CN112039463B - 一种薄膜体声波谐振器的制造方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种薄膜体声波谐振器的制造方法，包括：提供第一衬底，第一衬底上形成有压电叠层结构，压电叠层结构包括依次叠层的第二电极层、压电层和第一电极层；在压电叠层结构上形成支撑层；在支撑层中形成贯穿支撑层的空腔；在空腔中填入牺牲层材料，牺牲层材料的顶面与支撑层的顶面齐平；在支撑层上键合第二衬底，第二衬底遮盖空腔；键合第二衬底后，去除第一衬底；图形化压电叠层结构，形成谐振器的有效谐振区，有效谐振区包括位于空腔上方的第二电极、压电层和第一电极相互交叠的部分；形成有效谐振区后，去除牺牲层材料。本发明的有益效果在于，解决在制作空腔型薄膜体声波谐振器时由于膜层上下存在压差导致的器件膜层破裂的问题。
Description
技术领域
本发明涉及半导体器件制造领域，尤其涉及一种薄膜体声波谐振器的制造方法。
背景技术
自模拟射频通讯技术在上世纪90代初被开发以来，射频前端模块已经逐渐成为通讯设备的核心组件。在所有射频前端模块中，滤波器已成为增长势头最猛、发展前景最大的部件。随着无线通讯技术的高速发展，5G通讯协议日渐成熟，市场对射频滤波器的各方面性能也提出了更为严格的标准。滤波器的性能由组成滤波器的谐振器单元决定。在现有的滤波器中，薄膜体声波谐振器(FBAR)因其体积小、插入损耗低、带外抑制大、品质因数高、工作频率高、功率容量大以及抗静电冲击能力良好等特点，成为最适合5G应用的滤波器之一。
通常，薄膜体声波谐振器包括两个薄膜电极，并且两个薄膜电极之间设有压电薄膜层，其工作原理为利用压电薄膜层在交变电场下产生振动，该振动激励出沿压电薄膜层厚度方向传播的体声波，此声波传至上下电极与空气交界面被反射回来，进而在薄膜内部来回反射，形成震荡。当声波在压电薄膜层中传播正好是半波长的奇数倍时，形成驻波震荡。
但是，目前在制作空腔型薄膜体声波谐振器时，存在器件膜层破裂的问题。
发明内容
本发明的目的在于提供一种薄膜体声波谐振器的制造方法，解决在制作空腔型薄膜体声波谐振器时由于膜层上下存在压差导致的器件膜层破裂的问题，进而提高薄膜体声波谐振器的成品率。
为了实现上述目的，本发明提供一种薄膜体声波谐振器的制造方法，包括：
提供第一衬底，所述第一衬底上形成有压电叠层结构，所述压电叠层结构包括依次叠层的第二电极层、压电层和第一电极层；
在所述压电叠层结构上形成支撑层；
在所述支撑层中形成贯穿所述支撑层的空腔；
在所述空腔中填入牺牲层材料，所述牺牲层材料的顶面与所述支撑层的顶面齐平；
在所述支撑层上键合第二衬底，所述第二衬底遮盖所述空腔；
键合所述第二衬底后，去除所述第一衬底；
图形化所述压电叠层结构，形成谐振器的有效谐振区，所述有效谐振区包括位于所述空腔上方的所述第二电极、压电层和第一电极相互交叠的部分；
形成所述有效谐振区后，去除所述牺牲层材料。
综上所述，在制作薄膜体声波谐振器的过程中，通常先在一个衬底上形成空腔，在另一个衬底上形成压电叠层结构，再将压电叠层结构键合到形成有空腔的衬底上方，键合工艺通常在真空环境下进行，导致膜层上下存在压力差，膜层容易破裂。本发明在衬底上形成空腔后，先向空腔中填充牺牲层材料，再将压电叠层结构键合到衬底上，然后再进行后期工艺步骤，在器件完成后再去除牺牲层材料，由于有牺牲层材料的支撑，消除了膜层上下的压力差，因此可以解决在制作空腔型薄膜体声波谐振器时由于薄膜上下存在压差导致的器件膜层破裂的问题，进而提高薄膜体声波谐振器的成品率。
附图说明
图1A为一实例中一种薄膜体声波谐振器剖面结构示意图；
图1B为本发明一实施例的一种薄膜体声波谐振器的制造方法的步骤流程图；
图2-图9为本发明一实施例的一种薄膜体声波谐振器的制造方法在制造过程中不同步骤相对应的结构示意图；
图10-图17为本发明另一实施例的一种薄膜体声波谐振器的制造方法在制造过程中不同步骤相对应的结构示意图；
图18-图21为本发明另一实施例的一种薄膜体声波谐振器的制造方法在制造过程中不同步骤行对应的结构示意图。
附图标记说明：
图1A中，1-下电极；2-压电层；3-上电极。
图2-图21中，100-第一衬底；101-牺牲层材料；102-第二电极层；102’-第二电极；103-压电层；104-第一电极层；104’-第一电极；105-支撑层；106-第一凹槽；107-第二凹槽；110a-空腔；200-第二衬底。
具体实施方式
图1A为一实例中一种薄膜体声波谐振器，包括上电极3、下电极1，以及位于上电极3和下电极1之间的压电层2，其中压电层2因谐振器结构的需要部分区域被蚀刻掉，如图A中用虚线画的椭圆区域，导致此区域的膜层比较薄，容易破裂，器件破裂的主要原因为在器件制造过程中膜层上下存在压力差。
为解决上述问题，本发明提供一种薄膜体声波谐振器的制造方法，可以解决在制作空腔型薄膜体声波谐振器时由于膜层上下存在压差导致的器件膜层破裂的问题，进而提高薄膜体声波谐振器的成品率。
以下结合附图和具体实施例对本发明的薄膜体声波谐振器的制造方法制作方法作进一步详细说明。根据下面的说明和附图，本发明的优点和特征将更清楚，然而，需说明的是，本发明技术方案的构思可按照多种不同的形式实施，并不局限于在此阐述的特定实施例。附图均采用非常简化的形式且均使用非精准的比例，仅用以方便、明晰地辅助说明本发明实施例的目的。
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、层和/或部分，这些元件、部件、区、层和/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、层或部分与另一个元件、部件、区、层或部分。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、层或部分可表示为第二元件、部件、区、层或部分。
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，在这里可为了方便描述而被使用从而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，空间关系术语意图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，然后，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。器件可以另外地取向(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。
在此使用的术语的目的仅在于描述具体实施例并且不作为本发明的限制。在此使用时，单数形式的“一”、“一个”和“所述/该”也意图包括复数形式，除非上下文清楚指出另外的方式。还应明白术语“组成”和/或“包括”，当在该说明书中使用时，确定所述特征、整数、步骤、操作、元件和/或部件的存在，但不排除一个或更多其它的特征、整数、步骤、操作、元件、部件和/或组的存在或添加。在此使用时，术语“和/或”包括相关所列项目的任何及所有组合。
如果本文的方法包括一系列步骤，且本文所呈现的这些步骤的顺序并非必须是可执行这些步骤的唯一顺序，且一些的步骤可被省略和/或一些本文未描述的其他步骤可被添加到该方法。若某附图中的构件与其他附图中的构件相同，虽然在所有附图中都可轻易辨认出这些构件，但为了使附图的说明更为清楚，本说明书不会将所有相同构件的标号标于每一图中。
本发明一实施例提供一种薄膜体声波谐振器的制造方法，图1B为本发明一实施例提供的一种薄膜体声波谐振器的制作方法的流程图，请参考图1B，谐振器的制造方法，包括：
S01：提供第一衬底，第一衬底上形成有压电叠层结构，压电叠层结构包括依次叠层的第二电极层、压电层和第一电极层；
S02：在压电叠层结构上形成支撑层；
S03：在支撑层中形成贯穿支撑层的空腔；
S04：在空腔中填入牺牲层材料，牺牲层材料的顶面与支撑层的顶面齐平；
S05：在支撑层上键合第二衬底，第二衬底遮盖空腔；
S06：键合第二衬底后，去除第一衬底；
S07：图形化压电叠层结构，形成谐振器的有效谐振区，有效谐振区包括位于空腔上方的第二电极、压电层和第一电极相互交叠的部分；
S08：形成有效谐振区后，去除牺牲层材料。
图2至图9为本发明一实施例的一种薄膜体声波谐振器的制作方法的相应步骤对应的结构示意图，以下将参考图2至图9详细说明本实施例提供的薄膜谐振器的制作方法。
参考图2，执行步骤S01，提供第一衬底100，第一衬底100上形成有压电叠层结构120，压电叠层结构120包括依次叠层的第二电极层102、压电层103和第一电极层104；
第一衬底的材质可以为以下所提到的材料中的至少一种：硅(Si)、锗(Ge)、锗硅(SiGe)、碳硅(SiC)、碳锗硅(SiGeC)、砷化铟(InAs)、砷化镓(GaAs)、磷化铟(InP)或者其它III/V化合物半导体，还包括这些半导体构成的多层结构等，或者为介质体上硅(SOI)、介质体上层叠硅(SSOI)、介质体上层叠锗化硅(S-SiGeOI)、介质体上锗化硅(SiGeOI)以及介质体上锗(GeOI)，或者还可以为双面抛光硅片(Double Side Polished Wafers，DSP)，也可为氧化铝等的陶瓷基底、石英或玻璃基底等。本实施例中第一衬底100为单晶硅。
第二电极层102和第一电极层104可以使用本领域技术任意熟知的任意合适的导电材料或半导体材料，其中，导电材料可以为具有导电性能的金属材料，例如，由钼(Mo)、铝(Al)、铜(Cu)、钨(W)、钽(Ta)、铂(Pt)、钌(Ru)、铑(Rh)、铱(Ir)、铬(Cr)、钛(Ti)、金(Au)、锇(Os)、铼(Re)、钯(Pd)等金属中一种制成或由上述金属形成的叠层制成，半导体材料例如是Si、Ge、SiGe、SiC、SiGeC等。可以通过磁控溅射、蒸镀等物理气相沉积或者化学气相沉积方法形成第二电极102和第一电极104。压电层103的材料可以使用氮化铝(AlN)、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)等具有纤锌矿型结晶结构的压电材料及它们的组合。当压电层103包括氮化铝(AlN)时，压电层103还可包括稀土金属，例如钪(Sc)、铒(Er)、钇(Y)和镧(La)中的至少一种。此外，当压电层103包括氮化铝(AlN)时，压电层103还可包括过渡金属，例如锆(Zr)、钛(Ti)、锰(Mn)和铪(Hf)中的至少一种。可以使用化学气相沉积、物理气相沉积或原子层沉积等本领域技术人员熟知的任何适合的方法沉积形成压电层103。优选的，本实施例中，第二电极102和第一电极104由金属钼(Mo)制成，压电层103由氮化铝(AlN)制成。
在形成第二电极层102之前，可以在第一衬底100上形成种子层(图中未示出)，种子层形成在第一衬底100和第二电极层102之间，种子层对后续形成的第二电极层102(以及压电层103和第一电极层104)的晶向具有导向性，便于后续形成的压电叠层结构120沿特定的晶向生长，保证压电层103的均匀性。种子层的材质可以为氮化铝(AlN)，除了AlN以外，种子层还可使用具有密排六方(HCP)结构的金属或介电材料形成。例如，种子层也可以由金属钛(Ti)形成。
参考图3和图4，执行步骤S02和步骤S03，在第一电极层104上形成支撑层105，刻蚀支撑层105，形成贯穿支撑层105的第一空腔110a。
具体的，首先，通过化学气相沉积或物理气相沉积的方法在第一电极层104上形成支撑层105，支撑层105的材质例如为二氧化硅(SiO2)、氮化硅(Si3N4)、氧化铝(Al2O3)和氮化铝(AlN)的一种或几种组合。
当支撑层105的材质为二氧化硅(SiO2)时，也可以通过热氧化的方法形成支撑层105，本实施例中支撑层105的材质为二氧化硅(SiO2)。通过刻蚀工艺刻蚀支撑层105形成空腔110a以暴露部分第一电极层104，该刻蚀工艺可以是湿法刻蚀或者干法刻蚀工艺，其中较佳地使用干法刻蚀工艺，干法刻蚀包括但不限于反应离子刻蚀(RIE)、离子束刻蚀、等离子体刻蚀或者激光切割。
空腔110a的深度和形状均取决于待制造的体声波谐振器所需空腔的深度和形状，即可以通过形成支撑层105的厚度来确定空腔110a的深度。空腔110a底面的形状可以为矩形或是矩形以外的多边形，例如五边形、六边形、八边形等，也可以为圆形或椭圆形。本发明的其他实施例中，空腔110a的纵截面形状还可以是上宽下窄的球冠，即其纵向截面为U形。
在本实施例中，在形成支撑层105之前，在第一电极104上还形成有刻蚀停止层(图中未示出)，其材质包括但不限于氮化硅(Si3N4)和氮氧化硅(SiON)。刻蚀停止层一方面可以用于增加最终制造的薄膜体声波谐振器的结构稳定性，另一方面，刻蚀停止层与支撑层105相比具有较低的刻蚀速率，可以在刻蚀支撑层105形成空腔110a的过程中防止过刻蚀，保护位于其下的第一电极104’的表面不受到损伤，从而提高器件性能与可靠性。
参考图5，执行步骤S04，在空腔110a中填入牺牲层材料101，牺牲层材料101的顶面与支撑层105的顶面齐平。
通过化学气相沉积或物理气相沉积的方法，将牺牲层材料101填充到空腔110a中，沉积不同牺牲层材料101选择不同的机台即可，牺牲层材料101包括磷硅玻璃、低温二氧化硅、硼磷硅玻璃、锗、碳、聚酰亚胺或光阻剂。沉积完成后通过平坦化工艺，使填充的牺牲层材料101顶面和支撑层105的顶面齐平，平坦化工艺可以选择化学机械研磨。
参考图6，执行步骤S05，在支撑层105上键合第二衬底200，使第二衬底200遮盖空腔110a。
第二衬底200的材质参照第一衬底100的材质，此处不再赘述。第二衬底200的材质可以和第一衬底100的材质相同也可以不同。，可以通过热压键合的方式实现第二衬底200与支撑层105的键合，也可以通过干膜粘合的方式实现第二衬底100与支撑层105的键合，干膜粘合的过程为，将干膜(Dry film)涂于第二衬底200上，利用曝光显影或者激光，作出粘合图形，支撑层105和第二衬底200通过干膜(Dry film)键合在一起。
参考图7，执行步骤S06，键合第二衬底200后，去除第一衬底100。将键合第二衬底200后的上述薄膜体声波谐振器进行翻转。本实施例中通过刻蚀或机械研磨的方式去除第一衬底100。在其它实例中，第一衬底100与第二电极层102之间还形成有介质层(图中未示出)。可以通过腐蚀介质层的方式，使第一衬底100与压电叠层结构120分离，有助于快速剥离第一衬底100，提高工艺制作效率。介质层的材质包括但不限于二氧化硅(SiO2)、氮化硅(Si3N4)、氧化铝(Al2O3)和氮化铝(AlN)中的至少一种。介质层可通过化学气相沉积、磁控溅射或蒸镀等方式形成。在另一个实例中，介质层的位置可以替换为热膨胀胶带，通过加热，使热膨胀胶带失去粘性的方式剥离第一衬底100。
参考图8，执行步骤S07，图形化压电叠层结构120，形成谐振器的有效谐振区，有效谐振区为位于空腔110a上方的第二电极层102、压电层103和第一电极层104相互交叠的部分。
依次刻蚀第二电极层102、压电层103和第一电极层104，以形成第二电极102’、压电层103’和第一电极104’。图形化工艺可以利用干法刻蚀或者湿法刻蚀，在刻蚀第二电极层102时，例如对于湿法刻蚀，可以采用光刻胶作为掩膜，具体的，光刻胶经过图形化，例如，图形化的光刻胶在暴露出第二电极层102处具有多个不平行的边。在刻蚀完第二电极层102之后，继续刻蚀压电层103和第一电极层104，本实施例中优选干法刻蚀。
参考图9，执行步骤S08，形成有效谐振区后，去除牺牲层材料101。
去除牺牲层材料101的过程包括：在空腔边缘的非有效谐振区域形成至少一个释放孔，通过释放孔将牺牲层材料101去除。释放孔的位置选择在空腔边缘的非有效谐振区内，以保证有效谐振区各层结构的完整性，保证谐振器的性能，释放孔的数量、大小、形状并不做具体限定，可以将牺牲层材料101去除干净即可，本实施例中设置两个相对设置的释放孔，释放孔的截面为梯形，通过干法刻蚀的方式形成，其他实施例中，释放孔的数量可以为三个、四个等，截面形状可以为矩形、圆形、椭圆形等。
根据选择的牺牲层材料101，采用相对应的去除方法，比如当牺牲层材料101为聚酰亚胺或光阻剂时，采用灰化的方法去除，灰化的方法具体为在250摄氏度的温度下，通过释放孔的氧与牺牲层材料101发生化学反应，生成气体物质挥发掉，当牺牲层材料101为低温二氧化硅时，用氢氟酸溶剂和低温二氧化硅发生反应去除。
本发明另一实施例还提出了另一种结构的薄膜体声波谐振器的制造方法，参照图2以及图10-图18，为本发明另一实施例的薄膜体声波谐振器制造方法不同阶段的结构示意图。
参考图2，执行步骤S01，提供第一衬底100，第一衬底100上形成有依次叠层的第二电极层102、压电层103和第一电极层104。此步骤的细节参考上一实施例。
参考图10，在执行步骤S02之前，还包括对第一电极层104进行图形化，形成第一电极104’，第一电极104’包括位于有效谐振区的部分和与支撑层105搭接的部分；具体为，预先规划出有效谐振区的位置，图形化第一电极层104，使后续工艺中形成的空腔110a暴露出第一电极104’的部分边缘，与暴露出的边缘相对的另一侧的第一电极104’通过有效谐振区搭接到空腔110a一侧的支撑层105上。图形化第一电极层104的方法可以利用刻蚀工艺刻蚀第一电极层104，该刻蚀工艺可以是湿法刻蚀或者干法刻蚀工艺，其中较佳地使用干法刻蚀工艺，干法刻蚀包括但不限于反应离子刻蚀(RIE)、离子束刻蚀、等离子体刻蚀或者激光切割。
参考图11，执行步骤S02，在第一电极层104上形成支撑层105，具体细节参照上一实施例。
参考图12，执行步骤S03，在支撑层105中形成贯穿支撑层105的空腔110a，具体细节参照上一实施例。
参考图13，执行步骤S04，在空腔110a中填入牺牲层材料101，牺牲层材料101的顶面与支撑层105的顶面齐平，具体细节参照上一实施例。
参考图14，执行步骤S05，在支撑层105上键合第二衬底200，第二衬底200遮盖空腔110a，具体细节参照上一实施例。
参考图15，执行步骤S06，键合第二衬底200后，去除第一衬底100，具体细节参照上一实施例。
参考图16，执行步骤S07，在去除第一衬底100后，对第二电极层102进行图形化，形成第二电极102’，第二电极102’包括位于有效谐振区的部分和与支撑层105搭接的部分。具体为，图形化第二电极层102，以形成第二电极102’，使位于有效谐振区中的第二电极102’的部分边缘截止于空腔110a的上方，与截止于空腔110a上方的边缘相对的另一侧的第二电极102’通过有效谐振区搭接到空腔110a一侧的支撑层105上，有效谐振区为位于空腔110a上方的第一电极104’、压电层103和第二电极102’互相重叠的区域。有效谐振区以外的第一电极104’和第二电极102’在垂直于压电层103方向上无重叠的区域。通过刻蚀工艺刻蚀第二电极层102，该刻蚀工艺可以是湿法刻蚀或者干法刻蚀工艺，其中较佳地使用干法刻蚀工艺，干法刻蚀包括但不限于反应离子刻蚀(RIE)、离子束刻蚀、等离子体刻蚀或者激光切割。
参考图17，执行步骤S08，去除牺牲层材料101，去除牺牲层材料101的方法参照上一实施例。
第一电极104’和第二电极102’仅在有效谐振区存在在垂直于压电层103方向上有重叠的区域，可以避免由于存在电位浮空产生的高频耦合问题，有利于提高谐振器Q值。
本发明另一实施例还提出了另一种结构的薄膜体声波谐振器的制造方法，参照图2以及图18-图21，为本发明另一实施例的薄膜体声波谐振器制造方法不同阶段的结构示意图，需要说明的是，附图并没有给出每一步骤相对应的结构示意图。
参考图2，执行步骤S01，与上一实施例相同。
参考图18，执行步骤S01之后，和上一实施例相同，通过图形化工艺形成第一电极104’，形成第一电极104’之后，在执行步骤S02之前，还包括，在靠近第一电极104’边缘的被暴露出的压电层103中形成第一凹槽106，第一凹槽106的数量和深度并不做限定，可根据不同技术要求自行设定。在本实例中，第一凹槽106的数量为一个，深度为压电层103的厚度，且第一凹槽106环绕于部分第一电极104’的外周。第一凹槽106并不是封闭的环形，第一电极104’通过非封闭区域与支撑层105形成搭接区，以便将第一电极104'引出与外部电路连接。形成第一凹槽106的方法和形成空腔110a的方法类似，可以选用干法刻蚀或湿法腐蚀与干法刻蚀相结合。第一凹槽106的侧壁与第一电极104’所在平面的夹角可以是直角，锐角或者钝角，或者为U状弧形，剖面的形状也可以是任意形状，只要在压电层103中形成可容纳空气的空间即可。在本实例中，第一凹槽106的剖面形状为下窄上宽的梯形，侧壁与第一电极104’所在平面的夹角大于90度，参考图18，角A为第一凹槽106的侧壁与第一电极104’所在平面的夹角。形成钝角的工艺可以采用如下方法，在曝光显影完成后，通过reflow(一定低温的烘烤)使光刻胶软化形成斜坡，再进行刻蚀工艺，压电层103未被光刻胶覆盖的区域首先被刻蚀，光刻胶相对于压电层103材料具有较低的刻蚀速率，但也逐渐被刻蚀，由于光刻胶的厚度在斜坡处由薄至厚，因此光刻胶下方的压电层103先后被刻蚀，压电层被刻蚀形成一定的倾角。
参考图20和图21，形成第一凹槽106后，执行步骤S02-S06，具体细节参照上一实施例。
参考图21，执行步骤S07，在第二电极层102被图形化形成第二电极102’后，在靠近第二电极102’边缘的暴露出的压电层103中形成第二凹槽107，第二凹槽107的结构及形成工艺参照第一凹槽106的相关内容，在本实例中，第二凹槽107为一个，深度为压电层的厚度，且第二凹槽107环绕于第二电极102’部分边缘的外周。第二凹槽107并不是封闭的环形，第二电极102’通过非封闭区域与支撑层105形成搭接区，以便将第二电极102’引出，在非有效谐振区形成第二焊盘112。在本实例中，第二凹槽107的剖面形状为下窄上宽的梯形，侧壁与底面的夹角大于90度，第一凹槽106和第二凹槽107在在空腔110a底面的投影构成闭合或者接近闭合的图形，可以是不规则多边形，如四边形、五边形、七边形等，或者圆形，椭圆形。在本实例中，围成的区域构成封闭的五边形，且五边形的任意两条边不平行，第一凹槽106和第二凹槽107围成的区域为谐振器的有效谐振区，有效谐振区包括相互重叠的第一电极104’、压电层103和第二电极102’，以第一凹槽106和第二凹槽107为界限，外部为无效区，无效区中的第一电极104’和第二电极102’在垂直于压电层103方向上不存在相互重叠的区域。
在压电层中形成第一凹槽106和第二凹槽107的目的是，用凹槽边界定义谐振器的有效谐振区，由于压电层材料与空气具有较大的阻抗失配，横波在遇到空气界面时被反射，减少横波损失，同时，有效谐振区外的第一电极104’和第二电极102’在垂直于压电层103方向上不存在相互重叠的区域，避免了由于存在电极电位浮空产生的高频耦合问题(电位浮空产生高频耦合是指，通电的第一电极的工作区相对的下方的无电流通过的第二电极的非工作区产生电磁干扰)，进一步提高了谐振器的Q值。
综上所述，在制作薄膜体声波谐振器的过程中，通过在形成的空腔110a中填充牺牲层材料101，再进行后期工艺，在器件完成后再去除牺牲层材料101的方法，由于有牺牲层材料101的支撑，可以解决在制作空腔型薄膜体声波谐振器时由于膜层上下存在压差导致的器件膜层破裂的问题，进而提高薄膜体声波谐振器的成品率。通过以第一凹槽106和第二凹槽107定义有效谐振区的方式，进一步减少了横波损失，通过使第一电极104’和第二电极102’在谐振器的有效谐振区外不存在相互重叠的区域，避免了高频耦合，提高了谐振器的品质因子(Q值)。
需要说明的是，本说明书中的各个实施例均采用相关的方式描述，各个实施例之间相同相似的部分互相参见即可，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处。尤其，对于结构实施例而言，由于其基本相似于方法实施例，所以描述的比较简单，相关之处参见方法实施例的部分说明即可。
上述描述仅是对本发明较佳实施例的描述，并非对本发明范围的任何限定，本发明领域的普通技术人员根据上述揭示内容做的任何变更、修饰，均属于权利要求书的保护范围。
Claims (13)
1.一种薄膜体声波谐振器的制造方法，其特征在于，包括：
提供第一衬底；
所述第一衬底上形成有压电叠层结构，所述压电叠层结构包括依次叠层的第二电极层、压电层和第一电极层；
在所述压电叠层结构上形成支撑层；
在所述支撑层中形成贯穿所述支撑层的空腔；
在所述空腔中填入牺牲层材料，所述牺牲层材料的顶面与所述支撑层的顶面齐平；
在所述支撑层上键合第二衬底，所述第二衬底遮盖所述空腔；
键合所述第二衬底后，去除所述第一衬底；
图形化所述压电叠层结构，形成谐振器的有效谐振区，所述有效谐振区包括位于所述空腔上方的所述第二电极、压电层和第一电极相互交叠的部分；
形成所述有效谐振区后，去除所述牺牲层材料；
所述图形化所述压电叠层结构，形成谐振器的有效谐振区的步骤包括：
在形成所述支撑层之前，对所述第一电极层进行图形化，形成第一电极，所述第一电极包括位于所述有效谐振区的部分、与所述第二衬底搭接的部分；
在去除所述第一衬底后，对所述第二电极层进行图形化，形成第二电极，所述第二电极包括位于所述有效谐振区的部分、与所述第二衬底搭接的部分；
所述图形化所述压电叠层结构，形成谐振器的有效谐振区的步骤还包括：在形成所述第一电极后形成所述支撑层之前，刻蚀所述压电层，以在所述压电层中形成第一凹槽，所述第一凹槽沿厚度方向贯穿所述压电层，所述第一凹槽沿所述有效谐振区的边界延伸；
所述图形化所述压电叠层结构，形成谐振器的有效谐振区的步骤还包括：在形成所述第二电极后，刻蚀所述压电层以在所述压电层中形成第二凹槽，所述第二凹槽沿厚度方向贯穿所述压电层，所述第二凹槽沿所述有效谐振区的边界延伸；
所述第一凹槽和所述第二凹槽围成的边界，定义所述有效谐振区的区域。
2.根据权利要求1所述的薄膜体声波谐振器的制造方法，其特征在于，去除所述牺牲层材料的步骤包括：在空腔上方非有效谐振区形成至少一个释放孔，通过所述释放孔去除所述牺牲层材料。
3.根据权利要求1所述的薄膜体声波谐振器的制造方法，其特征在于，所述牺牲层材料包括磷硅玻璃、低温二氧化硅、硼磷硅玻璃、锗、碳、聚酰亚胺或光阻剂中的任意一种。
4.根据权利要求1所述的薄膜体声波谐振器的制造方法，其特征在于，所述牺牲层材料为低温二氧化硅，用氢氟酸溶剂去除。
5.根据权利要求1所述的薄膜体声波谐振器的制造方法，其特征在于，所述牺牲层材料为聚酰亚胺或光阻剂，用灰化方法去除。
6.根据权利要求1所述的薄膜体声波谐振器的制造方法，其特征在于，在形成所述支撑层之前，还包括，在所述压电叠层结构的顶面形成刻蚀停止层。
7.根据权利要求6所述的薄膜体声波谐振器的制造方法，其特征在于，所述刻蚀停止层材料包括氮化硅或氮氧化硅。
8.根据权利要求1所述的薄膜体声波谐振器的制造方法，其特征在于，在所述第一衬底上形成所述压电叠层结构之前还包括在所述第一衬底上形成介质层。
9.根据权利要求8所述的薄膜体声波谐振器的制造方法，其特征在于，通过腐蚀所述介质层，去除所述第一衬底。
10.根据权利要求8所述的薄膜体声波谐振器的制造方法，其特征在于，所述介质层的材质包括二氧化硅、氮化硅、氧化铝和氮化铝中的至少一种。
11.根据权利要求1所述的薄膜体声波谐振器的制造方法，其特征在于，所述第一电极和所述第二电极仅在所述有效谐振区具有相对部分。
12.根据权利要求1所述的薄膜体声波谐振器的制造方法，其特征在于，所述第一凹槽的侧壁与所述第二电极层所在的平面的夹角为钝角。
13.根据权利要求1所述的薄膜体声波谐振器的制造方法，其特征在于，所述有效谐振区为多边形，多边形的边至少包括五边，且任意两条边不平行。
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