CN115395917A

CN115395917A - 体声波谐振结构及其制造方法

Info

Publication number: CN115395917A
Application number: CN202210877589.8A
Authority: CN
Inventors: 张大鹏; 林瑞钦; 段志; 黄韦胜; 胡志雄
Original assignee: Wuhan Guangju Microelectronics Co ltd
Current assignee: Wuhan Guangju Microelectronics Co ltd
Priority date: 2022-07-25
Filing date: 2022-07-25
Publication date: 2022-11-25

Abstract

本申请实施例提供一种体声波谐振结构及其制造方法，其中，体声波谐振结构，包括：衬底；依次层叠于所述衬底上的反射结构、第一电极层、压电层和第二电极层；其中，所述压电层中设置有环状的凹槽，所述凹槽处于有源区内，且靠近所述有源区的边缘；所述凹槽中至少部分填充有与所述第二电极层相同的材料。

Description

体声波谐振结构及其制造方法

技术领域

本申请实施例涉及半导体领域，特别涉及一种体声波谐振结构及其制造方法。

背景技术

体声波(Bulk Acoustic Wave，BAW)谐振器(或称为“体声波谐振结构”) 具有体积小、品质因数(Quality Factor，Q值)高等优点，因此，被广泛应用在移动通讯技术中，如移动终端中的滤波器或双工器。而在移动终端中，存在多个频段同时使用的情况，这要求滤波器或双工器具有更加陡峭的裙边和更小的插入损耗。滤波器的性能由构成它的谐振器决定，提高谐振器的Q值可以实现陡峭的裙边和小的插入损耗。同时，寄生谐振过大也会造成滤波器或双工器抑制变差，通带内存在寄生扰动，增大插入损耗，影响良率等不好的影响。如何减小寄生谐振同时提高体声波谐振器的Q值成为亟待解决的问题。

发明内容

有鉴于此，本申请实施例提供一种体声波谐振结构及其制造方法。

本申请实施例一方面提供了一种体声波谐振结构，包括：

衬底；

依次层叠于所述衬底上的反射结构、第一电极层、压电层和第二电极层；

其中，所述压电层中设置有环状的凹槽，所述凹槽处于有源区内，且靠近所述有源区的边缘；所述凹槽中至少部分填充有与所述第二电极层相同的材料。

上述方案中，所述凹槽中全部填充有与所述第二电极层相同的材料。

上述方案中，所述凹槽包括由所述压电层的顶面延伸至所述压电层中的第一凹槽；所述第一凹槽的数量包括多个，多个第一凹槽沿第一方向依次排布，所述第一方向包括由所述有源区的边缘指向所述有源区的中部的方向；所述多个第一凹槽的深度沿所述第一方向依次递减。

上述方案中，所述第一凹槽的数量包括三个。

上述方案中，每一所述第一凹槽的开口宽度范围为：0.6μm～1.6μm。

上述方案中，所述第一凹槽的开口宽度为：1.4μm。

上述方案中，相邻两个所述第一凹槽之间的间距范围为：0.8μm～2.4μm。

上述方案中，相邻两个所述第一凹槽之间的间距为：1±0.05μm。

上述方案中，所述体声波谐振结构还包括位于所述第二电极层和所述第一凹槽之间的环状桥结构；所述桥结构覆盖所述多个第一凹槽。

上述方案中，所述凹槽还包括由所述压电层的底面延伸至所述压电层中的第二凹槽；所述第二凹槽的数量包括多个，多个第二凹槽沿第一方向依次排布；所述多个第二凹槽的深度沿所述第一方向依次递增。

上述方案中，所述第一凹槽和所述第二凹槽在第二方向上相对设置，且所述第一凹槽和所述第二凹槽在所述第二方向上的厚度之和小于所述压电层在所述第二方向上的厚度；所述第二方向与所述衬底的表面垂直。

上述方案中，所述凹槽中填充有与所述第二电极层相同的材料的第一部分及填充有空气的第二部分。

上述方案中，所述第一部分和所述第二部分均由所述压电层的顶面延伸所述压电层中；所述第一部分位于所述凹槽中靠近所述有源区的边缘的一侧，所述第二部分位于所述凹槽中远离所述有源区的边缘的一侧，或者，所述第一部分位于所述凹槽中远离所述有源区的边缘的一侧，所述第二部分位于所述凹槽中靠近所述有源区的边缘的一侧。

上述方案中，所述第一部分和所述第二部分各占所述凹槽开口宽度的一半。

上述方案中，所述凹槽的数量包括一个或多个，多个凹槽沿第一方向依次排布，所述多个凹槽中每个凹槽的深度相等或者沿所述第一方向依次递减，所述第一方向包括由所述有源区的边缘指向所述有源区的中部的方向。

上述方案中，所述凹槽的开口深度范围均为：0.01μm～3H/4；其中，所述H为压电层的厚度。

上述方案中，所述第一部分和所述第二部分均由所述压电层中延伸至所述第二电极层中。

上述方案中，所述第一部分和所述第二部分延伸至所述第二电极层中的高度为0.05μm。

上述方案中，所述第二电极层具有倾斜的侧面或者垂直的侧面。

本申请实施例提供一种体声波谐振结构的制造方法，包括：

在衬底上形成反射结构；

在所述反射结构上形成第一电极；

在所述第一电极上形成压电层；

在所述压电层中形成环状的凹槽，其中，所述凹槽处于有源区内，且靠近所述有源区的边缘；

在所述凹槽中至少部分填充与第二电极层相同的材料；

在所述压电层上形成所述第二电极层。

上述方案中，所述凹槽包括由所述压电层的顶面延伸至所述压电层中的第一凹槽；在所述压电层中形成第一凹槽，包括：

在形成所述压电层之后，从所述压电层的顶面对所述压电层进行刻蚀，去除部分压电层，以形成第一凹槽；

所述在所述凹槽中至少部分填充与第二电极层相同的材料，包括：

在所述第一凹槽中全部填充与所述第二电极层相同的材料。

上述方案中，所述凹槽还包括由所述压电层的底面延伸至所述压电层中的第二凹槽；在所述压电层中形成第二凹槽，在至少部分所述第二凹槽中填充与第二电极层相同的材料，包括：

在形成所述压电层之前，在所述第一电极层的顶面形成筒状结构，所述筒状结构的材料与所述第二电极层的材料相同；

所述在所述第一电极上形成压电层，包括：

在所述第一电极层及所述筒状结构上形成所述压电层。

上述方案中，所述方法还包括：

在所述第一凹槽中全部填充与所述第二电极层相同的材料之后，形成覆盖所述第一凹槽的环状桥结构；所述桥结构的材料与所述第二电极层相同或者不同；

所述在所述压电层上形成所述第二电极层，包括：

在所述桥结构上形成所述第二电极层。

上述方案中，所述凹槽中填充有与所述第二电极层相同的材料的第一部分及填充有空气的第二部分；

在所述压电层中形成凹槽，包括：

在形成所述压电层之后，从所述压电层的顶面对所述压电层进行刻蚀，去除部分压电层，以形成凹槽；

在所述凹槽中全部填充第一材料，去除位于所述凹槽中远离或者靠近所述有源区的边缘的一侧的部分第一材料，形成所述第一部分，所述第一材料与所述第二电极层的材料相同；

在去除所述第一材料的位置处，填充第二材料，第二材料包括牺牲材料；

在形成所述第二电极层之后，去除所述牺牲材料，形成所述第二部分。

上述方案中，在所述凹槽中填充第一材料和第二材料时，所述第一材料和所述第二材料的顶面均高于所述压电层的顶面。

本申请实施例提供一种体声波谐振结构及其制造方法，其中，体声波谐振结构，包括：衬底；依次层叠于所述衬底上的反射结构、第一电极层、压电层和第二电极层；其中，所述压电层中设置有环状的凹槽，所述凹槽处于有源区内，且靠近所述有源区的边缘；所述凹槽中至少部分填充有与所述第二电极层相同的材料。本申请各实施例中，压电层中靠近所述有源区的边缘设置有凹槽，且凹槽中填充有与所述第二电极层相同的材料，可以理解的是，在压电层中增加位于体声波谐振器有源区的边缘的凹槽的设计能够衰减侧向波，使得能量集中在有源区内的纵波上，达到抑制横向寄生模态(即抑制寄生谐振)和增加Q值的作用；同时，凹槽中的填充材料与所述第二电极层的材料相同时，可以保证填充材料的声阻抗与压电层的声阻抗差异较大，达到衰减侧向波的目的，并且该填充材料可以缩减工艺制程、增强散热性以及增加结构稳定性。

附图说明

图1a和图1b分别为本申请实施例提供的一种体声波谐振结构的俯视示意图和剖面示意图；

图2是本申请实施例提供的一种体声波谐振结构的剖面示意图；

图3a是本申请实施例提供的一种体声波谐振结构中凹槽具有一定开口宽度的剖面示意图；图3b至图3i为凹槽设置相同开口宽度的试验结果示意图；

图4a是本申请实施例提供的一种体声波谐振结构中相邻凹槽具有相同间距的剖面示意图；图4b至图4g为凹槽设置相同间距的试验结果示意图；

图5a和图5b分别为本申请实施例提供的一种体声波谐振结构的俯视示意图和剖面示意图；

图6a是本申请实施例提供的一种体声波谐振结构中压电层上下两个表面均具有凹槽的情况下的剖面示意图；图6b至图6d为压电层上下两个表面均具有凹槽的情况下的试验结果示意图；

图7a是本申请实施例提供的一种体声波谐振结构中凹槽被部分填充材料、部分是空腔的情况下的剖面示意图；图7b至图7d为凹槽被部分填充材料、部分是空腔的情况下的试验结果示意图；图7e是本申请实施例提供的另一种体声波谐振结构中凹槽被部分填充材料、部分是空腔的情况下的剖面示意图；

图8a是本申请实施例提供的一种体声波谐振结构凹槽中空腔部分延伸至电极中的剖面示意图；图8b至图8e为凹槽中空腔部分延伸至电极中的情况下的试验结果示意图；

图9a是本申请实施例提供的一种体声波谐振结构中一个凹槽具有一定开口深度的剖面示意图；图9b至图9f为一个凹槽具有一定开口深度的情况下的试验结果示意图；

图10a是本申请实施例提供的一种体声波谐振结构中两个凹槽具有不同开口深度的剖面示意图；图10b至图10c为两个凹槽具有不同开口深度的情况下的试验结果示意图；

图11a是本申请实施例提供的一种体声波谐振结构中两个凹槽具有相同开口深度的剖面示意图；图11b至图11e为两个凹槽具有相同开口深度的情况下的试验结果示意图；

图12a是本申请实施例提供的一种体声波谐振结构中两个凹槽具有不同开口深度的剖面示意图；图12b至图12e为两个凹槽具有不同开口深度的情况下的试验结果示意图；

图13a是本申请实施例提供的一种体声波谐振结构中三个凹槽具有相同开口深度的剖面示意图；图13b至图13c为三个凹槽具有相同开口深度的情况下的试验结果示意图；

图14a是本申请实施例提供的一种体声波谐振结构中凹槽被部分填充材料、部分是空腔的情况下的剖面示意图；图14b至图14e为凹槽被部分填充材料、部分是空腔的情况下的试验结果示意图；

图15a是本申请实施例提供的一种体声波谐振结构中相邻凹槽具有不同间距的剖面示意图；图15b至图15d为凹槽设置不同间距的试验结果示意图；

图16和图17分别为本申请实施例提供的一种体声波谐振结构凹槽中空腔部分延伸至电极中不同情况的剖面示意图；

图18a～图19b为本申请实施例提供另一些体声波谐振结构的剖面示意图；

图20为本申请实施例提供的一种体声波谐振结构的制造方法的实现流程示意图；

图21～图29c为本申请实施例提供的一些体声波谐振结构的制造方法的过程剖面示意图；

图30a～图30g为本申请实施例提供的另一种体声波谐振结构的制造方法的过程剖面示意图。

具体实施方式

下面将结合附图和实施例对本申请的技术方案进一步详细阐述。虽然附图中显示了本申请的示例性实施方法，然而应当理解，可以以各种形式实现本申请而不应被这里阐述的实施方式所限制。相反，提供这些实施方式是为了能够更透彻的理解本申请，并且能够将本申请的范围完整的传达给本领域技术人员。

在下列段落中参照附图以举例方式更具体的描述本申请。根据下面说明和权利要求书，本申请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、明晰地辅助说明本申请实施例的目的。

在本申请实施例中，术语“第一”、“第二”等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。

需要说明的是，本申请实施例所记载的技术方案之间，在不冲突的情况下，可以任意组合。

体声波谐振器的主要参数还包括机电耦合系数(Kt²)，品质因数(QualityFactor，Q值)等。选择适合的Kt²，在滤波器设计中至关重要。对于小带宽的滤波器，需要使用具有小Kt²的谐振器，对于大带宽的滤波器，则需要使用大 Kt²的谐振器。体声波谐振器品质因数Q值更高代表器件的能量损耗更少，器件性能更优。

相关技术中，当电能施加到体声波谐振器的上下电极上时，位于上下电极中的压电层因压电效应而产生声波。在压电层内除了会产生纵波，还会产生横向剪切波(横向剪切波也可以称为侧向波或剪波)。横向剪切波的存在会影响主要的纵波的能量，横向剪切波会导致能量的损耗并且使得体声波谐振器的Q值恶化。

因此，一种提升体声波谐振器的Q值的方法就是抑制横向剪切波，以阻止横向剪切波从有源区传播到外部区域，从而减少能量的泄露。

研究表明，在体声波谐振器的压电层的有源区边缘设置凹槽可以抑制横向剪切波向外部区域传播，将能量限制在有源区内，减小寄生谐振并提升Q值。

进一步地，在所述凹槽中至少部分填充与所述第二电极层相同的材料，可以保证填充材料的声阻抗与压电层的声阻抗差异较大，达到衰减侧向波的目的，并且该填充材料可以缩减工艺制程以及增加结构稳定性。

基于此，在本发明的各实施例中，在所述压电层中的有源区内，且靠近所述有源区的边缘设置环状的凹槽；边在所述凹槽中至少部分填充有与所述第二电极层相同的材料。

图1a是本申请实施例提供的一种体声波谐振结构的俯视示意图；图1b为图1a中体声波谐振结构沿A-A方向的剖面示意图。参照图1a和图1b所示，体声波谐振结构包括：

衬底101；

依次层叠于所述衬底上的反射结构102、第一电极层103、压电层104和第二电极层105；其中，所述压电层104中设置有环状的凹槽106，所述凹槽106 处于有源区内，且靠近所述有源区的边缘；至少部分所述凹槽106中填充有与所述第二电极层105相同的材料。

在一些实施例中，所述反射结构102与所述第一电极层103之间还包括种子层110。所述种子层110用于提高下电极材料的晶轴取向，使得晶格更接近压电层，减少后续沉积的压电层中的晶格缺陷；同时，也可作为下电极的蚀刻阻挡层；在一些具体地实施例中，种子层110的材料与压电层104的材料相同。

需要说明的是，这里及以下实施例中，关于所述种子层110的描述仅用于说明本申请，并不用来限制本申请的范围。

需要说明的是，为了便于直观地描述所述凹槽106，所述俯视示意图(图1 a)为体声波谐振结构(图1b)省去第二电极层105后的俯视图。另外，图1a 和图1b所示的体声波谐振结构仅是本申请实施例的一种示例，不用于限制本申请实施例中体声波谐振结构的特征，在后面的实施例中还示出了本申请实施例的体声波谐振结构其他示例。

实际应用中，衬底101的组成材料可以包含硅(Si)、锗(Ge)等。

第一电极层103可以称为下电极，相应地，第二电极层105可以称为上电极，电能可以通过该上电极和下电极施加到体声波谐振器上。第一电极层103 和第二电极层105的组成材料可以相同，具体可以包括：铝(Al)、钼(Mo)、钌(Ru)、铱(Ir)或者铂(Pt)等。

压电层104可以根据逆压电特性产生振动，将加载在第一电极层103和第二电极层105上的电信号转换为声波信号，实现电能到机械能的转化。实际应用中，压电层104的组成材料可以包括：具有压电特性的材料如，氮化铝、氧化锌、钽酸锂等；还可以为掺杂压电特性材料如掺钪。

反射结构102用于反射声波信号。当压电层104产生的声波信号向反射结构102传播时，声波信号可在第一电极层103和反射结构102接触的界面处发生全反射，使得声波信号反射回压电层104中。

这里，有源区包括反射结构102、第一电极层103、压电层104以及第二电极层105沿第二方向重叠的区域(如图1b中示出的有源区)；第二方向是与衬底101的表面垂直的方向。可以理解的是，第二方向也可以理解为衬底101上第一电极层103、反射结构102、压电层104以及第二电极层105堆叠的方向。

凹槽106设置在压电层104中，且沿着有源区的边缘设置，即凹槽106的外轮廓与上电极或下电极的形状类似。需要说明的是，实际应用中，体声波谐振结构的俯视图并不能直接观察到位于压电层中的凹槽106，这里，为了更明显展示凹槽106，如图1a所示，即略去体声波谐振结构的上电极105后的俯视图所示，将凹槽106透过第二电极105进行了展示。

在本实施例中，凹槽106的位置不超出有源区的边缘。为了同时达到减少串并联谐振区内的寄生谐振，并提升Q值的效果，凹槽106的位置需要位于有源区内。实际应用中，所述凹槽106的外边缘距离有源区的边缘的距离可以为： 0～1/2L，所述L为有源区长度的一半。在一些具体实施例中所述凹槽106的外边缘距离有源区的边缘的距离可以为：0～10μm。当所述凹槽106存在多个时，最靠近有源区的凹槽与有源区的边缘的距离优选为0μm。

在一些实施例中，凹槽106的外轮廓包括封闭的形状，封闭的形状包括一条弧线及两条或两条以上的直线。

实际应用中，如图1a所示，凹槽106的外轮廓可以比上电极略小，以保证将能量限制在有源区内。这里，外轮廓可以参照图1a进行理解，外轮廓即为凹槽106从俯视的角度观察到的外边缘形状。可以理解的是，当凹槽106的外轮廓为封闭、且宽度均匀的线段时，起到限制作用的效果更佳，能够将能量更好的限制在有源区内。

需要说明的是，图1a、1b所示的体声波谐振结构仅为本发明提供一种示例，实际应用中，体声波谐振结构根据反射结构102形态的不同，具体可以分为：第一类空腔型薄膜体声波谐振结构(Film Bulk Acoustic Wave Resonator，FB AR)、第二类空腔型FBAR、固态装配(Solid Mounted Resonator，SMR)型谐振结构等。而本申请实施提供的方案可以适用于上述不同类型的体声波谐振结构。

在一些实施例中，当体声波谐振结构包括第一类空腔型FBAR时，反射结构102包括第一电极层103向上凸起与衬底101表面之间形成第一空腔。

在一些实施例中，当体声波谐振结构包括第二类空腔型FBAR时，反射结构102包括衬底的表面向下凹陷与第一电极层103之间形成的第二空腔。

在一些实施例中，当体声波谐振结构包括SMR谐振结构时，反射结构10 2包括声阻抗不同且交替层叠设置的第一介质层和第二介质层。

本申请各实施例中，在压电层中增加位于体声波谐振器有源区的边源的凹槽的设计能够阻止侧向波泄露出有源区，将侧向波抑制在有源区内，减少能量的消耗。当侧向波传播到有源区边缘，遇到凹槽时，一部分会反射，另一部分会折射，多个凹槽能够使得大部分的侧向波反射回有源区内，增强抑制效果。图2是本申请实施例提供的一种体声波谐振结构的剖面示意图。

在一些实施例中，所述凹槽中全部填充有与所述第二电极层相同的材料。实际应用中，所述凹槽中填充的材料具体可以包括：铝(Al)、钼(Mo)、钌(R u)、铱(Ir)或者铂(Pt)等。在一些具体示例中，所述凹槽中全部填充有Mo，该种情况可以参照图2所示。

参照图2所示，在一些实施例中，所述凹槽包括由所述压电层的顶面延伸所述压电层104中的第一凹槽1061；所述第一凹槽1061的数量包括多个，多个第一凹槽1061沿第一方向依次排布，所述第一方向包括由所述有源区的边缘指向所述有源区的中部的方向；所述多个第一凹槽1061的深度沿所述第一方向依次递减。

可以理解的是，这里及下文中所述第一凹槽1061可以理解为图1b中所述凹槽106。实际应用中，当侧向波沿薄膜横向传播到有源区边缘时，遇到凹槽后侧向波大部分会发生反射，小部分会折射和透射穿过凹槽。在侧向波连续遇到多个凹槽后，绝大部分的侧向波都被反射。

可以理解的是，压电层中产生的侧向波沿薄膜横向传播到有源区边缘时(该传播方向与第一方向相反)，先后遇到多个凹槽，当碰到的多个凹槽的开口深度逐渐递增(多个凹槽中每个凹槽的开口深度沿第一方向依次递减)时，侧向波逐步由侧向波的传播方向向纵向传播方向的转变，基于此，绝大部分的侧向波都被反射，转化为纵波，表现为减少串并联谐振区内的寄生谐振，并提升Q值的效果最佳。实际应用中，当多个凹槽开口深度满足沿第一方向依次递减时，可以达到最佳的减少串并联谐振区内的寄生谐振，并提升Q值的效果。

参照图2所示，在一些实施例中，所述第一凹槽1061的数量包括三个。

这里，多个第一凹槽1061均为环状，且沿第一方向依次排布。实际应用中，结合参考如图1a，三个第一凹槽1061所在的环的周长沿第一方向依次缩小。

实际应用中，本申请实施例中，分别设置不同数量的第一凹槽1061时，对消除横向寄生模态和增加Q值的影响。当第一凹槽1061的数量设置为3时，可以达到最佳的减少串并联谐振区内的寄生谐振，并提升Q值的效果。

可以理解的是，在所述第一凹槽1061中全部填充有与所述第二电极层相同的材料的前提下，还可以对所述第一凹槽1061的设置(第一凹槽1061尺寸及其排布尺寸情况等)进行进一步的优化。

基于此，在本申请的以下各实施例中，在压电层中的有源区的边缘设置环状的凹槽，对所述凹槽中部分或全部填充有与所述第二电极层相同的材料进行选择，对所述凹槽尺寸及其排布情况等做进一步的优化，使得该凹槽能够抑制体声波谐振器在受到电场激励时产生的横向剪切波向外部区域传播，将能量限制在有源区内的纵波上，减小能量的泄露，从而减小寄生谐振并提高Q值。

图3a是本申请实施例提供的一种体声波谐振结构中凹槽具有一定开口宽度的剖面示意图；图3b至图3c分别为本申请实施例提供的体声波谐振结构中压电层中无凹槽或凹槽具有一定开口宽度的情况下，体声波谐振器的阻抗的试验结果、史密斯圆图示意图；图3d至图3f分别为本申请实施例提供的体声波谐振结构中压电层中无凹槽或凹槽具有另一定开口宽度的情况下，体声波谐振器的品质因数Q值的试验结果、阻抗的试验结果、史密斯圆图示意图；图3g 至图3i分别为本申请实施例提供的体声波谐振结构中压电层中无凹槽或凹槽具有一定开口宽度的情况下，体声波谐振器的品质因数Q值的试验结果、阻抗的试验结果、史密斯圆图示意图。

在一些实施例中，每一所述第一凹槽1061的开口宽度范围为： 0.6μm～1.6μm。在一具体的实施例中，所述第一凹槽1061的开口宽度可以是 1.4μm。所述开口宽度可以理解为所述第一凹槽1061沿所述第一方向上的尺寸 (如图3a中的L8)。

在一些实施例中，多个所述凹槽中每个所述第一凹槽1061的开口宽度相等。

当第一凹槽1061的开口宽度L8范围为0.6μm～1.6μm时，示例性地，参考图3b至图3c，所述开口宽度L8为0.6μm时的试验结果。

当第一凹槽1061的开口宽度L8范围为0.6μm～1.6μm时，示例性地，参考图3d至图3f，所述开口宽度L8为1.2μm时的试验结果。

当第一凹槽1061的开口宽度L8范围为0.6μm～1.6μm时，示例性地，参考图3g至图3i，所述开口宽度L8为1.4μm时的试验结果。从图3i可以看出：当所述第一凹槽1061中全部填充有与所述第二电极层相同的材料，且所述开口宽度L8为1.4μm时，谐振器通带(Fs与Fp之间，Smith圆的上半部分)内的寄生谐振最小，此时能量损耗最小。

图4a是本申请实施例提供的一种体声波谐振结构中相邻凹槽具有一定间距的剖面示意图；图4b至图4d分别为本申请实施例提供的体声波谐振结构中压电层中无凹槽或相邻凹槽具有一定间距的情况下，体声波谐振器的品质因数 Q值的试验结果、阻抗的试验结果、史密斯圆图示意图；图4e至图4g分别为本申请实施例提供的体声波谐振结构中压电层中相邻凹槽具有另一定间距的情况下，体声波谐振器的品质因数Q值的试验结果、阻抗的试验结果、史密斯圆图示意图。

在一些实施例中，相邻两个所述第一凹槽1061之间的间距范围为：0.8μm ～2.4μm。在一具体的些实施例中，相邻两个所述第一凹槽1061之间的间距范围为：1.0±0.05μm。

这里，所述间距可以理解为相邻两个所述第一凹槽1061边缘之间的最短距离(如图4a中的G8)。

在一些实施例中，多个所述凹槽中每相邻两个所述第一凹槽1061之间的间距相等。

当相邻两个所述第一凹槽1061之间的间距G8范围为0.8μm～2.4μm时，示例性地，参考图4b至图4d，所述间距G8为0.8μm时的试验结果。

当相邻两个所述第一凹槽1061之间的间距G8范围为0.8μm～2.4μm时，示例性地，参考图4e至图4g，所述间距G8为1.0μm时的试验结果。从图4g可以看出：当所述第一凹槽1061中全部填充有与所述第二电极层相同的材料，且相邻两个所述第一凹槽1061之间的间距G8为1.0±0.05μm时，谐振器通带(Fs 与Fp之间，Smith圆的上半部分)内的寄生谐振最小，此时能量损耗最小。相比于图4d，图4g中的谐振器通带(Fs与Fp之间，Smith圆的上半部分)内的寄生谐振更小，此时能量损耗更小。

在一些实施例中，参考下图5a和图5b，所述体声波谐振结构还包括位于所述第二电极层105和所述第一凹槽1061之间的环状桥结构107；所述桥结构 107覆盖所述多个第一凹槽1061。所述桥结构107的材料可以为与所述第二电极层105相同的导电材料，也可以为空腔或非导电材料(例如SiO₂)。

需要说明的是，所述桥结构可以理解为在第一方向上接触且覆盖所述第一凹槽的结构，通常所述桥结构在所述第一凹槽上形成，且所述第二电极层在位于所述桥结构之上的部分相对于所述压电层之上的部分在第二方向上凸起，且所述凸起的高度基本与桥结构的厚度相当。所述桥结构和所述凹槽结构的组合可以通过改变边缘谐振区的声阻抗，使横向边界条件更好地失配，提高主模的声波能量，减少寄生模态；同时可以减少声波横向泄露，抑制由剪切波所造成的声损耗，从而提高Q值。

图5a是本申请实施例提供的一种体声波谐振结构的俯视示意图；图5b为图5a中体声波谐振结构沿A方向的剖面示意图。需要说明的是，为了便于直观地描述所述桥结构107，所述俯视示意图(图5a)为体声波谐振结构(图5b) 省去第二电极层105后的俯视图；为了便于直观地描述所述第一凹槽1061与所述桥结构107的关系，所述俯视示意图将所述第一凹槽1061虚线显示。

在一些实施例中，参考下图6a，所述凹槽还包括由所述压电层的底面延伸至所述压电层中的第二凹槽1062；所述第二凹槽1062的数量包括多个，多个第二凹槽1062沿第一方向依次排布；所述多个第二凹槽1062的深度沿所述第一方向依次递增。

需要说明的是，所述凹槽包括第一凹槽1061和第二凹槽1062，所述第一凹槽1061由所述压电层的顶面开口且延伸至所述压电层中，所述第二凹槽106 2由所述压电层的底面开口且延伸至所述压电层中。在实际应用中，可以根据工艺实际需要，对第一凹槽和第二凹槽的外边缘距离有源区的边缘的距离、数量、开口深度、开口宽度、相邻凹槽之间的间距等分别独立的进行设置。同时，本实施例中第一凹槽和第二凹槽之间需要相互间隔，不出现接触贯通、重叠的情况；可以理解的是，第一凹槽和第二凹槽在垂直于第二方向的平面内投影相互之间不接触、不重叠；或者第一凹槽和第二凹槽在垂直于第二方向的平面内投影相互之间可以接触、重叠，但第一凹槽和第二凹槽在第二方向上被间隔开，也就是说必须保证第一凹槽和第二凹槽在第二方向上的厚度之和小于所述压电层的厚度；在其他实施例中，第一凹槽和第二凹槽具有间隔设于有源区外边缘的外轮廓，第一凹槽和第二凹槽之间可以出现接触贯通、重叠的情况。

具体地，可以将第一凹槽和第二凹槽分别设置为多个，第一凹槽的深度沿所述第一方向依次递减，第二凹槽的深度沿所述第一方向依次递增；第一凹槽和第二凹槽在垂直于第二方向的平面内投影相互之间重叠，且第一凹槽和第二凹槽在第二方向上的厚度之和小于所述压电层的厚度。

图6a是本申请实施例提供的一种体声波谐振结构中压电层上下两个表面均具有凹槽的情况下的剖面示意图；图6b至图6d为本申请实施例提供的一种体声波谐振结构中压电层上下两个表面均具有凹槽的情况下，体声波谐振器的品质因数Q值的试验结果、阻抗的试验结果、史密斯圆图示意图。

参照图6a所示，在一些实施例中，所述第一凹槽1061和所述第二凹槽10 62在第二方向上相对设置，且所述第一凹槽1061和所述第二凹槽1062在所述第二方向上的厚度之和小于所述压电层在所述第二方向上的厚度；所述第二方向与所述衬底的表面垂直。

从图6b及图6d可以看出：所述第一凹槽1061和所述第二凹槽1062中全部填充有与所述第二电极层相同的材料，压电层上下两个表面具有所述第一凹槽1061和所述第二凹槽1062的情况下，可以减少谐振结构通带内的寄生谐振，进而减少能量损耗；并且具有凹槽的体声波谐振器的Q值：Qs为2394.4，Qp 为1829.7，无凹槽的体声波谐振器的Q值：Qs为2394，Qp为1820，即压电层上下两个表面均具有凹槽的情况下，体声波谐振器的Q值更高。

图7a是本申请实施例提供的一种体声波谐振结构的剖面示意图；图7b至图7d分别为本申请实施例提供的体声波谐振结构中压电层中无凹槽或凹槽被部分填充材料的情况下，体声波谐振器的品质因数Q值的试验结果、阻抗的试验结果、史密斯圆图示意图。需要说明的是，图中“Q值_normal”、“Z11_nor mal”、“S11_normal”表示为本申请实施例提供的体声波谐振结构中压电层中无凹槽的情况下的曲线；“Q值_3half hole”、“Z11_3halfhole”、“S11_3half h ole”表示为本申请实施例提供的体声波谐振结构中压电层中凹槽被部分填充材料的情况下的曲线。

参照图7a所示，在一些实施例中，所述第一凹槽1061中填充有与所述第二电极层相同的材料的第一部分108及填充有空气的第二部分109。实际应用中，所述第一部分108的材料具体可以包括：铝(Al)、钼(Mo)、钌(Ru)、铱(Ir)或者铂(Pt)等。

可以理解的是，相较于在第一凹槽1061中全部填充与第二电极层相同的材料的方案(如图3a)，在第一凹槽1061中一部分填充与第二电极层相同的材料，一部分为空气的方案，在第一凹槽1061中加入了空气。在第一凹槽1061中加入了空气后，会导致Kt²下降，对于小带宽的滤波器，Kt²下降使得滤波器性能上升。

需要说明的是，这里，填充材料的第一部分与填充空气的第二部分在第一方向上分别占据不同的位置。

在一些实施例中，所述第一部分108和所述第二部分109均由所述压电层的顶面延伸所述压电层104中；所述第一部分108位于所述第一凹槽1061中靠近所述有源区的边缘的一侧，所述第二部分109位于所述第一凹槽1061中远离所述有源区的边缘的一侧(如图7a)；或者，所述第一部分108位于所述第一凹槽1061中远离所述有源区的边缘的一侧，所述第二部分109位于所述第一凹槽1061中靠近所述有源区的边缘的一侧(如图7e)。

示例性地，以所述第一部分108位于所述第一凹槽1061中靠近所述有源区的边缘的一侧、所述第二部分109位于所述第一凹槽1061中远离所述有源区的边缘的一侧为例，在图7b至图7d中分别示出了体声波谐振器的品质因数Q值的试验结果、阻抗的试验结果、史密斯圆图。

在一些实施例中，所述第一部分108和所述第二部分109各占所述第一凹槽1061开口宽度的一半。

在一些实施例中，所述第一凹槽1061的数量包括一个或多个，多个第一凹槽1061沿第一方向依次排布，所述多个第一凹槽1061中每个第一凹槽1061 的深度相等或者沿所述第一方向依次递减，所述第一方向包括由所述有源区的边缘指向所述有源区的中部的方向。

在一些实施例中，所述第一凹槽1061的开口深度范围均为：0.01μm～3H/4；其中，所述H为压电层的厚度。

这里，所述H大于0。在一些具体实施例中，所述第一凹槽1061的深度范围为：0.01μm～0.6μm。优选地，所述第一凹槽1061的深度为0.1μm。

从图7b可以看出：所述第一凹槽1061中填充有与所述第二电极层相同的材料的第一部分108及填充有空气的第二部分109，这样的结构可以减少谐振结构通带内的寄生谐振，并且具有第一凹槽1061且第一凹槽1061包含第一部分及第二部分的体声波谐振器的Q值：Qs为2482.5，Qp为1115，无第一凹槽 1061的体声波谐振器的Q值：Qs为2394，Qp为1820，即具有第一凹槽1061 且第一凹槽1061包含第一部分及第二部分的体声波谐振器的Qs更高。从7c 可以看出，所述第一凹槽1061中填充有与所述第二电极层相同的材料的第一部分108及填充有空气的第二部分109，这样的结构的Kt²为5.84％，相比于无第一凹槽1061的体声波谐振器的Kt²为7.04％有所减小，从图7dSmith圆的上半部分来看，谐振器通带内的寄生谐振略微减小了。

图8a是本申请实施例提供的一种体声波谐振结构凹槽中空腔部分延伸至电极中的剖面示意图；图8b至图8c分别为本申请实施例提供的体声波谐振结构中压电层中无凹槽或凹槽中空腔部分延伸至电极中的情况下，体声波谐振器的阻抗的试验结果、史密斯圆图示意图；图8d至图8e分别为本申请实施例提供的体声波谐振结构中压电层中无凹槽或凹槽中空腔部分延伸至电极中的最优情况下，体声波谐振器的阻抗的试验结果、史密斯圆图示意图。需要说明的是，图中“Z11_normal”、“S11_normal”表示为本申请实施例提供的体声波谐振结构中压电层中无凹槽的情况下的曲线；“H9＝0微米”、“H9＝0.05微米”、“H9＝0.1 微米”、“H9＝0.15微米”表示为本申请实施例提供的体声波谐振结构中压电层中空腔部分延伸至电极中不同深度的情况下的曲线。

在一些实施例中，所述第一部分和所述第二部分均由所述压电层中延伸至所述第二电极层中。在一具体的实施例中，所述第一部分和所述第二部分延伸至所述第二电极层中的高度为0.05μm。

如图8a所示，图8a可以理解为在上述图7a结构的基础上，进一步将第一凹槽1061的上表面延伸至第二电极105内，第一凹槽1061中第二部分109延伸至第二电极105中形成空腔延伸部1091，所述空腔延伸部1091在第二方向上的尺寸可以理解为第一凹槽1061中第二部分109延伸至第二电极105中而高出压电层上表面的高度H9；所述空腔延伸部1091在第一方向上的尺寸可以理解为第一凹槽1061中第二部分109沿第一方向的尺寸。当空腔凸出压电层上表面时，Kt²会减小。如图8b至图8e所示，空腔凸出的高度H9＝0微米、0.05微米、0.1微米、0.15微米的试验结果；当H9＝0.05μm时，谐振器通带内的寄生谐振最小，损耗最小，其结构及实验结果如图8b至图8e所示。

从图8b及8d试验结果来看，这样的结构的Kt²为5.84％，相比于无第一凹槽1061的体声波谐振器的Kt²为7.04％有所减小；从图8c及8e试验结果来看，谐振器通带内的寄生谐振略微减小了。

实际应用中，为了使第二电极层105在压电层104的侧壁上具有更好的粘附性和连续性，可以将第二电极层105的侧壁加工成斜坡状。且，将第二电极层105的侧壁加工成斜坡状，可防止声波的横向泄漏，使降低能量损失。

基于此，在一些实施例中，所述第二电极层具有倾斜的侧面或垂直的侧面。

图9a是本申请实施例提供的一种体声波谐振结构中一个第一凹槽1061具有一定开口深度的剖面示意图；图9b至图9d分别为本申请实施例提供的体声波谐振结构中压电层中无第一凹槽1061或一个第一凹槽1061具有一定开口深度的情况下，体声波谐振器的品质因数Q值的试验结果、阻抗的试验结果、史密斯圆图示意图；图9e至图9f分别为本申请实施例提供的体声波谐振结构中压电层中无第一凹槽1061或一个第一凹槽1061具不同深度的情况下，体声波谐振器的阻抗的试验结果、史密斯圆图示意图。

试验结果，对第一凹槽1061中部分填充空气另一部分填充第二电极材料的情况，分别探讨了第一凹槽1061个数、多个第一凹槽1061的排列方式及各个第一凹槽1061深度下，Kt²值及谐振器性能的影响，具体结果如下：

当仅设置1个第一凹槽1061时，第一凹槽1061深度H8在0.2～0.6μm之间变化对Kt²值影响为深度越深，Kt²越小，其结构及试验结果，如图9e及表1 中所示。其中，第一凹槽1061深度H8＝0.6μm时，其试验结果最佳，如图9c 所示及表1中H8＝0.6μm的情况所示。

当仅设置1个第一凹槽1061时，第一凹槽1061深度H8＝0.6μm时，如图 9c和表1中所示的试验结果，Kt²值最小；同时谐振器通带内的寄生谐振有一些减小，其试验结果如图9d及图9f所示。

表1

	Qs	Qp	Kt<sup>2</sup>
				无凹槽	2394	1820	7.04％
H8＝0.2μm	2374	1051	6.67％
				H8＝0.4μm	2378	1255	6.49％
H8＝0.6μm	2380	991	6.12％

图10a是本申请实施例提供的一种体声波谐振结构中两个第一凹槽1061具有不同深度的剖面示意图；图10b至图10c分别为本申请实施例提供的体声波谐振结构中压电层中无第一凹槽1061或两个第一凹槽1061具有不同深度的情况下，体声波谐振器的阻抗的试验结果、史密斯圆图示意图。

当1个第一凹槽1061深度H8＝0.6μm时，再增加1个第一凹槽1061，探讨增加的第一凹槽1061的深度H8_1的变化时对性能及Kt²值的影响，H8_1＝0. 2～0.6μm，其试验结果如图10b及表2中所示，试验结果表明，增加的第一凹槽1061深度越深，Kt²值越小；同时谐振器通带内的寄生谐振有一些减小，其试验结果如图10c所示。

表2

	Qs	Qp	Kt<sup>2</sup>
				无凹槽	2394	1820	7.04％
H8_1＝0.2μm	2379	1987	6.22％
				H8_1＝0.4μm	2384	1563	6.03％
H8_1＝0.6μm	2390	1647	5.84％

图11a是本申请实施例提供的一种体声波谐振结构中两个第一凹槽1061具有相同深度的剖面示意图；图11b至图11c分别为本申请实施例提供的体声波谐振结构中压电层中无第一凹槽1061或两个第一凹槽1061具有相同深度且深度变化的情况下，体声波谐振器的阻抗的试验结果、史密斯圆图示意图；图11 d至图11e分别为本申请实施例提供的体声波谐振结构中压电层中无第一凹槽1 061或两个第一凹槽1061具有同一相同深度且深度最优的情况下，体声波谐振器的阻抗的试验结果、史密斯圆图示意图。

当设置2个第一凹槽1061且第一凹槽1061深度相同时，第一凹槽1061 深度H8在0.2～0.6μm之间变化对Kt²值影响为第一凹槽1061深度越深，Kt²越小。其试验结果如图11b所示及表3中所示；同时谐振器通带内的寄生谐振有一些减小，其试验结果如图11c所示。

如图11e所示，当设置2个深度相同的第一凹槽1061时，第一凹槽1061 深度H8＝0.2μm时，谐振器通带内的寄生谐振有明显减小，损耗最小；性能提升最明显。

表3

	Qs	Qp	Kt<sup>2</sup>
				无凹槽	2394	1820	7.04％
H8＝0.2μm	2372	1505	6.58％
				H8＝0.4μm	2383	1555	6.03％
H8＝0.6μm	2390	1648	5.84％

图12a是本申请实施例提供的一种体声波谐振结构中两个第一凹槽1061具有不同深度的剖面示意图；图12b至图12c分别为本申请实施例提供的体声波谐振结构中压电层中无第一凹槽1061或两个第一凹槽1061具有不同深度的情况下，体声波谐振器的阻抗的试验结果、史密斯圆图示意图；图12d至图12e分别为本申请实施例提供的体声波谐振结构中压电层中无第一凹槽1061或两个第一凹槽1061具有最优的不同深度的情况下，体声波谐振器的阻抗的试验结果、史密斯圆图示意图。

当设置2个第一凹槽1061且第一凹槽1061深度不同时，第一凹槽1061 深度H8在0.2～0.6μm之间变化对Kt²值影响为第一凹槽1061深度越深，Kt²越小。随着第一凹槽1061深度增加，Kt²值随之减小，但Kt²变化幅度小于H8＝ H8_1的情况。其试验结果如图12b及表4中所示；同时谐振器通带内的寄生谐振有一些减小，其试验结果如图12c所示。

如图12e所示，从图12e的Smith圆看，H8＝0.2μm，H8_1＝0.1μm时，Kt²值最小，同时通带内的寄生谐振减小地最明显，损耗最小；性能提升最明显。

表4

	Qs	Qp	Kt<sup>2</sup>
				无凹槽	2394	1820	7.04％
H8＝0.2μm；H8_1＝0.1μm；	2386	1159	6.58％
				H8＝0.4μm；H8_1＝0.2μm；	2369	1513	6.40％
H8＝0.6μm；H8_1＝0.4μm；	2384	1568	6.03％

图13a是本申请实施例提供的一种体声波谐振结构中三个第一凹槽1061具有相同深度的剖面示意图；图13b至图13c分别为本申请实施例提供的体声波谐振结构中压电层中无第一凹槽1061或三个第一凹槽1061具有相同深度的情况下，体声波谐振器的阻抗的试验结果、史密斯圆图示意图。

当设置3个深度相同的第一凹槽1061时，Kt²值有明显降低，明显小于1 个或2个第一凹槽1061。其试验结果如图13b及表5中所示；同时谐振器通带内的寄生谐振有一些减小，其试验结果如图13c所示。

表5

	Qs	Qp	Kt<sup>2</sup>
				无凹槽	2394	1820	7.04％
1个孔	2380	991	6.12％
				2个孔	2390	1647	5.84％
3个孔	2393	1465	5.33％

图14a是本申请实施例提供的一种体声波谐振结构中第一凹槽1061被部分填充材料、部分是空腔的情况下的剖面示意图；图14b至图14c为本申请实施例提供的一种体声波谐振结构中第一凹槽1061被部分填充材料、部分是空腔的情况下，体声波谐振器的阻抗的试验结果、史密斯圆图示意图；图14d至图14e 为本申请实施例提供的一种体声波谐振结构中第一凹槽1061被部分填充材料、部分是空腔的最优的情况下，体声波谐振器的阻抗的试验结果、史密斯圆图示意图。需要说明的是，与图7a中部分填充材料、部分空腔所处的相对位置(所述部分填充材料、所述部分空腔在第一方向上分别占据不同的位置)不同的是，这里的所述部分填充材料、所述部分空腔在第二方向上分别占据不同的位置。

如图14a所示，在压电层中设置三个第一凹槽1061，第一凹槽1061从谐振区中心向谐振区边缘深度逐渐增大，第一凹槽1061中上部分填充空气，下部分填充上电极材料。

当三个第一凹槽1061中，上部分的空气占第一凹槽1061深度的一半时，该结构会略微减小Kt²，如图14b所示；同时略微减少谐振器通带内寄生谐振的干扰，如图14c所示，。

当三个第一凹槽1061的上部分深度均为0.1um时，该结构会略微减小Kt²，如图14d所示；同时略微减少谐振器通带内寄生谐振的干扰，如图14e所示。

图15a是本申请实施例提供的一种体声波谐振结构中相邻第一凹槽1061具有一定间距的剖面示意图；图15b至图15d分别为本申请实施例提供的体声波谐振结构中压电层中无第一凹槽1061或相邻第一凹槽1061具有一定间距的情况下，体声波谐振器的品质因数Q值的试验结果、阻抗的试验结果、史密斯圆图示意图。

当相邻两个所述第一第一凹槽1061之间的间距G8范围为0.8～2.4μm时，示例性地，所述间距G8可以不同，当其中一个间距(图15a中的2x)为另外一个间距(图15a中的x)的两倍的时候的试验结果。具体地，其中一个间距为x＝0.8μm，另外一个间距为2x＝1.6μm。

如图16所示，图16可以理解为在上述图8a结构的基础上，进一步将第一凹槽1061的上表面延伸至第二电极105内，第一凹槽1061中第二部分109延伸至第二电极105中形成空腔延伸部1092，所述空腔延伸部1092在第二方向上的尺寸可以理解为第一凹槽1061中第二部分109延伸至第二电极105中而高出压电层上表面的高度H9；所述空腔延伸部1092在第一方向上的尺寸可以理解为第一凹槽1061沿第一方向的尺寸。该结构对性能没有提升，随着H9厚度的增加，性能随之变差。

如图17所示，图17可以理解为在上述图8a结构的基础上，进一步将第一凹槽1061的上表面延伸至第二电极105内，第一凹槽1061中第二部分109延伸至第二电极105中形成空腔延伸部1093，所述空腔延伸部1093在第二方向上的尺寸可以理解为第一凹槽1061中第二部分109延伸至第二电极105中而高出压电层上表面的高度H9；所述空腔延伸部1093在第一方向上连续延伸，且其尺寸可以理解为能满足所述空腔延伸部1093沿第二方向上的投影能够覆盖所述第一凹槽1061的尺寸。

为了更加清楚的体现本申请各实施的效果，下面就前述的一些体声波谐振结构的效果进行更加细致的描述。需要说明的是，在以下的描述中涉及的性能提升的程度的词之间的大小关系为：性能有极大提升>性能有很大提升>性能有明显提升>性能有一些提升>性能有略微提升>性能没有提升。

本申请实施例提供的一种体声波谐振结构，参考图3a，相邻第一凹槽106 1之间的间距为0.8um，第一凹槽1061宽度为L8，当L8＝1.4um时较佳，性能有明显提升。

本申请实施例提供的一种体声波谐振结构，参考图3b，第一凹槽1061宽度设置为1.4um，相邻第一凹槽1061之间的间距相等G8＝1.0um时最佳，性能有很大提升。

本申请实施例提供的一种体声波谐振结构，参考图15a，外围第一凹槽10 61与中间第一凹槽1061的间距为2*G8，中间第一凹槽1061与内圈第一凹槽1 061的间距为G8，G8＝0.8～2.4um，性能均没有提升。

本申请实施例提供的一种体声波谐振结构，参考图7a，第一凹槽1061宽度＝1.4um，相邻第一凹槽1061之间间距为1um，在第一凹槽1061中一半填充金属Mo，一半为空气，该结构会减小Kt²，性能有略微提升。

本申请实施例提供的一种体声波谐振结构，参考图8a，第一凹槽1061宽度＝1.4um，相邻第一凹槽1061之间间距为1um，在第一凹槽1061中一半填充金属Mo，一半为空腔，空腔高出压电层的上表面，空腔突出高度H9＝0.05um 时最佳，性能有一些提升。

本申请实施例提供的一种体声波谐振结构，参考图7a，该结构会减小Kt²，性能有略微提升。

本申请实施例提供的一种体声波谐振结构，参考图9a，第一凹槽1061数量为1，第一凹槽1061深度为H8，随着深度增加，Kt²随之减小，当H8＝0.6u m时最佳，对性能有一些提升。

本申请实施例提供的一种体声波谐振结构，参考图11a，第一凹槽1061数量为2，且第一凹槽1061深度相同，随着第一凹槽1061深度增加，Kt²随之减小，变化幅度大于第一凹槽1061数量为1的结构，当第一凹槽1061深度为0. 2um时最佳，对性能有明显提升。

本申请实施例提供的一种体声波谐振结构，参考图12a，第一凹槽1061数量为2，且第一凹槽1061深度不相同，随着第一凹槽1061的深度增加，Kt²随之减小，变化幅度与第一凹槽1061数量为1的结构一致；靠近有源区的第一凹槽1061深度H8＝0.2um，远离有源区的第一凹槽1061深度H8_1＝0.1um时最佳，性能有明显提升，略优于第一凹槽1061数量为2且第一凹槽1061深度相同的结构。

本申请实施例提供的一种体声波谐振结构，参考图13a，随着第一凹槽10 61的数量增多，Kt²随之减小，变化幅度略大于第一凹槽1061数量为2且第一凹槽1061深度相同的结构，第一凹槽1061数量为1时最佳，与第一凹槽1061 数量为1的结构一致，对性能有一些提升。

本申请实施例还提供另一些体声波谐振结构，如图18a至图19c所示，其结构主要包括：衬底101；依次层叠于所述衬底上的反射结构102、第一电极层103、压电层104和第二电极层105；其中，所述压电层104中或者所述压电层 104及所述第二电极层105中设置有环状的凹槽106，所述凹槽106处于有源区内，且靠近所述有源区的边缘。

在一些实施例中，凹槽106位于压电层104中且靠近第二电极层105处，凹槽106中填充空气(如图18a所示)或填充固体材料，如二氧化硅(如图18 b所示)。

在一些实施例中，凹槽106位于压电层104中且靠近第一电极103处，凹槽106中填充材料固体材料，如二氧化硅(如图18c所示)，或填充空气。

在一些实施例中，凹槽106位于压电层104及第二电极层105中，凹槽10 6中全部填充空气；或者全部填充固体材料，如二氧化硅(如图19a所示)；或者部分填充空气部分填充固体材料(如图19b所示)。

实际应用中，衬底101的材料包括钽酸锂、铌酸锂、氮化铝、氧化锌、硅 (Si)、锗(Ge)、InGaP、SOI、GaAs中的一种。凹槽106中填充的固体材料还可以是：非金属如单晶硅，多晶硅，二氧化硅，氮化硅，碳化硅，掺杂氮化铝及金属氧化物等中的至少之一，或金属如钛、钼、镁、铝等中的至少之一。

本申请实施例中体声波谐振结构中其它未提及的部分可以参照前述实施例中的说明，这里不再赘述。

图20为本申请实施例提供的一种体声波谐振结构的制造方法的实现流程示意图；图21～图29c为本申请实施例提供的一些体声波谐振结构的制造方法的过程剖面示意图。其中，图22b～29b、分别为图22a～29a中体声波谐振结构沿A方向的剖面示意图。

基于上述体声波谐振结构，本申请实施例提供一种体声波谐振结构的制造方法，如图20所示，包括：

步骤S01，在衬底上形成反射结构；

步骤S02，在所述反射结构上形成第一电极；

步骤S03，在所述第一电极上形成压电层；

步骤S04，在所述压电层中形成环状的凹槽，其中，所述凹槽处于有源区内，且靠近所述有源区的边缘；

步骤S05，在所述凹槽中至少部分填充与第二电极层相同的材料；

步骤S06，在所述压电层上形成所述第二电极层。

对于衬底、反射结构、第一电极层、压电层、第二电极层的制造方式相关技术中比较成熟，这里仅作简单说明，重点介绍压电层中凹槽的形成方式。其中，衬底101、第一电极103、压电层104、第二电极层105的组成材料可以参考上述图1a和图1b相描述，此处不再赘述。

图21是本申请实施例提供的一种体声波谐振结构的剖面示意图。

参考图21，执行步骤S01～S03，在一些实施例中，在衬底101上依次沉积第一牺牲层102’、第一电极103、压电层104；需要说明的是，在沉积第一电极 103之前，可先沉积一层种子层110，用于提高下电极材料的晶轴取向，使得晶格更接近压电层，减少后续沉积的压电层中的晶格缺陷；同时，也可作为下电极的蚀刻阻挡层；种子层的材料与压电材料相同。其中，所述第一牺牲层102’ 可以在所述衬底101之上形成，所述第一牺牲层102’突出于所述衬底101上表面，所述第一牺牲层102’可以在后续的工艺过程中被去除而形成第一空腔的反射结构102(参考下图26)。

在另一些实施例中，所述第一牺牲层102’可以在所述衬底101之中形成，所述第一牺牲层102’向下凹陷于所述衬底101上表面，所述第一牺牲层102’可以在后续的工艺过程中被去除而形成第二空腔的反射结构102。实际应用中，第一牺牲层102’的组成材料包括但不限于氧化硅。

在另一些实施例中，所述第一牺牲层102’可以被替换为包括声阻抗不同且交替层叠设置的第一介质层和第二介质层(未示出)；形成的所述交替层叠设置的第一介质层和第二介质层直接作为构成所述反射结构102。需要说明的是，所述交替层叠设置的第一介质层和第二介质层并不需在后续的工艺中被去除。

参考图22a和图22b，执行步骤S04，在一些实施例中，所述凹槽包括由所述压电层的顶面延伸至所述压电层中的第一凹槽1061；在所述压电层中形成第一凹槽1061，包括：

在形成所述压电层104之后，从所述压电层的顶面对所述压电层进行刻蚀，去除部分压电层，以形成第一凹槽1061；

参考图23a和图23b，执行步骤S05，在所述第一凹槽中至少部分填充与第二电极层相同的材料，包括：

在所述第一凹槽1061中全部填充与所述第二电极层相同的材料-第一材料 111。在所述第一凹槽中全部填充与所述第二电极层相同的材料-第一材料111 能达到抑制侧向波的作用；在所述第一凹槽中填充电极材料之后再形成覆盖所述填充电极材料的第二电极层，使得工艺方便，同时也能增强散热性、增强结构稳定性。示例性地，在压电层104上形成3个深浅不一的第一凹槽1061，第一凹槽1061沿着有源区边缘，在所述第一凹槽1061中全部填充与所述第二电极层相同的材料-第一材料111。

实际应用中，所述第二电极层的材料具体可以包括：铝(Al)、钼(Mo)、钌(Ru)、铱(Ir)或者铂(Pt)等。

在另一些实施例中，在所述第一凹槽1061中全部填充与所述第二电极层不同的材料，所述材料可以是牺牲材料(参考下图28b中的第二材料112)，所述牺牲材料包括SiO₂，所述牺牲材料可以在后续的工艺中被去除形成具有空腔的第一凹槽1061(参考下图29b)。示例性地，参考图23a和图23b，在所述第一凹槽1061中全部填充牺牲材料SiO₂。

在一些实施例中，参考下图25a和图25b，所述凹槽还包括由所述压电层的底面延伸至所述压电层中的第二凹槽1062；在所述压电层104中形成第二凹槽1062，在至少部分所述第二凹槽1062中填充与第二电极层相同的材料-第一材料111，包括：

参考图24a和图24b，在形成所述压电层104之前，在所述第一电极层103 的顶面形成筒状结构，所述筒状结构的材料-第一材料111与所述第二电极层的材料相同；

所述在所述第一电极103上形成压电层104，包括：

在所述第一电极层103及所述筒状结构上形成所述压电层104。

实际应用中，所述筒状结构的材料-第一材料111具体可以包括：铝(Al)、钼(Mo)、钌(Ru)、铱(Ir)或者铂(Pt)等。

实际应用中，参考图25a和图25b，所述凹槽还包括由所述压电层的顶面延伸至所述压电层中的第一凹槽1061，在所述压电层104中形成第一凹槽106 1，在所述第一凹槽1061中填充与第二电极层相同的材料-第一材料111；这里，可以参考上述图22和图23中的所述第一凹槽1061进行理解，此处不再赘述。

在一些实施例中，所述方法还包括：

参考图26a和图26b，在所述第一凹槽1061中全部填充与所述第二电极层相同的材料-第一材料111之后，形成覆盖所述第一凹槽的环状桥结构材料 107’；所述桥结构材料107’的材料与所述第二电极层相同或者不同。

参考图27a和图27b，执行步骤S06，所述在所述压电层104上形成所述第二电极层105，包括：

在所述桥结构材料107’上形成所述第二电极层105。

需要说明的是，所述桥结构材料107’覆盖所述多个第一凹槽1061中的第一材料111，位于所述第二电极层105和所述第一材料111之间。实际应用中，所述桥结构材料107’的材料具体可以包括：铝(Al)、钼(Mo)、钌(Ru)、铱(Ir)或者铂(Pt)等。在另一些实施例中，所述桥结构材料107’可以是牺牲材料(参考下图28b中的第二材料112)，所述牺牲材料包括SiO₂，所述牺牲材料可以在后续的工艺中被去除而在所述第一凹槽1061上形成具有空腔的桥结构107(参考下图29b)。

示例性地，执行步骤S04中，在所述第一凹槽1061中的填充材料可以是所述第二材料112，以及所述桥结构材料107’可以是牺牲材料，那么需要再执行步骤S05～S06以形成具有空腔的所述第一凹槽1061和具有空腔的所述桥结构 107，具体步骤如下详述：

参考图28a和图28b，在具有第一凹槽1061的压电层104上形成所述桥结构材料107’，所述桥结构材料107’将所述第二材料112覆盖，部分所述桥结构材料107’可向外突出，便于连接后续形成的蚀刻孔EH。实际应用中，所述第二材料112和所述桥结构材料107’的组成材料包括SiO₂。

参考图28a和图28b，在形成有所述第二材料112和所述桥结构材料107’ 上形成第二电极105。所述第二电极105的材料具体可以包括：铝(Al)、钼(Mo)、钌(Ru)、铱(Ir)或者铂(Pt)等。

参考图28a和图28b，在器件结构的有源区外形成蚀刻孔EH；在一些实施例中，蚀刻孔EH形成在器件结构的外轮廓处。所述蚀刻孔EH的数量可以为多个。

在一些实施例中，所述蚀刻孔EH可以贯穿连通所述桥结构材料107’以及所述第一牺牲层102’。

参考图28a和图28b和图29a和图29b，利用蚀刻孔EH释放蚀刻去除第一牺牲层102’、所述桥结构材料107’和所述第二材料112。可以理解的是，所述蚀刻孔EH可以贯穿连通所述桥结构材料107’，因所述第二材料112和所述桥结构材料107’接触物理连接，利用蚀刻孔EH释放蚀刻去除所述桥结构材料 107’的同时也去除了所述第二材料112，从而形成了具有空腔的所述桥结构107 和具有空腔的所述第一凹槽1061，且所述桥结构107将每个具有空腔的所述第一凹槽1061连通。所述蚀刻孔EH可以贯穿连通第一牺牲层102’，利用蚀刻孔 EH释放蚀刻去除第一牺牲层102’，从而形成了具有空腔的所述反射结构102，且所述桥结构107与所述反射结构102连通。

实际应用中，所述蚀刻孔EH与所述桥结构107之间形成有蚀刻通道EC，所述蚀刻通道EC将所述蚀刻孔EH与所述桥结构107之间贯通，这样可以利用蚀刻孔EH释放蚀刻去除所述桥结构材料107’，得到所述桥结构107。

在另一些实施例中，执行步骤S05中，所述第一凹槽1061中的填充材料可以与所述桥结构材料107’不同。具体地，所述第一凹槽1061中至少部分填充与第二电极层相同的材料形成所述第一凹槽1061，以及所述桥结构材料107’ 是牺牲材料。

参考图28a和图28c和图29a和图29c(图28c、图29c分别为图28a、图 29a中体声波谐振结构沿A-A方向的剖面示意图)，利用蚀刻孔EH释放蚀刻去除第一牺牲层102’和所述桥结构材料107’。可以理解的是，在所述蚀刻孔EH 可以贯穿连通所述桥结构材料107’，虽然所述第一凹槽1061和所述桥结构材料107’接触物理连接，但因所述第一凹槽1061中填充有非牺牲材料(第一材料111)，利用蚀刻孔EH释放蚀刻去除所述桥结构材料107’，从而形成了具有空腔的所述桥结构107，同时所述第一凹槽1061中填充的非牺牲材料(第一材料111)保留而不被去除；其中，所述桥结构107沿第一方向覆盖每个所述第一凹槽1061。在所述蚀刻孔EH可以贯穿连通第一牺牲层102’，利用蚀刻孔EH 释放蚀刻去除第一牺牲层102’，从而形成了具有空腔的所述反射结构102，且具有空腔的所述桥结构107与所述反射结构102连通。

在一些实施例中，所述凹槽中填充有与所述第二电极层相同的材料的第一部分及填充有空气的第二部分；

在所述压电层中形成凹槽(这里所述凹槽包括第一凹槽1061)，包括：

参考图30a，在形成所述压电层之后，从所述压电层的顶面对所述压电层进行刻蚀，去除部分压电层，以形成凹槽；

参考图30b，在所述凹槽中全部填充第一材料111；

参考图30c，去除位于所述凹槽中远离或者靠近所述有源区的边缘的一侧的部分第一材料111，形成所述第一部分108以及凹槽108’，所述第一材料111 与所述第二电极层的材料相同；

参考图30d，在去除所述第一材料111的位置处，即凹槽108’(参考上图 30c)中，填充第二材料112，第二材料112包括牺牲材料；

参考图30e至图30g(其中，图30e为图30f俯视示意图)，在形成所述第二电极层105之后，去除所述牺牲材料，形成所述第二部分109。

参考图30f，在形成所述第二电极层105之后，可以通过蚀刻孔EH去除所述牺牲材料(第二材料112)，实际应用中，蚀刻孔EH与第二材料112建立有相互连通的蚀刻通道(未示出)，可以便于通过蚀刻孔EH去除第二材料112。这里，蚀刻孔EH与第二材料112之间建立的相互连通的蚀刻通道可以参考上图28b、29b中蚀刻孔EH与所述桥结构107之间建立的相互连通的蚀刻通道 EC进行理解，具体为：通过蚀刻通道EC释放蚀刻去除所述桥结构材料107’ 的同时也去除了第二材料112，从而形成了具有空腔的所述桥结构107和具有空腔的所述第二部分109。实际应用中，在所述第一凹槽1061中部分填充材料即第一部分108的材料与所述第二电极层相同的材料。具体地，参考图30g，在所述第一凹槽1061中填充有与所述第二电极层相同的材料的第一部分108 及填充有空气的第二部分109；其中，所述第一部分108及第二部分109可以是沿第一方向上的两个部分(参考上述图7a进行理解，此处不再赘述)。也可以是沿第二方向上的两个部分(参考上述图14a进行理解，此处不再赘述)。示例性地，所述第一部分108的材料具体可以包括：铝(Al)、钼(Mo)、钌(Ru)、铱(Ir)或者铂(Pt)等。所述第二部分109的材料具体可以包括空气或SiO₂以及其他非金属材料。

在一些实施例中，在所述凹槽中填充第一材料和第二材料时，所述第一材料和所述第二材料的顶面均高于所述压电层的顶面。所述第一材料和所述第二材料的高于所述压电层的顶面的部分，可以参考上述图16和图17中的所述空腔延伸部1091～1093进行理解，此处不再赘述。

本申请实施例提供的体声波谐振结构的制造方法制造得到的体声波谐振结构与上述实施例中的体声波谐振结构类似，对于本申请实施例未详尽披露的技术特征，请参照上述实施例进行理解，这里，不再赘述。

应理解，说明书通篇中提到的“一个实施例”或“一实施例”意味着与实施例有关的特定特征、结构或特性包括在本申请的至少一个实施例中。因此，在整个说明书各处出现的“在一个实施例中”或“在一实施例中”未必一定指相同的实施例。此外，这些特定的特征、结构或特性可以任意适合的方式结合在一个或多个实施例中。应理解，在本申请的各种实施例中，上述各过程的序号的大小并不意味着执行顺序的先后，各过程的执行顺序应以其功能和内在逻辑确定，而不应对本申请实施例的实施过程构成任何限定。上述本申请实施例序号仅仅为了描述，不代表实施例的优劣。

本申请所提供的几个方法实施例中所揭露的方法，在不冲突的情况下可以任意组合，得到新的方法实施例。

以上所述，仅为本申请的具体实施方式，但本申请的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本申请揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本申请的保护范围之内。因此，本申请的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。

Claims

1.一种体声波谐振结构，其特征在于，包括：

衬底；

2.根据权利要求1所述的谐振结构，其特征在于，所述凹槽中全部填充有与所述第二电极层相同的材料。

3.根据权利要求2所述的谐振结构，其特征在于，所述凹槽包括由所述压电层的顶面延伸至所述压电层中的第一凹槽；所述第一凹槽的数量包括多个，多个第一凹槽沿第一方向依次排布，所述第一方向包括由所述有源区的边缘指向所述有源区的中部的方向；所述多个第一凹槽的深度沿所述第一方向依次递减。

4.根据权利要求3所述的谐振结构，其特征在于，所述第一凹槽的数量包括三个。

5.根据权利要求3所述的谐振结构，其特征在于，每一所述第一凹槽的开口宽度范围为：0.6μm～1.6μm。

6.根据权利要求5所述的谐振结构，其特征在于，所述第一凹槽的开口宽度为：1.4μm。

7.根据权利要求3所述的谐振结构，其特征在于，相邻两个所述第一凹槽之间的间距范围为：0.8μm～2.4μm。

8.根据权利要求7所述的谐振结构，其特征在于，相邻两个所述第一凹槽之间的间距为：1±0.05μm。

9.根据权利要求3所述的谐振结构，其特征在于，所述体声波谐振结构还包括位于所述第二电极层和所述第一凹槽之间的环状桥结构；所述桥结构覆盖所述多个第一凹槽。

10.根据权利要求3所述的谐振结构，其特征在于，所述凹槽还包括由所述压电层的底面延伸至所述压电层中的第二凹槽；所述第二凹槽的数量包括多个，多个第二凹槽沿第一方向依次排布；所述多个第二凹槽的深度沿所述第一方向依次递增。

11.根据权利要求10所述的谐振结构，其特征在于，所述第一凹槽和所述第二凹槽在第二方向上相对设置，且所述第一凹槽和所述第二凹槽在所述第二方向上的厚度之和小于所述压电层在所述第二方向上的厚度；所述第二方向与所述衬底的表面垂直。

12.根据权利要求1所述的谐振结构，其特征在于，所述凹槽中填充有与所述第二电极层相同的材料的第一部分及填充有空气的第二部分。

13.根据权利要求12所述的谐振结构，其特征在于，所述第一部分和所述第二部分均由所述压电层的顶面延伸所述压电层中；所述第一部分位于所述凹槽中靠近所述有源区的边缘的一侧，所述第二部分位于所述凹槽中远离所述有源区的边缘的一侧；或者，所述第一部分位于所述凹槽中远离所述有源区的边缘的一侧，所述第二部分位于所述凹槽中靠近所述有源区的边缘的一侧。

14.根据权利要求13所述的谐振结构，其特征在于，所述第一部分和所述第二部分各占所述凹槽开口宽度的一半。

15.根据权利要求13所述的谐振结构，其特征在于，所述凹槽的数量包括一个或多个，多个凹槽沿第一方向依次排布，所述多个凹槽中每个凹槽的深度相等或者沿所述第一方向依次递减，所述第一方向包括由所述有源区的边缘指向所述有源区的中部的方向。

16.根据权利要求15所述的谐振结构，其特征在于，所述凹槽的开口深度范围均为：0.01μm～3H/4；其中，所述H为压电层的厚度。

17.根据权利要求12所述的谐振结构，其特征在于，所述第一部分和所述第二部分均由所述压电层中延伸至所述第二电极层中。

18.根据权利要求17所述的谐振结构，其特征在于，所述第一部分和所述第二部分延伸至所述第二电极层中的高度为0.05μm。

19.根据权利要求1所述的谐振结构，其特征在于，所述第二电极层具有倾斜的侧面或者垂直的侧面。

20.一种体声波谐振结构的制造方法，其特征在于，包括：

在衬底上形成反射结构；

在所述反射结构上形成第一电极层；

在所述第一电极上形成压电层；

在所述凹槽中至少部分填充与第二电极层相同的材料；

在所述压电层上形成所述第二电极层。

21.根据权利要求20所述的方法，其特征在于，所述凹槽包括由所述压电层的顶面延伸至所述压电层中的第一凹槽；在所述压电层中形成第一凹槽，包括：

在所述第一凹槽中全部填充与所述第二电极层相同的材料。

22.根据权利要求21所述的方法，其特征在于，所述凹槽还包括由所述压电层的底面延伸至所述压电层中的第二凹槽；在所述压电层中形成第二凹槽，在至少部分所述第二凹槽中填充与第二电极层相同的材料，包括：

所述在所述第一电极上形成压电层，包括：

在所述第一电极层及所述筒状结构上形成所述压电层。

23.根据权利要求21所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：

所述在所述压电层上形成所述第二电极层，包括：

在所述桥结构上形成所述第二电极层。

24.根据权利要求20所述的方法，其特征在于，所述凹槽中填充有与所述第二电极层相同的材料的第一部分及填充有空气的第二部分；

在所述压电层中形成凹槽，包括：

25.根据权利要求24所述的方法，其特征在于，在所述凹槽中填充第一材料和第二材料时，所述第一材料和所述第二材料的顶面均高于所述压电层的顶面。