CN114978095A - 一种温度补偿型薄膜体声波谐振器、其制造方法及滤波器 - Google Patents

一种温度补偿型薄膜体声波谐振器、其制造方法及滤波器 Download PDF

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Abstract

本申请涉及一种温度补偿型薄膜体声波谐振器、其制造方法及滤波器，属于薄膜体声波滤波器设计技术领域；所述谐振器包括第一衬底和压电叠层结构，所述第一衬底的顶部设置有第一空腔；所述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种子层、底电极、粘附层、温补层、压电层、顶电极和保护层；在所述温补层的周围边缘设置有第二空腔；本发明在温补层边缘处制作有空气桥和空气隙，由于空气桥和空气隙与压电层、温补层、下电极和粘附层的声阻抗不同，且空气的声阻抗较小，所以不同的声阻抗可对横波在压电层和温补层的边缘和台阶处进行多次反射，进而减少声能量损失，提高Q值。

Description

一种温度补偿型薄膜体声波谐振器、其制造方法及滤波器
技术领域
本申请涉及一种温度补偿型薄膜体声波谐振器、其制造方法及滤波器，属于薄膜体声波滤波器设计技术领域。
背景技术
随着无线通信技术的迅速发展，对高性能、低频率温度系数、小体积的滤波器提出了越来越高的要求。薄膜体声波滤波器(FBAR)具有高频率、小损耗、小体积和高Q等优点，用于通信系统时对射频信号进行隔离、选通，限定发射机在其工作频带内的辐射信号，同时阻止接收噪声信号的干扰，是射频系统中的关键器件，在射频前端中扮演着至关重要的作用。薄膜体声波滤波器通过逆压电效应将电信号转换为声信号，再通过压电效应把声信号转换为电信号。FBAR主要通过压电薄膜的纵向震动产生的纵波，利用纵波模式；但是，在边缘或膜层交界处会存在横波模式，导致能量泄露，从而降低谐振器的Q值。
目前常规薄膜体声波滤波器频率温度系数在-30ppm/℃左右，滤波器在使用的过程中，随着温度的增加频率会变低；由于滤波器具有频率温度系数，在滤波器的设计时，需要考虑器件工作的全温范围内性能指标合格，从而增加设计和工艺的难度。为了减低薄膜体声波滤波器的频率温度系数，可在加入正频率温度系数的材料(如SiO2等材料)进行补偿，使频率温度系数在较小的范围。但是，加入正频率温度系数的材料后，会恶化谐振器和滤波器的性能，降低机电耦合系数(Kt 2),增大损耗，降低Q值；滤波器的损耗增大，进而影响射频前端的收发效果。
发明内容
针对现有技术存在的不足，本发明的目的在于提供一种温度补偿型薄膜体声波谐振器、其制造方法及滤波器，本发明在温补层边缘采用空气隙的空腔结构，使横波在温补层边缘处遇到声阻抗不同的空腔隙时会发生反射，部分横波被反射回谐振器的有效区域，从而使谐振器有效区域的能量增加，损耗减小，Q值得到增加。
为了实现上述目的，在本发明的第一方面，本发明公开的一种温度补偿型薄膜体声波谐振器结构包括如下：
第一衬底和压电叠层结构，所述第一衬底的顶部设置有第一空腔；所述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种子层、底电极、粘附层、温补层、压电层、顶电极和保护层；在所述温补层的侧面边缘设置有第二空腔。
优选的，在所述底电极上设置有第一焊盘电极，在所述顶电极上设置有第二焊盘电极。
优选的，所述第二空腔为空气桥或/和空气隙。
优选的，所述空气桥的宽度为5～15um，所述空气隙的宽度为0.5～5um。
在本发明的第二方面，本发明还公开了一种温度补偿型薄膜体声波谐振器的制造方法，所述制造方法包括：
提供第一衬底，并在所述第一衬底的顶部开设出第一空腔，并在第一空腔内生长第一牺牲层材料；
在所述第一衬底的上方制备压电叠层结构，所述压电叠层结构从下至上包括种子层、底电极、粘附层、温补层、压电层、顶电极和保护层；
在第一空腔的上方制备出种子层；
在部分种子层上方制备出底电极；
在所述底电极和剩余部分的种子层上方上制备出粘附层；
在粘附层上方生长温补层，；
在所述温补层和剩余部分粘附层上方制备压电层；
在压电层上方制备顶电极；
在顶电极上方制备出保护层；
刻蚀所述压电层，使温补层的侧面边缘露出；
通过释放第一牺牲层材料和温补层的侧面边缘材料，得到第一空腔和第二空腔。
优选的，所述制造方法还包括在底电极上方引出第一焊盘电极，在顶电极上方引出第二焊盘电极。
在本发明的第三方面，本发明还公开了一种温度补偿型薄膜体声波滤波器，其包括至少一个如本发明第一方面所述的一种温度补偿型薄膜体声波谐振器。
与现有技术相比，本发明具有如下优点：
(1)本发明直接在下电极上生长粘附层(如AlN等)和温补层(如SiO2等)，由于增加了一层粘附层，所以可避免下电极和温补层的应力差异较大而导致温补层薄膜脱落的问题；在温补层上直接沉积压电薄膜(压电层)，温补层和压电层直接接触，温补效果最好，频率温度系数能做到0ppm/℃。
(2)本发明在温补层边缘处制作有空气桥和空气隙，由于空气桥和空气隙与压电层、温补层、下电极和粘附层的声阻抗不同，且空气的声阻抗较小，所以不同的声阻抗可对横波在压电层和温补层的边缘和台阶处进行多次反射，进而减少声能量损失，提高Q值。
(3)本发明采用把顶电极图形外的压电层刻蚀掉，露出侧面的温补层，使位于保护层、顶电极和压电层三层膜下方的第二空腔能够释放出来，从而起到多次反射并提高Q值的作用。
(4)采用本发明实施例制造的谐振器和滤波器，不但频率温度系数小，并且插损小，在射频前端对信号的接收效果更优。
附图说明
图1是常规结构TCFBAR谐振器俯视结构示意图；
图2是沿图1中的XX’线的剖面结构示意图；
图3是沿图1中的YY’线的剖面结构示意图；
图4是本发明实施例的高性能TCFBAR谐振器俯视图；
图5沿图4中的X1X1’线的剖面结构示意图；
图6沿图4中的Y1Y1’线的剖面结构示意图；
图7基于图1的结构得到谐振器的Q值；
图8基于图4的结构得到谐振器的Q值；
图9是本发明实施例的温度补偿型薄膜体声波谐振器制造方法流程图。
具体实施方式
以下结合附图和具体实施例对本发明的技术方案作进一步详细说明。根据下面的说明，本发明的优点和特征将更清楚。需说明的是，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。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。另外本文中的某物与某物“相互错开”的含义是两者在空腔区域不重叠，即两者向空腔的底面上的投影不重叠。
常规温度补偿型薄膜体声波谐振器(TCFBAR)结构的俯视图如图1所示，且其对应的剖面图如图2和3所示。从图1～图3中可以看出，所述常规结构温度补偿型薄膜体声波器件包括衬底和空腔，在带空腔的衬底上制备种子层、底电极、粘附层、温补层、压电层、顶电极和保护层，分别通过光刻和刻蚀得到所需要的图形，再刻蚀压电层使底电极和顶电极上方对应的焊盘电极图形露出，然后再在底电极和顶电极上所对应的焊盘电极图形处制备焊盘电极引线，最后得到完整的温度补偿型薄膜体声波谐振器和滤波器。该结构谐振器的Q值如图7所示，在2.2～2.7GHz频率范围内m1点Qmax为2648，Qmax的频率为2.47GHz。
可以看出，常规的温度补偿型薄膜体声波谐振器的Q值不高，容易影响射频前端的收发效果。
基于此，本发明实施例提供的一种高性能温度补偿型薄膜体声波谐振器(HQTCFBAR)结构的俯视图如图4，其对应的剖面图如图5和6所示，从图中4～6可以看出，所述高性能温度补偿型薄膜体声波器件包括衬底和空腔，在带空腔的衬底上制备种子层、底电极、粘附层、温补层、压电层、顶电极和保护层，分别通过光刻和刻蚀得到所需要的图形，再刻蚀压电层，使侧面温补层露出，并形成宽度为d1的空气隙，形成宽度为d2的空气桥，在底电极和顶电极上制备焊盘电极引线，最后通过释放得到空腔、空气桥和空气隙结构，从而得到完整的温度补偿型薄膜体声波谐振器和滤波器。该结构谐振器的Q值如图8所示，在2.2～2.7GHz频率范围内m2点Qmax为3852，Qmax的频率为2.47GHz。增加高性能结构后，谐振器的Q值提高了45％，可大大降低谐振器和滤波器的损耗。
具体的，在本发明实施例中，一种温度补偿型薄膜体声波谐振器，包括第一衬底和压电叠层结构，所述第一衬底的顶部设置有第一空腔；所述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种子层、底电极、粘附层、温补层、压电层、顶电极和保护层；在所述温补层的侧面边缘设置有第二空腔。
其中，在本发明实施例中，所述第一衬底可以包括基底以及覆盖在所述基底上的刻蚀保护层。所述基底可以为本领域技术人员熟知的任意合适的底材，例如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，还包括这些半导体构成的多层结构等，或者为绝缘体上硅(SOI)、绝缘体上层叠硅(SSOI)、绝缘体上层叠锗化硅(S-SiGeOI)、绝缘体上锗化硅(SiGeOI)以及绝缘体上锗(GeOI)，或者还可以为双面抛光硅片(Double SidePolished Wafers，DSP)，也可为氧化铝等的陶瓷基底、石英或玻璃基底等。所述刻蚀保护层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至少一种，该刻蚀保护层一方面可以用于增加最终制造的声波谐振器的结构稳定性，增加了声波谐振器与基底之间的隔离，可以降低对基底的电阻率要求，另一方面还以在制造声波谐振器的过程中保护衬底其他区域不受刻蚀，从而提高器件性能与可靠性，除此以外，所述第一衬底也可以为一体成型结构，所述一体成型结构的材料可以采用上述基底材料。
在本发明实施例中，第一衬底形成有第一空腔，所述第一空腔可以通过刻蚀工艺依次部分厚度的基底而形成，成为一个整个底部凹陷在所述第一衬底中的凹槽结构，因而，所述第一空腔位于第一衬底的顶部。此外，本实施例中，第一空腔的底面的形状为矩形，但在本发明的其他实施例中，第一空腔的底面形状还可以是圆形、椭圆形或是矩形以外的多边形，例如五边形、六边形等，该第一空腔的形状可以随着压电叠层结构的形状进行变换。
在本发明实施例中，通过刻蚀工艺刻蚀出所述第一空腔后，可以在所述第一空腔上生长第一牺牲层材料，然后再在第一牺牲层材料以及其他未被刻蚀形成第一空腔的衬底表面上生长压电叠层，其中，所述第一牺牲层材料可以采用常规的材料，例如PSG、多晶硅薄膜等，本发明对此不作具体的限定。
在本发明实施例中，参考图4～图6，本实施例中，所述压电叠层结构，遮盖第一空腔并位于所述第一衬底上，所述压电叠层结构从下至上包括种子层、底电极、粘附层、温补层、压电层、顶电极和保护层；本实施例中，在部分种子层上方制备出底电极；在所述底电极和剩余部分的种子层上方上制备出粘附层；在部分粘附层上方生长温补层；在所述温补层和剩余部分粘附层上方制备压电层；在压电层上方制备顶电极；在顶电极上方制备出保护层；再刻蚀压电层，使温补层的侧面边缘露出；通过释放第一牺牲层材料和温补层的侧面边缘材料，得到第一空腔和第二空腔。
本发明实施例中，所述底电极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，可以根据实际需要匹配阻抗，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。
在本发明实施例中，所述温补层的材料可以为多晶硅、硼磷酸盐玻璃(BSG)、二氧化硅(SiO2)、铬(Cr)或碲氧化物(TeO(x))。本发明实施例中的温度补偿层，在尽可能不影响谐振器其他性能的同时，具有较薄的厚度而且可以灵活调整位置，而在半导体常用材料中，SiO2的频率温度系数为+85ppm/℃，本实施例中可以优选SiO2作为温补层材料，常规薄膜体声波滤波器频率温度系数在-30ppm/℃左右，所以SiO2作为温补层材料可以很好的作为薄膜体声波滤波器的温度补偿材料。
由于底电极和温补层的材料区别，所以会导致底电极与温补层之间的热膨胀系数相差较大，当声波谐振器处于高温条件时，温补层膨胀所带来的热应力与底电极膨胀所带来的热应力不同，而底电极和温补层的应力差异较大会导致温补层薄膜脱落的问题，本发明在底电极和温补层之间增加了粘附层，该粘附层一方面起到粘附作用，连接底电极和温补层，另一方面能够作为缓冲层来平衡其上下两层的热应力，从而能够有效降低温补层薄膜脱落的可能性。
本实施例中，构成薄膜体声波谐振器的底电极、压电层以及顶电极具有负的温度系数。当温度升高时，在底电极、压电层以及顶电极中声波传播速度降低，谐振器的谐振频率降低。因此未含温补层的压电声波谐振器的频率温度系数为负。为补偿当温度变化而引起的谐振器谐振频率的变化，本发明实施例中在温补层上直接沉积压电薄膜即压电层，让温补层和压电层直接接触，温补效果最好，频率温度系数最高能达到0ppm/℃。
在本发明实施例中，在所述温补层边缘设置有第二空腔，所述第二空腔为采用空气隙的空腔结构，所述第二空腔可以有一个或者多个，所述第二空腔可以为空气隙或/和空气桥，所述第二空腔位于粘附层与压电层之间形成的空隙结构中，且该空隙结构与所述温补层的边缘接触，所述第二空腔能够使横波在温补层边缘处遇到声阻抗不同的空腔隙时会发生反射，部分横波被反射回谐振器的有效区域，其中，谐振器的有效谐振区包括底电极、压电层和顶电极在垂直于压电层表面方向上相互重叠区域；从而使谐振器有效区域的能量增加，损耗减小，Q值得到增加。
此外，本实施例中，所述空气隙的底面的形状为矩形，但在本发明的其他实施例中，空气隙的底面形状还可以是圆形、椭圆形或是矩形以外的多边形，例如五边形、六边形等，该空气隙的形状可以随着压电叠层结构的形状进行变换。
此外，本实施例中，所述空气桥的底面的形状为不规则阶梯桥型结构，多个阶梯桥型结构能够让生长压电层时达到更好的覆盖效果，但在本发明的其他实施例中，空气桥的底面形状还可以是带有弧状的阶梯型结构，带有弧状的阶梯型结构不仅能够达到良好的覆盖效果，同时还能够减小各层级边缘尖锐面的影响，易于防止晶体表面被部分地暴露，当然，该空气桥的形状可以随着压电叠层结构的形状进行变换。在本发明实施例中，在所述温补层上方制备有压电层，所述压电层的材料可以为氮化铝(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。上述材料为压电薄膜，厚度小于10微米。氮化铝薄膜为多晶形态或者单晶形态，生长方式为薄膜溅射(sputtering)或者有机金属化学气相沉积法(MOCVD)。
在本发明实施例中，所述压电层的上方制备有顶电极，同样的，与所述底电极类似，所述顶电极的材料同样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，可以根据实际需要匹配阻抗，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。
在本发明实施例中，所述顶电极的上方还制备有保护层，用以保护整个声波谐振器表面尤其是顶电极不受损伤；此外，本实施例中，还可以在底电极和顶电极处各自引出相应的第一焊盘电极和第二焊盘电极；其中焊盘电极的生成方式可以是通过在底电极、顶电极上制备出电极图形，在电极图形上，通过光刻和镀膜得到对应的焊盘电极；当然，在本发明的其他实施例中，也可以采用其他现有方式制备出焊盘电极。
基于上述温度补偿型薄膜体声波谐振器，如图9所示，本发明实施例一种温度补偿型薄膜体声波谐振器的制造方法，其制造工艺步骤如下：
101、提供第一衬底，并在所述第一衬底的顶部开设出第一空腔，并在第一空腔内生长第一牺牲层材料；
在本发明实施例中，需要先刻蚀出第一空腔，再在第一空腔处生长第一牺牲层材料，所以衬底材料和第一牺牲层材料可以选用不同的材料，在后续的过程中，再利用释放工艺将第一牺牲层材料牺牲，重新得到第一空腔。
102、在所述第一衬底的上方制备压电叠层结构，所述压电叠层结构从下至上包括种子层、底电极、粘附层、温补层、压电层、顶电极和保护层；
103、在部分种子层上方制备出底电极；
104、在所述底电极和剩余部分的种子层上方上制备出粘附层；
105、在部分粘附层上方生长温补层；
在本发明实施例中，在部分粘附层的上方生长具有第一尺寸且为同一材料的温补层，其中，温补层的本体的宽度为第三尺寸，温补层的侧面边缘的宽度为第二尺寸，第一尺寸为第二尺寸与第三尺寸之和；第二尺寸对应的宽度为0.5～15um。
可以理解的是，先生长高密度的温补层本体，通过光刻和刻蚀得到温补层本体，再生长低密度的温补层的侧面边缘，通过光刻和刻蚀得到温补层的侧面边缘，温补层的侧面边缘作为后续的第二牺牲层材料，再通过释放作为第二牺牲层材料的温补层的侧面边缘，来得到第二空腔。温补层本体和温补层侧面边缘为相同材料，只是密度不同，不同的密度可使释放的速度不同(腐蚀速度比可达20:1)，使在释放温补层边缘时温补层本体不被释放，同时可保证温补层的尺寸在设计要求范围内。
在本发明实施例中，所述温补层的侧面边缘包括阶梯型侧面或/和平侧面，使得所述第二空腔分别对应为空气桥或/和空气隙，也即是，当温补层的侧面边缘呈平侧面时，那么此时只需要为温补层的边缘设计出相应的空气隙即可，当温补层的侧面边缘呈阶梯型侧面时，说明压电层等叠层结构也为对应的阶梯型，那么此时的温补层的边缘结构就需要为与叠层结构相匹配的阶梯型的空气桥结构，这样能够让生长压电层时达到更好的覆盖效果，同时可对横波在压电层和温补层的边缘和台阶处进行多次反射，进而减少声能量损失，提高Q值。
106、在所述温补层和剩余部分粘附层上方制备压电层；
107、在压电层上方制备顶电极；
108、在顶电极上方制备出保护层；
109、刻蚀所述压电层，使温补层的侧面边缘露出；
110、通过释放第一牺牲层材料和温补层的侧面边缘材料，得到第一空腔和第二空腔。
在本发明实施例中，所述制造方法还包括在底电极上方引出第一焊盘电极，在顶电极上方引出第二焊盘电极。
其中，各个步骤之间不完全代表先后顺序，本领域技术人员应该进行适应性理解选择相关步骤执行。
在本发明实施例中，提供第一衬底，在第一衬底上形成第一空腔，其中，第一空腔的形成过程中，可以首先在第一衬底上沉积形成牺牲材料层(图中未示出)，部分覆盖或者完整覆盖第一衬底的上表面，沉积完成后通过刻蚀工艺形成牺牲层，牺牲层可以覆盖部分或全部牺牲凸起，也可以不覆盖牺牲凸起。沉积不同牺牲层材料可以选择不同的机台，牺牲层的材料参考牺牲凸起的材料，牺牲层的形成方法根据材料的不同可以不同，牺牲层的形成工艺包括沉积工艺或者旋涂工艺，其中沉积工艺还可以包括化学气相沉积、物理气相沉积或原子层沉积等。通过采用牺牲层的方式形成第一空腔，以便于在后续形成第一衬底的过程中对其形成支撑，避免压电叠层结构受力不均以致被压变形，以及在后续工艺过程中对压电层形成支撑，从而保证压电叠层结构下方的平整性。
在本发明实施例中，制备出第一空腔后，可以通过在第一衬底的上方制备出种子层薄膜，并使所述种子层薄膜遮挡所述第一空腔；这里的种子层的材质可以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。所述种子层可通过化学气相沉积、磁控溅射或蒸镀等方式形成。
在本发明优选实施例中，本发明可以通过交流磁控溅射镀膜方式，在溅射功率为2000～6500w、氩气流量为2～8sccm、氮气流量为8～20sccm条件下制备厚度为20～100nm的AlN种子层薄膜。
在本发明实施例中，为了让种子层尽量覆盖底电极，因而可以选择在部分种子层的上方制备出底电极，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导电层。图形化导电层的方法可以利用刻蚀工艺刻蚀导电层，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。通过沉积刻蚀的工艺形成底电极，保证了底电极的均一性和整体性，同时能更好的控制形成的底电极的形状和尺寸，提高产品良率。
在本发明优选实施例中，在种子层上通过直流磁控溅射镀膜的方式，在溅射功率为500～3000w、氩气流量15～35sccm、背面氩气流量10～20sccm的条件制备底电极Mo 100～600nm。再经过光刻和刻蚀，得到所需要的底电极图形。
在本发明实施例中，制备出底电极后，可以通过底电极图形上方制备出粘附层薄膜，并使所述粘附层薄膜覆盖所述底电极，并同时覆盖种子层中底电极的露出部分；这里的粘附层的材质可以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。所述种子层可通过化学气相沉积、磁控溅射或蒸镀等方式形成。
在本发明优选实施例中，所述粘附层与所述种子层薄膜的制备工艺一致，也即在底电极图形上通过交流磁控溅射镀膜方式，在溅射功率为2000～6500w、氩气流量为2～8sccm、氮气流量为8～20sccm条件下制备粘附层薄膜AlN20～100nm。
在本发明实施例中，所述为了让种子层尽量覆盖底电极，因而可以选择在部分种子层的上方制备出底电极，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导电层。图形化导电层的方法可以利用刻蚀工艺刻蚀导电层，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。通过沉积刻蚀的工艺形成底电极，保证了底电极的均一性和整体性，同时能更好的控制形成的底电极的形状和尺寸，提高产品良率。
在本发明实施例中，在粘附层图形上通过磁控溅射、蒸镀等物理气相沉积或者化学气相沉积方法形成温补层薄膜。
在本发明的优选实施例中，在粘附层上通过等离子体增强化学气相沉积(PECVD)的方式，在N2流量为8000～2500sccm、SiH4流量为8～25sccm、N2O流量为800～2000sccm、Ar流量为500～2000sccm的条件下生长SiO2温补层30～300nm。再经过光刻和刻蚀，得到所需要的温补层图形。
在本发明实施例中，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压电层，所述压电层的材料可以为氮化铝(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。上述材料为压电薄膜，厚度小于10微米。其中，若采用氮化铝薄膜，则可以为多晶形态或者单晶形态，生长方式为薄膜溅射(sputtering)或者有机金属化学气相沉积法(MOCVD)。
在本发明的优选实施例中，在温补层图形上通过交流磁控溅射镀膜方式，在溅射功率为3000～6500w、氩气流量为4～12sccm、氮气流量为10～30sccm条件下制备压电层薄膜AlN 300～2000nm，可以制备出c轴取向较好和应力较小的压电薄膜。
在本发明实施例中，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导电层。图形化导电层的方法可以利用刻蚀工艺刻蚀导电层，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。通过沉积刻蚀的工艺形成顶电极，保证了顶电极的均一性和整体性，同时能更好的控制形成的顶电极的形状和尺寸，提高产品良率。
在本发明优选实施例中，在压电层薄膜上通过直流磁控溅射镀膜的方式，在溅射功率为500～3000w、氩气流量15～35sccm、背面氩气流量10～20sccm的条件下制备顶电极Mo 80～500nm。
在本发明实施例中，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在顶电极图形上形成保护层。由于该保护层位于压电层之上，并非直接位于温度补偿层边界粗糙表面之上，因此，相比于直接位于温度补偿层边界上方的超薄导电层，该保护层的孔洞缺陷密度显著降低。且该保护层的厚度可以较厚，甚至可以超过底电极和顶电极的厚度。因此，本发明的保护层可以对温度补偿层边界处的粗糙表面形成更有效的保护，避免释放温补层边缘的第二空腔时遭受到破坏。
在本发明优选实施例中，在顶电极图形上通过交流磁控溅射镀膜方式，在溅射功率为2000～6500w、氩气流量为2～8sccm、氮气流量为8～20sccm条件下制备保护层薄膜AlN50～500nm；再通过光刻和刻蚀，得到所需要的顶电极图形。
在本发明优选实施例中，在得到上电极图形后，通过光刻和刻蚀把上电极图形外的压电层刻蚀掉，使侧面温补层露出，便于位于压电层下方空气桥和空气隙的释放。
在本发明优选实施例中，还可以从底电极图形中引出第一焊盘电极，从顶电极图形中引出第二焊盘电极；然后通过释放得到第一空腔和第二空腔，完成谐振器的制备过程。
本发明实施例中还提供了一种滤波器，包括至少一个如上所述的温度补偿型薄膜体声波谐振器，通过上述薄膜体声波谐振器连接形成滤波器，以确保该滤波器具有较好的结构稳定性，且由于谐振器的电极阻抗较低，可以提高滤波器的导电率，提高滤波的准确性。
本发明可以大大降低薄膜体声波谐振器、滤波器的频率温度系数，从-30ppm/℃降到-2ppm/℃～+2ppm/℃。Q值的提高和频率温度系数的大大减小，在滤波器的设计时，就可以忽略因为温度的变化所引起的频率漂移和因加入温补层而引起损耗增大问题。尤其是对于宽带和低损耗滤波器来说，本身所需要的带宽宽和损耗小，消除频率温度系数的影响后，在全温范围内设计的难度可以大大降低，提高频率资源利用率和滤波器对近端带外的抑制，通带损耗减低，从而进入收发的干扰信号减小，提高射频前端的收发效果。
本发明的上述实施例仅仅是为说明本发明所作的举例，而并非是对本发明的实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其他不同形式的变化和变动，如温补层的位置不同，相应的空气桥和空气隙位置不同；电极和温补层材料不同等。这里无法对所有的实施方式予以穷举。凡是属于本发明的技术方案所引申出的显而易见的变化或变动仍处于本发明的保护范围之列。
在本发明的描述中，需要理解的是，术语“同轴”、“底部”、“一端”、“顶部”、“中部”、“另一端”、“上”、“一侧”、“顶部”、“内”、“外”、“前部”、“中央”、“两端”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发明和简化描述，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发明的限制。
在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“设置”、“连接”、“固定”、“旋转”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；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，除非另有明确的限定，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发明中的具体含义。
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多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。

Claims (9)

1.一种温度补偿型薄膜体声波谐振器，其特征在于，包括第一衬底和压电叠层结构，所述第一衬底的顶部设置有第一空腔；所述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种子层、底电极、粘附层、温补层、压电层、顶电极和保护层；在所述温补层的侧面边缘设置有第二空腔。
2.根据权利要求1的一种温度补偿型薄膜体声波谐振器，其特征在于，在所述底电极上设置有第一焊盘电极，在所述顶电极上设置有第二焊盘电极。
3.根据权利要求1的一种温度补偿型薄膜体声波谐振器，其特征在于，所述第二空腔为空气桥或/和空气隙。
4.根据权利要求3的一种温度补偿型薄膜体声波谐振器，其特征在于，所述空气桥的宽度为5～15um，所述空气隙的宽度为0.5～5um。
5.一种温度补偿型薄膜体声波谐振器的制造方法，其特征在于，所述制造方法包括：
提供第一衬底，并在所述第一衬底的顶部开设出第一空腔，并在第一空腔内生长第一牺牲层材料；
在所述第一衬底的上方制备压电叠层结构，所述压电叠层结构从下至上包括种子层、底电极、粘附层、温补层、压电层、顶电极和保护层；
在第一空腔的上方制备出种子层；
在部分种子层上方制备出底电极；
在所述底电极和剩余部分的种子层上方上制备出粘附层；
在部分粘附层上方生长温补层；
在所述温补层和剩余部分粘附层上方制备压电层；
在压电层上方制备顶电极；
在顶电极上方制备出保护层；
刻蚀所述压电层，使温补层的侧面边缘露出；
通过释放第一牺牲层材料和温补层的侧面边缘材料，得到第一空腔和第二空腔。
6.根据权利要求5所述的一种温度补偿型薄膜体声波谐振器的制造方法，其特征在于，所述在部分粘附层上方生长温补层包括在部分粘附层的上方生长具有第一尺寸且为同一材料的温补层，其中，温补层的本体的宽度为第三尺寸，温补层的侧面边缘的宽度为第二尺寸，第一尺寸为第二尺寸与第三尺寸之和；第二尺寸对应的宽度为5～15um。
7.根据权利要求5或6所述的一种温度补偿型薄膜体声波谐振器的制造方法，其特征在于，所述温补层的侧面边缘包括阶梯型侧面或/和平侧面，使得所述第二空腔分别对应为空气桥或/和空气隙。
8.根据权利要求5所述的一种温度补偿型薄膜体声波谐振器的制造方法，其特征在于，所述制造方法还包括在底电极上方引出第一焊盘电极，在顶电极上方引出第二焊盘电极。
9.一种温度补偿型薄膜体声波滤波器，其特征在于，包括至少一个如权利要求1～4任一所述的一种温度补偿型薄膜体声波谐振器。
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