CN114079433A - 顶电极具有上下空隙的体声波谐振器及制造方法、滤波器及电子设备 - Google Patents

顶电极具有上下空隙的体声波谐振器及制造方法、滤波器及电子设备 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种体声波谐振器及其制造方法，所述谐振器包括：基底；声学镜；底电极；压电层；顶电极；覆盖层，至少覆盖所述顶电极的非电极连接端，其中：顶电极、压电层、底电极和声学镜在谐振器的厚度方向上的重合区域构成谐振器的有效区域；顶电极的非电极连接端的下侧和上侧沿所述有效区域分别设置有第一空隙和第二空隙，且所述第二空隙所在的位置为覆盖层和/或顶电极的被移除的对应部分所在的位置，所述被移除的对应部分形成所述第二空隙。本发明还涉及一种滤波器以及一种电子设备。

Description

顶电极具有上下空隙的体声波谐振器及制造方法、滤波器及 电子设备
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，以及一种电子设备。
背景技术
电子器件作为电子设备的基本元素，被广泛应用于我们生活中的方方面面。不但我们目前常用的移动电话、汽车、家电设备等地方充满了各式各样的电子器件，而且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。其中薄膜体声波谐振器具有尺寸小(μm级)、谐振频率高(GHz)、品质因数高(1000)、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。FBAR主要利用压电材料的压电效应与逆压电效应产生体声波，从而在器件内形成谐振，因为FBAR具有品质因数高、功率容量大、频率高(可达2-10GHz甚至更高)以及与标准集成电路(IC)的兼容性好等一系列的固有优势，可广泛应用于频率较高的射频应用系统中。
FBAR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压电材料层。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。FBAR主要利用压电薄膜的纵向压电系数(d33)产生压电效应，所以其主要工作模式为厚度方向上的纵波模式(Thickness Extensional Mode，简称TE模式)。
理想地，薄膜体声波谐振器仅激发厚度方向(TE)模，但是除了期望的TE模式之外，还会产生横向的寄生模式，如瑞利-拉姆模式与TE模式的方向相垂直的机械波。这些横向模式的波会在谐振器的边界处损失掉，从而使得谐振器所需的纵模的能量损失，最终导致谐振器Q值下降。
为了抑制谐振器在边缘处横向模式声波的泄露，可以沿谐振器的有效区域的边缘处设置边界条件或边界结构，从而将横向模式的声波限定在谐振器的有效区域内，提高Q值。
但是，现有设计中的一般对谐振器Q值的提升已经无法满足器件端日益对谐振器高Q值得要求。因此，可以更进一步提升谐振器Q值的新型结构需求便显得越来越迫切。
发明内容
为缓解或解决现有技术中的上述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；
声学镜；
底电极；
压电层；
顶电极；
覆盖层，至少覆盖所述顶电极的非电极连接端，
其中：
顶电极、压电层、底电极和声学镜在谐振器的厚度方向上的重合区域构成谐振器的有效区域；
顶电极的非电极连接端的下侧和上侧沿所述有效区域分别设置有第一空隙和第二空隙，且所述第二空隙所在的位置为覆盖层和/或顶电极的被移除的对应部分所在的位置，所述被移除的对应部分形成所述第二空隙。
本发明的实施例也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、声学镜、底电极、顶电极、压电层和覆盖层，所述覆盖层至少覆盖所述顶电极的非电极连接端，其中顶电极、压电层、底电极和声学镜在谐振器的厚度方向上的重合区域构成谐振器的有效区域，所述方法包括步骤：
在顶电极的非电极连接端的下表面与压电层之间沿所述有效区域设置第一待移除层，所述第一待移除层对应于第一空隙；
至少在顶电极的非电极连接端的上侧沿所述有效区域设置第二待移除层，所述第二待移除层为覆盖层和/或顶电极的待移除的对应部分；
移除所述第二待移除层以形成第二空隙；
移除所述第一待移除层以在所述顶电极的非电极连接端的下侧形成第一空隙。
本发明的实施例又涉及一种滤波器，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为根据本发明的一个示例性实施例的体声波谐振器的截面示意图，其中第一空隙的宽度大于第二空隙的宽度；
图2为根据本发明的另一个示例性实施例的体声波谐振器的截面示意图，其中第一空隙的宽度等于第二空隙的宽度；
图3为根据本发明的再一个示例性实施例的体声波谐振器的截面示意图，其中第一空隙的宽度小于第二空隙的宽度；
图4为示例性示出了第一空隙与第二空隙的宽度的差(单位μm)与谐振器的并联谐振阻抗Rp(单位欧姆)之间的关系图；
图5A和图5B分别示出了根据本发明的不同示例性实施例的体声波谐振器的截面示意图；
图6示出了根据本发明的另外的示例性实施例的体声波谐振器的截面示意图，其中设置在钝化层与顶电极之间的质量负载层为单层质量负载；
图7A-7I为示例性示出图6中所示的体声波谐振器的制造过程的一系列结构示意图；
图8示出了根据本发明的另外的示例性实施例的体声波谐振器的截面示意图，其中谐振器的顶电极上设置有质量负载层和钝化层，质量负载层为多层质量负载，且第二空隙设置在质量负载层的下表面；
图9示出了根据本发明的另外的示例性实施例的体声波谐振器的截面示意图，其中谐振器的顶电极上设置有质量负载层而没有设置钝化层，质量负载层为多层质量负载，且第二空隙设置在质量负载层的下表面；
图10示出了根据本发明的另外的示例性实施例的体声波谐振器的截面示意图，其中谐振器的顶电极上设置有钝化层而没有设置质量负载层，且第二空隙设置在钝化层的下表面；
图11示出了根据本发明的另外的示例性实施例的体声波谐振器的截面示意图，其中谐振器的顶电极的上表面覆盖有钝化层和质量负载层，第二空隙设置于顶电极的上表面。
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。发明的一部分实施例，而并不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
本发明中，在现有的体声波谐振器的顶电极的非电极连接端已经设置有第一悬翼AW1从而在该非电极连接端的下表面与压电层的上表面之间存在第一空隙的情况下，在顶电极的非电极连接端的上侧还设置第二悬翼AW2。如本领域技术人员能够理解的，在顶电极的非电极连接端的第一悬翼和第二悬翼沿谐振器的有效区域设置。
本发明中的附图标记说明如下：
10：基底，可选材料为单晶硅、氮化镓、砷化镓、蓝宝石、石英、碳化硅、金刚石等。
20：声学镜，可为空腔，也可采用布拉格反射层及其他等效形式。本发明所示的实施例中采用的是空腔。
30：底电极，材料可选钼、钌、金、铝、镁、钨、铜，钛、铱、锇、铬或以上金属的复合或其合金等。
40：压电层，可以为单晶压电材料，可选的，如：单晶氮化铝、单晶氮化镓、单晶铌酸锂、单晶锆钛酸铅(PZT)、单晶铌酸钾、单晶石英薄膜、或者单晶钽酸锂等材料，也可以为多晶压电材料(与单晶相对应，非单晶材料)，可选的，如多晶氮化铝、氧化锌、PZT等，还可是包含上述材料的一定原子比的稀土元素掺杂材料，例如可以是掺杂氮化铝，掺杂氮化铝至少含一种稀土元素，如钪(Sc)、钇(Y)、镁(Mg)、钛(Ti)、镧(La)、铈(Ce)、镨(Pr)、钕(Nd)、钷(Pm)、钐(Sm)、铕(Eu)、钆(Gd)、铽(Tb)、镝(Dy)、钬(Ho)、铒(Er)、铥(Tm)、镱(Yb)、镥(Lu)等。
50：顶电极，其材料可与底电极相同，材料可选钼、钌、金、铝、镁、钨、铜，钛、铱、锇、铬或以上金属的复合或其合金等。顶电极和底电极材料一般相同，但也可以不同。
60、61、62：质量负载层，材料可选钼、钌、金、铝、镁、钨、铜、钛、铱、锇、铬或以上金属的复合或其合金等，也可以为氮化铝、氧化锌、PZT等材料，或者并包含上述材料的一定原子比的稀土元素掺杂材料。
70：钝化层，其材料可以为介质材料，如二氧化硅、氮化铝、氮化硅等。
80，81：空隙。
82：空隙填充材料，可以是二氧化硅、氮化硅等介质材料及其掺杂材料。
以上对于附图标记的说明适用于本发明的各个实施例。
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截面示意图。
如图1所示，三层质量负载层60-62设置在顶电极50和钝化层70之间。在刻蚀而形成顶电极50的过程中，可以将该三层质量负载层进行侧向刻蚀，因此形成空隙81(即第二空隙)，从而形成第二悬翼AW2。压电层40和顶电极之间设置有空隙80(即第一空隙)，从而形成第一悬翼AW1。第二悬翼和第一悬翼构成双悬翼结构。在图1所示的示例中，顶电极50的非电极连接端的下侧和上侧沿谐振器的有效区域分别设置有第一空隙和第二空隙。
在图1所示的示例中，第二空隙81通过侧向刻蚀质量负载层而形成，换言之，在图1中，第二空隙所在的位置为质量负载层的被移除的对应部分所在的位置，而该被移除的对应部分就形成了第二空隙。在图1所示的示例中，被移除的对应部分为整个质量负载层的一部分，如后面提及的，被移除的对应部分不限于质量负载层，还可以是顶电极的非电极连接端的上表面的一部分，或者钝化层的非连接端的下表面的一部分，或者是质量负载层的上侧或下侧的一部分，这些均在本发明的保护范围之内。需要指出的是，在本发明中，钝化层的非连接端或者质量负载层的非连接端，表示钝化层或质量负载层的处于顶电极的非电极连接端的部分，而不是处于顶电极的电极连接端的部分。
如图1所示，第一空隙80具有第一宽度L1，第二空隙81具有第二宽度L2。在图1所示的实施例中，第一宽度L1大于第二宽度L2，即在水平方向上第一空隙80的内边缘处于第二空隙81的内边缘的内侧。
图2为根据本发明的另一个示例性实施例的体声波谐振器的截面示意图，其中第一空隙的宽度等于第二空隙的宽度，即第一空隙80的内边缘与第二空隙81的内边缘齐平，L1＝L2。
图3为根据本发明的再一个示例性实施例的体声波谐振器的截面示意图，其中第一空隙的宽度小于第二空隙的宽度，即第一空隙80的内边缘在水平方向上处于第二空隙81的内边缘的外侧，L1<L2。
图4为示例性示出了第一空隙80与第二空隙81的宽度的差(L1-L2，单位μm)与谐振器的并联谐振阻抗Rp(单位欧姆)之间的关系图。图4中，AW1-AW2对应于(L1-L2)。
从图4可以看到，在第一空隙80的宽度大于第二空隙81的宽度情况下，谐振器的并联谐振阻抗Rp的最大值较高。
还可以看到，在第一空隙80的宽度小于第二空隙81的宽度但是在第一空隙80的宽度与第二空隙81的宽度的差值在大于-0.5μm的情况下，谐振器的并联谐振阻抗Rp的最大值也较高。不过，在第一空隙80的宽度小于第二空隙81的宽度但是在第一空隙80的宽度与第二空隙81的宽度的差值在小于-1μm的情况下，谐振器的并联谐振阻抗Rp的最大值并不高。
在可选的实施例中，第一空隙的宽度和/或第二空隙的宽度在0.25μm-10μm的范围内。
如图4所示，在设置第二悬翼的情况下，可以通过控制这个两个悬翼的相对长度关系进一步提升谐振器的性能。
在图1所示的示例中，第二空隙81设置在钝化层70与顶电极50之间，且钝化层70的非连接端的下表面限定第二空隙81的上界面，顶电极50的非电极连接端的上表面限定第二空隙81的下界面。如此，在图1所示的示例中，第二空隙81与质量负载层同层布置。
在通过侧面刻蚀处于钝化层与顶电极之间的质量负载层而形成第二空隙的情况下，和制备具有第一悬翼或第一空隙的谐振器的已知工艺流程相比，制备还具有第二空隙或第二悬翼的谐振器结构可不需要进行额外的工艺的步骤，即可以在不增加工艺步骤的基础上形成第二空隙，从而达到提升谐振器性能的目的。具体的，可以通过选择顶电极50的材料和质量负载层的材料，以增大质量负载层和顶电极两者的刻蚀选择比。例如使得基于特定刻蚀剂质量负载层的刻蚀速率大于顶电极50的刻蚀速率；或者例如使得质量负载层的电阻率大于顶电极的电阻率；或者例如质量负载层为与顶电极的材料相同的金属层，且质量负载层的材料密度小于顶电极的材料密度，即在单位体积内的质量负载层的材料的质量之和小于在同样单位体积内的顶电极的材料的质量之和。
在本发明中，刻蚀剂不仅可以是液体刻蚀剂，也可以是气体刻蚀剂。
在图1所示的实施例中，质量负载层包括三层质量负载60-62。但是，本发明不限于此，例如可以设置一层质量负载或者二层质量负载或者多于三层的质量负载，这都在本发明的保护范围之内。图6示例性示出了钝化层70与顶电极50之间仅设置一层质量负载的实施例。图1-3的示例中，质量负载层也可以如图6所示为单层。
对于图1所示示例中的质量负载层60-62，该三层可以是同种材料，也可以是不同种材料。在该三层为同种材料的情况下，其可以是与顶电极50相同的材料，也可以是与顶电极50不同的材料。对于例如图6中示出的质量负载层为单层的情况，以上内容也适用。
在利用刻蚀而形成第二空隙81的情况下，可以通过控制刻蚀时间来实现不同的第二空隙宽度。对于例如图6中示出的质量负载层为单层的情况，以上内容也适用。
在图1-3所示的示例中，第二空隙81的内侧界面为竖直面，但是本发明不限于此。图5A和图5B分别示出了根据本发明的不同示例性实施例的体声波谐振器的截面示意图。图5A中，第二空隙81的内侧界面为斜面，且所述斜面与第二空隙81的下界面之间形成的角度α在10-80度的范围内。图5B中，第二空隙81的内侧界面为斜面，且所述斜面与第二空隙81的上界面之间形成的角度β在10-80度的范围内。对于例如图6中示出的质量负载层为单层的情况，以上内容也适用。
以上示出的是在钝化层与顶电极之间设置质量负载层，且质量负载层的非连接端被移除以形成第二空隙的实施例，但是本发明不限于此。如前面已经提及的，第二空隙可以设置在钝化层的下表面或质量负载层的下表面或顶电极的上表面，第二空隙的上界面可以是钝化层的下表面或质量负载层的下表面，第二空隙的下界面可以是顶电极的上表面，也可以是质量负载层的上表面。
图8示出了根据本发明的另外的示例性实施例的体声波谐振器的截面示意图，其中谐振器的顶电极50上设置有质量负载层和钝化层70，质量负载层为多层质量负载60-62。质量负载层60-62设置在在顶电极50与钝化层70之间。如图8所示，第二空隙81设置在质量负载层60-62的下表面。
如图8所示，质量负载层包括叠置的多层负载60-62，所述多层负载的最下侧的一层或多层负载(在图8中为负载层60)构成第一负载层单元，所述多层负载的剩下的负载层(在图8中为负载层61和62)构成第二负载层单元，第一负载层单元的非连接端的一部分被移除(在图8中即负载层60的非连接端的一部分别移除)以露出在上侧的第二负载层单元(在图8中即负载层61的非连接端的下表面被露出)，第二负载层单元的下表面(在图8中即负载层61的非连接端的下表面)限定第二空隙81的上边界，且第一负载层单元的外端(在图8中即负载层60的外端)在水平方向上处于第二负载层单元的外端(图8中即负载层61和62的外端)的内侧。
在图8所示的示例中，在存在多层质量负载的情况下，可以将下部的质量负载的非连接端的一部分移除，以形成第二空隙。
在利用例如刻蚀工艺形成该第二空隙的情况下，则要求在刻蚀第一负载层单元的非连接端时，第二负载层单元的非连接端不被刻蚀或尽量少的被刻蚀。在质量负载层均为金属层的情况下，可以通过选择第一负载层单元的材料和第二负载层单元的材料，以增大两者的刻蚀选择比。例如使得基于特定刻蚀剂第一负载层单元的刻蚀速率大于第二负载层单元的刻蚀速率；或者例如使得第一负载层单元的电阻率大于第二负载层单元的电阻率；或者例如第一负载层单元为与第二负载层单元的材料相同的金属层，且第一负载层单元的材料密度小于第二负载层单元的材料密度，即在单位体积内的第一负载层单元的材料的质量之和小于在同样单位体积内的第二负载层单元的材料的质量之和。
在质量负载层均为金属层的情况下，如果在顶电极图形化的过程中或者刻蚀顶电极的材料层以形成顶电极的过程中同时刻蚀第一负载层单元的非连接端以形成第二空隙，则可以通过选择顶电极50的材料和第一负载层单元的材料，以增大第一负载层单元和顶电极两者的刻蚀选择比。例如使得基于特定刻蚀剂第一负载层单元的刻蚀速率大于顶电极50的刻蚀速率；或者例如使得第一负载层单元的电阻率大于顶电极的电阻率；或者例如第一负载层单元为与顶电极的材料相同的金属层，且第一负载层单元的材料密度小于顶电极的材料密度，即在单位体积内的第一负载层单元的材料的质量之和小于在同样单位体积内的顶电极的材料的质量之和。
图9示出了根据本发明的另外的示例性实施例的体声波谐振器的截面示意图，其中谐振器的顶电极上设置有质量负载层而没有设置钝化层，质量负载层为多层质量负载60-62，且第二空隙设置在质量负载层的下表面。
参照图8对于质量负载层的描述也适用于图9所示的结构，这里不再赘述。
在谐振器的顶电极上设置有质量负载层而没有设置钝化层的情况下，质量负载层也可以为单层结构。如后面提及的，在顶电极的上表面设置该第二空隙的情况下，也可以形成第二悬翼，第二空隙的上界面由质量负载层限定，第二空隙的下界面由顶电极的上表面限定。
也可以不设置专门的质量负载层，而是仅在顶电极的上侧设置钝化层。图10示出了根据本发明的另外的示例性实施例的体声波谐振器的截面示意图，其中谐振器的顶电极50上设置有钝化层70而没有设置质量负载层，且第二空隙70设置在钝化层的下表面。在图10中，钝化层与顶电极的上表面接触，且钝化层的非连接端的下表面的一部分形成所述第二空隙的上边界。
如图10所示，钝化层70包括第一钝化层71(下层)和第二钝化层72(上层)。钝化层70的非连接端的外端的下表面设置有钝化层缺口部，所述钝化层缺口部的顶面限定第二空隙81的上边界，即第一钝化层71的非连接端的一部分被移除，使得第二钝化层72的非连接端的下表面限定第二空隙81的上边界，钝化层缺口部至少设置在第一钝化层71中。该钝化层缺口部可以通过在同时刻蚀第一钝化层71与第二钝化层72时，第一钝化层71更容易被刻蚀而形成。即第一钝化层71基于特定刻蚀剂的被刻蚀速度大于第二钝化层72基于特定刻蚀剂的被刻蚀速度，或者第一钝化层71的材料与第二钝化层72的材料相同且第一钝化层71的材料密度小于第二钝化层72的材料密度。
图11示出了根据本发明的另外的示例性实施例的体声波谐振器的截面示意图，其中谐振器的顶电极的上表面覆盖有钝化层和质量负载层，第二空隙81设置于顶电极50的上表面。在图11所示的实施例中，顶电极50的非电极连接端的上表面设置有顶电极缺口部，所述顶电极缺口部的底面限定第二空隙81的下边界。
顶电极缺口部可以通过将顶电极分层设置来形成。例如，顶电极包括在厚度方向上彼此叠置的第一电极层51与第二电极层52，第二电极层52邻近压电层40的上表面，第一电极层51处于第二电极层52的上方，所述缺口部的深度不小于第一电极层51的厚度。第一电极层51的电阻率大于第二电极层52的电阻率，或者第一电极层51基于特定刻蚀剂的被刻蚀速度大于第二电极层52基于所述特定刻蚀剂的被刻蚀速度，或者第一电极层51的材料与第二电极层52的材料相同且第一电极层51的材料密度小于第二电极层52的材料密度。
在图11所示的示例中，钝化层与顶电极之间设置有质量负载层，但是本发明不限于此，也可以仅仅设置钝化层而不设置质量负载层。
在本发明中，设置在顶电极上方的层为覆盖层，覆盖层可以是仅包括质量负载层，或者仅仅包括钝化层，或者包括质量负载层和钝化层。下面参照附图7A-7I示例性说明图6中所示的体声波谐振器的制造过程。
步骤1：如图7A所示，在基底10上利用离子刻蚀工艺形成空腔(对应于声学镜空腔20)，以及在其中填充牺牲材料层21，该牺牲材料层21的上表面与基底10的上表面齐平。
步骤2：如图7B所示，在基底10和牺牲材料层的表面以溅射或蒸镀工艺等沉积一层金属层，以及通过光刻及刻蚀工艺将金属层图形化而形成底电极30。
步骤3：如图7C所示，在基底10和底电极30的表面沉积一压电层40。
步骤4：如图7D所示，在图7C所示结构的压电层40的上表面设置图形化的空隙填充材料层82，其用于形成第一悬翼和顶电极的电极连接部的桥部。
步骤5：在图7D的结构的压电层40的上表面以及材料层82的上表面以溅射或蒸镀工艺等沉积一层用于形成顶电极50的金属层，如图7E所示。
步骤6：在图7E的结构的顶电极50的金属层的上表面以溅射或蒸镀工艺等沉积一层质量负载层60，如图7F所示，该质量负载层60可以为金属层。
步骤7：如图7G所示，在图7F所示结构的上表面设置和图形化钝化层材料而形成钝化层70。
步骤8：如图7H所示，以钝化层70为硬掩膜，刻蚀顶电极50的金属层以形成顶电极50，在刻蚀顶电极50的同时，质量负载层60的非连接端也被侧向刻蚀，且刻蚀速度高于顶电极50的刻蚀速度，从而在钝化层70与顶电极50之间形成第二空隙81，其宽度为L2。刻蚀形成顶电极50时，质量负载层60的非连接端被侧向刻蚀，而顶电极50的材料与空隙填充材料层82具有相似的刻蚀速度。如图7H所示，最终剩下的空隙填充材料层82的宽度为L1。需要指出的是，也可以在执行对顶电极50的刻蚀时，不刻蚀空隙填充材料层82，之后，另行刻蚀空隙填充材料层82以形成图7H所示的长度L1。
步骤9：释放声学镜空腔内的牺牲材料层21以及空隙填充材料层82，形成第一空隙80以及声学镜20，从而形成如图6所示的结构，如图7I所示。
在以上的步骤中，由质量负载层60的侧向刻蚀形成第二空隙，质量负载层60的被刻蚀的部分构成待移除层。如上面说明的，质量负载层的非连接端的上表面或下表面，以及钝化层的非连接端的下表面，都可以用于形成第二空隙，即都可以构成用于形成第二空隙的待移除层。
基于以上，在制造基于本发明的体声波谐振器的过程中，包括如下步骤：
在顶电极的非电极连接端的下表面与压电层之间沿有效区域设置第一待移除层，所述第一待移除层对应于第一空隙；
至少在顶电极的非电极连接端的上侧沿所述有效区域设置第二待移除层，所述第二待移除层为覆盖层和/或顶电极的待移除的对应部分；
移除所述第二待移除层以形成第二空隙；
移除所述第一待移除层以在所述顶电极的非电极连接端的下侧形成第一空隙。
需要指出的是，在本发明中，各个数值范围，除了明确指出不包含端点值之外，除了可以为端点值，还可以为各个数值范围的中值，这些均在本发明的保护范围之内。
在本发明中，上和下是相对于谐振器的基底的底面而言的，对于一个部件，其靠近该底面的一侧为下侧，远离该底面的一侧为上侧。
在本发明中，内和外是相对于谐振器的有效区域(压电层、顶电极、底电极和声学镜在谐振器的厚度方向上的重叠区域构成有效区域)的中心(即有效区域中心)在横向方向或者径向方向上而言的，一个部件的靠近有效区域中心的一侧或一端为内侧或内端，而该部件的远离有效区域中心的一侧或一端为外侧或外端。对于一个参照位置而言，位于该位置的内侧表示在横向方向或径向方向上处于该位置与有效区域中心之间，位于该位置的外侧表示在横向方向或径向方向上比该位置更远离有效区域中心。
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或电子设备。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。
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；
压电层；
顶电极；
覆盖层，至少覆盖所述顶电极的非电极连接端，
其中：
顶电极、压电层、底电极和声学镜在谐振器的厚度方向上的重合区域构成谐振器的有效区域；
顶电极的非电极连接端的下侧和上侧沿所述有效区域分别设置有第一空隙和第二空隙，且所述第二空隙所在的位置为覆盖层和/或顶电极的被移除的对应部分所在的位置，所述被移除的对应部分形成所述第二空隙。
2、根据1所述的谐振器，其中：
所述顶电极的非电极连接端的上表面的一部分限定所述第二空隙的下边界。
3、根据2所述的谐振器，其中：
所述覆盖层包括质量负载层和钝化层，所述质量负载层设置在在顶电极与钝化层之间；且
所述质量负载层的非连接端在水平方向上处于所述钝化层的非连接端的内侧以形成所述第二空隙，所述钝化层的非连接端的下表面的一部分限定所述第二空隙的上边界，所述第二空隙与所述质量负载层同层布置。
4、根据3所述的谐振器，其中：
所述质量负载层为单层质量负载层；或者
所述质量负载层包括至少两个质量负载层。
5、根据4所述的谐振器，其中：
所述质量负载层为金属层，且所述质量负载层的电阻率大于所述顶电极的电阻率；或者
所述质量负载层为金属层，且所述质量负载层基于特定刻蚀剂的被刻蚀速度大于所述顶电极基于所述特定刻蚀剂的被刻蚀速度；或者
所述质量负载层为与顶电极的材料相同的金属层，且所述质量负载层的材料密度小于所述顶电极的材料密度。
6、根据2所述的谐振器，其中：
所述覆盖层包括质量负载层和钝化层，所述质量负载层设置在在顶电极与钝化层之间；
所述质量负载层包括叠置的多层负载，所述多层负载的最下侧的一层或多层负载构成第一负载层单元，所述多层负载的剩下的负载层构成第二负载层单元，所述第一负载层单元的非连接端的一部分被移除以露出在上侧的第二负载层单元，所述第二负载层单元的下表面限定所述第二空隙的上边界，第一负载层单元的外端在水平方向上处于第二负载层单元的外端的内侧。
7、根据2所述的谐振器，其中：
所述覆盖层包括与所述顶电极的上表面接触的质量负载层，所述质量负载层的非连接端的下表面的一部分形成所述第二空隙的上边界。
8、根据7所述的谐振器，其中：
所述质量负载层为单层质量负载层，所述单层质量负载层的非连接端的下表面的一部分形成所述第二空隙的上边界。
9、根据7所述的谐振器，其中：
所述质量负载层包括叠置的多层负载，所述多层负载的最下侧的一层或多层负载构成第一负载层单元，所述多层负载的剩下的负载层构成第二负载层单元，所述第一负载层单元的非连接端的一部分被移除以露出在上侧的第二负载层单元，所述第二负载层单元的下表面限定所述第二空隙的上边界第一负载层单元的外端在水平方向上处于第二负载层单元的外端的内侧。
10、根据6或9所述的谐振器，其中：
所述第一负载层单元和第二负载层单元为金属层，且所述第一负载层单元的电阻率大于所述第二负载层单元的电阻率；或者
所述第一负载层单元和第二负载层单元为金属层，且所述第一负载层单元基于特定刻蚀剂的被刻蚀速度大于所述第二负载层单元基于所述特定刻蚀剂的被刻蚀速度；或者
所述第一负载层单元为与所述第二负载层单元为材料相同的金属层，且所述第一负载层单元的材料密度小于所述第二负载层单元的材料密度。
11、根据10所述的谐振器，其中：
所述第二负载层单元的材料与所述顶电极的材料相同。
12、根据2所述的谐振器，其中：
所述覆盖层包括与所述顶电极的上表面接触的钝化层，所述钝化层的非连接端的下表面的一部分形成所述第二空隙的上边界。
13、根据12所述的谐振器，其中：
所述钝化层的非电极连接端的外端的下表面设置有钝化层缺口部，所述钝化层缺口部的顶面限定所述第二空隙的上边界。
14、根据2-13中任一项所述的谐振器，其中：
所述顶电极的非电极连接端的外端的上表面设置有顶电极缺口部，所述顶电极缺口部的底面限定所述第二空隙的下边界。
15、根据14所述的谐振器，其中：
所述顶电极包括在厚度方向上彼此叠置的第一电极层与第二电极层，第二电极层邻近压电层的上表面，第一电极层处于第二电极层的上方，所述缺口部的深度不小于所述第一电极层的厚度；且
第一电极层的电阻率大于第二电极层的电阻率，或者第一电极层基于特定刻蚀剂的被刻蚀速度大于第二电极层基于所述特定刻蚀剂的被刻蚀速度，或者所述第一电极层的材料与所述第二电极层的材料相同且第一电极层的材料密度小于第二电极层的材料密度。
16、根据1所述的谐振器，其中：
所述覆盖层包括质量负载层和钝化层，所述质量负载层设置在在顶电极与钝化层之间，所述质量负载层的非连接端的上表面的一部分限定所述第二空隙的下边界，所述钝化层的非连接端的下表面的一部分限定所述第二空隙的上边界。
17、根据16所述的谐振器，其中：
所述质量负载层的非连接端的外端的上表面设置有负载层缺口部，所述负载层缺口部的底面限定所述第二空隙的下边界。
18、根据16或17所述的谐振器，其中：
所述钝化层的非连接端的外端的下表面设置有钝化层缺口部，所述钝化层缺口部的顶面限定所述第二空隙的上边界。
19、根据1所述的谐振器，其中：
所述第二空隙的内侧界面为斜面，且所述斜面与所述第二空隙的上界面之间形成的角度在10-80度的范围内；或
所述第二空隙的内侧界面为斜面，且所述斜面与所述第二空隙的下界面之间形成的角度在10-80度的范围内。
20、根据1所述的谐振器，其中：
第一空隙的宽度和/或第二空隙的宽度在0.25μm-10μm的范围内。
21、根据1-20中任一项所述的谐振器，其中：
所述第一空隙的内边缘在水平方向上处于所述第二空隙的内边缘的内侧；或者
所述第一空隙的内边缘在水平方向上处于所述第二空隙的内边缘的外侧，且在水平方向上第一空隙的内边缘与第二空隙的内边缘之间的距离不大于0.5μm；或者
所述第一空隙的内边缘在水平方向上与所述第二空隙的内边缘齐平。
22、根据权利和要求21所述的谐振器，其中：
第一空隙与第二空隙的宽度在0.2μm-10μm的范围内，第二空隙的宽度在0.2μm-10μm的范围内，第一空隙与第二空隙的宽度的差值△L在0.5μm≤△L≤9.0μm的范围内。
23、根据1-20中任一项所述的谐振器，其中：
所述第一空隙的外边缘在水平方向上与所述第二空隙的外边缘齐平；或者
所述第一空隙的外边缘在水平方向上处于所述第二空隙的外边缘的外侧；或者
所述第一空隙的外边缘在水平方向上处于所述第二空隙的外边缘的内侧。
24、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、声学镜、底电极、顶电极、压电层和覆盖层，所述覆盖层至少覆盖所述顶电极的非电极连接端，其中顶电极、压电层、底电极和声学镜在谐振器的厚度方向上的重合区域构成谐振器的有效区域，所述方法包括步骤：
在顶电极的非电极连接端的下表面与压电层之间沿所述有效区域设置第一待移除层，所述第一待移除层对应于第一空隙；
至少在顶电极的非电极连接端的上侧沿所述有效区域设置第二待移除层，所述第二待移除层为覆盖层和/或顶电极的待移除的对应部分；
移除所述第二待移除层以形成第二空隙；
移除所述第一待移除层以在所述顶电极的非电极连接端的下侧形成第一空隙。
25、根据24所述的方法，其中：
所述第二待移除层为待刻蚀层；且
在刻蚀而形成顶电极的同时，刻蚀所述待刻蚀层。
26、根据25所述的方法，其中：
所述覆盖层包括质量负载层，所述质量负载层为金属层，所述质量负载层的对应部分构成所述待刻蚀层。
27、根据26所述的方法，其中：
选择或设置所述待刻蚀层的材料，使得：
所述质量负载层的电阻率大于所述顶电极的电阻率；或者所述质量负载层基于特定刻蚀剂的被刻蚀速度大于所述顶电极基于所述特定刻蚀剂的被刻蚀速度；或者所述质量负载层为与顶电极的材料相同的金属层，且所述质量负载层的材料密度小于所述顶电极的材料密度。
28、根据24所述的方法，其中：
所述第一空隙的内边缘在水平方向上处于所述第二空隙的内边缘的内侧；或者
所述第一空隙的内边缘在水平方向上处于所述第二空隙的内边缘的外侧，且在水平方向上第一空隙的内边缘与第二空隙的内边缘之间的距离不大于0.5μm；或者
所述第一空隙的内边缘在水平方向上与所述第二空隙的内边缘齐平。
29、一种滤波器，包括根据1-23中任一项所述的体声波谐振器。
30、一种电子设备，包括根据29所述的滤波器，或者根据1-23中任一项所述的体声波谐振器。
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 (30)

1.一种体声波谐振器，包括：
基底；
声学镜；
底电极；
压电层；
顶电极；
覆盖层，至少覆盖所述顶电极的非电极连接端，
其中：
顶电极、压电层、底电极和声学镜在谐振器的厚度方向上的重合区域构成谐振器的有效区域；
顶电极的非电极连接端的下侧和上侧沿所述有效区域分别设置有第一空隙和第二空隙，且所述第二空隙所在的位置为覆盖层和/或顶电极的被移除的对应部分所在的位置，所述被移除的对应部分形成所述第二空隙。
2.根据权利要求1所述的谐振器，其中：
所述顶电极的非电极连接端的上表面的一部分限定所述第二空隙的下边界。
3.根据权利要求2所述的谐振器，其中：
所述覆盖层包括质量负载层和钝化层，所述质量负载层设置在在顶电极与钝化层之间；且
所述质量负载层的非连接端在水平方向上处于所述钝化层的非连接端的内侧以形成所述第二空隙，所述钝化层的非连接端的下表面的一部分限定所述第二空隙的上边界，所述第二空隙与所述质量负载层同层布置。
4.根据权利要求3所述的谐振器，其中：
所述质量负载层为单层质量负载层；或者
所述质量负载层包括至少两个质量负载层。
5.根据权利要求4所述的谐振器，其中：
所述质量负载层为金属层，且所述质量负载层的电阻率大于所述顶电极的电阻率；或者
所述质量负载层为金属层，且所述质量负载层基于特定刻蚀剂的被刻蚀速度大于所述顶电极基于所述特定刻蚀剂的被刻蚀速度；或者
所述质量负载层为与顶电极的材料相同的金属层，且所述质量负载层的材料密度小于所述顶电极的材料密度。
6.根据权利要求2所述的谐振器，其中：
所述覆盖层包括质量负载层和钝化层，所述质量负载层设置在在顶电极与钝化层之间；
所述质量负载层包括叠置的多层负载，所述多层负载的最下侧的一层或多层负载构成第一负载层单元，所述多层负载的剩下的负载层构成第二负载层单元，所述第一负载层单元的非连接端的一部分被移除以露出在上侧的第二负载层单元，所述第二负载层单元的下表面限定所述第二空隙的上边界，第一负载层单元的外端在水平方向上处于第二负载层单元的外端的内侧。
7.根据权利要求2所述的谐振器，其中：
所述覆盖层包括与所述顶电极的上表面接触的质量负载层，所述质量负载层的非连接端的下表面的一部分形成所述第二空隙的上边界。
8.根据权利要求7所述的谐振器，其中：
所述质量负载层为单层质量负载层，所述单层质量负载层的非连接端的下表面的一部分形成所述第二空隙的上边界。
9.根据权利要求7所述的谐振器，其中：
所述质量负载层包括叠置的多层负载，所述多层负载的最下侧的一层或多层负载构成第一负载层单元，所述多层负载的剩下的负载层构成第二负载层单元，所述第一负载层单元的非连接端的一部分被移除以露出在上侧的第二负载层单元，所述第二负载层单元的下表面限定所述第二空隙的上边界第一负载层单元的外端在水平方向上处于第二负载层单元的外端的内侧。
10.根据权利要求6或9所述的谐振器，其中：
所述第一负载层单元和第二负载层单元为金属层，且所述第一负载层单元的电阻率大于所述第二负载层单元的电阻率；或者
所述第一负载层单元和第二负载层单元为金属层，且所述第一负载层单元基于特定刻蚀剂的被刻蚀速度大于所述第二负载层单元基于所述特定刻蚀剂的被刻蚀速度；或者
所述第一负载层单元为与所述第二负载层单元为材料相同的金属层，且所述第一负载层单元的材料密度小于所述第二负载层单元的材料密度。
11.根据权利要求10所述的谐振器，其中：
所述第二负载层单元的材料与所述顶电极的材料相同。
12.根据权利要求2所述的谐振器，其中：
所述覆盖层包括与所述顶电极的上表面接触的钝化层，所述钝化层的非连接端的下表面的一部分形成所述第二空隙的上边界。
13.根据权利要求12所述的谐振器，其中：
所述钝化层的非电极连接端的外端的下表面设置有钝化层缺口部，所述钝化层缺口部的顶面限定所述第二空隙的上边界。
14.根据权利要求2-13中任一项所述的谐振器，其中：
所述顶电极的非电极连接端的外端的上表面设置有顶电极缺口部，所述顶电极缺口部的底面限定所述第二空隙的下边界。
15.根据权利要求14所述的谐振器，其中：
所述顶电极包括在厚度方向上彼此叠置的第一电极层与第二电极层，第二电极层邻近压电层的上表面，第一电极层处于第二电极层的上方，所述缺口部的深度不小于所述第一电极层的厚度；且
第一电极层的电阻率大于第二电极层的电阻率，或者第一电极层基于特定刻蚀剂的被刻蚀速度大于第二电极层基于所述特定刻蚀剂的被刻蚀速度，或者所述第一电极层的材料与所述第二电极层的材料相同且第一电极层的材料密度小于第二电极层的材料密度。
16.根据权利要求1所述的谐振器，其中：
所述覆盖层包括质量负载层和钝化层，所述质量负载层设置在在顶电极与钝化层之间，所述质量负载层的非连接端的上表面的一部分限定所述第二空隙的下边界，所述钝化层的非连接端的下表面的一部分限定所述第二空隙的上边界。
17.根据权利要求16所述的谐振器，其中：
所述质量负载层的非连接端的外端的上表面设置有负载层缺口部，所述负载层缺口部的底面限定所述第二空隙的下边界。
18.根据权利要求16或17所述的谐振器，其中：
所述钝化层的非连接端的外端的下表面设置有钝化层缺口部，所述钝化层缺口部的顶面限定所述第二空隙的上边界。
19.根据权利要求1所述的谐振器，其中：
所述第二空隙的内侧界面为斜面，且所述斜面与所述第二空隙的上界面之间形成的角度在10-80度的范围内；或
所述第二空隙的内侧界面为斜面，且所述斜面与所述第二空隙的下界面之间形成的角度在10-80度的范围内。
20.根据权利要求1所述的谐振器，其中：
第一空隙的宽度和/或第二空隙的宽度在0.25μm-10μm的范围内。
21.根据权利要求1-20中任一项所述的谐振器，其中：
所述第一空隙的内边缘在水平方向上处于所述第二空隙的内边缘的内侧；或者
所述第一空隙的内边缘在水平方向上处于所述第二空隙的内边缘的外侧，且在水平方向上第一空隙的内边缘与第二空隙的内边缘之间的距离不大于0.5μm；或者
所述第一空隙的内边缘在水平方向上与所述第二空隙的内边缘齐平。
22.根据权利和要求21所述的谐振器，其中：
第一空隙与第二空隙的宽度在0.2μm-10μm的范围内，第二空隙的宽度在0.2μm-10μm的范围内，第一空隙与第二空隙的宽度的差值△L在0.5μm≤△L≤9.0μm的范围内。
23.根据权利要求1-20中任一项所述的谐振器，其中：
所述第一空隙的外边缘在水平方向上与所述第二空隙的外边缘齐平；或者
所述第一空隙的外边缘在水平方向上处于所述第二空隙的外边缘的外侧；或者
所述第一空隙的外边缘在水平方向上处于所述第二空隙的外边缘的内侧。
24.一种体声波谐振器的制造方法，所述体声波谐振器包括基底、声学镜、底电极、顶电极、压电层和覆盖层，所述覆盖层至少覆盖所述顶电极的非电极连接端，其中顶电极、压电层、底电极和声学镜在谐振器的厚度方向上的重合区域构成谐振器的有效区域，所述方法包括步骤：
在顶电极的非电极连接端的下表面与压电层之间沿所述有效区域设置第一待移除层，所述第一待移除层对应于第一空隙；
至少在顶电极的非电极连接端的上侧沿所述有效区域设置第二待移除层，所述第二待移除层为覆盖层和/或顶电极的待移除的对应部分；
移除所述第二待移除层以形成第二空隙；
移除所述第一待移除层以在所述顶电极的非电极连接端的下侧形成第一空隙。
25.根据权利要求24所述的方法，其中：
所述第二待移除层为待刻蚀层；且
在刻蚀而形成顶电极的同时，刻蚀所述待刻蚀层。
26.根据权利要求25所述的方法，其中：
所述覆盖层包括质量负载层，所述质量负载层为金属层，所述质量负载层的对应部分构成所述待刻蚀层。
27.根据权利要求26所述的方法，其中：
选择或设置所述待刻蚀层的材料，使得：
所述质量负载层的电阻率大于所述顶电极的电阻率；或者所述质量负载层基于特定刻蚀剂的被刻蚀速度大于所述顶电极基于所述特定刻蚀剂的被刻蚀速度；或者所述质量负载层为与顶电极的材料相同的金属层，且所述质量负载层的材料密度小于所述顶电极的材料密度。
28.根据权利要求24所述的方法，其中：
所述第一空隙的内边缘在水平方向上处于所述第二空隙的内边缘的内侧；或者
所述第一空隙的内边缘在水平方向上处于所述第二空隙的内边缘的外侧，且在水平方向上第一空隙的内边缘与第二空隙的内边缘之间的距离不大于0.5μm；或者
所述第一空隙的内边缘在水平方向上与所述第二空隙的内边缘齐平。
29.一种滤波器，包括根据权利要求1-23中任一项所述的体声波谐振器。
30.一种电子设备，包括根据权利要求29所述的滤波器，或者根据权利要求1-23中任一项所述的体声波谐振器。
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