CN117957765A - 体声波谐振器及其制备方法、滤波器 - Google Patents

体声波谐振器及其制备方法、滤波器 Download PDF

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李月
王立会
任艳飞
张韬楠
肖月磊
吴艺凡
冯昱霖
曹雪
韩基挏
安齐昌
常文博
李慧颖
曲峰
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Abstract

本公开提供一种体声波谐振器及其制备方法、滤波器，属于射频微机电系统技术领域。本公开的体声波谐振器，其包括介质基板、第一电极、压电层和第二电极；其中，所述介质基板具有沿其厚度方向贯穿的第一腔体；所述第一腔体的第一开口贯穿所述第一表面，第二开口贯穿所述第二表面；所述第一开口包括多条沿顺时针方向依次设置的第一边，以及连接相邻设置的所述第一边的第一连接边；所述第二开口包括多条沿顺时针方向依次设置第二边，以及连接相邻设置的所述第二边的第二连接边；所述第一边和所述第二边一一对应设置，所述第一连接边与第二连接边一一对应设置。

Description

体声波谐振器及其制备方法、滤波器 技术领域
本公开属于射频微机电系统技术领域，具体涉及一种体声波谐振器及其制备方法、滤波器。
背景技术
在移动通信领域，因为分配下来总的可用频率范围较窄，且用于移动通信的频段较多，相邻频段间的间距很窄(约几兆赫兹至几十兆赫兹)、单个频段的带宽很窄(几十兆赫兹)，要求用于手机中的滤波器必须具备带内波纹小、带外抑制大、矩形度好的性能特征。常规的微带滤波器体积较大、带外抑制不够大、矩形度差，无法对应；腔体滤波器体积很大，无法对应；介质滤波器带内插损较大、矩形度差，无法对应；IPD滤波器带内波纹大、矩形度较差，无法对应。
体声波谐振器作为体声波滤波器的基本构成结构单元，现有的体声波谐振器采用硅晶圆作为衬底材料，其上采用三明治结构自下而上为第一电极、压电材料、第二电极。工作原理是射频信号从谐振器一端的电极传入，然后在压电材料与金属电极的界面处通过逆压电效应转换成机械振动的声波信号，该声波信号在第一电极、压电材料、第二电极的三明治结构中形成谐振的具有一定频率的驻波，射频信号的频率与谐振器的谐振频率相等，声波信号传至谐振器另一端的电极处，在金属电极与压电材料的界面处再通过压电效应将声波信号转换成射频信号。谐振器具有固定的谐振频率，当射频信号的频率等于谐振器的谐振频率时，射频信号→声波信号→射频信号的转换效率高；当射频信号的频率不等于谐振器的谐振频率时，射频信号→声波信号→射频信号的转换效率很低，绝大部分的射频信号均不能从谐振器传输过去，即谐振器相当于一个滤波器的功能，对射频信号进行滤波。
发明内容
本发明旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一，提供一种体声波谐振器及其制备方法、滤波器。
本公开实施例提供一种体声波谐振器，其包括介质基板、第一电极、压电层和第二电极；所述介质基板包括沿其厚度方向相对设置的第一表面和第二表面；所述第一电极设置在所述第一表面背离所述所述第二表面的一侧，所述压电层设置在所述第一电极背离所述介质基板的一侧，所述第二电极设置在所述压电层背离所述第一电极的一侧；其中，
所述介质基板具有沿其厚度方向贯穿的第一腔体；所述第一腔体的第一开口贯穿所述第一表面，第二开口贯穿所述第二表面；
所述第一开口包括多条沿顺时针方向依次设置的第一边，以及连接相邻设置的所述第一边的第一连接边；所述第二开口包括多条沿顺时针方向依次设置第二边，以及连接相邻设置的所述第二边的第二连接边；所述第一边和所述第二边一一对应设置，所述第一连接边与第二连接边一一对应设置；
对于相邻设置的两所述第一边，以及连接两所述第一边的第一连接边，其中一条所述第一边上任意一点的切线，与另一条所述第一边上任意一点的切线相交，且交点为第一交点，所述第一交点位于所述第一连接边靠近与之对应的所述第二连接边的一侧；
对于相邻设置的两所述第二边，以及连接两所述第二边的第二连接边，其中一条所述第二边上任意一点的切线，与另一条所述第二边上任意一点的切线相交，且交点为第二交点，所述第二交点位于所述第二连接边远离与之对应的所述第一连接边的一侧。
其中，所述第一腔体包括多个沿顺时针方向依次设置的第一侧面，以及连接相邻设置的所述第一侧面的第一连接面；所述第一侧面上任意一点的切面与所述第二表面所在平面的夹角为80°-88°。
其中，所述第一连接面为弧面。
其中，所述第一连接边为弧线段。
其中，所述第一连接边的曲率半径为5μm-50μm。
其中，所述第二连接边为弧线段。
其中，所述第一连接边的曲率半径为5μm-50μm。
其中，所述第一连接边为直线段或者弧线段。
其中，所述第二连接边为弧线段。
其中，所述体声波谐振器还包括设置在所述第一表面和所述第一电极之间的支撑层。
本公开实施例提供一种体声波谐振器的制备方法，其中，所述制备方法包括：
提供一介质基板，所述介质基板包括沿其厚度方向相对设置的第一表面和第二表面；
在所述介质基板的第一表面上依次形成第一电极、压电层和第二电极；
对所述介质基板进行刻蚀，形成在所述介质基板厚度方向上贯穿所述介质基板的第一腔体；所述第一腔体的第一开口贯穿所述第一表面，第二开口贯穿所述第二表面；
所述第一开口包括多条沿顺时针方向依次设置的第一边，以及连接相邻设置的所述第一边的第一连接边；所述第二开口包括多条沿顺时针方向依次设置第二边，以及连接相邻设置的所述第二边的第二连接边；所述第一边和所述第二边一一对应设置，所述第一连接边与第二连接边一一对应设置；
对于相邻设置的两所述第一边，以及连接两所述第一边的第一连接边，其中一条所述第一边上任意一点的切线，与另一条所述第一边上任意一点的切线相交，且交点为第一交点，所述第一交点位于所述第一连接边靠近与之对应的所述第二连接边的一侧；
对于相邻设置的两所述第二边，以及连接两所述第二边的第二连接边，其中一条所述第二边上任意一点的切线，与另一条所述第二边上任意一点的切线相交，且交点为第二交点，所述第二交点位于所述第二连接边远离与之对应的所述第一连接边的一侧。
其中，所述对所述介质基板进行刻蚀，形成在所述介质基板厚度方向上贯穿所述介质基板的第一腔体的步骤包括：
对所述介质基板的第二表面采用激光诱导刻蚀工艺，形成在所述介质基板厚度方向上贯穿所述介质基板的第一腔体。
其中，所述激光诱导刻蚀法工艺所采用的刻蚀液为氢氟酸；或者，所述激光诱导刻蚀法工艺所采用的刻蚀液为氢氧化钠。
其中，所述第一腔体包括多个沿顺时针方向依次设置的第一侧面，以及连接相邻设置的所述第一侧面的第一连接面；所述第一侧面上任意一点的切面与所述第二表面所在平面的夹角为80°-88°。
其中，所述第一连接面为弧面。
其中，所述第一连接边为弧线段。
其中，所述第一连接边的曲率半径为5μm-50μm。
其中，所述第二连接边为弧线段。
其中，所述第一连接边的曲率半径为5μm-50μm。
本公开实施例提供一种滤波器，其包括上述的任一所述体声波谐振器。
附图说明
图1为一种示例性的体声波谐振器的截面图。
图2为图1所示的体声波谐振器的第一腔体的仰视图。
图3为本公开实施例的体声波谐振器的截面图。
图4为图3所示的体声波谐振器的第一腔体的仰视图。
图5为本公开实施例的体声波谐振器的第一腔体的第一开口和第二开口对应关系示意图。
图6为本公开实施例的体声波谐振器的一种第一腔体的第一开口的示意图。
图7为本公开实施例的体声波谐振器的另一种第一腔体的第一开口的示意图。
图8为本公开实施例的体声波谐振器的再一种第一腔体的第一开口的 示意图。
图9为本公开实施例的体声波谐振器的制备方法的流程图。
图10为本公开实施例的第一种示例的滤波器的电路图。
图11为图10所示的滤波器的俯视图。
图12为图10所示的滤波器的截面图。
图13为本公开实施例的第二种示例的滤波器的电路图。
图14为图13所示的滤波器的俯视图。
图15为图13所示的滤波器的截面图。
图16为本公开实施例的第三种示例的滤波器的电路图。
图17为图16所示的滤波器的俯视图。
图18为图16所示的滤波器的截面图。
图19为本公开实施例的第四种示例的滤波器的电路图。
具体实施方式
为使本领域技术人员更好地理解本发明的技术方案，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细描述。
除非另外定义，本公开使用的技术术语或者科学术语应当为本公开所属领域内具有一般技能的人士所理解的通常意义。本公开中使用的“第一”、“第二”以及类似的词语并不表示任何顺序、数量或者重要性，而只是用来区分不同的组成部分。同样，“一个”、“一”或者“该”等类似词语也不表示数量限制，而是表示存在至少一个。“包括”或者“包含”等类似的词语意指出现该词前面的元件或者物件涵盖出现在该词后面列举的元件或者物件及其等同，而不排除其他元件或者物件。“连接”或者“相连”等类似的词语并非限定于物理的或者机械的连接，而是可以包括电性的连接，不管是直接的还是间接的。“上”、“下”、“左”、“右”等仅用于表示相对位置关系，当被描述对象的绝对位置改变后，则该相对位置关系也可能相应地改变。
图1为一种示例性的体声波谐振器的截面图，如图1所示，该体声波谐 振器为背刻蚀型体声波谐振器(Film Bulk Acoustic Resonator；缩写为FBAR)，其包括介质基板10，依次设置在介质基板10上的第一电极11、压电层12和第二电极13。其中，介质基板10具有沿其厚度方向贯穿的第一腔体101。介质基板10包括沿其厚度方向相对设置的第一表面(上表面)和第二表面(下表面)，第一腔体101的第一开口1011贯穿第一表面，第二开口1012贯穿第二表面。如图1所示，第一电极11、压电层12和第二电极13依次设置在介质基板10的第一表面背离第二表面的一侧，在该种体声波谐振器的制备方法中，通常在介质基板10的第一表面上先形成第一电极11、压电层12和第二电极13，之后再由介质基板10的第二表面侧刻蚀形成第一腔体101，故此时所形成第一腔体101的第一开口1011尺寸小于第二开口1012的尺寸。图2为图1所示的体声波谐振器的第一腔体101的仰视图；如图2所示，可以看出的是，第一开口1011的尺寸则决定了体声波谐振器的有效区Q1，第一开口1011和第二开口1012之间所限定的区域则为体声波谐振器的无效区Q2。而如何缩小无效区Q2的面积，实现芯片尺寸小型化是亟需要解决的技术问题。
针对上述问题在本公开实施例中提供如下技术方案。
图3为本公开实施例的体声波谐振器的截面图；图4为图3所示的体声波谐振器的第一腔体101的仰视图；图5为本公开实施例的体声波谐振器的第一腔体101的第一开口1011和第二开口1012对应关系示意图；如图3-5所示，本公开实施例提供一种体声波谐振器，其包括介质基板10，依次设置在介质基板10上的第一电极11、压电层12和第二电极13，且第一电极11、压电层12和第二电极13中任意两者在介质基板10上的正投影至少部分重叠。其中，介质基板10具有沿其厚度方向贯穿的第一腔体101。介质基板10包括沿其厚度方向相对设置的第一表面(上表面)和第二表面(下表面)，第一腔体101包括形成在第一表面上的第一开口1011和形成在第二表面上的第二开口1012。第一电极11设置在第一表面上，且第一电极11在第二表面所在平面的正投影覆盖第一开口1011在第二表面所在平面的正投影。
其中，贯穿介质基板10的第一表面的第一开口1011和贯穿介质基板10的第二表面的第二开口1012均为多边形。例如：第一开口1011包括多条沿顺时针(或者逆时针)方向依次设置的第一边S1，以及连接相邻设置的第一边S1的第一连接边S2。相应的，第二开口1012包括多条沿顺时针(或者逆时针)方向依次设置的第二边S3，以及连接相邻设置的第二连接边S4。其中，第一边S1和第二边S3一一对应设置，第一连接边S2和第二连接边S4一一对应设置。
进一步的，对于沿顺时针相邻设置的两条第一边S1和连接这两条第一边S1的第一连接边S2，其中一条第一边S1上的任意一点的切线与另一条第一边S1上任意一点的切线相交，且交点为第一交点P1，第一交点P1与第一连接边S2之间具有第一距离，而且第一交点P1位于第一连接边S2靠近与之对应的第二连接边S4的一侧。
对于沿顺时针相邻设置的第二边S3和连接这两条第二边S3的第二连接边S4，其中一条第二边S3上的任意一点的切线与另一条第二边S3上任意一点的切线相交，且交点为第二交点P2，第二交点P2与第二连接边S4之间具有第二距离，而且第二交点P2位于第二连接边S4远离与之对应的第一连接边S2的一侧。
需要说明的是，第一边S1、第二边S3、第一连接边S2和第二连接边S4均可以为直线段或者弧线段。其中，当第一边S1为直线段时，其上各点的切线为一条直线，该直线为第一边S1自身的延长线；同理，当第二边S3为直线段时，其上各点的切线为一条直线，该直线为第二边S3自身的延长线。当第一连接边S2为直线段时，在相邻设置的第一边S1之间形成平倒角，当第一连接边S2为弧线段时，在相邻设置的第一边S1之间形成圆倒角；同理，当第二连接边S4为直线段时，在相邻设置的第二边S3之间形成平倒角，当第二连接边S4为弧线段时，在相邻设置的第二边S3之间形成圆倒角。
在本公开实施例中，由于第一开口1011的相邻设置的两条第一边S1之间通过第一连接边S2连接，第二开口1012的相邻设置的两条第二边S3之间通过第二连接边S4连接，而且，对于相邻设置的第一边S1中的一条上的 任意一点的切线和另一条第一边S1上任意一点的切线相交的交点，也即第一交点P1，位于连接这两条第一边S1的第一连接边S2靠近与之对应的第二连接边S4的一侧，对于相邻设置的第二边S3中的一条上的任意一点的切线和另一条第二边S3上任意一点的切线相交的交点，也即第二交点P2，位于连接这两条第二边S3的第二连接边S4远离与之对应的第一连接边S2的一侧，参照图4，明显本公开实施例中的体声波谐振器的无效区Q2的面积相较于图2所示的体声波谐振器的无效区Q2的面积减小，因此可以有效的缩小芯片尺寸。而且将多个电连接上述的体声波谐振器应用至滤波器中时，由于体声波谐振器无效区Q2的面积减小，相应的有效区Q1面积增大，故可以缩短电连接体声波谐振器的走线的长度，因此可以降低信号传输损耗。
在一些示例中，介质基板10上的第一腔体101包括多个沿顺时针(或者逆时针)方向依次设置的第一侧面，以及连接相邻设置的第一侧面的第一连接面。每个第一侧面包括第一开口1011的一条第一边S1和第二开口1012的一条第二边S3。每个第一连接面包括第一开口1011的一条第一连接边S2和第二开口1012的一条第二连接边S4。
其中，当第一侧面为平面时，第一开口1011的第一边S1和第二开口1012的第二边S3则均为直线段，当第一侧面为弧面时，第一开口1011的第一边S1和第二开口1012的第二边S3则均为弧线段。当第一连接面为平面时，第一开口1011的第一连接边S2和第二开口1012的第二连接边S4则均为直线段，在该种情况下，第一开口1011的两条相邻设置的第一边S1之间则形成一平倒角，同理，第二开口1012的两条相邻设置的第二边S3之间则形成一平倒角。当第一连接面为弧面时，第一开口1011的第一连接边S2和第二开口1012的第二连接边S4则均为弧线段，在该种情况下，第一开口1011的两条相邻设置的第一边S1之间则形成一圆倒角，同理，第二开口1012的两条相邻设置的第二边S3之间则形成一圆倒角。
进一步的，第一腔体101的第一侧面上任意一点的切面与第二表面所在平面所形成的夹角θ为80°-88°。该夹角的大小取决于对于介质基板10进行刻蚀的工艺参数。
在本公开实施例中介质基板10可以选用玻璃基。介质基板10上的第一腔体101的形成可以通过激光刻蚀工艺形成。例如：当在介质基板10的第一表面上形成第一电极11、压电层12和第二电极13后，可以通过对介质的第二表面侧进行激光改性，破坏玻璃基内部Si-O分子键使得改性位置在湿法刻蚀时的刻蚀速率远高于未改性部分，之后通过常温氢氟酸腐蚀，此时所形成第一腔体101的第一侧面上任意一点的切线与第二表面所在平面的夹角θ在80°-85°左右。再例如：当在介质基板10的第一表面上形成第一电极11、压电层12和第二电极13后，可以通过对介质的第二表面侧进行激光改性，破坏玻璃基内部Si-O分子键使得改性位置在湿法刻蚀时的刻蚀速率远高于未改性部分，之后通过100℃-120℃高温氢氧化钠腐蚀，此时所形成第一腔体101的第一侧面上任意一点的切线与第二表面所在平面的夹角θ在85°-88°左右。
需要说明的是，在本公开实施例中若第一侧面为平面时，其切面则为第一侧面本身的延长面。
在一些示例中，第一腔体101的第一开口1011中的第一连接边S2可以为弧线段，也即在相邻设置的第一边S1之间形成圆倒角，同理，第一腔体101的第二开口1012中的第二连接边S4可以为弧线段，也即在相邻设置的第二边S3之间形成圆倒角。
进一步的，第一连接边S2和第二连接边S4对应设置，第一连接边S2和第二连接边S4均为弧线段，且曲率半径均在5μm-50μm。
在一些示例中，图6为本公开实施例的体声波谐振器的一种第一腔体101的第一开口1011的示意图；如图6所示，当第一腔体101的第一开口1011的第一边S1为直线段时，第一边S1的数量可以为四条，相应的第一连接边S2的数量同样为四条，与此同时，若第一连接边S2为弧线段，此时第一开口1011的形状则相当于具有四个圆倒角的四边形；若第一连接边S2为直线段，此时第一开口1011的形状则相当于具有四个平倒角的四边形。图7为本公开实施例的体声波谐振器的另一种第一腔体101的第一开口1011的示意图；如图7所示，当第一腔体101的第一开口1011的第一边S1为直 线段时，第一边S1的数量可以为五条，相应的第一连接边S2的数量同样为五条，与此同时，若第一连接边S2为弧线段，此时第一开口1011的形状则相当于具有五个圆倒角的五边形；若第一连接边S2为直线段，此时第一开口1011的形状则相当于具有五个平倒角的五边形。需要说明的是，以上仅以第一边S1和第一连接边S2的数量均为四条或者五条为例，在本公开实施例中并不对第一边S1和第一连接边S2的数量进行限定。
图8为本公开实施例的体声波谐振器的再一种第一腔体101的第一开口1011的示意图；如图8所示，当第一腔体101的第一开口1011的第一边S1为弧线段，第一连接边S2同样为弧线段时，此时第一开口1011的形状则相当于圆弧形。当然，在第一边S1为弧线段时，第一连接边S2也可以为直线段。
由于在本公开实施例中第一腔体101的第一开口1011的第一边S1和第二开口1012的第一边S1一一对应设置，第一连接边S2和第二连接边S4对应设置，故第二开口1012的形状与第一开口1011的形状是相同的。例如：当第一开口1011的形状为具有四个圆倒角的四边形时，第二开口1012的形状同样为具有四个圆倒角的四边形；当第一开口1011的形状为圆弧形时，第二开口1012的形状同样为圆弧形。
在一些示例中，继续参照图3，本公开实施例的体声波谐振器不仅包括上述结构，而且还可以包括支撑层14。支撑层14用以为第一电极11提供支撑作用，可以提升谐振器的机械强度，降低裂片风险。支撑层14可选择的绝缘材料有SiO 2、Si 3N 4、Al 2O 3，以及它们的叠层。在一些示例中，支撑层的厚度在100nm-300nm左右。
在一些示例中，介质基板10的材料优选玻璃，玻璃材质的介质基板10具有低介电损耗和高电阻率特性，有助于提升滤波器插入损耗性能。当然，介质基板10的材料也可以选择Si、蓝宝石、SiC、GaAs、GaN、InP、BN、ZnO等材料，介质基板10的厚度范围是50μm至500μm。
在一些示例中，第一电极11的材料优选金属Cu、Al、Mo、Co、Ag、 Ti、Pt、Ru、W、Au，也可以是以上各种金属形成的合金材料。第一电极11的厚度范围是200nm至600nm。
在一些示例中，第二电极13的材料可选材料包含Cu、Al、Mo、Co、Ag、Ti、Pt、Ru、W、Au，也可以是以上各种金属形成的合金材料。第二电极13的厚度范围是200nm至600nm。
在一些示例中，压电层12的材料可以选择AlN、ZnO、PZT、GaN、InN、CdS、CdSe、ZnS、CdTe、ZnTe、GaAs、GaSb、InAs、InSb、GaSe、GaP、AlP、石英晶体、LiTaO 3、LiNbO 3、La 3Ga 5SiO 14、BaTiO 3、PbNb 2O 6、PBLN、LiGaO 3、LiGeO 3、TiGeO 3、PbTiO 3、PbZrO 3、PVDF等材料。本公实施例中的压电层12可以是上述的一种压电材料，也可以是以上各种压电材料的叠层。压电层12的厚度范围是10nm至100μm。
本公开实施例提供一种体声波谐振器的制备方法，该方法可用于形成上述的体声波谐振器。本公开实施例的体声波谐振器的制备方法，可以包括如下步骤：提供一介质基板10，该介质基板10包括沿其厚度方向相对设置的第一表面和第二表面；在介质基板10的第一表面上依次形成第一电极11、压电层12和第二电极13；对介质基板10进行刻蚀，形成在介质基板10厚度方向上贯穿介质基板10的第一腔体101；第一腔体101的第一开口1011贯穿第一表面，第二开口1012贯穿第二开口1012。
其中，本公开实施例中所形成第一腔体101的第一开口1011和第二开口1012均为多边形，例如：第一开口1011包括多条沿顺时针(或者逆时针)方向依次设置的第一边S1，以及连接相邻设置的第一边S1的第一连接边S2。相应的，第二开口1012包括多条沿顺时针(或者逆时针)方向依次设置的第二边S3，以及连接相邻设置的第二连接边S4。其中，第一边S1和第二边S3一一对应设置，第一连接边S2和第二连接边S4一一对应设置。
进一步的，对于沿顺时针相邻设置的两条第一边S1和连接这两条第一边S1的第一连接边S2，其中一条第一边S1上的任意一点的切线与另一条第一边S1上任意一点的切线相交，且交点为第一交点P1，第一交点P1与 第一连接边S2之间具有第一距离，而且第一交点P1位于第一连接边S2靠近与之对应的第二连接边S4的一侧。
对于沿顺时针相邻设置的第二边S3和连接这两条第二边S3的第二连接边S4，其中一条第二边S3上的任意一点的切线与另一条第二边S3上任意一点的切线相交，且交点为第二交点P2，第二交点P2与第二连接边S4之间具有第二距离，而且第二交点P2位于第二连接边S4远离与之对应的第一连接边S2的一侧。
在本公开实施例中，由于第一开口1011的相邻设置的两条第一边S1之间通过第一连接边S2连接，第二开口1012的相邻设置的两条第二边S3之间通过第二连接边S4连接，而且，对于相邻设置的第一边S1中的一条上的任意一点的切线和另一条第一边S1上任意一点的切线相交的交点，也即第一交点P1，位于连接这两条第一边S1的第一连接边S2靠近与之对应的第二连接边S4的一侧，对于相邻设置的第二边S3中的一条上的任意一点的切线和另一条第二边S3上任意一点的切线相交的交点，也即第二交点P2，位于连接这两条第二边S3的第二连接边S4远离与之对应的第一连接边S2的一侧，参照图4，明显本公开实施例中的体声波谐振器的无效区Q2的面积相较于图2所示的体声波谐振器的无效区Q2的面积减小，因此可以有效的缩小芯片尺寸。而且将多个电连接上述的体声波谐振器应用至滤波器中时，由于体声波谐振器无效区Q2的面积减小，故可以缩短电连接体声波谐振器的走线的长度，因此可以降低信号传输损耗。
以下结合具体示例对本公开实施例中的体声波谐振器的制备方法进行说明。图9为本公开实施例的体声波谐振器的制备方法的流程图；如图9所示，本公开实施例的制备方法具体可以包括如下步骤：
S11、提供一介质基板10；该介质基板10包括沿其厚度方向相对设置的第一表面和第二表面。
在该步骤中，可以对介质基板10进行清洗，之后通过风刀吹干。
S12、在介质基板10的第一表面上形成支撑层14。
在一些示例中，步骤S12可以包括在介质基板10的第一表面上进行电绝缘材料的沉积，沉积方式可选射频测控溅射，脉冲激光溅射(PLD)、原子层沉积(ALD)、等离子体化学气相沉积(PECVD)，之后进行涂胶(或喷胶)、前烘、曝光、显影、后烘、刻蚀形成支撑层14。
S13、在支撑层14背离介质基板10的一侧形成包括第一电极11的图形。
在一些示例中，步骤S13可以包括在支撑层14背离介质基板10上沉积第一导电薄膜，沉积方式优选直流磁控溅射方式(射频磁控溅射也可以)，也可以选择脉冲激光溅射(PLD)、分子束外延(MBE)、热蒸发、电子束蒸发等方式，也可以使用贴附铜箔的方式。在第一导电薄膜上涂胶(或喷胶)、前烘、曝光、显影、后烘。最后进行刻蚀，优选湿法刻蚀工艺，也可以选择干法刻蚀工艺，形成包括第一电极11的图形。
S14、在第一电极11背离支撑层14的一侧形成包括压电层12的图形。
在一些示例中，步骤S14可以包括在第一电极11背离沉积压电材料层，沉积方式可以包括射频磁控溅射、脉冲激光溅射(PLD)、分子束外延(MBE)、金属有机化学气相沉积(MOCVD)、等离子体增强化学气相沉积(PECVD)等。压电材料层进行光刻工艺，包含涂胶(或喷胶)、前烘、曝光、显影、后烘，最后对压电材料层进行刻蚀，形成包括压电层12的图形。
S15、在压电层12背离第一电极11的一侧形成包括第二电极13的图形。
在一些示例中，步骤S15可以包括在压电层12背离第一电极11的一侧沉积第二导电薄膜，沉积方式优选直流磁控溅射方式(射频磁控溅射也可以)，也可以选择脉冲激光溅射(PLD)、分子束外延(MBE)、热蒸发、电子束蒸发等方式。对第二导电薄膜依次进行涂胶(或喷胶)、前烘、曝光、显影、后烘，最后进行刻蚀形成第二电极13。
S16、对完成上述步骤的介质基板10进行翻面，由第二表面侧进行刻蚀形成第一腔体101。第一腔体101的第一开口1011贯穿第一表面，第二开口1012贯穿第二开口1012。
其中，第一开口1011包括多条沿顺时针(或者逆时针)方向依次设置 的第一边S1，以及连接相邻设置的第一边S1的第一连接边S2。相应的，第二开口1012包括多条沿顺时针(或者逆时针)方向依次设置的第二边S3，以及连接相邻设置的第二连接边S4。其中，第一边S1和第二边S3一一对应设置，第一连接边S2和第二连接边S4一一对应设置。
进一步的，对于沿顺时针相邻设置的两条第一边S1和连接这两条第一边S1的第一连接边S2，其中一条第一边S1上的任意一点的切线与另一条第一边S1上任意一点的切线相交，且交点为第一交点P1，第一交点P1与第一连接边S2之间具有第一距离，而且第一交点P1位于第一连接边S2靠近与之对应的第二连接边S4的一侧。
对于沿顺时针相邻设置的第二边S3和连接这两条第二边S3的第二连接边S4，其中一条第二边S3上的任意一点的切线与另一条第二边S3上任意一点的切线相交，且交点为第二交点P2，第二交点P2与第二连接边S4之间具有第二距离，而且第二交点P2位于第二连接边S4远离与之对应的第一连接边S2的一侧。
在一些示例中，在步骤S16中对介质基板10进行刻蚀形成第一腔体101，可以采用激光刻蚀工艺形成第一腔体101。采用激光诱导工艺刻蚀玻璃，形成刻蚀圆角，避免应力集中，提升器件机械可靠性，利于器件量产。
在一个示例中，介质基板10可以采用玻璃基，在该步骤中可以使用激光诱导轰击介质基板10，以使介质基板10被轰击的区域改性，破坏玻璃基内部Si-O分子键使得改性位置在湿法刻蚀时的刻蚀速率远高于未改性部分，之后通过常温氢氟酸腐蚀，形成第一腔体101，该第一腔体101的第一侧面上任意一点的切面与第二表面所在平面的夹角θ在80°-85°左右。
在另一个示例中，介质基板10可以采用玻璃基，在该步骤中可以使用激光诱导轰击介质基板10，以使介质基板10被轰击的区域改性，破坏玻璃基内部Si-O分子键使得改性位置在湿法刻蚀时的刻蚀速率远高于未改性部分，之后通过100℃-120℃高温氢氧化钠腐蚀，形成第一腔体101，该第一腔体101的第一侧面上任意一点的切面与第二表面所在平面的夹角θ在85 °-88°左右。
本公开实施例提供一种滤波器，其包括上述任一种谐振器。以下结合具体示例进行说明。
第一种示例：图10为本公开实施例的第一种示例的滤波器的电路图；图11为图10所示的滤波器的俯视图；图12为图10所示的滤波器的截面图；如图10-12所示，该滤波器包括多个串联的谐振器。以滤波器包括两个串联的谐振器为例。为了便于描述两个谐振器分别称之为第一谐振器100和第二谐振器200。第一谐振器100的介质基板10和第二谐振器200的介质基板10共用。第一谐振器100的第二电极13a与第二谐振器200的第一电极13b通过第一走线16电连接，从而实现第一谐振器100和第二谐振器200串联。
对于图12所示的滤波器的具体膜层结构如图10所示，介质基板10具有第一谐振器100的第一腔体101a和第二谐振器200的第一腔体101b，在介质基板10的第一表面上设置支撑层14，在支撑层14背离第一表面的一侧设置第一谐振器100的第一电极11a和第二谐振器200的第一电极11b，第一谐振器100的第一电极11a和第二谐振器200的第一电极11b同层设置，且第一谐振器100的第一电极11a覆盖其第一腔体的第一开口101a，第二谐振器200的第一电极11b覆盖其第一腔体的第一开口101b；第一谐振器100的压电层12a位于其第一电极11a背离支撑层14的一侧，第二谐振器200的压电层12b位于其第一电极11b背离支撑层14的一侧，且第一谐振器100的压电层12a和第二谐振器200的压电层12b同层设置；第一谐振器100的第二电极13a位于其压电层12a背离第一电极11a的一侧，第二谐振器200的第二电极13b位于其压电层12b背离第一电极11b的一侧，第一谐振器100的第二电极13a与第二谐振器200的第一电极11b通过第一走线16电连接，且第一谐振器100的第二电极13a与第一走线16为一体成型结构，与第二谐振器200的第二电极13b可以同层设置。
第二种示例：图13为本公开实施例的第二种示例的滤波器的电路图；图14为图13所示的滤波器的俯视图；图15为图13所示的滤波器的截面图；如图13-15所示，该滤波器包括多个串联的谐振器。以滤波器包括两个并联 的谐振器为例。为了便于描述两个谐振器分别称之为第一谐振器100和第二谐振器200。第一谐振器100的介质基板10和第二谐振器200的介质基板10共用。其中，第一谐振器100的第二电极13a与第二谐振器200的第二电极13b通过第一走线16电连接，从而实现第一谐振器100和第二谐振器200并联。
对于图13所示的滤波器的具体膜层结构如图15所示，介质基板10具有第一谐振器100的第一腔体101a和第二谐振器200的第一腔体101b，在介质基板10的第一表面上设置支撑层14，在支撑层14背离第一表面的一侧设置第一谐振器100的第一电极11a和第二谐振器200的第一电极11b，第一谐振器100的第一电极11a和第二谐振器200的第一电极11b同层设置，且第一谐振器100的第一电极11a覆盖其第一腔体101a的第一开口，第二谐振器200的第一电极11b覆盖其第一腔体101b的第一开口；第一谐振器100的压电层12a位于其第一电极11a背离支撑层14的一侧，第二谐振器200的压电层12b位于其第一电极11b背离支撑层14的一侧，且第一谐振器100的压电层12a和第二谐振器200的压电层12b同层设置；第一谐振器100的第二电极13a位于其压电层12a背离第一电极11a的一侧，第二谐振器200的第二电极13b位于其压电层12b背离第一电极11b的一侧，第一谐振器100的第二电极13a与第二谐振器200的第二电极13b通过第一走线16电连接，且第一谐振器100的第二电极13a和第二谐振器200的第二电极13b和第一走线16为一体成型结构。
第三种示例：图16为本公开实施例的第三种示例的滤波器的电路图；图17为图16所示的滤波器的俯视图；图18为图16所示的滤波器的截面图；如图16-18所示，该滤波器包括多个串联的谐振器。以滤波器包括两个并联的谐振器为例。为了便于描述两个谐振器分别称之为第一谐振器100和第二谐振器200。第一谐振器100的介质基板10和第二谐振器200的介质基板10共用。其中，第一谐振器100的第一电极11a与第二谐振器200的第一电极11a通过第一走线16电连接，从而实现第一谐振器100和第二谐振器200并联。
对于图16所示的滤波器的具体膜层结构如图18所示，介质基板10具有第一谐振器100的第一腔体101a和第二谐振器200的第一腔体101b，在介质基板10的第一表面上设置支撑层14，在支撑层14背离第一表面的一侧设置第一谐振器100的第一电极11a和第二谐振器200的第一电极11b，第一谐振器100的第一电极11a和第二谐振器200的第一电极11b通过第一走线16电连接，且第一谐振器100的第一电极11a、第二谐振器200的第一电极11b和第一走线16为一体成型结构，另外，第一谐振器100的第一电极覆盖其第一腔体的第一开口，第二谐振器200的第一电极11a覆盖其第一腔体101a的第一开口；第一谐振器100的压电层12a位于其第一电极11a背离支撑层14的一侧，第二谐振器200的压电层12b位于其第一电极11b背离支撑层14的一侧，且第一谐振器100的压电层12a和第二谐振器200的压电层12b同层设置；第一谐振器100的第二电极13a位于其压电层12a背离第一电极11a的一侧，第二谐振器200的第二电极13b位于其压电层12b背离第一电极11b的一侧，第一谐振器100的第二电极13a和第二谐振器200的第二电极13b同层设置。
第四种示例：图19为本公开实施例的第四种示例的滤波器的电路图；如图19所示，该滤波器包括多个谐振器，多个谐振器中部分串联，部分并联，从而实现多个谐振器的电连接。对于滤波器中各谐振器的膜层关系可以采用上述设置方式，故在此不再重负赘述。
可以理解的是，以上实施方式仅仅是为了说明本发明的原理而采用的示例性实施方式，然而本发明并不局限于此。对于本领域内的普通技术人员而言，在不脱离本发明的精神和实质的情况下，可以做出各种变型和改进，这些变型和改进也视为本发明的保护范围。

Claims (20)

  1. 一种体声波谐振器，其包括介质基板、第一电极、压电层和第二电极；所述介质基板包括沿其厚度方向相对设置的第一表面和第二表面；所述第一电极设置在所述第一表面背离所述所述第二表面的一侧，所述压电层设置在所述第一电极背离所述介质基板的一侧，所述第二电极设置在所述压电层背离所述第一电极的一侧；其中，
    所述介质基板具有沿其厚度方向贯穿的第一腔体；所述第一腔体的第一开口贯穿所述第一表面，第二开口贯穿所述第二表面；
    所述第一开口包括多条沿顺时针方向依次设置的第一边，以及连接相邻设置的所述第一边的第一连接边；所述第二开口包括多条沿顺时针方向依次设置第二边，以及连接相邻设置的所述第二边的第二连接边；所述第一边和所述第二边一一对应设置，所述第一连接边与第二连接边一一对应设置；
    对于相邻设置的两所述第一边，以及连接两所述第一边的第一连接边，其中一条所述第一边上任意一点的切线，与另一条所述第一边上任意一点的切线相交，且交点为第一交点，所述第一交点位于所述第一连接边靠近与之对应的所述第二连接边的一侧；
    对于相邻设置的两所述第二边，以及连接两所述第二边的第二连接边，其中一条所述第二边上任意一点的切线，与另一条所述第二边上任意一点的切线相交，且交点为第二交点，所述第二交点位于所述第二连接边远离与之对应的所述第一连接边的一侧。
  2. 根据权利要求1所述的体声波谐振器，其中，所述第一腔体包括多个沿顺时针方向依次设置的第一侧面，以及连接相邻设置的所述第一侧面的第一连接面；所述第一侧面上任意一点的切面与所述第二表面所在平面的夹角为80°-88°。
  3. 根据权利要求2所述的体声波谐振器，其中，所述第一连接面为弧面。
  4. 根据权利要求1所述的体声波谐振器，其中，所述第一连接边为弧 线段。
  5. 根据权利要求4所述的体声波谐振器，其中，所述第一连接边的曲率半径为5μm-50μm。
  6. 根据权利要求1所述的体声波谐振器，其中，所述第二连接边为弧线段。
  7. 根据权利要求6所述的体声波谐振器，其中，所述第一连接边的曲率半径为5μm-50μm。
  8. 根据权利要求1所述的体声波谐振器，其中，所述第一连接边为直线段或者弧线段。
  9. 根据权利要求1所述的体声波谐振器，其中，所述第二连接边为弧线段。
  10. 根据权利要求1所述的体声波谐振器，其中，还包括设置在所述第一表面和所述第一电极之间的支撑层。
  11. 一种体声波谐振器的制备方法，其中，所述制备方法包括：
    提供一介质基板，所述介质基板包括沿其厚度方向相对设置的第一表面和第二表面；
    在所述介质基板的第一表面上依次形成第一电极、压电层和第二电极；
    对所述介质基板进行刻蚀，形成在所述介质基板厚度方向上贯穿所述介质基板的第一腔体；所述第一腔体的第一开口贯穿所述第一表面，第二开口贯穿所述第二表面；
    所述第一开口包括多条沿顺时针方向依次设置的第一边，以及连接相邻设置的所述第一边的第一连接边；所述第二开口包括多条沿顺时针方向依次设置第二边，以及连接相邻设置的所述第二边的第二连接边；所述第一边和所述第二边一一对应设置，所述第一连接边与第二连接边一一对应设置；
    对于相邻设置的两所述第一边，以及连接两所述第一边的第一连接边，其中一条所述第一边上任意一点的切线，与另一条所述第一边上任意一点的 切线相交，且交点为第一交点，所述第一交点位于所述第一连接边靠近与之对应的所述第二连接边的一侧；
    对于相邻设置的两所述第二边，以及连接两所述第二边的第二连接边，其中一条所述第二边上任意一点的切线，与另一条所述第二边上任意一点的切线相交，且交点为第二交点，所述第二交点位于所述第二连接边远离与之对应的所述第一连接边的一侧。
  12. 根据权利要求11所述的体声波谐振器的制备方法，其中，所述对所述介质基板进行刻蚀，形成在所述介质基板厚度方向上贯穿所述介质基板的第一腔体的步骤包括：
    对所述介质基板的第二表面采用激光诱导刻蚀工艺，形成在所述介质基板厚度方向上贯穿所述介质基板的第一腔体。
  13. 根据权利要求12所述的体声波谐振器的制备方法，其中，所述激光诱导刻蚀法工艺所采用的刻蚀液为氢氟酸；或者，所述激光诱导刻蚀法工艺所采用的刻蚀液为氢氧化钠。
  14. 根据权利要求11-13中任一项所述的体声波谐振器的制备方法，其中，所述第一腔体包括多个沿顺时针方向依次设置的第一侧面，以及连接相邻设置的所述第一侧面的第一连接面；所述第一侧面上任意一点的切面与所述第二表面所在平面的夹角为80°-88°。
  15. 根据权利要求14所述的体声波谐振器的制备方法，其中，所述第一连接面为弧面。
  16. 根据权利要求11-13中任一项所述的体声波谐振器的制备方法，其中，所述第一连接边为弧线段。
  17. 根据权利要求16所述的体声波谐振器的制备方法，其中，所述第一连接边的曲率半径为5μm-50μm。
  18. 根据权利要求11-13中任一项所述的体声波谐振器的制备方法，其中，所述第二连接边为弧线段。
  19. 根据权利要求18所述的体声波谐振器的制备方法，其中，所述第 一连接边的曲率半径为5μm-50μm。
  20. 一种滤波器，其包括权利要求1-10中任一项所述的体声波谐振器。
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