CN117134736A - 一种集成电容的体声波谐振器及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种集成电容的体声波谐振器及其制备方法，该体声波谐振器包括：体声波谐振器载体、压电层、体声波谐振器盖体、第一电极层、第二电极层、电容介质层和电容电极单元；第一电极层、压电层和第二电极层构成有效谐振区域，第二电极层、电容介质层和电容电极单元构成电容；本发明将体声波谐振器与电容集成在同一晶圆上，由于有效谐振区域和电容共用一个第二电极层进行电信号连接，不会因额外增加电容而增加滤波器的面积；另外这种集成电容的体声波谐振器通过体声波谐振器串并联电容可以实现整体电路中电容的值的变化，从而使得体声波谐振器的并联谐振频率和串联谐振频率发生变化，进而可以灵活调节体声波谐振器的有效机电耦合系数。
Description
技术领域
本发明涉及体声波谐振器技术领域，更具体地说，涉及一种集成电容的体声波谐振器及其制备方法。
背景技术
第五代蜂窝技术（5G）可以为无线服务提高速度，减少延迟，并增强灵活性，5G通信技术是当前科技行业重点研究课题；随着通信频段不断扩展且愈发密集，相邻频段之间会产生很大串扰，滤波器在满足通带性能的同时需要在紧邻的频段快速衰减，从而达到抑制相邻频段信号的作用。
体声波谐振器广泛应用在高频滤波器中，由于体声波谐振器的有效机电耦合系数（k2 eff）决定了高频滤波器的带宽和通带边缘的滚降，通过减小体声波谐振器的有效机电耦合系数（k2 eff）可以实现高频滤波器在通带边缘迅速衰减；减小有效机电耦合系数（k2 eff）的办法包括将体声波谐振器与电容串联或者并联，但是这种办法会额外增加电容，进而增加高频滤波器的面积。
因此，如何研究出既能够减小有效机电耦合系数（k2 eff）又不会增加滤波器面积的方法，是本领域技术人员亟待解决的技术问题。
发明内容
有鉴于此，为解决上述问题，本发明提供一种集成电容的体声波谐振器及其制备方法，技术方案如下：
一种集成电容的体声波谐振器，所述体声波谐振器包括：
体声波谐振器载体；
在第一方向上，依次位于所述体声波谐振器载体一侧的压电层和体声波谐振器盖体，所述第一方向垂直于所述体声波谐振器载体所在平面，且由所述体声波谐振器载体指向所述压电层；
位于所述压电层面向所述体声波谐振器盖体一侧的第一电极层，所述第一电极层暴露出所述压电层的第一表面的第一区域，所述第一表面为所述压电层面向所述体声波谐振器盖体一侧的表面；
位于所述压电层面向所述体声波谐振器载体一侧的第二电极层，所述第二电极层暴露出所述压电层的第二表面的第二区域，所述第二表面为所述压电层面向所述体声波谐振器载体一侧的表面，在所述第一方向上，所述第一区域在所述体声波谐振器载体上的正投影与所述第二区域在所述体声波谐振器载体上的正投影不存在交叠；
位于所述第二电极层背离所述压电层一侧的电容介质层；
位于所述电容介质层背离所述第二电极层一侧的至少一个电容电极单元，其中所述第二电极层、所述电容介质层和所述电容电极单元构成电容。
优选的，在上述集成电容的体声波谐振器中，所述体声波谐振器载体包括：
位于所述压电层背离所述体声波谐振器盖体一侧的第一衬底；
位于所述第一衬底面向所述压电层一侧的第一键合层，所述第一键合层具有第一凸起和第二凸起；
位于所述第一键合层背离所述第一衬底一侧的截止边界层；
在所述第一方向上，所述第一凸起的高度大于所述第二凸起的高度，覆盖有所述截止边界层的第一凸起与所述压电层的第二区域连接，覆盖有所述截止边界层的第二凸起与所述电容介质层连接。
优选的，在上述集成电容的体声波谐振器中，所述第一凸起与所述第二凸起之间具有第一凹槽；
在所述第一方向上，所述第一凹槽在所述第一衬底上的正投影覆盖部分所述第二电极层在所述第一衬底上的正投影，以及覆盖部分所述压电层的第二区域在所述第一衬底上的正投影。
优选的，在上述集成电容的体声波谐振器中，所述第二电极层包括位于所述第一凸起和所述第二凸起之间的第三区域；
所述第三区域的边缘区域为台阶结构。
优选的，在上述集成电容的体声波谐振器中，所述体声波谐振器载体还包括：牺牲层；
部分所述牺牲层位于所述第一凸起远离所述第二凸起的一侧，且位于所述压电层和所述截止边界层之间；
部分所述牺牲层位于所述第二凸起远离所述第一凸起的一侧，且位于所述电容介质层和所述截止边界层之间。
优选的，在上述集成电容的体声波谐振器中，所述体声波谐振器盖体包括：
在所述第一方向上，依次位于所述压电层背离所述体声波谐振器载体一侧的第二键合层和盖板，所述第一电极层位于所述压电层和所述第二键合层之间；
所述第二键合层具有第二凹槽，所述第二凹槽在所述第一方向上贯穿所述第二键合层，暴露出所述第一电极层面向所述盖板一侧的部分表面，以及部分所述压电层的第一区域。
优选的，在上述集成电容的体声波谐振器中，所述体声波谐振器还包括：
位于所述第一电极层面向所述第二键合层一侧的钝化层；
所述钝化层具有第三凹槽，所述第三凹槽在所述第一方向上贯穿所述钝化层，暴露出部分所述第一电极层；
所述压电层的第一区域具有第四凹槽，所述第四凹槽在所述第一方向上贯穿所述压电层，暴露出部分所述第二电极层；
位于所述第三凹槽内的第一导通层，所述第一导通层通过所述第三凹槽与所述第一电极层连接；
位于所述第四凹槽内的第二导通层，所述第二导通层通过所述第四凹槽与所述第二电极层连接。
优选的，在上述集成电容的体声波谐振器中，所述体声波谐振器盖体还包括：
在所述第一方向上，贯穿所述盖板和所述第二键合层的第一通孔，所述第一通孔暴露出部分所述第一导通层；
第一金属层，所述第一金属层覆盖所述第一通孔的侧壁，以及覆盖所述第一通孔暴露出的所述第一导通层的表面；
第一金属填充层，所述第一金属填充层至少填充所述第一通孔，所述第一金属层位于所述第一金属填充层和所述第一通孔的侧壁之间；
位于所述第一金属填充层背离所述第一导通层一侧的第一焊锡球。
优选的，在上述集成电容的体声波谐振器中，所述体声波谐振器盖体还包括：
在所述第一方向上，贯穿所述盖板和所述第二键合层的第二通孔，所述第二通孔暴露出部分所述第二导通层；
第二金属层，所述第二金属层覆盖所述第二通孔的侧壁，以及覆盖所述第二通孔暴露出的所述第二导通层的表面；
第二金属填充层，所述第二金属填充层至少填充所述第二通孔，所述第二金属层位于所述第二金属填充层和所述第二通孔的侧壁之间；
位于所述第二金属填充层背离所述第二导通层一侧的第二焊锡球。
本发明实施例还提供了一种集成电容的体声波谐振器的制备方法，所述制备方法用于制备上述集成电容的体声波谐振器，所述制备方法包括：
提供一体声波谐振器载体；
在第一方向上，依次在所述体声波谐振器载体的一侧形成压电层和体声波谐振器盖体，所述第一方向垂直于所述体声波谐振器载体所在平面，且由所述体声波谐振器载体指向所述压电层；
在所述压电层面向所述体声波谐振器盖体的一侧形成第一电极层，所述第一电极层暴露出所述压电层的第一表面的第一区域，所述第一表面为所述压电层面向所述体声波谐振器盖体一侧的表面；
在所述压电层面向所述体声波谐振器载体的一侧形成第二电极层，所述第二电极层暴露出所述压电层的第二表面的第二区域，所述第二表面为所述压电层面向所述体声波谐振器载体一侧的表面，在所述第一方向上，所述第一区域在所述体声波谐振器载体上的正投影与所述第二区域在所述体声波谐振器载体上的正投影不存在交叠；
在所述第二电极层背离所述压电层的一侧形成电容介质层；
在所述电容介质层背离所述第二电极层的一侧形成至少一个电容电极单元，其中所述第二电极层、所述电容介质层和所述电容电极单元构成电容。
相较于现有技术，本发明实现的有益效果为：
本发明提供了一种集成电容的体声波谐振器及其制备方法，所述体声波谐振器包括：体声波谐振器载体；在第一方向上，依次位于所述体声波谐振器载体一侧的压电层和体声波谐振器盖体；位于所述压电层面向所述体声波谐振器盖体一侧的第一电极层，位于所述压电层面向所述体声波谐振器载体一侧的第二电极层，位于所述第二电极层背离所述压电层一侧的电容介质层，以及位于所述电容介质层背离所述第二电极层一侧的至少一个电容电极单元；其中所述体声波谐振器中的第一电极层、压电层和第二电极层构成有效谐振区域，第二电极层、电容介质层和电容电极单元又构成了电容；本发明将体声波谐振器与电容集成在同一晶圆上，相比于将分立的谐振器和电容串并联，不会因额外增加电容而增加滤波器的面积，并且由于有效谐振区域和电容共用一个第二电极层进行电信号连接，省掉了电容电极单元的引线，也能够缩小滤波器的面积；另外这种集成电容的体声波谐振器相当于体声波谐振器与电容串联或并联，体声波谐振器通过串并联电容可以实现整体电路中电容的值的变化，从而使得体声波谐振器的并联谐振频率和串联谐振频率发生变化，进而可以灵活调节体声波谐振器的有效机电耦合系数。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的实施例，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，还可以根据提供的附图获得其他的附图。
图1为本发明实施例提供的一种集成电容的体声波谐振器的结构示意图；
图2为本发明实施例提供的一种体声波谐振器和电容串联的电路示意图；
图3为本发明实施例提供的一种体声波谐振器串联电容前后的体声波谐振器特性对比图；
图4为本发明实施例提供的一种体声波谐振器和电容并联的电路示意图；
图5为本发明实施例提供的一种体声波谐振器并联电容前后的体声波谐振器特性对比图；
图6为本发明实施例提供的一种多个体声波谐振器并联多个电容的电路示意图；
图7为本发明实施例提供的一种多个体声波谐振器并联多个电容前后的滤波器特性对比图；
图8为本发明实施例提供的一种集成电容的体声波谐振器的制备方法的流程示意图；
图9为本发明实施例提供的一种形成第二电极层后的结构示意图；
图10为本发明实施例提供的一种形成电容电极单元后的结构示意图；
图11为本发明实施例提供的一种形成牺牲层后的结构示意图；
图12为本发明实施例提供的一种形成截止边界层后的结构示意图；
图13为本发明实施例提供的一种形成第一衬底后的结构示意图；
图14为本发明实施例提供的一种形成第六凹槽后的结构示意图；
图15为本发明实施例提供的一种形成第一导通层和第二导通层后的结构示意图；
图16为本发明实施例提供的一种形成盖板后的结构示意图。
具体实施方式
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，所描述的实施例仅仅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。
基于背景技术记载的内容而言，发明人在本发明的发明创造过程中发现，由于体声波谐振器的有效机电耦合系数（k2 eff）决定了高频滤波器的带宽和通带边缘的滚降，通过减小体声波谐振器的有效机电耦合系数（k2 eff）可以实现高频滤波器在通带边缘迅速衰减；而现有技术中减小有效机电耦合系数（k2 eff）的办法包括将体声波谐振器与电容串联或者并联，但是这种办法会额外增加电容，进而增加高频滤波器的面积，因此，如何研究出既能够减小有效机电耦合系数（k2 eff）又不会增加滤波器面积的方法，是本领域技术人员亟待解决的技术问题。
基于此，本申请提供了一种集成电容的体声波谐振器及其制备方法，既能够减小有效机电耦合系数（k2 eff），又不会增加高频滤波器的面积。
为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。
本发明实施例提供了一种集成电容的体声波谐振器，参考图1，图1为本发明实施例提供的一种集成电容的体声波谐振器的结构示意图，结合图1，所述体声波谐振器包括：
体声波谐振器载体1；在第一方向A上，依次位于所述体声波谐振器载体1一侧的压电层2和体声波谐振器盖体3，所述第一方向A垂直于所述体声波谐振器载体1所在平面，且由所述体声波谐振器载体1指向所述压电层2。
位于所述压电层2面向所述体声波谐振器盖体3一侧的第一电极层4，所述第一电极层4暴露出所述压电层2的第一表面的第一区域，所述第一表面为所述压电层2面向所述体声波谐振器盖体3一侧的表面。
位于所述压电层2面向所述体声波谐振器载体1一侧的第二电极层5，所述第二电极层5暴露出所述压电层2的第二表面的第二区域，所述第二表面为所述压电层2面向所述体声波谐振器载体1一侧的表面，在所述第一方向A上，所述第一区域在所述体声波谐振器载体1上的正投影与所述第二区域在所述体声波谐振器载体1上的正投影不存在交叠。
位于所述第二电极层5背离所述压电层2一侧的电容介质层6；位于所述电容介质层6背离所述第二电极层5一侧的至少一个电容电极单元7，其中所述第二电极层5、所述电容介质层6和所述电容电极单元7构成电容8。
具体地，在本发明实施例中，所述第一电极层4和所述第二电极层5在所述压电层2的正投影存在交叠；所述电容介质层6既可以作为电容8的介质层，又可以保护所述第二电极层5发生氧化；所述电容电极单元7可以是以膜层的形式存在的电容电极单元7，所述电容电极单元7包括但不限定于如图1所示具有一个电容电极单元7，还可以是多个电容电极单元7，多个电容电极单元7都间隔分布在所述电容介质层6背离所述第二电极层5的一侧，并且，如图1中的标号8虚线框，每个电容电极单元7、每个电容电极单元7对应的电容介质层6以及每个电容电极单元7对应的第二电极层5，三者共同构成电容8。
通过上述描述可知，本发明实施例提供了一种集成电容的体声波谐振器包括：体声波谐振器载体1；在第一方向A上，依次位于所述体声波谐振器载体1一侧的压电层2和体声波谐振器盖体3；位于所述压电层2面向所述体声波谐振器盖体3一侧的第一电极层4，位于所述压电层2面向所述体声波谐振器载体1一侧的第二电极层5，位于所述第二电极层5背离所述压电层2一侧的电容介质层6，以及位于所述电容介质层6背离所述第二电极层5一侧的至少一个电容电极单元7；其中所述体声波谐振器中的第一电极层4、压电层2和第二电极层5构成有效谐振区域，第二电极层5、电容介质层6和电容电极单元7又构成了电容8；本发明实施例将体声波谐振器与电容8集成在同一晶圆上，相比于将分立的谐振器和电容串并联，不会因额外增加电容8而增加滤波器的面积，并且由于有效谐振区域和电容8共用一个第二电极层5进行电信号连接，省掉了电容电极单元7的引线，也能够缩小滤波器的面积；另外这种集成电容的体声波谐振器相当于体声波谐振器与电容8串联或并联，体声波谐振器通过串并联电容8可以实现整体电路中电容的值的变化，从而使得体声波谐振器的并联谐振频率和串联谐振频率发生变化，进而可以灵活调节体声波谐振器的有效机电耦合系数。
可选的，在本发明的另一实施例中，参考图1，所述体声波谐振器载体1包括：位于所述压电层2背离所述体声波谐振器盖体3一侧的第一衬底9；位于所述第一衬底9面向所述压电层2一侧的第一键合层10，所述第一键合层10具有第一凸起10a和第二凸起10b；位于所述第一键合层10背离所述第一衬底9一侧的截止边界层11；在所述第一方向A上，所述第一凸起10a的高度大于所述第二凸起10b的高度，覆盖有所述截止边界层11的第一凸起10a与所述压电层2的第二区域连接，覆盖有所述截止边界层11的第二凸起10b与所述电容介质层6连接。
所述第一凸起10a与所述第二凸起10b之间具有第一凹槽12；在所述第一方向A上，所述第一凹槽12在所述第一衬底9上的正投影覆盖部分所述第二电极层5在所述第一衬底9上的正投影，以及覆盖部分所述压电层2的第二区域在所述第一衬底9上的正投影。
所述第二电极层5包括位于所述第一凸起10a和所述第二凸起10b之间的第三区域；所述第三区域的边缘区域为台阶结构13。
具体地，在本发明实施例中，所述第一凹槽12为第一谐振空腔，所述第一谐振空腔由所述第一凸起10a、所述第二凸起10b、所述压电层2、所述第二电极层5和所述电容介质层6组合而成；所述第一凹槽12在所述第一衬底9上的正投影覆盖的部分所述第二电极层5的第三区域，所述第三区域靠近所述第一凸起10a的部分区域，以及所述第三区域靠近所述第二凸起10b的部分区域均为台阶结构13，也就是在所述第一方向A上，所述第一凹槽12在所述第一衬底9上的正投影完全覆盖所述台阶结构13在所述第一衬底9上的正投影；所述第一谐振空腔将所述第二电极层5的边界和所述台阶结构13包括在内，以构成声波反射的边界条件，使得第一谐振空腔能够更好振动，提高体声波谐振器的性能；另外，所述第二电极层5面向所述截止边界层11的一侧具有电容介质层6，所述电容电极单元7可以位于所述第一谐振空腔中电容介质层6背离所述第二电极层5的一侧，还可以位于所述第一谐振空腔外电容介质层6背离所述第二电极层5的一侧。
所述体声波谐振器载体1还包括：牺牲层14；部分所述牺牲层14位于所述第一凸起10a远离所述第二凸起10b的一侧，且位于所述压电层2和所述截止边界层11之间；部分所述牺牲层14位于所述第二凸起10b远离所述第一凸起10a的一侧，且位于所述电容介质层6和所述截止边界层11之间；需要说明的是，所述电容电极单元7位于所述牺牲层14和所述电容介质层6之间。
可选的，在本发明的另一实施例中，参考图1，所述体声波谐振器盖体3包括：在所述第一方向A上，依次位于所述压电层2背离所述体声波谐振器载体1一侧的第二键合层15和盖板16，所述第一电极层4位于所述压电层2和所述第二键合层15之间；所述第二键合层15具有第二凹槽17，所述第二凹槽17在所述第一方向A上贯穿所述第二键合层15，暴露出所述第一电极层4面向所述盖板16一侧的部分表面，以及部分所述压电层2的第一区域。
具体地，在本发明实施例中，所述第二凹槽17为第二谐振空腔，所述第二谐振空腔由所述盖板16、所述第二键合层15、所述第一电极层4和所述压电层2组合而成；所述第二谐振空腔将所述第一电极层4的边界包括在内，以构成声波反射的边界条件，使得第二谐振空腔能够更好振动，提高体声波谐振器的性能。
所述体声波谐振器还包括：位于所述第一电极层4面向所述第二键合层15一侧的钝化层18；所述钝化层18具有第三凹槽，所述第三凹槽在所述第一方向A上贯穿所述钝化层18，暴露出部分所述第一电极层4；位于所述第三凹槽内的第一导通层19，所述第一导通层19通过所述第三凹槽与所述第一电极层4连接；所述压电层2的第一区域具有第四凹槽，所述第四凹槽在所述第一方向A上贯穿所述压电层2，暴露出部分所述第二电极层5；位于所述第四凹槽内的第二导通层20，所述第二导通层20通过所述第四凹槽与所述第二电极层5连接。
所述体声波谐振器盖体3还包括：在所述第一方向A上，贯穿所述盖板16和所述第二键合层15的第一通孔，所述第一通孔暴露出部分所述第一导通层19；第一金属层21，所述第一金属层21覆盖所述第一通孔的侧壁，以及覆盖所述第一通孔暴露出的所述第一导通层19的表面；第一金属填充层22，所述第一金属填充层22至少填充所述第一通孔，所述第一金属层21位于所述第一金属填充层22和所述第一通孔的侧壁之间；位于所述第一金属填充层22背离所述第一导通层19一侧的第一焊锡球23。
所述体声波谐振器盖体3还包括：在所述第一方向A上，贯穿所述盖板16和所述第二键合层15的第二通孔，所述第二通孔暴露出部分所述第二导通层20；第二金属层24，所述第二金属层24覆盖所述第二通孔的侧壁，以及覆盖所述第二通孔暴露出的所述第二导通层20的表面；第二金属填充层25，所述第二金属填充层25至少填充所述第二通孔，所述第二金属层24位于所述第二金属填充层25和所述第二通孔的侧壁之间；位于所述第二金属填充层25背离所述第二导通层20一侧的第二焊锡球26。
具体地，在本发明实施例中，所述集成电容的体声波谐振器结构可以实现电容8和体声波谐振器的串联，以及实现电容8和体声波谐振器的并联；如图2和图3所示，图2为本发明实施例提供的一种体声波谐振器和电容串联的电路示意图，图3为本发明实施例提供的一种体声波谐振器串联电容前后的体声波谐振器特性对比图，本发明实施例中示例的是两个集成电容的体声波谐振器结构之间的串联，其中第一体声波谐振器和第二体声波谐振器的结构完全相同，图2中第一体声波谐振器的第二电极层5连接In端，第一体声波谐振器的第二电极层5还连接电容电极单元7，第一体声波谐振器的电容电极单元7和第二体声波谐振器的第二电容电极单元7连接，无需通过引线连接，通过第二体声波谐振器的第二电极层5接地，以实现体声波谐振器与电容8串联，如图3所示，可以看出体声波谐振器串联电容8后串联谐振频率减小，由于串联谐振频率与有效机电耦合系数（k2 eff）呈正相关，并联谐振频率不变，从而有效机电耦合系数（k2 eff）减小；如图4和图5所示，图4为本发明实施例提供的一种体声波谐振器和电容并联的电路示意图，图5为本发明实施例提供的一种体声波谐振器并联电容前后的体声波谐振器特性对比图，本发明实施例中示例的是两个集成电容的体声波谐振器结构之间的并联，其中第一体声波谐振器和第二体声波谐振器的结构完全相同，图4中第一体声波谐振器的第二电极层5连接In端，第一体声波谐振器的第二电极层5还连接第一电容电极单元7，第一电容电极单元7和第二体声波谐振器的第二电容电极单元7连接，无需通过引线连接，第二体声波谐振器中的第一电极层4和第二电极层5通过压电层2的第四凹槽中的第二导通层20连接起来，通过第二体声波谐振器中的第一电极层4接地，以实现体声波谐振器和电容8的并联，如图5所示，可以看出体声波谐振器并联电容8后并联谐振频率减小，由于并联谐振频率与有效机电耦合系数（k2 eff）呈正相关，串联谐振频率不变，从而有效机电耦合系数（k2 eff）减小；由于滤波器中包括多个体声波谐振器和多个电容8，如图6所示，图6为本发明实施例提供的一种多个体声波谐振器并联多个电容的电路示意图，该电路包括：依次串联并设置在输入端In至输出端Out之间的谐振器RS1至谐振器RS4，电容C1并联在谐振器RS2两端，电容C2并联在谐振器RS3两端，谐振器RS1与谐振器RS2的公共端通过谐振器RP1接地，谐振器RS2与谐振器RS3的公共端通过谐振器RP2接地，谐振器RS3与谐振器RS4的公共端通过谐振器RP3接地。
图7为本发明实施例提供的一种多个体声波谐振器并联多个电容前后的滤波器特性对比图，基于上述的原理，当多个体声波谐振器和多个所述电容8并联组成的滤波器可以呈现出如图7所示的效果，图7中并联电容8后的滤波器在通带右侧展示出了很快的滚降，在不改变通带性能的情况下，在2.6GHz快速实现了高抑制。
可选的，基于本发明上述实施例，在本发明的另一实施例中还提供了一种集成电容的体声波谐振器的制备方法，用于制备上述实施例所述的体声波谐振器，参考图8，图8为本发明实施例提供的一种集成电容的体声波谐振器的制备方法的流程示意图，结合图8，所述制备方法包括：
S100：提供第二衬底27，在第二方向B上，在所述第二衬底27上依次形成过渡层28、钝化层18、第一电极层4、压电层2和第二电极层5，所述第二方向B垂直于所述第二衬底27所在平面，且由所述第二衬底27指向所述过渡层28。
具体地，在该步骤S100中，如图9所示，图9为本发明实施例提供的一种形成第二电极层后的结构示意图，本发明实施例包括但不限定于通过反应性离子刻蚀（RIE）等方式对所述第二电极层5进行刻蚀处理形成台阶结构13和第五凹槽29，所述第五凹槽29在所述第二方向B上贯穿所述第二电极层5，暴露出所述压电层2的第二表面的第二区域，所述第二表面为所述压电层2背离所述第一电极层4一侧的表面；所述第二衬底27的材料包括但不限定为硅、玻璃、SiC或GaAs等；所述过渡层28的材料包括但不限定为氧化硅或氮化硅等；所述钝化层18的材料包括但不限定为氮化铝（AlN）等；所述第一电极层4的材料包括但不限定为Al、Cu、Mo、Au或Pt等；所述压电层2的材料包括但不限定为氮化铝（AlN）、AlxSc1-xN、铌酸锂（LiNbO3）、钽酸锂（LiTaO3）或石英等，所述压电层2的材料可以为多晶，也可以为单晶；所述第二电极层5的材料包括但不限定为Al、Cu、Mo、Au或Pt等；所述形成过渡层28包括但不限定为通过热氧化、物理气相沉积（PVD）或化学气相沉积（CVD）等方式形成；所述形成钝化层18包括但不限定为通过磁控溅射的方式形成；所述形成第一电极层4包括但不限定为通过物理气相沉积（PVD）等方式形成；所述形成压电层2包括但不限定为通过物理气相沉积（PVD）或金属有机物化学气相淀积（MOCVD）等方式形成；所述形成第二电极层5包括但不限定为通过物理气相沉积（PVD）等方式形成。
S200：在所述第二电极层5背离所述压电层2的一侧形成电容介质层6，在所述电容介质层6背离所述第二电极层5的一侧形成至少一个电容电极单元7。
具体地，在该步骤S200中，如图10所示，图10为本发明实施例提供的一种形成电容电极单元后的结构示意图，所述电容介质层6覆盖所述第二电极层5背离所述压电层2的一侧，并且所述电容介质层6还覆盖在所述台阶结构13的表面；在本发明实施例中，还可以设置多个所述电容电极单元7；所述电容介质层6的材料包括但不限定为氧化硅、氮化硅、氮化铝等；所述形成电容介质层6包括但不限定于通过物理气相沉积（PVD）或化学气相沉积（CVD）等方式形成；所述电容电极单元7的材料包括但不限定为Al、Cu、Mo、Au或Pt等。
S300：形成牺牲层14，所述牺牲层14覆盖所述压电层2的第二表面的第二区域，以及覆盖所述电容介质层6设置有所述电容电极单元7的一侧。
具体地，在该步骤S300中，如图11所示，图11为本发明实施例提供的一种形成牺牲层后的结构示意图，在形成牺牲层14后，本发明实施例包括但不限定于通过刻蚀对所述牺牲层14进行刻蚀处理，形成在所述第二方向B上贯穿所述牺牲层14的第三通孔30和第四通孔31，所述第三通孔30暴露出部分所述压电层2的第二表面的第二区域，所述第四通孔31暴露出部分所述电容介质层6；所述牺牲层14的材料包括但不限定为SiO2、PSG、USG、a-Si或光刻胶等。
S400：在所述牺牲层14背离所述压电层2的一侧形成截止边界层11，所述截止边界层11覆盖所述第三通孔30的侧壁、所述第三通孔30暴露出的部分所述压电层2、所述第四通孔31的侧壁、所述第四通孔31暴露出的部分所述电容介质层6，以及所述牺牲层14背离所述压电层2一侧的表面。
具体地，在该步骤S400中，如图12所示，图12为本发明实施例提供的一种形成截止边界层后的结构示意图，所述截止边界层11的材料包括但不限定为SiO2或多晶硅（poly-Si）等；所述截止边界层11和所述牺牲层14为不同种材料；并且在步骤S300中刻蚀牺牲层14时采用的化学物质不会对截止边界层11造成损伤。
S500：在所述第二方向B上，在所述截止边界层11背离所述牺牲层14的一侧依次形成第一键合层10和第一衬底9。
具体地，在该步骤S500中，如图13所示，图13为本发明实施例提供的一种形成第一衬底后的结构示意图，所述第一键合层10至少填充所述第三通孔30和所述第四通孔31，所述第三通孔30内的第一键合层10构成第一凸起10a，所述第四通孔31内的第一键合层10构成第二凸起10b；所述第一衬底9位于所述第一键合层10背离所述压电层2的一侧；所述第一键合层10的材料包括但不限定为SiO2等。
S600：去除所述第二衬底27和所述过渡层28，并对所述钝化层18进行处理形成所述第六凹槽32，所述第六凹槽32在第一方向A上贯穿所述钝化层18和所述第一电极层4，暴露出所述压电层2的第一表面的第一区域，所述第一表面为所述压电层2背离所述第二电极层5一侧的表面，所述第一方向A垂直于所述压电层2所在平面，且由所述压电层2指向所述第一电极层4。
具体地，在该步骤S600中，如图14所示，图14为本发明实施例提供的一种形成第六凹槽后的结构示意图，通过翻转晶圆，减薄并磨掉所述第二衬底27和所述过渡层28；在所述第一方向A上，所述压电层2的第一区域在所述第一衬底9上的正投影与所述压电层2的第二区域在所述第一衬底9上的正投影不存在交叠；此外，本发明实施例包括但不限定于通过液相刻蚀或气相刻蚀等方式释放所述第一凸起10a和所述第二凸起10b之间的所述牺牲层14，保留位于所述第一凸起10a远离所述第二凸起10b的一侧，且位于所述压电层2和所述截止边界层11之间的牺牲层14，以及保留位于所述第二凸起10b远离所述第一凸起10a的一侧，且位于所述电容介质层6和所述截止边界层11之间的牺牲层14；释放所述第一凸起10a和所述第二凸起10b之间的牺牲层14后，该部分为所述第一凸起10a与所述第二凸起10b之间的第一凹槽12，也就是体声波谐振器的第一谐振空腔。
S700：对所述钝化层18进行处理形成第三凹槽，在所述第三凹槽内形成第一导通层19；对所述压电层2的第一区域进行处理形成第四凹槽，在所述第四凹槽内形成第二导通层20。
具体地，在该步骤S700中，如图15所示，图15为本发明实施例提供的一种形成第一导通层和第二导通层后的结构示意图，所述第三凹槽在所述第一方向A上贯穿所述钝化层18，暴露出部分所述第一电极层4，所述第一导通层19通过所述第三凹槽与所述第一电极层4连接；所述第四凹槽在所述第一方向A上贯穿所述压电层2，暴露出部分所述第二电极层5，所述第二导通层20通过所述第四凹槽与所述第二电极层5连接；所述第一导通层19的材料包括但不限定为Au、Cu或Al等；所述第二导通层20的材料包括但不限定为Au、Cu或Al等。
S800：在所述第一方向A上形成第二键合层15，并对所述第二键合层15进行处理形成第二凹槽17，在所述第二键合层15背离所述压电层2的一侧形成盖板16。
具体地，在该步骤S800中，如图16所示，图16为本发明实施例提供的一种形成盖板后的结构示意图，所述第二凹槽17在所述第一方向A上贯穿所述第二键合层15，暴露出所述钝化层18背离所述第一电极层4一侧的部分表面，以及部分所述压电层2的第一区域；通过在第二键合层15背离所述压电层2的一侧键合盖板16，以形成体声波谐振器的第二谐振空腔；所述第二键合层15的材料包括但不限定为SiO2、SiN或类光刻胶的干膜物质等；在本发明实施例中包括但不限定于通过旋涂的方式形成第二键合层15，然后通过光刻的方式对所述第二键合层15进行处理形成第二凹槽17。
S900：对所述盖板16进行处理形成第一通孔和第二通孔；在所述第一通孔内形成第一金属层21、第一金属填充层22和第一焊锡球23；在所述第二通孔内形成第二金属层24、第二金属填充层25和第二焊锡球26。
具体地，在该步骤S900中，如图1所示，所述第一通孔在所述第一方向A上贯穿所述盖板16和所述第二键合层15，暴露出部分所述第一导通层19；所述第二通孔在所述第一方向A上贯穿所述盖板16和所述第二键合层15，暴露出部分所述第二导通层20；所述第一金属层21覆盖所述第一通孔的侧壁，以及覆盖所述第一通孔暴露出的所述第一导通层19的表面；所述第一金属填充层22至少填充所述第一通孔，所述第一金属层21位于所述第一金属填充层22和所述第一通孔的侧壁之间；所述第一焊锡球23位于所述第一金属填充层22背离所述第一导通层19的一侧；所述第二金属层24覆盖所述第二通孔的侧壁，以及覆盖所述第二通孔暴露出的所述第二导通层20的表面；所述第二金属填充层25至少填充所述第二通孔，所述第二金属层24位于所述第二金属填充层25和所述第二通孔的侧壁之间；所述第二焊锡球26位于所述第二金属填充层25背离所述第二导通层20的一侧。
以上对本发明所提供的一种集成电容的体声波谐振器及其制备方法进行了详细介绍，本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。
需要说明的是，本说明书中的各个实施例均采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似的部分互相参见即可。对于实施例公开的装置而言，由于其与实施例公开的方法相对应，所以描述的比较简单，相关之处参见方法部分说明即可。
还需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备所固有的要素，或者是还包括为这些过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。
对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。
Claims (10)
1.一种集成电容的体声波谐振器，其特征在于，所述体声波谐振器包括：
体声波谐振器载体；
在第一方向上，依次位于所述体声波谐振器载体一侧的压电层和体声波谐振器盖体，所述第一方向垂直于所述体声波谐振器载体所在平面，且由所述体声波谐振器载体指向所述压电层；
位于所述压电层面向所述体声波谐振器盖体一侧的第一电极层，所述第一电极层暴露出所述压电层的第一表面的第一区域，所述第一表面为所述压电层面向所述体声波谐振器盖体一侧的表面；
位于所述压电层面向所述体声波谐振器载体一侧的第二电极层，所述第二电极层暴露出所述压电层的第二表面的第二区域，所述第二表面为所述压电层面向所述体声波谐振器载体一侧的表面，在所述第一方向上，所述第一区域在所述体声波谐振器载体上的正投影与所述第二区域在所述体声波谐振器载体上的正投影不存在交叠；
位于所述第二电极层背离所述压电层一侧的电容介质层；
位于所述电容介质层背离所述第二电极层一侧的至少一个电容电极单元，其中所述第二电极层、所述电容介质层和所述电容电极单元构成电容。
2.根据权利要求1所述的体声波谐振器，其特征在于，所述体声波谐振器载体包括：
位于所述压电层背离所述体声波谐振器盖体一侧的第一衬底；
位于所述第一衬底面向所述压电层一侧的第一键合层，所述第一键合层具有第一凸起和第二凸起；
位于所述第一键合层背离所述第一衬底一侧的截止边界层；
在所述第一方向上，所述第一凸起的高度大于所述第二凸起的高度，覆盖有所述截止边界层的第一凸起与所述压电层的第二区域连接，覆盖有所述截止边界层的第二凸起与所述电容介质层连接。
3.根据权利要求2所述的体声波谐振器，其特征在于，所述第一凸起与所述第二凸起之间具有第一凹槽；
在所述第一方向上，所述第一凹槽在所述第一衬底上的正投影覆盖部分所述第二电极层在所述第一衬底上的正投影，以及覆盖部分所述压电层的第二区域在所述第一衬底上的正投影。
4.根据权利要求3所述的体声波谐振器，其特征在于，所述第二电极层包括位于所述第一凸起和所述第二凸起之间的第三区域；
所述第三区域的边缘区域为台阶结构。
5.根据权利要求2所述的体声波谐振器，其特征在于，所述体声波谐振器载体还包括：牺牲层；
部分所述牺牲层位于所述第一凸起远离所述第二凸起的一侧，且位于所述压电层和所述截止边界层之间；
部分所述牺牲层位于所述第二凸起远离所述第一凸起的一侧，且位于所述电容介质层和所述截止边界层之间。
6.根据权利要求1所述的体声波谐振器，其特征在于，所述体声波谐振器盖体包括：
在所述第一方向上，依次位于所述压电层背离所述体声波谐振器载体一侧的第二键合层和盖板，所述第一电极层位于所述压电层和所述第二键合层之间；
所述第二键合层具有第二凹槽，所述第二凹槽在所述第一方向上贯穿所述第二键合层，暴露出所述第一电极层面向所述盖板一侧的部分表面，以及部分所述压电层的第一区域。
7.根据权利要求6所述的体声波谐振器，其特征在于，所述体声波谐振器还包括：
位于所述第一电极层面向所述第二键合层一侧的钝化层；
所述钝化层具有第三凹槽，所述第三凹槽在所述第一方向上贯穿所述钝化层，暴露出部分所述第一电极层；
所述压电层的第一区域具有第四凹槽，所述第四凹槽在所述第一方向上贯穿所述压电层，暴露出部分所述第二电极层；
位于所述第三凹槽内的第一导通层，所述第一导通层通过所述第三凹槽与所述第一电极层连接；
位于所述第四凹槽内的第二导通层，所述第二导通层通过所述第四凹槽与所述第二电极层连接。
8.根据权利要求7所述的体声波谐振器，其特征在于，所述体声波谐振器盖体还包括：
在所述第一方向上，贯穿所述盖板和所述第二键合层的第一通孔，所述第一通孔暴露出部分所述第一导通层；
第一金属层，所述第一金属层覆盖所述第一通孔的侧壁，以及覆盖所述第一通孔暴露出的所述第一导通层的表面；
第一金属填充层，所述第一金属填充层至少填充所述第一通孔，所述第一金属层位于所述第一金属填充层和所述第一通孔的侧壁之间；
位于所述第一金属填充层背离所述第一导通层一侧的第一焊锡球。
9.根据权利要求7所述的体声波谐振器，其特征在于，所述体声波谐振器盖体还包括：
在所述第一方向上，贯穿所述盖板和所述第二键合层的第二通孔，所述第二通孔暴露出部分所述第二导通层；
第二金属层，所述第二金属层覆盖所述第二通孔的侧壁，以及覆盖所述第二通孔暴露出的所述第二导通层的表面；
第二金属填充层，所述第二金属填充层至少填充所述第二通孔，所述第二金属层位于所述第二金属填充层和所述第二通孔的侧壁之间；
位于所述第二金属填充层背离所述第二导通层一侧的第二焊锡球。
10.一种集成电容的体声波谐振器的制备方法，所述制备方法用于制备上述权利要求1-9任一项所述的体声波谐振器，其特征在于，所述制备方法包括：
提供一体声波谐振器载体；
在第一方向上，依次在所述体声波谐振器载体的一侧形成压电层和体声波谐振器盖体，所述第一方向垂直于所述体声波谐振器载体所在平面，且由所述体声波谐振器载体指向所述压电层；
在所述压电层面向所述体声波谐振器盖体的一侧形成第一电极层，所述第一电极层暴露出所述压电层的第一表面的第一区域，所述第一表面为所述压电层面向所述体声波谐振器盖体一侧的表面；
在所述压电层面向所述体声波谐振器载体的一侧形成第二电极层，所述第二电极层暴露出所述压电层的第二表面的第二区域，所述第二表面为所述压电层面向所述体声波谐振器载体一侧的表面，在所述第一方向上，所述第一区域在所述体声波谐振器载体上的正投影与所述第二区域在所述体声波谐振器载体上的正投影不存在交叠；
在所述第二电极层背离所述压电层的一侧形成电容介质层；
在所述电容介质层背离所述第二电极层的一侧形成至少一个电容电极单元，其中所述第二电极层、所述电容介质层和所述电容电极单元构成电容。
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