CN111030631B - 声波器件的制作方法及声波器件 - Google Patents
声波器件的制作方法及声波器件 Download PDFInfo
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Abstract
本公开实施例公开了一种声波器件的制作方法及声波器件,所述制作方法包括:形成覆盖第一反射结构的第一电极层;形成覆盖所述第一电极层和第二反射结构的保护层;其中,所述第二反射结构和所述第一反射结构在衬底上并列排布,所述第一反射结构位于所述衬底的第一区域,所述第二反射结构位于所述衬底的第二区域;形成覆盖所述保护层的第二电极层;其中,所述第二电极层的厚度与所述第一电极层的厚度不同;去除位于所述第一电极层上方的保护层及第二电极层,直至显露覆盖所述第一电极层。
Description
技术领域
本公开实施例涉及声波器件技术领域,特别涉及一种声波器件的制作方法及声波器件。
背景技术
随着通信的发展,声波器件在通讯中的运用越来越广,其性能直接影响到通讯信号的传输质量。
随着薄膜与微纳制造技术的发展,电子器件正向微型化、高密集复用方向迅速发展。因此,如何在保证声波器件质量的同时扩大声波器件的应用范围,成为亟待解决的问题。
发明内容
有鉴于此,本公开实施例提供一种声波器件的制作方法及声波器件。
根据本公开实施例的第一方面,提供一种声波器件的制作方法,包括:
形成覆盖第一反射结构的第一电极层;
形成覆盖所述第一电极层和第二反射结构的保护层;其中,所述第二反射结构和所述第一反射结构在衬底上并列排布,所述第一反射结构位于所述衬底的第一区域,所述第二反射结构位于所述衬底的第二区域;
形成覆盖所述保护层的第二电极层;其中,所述第二电极层的厚度与所述第一电极层的厚度不同;
去除位于所述第一电极层上方的保护层及第二电极层,直至显露所述第一电极层。
可选地,所述形成覆盖第一反射结构的第一电极层,包括:
在所述衬底的第一表面,形成覆盖所述第一区域的所述第一电极层;从所述衬底的第二表面形成贯穿所述衬底的第一空腔,直至显露所述第一电极层;其中,所述衬底的第一表面与所述衬底的第二表面为相反面,所述第一反射结构包括所述第一空腔;
所述形成覆盖所述第一电极层和第二反射结构的保护层,包括:
在所述衬底的第一表面,形成覆盖所述第一电极层和所述第二区域的所述保护层;从所述衬底的第二表面形成贯穿所述衬底的第二空腔,直至显露所述保护层;其中,所述第二反射结构包括所述第二空腔。
可选地,所述方法还包括:
在所述衬底表面形成所述第一反射结构和所述第二反射结构;其中,所述第一反射结构和所述第二反射结构均包括:交替层叠设置的第一介质层和第二介质层;所述第一介质层的声阻抗和所述第二介质层的声阻抗不同。
可选地,所述方法还包括:
在所述衬底表面形成并列排布的第一牺牲层和第二牺牲层;其中,所述第一牺牲层覆盖所述衬底的第一区域,所述第一反射结构包括去除所述第一牺牲层后基于所述第一牺牲层的形貌形成的第三空腔,所述第二牺牲层覆盖所述衬底的第二区域,所述第二反射结构包括去除所述第二牺牲层后基于所述第二牺牲层的形貌形成具有第一高度的第四空腔。
可选地,所述方法还包括:
去除所述第二电极层和所述第二区域之间的保护层,以基于所述第二电极层和所述第二区域之间的保护层的形貌、及所述具有第一高度的第四空腔形成具有第二高度的第四空腔;其中,所述第二高度大于所述第一高度。
根据本公开实施例的第二方面,提供一种声波器件,所述声波器件包括:
衬底;
第一反射结构,位于所述衬底的第一区域;
第二反射结构,与所述第一反射结构并列排布,位于所述衬底的第二区域;
第一电极层,覆盖所述第一反射结构;
第二电极层,覆盖所述第一反射结构;其中,所述第二电极层的厚度与所述第一电极层的厚度不同。
可选地,所述声波器件还包括:位于所述第二反射结构和所述第二电极层之间的保护层。
可选地,所述第一反射结构包括:贯穿所述衬底的第一空腔;
所述第二反射结构包括:贯穿所述衬底的第二空腔。
可选地,所述第一反射结构包括:交替层叠设置的第一介质层和第二介质层;其中,所述第一介质层的声阻抗和所述第二介质层的声阻抗不同;
所述第二反射结构包括:交替层叠设置的所述第一介质层和所述第二介质层。
可选地,所述第一反射结构包括:第三空腔,所述第三空腔位于所述第一电极层和所述衬底的第一区域之间;
所述第二反射结构包括:第四空腔,所述第四空腔位于所述第二电极层和所述衬底的第二区域之间。
可选地,所述第三空腔的高度与所述第四空腔的高度不同。
可选地,所述声波器件为体声波滤波器。
本公开实施例中,通过在形成有并列排布的第一反射结构和第二反射结构的同一衬底上,形成覆盖第一反射结构的第一电极层,并形成覆盖第二反射结构的第二电极层,其中,第二电极层的厚度可与第一电极层的厚度不同,如此,能在同一衬底上形成具有不同厚度的电极层,工艺简单,为后续分别基于第一电极层和第二电极层作为底电极形成不同谐振频率的谐振器提供了基础,使得同一衬底上可同时形成具有不同谐振频率的谐振器,扩大了声波器件的谐振频率范围。并且,通过形成保护层,可以在形成第二电极层时保护第一电极层,保证器件质量。
附图说明
图1是根据一示例性实施例示出的一种声波器件的制作方法的流程图。
图2a至图2i是根据一示例示出的一种声波器件的制作方法的局部示意图。
图3a至图3d是根据一示例示出的另一种声波器件的制作方法的局部示意图。
图4是根据一示例性实施例示出的一种声波器件的局部俯视图。
图5是根据一示例性实施例示出的一种声波器件的局部示意图。
图6是根据一示例性实施例示出的另一种声波器件的局部示意图。
图7是根据一示例性实施例示出的又一种声波器件的局部示意图。
具体实施方式
下面将结合附图和实施例对本公开的技术方案进一步详细阐述。虽然附图中显示了本公开的示例性实施方法,然而应当理解,可以以各种形式实现本公开而不应被这里阐述的实施方式所限制。相反,提供这些实施方式是为了能够更透彻的理解本公开,并且能够将本公开的范围完整的传达给本领域的技术人员。
在下列段落中参照附图以举例方式更具体的描述本公开。根据下面说明和权利要求书,本公开的优点和特征将更清楚。需说明的是,附图均采用非常简化的形式且均使用非精准的比例,仅用以方便、明晰地辅助说明本公开实施例的目的。
在本公开实施例中,术语“A与B相连”包含A、B两者相互接触地A与B相连的情形,或者A、B两者之间还间插有其他部件而A非接触地与B相连的情形。
在本公开实施例中,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。
需要说明的是,本公开实施例所记载的技术方案之间,在不冲突的情况下,可以任意组合。
图1是根据一示例性实施例示出的一种声波器件的制作方法的流程图。参照图1,该方法包括以下步骤:
S110:形成覆盖第一反射结构的第一电极层;
S120:形成覆盖第一电极层和第二反射结构的保护层;其中,第二反射结构和第一反射结构在衬底上并列排布,第一反射结构位于衬底的第一区域,第二反射结构位于衬底的第二区域;
S130:形成覆盖保护层的第二电极层;其中,第二电极层的厚度与第一电极层的厚度不同。
其中,第一电极层的厚度和第二电极层的厚度之间的差值可以大于或者等于0.5nm。例如,第一电极层的厚度和第二电极层的厚度之间的差值可为:0.5nm、1nm、或者1.5nm等。
S140:去除位于第一电极层上方的保护层及第二电极层,直至显露第一电极层。
第一反射结构和第二反射结构均为能够对声波器件传输的声波起到反射作用的结构。例如,第一反射结构和第二反射结构可包括:空腔或者布拉格反射结构等。此处,布拉格反射结构由声阻抗不同的两种介质材料层叠设置构成。
在一些实施例中,第一反射结构和第二反射结构可包括相同的结构,例如,第一反射结构和第二反射结构均包括空腔。在一些实施例中,第一反射结构和第二反射结构可包括不同的结构,例如,第一反射结构可包括空腔,第二反射结构包括布拉格反射结构。
第一电极层和第二电极层的组成材料可包括:具有导电性能的材料。例如,钼(Mo)或者钨(W)等金属。第一电极层和第二电极层分别为声波器件上不同的谐振器的底电极。形成第一电极层和第二电极层的方法可包括:物理气相沉积法或者蒸镀法等。
保护层的组成材料可包括:氧化物或者氮化物。例如,氧化硅或氮化硅等。
S130中,在形成第二电极层后,第一反射结构和位于第一反射结构上方的第一电极层、保护层以及第二电极层形成第一重叠区域;第二反射结构和位于第二反射结构上方的保护层以及第二电极层形成第二重叠区域。
S140中,可通过黄光微影的方式形成覆盖第二重叠区域并显露第一重叠区域的光阻(Photo Resister,PR),该光阻用于保护位于第二重叠区域中的第二电极层。然后通过刻蚀(Etch)工艺去除位于第一重叠区域中的第二电极层。在去除第一重叠区域中的第二电极层时,上述光阻覆盖在第二重叠区域中的第二电极层上,因此第二重叠区域中的第二电极层不会被去除。
S140中,在去除第一电极层上方的第二电极层后,即去除位于第一重叠区域中的第二电极层后,第一重叠区域中显露出覆盖第一电极层的保护层。此时,可去除覆盖第二重叠区域的光阻,第二重叠区域的保护层位于第二电极层下方。因此,可通过选择与保护层反应而不与第一电极层及第二电极层反应的刻蚀剂,直接通过刻蚀工艺去除第一重叠区域中显露出的保护层,无需通过黄光微影工艺形成用于保护第二重叠区域中第二电极层的阻挡层。如此,在保证第一电极层和第二电极层质量的同时,减少了工艺步骤,降低了工艺成本,提高了生产效率。
示例性地,当保护层的组成材料为氧化硅,第一电极层和第二电极层的材料是钼时,可选择氟化氢(HF)作为刻蚀剂,通过刻蚀工艺去除第一重叠区域中覆盖第一电极层的保护层。
本公开实施例中,通过在形成有并列排布的第一反射结构和第二反射结构的同一衬底上,形成覆盖第一反射结构的第一电极层,并形成覆盖第二反射结构的第二电极层,第二电极层的厚度可与第一电极层的厚度不同,如此,能在同一衬底上形成具有不同厚度的电极层,工艺简单,为后续分别基于第一电极层和第二电极层作为底电极形成不同谐振频率的谐振器提供了基础,使得同一衬底上可同时形成具有不同谐振频率的谐振器,扩大了声波器件的谐振频率范围。并且,通过形成上述保护层,可以在形成第二电极层时保护第一电极层,保证器件质量。
在一些实施例中,声波器件可包括:背腔型薄膜体声波谐振器。此时,S110可包括:在衬底的第一表面,形成覆盖第一区域的第一电极层;从衬底的第二表面形成贯穿衬底的第一空腔,直至显露第一电极层;其中,衬底的第一表面与衬底的第二表面为相反面,第一反射结构包括第一空腔;
S120可包括:在衬底的第一表面,形成覆盖第一电极层和第二区域的保护层;从衬底的第二表面形成贯穿衬底的第二空腔,直至显露保护层;其中,第二反射结构包括第二空腔。
在形成第一空腔和第二空腔之前,所述方法还包括:在第一电极层和第二电极层上分别形成压电层和第三电极层。在形成压电层和第三电极层后,从衬底的第二表面分别形成第一空腔和第二空腔。
相较于先形成第一空腔和第二空腔、再形成压电层和第三电极层,本实施例中通过先在衬底第一表面形成压电层和第三电极层,然后从衬底第二表面形成第一空腔和第二空腔,可提高形成有第一电极层和第二电极层的衬底机械硬度,降低形成第一空腔和第二空腔的过程对第一电极层和第二电极层的影响,保证声波器件质量。
在一些实施例中,声波器件可包括:固态装配谐振器(Solidly MountedResonator,SMR)。所述方法还包括:
在衬底表面形成第一反射结构和第二反射结构;其中,第一反射结构和第二反射结构均包括:交替层叠设置的第一介质层和第二介质层;第一介质层的声阻抗和第二介质层的声阻抗不同。
声阻不同的第一介质层和第二介质层交替层叠设置,可形成布拉格反射结构。
示例性地,第一介质层的声阻可大于第二介质层的声阻。此时,第一介质层1311的组成材料可包括:钼或钨;第二介质层的组成材料可以包括:二氧化硅(SiO2)或者铝。
示例性地,第一介质层的声阻抗可小于第二介质层的声阻抗。此时,第一介质层的组成材料可以包括:二氧化硅或者铝;第二介质层的组成材料可以包括:钼或钨。
在一些实施例中,声波器件可包括:空腔型薄膜体声波谐振器(Film BulkAcoustic Resonator,FBAR)。所述方法还包括:
在衬底表面形成并列排布的第一牺牲层和第二牺牲层;其中,第一牺牲层覆盖衬底的第一区域,第一反射结构包括去除第一牺牲层后基于第一牺牲层的形貌形成的第三空腔,第二牺牲层覆盖衬底的第二区域,第二反射结构包括去除第二牺牲层后基于第二牺牲层的形貌形成具有第一高度的第四空腔。
S110可包括:在至少部分第一牺牲层上形成第一电极层;去除第一电极层和衬底之间的第一牺牲层,以在第一电极层和衬底之间形成第三空腔;其中,第一反射结构包括第三空腔;
S120可包括:
在第一电极层和第二牺牲层上形成保护层;去除第二牺牲层,以在保护层和衬底之间形成具有第一高度的第四空腔;其中,第二反射结构包括具有第一高度的第四空腔。
第一牺牲层和第二牺牲层的材料可为硅化物,例如二氧化硅。第一牺牲层和第二牺牲层的厚度可根据声波器件的实际需求进行设计。例如,第一牺牲层和第二牺牲层的厚度可为0.1微米至5微米。
示例性地,可通过化学气相沉积的方式在衬底上形成第一牺牲层和第二牺牲层。以第一牺牲层和第二牺牲层的组成材料是二氧化硅为例,可通过硅烷与氧气发生反应,生成二氧化硅。生成的二氧化硅沉积在衬底表面,然后通过黄光微影和刻蚀技术,在衬底表面的第一区域,形成第一牺牲层,在衬底表面的第二区域,形成第二牺牲层。
在步骤S140中,可通过黄光微影工艺,在覆盖第二牺牲层的第二电极层上形成光阻,该光阻用于保护覆盖第二牺牲层的第二电极层。然后通过干法刻蚀工艺,去除位于第一电极层上方的第二电极层。在干法刻蚀去除位于第一电极层上方的第二电极层时,被该光阻覆盖的第二电极层不会被干法刻蚀工艺去除,即位于第二牺牲层上方的第二电极层不会被去除。
在步骤S140中,在位于第一电极层上方的第二电极层被去除后,显露出覆盖第一电极层的保护层,覆盖第二牺牲层的保护层位于第二电极层下方。此时,第二电极层下方的保护层被第二电极层覆盖,因此可通过选择与保护层反应而不与第一电极层及第二电极层反应的刻蚀剂,直接通过刻蚀工艺去除显露出的保护层,无需通过黄光微影工艺形成用于保护第二电极层的阻挡层。如此,在保证第一电极层和第二电极层质量的同时,减少了工艺步骤,降低了工艺成本,提高了生产效率。
本公开实施例中,通过在同一声波器件的衬底上形成并列排布的第一牺牲层和第二牺牲层,并在第一牺牲层上形成第一电极层,在第二牺牲层上形成第二电极层,其中,第二电极层的厚度与第一电极层的厚度不同,如此,能在同一衬底上形成具有不同厚度的电极层,工艺简单,为后续分别基于第一电极层和第二电极层作为底电极形成不同谐振频率的谐振器提供了基础,使得同一衬底上可同时形成具有不同谐振频率的谐振器,扩大了声波器件的谐振频率范围。并且,通过形成保护层,可以在形成第二电极层时保护第一电极层,保证器件质量。
在一些实施例中,去除覆盖第一电极层的第二电极层和保护层后,所述方法还包括:形成覆盖第一电极层的第一压电层和覆盖第二电极层的第二压电层;形成部分覆盖第一压电层的第三电极层,以及部分覆盖第二压电层的第四电极层。
在一些实施例中,去除覆盖第一电极层的第二电极层和保护层后,所述方法还包括:形成覆盖第一电极层的和第二电极层的压电层;
在与第一电极层对应的区域形成部分覆盖压电层的第三电极层,以及在与第二电极层对应的区域形成部分覆盖压电层的第四电极层。此时,压电层可以不经过黄光显影和刻蚀技术形成特定的形状。
其中,压电层、第一压电层和第二压电层的组成材料包括:具有压电效应的材料。例如,氮化铝(AlN)、氧化锌(ZnO)或者钽酸锂(LiTaO3)等。
第三电极层和第四电极层的组成材料可与第一电极层或第二电极层的组成材料相同。
在一些实施例中,当声波器件包括空腔型薄膜体声波谐振器时,在至少部分第一牺牲层上形成第一电极层,包括:在第一牺牲层的中间区域形成第一电极层;
所述方法还包括:
形成贯穿第一压电层和第一牺牲层边缘区域的第三通孔,通过第三通孔刻蚀去除第一牺牲层,基于第一牺牲层的形貌形成第三空腔。
在步骤S110中,可通过黄光微影的方式在第一牺牲层的表面定义出需要沉积第一电极层的区域。具体地,可通过黄光微影的方式形成覆盖第一牺牲层的边缘区域的光刻胶,显露第一电极层的中间区域。这样,在沉积第一电极层的过程中,向第一牺牲层的边缘区域沉积的第一电极层材料附着在光刻胶表面。如此,可在第一电极层沉积完毕后,通过去除覆盖第一牺牲层边缘区域的光刻胶的方式,使得第一电极层材料仅覆盖第一牺牲层的中间区域。
形成的第三空腔为以第一电极层为底电极的第一谐振器的谐振腔。
本公开实施例通过形成覆盖第一牺牲层的中间区域的第一电极层,形成贯穿第一压电层和第一牺牲层的边缘区域的第三通孔,以及部分覆盖第一牺牲层和第一压电层的第三电极层,由于光阻覆盖,位于第一牺牲层中间区域的第一电极层、第三电极层以及第一压电层的重叠区域不会通过第三通孔显露,即在刻蚀该第三通孔的过程中,不会对第一电极层、第三电极层和第一压电层的厚度产生影响,有利于保证声波器件质量。
在一些实施例中,所述方法还包括:
形成贯穿第二压电层和第二牺牲层的边缘区域的第四通孔,通过第四通孔刻蚀去除第二牺牲层,基于第二牺牲层的形貌形成具有第一高度的第四空腔。形成的第四空腔为以第二电极层为底电极的第二谐振器的谐振腔。
在一些实施例中,所述方法还包括:去除第二电极层和第二区域之间的保护层,以基于第二电极层和第二区域之间的保护层的形貌、及具有第一高度的第四空腔形成具有第二高度的第四空腔;其中,第二高度大于第一高度。
本公开实施例通过去除保护层,可减少保护层对声波器件工作频率的影响。
示例性地,保护层的组成材料可以与第二牺牲层的组成材料相同。如此,在去除保护层和衬底之间的第二牺牲层时,可以同时将覆盖第二牺牲层的保护层去掉以形成具有第二高度的第四空腔,即可以采用同一种刻蚀剂一次去除保护层和第二牺牲层,相较于保护层和第二牺牲层的材料不同时通过不同的刻蚀剂分别去除第二牺牲层和保护层,本公开实施例选择同一种材料形成保护层和第二牺牲层,在去除第二牺牲层的同时可去除保护层,节省了工艺步骤。
容易理解地,可以通过调整第一牺牲层的厚度来控制第一空腔的高度,并可以通过调整第二牺牲层和/或保护层的厚度来控制第四空腔的高度。
在一种实现方式中,可以将第一牺牲层和第二牺牲层厚度设为相同,例如在第二牺牲层上加上保护层的厚度,最终形成的第四空腔高度大于第一空腔高度。
在另一种实现方式,可以将第一牺牲层和第二牺牲层厚度设置为不同,例如,第一牺牲层的厚度大于第二牺牲层的厚度,此时,可通过对于保护层的厚度控制,使得第四空腔的高度大于第三空腔高度,也可以使得第四空腔的高度等于第三空腔的高度。或者,例如,第一牺牲层的厚度小于第二牺牲层的厚度,此时,可通过对于保护层的厚度控制,使得第四空腔的高度小于或大于或等于第三空腔高度。
本公开实施例通过形成覆盖第二牺牲层中间区域的第二电极层,形成贯穿第二压电层和第二牺牲层的边缘区域的第四通孔,以及部分覆盖第二压电层的第四电极层,由于光阻的覆盖,位于第二牺牲层中间区域的第二电极层,第二压电层以及第四电极层的重叠区域不会通过第四通孔显露,即在刻蚀第四通孔的过程中,不会对第二电极层、第二压电层和第四电极层的厚度产生影响,有利于保证声波器件质量。
在一些实施例中,在形成第三电极层和第四电极层时,可以通过黄光微影和刻蚀技术在第一压电层的表面形成第三电极层的形状,以及在第二压电层的表面形成第四电极层的形状,以使得第三电极层不会覆盖第三通孔,第四电极层不会覆盖第四通孔。
示例一
在体声波滤波器设计中,可通过变化电极厚度,提升涉及的特性与灵活度。但现有技术中,形成不同厚度的电极的工艺不容易控制。并且,不同厚度的电极通常先后生成,因此,在后形成的电极的制作过程中,容易影先形成的电极质量,导致器件质量受到影响。
例如,在进行刻蚀工艺时,通常为了确保残留的金属被彻底清除,避免因为金属残留导致的器件短路,通常需要进行过刻蚀,但是过刻蚀的过程容易使先形成的电极厚度减小,从而影响先形成的电极厚度的稳定性。实际应用中,对于滤波器上不同电极厚度的差值通常是纳米级的,因此,工艺难度大,对器件的特性影响较大。
因此,本示例提供一种声波器件的制作方法,对同一衬底上的不同谐振器制作不同厚度的底电极。以衬底上需要形成为第一谐振器、第二谐振器和第三谐振器3个谐振器,三个谐振器的底电极依次为第一电极层、第二电极层和第五电极层,第一电极层厚度为x,第二电极层厚度为y,第五电极层厚度为z为例进行说明。
当需要形成三种不同厚度的底电极时,需要进行三次的薄膜沉积、曝光显影以及刻蚀工艺过程。如果x大于y,y大于z,那么先形成厚度为x的第一电极层,然后在形成的第一电极层上沉积保护层(例如二氧化硅SiO2),该保护层用于保护第一电极层,以减少在厚度为y的第二电极层的形成过程中的刻蚀工艺对厚度为x的第一电极层的影响,以此类推。
在一些示例中,当需要形成多种不同厚度的底电极时,也可以从任意一种厚度的底电极开始制作。例如,如果需要形成厚度分别为x和y的两种底电极,且x大于y,则可先形成厚度为x的底电极作为第一电极层,然后形成上述保护层,再形成厚度为y的底电极作为第二电极层。或者,可先形成厚度为y的底电极作为第一电极层,然后形成上述保护层,再形成厚度为x的底电极作为第二电极层。
需要说明的是,当这多个不同厚度的底电极中有厚度相同的电极时,这些厚度相同的电极可以同时被制作。例如,当声波器件中包含多个厚度相同的第一电极层时,多个厚度相同的第一电极层可以同时被制作。
示例性地,以形成三种不同厚度的底电极的过程为例进行说明。此处,三种不同厚度的底电极依次为第一电极层、第二电极层和第五电极层,第一电极层作为第一个谐振器的底电极,第二电极层作为第二个谐振器的底电极,第五电极层作为第三个谐振器的底电极。
图2a至图2i是本示例示出的一种声波器件的制作方法的局部示意图,包括以下步骤:
步骤一:如图2a所示,在衬底上形成并列排布的第一牺牲层(sacrifice layer)、第二牺牲层和第三牺牲层。此处,第一牺牲层、第二牺牲层和第三牺牲层的厚度相同,组成材料可均为二氧化硅。
步骤二:如图2b所示,形成覆盖第一牺牲层的第一电极层。
步骤三:如图2c所示,形成覆盖第一电极层、第二牺牲层和第三牺牲层的第一个保护层。此处,第一个保护层的组成材料可为二氧化硅,第一个保护层的厚度为200纳米。
步骤四:如图2d所示,形成覆盖第一个保护层的第二电极层;在覆盖第二牺牲层的第二电极层上覆盖光阻,并刻蚀覆盖在第一电极层和第三牺牲层上的第二电极层。
步骤五:如图2e所示,通过氟化氢刻蚀覆盖在第一电极层和第三牺牲层上的第一个保护层,形成如图2f所示的结构。
步骤六:如图2g所示,在去除覆盖第一电极层和第三牺牲层的保护层后,形成覆盖第一电极层、第二电极层及第三牺牲层的第二个保护层,并形成覆盖第二个保护层的第五电极层;其中,第二个保护层与第一个保护层的组成材料相同。
步骤七:如图2g所示,在覆盖第三牺牲层的第五电极层上形成光阻;刻蚀覆盖在第一电极层和第二电极层上的第五电极层,形成如图2h所示的结构。
步骤八:如图2h所示,去除形成于覆盖第三牺牲层的第五电极层上的光阻,通过氟化氢刻蚀覆盖在第一电极层和第二电极层上的第二个保护层,形成如图2i所示的结构。
图2d、以及图3a至图3d是根据一示例性示出的另一种声波器件的制作方法的局部示意图,包括以下步骤:
步骤一:如图2d所示,形成覆盖第一个保护层的第二电极层;在覆盖第二牺牲层的第二电极层上覆盖光阻,并刻蚀覆盖在第一电极层和第三牺牲层上的第二电极层。
步骤二:如图3a所示,形成覆盖第一保护层和第二电极层的第三个保护层;形成覆盖第三个保护层的第五电极层;第三个保护层的组成材料和第一个保护层的组成材料相同。
步骤三:如图3b所示,在覆盖第三牺牲层的第五电极层上形成光阻,刻蚀覆盖在第一电极层和第二电极层上的第五电极层,直至显露覆盖在第一电极层和第二电极层上的第三个保护层。
步骤四:如图3c所示,去除覆盖第一电极层和第二电极层上的第三个保护层和第一个保护层,直至显露第一电极层和第二电极层,并去除第五电极层上的光阻,形成如图3d所示的结构。
对比图2i和图3d所示的结构可知,根据图2a至图2i所示的声波器件的制作方法制备的第一种声波器件中,第五电极层与衬底之间设置有一个保护层(即第二个保护层)以及第三牺牲层;根据图2a至图2d及如3a至图3d所示的声波器件的制作方法制备的第二种声波器件中,第五电极层与衬底之间设置有两个保护层(即第一个保护层和第三个保护层)以及第三牺牲层。即第一种声波器件中第五电极层和衬底之间可形成的空腔的高度,小于第二种声波器件中第五电极层和衬底之间可形成的空腔的高度。
在一些实施例中,当在同一个衬底的表面制作三个及以上的谐振器时,从第二个谐振器开始,在形成第二个谐振器的底电极层(如图2d中的第二电极层)后,可选择先去除之前的保护层(例如,图2c中的第一个保护层)再按照前述方式形成第三个谐振器的底电极层(例如,图2d中的第五电极层)及其后的各谐振器的底电极层。
在一些实施例中,当在同一个衬底的表面制作三个及以上的谐振器时,从第二个谐振器开始,在形成第二个谐振器的底电极层(如图2d中的第二电极层)后,可选择不去除之前形成的保护层,直接再形成一层保护层(例如图3b中的第三个保护层),直到最后一个谐振器的底电极层制作完成,再一次性去除在其前面形成的各谐振器的底电极层上的一层或多层保护层至显露出各底电极层。
相较于图2a至图2d及如3a至图3d所示的声波器件的制作方法通过先形成仅覆盖第三牺牲层的第五电极层,再去除覆盖第一电极层和第二电极层的第三个保护层和第一个保护层,2a至图2i所示的声波器件的制作方法中先去除覆盖第一电极层和第三牺牲层上的第一个保护层,再形成仅覆盖第三牺牲层的第五电极层,有利于保证声波器件的工艺稳定性。
图4是根据一示例性示出的声波器件100的局部示意图,声波器件100应用如本公开实施例中所述的制作方法制作而成。参照图4所示,声波器件100包括:
衬底101;
第一反射结构,位于衬底101的第一区域;
第二反射结构,与第一反射结构并列排布,位于衬底101的第二区域;
第一电极层102,覆盖第一反射结构;
第二电极层103,覆盖第二反射结构;其中,第二电极层103的厚度与第一电极层102的厚度不同。
示例性地,声波器件100可包括:体声波滤波器。例如,空腔型薄膜体声波谐振器、背腔型薄膜体声波谐振器、固态装配谐振器等。
衬底101可为硅片。
第一电极层102和第二电极层103的组成材料可包括:具有导电性能的材料。例如,钼(Mo)或者钨(W)等金属。第一电极层102和第二电极层103,分别为声波器件100上不同的谐振器的底电极。
由于底电极的厚度会改变谐振器的谐振频率,因此,以第一电极层102为底电极的谐振器的谐振频率,与以第二电极层103为底电极的谐振器的谐振频率不同。
第一电极层102的厚度和第二电极层103的厚度之间的差值可以大于或者等于0.5纳米。例如,第一电极层102和第二电极层103的厚度之间的差值可为:0.5纳米、1纳米、或者1.5纳米等。可以理解的是,当第一电极层102和第二电极层103之间的厚度差越小,分别以第一电极层102和第二电极层103作为底电极的两类谐振器的工作频率之间的差值越小。
本公开实施例在声波器件的同一衬底上形成不同厚度的第一电极层和第二电极层,为后续分别基于第一电极层和第二电极层作为底电极形成不同谐振频率的谐振器提供了基础,提高了声波器件的设计灵活性,扩大声波器件的适用范围。
示例性地,参照图5所示,声波器件100还包括:位于第二反射结构和第二电极层103之间的保护层1003。
示例性地,当声波器件100包括背腔型薄膜体声波谐振器时,参照图5所示,第一反射结构包括:贯穿衬底101的第一空腔1001;
第二反射结构包括:贯穿衬底101的第二空腔1002。
在背腔型薄膜体声波谐振器中,保护层1003,位于第二空腔1002和第二电极层103之间。
示例性地,当声波器件100包括固态装配谐振器时,参照图6所示,第一反射结构包括:交替层叠设置的第一介质层1011和第二介质层1012;其中,第一介质层1011的声阻抗和第二介质层1012的声阻抗不同;
第二反射结构1010包括:交替层叠设置的第一介质层1011和第二介质层1012。
声波器件100还包括:保护层1003,位于第二反射结构和第二电极层103之间。
示例性地,当声波器件100包括空腔型薄膜体声波谐振器时,参照图7所示,第一反射结构包括:第三空腔104,第三空腔104位于第一电极层102和衬底101的第一区域之间;
第二反射结构包括:第四空腔105,第四空腔105位于第二电极层103和衬底101的第二区域之间。
在一些实施例中,第三空腔104的高度和第四空腔105的高度可以相同。在另一些实施例中,第三空腔104的高度和第四空腔105的高度也可以不同。
在一些实施例中,参照图5和图6所示,声波器件100还包括:
第三电极层106;
压电层107,位于第一电极层102和第三电极层106之间,且位于第二电极层103和第三电极层106之间。
压电层的组成材料包括:具有压电效应的材料。例如,氮化铝、氧化锌或者钽酸锂等。
在本公开所提供的实施例中,应该理解到,所揭露的装置、***与方法,可以通过其他的方式实现。以上所述,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所述权利要求的保护范围为准。
Claims (12)
1.一种声波器件的制作方法,其特征在于,包括:
形成仅覆盖第一反射结构的第一电极层;
形成覆盖所述第一电极层和第二反射结构的保护层;其中,所述第二反射结构和所述第一反射结构在衬底上并列排布,所述第一反射结构位于所述衬底的第一区域,所述第二反射结构位于所述衬底的第二区域;
形成覆盖所述保护层的第二电极层;其中,所述第二电极层的厚度与所述第一电极层的厚度不同;
去除位于所述第一电极层上方的保护层及第二电极层,直至显露所述第一电极层。
2.根据权利要求1所述的方法,其特征在于,
所述形成仅覆盖第一反射结构的第一电极层,包括:
在所述衬底的第一表面,形成覆盖所述第一区域的所述第一电极层;从所述衬底的第二表面形成贯穿所述衬底的第一空腔,直至显露所述第一电极层;其中,所述衬底的第一表面与所述衬底的第二表面为相反面,所述第一反射结构包括所述第一空腔;
所述形成覆盖所述第一电极层和第二反射结构的保护层,包括:
在所述衬底的第一表面,形成覆盖所述第一电极层和所述第二区域的所述保护层;从所述衬底的第二表面形成贯穿所述衬底的第二空腔,直至显露所述保护层;其中,所述第二反射结构包括所述第二空腔。
3.根据权利要求1所述的方法,其特征在于,所述方法还包括:
在所述衬底表面形成所述第一反射结构和所述第二反射结构;其中,所述第一反射结构和所述第二反射结构均包括:交替层叠设置的第一介质层和第二介质层;所述第一介质层的声阻抗和所述第二介质层的声阻抗不同。
4.根据权利要求1所述的方法,其特征在于,所述方法还包括:
在所述衬底表面形成并列排布的第一牺牲层和第二牺牲层;其中,所述第一牺牲层覆盖所述衬底的第一区域,所述第一反射结构包括去除所述第一牺牲层后基于所述第一牺牲层的形貌形成的第三空腔,所述第二牺牲层覆盖所述衬底的第二区域,所述第二反射结构包括去除所述第二牺牲层后基于所述第二牺牲层的形貌形成具有第一高度的第四空腔。
5.根据权利要求4所述的方法,其特征在于,所述方法还包括:
去除所述第二电极层和所述第二区域之间的保护层,以基于所述第二电极层和所述第二区域之间的保护层的形貌、及所述具有第一高度的第四空腔形成具有第二高度的第四空腔;其中,所述第二高度大于所述第一高度。
6.一种声波器件,其特征在于,所述声波器件采用如权利要求1至5任一项所述的方法制作而成;所述声波器件包括:
衬底;
第一反射结构,位于所述衬底的第一区域;
第二反射结构,与所述第一反射结构并列排布,位于所述衬底的第二区域;
第一电极层,覆盖所述第一反射结构;
第二电极层,覆盖所述第二反射结构;其中,所述第二电极层的厚度与所述第一电极层的厚度不同。
7.根据权利要求6所述的声波器件,其特征在于,
所述声波器件还包括:位于所述第二反射结构与所述第二电极层之间的保护层。
8.根据权利要求6所述的声波器件,其特征在于,
所述第一反射结构包括:贯穿所述衬底的第一空腔;
所述第二反射结构包括:贯穿所述衬底的第二空腔。
9.根据权利要求6所述的声波器件,其特征在于,
所述第一反射结构包括:交替层叠设置的第一介质层和第二介质层;其中,所述第一介质层的声阻抗和所述第二介质层的声阻抗不同;
所述第二反射结构包括:交替层叠设置的所述第一介质层和所述第二介质层。
10.根据权利要求6所述的声波器件,其特征在于,
所述第一反射结构包括:第三空腔,所述第三空腔位于所述第一电极层和所述衬底的第一区域之间;
所述第二反射结构包括:第四空腔,所述第四空腔位于所述第二电极层和所述衬底的第二区域之间。
11.根据权利要求10所述的声波器件,其特征在于,
所述第三空腔的高度与所述第四空腔的高度不同。
12.根据权利要求6所述的声波器件,其特征在于,
所述声波器件为体声波滤波器。
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