CN114257197A - 一种薄膜体声波谐振器及其制造方法和滤波器 - Google Patents

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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和滤波器，其中声波谐振器包括：压电叠层结构，所述压电叠层结构包括从下至上依次叠置的第一电极、压电层和第二电极；所述第一电极和所述第二电极至少其中之一包括向远离所述压电层表面方向凸起的环形拱形桥，所述拱形桥的内表面围成环形空隙，所述环形空隙围成的区域为所述谐振器的有效谐振区。本发明用拱形桥所在的区域界定有效谐振区的边界，并使有效谐振区边界处的第一电极和/或第二电极的端部与空隙的气体接触，从而达到消除有效谐振区的电极的边界杂波的效果，进而提升谐振器的Q值。

Description

一种薄膜体声波谐振器及其制造方法和滤波器
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和滤波器。
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和滤波器，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：
压电叠层结构，所述压电叠层结构包括从下至上依次叠置的第一电极、压电层和第二电极；
所述第一电极和所述第二电极至少其中之一包括向远离所述压电层表面方向凸起的环形拱形桥，所述拱形桥的内表面围成环形空隙，所述环形空隙围成的区域为所述谐振器的有效谐振区。
本发明还提供一种滤波器，包括至少一个上述的薄膜体声波谐振器。
本发明还提供一种薄膜体声波谐振器的制造方法，包括：
形成第一电极、第二电极和压电层，其中所述压电层位于所述第一电极和所述第二电极之间；
在所述第一电极上形成牺牲层，覆盖部分所述第一电极；
形成支撑层，覆盖所述牺牲层及所述牺牲层的外周；
所述第一电极、所述第二电极至少其中之一具有拱形桥，具有拱形桥的电极的形成方法包括：
形成环形牺牲凸起；沉积导电材料层，覆盖所述环形牺牲凸起及所述环形牺牲凸起周边区域，以形成带有拱形桥的电极；
去除所述环形牺牲凸起形成环形空隙，所述环形空隙围成的区域为谐振器的有效谐振区；
去除所述牺牲层形成空腔。
本发明还提供一种薄膜体声波谐振器的制造方法，包括：
提供带有声反射镜结构的基板，在所述基板上依次形成第一电极、压电层；
在所述压电层上形成环形牺牲凸起，所述环形凸起位于所述声反射镜结构包围的区域上方；
形成第二电极，覆盖所述压电层和所述环形牺牲凸起；
去除所述环形牺牲凸起形成环形空隙，所述环形空隙围成的区域为谐振器的有效谐振区。
本发明的有益效果在于：第一电极和/或第二电极形成拱形桥结构，拱形桥围成封闭的环形，拱形桥与压电层所在平面的表面形成空隙，用拱形桥所在的区域界定有效谐振区的边界，并使有效谐振区边界处的第一电极和/或第二电极的端部与空隙的气体接触，从而达到消除有效谐振区的电极的边界杂波的效果，进而提升谐振器的Q值。
进一步地，空腔上方的压电层没有经过刻蚀形成沟槽、孔洞类的结构 (相对于压电层中形成沟槽的情况)，可以保障谐振器的结构强度，提高谐振器的成品率。
进一步地，电极的拱形桥结构从有效谐振区的外周包围整个有效谐振区，提高了谐振器的机械强度。
进一步地，拱形桥外周区域的第一电极和第二电极在压电层所在平面的投影相互错开，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，有利于提高谐振器品质因数。
进一步地，压电层中设有沟槽，使压电层的边缘暴露在气体中，能够抑制压电层的横波损失，当沟槽的侧壁与有效谐振区的边界重合时，可以更好的提升谐振器的Q值。
本发明的制造方法，通过牺牲层占位的方式形成空腔，相对于通过刻蚀工艺形成空腔减少了制造成本；通过先形成环形牺牲凸起，再形成电极，可以方便地形成带有拱形桥结构的电极；压电层形成在平整的膜层上，使得压电层的上表面和下表面均为平面，保证压电层具有较好的晶格取向，提高压电层的压电特性，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1示出了本发明实施例1的薄膜体声波谐振器的结构示意图。
图2示出了本发明实施例2的薄膜体声波谐振器的结构示意图。
图3示出了本发明实施例3的薄膜体声波谐振器的结构示意图。
图4至图8示出了本发明实施例4的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9至图13示出了本发明实施例5的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14至图19为本发明实施例6的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。
图20为利用本发明实施例7的薄膜体声波谐振器的制造方法制造的薄膜体声波谐振器的结构示意图。
附图标记说明：
100-第一衬底；100a-基底；100b-支撑层；101-第一电极；102-压电层； 103-第二电极；200-空腔；201-牺牲层；310-声反射镜结构；30-拱形桥； 31-环形牺牲凸起；40-沟槽；300-第二衬底；310-声反射镜结构；1000-承载衬底。
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1
实施例1提供了一种薄膜体声波谐振器，图1为本发明实例1的一种薄膜体声波谐振器的结构示意图，请参考图1，薄膜体声波谐振器包括：
压电叠层结构，所述压电叠层结构包括从下至上依次叠置的第一电极 101、压电层102和第二电极103；
所述第一电极101和所述第二电极103至少其中之一包括向远离所述压电层102表面方向凸起的环形拱形桥30，所述拱形桥30的内表面围成环形空隙，所述环形空隙围成的区域为所述谐振器的有效谐振区。
本实施例中，第一电极101设有拱形桥30，拱形桥30为封闭的环形，拱形桥30与压电层102的下表面之间形成空隙，使拱形桥30所在的区域无法实现谐振，因此拱形桥30所在的区域界定了谐振器的有效谐振区的边界。另外有效谐振区边界处的第一电极101的端部暴露在空隙中，可以减少从第一电极101端部泄露的横波能量损失，提高谐振器的品质因数。电极的拱形桥结构从有效谐振区的外周包围整个有效谐振区，不仅提高了谐振器的机械强度，也降低了第一电极的阻抗。本实施例中，有效谐振区为不规则的多边形，多边形的任意两条边不平行。在其他实施例中，有效谐振区也可以是圆形或者椭圆形或者由弧线和直线构成的不规则图形。有效谐振区中的所述第一电极101、所述第二电极103和所述压电层102在垂直于所述压电层102表面上相互叠置。本实施例中，第二电极103没有设置拱形桥结构。在另一个实施例中，可以第一电极101不设置拱形桥，第二电极103设置拱形桥。在再一个实施例中，第一电极和第二电极均设置拱形桥，此时两个拱形桥相对设置，优选方案中，两个拱形桥的内边界在第一衬底表面方向上的投影重合，将在实施例2中详述。第一电极和第二电极均具有延伸至所述有效谐振区外的部分，所述部分作为电极连接端。
本实施例中，拱形桥30与第一电极101的材料形同，为一体结构。本实施例中，所述压电叠层结构位于具有空腔的第一衬底上，第一电极从有效谐振区的四周延伸至空腔200周围的第一衬底上。第二电极103也从有效谐振区延伸至第一衬底100上。在其它实施例中，也可以第一电极或第二电极其中之一延伸至空腔200外的第一衬底上。
本实施例中，拱形桥30形成的空隙的高度大于第一电极101的厚度(图1中两个箭头之间的距离H1为空隙的高度，两个箭头之间的距离H2为第一电极的厚度)，在其它实施例中，空隙的高度可以等于第一电极的厚度或者小于第一电极的厚度。空隙的最小高度应满足在此处不能实现谐振器的谐振，本实施例中，空隙高度大于第一电极的厚度，这样可以使有效谐振器边界处的第一电极101的端部完全暴露在空隙中，更好的防止横向声波从第一电极中泄露，提高谐振器的品质因数。
本实施例中，空腔200上方的压电层没有经过刻蚀，形成凹槽或孔洞类的结构，压电层遮盖空腔200并延伸至空腔200外的第一衬底上。可以保证谐振器的结构强度，提高谐振器的成品率。另外压电层102的上表面和下表面均为平面，使压电层102具有较好的晶格取向，提高压电层的压电特性，进而提高谐振器的整体性能。
本实施例中，第一电极101和第二电极103从有效谐振区的四周延伸至空腔200外围的第一衬底100上，保证了谐振器的结构强度，提高了成品率。在另一个实施例中，也可以第一电极101从所述有效谐振区的四周延伸至空腔200外围的所述第一衬底100上，第二电极103的边缘位于空腔200围成的区域内。在再一个实施例中，拱形桥30外周的第一电极101和第二电极103具有非相对区域。这样设置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，有利于提高谐振器品质因数。
本实施例中，压电叠层结构位于具有空腔200的第一衬底100上，所述第一电极101、第二电极103至少其中之一的四周延伸至所述空腔200 外的第一衬底100上。图中示出了第一电极101和第二电极103的外周均延伸至空腔200外的第一衬底上。压电叠层结构遮盖空腔200。本实施例中，第一衬底100为双层结构，包括基底100a和支撑层100b，空腔200形成在支撑层100b中，空腔200延伸至所述支撑层100b的部分厚度，即空腔200的底部暴露出支撑层100b，支撑层100b的材料包括半导体材料。基底100a的材料可以为半导体材料也可以为介电材料。
在另一个实施例中，第一衬底100包括基底100a和支撑层100b，空腔200形成在支撑层100b中，空腔200贯穿所述支撑层100b，即空腔200的底部暴露出基底100a，支撑层100b的材料包括介电材料。基底100a的材料包括半导体材料。
在再一个实施例中，第一衬底100也可以是单层结构，材料为半导体材料。以上所提的半导体材料可以为硅(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。介电材料可以为二氧化硅、氮化硅、氧化铝或氮化铝、氮氧化硅、碳氮化硅。
支撑层100b可以通过键合或沉积的方式与基底100a结合，沉积的方式可以为化学气相沉积或物理气相沉积。键合的方式包括：共价键键合、粘结键合或熔融键合。支撑层100b和基底100a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。
空腔200可以通过牺牲层工艺形成，也可以通过刻蚀的方式形成。可选方案中，当空腔200的底部暴露的是支撑层100b时，通过牺牲层工艺形成，具体形成方法将在后面的方法实施例中描述。当空腔200贯穿支撑层 100b时，空腔200通过刻蚀支撑层100b形成。空腔200的截面形状可以是圆形、椭圆形或者多边形。
在另一个实施例中，压电叠层结构位于具有声反射镜的第二衬底上。声反射镜如布拉格反射结构，布拉格反射结构为本领域的公知常识，此处不再详述。
本实施例中，压电叠层结构遮盖空腔200，压电叠层结构从下至上依次为叠置的第一电极101、压电层102和第二电极103。第一电极101和第二电极103的材料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，所述半导体材料例如是 Si、Ge、SiGe、SiC、SiGeC等。压电层102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102材料为氮化铝(AlN)时，压电层102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102 的材料为氮化铝(AlN)时，压电层102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。
实施例2
实施例2提供了一种薄膜体声波谐振器，图2为本发明实施例2的薄膜体声波谐振器的剖面结构示意图，本实施例与实施例1的区别在于，实施例1中的压电层为完整的膜层，实施例2中的压电层中设有沟槽，具体为:
压电层102中沿有效谐振区的边界处设有贯穿压电层102的沟槽40，本实施例中，沟槽40为封闭的环形，沟槽40的内侧壁构成了有效谐振区的边界，沟槽40与所述拱形桥30相对设置，沟槽40和拱形桥的空隙连通。沟槽40也可以不贯穿压电层102。本实施例中，沟槽40为连续的环形结构，在另一个实施例中，沟槽也可以是间断的环形结构或者非环形结构，如只设置在某一侧。此时有效谐振区内的压电层通过间断处与有效谐振区外的压电层相连接。在其它实施例中，沟槽也可以设置在有效谐振区的外侧。在压电层102中形成沟槽40，使压电层102的端面与沟槽中的气体形成反射界面，以有效抑制压电层中的横波泄露，提高谐振器的品质因数。沟槽也可以不贯穿压电层。可以理解，当沟槽为封闭的环形，并且贯穿压电层102，沟槽侧壁与有效谐振区的边界重合时，抑制横波泄露的效果最好。
本实施例薄膜体声波谐振器的其它结构特征与实施例1相同，此处不再赘述。
实施例3
实施例3提供了一种薄膜体声波谐振器，图3为本发明实施例3的薄膜体声波谐振器的剖面结构示意图，本实施例与实施例2的区别在于，实施例2中的第二电极103没有设置拱形桥结构，本实施例在第二电极103 上也设置拱形桥结构，另外本实施例中第一衬底100的结构与实施例1、实施例2不同。
具体地，本实施例中，第二电极103和第一电极101均设置拱形桥结构，并且两个拱形桥相对设置，两个拱形桥围成的区域为谐振器的有效谐振区。第一电极101、第二电极103从有效谐振区的四周延伸至空腔200 周围的第一衬底100上。
本实施例中，压电层102中设有贯穿压电层的沟槽，在另一个实施例中，压电层中也可以不设置沟槽，为完整的膜层。设置沟槽的有益之处参见实施例2，不设置沟槽的有益之处参见实施例1，此处不再赘述。
另外实施例1和实施例2中的第一衬底100包括基底100a和设置于基底100a上的支撑层100b，空腔200不贯穿支撑层100b，空腔200的底部暴露出支撑层100b。本实施例中，第一衬底100包括基底100a和设置于基底100a上的支撑层100b，空腔200贯穿支撑层100b，空腔200的底部暴露出基底100a的上表面。
实施例4
本发明实施例4提供了一种薄膜体声波谐振器的制造方法，所述制造方法包括：
S01：形成第一电极、第二电极和压电层，其中所述压电层位于所述第一电极和所述第二电极之间；
S02：在所述第一电极上形成牺牲层，覆盖部分所述第一电极；
S03：形成支撑层，覆盖所述牺牲层及所述牺牲层的外周；
S04：所述第一电极、所述第二电极至少其中之一具有拱形桥，具有拱形桥的电极的形成方法包括：形成环形牺牲凸起；沉积导电材料层，覆盖所述环形凸起及所述环形凸起周边区域，以形成带有拱形桥的电极；
S05：去除所述环形牺牲凸起形成环形空隙，所述环形空隙围成的区域为谐振器的有效谐振区；
S06：去除所述牺牲层形成空腔。
需要说明的是，步骤S0N不代表先后顺序。
图4至图8是本实施例薄膜体声波谐振器的制造方法各步骤对应的结构示意图。下面请参考图4至图8对薄膜体声波谐振器的制造方法进行阐述。
参考图4和图5，本实施例中，形成第一电极、第二电极和压电层的方法包括：
提供承载衬底1000，在所述承载衬底1000上形成第二电极103；在所述第二电极103上形成压电层102；在所述压电层102上形成第一电极101，其中，第一电极101形成有拱形桥结构30。
具体地，参考图4，提供承载衬底1000，承载衬底可以半导体材料，如硅(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。可以通过物理气相沉积工艺在承载衬底上形成第二电极103，第二电极103的材料参照实施例1。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102，压电层102 的材料参照实施例1。
参照图5，在压电层102上沉积形成牺牲层材料，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。图形化牺牲层材料形成环形牺牲凸起31，牺牲凸起31为连续的结构，围成封闭的环形，环形的边界界定了谐振器有效谐振区的边界。形成第一电极，覆盖环形牺牲凸起31以及压电层102，其中环形牺牲凸起31上方的第一电极101形成了拱形桥30结构。本实施例中，环形牺牲凸起31的高度大于第一电极101的厚度。在后续工艺中将去除环形牺牲凸起31，形成空隙。关于形成带有拱形桥结构的第一电极101的有益效果参照实施例1，另外环形牺牲凸起31的高度的设置请参照实施例1中关于空隙高度的表述，此处不再赘述。
参照图6，在第一电极101上沉积形成牺牲层材料，牺牲层材料的选择参照上段的描述，图形化牺牲层材料，形成牺牲层201，牺牲层201覆盖拱形桥区域以及拱形桥的包围区域，暴露出外周的第一电极101。
参照图7，形成支撑层100b覆盖牺牲层201和第一电极101，支撑层的材料参照实施例1，可以通过气相沉积的方法形成支撑层。本实施例中还包括在支撑层的上表面形成基底100a，基底100a可以是半导体材料也可以是介电材料，材料的种类参照实施例1。可以通过键合的方式将基底100a 键合在支撑层100b上，可以通过键合层键合基底100a和支撑层100b，具体描述参照实施例1，此处不在描述。形成基底100a的目的是使后续形成的空腔的底部有足够的厚度，如果不形成基底100a，支撑层100b需要沉积的较厚，沉积的工艺时间较长。
参考图8，去除承载衬底，暴露出第二电极103，可以通过研磨工艺或者湿法腐蚀工艺去除承载衬底，也可以在形成第二电极103之前在承载衬底上形成释放层，通过去除释放层的方式剥离承载衬底。释放层的材质包括但不限于二氧化硅、氮化硅、氧化铝和氮化铝中或热膨胀胶带中的至少一种。在一个实施例中，还包括对第一电极和第二电极进行图形化，使拱形桥外周区域的第一电极和第二电极在压电层所在平面的投影相互错开。这样设置的有益效果参照实施例1的相关描述。
去除牺牲层形成空腔200。去除牺牲层的方式可以根据牺牲层的材料选择，当牺牲层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，通过释放孔的氧与牺牲层材料发生化学反应，生成气体物质挥发掉，当牺牲层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。释放孔可以形成在空腔的边缘区域。当环形牺牲凸起的材料与牺牲层的材料相同时，在去除牺牲层的同时可以将环形牺牲凸起一起去除。环形牺牲凸起和牺牲层也可以分步去除。
实施例5
图9至图13是本实施例薄膜体声波谐振器的制造方法各步骤对应的结构示意图。下面请参考图9至图13对薄膜体声波谐振器的制造方法进行阐述。本实施例中，第一电极、压电层和第二电极形成的顺序不同。
参照图9，提供承载衬底1000，在承载衬底上形成带有拱形桥的第一电极101，相关膜层的材料和形成方法参照实施例4。
参照图10，在第一电极上沉积形成牺牲材料层，图形化牺牲材料层形成牺牲层201，牺牲材料层的材料参照实施例4。
参照图11，在牺牲层201上、第一电极101上形成支撑层100b，在支撑层100b上键合基底100a，相关工艺步骤参照实施例4。
参照图12，去除承载衬底，暴露出第一电极101和环形牺牲凸起31，在第一电极101和环形牺牲凸起31上形成压电层102，压电层的材料和形成方法参照实施例4。
参照图13，形成第二电极103，第二电极103的材料和形成方法参照实施例4。
实施例6
图14至图19是本实施例薄膜体声波谐振器的制造方法各步骤对应的结构示意图。下面请参考图14至图19对薄膜体声波谐振器的制造方法进行阐述。本实施例中，第一电极、压电层和第二电极形成的顺序不同，另外压电层中还形成有贯穿压电层的沟槽。
参考图14，提供承载衬底1000，在承载衬底上形成压电层102，承载衬底1000、压电层102的材料和压电层的形成方法参照实施例4。在压电层102中形成沟槽40，可以通过干法刻蚀工艺形成沟槽40，干法刻蚀工艺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。本实施例中，沟槽40为封闭的环形，并贯穿压电层102，沟槽40 的内侧壁与谐振器的有效谐振区的边界重合。在其它实施例中，沟槽40也可以是间断的环形结构或者非环形结构，如只设置在有效谐振区的某侧边界处。在其它实施例中，沟槽40也可以设置在有效谐振区的外侧。在压电层102中形成沟槽40，使压电层102的端面与沟槽中的气体形成反射界面，以有效抑制压电层中的横波泄露，提高谐振器的品质因数。沟槽40也可以不贯穿压电层102。可以理解，当沟槽40为封闭的环形，并且贯穿压电层 102，沟槽40侧壁与有效谐振区的边界重合时，抑制横波泄露的效果最好。
参考图15，形成牺牲材料层，覆盖压电层102，牺牲材料层填充进沟槽中，牺牲材料层的材料和形成方法参照实施例4，图形化牺牲材料层，在沟槽的上方形成环形牺牲凸起31。关于环形牺牲凸起31的结构，高度参照实施例4。
参考图16，形成第一电极101，覆盖环形牺牲凸起31以及压电层102，其中环形牺牲凸起31上方的第一电极101形成了拱形桥30结构。在第一电极101上沉积形成牺牲层材料，牺牲层材料的选择参照前文，图形化牺牲层材料，形成牺牲层201，牺牲层201覆盖拱形桥区域以及拱形桥的包围区域，暴露出外周的第一电极101。
参考图17，形成支撑层100b覆盖牺牲层201和第一电极101，支撑层的材料参照实施例1，可以通过气相沉积的方法形成支撑层。本实施例中还包括在支撑层的上表面形成基底100a，基底100a可以是半导体材料也可以是介电材料，材料的种类参照实施例1。可以通过键合的方式将基底100a 键合在支撑层100b上。
参考图18，去除承载衬底，暴露出压电层102和压电层102中沟槽中的牺牲材料层，去除承载衬底的方法参照实施例4。形成牺牲材料层覆盖压电层102，图形化牺牲材料层形成环形牺牲凸起31。
参考图19，形成第二电极103，覆盖环形牺牲凸起31和压电层102，形成的第二电极也带有拱形桥结构。去除牺牲层、压电层中的牺牲材料以及两个环形凸起，本实施例中，两个环形凸起和压电层沟槽中的牺牲层材料相互连接，可以同时去除。本实施例形成的第一电极的拱形桥和第二第二电极的拱形桥相对设置，两个拱形桥的空隙和压电层的沟槽向连通。在压电层中形成沟槽的有益效果参照实施例1。
本发明的制造方法，通过牺牲层占位的方式形成空腔，相对于通过刻蚀工艺形成空腔减少了制造成本；通过先形成环形牺牲凸起，再形成电极，可以方便地形成带有拱形桥结构的电极；压电层形成在平整的膜层上，使得压电层的上表面和下表面均为平面，保证压电层具有较好的晶格取向，提高压电层的压电特性，进而提高谐振器的性能。
实施例7
本实施例提供了一种薄膜体声波谐振器的制造方法，包括：
S01:提供带有声反射镜结构的基板，在所述基板上依次形成第一电极、压电层；
S02:在所述压电层上形成环形牺牲凸起，所述环形凸起位于所述声反射镜结构包围的区域上方；
S03:形成第二电极，覆盖所述压电层和所述环形牺牲凸起；
S04:去除所述环形牺牲凸起形成环形空隙，所述环形空隙围成的区域为谐振器的有效谐振区。
图20是根据本实施例薄膜体声波谐振器的制造方法制造的薄膜体声波谐振器的结构示意图。请参考图20，制造方法包括：
提供带有声反射镜结构310的基板300，基板300的材质参照实施例4 中的第一衬底的材质，基板300内形成有声反射镜结构310，声反射镜结构310如布拉格反射结构。在基板300的上表面形成第一电极101，在第一电极101上形成压电层102，第一电极101和压电层102的材料和形成方法参照实施例4。在压电层102上形成牺牲材料层，图形化牺牲材料层，形成环形牺牲凸起，牺牲材料层的材料和形成方法以及环形牺牲凸起的形状参照实施例4。在所述压电层102和所述环形牺牲凸起上形成第二电极 103，环形牺牲凸起上方的第一电极构成拱形桥结构。去除环形牺牲凸起形成环形空隙，去除环形牺牲凸起的方法参照实施例4，此处不再赘述。
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。对于结构实施例而言，实施例2和实施例3与实施例1相同的部分可以参照实施例1，对于方法实施例而言，实施例5、实施例6和实施例7与实施例4相同的部分可以参照实施例4。方法和结构的实施例可以相互参照。
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 (27)

1.一种薄膜体声波谐振器，其特征在于，包括：
压电叠层结构，所述压电叠层结构包括从下至上依次叠置的第一电极、压电层和第二电极；
所述第一电极和所述第二电极至少其中之一包括向远离所述压电层表面方向凸起的环形拱形桥，所述拱形桥的内表面围成环形空隙，所述环形空隙围成的区域为所述谐振器的有效谐振区。
2.根据权利要求1所述的薄膜体声波谐振器，其特征在于，所述拱形桥与其所在的电极材料相同，为一体结构。
3.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、所述第二电极其中之一设有所述拱形桥；或者，
所述第一电极和所述第二电极均设有所述拱形桥。
4.根据权利要求1所述的薄膜体声波谐振器，其特征在于，所述第一电极和所述第二电极均具有延伸至所述有效谐振区外的部分，所述部分作为电极连接端。
5.根据权利要求1所述的薄膜体声波谐振器，其特征在于，在所述有效谐振区外的部分区域所述第一电极和所述第二电极非相对。
6.根据权利要求1所述的薄膜体声波谐振器，其特征在于，所述压电叠层结构位于具有空腔的第一衬底上，所述第一电极、第二电极至少其中之一的四周延伸至所述空腔外的第一衬底上。
7.根据权利要求6所述的薄膜体声波谐振器，其特征在于，所述压电层遮盖所述空腔且延伸至所述空腔外。
8.根据权利要求1所述的薄膜体声波谐振器，其特征在于，所述压电层中设有沟槽，所述沟槽与所述拱形桥相对。
9.根据权利要求8所述的薄膜体声波谐振器，其特征在于，所述沟槽贯穿所述压电层。
10.根据权利要求8所述的薄膜体声波谐振器，其特征在于，所述沟槽为连续的结构或所述沟槽为间断的结构。
11.根据权利要求1所述的薄膜体声波谐振器，其特征在于，所述有效谐振区的形状为不规则多边形。
12.根据权利要求1所述的薄膜体声波谐振器，其特征在于所述压电叠层结构位于具有声反射镜的第二衬底上。
13.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，所述空腔设置于所述支撑层中；或所述第一衬底为半导体衬底，所述空腔位于所述半导体衬底的上表面空腔。
14.根据权利要求13所述的薄膜体声波谐振器，其特征在于，所述空腔贯穿所述支撑层；或，所述空腔延伸至所述支撑层的部分厚度。
15.根据权利要求14所述的薄膜体声波谐振器，其特征在于，所述基底的材料包括半导体材料，所述支撑层的材料包括介电材料。
16.根据权利要求1所述的薄膜体声波谐振器，其特征在于，所述第一电极或所述第二电极的材料包括：钼、铝、铜、钨、钽、铂、钌、铑、铱、铬、钛、金、锇、铼或钯中的一种或多种的组合。
17.根据权利要求1所述的薄膜体声波谐振器，其特征在于，所述压电层的材料包括：氮化铝、氧化锌、锆钛酸铅、铌酸锂、石英、铌酸钾或钽酸锂。
18.一种滤波器，包括至少一个权利要求1至17任一项所述的薄膜体声波谐振器。
19.一种薄膜体声波谐振器的制造方法，其特征在于，包括：
形成第一电极、第二电极和压电层，其中所述压电层位于所述第一电极和所述第二电极之间；
在所述第一电极上形成牺牲层，覆盖部分所述第一电极；
形成支撑层，覆盖所述牺牲层及所述牺牲层的外周；
所述第一电极、所述第二电极至少其中之一具有拱形桥，具有拱形桥的电极的形成方法包括：
形成环形牺牲凸起；沉积导电材料层，覆盖所述环形牺牲凸起及所述环形牺牲凸起周边区域，以形成带有拱形桥的电极；
去除所述环形牺牲凸起形成环形空隙，所述环形空隙围成的区域为谐振器的有效谐振区；
去除所述牺牲层形成空腔。
20.根据权利要求19所述的薄膜体声波谐振器的制造方法，其特征在于，所述形成第一电极、第二电极和压电层的方法包括：
提供承载衬底；在所述承载衬底上形成第一电极；
形成所述支撑层后，去除所述承载衬底，在所述第一电极上形成压电层；
在所述压电层上形成第二电极；或，
提供承载衬底；在所述承载衬底上形成压电层；
在所述压电层上形成第一电极；
形成所述支撑层后，去除所述承载衬底，在所述压电层上形成第二电极；或
提供承载衬底；在所述承载衬底上形成第二电极；
在所述第二电极上形成压电层；
在所述压电层上形成第一电极；
形成所述支撑层后，去除所述承载衬底。
21.根据权利要求19所述的薄膜体声波谐振器的制造方法，其特征在于，形成的所述压电层遮盖所述空腔且延伸至所述空腔外；或，
形成所述压电层后，刻蚀所述压电层，以形成贯穿所述压电层的沟槽，所述沟槽与所述拱形桥相对。
22.根据权利要求21所述的薄膜体声波谐振器的制造方法，其特征在于，所述沟槽为封闭的环形，或，
所述沟槽间断设置，所述有效谐振区内的压电层通过间断处与所述有效谐振区外的所述压电层相连接。
23.根据权利要求22所述的薄膜体声波谐振器的制造方法，其特征在于，所述沟槽与所述空隙相连通。
24.根据权利要求19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从所述有效谐振区延伸至所述空腔的外围。
25.根据权利要求19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二电极时还包括图形化所述第一电极和所述第二电极，使所述第一电极和所述第二电极的投影在所述空腔的外围相互错开。
26.根据权利要求19所述的薄膜体声波谐振器的制造方法，其特征在于，所述环形牺牲凸起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。
27.一种薄膜体声波谐振器的制造方法，其特征在于，包括：
提供带有声反射镜结构的基板，在所述基板上依次形成第一电极、压电层；
在所述压电层上形成环形牺牲凸起，所述环形凸起位于所述声反射镜结构包围的区域上方；
形成第二电极，覆盖所述压电层和所述环形牺牲凸起；
去除所述环形牺牲凸起形成环形空隙，所述环形空隙围成的区域为谐振器的有效谐振区。
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