薄膜体声波谐振器及其制造方法与流程

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1.本发明涉及薄膜体声波谐振器及其制造方法，尤其涉及一种具有由压电轴为非c轴的压电材料构成压电晶体的薄膜体声波滤波器及其制造方法。

背景技术：

2.薄膜体声波谐振器(fbar)与声表面波器件(saw)都是一种声学器件，在通信和传感器领域有着广泛的应用。薄膜体声波谐振器是通过压电薄膜的逆压电效应，将电能转换为声波在压电晶体内形成谐振，主要利用的是在介质中传播的体波模式。其谐振频率主要取决于压电薄膜的厚度，具有声表面波器件不可比拟的功率容量和工作频率的优势。
3.目前，薄膜体声波谐振器的两个电极分布在压电薄膜上下表面，激发振动方向沿压电薄膜z轴方向的纵波谐振，单个谐振器所占据的面积比较大，而随着射频前端器件小型化的发展趋势，减小薄膜体声波谐振器的尺寸变得势在必行。另一方面，c轴择优取向的压电薄膜的生长对底电极的取向、表面粗糙度的要求也比较高。
4.在薄膜体声波谐振器的结构中，为了产生在z轴方向的声波谐振，需要将声波限制在由电极-压电薄膜-电极所组成的压电振荡堆中，向该压电薄膜的z轴方向施加压力时，会在垂直于z轴的平面中产生电荷，此时利用的是压电薄膜的压电矩阵中的压电常数e33。
5.现有的技术方案中，如下述的专利文献1和专利文献2中提出了一种将衬底掏空或在衬底上构造空气间隙，从而使压电晶体的上下表面都与空气交界，利用空气近似于零的声阻，形成自然的声波限制边界。
6.另外，还有一种是采用获得零声阻值或无穷大声学阻抗的方法，即布拉格反射层。
7.然而，无论是固体装配型(smr)谐振器还是常规的空气隙型谐振器，目前的制备工艺都较为复杂。例如，固体装配型(smr)谐振器需要制备多层高低阻抗交替的声学薄膜，空气隙型谐振器需要通过释放牺牲层或硅背刻蚀来构造空气界面，工艺都比较复杂。另外，为了得到c轴择优取向的压电薄膜，其对工艺、设备和底电极都提出了较高的要求。而且，对于单晶的压电材料，因为制备工艺的限制，往往需要采用复杂的键合工艺来实现薄膜体声波器件的制作。现有技术文献专利文献
8.专利文献1：中国专利公开cn101977026a专利文献2：中国专利公开cn111082770a

技术实现要素：

发明所要解决的技术问题
9.本发明正是为了解决上述问题而完成的，其目的在于，制备一种具有由压电轴为非c轴的压电材料构成压电晶体的薄膜体声波滤波器，即通过利用压电薄膜的压电矩阵中的压电常数e11或e22来制备薄膜体声波谐振器，由此，与利用压电薄膜的压电矩阵中的压
电常数e33来制备薄膜体声波谐振器的现有技术相比，大大地简化了工艺步骤并降低工艺难度，同时降低了器件制造对设备的要求。特别是器件尺寸的减小和产出量的增加，并极大地控制了滤波器的制造成本。用于解决技术问题的技术手段
10.在本发明的第一方面，提供一种薄膜体声波谐振器，具有：衬底，所述衬底由压电晶体构成；压电层，所述压电层垂直于所述衬底的表面、且由所述衬底的一部分来构成；第一电极，所述第一电极在所述衬底上与所述压电层平行地形成于所述压电层的一侧；第二电极，所述第二电极在所述衬底上与所述压电层平行地形成于所述压电层的另一侧；第一空腔层，所述第一空腔层在所述衬底上与所述第一电极平行地形成于所述第一电极的远离所述压电层的一侧；以及第二空腔层，所述第二空腔层在所述衬底上与所述第二电极平行地形成于所述第二电极的远离所述压电层的一侧。
11.进一步地，所述第一空腔层和所述第二空腔层构成为空气界面层。
12.进一步地，在垂直于所述衬底的表面的深度方向上，所述第一空腔层和所述第二空腔层的深度均大于所述第一电极和所述第二电极层的深度。
13.进一步地，在垂直于所述衬底的表面的深度方向上，所述第一电极的深度与所述第二电极的深度相同或不相同。
14.进一步地，在所述衬底的表面上，所述第一电极和所述第二电极的不与所述压电层平行的一边与所述压电层垂直，或者不与所述压电层垂直。
15.进一步地，在所述衬底的表面上，所述第一电极和所述第二电极的两端为多边形结构。
16.进一步地，若所述压电晶体属于a轴或b轴为压电轴的压电材料，则在所述衬底的表面上，所述压电层、所述第一电极、所述第二电极、所述第一空腔层、及所述第二空腔层均垂直于所述衬底的表面的水平方向。
17.进一步地，所述第一电极和所述第二电极的材料可以为钼、铂、铝、金、铜、钨、钛等金属。
18.在本发明的第二方面，还提供一种薄膜体声波谐振器的制造方法，包括：步骤s1：由压电晶体构成衬底，在垂直于所述衬底的表面上通过刻蚀来形成压电层；步骤s2：在所述衬底上，在所述压电层的一侧对与所述压电层平行的位置进行刻蚀；步骤s3：对所述步骤s2中所刻蚀的位置进行金属材料的填充，来形成第一电极；步骤s4：在所述衬底上，在所述压电层的另一侧对与所述压电层平行的位置进行刻蚀；步骤s5：对所述步骤s4中所刻蚀的位置进行金属材料的填充，来形成第二电极；步骤s6：在所述衬底上，在所述第一电极的远离所述压电层的一侧通过对与所述第一电极平行的位置进行刻蚀来形成第一空腔层；以及步骤s7：在所述衬底上，在所述第二电极的远离所述压电层的一侧通过对与所述第二电极平行的位置进行刻蚀来形成第二空腔层。
19.进一步地，在同时进行所述步骤s2和所述步骤s4之后，再同时进行所述步骤s3和所述步骤s5，最后再同时进行所述步骤s6和所述步骤s7。
20.进一步地，在先依次进行所述步骤s2和所述步骤s3之后，再依次进行所述步骤s4和所述步骤s5，最后再同时进行所述步骤s6和所述步骤s7。
21.进一步地，在先依次进行所述步骤s2和所述步骤s4之后，再同时进行所述步骤s3
和所述步骤s5，最后再同时进行所述步骤s6和所述步骤s7。
22.进一步地，在所述步骤s6和所述步骤s7中，将所述第一空腔层和所述第二空腔层构成为空气界面层。
23.进一步地，在所述步骤s6和所述步骤s7中，在垂直于所述衬底的表面的深度方向上，形成为所述第一空腔层和所述第二空腔层的深度均大于所述第一电极和所述第二电极层的深度。
24.进一步地，在同时进行所述步骤s2和所述步骤s4的情况下，在垂直于所述衬底的表面的深度方向上，形成为所述第一电极的深度与所述第二电极的深度相同。
25.进一步地，在不同时进行所述步骤s2和所述步骤s4的情况下，在垂直于所述衬底的表面的深度方向上，形成为所述第一电极的深度与所述第二电极的深度不相同。
26.进一步地，在形成所述第一电极的所述步骤s2和所述步骤s3、及形成所述第二电极的所述步骤s4和所述步骤s5中，在所述衬底的表面上，形成为所述第一电极和所述第二电极的不与所述压电层平行的一边与所述压电层垂直，或者不与所述压电层垂直。
27.进一步地，在形成所述第一电极的所述步骤s2和所述步骤s3、及形成所述第二电极的所述步骤s4和所述步骤s5中，在所述衬底的表面上，将所述第一电极和所述第二电极的两端形成为多边形结构。
28.进一步地，若所述压电晶体属于a轴或b轴为压电轴的压电材料，则在所述衬底的表面上，所述压电层、所述第一电极、所述第二电极、所述第一空腔层、及所述第二空腔层均垂直于所述衬底的表面的水平方向。
29.进一步地，所述第一电极和所述第二电极的材料可以为钼、铂、铝、金、铜、钨、钛等金属。发明效果
30.与传统的利用压电材料的e33来形成纵波谐振以制备薄膜体声波谐振器的情况相比，本发明通过利用压电薄膜的压电矩阵中的压电常数e11或 e22来制备薄膜体声波谐振器，直接在压电材料的内部构造压电振荡堆的空气界面，无需牺牲层的填充与释放。
31.由此，与利用压电材料的压电矩阵中的压电常数e33来制备薄膜体声波谐振器的现有技术相比，能够大大地简化了工艺步骤并降低工艺难度，同时降低了器件制造对设备的要求，尤其能够实现器件尺寸的减小和产出量的增加，并极大地控制了滤波器的制造成本。
附图说明
32.图1是示出了本发明的实施方式1所涉及的薄膜体声波谐振器的结构的立体图。图2是图1中的本发明的实施方式1所涉及的薄膜体声波谐振器的局部放大图。图3是示出了本发明的实施方式1所涉及的薄膜体声波谐振器的第一电极和第二电极的结构的图，其中，图3(a)是示出了本发明的薄膜体声波谐振器的第一电极和第二电极的结构的立体图，图3(b)是示出了本发明的实施方式1所涉及的薄膜体声波谐振器的第一电极和第二电极的结构的俯视局部放大图。图4是示出了本发明的实施方式1的变形例1所涉及的薄膜体声波谐振器的第一电极和第二电极的结构的图，其中，图4(a)是示出了本发明的实施方式1的变形例1所涉及的
薄膜体声波谐振器的第一电极和第二电极的结构的立体图，图4(b)是示出了本发明的实施方式1的变形例1所涉及的薄膜体声波谐振器的第一电极和第二电极的结构的俯视局部放大图。图5是示出了本发明的实施方式1的变形例2所涉及的薄膜体声波谐振器的第一电极和第二电极的结构的图，其中，图5(a)是示出了本发明的实施方式1的变形例2所涉及的薄膜体声波谐振器的第一电极和第二电极的结构的立体图，图5(b)是示出了本发明的实施方式1的变形例2所涉及的薄膜体声波谐振器的第一电极和第二电极的结构的俯视局部放大图。图6是示出了本发明的实施方式2中、制造本发明实施方式1所涉及的薄膜体声波谐振器的第一种制造方法的工序步骤图。图7的(a)、(b)、(c)、(d)和(e)是示出了本发明的实施方式3中、制造本发明实施方式1所涉及的薄膜体声波谐振器的第二种制造方法的工序步骤图。图8的(a)、(b)、(c)和(d)是示出了本发明的实施方式4中、制造本发明实施方式1所涉及的薄膜体声波谐振器的第三种制造方法的工序步骤图。
具体实施方式
33.对于本发明所涉及的薄膜体声波谐振器及其制造方法，下面通过具体的实施方式，结合附图作进一步具体的说明。而且，下面参照附图对本发明实施方式的说明旨在对本发明的总体发明构思进行解释，而不应当理解为对本发明的一种限制。
34.另外，在下述记载中，对于相同或相似的部分标注相同或相似的附图标号。其中，应当注意的是附图仅仅是示意图，厚度与平面尺寸间的关系、各层的厚度的比率等与实际的情况是不同的，因此，对于具体的厚度或尺寸，应该参考下述说明来进行判断。
35.再者，在本发明的描述中，需要注意的是，术语“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅仅是为了便于描述本发明而进行的简化描述，并不是指示或暗示所指的装置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一种限制。[薄膜体声波谐振器10的结构]实施方式1
[0036]
下面，详细地说明本发明的实施方式1所涉及的薄膜体声波谐振器10 的结构。
[0037]
图1是示出了本发明的实施方式1所涉及的薄膜体声波谐振器10的结构的立体图。图2是图1中的本发明的实施方式1所涉及的薄膜体声波谐振器10 的局部放大图。
[0038]
如图1所示，薄膜体声波谐振器10包括衬底1，该衬底1由压电晶体、例如石英晶体构成；压电层2，该压电层2垂直于衬底1的表面、且由衬底1的一部分来构成；第一电极3，该第一电极3在衬底1上与压电层2平行地形成于压电层2的左侧；第二电极4，该第二电极4在衬底1上与压电层2平行地形成于压电层2的右侧；第一空腔层5，该第一空腔层5在衬底1上与第一电极3 平行地形成于第一电极3的左侧；第二空腔层6，该第二空腔层6在衬底1上与第二电极4平行地形成于第二电极4的右侧。
[0039]
在本发明的实施方式1所涉及的薄膜体声波谐振器10中，构成衬底1的压电晶体可以是石英晶体、钽酸锂晶体、或者铌酸锂晶体，实际上，只要是压电矩阵中e11和e22系数不
为零的材料，都可作为本发明的实施方式1所涉及的压电晶体。
[0040]
如上所述，若本发明的实施方式1所涉及的压电晶体属于a轴为压电轴的压电材料，则在衬底1的表面上，压电层2、第一电极3、第二电极4、第一空腔层5、及第二空腔6层均垂直于衬底1的表面的水平方向。同样地，若本发明的实施方式1所涉及的压电晶体属于b轴为压电轴的压电材料，则在衬底1的表面上，压电层2、第一电极3、第二电极4、第一空腔层5、及第二空腔层6均也垂直于衬底1的表面的水平方向。
[0041]
另外，在本发明的实施方式1所涉及的薄膜体声波谐振器10中，第一电极3和第二电极4的材料可以为钼、铂、铝、金、铜、钨、钛等金属。
[0042]
再者，如图2所示，由于第一空腔层5和第二空腔层6与外界相连通，所以形成为薄膜体声波谐振器10在振动方向上的空气界面层。
[0043]
进一步地，在图2中，7表示金属电极刻蚀停止线，8表示空气层刻蚀停止线。如图2所示，在垂直于衬底1的表面的深度方向上，空气层刻蚀停止线8形成得比金属电极刻蚀停止线7更深。因此，在垂直于衬底1的表面的深度方向上，形成为第一空腔层5和第二空腔层6的深度均大于第一电极3和第二电极层4的深度。
[0044]
另外，在图2中，在垂直于衬底1的表面的深度方向上，第一电极3和第二电极4的深度形成为相同，然而，也可以将第一电极3和第二电极4的深度形成为不同。而且，通过将第一电极3和第二电极4的深度形成为不同，能够改变薄膜体声波谐振器10整体的杂散。
[0045]
图3是示出了本发明的实施方式1所涉及的薄膜体声波谐振器10的第一电极3和第二电极4的结构的图。作为本发明的实施方式1所涉及的薄膜体声波谐振器10的第一电极3和第二电极4，如图3(a)所示，在衬底1的表面上形成了压电层2、第一电极3和第二电极4，且第一电极3与第二电极4相互平行。如图3(b)所示，在衬底1的表面上，第一电极3和第二电极4各自的两侧端部边缘均与压电层1的一边垂直。
[0046]
图4是示出了本发明的实施方式1的变形例1所涉及的薄膜体声波谐振器10的第一电极3和第二电极4的结构的图。与图3(a)和图3(b)的相同之处在于，如图4(a)所示，在衬底1的表面上形成了压电层2、第一电极3 和第二电极4，且第一电极3与第二电极4相互平行。然而，作为本发明的实施方式1的变形例1所涉及的薄膜体声波谐振器10的第一电极3和第二电极4，与图3(a)和图3(b)的不同之处在于，如图4(a)所示，在衬底1的表面上，第一电极3和第二电极4各自的两侧端部边缘均不与压电层1的一边垂直。
[0047]
图5是示出了本发明的实施方式1的变形例2所涉及的薄膜体声波谐振器10的第一电极3和第二电极4的结构的图。与图3(a)和图3(b)的相同之处在于，如图5(a)所示，在衬底1的表面上形成了压电层2、第一电极3 和第二电极4，且第一电极3与第二电极4相互平行。然而，作为本发明的实施方式1的变形例2所涉及的薄膜体声波谐振器10的第一电极3和第二电极 4，与图3(a)和图3(b)的不同之处在于，如图5(a)所示，在衬底1的表面上，第一电极3和第二电极4各自的两侧端部边缘均为多边形结构。
[0048]
如图5(a)和图5(b)所示那样，在本发明的实施方式1的变形例2所涉及的薄膜体声波谐振器10中，通过在衬底1的表面上将第一电极3和第二电极4各自的两侧端部边缘均形成为多边形结构，由此能够起到抑制薄膜体声波谐振器10的杂散，并提高薄膜体声波谐振器10的q值的效果。
[0049]
综上所述，在本发明的实施方式1所涉及的薄膜体声波谐振器10中，提供一种具有
由压电轴为非c轴、即为a轴压电材料或b轴压电材料构成压电晶体的薄膜体声波滤波器10，即通过利用压电薄膜的压电矩阵中的压电常数e11或e22来制备薄膜体声波谐振器10，由此，与利用压电薄膜的压电矩阵中的压电常数e33来制备薄膜体声波谐振器的现有技术相比，大大地简化了工艺步骤并降低工艺难度，同时降低了器件制造对设备的要求。特别是器件尺寸的减小和产出量的增加，并极大地控制了滤波器的制造成本。[薄膜体声波谐振器10的制造方法]实施方式2
[0050]
下面，在实施方式2中，详细地说明制造本发明的实施方式1所涉及的薄膜体声波谐振器10的第一种制造方法的工序步骤图，其中，以采用石英晶体作为压电材料所构成的衬底1为例进行说明。
[0051]
图6是示出了实施方式2中、制造本发明的实施方式1所涉及的薄膜体声波谐振器10的第一种制造方法的工序步骤图。
[0052]
首先，如图6(a)所示，利用干法或湿法刻蚀对衬底1进行第一次凹槽刻蚀，在衬底1上加工出2个电极凹槽，刻蚀侧壁呈90
°
，该电极凹槽的宽度即为所需沉积电极的厚度。如上所述，由于在衬底1上同时得到用于形成第一电极3的电极凹槽和用于形成第二电极4的电极凹槽，因此，如图6(a) 所示，用于形成第一电极3的电极凹槽的深度与用于形成第二电极4的电极凹槽的深度相同。
[0053]
另外，若利用压电材料的压电系数e11、即利用a轴为压电轴的压电材料来构成衬底1，则电极凹槽垂直于衬底1的水平方向；同样地，若利用压电材料的压电系数e22、即利用b轴为压电轴的压电材料来构成衬底1，则电极凹槽也垂直于衬底1的水平方向。
[0054]
另外，在对衬底1进行刻蚀之前，需要对该衬底1的非刻蚀面做适当保护，可以利用光刻胶、二氧化硅、碳化硅等材料。
[0055]
接着，如图6(b)所示，在完成第一次凹槽刻蚀的刻蚀之后，可以采用例如低温溅射镀膜或者蒸发镀膜的方法，结合金属剥离工艺(metal lift-off technology)来制备电极，由此，在衬底1上形成第一电极3 和第二电极4。其中，电极材料可以为钼(mo)、铂(pt)、铝(al)、金 (au)、铜(cu)、钨(w)、钛(ti)等金属。如上所述，由于在衬底1 上同时制备第一电极3和第二电极4，因此，如图6(b)所示，形成为第一电极3的深度与第二电极4的深度相同。
[0056]
最后，如图6(c)所示，利用干法或湿法刻蚀对衬底1进行第二次凹槽刻蚀，刻蚀凹槽分别在第一次凹槽刻蚀所形成的2个电极凹槽的两侧，刻蚀图案与该2个电极凹槽平行，刻蚀侧壁呈90
°
，且刻蚀的深度比第一次凹槽刻蚀的深度要大，由此得到第一空腔层5和第二空腔层6。
[0057]
另外，与图2同样地，在图6(c)中，7表示金属电极刻蚀停止线，8表示空气层刻蚀停止线。如图6(c)所示，在垂直于衬底1的表面的深度方向上，空气层刻蚀停止线8形成得比金属电极刻蚀停止线7更深。因此，在垂直于衬底1的表面的深度方向上，形成为第一空腔层5和第二空腔层6的深度均大于第一电极3和第二电极层4的深度。
[0058]
而且，由于第一空腔层5和第二空腔层6与外界相连通，所以形成为薄膜体声波谐振器10在振动方向上的空气界面层。
[0059]
如上所述，通过图6(a)、图6(b)和图6(c)所涉及的第一种制造方法，能够得到本发明的实施方式1所涉及的薄膜体声波谐振器10。
实施方式3
[0060]
下面，在实施方式3中，详细地说明制造本发明的实施方式1所涉及的薄膜体声波谐振器10的第二种制造方法的工序步骤图，其中，同样以采用石英晶体作为压电材料所构成的衬底1为例进行说明。
[0061]
图7是示出了实施方式3中、制造本发明的实施方式1所涉及的薄膜体声波谐振器10的第二种制造方法的工序步骤图。
[0062]
首先，如图7(a)所示，利用干法或湿法刻蚀对衬底1进行第一次凹槽刻蚀，在衬底1上加工出第一个电极凹槽，刻蚀侧壁呈90
°
，该电极凹槽的宽度即为所需沉积电极的厚度。
[0063]
另外，与实施方式2同样地，若利用压电材料的压电系数e11、即利用a 轴为压电轴的压电材料来构成衬底1，则电极凹槽垂直于衬底1的水平方向；同样地，若利用压电材料的压电系数e22、即利用b轴为压电轴的压电材料来构成衬底1，则电极凹槽也垂直于衬底1的水平方向。
[0064]
另外，在对衬底1进行刻蚀之前，需要对该衬底1的非刻蚀面做适当保护，可以利用光刻胶、二氧化硅、碳化硅等材料。
[0065]
接着，如图7(b)所示，在完成第一次凹槽刻蚀之后，可以采用化学法或物理法制备金属电极，刻蚀得到的电极凹槽被完全填充。其中，电极材料可以为钼(mo)、铂(pt)、铝(al)、金(au)、铜(cu)、钨(w)、钛(ti)等金属。
[0066]
然后，如图7(c)所示，利用涂胶、曝光、显影工艺在如图7(b)所示的电极凹槽的位置覆盖一层光刻胶，再采用湿法刻蚀或干法刻蚀将电极凹槽之外的金属材料去除，由此在衬底1上形成第一电极3。
[0067]
接着，如图7(d)所示，利用干法或湿法刻蚀对衬底1进行第二次凹槽刻蚀，在衬底1上加工出第二个电极凹槽，刻蚀侧壁呈90
°
，该电极凹槽的宽度即为所需沉积电极的厚度。而且，如图7(d)所示，所形成的刻蚀图案侧壁与第一次凹槽刻蚀所形成的凹槽平行，且两次刻蚀所形成的凹槽的深度不同。其中，2个电极凹槽之间的间隔即为压电层2的厚度。
[0068]
然后，在完成第二次凹槽刻蚀之后，可以采用如低温溅射镀膜或蒸发镀膜的方法，结合金属剥离工艺(metal lift-off technology)来制备电极，由此，在衬底1上形成第二电极4。
[0069]
另外，同样地，电极材料可以为钼(mo)、铂(pt)、铝(al)、金(au)、铜(cu)、钨(w)、钛(ti)等金属。
[0070]
另外，由于在衬底1上依次制备第一电极3和第二电极4，因此，如图7 (d)所示，形成为第一电极3的深度与第二电极4的深度不相同。
[0071]
最后，如图7(e)所示，利用干法或湿法刻蚀对衬底1进行第三次凹槽刻蚀，刻蚀凹槽分别在第一次凹槽刻蚀和第二次凹槽刻蚀所形成的2个电极凹槽的两侧，刻蚀图案与该2个电极凹槽平行，刻蚀侧壁呈90
°
，且刻蚀的深度比第一次凹槽刻蚀和第二次凹槽刻蚀的深度要大，由此得到第一空腔层5和第二空腔层6。
[0072]
另外，与图2同样地，在图7(e)中，7表示金属电极刻蚀停止线，8表示空气层刻蚀停止线。如图7(e)所示，在垂直于衬底1的表面的深度方向上，空气层刻蚀停止线8形成得比金属电极刻蚀停止线7更深。因此，在垂直于衬底1的表面的深度方向上，形成为第一空腔层5和第二空腔层6的深度均大于第一电极3和第二电极层4的深度。
[0073]
而且，由于第一空腔层5和第二空腔层6与外界相连通，所以形成为薄膜体声波谐振器10在振动方向上的空气界面层。
[0074]
如上所述，通过图7(a)、图7(b)、图7(c)、图7(d)和图7(e) 所涉及的第二种制造方法，同样能够得到本发明的实施方式1所涉及的薄膜体声波谐振器10。实施方式4
[0075]
下面，在实施方式4中，详细地说明制造本发明的实施方式1所涉及的薄膜体声波谐振器10的第三种制造方法的工序步骤图，其中，同样以采用石英晶体作为压电材料所构成的衬底1为例进行说明。
[0076]
图8是示出了实施方式4中、制造本发明的实施方式1所涉及的薄膜体声波谐振器10的第三种制造方法的工序步骤图。
[0077]
首先，如图8(a)所示，利用干法或湿法刻蚀对衬底1进行第一次凹槽刻蚀，在衬底1上加工出第一个电极凹槽，刻蚀侧壁呈90
°
，该电极凹槽的宽度即为所需沉积电极的厚度。
[0078]
另外，与实施方式2和实施方式3同样地，若利用压电材料的压电系数 e11、即利用a轴为压电轴的压电材料来构成衬底1，则电极凹槽垂直于衬底 1的水平方向；同样地，若利用压电材料的压电系数e22、即利用b轴为压电轴的压电材料来构成衬底1，则电极凹槽也垂直于衬底1的水平方向。
[0079]
另外，在对衬底1进行刻蚀之前，需要对该衬底1的非刻蚀面做适当保护，可以利用光刻胶、二氧化硅、碳化硅等材料。
[0080]
接着，同样如图8(a)所示，在第一次凹槽刻蚀的基础上，利用干法或湿法刻蚀对衬底1进行第二次凹槽刻蚀，由此得到第二个电极凹槽。其中，所形成的刻蚀图案侧壁与第一次凹槽刻蚀所形成的凹槽平行，且两次凹槽刻蚀所形成的电极凹槽的深度不同。两次刻蚀凹槽之间的间隔，即为压电层的厚度。另外，刻蚀过程中同样对衬底的另一面做适当保护，可以利用光刻胶、二氧化硅、碳化硅等材料。
[0081]
然后，如图8(b)所示，在完成第一次凹槽刻蚀和第二次凹槽刻蚀之后，可采用物理或化学方法沉积电极来填充该电极凹槽，所沉积电极的厚度要大于第一次凹槽刻蚀和第二次凹槽刻蚀所得到的2个电极凹槽的深度。其中，电极材料可以为钼(mo)、铂(pt)、铝(al)、金(au)、铜(cu)、钨(w)、钛(ti)等金属。
[0082]
然后，如图8(c)所示，对如上所述沉积电极后的2个电极凹槽进行化学机械研磨抛光工艺，将衬底1的表面上锁沉积的金属研磨去除，保留下凹槽内的金属电极，由此，在衬底1上形成第一电极3和第二电极4。
[0083]
如上所述，由于在衬底1上依次制备第一电极3和第二电极4，因此，如图8(c)所示，形成为第一电极3的深度与第二电极4的深度不相同。
[0084]
最后，如图8(d)所示，利用干法或湿法刻蚀对衬底1进行第三次凹槽刻蚀，刻蚀凹槽分别在第一次凹槽刻蚀和第二次凹槽刻蚀所形成的2个电极凹槽的两侧，刻蚀图案与该2个电极凹槽平行，刻蚀侧壁呈90
°
，且刻蚀的深度比第一次凹槽刻蚀和第二次凹槽刻蚀的深度要大，由此得到第一空腔层5和第二空腔层6。
[0085]
另外，与图2同样地，在图8(d)中，7表示金属电极刻蚀停止线，8 表示空气层刻蚀停止线。如图8(d)所示，在垂直于衬底1的表面的深度方向上，空气层刻蚀停止线8形成得比金属电极刻蚀停止线7更深。因此，在垂直于衬底1的表面的深度方向上，形成为第一空腔层
5和第二空腔层6的深度均大于第一电极3和第二电极层4的深度。
[0086]
而且，由于第一空腔层5和第二空腔层6与外界相连通，所以形成为薄膜体声波谐振器10在振动方向上的空气界面层。
[0087]
如上所述，通过图8(a)、图8(b)、图8(c)和图8(d)所涉及的第三种制造方法，同样能够得到本发明的实施方式1所涉及的薄膜体声波谐振器10。
[0088]
如上所述，利用实施方式2所涉及的第一种制造方法、实施方式3所涉及的第二种制造方法、以及实施方式4所涉及的第三种制造方法制备的薄膜体声波谐振器10的步骤较少，可以在单晶压电衬底上直接集成器件。另外，对同样尺寸大小的样品，与传统的制备方法相比，上述制造方法所制备的薄膜体声波10的器件数量更多，产量更大。
[0089]
虽然本技术记载了各种示例性实施方式和实施例，但是在一个或多个实施方式中记载的各种特征、方式和功能不限于特定实施方式的应用，可以单独地或以各种组合来应用于实施方式。
[0090]
因此，可以认为未例示的无数变形例也包含在本技术说明书所公开的技术范围内。例如，设为包括对至少一个构成要素进行变形、追加或省略的情况，以及提取至少一个构成要素并与其他实施方式的构成要素进行组合的情况。工业上的实用性
[0091]
本发明所涉及的薄膜体声波谐振器可以相互级连，形成在射频通讯系统所应用的滤波器中，薄膜体声波谐振器及其制造方法在传感测量领域也有广泛的应用。标号说明
[0092]
10薄膜体声波谐振器，1衬底，2压电层，3第一电极，4第二电机，5第一空腔层，6第二空腔层，7金属电极刻蚀停止线，8空气层刻蚀停止线。

技术特征：

1.一种薄膜体声波谐振器，其特征在于，具有：衬底，所述衬底由压电晶体构成；压电层，所述压电层垂直于所述衬底的表面、且由所述衬底的一部分来构成；第一电极，所述第一电极在所述衬底上与所述压电层平行地形成于所述压电层的一侧；第二电极，所述第二电极在所述衬底上与所述压电层平行地形成于所述压电层的另一侧；第一空腔层，所述第一空腔层在所述衬底上与所述第一电极平行地形成于所述第一电极的远离所述压电层的一侧；以及第二空腔层，所述第二空腔层在所述衬底上与所述第二电极平行地形成于所述第二电极的远离所述压电层的一侧。2.如权利要求1所述的薄膜体声波谐振器，其特征在于，所述第一空腔层和所述第二空腔层构成为空气界面层。3.如权利要求1或2所述的薄膜体声波谐振器，其特征在于，在垂直于所述衬底的表面的深度方向上，所述第一空腔层和所述第二空腔层的深度均大于所述第一电极和所述第二电极层的深度。4.如权利要求1或2所述的薄膜体声波谐振器，其特征在于，在垂直于所述衬底的表面的深度方向上，所述第一电极的深度与所述第二电极的深度相同或不相同。5.如权利要求1或2所述的薄膜体声波谐振器，其特征在于，在所述衬底的表面上，所述第一电极和所述第二电极的不与所述压电层平行的一边与所述压电层垂直，或者不与所述压电层垂直。6.如权利要求1或2所述的薄膜体声波谐振器，其特征在于，在所述衬底的表面上，所述第一电极和所述第二电极的两端为多边形结构。7.如权利要求1或2所述的薄膜体声波谐振器，其特征在于，若所述压电晶体属于a轴或b轴为压电轴的压电材料，则在所述衬底的表面上，所述压电层、所述第一电极、所述第二电极、所述第一空腔层、及所述第二空腔层均垂直于所述衬底的表面的水平方向。8.如权利要求1或2所述的薄膜体声波谐振器，其特征在于，所述第一电极和所述第二电极的材料可以为钼、铂、铝、金、铜、钨、钛等金属。9.一种薄膜体声波谐振器的制造方法，其特征在于，包括如下步骤：步骤s1：由压电晶体构成衬底，在垂直于所述衬底的表面上通过刻蚀来形成压电层；步骤s2：在所述衬底上，在所述压电层的一侧对与所述压电层平行的位置进行刻蚀；步骤s3：对所述步骤s2中所刻蚀的位置进行金属材料的填充，来形成第一电极；步骤s4：在所述衬底上，在所述压电层的另一侧对与所述压电层平行的位置进行刻蚀；步骤s5：对所述步骤s4中所刻蚀的位置进行金属材料的填充，来形成第二电极；步骤s6：在所述衬底上，在所述第一电极的远离所述压电层的一侧通过对与所述第一电极平行的位置进行刻蚀来形成第一空腔层；以及步骤s7：在所述衬底上，在所述第二电极的远离所述压电层的一侧通过对与所述第二
电极平行的位置进行刻蚀来形成第二空腔层。10.如权利要求9所述的薄膜体声波谐振器的制造方法，其特征在于，在同时进行所述步骤s2和所述步骤s4之后，再同时进行所述步骤s3和所述步骤s5，最后再同时进行所述步骤s6和所述步骤s7。11.如权利要求9所述的薄膜体声波谐振器的制造方法，其特征在于，在先依次进行所述步骤s2和所述步骤s3之后，再依次进行所述步骤s4和所述步骤s5，最后再同时进行所述步骤s6和所述步骤s7。12.如权利要求9所述的薄膜体声波谐振器的制造方法，其特征在于，在先依次进行所述步骤s2和所述步骤s4之后，再同时进行所述步骤s3和所述步骤s5，最后再同时进行所述步骤s6和所述步骤s7。13.如权利要求9至12中任一项所述的薄膜体声波谐振器的制造方法，其特征在于，在所述步骤s6和所述步骤s7中，将所述第一空腔层和所述第二空腔层构成为空气界面层。14.如权利要求9至12中任一项所述的薄膜体声波谐振器的制造方法，其特征在于，在所述步骤s6和所述步骤s7中，在垂直于所述衬底的表面的深度方向上，形成为所述第一空腔层和所述第二空腔层的深度均大于所述第一电极和所述第二电极层的深度。15.如权利要求10所述的薄膜体声波谐振器的制造方法，其特征在于，在同时进行所述步骤s2和所述步骤s4的情况下，在垂直于所述衬底的表面的深度方向上，形成为所述第一电极的深度与所述第二电极的深度相同。16.如权利要求11或12所述的薄膜体声波谐振器的制造方法，其特征在于，在不同时进行所述步骤s2和所述步骤s4的情况下，在垂直于所述衬底的表面的深度方向上，形成为所述第一电极的深度与所述第二电极的深度不相同。17.如权利要求9至12中任一项所述的薄膜体声波谐振器的制造方法，其特征在于，在形成所述第一电极的所述步骤s2和所述步骤s3、及形成所述第二电极的所述步骤s4和所述步骤s5中，在所述衬底的表面上，形成为所述第一电极和所述第二电极的不与所述压电层平行的一边与所述压电层垂直，或者不与所述压电层垂直。18.如权利要求9至12中任一项所述的薄膜体声波谐振器的制造方法，其特征在于，在形成所述第一电极的所述步骤s2和所述步骤s3、及形成所述第二电极的所述步骤s4和所述步骤s5中，在所述衬底的表面上，将所述第一电极和所述第二电极的两端形成为多边形结构。19.如权利要求9至12中任一项所述的薄膜体声波谐振器的制造方法，其特征在于，若所述压电晶体属于a轴或b轴为压电轴的压电材料，则在所述衬底的表面上，所述压电层、所述第一电极、所述第二电极、所述第一空腔层、及所述第二空腔层均垂直于所述衬底的表面的水平方向。20.如权利要求9至12中任一项所述的薄膜体声波谐振器的制造方法，其特征在于，所述第一电极和所述第二电极的材料可以为钼、铂、铝、金、铜、钨、钛等金属。

技术总结

本发明的薄膜体声波谐振器(10)具有：衬底(1)，该衬底(1)由压电晶体构成；压电层(2)，该压电层(2)垂直于衬底(1)的表面、且由衬底(1)的一部分来构成；第一电极(3)，该第一电极(3)在衬底(1)上与压电层(2)平行地形成于压电层(2)的一侧；第二电极(4)，该第二电极(4)在衬底(1)上与压电层(2)平行地形成于压电层(2)的另一侧；第一空腔层(5)，该第一空腔层(5)在衬底(1)上与第一电极(3)平行地形成于第一电极(3)的远离压电层(2)的一侧；第二空腔层(5)，该第二空腔层(5)在衬底(1)上与第二电极(4)平行对地形成于第二电极(4)的远离压电层(2)的一侧。地形成于第二电极(4)的远离压电层(2)的一侧。地形成于第二电极(4)的远离压电层(2)的一侧。