CN111600569B - 体声波谐振器及其制造方法、滤波器及电子设备 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种体声波谐振器及其制造方法，该谐振器包括：基底；声学镜；底电极；顶电极；和压电层，设置在底电极与顶电极之间，其中：所述底电极具有在谐振器的厚度方向上彼此连接的第一底电极与第二底电极，第一底电极贴附于所述压电层，第二底电极在所述厚度方向上位于第一底电极与基底之间；且所述压电层为平坦结构。本发明还涉及一种具有上述谐振器的滤波器以及具有该滤波器或谐振器的电子设备。
Description
技术领域
本发明的实施例涉及半导体领域，尤其涉及一种体声波谐振器及其制造方法、一种具有该谐振器的滤波器，以及一种具有该谐振器或者该滤波器的电子设备。
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。
电子器件根据不同工作原理可以发挥不同的特性与优势，在所有电子器件中，利用压电效应(或逆压电效应)工作的器件是其中很重要一类，压电器件有着非常广泛的应用情景。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。
薄膜体声波谐振器的结构主体为由电极-压电薄膜-电极组成的“三明治”结构，即两层金属电极层之间夹一层压电材料。通过在两电极间输入正弦信号，FBAR利用逆压电效应将输入电信号转换为机械谐振，并且再利用压电效应将机械谐振转换为电信号输出。
通信技术的快速发展要求滤波器工作频率不断提高，例如5G通信频段(sub-6G)的频率在3GHz-6GHz,频率高于4G等通信技术。对于体声波谐振器和滤波器，高工作频率意味着薄膜厚度尤其是电极的薄膜厚度，要进一步减小；然而电极薄膜厚度的减小带来的主要负面效应为电学损耗增加导致的谐振器Q值降低，尤其是串联谐振点及其频率附近处的Q值降低；相应地，高工作频率体声波滤波器的性能也随着体声波谐振器的Q值降低而大幅恶化。
发明内容
为缓解或解决现有技术中的上述问题，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；
声学镜；
底电极；
顶电极；和
压电层，设置在底电极与顶电极之间，
其中：
所述底电极具有在谐振器的厚度方向上彼此连接的第一底电极与第二底电极，第一底电极贴附于所述压电层，第二底电极在所述厚度方向上位于第一底电极与基底之间；且
所述压电层为平坦结构。
本发明的实施例还涉及一种体声波谐振器的制造方法，包括步骤：
在第一基底上形成一层平坦的压电层，和在压电层上沉积和图形化第一底电极，以形成第一结构；
在第二基底上沉积和图形化第二底电极，以形成第二结构；
将第一结构和第二结构对置连接，且基于键合连接使得第一底电极和第二底电极相连接；
移除第一基底以露出压电层的表面；以及
在压电层的表面沉积和图形化顶电极。
本发明的实施例也涉及一种滤波器，包括上述的体声波谐振器。
本发明的实施例还涉及一种电子设备，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为根据本发明的一个示例性实施例的体声波谐振器的俯视示意图；
图1.1为根据本发明的另一个示例性实施例的体声波谐振器的俯视示意图；
图2为根据本发明的一个示例性实施例的沿图1中的AOB截得的剖面示意图，其中底电极设置有空隙层；
图2.1-图2.11为根据本发明的一个示例性实施例的图2中的谐振器的制造过程图；
图3为根据本发明的另一个示例性实施例的体声波谐振器的剖面示意图，其沿类似于图1中的AOB线截得，图3中示出了键合电极延伸过整个空隙层；
图4为根据本发明的再一个示例性实施例的体声波谐振器的剖面示意图，其沿类似于图1.1中的AOB线截得，图4中示出了键合电极为环状且内端位于空隙层的外侧；
图5为根据本发明的再一个示例性实施例的体声波谐振器的剖面示意图，其沿类似于图1.1中的AOB线截得，图5中示出了键合电极为环状且内端位于空隙层的内侧；
图6为根据本发明的又一个示例性实施例的体声波谐振器的剖面示意图，其沿类似于图1.1中的AOB线截得，图6中示出了键合电极为环状且内端位于空隙层的外侧，且顶电极设置有桥部；
图7为根据本发明的还一个示例性实施例的体声波谐振器的剖面示意图，其沿类似于图1中的AOB线截得；
图8为根据本发明的还一个示例性实施例的体声波谐振器的剖面示意图，其沿类似于图1中的AOB线截得；
图9为根据本发明的还一个示例性实施例的体声波谐振器的剖面示意图，其沿类似于图1.1中的AOB线截得，图9中示出了键合电极为环状且顶电极中的顶部间隙在厚度方向上覆盖键合电极在空隙层边界外侧的部分；
图10为根据本发明的还一个示例性实施例的体声波谐振器的剖面示意图，其沿类似于图1中的AOB线截得，图10中示出设置在第一底电极与第二底电极之间的布拉格反射层；
图11为根据本发明的一个示例性实施例的沿类似于图1.1中的AOB线截得的体声波谐振器的剖面示意图；
图12为根据本发明的再一个示例性实施例的沿类似于图1.1中的AOB线截得的体声波谐振器的剖面示意图；
图13为根据本发明的又一个示例性实施例的沿类似于图1.1中的AOB线截得的体声波谐振器的剖面示意图。
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。
在本发明的附图中，各附图标记如下：
101(201)：基底，可选材料为单晶硅、砷化镓、蓝宝石、石英等。
102：声学镜，可为空腔，也可采用布拉格反射层及其他等效形式。
103：第一底电极，材料可选钼、钌、金、铝、镁、钨、铜，钛、铂、铱、锇、铬、锗、铝或以上材料的复合或其合金等。
104：压电薄膜层或压电层，可选单晶氮化铝(AlN)、多晶氮化铝、氧化锌(ZnO)、锆钛酸铅(PZT)、铌酸锂(LiNbO3)、石英(Quartz)、铌酸钾(KNbO3)或钽酸锂(LiTaO3)等材料，也可包含上述材料的一定原子比的稀土元素掺杂材料。
105：第一顶电极，材料可选钼、钌、金、铝、镁、钨、铜，钛、铂、铱、锇、铬或以上金属的复合或其合金等。
106：第二底电极，材料选择范围同第一底电极103，但具体材料不一定与第一底电极103相同。
107：介质层：材料可选氮化铝，氮化硅，二氧化硅等。
108：键合电极或第一键合层：可选金，铜，铝，锗，或其组合等。
109：第二顶电极：材料选择范围同第一顶电极105，但具体材料不一定与第一顶电极105相同。
110：位于顶电极之中的空气间隙，处于第一顶电极105和第二顶电极109之间。
111：桥结构，其设置在顶电极的电极连接部分。
112：第二键合层：材料选择范围同第一键合层108，但具体材料不一定与第一键合层108相同。
图1为根据本发明的一个示例性实施例的体声波谐振器的俯视示意图，图2为根据本发明的一个示例性实施例的沿图1中的AOB截得的剖面示意图。
如图2所示，谐振器的底电极具有在谐振器的厚度方向上彼此连接的第一底电极103与第二底电极106，第一底电极103贴附于压电层104，第二底电极106在所述厚度方向上位于第一底电极103与基底101之间。在图2中，空腔102构成谐振器的声学镜。
图1和图2所示的谐振器与普通只有一层底电极的FBAR结构相比，此结构增加了第二底电极106并将其与第一底电极103进行并联连接，从而有效的降低了底电极在谐振频率(Fs)及附近频率时的电学阻值，即提高了在谐振频率(Fs)及附近频率处的Q值，同时，还有利于将谐振器工作时产生的热量快速传到衬底，从而提高谐振器的功率容量。在图1-2的实施例中，第二底电极106无论空腔102以外部分还是空腔102以内部分都可以起到降低电学阻值的作用。
此外，如后续参照附图2.1-2.11所描述的，因为第二底电极106与压电层104分别做在两片不同的基底上，所以第二底电极106的厚度以及其角度a(参见图2)均不影响压电层104的生长，可选的，角度a可以在30°-90°范围内。为了降低底电极的阻值，第二底电极106厚度可以大于第一底电极103的厚度，还可以在不小于0.05μm的范围内取值，例如在0.05μm-10μm的范围内取任意值，如0.1μm，2μm，5μm，10μm等。具体的，例如，当第一底电极与第二底电极的材料一样时，且同为高声阻抗材料(声阻抗大于30兆瑞利)时，可以是钼、钌、钨、钛、铂、铱、锇、铬或其组合，则优选的，第二底电极厚度大于第一底电极厚度；又例如，当第一电极为高声阻抗材料，第二底电极可以为低电阻率(电阻率低于3.5x10-8Ωm)材料，可以是金、银、铜、铝、锗或其组合，此时第二底电极厚度可以小于第一底电极厚度，但第二底电极厚度不小于0.05μm。
另外，第一底电极103生长在压电层104形成之后，所以第一底电极103的角度b(参见图2)也不影响压电层104的生长，可选的，角度b可以在30°-90°范围内。
因为底电极的形成不影响压电层104的形成，所以压电层104可以做成平坦结构。只要压电层104不会因为平坦度不良而影响性能，就认为该压电层为平坦结构。在本发明中，具体的，平坦结构可以表示该结构的上表面和下表面的平坦度为对于单个器件的压电层而言，在小于20nm的范围内。
在本发明的一个实施例中，如图2所示，在顶电极的电极连接端，第一底电极103超出空腔102的部分的宽度d12的取值范围为0.5μm到10μm，例如可以为1μm，5μm和10μm。
在本发明的一个实施例中，如图2所示，在顶电极的电极连接端处的第二底电极106超出空腔102的部分的宽度d11的取值范围为最小值为1μm。可选的，如图2所示，宽度d11大于宽度d12。
需要说明的是，空气间隙可以构成空隙层，但是本发明中，空隙层除了可以为空气间隙层之外，还可以是真空间隙层，也可以是填充了其他气体介质的空隙层，这些均在本发明的空隙层或间隙层的保护范围之内。
下面参照附图2.1-2.11示例性说明制造图2所示的谐振器结构的过程。
如图2.1所示，提供第一基底101，其可以为例如单晶硅。
如图2.2所示，通过刻蚀工艺在第一基底101的一侧形成空腔部分(对应于102)。
如图2.3所示，在图2.2的结构上沉积第二底电极106的金属材料层。未示出的，在第二底电极与第一基底之间还可以有种子层或粘附层，从而增强第二底电极与第一基底之间的粘附性。
如图2.4所示，对图2.3中的金属材料层图形化以获得第二底电极106，最终形成第一结构。
如图2.5所示，提供第二基底201，以及在第二基底上形成压电材料层(对应于压电层104)，该压电材料可以是单晶材料，也可以是多晶材料，单晶材料例如铌酸锂(LiNbO3)、铌酸钾(KNbO3)或钽酸锂(LiTaO3)。所用形成工艺，对应于不同的压电材料，包括但不限于MOCVD(金属有机化学气相沉积)、MBE(分子束外延)、CBE(化学分子束外延)、LPE(液相外延)等。
如图2.6所示，在压电层104上沉积一层电极金属(对应于第一底电极103)。
如图2.7所示，对图2.6中的电极金属层图形化，以获得第一底电极103，最终形成第二结构。
如图2.8所示，将图2.4中形成的第一结构与图2.7中形成的第二结构彼此对置和键合(即第一底电极103和第二底电极106键合)而连接在一起。
如图2.9所示，通过研磨、刻蚀工艺或离子注入层分离的方法将第二基底201去除，以露出压电层104的表面，可选的，并对其分离界面进行化学机械研磨(CMP)处理，使其表面光整，具有较低的粗糙度。
如图2.10所示，在露出的压电层104上沉积金属材料层(对应于第一顶电极105)和介质材料层(即钝化层，对应于介质层107，即钝化层)。
接着，对压电层104上的金属材料层和介质层图形化，以形成第一顶电极105，从而获得如图2所示的结构。
图3为根据本发明的另一个示例性实施例的体声波谐振器的剖面示意图，其沿类似于图1中的AOB线截得。
在图1-2所示的实施例中，第一底电极103为电极材料，为保证谐振器性能第一底电极103需要具有高声阻抗的特性。同时第一底电极103又要充当与第二底电极106键合的键合材料，所以第一底电极103也要具备易键合特性。在两种特性同时满足的条件下可选材料有限，因此，如图3所示，在第一底电极与第二底电极之间增加了键合材料层或键合电极108。在这种情况下第一底电极103只要具有高声阻抗特性即可，键合电极108具有易键合特性即可。因此，可以拓宽第一底电极103的材料选择范围。
在本发明中，具有高声阻抗特性的第一底电极103的材料可选为钼、钌、钨、钛、铂、铱、锇、铬或其组合。在本发明中，具有易键合特性的键合电极108的材料可选为金、铜、铝、锗或其组合等。在图中未示出的，在第一底电极103和键合电极108之间还可以存在粘附层，增强二者之间的粘附强度。
在图3所示的实施例中，键合电极108延伸过整个空隙层102。但是本发明不限于此，图4为根据本发明的另一个示例性实施例的体声波谐振器的俯视示意图，其中键合电极108为环状，图4-5则进一步示出了键合电极为环状的具体示例。
图4为根据本发明的再一个示例性实施例的体声波谐振器的剖面示意图，其沿类似于图1.1中的AOB线截得，图4中示出了键合电极108为环状且其内端位于空隙层102的外侧。
在本发明中，内和外是相对于谐振器的有效区域的中心在横向方向或者径向方向上而言的，一个部件的靠近该中心的一侧或一端为内侧或内端，而该部件的远离该中心的一侧或一端为外侧或外端。
如图4所示，第一底电极103与第二底电极106之间在空腔102以外区域增加了键合电极108，使键合发生在键合电极108与第二底电极106之间，从而避免键合材料互相融合而影响第一底电极103在有效区域的临界处的厚度。键合金属108与空腔102的边界的距离d41在0.1um及以上。如图4所示，第二底电极106具有下凹部，基于该下凹部形成了空隙层102。如图4所示，键合电极108的内端在第二底电极106的下凹边界的外侧，且如上所述，键合电极108的内端与该边界的距离d41在0.1μm及以上。
图5为根据本发明的再一个示例性实施例的体声波谐振器的剖面示意图，其沿类似于图1.1中的AOB线截得，图5中示出了键合电极为环状且内端位于空隙层的内侧。
如图5所示，键合电极108亦可以延伸至空腔102以内，此时第一顶电极105，压电层104，第一底电极103和键合电极108在厚度方向重合的区域形成凸起结构，该凸起结构起到限制能量泄露的作用。
如图5所示，在第一顶电极105的非电极连接端，所述键合电极108的内端与第一顶电极105的非电极连接端在谐振器的厚度方向上存在一个重叠宽度d42。如图5所示，在第一顶电极105的电极连接端，所述键合电极108的内端与空腔102的边界之间存在一个横向距离d41。在可选的实施例中，所述重叠宽度d42和/或所述横向距离d41为在谐振频率处沿横向传播的声波波长的四分之一的奇数倍。谐振频率不仅是串联谐振频率或并联谐振频率，还可以包括串联谐振频率到并联谐振器频率之间，以及略低于串联谐振频率和略高于并联谐振频率的一段频率范围。实际取值与设计需求相关。
如图4所示，顶电极的电极连接端处，第一底电极103和键合电极108超出空腔102的部分(对应于图6中的宽度d51)会产生寄生效应。为了消除此处的寄生效应，提出了图6的实施例。图6为根据本发明的又一个示例性实施例的体声波谐振器的剖面示意图，其沿类似于图1.1中的AOB线截得，图6中示出了键合电极108为环状且内端位于空隙层或空腔102的外侧，且顶电极设置有桥部或桥结构111，桥结构111限定的空隙内可以是空气，也可以是其他介质。如图6所示，在顶电极的电极连接部分设置桥结构111，该桥结构完全将d51对应区域包括在其范围之内。换言之，空腔102的边界与所述底电极总体和压电层104的接触边缘(在图6中，为键合电极108与压电层的接触边缘)之间在横向方向上的区域(d51对应)在谐振器的厚度方向上位于桥结构111的范围之内。
图1，图2，图3-6中，只是针对第一底电极103增加了并联的第二底电极106，从而降低了底电极的阻值。也可以将顶电极设置为间隙电极。
图7为根据本发明的还一个示例性实施例的体声波谐振器的剖面示意图，其沿类似于图1中的AOB线截得，图7中示出了顶电极为间隙电极。如图7所示，可以在图1，图2和图3-5所示的基础(示例性的，图7仅是在图2所示结构的基础上)上对第一顶电极105增加第二顶电极109，第一顶电极105与第二顶电极109之间限定了空气间隙或顶部间隙110，从而顶电极为间隙电极。在顶电极为间隙电极的情况下，在确保频率不受影响的前提下可以降低顶电极的阻值。
也可以利用顶部间隙110来起到如图6所示的桥结构111的作用，即消除寄生效应。
图8为根据本发明的还一个示例性实施例的体声波谐振器的剖面示意图，其沿类似于图1中的AOB线截得，图8中示出了顶电极中的顶部间隙110在厚度方向上覆盖第一底电极103在空腔102边界外侧的部分(对应于d71)。
图9为根据本发明的还一个示例性实施例的体声波谐振器的剖面示意图，其沿类似于图1.1中的AOB线截得，图9中示出了键合电极108为环状且顶电极中的顶部间隙110在厚度方向上覆盖键合电极108在空腔102的边界外侧的部分(对应于d71)。
在以上图示的实施例中，声学镜为空腔结构，但是本发明不限于此。
图10为根据本发明的还一个示例性实施例的体声波谐振器的剖面示意图，其沿类似于图1中的AOB线截得，图10中示出了设置在第一底电极103与第二底电极106之间的布拉格反射层102。
虽然没有示出，图10中所示的谐振器结构也可以变更为具有类似于例如图3-9所示的结构，即采用其中的键合电极的方案、顶电极设置桥结构的方案或者将顶电极设计为间隙电极的方案。
图11为根据本发明的一个示例性实施例的类似于沿图1.1中的AOB线截得的体声波谐振器的剖面示意图，图11中示出了第一底电极103和第二底电极106均为平坦电极且键合电极108为限定间隙层102的环状结构。
图12为根据本发明的再一个示例性实施例的沿类似于图1.1中的AOB线截得的体声波谐振器的剖面示意图，图12中示出了第一底电极103贴附了第一键合层108，第二底电极106贴附了第二键合层112，两个键合层108和112彼此键合而共同构成设置在第一底电极与第二底电极之间的键合电极。未示出的，在可选的实施例中，在第二底电极106和第二键合层112之间还可以存在粘附层，增强二者之间的粘附强度。在图12所示的实施例中，第一底电极103的材料为钼、钌、钨、钛、铂、铱、锇、铬或其组合，第一键合层108和第二键合层112的材料为金、铜、铝、锗或其组合。第二底电极的材料为钼、钌、钨、钛、铱、锇、铬或其组合，也可以为金、铜、铝、锗或其组合且与第二键合层112的材料不同。
图13为根据本发明的又一个示例性实施例的沿类似于图1.1中的AOB线截得的体声波谐振器的剖面示意图。图13中示出了在谐振器非有效区域，还可以存在没有电连接的且相互键合的第一底电极和第二底电极部分，用于支撑悬空部分的压电层或者使整片晶圆键合区域分布均匀，从而增强谐振器的机械强度，提高键合良率，因此这部分结构也可以称作支撑结构，支撑结构可以存在多个，且每一个支撑结构中的第二底电极材料的边缘仍然在第一底电极边缘的外侧，支撑结构的第二底电极材料与相邻谐振器的第二底电极或相邻支撑结构的第二底电极材料之间的间距d1不小于5μm。在本发明其余实施例中，都可以有相应的支撑结构，其支撑结构的层叠与底电极在空腔外的区域层叠一致。
如图13所示，支撑结构或支撑结构层与底电极具有相同的层结构。这里具有相同的层结构表示支撑结构层中各组成层的厚度、材料以及布置顺序与底电极中的各组成层的厚度、材料以及布置顺序一致。例如，在图13所示的实施例中，支撑结构层包括第一底电极材料层和第二底电极材料层，而例如对于设置了键合电极的谐振器结构，则支撑结构层也相应的设置有键合电极材料层。如此，在谐振器的制作工艺中，可以与底电极的制作同步进行，之后仅需要通过刻蚀等工艺将支撑结构层与底电极间隔开。
在本发明的一个实施例中，第一底电极103贴附压电层104，其材料采用低声损耗材料(对应于高声阻抗材料，声阻抗大于30兆瑞利)，具体可选钼，钌，钛，钨，铂，铱，锇等，或上述金属的合金；远离压电层的第二底电极106采用低电阻率材料(电阻率低于3.5x10-8Ωm)，具体的可选择铝，铜，金，银、锗等或上述金属的合金。
在本发明中，提到的数值范围除了可以为端点值之外，还可以为端点值之间的中值或者其他值，均在本发明的保护范围之内。
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；
声学镜；
底电极；
顶电极；和
压电层，设置在底电极与顶电极之间，
其中：
所述底电极具有在谐振器的厚度方向上彼此连接的第一底电极与第二底电极，第一底电极贴附于所述压电层，第二底电极在所述厚度方向上位于第一底电极与基底之间；且
所述压电层为平坦结构。
2、根据1所述的谐振器，其中：
第一底电极与第二底电极之间限定空隙层，空隙层在谐振器的高度方向上位于第一底电极与第二底电极之间，所述声学镜包括所述空隙层。
3、根据1所述的谐振器，其中：
第二基底设置有空腔，所述第二底电极具有凹入到所述空腔内的下凹部，布拉格反射层设置在所述下凹部内，所述谐振器的声学镜包括所述布拉格反射层。
4、根据1所述的谐振器，其中：
所述第二底电极的厚度大于第一底电极的厚度，和/或所述第二底电极的厚度不小于0.05μm。
5、根据4所述的谐振器，其中：
所述第二底电极的厚度不大于10μm。
6、根据1所述的谐振器，其中：
所述第二底电极的非电极连接端的倾斜端面与底面之间的夹角在30°-90°的范围内；和/或
所述第一底电极的非电极连接端的倾斜端面与第一底电极的顶面之间的夹角在30°-90°的范围内。
7、根据1-6中任一项所述的谐振器，其中：
所述第一底电极的非电极连接端的底面与所述声学镜之间的第一宽度在0.5μm-10μm的范围内；和/或
所述第二底电极的非电极连接端的顶面与所述声学镜之间的第二宽度不小于1μm。
8、根据7所述的谐振器，其中：
所述第二底电极的非电极连接端的顶面与所述声学镜之间的第二宽度大于所述第一宽度。
9、根据1-6中任一项所述的谐振器，其中：
所述底电极还包括设置在所述第一底电极与第二底电极之间的键合电极，所述键合电极贴附于所述第一底电极且与第二底电极键合连接；且所述第一底电极的材料为钼、钌、钨、钛、铂、铱、锇、铬或其组合，所述键合电极的材料为金、铜、铝、锗或其组合；或者
所述底电极还包括贴附于第一底电极的第一键合层以及贴附于第二底电极的第二键合层，所述第一键合层和第二键合层彼此键合而构成键合电极；所述第一底电极的材料为钼、钌、钨、钛、铂、铱、锇、铬或其组合，所述第一键合层和所述第二键合层的材料为金、铜、铝、锗或其组合。
10、根据9所述的谐振器，其中：
所述第二底电极的材料为钼、钌、钨、钛、铂、铱、锇、铬或其组合；或者
所述第二底电极的材料为金、铜、铝、锗或其组合；或者
所述第二底电极的材料为金、铜、铝、锗或其组合且与所述第二键合层的材料不同。
11、根据9或10所述的谐振器，其中：
所述键合电极延伸过整个所述声学镜。
12、根据9或10所述的谐振器，其中：
所述键合电极为环状。
13、根据12所述的谐振器，其中：
第一底电极与第二底电极之间限定空隙层，第二底电极具有用于形成空隙层的下凹部，空隙层在谐振器的高度方向上位于第一底电极与第二底电极之间，所述键合电极的内端在所述第二底电极的下凹边界的外侧，或所述键合电极的内端在所述第二底电极的下凹边界的内侧；或者
所述声学镜包括布拉格反射层，所述键合电极的内端在布拉格反射层的边界的外侧，或者所述键合电极的内端在布拉格反射层的边界的内侧。
14、根据13所述的谐振器，其中：
所述键合电极的内端与所述边界的横向距离不小于0.1μm。
15、根据13所述的谐振器，其中：
所述键合电极的内端在所述边界的内侧，且在顶电极的非电极连接端和/或电极连接端，所述键合电极的内端与所述顶电极的非电极连接端和/或电极连接端在谐振器的厚度方向上存在重叠宽度。
16、根据15所述的谐振器，其中：
所述重叠宽度和/或所述横向距离为在谐振频率处沿横向传播的声波波长的四分之一的奇数倍。
17、根据12所述的谐振器，其中：
所述第二底电极为平坦结构，所述环状限定的内圈空隙形成所述空隙层。
18、根据1-6中任一项所述的谐振器，其中：
所述第一底电极的材料为高声阻抗材料，所述声阻抗高于30兆瑞利，所述第二底电极的材料为低电阻率材料，所述电阻率低于3.5x10-8Ωm。
19、根据18所述的谐振器，其中：
所述第一底电极的材料为钼、钌、钨、钛、铂、铱、锇、铬或其组合，所述第二底电极的材料为金、铜、铝、锗或其组合。
20、根据1-19中任一项所述的谐振器，其中：
所述谐振器还包括支撑结构层，所述支撑结构层设置在谐振器的有效区域的外侧，且与所述底电极在横向方向上间隔开的同层布置在基底与压电层之间。
21、根据20所述的谐振器，其中：
所述支撑结构层具有与所述底电极相同的层结构。
22、根据20所述的谐振器，其中：
所述底电极与相邻支撑结构层在横向方向或径向方向上的间隔距离不小于5μm。
23、根据20所述的谐振器，其中：
所述支撑结构层呈环形布置或者呈多个条状布置，或者呈多个块状布置。
24、根据1-23中任一项所述的谐振器，其中：
所述顶电极为具有顶部间隙的间隙电极。
25、根据24所述的谐振器，其中：
在顶电极的电极连接端，所述声学镜的边界与所述底电极和压电层的接触边缘之间在横向方向上的区域在谐振器的厚度方向上位于所述顶部间隙的范围之内。
26、根据1-23中任一项所述的谐振器，其中：
所述顶电极的电极连接端设置有桥部；
所述声学镜的边界与所述底电极和压电层的接触边缘之间在横向方向上的区域在谐振器的厚度方向上位于所述桥部的范围之内。
27、根据1-23中任一项所述的谐振器，其中：
所述压电层为单晶压电层。
28、一种体声波谐振器的制造方法，包括步骤：
在第一基底上形成一层平坦的压电层，和在压电层上沉积和图形化第一底电极，以形成第一结构；
在第二基底上沉积和图形化第二底电极，以形成第二结构；
将第一结构和第二结构对置连接，且基于键合连接使得第一底电极和第二底电极相连接；
移除第一基底以露出压电层的表面；以及
在压电层的表面沉积和图形化顶电极。
29、根据28所述的方法，其中：
形成第一结构的步骤还包括在所述第一底电极上沉积和图形化键合电极，且在将第一结构和第二结构对置连接的步骤中，使得键合电极与所述第二底电极键合连接；或者
形成第一结构的步骤还包括在所述第一底电极上沉积和图形化第一键合层，形成第二结构的步骤还包括在所述第二底电极上沉积和图形化第二键合层，且在将第一结构和第二结构对置连接的步骤中，使得第一键合层和第二键合层键合连接而形成键合电极。
30、根据29所述的方法，其中：
所述键合电极覆盖整个第一底电极，或者所述键合电极为环状电极层。
31、根据30所述方法，其中：
所述键合电极为环状电极层，所述第一底电极和第二底电极为平坦层，所述环状电极层的环状内圈形成空隙层。
32、根据28所述的方法，其中：
第二基底设置有空腔，所述第二底电极具有凹入到所述空腔内的下凹部，基于所述下凹部，所述底电极形成有空隙层，所述谐振器的声学镜包括所述空隙层；或
第二基底设置有空腔，所述第二底电极具有凹入到所述空腔内的下凹部，布拉格反射层设置在所述下凹部内，所述谐振器的声学镜包括所述布拉格反射层。
33、根据28-32中任一项所述的方法，其中：
所述顶电极为包括顶部间隙的间隙电极，所述方法还包括步骤：使得所述谐振器的声学镜的边界与所述底电极和压电层的接触边缘之间在横向方向上的区域在谐振器的厚度方向上位于所述顶部间隙的范围之内；或者
所述顶电极的电极连接端设置有桥部，所述方法还包括步骤：使得所述谐振器的声学镜的边界与所述底电极和压电层的接触边缘之间在横向方向上的区域在谐振器的厚度方向上位于所述桥部的范围之内。
34、一种滤波器，包括根据1-27中任一项所述的体声波谐振器。
35、一种电子设备，包括根据34所述的滤波器或者根据1-27中任一项所述的谐振器。
需要指出的是，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 (35)
1.一种体声波谐振器，包括：
基底；
声学镜；
底电极；
顶电极；和
压电层，设置在底电极与顶电极之间，
其中：
所述底电极具有在谐振器的厚度方向上彼此连接的第一底电极与第二底电极，第一底电极贴附于所述压电层，第二底电极在所述厚度方向上位于第一底电极与基底之间，声学镜设置在第一底电极与第二底电极之间；且
所述压电层为平坦结构，所述第一底电极为平坦结构，且在所述厚度方向上，在第一底电极的非电极连接端的外侧的压电层与所述基底间隔开。
2.根据权利要求1所述的谐振器，其中：
第一底电极与第二底电极之间限定空隙层，空隙层在谐振器的高度方向上位于第一底电极与第二底电极之间，所述声学镜包括所述空隙层。
3.根据权利要求1所述的谐振器，其中：
所述基底设置有空腔，所述第二底电极具有凹入到所述空腔内的下凹部，布拉格反射层设置在所述下凹部内，所述谐振器的声学镜包括所述布拉格反射层。
4.根据权利要求1所述的谐振器，其中：
所述第二底电极的厚度大于第一底电极的厚度，和/或所述第二底电极的厚度不小于0.05μm。
5.根据权利要求4所述的谐振器，其中：
所述第二底电极的厚度不大于10μm。
6.根据权利要求1所述的谐振器，其中：
所述第二底电极的非电极连接端的倾斜端面与底面之间的夹角在30°-90°的范围内；和/或
所述第一底电极的非电极连接端的倾斜端面与第一底电极的顶面之间的夹角在30°-90°的范围内。
7.根据权利要求1所述的谐振器，其中：
所述第一底电极的非电极连接端的底面与所述声学镜之间的第一宽度在0.5μm-10μm的范围内；和/或
所述第二底电极的非电极连接端的顶面与所述声学镜之间的第二宽度不小于1μm。
8.根据权利要求7所述的谐振器，其中：
所述第二底电极的非电极连接端的顶面与所述声学镜之间的第二宽度大于所述第一宽度。
9.根据权利要求1所述的谐振器，其中：
所述底电极还包括设置在所述第一底电极与第二底电极之间的键合电极，所述键合电极贴附于所述第一底电极且与第二底电极键合连接，且所述第一底电极的材料为钼、钌、钨、钛、铂、铱、锇、铬或其组合，所述键合电极的材料为金、铜、铝、锗或其组合；或者
所述底电极还包括贴附于第一底电极的第一键合层以及贴附于第二底电极的第二键合层，所述第一键合层和第二键合层彼此键合而构成键合电极；所述第一底电极的材料为钼、钌、钨、钛、铂、铱、锇、铬或其组合，所述第一键合层和所述第二键合层的材料为金、铜、铝、锗或其组合。
10.根据权利要求9所述的谐振器，其中：
所述第二底电极的材料为钼、钌、钨、钛、铂、铱、锇、铬或其组合；或者
所述第二底电极的材料为金、铜、铝、锗或其组合；或者
所述第二底电极的材料为金、铜、铝、锗或其组合且与所述第二键合层的材料不同。
11.根据权利要求9所述的谐振器，其中：
所述键合电极延伸过整个所述声学镜。
12.根据权利要求9所述的谐振器，其中：
所述键合电极为环状。
13.根据权利要求12所述的谐振器，其中：
第一底电极与第二底电极之间限定空隙层，第二底电极具有用于形成空隙层的下凹部，空隙层在谐振器的高度方向上位于第一底电极与第二底电极之间，所述键合电极的内端在所述第二底电极的下凹边界的外侧，或所述键合电极的内端在所述第二底电极的下凹边界的内侧；或者
所述声学镜包括布拉格反射层，所述键合电极的内端在布拉格反射层的边界的外侧，或者所述键合电极的内端在布拉格反射层的边界的内侧。
14.根据权利要求13所述的谐振器，其中：
所述键合电极的内端与所述边界的横向距离不小于0.1μm。
15.根据权利要求13所述的谐振器，其中：
所述键合电极的内端在所述边界的内侧，且在顶电极的非电极连接端和/或电极连接端，所述键合电极的内端与所述顶电极的非电极连接端和/或电极连接端在谐振器的厚度方向上存在重叠宽度。
16.根据权利要求15所述的谐振器，其中：
所述键合电极的内端与所述边界存在横向距离，所述重叠宽度和/或所述横向距离为在谐振频率处沿横向传播的声波波长的四分之一的奇数倍。
17.根据权利要求12所述的谐振器，其中：
第一底电极与第二底电极之间限定空隙层，空隙层在谐振器的高度方向上位于第一底电极与第二底电极之间，所述声学镜包括所述空隙层；
所述第二底电极为平坦结构，所述环状限定的内圈空隙形成所述空隙层。
18.根据权利要求1所述的谐振器，其中：
所述第一底电极的材料为高声阻抗材料，所述声阻抗高于30兆瑞利，所述第二底电极的材料为低电阻率材料，所述电阻率低于3.5 x10-8 Ωm。
19.根据权利要求18所述的谐振器，其中：
所述第一底电极的材料为钼、钌、钨、钛、铂、铱、锇、铬或其组合，所述第二底电极的材料为金、铜、铝、锗或其组合。
20.根据权利要求1所述的谐振器，其中：
所述谐振器还包括支撑结构层，所述支撑结构层设置在谐振器的有效区域的外侧，且与所述底电极在横向方向上间隔开的同层布置在基底与压电层之间。
21.根据权利要求20所述的谐振器，其中：
所述支撑结构层具有与所述底电极相同的层结构。
22.根据权利要求20所述的谐振器，其中：
所述底电极与相邻支撑结构层在横向方向或径向方向上的间隔距离不小于5μm。
23.根据权利要求20所述的谐振器，其中：
所述支撑结构层呈环形布置或者呈多个条状布置，或者呈多个块状布置。
24.根据权利要求1-23中任一项所述的谐振器，其中：
所述顶电极为具有顶部间隙的间隙电极。
25.根据权利要求24所述的谐振器，其中：
在顶电极的电极连接端，所述声学镜的边界与所述底电极和压电层的接触边缘之间在横向方向上的区域在谐振器的厚度方向上位于所述顶部间隙的范围之内。
26.根据权利要求1-23中任一项所述的谐振器，其中：
所述顶电极的电极连接端设置有桥部；
所述声学镜的边界与所述底电极和压电层的接触边缘之间在横向方向上的区域在谐振器的厚度方向上位于所述桥部的范围之内。
27.根据权利要求1-23中任一项所述的谐振器，其中：
所述压电层为单晶压电层。
28.一种体声波谐振器的制造方法，包括步骤：
在第一基底上形成一层平坦的压电层，和在压电层上沉积和图形化第一底电极，以形成第一结构，所述第一底电极为平坦结构；
在第二基底上沉积和图形化第二底电极，以形成第二结构；
将第一结构和第二结构对置连接，且基于键合连接使得第一底电极和第二底电极相连接，且在谐振器的厚度方向上，在第一底电极的非电极连接端的外侧的压电层与所述基底间隔开；
移除第一基底以露出压电层的表面；以及
在压电层的表面沉积和图形化顶电极。
29.根据权利要求28所述的方法，其中：
形成第一结构的步骤还包括在所述第一底电极上沉积和图形化键合电极，且在将第一结构和第二结构对置连接的步骤中，使得键合电极与所述第二底电极键合连接；或者
形成第一结构的步骤还包括在所述第一底电极上沉积和图形化第一键合层，形成第二结构的步骤还包括在所述第二底电极上沉积和图形化第二键合层，且在将第一结构和第二结构对置连接的步骤中，使得第一键合层和第二键合层键合连接而形成键合电极。
30.根据权利要求29所述的方法，其中：
所述键合电极覆盖整个第一底电极，或者所述键合电极为环状电极层。
31.根据权利要求30所述方法，其中：
所述键合电极为环状电极层，所述第一底电极和第二底电极为平坦层，所述环状电极层的环状内圈形成空隙层。
32.根据权利要求28所述的方法，其中：
第二基底设置有空腔，所述第二底电极具有凹入到所述空腔内的下凹部，基于所述下凹部，所述底电极形成有空隙层，所述谐振器的声学镜包括所述空隙层；或
第二基底设置有空腔，所述第二底电极具有凹入到所述空腔内的下凹部，布拉格反射层设置在所述下凹部内，所述谐振器的声学镜包括所述布拉格反射层。
33.根据权利要求28-32中任一项所述的方法，其中：
所述顶电极为包括顶部间隙的间隙电极，所述方法还包括步骤：使得所述谐振器的声学镜的边界与所述底电极和压电层的接触边缘之间在横向方向上的区域在谐振器的厚度方向上位于所述顶部间隙的范围之内；或者
所述顶电极的电极连接端设置有桥部，所述方法还包括步骤：使得所述谐振器的声学镜的边界与所述底电极和压电层的接触边缘之间在横向方向上的区域在谐振器的厚度方向上位于所述桥部的范围之内。
34.一种滤波器，包括根据权利要求1-27中任一项所述的体声波谐振器。
35.一种电子设备，包括根据权利要求34所述的滤波器或者根据权利要求1-27中任一项所述的谐振器。
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