CN115412048A - 一种薄膜体声波谐振器及其制备方法 - Google Patents

一种薄膜体声波谐振器及其制备方法 Download PDF

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赵坤丽
王健
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孙博文
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Abstract

一种薄膜体声波谐振器及其制备方法，涉及谐振器技术领域，该薄膜体声波谐振器包括衬底以及依次设置于衬底上的底电极层、压电层和顶电极层，其中，压电层上设置有凹槽，底电极层和顶电极层分别通过图案化形成底电极图案和顶电极图案，底电极图案、压电层和顶电极图案在层叠方向上的交叠区域作为谐振区域，凹槽环绕于谐振区域的外缘。该薄膜体声波谐振器及其制备方法能够在加工精度要求较低的情况下，有效提高谐振器的Q值。

Description

一种薄膜体声波谐振器及其制备方法
技术领域
本发明涉及谐振器技术领域，具体而言，涉及一种薄膜体声波谐振器及其制备方法。
背景技术
由于压电层材料的连续性，薄膜体声波谐振器在工作时，除了会产生纵向振动以外，还会不可避免地产生横向振动，而横向振动会将一部分能量传递到横向声波，造成纵向振动的能量损耗，降低了器件的性能。
目前的解决方式，是在谐振器周围通过沉积不同材料形成横向声阻抗结构，或者在谐振器周围通过设置沟槽形成横向声阻抗失配，从而限制横向声波的泄露。
但是，如何准确的控制横向声阻抗材料的厚度和宽度，会对加工提出很高的要求，并且，加工带来的尺寸误差也会很大程度上影响该横向声阻抗结构的效果。
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备方法，能够在加工精度要求较低的情况下，有效提高谐振器的Q值。
本发明的实施例是这样实现的：
本发明实施例的一方面，提供一种薄膜体声波谐振器，包括衬底以及依次设置于所述衬底上的底电极层、压电层和顶电极层，其中，所述压电层上设置有凹槽，所述底电极层和所述顶电极层分别通过图案化形成底电极图案和顶电极图案，所述底电极图案、所述压电层和所述顶电极图案在层叠方向上的交叠区域作为谐振区域，所述凹槽环绕于所述谐振区域的外缘。
作为一种可实施的方式，所述凹槽为环形槽，在所述谐振区域的外缘环绕设置有至少一个所述环形槽，当所述环形槽的数量为多个时，多个所述环形槽呈同心设置，且位于内侧的所述环形槽的深度大于位于外侧的所述环形槽的深度。
作为一种可实施的方式，当所述环形槽的数量为多个时，相邻两个所述环形槽相互连通形成阶梯槽。
作为一种可实施的方式，所述凹槽为弧形槽，在所述谐振区域的外缘的同一径向上环绕设置有至少两段所述弧形槽，至少两段所述弧形槽呈间隔设置，且至少两段所述弧形槽可依次首尾连接形成封闭结构；或者，所述凹槽为多边形槽，在所述谐振区域的外缘的同一径向上环绕设置有至少两段所述多边形槽，至少两段所述多边形槽呈间隔设置，且至少两段所述多边形槽可依次首尾连接形成封闭结构。
作为一种可实施的方式，当所述凹槽为弧形槽且所述弧形槽的数量为多段时，相邻两段所述弧形槽呈不等间隔排布；或者，当所述凹槽为多边形槽且所述多边形槽的数量为多段时，相邻两段所述多边形槽呈不等间隔排布。
作为一种可实施的方式，在所述谐振区域的外缘的同一径向上环绕设置的至少两段所述凹槽作为一组凹槽组，在所述谐振区域的外缘的不同径向上环绕设置有至少一组所述凹槽组，当所述凹槽组的数量为多组时，多组所述凹槽组呈同心设置，且位于内侧的所述凹槽组的凹槽的深度大于位于外侧的所述凹槽组的凹槽的深度。
作为一种可实施的方式，当所述凹槽组的数量为多组时，相邻两组所述凹槽组的凹槽相互连通形成阶梯槽。
作为一种可实施的方式，所述凹槽的内缘重合于所述谐振区域的外缘上。
本发明实施例的另一方面，提供一种薄膜体声波谐振器的制备方法，包括：在衬底上形成底电极层，图案化所述底电极层形成底电极图案；在形成有所述底电极图案的所述衬底上形成压电层；在所述压电层上覆盖光刻胶，并通过离子束刻蚀所述压电层的未被所述光刻胶覆盖区域以形成凹槽，在所述凹槽内沉积牺牲层，并研磨所述牺牲层至与所述压电层表面平齐；在沉积有所述牺牲层的所述压电层上形成顶电极层，图案化所述顶电极层形成顶电极图案，其中，所述底电极图案、所述压电层和所述顶电极图案在层叠方向上的交叠区域作为谐振区域；释放所述牺牲层以在所述凹槽内形成空腔，其中，所述凹槽环绕于所述谐振区域外。
作为一种可实施的方式，所述在所述压电层上覆盖光刻胶，并通过离子束刻蚀所述压电层的未被所述光刻胶覆盖区域以形成凹槽，在所述凹槽内沉积牺牲层，并研磨所述牺牲层至与所述压电层表面平齐包括：在所述压电层上覆盖光刻胶，并通过离子束刻蚀所述压电层的未被所述光刻胶覆盖区域以形成第一子凹槽；在形成有所述第一子凹槽的所述压电层上覆盖光刻胶，并通过离子束刻蚀所述压电层的未被所述光刻胶覆盖区域以形成第二子凹槽，其中，所述第一子凹槽和所述第二子凹槽呈同心设置，位于内侧的所述第一子凹槽的深度大于位于外侧的所述第二子凹槽的深度，所述第一子凹槽和所述第二子凹槽相互连通形成凹槽；在所述凹槽内沉积牺牲层，并研磨所述牺牲层至与所述压电层表面平齐。
本发明实施例的有益效果包括：
该薄膜体声波谐振器包括衬底以及依次设置于衬底上的底电极层、压电层和顶电极层，其中，压电层上设置有凹槽，底电极层和顶电极层分别通过图案化形成底电极图案和顶电极图案，底电极图案、压电层和顶电极图案在层叠方向上的交叠区域作为谐振区域，凹槽环绕于谐振区域的外缘。相较于凹槽设置在谐振器的周围或者其他层级结构上，比如凹槽设置在底电极上，其需要引入额外的工艺步骤，虽然制造了边界声阻抗不匹配的条件，但是，会影响到压电层薄膜生长的质量，而本申请提供的薄膜体声波谐振器，由于凹槽直接设置在压电层上，因此，不会对压电层薄膜生长质量造成影响，并且，当声波信号沿压电层的表面传播时，能够有效地将声波信号反射，从而显著地抑制声波信号的横向传播，进而能够提高薄膜体声波谐振器的Q值。此外，凹槽的厚度可以根据压电层的厚度进行设计加工，凹槽的宽度可以根据谐振区域的外缘进行设计加工，具有层级结构和制备方法简单的优点，便于在现有的加工精度要求较低的情况下实现。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本发明的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，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相关的附图。
图1为本发明一实施例提供的薄膜体声波谐振器的结构示意图之一；
图2为本发明一实施例提供的薄膜体声波谐振器的结构示意图之二；
图3为本发明另一实施例提供的薄膜体声波谐振器的结构示意图之一；
图4为本发明另一实施例提供的薄膜体声波谐振器的结构示意图之二；
图5为本发明另一实施例提供的薄膜体声波谐振器的制备状态图之一；
图6为本发明另一实施例提供的薄膜体声波谐振器的制备状态图之二；
图7为本发明另一实施例提供的薄膜体声波谐振器的制备状态图之三；
图8为本发明另一实施例提供的薄膜体声波谐振器的制备状态图之四；
图9为本发明另一实施例提供的薄膜体声波谐振器的制备状态图之五；
图10为本发明另一实施例提供的薄膜体声波谐振器的制备状态图之六；
图11为本发明又一实施例提供的薄膜体声波谐振器的结构示意图；
图12为本发明再一实施例提供的薄膜体声波谐振器的结构示意图。
图标：100-薄膜体声波谐振器；10-衬底；11-声反射腔；20-种子层；30-底电极层；40-压电层；41-凹槽；50-顶电极层。
具体实施方式
下文陈述的实施方式表示使得本领域技术人员能够实践所述实施方式所必需的信息，并且示出了实践所述实施方式的最佳模式。在参照附图阅读以下描述之后，本领域技术人员将了解本公开的概念，并且将认识到本文中未具体提出的这些概念的应用。应理解，这些概念和应用属于本公开和随附权利要求的范围内。
应当理解，虽然术语第一、第二等可以在本文中用于描述各种元件，但是这些元件不应受这些术语的限制。这些术语仅用于区分一个元件与另一个元件。例如，在不脱离本公开的范围的情况下，第一元件可称为第二元件，并且类似地，第二元件可称为第一元件。如本文所使用，术语“和/或”包括相关联的所列项中的一个或多个的任何和所有组合。
应当理解，当一个元件(诸如层、区域或衬底)被称为“在另一个元件上”或“延伸到另一个元件上”时，其可以直接在另一个元件上或直接延伸到另一个元件上，或者也可以存在介于中间的元件。相反，当一个元件被称为“直接在另一个元件上”或“直接延伸到另一个元件上”时，不存在介于中间的元件。同样，应当理解，当元件(诸如层、区域或衬底)被称为“在另一个元件之上”或“在另一个元件之上延伸”时，其可以直接在另一个元件之上或直接在另一个元件之上延伸，或者也可以存在介于中间的元件。相反，当一个元件被称为“直接在另一个元件之上”或“直接在另一个元件之上延伸”时，不存在介于中间的元件。还应当理解，当一个元件被称为“连接”或“耦接”到另一个元件时，其可以直接连接或耦接到另一个元件，或者可以存在介于中间的元件。相反，当一个元件被称为“直接连接”或“直接耦接”到另一个元件时，不存在介于中间的元件。
诸如“在…下方”或“在…上方”或“上部”或“下部”或“水平”或“垂直”的相关术语在本文中可用来描述一个元件、层或区域与另一个元件、层或区域的关系，如图中所示出。
本文中使用的术语仅用于描述特定实施方式的目的，而且并不意图限制本公开。如本文所使用，除非上下文明确地指出，否则单数形式“一”、“一个”和“所述”意图同样包括复数形式。还应当理解，当在本文中使用时，术语“包括”指明存在所述特征、整数、步骤、操作、元件和/或部件，但并不排除存在或者增添一个或多个其他特征、整数、步骤、操作、元件、部件和/或上述各项的组。
除非另外界定，否则本文中使用的所有术语(包括技术术语和科学术语)的含义与本公开所属领域的普通技术人员通常理解的含义相同。还应当理解，本文所使用的术语应解释为含义与它们在本说明书和相关领域的情况下的含义一致，而不能以理想化或者过度正式的意义进行解释，除非本文中已明确这样界定。
现有技术中，为了限制横向声波的泄漏，一般会在谐振器周围通过沉积不同材料形成横向声阻抗结构，或者在谐振器周围通过设置沟槽形成横向声阻抗失配，但是，如何准确的控制横向声阻抗材料的厚度和宽度，会对加工提出很高的要求，并且，加工带来的尺寸误差也会很大程度上影响该横向声阻抗结构的效果。
为了解决上述问题，本申请提供一种薄膜体声波谐振器100及其制备方法，能够在加工精度要求较低的情况下，有效提高谐振器的Q值。
请结合参照图1至图4，本申请实施例的一方面，提供一种薄膜体声波谐振器100，包括衬底10以及依次设置于衬底10上的底电极层30、压电层40和顶电极层50，其中，压电层40上设置有凹槽41，底电极层30和顶电极层50分别通过图案化形成底电极图案和顶电极图案，底电极图案、压电层40和顶电极图案在层叠方向上的交叠区域作为谐振区域，凹槽41环绕于谐振区域的外缘。
其中，如图1和图3所示，衬底10上应当设置有声反射腔11，以使声波信号能够沿着压电层40的表面传播，并基于压电效应达到机械能和电能之间的转换。关于声反射腔11的实际形状，本领域技术人员应当能够根据实际情况进行合理的选择和设计，这里不作具体限制。示例地，声反射腔11的截面形状可以为矩形、圆形或椭圆形等规则形状，如图2和图4所示，还可以为其他不规则形状。
如图1至图4所示，衬底10上依次设置有底电极层30、压电层40和顶电极层50，其中，压电层40上设置有凹槽41，且凹槽41环绕于谐振区域的外缘。相较于凹槽41设置在谐振器的周围或者其他层级结构上，比如凹槽41设置在底电极上，其需要引入额外的工艺步骤，虽然制造了边界声阻抗不匹配的条件，但是，会影响到压电层40薄膜生长的质量，而本申请提供的薄膜体声波谐振器100，由于凹槽41直接设置在压电层40上，因此，不会对压电层40薄膜生长质量造成影响，并且，当声波信号沿压电层40的表面传播时，能够有效地将声波信号反射，从而显著地抑制声波信号的横向传播，进而能够提高薄膜体声波谐振器100的Q值。此外，凹槽41的厚度可以根据压电层40的厚度进行设计加工，凹槽41的宽度可以根据谐振区域的外缘进行设计加工，具有层级结构和制备方法简单的优点，便于在现有的加工精度要求较低的情况下实现。
示例地，本发明实施例的一种可实现的方式中，可以先在衬底10上形成声反射腔11，再在形成有声反射腔11的衬底10上形成底电极层30，并图案化底电极层30形成底电极图案，再在形成有底电极图案的衬底10上形成压电层40，再在压电层40上通过刻蚀形成凹槽41，在凹槽41内沉积牺牲层，并研磨牺牲层至与压电层40的表面平齐，然后再在沉积有牺牲层的压电层40上形成顶电极层50，并图案化顶电极层50形成顶电极图案，最后再释放牺牲层以在凹槽41内形成空腔。这样一来，凹槽41内的空气可以形成空气墙结构，当声波信号沿压电层40的表面传播至空气墙结构时，空气墙结构能够将声波信号反射，以使声波信号能够被输出电极接收，从而使得输出电极接收的声波信号增加，进而能够提高薄膜体声波谐振器100的Q值。
示例地，本发明实施例的另一种可实现的方式中，可以先在衬底10上形成声反射腔11，再在形成有声反射腔11的衬底10上形成底电极层30，并图案化底电极层30形成底电极图案，再在形成有底电极图案的衬底10上形成压电层40，再在压电层40上通过刻蚀形成凹槽41，在凹槽41内沉积声阻抗材料，并研磨声阻抗材料至与压电层40的表面平齐，然后再在沉积有声阻抗材料的压电层40上形成顶电极层50，并图案化顶电极层50形成顶电极图案。这样一来，凹槽41内的声阻抗材料可以形成声阻抗结构，当声波信号沿压电层40的表面传播至声阻抗结构时，声阻抗结构能够将声波信号反射，以使声波信号能够被输出电极接收，从而使得输出电极接收的声波信号增加，进而能够提高薄膜体声波谐振器100的Q值。
上述两种可实现方式中，相较于通过声阻抗结构对声波信号进行反射的方式，通过空气墙结构对声波信号进行反射的方式，可以无需考虑声阻抗材料的具体选择和沉积工艺，实际制备起来会更加容易。关于本申请提供的薄膜体声波谐振器100的制备方式，本领域技术人员应当能够根据实际情况进行合理的选择和设计，这里不作具体限制。下文部分实施例中，会以通过空气墙结构对声波信号进行反射的方式进一步解释说明，并不起到限制作用。
示例地，如图1至图4所示，本发明实施例的一种可实现的方式中，凹槽41为环形槽，在谐振区域的外缘环绕设置有至少一个环形槽，如图3和图4所示，当环形槽的数量为多个时，多个环形槽呈同心设置，且位于内侧的环形槽的深度大于位于外侧的环形槽的深度。
需要说明的是，凹槽41可以为环形槽，由于环形槽本身就具有结构封闭的特点，因此，环形槽可以根据谐振区域的外缘的形状和尺寸，直接整体环绕设置在谐振区域的外缘，关于环形槽的实际形状，可以为矩形、圆形或椭圆形等任意结构封闭的形状，只需使得环形槽的形状能够与谐振区域的外缘的形状相匹配即可。环形槽的数量应当为至少一个，环形槽的数量越多，对声波信号的横向传播的反射效果越好，但是，环形槽的数量也不宜过多，以避免薄膜体声波谐振器100的体积过大，关于环形槽的实际数量，本领域技术人员应当能够根据实际情况进行合理的选择和设计，这里不作具体限制。
当环形槽的数量为多个时，多个环形槽呈同心设置，且位于内侧的环形槽的周长应当小于位于外侧的环形槽的周长，以避免多个环形槽之间相互干扰，由于当声波信号沿压电层40的表面传播时，会先传播至位于内侧的环形槽内的空气形成的空气墙结构，然后再传播至位于外侧的环形槽内的空气形成的空气墙结构，因此，位于内侧的环形槽的深度应当大于位于外侧的环形槽的深度，以尽可能地在声波信号传播至位于内侧的环形槽内的空气形成的空气墙结构时就将声波信号反射完全。
本发明实施例的一种可实现的方式中，如图3和图4所示，当环形槽的数量为多个时，相邻两个环形槽相互连通形成阶梯槽。当然，在本发明实施例的其他可实现的方式中，相邻两个环形槽之间也可以不相互连通，本领域技术人员应当能够根据实际情况进行合理的选择和设计，这里不作具体限制。
示例地，如图11和图12所示，本发明实施例的另一种可实现的方式中，凹槽41为弧形槽，在谐振区域的外缘的同一径向上环绕设置有至少两段弧形槽，至少两段弧形槽呈间隔设置，且至少两段弧形槽可依次首尾连接形成封闭结构。
需要说明的是，凹槽41可以为弧形槽，由于弧形槽本身不具有结构封闭的特点，因此，在谐振区域的外缘的同一径向上，弧形槽的数量应当为至少两段，至少两段弧形槽呈间隔设置，至少两段弧形槽分别环绕设置在谐振区域的外缘，且至少两段弧形槽可以依次首尾连接形成封闭结构，以相互配合对声波信号的横向传播进行反射和抑制。
与弧形槽同理地，在本发明实施例的其他可实现的方式中，凹槽41为多边形槽，在谐振区域的外缘的同一径向(或者说周向)上环绕设置有至少两段多边形槽，至少两段多边形槽呈间隔设置，且至少两段多边形槽可依次首尾连接形成封闭结构。
需要说明的是，凹槽41还可以为多边形槽，这里的多边形槽指的是本身不具有结构封闭特点的多边形槽，因此，在谐振区域的外缘的同一周向上，多边形槽的数量应当为至少两段，至少两段多边形槽呈间隔设置，至少两段多边形槽分别环绕设置在谐振区域的外缘，且至少两段多边形槽可以依次首尾连接形成封闭结构，以相互配合对声波信号的横向传播进行反射和抑制。
上述三种可实现方式中，当谐振区域的外缘的形状比较规则时，凹槽41可以设计为环形槽，以使凹槽41对声波信号的横向传播的反射效果更好，当谐振区域的外缘的形状过于不规则时，凹槽41可以设计为弧形槽或多边形槽，以降低凹槽41的加工难度。关于凹槽41的实际选择，本领域技术人员应当能够根据实际情况进行合理的选择和设计，这里不作具体限制。
本发明实施例的另一种可实现的方式中，如图11和图12所示，当凹槽41为弧形槽且弧形槽的数量为多段时，相邻两段弧形槽呈不等间隔排布；当凹槽41位多边形槽且多边形槽的数量为多段时，相邻两段多边形槽呈不等间隔排布，例如，可以在声波信号发生横向传播较强的方位排布的密集一些，而在声波信号发生横向传播较弱的方位排布的稀疏一些。当然，在本发明实施例的其他可实现的方式中，相邻两段弧形槽和相邻两段多边形槽之间的实际间距也可以相等，本领域技术人员应当能够根据实际情况进行合理的选择和设计，这里不作具体限制。
本发明实施例的另一种可实现的方式中，如图11和图12所示，在谐振区域的外缘的同一径向上环绕设置的至少两段凹槽41作为一组凹槽组，在谐振区域的外缘的不同径向上环绕设置有至少一组凹槽组，如图12所示，当凹槽组的数量为多组时，多组凹槽组呈同心设置，且位于内侧的凹槽组的凹槽41的深度大于位于外侧的凹槽组的凹槽41的深度。
与环形槽同理地，凹槽组的数量应当为至少一组，凹槽组的数量越多，对声波信号的横向传播的反射效果越好，但是，凹槽组的数量也不宜过多，以避免薄膜体声波谐振器100的体积过大，关于凹槽组的实际数量，本领域技术人员应当能够根据实际情况进行合理的选择和设计，这里不作具体限制。当凹槽组的数量为多组时，多组凹槽组呈同心设置，且位于内侧的凹槽组形成的封闭结构的周长应当小于位于外侧的凹槽组形成的封闭结构的周长，以避免多组凹槽组之间相互干扰，由于当声波信号沿压电层40的表面传播时，会先传播至位于内侧的凹槽组内的空气形成的空气墙结构，然后再传播至位于外侧的凹槽组内的空气形成的空气墙结构，因此，位于内侧的凹槽组的凹槽41的深度大于位于外侧的凹槽组的凹槽41的深度，以尽可能地在声波信号传播至位于内侧的凹槽组内的空气形成的空气墙结构时就将声波信号反射完全。
本发明实施例的另一种可实现的方式中，如图12所示，当凹槽组的数量为多组时，相邻两组凹槽组的凹槽41相互连通形成阶梯槽。当然，在本发明实施例的其他可实现的方式中，相邻两组凹槽组的凹槽41之间也可以不相互连通，本领域技术人员应当能够根据实际情况进行合理的选择和设计，这里不作具体限制。
此外，还需要注意的是，当凹槽组的数量为多组时，相邻两组凹槽组的凹槽41可以相互对应，也可以相互交错，相较于相互对应的排布形式，在相互交错的排布形式中，其中一组凹槽组的凹槽41可以对经由另外一组凹槽组的相邻两段凹槽之间漏出的声波信号进行反射，以提高凹槽41为弧形槽或者多边形凹槽时凹槽41对声波信号的横向传播的反射效果。
本发明实施例的一种可实现的方式中，如图1和图3所示，凹槽41的内缘重合于谐振区域的外缘上。当然，在本发明实施例的其他可实现的方式中，凹槽41的内缘还可以与谐振区域的外缘不重合，即凹槽41的内缘与谐振区域的外缘之间具有一定的间距，本领域技术人员应当能够根据实际情况进行合理的选择和设计，这里不作具体限制。值得注意的是，当凹槽41的内缘与谐振区域的外缘不重合时，凹槽41的内缘上的任意一点与谐振区域的外缘上的对应位置之间的间距可以相等，也可以不相等。
本发明实施例的一种可实现的方式中，凹槽41的外缘在层叠方向上的延长线与水平方向之间的夹角的取值范围在30°至90°之间，以尽可能提高声波信号沿压电层40的表面传播的效果，从而有效提高谐振器的Q值。
请结合参照图5至图10，本申请实施例的另一方面，提供一种薄膜体声波谐振器100的制备方法，包括：
S110、在衬底10上形成底电极层30，图案化底电极层30形成底电极图案；
需要说明的是，在实际生产制造过程中，衬底10上应当设置有声反射腔11，以使声波信号能够沿着压电层40的表面传播，并基于压电效应达到机械能和电能之间的转换，可以是先在衬底10上形成有槽体，再在槽体内沉积牺牲层至与衬底10表面平齐，再在沉积有牺牲层的衬底10上形成底电极层30。
此外，衬底10上还可以设置有种子层20，可以是先在衬底10上形成有槽体，再在槽体内沉积牺牲层至与衬底10表面平齐，再在沉积有牺牲层的衬底10上依次形成种子层20和底电极层30，以通过种子层20为底电极层30、压电层40和顶电极层50提供有效支撑，使得底电极层30、压电层40和顶电极层50生长的更好。
S210、在形成有底电极图案的衬底10上形成压电层40；
S310、在压电层40上覆盖光刻胶，并通过离子束刻蚀压电层40的未被光刻胶覆盖区域以形成凹槽41，在凹槽41内沉积牺牲层，并研磨牺牲层至与压电层40表面平齐；
需要说明的是，离子束刻蚀，也称为离子铣，是指当定向高能离子向固体靶撞击时，能量从入射离子转移到固体表面原子上，如果固体表面原子间结合能低于入射离子能量时，固体表面原子就会被移开或从表面上被除掉。通常离子束刻蚀所用的离子来自惰性气体，例如氩气。在实际生产制造过程中，可以将氩气电离成带正电的氩离子(Ar+)，氩离子(Ar+)聚焦并加速后，会对晶圆表面进行撞击，以使压电层40的未被光刻胶覆盖区域的原子从晶圆表面上被除掉，以在晶圆表面形成凹槽41，根据氩离子(Ar+)对压电层40刻蚀速率以及刻蚀时间，可以准确控制凹槽41的刻蚀深度。不同于传统刻蚀方式无法控制凹槽41深度的分散性，本申请提供的通过离子束刻蚀的方法可以实现晶圆级精确凹槽41深度刻蚀，降低结构尺寸参数分散性对凹槽41结构效果的影响。上述步骤S310中的压电层40的未被光刻胶覆盖区域应当至少覆盖谐振区域，以使凹槽环绕于谐振区域的外缘。在实际生产制造过程中，牺牲层可能超出压电层40的表面，导致压电层40的表面不平整，此时，需要对牺牲层进行研磨，以使牺牲层的表面与压电层40的表面平齐，从而得到表面平整的沉积有牺牲层的压电层40。
S410、在沉积有牺牲层的压电层40上形成顶电极层50，图案化顶电极层50形成顶电极图案，其中，底电极图案、压电层40和顶电极图案在层叠方向上的交叠区域作为谐振区域；
S510、释放牺牲层以在凹槽41内形成空腔，其中，凹槽41环绕于谐振区域外。
需要说明的是，在实际生产制造过程中，压电层40的凹槽41内的牺牲层和衬底10的槽体内的牺牲层，可以同步进行释放，也可以分别进行释放，如要同步进行释放，就需要释放孔至少依次穿过压电层40的凹槽41内的牺牲层、压电层40、底电极层30直至露出衬底10的槽体内的牺牲层，如果要单独进行释放，假如压电层40的凹槽41内的牺牲层未被顶电极图案完全遮挡或者凹槽41为环形槽，那么压电层40的凹槽41内的牺牲层就可以不受顶电极图案的影响直接在刻蚀介质的作用下被释放，假如压电层40的凹槽41内的牺牲层被顶电极图案完全遮挡或者凹槽41为弧形槽(或者多边形槽)，那么还需要再顶电极上刻蚀释放孔才可以将压电层40的凹槽41内的牺牲层释放完全。
关于牺牲层的实际材料，本领域技术人员应当能够根据实际情况进行合理的选择和设计，这里不作具体限制。示例地，牺牲层的材料可以为二氧化硅(SiO2)、氮化硅(SiN)、鳞硅酸玻璃(PSG)或硼磷玻璃(BPSG)，刻蚀介质可以为腐蚀性气体，例如氢氟酸气体(HF)或二硫化氙(XeF2)。
无论凹槽41的形状为环形槽、弧形槽或多边形槽，当凹槽41的数量为多个时，多个凹槽41需要依次进行刻蚀。下面以凹槽41的数量包括两个(即第一子凹槽和第二子凹槽)，两个凹槽41相互连通形成阶梯槽为例进行解释说明。
本发明实施例的一种可实现的方式中，S310、在压电层40上覆盖光刻胶，并通过离子束刻蚀压电层40的未被光刻胶覆盖区域以形成凹槽41，在凹槽41内沉积牺牲层，并研磨牺牲层至与压电层40表面平齐包括：
S311、在压电层40上覆盖光刻胶，并通过离子束刻蚀压电层40的未被光刻胶覆盖区域以形成第一子凹槽；
S312、在形成有第一子凹槽的压电层40上覆盖光刻胶，并通过离子束刻蚀压电层40的未被光刻胶覆盖区域以形成第二子凹槽，其中，第一子凹槽和第二子凹槽呈同心设置，位于内侧的第一子凹槽的深度大于位于外侧的第二子凹槽的深度，第一子凹槽和第二子凹槽相互连通形成凹槽41；
S313、在凹槽41内沉积牺牲层，并研磨牺牲层至与压电层40表面平齐。
需要说明的是，上述步骤S311和S312中的压电层40的未被光刻胶覆盖区域应该根据第一子凹槽和第二子凹槽的实际位置进行确定，例如，步骤S311中的压电层40的未被光刻胶覆盖区域应当至少覆盖谐振区域，以使第一子凹槽环绕于谐振区域的外缘，步骤S312中的压电层40的未被光刻胶覆盖区域应当至少覆盖第一子凹槽，以避免在刻蚀形成第二子凹槽的过程中对第一子凹槽再次进行刻蚀，导致第一子凹槽的刻蚀深度超出预设深度。
还需要说明的是，本实施例提供的薄膜体声波谐振器100的制备方法与前文中薄膜体声波谐振器100的具体结构相同的地方，本领域技术人员可以根据前文中薄膜体声波谐振器100的具体结构的描述推理得到薄膜体声波谐振器100的制备方法，本申请不再重复说明。由于上述的薄膜体声波谐振器100是采用本实施例提供的薄膜体声波谐振器100的制备方法制得的，因此，该薄膜体声波谐振器100的制备方法具有与上述的薄膜体声波谐振器100相同的有益效果，这里也不再赘述。
以上所述仅为本发明的可选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
另外需要说明的是，在上述具体实施方式中所描述的各个具体技术特征，在不矛盾的情况下，可以通过任何合适的方式进行组合，为了避免不必要的重复，本发明对各种可能的组合方式不再另行说明。

Claims (10)

1.一种薄膜体声波谐振器，其特征在于，包括衬底以及依次设置于所述衬底上的底电极层、压电层和顶电极层，其中，所述压电层上设置有凹槽，所述底电极层和所述顶电极层分别通过图案化形成底电极图案和顶电极图案，所述底电极图案、所述压电层和所述顶电极图案在层叠方向上的交叠区域作为谐振区域，所述凹槽环绕于所述谐振区域的外缘。
2.根据权利要求1所述的薄膜体声波谐振器，其特征在于，所述凹槽为环形槽，在所述谐振区域的外缘环绕设置有至少一个所述环形槽，当所述环形槽的数量为多个时，多个所述环形槽呈同心设置，且位于内侧的所述环形槽的深度大于位于外侧的所述环形槽的深度。
3.根据权利要求2所述的薄膜体声波谐振器，其特征在于，当所述环形槽的数量为多个时，相邻两个所述环形槽相互连通形成阶梯槽。
4.根据权利要求1所述的薄膜体声波谐振器，其特征在于，所述凹槽为弧形槽，在所述谐振区域的外缘的同一径向上环绕设置有至少两段所述弧形槽，至少两段所述弧形槽呈间隔设置，且至少两段所述弧形槽可依次首尾连接形成封闭结构；
或者，所述凹槽为多边形槽，在所述谐振区域的外缘的同一径向上环绕设置有至少两段所述多边形槽，至少两段所述多边形槽呈间隔设置，且至少两段所述多边形槽可依次首尾连接形成封闭结构。
5.根据权利要求4所述的薄膜体声波谐振器，其特征在于，当所述凹槽为弧形槽且所述弧形槽的数量为多段时，相邻两段所述弧形槽呈不等间隔排布；
或者，当所述凹槽为多边形槽且所述多边形槽的数量为多段时，相邻两段所述多边形槽呈不等间隔排布。
6.根据权利要求4所述的薄膜体声波谐振器，其特征在于，在所述谐振区域的外缘的同一径向上环绕设置的至少两段所述凹槽作为一组凹槽组，在所述谐振区域的外缘的不同径向上环绕设置有至少一组所述凹槽组，当所述凹槽组的数量为多组时，多组所述凹槽组呈同心设置，且位于内侧的所述凹槽组的凹槽的深度大于位于外侧的所述凹槽组的凹槽的深度。
7.根据权利要求6所述的薄膜体声波谐振器，其特征在于，当所述凹槽组的数量为多组时，相邻两组所述凹槽组的凹槽相互连通形成阶梯槽。
8.根据权利要求1所述的薄膜体声波谐振器，其特征在于，所述凹槽的内缘重合于所述谐振区域的外缘上。
9.一种薄膜体声波谐振器的制备方法，其特征在于，所述方法包括：
在衬底上形成底电极层，图案化所述底电极层形成底电极图案；
在形成有所述底电极图案的所述衬底上形成压电层；
在所述压电层上覆盖光刻胶，并通过离子束刻蚀所述压电层的未被所述光刻胶覆盖区域以形成凹槽，在所述凹槽内沉积牺牲层，并研磨所述牺牲层至与所述压电层表面平齐；
在沉积有所述牺牲层的所述压电层上形成顶电极层，图案化所述顶电极层形成顶电极图案，其中，所述底电极图案、所述压电层和所述顶电极图案在层叠方向上的交叠区域作为谐振区域；
释放所述牺牲层以在所述凹槽内形成空腔，其中，所述凹槽环绕于所述谐振区域外。
10.根据权利要求9所述的薄膜体声波谐振器的制备方法，其特征在于，所述在所述压电层上覆盖光刻胶，并通过离子束刻蚀所述压电层的未被所述光刻胶覆盖区域以形成凹槽，在所述凹槽内沉积牺牲层，并研磨所述牺牲层至与所述压电层表面平齐包括：
在所述压电层上覆盖光刻胶，并通过离子束刻蚀所述压电层的未被所述光刻胶覆盖区域以形成第一子凹槽；
在形成有所述第一子凹槽的所述压电层上覆盖光刻胶，并通过离子束刻蚀所述压电层的未被所述光刻胶覆盖区域以形成第二子凹槽，其中，所述第一子凹槽和所述第二子凹槽呈同心设置，位于内侧的所述第一子凹槽的深度大于位于外侧的所述第二子凹槽的深度，所述第一子凹槽和所述第二子凹槽相互连通形成凹槽；
在所述凹槽内沉积牺牲层，并研磨所述牺牲层至与所述压电层表面平齐。
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