CN115250101A - 单晶压电体声波谐振器及其制造方法、滤波器及电子设备 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种体声波谐振器，其中所述谐振器的压电层为单晶铌酸锂压电层或单晶钽酸锂压电层；且所述谐振器的机电耦合系数不小于9％。本发明还涉及一种体声波谐振器的制造方法，谐振器的机电耦合系数不小于9％，该方法包括步骤：提供POI晶圆，所述POI晶圆包括衬底、单晶压电层以及设置在单晶压电层的第一侧与衬底之间的绝缘层，所述压电层为单晶铌酸锂压电层或单晶钽酸锂压电层；和移除衬底和至少一部分绝缘层，在移除衬底的过程中，所述绝缘层作为保护压电层的阻挡层，所述至少一部分绝缘层被移除以露出所述压电层，且所述压电层的与谐振器的有效区域对应的绝缘层被移除。本发明还涉及一种滤波器，和一种电子设备。
Description
技术领域
本发明的实施例涉及半导体领域，尤其涉及一种单晶压电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
随着5G通信技术的日益发展，对通信频段的要求越来越高。传统的射频滤波器受结构和性能的限制，不能满足高频通信的要求。薄膜体声波谐振器(FBAR)作为一种新型的MEMS器件，具有体积小、质量轻、插入损耗低、频带宽以及品质因子高等优点，很好地适应了无线通信系统的更新换代，使FBAR技术成为通信领域的研究热点之一。
薄膜体声波谐振器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层压电材料。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。
在现有技术中常用的压电薄膜为氮化铝压电薄膜，使用氮化铝压电薄膜不利于谐振器获得较大的机电耦合系数，例如使用了氮化铝压电薄膜的谐振器其机电耦合系数小于8％，且一般在6-7％的范围。对于需要较大的机电耦合系数的需求，使用了氮化铝压电薄膜的谐振器并不能满足要求。
此外，体声波谐振器一般具有负频率温漂系数，其频率温漂系数大概是-30ppm/℃到-300ppm/℃，其原因在于体声波谐振器的压电材料和电极材料是负频率温漂系数，这表示这些材料的刚度会随着温度的升高而减小,刚度降低会使声速下降。基于公式V＝F*λ＝F*2d(其中V为声速，F为频率，λ为波长，d为压电层厚度)，随着声速下降，频率会降低，因此，体声波谐振器存在着随着温度升高而频率漂移的现象。为了减少频率漂移，在谐振器中加入温补层，但是温补层的加入，会导致谐振器的机电耦合系数降低，相应的，温补层的加入使得现有技术中使用氮化铝压电层制作的谐振器机电耦合系数更低。
另外，在传统薄膜体声波谐振器中，如图17所示，多采用自下而上的加工方式，其中01为基底，02为声声学镜空腔，03为底电极，04为位于底电极之上的温补层，05为压电层，06为位于顶电极之下的温补层，07为顶电极。制造该传统的体声波谐振器的关键步骤是，在溅射底电极后对底电极先进行图形化再继续生长压电层，从而导致压电层在电极边缘处会存在倾斜结构08，倾斜结构的表面质量比较差，在其上生长的压电层薄膜的质量也较差；而且在倾斜结构上存在突变拐点，导致其上生长的薄膜容易出现应力集中，最终影响谐振器的可靠性。另外，为了弥补谐振器中的温漂，一般会在电极的内侧加工温补层结构。但是温补层的存在一方面会使得倾斜结构变大，另一方面倾斜结构的存在也会影响温补层对谐振器的温补效果，最终导致谐振器寄生模式增多，可靠性变差，温补效果也无法达到预期，而且还会降低谐振器的机电耦合系数。
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，例如提供不小于9％的机电耦合系数的体声波谐振器，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，其中：
所述谐振器的压电层为单晶铌酸锂压电层或单晶钽酸锂压电层；且
所述谐振器的机电耦合系数不小于9％。
本发明的实施例还涉及一种体声波谐振器的制造方法，所述谐振器的机电耦合系数不小于9％，所述方法包括步骤：
提供POI晶圆，所述POI晶圆包括衬底、单晶压电层以及设置在单晶压电层的第一侧与衬底之间的绝缘层，所述压电层为单晶铌酸锂压电层或单晶钽酸锂压电层；和
移除衬底和至少一部分绝缘层，在移除衬底的过程中，所述绝缘层作为保护压电层的阻挡层，所述至少一部分绝缘层被移除以露出所述压电层，且所述压电层的与谐振器的有效区域对应的绝缘层被移除。
本发明的实施例也涉及一种滤波器，包括上述的谐振器。
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1-11分别为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12和13分别为根据本发明的不同实施例的体现图9中的底电极与温补层的关系的示意性俯视图；
图14A-14I为根据本发明的一个示例性实施例的示出图5所示的体声波谐振器的制作过程的截面示意图；
图15为根据本发明的一个实施例的体声波谐振器的示意性截面图，其中示出了保留的绝缘层处于顶电极的电极连接端与压电层之间；
图16为根据本发明的另一个实施例的体声波谐振器的示意性截面图，其中示出了保留的绝缘层处于顶电极之外的压电层的上表面；
图17为现有技术中的体声波谐振器的截面示意图。
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。
首先，本发明的附图中的附图标记说明如下：
100：基底，具体材料可选为硅、碳化硅、蓝宝石、二氧化硅、或者其他硅基材料。
101：支撑层或支撑材料层，材料可以为氮化铝、氮化硅、多晶硅、二氧化硅、无定形硅、硼掺杂二氧化硅及其他硅基材料等。
102：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。
103：钝化层，一般为介质材料，如二氧化硅、氮化铝、氮化硅等。
104：温补层，温补层的材料是与压电层频率温度系数相反的材料，可以为多晶硅、硼磷酸盐玻璃(BSG)、二氧化硅(SiO2)、氟掺杂二氧化硅、铬(Cr)或碲氧化物(TeO(x))等材料。例如，SiO2等具有正频率温漂系数材料的刚度会随温度升高而提高，所以可以通过增加SiO2等具有正频率温漂系数材料层(即温补层)，来补偿或减少普通谐振器(不含温补层)随温度上升刚度下降导致的声速下降，从而减少频率随温度升高而产生的负漂移，进而可以通过设置合适的温补层厚度实现零温漂或频率温漂系数在±5ppm/℃范围内。
105：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。
106：单晶压电层，为单晶铌酸锂压电层或单晶钽酸锂压电层。
107：顶电极，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。顶电极的材料可以与底电极相同或不同。
108：底电极电连接部，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。底电极电连接部的材料可以与顶电极相同，也可以不同。
109：桥结构，其限定了空腔或间隙层。
110：空腔或间隙层，其由桥结构限定，可以为空气间隙，或者真空间隙，或者不导电介质层。
110A：桥部牺牲材料层，在制作过程中，用于形成所述空腔。
111：牺牲材料层，材料可以是多晶硅、无定形硅、二氧化硅、磷掺杂二氧化硅(PSG)、氧化锌、氧化镁、聚合物高分子及类似材料等。
112：辅助衬底，具体材料可选为硅、碳化硅、蓝宝石、二氧化硅，或其他硅基材料。
113：绝缘层，起到电绝缘的作用，例如为二氧化硅。
114：单晶压电层，为单晶铌酸锂压电层或单晶钽酸锂压电层。
图1-11分别为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，在这些图示的示例中，压电层为单晶铌酸锂压电层或单晶钽酸锂压电层。
基于制造工艺或者制造成本的考虑，在已有的技术中并不在谐振器中使用单晶铌酸锂压电层或单晶钽酸锂压电层。如本发明后面提及的，可以采用有效的制造方法来制造使用单晶铌酸锂压电层或单晶钽酸锂压电层的谐振器。
基于单晶铌酸锂压电层或单晶钽酸锂压电层的晶向，使用单晶铌酸锂压电层或单晶钽酸锂压电层的谐振器的机电耦合系数的值可以在较大范围内变化。
另外对于单晶铌酸锂或单晶钽酸锂，当选用不同晶向作为压电层时，其温漂系数也是不同的，对应的所需温补层的厚度也是不同的，所以可以根据谐振器的设计需求，即根据所需谐振器或滤波器特定的机电耦合系数、频率、温漂等特性，可以灵活选用单晶铌酸锂或单晶钽酸锂的晶向，可以使得谐振器在满足设计参数的同时，能够保持优良的性能。而对于已有技术中的氮化铝压电材料或其他单晶压电材料，由于其晶向是固定的，使得在谐振器或滤波器设计的时候限制了其灵活性，不利于其进一步的应用与发展。
例如当压电材料为单晶铌酸锂，晶向为X-cut(X向切割)时，其温漂系数为-105ppm/K，机电耦合系数为53；当晶向为Y+163°-cut(切割)时，其温漂系数为-60ppm/K，机电耦合系数为26，即对于单晶铌酸锂来说，当选择的晶向使其机电耦合系数较高时，其温漂系数就过大，而当选择的晶向使其温漂系数较低时，其机电耦合系数又过小，而在本专利中通过插入温补层，可以使得单晶铌酸锂压电谐振器在晶向的选择时，可以使其具有较高机电耦合系数的同时，又具有较低的温漂系数。
在本发明中，选择使用单晶铌酸锂压电层或单晶钽酸锂压电层，可以使得谐振器的机电耦合系数不小于9％，进一步的，谐振器的机电耦合系数不小于10％。
如图1-11所示的体声波谐振器包括了温补层104。如之前已经提及的，设置温补层104会降低谐振器的机电耦合系数。但是由于选用的单晶铌酸锂或单晶钽酸锂压电材料本身就具有较高的机电耦合系数，所以加入温补层之后，谐振器的机电耦合系数虽然会下降，但是其机电耦合系数仍能保持不小于9％，或者谐振器的机电耦合系数不小于10％，而且温补层的存在能够弥补谐振器的温漂系数使其接近或者等于零，从而可以使谐振器保持在稳定的频率状态，不会随外界温度的变化而发生改变。
下面参照附图1-11逐一示例性说明根据本发明的不同实施例的体声波谐振器。
如图1所示，单晶压电层106的下表面与基底100的上表面之间设置有支撑结构或支撑层101，压电层106与基底100大体平行布置。支撑层101可以用于限定声学镜空腔的边界。
图1所示的实施例中，单晶压电层106为平直的，不存在倾斜结构，这可以避免传统结构中在倾斜结构处存在寄生模式、以及生长的压电薄膜质量差和应力集中的问题，而且压电层材料为单晶材料，可以使压电损耗更低，从而得到更高的谐振器Q值，同时可以提高机电耦合系数和功率容量。另一方面，由于温补层104并未覆盖倾斜结构，温补层对谐振器的温补效果增强，而传统结构由于温补层覆盖或紧邻倾斜结构，其温补效果变差。
如图1所示，温补层104设置在底电极105的下侧，温补层104在声学镜空腔102内的端部与底电极的非电极连接端在声学镜空腔102内大体齐平。在图1所示的实施例中，设置了钝化层103，该钝化层在声学镜空腔中覆盖住整个温补层104的下侧，而且包覆住温补层104在声学镜空腔102内的端部以及底电极的非电极连接端。钝化层103能够起到对温补层104的保护作用，即在形成声学镜空腔的牺牲材料层释放过程中能够保护钝化层不被刻蚀。
图2为根据本发明的另一个示例性实施例的单晶薄膜声波谐振器的截面示意图。图2与图1基本相同，区别在于：在图2所示的实施例中，温补层104位于顶电极的上侧并被钝化层103覆盖住，钝化层103能够起到对温补层的保护作用。当温补层104所用材料与形成单晶薄膜声波谐振器的声学镜空腔牺牲层的材料一样时，能够保护温补层在牺牲层释放过程中不被刻蚀。
图3为根据本发明的另一个示例性实施例单晶薄膜声波谐振器的截面示意图。图3所示结构与图1中所示结构基本相同，区别在于：在图3所示的实施例中，温补层104位于底电极105的上侧或者是位于底电极105与压电层106之间。图3中温补层104的设置位置(更靠近压电层)能够具有较薄的厚度就起到相同的温补效果。
在图3中，温补层104在声学镜空腔102内的端部与底电极的非电极连接端在声学镜空腔102内大体齐平。在图3所示的实施例中，设置了钝化层103，该钝化层在声学镜空腔中覆盖住整个底电极105的下侧，而且包覆住温补层104在声学镜空腔102内的端部以及底电极105的非电极连接端。钝化层103能够起到对温补层104的保护作用，即在形成声学镜空腔的牺牲材料层释放过程中能够保护钝化层不被刻蚀。
图4为根据本发明的另一个示例性实施例单晶薄膜声波谐振器的截面示意图。图4所示结构与图3基本相同，区别之一在于：在图4所示的实施例中，位于声学镜空腔中一侧的温补层104被底电极105的非电极连接端包裹住，这能够在形成声学镜空腔的牺牲材料层释放过程中能够保护钝化层不被刻蚀。图4所示结构与图3基本相同，区别之二在于：在图4中，顶电极107具有桥结构109和位于桥结构109下方的空气隙110。在图4所示的实施例中，桥结构跨越底电极左侧不包含温补层的区域，这样能够使得在谐振器的俯视图中，温补层完全涵盖了单晶薄膜声波谐振器的有效区域D，这使得单晶薄膜声波谐振器的温补效果最大。
图5为根据本发明的另一个示例性实施例单晶薄膜声波谐振器的截面示意图。图5所示结构与图4基本相同，区别在于：在图5所示的实施例中，位于声学镜空腔102中的温补层104的一端被底电极105的非电极连接端包裹住并且底电极的非电极连接端向左进一步延伸，这能够对温补层能够具有更好的覆盖性，对其起到更好的保护效果。
图6为根据本发明的另一个示例性实施例单晶薄膜声波谐振器的截面示意图。图6所示结构与图4基本相同，区别在于：在图6所示的实施例中，温补层104位于顶电极107的下侧且被顶电极包裹住，桥结构109位于底电极105，且跨越顶电极107的右侧没有包裹温补层的区域，这样能够保证在谐振器的俯视图中，温补层完全涵盖了单晶薄膜声波谐振器的有效区域D内，使得单晶薄膜声波谐振器的温补效果最大。
图7为根据本发明的另一个示例性实施例单晶薄膜声波谐振器的截面示意图。图7所示结构与图3所示结构基本相同，区别在于：在图7中，温补层104位于底电极105之中，即温补层的上下两侧都是底电极的部分且在右侧或底电极的电极连接端，温补层上下两侧的底电极部分是连接在一起的。
在图3-图6所示的实施例中，设置温补层虽然可以改善单晶薄膜声波谐振频率的温度特性，但是这会导致单晶薄膜声波谐振器的机电耦合系数值明显减小。机电耦合系数值的减小会导致由体波谐振器构成的滤波器的通带变窄。这与许多应用要求达到较宽带宽的目标相反。因为温补层大部分由高电阻材料(通常是绝缘材料)组成，所以位于谐振器两电极之间的温补层作为一个串联电容，两电极间的部分电压会落在温补层上，因此压电层内的压降减小，压电层内的电场强度也相应减小。在两电极间只有压电层的单晶薄膜声波谐振器中，全部压降都位于压电层之内，因此压电层内的电场相对更强。而设置了温补层后，温补层的电场会减弱压电层内的电场强度，因此对单晶薄膜声波谐振器的机电耦合系数产生很大影响。
在图7所示的实施例中，由于温补层104被底电极105包裹并且温补层上下上侧的底电极在温补层的右侧是连接在一起的，因此温补层的上下表面具有相同的电势，所以在温补层处不存在电场，因而可以在提高单晶薄膜声波谐振器的温度稳定性的同时，提高谐振器的机电耦合系数。
如图7所示，谐振器中设置有钝化层103。钝化层103在声学镜空腔内包覆住底电极105以及底电极的非电极连接端和温补层在声学镜空腔内的端部。钝化层103能够起到对温补层104的保护作用，即在形成声学镜空腔的牺牲材料层释放过程中能够保护钝化层不被刻蚀。
图8为根据本发明的另一个示例性实施例单晶薄膜声波谐振器的截面示意图。图8所示结构与图7基本相同，区别之一在于：在图8所示的实施例中，温补层104完全被底电极105包裹住，即温补层上下两侧的底电极部分在左右两侧是连接在一起。如图8所示，相较于图7，图8中还设置了桥结构109，其限定了空气隙或间隙层110。
如图8所示，还可以设置钝化层3，钝化层3在声学镜空腔内至少覆盖底电极105，以在形成声学镜空腔的牺牲材料层释放过程中能够保护底电极不被刻蚀。
图9为根据本发明的另一个示例性实施例单晶薄膜声波谐振器的截面示意图。图9所示结构与图7基本相同，区别在于：在图9所示的实施例中，温补层104是被断开的，在断开的间隙处为底电极105的部分。这样能够保证温补层中的电场强度为零，提高单晶薄膜声波谐振器的机电耦合系数。
图10为根据本发明的另一个示例性实施例单晶薄膜声波谐振器的截面示意图。图10所示结构与图7基本相同，区别在于：在图10所示的实施例中，温补层104位于顶电极107之中，即其被顶电极包裹住，并且温补层上下两侧的顶电极在左右两侧是连接在一起的。如图10所示，相较于图7，图8中还设置了桥结构109，其限定了空气隙或间隙层110。
图11为根据本发明的另一个示例性实施例单晶薄膜声波谐振器的截面示意图。图11所示结构与图10基本相同，区别在于：在图11所示的实施例中，温补层104是被断开的，在断开的间隙处为顶电极107的部分。这样能够保证温补层中的电场强度为零，有利于提高单晶薄膜声波谐振器的机电耦合系数。
图12和13分别为根据本发明的不同实施例的体现图9中的底电极与温补层的关系的示意性俯视图，且其中示出了使得底电极的上下两个部分彼此电连接的连通部分或开口的结构，图9可以是沿图12或13中的AA线截得的截面图。如图12所示，多个同心布置的连续开口环设置在温补层104中，如图13所示，多个环形阵列结构同心布置在温补层105中。
虽然没有示出，用于将温补层上下两侧的底电极连接的开口可以是连续开口的单个环形结构，也可以由多个开口组成的单个环形阵列结构。
开口104A也可以在温补层104位于底电极105内的部分上呈任意形状面分布。
下面参照附图14A-14I示例性说明图5所示结构的制作过程。
在本发明中，基于POI(Piezoelectrics on Insulator，绝缘体上的单晶压电层)衬底制作体声波谐振器。POI晶圆包括辅助衬底、单晶压电层以及设置在单晶压电层与辅助衬底之间的绝缘层。本实施例中所用的基底为POI基底，其结构如图14A所示，其中112为硅辅助衬底，113为例如为二氧化硅层的绝缘层，114为单晶铌酸锂压电层。
如后面提及的，在谐振器转移加工过程中，绝缘层能够更好的保护单晶压电薄膜(即单晶压电层)，从而可以减小甚至避免后续去除辅助衬底的过程中对单晶压电薄膜的损伤，减小甚至避免对压电薄膜的表面损伤，以得到性能优异的体声波谐振器。
另外，绝缘层的存在，也有利于辅助衬底去除方案的多样化，简化器件加工工艺。
步骤1：如图14B所示，先在POI衬底上沉积温补材料层，然后利用干法刻蚀或湿法刻蚀等工艺形成图案以形成温补层104，然后用相同的方法形成底电极105。其他形成温补层104和底电极105的方法也可以使用。
步骤2：如图14C所示，沉积一层牺牲材料膜层，牺牲材料可以是多晶硅、非晶硅、二氧化硅、掺杂二氧化硅等材料，然后通过湿法或者干法刻蚀的方式形成图案化的牺牲材料层111。牺牲材料层与声学镜空腔对应。
步骤3：如图14D所示，在牺牲材料层111及底电极105的表面沉积形成一层支撑材料层，并通过化学机械研磨(CMP)法将支撑材料层磨平以形成支撑层101。
步骤4：如图14E所示，将基底100与图14D所示结构，通过键合的的方法键合在一起。基底100与支撑层101可以经由专门的键合层(未示出)通过物理或化学方式键合，键合层的材料可单独在基底100或支撑层101上，或二者表面皆有。基底100和支撑层101也可以不经键合层直接键合，而是可以在基底100和支撑层101之间形成化学键，也可以是表面抛光至表面粗糙度极低时通过分子间作用力形成物理键合。
步骤5：如图14F所示，将图14E所示结构翻转过来，将辅助衬底112以及绝缘层113去除，形成如图14F所示结构，以上称为压电单晶薄膜表面释放工艺。
辅助衬底112和绝缘层113的刻蚀工艺迥异，比如辅助衬底112是硅，绝缘层113是二氧化硅，绝缘层113可以在辅助衬底112移除过程中起到终止层或阻挡层的作用，绝缘层113的去除工艺温和，减少甚至避免了压电单晶薄膜的另一表面在移除辅助衬底112的过程受到的伤害。
压电单晶薄膜表面释放工艺可以采用全部去除衬底112、全部去除绝缘层113的方式实现。
在可选的实施例中，由于作为阻隔层的绝缘层113的存在，压电单晶薄膜表面释放工艺可以采用在衬底112上先形成释放孔，然后经由该释放孔释放绝缘层113材料。
衬底112的整体去除或者形成释放孔的工艺可以采用磨削、研磨、抛光、湿法或干法刻蚀、激光烧蚀等相关工艺或者这些工艺的集合。
绝缘层113的整体去除工艺可以采用磨削、研磨、抛光、湿法或干法刻蚀、激光烧蚀等相关工艺或者这些工艺的集合。
绝缘层113去除以后，如果压电单晶薄膜的表面有部分损伤，尤其是谐振器或由谐振器形成的滤波器的有效区域有损伤，可以通过抛光过程对压电薄膜表面进行抛光处理。
步骤6：如图14G所示，将压电层106和温补层104刻蚀形成通孔，漏出底电极105的连接部分。形成通孔可以通过湿法或干法刻蚀、激光烧蚀等相关工艺或者这些工艺的集合实现。
步骤7：如图14H所示，在单晶压电层106上方沉积一层牺牲材料层并刻蚀成对应于桥结构109的空气隙110的形状的桥部牺牲层110A。
步骤8：如图14I所示，在单晶压电层106和桥部牺牲层110A的上方沉积并形成顶电极107和桥结构109以及底电极的电极连接部分108。
步骤9：最后将桥结构牺牲层和声学镜空腔对应的牺牲材料层111释放掉，以形成图5所示的结构。
基于以上，本发明也提出了一种谐振器的制造方法，包括步骤：
提供POI晶圆，所述POI晶圆包括衬底、单晶压电层以及设置在单晶压电层的第一侧与衬底之间的绝缘层，所述压电层为单晶铌酸锂压电层或单晶钽酸锂压电层；和
移除衬底和至少一部分绝缘层，在移除衬底的过程中，所述绝缘层作为保护压电层的阻挡层，所述至少一部分绝缘层被移除以露出所述压电层，且所述压电层的与谐振器的有效区域对应的绝缘层被移除。
在以上的实施例中，在压电单晶薄膜表面释放工艺中，绝缘层113被完全移除。但是，本发明不限于此，换言之，在本发明中，可以仅仅移除一部分的绝缘层以露出压电层的106或114，且所述压电层的与谐振器的有效区域对应的绝缘层被移除。
图15为根据本发明的一个实施例的体声波谐振器的示意性截面图，其中示出了保留的绝缘层处于顶电极的电极连接端与压电层之间。如图15所示，在谐振器的有效区域之外，在顶电极与压电层之间设置有绝缘层113，绝缘层113如图15所示还可以同时覆盖压电层的表面。
图16为根据本发明的另一个实施例的体声波谐振器的示意性截面图，其中示出了保留的绝缘层处于顶电极之外的压电层的上表面。如图16所示，绝缘层覆盖除了顶电极和底电极连接部108覆盖之外的其他压电层的至少部分表面，这样，对于压电层也可以起到保护作用。
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。
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，其中：
所述谐振器的压电层为单晶铌酸锂压电层或单晶钽酸锂压电层；且
所述谐振器的机电耦合系数不小于9％。
2、根据1所述的谐振器，其中：
所述谐振器并未设置温补层，且所述谐振器的机电耦合系数不小于10％。
3、根据1所述的谐振器，其中：
所述谐振器设置有温补层，且所述谐振器的机电耦合系数不小于9％。
4、根据权利3所述的谐振器，其中：
所述温补层的至少一部分设置在谐振器的顶电极或底电极中。
5、根据4所述的谐振器，其中：
所述温补层整体位于谐振器的顶电极或底电极中，且温补层的端部均被对应电极所包覆。
6、根据4所述的谐振器，其中：
所述谐振器的声学镜为声学镜空腔，所述温补层设置在底电极中；
所述温补层的一端与所述底电极的非电极连接端齐平；
所述谐振器还包括保护层，所述保护层从底电极的下侧覆盖底电极，且所述保护层在所述声学镜空腔内至少覆盖底电极的非电极连接端以及温补层的端部。
7、根据4所述的谐振器，其中：
所述温补层所在的电极包括分别处于温补层的上侧与下侧的上电极层与下电极层，所述上电极层或下电极层彼此电连接。
8、根据7所述的谐振器，其中：
所述温补层设置有连通部，所述连通部将温补层所在的电极的位于温补层的上下两侧的上电极层或下电极层电连接。
9、根据8所述的谐振器，其中：
所述连通部包括呈环状布置的至少一个连通环。
10、根据9所述的谐振器，其中：
所述连通环包括至少一个环状开口部，所述环状开口部为连续环状延伸的环状开口；或者
所述连通环包括多个连通孔，所述多个连通孔呈至少一个环状排列；或者
所述至少一个连通环包括同心布置的多个连通环。
11、根据7所述的谐振器，其中：
所述上电极层或下电极层至少在所述温补层所在电极的电极连接端或者非电极连接端彼此电连接。
12、根据3所述的谐振器，其中：
所述温补层设置在顶电极或底电极与压电层之间。
13、根据12所述的谐振器，其中：
所述谐振器的声学镜为声学镜空腔；
所述谐振器的底电极的非电极连接端在所述声学镜空腔内至少包覆所述温补层的端部。
14、根据3所述的谐振器，其中：
所述温补层设置在顶电极的上表面，或设置在底电极的下表面。
15、根据14所述的谐振器，其中：
所述温补层设置在底电极的下表面，所述谐振器的声学镜为声学镜空腔，且所述谐振器还包括保护层，所述保护层从温补层的下侧覆盖温补层，且所述保护层在所述声学镜空腔内至少覆盖底电极的非电极连接端以及温补层的端部；或者
所述温补层设置在所述温补层设置在顶电极的上表面，且所述谐振器还包括至少覆盖所述温补层的上表面的保护层。
16、根据3所述的谐振器，其中：
所述压电层为平直压电层，且所述温补层与所述压电层的上表面或下表面平行布置。
17、根据1-16中任一项所述的谐振器，其中：
压电层的下表面与基底的上表面之间设置有支撑结构，压电层与基底大体平行布置；且
在谐振器的有效区域之外，所述压电层的上表面的至少一部分设置有绝缘层。
18、根据17所述的谐振器，其中：
在顶电极的处于有效区域之外的部分对应的区域，所述绝缘层至少设置在顶电极的下表面与压电层的上表面之间。
19、根据18所述的谐振器，其中：
顶电极的电极连接端的下表面与压电层的上表面之间设置有所述绝缘层。
20、一种体声波谐振器的制造方法，所述谐振器的机电耦合系数不小于9％，所述方法包括步骤：
提供POI晶圆，所述POI晶圆包括衬底、单晶压电层以及设置在单晶压电层的第一侧与衬底之间的绝缘层，所述压电层为单晶铌酸锂压电层或单晶钽酸锂压电层；和
移除衬底和至少一部分绝缘层，在移除衬底的过程中，所述绝缘层作为保护压电层的阻挡层，所述至少一部分绝缘层被移除以露出所述压电层，且所述压电层的与谐振器的有效区域对应的绝缘层被移除。
21、根据20所述的方法，包括步骤：
在所述谐振器中设置温补层；且
控制所述谐振器的机电耦合系数不小于9％。
22、根据21所述的方法，其中：
所述温补层的至少一部分设置在谐振器的顶电极或底电极中；且
所述温补层所在的电极包括分别处于温补层的上侧与下侧的上电极层与下电极层，所述上电极层或下电极层彼此电连接。
23、根据21或22所述的方法，其中：
移除全部的绝缘层；或者
使得在所述谐振器的顶电极的处于有效区域之外的部分对应的区域，在顶电极与压电层之间保留有所述绝缘层。
24、一种滤波器，包括根据1-19中任一项所述的体声波谐振器。
25、一种电子设备，包括根据24所述的滤波器，或者根据1-19中任一项所述的体声波谐振器。
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。
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 (25)
1.一种体声波谐振器，其中：
所述谐振器的压电层为单晶铌酸锂压电层或单晶钽酸锂压电层；且
所述谐振器的机电耦合系数不小于9％。
2.根据权利要求1所述的谐振器，其中：
所述谐振器并未设置温补层，且所述谐振器的机电耦合系数不小于10％。
3.根据权利要求1所述的谐振器，其中：
所述谐振器设置有温补层，且所述谐振器的机电耦合系数不小于9％。
4.根据权利3所述的谐振器，其中：
所述温补层的至少一部分设置在谐振器的顶电极或底电极中。
5.根据权利要求4所述的谐振器，其中：
所述温补层整体位于谐振器的顶电极或底电极中，且温补层的端部均被对应电极所包覆。
6.根据权利要求4所述的谐振器，其中：
所述谐振器的声学镜为声学镜空腔，所述温补层设置在底电极中；
所述温补层的一端与所述底电极的非电极连接端齐平；
所述谐振器还包括保护层，所述保护层从底电极的下侧覆盖底电极，且所述保护层在所述声学镜空腔内至少覆盖底电极的非电极连接端以及温补层的端部。
7.根据权利要求4所述的谐振器，其中：
所述温补层所在的电极包括分别处于温补层的上侧与下侧的上电极层与下电极层，所述上电极层或下电极层彼此电连接。
8.根据权利要求7所述的谐振器，其中：
所述温补层设置有连通部，所述连通部将温补层所在的电极的位于温补层的上下两侧的上电极层或下电极层电连接。
9.根据权利要求8所述的谐振器，其中：
所述连通部包括呈环状布置的至少一个连通环。
10.根据权利要求9所述的谐振器，其中：
所述连通环包括至少一个环状开口部，所述环状开口部为连续环状延伸的环状开口；或者
所述连通环包括多个连通孔，所述多个连通孔呈至少一个环状排列；或者
所述至少一个连通环包括同心布置的多个连通环。
11.根据权利要求7所述的谐振器，其中：
所述上电极层或下电极层至少在所述温补层所在电极的电极连接端或者非电极连接端彼此电连接。
12.根据权利要求3所述的谐振器，其中：
所述温补层设置在顶电极或底电极与压电层之间。
13.根据权利要求12所述的谐振器，其中：
所述谐振器的声学镜为声学镜空腔；
所述谐振器的底电极的非电极连接端在所述声学镜空腔内至少包覆所述温补层的端部。
14.根据权利要求3所述的谐振器，其中：
所述温补层设置在顶电极的上表面，或设置在底电极的下表面。
15.根据权利要求14所述的谐振器，其中：
所述温补层设置在底电极的下表面，所述谐振器的声学镜为声学镜空腔，且所述谐振器还包括保护层，所述保护层从温补层的下侧覆盖温补层，且所述保护层在所述声学镜空腔内至少覆盖底电极的非电极连接端以及温补层的端部；或者
所述温补层设置在所述温补层设置在顶电极的上表面，且所述谐振器还包括至少覆盖所述温补层的上表面的保护层。
16.根据权利要求3所述的谐振器，其中：
所述压电层为平直压电层，且所述温补层与所述压电层的上表面或下表面平行布置。
17.根据权利要求1-16中任一项所述的谐振器，其中：
压电层的下表面与基底的上表面之间设置有支撑结构，压电层与基底大体平行布置；且
在谐振器的有效区域之外，所述压电层的上表面的至少一部分设置有绝缘层。
18.根据权利要求17所述的谐振器，其中：
在顶电极的处于有效区域之外的部分对应的区域，所述绝缘层至少设置在顶电极的下表面与压电层的上表面之间。
19.根据权利要求18所述的谐振器，其中：
顶电极的电极连接端的下表面与压电层的上表面之间设置有所述绝缘层。
20.一种体声波谐振器的制造方法，所述谐振器的机电耦合系数不小于9％，所述方法包括步骤：
提供POI晶圆，所述POI晶圆包括衬底、单晶压电层以及设置在单晶压电层的第一侧与衬底之间的绝缘层，所述压电层为单晶铌酸锂压电层或单晶钽酸锂压电层；和
移除衬底和至少一部分绝缘层，在移除衬底的过程中，所述绝缘层作为保护压电层的阻挡层，所述至少一部分绝缘层被移除以露出所述压电层，且所述压电层的与谐振器的有效区域对应的绝缘层被移除。
21.根据权利要求20所述的方法，包括步骤：
在所述谐振器中设置温补层；且
控制所述谐振器的机电耦合系数不小于9％。
22.根据权利要求21所述的方法，其中：
所述温补层的至少一部分设置在谐振器的顶电极或底电极中；且
所述温补层所在的电极包括分别处于温补层的上侧与下侧的上电极层与下电极层，所述上电极层或下电极层彼此电连接。
23.根据权利要求21或22所述的方法，其中：
移除全部的绝缘层；或者
使得在所述谐振器的顶电极的处于有效区域之外的部分对应的区域，在顶电极与压电层之间保留有所述绝缘层。
24.一种滤波器，包括根据权利要求1-19中任一项所述的体声波谐振器。
25.一种电子设备，包括根据权利要求24所述的滤波器，或者根据权利要求1-19中任一项所述的体声波谐振器。
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