CN115241622B - 谐振器、滤波器及电子设备 - Google Patents

谐振器、滤波器及电子设备 Download PDF

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Abstract

本发明提供一种谐振器、滤波器及电子设备。谐振器包括：衬底；声学镜；底电极；压电层；顶电极；以及可导电的导电层；衬底、声学镜、底电极、压电层和顶电极依次层叠设置，且声学镜、底电极、压电层和顶电极的重叠部分共同形成谐振器的有效区域；导电层覆盖顶电极的至少部分边缘区域，且导电层和顶电极电连接，导电层具有悬空部，悬空部和顶电极之间具有悬空间隙，悬空间隙的高度小于或等于1μm；悬空部位于导电层的朝向或背离有效区域内部的一侧；或者，悬空部位于导电层的朝向及背离有效区域内部的一侧。本发明的谐振器、滤波器及电子设备，器件可靠性较高，不易失效。

Description

谐振器、滤波器及电子设备
技术领域
本发明涉及半导体技术领域，尤其涉及一种谐振器、滤波器及电子设备。
背景技术
随着现代无线通信技术向着高频、高速的方向发展，以谐振器、例如薄膜体声波谐振器(Film Bulk Acoustic Resonator，FBAR)为基础的滤波器、双工器等滤波器件越来越为市场所青睐。
现有的谐振器包括衬底，以及依次层叠在该衬底上的声学镜、下电极、压电层、上电极等膜层。谐振器的制作中可以包括膜层的沉积、光刻等工艺。具体的，通过在作为基底的膜层上沉积各种功能膜层，并利用光刻工艺对各功能膜层进行图形化，光刻工艺例如可以包括光刻胶涂布、曝光、显影、刻蚀等工序。在上述谐振器的制作过程中，通常会由于工艺的需要等而在器件上形成暴露至器件外部的悬空结构，这样，在后续的光刻工艺中，在器件上涂布光刻胶时，该悬空结构内并不能被完全充满，有可能会在悬空结构内存在空气隙。
然而，在对光刻胶进行预烘干的过程中，该空气隙内空气膨胀，就会造成光刻胶中形成气泡，影响后续的光刻效果，从而造成谐振器的可靠性降低。
发明内容
鉴于上述问题，本申请提供一种谐振器、滤波器及电子设备，能够避免在光刻胶中产生胶泡，从而使得谐振器的器件可靠性较高，不易失效。
为了实现上述目的，本申请第一方面提供一种谐振器，包括衬底；声学镜；底电极；压电层；顶电极；以及可导电的导电层；衬底、声学镜、底电极、压电层和顶电极依次层叠设置，且声学镜、底电极、压电层和顶电极的重叠部分共同形成谐振器的有效区域。
导电层覆盖顶电极的至少部分边缘区域，且导电层和顶电极电连接，导电层具有悬空部，悬空部和顶电极之间具有悬空间隙，悬空间隙的高度小于或等于1μm；悬空部位于导电层的朝向或背离有效区域内部的一侧；或者，悬空部位于导电层的朝向及背离有效区域内部的一侧。
在一种可选的实施方式中，悬空间隙的高度小于或等于悬空部的横向长度的1/2。
在一种可选的实施方式中，悬空部的表面和顶电极的表面的至少一者在谐振器的横向上呈连续台阶面，以使悬空部和顶电极之间形成的悬空间隙包括多段相互连通的间隙，每段间隙的高度小于或等于1μm。
在一种可选的实施方式中，顶电极的表面和悬空部均沿谐振器的周向延伸，悬空部和顶电极之间各个部位的间距均一致。
在一种可选的实施方式中，悬空间隙由顶电极的表面与悬空部的面向顶电极的一侧表面之间形成。
在一种可选的实施方式中，还包括顶电极表面介质层，顶电极表面介质层位于顶电极和导电层之间；悬空间隙由顶电极表面介质层的表面与悬空部的面向顶电极的一侧表面之间形成。
在一种可选的实施方式中，悬空部的横向长度小于或等于20μm，且大于或等于0.2μm。
在一种可选的实施方式中，悬空部的横向长度小于或等于2μm。
在一种可选的实施方式中，悬空间隙的高度小于或等于
在一种可选的实施方式中，悬空部的横向长度小于或等于10μm，且大于2μm；悬空间隙的高度小于或等于
在一种可选的实施方式中，悬空间隙的高度小于或等于
在一种可选的实施方式中，悬空部的横向长度小于或等于20μm，且大于10μm；悬空间隙的高度小于或等于
在一种可选的实施方式中，悬空间隙的高度小于或等于
在一种可选的实施方式中，悬空部包括连接段和延伸段，连接段连接于导电层的主体和延伸段之间，延伸段沿谐振器的横向伸出，连接段和延伸段之间具有夹角。
在一种可选的实施方式中，连接段为弧形段或者平直段。
在一种可选的实施方式中，导电层的厚度大于或等于且连接段和顶电极的顶面之间所成的夹角小于或等于60°。
在一种可选的实施方式中，导电层的厚度小于且连接段和顶电极的顶面之间所成的夹角小于或等于45°。
在一种可选的实施方式中，悬空间隙的高度大于或等于
在一种可选的实施方式中，还包括导电层表面介质层，导电层表面介质层层叠在导电层背离顶电极的一面上。
在一种可选的实施方式中，导电层为金属层；和/或
导电层表面介质层的材质包括AlN、SiN、SiO2、Al2O3中的一者；和 /或
顶电极表面介质层的材质包括AlN、SiN、SiO2、Al2O3中的一者。
在一种可选的实施方式中，顶电极具有连接边和非连接边；
压电层和顶电极之间具有位于连接边的空隙，位于连接边的空隙在声学镜上的投影延伸至声学镜的边缘外侧，以使顶电极的连接边形成桥结构；和/或
压电层和顶电极之间具有位于非连接边的空隙，以使顶电极的非连接边形成悬翼结构，导电层位于所述桥结构和/或悬翼结构上方。
在一种可选的实施方式中，声学镜包括布拉格反射镜或者空气腔。
本申请第二方面提供一种滤波器，包括上述的谐振器。
本申请第三方面提供一种电子设备，包括上述的滤波器。
本申请的谐振器、滤波器及电子设备，在谐振器中设有悬空部时，悬空间隙的高度小于或等于1μm，此时光刻胶在悬空部中产生的空气隙的厚度比较薄，残留在空气隙中的空气量较少，在后续的预烘干过程中，即使空气膨胀，空气隙中空气体积也不会发生太大变化，不会在光刻胶中产生气泡，避免对后续的光刻工艺的影响，从而使得谐振器的器件可靠性较高，不易失效。
本发明的构造以及它的其他发明目的及有益效果将会通过结合附图而对优选实施例的描述而更加明显易懂。
附图说明
图1为本申请实施例提供的谐振器的俯视示意图；
图2为沿图1的A-A剖切而得到的剖视图；
图3为本申请实施例提供的谐振器在制作过程中的一个状态的结构示意图；
图4为本申请实施例提供的谐振器在制作过程中的另一个状态的结构示意图；
图5为本申请实施例提供的另一种结构的谐振器的结构示意图；
图6为谐振器在制作过程中发生断裂失效的结构示意图；
图7为本申请实施例提供的再一种结构的谐振器的结构示意图；
图8为图7的G处的结构的局部放大图；
图9为图7的K处的结构的局部放大图；
图10为本申请实施例提供的再一种结构的谐振器的结构示意图；
图11为本申请实施例提供的再一种结构的谐振器的结构示意图；
图12为本申请实施例提供的再一种结构的谐振器的结构示意图；
图13为本申请实施例提供的再一种结构的谐振器的结构示意图；
图14为本申请实施例提供的再一种结构的谐振器的结构示意图；
图15为本申请实施例提供的再一种结构的谐振器的结构示意图；
图16为本申请实施例提供的再一种结构的谐振器的结构示意图；
图17为本申请实施例提供的再一种结构的谐振器的结构示意图；
图18为本申请实施例提供的再一种结构的谐振器的结构示意图；
图19为本申请实施例提供的再一种结构的谐振器的结构示意图；
图20为本申请实施例提供的再一种结构的谐振器的结构示意图。
附图标记说明：
100、200、300、400、500、600、700、800、901、902、903、904、905- 谐振器；101-衬底；102-底电极；103-声学镜；104-压电层；105-顶电极；1051- 连接边；1052-非连接边；106-导电层；107-顶电极表面介质层；108、115-空隙；1060、9360-悬空部；9460、9560-外悬空部；1061-连接段；1062-延伸段； 1065、9365-主体部；1066-中空腔；109-压电层上方凸起层；110-牺牲层；111- 导电层表面介质层；112-悬空间隙；112'-间隙；113-光刻胶；114-空气隙。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
现有的谐振器存在可靠性较低的问题，这主要是因为在谐振器内部存在悬空结构的情况下，在光刻工艺中向器件表面涂覆光刻胶时，会在光刻胶中产生胶泡，从而影响到光刻效果。而本申请的谐振器对悬空结构部分的高度尺寸加以改进，从而避免在悬空结构部分中产生空气隙，或者能够使产生的空气隙较小，以避免在光刻胶中产生胶泡，从而使得谐振器的器件可靠性较高，不易失效。
下面结合附图说明本申请实施例的谐振器。首先，对本申请中出现的谐振器中各层的材料进行说明。
衬底的材料可以为：单晶硅、氮化镓、砷化镓、蓝宝石、石英、碳化硅、金刚石中的一种，也可以是铌酸锂、钽酸锂、或铌酸钾等单晶压电衬底。
底电极(电极引脚或电极连接边)的材料可选钼、钌、金、铝、镁、钨、铜，钛、铱、锇、铬或以上金属的复合或其合金等。
其中，压电层可以为单晶压电材料，示例性的，可以为：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；压电层也可以为多晶压电材料(与单晶相对应，非单晶材料)，示例性的，可以为：多晶氮化铝、氧化锌、PZT 等；压电材料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。
顶电极(电极引脚或电极连接边)的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。
导电层的材料可以选择钼、钌、金、铝、镁、钨、铜、钛、铱、锇、铬或以上金属的复合或其合金等。
顶电极表面介质层的材料可以是AlN、SiN、SiO2、Al2O3中的一者。
压电层上方凸起层：材料可以选择钼，钌，金，铝，镁，钨，铜，钛，铱，锇，铬或以上金属的复合或其合金等。
牺牲层的材料可以选择SiO2、掺杂二氧化硅、多晶硅、非晶硅等材料。
导电层表面介质层的材料可以是AlN、SiN、SiO2、Al2O3中的一者。
在谐振器中，底电极、声学镜、压电层以及顶电极等各部分可以通过沉积或刻蚀等半导体工艺，依次形成于衬底之上。其中，底电极和顶电极分别用于将谐振器的两个端子连接至电路中的其它元件；而压电层可通过压电效应而将电能转化为声波，再依靠声学镜使声波发生反射，并形成谐振。其中，声学镜可以包括空腔，也可采用布拉格反射镜及其他等效形式。
以下结合具体实施例对谐振器的具体结构和各种可能的实现形式进行详细介绍：
实施例
图1为本申请实施例提供的谐振器的俯视示意图，图2为沿图1的A-A 剖切而得到的剖视图。
参照图1、图2，本申请的谐振器100包括：衬底101、声学镜103、底电极102、压电层104、顶电极105以及可导电的导电层106。其中，衬底101、声学镜103、底电极102、压电层104和顶电极105依次层叠设置，且声学镜103、底电极102、压电层104和顶电极105的重叠部分共同形成谐振器100的有效区域；导电层106覆盖顶电极105的至少部分边缘区域，且导电层106和顶电极105电连接，导电层106具有悬空部1060，悬空部1060位于导电层106的朝向或背离有效区域内部的一侧；或者，悬空部 1060位于导电层106的朝向及背离有效区域内部的一侧。图1、2所示的谐振器以悬空部1060位于导电层106的朝向有效区域内部的一侧为例进行说明，对于悬空部1060位于导电层106的背离有效区域内部的一侧；或者，悬空部1060位于导电层106的朝向及背离有效区域内部的一侧的情况将在下述的其他示例中进行说明。
其中，导电层106覆盖顶电极105的至少部分边缘区域，例如可以包括导电层106覆盖顶电极105的全部边缘区域的情况。具体的，如图1所示，顶电极105具有连接边1051和非连接边1052，例如，在顶电极105大致呈五边形的情况下，图1中图面所示的五边形底边为连接边1051，除了底边外的其余边为非连接边1052。如图中所示，导电层106覆盖非连接边1052和连接边1051的边缘部位。
本申请实施例中，通过在导电层106中设置有悬空部1060，可以降低顶电极105的连接损耗，即降低顶电极105的连接电阻，同时能够提升谐振器 100的Q值(品质因数)。
其中，谐振器100还可以包括导电层表面介质层111，导电层表面介质层111层叠在导电层106背离顶电极105的一面上。
参照图1及图2，作为一种可选的方式，导电层106还包括主体部1065，悬空部1060的一端连接在主体部1065上，使悬空部1060呈悬臂梁状。如前所述，悬空部1060位于导电层106的朝向有效区域内部的一侧，而主体部 1065位于导电层106的背离有效区域内部的一侧。可以利用悬空部1060在导电层106内形成一个中空腔1066。可选的，在本实施例的谐振器100还在顶电极105的裸露表面处形成有顶电极表面介质层107，即顶电极表面介质层107覆盖于顶电极105上与中空腔1066对应的区域。
对于导电层106上对应于非连接边1052的结构，即图2中图面右侧的部分，可以分为两部分：悬空部1060对应于非连接边1052的区域，其横向长度以尺寸b表示；以及主体部1065对应于非连接边1052的区域，其横向长度以尺寸c表示。其中，为了便于描述谐振器的各结构的方向及尺寸，定义谐振器中的横向为衬底101的延伸方向的长度，而纵向指谐振器的层叠结构的厚度方向。
对于导电层106上对应于非连接边1052的结构，其中的主体部1065对应于非连接边1052的部分，即图2中尺寸c对应的区间，其层叠结构与谐振器100内侧的层叠不同，从而产生一个声阻抗不匹配界面，有利于横向声波在此界面反射回谐振器100内部，从而提高Q值，同时该部分导电层106也增加了顶电极105局部位置的厚度，从而有利于降低顶电极105的整体电阻；另一方面，悬空部1060对应于非连接边1052的部分、即图2中尺寸b对应的区间，相当于一个悬臂梁结构，它会在尺寸c对应区间的声波激励下产生谐振，从而将泄露到尺寸c对应区间的一部分声波能量束缚在悬空部1060内，进一步减少从尺寸c对应区间继续向谐振器100外侧传播的声波能量，从而进一步提高Q值。
对于导电层106上对应于连接边1051的结构，即图2中图面左侧的部分，可以分为三部分：悬空部1060对应于连接边1051的区域，其横向长度以尺寸a表示；主体部1065对应于声学镜103之内的区域，其横向长度以尺寸o 表示；主体部1065对应于声学镜103之外的区域，其横向长度以尺寸e表示。
对于导电层106上对应于连接边1051的结构，其中的主体部1065对应于声学镜103之外的部分，即图2中尺寸e对应的区间，其可以通过增加顶电极105的厚度减小顶电极105电阻；主体部1065对应于声学镜103之内的部分，即图中尺寸o对应的区间，其与顶电极105中，位于中空腔1066内侧范围内的部分的边缘接触，其作用与尺寸c对应区间的作用相似，此处不再赘述；悬空部1060对应于连接边1051的部分，即图2中尺寸a对应的区间，其作用与尺寸b对应区间的作用相似，此处不再赘述。
图3为本申请实施例提供的谐振器在制作过程中的一个状态的结构示意图，图4为本申请实施例提供的谐振器在制作过程中的另一个状态的结构示意图。
本申请实施例中，可以通过牺牲层的结构来形成悬空部1060。图3所示的是利用刻蚀形成了导电层106和导电层表面介质层111后的器件结构图，此时牺牲层110暴露在器件外侧。但实际上，在对导电层106和导电层表面介质层111进行刻蚀、或者在对除了牺牲层110之外的其它膜层进行刻蚀的过程中，刻蚀液也会对牺牲层110造成腐蚀，可能会发生牺牲层110被提前腐蚀掉的情况，使得上述的悬空部1060和顶电极表面介质层107之间的部分提前暴露至器件外。
参照图4，在后续的光刻工艺中，在器件上涂布光刻胶113时，中空腔 1066内部不能被完全充满，有可能会在对应悬空部1060的位置、即悬空部 1060和顶电极105之间存在空气隙114。在对光刻胶113进行预烘干的过程中，该空气隙114内空气膨胀，就会造成光刻胶113中形成胶泡，影响后续的光刻效果，造成谐振器的可靠性降低。
参照图2，悬空部1060和顶电极105之间具有悬空间隙112，其沿谐振器纵向的尺寸，即高度尺寸为T，这个悬空间隙112如果过大，若在后续制程中存在光刻工艺，就会在光刻胶113中生胶泡，影响光刻效果，造成异常，甚至使得器件失效。而本申请中，使悬空间隙112的高度小于或等于1μm，此时光刻胶113在悬空部1060中产生的空气隙114的厚度比较薄，残留在空气隙114中的空气量较少，在后续的预烘干过程中，即使空气膨胀，空气隙 114中空气体积也不会发生太大变化，不会在光刻胶113中产生气泡，避免对后续的光刻工艺的影响，从而使得谐振器100的器件可靠性较高，不易失效。
本申请实施例中，可选的，上述悬空部1060和顶电极105之间的悬空间隙112由顶电极105的表面与悬空部1060的面向顶电极105的一侧表面之间形成。更具体的，由悬空部1060和顶电极105之间相对的表面形成。
或者，在谐振器100还形成有顶电极表面介质层107的情况下，参照图2所示，顶电极表面介质层107位于顶电极105和导电层106之间；悬空间隙112由顶电极表面介质层107的表面与悬空部1060的面向顶电极表面介质层107的一侧表面之间形成，即悬空间隙112由顶电极表面介质层107与悬空部1060的相对的表面之间形成。
为了便于说明，本申请中以顶电极105上层叠有顶电极表面介质层107，悬空间隙112形成在顶电极表面介质层107和悬空部1060之间为例来说明，对于未设置顶电极表面介质层，悬空间隙112形成于顶电极105和导电层106 之间的情况与此类似，此处不再赘述。
另外，本申请实施例中，悬空部1060和顶电极105之间的悬空间隙112 可以包括两种情况：第一种可以参照图2所示，顶电极105的表面和悬空部 1060均沿谐振器100的周向延伸，悬空部1060和顶电极105之间各个部位之间间距均一致。这种情况下，悬空间隙112需要满足悬空间隙的高度小于或等于1μm。
另一种可以参照下述的图7所示，悬空部1060的表面和顶电极105的表面的至少一者在谐振器100的横向上呈连续台阶面，以使悬空部1060和顶电极105之间形成的悬空间隙112包括多段相互连通的间隙112'，每段间隙112' 的高度均小于或等于1μm。
本申请实施例中，可选的，不管对于图2所示的谐振器100还是图7所示的谐振器200，悬空间隙112的高度均小于或等于悬空部1060的横向长度的1/2。换言之，空气隙114的大小不仅与上述悬空间隙112的高度有关，还与悬空部1060的横向长度有关。
示例性的，参照图2，在悬空部1060和顶电极105之间的悬空间隙112 的高度T小于或等于1μm的基础上，还需要使悬空部1060的横向长度小于或等于20μm，且大于或等于0.2μm，这样可以使空气隙114更小。需要注意的是，悬空部1060的横向长度满足某条件具体是指：悬空部1060对应于非连接边1052的区域的横向长度、即尺寸b满足该条件，并且悬空部1060 对应于连接边1051的区域的横向长度、即尺寸a也满足该条件。
示例性的，悬空部1060的横向长度小于或等于20μm，且大于或等于0.2 μm具体是指：悬空部1060对应于非连接边1052的区域的横向长度、即尺寸 b小于或等于20μm，且大于或等于0.2μm；并且，悬空部1060对应于连接边1051的区域的横向长度、即尺寸a小于或等于20μm，且大于或等于0.2μm。
其中，根据悬空部1060的横向长度的不同，相应的，悬空间隙112的高度T可以适应性的位于不同区间。下面举例说明几种悬空间隙112的高度T 和悬空部1060的横向长度的配合。可以理解的是，悬空部1060的横向长度的含义与上述类似，在下述举例过程中不再赘述。
在第一种可选的实施方式中，悬空部1060的横向长度可以小于或等于2 μm，且大于或等于0.2μm。此时，相应的，悬空间隙112的高度T小于或等于1μm。此时，悬空间隙112的高度T和悬空部1060的横向长度之间即可维持在小于或等于1/2的比例，以避免悬空间隙112形成的胶泡体积过大。
在此基础上，为了进一步减小空气隙114，可以使悬空部1060的横向长度小于或等于2μm，且大于或等于0.2μm；此时，使悬空间隙112的高度T 小于或等于
在第二种可选的实施方式中，悬空部1060的横向长度小于或等于10μm，且大于2μm时；相应的，悬空间隙112的高度T小于或等于
为了进一步减小空气隙114，悬空部1060的横向长度小于或等于10μm，且大于2μm时，悬空间隙112的高度T可以小于或等于
在第三种可选的实施方式中，悬空部1060的横向长度范围会小于或等于 20μm，且大于10μm。相应的，悬空间隙112的高度T小于或等于
在此基础上，为了进一步减小空气隙114，当悬空部1060的横向长度小于或等于20μm，且大于10μm时，悬空间隙112的高度T范围可以进一步减小至小于或等于
可以理解的是，由于悬空间隙112的体积主要由悬空部1060的横向长度以及悬空间隙112的高度T共同决定，因此，随着悬空部1060的横向长度的增加，悬空间隙112的高度T占悬空部1060的横向长度的比例也会随之缩小。这样能够保证悬空间隙112形成的胶泡维持在一定的体积范围内，避免影响到后续的光刻过程。
需要注意的是，为了保证悬空部1060能够顺利形成悬空状态，悬空间隙 112的高度T要大于或等于200A。
图5为本申请实施例提供的另一种结构的谐振器的结构示意图，图6为谐振器在制作过程中发生断裂失效的结构示意图。
本申请实施例中，参照图3，悬空部1060包括连接段1061和延伸段1062，连接段1061连接于导电层106的主体、即主体部1065和延伸段1062之间，延伸段1062沿谐振器100的横向伸出，连接段1061和延伸段1062之间具有夹角α，此处，连接段1061和延伸段1062之间的夹角具体可以指连接段1061 和延伸段1062的延伸方向之间的夹角。这样，连接段1061相对于延伸段1062 而言，改变了延伸方向，在连接段1061平行于顶电极105表面(顶电极表面介质层107)设置的情况下，可以使连接段1061相对于顶电极105(顶电极表面介质层107)的表面倾斜设置，即连接段1061相对于顶电极105(顶电极表面介质层107)的表面具有夹角。
需要注意的是，参照图3，连接段1061可以为平直段，这样连接段1061 和顶电极105顶部的夹角可以指连接段1061和顶电极105的相对表面之间的夹角。参照图5，在连接段1061为弧形段的情况下，例如连接段1061的下表面为弧形表面的情况下，连接段1061和延伸段1062的夹角α、即连接段 1061和顶电极105顶部的夹角可以是图5图面中连接段1061下表面的弧线的弦CD与顶电极105(顶电极表面介质层107)表面的夹角。
继续参照图3，可以理解的是，悬空部1060通过牺牲层110而形成，因此悬空间隙112处的具体形状依靠牺牲层110的结构、特性来决定，因而，上述连接段1061和顶电极105之间的夹角由牺牲层110边缘的结构和形状决定。
当连接段1061和顶电极105顶部的夹角(牺牲层110的边缘的角度)α较大时，该悬空部1060处由于晶向等问题，会导致导电层106以及导电层表面介质层111发生开裂，参照图6中区域E和区域F所示，膜层中出现隐裂，在后续的制程中去除牺牲层110后，该隐裂部位会发生断裂，随着牺牲层110 一起被去除掉。此处的金属若落在谐振器100上或电路内会使得器件或者电路失效，如果落到酸槽里还会污染酸槽。
因此考虑使连接段1061和顶电极105顶部的夹角较小，以提高上方导电层106的成膜质量，台阶覆盖也比较好。
作为一种可选的实施方式，当导电层106的厚度大于或等于时，连接段1061和顶电极105的顶面之间所成的夹角小于或等于60°。
或者，当导电层106的厚度小于时，连接段1061和顶电极105 的顶面之间所成的夹角小于或等于45°。
为了进一步提高谐振器的Q值，本申请实施例在上述图2所示的实施例的基础上，对顶电极105的结构作了进一步的改进，其余结构与图2所示的结构类似，此处不再赘述。图7为本申请实施例提供的再一种结构的谐振器的结构示意图，图8为图7的G处的局部放大图，图9为图7的K处的局部放大图。
参照图7，压电层104和顶电极105之间具有位于连接边1051(对应G 处)的空隙108，空隙108在声学镜103上的投影延伸至声学镜103的边缘外侧，以使顶电极105的连接边1051形成桥结构。
和/或压电层104和顶电极105之间具有位于非连接边1052(对应K处)的空隙115，以使顶电极105的非连接边1052形成悬翼结构。本实施例中，导电层106位于桥结构和/或悬翼结构上方。顶电极105上设置有导电层106 和导电层表面介质层111。
图8对应的是连接边区域的示意图，图9对应的是非连接边区域的示意图。参照图8和图9，在空隙108一侧，顶电极105上与压电层104相对的一面上也设有压电层上方凸起层109，在空隙115一侧，顶电极105上与压电层104相对的一面上设有压电层上方凸起层109，相比于图3所示的结构部，桥结构和悬翼结构的内边缘进一步限定了有效区域的边界，即桥结构和悬翼结构的内边缘处于有效区域内侧。
在图8中，导电层106上对应于连接边1051的结构包括悬空部1060对应于连接边1051的区域，其横向长度以尺寸n表示；导电层106上，顶电极 105与导电层106的连接边缘(或者悬空部1060的外侧边缘)与空隙108的内边缘之间的部分，其横向长度以尺寸m表示。
在图9中，导电层106上，顶电极105与导电层106的连接边缘(或者悬空部1060的外侧边缘)与空隙115的内边缘之间的部分，其横向尺寸为h；导电层106上，悬空部1060对应于非连接边1052的部分，其横向长度以尺寸f表示；导电层106上，主体部1065对应于非连接边1052的部分，其横向长度以尺寸g表示。
图8中的尺寸m大于或等于0。图9中的尺寸h大于或等于0。为避免空隙115等结构发生坍塌，尺寸m和尺寸h的值也不能过大。示例性的，若尺寸h的值过大，顶电极105和底电极102之间形成的耦合电容会相应变大，使得机电耦合系数Kt减小。可选的，尺寸m和尺寸h的取值均在0.2μm-10μm 的范围内。可以理解的，尺寸m和尺寸h的值可以相同，也可以不同。
参照图8，尺寸n为导电层106的悬空部1060对应于连接边的横向长度，与图2中的尺寸a的取值相同，此处不再赘述。参照图9，尺寸f为悬空部 1060对应于非连接边1052的部分的横向长度，与图2中的尺寸b的取值相同，此处不再赘述。
图9中，尺寸g为主体部1065对应于非连接边1052的部分的横向长度，即顶电极105与导电层106的连接宽度，与图2中的尺寸c的取值相同，此处不再赘述。并且，如前述图2所述，在顶电极105的非连接边1052引入导电层106会产生一个声阻抗不匹配界面从而提升Q值，但该提升效果与导电层106的厚度及其尺寸c的数值均有关，在尺寸c一定的条件下，一般Q值会随着导电层106的厚度增加先增加后减小，在导电层106的厚度不变的情况下，一般Q值会随着尺寸c数值的变化而周期增大和减小；另一方面，导电层106越厚，顶电极105的电阻就越小，因此，二者之间需要做一个权衡，才能选择一个较合适的导电层106厚度，从而限制了顶电极105损耗的进一步减小以及Q值的进一步增大。
而图7中的谐振器200，由于桥结构和/或悬翼结构的引入，可以使导电层106落在有效区域外侧，减少了导电层106厚度对谐振器的Q值的影响，从而可以选择更优的厚度值来保证顶电极105损耗进一步减小，另一方面，通过在有效区域边缘设置压电层上方凸起层109，可以通过选择合适的凸起层的横向长度和厚度可以实现Q值的优化提升，而桥结构和/或悬翼结构与导电层106的悬空部1060可以进一步构成一个类似音叉的结构，从而可以形成二次谐振，把更多的声波能量限制在导电层106和桥结构或悬翼结构中，从而进一步提高Q值。
需要注意的是，谐振器200中，对于顶电极105和导电层106之间的悬空间隙112的高度的值，以及连接段和顶电极105的顶面之间的夹角的取值也与图2所示的谐振器100的取值相同，此处不再赘述。
为了进一步提高谐振器的Q值或者是其它性能参数，本申请实施例在上述图2所示的实施例的基础上，对导电层106的结构作了进一步的改进，其余结构与图2所示的结构类似，此处不再赘述。图10为本申请实施例提供的再一种结构的谐振器的结构示意图。
在对导电层106的结构进行改进时，可以考虑改变悬空部1060的内侧面的形状或者倾斜角度。示例性的，图10所示的谐振器300与图2中的谐振器 100类似，不同在于，在图10中，导电层106的下边缘与导电层106的内侧面的夹角为锐角，而在图2的谐振器100中，导电层106的内侧面为竖向或平行于谐振器100的厚度方向。
可以理解的是，导电层106的内侧面的形状包括但不限于此，还可以是导电层106的上边缘与内侧面的夹角为锐角。或者，导电层106的内侧还可以为弧形。
需要注意的是，对于顶电极105和导电层106之间的悬空间隙112的高度的值，以及连接段和延伸段的夹角的取值也与图2所示的谐振器100的取值相同，此处不再赘述。
为了进一步提高谐振器的Q值或者是其它性能参数，本申请实施例在上述图7所示的实施例的基础上，对导电层106的结构作了进一步的改进，其余结构与图7所示的结构类似，此处不再赘述。图11为本申请实施例提供的再一种结构的谐振器的结构示意图。
在对导电层106的结构进行改进时，可以考虑改变导电层106的内侧面，即悬空部1060的内侧面的形状或者倾斜角度。示例性的，图11所示的谐振器400与图7中的谐振器200类似，不同在于，在图11中，导电层106的上边缘与导电层106的内侧面的夹角为钝角，即导电层106的下边缘与导电层 106的内侧面的夹角为锐角，而在图7的谐振器200中，导电层106的内侧面为竖向或平行于谐振器200的厚度方向。
可以理解的是，导电层106的内侧面的形状包括但不限于此，还可以是导电层106的上边缘与内侧面的夹角为锐角。或者，导电层106的内侧还可以为弧形。
需要注意的是，对于顶电极105和导电层106之间的悬空间隙112的高度的值，以及连接段和延伸段之间的夹角的取值也与图7所示的谐振器200 的取值相同，此处不再赘述。
为了进一步提高谐振器的Q值或者是其它性能参数，本申请实施例在上述图7所示的实施例的基础上，对导电层106的结构作了进一步的改进，其余结构与图7所示的结构类似，此处不再赘述。图12为本申请实施例提供的再一种结构的谐振器的结构示意图。
图12所示的实施例与图7中相似，不同在于，在图12的谐振器500中，导电层106的用于限定悬空部1060的底面不包括台阶面，而是平面；在图7中，导电层106的用于限定悬空部1060的底面包括台阶面。
需要注意的是，对于悬空部1060的横向长度、顶电极105和导电层106 之间的悬空间隙112的高度的值，以及连接段和延伸段之间的夹角的取值也与图7所示的谐振器200的取值相同，此处不再赘述。
为了进一步提高谐振器的Q值或者是其它性能参数，本申请实施例在上述图12所示的实施例的基础上，对导电层106的结构作了进一步的改进，其余结构与图12所示的结构类似，此处不再赘述。图13为本申请实施例提供的再一种结构的谐振器的结构示意图。
在对导电层106的结构进行改进时，可以考虑改变导电层106的内侧面，即悬空部1060的内侧面的形状或者倾斜角度。示例性的，图13所示的谐振器600与图12中的谐振器500类似，不同在于，在图13中，导电层106的下边缘与导电层106的内侧面的夹角为锐角，而在图12的谐振器500中，导电层106的内侧面为竖向或平行于谐振器500的厚度方向。
可以理解的是，导电层106的内侧面的形状包括但不限于此，还可以是导电层106的下边缘与内侧面的夹角为钝角。或者，导电层106的内侧还可以为弧形。
需要注意的是，图13所示的谐振器600中，对于顶电极105和导电层 106之间的悬空间隙的高度的值，以及连接段和延伸段之间的夹角的取值也与图12所示的谐振器500的取值相同，此处不再赘述。
本申请实施例中，图10至图13所示导电层106的悬空部1060侧面形状和结构的改变可以通过调节刻蚀方案(例如：改变干法刻蚀的气体配比以及刻蚀时间等参数)来实现。
为了进一步提高谐振器的Q值或者是其它性能参数，本申请实施例在上述图2所示的实施例的基础上，对导电层表面介质层111的结构作了进一步的改进，其余结构与图2所示的结构类似，此处不再赘述。图14为本申请实施例提供的再一种结构的谐振器的结构示意图。
在对导电层表面介质层111的结构进行改进时，可以考虑改变导电层表面介质层111的横向长度。示例性的，图14所示的谐振器700与图2中的谐振器100类似，不同在于，在图14中，导电层表面介质层111的内侧延伸到导电层106的内侧面的内侧，而且，在顶电极105的非连接边1052，导电层表面介质层111还延伸到导电层106的外侧面的外侧，而在图2中，导电层表面介质层111的内侧与导电层106的内侧面齐平，在顶电极105的非连接边1052，导电层表面介质层111的外侧与导电层106的外侧面齐平。
可以理解的是，导电层表面介质层111和导电层106的相对位置关系不限于此，还可以在图2所示的谐振器100的基础上，导电层表面介质层111 的内侧延伸到导电层106的内侧面的内侧。或者，在图2所示的谐振器100 的基础上，在顶电极105的非连接边1052，导电层表面介质层111延伸到导电层106的外侧面的外侧。
需要注意的是，图14所示的谐振器700中，对于顶电极105和导电层 106之间的悬空间隙的高度的值，以及连接段和延伸段之间的夹角的取值也与图2所示的谐振器100的取值相同，此处不再赘述。
为了进一步提高谐振器的Q值或者是其它性能参数，本申请实施例在上述图7所示的实施例的基础上，对导电层表面介质层111的结构作了进一步的改进，其余结构与图7所示的结构类似，此处不再赘述。图15为本申请实施例提供的再一种结构的谐振器的结构示意图。
在对导电层表面介质层111的结构进行改进时，可以考虑改变导电层表面介质层111的横向长度。示例性的，图15所示的谐振器800与图7中的谐振器200类似，不同在于，在图15中，导电层表面介质层111的内侧延伸到导电层106的内侧面的内侧，而且，在顶电极105的非连接边1052，导电层表面介质层111还延伸到导电层106的外侧面的外侧，而在图7中，导电层表面介质层111的内侧与导电层106的内侧面齐平，在顶电极105的非连接边1052，导电层表面介质层111的外侧与导电层106的外侧面齐平。
可以理解的是，导电层表面介质层111和导电层106的相对位置关系不限于此，还可以在图7所示的谐振器200的基础上，导电层表面介质层111 的内侧延伸到导电层106的内侧面的内侧。或者，在图7所示的谐振器200 的基础上，在顶电极105的非连接边1052，导电层表面介质层111延伸到导电层106的外侧面的外侧。
需要注意的是，图15所示的谐振器800中，对于顶电极105和导电层 106之间的悬空间隙的高度的值，以及连接段和延伸段之间的夹角的取值也与图7所示的谐振器100的取值相同，此处不再赘述。
可以理解的是，图14和图15所示的导电层表面介质层111的边缘与导电层106不平齐的情况，可以通过控制刻蚀导电层106的横向速率来控制形成。
为了进一步提高谐振器的Q值或者是其它性能参数，本申请实施例在上述图2所示的实施例的基础上，对声学镜103和悬空部1060的相对位置做了进一步的改进，其余结构与图2所示的结构类似，此处不再赘述。图16为本申请实施例提供的再一种结构的谐振器的结构示意图。
图16所示的谐振器901与图2中相似，不同在于，在图16中，在顶电极105的连接边1051，悬空部1060的边缘在横向方向上处于声学镜103的外侧，两者之间的横向距离p例如可以在0.2μm-10μm的范围内，而在图2中，在顶电极105的连接边1051，悬空部1060的边缘在横向方向上处于声学镜103的内侧。
需要注意的是，图16所示的谐振器901中，悬空部1060对应于连接边 1051的区域，其横向长度以尺寸a表示，悬空部1060对应于非连接边1052 的区域，其横向长度以尺寸b表示；主体部1065对应于非连接边1052的区域，其横向长度以尺寸c表示。对于尺寸a、尺寸b、尺寸c，以及，对于顶电极105和导电层106之间的悬空间隙的高度的值，以及连接段和延伸段之间的夹角的取值也与图2所示的谐振器100的取值相同，此处不再赘述。
图17为本申请实施例提供的再一种结构的谐振器的结构示意图，作为另一种可选的实施方式，在图1所示的谐振器100的基础上，在顶电极105的非连接边1052，导电层106可以局部断开，而非环形布置。示例性的，导电层106中断开位置的长度之和小于或等于整个谐振器902的有效区域的周长的90％。需要注意的是，图17所示的谐振器902也可以应用到以上各实施例中。可以理解的是，图17例示出了其中两个非连接边1052断开的情况，也可以是其它的非连接边1052断开。
图18-图20为本申请实施例提供的再一种结构的谐振器的结构示意图，参照图18、图19、图20所示，为了进一步提高谐振器100的Q值，在图2所示的谐振器100的基础上，悬空部也可以设置在导电层106的外端侧(即外端悬空的结构)。
参照图18的谐振器903，在顶电极105的非连接边1052，导电层106的外端侧设置有悬空部9360，即，悬空部9360位于导电层106的背离有效区域内部的一侧。悬空部9063的结构与顶电极105表面形成有悬空间隙9312。
对于导电层106上对应于非连接边1052的结构，即图18中图面右侧的部分，可以分为两部分：悬空部9360对应于非连接边1052的区域，其横向长度以尺寸r表示；主体部9365对应于非连接边1052的区域，其横向长度以尺寸s表示。
尺寸r的取值与图2中尺寸b的取值相同，此处不再赘述；尺寸s的取值与图2中c的取值相同，此处不再赘述。
需要注意的是，图18所示的谐振器903中，对于顶电极105和导电层 106之间的悬空间隙9312的高度H的值，以及连接段和延伸段的定义，以及连接段和延伸段之间的夹角的取值也与图2所示的谐振器100的取值相同，此处不再赘述。
图19中所示的谐振器904，在图18所示的谐振器903的基础上，导电层106还设置有外悬空部9460，即导电层106同时设置有位于内侧的悬空部 1060，以及位于外侧的外悬空部9460。对于悬空部1060的结构以及各参数的尺寸与图2所示的谐振器100类似，对于外悬空部9460的结构以及各参数的尺寸与图18所示的谐振器903类似，此处不再赘述。
图20中所示的谐振器905，在图7所示的谐振器200的基础上，导电层 106还设置有外悬空部9560，即导电层106同时设置有位于内侧的悬空部1060，以及位于外侧的外悬空部9560。对于悬空部1060的结构以及尺寸与图7所示的谐振器200类似，对于外悬空部9560的结构以及各参数的尺寸与图18所示的谐振器903类似，此处不再赘述。
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衬底的底面而言的，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的中心在横向方向或者径向方向上而言的，一个部件的靠近该中心的一侧或一端为内侧或内端，而该部件的远离该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该中心之间，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该中心。
如本领域技术人员能够理解的，根据本发明的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。
在本发明的描述中，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”应作广义理解，例如，可以使固定连接，也可以是通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或者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发明中的具体含义。
在本发明的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“前”、“后”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或者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，而不是指示或者暗示所指的装置或者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。
本申请的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”、“第三”、“第四”等(如果存在)是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的本申请的实施例例如能够以除了在这里图示或描述的那些以外的顺序实施。
此外，术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，例如，包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。
最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。

Claims (24)

1.一种谐振器，其特征在于，包括：
衬底；
声学镜；
底电极；
压电层；
顶电极；以及
可导电的导电层；
所述衬底、所述声学镜、所述底电极、所述压电层和所述顶电极依次层叠设置，且所述声学镜、所述底电极、所述压电层和所述顶电极的重叠部分共同形成所述谐振器的有效区域；
所述导电层覆盖所述顶电极的至少部分边缘区域，且所述导电层和所述顶电极电连接，所述导电层具有悬空部，所述悬空部和所述顶电极之间具有悬空间隙，所述悬空间隙的高度小于或等于1μm；
所述悬空部位于所述导电层的朝向或背离所述有效区域内部的一侧；或者，所述悬空部位于所述导电层的朝向及背离所述有效区域内部的一侧；
所述悬空间隙的高度小于或等于所述悬空部的横向长度的1/2。
2.根据权利要求1所述的谐振器，其特征在于，所述悬空部的表面和所述顶电极的表面的至少一者在所述谐振器的横向上呈连续台阶面，以使所述悬空部和所述顶电极之间形成的悬空间隙包括多段相互连通的间隙，每段所述间隙的高度小于或等于1μm。
3.根据权利要求1所述的谐振器，其特征在于，所述顶电极的表面和所述悬空部均沿所述谐振器的周向延伸，所述悬空部和所述顶电极之间各个部位的间距均一致。
4.根据权利要求1-3中任一项所述的谐振器，其特征在于，所述悬空间隙由所述顶电极的表面与所述悬空部的面向所述顶电极的一侧表面之间形成。
5.根据权利要求1-3中任一项所述的谐振器，其特征在于，还包括顶电极表面介质层，所述顶电极表面介质层位于所述顶电极和所述导电层之间；
所述悬空间隙由所述顶电极表面介质层的表面与所述悬空部的面向所述顶电极的一侧表面之间形成。
6.根据权利要求5所述的谐振器，其特征在于，所述导电层为金属层；和/或所述顶电极表面介质层的材质包括AlN、SiN、SiO2、Al2O3中的一者。
7.根据权利要求1-3中任一项所述的谐振器，其特征在于，所述悬空部的横向长度小于或等于20μm，且大于或等于0.2μm。
8.根据权利要求7所述的谐振器，其特征在于，所述悬空部的横向长度小于或等于2μm。
9.根据权利要求8所述的谐振器，其特征在于，所述悬空间隙的高度小于或等于
10.根据权利要求7所述的谐振器，其特征在于，所述悬空部的横向长度小于或等于10μm，且大于2μm；
所述悬空间隙的高度小于或等于
11.根据权利要求10所述的谐振器，其特征在于，所述悬空间隙的高度小于或等于
12.根据权利要求7所述的谐振器，其特征在于，所述悬空部的横向长度小于或等于20μm，且大于10μm；
所述悬空间隙的高度小于或等于
13.根据权利要求12所述的谐振器，其特征在于，所述悬空间隙的高度小于或等于
14.根据权利要求1-4中任一项所述的谐振器，其特征在于，所述悬空部包括连接段和延伸段，所述连接段连接于所述导电层的主体和所述延伸段之间，所述延伸段沿所述谐振器的横向伸出，所述连接段和所述延伸段之间具有夹角。
15.根据权利要求14所述的谐振器，其特征在于，所述连接段为弧形段或者平直段。
16.根据权利要求14所述的谐振器，其特征在于，所述导电层的厚度大于或等于且所述连接段和所述顶电极的顶面之间所成的夹角小于或等于60°。
17.根据权利要求14所述的谐振器，其特征在于，所述导电层的厚度小于且所述连接段和所述顶电极的顶面之间所成的夹角小于或等于45°。
18.根据权利要求1-3中任一项所述的谐振器，其特征在于，所述悬空间隙的高度大于或等于
19.根据权利要求1-3中任一项所述的谐振器，其特征在于，还包括导电层表面介质层，所述导电层表面介质层层叠在所述导电层背离所述顶电极的一面上。
20.根据权利要求19所述的谐振器，其特征在于，所述导电层为金属层；和/或所述导电层表面介质层的材质包括AlN、SiN、SiO2、Al2O3中的一者。
21.根据权利要求1-3中任一项所述的谐振器，其特征在于，所述顶电极具有连接边和非连接边；
所述压电层和所述顶电极之间具有位于所述连接边的空隙，所述位于所述连接边的空隙在所述声学镜上的投影延伸至所述声学镜的边缘外侧，以使所述顶电极的连接边形成桥结构；和/或所述压电层和所述顶电极之间具有位于所述非连接边的空隙，以使所述顶电极的非连接边形成悬翼结构，所述导电层位于所述桥结构和/或所述悬翼结构上方。
22.根据权利要求1-3中任一项所述的谐振器，其特征在于，所述声学镜包括布拉格反射镜或者空气腔。
23.一种滤波器，其特征在于，包括权利要求1-22中任一项所述的谐振器。
24.一种电子设备，其特征在于，包括权利要求23所述的滤波器。
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