CN110829997B - 薄膜体声波谐振器及其制造方法 - Google Patents
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Abstract
本发明揭示了一种薄膜体声波谐振器及其制造方法。在空腔重叠区之内而电极重叠区之外，第一电极片体和第二电极片体分别包含第一震动缓冲条和第二震动缓冲条，可以有效地降低水平方向的刚度(增强柔性)，而较少地影响垂直方向的刚度，针对水平方向沿着电极片传播的水平弹性波，起到一个缓冲作用，从而减少弹性反射波的强度。此外，夹在第一电极片体和第二电极片体之间的压电感应震荡片整体置于空腔重叠区，其边界为不含任何相互平行对边的多边形，不仅消除水平方向成为杂波的附加驻波震荡，也同时最大程度地降低横向寄生波所消耗的能量。相应的制造方法也同时披露。
Description
技术领域
本发明涉及滤波器件技术领域，特别是涉及一种薄膜体声波谐振器(BulkAcoustic Wave Resonator,BAWR)及其制造方法。
背景技术
随着移动通信技术的发展，移动数据传输量也迅速上升。因此，在频率资源有限以及应当使用尽可能少的移动通信设备的前提下，提高无线基站、微基站或直放站等无线功率发射设备的发射功率成了必须考虑的问题，同时也意味着对移动通信设备前端电路中滤波器功率的要求也越来越高。
目前，无线基站等设备中的大功率滤波器主要是以腔体滤波器为主，其功率可达上百瓦，但是这种滤波器的尺寸太大。也有的设备中使用介质滤波器，其平均功率可达5瓦以上，这种滤波器的尺寸也很大。由于尺寸大，所以这腔体滤波器无法集成到射频前端芯片中。
基于半导体微加工工艺技术的薄膜滤波器主要由表面声波滤波器(SurfaceAcoustic Wave Resonator，SAWR)和体声波谐振器(BAWR)，能够很好地克服上述两种滤波器存在的缺陷。BAWR的工作频率高，所承受功率高和品质因数(Quality Factor，Q-Factor)高，并且体积小，利于集成化。
如图1所示，现有技术中的薄膜体声波谐振器R10，包括具有一个下空腔R40的衬底R20，以及形成在衬底R20上的绝缘片体R30，在绝缘片体R30中形成有下空腔R40，形成在所述衬底R20上横越下空腔R40的震荡器件片体R100，该震荡器件片体R100包括上电极R70和下电极R50以及位于上电极R70与下电极R50之间的压电感应片R60；震荡器件片体R100中具有通孔R90与下空腔R40接通；震荡器件片体R50通常为压电薄膜，其压电主轴C-轴与震荡器件片体R100以及上电极R70和下电极R50趋向垂直。
当一直流电场通过上电极R70和下电极R50施加于震荡器件片体R60的压电薄膜上下面时，压电薄膜的垂直形变会随着电场的大小来改变；当此电场的方向相反时，压电薄膜材料的垂直形变(伸或缩)也随之改变。当有一交流电场加入时，压电薄膜的垂直形变会随着电场的正及负半周期，作收缩或膨胀的交互变化，形成沿着C轴方向R1传播的纵向体声波；此纵向声波传至上下电极与空气交界面反射回来，进而在薄膜内部来回反射形成震荡；当纵向声波在压电薄膜中传播正好是半波长的奇数倍时，会产生驻波震荡。
然而，所述纵向声波在压电薄膜传播的同时，由于压电薄膜的物理泊松效应，沿着与厚度垂直的变形会产生水平方向R2的变形，从而会在压电薄膜内产生横向寄生波，并沿着水平方向传播直至下空腔R30与震荡器件片体R100相汇的空腔边界R102和压电感应片R60的边界R101，反射后沿着反方向R2续传播，如果横向寄生波也产生成为杂波的附加驻波震荡，不仅造成能量的损失，也会同样由于物理泊松效应而激发纵向的噪声驻波，从而大大影响BAWR的品质因子，即Q值。同时，声波在压电薄膜传播及其变形会引发上下电极薄膜水平方向的变形和震荡，并向外传播、反射甚至产生引发的驻波，并有可能再次引发到声波压电薄膜内的另一个二次声波或驻波，从而进一步影响品质因子。
于是，如何抑制BAWR的横向寄生波对沿C-轴方向纵向体声波信号的串扰影响，尤其是解决在压电薄膜内以及引发上下电极的横向谐振波及其反射问题，同时最大限度地降低减少声波传播到震荡器件片体之外的能量消耗，也实现与外部的输入输出电信号源相接，成为业界关注的焦点。
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造方法，解决现有技术中薄膜体声波谐振器存在水平方向弹性反射波的问题。
为解决上述技术问题，本发明提供一种薄膜体声波谐振器，包括：
上下叠层的第一基板和第二基板，分别包含相对的第一空腔和第二空腔，形成有相互重叠的空腔重叠区；
依次置于所述第一基板和第二基板之间的第一电极片体和第二电极片体，在所述空腔重叠区形成有电极重叠区；
置于所述第一空腔和第二空腔之间包含于所述电极重叠区之内的压电感应震荡片；
其中，在空腔重叠区之内而电极重叠区之外，第一电极片体和第二电极片体分别包含第一震动缓冲条和第二震动缓冲条，所述第一震动缓冲条和第二震动缓冲条均具有导电性，并分别降低沿着第一电极片体和第二电极片体传播的水平体振动波的反弹刚度。
可选的，对于所述的薄膜体声波谐振器，所述第一震动缓冲条或第二震动缓冲条分别由第一电极片体或第二电极片体构成在垂直方向局部垂直***的背脊条。
可选的，对于所述的薄膜体声波谐振器，所述在垂直方向局部垂直***的背脊条由一个个切分开的垂直***微条组成。
可选的，对于所述的薄膜体声波谐振器，每个所述垂直***微条的宽度为0.01～10μm，高度为0.1～10μm，相邻所述垂直***微条的间距为0.01～10μm。
可选的，对于所述的薄膜体声波谐振器，所述电极重叠区为一不包含相互平行对边的多边形。
可选的，对于所述的薄膜体声波谐振器，所述第一震动缓冲条与所述第二电极片体不重叠，所述第二震动缓冲条与所述第一电极片体不重叠。
可选的，对于所述的薄膜体声波谐振器，所述压电感应震荡片的材料包括氧化物、氮化物、碳化物中的至少一种。
可选的，对于所述的薄膜体声波谐振器，所述压电感应震荡片的材料包括压电晶体或压电陶瓷中的至少一种。
可选的，对于所述的薄膜体声波谐振器，所述压电晶体材质包括石英、镓酸锂、锗酸锂、锗酸钛、铌酸锂、钽酸锂、氮化铝、氧化锌和铅锌榍石中的至少一种。
可选的，对于所述的薄膜体声波谐振器，所述第一电极片体和所述第二电极片体的材质包括金属铝、铜、镍、钨、钛、钼、银、金、铂金及其合金中的至少一种。
本发明还提供一种薄膜体声波谐振器的制造方法，包括：
提供第一基板，所述第一基板的一侧形成第一空腔；
提供牺牲基板，所述牺牲基板的一侧形成有凹槽，所述凹槽围绕呈环形；
在所述牺牲基板上依次形成第二导电薄膜、压电感应薄膜和第一导电薄膜，从而所述第一导电薄膜和所述第二导电薄膜皆形成朝向所述凹槽的凹陷；
在一侧刻蚀所述第一导电薄膜和压电感应薄膜，暴露出部分第二导电薄膜及部分所述第二导电薄膜的凹陷，形成第一电极片体；
将所述第一基板与所述牺牲基板实现键合，所述第一电极片体朝向所述第一空腔，暴露出的部分所述第二导电薄膜的凹陷及所述第一导电薄膜的凹陷朝向所述第一空腔，则所述第一导电薄膜的凹陷和第二导电薄膜的凹陷远离所述第一空腔成为凸起；
去除所述牺牲基板；
在与所述一侧相对的另一侧处刻蚀所述第二导电薄膜和压电感应薄膜，暴露出第一导电薄膜的一部分及所述第一导电薄膜的凸起，形成第二电极片体和压电感应震荡片，所述第一电极片体和第二电极片体形成电极重叠区；
提供第二基板，所述第二基板的一侧形成第二空腔；以及
将所述第二基板与所述第一基板实现键合，所述第二电极片体朝向所述第二空腔；所述第一空腔和所述第二空腔形成相互重叠的空腔重叠区；所述第一导电薄膜的凸起及所述第二导电薄膜的凸起在空腔重叠区之内而电极重叠区之外，分别成为第一电极片体和第二电极片体的第一震动缓冲条和第二震动缓冲条，并分别降低沿着第一电极片体和第二电极片体传播的水平体振动波的反弹刚度。
可选的，对于所述的薄膜体声波谐振器的制造方法，所述第一震动缓冲条或第二震动缓冲条分别由第一电极片体或第二电极片体构成在垂直方向局部垂直***的背脊条。
可选的，对于所述的薄膜体声波谐振器的制造方法，在所述第一导电薄膜的凸起之后，在提供第二基板之前，还包括：对所述第一导电薄膜的凸起和所述第二导电薄膜的凸起进行图案化，形成一个个切分开的垂直***微条。
可选的，对于所述的薄膜体声波谐振器的制造方法，每个所述垂直***微条的宽度为0.01～10μm，高度为0.1～10μm，相邻所述垂直***微条的间距为0.01～10μm。
可选的，对于所述的薄膜体声波谐振器的制造方法，所述电极重叠区为一不包含相互平行对边的多边形。
可选的，对于所述的薄膜体声波谐振器的制造方法，在所述牺牲基板与所述第二导电薄膜之间还形成第二温度补偿薄膜片体，在所述第一导电薄膜上还形成第一温度补偿薄膜片体；刻蚀所述第一导电薄膜和压电感应薄膜时先刻蚀所述第一温度补偿薄膜片体，刻蚀所述第二导电薄膜和压电感应薄膜时先刻蚀所述第二温度补偿薄膜片体。
可选的，对于所述的薄膜体声波谐振器的制造方法，所述第一电极片体的凸起与所述第二电极片体不重叠，所述第二电极片体的凸起与所述第一电极片体不重叠。
与现有技术相比，本发明提供的薄膜体声波谐振器及其制造方法具有以下优点：
在空腔重叠区之内而电极重叠区之外，第一电极片体和第二电极片体分别包含第一震动缓冲条和第二震动缓冲条，可以有效地降低水平方向的刚度(增强柔性)，而较少地影响垂直方向的刚度，针对水平方向沿着电极片传播过来的水平弹性波，起到一个缓冲作用，从而减少弹性反射波的强度。
进一步的，在垂直方向局部垂直***的背脊条由一个个切分开的垂直***微条组成。在确保不影响导电性能的前提下，可以进一步减少水平方向对弹性反射波的强度。
此外，夹在第一电极片体和第二电极片体之间的压电感应震荡片整体置于空腔重叠区，其边界为不含任何相互平行对边的多边形，不仅消除水平方向成为杂波的附加驻波震荡，也同时最大程度地降低横向寄生波所消耗的能量。
附图说明
图1为现有技术的真空密封薄膜体声波谐振器的结构示意图；
图2a和图2b为本发明研究薄膜体声波谐振器时的理论图；
图3为本发明一实施例的薄膜体声波谐振器的俯视示意图；
图4为本发明一实施例的薄膜体声波谐振器的剖面示意图；
图5为本发明一实施例的薄膜体声波谐振器的制造方法的流程图；
图6-图14为本发明多个实施例的薄膜体声波谐振器在制造过程中的不同步骤下的结构示意图；
图中，
R10-薄膜体声波谐振器；
R100-震荡器件片体；
R101-边界；
R20-衬底；
R30-绝缘片体；
R40-下空腔；
R50-下电极；
R60-压电感应片；
R70-上电极；
R90-通孔；
100-第一衬底；
11-电极重叠区；
15-空腔重叠区；
110-第一绝缘材料片体；
115-第一空腔；
160-介质层；
201-第一导电薄膜；
202-第二导电薄膜；
2021-凹陷；
205-压电感应薄膜；
210-第二绝缘材料片体；
211-第一电极片体；
2111-第一震动缓冲条；
2112-间隙；
212-第二电极片体；
2121-第二震动缓冲条；
215-第二空腔；
221-压电感应震荡片；
261-第一电极空腔；
262-第二电极空腔；
300-牺牲衬底；
301-凹槽；
310-牺牲绝缘材料片体；
53-边界。
具体实施方式
下面将结合示意图对本发明的薄膜体声波谐振器及其制造方法进行更详细的描述，其中表示了本发明的优选实施例，应该理解本领域技术人员可以修改在此描述的本发明，而仍然实现本发明的有利效果。因此，下列描述应当被理解为对于本领域技术人员的广泛知道，而并不作为对本发明的限制。
在下列段落中参照附图以举例方式更具体地描述本发明。根据下面说明和权利要求书，本发明的优点和特征将更清楚。需说明的是，附图均采用非常简化的形式且均使用非精准的比例，仅用以方便、明晰地辅助说明本发明实施例的目的。
在下面的描述中，应该理解，当层(或膜)、片体、区域、图案或结构被称作在衬底、层(或膜)、片体、区域、焊盘和/或图案“上”时，它可以直接位于另一个层或衬底上，和/或还可以存在***层。另外，应该理解，当层被称作在另一个层“下”时，它可以直接位于另一个层下，和/或还可以存在一个或多个***层。另外，可以基于附图进行关于在各层“上”和“下”的指代。
发明人经过长期理论和实验分析后认为，从理论上讲最理想的体声波谐振器(BAWR)器件设计应该如图2a和图2b所示，整个震荡器件片体是由同一尺寸的三个薄膜片体相互粘接构成，即上电极R70和下电极R50以及位于上电极R70与下电极R50之间的压电感应片R60，同时震荡器件片体R100的上下两面均架空在空气和真空中；以此，所有通过上电极R70和下电极R50施加到压电感应片R60的电能，最大限度地反映在压电感应片R60内部和置于其上下的上电极R70和下电极R50的弹性波动，以减少声波传播到震荡器件片体之外的能量消耗，尤其是横向寄生波沿着水平方向传播到震荡器件片体之外。同时，参见其顶视图2b，整个震荡器件片体的形状应该是不包含任何平行对边的多边形，这样可以有效地排除压电感应片R60上任何一点的横向寄生波在边界来回反射做可能引起的驻波震荡。
然而，这样理想化体声波谐振器(BAWR)器件实际上是不可行的，因为震荡器件片体一方面需要通过某种方式来支撑，同时其上电极R70和下电极R50均需要与外部的输入输出电信号源相接。
本发明的主要思想是，提供一种薄膜体声波谐振器，如图3和图4所示，包括：
上下叠层的第一基板和第二基板，分别包含相对的第一空腔115和第二空腔215，形成有相互重叠的空腔重叠区15；
依次置于所述第一基板和第二基板之间的第一电极片体211和第二电极片体212，在所述空腔重叠区15形成有电极重叠区11；
置于所述第一空腔115和第二空腔215之间包含于所述电极重叠区11之内的压电感应震荡片221；
其中，在空腔重叠区15之内而电极重叠区11之外，第一电极片体211和第二电极片体212分别包含第一震动缓冲条2111和第二震动缓冲条2121，所述第一震动缓冲条2111和第二震动缓冲条2121均具有导电性，并分别降低沿着第一电极片体211和第二电极片体212传播的水平体振动波的反弹刚度。
通过在空腔重叠区15之内而电极重叠区11之外，第一电极片体211和第二电极片体212分别包含第一震动缓冲条2111和第二震动缓冲条2121，可以有效地降低水平方向的刚度(增强柔性)，而影响垂直方向的刚度，针对水平方向沿着电极片传播过来的水平弹性波，起到一个缓冲作用，从而减少弹性反射波的强度。
进一步的，所述第一震动缓冲条(2111)或第二震动缓冲条(2121)分别由第一电极片体(211)或第二电极片体(212)构成在垂直方向局部垂直***的背脊条。在垂直方向局部垂直***的背脊条由一个个切分开的垂直***微条组成。在确保不影响导电性能的前提下，可以进一步减少水平方向对弹性反射波的强度。
例如，每个所述垂直***微条的宽度W1为0.01～10μm，例如0.02μm、0.05μm、0.08μm、0.1μm、0.5μm、1μm、3μm、5μm等，高度H为0.1～10μm，例如0.5μm、1μm、3μm、5μm等，相邻所述垂直***微条的间距W2为0.01～10μm，例如0.02μm、0.05μm、0.08μm、0.1μm、0.5μm、1μm、3μm、5μm等。基于这样的参数设计，可以更好的减少水平方向对弹性反射波的强度。
其中，所述垂直***并非完全限定震动缓冲条侧壁与水平方向(即第一电极片体211延展方向)垂直，只需震动缓冲条整体突出方向与水平方向垂直(或基本垂直)即可。
此外，夹在第一电极片体211和第二电极片体212之间的压电感应震荡片221整体置于空腔重叠区15，其边界为不含任何相互平行对边的多边形，不仅消除水平方向成为杂波的附加驻波震荡，也同时最大程度地降低横向寄生波所消耗的能量。
在一个实施例中，所述压电感应震荡片221的材质包括氧化物、氮化物、碳化物中的至少一种。
在一个实施例中，所述压电感应震荡片221的材质包括压电晶体或压电陶瓷中的至少一种。
在一个实施例中，所述压电晶体材质包括石英、镓酸锂、锗酸锂、锗酸钛、铌酸锂、钽酸锂、氮化铝、氧化锌和铅锌榍石中的至少一种。
在一个实施例中，所述第一电极片体211和所述第二电极片体212的材质包括金属铝、铜、镍、钨、钛、钼、银、金、铂金及其合金中的至少一种。
为实现本发明的薄膜体声波谐振器，如图5所示，制造方法包括：
步骤S11，提供第一基板，所述第一基板的一侧形成第一空腔；
步骤S12，提供牺牲基板，所述牺牲基板的一侧形成有凹槽，所述凹槽围绕呈环形；
步骤S13，在所述牺牲基板上依次形成第二导电薄膜、压电感应薄膜和第一导电薄膜，从而所述第一导电薄膜和所述第一导电薄膜皆形成朝向所述凹槽的凹陷；
步骤S14，在一侧刻蚀所述第一导电薄膜和压电感应薄膜，暴露出部分第二导电薄膜及部分所述第二导电薄膜的凹陷，形成第一电极片体；
步骤S15，将所述第一基板与所述牺牲基板实现键合，所述第一电极片体朝向所述第一空腔，暴露出的部分所述第二导电薄膜的凹陷及所述第一导电薄膜的凹陷朝向所述第一空腔，则所述第一导电薄膜的凹陷和第二导电薄膜的凹陷远离所述第一空腔成为凸起；
步骤S16，去除所述牺牲基板；
步骤S17，在与所述一侧相对的另一侧处刻蚀所述第二导电薄膜和压电感应薄膜，暴露出第一导电薄膜的一部分及所述第一导电薄膜的凸起，形成第二电极片体和压电感应震荡片，所述第一电极片体和第二电极片体形成电极重叠区；
步骤S18，提供第二基板，所述第二基板的一侧形成第二空腔；以及
步骤S19，将所述第二基板与所述第一基板实现键合，所述第二电极片体朝向所述第二空腔；所述第一空腔和所述第二空腔形成相互重叠的空腔重叠区；所述第一导电薄膜的凸起及所述第二导电薄膜的凸起在空腔重叠区之内而电极重叠区之外，分别成为第一电极片体和第二电极片体的第一震动缓冲条和第二震动缓冲条，并分别降低沿着第一电极片体和第二电极片体传播的水平体振动波的反弹刚度。
具体的，请参考图4，对于步骤S11，提供第一基板，所述第一基板的一侧形成第一空腔115。在一个实施例中，所述第一基板包括第一衬底100，在所述第一衬底100上形成第一绝缘材料片体110，在所述成第一绝缘材料片体110中背离所述第一衬底100的一侧形成第一空腔115。所述第一衬底100的选择为本领域技术人员所熟悉，例如所述第一衬底100可以为单晶的硅衬底、锗硅衬底、锗衬底或本领域技术人员公知的其它半导体材料制成的衬底，依据需要，所述第一衬底100中可以具有埋层等结构，或是经过离子注入形成阱区等。又例如，在本发明的一个实施例中，还可以先在所述衬底100上形成包括CMOS主动器件以及电学互连件。
在一个实施例中，所述第一绝缘材料片体110的材质包括氧化物、氮化物、碳化物中的至少一种。例如可以是氧化硅、氮化硅、碳化硅、氮氧化硅等，但不限于上述材质。
在一个实施例中，以氧化硅为例，所述第一绝缘材料片体110可以采用化学气相沉积(CVD)工艺形成，此外，还可以采用例如热氧化方式形成。
所述第一空腔115可以采用湿法刻蚀和/或干法刻蚀形成，所述第一空腔115的具体形状并不作限定，例如，可以是矩形，或者其他多边形等；所述第一空腔115的尺寸也不作限定，例如高度、边长、所占面积等，本领域技术人员可以依据实际需求而进行设定。
请参考图7，对于步骤S12，提供牺牲基板，所述牺牲基板的一侧形成有凹槽301，所述凹槽围绕呈环形。在一个实施例中，所述牺牲基板包括牺牲衬底300，在所述牺牲衬底300上形成牺牲绝缘材料片体310，在所述牺牲绝缘材料片体310中背离所述牺牲衬底300的一侧形成凹槽301。牺牲衬底300可以选择常见衬底，例如，可以与所述第一衬底100为相同材质，不过，所述牺牲衬底300中可以不形成包括CMOS主动器件以及电学互连件等结构。
例如，所述牺牲绝缘材料片体310的材质包括氧化物、氮化物、碳化物中的至少一种。可以是氧化硅、氮化硅、碳化硅、氮氧化硅等，但不限于上述材质。
所述凹槽可以是一个或者多个，例如多个凹槽围绕呈环形。本实施例中以一个凹槽为例进行说明。
请继续参考图7，对于步骤S13，在所述牺牲基板上依次形成第二导电薄膜202、压电感应薄膜205和第一导电薄膜201，从而所述第一导电薄膜201和所述第二导电薄膜202皆形成朝向所述凹槽301的凹陷2021(如图9所示)。
在一个实施例中，所述第一导电薄膜201和所述第二导电薄膜202的材质包括金属铝、铜、镍、钨、钛、钼、银、金、铂金及其合金中的至少一种。
在一个实施例中，所述压电感应薄膜205的材质包括氧化物、氮化物、碳化物中的至少一种。所述压电感应薄膜205的材质包括压电晶体或压电陶瓷中的至少一种，例如石英、镓酸锂、锗酸锂、锗酸钛、铌酸锂、钽酸锂、氮化铝、氧化锌和铅锌榍石中的至少一种。
接着，可以依据实际需要对第二导电薄膜202、压电感应薄膜205和第一导电薄膜201进行修正，调整至所需要的基本图形范围，也便于去除边缘质量较差部分。
接着，请参考图8，对于步骤S14，在一侧刻蚀所述第一导电薄膜201和压电感应薄膜205，暴露出部分第二导电薄膜202及部分所述第二导电薄膜202的凹陷，形成第一电极片体211。在暴露出的部分第二导电薄膜202上为第一电极空腔261，可作为将要形成的压电感应片体的部分边界的限定。
具体的，本步骤包括：在所述第一导电薄膜201一侧进行刻蚀去除，暴露出部分所述压电感应薄膜205，形成所述第一电极片体211。可以采用干法刻蚀或者施法刻蚀进行本次刻蚀去除。
在刻蚀所述第一导电薄膜时，例如对于湿法刻蚀，可以采用光刻胶作为掩膜，具体的，所述光刻胶经过图形化，例如，图形化的光刻胶在暴露出所述第一导电薄膜处具有多个不平行的边。
在刻蚀完第一导电薄膜之后，继续刻蚀所述压电感应薄膜205，暴露出所述第二导电薄膜202。此时对所述压电感应薄膜205的刻蚀可以以所述光刻胶或者刻蚀后的第一导电薄膜为掩膜。
经过本步骤之后，一方面第一电极片体211制备完成；另一方面，暴露出了部分所述第二导电薄膜202的凹陷，该凹陷将在之后转变为第二震动缓冲条2121(如图4所示)，此外，在第一电极空腔261一侧远离所述凹槽的部分结构(包括第一导电薄膜201、压电感应薄膜205和第二导电薄膜202)，还可以作为边界机械支撑，将在提供第二基板进行键合时得以体现。
之后，对于步骤S15，请参考图10，将所述第一基板与所述牺牲基板实现键合，所述第一电极片体211朝向所述第一空腔115，暴露出的部分所述第二导电薄膜202的凹陷及所述第一导电薄膜201的凹陷朝向所述第一空腔115，则所述第一导电薄膜的凹陷和第二导电薄膜的凹陷远离所述第一空腔115成为凸起。
键合过程可以采用现有技术完成，此处不进行详述。
在一个实施例中，键合后，部分所述第一电极空腔在所述第一衬底100上的垂直投影落在所述第一空腔115在所述第一衬底100上的垂直投影范围内，而部分则可以是落在该范围之外。即对于刻蚀的一侧而言，所述第一空腔115的第一空腔边界可以落在第一电极空腔上，对于另一侧未被刻蚀处，则所述第一导电薄膜201的凹陷完全落在所述第一空腔115的边界中。
待键合完成后，执行步骤S16，去除所述牺牲基板。其中图10即可以为将牺牲基板去除后的示意图。
所述牺牲衬底的去除可以采用常规手段进行。例如化学方法或者物理方法，化学方法可以是对牺牲绝缘材料片体310的侵蚀，物理方法可以采用研磨、切割等形势。
在一个实施例中，对于存在牺牲绝缘材料片体310的情况，在去除所述牺牲衬底后，也将所述牺牲绝缘材料片体310去除。
之后，请继续参考图10，对于步骤S17，在与所述一侧相对的另一侧处刻蚀所述第二导电薄膜202和压电感应薄膜205，暴露出第一导电薄膜201的一部分及所述第一导电薄膜的凸起，形成第二电极片体212和压电感应震荡片221，所述第一电极片体211和第二电极片体212形成电极重叠区。在暴露出的部分第一导电薄膜201上为第二电极空腔262，可作为将要形成的压电感应片体的部分边界的限定。
本步骤可以与步骤S14的刻蚀类似，本领域技术人员当能够熟知此操作，此处不进行重复。
经过本步骤之后，一方面第二电极片体212制备完成；另一方面，暴露出了部分所述第一导电薄膜201的凹陷，该凹陷将在之后转变为第一震动缓冲条2111(如图4所示)，此外，在第二电极空腔262一侧远离所述凹槽的部分结构(包括第一导电薄膜201、压电感应薄膜205和第二导电薄膜202)，还可以作为边界机械支撑，将在提供第二基板进行键合时得以体现。
所述第一导电薄膜的凸起及所述第二导电薄膜的凸起分别成为第一电极片体211和第二电极片体212的第一震动缓冲条2111和第二震动缓冲条2121，并分别降低沿着第一电极片体211和第二电极片体212传播的水平体振动波的反弹刚度。
在一个实施例中，所述第一震动缓冲条2111与所述第二电极片体212不重叠，所述第二震动缓冲条2121与所述第一电极片体211不重叠(如图3所示)。
在一个实施例中，所述第一震动缓冲条2111或第二震动缓冲条2121分别由第一电极片体211或第二电极片体212构成在垂直方向局部垂直***的背脊条。
进一步的，所述在垂直方向局部垂直***的背脊条由一个个切分开的垂直***微条组成。
为了实现这一结构，可以在步骤S15之后，还包括：对所述第一导电薄膜的凸起和所述第二导电薄膜的凸起进行图案化，形成一个个切分开的垂直***微条。
图案化过程可以通过光刻刻蚀来完成。
在一个实施例中，如图11所示，每个所述垂直***微条的宽度W1为0.01～10μm，例如0.02μm、0.05μm、0.08μm、0.1μm、0.5μm、1μm、3μm、5μm等，高度H为0.1～10μm，例如0.5μm、1μm、3μm、5μm等，相邻所述垂直***微条的间距W2为0.01～10μm，例如0.02μm、0.05μm、0.08μm、0.1μm、0.5μm、1μm、3μm、5μm等。
在一个实施例中，所述电极重叠区11为一不包含相互平行对边的多边形。夹在第一电极片体211和第二电极片体212之间的压电感应震荡片221的边界也为不含任何相互平行对边的多边形，不仅消除水平方向成为杂波的附加驻波震荡，也同时最大程度地降低横向寄生波所消耗的能量。
之后，请参考图13和图14，对于步骤S18，提供第二基板，所述第二基板的一侧形成第二空腔。
在一个实施例中，所述第二基板例如可以包括第二衬底(未图示)和第二绝缘材料片体210；所述第二绝缘材料片体210可以是制备在第二衬底(未图示)上。
在所述第二绝缘材料片体210中形成第二空腔215。
在一个实施例中，所述第二空腔215与所述第一空腔115基本一致。
其中，图13和图14分别为图3中沿着X-X方向和Y-Y方向的剖面示意图，以此更清楚的表示本发明的技术方案。
之后，请继续参考图13和图14，对于步骤S19，将所述第二基板与所述第一基板实现键合，所述第二电极片体212朝向所述第二空腔215；所述第一空腔115和所述第二空腔115形成相互重叠的空腔重叠区15；所述第一导电薄膜的凸起及所述第二导电薄膜的凸起在空腔重叠区15之内而电极重叠区11之外，分别成为第一电极片体211和第二电极片体212的第一震动缓冲条2111和第二震动缓冲条2121，并分别降低沿着第一电极片体211和第二电极片体212传播的水平体振动波的反弹刚度。
如图14所示，由于在Y-Y处，不具有支撑件，因此，可以在第一衬底100上形成介质层160，从而便于键合过程顺利完成，并实现对薄膜体声波谐振器内部震荡片体和电极片体的保护。
在一个实施例中，所述薄膜体声波谐振器的制造方法还包括，在所述牺牲衬底300与所述第二导电薄膜202之间还形成第二温度补偿薄膜片体(未图示)，在所述第一导电薄膜201上还形成第一温度补偿薄膜片体(未图示)；本步骤可以在如图7所示的步骤S13中完成。
相应的，在刻蚀所述第一导电薄膜201和压电感应薄膜205时先刻蚀所述第一温度补偿薄膜片体，刻蚀所述第二导电薄膜201和压电感应薄膜205时先刻蚀所述第二温度补偿薄膜片体。对此，本领域技术人员能够知晓并正确执行。
与现有技术相比，本发明提供的薄膜体声波谐振器及其制造方法具有以下优点：
在空腔重叠区之内而电极重叠区之外，第一电极片体和第二电极片体分别包含第一震动缓冲条和第二震动缓冲条，可以有效地降低水平方向的刚度(增强柔性)，而较少地影响垂直方向的刚度，针对水平方向沿着电极片传播过来的水平弹性波，起到一个缓冲作用，从而减少弹性反射波的强度。
进一步的，在垂直方向局部垂直***的背脊条由一个个切分开的垂直***微条组成。在确保不影响导电性能的前提下，可以进一步减少水平方向对弹性反射波的强度。
此外，夹在第一电极片体和第二电极片体之间的压电感应震荡片整体置于空腔重叠区，其边界为不含任何相互平行对边的多边形，不仅消除水平方向成为杂波的附加驻波震荡，也同时最大程度地降低横向寄生波所消耗的能量。
显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。
Claims (17)
1.一种薄膜体声波谐振器，包括：
上下叠层的第一基板和第二基板，分别包含相对的第一空腔(115)和第二空腔(215)，形成有相互重叠的空腔重叠区(15)；
依次置于所述第一基板和第二基板之间的第一电极片体(211)和第二电极片体(212)，在所述空腔重叠区(15)形成有电极重叠区(11)；
置于所述第一空腔(115)和第二空腔(215)之间包含于所述电极重叠区(11)之内的压电感应震荡片(221)；
其中，在空腔重叠区(15)之内而电极重叠区(11)之外，第一电极片体(211)和第二电极片体(212)分别包含第一震动缓冲条(2111)和第二震动缓冲条(2121)，所述第一震动缓冲条(115)和第二震动缓冲条(125)均具有导电性，并分别降低沿着第一电极片体(211)和第二电极片体(212)传播的水平体振动波的反弹刚度。
2.如权利要求1所述的薄膜体声波谐振器，其特征在于，所述第一震动缓冲条(2111)或第二震动缓冲条(2121)分别由第一电极片体(211)或第二电极片体(212)构成在垂直方向局部垂直***的背脊条。
3.如权利要求2所述的薄膜体声波谐振器，其特征在于，所述在垂直方向局部垂直***的背脊条由一个个切分开的垂直***微条组成。
4.如权利要求1所述的薄膜体声波谐振器，其特征在于，每个所述垂直***微条的宽度为0.01～10μm，高度为0.1～10μm，相邻所述垂直***微条的间距为0.01～10μm。
5.如权利要求1所述的薄膜体声波谐振器，其特征在于，所述电极重叠区(11)为一不包含相互平行对边的多边形。
6.如权利要求1所述的薄膜体声波谐振器，其特征在于，所述第一震动缓冲条与所述第二电极片体不重叠，所述第二震动缓冲条与所述第一电极片体不重叠。
7.如权利要求1所述的薄膜体声波谐振器，其特征在于，所述压电感应震荡片(221)的材料包括氧化物、氮化物、碳化物中的至少一种。
8.如权利要求1所述的薄膜体声波谐振器，其特征在于，所述压电感应震荡片(221)的材料包括压电晶体或压电陶瓷中的至少一种。
9.如权利要求8所述的薄膜体声波谐振器，其特征在于，所述压电晶体材质包括石英、镓酸锂、锗酸锂、锗酸钛、铌酸锂、钽酸锂、氮化铝、氧化锌和铅锌榍石中的至少一种。
10.如权利要求1所述的薄膜体声波谐振器，其特征在于，所述第一电极片体(211)和所述第二电极片体(212)的材质包括金属铝、铜、镍、钨、钛、钼、银、金、铂金及其合金中的至少一种。
11.一种薄膜体声波谐振器的制造方法，包括：
提供第一基板，所述第一基板的一侧形成第一空腔(115)；
提供牺牲基板，所述牺牲基板的一侧形成有凹槽，所述凹槽围绕呈环形；
在所述牺牲基板上依次形成第二导电薄膜(202)、压电感应薄膜(205)和第一导电薄膜(201)，从而所述第一导电薄膜和所述第二导电薄膜皆形成朝向所述凹槽的凹陷；
在一侧刻蚀所述第一导电薄膜(201)和压电感应薄膜(205)，暴露出部分第二导电薄膜及部分所述第二导电薄膜的凹陷，形成第一电极片体(211)；
将所述第一基板与所述牺牲基板实现键合，所述第一电极片体(211)朝向所述第一空腔，暴露出的部分所述第二导电薄膜的凹陷及所述第一导电薄膜的凹陷朝向所述第一空腔，则所述第一导电薄膜的凹陷和第二导电薄膜的凹陷远离所述第一空腔成为凸起；
去除所述牺牲基板；
在与所述一侧相对的另一侧处刻蚀所述第二导电薄膜(201)和压电感应薄膜(205)，暴露出第一导电薄膜的一部分及所述第一导电薄膜的凸起，形成第二电极片体(212)和压电感应震荡片(221)，所述第一电极片体和第二电极片体形成电极重叠区(11)；
提供第二基板，所述第二基板的一侧形成第二空腔(215)；以及
将所述第二基板与所述第一基板实现键合，所述第二电极片体(212)朝向所述第二空腔；所述第一空腔(115)和所述第二空腔(215)形成相互重叠的空腔重叠区(15)；所述第一导电薄膜的凸起及所述第二导电薄膜的凸起在空腔重叠区(15)之内而电极重叠区(11)之外，分别成为第一电极片体(211)和第二电极片体(212)的第一震动缓冲条(2111)和第二震动缓冲条(2121)，并分别降低沿着第一电极片体(211)和第二电极片体(212)传播的水平体振动波的反弹刚度。
12.如权利要求11所述的薄膜体声波谐振器的制造方法，其特征在于，所述第一震动缓冲条(2111)或第二震动缓冲条(2121)分别由第一电极片体(211)或第二电极片体(212)构成在垂直方向局部垂直***的背脊条。
13.如权利要求12所述的薄膜体声波谐振器的制造方法，其特征在于，在所述第一导电薄膜的凸起之后，在提供第二基板之前，还包括：对所述第一导电薄膜的凸起和所述第二导电薄膜的凸起进行图案化，形成一个个切分开的垂直***微条。
14.如权利要求13所述的薄膜体声波谐振器的制造方法，其特征在于，每个所述垂直***微条的宽度为0.01～10μm，高度为0.1～10μm，相邻所述垂直***微条的间距为0.01～10μm。
15.如权利要求11所述的薄膜体声波谐振器的制造方法，其特征在于，所述电极重叠区(11)为一不包含相互平行对边的多边形。
16.如权利要求11所述的薄膜体声波谐振器的制造方法，其特征在于，在所述牺牲基板与所述第二导电薄膜(202)之间还形成第二温度补偿薄膜片体，在所述第一导电薄膜(201)上还形成第一温度补偿薄膜片体；刻蚀所述第一导电薄膜(201)和压电感应薄膜(205)时先刻蚀所述第一温度补偿薄膜片体，刻蚀所述第二导电薄膜(201)和压电感应薄膜(205)时先刻蚀所述第二温度补偿薄膜片体。
17.如权利要求11所述的薄膜体声波谐振器的制造方法，其特征在于，所述第一电极片体的凸起与所述第二电极片体不重叠，所述第二电极片体的凸起与所述第一电极片体不重叠。
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