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CN115378395A - 具有良好散热的薄膜体声波谐振器、制备方法及滤波器 - Google Patents

具有良好散热的薄膜体声波谐振器、制备方法及滤波器 Download PDF

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CN115378395A
CN115378395A CN202210985730.6A CN202210985730A CN115378395A CN 115378395 A CN115378395 A CN 115378395A CN 202210985730 A CN202210985730 A CN 202210985730A CN 115378395 A CN115378395 A CN 115378395A
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CN
China
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blind hole
metal
electrode layer
pad
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闫鑫
张智欣
陈长娥
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Beijing Aerospace Micro Electronics Technology Co Ltd
Original Assignee
Beijing Aerospace Micro Electronics Technology Co Ltd
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Abstract

本发明涉及薄膜体声波谐振器技术领域,尤其涉及一种具有良好散热的薄膜体声波谐振器、制备方法及滤波器,包括依次层叠设置的支撑衬底、导热层、第一电极层、压电层、第二电极层和钝化层,第一局部电极层和导热层连接有第一导电焊盘,且第一导电焊盘延伸至支撑衬底之外,第二局部电极层和导热层连接有第二导电焊盘,且第二导电焊盘延伸至支撑衬底之外,导热层连接有导热焊盘,且导热焊盘延伸至支撑衬底之外。通过第一导电焊盘、第二导电焊盘和导热焊盘能够及时将薄膜体声波谐振器产生的热量导出至支撑衬底之外,增强薄膜体声波谐振器的散热能力,由此实现了一种具有良好散热特性的薄膜体声波谐振器。

Description

具有良好散热的薄膜体声波谐振器、制备方法及滤波器
技术领域
本发明涉及薄膜体声波谐振器技术领域,尤其涉及一种具有良好散热的薄膜体声波谐振器、制备方法及滤波器。
背景技术
在无线通讯系统的射频前端模块中,滤波器是不可或缺的重要组成部分,其主要作用是对信号进行筛选,从而实现接收和发射信号的功能。手机中常见的滤波器有声表面波滤波器、固态装配型体声波滤波器和薄膜体声波滤波器等。薄膜体声波谐振器(filmbulk acoustic resonator,FBAR)作为近些年来的新兴技术,包括薄膜体声波谐振器的滤波器即薄膜体声波滤波器具有体积小、插损小、频率高、功率容量高的特点,非常适用于下一代高频移动终端产品。
FBAR大致由三部分组成,即金属薄膜/压电材料/金属薄膜堆叠的“三明治”结构,其工作原理基于压电材料的压电效应和逆压电效应,将电信号转化为压电材料的声波振动,其谐振频率与垂直方向的堆叠厚度呈反比关系,由此可知FBAR的工作频率是堆叠厚度来控制的,频率越高,则堆叠结构越薄。
在高频FBAR产品中,“三明治”结构的厚度只有几十到几百纳米。堆叠厚度减小不仅仅会增大金属电极的薄膜电阻率,同时还会降低沉积或溅射得到的压电材料的晶格质量。前者会增加FBAR的电学损耗,后者则会增加FBAR的声波损耗,这些损耗大部分会以热量的形式散发出来。如果不能及时将这些热量导出的话,FBAR过热不仅仅会限制FBAR的功率容量,同时FBAR的使用寿命也会大大降低,且存在随时被烧毁的可能;
而且,如图17所示的一种现有的薄膜体声波谐振器,首先,用金属材料层42附着在下衬底39的空腔内,具体附着在空腔的底部和侧面,然后再通过背部开孔的方法沉积金属过孔45和焊盘46。薄膜体声波谐振器主体的“三明治”结构由顶电极44、压电层43、底电极41组成,顶电极44、压电层43、底电极41均位于下衬底39和上衬底40之间,其振动产生的热量可通过底电极41和金属材料层42的连接和金属过孔45,传导至下衬底39背面的焊盘46上。虽然该结构方法在器件的散热能力有所提高,但是提升效果并不明显,并且底电极41和金属材料层42的连接过于薄弱,存在很大的失效风险。同时由于金属材料层42与下衬底39的空腔接触面积很大,可能会存在一部分的电学泄露。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是针对现有技术的不足,提供了一种具有良好散热的薄膜体声波谐振器、制备方法及滤波器。
本发明的一种具有良好散热的薄膜体声波谐振器的技术方案如下:
包括依次层叠设置的支撑衬底、导热层、第一电极层、压电层、第二电极层和钝化层,其中,所述支撑衬底设有第一凹槽,所述导热层位于所述支撑衬底的所述第一凹槽的所在面上,且所述导热层覆设所述第一凹槽内的每个面;
其中,所述第一电极层包括互相分离的第一局部电极层和第二局部电极层,所述第一局部电极层覆设在所述第一凹槽的开口上,形成第一空腔,所述第二局部电极层与所述第二电极层电连接;
所述第一局部电极层和所述导热层连接有第一导电焊盘,且所述第一导电焊盘延伸至所述支撑衬底之外,所述第二局部电极层和所述导热层连接有第二导电焊盘,且所述第二导电焊盘延伸至所述支撑衬底之外,所述导热层连接有导热焊盘,且所述导热焊盘延伸至所述支撑衬底之外。
本发明的一种具有良好散热的薄膜体声波谐振器的有益效果如下:
一方面,通过第一导电焊盘、第二导电焊盘和导热焊盘能够及时将薄膜体声波谐振器产生的热量导出至支撑衬底之外,增强薄膜体声波谐振器的散热能力,降低了对薄膜体声波谐振器的热损伤,且机械强度高,由此实现了一种具有良好散热特性且机械强度高的薄膜体声波谐振器。
在上述方案的基础上,本发明的一种具有良好散热的薄膜体声波谐振器还可以做如下改进。
进一步,所述支撑衬底上开设延伸至第一局部电极层的第六通孔,所述第一导电焊盘填充所述第六通孔并延伸至所述支撑衬底之外,所述支撑衬底上开设延伸至第二局部电极层的第一通孔,所述二导电焊盘填充所述第一通孔并延伸至所述支撑衬底之外。
进一步,包括四个导热焊盘,四个导热焊盘分别为第一导热焊盘、第二导热焊盘、第三导热焊盘和第四导热焊盘;
所述述支撑衬底上开设延伸至导热层的第二通孔和第三通孔、第四通孔和第五通孔,所述第一导热焊盘填充所述第二通孔并延伸至所述支撑衬底之外,所述第二导热焊盘填充所述第三通孔并延伸至所述支撑衬底之外,所述第三导热焊盘填充所述第四通孔并延伸至所述支撑衬底之外,所述第四导热焊盘填充所述第五通孔并延伸至所述支撑衬底之外。
采用上述进一步方案的有益效果为:进一步增强薄膜体声波谐振器的散热能力。
进一步,所述第一导热焊盘延伸至所述支撑衬底之外的部分、所述第二导热焊盘延伸至所述支撑衬底之外的部分、所述第三导热焊盘延伸至所述支撑衬底之外的部分和所述第四导热焊盘延伸至所述支撑衬底之外的部分连接。
进一步,所述钝化层覆设所述第二电极层上,所述第二电极层与所述第二局部电极层电连接。
进一步,还包括设有第二凹槽的封装盖板,所述压电层覆设在所述第二凹槽的开口上,形成第二空腔,且所述钝化层和所述第二电极层均位于所述第二空腔内,且所述钝化层和所述第二电极层均与所述封装盖板非接触。
进一步,所述导热层的材质为金刚石。
进一步,所述第一导电焊盘和所述第二导电焊盘的材质为铜、钨、金、钛、铝或银。
本发明的一种用于制备一种具有良好散热的薄膜体声波谐振器的制备方法的技术方案如下:
在支撑衬底上开设第一凹槽,并在所述支撑衬底的第一凹槽的开口所在面上,开设第一盲孔、第二盲孔、第三盲孔、第四盲孔、第五盲孔和第六盲孔,并在所述第一盲孔、所述第二盲孔、所述第三盲孔、所述第四盲孔、所述第五盲孔和所述第六盲孔内填充金属;
在所述支撑衬底的第一凹槽的开口所在面上制备导热层,且所述导热层覆设所述第一凹槽内的每个面,并在覆设有导热层的第一凹槽内填充牺牲材料,得到牺牲材料层;
去除覆设在第一盲孔的开口处的部分导热层,露出第一盲孔的开口处的金属,去除覆设在第六盲孔的开口处的部分导热层,露出第六盲孔开口处的金属,并制备第一金属层,所述第一金属层覆设所述牺牲材料层、所述导热层的剩余部分、所述第一盲孔的开口处的金属和所述第六盲孔的开口处的金属,并对所述第一金属层进行图形化,得到第一电极层;
所述第一电极层包括互相分离的第一局部电极层和第二局部电极层,所述第一局部电极层覆设在所述第一凹槽的开口上以及所述第六盲孔的开口处的金属上,所述第二局部电极层覆设在所述第一盲孔的开口处的金属上;
制备压电层,所述压电层覆设在所述第一局部电极层、所述第二局部电极层上以及所述导热层的露出部分;
在所述压电层上依次制备第二电极层和钝化层,所述钝化层覆设所述第二电极层上;
对所述第二电极层的另一端与所述第二局部电极层进行电连接;
去除牺牲材料层,得到第一空腔;
制备具有第二凹槽的封装盖板,使所述压电层覆设在所述第二凹槽的开口上,形成第二空腔,所述钝化层和所述第二电极层均位于所述第二空腔内,且所述钝化层和所述第二电极层均位于所述第二空腔内,且所述钝化层和所述第二电极层均与所述封装盖板非接触;
对支撑衬底的背部进行减薄处理,露出所述第一盲孔的底部的金属、所述第二盲孔的底部的金属、所述第三盲孔的底部的金属、所述第四盲孔的底部的金属、所述第五盲孔的底部的金属和所述第六盲孔的底部的金属;
制备用于覆设所述第一盲孔的底部的第四金属层得到第二导电焊盘,制备用于覆设所述第二盲孔的底部的第五金属层得到第一导热焊盘,制备用于覆设所述第三盲孔的底部的第六金属层得到第二导热焊盘,制备用于覆设所述第四盲孔的底部的第七金属层得到第三导热焊盘,制备用于覆设所述第五盲孔的底部的第八金属层得到第四导热焊盘,制备用于覆设所述第六盲孔的底部的第九金属层得到第一导电焊盘。
本发明的一种用于制备一种具有良好散热的薄膜体声波谐振器的制备方法的有益效果如下:
能够制备出一种具有良好散热特性且机械强度高的薄膜体声波谐振器。
本发明的一种薄膜体声波滤波器,包括上述任一项所述的一种具有良好散热的薄膜体声波谐振器。
附图说明
图1为本发明实施例的一种具有良好散热的薄膜体声波谐振器的结构示意图;
图2为本发明实施例的一种用于制备一种具有良好散热的薄膜体声波谐振器的制备方法的流程示意图;
图3为在支撑衬底上开设第一凹槽后的截面结构示意图;
图4为开设盲孔后的截面结构示意图;
图5为在第一盲孔、第二盲孔、第三盲孔、第四盲孔、第五盲孔、第六盲孔内填充金属后的截面结构示意图;
图6为制备导热层后的截面结构示意图;
图7为填充牺牲材料后的截面结构示意图;
图8为对导热层进行图形化后的截面结构示意图;
图9为制备第一电极层后的截面结构示意图;
图10为制备压电层后的截面结构示意图;
图11为制备第二电极层后的截面结构示意图;
图12为制备钝化层后的截面结构示意图;
图13为对第二电极层的另一端与第二局部电极层进行电连接后的截面结构示意图;
图14为去除牺牲材料层的截面结构示意图;
图15为使压电层覆设在第二凹槽的开口的截面结构示意图;
图16为对支撑衬底的背部进行减薄处理的截面结构示意图;
图17为现有的薄膜体声波谐振器的截面结构示意图;
附图中,各标号所代表的部件列表如下:
10、支撑衬底;101、第一凹槽;102、第一盲孔;103、第二盲孔;104、第三盲孔;105、第四盲孔;106、第五盲孔;107、第六盲孔;11、第一盲孔内所填充的金属;12、导热层;13、牺牲材料层;14、第一电极层;141、第一局部电极层;142、第二局部电极层;15、压电层;16、第二电极层;17、钝化层;18、第三金属层;19、第一空腔;20、封装盖板;21、第二空腔;22、第四金属层;23、第五金属层;24、第六金属层;25、第七金属层,26、第八金属层;27、第九金属层;28、第一导电焊盘;29、第二导电焊盘;30、第一导热焊盘;31、第二导热焊盘;32、第三导热焊盘;33、第四导热焊盘;34、第二盲孔内所填充的金属;35、第三盲孔内所填充的金属;36、第四盲孔内所填充的金属;37、第五盲孔内所填充的金属;38、第六盲孔内所填充的金属;39、现有的薄膜体声波谐振器的下衬底;40、现有的薄膜体声波谐振器的上衬底;41、现有的薄膜体声波谐振器的底电极,42、现有的薄膜体声波谐振器的金属材料;43、现有的薄膜体声波谐振器的压电层;44、现有的薄膜体声波谐振器的顶电极;45、现有的薄膜体声波谐振器的金属过孔;46、现有的薄膜体声波谐振器的焊盘。
具体实施方式
如图1所示,本发明实施例的一种具有良好散热的薄膜体声波谐振器,包括依次层叠设置的支撑衬底10、导热层12、第一电极层14、压电层15、第二电极层16和钝化层17,其中,支撑衬底10设有第一凹槽101,导热层12位于支撑衬底10的第一凹槽101的所在面上,且导热层12覆设第一凹槽101内的每个面;
其中,第一电极层14包括互相分离的第一局部电极层141和第二局部电极层142,第一局部电极层141覆设在第一凹槽101的开口上,形成第一空腔19,第二局部电极层142与第二电极层16电连接;
第一局部电极层141和导热层12连接有第一导电焊盘28,且第一导电焊盘28延伸至支撑衬底10之外,第二局部电极层142和导热层12连接有第二导电焊盘29,且第二导电焊盘29延伸至支撑衬底10之外,导热层12连接有导热焊盘,且导热焊盘延伸至支撑衬底10之外。
其中,支撑衬底10的材质为半导体工艺中常见的衬底材料,包括但不限于硅Si、锗Ge、蓝宝石Al2O3、石英SiO2、碳化硅SiC、有机聚合物等。
其中,导热层12的材质为金刚石。金刚石的热导率高,进一步增强薄膜体声波谐振器的散热能力,导热层12的材质也可根据实际情况设置。
其中,第一电极层14和第二电极层16的材质为导电性良好的金属材料,包括但不限于钼Mo、铜Cu、钨W、金Au、钛Ti、铝Al、铂Pt等;
其中,压电层15的材质为压电材料,包括但不限于氮化铝AlN、铌酸锂LiNbO3、钽酸锂LiTaO3等。
其中,钝化层17的材质为二氧化硅SiO2、氮化铝AlN等。
其中,第一凹槽101的截面为梯形,也可根据实际情况,将第一凹槽101设置为其它形状;
其中,第二局部电极层142与第二电极层16电连接的实现方式如下:
在压电层15上进行刻蚀,露出第二局部电极层142,然后沉积金属,形成第三金属层18,且第三金属层18覆盖的第二电极层16的一端,通过第三金属层18实现第二局部电极层142与第二电极层16电连接之间的电连接。第三金属层18的材质为铜、钨、金、钛、铝或银。
其中,支撑衬底10上开设延伸至第一局部电极层141的第六通孔,第一导电焊盘28填充第四通孔并延伸至支撑衬底10之外,支撑衬底10上开设延伸至第二局部电极层142的第一通孔,第二导电焊盘29填充第一通孔并延伸至支撑衬底10之外,具体地:
1)第一导电焊盘28的具体结构为:在支撑衬底10上开设延伸至第一局部电极层141的第六通孔,即第六通孔的底部露出第一局部电极层141,在第六通孔内沉积铜、钨、金、钛、铝或银等金属,并沉积延伸至支撑衬底10之外,在第六通孔中沉积的金属以及延伸至支撑衬底10之外的金属即第九金属层27,即为第一导电焊盘28。
2)第二导电焊盘29的具体结构为:在支撑衬底10上开设延伸至第二局部电极层142的第一通孔,即第一通孔的底部露出第二局部电极层142,在第一通孔内沉积铜、钨、金、钛、铝或银等金属,并沉积延伸至支撑衬底10之外,在第一通孔内中沉积的金属以及延伸至支撑衬底10之外的金属即第四金属层22,即为第二导电焊盘29。
其中,导热焊盘的具体结构为:在支撑衬底10上开设通孔,直至露出导热层12,并在该通孔中沉积铜、钨、金、钛、铝或银等金属,并延伸至支撑衬底10之外,在该通孔中沉积的金属以及延伸至支撑衬底10之外的金属,即为导热焊盘;可根据实际情况设置多个导电焊盘,以及多个导热焊盘。
通过第一导电焊盘28、第二导电焊盘29、导电层12和导热焊盘如下文中的第一导热焊盘30、第二导热焊盘31、第三导热焊盘32和第四导热焊盘33能够及时将薄膜体声波谐振器产生的热量导出至支撑衬底10之外,增强薄膜体声波谐振器的散热能力,降低了对薄膜体声波谐振器的热损伤,且机械强度高,由此实现了一种具有良好散热特性且机械强度高的薄膜体声波谐振器。
而且,现有的薄膜体声波谐振器中,底电极41和金属材料层42的连接是靠底电极41的平面与金属材料层42的侧壁相连接的,金属材料层42侧壁的厚度一般在2微米以下,也就是说连接面的宽度不超过2微米,而本发明中的连接方式为金属过孔,其直径在10微米以上,第一盲孔内所填充的金属1和第六盲孔内所填充的金属38可以视为金属柱38和11,无论是导电还是导热都效果明显;其中,金属过孔具体体现在:第一局部电极层141、第六盲孔内所填充的金属38和第九金属层27之间的连接,以及第二局部电极层142、第一盲孔内所填充的金属11和第四金属层22之间的连接,因为现有的薄膜体声波谐振器的金属材料层42与整个腔体接触,其辐射面积远远大于本发明中的金属过孔与支撑衬底10接触的辐射面积,所以电学泄露相对要大一些,即本发明的薄膜体声波谐振器的电学泄漏较小。
可选地,在上述技术方案中,包括四个导热焊盘,四个导热焊盘分别为第一导热焊盘30、第二导热焊盘31、第三导热焊盘32和第四导热焊盘33;
述支撑衬底10上开设延伸至导热层12的第二通孔、第三通孔104、第四通孔和第五通孔,第一导热焊盘30填充第二通孔并延伸至支撑衬底10之外,第二导热焊盘31填充第三通孔并延伸至支撑衬底10之外,第三导热焊盘32填充第四通孔并延伸至支撑衬底10之外,第四导热焊盘33填充第五通孔并延伸至支撑衬底10之外。能够进一步增强薄膜体声波谐振器的散热能力。
其中,第一导热焊盘30、第二导热焊盘31、第三导热焊盘32和第四导热焊盘33的具体实现方式如下:
述支撑衬底10上开设延伸至导热层12的第二通孔、第三通孔、第四通孔和第五通孔,也就是说,第二通孔的底部、第三通孔底部、第四通孔的底部和第五通孔的底部均露出导热层12,并在第二通孔、第三通孔、第四通孔和第五通孔内沉积铜、钨、金、钛、铝或银等金属,并延伸至支撑衬底10之外,那么:
1)在第二通孔沉积的金属以及延伸至支撑衬底10之外的金属即第五金属层23,即为第一导热焊盘30;
2)在第三通孔沉积的金属以及延伸至支撑衬底10之外的金属即第六金属层24,即为第二导热焊盘31;
3)在第四通孔沉积的金属以及延伸至支撑衬底10之外的金属即第七金属层25,即为第三导热焊盘32;
4)在第五通孔沉积的金属以及延伸至支撑衬底10之外的金属即第八金属层26,即为第四导热焊盘33。
可选地,在上述技术方案中,第一导热焊盘30延伸至支撑衬底10之外的部分、第二导热焊盘31延伸至支撑衬底10之外的部分、第三导热焊盘32延伸至支撑衬底10之外的部分和第四导热焊盘33延伸至支撑衬底10之外的部分连接,也就是说,第一导热焊盘30的第五金属层23、第二导热焊盘31的第六金属层24、第三导热焊盘32的第七金属层25、第四导热焊盘33的第八金属层26连接,连接后的面积略大于第一空腔19。
可选地,在上述技术方案中,钝化层17覆设第二电极层16上,第二电极层16与第二局部电极层142电连接,具体可为:
钝化层17覆设第二电极层16的一端,且钝化层17与压电层15连接,第二电极层16的另一端与第二局部电极层142电连接。也就是说,第二电极层16的两端分别覆设有钝化层17和第三金属层18。
可选地,在上述技术方案中,还包括设有第二凹槽的封装盖板20,压电层15覆设在第二凹槽的开口上,形成第二空腔21,且钝化层17和第二电极层16均位于第二空腔21内,且钝化层17和第二电极层16均与封装盖板20非接触。
其中,封装盖板20的材质为半导体工艺中常见的衬底材料,包括但不限于硅Si、锗Ge、蓝宝石Al2O3、石英SiO2、碳化硅SiC、有机聚合物等,封装盖板20起到保护作用。
其中,第二凹槽的截面为矩形,也可根据实际情况,将第二凹槽设置为其它形状。
如图2所示,本发明实施例的一种用于制备一种具有良好散热的薄膜体声波谐振器的制备方法,包括:
S1、在支撑衬底10上开设第一凹槽101,并在支撑衬底10的第一凹槽101的开口所在面上,开设第一盲孔102、第二盲孔103、第三盲孔104、第四盲孔105、第五盲孔106和第六盲孔107,并在第一盲孔102、第二盲孔103、第三盲孔104、第四盲孔105、第五盲孔106和第六盲孔107内填充金属;
S2、在支撑衬底10的第一凹槽101的开口所在面上制备导热层12,且导热层12覆设第一凹槽101内的每个面,并在覆设有导热层12的第一凹槽101内填充牺牲材料,得到牺牲材料层13;
S3、去除覆设在第一盲孔102的开口处的部分导热层12,露出第一盲孔102的开口处的金属,去除覆设在第六盲孔107的开口处的部分导热层12,露出第六盲孔107开口处的金属,并制备第一金属层,第一金属层覆设牺牲材料层13、导热层12的剩余部分、第一盲孔102的开口处的金属和第六盲孔107的开口处的金属,并对第一金属层进行图形化,得到第一电极层14;
S4、第一电极层14包括互相分离的第一局部电极层141和第二局部电极层142,第一局部电极层141覆设在第一凹槽101的开口上以及第六盲孔107的开口处的金属上,第二局部电极层142覆设在第一盲孔102的开口处的金属上;
S5、制备压电层15,压电层15覆设在第一局部电极层141、第二局部电极层142上以及导热层12的露出部分;
S6、在压电层15上依次制备第二电极层16和钝化层17,钝化层17覆设第二电极层16上;
S7、对第二电极层16与第二局部电极层142进行电连接;具体可为:钝化层17覆设第二电极层16的一端,且钝化层17与压电层15连接,第二电极层16的另一端与第二局部电极层142电连接。也就是说,第二电极层16的两端分别覆设有钝化层17和第三金属层18。
S8、去除牺牲材料层13,得到第一空腔19;
S9、制备具有第二凹槽的封装盖板20,使压电层15覆设在第二凹槽的开口上,形成第二空腔21,钝化层17和第二电极层16均位于第二空腔21内,且钝化层17和第二电极层16均位于第二空腔21内,且钝化层17和第二电极层16均与封装盖板20非接触;
S10、对支撑衬底10的背部进行减薄处理,露出第一盲孔102的底部的金属、第二盲孔103的底部的金属、第三盲孔104的底部的金属、第四盲孔105的底部的金属、第五盲孔106的底部的金属和第六盲孔107的底部的金属;
S11、制备用于覆设第一盲孔102的底部的第四金属层22得到第二导电焊盘29,制备用于覆设第二盲孔103的底部的第五金属层23得到第一导热焊盘30,制备用于覆设第三盲孔104的底部的第六金属层24得到第二导热焊盘31,制备用于覆设第四盲孔105的底部的第七金属层25得到第三导热焊盘32,制备用于覆设第五盲孔106的底部的第八金属层26得到第四导热焊盘33,制备用于覆设第六盲孔107的底部的第九金属层27得到第一导电焊盘28。
通过如下实例对本发明的一种用于制备一种具有良好散热的薄膜体声波谐振器的制备方法,具体地:
S10、在支撑衬底10上开设第一凹槽101,具体地:
在支撑衬底10上通过光刻、刻蚀工艺,形成一定深度的第一凹槽101,深度可根据实际情况设置,如图3所示;
S11、开设盲孔,具体地:
在支撑衬底10的第一凹槽101的开口所在面上,通过光刻、刻蚀工艺开设第一盲孔102、第二盲孔103、第三盲孔104、第四盲孔105、第五盲孔106和第六盲孔107,如图4所示;
S12、利用溅射、蒸镀或者电镀工艺,在第一盲孔102、第二盲孔103、第三盲孔104、第四盲孔105、第五盲孔106和第六盲孔107内填充金属,,其中,在第一盲孔内所填充的金属11、在第二盲孔内所填充的金属34、在第三盲孔内所填充的金属35、在第四盲孔内所填充的金属36、在第五盲孔内所填充的金属37、在第六盲孔内所填充的金属38如图5所示。
S13、制备导热层12,具体地:
利用溅射、蒸镀、涂覆或者化学气相沉积工艺,在支撑衬底10的第一凹槽101的开口所在面上制备导热层12,且导热层12覆设第一凹槽101内的每个面,如图6所示;
S14、在覆设有导热层12的第一凹槽101内填充牺牲材料,得到牺牲材料层13,如图7所示;
S15、通过光刻、刻蚀等工艺,对导热层12进行图形化,以去除覆设在第一盲孔102的开口处的部分导热层12,露出第一盲孔102的开口处的金属,去除覆设在第六盲孔107的开口处的部分导热层12,露出第六盲孔107开口处的金属,如图8所示;
S16、制备第一电极层14,具体地:
制备第一金属层,第一金属层覆设牺牲材料层13、导热层12的剩余部分、第一盲孔102的开口处的金属和第六盲孔107的开口处的金属,通过光刻、刻蚀等工艺,并对第一金属层进行图形化,得到第一电极层14;
第一电极层14包括互相分离的第一局部电极层141和第二局部电极层142,第一局部电极层141覆设在第一凹槽101的开口上以及第六盲孔107的开口处的金属上,第二局部电极层142覆设在第一盲孔102的开口处的金属上,如图9所示;
S17、制备压电层15,具体地:
利用溅射或者化学气相沉积等工艺制备压电层15,压电层15覆设在第一局部电极层141、第二局部电极层142上以及导热层12的露出部分,如图10所示;
S18、制备第二电极层16,具体地:
在压电层15上制备第二金属层,通过光刻、刻蚀等工艺,并对第二金属层进行图形化,得到第二电极层16,如图11所示;
S19、制备钝化层17,具体地:
在压电层15上沉积制备一层金属材料,对该层金属材料进行图形化,得到钝化层17,或直接沉积得到钝化层17,钝化层17覆设第二电极层16的一端,且钝化层17与压电层15连接,如图12所示;
S20、对第二电极层16的另一端与第二局部电极层142进行电连接,具体地:
在压电层15上进行刻蚀,露出第二局部电极层142,然后沉积金属,形成第三金属层18,且第三金属层18覆盖的第二电极层16的一端,通过第三金属层18实现第二局部电极层142与第二电极层1618电连接之间的电连接,如图13所示。
S21、去除牺牲材料层13,得到第一空腔19,如图14所示;
S22、制备具有第二凹槽的封装盖板20,使压电层15覆设在第二凹槽的开口上,形成第二空腔21,钝化层17和第二电极层16均位于第二空腔21内,且钝化层17和第二电极层16均位于第二空腔21内,且钝化层17和第二电极层16均与封装盖板20非接触,如图15所示;
S23、对支撑衬底10的背部进行减薄处理,露出第一盲孔102的底部的金属、第二盲孔103的底部的金属、第三盲孔104的底部的金属、第四盲孔105的底部的金属、第五盲孔106的底部的金属和第六盲孔107的底部的金属,此时第一盲孔102变成第一通孔,第二盲孔103变成第二通孔、第三盲孔104变成第三通孔、第四盲孔105变成第四通孔、第五盲孔106变成第五通孔、第六盲孔107变成第六通孔,如图16所示。
S24、制备用于覆设第一盲孔102的底部的第四金属层22得到第二导电焊盘29,制备用于覆设第二盲孔103的底部的第五金属层23得到第一导热焊盘30,制备用于覆设第三盲孔104的底部的第六金属层24得到第二导热焊盘31,制备用于覆设第四盲孔105的底部的第七金属层25得到第三导热焊盘32,制备用于覆设第五盲孔106的底部的第八金属层26得到第四导热焊盘33,制备用于覆设第六盲孔107的底部的第九金属层27得到第一导电焊盘28,由此得到如图1所示的一种具有良好散热的薄膜体声波谐振器。
上文中,第一导电焊盘28延伸至支撑衬底10之外的金属为第九金属层27,第二导电焊盘29延伸至支撑衬底10之外的金属为第四金属层22,第一导热焊盘30延伸至支撑衬底10之外的金属为第五金属层23,第二导热焊盘31延伸至支撑衬底10之外的金属为第六金属层24,第三导热焊盘32延伸至支撑衬底10之外的金属为第七金属层25,第四导热焊盘33延伸至支撑衬底10之外的金属为第八金属层26。
本发明的一种薄膜体声波滤波器,包括上述任一项的一种具有良好散热的薄膜体声波谐振器。
在本发明中,术语“第一”、“第二”仅用于描述目的,而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此,限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。在本发明的描述中,“多个”的含义是至少两个,例如两个,三个等,除非另有明确具体的限定。
在本说明书的描述中,参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点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表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且,描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外,在不相互矛盾的情况下,本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。
尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例,可以理解的是,上述实施例是示例性的,不能理解为对本发明的限制,本领域的普通技术人员在本发明的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。

Claims (10)

1.一种具有良好散热的薄膜体声波谐振器,其特征在于,包括依次层叠设置的支撑衬底、导热层、第一电极层、压电层、第二电极层和钝化层,其中,所述支撑衬底设有第一凹槽,所述导热层位于所述支撑衬底的所述第一凹槽的所在面上,且所述导热层覆设所述第一凹槽内的每个面;
其中,所述第一电极层包括互相分离的第一局部电极层和第二局部电极层,所述第一局部电极层覆设在所述第一凹槽的开口上,形成第一空腔,所述第二局部电极层与所述第二电极层电连接;
所述第一局部电极层和所述导热层连接有第一导电焊盘,且所述第一导电焊盘延伸至所述支撑衬底之外,所述第二局部电极层和所述导热层连接有第二导电焊盘,且所述第二导电焊盘延伸至所述支撑衬底之外,所述导热层连接有导热焊盘,且所述导热焊盘延伸至所述支撑衬底之外。
2.根据权利要求1所述的一种具有良好散热的薄膜体声波谐振器,其特征在于,所述支撑衬底上开设延伸至第一局部电极层的第六通孔,所述第一导电焊盘填充所述第六通孔并延伸至所述支撑衬底之外,所述支撑衬底上开设延伸至第二局部电极层的第一通孔,所述第二导电焊盘填充所述第一通孔并延伸至所述支撑衬底之外。
3.根据权利要求1所述的一种具有良好散热的薄膜体声波谐振器,其特征在于,包括四个导热焊盘,四个导热焊盘分别为第一导热焊盘、第二导热焊盘、第三导热焊盘和第四导热焊盘;
所述述支撑衬底上开设延伸至导热层的第二通孔和第三通孔、第四通孔和第五通孔,所述第一导热焊盘填充所述第二通孔并延伸至所述支撑衬底之外,所述第二导热焊盘填充所述第三通孔并延伸至所述支撑衬底之外,所述第三导热焊盘填充所述第四通孔并延伸至所述支撑衬底之外,所述第四导热焊盘填充所述第五通孔并延伸至所述支撑衬底之外。
4.根据权利要求3所述的一种具有良好散热的薄膜体声波谐振器,其特征在于,所述第一导热焊盘延伸至所述支撑衬底之外的部分、所述第二导热焊盘延伸至所述支撑衬底之外的部分、所述第三导热焊盘延伸至所述支撑衬底之外的部分和所述第四导热焊盘延伸至所述支撑衬底之外的部分连接。
5.根据权利要求1所述的一种具有良好散热的薄膜体声波谐振器,其特征在于,所述钝化层覆设所述第二电极层上,所述第二电极层与所述第二局部电极层电连接。
6.根据权利要求1至5任一项所述的一种具有良好散热的薄膜体声波谐振器,其特征在于,还包括设有第二凹槽的封装盖板,所述压电层覆设在所述第二凹槽的开口上,形成第二空腔,且所述钝化层和所述第二电极层均位于所述第二空腔内,且所述钝化层和所述第二电极层均与所述封装盖板非接触。
7.根据权利要求1至5任一项所述的一种具有良好散热的薄膜体声波谐振器,其特征在于,所述导热层的材质为金刚石。
8.根据权利要求1至5任一项所述的一种具有良好散热的薄膜体声波谐振器,其特征在于,所述第一导电焊盘和所述第二导电焊盘的材质为铜、钨、金、钛、铝或银。
9.一种用于制备一种具有良好散热的薄膜体声波谐振器的制备方法,其特征在于,包括:
在支撑衬底上开设第一凹槽,并在所述支撑衬底的第一凹槽的开口所在面上,开设第一盲孔、第二盲孔、第三盲孔、第四盲孔、第五盲孔和第六盲孔,并在所述第一盲孔、所述第二盲孔、所述第三盲孔、所述第四盲孔、所述第五盲孔和所述第六盲孔内填充金属;
在所述支撑衬底的第一凹槽的开口所在面上制备导热层,且所述导热层覆设所述第一凹槽内的每个面,并在覆设有导热层的第一凹槽内填充牺牲材料,得到牺牲材料层;
去除覆设在第一盲孔的开口处的部分导热层,露出第一盲孔的开口处的金属,去除覆设在第六盲孔的开口处的部分导热层,露出第六盲孔开口处的金属,并制备第一金属层,所述第一金属层覆设所述牺牲材料层、所述导热层的剩余部分、所述第一盲孔的开口处的金属和所述第六盲孔的开口处的金属,并对所述第一金属层进行图形化,得到第一电极层;
所述第一电极层包括互相分离的第一局部电极层和第二局部电极层,所述第一局部电极层覆设在所述第一凹槽的开口上以及所述第六盲孔的开口处的金属上,所述第二局部电极层覆设在所述第一盲孔的开口处的金属上;
制备压电层,所述压电层覆设在所述第一局部电极层、所述第二局部电极层上以及所述导热层的露出部分;
在所述压电层上依次制备第二电极层和钝化层,所述钝化层覆设所述第二电极层上;
对所述第二电极层的另一端与所述第二局部电极层进行电连接;
去除牺牲材料层,得到第一空腔;
制备具有第二凹槽的封装盖板,使所述压电层覆设在所述第二凹槽的开口上,形成第二空腔,所述钝化层和所述第二电极层均位于所述第二空腔内,且所述钝化层和所述第二电极层均位于所述第二空腔内,且所述钝化层和所述第二电极层均与所述封装盖板非接触;
对支撑衬底的背部进行减薄处理,露出所述第一盲孔的底部的金属、所述第二盲孔的底部的金属、所述第三盲孔的底部的金属、所述第四盲孔的底部的金属、所述第五盲孔的底部的金属和所述第六盲孔的底部的金属;
制备用于覆设所述第一盲孔的底部的第四金属层得到第二导电焊盘,制备用于覆设所述第二盲孔的底部的第五金属层得到第一导热焊盘,制备用于覆设所述第三盲孔的底部的第六金属层得到第二导热焊盘,制备用于覆设所述第四盲孔的底部的第七金属层得到第三导热焊盘,制备用于覆设所述第五盲孔的底部的第八金属层得到第四导热焊盘,制备用于覆设所述第六盲孔的底部的第九金属层得到第一导电焊盘。
10.一种薄膜体声波滤波器,其特征在于,包括权利要求1至8任一项所述的一种具有良好散热的薄膜体声波谐振器。
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CN119448971A (zh) * 2025-01-10 2025-02-14 深圳新声半导体有限公司 一种体声波谐振器、滤波器及其制作方法

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