体声波器件及其制作方法与流程

1.本技术涉及体声波技术领域，特别是涉及一种体声波器件及其制作方法。


背景技术：

2.体声波器件中，发射器件与接收器件的频率不一样。同时，频率与器件各膜层厚度相关，不同的频率需要不同的膜层厚度。因此，现有体声波器件通常在不同的晶圆上分别制备发射器件与接收器件，然后再将二者通过封装的方式制备而成。
3.但是，该种制备方法工艺过程相对复杂，成本相对较高。


技术实现要素：

4.基于此，本技术实施例提供一种能够降低成本的体声波器件及其制作方法。
5.一种体声波器件的制作方法，包括：
6.提供基底，所述基底具有发射器件区与接收器件区；
7.于所述基底上形成第一功能层，所述第一功能层至少覆盖所述发射器件区与所述接收器件区；
8.于所述第一功能层上形成刻蚀停止层；
9.于所述刻蚀停止层上形成第二功能材料层；
10.基于所述刻蚀停止层，去除所述接收器件区上的第二功能材料层，剩余的所述第二功能材料层构成第二功能层，所述第二功能层与所述第一功能层共同形成功能结构层，所述体声波器件的压电层或者底电极层或者顶电极层包括该功能结构层。
11.在其中一个实施例中，所述刻蚀停止层为温度补偿层。
12.在其中一个实施例中，所述温度补偿层的材料为二氧化硅或者掺氟二氧化硅。
13.在其中一个实施例中，所述压电层包括所述功能结构层，
14.所述于所述基底上形成第一功能层之前，还包括：
15.于所述基底上形成图形化的底电极层；
16.所述于所述基底上形成第一功能层包括：
17.于所述底电极层上以及所述基底上形成第一功能层；
18.所述基于所述刻蚀停止层，去除所述接收器件区上的第二功能材料层之后，还包括：
19.于所述刻蚀停止层以及所述第二功能层上形成图形化的顶电极层。
20.在其中一个实施例中，所述底电极层包括所述功能结构层，
21.所述基于所述刻蚀停止层，去除所述接收器件区上的第二功能材料层之后，还包括：
22.于所述第二功能层、所述刻蚀停止层以及所述基底上形成压电层；
23.于所述压电层上形成图形化的顶电极层。
24.在其中一个实施例中，所述顶电极层包括所述功能结构层，
25.所述于所述基底上形成第一功能层之前，还包括：
26.于所述基底上形成图形化的底电极层；
27.于所述底电极层以及所述基底上形成压电层；
28.所述于所述基底上形成第一功能层包括：
29.于所述压电层上形成第一功能层。
30.在其中一个实施例中，所述刻蚀停止层部分覆盖对应所述发射器件区的所述第一功能层，对应所述发射器件区的所述第一功能层与所述第二功能层相互接触。
31.一种体声波器件，包括：
32.基底，具有发射器件区与接收器件区；
33.第一功能层，形成于所述基底上，且至少覆盖所述发射器件区与所述接收器件区；
34.刻蚀停止层，形成于所述第一功能层上；
35.第二功能层，形成于所述接收器件区之外，且位于所述刻蚀停止层上，所述第二功能层与所述第一功能层共同形成功能结构层，所述体声波器件的压电层或者底电极层或者顶电极层包括该功能结构层。
36.在其中一个实施例中，所述刻蚀停止层为温度补偿层。
37.在其中一个实施例中，
38.所述压电层包括所述功能结构层，所述体声波器件还包括：
39.图形化的底电极层，形成于所述基底上，所述第一功能层形成于所述底电极层上以及所述基底上；
40.图形化的顶电极层，形成于所述刻蚀停止层以及所述第二功能层上；
41.或者，所述底电极层包括所述功能结构层，所述体声波器件还包括：
42.压电层，形成于所述第二功能层、所述刻蚀停止层以及所述基底上；
43.图形化的顶电极层，形成于所述压电层上；
44.或者，所述顶电极层包括所述功能结构层，所述体声波器件还包括：
45.图形化的底电极层，形成于所述基底上；
46.压电层，形成于所述底电极层上，所述第一功能层形成于所述压电层上，
47.上述体声波器件及其制作方法，由于去除了接收器件区上的第二功能材料层，因此对应接收器件区的功能结构层相对于对应发射器件区的功能结构层少了第二功能层，从而有效实现了压电层、或者底电极层或者顶电极层在接收器件区与发射器件区具有不同的厚度。
48.同时，刻蚀停止层的设置，也使得第一功能层不会在第二功能材料层的刻蚀过程中受损，从而可以精准控制功能结构层的厚度，从而可以精准控制接收器件与发射器件各个膜层的厚度。因此本实施例可以有效实现将接收器件与发射器件同时形成在同一基底上。
49.在申请中，发射器件与接收器件的各个膜层(压电层、底电极层、顶电极层)可以利用相同的工艺步骤形成，从而有效降低工艺复杂性，有效降低工艺成本。
附图说明
50.为了更清楚地说明本技术实施例或传统技术中的技术方案，下面将对实施例或传
统技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
51.图1为一实施例中提供的体声波器件的制作方法的流程图；
52.图2a-图2f为一实施例中提供的体声波器件的制作过程中的结构示意图；
53.图3a-图3f为另一实施例中提供的体声波器件的制作过程中的结构示意图；
54.图4a-图4f为又一实施例中提供的体声波器件的制作过程中的结构示意图；
具体实施方式
55.为了便于理解本技术，下面将参照相关附图对本技术进行更全面的描述。附图中给出了本技术的实施例。但是，本技术可以以许多不同的形式来实现，并不限于本文所描述的实施例。相反地，提供这些实施例的目的是使本技术的公开内容更加透彻全面。
56.除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本技术的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本技术的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本技术。
57.应当明白，当元件或层被称为“在...上”、“与...相邻”、“连接到”或“耦合到”其它元件或层时，其可以直接地在其它元件或层上、与之相邻、连接或耦合到其它元件或层，或者可以存在居间的元件或层。相反，当元件被称为“直接在...上”、“与...直接相邻”、“直接连接到”或“直接耦合到”其它元件或层时，则不存在居间的元件或层。应当明白，尽管可使用术语第一、第二、第三等描述各种元件、部件、区、层、掺杂类型和/或部分，这些元件、部件、区、层、掺杂类型和/或部分不应当被这些术语限制。这些术语仅仅用来区分一个元件、部件、区、层、掺杂类型或部分与另一个元件、部件、区、层、掺杂类型或部分。因此，在不脱离本发明教导之下，下面讨论的第一元件、部件、区、层、掺杂类型或部分可表示为第二元件、部件、区、层或部分。
58.空间关系术语例如“在...下”、“在...下面”、“下面的”、“在...之下”、“在...之上”、“上面的”等，在这里可以用于描述图中所示的一个元件或特征与其它元件或特征的关系。应当明白，除了图中所示的取向以外，空间关系术语还包括使用和操作中的器件的不同取向。例如，如果附图中的器件翻转，描述为“在其它元件下面”或“在其之下”或“在其下”元件或特征将取向为在其它元件或特征“上”。
59.在此使用时，单数形式的“一”、“一个”和“所述/该”也可以包括复数形式，除非上下文清楚指出另外的方式。还应当理解的是，术语“包括/包含”或“具有”等指定所陈述的特征、整体、步骤、操作、组件、部分或它们的组合的存在，但是不排除存在或添加一个或更多个其他特征、整体、步骤、操作、组件、部分或它们的组合的可能性。同时，在本说明书中，术语“和/或”包括相关所列项目的任何及所有组合。
60.在一个实施例中，请参阅图1，提供一种体声波器件的制作方法，包括如下步骤：
61.步骤s10，请参阅图2a或图3a或图4a，提供基底100，基底100具有发射器件区与接收器件区；
62.步骤s20，请参阅图2b或图3b或图4c，于基底100上形成第一功能层101，第一功能层101至少覆盖发射器件区与接收器件区；
63.步骤s30，请参阅图2b或图3b或图4c，于第一功能层101上形成刻蚀停止层200；
64.步骤s40，请参阅图2b或图3c或图4d，于刻蚀停止层200上形成第二功能材料层1021；
65.步骤s50，请参阅图2c或图3d或图4e，基于刻蚀停止层200，去除接收器件区上的第二功能材料层1021，剩余的第二功能材料层1021构成第二功能层102，第二功能层102与第一功能层102共同形成功能结构层。
66.在步骤s10中，请参阅图2a或图3a或图4a，基底100具有可以包括晶圆片110以及牺牲层120。
67.具体地，可以首先提供晶圆片110。晶圆片110可以包括但不限于硅晶圆。晶圆片110可以分为发射器件区与接收器件区。
68.然后，通过光刻、刻蚀等工艺，在晶圆片110内均形成两个间隔设置的空腔。然后，再在空腔内填充牺牲层120，从而形成基底100。
69.两个空腔分别用于形成发射器件与接收器件。
70.因此，可以将两个空腔所在的区域定义为发射器件区与接收器件区，或者将两个空腔所在的区域内的部分区域定义为发射器件区与接收器件区。
71.在步骤s20中，请参阅图2b或图3b或图4c，第一功能层101可以直接形成在基底100上，也可以与基底100之间具有中间层，这里对此并没有限制。
72.第一功能层101即覆盖发射器件区，又覆盖接收器件区，从而可以同时作为发射器件的膜层，又可以作为接收器件的膜层。
73.在步骤s30中，请参阅图2b或图3b或图4c，刻蚀停止层200具体为后续形成的第二功能材料层1021刻蚀的刻蚀停止层。刻蚀停止层200可以完全覆盖第一功能层101，也可以只覆盖第一功能层101的部分，具体可以根据实际情况设置。
74.在步骤s40中，请参阅图2b或图3c或图4d，第二功能材料层1021可以与第一功能层101采用相同的材料。或者，二者也可以采用同样具有压电性能或者同样具有导电性能的不同的材料。
75.在步骤s50中，请参阅图2c或图3d或图4e，具体地，可以首先通过光刻工艺在第二功能材料层1021上形成图形化掩膜层。图形化掩膜层内具有开口，开口暴露出位于接收器件区上的第二功能材料层1021。然后，基于该图形化掩膜层刻蚀去除位于接收器件区上的第二功能材料层1021。此时，由于第二功能材料层1021下形成了刻蚀停止层200，因此刻蚀会停止在刻蚀停止层200，而不会在刻蚀过程中对第一功能层101造成损坏。因此，本实施例可以精准控制功能结构层的厚度。
76.去除接收器件区上的第二功能材料层1021后，剩余的第二功能材料层1021(即第二功能层102)可以位于接收器件区之外的位置，可以根据实际情况设置。
77.作为示例，可以设置体声波器件的压电层300或者底电极层400或者顶电极层500等膜层包括该功能结构层。
78.其中，压电层300、底电极层400以及顶电极层500等膜层对应发射器件区的部分用于形成发射器件，对应接收器件区的部分用于形成接收器件。
79.在本实施例中，由于去除了接收器件区上的第二功能材料层1021，因此对应接收器件区的功能结构层相对于对应发射器件区的功能结构层少了第二功能层102，从而有效
实现了压电层300、或者底电极层400或者顶电极层500在接收器件区与发射器件区具有不同的厚度。
80.同时，刻蚀停止层200的设置，也使得第一功能层101不会在第二功能材料层1021的刻蚀过程中受损，从而可以精准控制功能结构层的厚度，从而可以精准控制接收器件与发射器件各个膜层的厚度。因此本实施例可以有效实现将接收器件与发射器件同时形成在同一基底上。
81.在本实施例中，发射器件与接收器件的各个膜层(压电层、底电极层、顶电极层)可以利用相同的工艺步骤形成，从而有效降低工艺复杂性，有效降低工艺成本。
82.在一个实施例中，刻蚀停止层200为温度补偿层。作为示例，温度补偿层的材料为二氧化硅或者掺氟二氧化硅等。
83.温度补偿层具有与压电层300或者底电极层400或者顶电极层500相反的温度系数，温度补偿层具有负温度系数，而压电层300或者底电极层400或者顶电极层500具有正温度系数。同时温度补偿层具有相对较小的热散系数，从而可以有效降低器件的频率漂移。
84.此时，刻蚀停止层200不仅起到停止刻蚀的作用，同时还可以有效将器件的频率偏移。
85.在一个实施例中，请参阅图2a至图2f，压电层300包括功能结构层，即功能结构层为压电层300的组成部分。
86.此时，第一功能层101与第二功能层102均为具有压电性能的膜层。
87.并且，此时，步骤s20之前，还包括：
88.步骤s100，于基底100上形成图形化的底电极层400。
89.步骤s20，包括：
90.于底电极层400上以及基底100上形成第一功能层101。
91.步骤s50之后，还包括：
92.步骤s300a，于刻蚀停止层200以及第二功能层102上形成图形化的顶电极层500。
93.在步骤s100中，底电极层400可以包括对应发射器件区的发射底电极410以及对应接收器件区的接收底电极420。发射底电极410与接收底电极420可以间隔设置。
94.在步骤s20中，作为示例，第一功能层101可以直接形成在基板100以及底电极层400上，当然，其与基板100以及底电极层400之间也可以具有中间层。
95.与步骤s20相应地，具体地，此时在步骤s30中，刻蚀停止层200可以沉积于第一功能层10之上。在步骤s40中，第二功能材料层1021可以沉积于刻蚀停止层200之上。在步骤s50中，去除接收器件区上的第二功能材料层1021之后，第二功能层102包围接收器件区。
96.在步骤s300a中，顶电极层500可以包括对应发射器件区的发射顶电极510以及对应接收器件区的接收顶电极520。发射顶电极510与接收顶电极520可以间隔设置。
97.在本实施例中，可以在同一基底上有效实现发射器件与接收器件的压电层300的厚度的不同，并且发射器件与接收器件的各个膜层(压电层、底电极层、顶电极层)可以利用相同的工艺步骤形成，从而有效降低工艺复杂性，有效降低工艺成本。
98.在一个实施例中，底电极层400还可以包括发射器件区与接收器件区之间的互连底电极430。互连底电极430与接收底电极420以及发射底电极410均间隔设置，从而可以用于发射顶电极510与接收顶电极520的互连，从而可以将二者接入公共的信号端。
99.在一个实施例中，请参阅图3a至图3f，底电极层400包括功能结构层。
100.此时，第一功能层101与第二功能层102均为具有良好导电性能的膜层。且对应发射器件区的第一功能层101与第二功能层102构成发射底电极410，对应接收器件区的第一功能层101构成接收底电极420。
101.具体地，作为示例，此时步骤s20中形成的第一功能层101可以为图形化膜层，其图形化结构可以覆盖发射器件区与接收器件区。
102.而在步骤s30中，刻蚀停止层200可以完全覆盖对应接收器件区的第一功能层101，从而有效防止去除接收器件区上的第二功能材料层1021时，损坏接收器件区上第一功能层101。
103.同时，作为示例，刻蚀停止层200可以部分覆盖对应发射器件区的第一功能层101，从而使得发射器件区上第一功能层101与第二功能层102可以相互接触，从而形成良好的电连接。
104.进一步地，发射器件区上第一功能层101与第二功能层102可以包裹刻蚀停止层200，从而使得第一功能层101与第二功能层102之间的电连接更加良好。
105.当然，刻蚀停止层200也可以全部覆盖对应发射器件区的第一功能层101(此时可以通过后续形成连通孔而将第一功能层101与第二功能层102电性连接)，这里对此并没有限制。
106.在步骤s40中，可以沉积覆盖基板100、刻蚀停止层200以及第一功能层101的第二功能材料层1021。此后，在步骤s50中，去除发射器件区之外的第二功能材料层1021。
107.在本实施例中，步骤s50之后，还包括：
108.步骤s200b，于第二功能层102、刻蚀停止层200以及基底100上形成压电层300；
109.步骤s300b，于压电层300上形成图形化的顶电极层500。
110.在步骤s200b中，压电层300可以覆盖于第二功能层102、刻蚀停止层200以及基底100上。
111.在步骤s300b中，顶电极层500可以包括对应发射器件区的发射顶电极510以及对应接收器件区的接收顶电极520。发射顶电极510与接收顶电极520可以间隔设置。
112.在本实施例中，可以在同一基底上有效实现发射器件与接收器件的底电极层400的厚度的不同，并且发射器件与接收器件的各个膜层(压电层、底电极层、顶电极层)可以利用相同的工艺步骤形成，从而有效降低工艺复杂性，有效降低工艺成本。
113.在一个实施例中，请参阅图4a至图4f，顶电极层500包括功能结构层。且对应发射器件区的第一功能层101与第二功能层102构成发射顶电极510，对应接收器件区的第一功能层101构成接收顶电极520。
114.此时，第一功能层101与第二功能层102均为具有良好导电性能的膜层。
115.并且，在步骤s50之前，还包括：
116.步骤s100，于基底100上形成图形化的底电极层400；
117.步骤s200a，于底电极层400以及基底100上形成压电层300。
118.在步骤s100中，底电极层400可以包括对应发射器件区的发射底电极410以及对应接收器件区的接收底电极420。发射底电极410与接收底电极420可以间隔设置。
119.在步骤s200a中，压电层300可以覆盖于底电极层400以及基底100上。
120.同时，在本实施例中，具体地，在步骤s20中，第一功能层101可以为图形化膜层，其图形化结构可以覆盖于发射器件区与接收器件区的压电层300上。
121.而在步骤s30中，刻蚀停止层200可以完全覆盖对应接收器件区的第一功能层101，从而有效防止去除对应接收器件区的第二功能材料层1021时，损坏接收器件区上第一功能层101。
122.同时，作为示例，刻蚀停止层200可以部分覆盖对应发射器件区的第一功能层101，从而使得对应发射器件区的第一功能层101与第二功能层102可以相互接触，从而形成良好的电连接。
123.进一步地，发射器件区上第一功能层101与第二功能层102可以包裹刻蚀停止层200，从而使得第一功能层101与第二功能层102之间的电连接更加良好。
124.当然，刻蚀停止层200也可以全部覆盖对应发射器件区的第一功能层101(此时可以通过后续形成连通孔而将第一功能层101与第二功能层102电性连接)，这里对此并没有限制。
125.在步骤s40中，可以沉积覆盖压电层300、刻蚀停止层200以及第一功能层101的第二功能材料层1021。此后，在步骤s50中，去除发射器件区之外的第二功能材料层1021。
126.在一个实施例中，在形成顶电极层500之后，还包括：
127.步骤s400，请参阅图2d，于顶电极层500上形成钝化层600；
128.步骤s500，请参阅图2e，形成贯穿至底电极层400的连通孔。
129.步骤s600，请参阅图2f，形成覆盖连通孔内壁的互连结构700。
130.在步骤s400中，钝化层600可以对顶电极层500进行有效保护。
131.在步骤s500中，具体地，底电极层400可以包括对应发射器件区的发射底电极410以及对应接收器件区的接收底电极420。不同的连通孔可以分别贯穿至发射底电极410以及接收底电极420，从而将发射底电极410以及接收底电极420暴露。
132.当底电极层400还包括互连底电极430时，还可以具有贯穿至互连底电极430的连通孔。
133.在步骤s600中，互连结构700覆盖连通孔内壁，从而可以将发射底电极410以及接收底电极420与外部信号端连接。
134.同时，当底电极层400还包括互连底电极430时，位于贯穿至互连底电极430的连通孔的互连结构700，还可以同时覆盖发射顶电极510以及接收顶电极520，从而将发射顶电极510与接收顶电极520连接至公共的信号端。
135.同时，作为示例，步骤s500，形成连通孔的同时，还可以形成贯穿至牺牲层的释放孔。此后，可以通过释放孔将基底100的空腔内的牺牲层释放掉。
136.应该理解的是，虽然图1的流程图中的各个步骤按照箭头的指示依次显示，但是这些步骤并不是必然按照箭头指示的顺序依次执行。除非本文中有明确的说明，这些步骤的执行并没有严格的顺序限制，这些步骤可以以其它的顺序执行。而且，图1中的至少一部分步骤可以包括多个步骤或者多个阶段，这些步骤或者阶段并不必然是在同一时刻执行完成，而是可以在不同的时刻执行，这些步骤或者阶段的执行顺序也不必然是依次进行，而是可以与其它步骤或者其它步骤中的步骤或者阶段的至少一部分轮流或者交替地执行。
137.在一个实施例中，请参阅图2f或图3f或图4f，还提供一种体声波器件，包括：基底
100、第一功能层101、刻蚀停止层200、第二功能层102。
138.基底100具有发射器件区与接收器件区。
139.第一功能层101形成于基底100上，且至少覆盖发射器件区与接收器件区。刻蚀停止层200形成于第一功能层101上。第二功能层102形成于接收器件区之外，且位于刻蚀停止层200上，第二功能层102与第一功能层101共同形成功能结构层。
140.在一个实施例中，刻蚀停止层为温度补偿层。
141.在一个实施例中，压电层300包括功能结构层。体声波器件还包括：图形化的底电极层400以及图形化的顶电极层500。
142.底电极层400形成于基底100上，第一功能层101形成于底电极层400上以及基底100上。顶电极层500形成于刻蚀停止层200以及第二功能层102上。
143.在一个实施例中，底电极层400包括功能结构层。体声波器件还包括：压电层300以及图形化的顶电极层500。
144.压电层300形成于第二功能层102、刻蚀停止层200以及基底100上。顶电极层500形成于压电层300上。
145.在一个实施例中，顶电极层500包括功能结构层0。体声波器件还包括：压电层300以及图形化的底电极层400。
146.底电极层400形成于基底100上。压电层300形成于底电极层400上，第一功能层100形成于压电层300上。
147.关于体声波器件的具体限定可以参见上文中对于体声波器件的制作方法的限定，在此不再赘述。
148.在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特征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描述不一定指的是相同的实施例或示例。
149.上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。
150.以上所述实施例仅表达了本技术的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对申请专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本技术构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本技术的保护范围。因此，本技术专利的保护范围应以所附权利要求为准。