CN115529018A

CN115529018A - 谐振器、滤波器、电子设备及谐振器的制造方法

Info

Publication number: CN115529018A
Application number: CN202110714676.7A
Authority: CN
Inventors: 李葱葱; 郝龙
Original assignee: ROFS Microsystem Tianjin Co Ltd
Current assignee: ROFS Microsystem Tianjin Co Ltd
Priority date: 2021-06-25
Filing date: 2021-06-25
Publication date: 2022-12-27

Abstract

本发明提供一种谐振器、滤波器、电子设备及谐振器的制造方法。本发明的谐振器，包括衬底、夹层电极、声学镜、底电极结构、压电层以及顶电极，底电极结构和夹层电极共同围在声学镜外侧，夹层电极和底电极结构相互连接并导通，底电极结构包括种子层、第一底电极层和第二底电极层，第一底电极层形成于种子层上，第二底电极层形成于第一底电极层上，并覆盖第一底电极层；声学镜、底电极结构、压电层和顶电极的重叠部分共同形成谐振器的有效区域。本发明具有较好的谐振器性能。

Description

谐振器、滤波器、电子设备及谐振器的制造方法

技术领域

本申请涉及半导体技术领域，尤其涉及一种谐振器、滤波器、电子设备及谐振器的制造方法。

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。

目前的谐振器中，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。其中，下电极和上电极等电极膜层一般为金属材料沉积及生长而成，而下电极等电极膜层的晶向，会影响到压电层的晶向生长，从而进一步影响到谐振器的性能。为此，在形成下电极等电极膜层之前，会先形成种子层，种子层可以诱导电极膜层在垂直方向上的晶向生长，使电极膜层形成良好的晶向，从而优化谐振器的性能。

然而，构成种子层的材料，例如是氮化铝等和空气接触时容易产生化学反应，或者是长时间暴露于空气而被污染，这样种子层表面会具有杂质，从而影响到电极膜层的生长，对谐振器的性能产生不利影响。

发明内容

本发明提供一种谐振器、滤波器、电子设备及谐振器的制造方法，具有较好的谐振器性能。

为了实现上述目的，第一方面，本发明提供一种谐振器，包括

衬底；

夹层电极；

声学镜；

底电极结构，底电极结构和夹层电极共同围在声学镜外侧，夹层电极和底电极结构相互连接并导通，底电极结构包括种子层、第一底电极层和第二底电极层，第一底电极层设置在种子层上，第二底电极层形成于第一底电极层上，并覆盖第一底电极层；

压电层，以及

顶电极；

其中，夹层电极、声学镜、底电极结构、压电层和顶电极的重叠部分共同形成谐振器的有效区域。

在一种可选的实现方式中，第一底电极层连续形成于种子层上。

在一种可选的实现方式中，第一底电极层和所述种子层连续沉积。

在一种可选的实现方式中，第一底电极层和种子层的形状相同。

在一种可选的实现方式中，在谐振器的横向方向上，第二底电极层延伸至第一底电极层的边缘的外侧。

在一种可选的实现方式中，第二底电极层的覆盖于第一底电极层上的部分的高度高于未覆盖于第一底电极层上的部分的高度，以使第二底电极层在对应第一底电极层边缘的位置具有台阶部。

在一种可选的实现方式中，第二底电极层的厚度大于第一底电极层的厚度。

在一种可选的实现方式中，第一底电极层的厚度大于或等于

，且小于或等于

。

在一种可选的实现方式中，构成第一底电极层的材料和构成第二底电极层的材料可以相同，而在其它一些可选的实现方式中，构成第一底电极层的材料和构成第二底电极层的材料也可以是不同的。

在一种可选的实现方式中，种子层的材料包括氮化铝、氧化锌和锆钛酸铅中的至少一种。

在一种可选的实现方式中，第一底电极层的材料包括钼、钌、金、铝、镁、钨、铜，钛、铱、锇和铬的至少一种；和/或，

第二底电极层的材料包括钼、钌、金、铝、镁、钨、铜，钛、铱、锇和铬的至少一种。

在一种可选的实现方式中，夹层电极设置在衬底上。

在一种可选的实现方式中，声学镜包括布拉格反射镜或空气腔。

在一种可选的实现方式中，声学镜包括空气腔；夹层电极和底电极结构共同围在空气腔外侧。

在一种可选的实现方式中，夹层电极的材料包括钼、钌、金、铝、镁、钨、铜，钛、铱、锇和铬的至少一种。

在一种可选的实现方式中，谐振器还包括刻蚀阻挡层，刻蚀阻挡层设置于夹层电极上。

在一种可选的方式中，刻蚀阻挡层位于空气腔内。

在一种可选的实现方式中，谐振器还包括钝化层，钝化层覆盖顶电极。

可以理解的是，钝化层在谐振器中是非必须的层结构，因此谐振器中可包含钝化层，也可以不包含钝化层。

第二方面，本发明还提供一种滤波器，包括如上所述的谐振器。

第三方面，本发明还提供一种电子设备，包括如上所述的滤波器。

第四方面，本发明提供一种谐振器的制造方法，包括：

提供衬底，然后在衬底上形成夹层电极，并在夹层电极上形成声学镜或者是声学镜对应的牺牲层；之后在具有声学镜或牺牲层的衬底上连续形成种子层和第一底电极层；在第一底电极层上形成第二底电极层；最后在第二底电极层上依次形成压电层和顶电极。

在一种可选的实现方式中，连续形成种子层和第一底电极层，具体包括在具有声学镜或牺牲层的衬底上连续沉积并图形化种子层和第一底电极层。

在一种可选的实现方式中，在第一底电极层上形成第二底电极层，具体包括在第一底电极层上沉积并图形化第二底电极层，其中，第二底电极层覆盖第一底电极层。

在一种可选的实现方式中，声学镜为空气腔；在衬底上形成夹层电极，并在夹层电极上形成声学镜或声学镜对应的牺牲层，具体可以包括：先在衬底上形成夹层电极，然后在夹层电极上沉积刻蚀阻挡层和牺牲层材料，之后通过图形化刻蚀阻挡层和牺牲层材料，从而形成牺牲层，牺牲层用于在被移除后形成空气腔。

在一种可选的实现方式中，在具有声学镜的衬底上连续形成种子层和第一底电极层之后，还包括去除牺牲层，以形成空气腔。

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是图1中沿A-O-A’剖切而得到的剖视图；

图3是本申请实施例中的谐振器和现有一种谐振器的有效机电耦合系数的对比示意图；

图4是图2中B处的局部放大示意图；

图5是本申请实施例提供的另一种谐振器的结构示意图；

图6是本申请提供的谐振器制造方法的步骤示意图；

图7为根据图6中谐振器制造方法所对应的谐振器在S101步骤后的结构示意图；

图8为根据图6中谐振器制造方法所对应的谐振器在S102步骤后的结构示意图；

图9为根据图6中谐振器制造方法所对应的谐振器在S103步骤后的结构示意图；

图10为根据图6中谐振器制造方法所对应的谐振器在S104步骤后的结构示意图；

图11为根据图6中谐振器制造方法所对应的谐振器在S105步骤后形成压电层的结构示意图；

图12为根据图6中谐振器制造方法所对应的谐振器在S105步骤后形成顶电极的结构示意图；

图13为根据图6中谐振器制造方法所对应的谐振器在S105步骤后形成带有钝化层的顶电极的结构示意图；

图14为本申请实施例提供的一种在衬底上形成夹层电极，并在夹层电极上形成声学镜或声学镜对应的牺牲层的具体步骤示意图；

图15是本申请实施例提供的谐振器制作方法中步骤S201对应的谐振器结构示意图；

图16是本申请实施例提供的谐振器制作方法中步骤S202对应的谐振器结构示意图；

图17是本申请实施例提供的谐振器制作方法中步骤S203对应的谐振器结构示意图；

图18为本申请实施例提供的另一种在衬底上形成夹层电极，并在夹层电极上形成声学镜或声学镜对应的牺牲层的具体步骤示意图。

附图标记说明：

1-衬底；2-空气腔；3、3’-底电极结构；4-压电层；5-顶电极；6-钝化层；7-夹层电极；8-刻蚀阻挡层；

21-牺牲层；31、31’-种子层；32、32’-第一底电极层；33、33’-第二底电极层；

331-台阶部；100、200-谐振器。

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。

谐振器是组成滤波器等滤波器件的一种常用电子器件。目前的谐振器可以包括薄膜体声波谐振器等类型。以常用的薄膜体声波谐振器为例，其具体由多层层叠结构形成。多层层叠结构中包括有两个相对设置的平板电极，以及设置在两个平板电极之间的压电材料。平板电极上施加电压时，即可让压电材料产生声波，并进而形成谐振。其中，平板电极和压电材料等都会以层叠的膜层结构设置在谐振器中，且各个膜层通常以生长、沉积的方式而形成，例如平板电极可以为电极膜层的形式，而压电材料也可以为压电层的形式形成于谐振器中。而为了让电极膜层或者是压电层在形成时具有良好的晶向，使其具有较好的工作性能，在电极膜层下方可以设置种子层，用来诱导电极膜层中晶向的形成。

现有的谐振器在利用种子层来诱导电极膜层形成较好的晶向时，由于种子层自身的材料特性，在直接接触空气时，可能会和空气中的水或者氧气发生反应，而在表面形成一定杂质，或者受到外界的污染。示例性的，由氮化铝等材料形成的种子层表面容易在空气中发生水解反应，而产生杂质。这些杂质会干扰到种子层自身的稳定性，使种子层诱导电极膜层形成垂直晶向的能力减弱。因此，随着电极膜层的晶向产生变化，进而影响到压电层的晶向生长，从而对谐振器的整体性能产生不利影响。具体的，压电层的晶向会影响到谐振器的有效机电耦合系数，串联谐振阻抗、并联谐振阻抗和品质因数等性能参数。

因此，本申请在形成种子层的工序过程中，对种子层进行包裹，从而避免种子层过长时间暴露在空气中，减缓和避免了种子层所发生的化学反应，使谐振器具有较好的工作性能。

以下结合附图具体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。

种子层的材料可以为：氮化铝(AlN)、氧化锌(ZnO)、单晶锆钛酸铅(PZT)等材料，或者是包含有上述任一种或者几种上述材料的稀土元素掺杂材料等。

而压电层可以为单晶压电材料，示例性的，构成压电层的单晶压电材料可以为：单晶氮化铝、单晶氮化镓(GaN)、单晶铌酸锂(LiNbO₃)、单晶锆钛酸铅(PZT)、单晶铌酸钾(KNbO₃)、单晶石英薄膜、或者单晶钽酸锂(LiTaO₃)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、单晶锆钛酸铅等；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。

钝化层的材料可以为二氧化硅、氮化铝、氮化硅或者是其它种类的介质材料。

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：

图1为本申请实施例提供的谐振器的俯视示意图。图2是图1中沿A-O-A’剖切而得到的剖视图。如图1和图2所示，本申请中的谐振器100，具体包括衬底1、夹层电极7、声学镜、底电极结构3、压电层4以及顶电极5等结构。其中，衬底1、夹层电极7、声学镜、底电极结构3、压电层4和顶电极5依次层叠设置，且夹层电极7、声学镜、底电极结构3、压电层4和顶电极5的重叠部分共同形成了谐振器100的有效区域。这样夹层电极7和底电极结构3共同构成谐振器的底电极，而底电极和顶电极5可以用于将谐振器100的两个端子分别连接在电路中的其它元件，位于底电极结构3和顶电极5之间的压电层4就可以通过逆压电效应将电能量转化为声波能，并利用声学镜来使声波发生反射，并形成谐振。

其中，夹层电极7和底电极结构3相互连接并导通，从而共同构成了谐振器100的底电极部分。此外，夹层电极7可以具有多种不同的结构和位置。示例性的，夹层电极7可以设置于衬底1，例如是衬底1的整体表面的上方，或者是设置在衬底1中的腔体内。

其中，本领域技术人员可以理解的是，在一些实施例中，谐振器100中还可以包括钝化层6等结构。钝化层6覆盖于顶电极5上，从而对顶电极5等结构进行保护。

本实施例的谐振器中，底电极结构3由多层结构层叠而成。具体的，底电极结构3包括种子层31、第一底电极层32和第二底电极层33等组成部分。其中，第一底电极层32形成于种子层31上，第二底电极层33形成于第一底电极层32上，并覆盖第一底电极层32。其中，第一底电极层32可以连续形成于种子层31上。

该底电极结构3中，第一底电极层32和第二底电极层33相邻设置，且共同构成了谐振器100中的底电极膜层。因此，第一底电极层32和第二底电极层33可以共同作为谐振器100的底电极部分。而种子层31堆叠在衬底1和声学镜上，这样第一底电极层32会生长或沉积在种子层31上，并在种子层31的诱导下形成良好的晶向。其中，由于将底电极结构3分为了第一底电极层32和第二底电极层33两层结构，从而可以在种子层31形成之后，先在种子层31表面设置第一底电极层32，以利用第一底电极层32对种子层31进行保护。具体的，第一底电极层32会直接包裹于种子层31表面，从而在充当底电极部分的同时构成了一个保护层，该保护层会隔绝种子层31和外层的空气，从而避免种子层和空气之间化学反应的发生。

其中，种子层31和第一底电极层32可以是连续形成的，即让种子层31和第一底电极层32在同一工序或步骤中连续形成在具有声学镜的衬底1上；这样种子层31表面接触空气时间较短，能够较好的避免种子层表面杂质的出现。

相应的，第二底电极层33层叠设置在第一底电极层32上，且第二底电极层33覆盖第一底电极层32，第二底电极层33和顶电极5相对设置，并和顶电极5共同用于实现和外部电路之间的连接。第二底电极层33和第一底电极层32均由金属材料形成，因此第二底电极层33在形成时同样可以受到种子层31的诱导，使其形成较好的垂直晶向。

在此基础上，随着第一底电极层32和第二底电极层33具有较好的垂直晶向，因此生长于第二底电极层33上的压电层4，也能够形成较好的垂直晶向，并从而提高整个谐振器100的工作参数，例如是谐振器的有效机电耦合系数，串联谐振阻抗、并联谐振阻抗和品质因数等性能参数等。以有效机电耦合系数为例。图3是本申请实施例中的谐振器和现有一种谐振器的有效机电耦合系数的对比示意图。请参见图3，图3中左方为本申请实施例中的谐振器所对应的有效机电耦合系数Kt的大小，而右方为现有一种谐振器所对应的有效机电耦合系数Kt的大小。由图3中可以看出，由于本申请实施例中，让第一底电极层32和种子层31连续形成，种子层31表面未因水解反应或者是其它化学反应而形成杂质，所以有助于让第一底电极层32、第二底电极层33以及生长于第二底电极层33之上的压电层4形成较好的晶向，由此具有较高的有效机电耦合系数Kt；而现有谐振器中，由于底电极和种子层31并不是连续形成的，所以种子层31形成后，由于表面未施加保护，可能会在种子层31表面形成杂质，影响了后续底电极部分以及压电层4的垂直晶向，使其有效机电耦合系数Kt较低。

此外，可以理解的是，本申请中的谐振器100也会对串联谐振阻抗、并联谐振阻抗和品质因数(Q值)等参数具有和有效机电耦合系数Kt相似的影响。

现有的谐振器中，因为底电极需要负责外部连接及导电等功能，因此底电极和种子层的结构及制作工序通常并不一致。而本申请中，将谐振器100的底电极膜层分为了第一底电极层32和第二底电极层33这两个不同的膜层部分，即可在利用第二底电极层33负责谐振器100中电路的正常连接的同时，利用第一底电极层32对种子层31表面进行遮蔽和保护，避免种子层31表面和空气接触而产生化学反应及产生杂质。其中，第一底电极层32的形状和制作工序可以适配于种子层31，例如第一底电极层32和种子层31通过同一道工序完成等，从而便于对种子层31的保护，而第二底电极层33的形状和制作工序，即可根据底电极膜层自身的功能和结构需求而设置，以保证与其它导电结构之间的正常连接及导通。

在一些可选的实施方式中，第一底电极层32和种子层31可以连续沉积在具有声学镜，或者是具有声学镜对应的牺牲层的衬底1上。具体的，可以在具有声学镜的衬底1上依次连续沉积或生长种子层31和第一底电极层32，并通过同一次刻蚀工艺对其进行图案化，从而去除多余的部分，这样即可在衬底1上连续形成种子层31及第一底电极层32。

在该种方式中，种子层31和第一底电极层32在同一道蚀刻工序连续形成在具有声学镜的衬底1上，而非利用多道蚀刻工序分别形成种子层31和第一底电极层32。和现有的在形成不同膜层时，先沉积或生成第一个膜层并对其进行图案化，然后再沉积第二个膜层，然后再次进行图案化的多次刻蚀工序相比，这样让种子层31和第一底电极层32在同一工序或步骤中连续形成的方式，种子层31沉积之后，第一底电极层32就会继续沉积在种子层31的表面，从而避免了在不同工序之间切换时，外界空气和种子层31表面接触并产生化学反应的问题。

继续参照图2，作为一种可选的方式，第一底电极层32和种子层31可以具有相同的形状。具体的，第一底电极层32和种子层31的边缘在谐振器的纵向上保持相互齐平或者近似齐平。此时，作为第一底电极层32的生长基础的种子层31，其表面会完全被第一底电极层32所覆盖，因而整个种子层31均能够得到第一底电极层32的保护，较好的避免种子层31表面化学反应的发生；同时，第一底电极层32的底侧均为种子层31，种子层31的覆盖范围较大，能够让底电极膜层以及压电层4形成较好的晶向。

当第一底电极层32和第二底电极层33之下存在种子层31时，由于种子层31自身可能并不具备导电性，可能会影响到整个底电极的导通和连接。因此，作为一种可选的方式，在谐振器的横向方向上，第二底电极层33延伸至第一底电极层32的边缘外侧。因此，第二底电极层33能够延伸至种子层31的边界外部，从而便于和其它导电结构，例如是其它电极层或者是引线导通连接。

需要注意的是，由于第二底电极层33仅需要和其它导电结构保持接触与导通即可，因此第二底电极层33可以是在第一底电极层32的周向上均延伸至第一底电极层32的边缘外侧，也可以是仅从谐振器100的横向上的某一个方向延伸出至第一底电极层32的边缘之外，而在其它方向上，第二底电极层33的边缘仍和第一底电极层32的边缘保持齐平。第二底电极层33的具体边缘形状可以根据谐振器100的具体构型和结构参数而进行相应设置，此处不加以限制。

图4是图2中B处的局部放大示意图。请参照图2及图4，在一些可选的实施例中，第二底电极层33的覆盖于第一底电极层32上的部分的高度高于未覆盖于第一底电极层32上的部分的高度，以使第二底电极层33在对应第一底电极层32边缘的位置具有台阶部331。具体的，第二底电极层33的各个部位均具有较为一致的厚度，而由于第一底电极层32和种子层31会在谐振器100的纵向上占据一定的高度，因此第二底电极层33覆盖在第一底电极层32以及衬底1上的其它结构上时，第二底电极层33的各部分也会随之产生高度上的改变。

本实施例中，第二底电极层33的一部分可以覆盖于第一底电极层32上，而另一部分则覆盖衬底1或者是声学镜上。而第二底电极层33的覆盖于第一底电极层32上的部分，其在谐振器100纵向上所处的高度高于第二底电极层33的覆盖于衬底1及声学镜上的部分的高度。由于两部分之间存在高度差，由此，第二底电极层33在这两部分的交界部位，也就是对应于第一底电极层32的边缘的位置会形成具有明显分界的台阶部331。

具体请参照图4，第二底电极层33在覆盖于第一底电极层32上的部分和未覆盖于第一底电极层32上的部分之间所形成的台阶部331的形状，会适配于第一底电极层32在谐振器100横向上的边缘形状。显然的，该台阶部331在谐振器100纵向上的高度，会和第一底电极层32的厚度相匹配，例如是台阶部331的总高度会与种子层31以及第一底电极层32的厚度之和保持一致。

在一些实施例中，由于底电极结构3中的第一底电极层32主要起到的是保护种子层31的作用，而第二底电极层33主要负责导电连接，因此第二底电极层33的厚度大于第一底电极层32的厚度，从而提供较为可靠的导电性能。

可以理解的是，第一底电极层32和第二底电极层33在谐振器100的纵向上可以存在多种不同的厚度比例关系。示例性的，在另一些实施例中，第二底电极层33的厚度小于第一底电极层32的厚度。而在其它一些实施例中，第二底电极层33的厚度和第一底电极层32的厚度相等或者是大致相等。

作为一种可选的方式，第一底电极层32的厚度大于或等于

且小于或等于

此时，第一底电极层32具有较为合适的厚度，既能够保证对种子层31的保护效果，较好的避免种子层31发生水解反应等化学反应，又不会对底电极结构的整体厚度造成过大的影响。

而在其它一些可选的实施例中，第一底电极层32的厚度也可以大于或等于

且小于或等于

需要说明的是，第一底电极层32的厚度，可以根据谐振器的实际结构或者其它要求进行适应性调整，以满足不同的需求或结构。

为了让整个底电极膜层具有较好的导电传输能力，且第一底电极层32和第二底电极层33之间能够较好的生长和结合，在部分实施例中，第一底电极层32和第二底电极层33均采用金属材料形成。示例性的，构成第一底电极层32的材料可以包括钼、钌、金、铝、镁、钨、铜，钛、铱、锇和铬中的一种或多种；而构成第二底电极层33的材料也可以包括钼、钌、金、铝、镁、钨、铜，钛、铱、锇和铬中的一种或多种。

其中，构成第一底电极层32的材料和构成第二底电极层33的材料可以相同，也可以不同。

具体的，为了让第二底电极层33能够较好的生长或沉积于第一底电极层32之上，在一些可选的实施方式中，第二底电极层33和第一底电极层32可以通过相同的材料构成，例如是第一底电极层32和第二底电极层33均通过同一种金属构成。

需要说明的是，即使第二底电极层33和第一底电极层32通过相同的材料构成，在一些谐振器结构中，例如是声学镜位于衬底1表面上方的谐振器结构中，由于声学镜的结构会对底电极结构中的种子层31等结构产生影响，所以第二底电极层33仍会在对应第一底电极层32的边缘部位呈现出台阶部的结构。该种情况下，在观察谐振器的剖面时，仍然可以发现第二底电极层33在对应于第一底电极层32边缘的位置会形成具有明显分界的台阶部或者是其它形状突变结构。

而另一方面，第二底电极层33和第一底电极层32同样也可以通过不同的材料构成，例如让第一底电极层32由更适合生长或沉积在种子层31上的材料构成，而第二底电极层33则由导电性能更好，或更适合于设置压电层4的材料构成。

此外，谐振器的声学镜，具体可以为不同的形式及构造。例如，声学镜可以包括空气腔，也可以包括布拉格反射镜，或者是采用其它不同结构的声学镜等。本实施例中，为便于叙述，均以声学镜主要由空气腔2构成为例进行叙述，具体可参见图2所示。

此外，需要说明的是，在图2至图4所提供的谐振器的实现结构中，声学镜，也就是空气腔2位于衬底1的上表面上方。具体如图2所示，此时，夹层电极7和底电极结构3共同围在空气腔2外侧。

具体的，底电极结构3，具体为底电极结构3中的种子层31，会和夹层电极7共同围成空气腔2。由于空气腔2位于衬底1之外，即凸出于衬底1外侧所以种子层31的形状则会依靠空气腔2的结构、特性来决定。具体的，种子层31在谐振器100横向上的不同部分会具有不同的纵向高度。

相应的，底电极结构3中的其它层，例如是第一底电极层32，其形状也会适应于种子层31的轮廓外形，即种子层31和第一底电极层32的形状均依靠空气腔2的结构和特性而决定。

其中，和第一底电极层32或者第二底电极层33类似，构成夹层电极7的材料包括钼、钌、金、铝、镁、钨、铜，钛、铱、锇和铬的至少一种。这样夹层电极7和底电极结构(主要是第二底电极层33)的材料构成类似，具有较好的导电性能，且更利于第二底电极层33等结构的生长。

需要说明的是，在形成空气腔2时，具体可以通过设置牺牲层而形成，具体的可以通过蚀刻等方式而形成。为了在夹层电极7上通过蚀刻的方式形成牺牲层的图案，相应的，谐振器中还包括有刻蚀阻挡层8，刻蚀阻挡层8设置于夹层电极7上，后续在刻蚀牺牲层后，会将刻蚀阻挡层8一起进行图案化，以备后续各层的刻蚀。

本领域技术人员可以理解的是，在利用牺牲层形成空气腔2的工序中，后续牺牲层被去除后，刻蚀阻挡层8即位于空气腔2内，具体为位于空气腔2在谐振器100纵向的底壁部位。

图5是本申请实施例提供的另一种谐振器的结构示意图。如图5所示，在另一种谐振器实现结构中，谐振器200依次包括衬底1、声学镜、底电极结构3、压电层4、顶电极5以及钝化层6等结构。其中，衬底1、声学镜、底电极结构3’、压电层4、顶电极5和钝化层6依次层叠设置，且声学镜、底电极结构3’、压电层4和顶电极5的重叠部分共同形成了谐振器200的有效区域。其中，底电极结构3具有和图2所示实施方式中相类似的结构，具体为包括种子层31’、第一底电极层32’和第二底电极层33’等组成部分。其中，种子层31’和第一底电极层32’连续形成，第二底电极层33’形成于第一底电极层32’上，并覆盖第一底电极层32’。和前一实施方式不同之处在于，本实施方式中，谐振器200中的空气腔2’设置于衬底1上，而夹层电极7则得以省略，因此，起到底电极作用的主要为底电极结构3’。此时，可以通过刻蚀等方式在衬底1表面形成具有特定凹陷形状的凹陷部，并在凹陷部内设置牺牲层，并依次沉积或生长底电极结构3’以及谐振器200中的其它膜层结构。当牺牲层被去除后，衬底1的凹陷部内即可形成空气腔2’。

此时，底电极结构3’中的种子层31’和第一底电极层32’等结构均较为平整。且一般而言，第二底电极层33’在对应第一底电极层32’边缘的部位并不会形成台阶部。

本实施例中，谐振器具体包括衬底、夹层电极、声学镜、底电极结构、压电层、顶电极以及钝化层等结构。其中，衬底、夹层电极、声学镜、底电极结构、压电层、顶电极和钝化层依次层叠设置，且夹层电极、声学镜、底电极结构、压电层和顶电极的重叠部分共同形成了谐振器的有效区域；底电极结构和夹层电极共同围在声学镜外侧，夹层电极和底电极结构相互连接并导通，底电极结构包括种子层、第一底电极层和第二底电极层等组成部分。其中，第一底电极层设置在种子层上，第二底电极层形成于第一底电极层上，并覆盖第一底电极层。第一底电极层会直接包裹于种子层表面，从而构成了一个保护层，该保护层会隔绝种子层和外层的空气，从而避免种子层表面化学反应的发生，让压电层等膜层形成较好的垂直晶向，谐振器具有较好的工作性能。

本申请还提供一种谐振器的制造方法。本申请提供的谐振器的制造方法，能够制造前述实施例中的谐振器。图6是本申请提供的谐振器制造方法的步骤示意图。如图6所示，本实施例所提供的谐振器制造方法，具体包括以下步骤：

S101、提供衬底。

具体的，构成衬底的材料包括单晶硅、氮化镓、砷化镓、蓝宝石、石英、碳化硅、金刚石中的一种，或者是铌酸锂、钽酸锂、或铌酸钾等单晶压电衬底。

图7为根据图6中谐振器制造方法所对应的谐振器在S101步骤后的结构示意图。如图7所示，谐振器的衬底1整体较为平坦，以备在衬底1上设置其它层叠结构。

S102、在衬底上形成夹层电极，并在夹层电极上形成声学镜或声学镜对应的牺牲层。

其中，在衬底1上形成夹层电极7时，夹层电极7可能具有多种不同的结构和位置，具体可参见前述实施例的相关描述。

声学镜具体可以为多种不同的构型和结构，例如可以包括布拉格反射镜，或者是由空气腔构成。图8为根据图6中谐振器制造方法所对应的谐振器在S102步骤后的结构示意图。本实施例中，以空气腔作为声学镜进行说明。空气腔具有较为简单的结构，制作工艺较为简单。

在衬底1上形成声学镜时，其主要工艺流程为将牺牲层材料沉积在衬底1的内部、上表面或者是其它层结构中，从而形成牺牲层21，并在牺牲层21上形成其它膜层结构后，将牺牲层21去除以产生空气腔。牺牲层材料的沉积工艺主要有溅射工艺、化学气相沉积(CVD)工艺、物理气相沉积(PVD)工艺或者是旋涂等。

需要说明的是，根据声学镜的具体位置和结构的不同，在衬底1上形成声学镜的步骤也可以有多种不同的具体流程。本实施例中，空气腔形成在衬底1的上表面的上方，因此，为了形成空气腔2，需要设置夹层电极7等结构，并让制备空气腔的牺牲层21设置于夹层电极7上。

而在另一些可选的实施例中，谐振器中的空气腔设置在衬底1内部，且形成空气腔2的牺牲层和衬底1经过平坦化处理。此时，即可直接在衬底1上通过刻蚀等方式形成凹陷部，并将牺牲层材料沉积于凹陷部内，然后对牺牲层材料进行化学或机械抛光处理，直至牺牲层表面和衬底1上表面平齐，后续在衬底1上表面沉积其它膜层之后，再将牺牲层去除，从而让原先填充有牺牲层材料的凹陷部内形成中空的腔室，即空气腔2’。其中，在衬底1上形成凹陷部时，凹陷部的形状与所需的空气腔形状相互匹配。

S103、在具有声学镜或牺牲层的衬底上连续形成种子层和第一底电极层。

图9为根据图6中谐振器制造方法所对应的谐振器在S103步骤后的结构示意图。如图9所示，具体的，衬底1上形成声学镜或者是声学镜所对应的牺牲层之后，即可在具有声学镜，或者是牺牲层的衬底1上形成其它膜层结构。其中，本实施例中以声学镜是空气腔为例进行说明，具体为在具有牺牲层21的衬底1上依次连续沉积或生长种子层31和第一底电极层32，然后通过同一次刻蚀工艺对其进行图案化，从而去除多余的部分，这样即可在衬底1上连续形成种子层31及第一底电极层32。

由于种子层31和第一底电极层32在同一道蚀刻工序连续形成，种子层31和第一底电极层32会在谐振器的横向上具有相同的边界形状，因而第一底电极层32能够完全覆盖于种子层31的上表面，并对种子层31表面进行防护，避免种子层31的表面和空气接触而发生水解反应或者是其它化学反应。这样利用第一底电极层32的保护作用，有效的避免了种子层31表面杂质的生成，有利于让第一底电极层32、第二底电极层33以及压电层4形成良好的晶向，保证谐振器的工作性能。

其中，和其它膜层的形成类似，在连续形成种子层31以及第一底电极层32时，主要可以依靠沉积工艺来实现。具体的，在一种可选的形成方式中，可以在具有声学镜(目前由牺牲层21结构所填充)的衬底1上连续沉积并图形化种子层31和第一底电极层32。由于种子层31和第一底电极层32连续沉积完成后，才会利用一次刻蚀工艺进行图形化，因此种子层31表面并不会长时间暴露于空气之中，也就不会产生表面杂质，从而有效保证了后续膜层形成时的垂直晶向。

可以理解的是，种子层31和第一底电极层32的沉积工艺主要有溅射工艺、化学气相沉积(CVD)工艺、物理气相沉积(PVD)工艺或者是旋涂等。

S104、在第一底电极层上形成第二底电极层。

图10为根据图6中谐振器制造方法所对应的谐振器在S104步骤后的结构示意图。请参照图10，形成第一底电极层32后，即可在第一底电极层32上方形成第二底电极层33。其中，作为一种可选的实施方式，第二底电极层33具体可以通过沉积等手段形成在第一底电极层32上方。具体的，可以在第一底电极层32上沉积第二底电极层33，第二底电极层33覆盖第一底电极层32。因此，第二底电极层33和第一底电极层32保持接触，并能够延伸至谐振器的连接端点或者其它导电结构上，从而与这些导电结构保持接触及导通。

可以理解的是，形成第二底电极层33的材料可以和第一底电极层32的材料相同，也可以不同。示例性的，第一底电极层32和第二底电极层33可以采用相同的金属材料构成。

可以理解的是，第二底电极层33进行沉积的工艺主要有溅射工艺、化学气相沉积(CVD)工艺、物理气相沉积(PVD)工艺或者是旋涂等。

S105、在第二底电极层上依次形成压电层和顶电极。

图11为根据图6中谐振器制造方法所对应的谐振器在S105步骤后形成压电层的结构示意图。图12为根据图6中谐振器制造方法所对应的谐振器在S105步骤后形成顶电极的结构示意图。请参照图11至图12，形成第二底电极层33后，种子层31、第一底电极层32和第二底电极层33共同组成了底电极结构3，底电极结构3上可以通过沉积等手段依次形成压电层4以及顶电极5等。图13为根据图6中谐振器制造方法所对应的谐振器在S105步骤后形成带有钝化层的顶电极的结构示意图。在图13所示的谐振器结构中，顶电极5上覆盖有钝化层6。其中，顶电极5和钝化层6可以通过同一次刻蚀工序而形成。在图11-图13所示的谐振器结构中，压电层4、顶电极5和钝化层6的结构、功能及组成已在前述实施例中进行了具体说明，此处不再赘述。

需要说明的是，本实施例中，在第二底电极层上形成压电层4和顶电极5后，即可释放牺牲层21，从而形成空气腔2，如图12和图13所示。该空气腔2即可作为谐振器中的声学镜。

在其中一种可选的实施方式中，空气腔2或者是声学镜形成于其它结构上。图14为本申请实施例提供的一种在衬底上形成夹层电极，并在夹层电极上形成声学镜或声学镜对应的牺牲层的具体步骤示意图。此时，请参照图14，在衬底1上形成声学镜的步骤，具体可以包括：

S201、在衬底1上形成夹层电极。

图15是本申请实施例提供的谐振器制作方法中步骤S201对应的谐振器结构示意图。如图15所示，夹层电极7具体可以通过沉积等手段形成在衬底1的上表面。夹层电极7会沿谐振器的横向延伸，并与谐振器的连接端点或者是其它导电结构相连接。

S202、在夹层电极上沉积刻蚀阻挡层和牺牲层材料。

由于声学镜在谐振器横向上的尺寸和形状不同于夹层电极7，所以需要通过刻蚀等方式实现声学镜的图案化。图16是本申请实施例提供的谐振器制作方法中步骤S202对应的谐振器结构示意图。请参照图16，具体的，会在夹层电极7的上表面形成一层刻蚀阻挡层8，以及牺牲层材料。刻蚀阻挡层8以及牺牲层材料可以连续沉积形成。其中，制作牺牲层21的材料可以包括多晶硅、氧化硅以及金属等。

S203、图案化刻蚀阻挡层和牺牲层材料，以在刻蚀阻挡层上形成牺牲层，牺牲层用于在被移除后形成空气腔。

图17是本申请实施例提供的谐振器制作方法中步骤S203对应的谐振器结构示意图。具体的，请参照图17，沉积刻蚀阻挡层以及牺牲层材料后，需要通过蚀刻工艺将刻蚀阻挡层和牺牲层材料进行图案化，从而在刻蚀阻挡层8上形成牺牲层21。刻蚀阻挡层8以及牺牲层21的形状和所要形成的空气腔2相匹配。具体的，可以通过一次刻蚀工序，将刻蚀阻挡层8以及牺牲层21刻蚀出来。而牺牲层21在后续工序中被去除后，即可得到空气腔2。

图18为本申请实施例提供的另一种在衬底上形成夹层电极，并在夹层电极上形成声学镜或声学镜对应的牺牲层的具体步骤示意图。请参照图18，图18中所示的谐振器的制作方法中除了包括图14所示的步骤S201至S203之外，还给出了牺牲层的后续处理方式。具体的，在在具有声学镜的衬底1上连续形成种子层31和第一底电极层32之后，可以根据步骤S201至步骤S203设置牺牲层，其具体步骤内容可参见前述图14的相关叙述，在步骤S204之后，谐振器的制作方法还包括：

S204、去除牺牲层，以形成空气腔。

具体的，可以通过排空道，或者是刻蚀工艺将牺牲层21的材料去除掉。刻蚀工艺包括有离子刻蚀或者湿法刻蚀等。牺牲层21被去除后，即可形成空腔结构，即用于作为声学镜的空气腔2。

本实施例中，谐振器制造方法包括先提供衬底，并在衬底上形成夹层电极，以及在夹层电极上形成声学镜或牺牲层；之后在具有声学镜的衬底上连续形成种子层和第一底电极层，再于第一底电极层上形成第二底电极层；此后在第二底电极层上依次形成压电层、顶电极和钝化层。谐振器的第一底电极层会直接包裹于种子层表面，从而构成了一个保护层，该保护层会隔绝种子层和外层的空气，从而避免种子层表面化学反应的发生，压电层等膜层形成较好的垂直晶向，让谐振器具有较好的工作性能。

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。其中，滤波器除了包括上述实施例中的谐振器之外，还可以耦合或设置有其它基本元件。具体的，滤波器及电子设备所具有的谐振器的具体结构、功能以及主要工作原理已在前述实施例中进行了详细说明，此处不再赘述。

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。

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

1.一种谐振器，其特征在于，包括

衬底；

夹层电极；

声学镜；

底电极结构，所述底电极结构和所述夹层电极共同围在所述声学镜外侧，所述夹层电极和所述底电极结构相互连接并导通，所述底电极结构包括种子层、第一底电极层和第二底电极层，所述第一底电极层设置于所述种子层上，所述第二底电极层形成于所述第一底电极层上，并覆盖所述第一底电极层；

压电层，以及

顶电极；

其中，所述夹层电极、所述声学镜、所述底电极结构、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。

2.根据权利要求1所述的谐振器，其特征在于，所述第一底电极层连续形成于所述种子层上。

3.根据权利要求2所述的谐振器，其特征在于，所述第一底电极层和所述种子层连续沉积。

4.根据权利要求3所述的谐振器，其特征在于，所述第一底电极层和所述种子层的形状相同。

5.根据权利要求1-4任一项所述的谐振器，其特征在于，在谐振器的横向方向上，所述第二底电极层延伸至所述第一底电极层的边缘的外侧。

6.根据权利要求5所述的谐振器，其特征在于，所述第二底电极层的覆盖于所述第一底电极层上的部分的高度高于未覆盖于所述第一底电极层上的部分的高度，以使所述第二底电极层在对应所述第一底电极层边缘的位置具有台阶部。

7.根据权利要求1-4任一项所述的谐振器，其特征在于，所述第二底电极层的厚度大于所述第一底电极层的厚度。

8.根据权利要求1-4任一项所述的谐振器，其特征在于，所述第一底电极层的厚度大于或等于

且小于或等于

9.根据权利要求1-4任一项所述的谐振器，其特征在于，所述种子层的材料包括氮化铝、氧化锌和锆钛酸铅中的至少一种。

10.根据权利要求1-4任一项所述的谐振器，其特征在于，所述第一底电极层的材料包括钼、钌、金、铝、镁、钨、铜，钛、铱、锇和铬的至少一种；和/或，

所述第二底电极层的材料包括钼、钌、金、铝、镁、钨、铜，钛、铱、锇和铬的至少一种。

11.根据权利要求1-4任一项所述的谐振器，其特征在于，所述夹层电极设置在所述衬底上。

12.根据权利要求1-4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空气腔。

13.根据权利要求12所述的谐振器，其特征在于，所述声学镜包括所述空气腔，所述夹层电极和所述底电极结构共同围在所述空气腔外侧。

14.根据权利要求13所述的谐振器，其特征在于，所述夹层电极的材料包括钼、钌、金、铝、镁、钨、铜，钛、铱、锇和铬的至少一种。

15.根据权利要求12所述的谐振器，其特征在于，还包括刻蚀阻挡层，所述刻蚀阻挡层设置于所述夹层电极上。

16.根据权利要求15所述的谐振器，其特征在于，所述刻蚀阻挡层位于所述空气腔内。

17.根据权利要求1-4任一项所述的谐振器，其特征在于，还包括钝化层，所述钝化层覆盖所述顶电极。

18.一种滤波器，其特征在于，包括权利要求1-17任一项所述的谐振器。

19.一种电子设备，其特征在于，包括权利要求18所述的滤波器。

20.一种谐振器的制造方法，其特征在于，包括：

提供衬底；

在所述衬底上形成夹层电极，并在所述夹层电极上形成声学镜或所述声学镜对应的牺牲层；

在具有所述声学镜或所述牺牲层的所述衬底上连续形成种子层和第一底电极层；

在所述第一底电极层上形成第二底电极层；

在所述第二底电极层上依次形成压电层和顶电极。

21.根据权利要求20所述的制造方法，其特征在于，所述连续形成种子层和第一底电极层，具体包括：

在具有所述声学镜或所述牺牲层的所述衬底上连续沉积并图形化所述种子层和所述第一底电极层。

22.根据权利要求20所述的制造方法，其特征在于，所述在所述第一底电极层上形成第二底电极层，具体包括：

在所述第一底电极层上沉积并图形化所述第二底电极层，其中，所述第二底电极层覆盖所述第一底电极层。

23.根据权利要求20-22任一项所述的制造方法，其特征在于，所述声学镜为空气腔；

所述在所述衬底上形成夹层电极，并在所述夹层电极上形成声学镜或所述声学镜对应的牺牲层，具体包括：

在所述衬底上形成夹层电极；

在所述夹层电极上沉积刻蚀阻挡层和牺牲层材料；

图案化所述刻蚀阻挡层和所述牺牲层材料，以在所述刻蚀阻挡层上形成牺牲层，所述牺牲层用于在被移除后形成所述空气腔。

24.根据权利要求23所述的制造方法，其特征在于，在具有所述声学镜或所述牺牲层的所述衬底上连续形成种子层和第一底电极层之后，还包括：

去除所述牺牲层，以形成所述空气腔。