CN112039468A - 薄膜体声波谐振器及其制造方法 - Google Patents

薄膜体声波谐振器及其制造方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种薄膜体声波谐振器及其制造方法，谐振器包括：第一衬底，设置有第一空腔；压电叠层结构从下至上包括第一电极、压电层和第二电极，第一电极和第二电极的边缘均位于第一空腔边界内；第一介质层，位于第一衬底和压电层之间，且第一介质层包围第一电极并围成封闭环形；第一电极引出结构，连接第一电极的边缘延伸至无效谐振区作为第一信号连接端，在有效谐振区的边缘与压电叠层结构围成第一空隙；第二电极引出结构，连接第二电极的边缘延伸至无效谐振区作为第二信号连接端，在有效谐振区的边缘与压电叠层结构围成第二空隙。能够提高薄膜体声波谐振器的品质因子，进而提高器件性能。

Description

薄膜体声波谐振器及其制造方法
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及其制造方法。
背景技术
随着无线通讯技术的不断发展，为了满足各种无线通讯终端的多功能化需求，终端设备需要能够利用不同的载波频谱传输数据，同时，为了在有限的带宽内支持足够的数据传输率，对于射频系统也提出了严格的性能要求。射频滤波器是射频系统的重要组成部分，可以将通信频谱外的干扰和噪声滤出以满足射频系统和通信协议对于信噪比的需求。以手机为例，由于每一个频带需要有对应的滤波器，一台手机中可能需要设置数十个滤波器。
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，目前制作出的空腔型薄膜体声波谐振器，存在横波损失，结构强度不够，使品质因子(Q)无法进一步提高、成品率低等问题，因此无法满足高性能的射频系统的需求。
发明内容
本发明的目的在于提供一种薄膜体声波谐振器及其制造方法，能够提高薄膜体声波谐振器的品质因子，进而提高器件性能。
为了实现上述目的，本发明提供一种薄膜体声波谐振器，包括：
第一衬底，所述第一衬底中设置有第一空腔；
压电叠层结构，位于所述第一衬底上，所述压电叠层结构从下至上包括第一电极、压电层和第二电极，所述第一电极和所述第二电极的边缘均位于所述第一空腔边界内，所述第一电极、压电层和第二电极在垂直于所述压电层表面方向上相互重叠的区域为有效谐振区；
第一介质层，位于所述第一衬底和所述压电层之间，且所述第一介质层包围所述第一电极并围成封闭环形；
第一电极引出结构，连接所述第一电极的边缘延伸至无效谐振区作为第一信号连接端，在所述有效谐振区的边缘与所述压电叠层结构围成第一空隙；
第二电极引出结构，连接所述第二电极的边缘延伸至无效谐振区作为第二信号连接端，在所述有效谐振区的边缘与所述压电叠层结构围成第二空隙。
本发明还提供一种薄膜体声波谐振器的制造方法，所述薄膜体声波谐振器包括有效谐振区，包括：
提供第一衬底；
在所述第一衬底内形成第一空腔，第一牺牲层和第一电极引出结构，所述第一牺牲层填充所述第一空腔，所述第一牺牲层的上表面与所述第一衬底的上表面齐平，所述第一电极引出结构位于所述第一衬底和第一牺牲层内；
在所述第一衬底上形成第一介质层、第一电极、压电层和第二电极，其中，所述第一电极位于所述第一空腔的边界内，所述第一介质层位于所述压电层与所述第一衬底之间，所述第一介质层包围所述第一电极并围成封闭环形，所述第一电极、压电层和第二电极在垂直于所述压电层表面方向上相互重叠的区域为有效谐振区；所述第一电极引出结构连接所述第一电极的边缘延伸至无效谐振区作为第一信号连接端，在所述有效谐振区的边界与所述压电叠层结构围成第一空隙；
形成第二电极引出结构，所述第二电极引出结构连接所述第二电极的边缘延伸至无效谐振区作为第二信号连接端，在所述有效谐振区的边缘与所述压电层和第二电极形成第二空隙；
去除所述第一牺牲层。
本发明的有益效果在于：
通过在第一电极侧和第二电极侧分别采用单独的第一电极引出结构和第二电极引出结构，第一电极引出结构和第二电极引出结构分别在有效谐振区边界区域形成第一空隙和第二空隙，第一空隙和第二空隙能够达到消除有效谐振区边界杂波的效果，进而提升谐振器的Q值。
进一步，采用第一电极引出结构和第二电极引出结构的形式，能够减小阻抗并增强导热。
进一步地，第一介质层和第一电极面向压电层的表面齐平，且压电层的上表面和下表面均为平面，能够有效保证压电层整体的完整性和平整，进一步提高谐振器的Q值。
进一步地，第一电极引出结构和第二电极引出结构在垂直于压电层方向上不存在相互重叠的区域，避免部分高频耦合，提高了FBAR的Q值。
进一步地，在第一电极表面设置第一凸起和/或在第二电极表面设置第二凸起，第一凸起和第二凸起所在的区域形成声阻抗失配区，能够在有效谐振区的边界与有效谐振区内部的声阻抗失配，第一凸起和第一电极引出结构的第一架空部能够围成环形或第二凸起和第二电极引出结构的第二架空部能够围成环形，能够共同起到抑制横向杂波泄露的效果，进一步提高了谐振器的品质因数；在压电层的上下表面分别形成第一介质层和第二介质层，第一介质层能够与第一电极引出结构共同包围第一电极，第二介质层能够与第二电极引出结构共同包围第二电极，能够有效保证整个压电叠层的平整度，提高压电叠层的性能，第一介质层和第二介质层的设置能够提高谐振器整体的机械强度，提高压电叠层的性能。
本发明提供的薄膜体声波谐振器的制造方法，通过形成所述第一介质层来调整第一电极与第一介质层的表面，使得二者齐平，从而保证形成在第一电极和第一介质层表面的压电层的平整性，同时，第一介质层位于无效区且包围第一电极，使得无效区的压电层表面平整，提供了压电叠层结构的稳定性，从而提高谐振区的性能。
进一步地，在形成第一导电层之后，通过平坦化工艺形成第一电极引出结构，能够保证后续形成的第一介质层和第一电极均形成在平整的表面上，并在形成第一介质层和第一电极之后，通过对第一介质层和所述第一电极表面进行平坦化处理，能够使形成的第一介质层和第一电极的上下表面均为平整的平面，同时也能够保证后续形成的压电层形同样成在一个平整的表面上，从而保证形成的压电层的平整性，使压电层具有良好的压电性能，进而提高谐振器的性能。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有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发明的一些实施例，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。
图1A为本发明实例一的一种薄膜体声波谐振器俯视图；
图1A’为沿图1A中沿A-A方向的剖视图；
图1A”为本发明实施例一的另一种薄膜体声波谐振器剖面结构示意图；
图1B为本发明实施例二的一种薄膜体声波谐振器俯视图；
图1B’为沿图1B中沿A-A方向的剖视图；
图1B”为本发明实施例二的另一种薄膜体声波谐振器俯视图；
图1C为本发明实施例三的一种薄膜体声波谐振器俯视图；
图1C’为沿图1C中沿A-A方向的剖视图；
图1C”为本发明实施例三的另一种薄膜体声波谐振器俯视图；
图1D为本发明实施例四的一种薄膜体声波谐振器俯视图；
图1D’为沿图1D中沿A-A方向的剖视图；
图1E为本发明实施例五的一种薄膜体声波谐振器剖面结构示意图；
图2为本发明实施例六的一种薄膜体声波谐振器的制造方法的步骤流程图；
图3-图14为本发明实施例六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对应的结构示意图；
图15-图16为本发明实施例七的一种薄膜体声波谐振器的制造方法不同步骤对应的结构示意图；
图17为本发明实施例八的一种薄膜体声波谐振器的制造方法不同步骤对应的结构示意图；
图18为本发明实施例九的一种薄膜体声波谐振器的制造方法不同步骤对应的结构示意图；
图19-图24为本发明实施例十的一种薄膜体声波谐振器的制造方法在不同步骤对应的结构示意图；
附图标记说明：
图1A-图1E，图3～图24中：
100-第一衬底；100a-基底；100b-支撑层；102-第一空腔；103-第一牺牲层；104-第一电极引出结构；104a-第一架空部；104b-第一搭接部；105-第一介质层；106-第一电极；107-压电层；108-第二电极；109-第二电极引出结构；109a-第二架空部；109b-第二搭接部；110-第二牺牲层；110’-第一空隙；111-牺牲凸起；111’-第二空隙；113-第一凸起；114-第二凸起；115-空气边隙；116-第二介质层；201-顶盖；201a-接合层；201b-基板；202-第二空腔；203-第三牺牲层；204-第二释放孔。
具体实施方式
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及其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。
在说明书和权利要求书中的术语“第一”“第二”等用于在类似要素之间进行区分，且未必是用于描述特定次序或时间顺序。要理解，在适当情况下，如此使用的这些术语可替换，例如可使得本文所述的本发明实施例能够以不同于本文所述的或所示的其他顺序来操作。类似的，如果本文所述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，且一些所述的步骤可被省略和/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。
实施例一
图1A为本发明实例一的一种薄膜体声波谐振器俯视图；图1A’为沿图1A中沿A-A方向的剖视图；
参考图1A和图1A’，本发明一实施例的一种薄膜体声波谐振器，包括：
第一衬底100，第一衬底100中设置有第一空腔102；
压电叠层结构，位于第一衬底100上，压电叠层结构从下至上包括第一电极106、压电层107和第二电极108，第一电极106和第二电极108的边缘均位于第一空腔102边界内，第一电极106、压电层107和第二电极108在垂直于压电层107表面方向上相互重叠的区域为有效谐振区；
第一介质层105，位于第一衬底100和压电层107之间，且第一介质层105包围第一电极106并围成封闭环形；
第一电极引出结构104，连接第一电极106的边缘延伸至无效谐振区作为第一信号连接端，在有效谐振区的边缘与压电叠层结构围成第一空隙110’；
第二电极引出结构109，连接第二电极108的边缘延伸至无效谐振区作为第二信号连接端，在有效谐振区的边缘与压电叠层结构形成第二空隙111’。
本实施例中，第一衬底100可以为本领域技术人员熟知的任意合适的底材，可以是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。
本实施例中，第一空腔102的底面的形状为矩形，但在本发明的其他实施例中，第一空腔102的底面的形状还可以是圆形、椭圆形或是矩形以外的多边形，例如五边形、六边形等。
在本实施例中，第一衬底100从下至上包括基底100a和支撑层100b，支撑层100b位于基底100a上，且支撑层100b中形成有第一空腔102。第一空腔102为封闭空腔，第一空腔102可以通过刻蚀工艺刻蚀支撑层100b形成，第一空腔102可以选择贯穿或不贯穿支撑层100b。需要说明的是，支撑层100b可以通过键合或者沉积的方式与基底100a结合，键合的方式包括：共价键键合、粘结键合或熔融键合，沉积的方式可以化学气相沉积或物理气相沉积。基底100a的材料可以和前述第一衬底100的材料相同，支撑层100b的材料可以是任意适合的介电材料，包括但不限于氧化硅、氮化硅、氮氧化硅、碳氮化硅等材料中的一种。支撑层100b与键合层的材料可以相同。在其他实施例中，基底100a和支撑层100b还可以通过键合层实现键合，键合层的材料包括氧化硅、氮化硅、氮氧化硅、碳氮化硅或硅酸乙酯，支撑层100b与键合层的材料可以相同。
在其他实施例中，第一衬底100可以为一体结构，第一衬底100为完整的一层，通过刻蚀在第一衬底100中形成第一空腔102。
第一衬底100的上方设有压电叠层结构，压电叠层结构从下至上依次包括第一电极106、压电层107和第二电极108。第一电极106和第二电极108均位于第一空腔102上方，压电层107位于第一电极106上，第二电极108位于压电层107上。第一空腔102上方的第一电极106、压电层107和第二电极108在垂直于第一衬底100的方向上的重叠区域为有效谐振区，第一电极106和第二电极108的边缘均位于空腔边界以内，本实施例中的第一电极106和第二电极108形状完全相同，且在垂直于压电层107表面方向完全重合，因此有效谐振区以外的无效谐振区，第一电极106和第二电极108在垂直于第一衬底100方向上无重叠的区域，可以避免由于存在电位浮空产生的高频耦合问题，防止形成寄生电容，有利于提高谐振器Q值。
第二电极108和第一电极106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108和第一电极106。
压电层107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107包括氮化铝(AlN)时，压电层107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107包括氮化铝(AlN)时，压电层107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107。进一步，本实施例中，第二电极108和第一电极106由金属钼(Mo)制成，压电层107由氮化铝(AlN)制成。第二电极108和第一电极106的形状可以相同也可以不相同，以及，第二电极108和第一电极106的面积可以相同也可以不相同。本实施例中，第二电极108和第一电极106的形状和面积相同，且在垂直于压电层107表面方向上的投影完全重叠，第二电极108和第一电极106的形状均为多边形，优选任意两边不平行的多边形，如五边形、六边形等，第二电极108和第一电极106选择任意两边不平行的多边形能够有效减少横波反射叠加产生的横波能量加强，减少谐振区的能量损失，提升谐振器Q值。
压电层107的上、下表面均为平面，遮盖第一空腔102且延伸至第一空腔102外，压电层107的形状和面积平整且完整，可以保证压电叠层结构具有一定的厚度，使谐振器具有一定的结构强度，提高制作谐振器的成品率，同时能够进一步提高谐振器的Q值。
本实施例中，第一衬底100与压电层107之间，设置有第一介质层105，其材质可以是任意适合的介电材料，包括但不限于氧化硅、氮化硅、氮氧化硅、碳氮化硅等材料中的至少一种。第一介质层105位于无效谐振区，包围第一电极106且围成封闭的环形。
本实施例中，第一介质层105与第一电极106在压电层107所在平面的水平方向上紧密贴合，即第一介质层105与第一电极106的外周相接。进一步，第一介质层105和第一电极106面向压电层107的表面齐平，能够有效保证压电层107在形成过程中整体的平整性，提高压电层107的性能。
在又一实施例中，参考图1A”，第一介质层105与第一电极106之间断开，即，第一介质层105和第一电极106之间存在间隙。第一介质层105和第一电极106之间存在间隙保证了第一电极106侧壁全部暴露在空腔中，减小了第一电极106表面的表面波损失，提高了谐振器的性能。
在本实施例中，还包括第一电极引出结构104和第二电极引出结构109。第一电极引出结构104位于第一介质层105和第一衬底100之间，第二电极引出结构109位于压电层107上，第一电极引出结构104，连接第一电极106的边缘延伸至无效谐振区作为第一信号连接端，在有效谐振区的边缘与压电叠层结构围成第一空隙110’；第二电极引出结构109，连接第二电极108的边缘延伸至无效谐振区作为第二信号连接端，在有效谐振区的边缘与压电叠层结构围成第二空隙111’。
具体地，第一电极引出结构104，连接第一电极106的边缘延伸至第一介质层105表面，作为第一信号连接端，用于将电信号引入有效谐振区的第一电极106。
第二电极引出结构109，连接第二电极108的边缘延伸至无效谐振区，作为第二信号连接端，用于将电信号引入有效谐振区的第二电极108。第一电极106和第二电极108通电后，压电层107上下表面产生压差，形成驻波振荡。
本实施例中，参考图1A’，第一电极引出结构104和第二电极引出结构109采用跨越有效谐振区的边缘的结构，分别在有效谐振区的边缘形成第一空隙110’和第二空隙111’，其中，第一电极引出结构104跨越有效谐振区的边界，从而在第一介质层105下表面与第一电极106的边缘之间形成第一空隙110’，第二电极引出结构109跨越有效谐振区的边界，从而在压电层107与第二电极108的边缘侧壁之间形成第二空隙111’，第一空隙110’的高度大于第一电极106的厚度，同样的，第二空隙111’的高度也大于第二电极108的厚度，以使第二电极108的全部或部分边缘被暴露于空气中，从而使声阻抗失配，达到消除有效谐振区边界杂波的效果，进而提升谐振器的品质因子(Q值)。
进一步，第一空隙110’和第二空隙111’在压电层107上的投影围成封闭的环形或者具有间隙的环形。
参考图1A’，第一电极引出结构104包括：围成第一空隙110’的第一架空部104a、连接第一架空部104a并延伸至无效谐振区的第一搭接部104b，第一搭接部104b作为第一信号连接端；
和/或，第二电极引出结构109包括：围成第二空隙111’的第二架空部109a、连接第二架空部109a并延伸至无效谐振区的第二搭接部109b，第二搭接部109b作为第二信号连接端。
具体地，第一电极引出结构104包括凸起的第一架空部104a和第一搭接部104b，第二电极引出结构109包括凸起的第二架空部109a和第二搭接部109b。第一架空部104a位于有效谐振区边缘并与第一电极106边缘、第一介质层105之间形成第一空隙110’，第一搭接部104b位于第一介质层105表面，连接第一架空部104a并延伸至无效谐振区。
第一搭接部104b环绕于第一电极106的外周，或第一搭接部104b设置于第一电极106的部分外周；第一架空部104a环绕于第一电极106的外周，或第一架空部104a设置于第一电极106的部分外周。
应当理解，当第一搭接部104b和第一架空部104a环绕于第一电极106的外周且构成封闭的环形使第一电极106边缘完全暴露在空气中且第一架空部104a在压电层107上的投影较宽时，更有利于消除有效谐振区边界杂波，同时减小电信号的输入阻抗，进而提升谐振器的Q值。
第二架空部109a位于有效谐振区边缘并与第二电极108边缘的侧壁、压电层107表面之间形成第二空隙111’，第二搭接部109b位于压电层107表面并延伸至无效谐振区。
第二搭接部109b环绕于第二电极108的外周，或第二搭接部109b设置于第二电极108的部分外周；第二架空部109a环绕于第二电极108的外周，或第二架空部109a设置于第二电极108的部分外周。
应当理解，当第二搭接部109b和第二架空部109a环绕于第二电极108的外周且构成封闭的环形使第二电极108边缘完全暴露在空气中时，更有利于消除有效谐振区边界杂波，，同时第二架空部109a在压电层107上的投影较宽时减小电信号的输入阻抗，进而提升谐振器的Q值。
本实施例中，第一电极引出结构104和第二电极引出结构109在压电层107的投影互相错开，即没有重叠部分，以避免在无效谐振区产生高频耦合，进一步提高谐振器的Q值。
进一步，第一电极引出结构104和第二电极引出结构109在压电层107的投影对称位于有效谐振区两侧，即第一架空部104a和第二架空部109a在压电层107的投影相互错开，第一搭接部104b和第二搭接部109b在压电层107的投影同样相互错开。以此能够在第一电极106和第二电极108在紧靠有效区边界处形成的第一空隙110’和第二空隙111’形成斜对称结构，第一空隙110’和第二空隙111’能够使电极边缘端面和空气接触，使声阻抗失配，从而起到消除边界杂波的效果，并且有利于谐振器的结构稳定，进而提升谐振器的Q值。
如图1A所示，本实施例中，第一搭接部104b设置于第一电极106的部分外周，第一架空部104a设置于第一电极106的部分外周，且第一搭接部104b和第一架空部104a均为等宽的面状，第二搭接部109b设置于第二电极108的部分外周，第二架空部109a设置于第二电极108的部分外周，且第二搭接部109b和第二架空部109a均为等宽的面状。
在其他实施例中，第一搭接部104b或第一架空部104a也可以环绕于第一电极106的外周构成封闭或有间隙的环形，第二搭接部109b或第二架空部109a同样可以为环绕于第二电极108的外周构成封闭或有间隙的环形。
值得注意的是，第二架空部109a电连接第二搭接部109b与第二电极108，第二架空部109a可以覆盖第二搭接部109b与第二电极108相对的端面的全部，第二架空部109a与第二电极108相接的部分的尺寸等于或者大于第二搭接部109b与第二电极108相对的端面的尺寸。
第二架空部109a也可以部分覆盖第二架空部109a与第二电极108相对的端面的部分，即第二架空部109a与第二电极108相接的部分的尺寸小于第二架空部109a与第二电极108相对的端面的尺寸。
在其他实施例中，第一搭接部104b或第二搭接部109b，第一架空部104a或第二架空部109a也可以为一个或者多个；第一架空部104a、第二架空部109a第一搭接部104b、第二搭接部109b的形状也可以为多种，例如较窄的线状、扇面状等。进一步第一架空部104a、第二架空部109a第一搭接部104b、第二搭接部109b为较宽的面状，如条带状或扇面状，有益于减小第一电连接结构和第二电连接结构的传输阻抗。
需要说明的是，在本发明的其他实施例中，也可以只设置第一电极引出结构104或第二电极引出结构109的其中一个。
例如，当只设置有第一架空部104a，则第二搭接部109b连接第二电极108边缘且不形成第二空隙111’；同理可以只设置第二架空部109a，第一搭接部104b连接第一电极106边缘且不形成第一空隙110’。应当理解，当同时设置第一架空部104a和第二架空部109a时，第一架空部104a与第二架空部109a形成的第一空隙110’和第二空隙111’相配合更有利于消除边界杂波，防止声波的横向泄露。
本实施例中第一电极引出结构104和第二电极引出结构109的材料为导电的金属材料，采用铜、金、钨、铝等阻抗小的金属材料，电性连接效果更佳。
实施例二
图1B为本发明实施例二的一种薄膜体声波谐振器俯视图；图1B’为沿图1B中沿A-A方向的剖视图；图1B”为本发明实施例二的另一种薄膜体声波谐振器俯视图；
参考图1B至图1B”，在实施例一的基础上，本实施例还包括第一凸起113和第二凸起114，第一凸起113位于第一电极106表面并沿有效谐振区的边缘分布，第二凸起114位于第二电极108表面并沿有效谐振区的边缘分布，第一凸起113与第一架空部104a围成封闭或者带有间隙的环形，第二凸起114与第二架空部109a围成封闭或者带有间隙的环形。
参考图1B，第一凸起113和第二凸起114各自在压电层107上的投影可以为连续的图形，第一凸起113配合第一架空部104a在第一电极106的边缘围成封闭的环形。
参考图1B”，第一凸起113和第二凸起114各自在压电层107上的投影也可以为不连续的图形，即第一凸起113和第二凸起114为整体或者包括间断设置的多个子凸起，第一凸起113配合第一架空部104a在第一电极106的边缘围带有间隙的环形，第二凸起114配合第二架空部109a在第二电极108的边缘围成带有间隙的环形。
第一凸起113或第二凸起114能够使第一电极106或第二电极108边缘的声阻抗失配，抑制横波泄漏。应当理解，当同时包括第一凸起113和第二凸起114，且第一凸起113和第二凸起114各自在压电层107上的投影为连续的图形，以及，当第一凸起113配合第一架空部104a配合围成封闭的环形，第二凸起114和第二架空部109a配合在有效区边界围成封闭的环形时，更有利于防止声波的横向泄露。
其他实施例中，也可以只包括第一凸起113或第二凸起114，第一凸起113与第一架空部104a围成环形，或者，第二凸起114与第二架空部109a围成环形。第一凸起113和第一架空部104a，或者第二凸起114和第二架空部109a围成的图形也可以不是封闭的环形。
其中，第一凸起113和第二凸起114的材料可以为导电材料也可以为介质材料，当第一凸起113或第二凸起114的材料为导电材料时，第一凸起113可以和第一电极106的材料相同，第二凸起114的材料可以和第二电极108的材料相同，当第一凸起113或第二凸起114的材料为介质材料时，可以为氧化硅、氮化硅、氮氧化硅或碳氮化硅中的任意一种，但不限于以上材料。
实施例三
图1C为本发明实施例三的一种薄膜体声波谐振器俯视图；图1C’为沿图1C中沿A-A方向的剖视图。
参考图1C和图1C’，在实施例一的基础上，本实施例还包括第二介质层116，第二介质层116位于无效谐振区的压电层107上，并与第二电极108相互隔开，第二介质层116和第二电极引出结构109连续相接，第二介质层116与第二引出结构包围第二电极108。
具体地，第二介质层116位于压电层107上方包围第二电极108并在有效谐振区边缘与第二电极108边缘之间相互隔开形成间隙，配合第二架空部109a使第二电极108的边缘侧壁一周完全暴露在空气中，第二介质层116与第二搭接部109b连续相接并围成环形，第二介质层116在有效谐振区边缘以外的压电层107上延伸。第二介质层116的材质可以和第一介质层105相同，可以是任意适合的介电材料，包括但不限于氧化硅、氮化硅、氮氧化硅、碳氮化硅等材料中的至少一种。
第二介质层116配合第一介质层105能够有效提高谐振器整体的机械强度，第二介质层116的设置还能够在后续形成顶盖201时改善键合的效果。
参考图1C”，增加第二介质层116的方案同样适用于实施例二中的谐振器，在实施例二的基础上，还包括第二介质层116，第一凸起113配合第一架空部104a有效抑制压电叠层结构第一电极106所在侧的横波泄漏，第二凸起114配合第一架空部104a能够有效抑制压电叠层结构第二电极108所在侧的横波泄漏，同时第一介质层105配合第二介质层116还能够提高谐振器整体的机械强度。
实施例四
图1D为本发明实施例四的一种薄膜体声波谐振器俯视图；图1D’为沿图1D中沿A-A方向的剖视图；
参考图1D和图1D’，在实施例一的基础上，本实施例在有效谐振区的边缘区域还设有贯穿压电层107并连通第一空腔102的空气边隙115，可以沿有效谐振区的边缘通过刻蚀压电层107形成空气边隙115，空气边隙115在压电层107的投影与第一空隙110’和第二空隙111’在压电层107的投影相互错开，并围成封闭的环形或者具有间隙的环形。本实施例中，空气边隙115具有一定长度，并沿第一架空部104a和第二架空部109a以外的有效谐振区边缘分布，空气边隙115与第一空隙110’和第二空隙111’配合包围在有效谐振区的外围，能够对整个有效谐振区起到抑制横波的效果。
需要说明的是，空气边隙115的方案同样适用于实施例二和实施例三中的任意谐振器，此处不再赘述。
实施例五
图1E为本发明实施例五的一种薄膜体声波谐振器剖面结构示意图；
参考图1E，在实施例一的基础上，还包括顶盖201，顶盖201设置于压电叠层结构上，顶盖201内具有第二空腔202，第二空腔202位于第一空腔102的上方，且第二电极108位于第二空腔202内。
本实施例中，顶盖201包括接合层201a和位于接合层201a上方的基板201b，接合层201a设置于压电层107上方，接合层201a内形成有第二空腔202，第二空腔202可以贯穿或不贯穿接合层201a。接合层201a可以采用常规的键合材料，例如氧化硅、氮化硅、氮氧化硅、硅酸乙酯等，也可以是光固化材料或热固化材料等黏结剂，例如粘片膜(Die Attach Film，DAF)或干膜(Dry Film)。基板201b的材料参考基底100a的材料。其他实施例中，顶盖201也可以形成在一个单独的衬底中，在衬底中形成第二空腔202后，将衬底与压电叠层键合作为顶盖201。
需要说明的是，本实施例中的顶盖201方案同样适用于实施例二至实施例四中的任意谐振器，此处不再赘述。
实施例六
图2为本发明实施例六的一种薄膜体声波谐振器的制造方法的步骤流程图.
参考图2，一种薄膜体声波谐振器的制造方法，包括：
S01：提供第一衬底100；
S02：在第一衬底100内形成第一空腔102，第一牺牲层103和第一电极引出结构104，第一牺牲层103填充第一空腔102，第一牺牲层103的上表面与第一衬底100的上表面齐平，第一电极引出结构104位于第一衬底100和第一牺牲层103内；
S03：在第一衬底100上形成第一介质层105、第一电极106、压电层107和第二电极108，其中，第一电极106位于第一空腔102的边界内，第一介质层105位于压电层107与第一衬底100之间，第一介质层105包围第一电极106并围成封闭环形，第一电极106、压电层107和第二电极108在垂直于压电层107表面方向上相互重叠的区域为有效谐振区；第一电极引出结构104连接第一电极106的边缘延伸至无效谐振区作为第一信号连接端，在有效谐振区的边界与压电叠层结构围成第一空隙110’；
S04：形成第二电极引出结构109，第二电极引出结构109连接第二电极108的边缘延伸至无效谐振区作为第二信号连接端，在有效谐振区的边缘与压电层107和第二电极108形成第二空隙111’；
S05：去除第一牺牲层103。
下面请参考图3至图14对薄膜体声波谐振器的制造方法进行阐述。图3至图14是本发明薄膜体声波谐振器的制造方法实施例六中各步骤对应的结构示意图。其中，步骤S0N不代表先后顺序。
参考图3，执行步骤S01，提供第一衬底100。
在本实施例中，第一衬底100包括基底100a和支撑层100b，支撑层100b沉积于基底100a上，基底100a和支撑层100b的材料参考实施例一。其他实施例中，也可以通过热氧化的方法形成支撑层100b。
参考图4～图7，执行步骤S02，在第一衬底100内形成第一空腔102，第一牺牲层103和第一电极引出结构104，第一牺牲层103填充第一空腔102，第一牺牲层103的上表面与第一衬底100的上表面齐平，第一电极引出结构104位于第一衬底100和第一牺牲层103内。
参考图4，第一空腔102可以通过刻蚀工艺刻蚀第一衬底100的支撑层100b形成，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。但本发明的技术不仅仅限定于此。本实施例中，第一空腔102为环形空腔，第一空腔102在基底100a表面的投影优选多边形，且多边形的任意两边不平行，第一空腔102通过刻蚀工艺刻蚀第一衬底100形成，第一空腔102可以贯穿或不贯穿支撑层100b。
在其他实施例中，第一衬底100可以为一体结构，第一衬底100为完整的一层，通过刻蚀第一衬底100形成第一空腔102。
参考图5，形成第一空腔102后，可以通过化学气相沉积或物理气相沉积的方法，将第一牺牲层103材料填充到第一空腔102中，沉积不同第一牺牲层103材料选择不同的机台即可，第一牺牲层103的材料包括磷硅玻璃、低温二氧化硅、硼磷硅玻璃、锗、碳、聚酰亚胺或光阻剂。进一步，沉积完成后通过平坦化工艺，使填充的第一牺牲层103材料顶面和第一衬底100的顶面齐平，平坦化工艺可以选择化学机械研磨。通过填充第一牺牲层103，并且使第一牺牲层103的顶面和第一衬底100的顶面齐平的工艺，能够使第一电极引出结构形成在平整的表面上，并可以为后续形成的第一电极引出结构104、压电叠层结构以及第二电极引出结构提供支撑，保证其结构的完整性和成型的谐振器整体结构的稳定。
参考图6，在支撑层100b和第一牺牲层103中形成第一电极引出结构104。
本实施例中，形成第一电极引出结构104的方法包括：
SA1:在第一衬底100和第一牺牲层103的上表面形成第一凹槽，第一凹槽从有效谐振区的边缘延伸至第一空腔102的外围；
SA2:在第一牺牲层103对应有效谐振区的边缘区域形成第二凹槽，第二凹槽与第一凹槽连通，且第二凹槽的深度大于第一凹槽的深度。形成第一凹槽和第二凹槽的方法和形成第一空腔102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。第一凹槽和第二凹槽的侧壁与第一电极106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。
SA3:形成第一导电层，覆盖第一凹槽以及第二凹槽的内表面。
SA4:通过图形化或者平坦化工艺，去除第一凹槽和第二凹槽以外的第一导电层，形成第一电极引出结构104，第一电极引出结构104覆盖第二凹槽侧壁和底部，且填充满第一凹槽，第二凹槽内的第一电极引出结构104为第一架空部104a，第一凹槽内的第一电极引出结构104为第一搭接部104b。
本实施例中，第一电极引出结构104包括位于有效谐振区边界的第一架空部104a和位于支撑层100b表面的第一搭接部104b，第一架空部104a环绕于第一电极106的外周且构成封闭的环形，或者，第一架空部104a连接于第一电极106的一个或多个边缘，应当理解，当第一搭接部104b和第一架空部104a环绕于第一电极106的外周且构成封闭的环形使第一电极106边缘完全暴露在空气中时，更有利于消除有效谐振区边界杂波，进而提升谐振器的Q值。第一导电层为形成第一电极引出结构104的材料层，所述第一导电层的材料参考前述实施例一中第一电极引出结构104的材料，在此不再赘述。
在另一个实施例中，形成第一空腔102和第一电极引出结构104的方法还可以为：
SB1:在第一衬底100内通过刻蚀工艺形成第一凹槽和与第一凹槽相连接的第二凹槽，其中，第一凹槽沿第一衬底100厚度方向的深度大于第二凹槽的深度，在第一衬底100沿中心至外侧的方向上，第二凹槽位于第一凹槽外侧；
SB2:在第一衬底100上、第一凹槽内和第二凹槽内形成第一导电层，使第一导电层填充满第二凹槽，并且覆盖第一凹槽侧壁和底部；
SB3:通过刻蚀工艺或平坦化工艺去除第一衬底100上的第一导电层；
其中，第一凹槽和第二凹槽内的第一导电层为第一电极引出结构104，第一电极引出结构104覆盖第一凹槽侧壁和底部，且填充满第二凹槽；第一凹槽内的第一电极引出结构104为第一架空部104a，第二凹槽内的第一电极引出结构104为第一搭接部104b；
SB4:刻蚀第一衬底100形成第一空腔102，第一空腔102暴露出部分第一电极引出结构104，第一搭接部104b延伸至第一空腔102的外围；
SB5:在第一空腔102内形成第一牺牲层103，填充第一空腔102并覆盖第一架空部104a，并进行平坦化工艺以进行后续工艺步骤。
其中，通过平坦化工艺形成第一电极引出结构，能够保证后续形成的第一介质层和第一电极均形成在平整的表面上。参考图7，本实施例在形成第一电极引出结构104之后还包括：形成第二牺牲层110，覆盖第一架空部104a并填充第二凹槽。进一步，在形成第二牺牲层110之后进行平坦化工艺，使第二牺牲层110的上表面与支撑层100b的上表面齐平，以便进行后续工艺。第二牺牲层110的形成方法和材质参考第一牺牲层103，此处不再赘述。
第一电极引出结构104的材料参考前述实施例一，此处不再赘述。
参考图8-图11，执行步骤S03，在第一衬底100上形成第一介质层105、第一电极106、压电层107和第二电极108，其中，第一电极106位于第一空腔102的边界内，第一介质层105位于压电层107与第一衬底100之间，第一介质层105包围第一电极106并围成封闭环形，第一电极106、压电层107和第二电极108在垂直于压电层107表面方向上相互重叠的区域为有效谐振区；第一电极引出结构104连接第一电极106的边缘延伸至无效谐振区作为第一信号连接端，在有效谐振区的边界与压电叠层结构围成第一空隙110’。
参考图8和图9，形成第一电极106和第一介质层105；
方法包括：首先，形成第一电极层，覆盖第一牺牲层103、第二牺牲层110、第一电极引出结构104和支撑层100b；然后，图形化第一电极层，形成第一电极106，第一电极106位于第一空腔102围成的区域以内，且第一电极106的边缘与第一电极引出结构104的第一架空部104a连接；之后，形成第一介质层105，覆盖第一电极106、第二牺牲层110和第一衬底100；最后，通过机械研磨，去除第一电极106上方的第一介质层105，暴露第一电极106表面。
其中，第一介质层105与第一电极106连续相接并包围第一电极106围成封闭环形。
在另一个实施例中，也可以首先形成第一介质层105，覆盖第一牺牲层103、第二牺牲层110、第一电极引出结构104和支撑层100b；图形化第一介质层105，去除第一牺牲层103上方的第一介质层105，并暴露第一牺牲层103的表面；然后形成第一电极层，覆盖第一介质层105、第二牺牲层110和第一牺牲层103；通过机械研磨，去除第一介质层105上方的第一电极层，形成第一电极106，第一电极106位于第一空腔102围成的区域以内，且第一电极106的边缘与第一电极引出结构104的第一架空部104a连接。
本实施例通过形成第一介质层105来调整第一电极106与第一介质层105的表面，使得二者齐平，从而保证形成在第一电极106和第一介质层105表面的压电层107的平整性，同时，第一介质层105位于无效区且包围第一电极106，使得无效区的压电层107表面平整，使压电层107具有良好的压电性能，并提供了压电叠层结构的稳定性，从而提高谐振区的性能。
参考图9’，在又一实施例中，形成的第一介质层105和第一电极106之间存在间隙，形成方法包括：
方法一：首先，形成第一电极层，覆盖第一牺牲层103、第二牺牲层110、第一电极引出结构104和支撑层100b；然后，图形化第一电极层，形成第一电极106，第一电极106位于第一空腔102围成的区域以内，且第一电极106的边缘与第一电极引出结构104的第一架空部104a连接；之后，形成牺牲层，覆盖第一电极106、第二牺牲层110和第一衬底100，图形化牺牲层，保留与第一电极106外周相接的环形部分牺牲层；之后，形成第一介质层105，覆盖环形部分牺牲层、第一电极106、第二牺牲层110和第一衬底100；最后，通过机械研磨，去除环形部分牺牲层和第一电极106上方的第一介质层105，暴露环形部分牺牲层和第一电极106表面。
方法二：首先形成第一介质层105，覆盖第一牺牲层103、第二牺牲层110、第一电极引出结构104和支撑层100b；图形化第一介质层105，去除第一牺牲层103上方的第一介质层105，并暴露第一牺牲层103的表面；之后，形成牺牲层，覆盖第一介质层105、第二牺牲层110和第一牺牲层103，图形化牺牲层，保留与第一介质层105内边缘相接的环形部分牺牲层；之后形成第一电极层，覆盖环形部分牺牲层、第一介质层105、第二牺牲层110和第一牺牲层103；通过机械研磨，去除第一介质层105和环形部分牺牲层上方的第一电极层，形成第一电极106，第一电极106位于第一空腔102围成的区域以内，且第一电极106的边缘与第一电极引出结构104的第一架空部104a连接。
方法三：参考实施例六中形成第一电极106和第一介质层105的方法形成第一电极106和第一介质层105，此时，第一介质层105与第一电极106连续相接并包围第一电极106围成封闭环形。然后图形化第一电极106和第一介质层105，在第一电极106和第一介质层105之间刻蚀出间隙，之后，形成牺牲层，覆盖第一电极106和第一介质层105以及第一电极106和第一介质层105之间的间隙，通过机械研磨去除第一电极106和第一介质层105上方的牺牲层。
以上方法中，在第一电极106和第一介质层105之间的间隙中形成的牺牲材料在形成第二电极引出结构109后，与第一牺牲层103、第二牺牲层110和牺牲凸起111一起去除。
通过在第一介质层105和第一电极106之间形成牺牲材料并在之后的工艺流程中去除的方法使第一介质层105和第一电极106之间存在间隙，保证了第一电极106侧壁全部暴露在空腔中，减小了第一电极106表面的表面波损失，提高了谐振器的性能。
进一步地，形成第一介质层105之后，需要对第一介质层105和第一电极106表面进行平坦化处理，使第一介质层105的上表面和第一电极106的上表面齐平，以保证后续形成的压电层107能够形成在一个平整的表面上，以此保证整个压电层107的平整性，使压电层具有良好的压电性能，进而提高谐振器的性能。
参考图10和图11，在第一介质层105和第一电极106上依次形成压电层107和第二电极层，对第二电极层图形化形成第二电极108。
本实施例中，第二电极108和第一电极106的形状和面积相同，均为多边形例如任意两边不平行的多边形，第一电极106和第二电极108在压电层107的两侧相对设置，且第一电极106和第二电极108在压电层107表面的投影完全重叠。由于压电层107形成在一个平整的表面上，因此压电层107为平整且完整的一层。
参考图12和图13执行步骤S04，形成第二电极引出结构109，第二电极引出结构109连接第二电极108的边缘延伸至无效谐振区作为第二信号连接端，在有效谐振区的边缘与压电层107和第二电极108形成第二空隙111’。形成第二电极引出结构109的方法包括：
参考图12，形成第二电极108之后，在有效谐振区的边缘形成牺牲凸起111，牺牲凸起111的顶部高于第二电极108表面。
具体地，可以通过化学气相沉积或物理气相沉积的方法，将牺牲凸起111材料覆盖第二电极108和压电层107，沉积不同牺牲凸起111材料选择不同的机台即可，牺牲凸起111材料可以参考第一牺牲层103的材料。沉积完成后通过图形化工艺，使牺牲凸起111覆盖第二电极108的边缘部分及侧壁以及位于第二电极108的边缘部分的压电层107，牺牲凸起111的顶部高于第二电极108表面，牺牲凸起111可以为台阶状凸起结构，也可以为柱状凸起结构，然而牺牲凸起111的形状并不限于此，只需要与第二电极108上表面、压电层107上表面形成高度差即可；形成第二导电层，覆盖压电层107和牺牲凸起111；牺牲凸起111的形成方法和材质参考前述第一牺牲层103的形成方法和材质。
参考图13，图形化第二导电层，形成第二电极引出结构109，第二电极引出结构109包括覆盖牺牲凸起111的第二架空部109a和连接第二架空部109a并延伸至无效谐振区压电层107表面的第二搭接部109b，第二搭接部109b作为第二信号连接端。其中，第二搭接部109b环绕于第二电极108的外周，或第二搭接部109b设置于第二电极108的部分外周；第二架空部109a环绕于第二电极108的外周，或第二架空部109a设置于第二电极108的部分外周。
第二电极引出结构109的材料参考前述实施例一，此处不再赘述。
进一步地，本实施例中第一电极引出结构104和第二电极引出结构109经过图形化工艺后在垂直于压电层107方向上不存在相互重叠的区域，能够避免部分高频耦合，提高FBAR的Q值。
参考图14，执行步骤S05，去除第一牺牲层103。
去除第一牺牲层103的步骤包括：形成第二电极引出结构109之后，在第一空腔102边缘非有效谐振区域的压电层107中形成至少一个第一释放孔。通过第一释放孔将第一牺牲层103和第二牺牲层110材料去除，同时去除第一牺牲凸起111，其中，第一牺牲层103释放后形成第一空腔102，第二牺牲层110释放后形成第一空隙110’，牺牲凸起111释放后，形成第二空隙111’。
其他实施例中，也可以在形成第二电极引出结构109之前，形成所述第一释放孔；之后，在所述第一释放孔中形成牺牲材料；形成第二电极引出结构109后，第一释放孔中的牺牲材料与第一牺牲层103、第二牺牲层110和牺牲凸起111一起去除。
第一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，第一释放孔的数量、大小、形状并不做具体限定，可以将牺牲层材料去除干净即可，第一释放孔可以通过干法刻蚀的方式形成，其他实施例中，第一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、梯形等。
根据选择的第一牺牲层103、第二牺牲层110和牺牲凸起111的材料，采用相对应的去除方法，比如当第一牺牲层103材料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，通过第一释放孔的氧与第一牺牲层103材料发生化学反应，生成气体物质挥发掉，当第一牺牲层103材料为低温二氧化硅时，用氢氟酸溶剂和低温二氧化硅发生反应去除。
实施例七
图15-图16为本发明实施例七的一种薄膜体声波谐振器的制造方法不同步骤对应的结构示意图；
在实施例六的体声波谐振器制造方法过程中，参考图15，在形成第一电极106之前，形成第一牺牲层103之后，在第一牺牲层103上表面形成第三凹槽，第三凹槽位于有效谐振区的边缘区域；采用第一凸起113材料填充第三凹槽，形成第一凸起113；其中，通过刻蚀工艺刻蚀出在第一牺牲层103上表面形成第三凹槽，然后依次通过沉积工艺和刻蚀工艺形成第一凸起113；
以及，参考图16，在形成第二电极108之后，依次通过沉积工艺和刻蚀工艺在第二电极108上形成第二凸起114。
其中，第一凸起113可以为连续的整体或包括间断设置的多个第一子凸起，第一凸起113与第一架空部104a围成封闭或者带有间隙的环形；第二凸起114为连续的整体或者包括间断设置的多个第二子凸起，第二凸起114沿有效谐振区分布，并与第二架空部109a围成封闭或者带有间隙的环形。
本实施例中第一凸起113和第二凸起114的结构、位置关系、材料以及带来的有益效果参照前述实施例二，此处不在赘述。
本发明形成第一凸起113和第二凸起114的方法有多种，从形成凸起的材料划分主要包括以下两种形式：
第一种形式：在图7的基础上，在形成第一电极106之前，形成第一电极引出结构104之后，在第一牺牲层103上表面形成第三凹槽，在第一牺牲层103和第三凹槽上形成结构材料层并填充第三凹槽，在结构材料层较厚的情况下，对结构材料层进行刻蚀工艺同时形成第一凸起113及第一电极106。
在图11或图13的基础上，在压电层107上形成结构材料层，对结构材料层进行刻蚀工艺同时形成第二电极108及第二凸起114。
第二种形式：在图7的基础上，在形成第一电极106之前，形成第一电极引出结构104之后，在第一牺牲层103上表面形成第三凹槽，在第三凹槽上形成凸起材料层并填充第三凹槽，对凸起材料层进行刻蚀工艺形成第一凸起113，之后，在第一牺牲层103和第一凸起113上形成第一电极106。
在图11的基础上，形成第二电极108后，在第二电极108上形成凸起材料层，对凸起材料层进行刻蚀工艺形成第二凸起114。
第一种形式中，凸起和结构材料层的材料相同，可以通过一次沉积工艺形成结构材料层和凸起材料层，减少工艺步骤。第二种形式中，凸起材料和结构材料层的材料相同或不同，需要通过两次沉积工艺形成，但凸起材料的选择不限于和第一电极106或第二电极108或压电层107材料相同，凸起材料的选择范围更广。应当理解，当第一凸起113配合第一架空部104a配合围成封闭的环形时，或者，第二凸起114和第二架空部109a配合在有效区边界围成封闭的环形时，更有利于防止声波的横向泄露。其他实施例中，可以只包括第一凸起113或第二凸起114，第一凸起113与第一架空部104a围成环形，或者，第二凸起114与第二架空部109a围成环形。第一凸起113和第一架空部104a，或者第二凸起114和第二架空部109a围成的图形也可以不是封闭的环形。
在其他实施例中，第二凸起114也可以在形成第二电极引出结构109后再形成；或者，在形成第二电极108后、第二电极引出结构109之前形成。并且，在当第二凸起114与第二电极引出结构109材料相同，可以在刻蚀形成第二电极引出结构109时，也刻蚀形成第二凸起114，此时直接通过一次沉积工艺形成材料层，进行刻蚀工艺同时形成第二凸起114和第二电极引出结构109。
实施例八
参考图17，在实施例六薄膜体声波谐振器的制造方法中(图14的基础上)还包括：在形成第二电极引出结构109之前或之后，在压电层107上形成第二介质层116，第二介质层116位于有效谐振区的外围并在有效谐振区边缘与第二电极108边缘之间相互隔开形成间隙，第二介质层116与第二搭接部109b连续相接围成环形，并包围第二电极108，第二介质层116的形成方法和材料参考第一介质层105，此处不再赘述。第二介质层116配合第一介质层105和第二介质层116的设置能够有效保证整个压电叠层的平整度，并提高谐振器整体的机械强度，第二介质层116的设置以及还能够在后续形成顶盖201时能够改善键合的效果。
增加第二介质层116的方案同样适用于实施例七，此处不再赘述。
实施例九
图18为本发明实施例九的一种薄膜体声波谐振器的制造方法不同步骤对应的结构示意图；
参考图18，在实施例六的薄膜体声波谐振器的制造方法中，在形成第二电极引出结构109之前或之后，还包括：
刻蚀有效谐振区的边缘区域形成贯穿压电层107并连通第一牺牲层103的空气边隙115，空气边隙115在压电层107的投影与第一空隙110’和第二空隙111’在压电层107的投影相互错开，并围成连续或间断的环形。
本实施例中，刻蚀有效谐振区的边缘区域形成贯穿压电层107并连通第一牺牲层103的空气边隙115，形成的空气边隙115具有一定长度，并沿第一架空部104a和第二架空部109a以外的有效谐振区边缘分布，空气边隙115与第一空隙110’和第二空隙111’配合能够共同起到抑制横波的效果。增加空气边隙115的方案同样适用于实施例七中带有第一凸起113和第二凸起114的薄膜体声波谐振器的制造方法，例如在形成第二凸起114之前或之后，刻蚀压电层107形成空气边隙115，此处不再赘述。
实施例十
图19-图24为本发明实施例十的一种薄膜体声波谐振器的制造方法在不同步骤对应的结构示意图；
在实施例六的薄膜体声波谐振器的制造方法中，在形成第二电极引出结构109之后，去除第一牺牲层103之前，还可以在压电叠层上形成顶盖201，顶盖201包括第二空腔202，第二电极108和第二架空部109a位于第二空腔202内。
参考图19至图22，本市实施中，形成顶盖201的方法包括：
在第一空腔102上方形成第三牺牲层203，覆盖有效谐振区、第二架空部109a和空气边隙115；形成接合层201a，覆盖第三牺牲层203和压电层107；在接合层201a的顶部形成第二释放孔204；通过第二释放孔204释放牺牲凸起111、第一牺牲层103、第二牺牲层110和第三牺牲层203，其中，第一牺牲层103和第三牺牲层203释放后，分别形成第一空腔102和第二空腔202，第二牺牲层110释放后，第一架空部104a与第一电极106的边缘、压电层107表面之间形成第一空隙110’，牺牲凸起111释放后，第二架空部109a与第二电极108的边缘、压电层107表面之间形成第二空隙111’；最后在接合层201a上键合基板201b，接合层201a和基板201b构成顶盖201。
通过形成第三牺牲层203的工艺，为后续形成的接合层201a形成支撑，保证接合层201a的结构完整以及去除第三牺牲层203后形成的第二空腔202的结构完整，进一步的也确保了成型的谐振器的整体结构的稳定。
通过化学气相沉积或物理气相沉积的方法将第三牺牲层203材料沉积在第一空腔102上方，覆盖有效谐振区、第二架空部109a和空气边隙115，然后通过刻蚀工艺刻蚀第三牺牲层203材料，形成第三牺牲层203。第三牺牲层203的形状、尺寸及材质请参考第一牺牲层103。
接合层201a形成在第三牺牲层203和压电层107上，接合层201a覆盖第三牺牲层203，且接合层201a一部分覆盖第三牺牲层203外围的压电层107和第二搭接部109b，接合层201a可以采用常规的键合材料。在接合层201a上键合基板201b，基板201b的材质参考基底100a。键合方式包括：共价键键合、粘结键合或熔融键合。需要注意的是，在该实施例中，第一牺牲层103、第二牺牲层110、牺牲凸起111需要和第三牺牲层203需要同时去除，以保证在形成第二空腔202的过程中第一空腔102上方的压电叠层始终保持平整不被压塌或变形。
参考图23，在另一个实施例中，形成顶盖201的方法可以为：
提供基板201b；
在基板201b上形成接合层201a；
参考图23，图形化接合层201a，形成第二空腔202，接合层201a和基板201b构成顶盖201；
参考图24，将顶盖201与压电叠层结构键合。
或者，提供用于制作顶盖201的衬底，衬底为一层结构，图形化衬底，在衬底中形成第二空腔202。
需要说明的是，增加顶盖201的方案同样适用于实施例七至实施例九，此处不再赘述。
综上，在制作薄膜体声波谐振器的过程中，通过在第一电极106侧和第二电极108侧分别采用单独的第一电极引出结构104和第二电极引出结构109，第一电极引出结构104和第二电极引出结构109分别在有效谐振区边界区域形成第一空隙110’和第二空隙111’，第一空隙110’和第二空隙111’能够达到消除有效谐振区边界杂波的效果，进而提升谐振器的Q值，同时采用第一电极引出结构104和第二电极引出结构109的形式，能够减小阻抗并增强导热。
进一步地，第一电极引出结构104和第二电极引出结构109在垂直于压电层107方向上不存在相互重叠的区域，避免部分高频耦合，提高了FBAR的Q值。在第一电极106表面设置第一凸起113和/或在第二电极108表面设置第二凸起114，第一凸起113和第二凸起114所在的区域形成声阻抗失配区，能够在有效谐振区的边界与有效谐振区内部的声阻抗失配，第一凸起113和第一电极引出结构104的第一架空部104a能够围成环形或第二凸起114和第二电极引出结构109的第二架空部109a能够围成环形，能够共同起到抑制横向杂波泄露的效果，进一步提高了谐振器的品质因数；在压电层107的上下表面分别形成第一介质层105和第二介质层116，第一介质层105能够与第一电极引出结构104共同包围第一电极106，第二介质层116能够与第二电极引出结构109共同包围第二电极108，能够有效保证整个压电叠层的平整度，提高压电叠层的性能，第一介质层105和第二介质层116的设置能够提高谐振器整体的机械强度，提高压电叠层的性能。
进一步地，本发明提供的薄膜体声波谐振器的制造方法，通过形成所述第一介质层105来调整第一电极106与第一介质层105的表面，使得二者齐平，从而保证形成在第一电极106和第一介质层105表面的压电层107的平整性，同时，第一介质层105位于无效区且包围第一电极106，使得无效区的压电层107表面平整，提供了压电叠层结构的稳定性，从而提高谐振区的性能。
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 (33)

1.一种薄膜体声波谐振器，其特征在于，包括：
第一衬底，所述第一衬底中设置有第一空腔；
压电叠层结构，位于所述第一衬底上，所述压电叠层结构从下至上包括第一电极、压电层和第二电极，所述第一电极和所述第二电极的边缘均位于所述第一空腔边界内，所述第一电极、压电层和第二电极在垂直于所述压电层表面方向上相互重叠的区域为有效谐振区；
第一介质层，位于所述第一衬底和所述压电层之间，且所述第一介质层包围所述第一电极并围成封闭环形；
第一电极引出结构，连接所述第一电极的边缘延伸至无效谐振区作为第一信号连接端，在所述有效谐振区的边缘与所述压电叠层结构围成第一空隙；
第二电极引出结构，连接所述第二电极的边缘延伸至无效谐振区作为第二信号连接端，在所述有效谐振区的边缘与所述压电叠层结构围成第二空隙。
2.根据权利要求1所述的薄膜体声波谐振器，其特征在于，所述第一介质层与所述第一电极的外周相接或者具有间隙，且所述第一介质层和所述第一电极面向所述压电层的表面齐平。
3.根据权利要求1所述的一种薄膜体声波谐振器，其特征在于，所述压电层的上表面和下表面均为平面，遮盖所述第一空腔且延伸至第一空腔外。
4.根据权利要求1所述的薄膜体声波谐振器，其特征在于，所述第一电极引出结构、所述第二电极引出结构在压电层表面的投影相互错开。
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，所述第一空隙、所述第二空隙在所述压电层上的投影围成封闭的环形或具有间隙的环形。
6.根据权利要求1所述的薄膜体声波谐振器，其特征在于，所述第一电极引出结构包括：围成所述第一空隙的第一架空部、连接所述第一架空部并延伸至所述无效谐振区的第一搭接部，所述第一搭接部作为所述第一信号连接端；
和/或，所述第二电极引出结构包括：围成所述第二空隙的第二架空部、连接所述第二架空部并延伸至所述无效谐振区的第二搭接部，所述第二搭接部作为所述第二信号连接端。
7.根据权利要求6所述的薄膜体声波谐振器，其特征在于，
所述第一搭接部环绕于所述第一电极的外周，或所述第一搭接部设置于所述第一电极的部分外周；
所述第一架空部环绕于所述第一电极的外周，或所述第一架空部设置于所述第一电极的部分外周；
所述第二搭接部环绕于所述第二电极的外周，或所述第二搭接部设置于所述第二电极的部分外周；
所述第二架空部环绕于所述第二电极的外周，或所述第二架空部设置于所述第二电极的部分外周。
8.根据权利要求1所述的薄膜体声波谐振器，其特征在于，所述第一电极引出结构或所述第二电极引出结构的材料为金属材料，所述金属材料包括金、银、钨、铂、铝、铜中的一种或多种。
9.根据权利要求1所述的薄膜体声波谐振器，其特征在于，还包括第一凸起和/或第二凸起，所述第一凸起位于所述第一电极表面并沿所述有效谐振区的边缘分布，所述第一凸起与所述第一空隙在所述压电层表面的投影围成封闭或带有间隙的环形；
所述第二凸起位于所述第二电极表面并沿所述有效谐振区的边缘分布，所述第二凸起与所述第二空隙在所述压电层表面的投影围成封闭或带有间隙的环形。
10.根据权利要求9所述的薄膜体声波谐振器的制造方法，其特征在于，所述第一凸起和所述第二凸起的材料包括介质材料；或者，
所述第一凸起的材料与所述第一电极的材料相同；和/或，所述第二凸起的材料与所述第二电极的材料相同。
11.根据权利要求1所述的薄膜体声波谐振器，其特征在于，还包括第二介质层，所述第二介质层位于所述无效谐振区的所述压电层上，并与所述第二电极相互隔开，所述第二介质层和第二电极引出结构连续相接，所述第二介质层与所述第二引出结构包围所述第二电极。
12.根据权利要求1所述的薄膜体声波谐振器，其特征在于，所述有效谐振区的边缘区域还设有贯穿所述压电层并连通所述第一空腔的空气边隙，所述空气边隙在所述压电层的投影与所述第一空隙和所述第二空隙在所述压电层的投影相互错开，并围成封闭或具有间隙的环形。
13.根据权利要求1所述的薄膜体声波谐振器，其特征在于，还包括顶盖，所述顶盖设置于所述压电叠层结构上，所述顶盖内具有第二空腔，所述第二空腔位于所述第一空腔的上方，且所述第二电极位于所述第二空腔内。
14.根据权利要求1所述的薄膜体声波谐振器，其特征在于，所述第一衬底包括基底和支撑层，所述支撑层和所述压电叠层结构依次层叠于所述基底上，所述第一空腔设置于所述支撑层中。
15.一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；
在所述第一衬底内形成第一空腔、第一牺牲层和第一电极引出结构，所述第一牺牲层填充所述第一空腔，所述第一牺牲层的上表面与所述第一衬底的上表面齐平，所述第一电极引出结构位于所述第一衬底和第一牺牲层内；
在所述第一衬底上形成第一介质层、第一电极、压电层和第二电极，其中，所述第一电极位于所述第一空腔的边界内，所述第一介质层位于所述压电层与所述第一衬底之间，所述第一介质层包围所述第一电极并围成封闭环形，所述第一电极、压电层和第二电极在垂直于所述压电层表面方向上相互重叠的区域为有效谐振区；所述第一电极引出结构连接所述第一电极的边缘延伸至无效谐振区作为第一信号连接端，在所述有效谐振区的边界与所述压电叠层结构围成第一空隙；
形成第二电极引出结构，所述第二电极引出结构连接所述第二电极的边缘延伸至无效谐振区作为第二信号连接端，在所述有效谐振区的边缘与所述压电层和第二电极形成第二空隙；
去除所述第一牺牲层。
16.根据权利要求15所述的薄膜体声波谐振器的制造方法，其特征在于，所述第一电极引出结构、所述第二电极引出结构在压电层表面的投影相互错开。
17.根据权利要求15所述的薄膜体声波谐振器的制造方法，其特征在于，所述第一空隙、所述第二空隙在所述压电层上的投影围成封闭的环形或具有间隙的环形。
18.根据权利要求15所述的薄膜体声波谐振器的制造方法，其特征在于，所述第一电极引出结构包括：
围成所述第一空隙的第一架空部、连接所述第一架空部并延伸至所述无效谐振区的第一搭接部，所述第一搭接部位于所述第一介质层表面，所述第一搭接部作为所述第一信号连接端；
所述第二电极引出结构包括：
围成所述第二空隙的第二架空部、连接所述第二架空部并延伸至所述无效谐振区的第二搭接部，所述第二搭接部作为所述第二信号连接端。
19.根据权利要求18所述的薄膜体声波谐振器的制造方法，其特征在于，
所述第一搭接部环绕于所述第一电极的外周，或所述第一搭接部设置于所述第一电极的部分外周；
所述第一架空部环绕于所述第一电极的外周，或所述第一架空部设置于所述第一电极的部分外周；
所述第二搭接部环绕于所述第二电极的外周，或所述第二搭接部设置于所述第二电极的部分外周；
所述第二架空部环绕于所述第二电极的外周，或所述第二架空部设置于所述第二电极的部分外周。
20.根据权利要求15所述的薄膜体声波谐振器的制造方法，其特征在于，所述第一电极引出结构或所述第二电极引出结构的材料为金属材料，所述金属材料包括金、银、钨、铂、铝、铜中的一种或多种。
21.根据权利要求18所述的薄膜体声波谐振器的制造方法，其特征在于，在所述第一衬底内形成第一空腔，第一牺牲层和第一电极引出结构的方法包括：
在所述第一衬底内形成所述第一空腔；
在所述第一空腔内填充第一牺牲层；
在所述第一衬底和所述第一牺牲层的上表面形成第一凹槽，所述第一凹槽从所述第一空腔的边缘延伸至所述第一空腔的外围；
在所述第一牺牲层对应所述有效谐振区的边缘区域形成第二凹槽，所述第二凹槽与所述第一凹槽连通，且所述第二凹槽的深度大于所述第一凹槽的深度；
在所述第一凹槽和所述第二凹槽内形成所述第一电极引出结构，所述第一电极引出结构覆盖所述第二凹槽侧壁和底部，且填充满所述第一凹槽；所述第二凹槽内的所述第一电极引出结构为第一架空部，所述第一凹槽内的所述第一电极引出结构为第一搭接部；
形成第二牺牲层，覆盖所述第一架空部并填充所述第二凹槽；
或者，
在所述第一衬底内形成第二凹槽和与所述第二凹槽相连接的第一凹槽，所述第二凹槽沿所述第一衬底厚度方向的深度大于所述第一凹槽的深度，在所述第一衬底沿中心至外侧的方向上，所述第一凹槽位于所述第二凹槽外侧；在所述第二凹槽和所述第一凹槽内形成所述第一电极引出结构，所述第一电极引出结构覆盖所述第二凹槽侧壁和底部，且填充满所述第一凹槽；所述第二凹槽内的所述第一电极引出结构为第一架空部，所述第一凹槽内的所述第一电极引出结构为第一搭接部；
刻蚀所述第一衬底形成所述第一空腔，所述第一空腔暴露出部分所述第一电极引出结构，所述第一搭接部延伸至所述第一空腔的外围；
形成所述第一牺牲层，填充所述第一空腔并覆盖所述第一架空部。
22.根据权利要求15所述的薄膜体声波谐振器的制造方法，其特征在于，形成所述第二电极引出结构的方法包括：
形成所述第二电极之后，在所述有效谐振区的边缘形成牺牲凸起，所述牺牲凸起位于所述第二电极上及所述第二电极的侧壁，或者，所述牺牲凸起位于所述第二电极侧壁；
形成第二导电层，覆盖所述压电层和所述牺牲凸起；
图形化所述第二导电层，形成所述第二电极引出结构，去除牺牲凸起后，形成所述第二空隙。
23.根据权利要求15所述的薄膜体声波谐振器的制造方法，其特征在于，还包括：
在形成所述第一电极之前，形成所述第一牺牲层之后，在所述第一牺牲层上表面形成第三凹槽，所述第三凹槽位于所述有效谐振区的边缘区域；
填充所述第三凹槽，形成第一凸起。
24.根据权利要求23所述的薄膜体声波谐振器的制造方法，其特征在于，所述第一凸起与所述第一空隙在所述压电层表面的投影围成封闭或带有间隙的环形。
25.根据权利要求15所述的薄膜体声波谐振器的制造方法，其特征在于，还包括：
在形成所述第二电极之后，在所述第二电极上形成第二凸起，所述第二凸起沿所述有效谐振区的边界分布；
或者，在刻蚀形成所述第二电极引出结构时，也刻蚀形成所述第二凸起，所述第二凸起与所述第二电极引出结构材料相同；
或者，在形成所述第二电极引出结构后形成所述第二凸起；
或者，在形成第二电极后、第二电极引出结构之前形成所述第二凸起。
26.根据权利要求25所述的薄膜体声波谐振器的制造方法，其特征在于，所述第二凸起与所述第二空隙在所述压电层表面的投影围成封闭或带有间隙的环形。
27.根据权利要求23或24任意一项所述的薄膜体声波谐振器的制造方法，其特征在于，所述第一凸起的材料包括介质材料；或者，
所述第一凸起的材料与所述第一电极的材料相同。
28.根据权利要求25或26任意一项所述的薄膜体声波谐振器的制造方法，其特征在于，所述第二凸起的材料包括介质材料；或者，
所述第二凸起的材料与所述第二电极的材料相同。
29.根据权利要求15所述的薄膜体声波谐振器的制造方法，其特征在于，形成所述第一电极和所述第一介质层的方法包括：
形成第一电极层，覆盖所述第一牺牲层、所述第二牺牲层、所述第一电极引出结构和所述第一衬底；
图形化所述第一电极层，形成所述第一电极，所述第一电极位于所述第一空腔围成的区域以内，且所述第一电极的边缘与所述第一电极引出结构的所述第一架空部连接；
形成所述第一介质层，覆盖所述第一电极、所述第二牺牲层和所述第一衬底；
通过机械研磨，去除所述第一电极上方的所述第一介质层，暴露所述第一电极表面；
或者，
形成所述第一介质层，覆盖所述第一牺牲层、所述第二牺牲层、所述第一电极引出结构和所述第一衬底；
图形化所述第一介质层，去除所述有效谐振区上方的所述第一介质层，并暴露所述第一牺牲层的表面；
形成第一电极层，覆盖所述第一介质层和所述第一牺牲层；
通过机械研磨，去除所述第一介质层上方的所述第一电极层，形成所述第一电极，所述第一电极位于所述第一空腔围成的区域以内，且所述第一电极的边缘与所述第一电极引出结构的所述第一架空部连接；
对所述第一介质层和所述第一电极表面进行平坦化处理，使所述第一介质层的表面和所述第一电极的表面齐平。
30.根据权利要求15所述的薄膜体声波谐振器的制造方法，其特征在于，在形成所述第二电极引出结构之后，还包括：
在无效谐振区的压电层上形成第二介质层，与所述第二电极相互隔开，所述第二介质层与所述第二电极引出结构连续相接。
31.根据权利要求15所述的薄膜体声波谐振器的制造方法，其特征在于，形成所述第二电极引出结构之前或之后，还包括：
刻蚀所述有效谐振区的边缘区域形成贯穿所述压电层并连通所述第一牺牲层的空气边隙，所述空气边隙在所述压电层的投影与所述第一空隙和所述第二空隙在所述压电层的投影相互错开，并围成连续或间断的环形。
32.根据权利要求15所述的薄膜体声波谐振器的制造方法，其特征在于，在所述第一衬底内形成第一空腔包括：
提供第一衬底；
在所述第一衬底内形成所述第一空腔；
或者，提供基底；
在所述基底上形成支撑层；
图形化所述支撑层形成所述第一空腔；
所述基底与所述支撑层构成所述第一衬底。
33.根据权利要求15所述的薄膜体声波谐振器的制造方法，其特征在于，在形成所述第二电极引出结构之后还包括：
在所述压电叠层上形成顶盖，所述顶盖包括第二空腔，所述第二电极位于所述第二空腔内。
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