是本发明实施例提供的一个对钝化层、下电极边缘凸点层、下电极层进行刻蚀后的结构示意图；图7是本发明实施例提供的一个在谐振结构淀积并刻蚀牺牲层后的结构示意图；图8是本发明实施例提供的一个在牺牲层淀积截止边界层后的结构示意图；图9是本发明实施例提供的一个在截止边界层沉积第二键合层后的结构示意图；图10是本发明实施例提供的一个在第二键合层上键合第二衬底后的结构示意图；图11是本发明实施例提供的一个移除待移除层后的结构示意图；图12是本发明实施例提供的一个对氮化铝层和上电极层进行刻蚀后的结构示意图；图13是本发明实施例提供的一个对氮化铝层和压电层进行刻蚀后的结构示意图；图14是本发明实施例提供的一个形成导通层后的结构示意图；图15是本发明实施例提供的一个对第一空腔进行腐蚀后的结构示意图；图16是本发明实施例提供的一个形成并刻蚀第一键合层后的结构示意图；图17是本发明实施例提供的一个在第一键合层上键合盖板后的结构示意图；图18是本发明实施例提供的一个减薄盖板后的结构示意图；图19是本发明实施例提供的一个在通孔上形成金属层后的结构示意图；图20是本发明实施例提供的一个在金属层形成焊锡球后的结构示意图；图21是本发明实施例提供的一个滤波器的频率响应曲线示意图。
10.附图标记：100：第一衬底；110：氧化硅层；120：氮化铝层；130：上电极层；140：压电层；150：下电极层；160：下电极边缘凸点层；170：钝化层；180：牺牲层；190：截止边界层；200：第二键合层；210：第二衬底；220：第二导通层；230：第一导通层；240：第一键合层；250：盖板；260：第一金属层；270：第二金属层；280：第一金属填充层；290：第二金属填充层；300：第一焊锡凸点；310：第二焊锡凸点。
具体实施方式
11.为了能够更加详尽地了解本发明实施例的特点与技术内容，下面结合附图对本发明实施例的实现进行详细阐述，所附附图仅供参考说明之用，并非用来限定本发明实施例。在以下的技术描述中，为方便解释起见，通过多个细节以提供对所披露实施例的充分理解。
然而，在没有这些细节的情况下，一个或多个实施例仍然可以实施。在其它情况下，为简化附图，熟知的结构和装置可以简化展示。
12.本发明实施例的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的本发明实施例的实施例。此外，术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含。
13.除非另有说明，术语“多个”表示两个或两个以上。
14.本发明实施例中，字符“/”表示前后对象是一种“或”的关系。例如，a/b表示：a或b。
15.术语“和/或”是一种描述对象的关联关系，表示可以存在三种关系。例如，a和/或b，表示：a或b，或，a和b这三种关系。
16.结合图1所示，本发明实施例提供一种用于体声波谐振器封装的方法，包括：步骤s101，提供待移除层，在待移除层从下往上依次形成谐振结构和牺牲层；步骤s102，在牺牲层上形成带有向下的第一凸起和向下的第二凸起的截止边界层，第一凸起和第二凸起均穿过牺牲层连接谐振结构；步骤s103，在截止边界层远离牺牲层的一侧形成谐振载体；步骤s104，移除待移除层；步骤s105，对谐振结构远离牺牲层的一侧进行刻蚀，并在刻蚀后的谐振结构上形成第一导通层和第二导通层；步骤s106，腐蚀第一凸起、第二凸起及谐振结构之间的牺牲层形成第一空腔；步骤s107，在谐振结构上封装谐振器盖体，并在谐振器盖体上设置焊锡球。
17.采用本发明实施例提供的用于体声波谐振器封装的方法，通过先在谐振结构的一侧制作牺牲层、截止边界层、谐振载体，再在谐振结构的另一侧制作导通层，然后在导通层制作完成后通过腐蚀牺牲层形成第一空腔，最后封装谐振盖体。这样，能够对体声波谐振器进行双面制作，使得制作工艺更加灵活，且不需要在形成有空腔的衬底上制作谐振结构，从而便于体声波谐振器的制作，对这种方法制做出的谐振结构、谐振载体等进行封装，也十分方便。
18.结合图2至图6所示，可选地，待移除层包括第一衬底100以及在第一衬底上形成的氧化硅层110，在待移除层上形成谐振结构，包括：在氧化硅层110上从下往上依次淀积氮化铝层120、上电极层130、压电层140、下电极层150；在下电极层150远离压电层140的一侧沉积下电极边缘凸点层160，并刻蚀下电极边缘凸点层160暴露出下电极层150；在下电极边缘凸点层160及暴露出的下电极层150上沉积钝化层170；刻蚀钝化层170、下电极边缘凸点层160和下电极层150暴露出压电层140。
19.可选地，第一衬底由硅、碳硅、氧化铝、石英或玻璃制成。
20.在一些实施例中，通过cvd（chemical vapor deposition ，化学气相沉积）工艺在第一衬底上沉积氧化硅层。在一些实施例中，在第一衬底由硅制成的情况下，通过氧化第一衬底以在第一衬底上形成氧化硅层。
21.可选地，上电极层由具有导电性能的钼mo、铝al、铜cu、铂pt、钽ta、钨w、钯pd和钌ru等金属材料中的一种或多种制成。
22.可选地，下电极层由具有导电性能的钼mo、铝al、铜cu、铂pt、钽ta、钨w、钯pd和钌
ru等金属材料中的一种或多种制成。
23.可选地，压电层由具有压电性能的氮化铝aln 、氧化锌zno、铌酸锂linbo3、钽酸锂litao3、锆钛酸铅pzt和钛酸锶钡bst等材料中的一种或多种制成。
24.可选地，压电层由掺杂5
‑
30%比例稀土元素的氮化铝aln制成。可选地，稀土元素包括：钪、铒和镧等中的一种或多种。
25.在一些实施例中，通过lift
‑
off工艺（metal lift
‑
off technology，金属剥离工艺）刻蚀下电极边缘凸点层暴露出下电极层。
26.在一些实施例中，对下电极边缘凸点层进行图形化刻蚀，暴露出下电极层。
27.可选地，下电极边缘凸点层由具有导电性能的钼mo、铝al、铜cu、铂pt、钽ta、钨w、钯pd、钌ru等金属材料中的一种或多种制成。
28.在一些实施例中，在下电极层与下电极边缘凸点层的金属材料相同的情况下，在压电层淀积下电极层的金属材料，且淀积厚度为下电极层与下电极边缘凸点层的总厚度。例如：下电极层与下电极边缘凸点层的材料均为钼，下电极层的厚度为2微米，下电极边缘凸点层厚度为1微米，在压电层沉积3微米的钼，通过图形化刻蚀金属钼，刻蚀厚度为1微米，形成下电极层及暴露出下电极层的下电极边缘凸点层。
29.可选地，钝化层由氮化硅sin、氮化铝aln、二氧化硅sio2和氮氧化硅sino中的一种或多种制成。
30.在一些实施例中，通过等离子刻蚀工艺或湿式化学品刻蚀工艺刻蚀钝化层、下电极边缘凸点层和下电极层暴露出压电层，形成下电极图形。这样，在制作空腔之前，对钝化层、下电极边缘凸点层、下电极层进行刻蚀，能够实现对fbar（film bulk acoustic resonator，薄膜腔声谐振滤波器）谐振器下电极的精确图形化，同时通过本工艺流程能够实现凸点的双面放置，提升谐振器的效果。
31.结合图7和图8所示，可选地，在牺牲层180上形成带有向下的第一凸起和向下的第二凸起的截止边界层190，包括：在牺牲层180上进行刻蚀形成第三通孔和第四通孔；第三通孔和第四通孔均暴露出谐振结构；在带有第三通孔和第四通孔的牺牲层180上淀积截止边界层190，形成带有向下的第一凸起和向下的第二凸起的截止边界层190。
32.可选地，牺牲层的材料为二氧化硅。
33.可选地，截止边界层由氮化硅、氮化铝、多晶硅和非晶硅中的一种或多种制成。
34.结合图9至图11所示，可选地，在截止边界层190远离牺牲层180的一侧形成谐振载体，包括：在截止边界层190远离牺牲层180的一侧沉积第二键合层200；在第二键合层200远离截止边界层190的一侧键合第二衬底210，形成由第二键合层200和第二衬底210组成的谐振载体。
35.可选地，第二键合层由二氧化硅、氮化硅或有机膜材料制成。
36.在一些实施例中，有机膜材料包括：干膜dry film、芯片贴片膜die attach film等。
37.在一些实施例中，利用cmp（chemical mechanical polish，化学机械研磨）对第二键合层进行表面平坦化抛光。
38.在一些实施例中，通过grinding研磨工艺、等离子干法刻蚀工艺和湿法化学腐蚀工艺中的一种或多种工艺移除第一衬底。通过等离子干法刻蚀和/或湿法化学腐蚀移除氧
化硅层。
39.结合图12和图13所示，可选地，对远离牺牲层180一侧的谐振结构进行刻蚀，包括：刻蚀氮化铝层120和上电极层130，暴露出压电层140；刻蚀氮化铝层120形成第五通孔，第五通孔暴露出上电极层130；刻蚀未与上电极层130和氮化铝层120接触的压电层140形成第六通孔，第六通孔暴露出下电极层150。
40.在一些实施例中，通过等离子刻蚀工艺和/或湿式化学品刻蚀工艺对氮化铝层和上电极层进行图形化刻蚀形成fbar谐振器的上电极，并暴露出压电层。这样，在还未形成空腔的情况下对fbar谐振器上电极的精确图形化，配合下电极的精确图形化，能够实现fbar谐振器寄生电容的极小化。
41.在一些实施例中，对氮化铝层进行图形化刻蚀形成第五通孔，通过第五通孔暴露出上电极层；第五通孔为fbar谐振器上电极导通接触窗。对未与上电极层和氮化铝层接触的压电层进行图形化刻蚀形成第六通孔，通过第六通孔暴露出下电极层，第六通孔为fbar谐振器下电极导通通孔。
42.结合图14所示，可选地，在刻蚀后的谐振结构上形成第一导通层230和第二导通层220，包括：在第五通孔和第五通孔外围的氮化铝层120形成第一导通层230；第一导通层230穿过第五通孔连接上电极层130；在第六通孔和第六通孔外围的压电层140形成第二导通层220；第二导通层220穿过第六通孔连接下电极层150。
43.在一些实施例中，第一导通层与第二导通层均包括电路导通引线和焊盘，电路导通引线和焊盘均由铝al，铜cu，金au，钛ti，钨w，铂pt等金属中的一种或多种组合制成。
44.结合图15所示，在一些实施例中，在牺牲层由氧化硅制成的情况下，通过氢氟酸溶液湿法腐蚀、boe (buffered oxide etchant，缓冲氧化物刻蚀液)溶液湿法腐蚀和氢氟酸蒸汽腐蚀中的一种或多种，腐蚀第一凸起、第二凸起及谐振结构之间的牺牲层形成第一空腔。如图15是对第一空腔进行腐蚀后的结构示意图。
45.结合图16至图19所示，可选地，在谐振结构上封装谐振器盖体，包括：在谐振结构上形成带有第一通孔、第二通孔及第一凹槽的谐振器盖体，谐振器盖体通过第一凹槽与谐振结构形成第二空腔；第一通孔和第二通孔分别暴露出第一导通层230和第二导通层220；在第一通孔的表面以及第一通孔外围的谐振器盖体的表面上淀积与第一导通层230连接的第一金属层260；在第二通孔的表面以及第二通孔外围的谐振器盖体的表面上淀积与第二导通层220连接的第二金属层270；第一金属层260位于第一通孔内的部分被限定成第二凹槽；第二金属层270位于第二通孔内的部分被限定成第三凹槽。
46.可选地，在谐振器盖体上设置焊锡球，包括：在第一金属层260上形成第一焊锡球，在第二金属层270上形成第二焊锡球，第一焊锡球伸入第二凹槽内，第二焊锡球伸入第三凹槽内。
47.可选地，在谐振结构上形成带有第一通孔、第二通孔及第一凹槽的谐振器盖体，包括：在第一导通层230和第二导通层220上形成具有中空结构的第一键合层240，第一键合层240的中空部分被限定为谐振器盖体的第一凹槽；在第一凹槽外围的第一键合层240进行刻蚀，得到第七通孔和第八通孔，第七通孔暴露出第一导通层；第八通孔暴露出第二导通层；将带有第四凹槽和第五凹槽的盖板250键合到第一键合层240上；第七通孔与第四凹槽连通；第八通孔与第五凹槽连通；减薄盖板250，暴露出第四凹槽和第五凹槽，第四凹槽和第七
通孔形成第一通孔，第五凹槽和第八通孔形成第二通孔，获得带有第一通孔、第二通孔及第一凹槽的谐振器盖体。
48.在一些实施例中，在第一凹槽外围的第一键合层进行图形化刻蚀，得到第七通孔和第八通孔，第七通孔为上电极的电路导通接触窗；第八通孔为下电极的电路导通接触窗，第七通孔暴露出第一导通层；第八通孔暴露出第二导通层。
49.可选地，第一键合层由二氧化硅、氮化硅、有机膜材料和硅酸乙酯中的一种或多种制成。有机膜材料包括：干膜dry film、芯片贴片膜die attach film等。
50.在一些实施例中，将带有第四凹槽和第五凹槽的盖板键合到第一键合层上，第七通孔与第四凹槽垂直对应，第八通孔与第五凹槽垂直对应。
51.可选地，盖板由硅、碳硅、氧化铝或二氧化硅制成。
52.在一些实施例中，通过grinding研磨工艺、等离子刻蚀工艺和湿法化学刻蚀中的一种或多种工艺减薄盖板，暴露出第四凹槽和第五凹槽。
53.可选地，第一金属层与第二金属层均由铝al，铜cu，金au，钛ti，钨w，铂pt等金属中的一种或多种制成。
54.结合图20所示，可选地，在第一金属层260形成第一焊锡球，包括：将第一金属填充物填满第二凹槽形成第一金属填充层280；将第一焊锡凸点300电镀在第一金属填充层280上，获得由第一金属填充层280和第一焊锡凸点300组成的第一焊锡球。
55.可选地，在第二金属层270形成第二焊锡球，包括：将第二金属填充物填满第三凹槽形成第二金属填充层290；将第二焊锡凸点310电镀在第二金属填充层290上，获得由第二金属填充层290和第二焊锡凸点310组成的第二焊锡球。
56.可选地，第一金属填充物和第二金属填充物均由铜或锡银合金制成。
57.可选地，第一焊锡凸点和第二焊锡凸点均由锡银合金制成。
58.这样，在盖体的通孔内形成被限定成凹槽的金属层，在金属层内填充金属填充层，在金属填充层上电镀焊锡凸点，使得焊锡凸点与金属填充层组成的焊锡球具有更高的可靠性，由于盖板使用由硅、碳硅、氧化铝或二氧化硅等不易形变的刚性材料制成，从而由盖板与第一键合层组成的盖体不容易发生形变，使得盖体与谐振结构形成的空腔得到更好的保护，而不会因为盖体导致滤波器器件的后续pcb板级封装或使用过程中塌陷而产生器件失效或使用可靠性低等问题。同时直接在通孔内形成焊锡球，能够不使用rdl（redistribution layer，再布线层）制作工艺，从而降低制造的成本。
59.可选地，在谐振结构上形成带有第一通孔、第二通孔及第一凹槽的谐振器盖体，包括：在第一导通层和第二导通层上形成具有中空结构的第一键合层，第一键合层的中空部分被限定为谐振器盖体的第一凹槽；在第一凹槽外围的第一键合层进行刻蚀，得到第七通孔和第八通孔，第七通孔暴露出第一导通层；第八通孔暴露出第二导通层；将盖板键合到第一键合层上；减薄盖板，对减薄后的盖板进行刻蚀形成第九通孔、第十通孔；第九通孔与第七通孔连通，形成第一通孔，第十通孔与第八通孔连通，形成第二通孔，获得带有第一通孔、第二通孔及第一凹槽的谐振器盖体。
60.可选地，在谐振结构上形成带有第一通孔、第二通孔及第一凹槽的谐振器盖体，包括：在带有第四凹槽和第五凹槽的盖板上制作第一键合层，对第一键合层进行图形化刻蚀形成第一凹槽、第七通孔和第八通孔，第七通孔与第四凹槽连通；第八通孔与第五凹槽连
通；将带有第一键合层的盖板键合到第一导通层和第二导通层，减薄盖板暴露出第四凹槽和第五凹槽，第四凹槽和第七通孔形成第一通孔并暴露出第一导通层，第五凹槽和第八通孔形成第二通孔并暴露出第二导通层。
61.可选地，在谐振结构上形成带有第一通孔、第二通孔及第一凹槽的谐振器盖体，包括：在盖板上制作第一键合层，对第一键合层进行图形化刻蚀形成第一凹槽、第七通孔和第八通孔；带有第一键合层的盖板键合到第一导通层和第二导通层，减薄盖板并在盖板上刻蚀形成第九通孔和第十通孔；第七通孔与第九通孔连通；第八通孔与第十通孔连通；第七通孔与第九通孔形成第一通孔并暴露出第一导通层，第八通孔与第十通孔形成第二通孔并暴露出第二导通层。
62.通过本方案制作出来的谐振结构，不需像传统体声波谐振器那样在硅衬底内形成第一空腔，如此衬底可以灵活选择硅材料以外的完全绝缘的材料，从而避免衬底硅界面的存在而产生寄生导电沟道问题，进而由若干个该体声波谐振器构成的滤波器的性能得到提升。在一些实施例中，图21为滤波器的频率响应曲线示意图，如图21所示，曲线a为使用硅为衬底谐振器组成的滤波器的频率响应曲线，其s参数为s（3，4）。曲线b为使用二氧化硅、al2o3等完全绝缘的材料为衬底的谐振器组成的滤波器的频率响应曲线，其s参数为s（2，1）。由图21可得，使用以二氧化硅、al2o3为代表的完全绝缘的材料为衬底的谐振器组成的滤波器相较于由以硅为衬底的谐振器组成的滤波器在带外具有更低的响应，即有更好的带外滤波抑制性能。
63.以上描述和附图充分地示出了本发明的实施例，以使本领域的技术人员能够实践它们。其他实施例可以包括结构的、逻辑的、电气的、过程的以及其他的改变。实施例仅代表可能的变化。除非明确要求，否则单独的部件和功能是可选的，并且操作的顺序可以变化。一些实施例的部分和特征可以被包括在或替换其他实施例的部分和特征。而且，本技术中使用的用词仅用于描述实施例并且不用于限制权利要求。如在实施例以及权利要求的描述中使用的，除非上下文清楚地表明，否则单数形式的“一个”（a）、“一个”（an）和“所述”（the）旨在同样包括复数形式。类似地，如在本技术中所使用的术语“和/或”是指包含一个或一个以上相关联的列出的任何以及所有可能的组合。另外，当用于本技术中时，术语“包括”（comprise）及其变型“包括”（comprises）和/或包括（comprising）等指陈述的特征、整体、步骤、操作、元素，和/或组件的存在，但不排除一个或一个以上其它特征、整体、步骤、操作、元素、组件和/或这些的分组的存在或添加。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个
…”
限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法或者设备中还存在另外的相同要素。本文中，每个实施例重点说明的可以是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分可以互相参见。对于实施例公开的方法、产品等而言，如果其与实施例公开的方法部分相对应，那么相关之处可以参见方法部分的描述。