滤波器结构及其制作方法与流程

1.本技术涉及集成电路技术领域，特别是涉及一种滤波器结构及其制作方法。


背景技术：

2.射频微机电系统中，谐振器件的谐振频率与声波在介质中速度v1成正比，与薄膜厚度d成反比(由于谐振器由多层薄膜构成，因此各层对其谐振频率均有贡献，但变化率有差异)。具体关系如下：
[0003][0004]
体声波的滤波器件可以由多个谐振器通过串联或者并联的方式进行排列组合，最终实现滤波功能。现有技术方案主要是通过形成不同厚度的质量负载来形成串联谐振器以及并联谐振器。
[0005]
然而，受限于工艺能力限制，难以制作具有高精度带宽的滤波器件。


技术实现要素：

[0006]
基于此，本技术实施例提供一种能够提高带宽精度的滤波器结构及其制作方法。
[0007]
一种滤波器结构的制作方法，包括：
[0008]
提供基底，并于所述基底上形成初级滤波器结构，所述初级滤波器结构包括串联谐振器结构以及并联谐振器结构，所述串联谐振器结构具有第一顶层部，所述并联谐振器结构具有第二顶层部；
[0009]
对所述初级滤波器结构的带宽进行测试；
[0010]
根据带宽测试结果，对所述初级滤波器结构的第一顶层部与第二顶层部二者之中的其中一者的厚度进行调节，以形成带宽与目标带宽之间的差值位于预设范围内的所述滤波器结构。
[0011]
在其中一个实施例中，所述第一顶层部与所述第二顶层部位于钝化层分别为所述串联谐振器结构的钝化层和所述并联谐振器结构的钝化层。
[0012]
在其中一个实施例中，所述根据带宽测试结果，对所述初级滤波器结构的第一顶层部与第二顶层部二者之中的其中一者的厚度进行调节，包括：
[0013]
根据带宽测试结果，对所述初级滤波器结构的第一顶层部与第二顶层部二者之中的其中一者进行减薄。
[0014]
在其中一个实施例中，所述根据带宽测试结果，对所述初级滤波器结构的第一顶层部与第二顶层部二者之中的其中一者进行减薄，包括：
[0015]
当所述初级滤波器结构的带宽大于第一预设带宽时，对所述第二顶层部进行减薄；
[0016]
当所述初级滤波器结构的带宽小于第二预设带宽时，对所述第一顶层部进行减薄。
[0017]
在其中一个实施例中，所述当所述初级滤波器结构的带宽大于第一预设带宽时，对所述第二顶层部进行减薄，包括：
[0018]
于所述初级滤波器结进构上形成图形化掩膜层，所述图形化掩膜层具有开口，所述开口暴露所述第二顶层部；
[0019]
对暴露的所述第二顶层部进行减薄；
[0020]
去除所述图形化掩膜层；
[0021]
所述当所述初级滤波器结构的带宽小于第一预设带宽时，对所述第一顶层部进行减薄，包括：
[0022]
于所述初级滤波器结构上形成图形化掩膜层，所述图形化掩膜层具有开口，所述开口暴露所述第一顶层部；
[0023]
对暴露的所述第一顶层部进行减薄；
[0024]
去除所述图形化掩膜层。
[0025]
在其中一个实施例中，通过修整机台对所述第一顶层部或者所述第二顶层部进行减薄。
[0026]
在其中一个实施例中，所述提供基底，并于所述基底上形成初级滤波器结构，包括：
[0027]
提供基底，所述基底内具有空腔，所述空腔内填充牺牲层；
[0028]
于所述基底上依次形成底电极层、压电层、顶电极层、质量负载层以及所述钝化层；
[0029]
去除所述牺牲层。
[0030]
在其中一个实施例中，所述基底上形成多个初级滤波器结构，
[0031]
所述对所述初级滤波器结构的带宽进行测试，包括：
[0032]
将所述基底划分为多个测试区域，
[0033]
在各个测试区域中选取测试滤波器结构；
[0034]
对各个所述测试滤波器结构的带宽进行测试。
[0035]
在其中一个实施例中，
[0036]
所述根据带宽测试结果，对所述初级滤波器结构的第一顶层部与第二顶层部二者之中的其中一者的厚度进行调节，包括：
[0037]
根据各个所述测试滤波器结构的带宽测试结果，对相应的测试区域中的各个初级滤波器结构的第一顶层部或者第二顶层部的厚度进行调节。
[0038]
一种滤波器结构，包括：
[0039]
基底；
[0040]
串联谐振器结构，形成于所述基底上，具有第一顶层部；
[0041]
并联谐振器结构，形成于所述基底上，具有第二顶层部；
[0042]
所述第一顶层部与所述第二顶层部的厚度不同，以使得所述滤波器结构的带宽与目标带宽之间的差值位于预设范围内。
[0043]
上述滤波器结构及其制作方法，首先形成初级滤波器结构，然后对其进行电性能测试。然后根据带宽测试结果，对串联谐振器结构的第一顶层部或者并联谐振器结构的第二顶层部进行厚度调整。因此，可以有效提高滤波器结构的带宽精度以及产品良率。
[0044]
同时，在本技术中，只需要对串联谐振器结构与并联谐振器结构二者中的其中之一进行顶层膜厚调节，从而有效降低工艺复杂性，
附图说明
[0045]
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。
[0046]
图1为一滤波器电路结构示意图；
[0047]
图2为另一滤波器电路结构示意图；
[0048]
图3中的(a)图为图1所示滤波器中的并联谐振器的阻抗曲线图，图3中的(b)图为图1所示滤波器中的串联谐振器的阻抗曲线图，图3中的(c)图为图1所示滤波器的插损曲线图；
[0049]
图4为一实施例中提供的滤波器结构的制作方法的流程图；
[0050]
图5至图8为一实施例中提供的滤波器结构的制作过程中的结构示意图；
[0051]
图9为一个实施例中同一基底上的所有被调整的测试区域的分布情况示意图。
具体实施方式
[0052]
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。
[0053]
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。
[0054]
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，在不脱离本技术教导之下，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。
[0055]
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”。因此，示例性术语“在...下面”和“在...下”可包括上和下两个取向。此外，器件也可以包括另外地取向(譬如，旋转90度或其它取向)，并
且在此使用的空间描述语相应地被解释。
[0056]
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。
[0057]
诚如背景技术所言，体声波的滤波器件可以由多个谐振器通过串联或者并联的方式进行排列组合，最终实现滤波功能。具体地，滤波器件可以包括一个或多个串联谐振器，且包括一个或多个并联谐振器(请参阅图1或图2)。
[0058]
作为示例，图1中由两个谐振器组合成一个简单滤波器结构。对应的谐振器分别定义为串联谐振器和并联谐振器。串联谐振器两端分别接输入信号端p1与输出信号端p2，并联谐振器的两端分别连接输出信号端p2与接地端gnd。
[0059]
图3(a)是并联谐振器阻抗曲线图，图3(b)是串联谐振器阻抗曲线图。从图中可以看出，串联谐振器和并联谐振器谐振频率接近，但串联谐振器响应频率略高，并联谐振器频率略低。
[0060]
图3(c)是滤波器插损曲线图，当信号频率为a时，串联谐振器阻抗较大，并联谐振器阻抗较小，信号无法通过串联谐振器，滤波器总体表现为信号有较大衰减。当信号频率为b时，串联阻抗极小，并联阻抗极大，此时信号能顺利通过串联谐振器且不会在并联谐振器上衰减，信号能顺利通过滤波器。当信号频率为c时，串联，并联谐振器都是阻抗极大，信号无法正常通过，滤波器总体表现为信号抑制。
[0061]
对于滤波器而言，带宽是其非常重要的参数。带宽可以定义为-3db衰减的通带宽度，其可以通过图3(a)以及图3(b)所示的串联谐振器以及并联谐振器的谐振频率决定。通常二者差异越大，滤波器带宽越大。同时，谐振器件的谐振频率与声波在介质中速度v1成正比，与薄膜厚度d成反比(由于谐振器由多层薄膜构成，因此各层对其谐振频率均有贡献，但变化率有差异)。
[0062]
因此，现有技术方案主要是通过形成不同厚度的质量负载来形成串联谐振器以及并联谐振器。然而，受限于工艺能力限制，难以制作具有高精度带宽的滤波器件。
[0063]
基于此，本技术实施例提供一种提高带宽精度的滤波器结构及其制作方法。
[0064]
在一个实施例中，请参阅图4，本技术提供一种滤波器结构的制作方法，包括如下步骤：
[0065]
步骤s100，提供基底100，并于基底100上形成初级滤波器结构200，初级滤波器结构200包括串联谐振器结构210以及并联谐振器结构220，串联谐振器结构210具有第一顶层部211，并联谐振器结构220具有第二顶层部221，请参阅图6；
[0066]
步骤s200，对初级滤波器结构200的带宽进行测试；
[0067]
步骤s300，根据带宽测试结果，对初级滤波器结构200的第一顶层部与第二顶层部221二者之中的其中一者的厚度进行调节，以形成带宽与目标带宽之间的差值位于预设范围内的所述滤波器结构，请参阅图8。
[0068]
在步骤s100中，初级滤波器结构200中的串联谐振器结构210以及并联谐振器结构220的数量具体可以根据实际需求设置。例如，其可以包括一个串联谐振器结构210与一个
并联谐振器结构220，也可以包括多个串联谐振器结构210与多个并联谐振器结构220，这里对此并没有限制。
[0069]
初级滤波器结构200的串联谐振器结构210以及并联谐振器结构220的各个相对应的膜层，可以通过同一工艺步骤形成。第一顶层部211与第二顶层部221可以为同一工艺步骤形成的同一膜层的位于不同位置的不同部分。
[0070]
在步骤s200中，在完成初级滤波器结构200的制作后，可以对其进行电性能测试，从而测试出其带宽。
[0071]
在步骤s300中，可以根据测试的带宽的大小，并确定是对第一顶层部211进行厚度调节还是对第二顶层部221进行厚度调节。具体地，可以根据实际带宽测试结果，推算出需要调整的区域(第一顶层部211或第二顶层部221)以及相应的调整厚度，从而进行定点修正。
[0072]
此时，形成的滤波器结构的带宽与目标带宽之间的差值位于预设范围内，从而可以提高滤波器结构的带宽精度。具体地，“预设范围”可以根据实际产品需要进行设定。例如，预设范围可以为-2mhz至2mhz。
[0073]
这里可以理解的是，本步骤针对的是，步骤s200测试的带宽不符合带宽要求的情况下，对第一顶层部211或者第二顶层部221进行厚度调节。而当步骤s200测试的带宽符合带宽要求时，则不需要对第一顶层部211以及第二顶层部221进行厚度调节。
[0074]
在本实施例中，首先形成初级滤波器结构，然后对其进行电性能测试。然后根据带宽测试结果，对串联谐振器结构210的第一顶层部211或者并联谐振器结构220的第二顶层部221进行厚度调整。因此，可以有效提高滤波器结构的带宽精度以及产品良率。
[0075]
同时，在本实施例中，只需要对串联谐振器结构210与并联谐振器结构220二者中的其中之一进行顶层膜厚调节，从而有效降低工艺复杂性。
[0076]
在一个实施例中，请参阅图6，初级滤波器结构200具有钝化层201。第一顶层部211为串联谐振器结构的钝化层201。第二顶层部221为并联谐振器结构的钝化层201。
[0077]
此时，第一顶层部211与第二顶层部221可以通过同一工艺步骤形成，且分别为钝化层201的位于不同位置的不同部分。
[0078]
在本实施例中，通过对初级滤波器结构200设置钝化层201，而以钝化层201作为顶层来进行厚度调节，从而可以有效降低调节过程中对器件性能造成影响，从而保证器件的可靠性。
[0079]
当然，在其他实施例中，初级滤波器结构200的顶层也可以不为钝化层，即第一顶层部211与第二顶层部221也可以不位于钝化层201之中，这里对此并没有限制。
[0080]
在一个实施例中，步骤s300包括：
[0081]
步骤s310，根据带宽测试结果，对初级滤波器结构200的第一顶层部211与第二顶层部221二者之中的其中一者进行减薄。
[0082]
具体地，可以通过修整(trim)机台对第一顶层部211或第二顶层部221进行减薄。修整机台的区域性定点优势可以有效调整第一顶层部211或第二顶层部221至较为理想的厚度，进而提升产品良率。
[0083]
在一个实施例中，步骤s310包括：
[0084]
步骤s311，当初级滤波器结构200的带宽大于第一预设带宽时，对第二顶层部进行
减薄，请参阅图7；
[0085]
步骤s312，当初级滤波器结构200的带宽小于第二预设带宽时，对第一顶层部进行减薄。
[0086]
在无线通信系统等之中，通常要求滤波器结构的带宽位于目标带宽上下浮动一定值(如2mhz)后的范围内，该范围可以作为本实施例的滤波器结构的带宽与目标带宽之间的差值所在的“预设范围”。作为示例，第一预设带宽可以为该范围的最大值，第二带宽可以为该范围的最小值。
[0087]
当然，这里并不以此为限制。例如，第一预设带宽与第二预设带宽也可以相同，且均为目标带宽。
[0088]
在步骤s311中，当初级滤波器结构200的带宽大于第一预设带宽时，说明其带宽不在目标带宽范围内，从而不符合带宽要求。
[0089]
此时，对并联谐振器结构220的第二顶层部221进行减薄，从而使得并联谐振器结构220的谐振频率增加。因此，如图3(c)所示的信号频率a右移。而串联谐振器结构210的第一顶层部211厚度保持不变，从而使得串联谐振器结构210的谐振频率不变。因此，如图3(c)所示的信号频率c不变。因此，此时初级滤波器结构200的带宽可以被有效降低至目标带宽范围内。
[0090]
第二顶层部221具体的减薄的厚度，可以根据所测量的实际带宽进行推算。
[0091]
在步骤s312中，当初级滤波器结构200的带宽小于第二预设带宽时，说明其带宽不在目标带宽范围内，从而不符合带宽要求。
[0092]
此时，对串联谐振器结构210的第一顶层部211进行减薄，从而使得串联谐振器结构210的谐振频率增加。因此，如图3(c)所示的信号频率c右移。而并联谐振器结构220的第二顶层部221厚度保持不变，从而使得并联谐振器结构210的谐振频率不变。因此，如图3(c)所示的信号频率a不变。因此，此时初级滤波器结构200的带宽可以被有效增加至目标带宽范围内。
[0093]
第一顶层部211具体的减薄的厚度，可以根据所测量的实际带宽进行推算。
[0094]
在本实施例中，通过减薄的方式，对第一顶层部211或者第二顶层部221的厚度进行调节，可以以较少的工艺步骤，将滤波器结构的带宽调整至较为理想的带宽。
[0095]
当然，本技术并不以此为限制。
[0096]
例如，在其他实施例中，也可以通过增厚的方式，对第一顶层部211或者第二顶层部221的厚度进行调节。具体地，可以在第一顶层部211或者第二顶层部221上形成相同材料的附加膜层，从而使得对第一顶层部211或者第二顶层部221增厚。具体的增厚的厚度，可以根据所测量的实际带宽进行推算。
[0097]
在一个实施例中，步骤s311包括：
[0098]
步骤s3111，于初级滤波器结构200上形成图形化掩膜层300，图形化掩膜层300具有开口，开口暴露第二顶层部221，请参阅图6；
[0099]
步骤s3112，对暴露的第二顶层部221进行减薄，请参阅图6；
[0100]
步骤s3113，去除图形化掩膜层300，请参阅图7。
[0101]
步骤s312包括：
[0102]
步骤s3121，于初级滤波器结构200上形成图形化掩膜层300，图形化掩膜层300具
有开口，开口暴露第一顶层部211；
[0103]
步骤s3122，对暴露的第一顶层部211进行减薄；
[0104]
步骤s3123，去除图形化掩膜层300。
[0105]
具体地，步骤s3111与步骤s3121中，可以首先在第一顶层部211与第二顶层部221所在的膜层(如钝化层)上形成掩膜材料层。然后，对掩膜材料层进行图形化处理，从而得到形化掩膜层300。
[0106]
步骤s3112与步骤s3122中，可以通过根据带宽测试结构，推算出相应的减薄厚度。然后，再利用trim工艺对需要减薄的第一顶层部211或第二顶层部221的厚度进行微调。
[0107]
步骤s3113与步骤s3123中，去除图形化掩膜层300，从而便于形成初级滤波器结构200。
[0108]
在一个实施例中，步骤s100包括，
[0109]
步骤s110，提供基底100，基底内具有空腔，空腔内填充牺牲层202；
[0110]
步骤s120，于基底100上依次形成底电极层203、压电层204、顶电极层205、质量负载层206以及钝化层201，请参阅图5；
[0111]
步骤s130，去除牺牲层202，请参阅图6。
[0112]
在步骤s110中，基底100是上形成的多个空腔。各个空腔分别对应不同的谐振器结构。牺牲层202填平各个空腔。
[0113]
在步骤s120中，底电极层203、压电层204、顶电极层205以及钝化层201可以为在厚度均匀的膜层。
[0114]
质量负载层206可以包括第一质量负载2061与第二质量负载2062。第二质量负载2062厚度可以大于第一质量负载2061。第一质量负载2061对应串联谐振器结构210，第二质量负载对应并联谐振器结构220。
[0115]
在步骤s130中，将牺牲层202去除，从而形成可以进行带宽测试的初级滤波器结构200。
[0116]
在一个实施例中，基底100上形成多个初级滤波器结构200。作为示例，多个初级滤波器结构200可以阵列排布。
[0117]
此时，步骤s200可以包括：
[0118]
步骤s210，将基底100划分为多个测试区域；
[0119]
步骤s220，在各个测试区域中选取测试滤波器结构；
[0120]
步骤s230，对各个测试滤波器结构的带宽进行测试。
[0121]
在步骤s210中，每个测试区域可以包括多个初级滤波器结构200。
[0122]
在步骤s220中，对于同一测试区域，可以在多个初级滤波器结构200中选择其中一个作为测试滤波器结构。
[0123]
在步骤s230中，可以对所选取的各个测试滤波器结构的带宽进行测试。
[0124]
在本实施例中，可以通过各个测试区域中的测试滤波器结构的带宽测试结果，反馈该区域的带宽情况，从而有效降低测试工作量。
[0125]
在一个实施例中，步骤s300包括：根据各个测试滤波器结构的带宽测试结果，对相应的测试区域中的各个初级滤波器结构的第一顶层部211或者第二顶层部221的厚度进行调节。
[0126]
作为示例，当一个测试区域的测试滤波器结构的带宽大于目标带宽范围的最大值时，可以对该测试区域的各个初级滤波器结构的第二顶层部221进行减薄，从而将各个初级滤波器结构的并联谐振频率增大，从减小该测试区域的各个测试滤波器结构的带宽。
[0127]
当一个测试区域的测试滤波器结构的带宽小于目标带宽范围的最小值时，可以对该测试区域的各个初级滤波器结构的第一顶层部211进行减薄，从而将各个初级滤波器结构的串联谐振频率增大，从增大该测试区域的各个测试滤波器结构的带宽。
[0128]
当一个测试区域的测试滤波器结构的带宽位于目标带宽范围内时，可以不对该测试区域的顶层膜层进行厚度调整。
[0129]
作为示例，同一基底100上的所有被调整的测试区域形成可以位于图9所示的空白区域。
[0130]
在一个实施例中，还提供一种滤波器结构。该滤波器结构可以通过上述滤波器结构的制作方法制作形成。
[0131]
滤波器结构可以包括：基底100、串联谐振器结构210以及并联谐振器结构220。串联谐振器结构210与并联谐振器结构220均形成于所述基底100上。串联谐振器结构210具有第一顶层部211。并联谐振器结构220具有第二顶层部221。第一顶层部211与第二顶层部221的厚度不同，以使得所述滤波器结构的带宽与目标带宽之间的差值位于预设范围内。“预设范围”可以根据实际产品需要进行设定。
[0132]
作为示例，第一顶层部211可以为串联谐振器结构210的钝化层201。第二顶层部221可以为并联谐振器结构220的钝化层201。
[0133]
应该理解的是，虽然图4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4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。
[0134]
在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“其他实施例”、“理想实施例”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技术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。
[0135]
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。
[0136]
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。