半导体器件的制造方法及半导体器件与流程

本发明涉及半导体，尤其涉及一种半导体器件的制造方法及半导体器件。

背景技术：

1、现有典型滤波器通常包括串联在输入端口和输出端口之间的至少一个串联谐振器、以及并联在输入端口和输出端口之间的至少一个并联谐振器，其中，串联谐振器和并联谐振器具有不同的频率。下面以串联谐振器和并联谐振器均采用薄膜体声波谐振器实现、且串联谐振器的频率高于并联谐振器的频率为例对现有滤波器的制造过程进行说明。

2、具体地，首先提供衬底；接着刻蚀衬底以在待形成串联谐振器和并联谐振器的区域上分别形成凹槽，并利用牺牲材料填充该凹槽(为了便于描述，下文将与串联谐振器对应的凹槽称为凹槽a以及将填充在凹槽a内的牺牲材料称为牺牲材料a，将与并联谐振器对应的凹槽称为凹槽b以及将填充在凹槽内的牺牲材料称为牺牲材料b)；接着在衬底上沉积一层第一金属材料并对该第一金属材料进行图形化操作，以形成覆盖牺牲材料a的下电极a以及形成覆盖牺牲材料b的下电极b，其中，考虑到下电极a和下电极b基于同一层金属材料形成的，所以下电极a和下电极b二者厚度相同；接着在衬底上沉积一层压电材料并对压电材料进行图形化，以形成覆盖下电极a的压电层a以及形成覆盖下电极b的压电层b；接着沉积一层第二金属材料并对该第二金属材料进行图形化操作，以在压电层a上方形成上电极a、以及在压电层b上方形成上电极b，其中，考虑到上电极a和上电极b基于同一层金属材料形成的，所以上电极a和上电极b二者厚度相同；接着采用剥离(lift-off)工艺在上电极b上形成质量负载层，具体来说，针对于形成上电极a和上电极b后所得到的结构，旋涂覆盖该结构上表面的光刻胶层并对该光刻胶层进行图形化以使上电极b得以暴露，沉积一层第三金属材料以覆盖上电极b以及光刻胶层，并在沉积结束后移除光刻胶层，其中，在移除光刻胶层的同时覆盖光刻胶层的第三金属材料也被移除，至此在上电极b上形成一金属层(即质量负载层)；最后移除牺牲材料a以在下电极a下方形成空腔a以及在下电极b下方形成空腔b。其中，上电极a、压电层a、下电极a构成叠层结构a，该叠层结构a与空腔a以及位于下方的衬底部分构成串联谐振器，且上电极a、压电层a、下电极a与空腔a在器件厚度方向上存在重叠区域a，该重叠区域a构成串联谐振器的有效谐振区a；质量负载层、上电极b、压电层b、下电极b构成叠层结构b，该叠层结构b与空腔b以及位于下方的衬底部分构成并联谐振器，且质量负载层、上电极b、压电层b、下电极b与空腔b在器件厚度方向上存在重叠区域b，该重叠区域b构成并联谐振器的效谐振区b。至此滤波器形成。图1是现有技术中常见滤波器的剖面示意图，其中仅示意性地绘制了一个串联谐振器1a和一个并联谐振器1b，且省略了谐振器之间连接结构的绘制。图1中衬底以附图标记10表示，下电极a、压电层a、上电极a、空腔a分别以附图标记11a、12a、13a以及15a表示，下电极b、压电层b、上电极b、质量负载层、空腔b分别以附图标记11b、12b、13b、14b以及15b表示。

3、本领域技术人员所悉知的是，薄膜体声波谐振器的频率取决于其有效谐振区中叠层结构的厚度，具体来说，薄膜体声波谐振器的频率与其有效谐振区中叠层结构的厚度呈反比，即薄膜体声波谐振器的有效谐振区中叠层结构越厚该薄膜体声波谐振器的频率越低。基于此可知，针对于采用前述方法所形成的滤波器来说，由于并联谐振器的叠层结构b中形成有质量负载层，所以使得并联谐振器的频率低于串联谐振器的频率，从而满足滤波器的设计需求，但是由于采用剥离(lift-off)工艺形成质量负载层这一过程步骤繁琐、不易实现且成本较高，所以相应导致滤波器的制造工艺复杂、不易实现且成本较高。

技术实现思路

1、为了克服现有技术中的上述缺陷，本发明提供了一种半导体器件的制造方法，该制造方法包括：提供衬底；在所述衬底的上表面的第一区域内形成凹槽和填充该凹槽的第一牺牲层，以及在所述衬底的上表面的第二区域之上形成第二牺牲层，其中，所述第二牺牲层的厚度小于待沉积的上电极材料的厚度；在所述衬底上沉积下电极层材料并对其进行图形化操作，以形成覆盖所述第一牺牲层的第一下电极以及覆盖所述第二牺牲层的第二下电极；沉积覆盖所述第一下电极和所述第二下电极的压电层，所述压电层包括堆叠在所述第一下电极之上的第一压电层和堆叠在所述第二下电极之上的第二压电层；在所述压电层上沉积上电极层材料并对其进行平坦化操作和图形化操作，以形成堆叠在所述第一压电层之上的第一上电极和堆叠在所述第二压电层之上的第二上电极，所述第一上电极的厚度大于所述第二上电极的厚度；移除所述第一牺牲层和第二牺牲层，以在所述第一下电极之下形成第一空腔，以及在所述第二下电极之下形成第二空腔。

2、根据本发明的另一个方面，该制造方法中，在所述衬底的上表面的第一区域内形成凹槽和填充该凹槽的第一牺牲层，以及在所述衬底的上表面的第二区域之上形成第二牺牲层的步骤包括：刻蚀所述衬底的上表面以在所述第一区域内形成凹槽，在所述衬底的上表面上沉积厚度大于所述凹槽的深度的第一牺牲材料；对所述第一牺牲材料进行平坦化操作，使所述第一牺牲材料的上表面与所述衬底的上表面齐平，填充在所述凹槽内的第一牺牲材料形成所述第一牺牲层；在所述衬底的上表面上沉积第二牺牲材料并对其进行图形化操作，以在所述衬底的上表面的所述第二区域之上形成第二牺牲层。

3、根据本发明的又一个方面，该制造方法中，在形成所述第一上电极和所述第二上电极之后，该制造方法还包括：形成覆盖所述第一上电极和所述第二上电极的钝化层。

4、根据本发明的又一个方面，该制造方法中，在形成所述第一上电极和所述第二上电极之后，该制造方法还包括：形成贯穿所述压电层的通孔；在所述通孔中填充导电材料，所述导电材料分别接触所述第二上电极和所述第一下电极，使所述第二上电极和所述第一下电极形成电连接。

5、本发明还提供了一种半导体器件，该半导体器件至少包括第一薄膜体声波谐振器和第二薄膜体声波谐振器，其中：所述第一薄膜体声波谐振器包括衬底、第一空腔、依次堆叠在所述空腔之上的第一下电极、第一压电层和第一上电极，所述第一空腔位于所述衬底和所述第一下电极之间，在所述第一薄膜体声波谐振器的有效谐振区内，所述第一空腔向所述衬底的方向延伸；所述第二薄膜体声波谐振器包括所述衬底、第二空腔、依次堆叠在所述衬底之上的第二下电极、第二压电层和第二上电极，所述第二空腔位于所述衬底和所述第二下电极之间，在所述第二薄膜体声波谐振器的有效谐振区内，所述第二空腔向所述第二下电极的方向延伸；在所述第一薄膜体声波谐振器和所述第二薄膜体声波谐振器的有效谐振区内，所述第一上电极的厚度大于所述第二上电极的厚度，所述第一压电层的厚度与所述第二压电层的厚度相等，所述第一下电极与所述第二下电极的厚度相等。

6、根据本发明的另一个方面，该半导体器件中，所述第一压电层与所述第二压电层相连。

7、根据本发明的又一个方面，该半导体器件还包括：覆盖所述第一上电极和所述第二上电极的钝化层。

8、根据本发明的又一个方面，该半导体器件还包括：分别接触所述第二上电极和所述第一下电极的导电材料。

9、本发明还提供了一种半导体器件的制造方法，该制造方法包括：提供衬底；在所述衬底的上表面的第三区域内形成凹槽和填充该凹槽的第三牺牲层，以及在所述衬底的上表面的第四区域之上形成第四牺牲层，其中，所述第四牺牲层的厚度小于待沉积的下电极材料的厚度；在所述衬底上沉积下电极层材料并对其进行平坦化操作和图形化操作，以形成覆盖所述第三牺牲层的第三下电极和覆盖所述第四牺牲层的第四下电极，所述第三下电极的厚度大于所述第四下电极的厚度；沉积覆盖所述第三下电极和所述第四下电极的压电层，所述压电层包括堆叠在所述第三下电极之上的第三压电层和堆叠在所述第四下电极之上的第四压电层；在所述压电层上沉积上电极层材料并对其进行图形化操作，以形成堆叠在所述第三牺牲层之上的第三上电极和堆叠在所述第四牺牲层之上的第四上电极；移除所述第三牺牲层和第四牺牲层，以在所述第三下电极之下形成第三空腔，以及在所述第四下电极之下形成第四空腔。

10、根据本发明的另一个方面，该制造方法中，在所述衬底的上表面的第三区域内形成凹槽和填充该凹槽的第三牺牲层，以及在所述衬底的上表面的第四区域之上形成第四牺牲层的步骤包括：刻蚀所述衬底的上表面以在所述第三区域内形成凹槽，在所述衬底的上表面上沉积厚度大于所述凹槽的深度的第三牺牲材料；对所述第三牺牲材料进行平坦化操作，使所述第三牺牲材料的上表面与所述衬底的上表面齐平，填充在所述凹槽内的第三牺牲材料形成所述第三牺牲层；在所述衬底的上表面上沉积第四牺牲材料并对其进行图形化操作，以在所述衬底的上表面的所述第四区域之上形成第四牺牲层。

11、根据本发明的又一个方面，该制造方法中，在形成所述第三上电极和所述第四上电极之后，该制造方法还包括：形成覆盖所述第三上电极和所述第四上电极的钝化层。

12、根据本发明的又一个方面，该制造方法中，在形成所述第三上电极和所述第四上电极之后，该制造方法还包括：形成贯穿所述压电层的通孔；在所述通孔中填充导电材料，所述导电材料分别接触所述第四上电极和所述第三下电极，使所述第四上电极和所述第三下电极形成电连接。

13、本发明还提供一种半导体器件，该半导体器件至少包括第三薄膜体声波谐振器和第四薄膜体声波谐振器，其中：所述第三薄膜体声波谐振器包括衬底、第三空腔、依次堆叠在所述空腔之上的第三下电极、第三压电层和第三上电极，所述第三空腔位于所述衬底和所述第三下电极之间，在所述第三薄膜体声波谐振器的有效谐振区内，所述第三空腔向所述衬底的方向延伸；所述第四薄膜体声波谐振器包括所述衬底、第四空腔、依次堆叠在所述衬底之上的第四下电极、第四压电层和第四上电极，所述第四空腔位于所述衬底和所述第四下电极之间，在所述第四薄膜体声波谐振器的有效谐振区内，所述第四空腔向所述第四下电极的方向延伸；在所述第三薄膜体声波谐振器和所述第四薄膜体声波谐振器的有效谐振区内，所述第三上电极的厚度与所述第四上电极的厚度相等，所述第三压电层的厚度与所述第四压电层的厚度相等，所述第三下电极的厚度大于所述第四下电极的厚度。

14、根据本发明的另一个方面，该半导体器件中，所述第三压电层与所述第四压电层相连。

15、根据本发明的又一个方面，该半导体器件还包括：覆盖所述第三上电极和所述第四上电极的钝化层。

16、根据本发明的又一个方面，该半导体器件还包括：分别接触所述第四上电极和所述第三下电极的导电材料。

17、本发明所提供的半导体器件的制造方法具有以下优点：由于半导体器件的第一牺牲层和第二牺牲层(或第三牺牲层和第四牺牲层)的设置方式不同，使得仅对上电极层材料(或下电极层材料)进行一次平坦化操作便可以在一个衬底上形成上电极(或下电极)厚度不同的薄膜体声波谐振器，进而在一个衬底上形成频率不同的薄膜体声波谐振器。相对于通过lift-off工艺形成质量负载层进而形成频率不同的薄膜体声波谐振器的现有技术来说，实施本发明工艺更加简单，容易实现，并且成本相对较低。相应地，本发明所提供的半导体器件具有工艺简单、易于实现且成本较低的优点。