CN111049490B - 带电学隔离层的体声波谐振器及其制造方法、滤波器及电子设备 - Google Patents

带电学隔离层的体声波谐振器及其制造方法、滤波器及电子设备 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种体声波谐振器，包括：基底；底电极；顶电极；压电层，设置在底电极与顶电极之间，声学镜，其中：所述谐振器还包括电极连接部、电学隔离层和电极引脚；所述电极连接部覆盖所述电学隔离层、且电极连接部的一端与顶电极电连接、另一端适于与电极引脚电连接；所述电学隔离层的一部分在谐振器的电极连接部与底电极之间形成电学隔离；且所述电学隔离层的至少一部分覆盖所述压电层的端面的至少一部分以及底电极的端面，以在电极连接部与底电极之间形成电学隔离，所述谐振器还设置有温补层。本发明还公开了一种体声波谐振器的制造方法，一种具有该谐振器的滤波器及具有该滤波器或谐振器的电子设备。

Description

带电学隔离层的体声波谐振器及其制造方法、滤波器及电子 设备
技术领域
本发明涉及半导体领域，尤其涉及一种体声波谐振器，一种滤波器，一种具有该谐振器或该滤波器的电子设备，以及一种体声波谐振器的制造方法。
背景技术
电子器件作为电子设备的基本元素，已经被广泛应用，其应用范围包括移动电话、汽车、家电设备等。此外，未来即将改变世界的人工智能、物联网、5G通讯等技术仍然需要依靠电子器件作为基础。
薄膜体声波谐振器(Film Bulk Acoustic Resonator，简称FBAR，又称为体声波谐振器，也称BAW)作为压电器件的重要成员正在通信领域发挥着重要作用，特别是FBAR滤波器在射频滤波器领域市场占有份额越来越大，FBAR具有尺寸小、谐振频率高、品质因数高、功率容量大、滚降效应好等优良特性，其滤波器正在逐步取代传统的声表面波(SAW)滤波器和陶瓷滤波器，在无线通信射频领域发挥巨大作用，其高灵敏度的优势也能应用到生物、物理、医学等传感领域。
在传统体声波谐振器中，多采用自下而上的加工方式，其关键步骤是，在溅射底电极后对底电极先进行图形化再继续生长压电层，从而导致压电层在电极边缘处容易发生断裂或晶向改变导致机电耦合系数下降。
此外，在单晶体声波谐振器中，由于单晶生长对界面材料、界面结晶度、界面洁净度、粗糙度、平整度要求极高，因此，不能直接在已经图形化的底电极上生长单晶材料，多采用背面刻蚀的方法沉积底电极，增加了工艺难度以及晶圆级器件封装的复杂度(需要正面和背面两侧封装)。
而且，在传统温补技术中，温补层通常由物理溅射或化学气相沉积的方式形成在图案化后的金属电极或压电层上，这种制造方法的问题之一为：由于工艺兼容性，如热兼容性，沉积温补层如二氧化硅的制造工艺和参数选择有限，由此制作的温补层薄膜声损耗较大(如致密性不足、杂质较多、缺陷较多)。
发明内容
为解决或缓解现有技术中的技术问题的至少一个方面，提出本发明。
根据本发明的实施例的一个方面，提出了一种体声波谐振器，包括：
基底；
底电极；
顶电极；
压电层，设置在底电极与顶电极之间；
声学镜，
其中：
所述谐振器还包括电极连接部、电学隔离层和电极引脚；
所述电极连接部覆盖所述电学隔离层、且电极连接部的一端与顶电极电连接、另一端适于与电极引脚电连接；
所述电学隔离层的一部分在谐振器的电极连接部与底电极之间形成电学隔离；
所述电学隔离层的至少一部分覆盖所述压电层的端面的至少一部分以及底电极的端面，以在电极连接部与底电极之间形成电学隔离；且
所述谐振器还设置有温补层。
本发明的实施例还涉及一种体声波谐振器的制造方法，所述体声波谐振器包括：基底；底电极；顶电极；压电层，设置在底电极与顶电极之间；声学镜，所述方法包括步骤：
在基底上提供底电极层与压电薄膜层；
图形化底电极与压电层，即刻蚀和图形化底电极层与压电薄膜层，以形成谐振器的底电极与压电层；
提供电学隔离层，所述电学隔离层至少覆盖压电层的端面的一部分以及所述底电极的端面；
沉积导电金属层，所述导电金属层覆盖压电层的顶面的一部分以及电学隔离层，以形成顶电极以及电极连接部，所述电极连接部与所述顶电极电连接，所述电学隔离层为电极连接部与底电极之间提供电学隔离的空间，
其中：所述方法还包括步骤：设置温补层。
本发明的实施例还涉及一种滤波器，包括上述的体声波谐振器。
本发明的实施例也涉及一种电子设备，包括上述的滤波器或者上述的谐振器。
附图说明
以下描述与附图可以更好地帮助理解本发明所公布的各种实施例中的这些和其他特点、优点，图中相同的附图标记始终表示相同的部件，其中：
图1-7分别为根据本发明的不同示例性实施例的体声波谐振器的剖面示意图；
图8-12为根据本发明的一个示例性实施例的、示例性示出制造图2中的体声波谐振器的方法的工艺过程图，其中图9A为图9中结构的俯视图，图10A为图10中结构的俯视图，图11A为图11中结构的俯视图，图12A为图12中结构的俯视图；
图13-17为根据本发明的一个示例性实施例的、示例性示出制造图5中的体声波谐振器的方法的工艺过程图，其中图14A为图14中结构的俯视图，图15A为图15中结构的俯视图，图16A为图16中结构的俯视图，图17A为图17中结构的俯视图；
图18-23为根据本发明的一个示例性实施例的、示例性示出制造图6中的体声波谐振器的方法的工艺过程图，其中图19A为图19中结构的俯视图，图20A为图20中结构的俯视图，图21A为图21中结构的俯视图，图22A为图22中结构的俯视图，图23A为图23中结构的俯视图；
图24-27为根据本发明的一个示例性实施例的、示例性示出制造图7中的体声波谐振器的方法的工艺过程图，其中图25A为图25中结构的俯视图，图26A为图26中结构的俯视图，图27A为图27中结构的俯视图。
具体实施方式
下面通过实施例，并结合附图，对本发明的技术方案作进一步具体的说明。在说明书中，相同或相似的附图标号指示相同或相似的部件。下述参照附图对本发明实施方式的说明旨在对本发明的总体发明构思进行解释，而不应当理解为对本发明的一种限制。
本发明通过自上而下的加工方式，在生长完底电极后直接生长压电层，或者通过其他方式(如：键合)获得的具有底电极的单晶压电层上制备体声波谐振器，通过增加空气或介质隔离层，将顶电极引出。本发明还可最大限度的减小在非谐振区域顶底电极之间的寄生电容，从而可以保证谐振器的机电耦合系数不会下降。本发明的制造方法均采用常规工艺步骤，操作简单，容易大规模制造，器件稳定性高。在本发明中，由于温补层是在完整基底(如硅等)上制备，因此，可以选择更优质的制备工艺，如热氧化、减薄键合等，制备的温补层薄膜更致密、杂质更少、缺陷更少，其声损耗相应更低，用于温补器件中，器件的性能会更好，如Q值更高。
在本发明中，各附图标记如下：
10：基底，通常材料可选单晶硅，砷化镓，蓝宝石，石英，铌酸锂，碳化硅等。
20：声学镜，所述实例中为空气腔，也可采用布拉格反射层或其它等效声学反射结构，所述空腔可以是背面刻蚀形成的通孔，也可以是形成在衬底中的空腔结构，还可以是形成于衬底上方的空气隙结构，还可以是布拉格反射层。
30/40：底电极/顶电极，可采用金(Au)、钨(W)、钼(Mo)、铂(Pt)，钌(Ru)、铱(Ir)、钛钨(TiW)、铝(Al)、钛(Ti)或以上金属的复合或其合金，两层电极材料一般相同，但也可以不同。
35/43:第二底电极/第一顶电极，可以采用上述金属材料。
45：导电通孔，可以采用上述金属材料。
41：电极连接部，材料同顶电极。
42：电极引脚，材料同底电极。
50：压电层薄膜或压电层，多晶或单晶AlN，稀土元素掺杂AlN，锆钛酸铅(PZT)、氧化锌(ZnO)，单晶铌酸锂(LiNbO3)、铌酸钾(KNbO3)或钽酸锂(LiTaO3)等材料，但不局限于以上材料。
60：介质层，可选AlN、稀土元素掺杂AlN、氮化硅、二氧化硅等介质材料。
70：介质层或空气隙，其中介质材料可选AlN、稀土元素掺杂AlN、氮化硅、二氧化硅等介质材料。
80：温补层，可选二氧化硅，或氟掺杂二氧化硅等材料。
图1-4为根据本发明的不同示例性实施例的体声波谐振器的剖面示意图，其中温补层设置在底电极与基底之间。
在图1所示的结构中，电学隔离层70为单层不导电介质层，其可以是空隙层，也可以固态的不导电介质层。此外，温补层80设置在底电极30与基底10之间，此时，温补层的形状可以与底电极的形状相同。
在图1中，电学隔离层70可以是介质材料，作为隔离层用，也可以是空气隙。当电学隔离层70为空气隙时，在加工过程中，需要谨慎选择牺牲层材料，保证其释放剂不与温补层材料及电极、压电层材料反应。如：温补层材料为二氧化硅或者氟掺杂的二氧化硅时，可以选择多晶硅做牺牲层材料，采用二氟化氙(XeF2)做释放剂。
在图2中，隔离层60为介质材料，隔离层70为空气隙，且当温补层材料为二氧化硅或者氟掺杂的二氧化硅时，同时加工空隙去70所选的牺牲层材料为二氧化硅时，需要保证隔离层60将温补层80侧壁完全覆盖住。
在图2中，隔离层不仅沉积在顶电极的下方，也沉积在图1中所示的区域以外的区域，例如可以覆盖电极引脚，也可以覆盖底电极的电极连接部。换言之，在图2所示的结构中，电学隔离层除了如图1中的覆盖区域之外，还覆盖电极引脚和/或所述谐振器的位于有效区域之外的底电极；所述谐振器还包括至少一个导电通孔45，所述导电通孔45穿过所述另外的电学隔离层而与对应的电极引脚或底电极电连接，其中，在所述另外的电学隔离层覆盖电极引脚的情况下，所述电极连接部41经由穿过所述另外的电学隔离层的电学通孔45与电极引脚42电连接。
在图3中，隔离层60为介质材料，隔离层70为空气隙，且当温补层材料为二氧化硅或者氟掺杂的二氧化硅时，同时加工空隙去70所选的牺牲层材料为二氧化硅时，需要利用用于形成顶电极的金属层将温补层侧壁完全覆盖住(最终形成底电极的加厚的电极引脚)。在图3中，在靠近谐振器有效区域的位置局部引入空气隙70可以提高顶电极与底电极之间的隔离度，通过使用介质层60可以使顶电极悬空跨度减小，从而提高结构稳定性。
在图3中，电学隔离层包括了两层，即可被刻蚀释放的层70(释放后即为空隙层)和固态不导电介质层60。当然层70也可以不释放，此时电学隔离层为包括了两层固态不导电介质层的隔离层。如图3所示，空隙层70覆盖压电层50的顶面的一部分，同时介质层60也覆盖压电层50的顶面的一部分，在图3中，空隙层70的右端处于介质层60的右端的内侧或者更靠近谐振器的中心。不过，层70与层60之间的位置关系不限于此。
在图4中，隔离层60为介质材料，隔离层70为空气隙。当隔离层70为空气隙且在加工过程中，其牺牲层材料的释放剂不与温补层材料及电极、压电层材料反应时，可以设置为图4的结构，其中温补层80在图4中的右侧并未被包覆。
图5为根据本发明的一个示例性实施例的体声波谐振器的剖面示意图，其中温补层设置在底电极与压电层之间。
当温补层80位于底电极30上方时，也可以采用图1-4中所示的四种结构，所不同的在于，用于电极引脚的底电极上方的温补层需要被刻蚀掉，即温补层80形状与压电层50形状相同。此时，所需隔离层覆盖或者电极覆盖的侧壁位置也会相应变化，如图5所示。与温补层80在底电极30下方的情况相比，温补层80在底电极30上方时，其温补效果更好。
在本发明中，温补层与某一层形状相同表示两者基本为同一形状，包括了两层的端面齐平或者共面的情况。
图6为根据本发明的一个示例性实施例的体声波谐振器的剖面示意图，其中温补层设置在第一底电极与第二底电极之间。
当温补层80位于两层底电极30与35(可以参见后图19)之间，并将两层底电极从侧面相连通时，可以减小图5中所示结构中由温补层引入的电容，从而进一步提高谐振器机电耦合系数，此时，温补层80与靠近压电层一侧的底电极形状相同。在图6中，通过沉积和刻蚀顶电极时将两层底电极连接起来，如图6所示。
图7为根据本发明的一个示例性实施例的体声波谐振器的剖面示意图，其中温补层包裹在顶电极之中。当温补层位于两层顶电极之间时，可以采用如图1-3所示的结构，其中一个结构如图7所示。
基于图1-图7的结构，可知，电极连接部41覆盖电学隔离层60/70、且电极连接部41的一端与顶电极40电连接、另一端适于与电极引脚42电连接；电学隔离层的一部分在谐振器的电极连接部41与底电极30之间形成电学隔离。
如能够理解的，如后面制造方法中提及的，电极连接层41与顶电极40可同层同时沉积，从而电极连接部可以与顶电极可以具有相同的厚度。
如图1-7中所示，压电层50与底电极30的端面，或者压电层50、温补层80和底电极30的端面在隔离层60/70所在一侧(例如图中的左侧)形成共面的斜面。所述斜面与基底的顶面之间的夹角(例如参见图25中的θ)在10-85°的范围内，进一步的，在15-75°的范围内。
例如参见图1-7，电学隔离层60/70的至少一部分覆盖压电层50的端面以及底电极30的端面，还覆盖压电层50的顶面的一部分。此外，如图1所示，所述电极连接部41包括与顶电极连接的倾斜段41A以及与所述倾斜度相接的水平段41B。
如图1-7所示，所述电学隔离层60/70的至少一部分在谐振器的横向方向上在电极引脚42与底电极30之间形成电学隔离。
如图1-7所示，电极引脚42可以与底电极30同层布置，电极引脚42与底电极30之间在横向方向上的同层空间由电学隔离层60/70的一部分填充。
如图1-7所示，电学隔离层60/70覆盖电极引脚的顶面的一部分，电学隔离层覆盖电极引脚42的顶面的一部分；且电学隔离层60/70在电极引脚42与底电极30之间的部分，相对于电学隔离层的覆盖顶电极的顶面以及电极引脚的顶面的部分，具有下凹的形状。
例如参见图1，电学隔离层70在图1中的左侧在谐振器的厚度方向上被设置在电极连接部41与电极引脚42之间。
下面参照附图8-27示例性描述制造根据本发明的体声波谐振器的方法。
图8-12为根据本发明的一个示例性实施例的、示例性示出制造图2中的体声波谐振器的方法的工艺过程图，其中图9A为图9中结构的俯视图，图10A为图10中结构的俯视图，图11A为图11中结构的俯视图，图12A为图12中结构的俯视图。下面参照附图8-12示例性说明。
首先，获得如图8所示的结构，在基底10上已经具有完整底电极30和完整压电层50，同时在底电极和衬底之间有完整的一层温度补偿层80。
在上述结构上采用光刻及刻蚀技术在压电层及底电极上同时制作出底电极图形，其截面图如图9所示，其俯视图如图9A所示，包括与谐振器分立的部分50a和与谐振器相连接的部分50b。
继续采用光刻、刻蚀等工艺选择性刻蚀压电层使得底电极连接处(或引脚处)露出，其截面图如图10所示，其俯视图如图10A所示。
在底电极与电极引脚之间先沉积一层隔离层60，本专利中隔离层可以是AlN，氮化硅等介质材料(非金属材料)，所述隔离层需要将温补层侧壁完全覆盖，如图11和11A所示。
然后在隔离层上沉积一层较薄的牺牲层SiO2(对应于隔离层70)，其一端越过隔离层覆盖在压电层上方，另一端在隔离层上方延伸，其延伸距离要小于底电极分立引脚与谐振器下方电极之间的距离，如图12和12A所示。
之后，沉积顶电极40和电极连接部41并采用光刻刻蚀的工艺或者剥离方法将顶电极和电极连接部41图形化。进一步将顶电极引脚上方的隔离层刻蚀开(形成通孔)，并通过剥离工艺沉积导电性良好的金属层(如：金、铝等)从而形成如图2所示的结构45，使得电极连接部41从而顶电极连接到顶电极引脚42(参见图2)。最后，把牺牲层释放掉形成空气隙，得到如图2所示的结构。
需要指出的是，在本发明中，位于谐振器下方的声学镜结构可以是在加工前预置在谐振器下方的牺牲层或布拉格反射层，也可以是在上述加工过程后通过背面刻蚀形成的通孔。
图13-17为根据本发明的一个示例性实施例的、示例性示出制造图5中的体声波谐振器的方法的工艺过程图，其中图14A为图14中结构的俯视图，图15A为图15中结构的俯视图，图16A为图16中结构的俯视图，图17A为图17中结构的俯视图。下面参照图13-17示例性说明图5中结构的制造过程。
首先获得如图13所示的结构，在基底10上已经具有完整底电极30和完整压电层50，同时在底电极和压电层之间有一层温度补偿层80。
在上述结构上采用光刻及刻蚀技术在压电层及底电极上同时制作出底电极图形，其截面图如图14所示，其俯视图如图14A所示，包括与谐振器分立的部分50a和与谐振器相连接的部分50b。
继续采用光刻、刻蚀等工艺选择性刻蚀压电层使得底电极连接处(或引脚处)露出，其截面图如图15所示，其俯视图如图15A所示。
在底电极与电极引脚之间先沉积一层隔离层60，本专利中隔离层可以是AlN，氮化硅等介质材料(非金属材料)，所述隔离层需要将温补层侧壁完全覆盖，如图16和16A所示。
然后在隔离层上沉积一层较薄的牺牲层SiO2(对应于隔离层70)，其一端越过隔离层覆盖在压电层上方，另一端在隔离层上方延伸，其延伸距离要小于底电极分立引脚与谐振器下方电极之间的距离，如图17和17A所示。
而后沉积顶电极40和电极连接部41，并采用光刻刻蚀的工艺或者剥离方法将顶电极和电极连接部图形化。最后，把牺牲层释放掉形成空气隙，得到如图5所示的结构。
需要注意的是，位于谐振器下方的声学镜结构可以是在加工前预置在谐振器下方的牺牲层或布拉格反射层，也可以是在上述加工过程后通过背面刻蚀形成的通孔。
图18-23为根据本发明的一个示例性实施例的、示例性示出制造图6中的体声波谐振器的方法的工艺过程图，其中图19A为图19中结构的俯视图，图20A为图20中结构的俯视图，图21A为图21中结构的俯视图，图22A为图22中结构的俯视图，图23A为图23中结构的俯视图。下面参照图18-23示例性说明图6中结构的制造过程。
首先获得如图18所示的结构，在基底10上已经具有完整第一底电极30、第二底电极35和完整压电层50，同时在第一底电极和第二底电极之间有一层温度补偿层80。
在上述结构上采用光刻及刻蚀技术在压电层及底电极上同时制作出底电极图形，其截面图如图19所示，其俯视图如图19A所示，包括与谐振器分立的部分50a和与谐振器相连接的部分50b。
继续采用光刻、刻蚀等工艺选择性刻蚀压电层50，第一底电极35和温补层(80)，使得第一底电极与温补层具有相同的形状，且边缘大于压电层形状，即在某些边缘与压电层错开从而露出部分第二底电极的表面，同时使得第一电极连接处(或引脚处)露出，其截面图如图20所示，其俯视图如图20A所示。
在顶电极40与电极引脚42之间先沉积一层隔离层60，本专利中隔离层可以是AlN，氮化硅等介质材料(非金属材料)，所述隔离层部分环绕谐振器，露出压电层与第一底电极、第二底电极错位的位置，如图21和21A所示。
然后，在隔离层60上沉积一层较薄的牺牲层SiO2(对应于隔离层70)，其一端越过隔离层69覆盖在压电层50上方，另一端在隔离层60上方延伸，其在横向方向上位于分立的电极引脚42与底电极30之间，如图22所示。
之后，沉积顶电极40和电学连接部41并采用光刻刻蚀的工艺或者剥离方法将顶电极和电学连接部图形化，通过用于形成顶电极的导电金属将错开露出的第一底电极30与第二底电极35相连，并将第一底电极30下方露出的温补层80侧壁完全覆盖，如图23和图23A所示。
最后，把牺牲层释放掉形成空气隙，得到如图6所示的结构。
需要注意的是，位于谐振器下方的声学镜结构可以是在加工前预置在谐振器下方的牺牲层或布拉格反射层，也可以是在上述加工过程后通过背面刻蚀形成的通孔。
图24-27为根据本发明的一个示例性实施例的、示例性示出制造图7中的体声波谐振器的方法的工艺过程图，其中图25A为图25中结构的俯视图，图26A为图26中结构的俯视图，图27A为图27中结构的俯视图。
下面参照图24-27示例性说明图7中结构的制造过程。
首先获得如图24所示的结构，在基底10上已经具有完整底电极30和完整压电层50，完整的第一顶电极层43和完整的温补层80。
然后，采用光刻、刻蚀技术在压电层及底电极上同时制作出底电极30图形、压电层50图形、第一顶电极43图形、温补层80图形，其截面图如图25和25A中的所示，图25A为图25中结构的俯视图，在图25A中，示出了与谐振器分立的底电极部分，以及用于形成谐振器的主体区域的压电层50与底电极30。为了保证隔离层可以完整覆盖底电极和压电层的侧壁，可以将压电层和电极层的侧面刻蚀成具有一定倾角θ的形貌，该角度范围在10度到85度之间，进一步的，从15度到75度。
在电极引脚42与压电层50之间先沉积一层介质层或者牺牲层70，如图26和26A所示。
而后，沉积金属层(包括第二顶电极40以及电极连接部41)，已将温补层80包覆在两个顶电极之间。
最后通过背面刻蚀方法得到谐振器底部的空气腔，若隔离层70为牺牲层材料，则进一步释放牺牲层从而形成空气隙结构，如隔离层70为二氧化硅，则采用氢氟酸进行湿法释放，得到如图7所示结构。
在本发明中，内侧表示在谐振器的横向方向上靠近谐振器的中心的一侧，而外侧表示在谐振器的横向方向上远离谐振器的中心的一侧；朝向内侧或向内的方向即朝向谐振器的中心的方向上，朝向外侧或向外的方向即远离谐振器的中心的方向。
如本领域技术人员能够理解的，根据本发明的体声波谐振器可以用于形成滤波器。
基于以上，本发明提出了如下技术方案：
1、一种体声波谐振器，包括：
基底；
底电极；
顶电极；
压电层，设置在底电极与顶电极之间；
声学镜，
其中：
所述谐振器还包括电极连接部、电学隔离层和电极引脚；
所述电极连接部覆盖所述电学隔离层、且电极连接部的一端与顶电极电连接、另一端适于与电极引脚电连接；
所述电学隔离层的一部分在谐振器的电极连接部与底电极之间形成电学隔离；
所述电学隔离层的至少一部分覆盖所述压电层的端面的至少一部分以及底电极的端面，以在电极连接部与底电极之间形成电学隔离；且
所述谐振器还设置有温补层。
2、根据1所述的谐振器，其中：
所述温补层设置在底电极与基底上表面之间。
3、根据2所述的谐振器，其中：
温补层与底电极的形状相同。
4、根据3所述的谐振器，其中：
所述电学隔离层包括固态电学隔离层，所述固态电学隔离层覆盖所述温补层的一侧端面；且
所述温补层的另一侧端面由覆盖底电极的处于有效区域外的部分的金属层所覆盖，或者所述谐振器还包括另外的固态电学隔离层，所述另外的固态电学隔离层覆盖所述温补层的另一侧端面。
5、根据2所述的谐振器，其中：
所述温补层的端面、压电层的端面、所述底电极的端面在电学隔离层的一侧形成共面的斜面。
6、根据1所述的谐振器，其中：
所述温补层设置在底电极与压电层之间，且温补层与压电层的形状相同。
7、根据6所述的谐振器，其中：
所述电学隔离层包括固态电学隔离层，所述固态电学隔离层覆盖所述温补层的一侧端面；且所述谐振器还包括另外的固态电学隔离层，所述另外的固态电学隔离层覆盖所述温补层的另一侧端面；或者
所述底电极的端面、所述温补层的端面、压电层的端面在电学隔离层的一侧形成共面的斜面。
8、根据1所述的谐振器，其中：
所述底电极包括第一底电极和第二底电极，第二底电极相比于第一底电极更靠近压电层，第一底电极与第二底电极在底电极的外端彼此电连接；
所述温补层设置在第一底电极与第二底电极之间，且温补层与第二底电极的形状相同。
9、根据8所述的谐振器，其中：
所述电学隔离层包括固态电学隔离层，所述固态电学隔离层覆盖所述温补层的一侧端面；且
所述温补层的另一侧端面由覆盖底电极的处于有效区域外的部分的金属层所覆盖。
10、根据8所述的谐振器，其中：
所述第一底电极的端面、所述温补层的端面、第二底电极的端面、压电层的端面在电学隔离层的一侧形成共面的斜面。
11、根据1所述的谐振器，其中：
所述顶电极包括彼此电连接的第一顶电极和第二顶电极，第一顶电极相比于第二顶电极更靠近压电层；
所述温补层设置在第一顶电极与第二顶电极之间且由所述顶电极所包覆。
12、根据11所述的谐振器，其中：
所述压电层的端面与所述底电极的端面在电学隔离层的一侧形成共面的斜面。
13、根据5、8、10、12中任一项所述的谐振器，其中：
所述斜面与基底的顶面之间的夹角在10-85°的范围内。
14、根据1-13中任一项所述的谐振器，其中：
所述电极连接部与所述顶电极具有相同的厚度。
15、根据1-13中任一项所述的谐振器，其中：
电学隔离层还覆盖压电层的顶面的一部分以及压电层的端面；或
电学隔离层包括覆盖压电层的顶面的端部，所述端部处于声学镜的边缘的内侧。
16、根据15所述的谐振器，其中：
所述电极连接部包括与顶电极连接的倾斜段以及与所述倾斜度相接的水平段。
17、根据1-16中任一项所述的谐振器，其中：
所述电学隔离层的至少一部分在谐振器的横向方向上在电极引脚与底电极之间形成电学隔离；
电学隔离层覆盖电极引脚的顶面的一部分；且
电学隔离层在电极引脚与底电极之间的部分，相对于电学隔离层的覆盖顶电极的顶面以及电极引脚的顶面的部分，具有下凹的形状。
18、根据1-17中任一项所述的谐振器，其中：
所述电学隔离层为单层不导电介质层或单层空隙层；或
所述电学隔离层包括不导电介质层以及空隙层，所述空隙层的至少一部分在谐振器的厚度方向上位于电极连接部与所述不导电介质层之间；或者
所述电学隔离层包括两层不同的不导电介质层。
19、根据1-18中任一项所述的谐振器，其中：
所述压电层为单晶压电薄膜。
20、一种体声波谐振器的制造方法，所述体声波谐振器包括：基底；底电极；顶电极；压电层，设置在底电极与顶电极之间；声学镜，所述方法包括步骤：
在基底上提供底电极层与压电薄膜层；
图形化底电极与压电层，即刻蚀和图形化底电极层与压电薄膜层，以形成谐振器的底电极与压电层；
提供电学隔离层，所述电学隔离层至少覆盖压电层的端面的一部分以及所述底电极的端面；
沉积导电金属层，所述导电金属层覆盖压电层的顶面的一部分以及电学隔离层，以形成顶电极以及电极连接部，所述电极连接部与所述顶电极电连接，所述电学隔离层为电极连接部与底电极之间提供电学隔离的空间，
其中：所述方法还包括步骤：设置温补层。
21、根据20所述的方法，其中：
在基底上提供底电极层与压电薄膜层的步骤包括：在基底上提供底电极层、压电薄膜层和温补层；
图形化底电极与压电层的步骤包括：刻蚀和图形化底电极层、压电薄膜层和温补层，以形成谐振器的底电极、压电层和温补层。
22、根据21所述的方法，其中：
在基底上提供底电极层、压电薄膜层和温补层包括：依次设置温补层、底电极层和压电薄膜层，或者依次设置底电极层、温补层和压电薄膜层。
23、根据22所述的方法，其中：
提供电学隔离层的步骤包括：提供固态不导电介质层覆盖压电层、温补层和底电极在所述电学隔离层一侧的一侧端面，且所述方法还包括步骤：提供另外的固态不导电介质层以覆盖压电层、温补层和底电极的另一侧端面；或者
在基底上提供底电极层、压电薄膜层和温补层包括：依次设置温补层、底电极层和压电薄膜层，
提供电学隔离层的步骤包括：提供固态不导电介质层覆盖压电层、温补层和底电极在所述电学隔离层一侧的一侧端面，沉积导电金属层的步骤还包括：在底电极的非有效区域的部分沉积导电金属以覆盖压电层、温补层和底电极的另一侧端面。
24、根据21所述的方法，其中：
基底上提供底电极层、压电薄膜层和温补层的步骤包括：依次设置第一底电极层、温补层、第二底电极层、压电薄膜层；
图形化底电极与压电层的步骤包括：刻蚀和图形化第一底电极层、温补层、第二底电极层、压电薄膜层，以形成谐振器的第一底电极、第二底电极、压电层和温补层，其中电学隔离层设置在底电极和压电层的一侧，第二底电极的另一侧延伸超出压电层的另一侧，且第一底电极的另一侧延伸超出温补层和第一底电极的另一侧；
沉积导电金属层的步骤包括：在第一底电极的上侧、温补层的另一侧端面以及第二底电极的另一侧沉积导电金属，使得第一底电极与第二底电极电连接且导电金属覆盖温补层的另一侧端面。
25、根据20所述的方法，其中：
沉积导电金属层的步骤包括：
提供第一导电金属层覆盖压电层的顶面的一部分以及电学隔离层，以形成第一顶电极以及电极连接部；
在第一顶电极上设置温补层；
提供第二导电金属层将温补层包覆在第一顶电极与第二导电金属层之间。
26、根据21所述的方法，其中：
在图形化底电极与压电层的步骤中，使得所述压电层、温补层和底电极的在电学隔离层一侧的端面形成共面的斜面，且所述斜面的与基底的顶面之间的夹角在10-85°的范围内。
27、根据20-26中任一项所述的方法，其中：
所述方法还包括步骤：释放电学隔离层；或者
在提供电学隔离层的步骤中，依次提供不导电介质层以及牺牲层，所述牺牲层覆盖所述不导电介质层的至少一部分，且所述方法还包括步骤：释放所述牺牲层，以在谐振器的厚度方向上在电极连接部与不导电介质层之间形成空隙层。
28、根据20-26中任一项所述的方法，其中：
在提供电学隔离层的步骤中，使得所述电学隔离层覆盖压电层的顶面的一部分以及压电层的端面。
29、根据28所述的方法，其中：
在提供电学隔离层的步骤中，使得电学隔离层的覆盖压电层的部分具有斜面以及与该斜面相接的水平面；且
在沉积导电金属层的步骤中，所述电极连接部覆盖所述斜面以及所述水平面，以形成顶电极的桥结构。
30、一种滤波器，包括根据1-19中任一项所述的体声波谐振器。
31、一种电子设备，包括根据30所述的滤波器或者根据1-19中任一项所述的体声波谐振器。
这里的电子设备，包括但不限于射频前端、滤波放大模块等中间产品，以及手机、WIFI、无人机等终端产品。
尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行变化，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。

Claims (31)

1.一种体声波谐振器，包括：
基底；
底电极；
顶电极；
压电层，设置在底电极与顶电极之间；
声学镜，
其中：
所述谐振器还包括电极连接部、电学隔离层和电极引脚；
所述电极连接部覆盖所述电学隔离层、且电极连接部的一端与顶电极电连接、另一端适于与电极引脚电连接；
所述电学隔离层的一部分在谐振器的电极连接部与底电极之间形成电学隔离；
所述电学隔离层的至少一部分覆盖所述压电层的端面的至少一部分以及底电极的端面，以在电极连接部与底电极之间形成电学隔离；且
所述谐振器还设置有温补层。
2.根据权利要求1所述的谐振器，其中：
所述温补层设置在底电极与基底上表面之间。
3.根据权利要求2所述的谐振器，其中：
温补层与底电极的形状相同。
4.根据权利要求3所述的谐振器，其中：
所述电学隔离层包括固态电学隔离层，所述固态电学隔离层覆盖所述温补层的一侧端面；且
所述温补层的另一侧端面由覆盖底电极的处于有效区域外的部分的金属层所覆盖，或者所述谐振器还包括另外的固态电学隔离层，所述另外的固态电学隔离层覆盖所述温补层的另一侧端面。
5.根据权利要求2所述的谐振器，其中：
所述温补层的端面、压电层的端面、所述底电极的端面在电学隔离层的一侧形成共面的斜面。
6.根据权利要求1所述的谐振器，其中：
所述温补层设置在底电极与压电层之间，且温补层与压电层的形状相同。
7.根据权利要求6所述的谐振器，其中：
所述电学隔离层包括固态电学隔离层，所述固态电学隔离层覆盖所述温补层的一侧端面；且所述谐振器还包括另外的固态电学隔离层，所述另外的固态电学隔离层覆盖所述温补层的另一侧端面；或者
所述底电极的端面、所述温补层的端面、压电层的端面在电学隔离层的一侧形成共面的斜面。
8.根据权利要求1所述的谐振器，其中：
所述底电极包括第一底电极和第二底电极，第二底电极相比于第一底电极更靠近压电层，第一底电极与第二底电极在底电极的外端彼此电连接；
所述温补层设置在第一底电极与第二底电极之间，且温补层与第二底电极的形状相同。
9.根据权利要求8所述的谐振器，其中：
所述电学隔离层包括固态电学隔离层，所述固态电学隔离层覆盖所述温补层的一侧端面；且
所述温补层的另一侧端面由覆盖底电极的处于有效区域外的部分的金属层所覆盖。
10.根据权利要求8所述的谐振器，其中：
所述第一底电极的端面、所述温补层的端面、第二底电极的端面、压电层的端面在电学隔离层的一侧形成共面的斜面。
11.根据权利要求1所述的谐振器，其中：
所述顶电极包括彼此电连接的第一顶电极和第二顶电极，第一顶电极相比于第二顶电极更靠近压电层；
所述温补层设置在第一顶电极与第二顶电极之间且由所述顶电极所包覆。
12.根据权利要求11所述的谐振器，其中：
所述压电层的端面与所述底电极的端面在电学隔离层的一侧形成共面的斜面。
13.根据权利要求5、10、12中任一项所述的谐振器，其中：
所述斜面与基底的顶面之间的夹角在10-85°的范围内。
14.根据权利要求1-12中任一项所述的谐振器，其中：
所述电极连接部与所述顶电极具有相同的厚度。
15.根据权利要求1-12中任一项所述的谐振器，其中：
电学隔离层还覆盖压电层的顶面的一部分以及压电层的端面；或
电学隔离层包括覆盖压电层的顶面的端部，所述端部处于声学镜的边缘的内侧。
16.根据权利要求15所述的谐振器，其中：
所述电极连接部包括与顶电极连接的倾斜段以及与所述倾斜度相接的水平段。
17.根据权利要求1-12，16中任一项所述的谐振器，其中：
所述电学隔离层的至少一部分在谐振器的横向方向上在电极引脚与底电极之间形成电学隔离；
电学隔离层覆盖电极引脚的顶面的一部分；且
电学隔离层在电极引脚与底电极之间的部分，相对于电学隔离层的覆盖顶电极的顶面以及电极引脚的顶面的部分，具有下凹的形状。
18.根据权利要求1-12，16中任一项所述的谐振器，其中：
所述电学隔离层为单层不导电介质层或单层空隙层；或
所述电学隔离层包括不导电介质层以及空隙层，所述空隙层的至少一部分在谐振器的厚度方向上位于电极连接部与所述不导电介质层之间；或者
所述电学隔离层包括两层不同的不导电介质层。
19.根据权利要求1-12，16中任一项所述的谐振器，其中：
所述压电层为单晶压电薄膜。
20.一种体声波谐振器的制造方法，所述体声波谐振器包括：基底；底电极；顶电极；压电层，设置在底电极与顶电极之间；声学镜，所述方法包括步骤：
在基底上提供底电极层与压电薄膜层；
图形化底电极与压电层，即刻蚀和图形化底电极层与压电薄膜层，以形成谐振器的底电极与压电层；
提供电学隔离层，所述电学隔离层至少覆盖压电层的端面的一部分以及所述底电极的端面；
沉积导电金属层，所述导电金属层覆盖压电层的顶面的一部分以及电学隔离层，以形成顶电极以及电极连接部，所述电极连接部与所述顶电极电连接，所述电学隔离层为电极连接部与底电极之间提供电学隔离的空间，
其中：所述方法还包括步骤：设置温补层。
21.根据权利要求20所述的方法，其中：
在基底上提供底电极层与压电薄膜层的步骤包括：在基底上提供底电极层、压电薄膜层和温补层；
图形化底电极与压电层的步骤包括：刻蚀和图形化底电极层、压电薄膜层和温补层，以形成谐振器的底电极、压电层和温补层。
22.根据权利要求21所述的方法，其中：
在基底上提供底电极层、压电薄膜层和温补层包括：依次设置温补层、底电极层和压电薄膜层，或者依次设置底电极层、温补层和压电薄膜层。
23.根据权利要求22所述的方法，其中：
提供电学隔离层的步骤包括：提供固态不导电介质层覆盖压电层、温补层和底电极在所述电学隔离层一侧的一侧端面，且所述方法还包括步骤：提供另外的固态不导电介质层以覆盖压电层、温补层和底电极的另一侧端面；或者
在基底上提供底电极层、压电薄膜层和温补层包括：依次设置温补层、底电极层和压电薄膜层，
提供电学隔离层的步骤包括：提供固态不导电介质层覆盖压电层、温补层和底电极在所述电学隔离层一侧的一侧端面，沉积导电金属层的步骤还包括：在底电极的非有效区域的部分沉积导电金属以覆盖压电层、温补层和底电极的另一侧端面。
24.根据权利要求21所述的方法，其中：
基底上提供底电极层、压电薄膜层和温补层的步骤包括：依次设置第一底电极层、温补层、第二底电极层、压电薄膜层；
图形化底电极与压电层的步骤包括：刻蚀和图形化第一底电极层、温补层、第二底电极层、压电薄膜层，以形成谐振器的第一底电极、第二底电极、压电层和温补层，其中电学隔离层设置在底电极和压电层的一侧，第二底电极的另一侧延伸超出压电层的另一侧，且第一底电极的另一侧延伸超出温补层和第一底电极的另一侧；
沉积导电金属层的步骤包括：在第一底电极的上侧、温补层的另一侧端面以及第二底电极的另一侧沉积导电金属，使得第一底电极与第二底电极电连接且导电金属覆盖温补层的另一侧端面。
25.根据权利要求20所述的方法，其中：
沉积导电金属层的步骤包括：
提供第一导电金属层覆盖压电层的顶面的一部分以及电学隔离层，以形成第一顶电极以及电极连接部；
在第一顶电极上设置温补层；
提供第二导电金属层将温补层包覆在第一顶电极与第二导电金属层之间。
26.根据权利要求21所述的方法，其中：
在图形化底电极与压电层的步骤中，使得所述压电层、温补层和底电极的在电学隔离层一侧的端面形成共面的斜面，且所述斜面的与基底的顶面之间的夹角在10-85°的范围内。
27.根据权利要求20-26中任一项所述的方法，其中：
所述方法还包括步骤：释放电学隔离层；或者
在提供电学隔离层的步骤中，依次提供不导电介质层以及牺牲层，所述牺牲层覆盖所述不导电介质层的至少一部分，且所述方法还包括步骤：释放所述牺牲层，以在谐振器的厚度方向上在电极连接部与不导电介质层之间形成空隙层。
28.根据权利要求20-26中任一项所述的方法，其中：
在提供电学隔离层的步骤中，使得所述电学隔离层覆盖压电层的顶面的一部分以及压电层的端面。
29.根据权利要求28所述的方法，其中：
在提供电学隔离层的步骤中，使得电学隔离层的覆盖压电层的部分具有斜面以及与该斜面相接的水平面；且
在沉积导电金属层的步骤中，所述电极连接部覆盖所述斜面以及所述水平面，以形成顶电极的桥结构。
30.一种滤波器，包括根据权利要求1-19中任一项所述的体声波谐振器。
31.一种电子设备，包括根据权利要求30所述的滤波器或者根据权利要求1-19中任一项所述的体声波谐振器。
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Denomination of invention: Bulk acoustic wave resonator with electrical isolation layer and its manufacturing method, filter and electronic equipment

Effective date of registration: 20210908

Granted publication date: 20200915

Pledgee: Tianjin TEDA Haihe intelligent manufacturing industry development fund partnership (L.P.)

Pledgor: ROFS MICROSYSTEM(TIANJIN) Co.,Ltd.

Registration number: Y2021980009022

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