CN112886939A - 薄膜体声波谐振器及其制备方法、滤波器 - Google Patents

Abstract

本申请公开的一种薄膜体声波谐振器，所述薄膜体声波谐振器包括：衬底和压电三明治结构，所述衬底具有凹槽，所述压电三明治结构至少部分悬设置于所述凹槽的上方，所述凹槽内设置有支撑结构，所述压电三明治结构与所述支撑结构不直接相接，当所述薄膜体声波谐振器正常工作时，所述能量不会从所述压电三明治结构向所述支撑结构泄露，当所述薄膜体声波谐振器的压电三明治结构因重力或其他原因塌陷时，所述支撑结构可以对其起到支撑作用，一定程度上提高了薄膜体声波谐振器的可靠性。

Description

薄膜体声波谐振器及其制备方法、滤波器

技术领域

本申请涉及微电子器件制备技术领域，具体而言，涉及一种谐振器及该谐振器的制备方法以及滤波器。

背景技术

无线通讯相关技术中，人们对于数据传输的要求越来越高。尤其是移动通信领域，随着3G、4G、5G以及未来发展中的6G时代的到来，其网络传输速率和网络容量将大幅提升。然而无线的空间是有限的，随着数据率上升对应的是频谱资源的高利用率以及通讯协议的复杂化，相应的对射频系统的各种性能也提出了较高的需求。在射频前端模块中，射频滤波器起到了至关重要的作用，在高频段可选择基于FBAR技术的滤波器，但是，相关技术中的薄膜体声波谐振器仍有改进的空间。

发明人认为，相关技术中的薄膜体声波谐振技术中，无论是形成“air bridge”或者是刻蚀形成空腔结构，压电堆叠结构和空气形成反射层都需要键合，可通过金属将压电三明治结构与衬底键合，但是键合选用的金属经过时间累积应力累加之后可能产生断裂、脱焊等问题，导致谐振器不工作，或者使滤波器可靠性变差。发明人认为，该问题亟待解决。

发明内容

根据本申请的一个方面，提供一种薄膜体声波谐振器，所述薄膜体声波谐振器包括：衬底和压电三明治结构，所述压电三明治结构包括压电晶体、位于所述压电晶体之上且与所述压电晶体的上表面至少部分接触的第一电极和位于所述压电晶体之下且与所述压电晶体的下表面至少部分接触的第二电极，所述衬底具有凹槽，所述压电三明治结构至少部分悬设置于所述凹槽的上方，所述凹槽内设置有支撑结构，所述压电三明治结构与所述支撑结构不直接相接，当所述薄膜体声波谐振器正常工作时，所述能量不会从所述压电三明治结构向所述支撑结构泄露，当所述薄膜体声波谐振器的压电三明治结构因重力或其他原因塌陷时，所述支撑结构可以对其起到支撑作用，一定程度上提高了薄膜体声波谐振器的可靠性。

根据本申请的又一个方面，提供一种如上所述的薄膜体声波谐振器的制备方法，提供衬底，刻蚀所述衬底形成凹槽，在所述凹槽内形成支撑结构；提供所述压电三明治结构，所述压电三明治结构键合设置于所述凹槽上方，所述压电三明治结构与所述支撑结构不直接接触。

根据本申请的又一个方面，提供一种滤波器，所述滤波器包含上述谐振器，所述滤波器的稳可靠性得到了一定程度的提高。

本申请的有益效果将在以下具体实施方式中详细说明。

附图说明

图1是本申请一实施例薄膜体声波谐振器的结构示意图；

图2是图1中本申请实施例薄膜体声波谐振器的沿A-A方向剖面示意图；

图3是本申请另一实施例薄膜体声波谐振器的剖面示意图；

图4是本申请再一实施例薄膜体声波谐振器的剖面示意图；

图5A～5D是本申请示例性实施例薄膜体声波谐振器的制备方法示意图。

附图标记：

薄膜体声波谐振器100、200、300；压电三明治结构10；顶电极11；压电薄膜12；底电极13；衬底20；凹槽30；支撑结构40；缝隙部50；

具体实施方式

这里将详细地对示例性实施例进行说明，其示例表示在附图中。下面的描述涉及附图时，除非另有表示，不同附图中的相同数字表示相同或相似的要素。以下示例性实施例中所描述的实施方式并不代表与本申请相一致的所有实施方式。相反，它们仅是与如所附权利要求书中所详述的、本申请的一些方面相一致的装置和方法的例子。

在本申请使用的术语是仅仅出于描述特定实施例的目的，而非旨在限制本申请。在本申请的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本申请和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本申请的限制。此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本申请的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。

在本申请的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本申请中的具体含义。

在本申请中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征之“上”或之“下”可以包括第一和第二特征直接接触，也可以包括第一和第二特征不是直接接触而是通过它们之间的另外的特征接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”包括第一特征在第二特征正上方和斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”包括第一特征在第二特征正下方和斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。下面结合附图，对本申请示例性实施例进行详细说明。在不冲突的情况下，下述的实施例及实施方式中的特征可以相互补充或相互组合。

在本申请使用的术语是仅仅出于描述特定实施例的目的，而非旨在限制本申请。在本申请和所附权利要求书中所使用的单数形式的“一种”、“所述”和“该”也旨在包括多数形式，除非上下文清楚地表示其他含义。

下面结合附图，对本申请示例性实施例进行详细说明。在不冲突的情况下，下述的实施例及实施方式中的特征可以相互组合。

相关技术中，谐振器，尤其是薄膜体声波谐振器，在信号收发系统，例如通信系统运行中，可以被搭建成振荡器或滤波器应用于现代通讯系统中。发明人认为，相对于传统用来构成带通滤波器及微波振荡源的LC振荡器、陶瓷介质谐振器及声表面波(SAW)器件而言，薄膜体声波谐振器除了具有小尺寸、低功耗、低插入损耗以及高工作频率(0.5GHz—10GHz)的优点之外，更重要的是它的制备工艺可以与CMOS工艺兼容，因此可以与外围电路构成单芯片系统，极大地减小系统的尺寸和功耗。

相关技术中，薄膜体声波谐振器(FABR)主要通过牺牲表面工艺或背部刻蚀工艺来完成，牺牲表面工艺主要利用磷酸硅玻璃或二氧化硅等材料作为填充牺牲层，将压电三明治结构沉积在它的表面，在工艺后期将牺牲层除去从而达到形成空腔的目的。发明人认为，薄膜体声波谐振器器件的制备工艺相对于其他MEMS器件而言并不复杂，但是背部刻蚀工艺主要是通过在晶圆背面进行体硅刻蚀，从而使得正面形成的压电三明治结构的背面处于空腔环境，背面刻蚀工艺的主要问题是需要一层二氧化硅加一层氮化硅薄膜作为压电三明治结构的支撑层，使得器件在工艺生产中避免刻蚀液的侵蚀，然而这样的设计容易产生较大的应力，器件容易出现褶皱和破裂，会极大的影响器件的性能，不解决残余应力的问题就无法制备出高性能的FBAR器件，但是如果在空腔内设置支撑结构能一定程度上避免上述问题却又可能由于压电薄膜的声能通过该支撑结构外泄至衬底结构，从而导致器件本身的性能下降的问题。

本申请实施例提供可延迟器件性能下降的薄膜体声波谐振器，通过空腔内设置支撑结构且所述支撑结构与所述压电三明治结构不相接，一方面可避免声能通过支撑结构外泄导致的器件性能下降，另一方面，通过设置该支撑结构在器件运行一段时间后弱发生塌陷，该支撑结构可一定程度上对压电三明治结构进行支撑避免器件的键合处破损而导致薄膜体声波谐振器性能的严重损毁。容易理解，本申请所提出的薄膜体声波谐振器被广泛应用于通信器件且在通信系统系统作为滤波器的主要组成器件之一用于过滤杂波外，该薄膜体声波谐振器也可以用于其他需要滤频的系统中，例如：射频振荡器、滤波器和双工器，此处不作限制。

如图1所示为本申请一实施例薄膜体声波谐振器100的结构示意图，如图2所示为图1中实施例薄膜体声波谐振器100沿A-A方向(高度方向)的剖面示意图，必要时结合其它附图，对本申请薄膜体声波谐振器的具体实施方式进行说明。

本申请一实施例薄膜体声波谐振器100包括压电三明治结构10、衬底20、凹槽30，其中凹槽30也可称为凹槽30。所述衬底20，又称为衬底，可选择为绝缘衬底，所述凹槽30设置于所述绝缘衬底内部，且所述凹槽30的上端与所述衬底的上表面大致相平。换言之，所述绝缘衬底围设于所述凹槽30，且凹槽30为敞口结构。具体的，所述衬底20的材质可以为SOI衬底。本申请中，所述衬底20可选择常见的硅衬底，也可以是玻璃衬底、有机材料衬底、石英衬底、或者其它一切适用于制备薄膜体声波谐振器(FBAR)的载体衬底材料。

所述压电三明治结构10又称为压电三明治结构，其包括自上而下依次堆叠顶电极11、压电薄膜12、底电极13，所述顶电极可称第一电极，所述底电极可称为第二电极，容易理解，仅利于描述而已。所述压电三明治结构10至少部分设置于凹槽30中。当然，在其他一些实施例中，所述压电三明治结构10至少部分悬设于所述凹槽30的上方。

所述凹槽30可通过干法刻蚀形成，所述空腔部的大小大致与压电三明治结构10相匹配。可选的，沿高度方向，所述凹槽30的投影与所述压电三明治结构10的投影至少部分重合，且所述凹槽30投影大小稍小于所述压电三明治结构10的投影。在另外一些实施例汇总，所述凹槽30投影大小稍大于所述压电三明治结构10的投影。此处不做限制。理论上，所述凹槽30投影大小大于所述压电三明治结构10的投影，且所述压电三明治结构10的投影全部落于所述凹槽30投影内能最大程度的避免压电能量损失或泄露，但该方式对工艺有一定要求。

有研究表明，所述凹槽30的结构大致为不规则五边形，同样的，沿高度方向所述凹槽30的投影也为不规则五边形，所述压电三明治结构10的结构沿高度方向的投影也为不规则五边形，如此设置是为了抑制横波的反射，避免形成驻波，进而避免影响谐振器的性能。在另外一些实施例中，所述凹槽30的结构大致为不规则四边形或六边形等。换言之，所述凹槽30的结构大致为不规则多边形，只要其能实现效果即可，此处不作限制。

如图2所示为图1中薄膜体声波谐振器100沿高度和长度方向所在面的剖面示意图，所述压电换能器堆叠结构10悬设于凹槽30内，所述凹槽30的宽度大于所述压电换能器堆叠结构10的水平宽度，如此设置，可以提高对薄膜体声波谐振器的横向杂波的抑制作用，从而提高器件性能。

所述凹槽30还设置有支撑结构40，所述支撑结构40的下端与所述凹槽30的底部相接，所述相接可以固定连接，例如为一体成型或焊接等方式，也可以为非固定连接，例如，所述支撑结构40仅仅置于凹槽30中，其受重力作用与所述凹槽30底部相接触。

需要说明的是，所述支撑结构40的上端与所述压电三明治结构10不直接接触。具体而言，所述压电三明治结构10与所述支撑结构40之间具有缝隙部50，换言之，所述压电三明治结构10与所述支撑结构40之间沿高度方向不直接接触。如此设置，使得所述支撑结构40与所述压电三明治结构10不直接接触，在系统运行过程中，所述压电三明治结构10中的声能不会向支撑结构40泄露，从而避免系统出现信号衰减或信号错误。

如图2所示，所述支撑结构40与所述压电三明治结构10之间设置有间隙部50，沿高度方向，所述间隙部50的高度为1μm～5μm，或，所述支撑结构40的上端距离所述压电三明治结构的下表面的高度为1μm～5μm。在其他一些实施例中，所述间隙部50的高度为2μm～3μm。在另外一些实施例中，所述间隙部50的高度为2.5μm，根据需要设置即可，此处不做限制。

在其他一些实施例中，如图3所示的薄膜体声波谐振器200，所述压电三明治结构10与所述支撑结构40之间沿高度方向设置有布拉格反射结构60，换言之，所述布拉格反射结构60可以替代至少部分所述间隙部50。换言之，所述支撑结构40的上端设置有布拉格反射结构60。在一些实施例中，所述布拉格反射结构60与所述压电三明治结构10的下端直接相接，如此设置，由于布拉格反射结构60的存在，能最大程度上避免压电三明治结构10处的能量泄露。在另外一些实施例中，所述布拉格反射结构60与所述压电三明治结构10的下端尚留有一定距离，因此能量不会泄露，且能保证当压电三明治结构塌陷时，其能够起到支撑作用，避免器件的进一步劣化。上述设置根据需要进行，此处不做限制。

需要说明的是，所述布拉格反射结构又称为布拉格反射栅，其主要材质是将高声阻抗材料、低声阻抗材料的两种材料交替设置，以此实现声反射避免能量泄露。所述布拉格结构一般有两层以上，层数越多反射效果越好，但相对成本也会增加很多，因此一般设置为四层，每一层的高度为四分之一的波长周期，如此设置使得所述该结构能够更大程度上实现波的反射。反射层的材料如下：高声阻抗层321可替代地包括固相材料，比如金属(铝、铂、钯、钨、钼、铬、钛、钽、或来自元素周期表中IIIA族和/或IVA族的一个或多个的一种或多种元素、或来自IB、IIB、IIIB、IVB、VB、VIB，VIIB和/或VIIIB族中的一个或多个的过渡金属)、陶瓷、玻璃、聚合物等，SiC具有大约427×106N.s/m3的声阻抗，Ir具有大约108×106N.s/m3的声阻抗，并且W具有大约99.9×106N.s/m3的声阻抗；可选的低声阻抗层322可以包括气相材料等，气相材料可包括以下各项中的一项或多项：氢气、氮气、二氧化碳、一氧化碳、氧气、和/或VIII族惰性气体(例如氦气、氖气、氩气、氪气、氙气)中的一种或多种，等等，气相材料可以为有机材料，比如烃类物质或其具有不同官能团的取代衍生物，气相材料可以为任意前述物质的混合物，空气可以为适当的气相材料或混合物，其具有大约0.0004×106N.s/m3的低声阻抗。

所述凹槽30内设置有支撑结构40，在一些实施例中，所述支撑结构40为绝缘衬底20的一部分，所述支撑结构40为所述绝缘衬底20经刻蚀而成。本申请实施例所示的薄膜体声波谐振器100为在凹槽30内形成压电三明治结构10的支撑结构40，所述支撑结构40的有利于减少薄膜体声波谐振器在键合过程的断裂、损伤，能有效地提高器件生产稳定性，适合批量生产。

如图1所示，在一些实施例中，所述支撑结构40的形状可以为球形41、柱形42、锥形43、凸台44、棱柱45等。在一些实施例中，所述支撑结构40的数量可以为一个以上。在另一些实施例中，所述支撑结构40可以为上述形状结构中的一种或几种的组合，只要其能实现本申请所述的效果即可，此处不做限制。需要说明的是，一般来讲，柱形41较为容易在通过刻蚀方式形成，所述柱形41包括圆柱、棱柱等其他形状的柱体，在工艺方面难度不大。同样的，其他形状也可通过刻蚀方式形成，但需控制刻蚀液、刻蚀速率等，存在一定的工艺难度。上述通过刻蚀形成的支撑结构40可称之为一体成型。

在另外一些实施例中，所述球形41则不仅可通过刻蚀形成，也可通过其他方式产生，比如通过做出适合尺寸的球形41结构后，再投放至空腔30中，所述合适的尺寸是指所述球形41至于空腔30之后与所述空腔30的底部31接触，但沿高度方向所述球形41与所述压电三明治结构10不相接，或所述圆球的顶部与所述压电三明治结构10的底电极不直接接触。也就是说，所述支撑结构40的球形41与所述衬底20并非一体成型的。如此，可以降低刻蚀工艺的难度。所述支撑结构40可以与所述空腔的底部非固定连接。在其他一些实施例中，所述支撑结构40与所述空腔30的底部固定连接，所述固定连接可以是焊接、粘结等方式。

如上可知，所述支撑结构40的材质为金属或非金属中的一种或几种的组合。具体而言，所述支撑结构40与所述衬底20一体成型时，其材质与所述衬底材质相同，如衬底20的材质可以采用硅及其氧化物，则所述支撑结构40的材质也可以为硅及其氧化物。同样的，当所述衬底20的材质为其他一些非金属或及氧化物时，所述支撑结构40的材质可以与其保持相同。当所述支撑结构与所述衬底20并非一体成型时，所述支撑结构40的材质的可选择范围较宽，例如其可以选择金属材质，如铝等一些形变性能良好的材质。说明一点，在同一个薄膜体声波谐振器中所述支撑结构40的数量为一个以上，所述支撑结构40的材质也可以选择不同的材质和形成方式，只要其满足需要即可，此处不做限制。

如图2所示，所述压电三明治结构10与所述衬底20通过键合的方式悬设于所述凹槽30上方，所述支撑结构40的数量为一个以上。在一些实施例中，所述支撑结构40设置于所述凹槽30内靠近所述键合处，所述键合处即为压电三明治结构的第一电极和/或第二电极与衬底20的相接之处(图中未标示)。如此设置，利于所述滤波器件的所述键合处在历经较长时间后发生形变时，能够及时提供支撑作用，避免键合处发生恶性断裂，导致滤波器的性能急速恶化。

如图3所示，为本申请另一实施例薄膜体声波谐振器200的剖面示意图。所述支撑结构40的上端为布拉格反射结构60，所述布拉格反射结构60与所述压电三明治结构直接接触，由于布拉格反射结构60的存在，能更好的降低能量泄露。在另外一些实施例中，所述布拉格反射结构60与所述压电三明治结构不直接接触，换言之，所述布拉格反射结构60与所述压电三明治结构之间留有一定间隙，能更好的避免能量泄露。

如图4所示，为本申请再一示例性实施例薄膜体声波谐振器300的剖面示意图。所述支撑结构40为3个，结构均为柱形，所述多个支撑结构40均不与所述压电三明治结构接触。

在一些实施例中，将顶电极11、底电极13的引出部处于同一水平面，便于连接引线测试。在一些实施例中，将顶电极11、底电极13与绝缘衬底20及支撑结构40进行键合后，将该薄膜体声波谐振器(FBAR)与其他组件结合使用组成模组，即可实现滤波。

说明一点，所述顶电极11，可通过淀积形成，并且光刻形成所需图形，其厚度为100-2000纳米。所述顶电极11的材料可以为钨、钼、铂白金、钌、铱、钛钨、铝等金属及其合金材料之一或者上述材料的组合。

所述底电极13，可通过常规沉积工艺形成并图形化，所述底电极13的厚度介于100-2000纳米。所述底电极13的材料可以为钨、钼、铂白金、钌、铱、钛钨、铝等金属或及其合金材料之一或者上述材料的组合。

所述1压电薄膜12，即压电体12，可通过淀积高C轴取向的压电薄膜形成，其形成方法可选择物理气相沉积、化学气相沉积、反应射频磁控溅射、原子层沉积等方法之一或其结合，根据具体需要选择，此处不做限制。需要说明一点，压电薄膜12的图形化，可以使用反应离子刻蚀或者湿法刻蚀工艺刻蚀压电薄膜，形成将底电极13引出的通孔。所述压电薄膜12的材质可以为氮化铝(AlN)、氧化锌(ZnO)、铌酸锂(LiNbO3)、钽酸锂(LiTaO3)之一或者上述材料的组合，此处不做限制。

本申请还公开一种薄膜体声波谐振器的制备方法，如图5A～5D所示是本申请示例性实施例薄膜体声波谐振器的制备示意图，可以制备如上所述的薄膜体声波谐振器。需要说明一点，所述方法步骤在工艺允许的范围内可以调整或删除，所述步骤不权利要求的限制。

S01：提供衬底，刻蚀所述衬底形成凹槽，在所述凹槽内形成支撑结构；

S02：提供所述压电三明治结构，所述压电三明治结构键合设置于所述凹槽上方，所述压电三明治结构与所述支撑结构不直接接触。

其中，如图5A所示，S01包括提供衬底20，刻蚀所述衬底形成凹槽30，包括提供衬底20，在所述衬底上刻蚀出凹槽结构30。在一些具体实施例中，首先准备绝缘体硅基衬底20，并将其表面清洗干净。该绝缘体硅基衬底20从上到下分别是硅、二氧化硅(BOX)、硅衬底。当然在其他一些实施例中，所述绝缘体硅基衬底20的材质也可以选择其他的材质，只要能够实现效果即可，此处不做限制。可以选择使用干法或者湿法刻蚀所述绝缘体硅基衬底20，将刻蚀窗口内的上层的硅部分去除以形成凹槽30，即在绝缘体硅基衬底20形成凹槽30。所述湿法刻蚀主要是指传统的刻蚀方法，举例而言把硅片浸泡在一定的化学试剂或试剂溶液中，使没有被抗蚀剂掩蔽的那一部分薄膜表面与试剂发生化学反应而被除去。常见的有用一种含有氢氟酸的溶液刻蚀二氧化硅薄膜，用磷酸刻蚀铝薄膜等。这种在液态环境中进行刻蚀的工艺称为“湿法”工艺，其优点是操作简便、对设备要求低、易于实现大批量生产，并且刻蚀的选择性也好。虽然该刻蚀方法化学反应的各向异性较差，横向钻蚀使所得的刻蚀剖面呈圆弧形，但在本实施例中，这种刻蚀方法不仅使图形剖面发生变化，而且当稍有过刻蚀时剖面会产生薄膜上图形的线宽比原抗蚀剂膜上形成的线宽小的结果，对于本实施例自有其有利的一面。所述干法刻蚀主要是把硅片表面暴露于空气中产生的等离子体，等离子体通过光刻胶中开出的窗口，与硅片发生物理或化学反应，从而去掉暴露的表面材料，一般包括离子铣刻蚀、等离子刻蚀和反应离子刻蚀三种主要方法，该刻蚀方法具有较高的各向异性特性，能保证图形的精度，尤其对于采用微米级和亚微米量级线宽的超大规模集成电路具有特殊意义。本方法选用干法刻蚀，能够更好的刻蚀出所需的支撑结构。如图5B所示，在所述凹槽内形成支撑结构40，可以先在5A所示的具有凹槽30结构的基板上制备镀层210，在凹槽30内目标位置制备掩膜220，曝光后显影即可制备出如图5C中的支撑结构40。即所述过程包括在所述具有凹槽结构30的衬底20上制备镀层210后光刻，所述光刻包括涂胶、曝光、显影，得到如图所示的支撑结构40。

如图5D所示，提供所述压电三明治结构，所述压电三明治结构键合设置于所述凹槽上方，包括：提供转移基板110，在所述转移基板110上依次沉积第一电极11、压电晶体12和第二电极13，形成所述压电三明治结构10；将所述压电三明治结构10置于所述凹槽30的正上方，通过键合工艺使所述第二电极和/或所述衬底部分上表面相互贴合；剥离所述转移基板110，使在所述凹槽30上形成所述压电三明治结构10。在一些具体实施例中，所述转移基板又称为转移基板，转移基板110上包括一层缓冲层(未示出)，厚度50-500纳米。本领域技术人员可以理解，本实施例中的衬底常见的为硅衬底，在其他一些实施例中，所述衬底也可以是玻璃衬底、有机材料衬底、石英衬底、或者其它一切适用于制备薄膜体声波谐振器(FBAR)的载体衬底材料。本实施例中的缓冲层用于后续分离转移基板110和薄膜体声波谐振器(FBAR)，该缓冲层的材料可以是二氧化硅，氮化硅，氮氧化硅，磷酸玻璃等材料。根据实际工艺，可以在二氧化硅薄膜中掺杂离子，比如磷，氟，碳，硼等，以便更好的刻蚀。

在一些实施例中，所述凹槽30的深度与所述压电三明治结构10的整体厚度协调。具体而言，如图1所示，所述凹槽30具有深度H0，所述压电三明治结构10的整体厚度为H1。当所述压电三明治结构10倒扣在所述凹槽30时，如图1中所示，所述凹槽30的深度H0要大于所述压电三明治结构10的厚度H1，以便键合后能在压电三明治结构10的下表面与所述凹槽30的底部31之间具有一定空间，可用于置放所述支撑结构40。需要说明一点，所述支撑结构40的高度H3要小于所述压电三明治结构10的下表面与所述凹槽30的底部31之间的间距H2，所述H2大致为H0与H1之间的差值，如此设置，使得产品成型时，所述支撑结构40上端与所述压电三明治结构10的下表面之间具有缝隙部50，且所述缝隙部50具有一定的高度。在另外一些实施例中，所述支撑结构40上端与所述压电三明治结构10的下表面之间设置有布拉格反射栅60，所述布拉格反射栅可以一定程度上反射声波，避免所述压电三明治结构10处的声能泄露。

在一些实施例中，在所述刻蚀后，所述凹槽30的沿高度方向的投影面积S1大于压电三明治结构10的投影面积S2，如此设置，所述压电三明治结构的能量泄露可以达到最低值。

在一些具体的实施例中，使用干法或者湿法刻蚀空腔内的硅衬底，根据预先设置的图形，刻蚀后，空腔内将形成多根支撑结构。且根据不同需求，所述支撑结构40的数量和位置也不同，可以根据需要设置。

在一些具体的实施例中，所述顶电极11和底电极13的上表面在带凹槽30的绝缘体硅基衬底20上最终处于同一水平面，方便连接引线测试。

在另外一些实施例中，将带凹槽30的绝缘体硅基衬底20与压电三明治结构10的键合，其键合工艺如下：首先在带有空腔的绝缘体硅衬底表面沉积一层金属材料，金属材料可以为钨、钼、铂白金、钌、铱、钛钨、铝之一或者组合，厚度为100-2000纳米；使用干法或者湿法刻蚀工艺将空腔内的金属层去除，保留空腔外及支撑结构上的金属层；将带有空腔的绝缘体硅衬底的金属层与压电三明治结构的顶电极11、底电极13金属对齐，通过金属键合工艺将两者键合为一个器件。在另外的实施方式中，也可以在绝缘体硅衬底上预先沉积金属材料，然后再开始带支撑结构的空腔结构的刻蚀步骤。

以上所述仅是本申请的较佳实施例而已，并非对本申请做任何形式上的限制，虽然本申请已以较佳实施例揭露如上，然而并非用以限定本申请，任何熟悉本专业的技术人员，在不脱离本申请技术方案的范围内，当可利用上述揭示的技术内容做出些许更动或修饰为等同变化的等效实施例，但凡是未脱离本申请技术方案的内容，依据本申请的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均仍属于本申请技术方案的范围内。

Claims (13)

1.一种薄膜体声波谐振器，所述薄膜体声波谐振器包括：衬底和压电三明治结构，其特征在于，所述衬底具有凹槽，所述压电三明治结构至少部分悬设于所述凹槽的上方，所述凹槽内设置有支撑结构，所述压电三明治结构与所述支撑结构不直接相接。

2.如权利要求1所述的薄膜体声波谐振器，其特征在于，所述压电三明治结构包括压电晶体、位于所述压电晶体之上且与所述压电晶体的上表面至少部分接触的第一电极和位于所述压电晶体之下且与所述压电晶体的下表面至少部分接触的第二电极，所述压电三明治结构与所述支撑结构之间具有缝隙部或所述压电三明治结构与所述支撑结构之间设置有布拉格反射结构。

3.如权利要求2所述的薄膜体声波谐振器，其特征在于，所述支撑结构的形状为柱形、凸台形、锥形、球形、类球形中的一种或几种。

4.如权利要求2所述的薄膜体声波谐振器，其特征在于，所述间隙部的高度为1μm～5μm，或，所述布拉格反射结构的上端距离所述压电三明治结构的下表面的高度为1μm～5μm。

5.如权利要求1～4任一权利要求所述的薄膜体声波谐振器，其特征在于，所述支撑结构设置于靠近键合处位置。

6.如权利要求5所述的薄膜体声波谐振器，其特征在于，所述支撑结构与所述凹槽一体成型，或，所述支撑结构与所述凹槽底部直接接触。

7.如权利要求1～4、6任一权利要求所述的薄膜体声波谐振器，其特征在于，所述支撑结构的数量为一个以上。

8.如权利要求2所述的薄膜体声波谐振器，其特征在于，所述支撑结构与所述压电三明治结构之间设置有布拉格反射结构，所述布拉格反射结构的层数具有两层以上。

9.一种薄膜体声波谐振器的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

提供衬底，刻蚀所述衬底形成凹槽，在所述凹槽内形成支撑结构；

提供压电三明治结构，所述压电三明治结构键合设置于所述凹槽上方，所述压电三明治结构与所述支撑结构不直接接触。

10.如权利要求9所述的薄膜体声波谐振器的制备方法，其特征在于，提供衬底，刻蚀所述衬底形成凹槽，在所述凹槽内形成支撑结构，包括：

提供衬底，在所述衬底上刻蚀出凹槽结构；在具有凹槽结构的所述衬底上镀层后光刻，所述光刻包括涂胶、曝光、显影。

11.如权利要求9或10所述的薄膜体声波谐振器的制备方法，其特征在于，所述提供压电三明治结构，并键合设置于所述凹槽上方包括：

提供转移基板，在所述转移基板上依次沉积第一电极、压电晶体和第二电极，形成所述所述压电三明治结构；将所述压电三明治结构置于所述凹槽的正上方，通过键合工艺使所述第二电极层和所述衬底部分上表面相互贴合；剥离所述转移基板，使在所述凹槽上形成所述压电三明治结构。

12.如权利要求9所述的薄膜体声波谐振器的制备方法，其特征在于，所述提供压电三明治结构，所述压电三明治结构键合设置于所述凹槽上方，包括在所述衬底的凹槽中填充牺牲层；在所述牺牲层上自下而上依次沉积第二电极层、压电薄膜和第一电极层，形成所述压电三明治结构。

13.一种滤波器，其特征在于，所述滤波器包括如权利要求1～8任一权利要求所述的薄膜体声波谐振器，或，包含如权利要求9～12任一权利要求所述的制备方法制备出的薄膜体声波谐振器。

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