薄膜表面声波滤波器及其制作方法与流程

本技术涉及半导体器件，例如涉及一种薄膜表面声波滤波器及其制作方法。

背景技术：

1、目前，表面声波（surface acoustic wave，saw）滤波器广泛应用于射频(radiofrequency，rf)滤波器等领域。表面声波滤波器采用csp封装方式，使得表面声波滤波器的体积大、成本较高。

2、在现代射频通信系统等领域的应用中，对表面声波滤波器的小型化、低成本化的需求不断提高。

技术实现思路

1、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。所述概括不是泛泛评述，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。

2、本公开实施例提供了一种薄膜表面声波滤波器及其制作方法，实现了薄膜表面声波滤波器的小型化、低成本化。

3、在一些实施例中，提供了一种薄膜表面声波滤波器，包括：基板，基板包括压电层和设置于压电层的下方的承载衬底；idt电极，设置于压电层的上方；焊盘金属层，设置于承载衬底的上方，且与idt电极电连接；保护层，设置于承载衬底的上方，且保护层覆盖于压电层和idt电极并暴露焊盘金属层；支撑部，设置于保护层，并暴露分别与idt电极和焊盘金属层在垂直方向上对应的区域；覆盖部，设置于支撑部，且横跨idt电极上方区域以与支撑部围合形成空腔；通孔，暴露覆盖部与焊盘金属层在垂直方向上对应的区域形成。

4、可选地，暴露焊盘金属层通过如下方式实现：蚀刻保护层与焊盘金属层在垂直方向上对应的区域，以暴露焊盘金属层，即，在焊盘金属层处开窗。

5、可选地，保护层由氮化硅（sin）或二氧化硅形成，以在形成支撑部和覆盖部的过程中，对idt电极进行保护。

6、可选地，保护层的厚度为0.02μm。

7、可选地，保护层覆盖承载衬底的部分上表面。保护层还覆盖压电层的侧面和部分上表面。保护层还覆盖idt电极的侧面和上表面。

8、可选地，薄膜表面声波滤波器包括叉指换能器(interdigital transducer，idt)。叉指换能器包括引出部和idt电极。引出部与idt电极连接。

9、可选地，焊盘金属层与引出部电连接。

10、可选地，焊盘金属层设置于引出部的上方，以与引出部电连接。

11、可选地，薄膜表面声波滤波器，还包括：金属填充层，填充于通孔；焊球，设置于金属填充层的上方。

12、可选地，金属填充层的材料采用铜，以实现导电。

13、可选地，焊球的材料采用锡，以实现导电。

14、可选地，承载衬底，包括：从下至上层叠设置的基底层、缓冲层和补偿层。

15、可选地，基板采用poi (piezo on insulator,绝缘体上压电)晶圆。

16、可选地，补偿层由二氧化硅形成。

17、可选地，补偿层的厚度范围为0.3μm至1μm。

18、可选地，补偿层的厚度为0.3μm、0.4μm、0.5μm、0.6μm、0.7μm、0.8μm、0.9μm或1μm。

19、可选地，缓冲层由多晶硅形成。

20、可选地，缓冲层的厚度范围为0.5μm至1.5μm。

21、可选地，缓冲层的厚度为0.5μm、0.6μm、0.7μm、0.8μm、0.9μm、1.0μm、1.1μm、1.2μm、1.3μm、1.4μm、或1.5μm。

22、可选地，基底层由高阻硅形成。

23、可选地，基底层的厚度范围为500μm至675μm。

24、可选地，基底层的厚度为500μm、550μm、600μm、650μm或675μm。

25、可选地，压电层的材料采用钽酸锂或铌酸锂，压电层的厚度范围为0.3μm至1μm。

26、可选地，压电层的厚度为0.3μm、0.4μm、0.5μm、0.6μm、0.7μm、0.8μm、0.9μm或1μm。

27、可选地，支撑部和覆盖部的材料均采用聚酰亚胺；支撑部的厚度范围为10μm至20μm；覆盖部的厚度范围为20μm至50μm。

28、可选地，支撑部的厚度为10μm、12μm、14μm、15μm、16μm、18μm或20μm。

29、可选地，覆盖部的厚度为20μm、30μm、40μm或50μm。

30、在一些实施例中，提供了一种薄膜表面声波滤波器的制作方法，用于制作如前述的薄膜表面声波滤波器，制作方法包括如下步骤：获取基板，基板包括压电基板和形成于压电基板的下方的承载衬底，压电基板包括用作压电层的区域和用作牺牲层的区域；在压电层的上表面形成idt电极；蚀刻去除压电基板的牺牲层，以暴露部分承载衬底；在承载衬底的上方形成焊盘金属层，且焊盘金属层与idt电极电连接；在承载衬底的上方形成保护层，保护层覆盖于压电层和idt电极并暴露焊盘金属层；在保护层的表面制备图案化的支撑部，并去除分别与idt电极和焊盘金属层在垂直方向上对应的区域；在支撑部的表面制备图案化的覆盖部，使覆盖部与支撑部围合形成空腔；去除覆盖部与焊盘金属层在垂直方向上对应的区域，形成通孔。

31、可选地，压电基板由钽酸锂或铌酸锂形成。

32、可选地，步骤s202包括：在压电层的上表面，通过lift-off工艺呈现idt电极。

33、可选地，idt电极包括形成于压电层的第一钛层以及形成于第一钛层的铝铜合金层。

34、可选地，通过lift-off工艺，将金属钛靶材蒸镀至压电层的上表面形成第一钛层，再将铝铜合金靶材蒸镀至第一钛层，形成铝铜合金层。

35、可选地，第一钛层的厚度范围为0.03μm至0.1μm。

36、可选地，第一钛层的厚度为0.03μm、0.04μm、0.05μm、0.06μm、0.07μm、0.08μm、0.09μm或0.1μm。

37、可选地，铝铜合金层的厚度范围为0.3μm至0.8μm。

38、可选地，铝铜合金层的厚度为0.3μm、0.4μm、0.5μm、0.6μm、0.7μm或0.8μm。

39、可选地，在承载衬底的上方形成焊盘金属层的步骤，包括：在承载衬底的上方，通过lift-off工艺形成焊盘金属层。

40、可选地，在焊盘金属层设置于叉指换能器的引出部的上方的情况下，焊盘金属层包括形成于引出部的第二钛层以及形成于第二钛层的铝层。

41、可选地，通过lift-off工艺，将金属钛靶材蒸镀至叉指换能器的引出部形成第二钛层，再将铝靶材蒸镀至第二钛层，形成铝层。

42、可选地，第二钛层的厚度范围为0.03μm至0.1μm。

43、可选地，第二钛层的厚度为0.03μm、0.04μm、0.05μm、0.06μm、0.07μm、0.08μm、0.09μm或0.1μm。

44、可选地，铝层的厚度范围为1.5μm至2.5μm。

45、可选地，铝层的厚度为1.5μm、1.8μm、2μm、2.3μm或2.5μm。

46、可选地，薄膜表面声波滤波器包括金属填充层和焊球，制作方法还包括：在通孔填充金属填充层；形成焊球于金属填充层的上方。

47、可选地，承载衬底包括从下至上层叠设置的基底层、缓冲层和补偿层，获取基板的方式，包括：提供压电基板；在压电基板的下表面沉积补偿层；在补偿层的下表面沉积缓冲层；将基底层与缓冲层的下表面键合。

48、可选地，基底层与缓冲层的下表面键合后，从压电基板的上表面侧，将压电基板减薄，使压电基板的厚度范围为0.3μm至1μm。

49、可选地，压电基板的厚度为0.3μm、0.4μm、0.5μm、0.6μm、0.7μm、0.8μm、0.9μm或1μm。

50、可选地，在承载衬底的上方形成保护层，保护层覆盖于压电层和idt电极并暴露焊盘金属层的步骤，包括：在承载衬底的上方沉积保护层，并使保护层覆盖压电层和idt电极；蚀刻保护层与焊盘金属层在垂直方向上对应的区域以暴露焊盘金属层的部分上表面。

51、可选地，在保护层的表面制备图案化的支撑部的步骤，包括：在保护层的表面依次进行贴膜、曝光、显影和固化；在支撑部的表面制备图案化的覆盖部的步骤，包括：在支撑部的表面依次进行贴膜、曝光、显影和固化。

52、本公开实施例提供的薄膜表面声波滤波器及其制作方法，可以实现以下技术效果：

53、本公开实施例提供的薄膜表面声波滤波器及其制作方法，通过基板以及设置于基板的idt电极、焊盘金属层、保护层、支撑部和覆盖部，实现了在基板（poi晶圆）上完成封装过程，有效地缩小了封装体积，降低了成本。

54、本公开实施例提供的薄膜表面声波滤波器及其制作方法，通过压电层以及设置于压电层的下方的承载衬底，降低了成本，并降低了基板（poi晶圆）的加工难度。

55、本公开实施例提供的薄膜表面声波滤波器及其制作方法，通过保护层能够在形成支撑部和覆盖部的过程中，对idt电极进行保护。通过支撑部和覆盖部围合成空腔，既能够实现薄膜表面声波滤波器的小型化，又能够对idt电极起到保护作用。

56、本公开实施例提供的薄膜表面声波滤波器在狭窄频带、高隔离场景中性能非常好。在中高频（比如0.6ghz至2.7ghz）有非常强的性能优势。

57、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。