CN112039481B - 体声波谐振器及其制造方法 - Google Patents

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Abstract

一种体声波谐振器及其制造方法，该体声波谐振器包括：压电叠层；位于压电叠层上的介质层，介质层中设有贯穿介质层空腔；位于介质层上的基板，基板覆盖介质层；位于基板中的伪腔，伪腔贯穿基板，且伪腔延伸至空腔***的介质层中；位于介质层中的气压平衡孔，气压平衡孔连通伪腔和空腔；在基板和压电叠层之间的介质层中设置空腔，以便在压电叠层的压电材料与空腔交界处形成全反射界面，通过气压平衡孔使空腔和伪腔相连通，实现基板与压电叠层之间的空腔内部与外部压力平衡，防止基板由于内外压力不平衡而导致的向空腔内部凹陷变形。

Description

体声波谐振器及其制造方法
技术领域
本发明涉及谐振器技术领域，更具体地，涉及一种体声波谐振器及其制造方法
背景技术
自模拟射频通讯技术在上世纪90代初被开发以来，射频前端模块已经逐渐成为通讯设备的核心组件。在所有射频前端模块中，滤波器已成为增长势头最猛、发展前景最大的部件。随着无线通讯技术的高速发展，5G通讯协议日渐成熟，市场对射频滤波器的各方面性能也提出了更为严格的标准。滤波器的性能由组成滤波器的谐振器单元决定。在现有的滤波器中，薄膜体声波谐振器(FBAR)因其体积小、***损耗低、带外抑制大、品质因数高、工作频率高、功率容量大以及抗静电冲击能力良好等特点，成为最适合5G应用的滤波器之一。
通常，薄膜体声波谐振器包括两个薄膜电极，并且两个薄膜电极之间设有压电薄膜层，其工作原理为利用压电薄膜层在交变电场下产生振动，该振动激励出沿压电薄膜层厚度方向传播的体声波，此声波传至上下电极与空气交界面被反射回来，进而在薄膜内部来回反射，形成震荡。当声波在压电薄膜层中传播正好是半波长的奇数倍时，形成驻波震荡。
但是，目前制作出的空腔型薄膜体声波谐振器，其品质因子(Q)无法进一步提高，因此无法满足高性能的射频***的需求。
发明内容
本发明的目的是针对现有体声波谐振器中空腔内外压力不平衡的问题，提供一种体声波谐振器及其制造方法，保证声波在电极材料和空气交界面能够全反射的同时，还能使空腔内部与外界大气压平衡，提高谐振器结构的稳定性。
为了实现上述目的，本发明提供一种体声波谐振器，包括：基板；压电叠层；设于所述基板和所述压电叠层之间的介质层，所述介质层中设有空腔、伪腔和气压平衡孔；所述空腔贯穿所述介质层，所述伪腔形成于所述空腔***的所述介质层中并贯穿所述基板，所述空腔与所述伪腔在所述介质层中设有间隔；所述气压平衡孔连通所述空腔和所述伪腔。
可选地，所述压电叠层包括第一电极、位于第一电极上的压电层和位于压电层上的第二电极。
可选地，所述气压平衡孔位于介质层和基板之间。
可选地，所述气压平衡孔位于介质层和压电叠层之间。
可选地，所述介质层包括氧化硅或氮化硅材料。
可选地，所述空腔的宽度为100um～400um，所述伪腔的宽度为20um～50um。
可选地，所述第一电极和/或所述第二电极的材料包括钼、钽、钼的合金或钽的合金中的一种。
可选地，所述压电层的材料包括氮化铝、氧化锌、钪氮化铝中的一种。
可选地，还包括第二绝缘层，设置在所述第二电极与所述介质层之间，所述第二绝缘层包括氧化硅、氮化硅中的任意一种或两种组合。
可选地，所述压电叠层还包括调频层，所述调频层包括第一调频层和第二调频层，所述第一调频层设置于所述第一电极远离压电层的一侧表面，所述第二调频层设置于所述第二绝缘层与第二电极之间。
可选地，所述第一调频层和/或所述第二调频层的材料包括氧化硅、氮化硅、氧化铝和氮化铝中的至少一种。
可选地，还包括：位于所述空腔、气压平衡孔和伪腔的***区域的第一构件连接孔和第二构件连接孔，所述第一构件连接孔贯穿所述第一调频层并暴露所述第一电极的局部；所述第二构件连接孔贯穿所述基板、所述介质层、所述第二绝缘层以及所述第二调频层并暴露出所述第二电极的局部。
可选地，所述第一构件连接孔和第二构件连接孔底部分别设有金属焊盘。
可选地，所述气压平衡孔的垂向宽度为所述气压平衡孔的横向长度为/>
本发明还提出一种体声波谐振器的制造方法，包括：提供衬底，在所述衬底上形成压电叠层；在所述压电叠层上形成介质层；在所述介质层中形成气压平衡孔，所述气压平衡孔与所述空腔连通；提供基板；将所述基板覆盖于所述介质层之上；在所述基板中形成贯穿所述基板的伪腔，所述伪腔延伸至所述空腔***的所述介质层中，所述伪腔与所述空腔通过所述气压平衡孔相连通。
可选地，所述气压平衡孔位于介质层和基板之间；所述气压平衡孔的形成方法包括：在所述介质层中形成贯穿所述介质层的空腔和与所述空腔连通的沟槽；提供基板；将所述基板覆盖于所述介质层之上，使所述沟槽形成与所述空腔连接的气压平衡孔。
可选地，形成所述压电叠层包括如下步骤：
在所述衬底上形成第一导电薄膜层，图形化所述第一导电薄膜层形成第一电极；
在所述第一电极上形成压电层；
在所述压电层上形成第一导电薄膜层，图形化所述第一导电薄膜层形成第二电极。
可选地，在所述衬底上形成压电叠层之前，还包括：在所述衬底上形成第一绝缘层。
可选地，在所述衬底上形成第一绝缘层之后，形成压电叠层之前，还包括：在所述第一绝缘层上形成第一调频层；在所述第一调频层上形成第一电极。
可选地，在所述衬底上形成压电叠层之后，在所述压电叠层之上形成介质层之前，还包括：在所述第二电极上形成第二绝缘层。
可选地，在所述第二电极上形成第二绝缘层之前，还包括：在所述第二电极上形成第二调频层；所述第二绝缘层位于第二调频层上。
可选地，形成所述伪腔之后，还包括：去掉所述衬底和所述第一绝缘层，露出所述第一调频层。
可选地，去掉所述衬底和所述第一绝缘层，露出所述第一调频层之后，还包括：在所述空腔、气压平衡孔和伪腔的***区域形成贯穿所述第一调频层并暴露出第一电极局部的第一构件连接孔；在所述空腔、气压平衡孔和伪腔的***区域形成贯穿所述基板、所述介质层、所述第二绝缘层以及所述第二调频层的第二构件连接孔，所述第二构件连接孔暴露出所述第二电极的局部；在第一构件连接孔和第二构件连接孔的底部形成金属焊盘。
本发明的有益效果在于：在基板和压电叠层之间的介质层中设置空腔，以便在压电叠层的压电材料与空腔交界处形成全反射界面，从而将声波限制于压电叠层的压电材料内。在空腔的一侧设置贯穿基板的伪腔，通过气压平衡孔使空腔和伪腔相连通，实现基板与压电叠层之间的空腔内部与外部压力平衡，防止基板由于内外压力不平衡而导致的向空腔内部凹陷变形，提高体声波谐振器结构的稳定性。
在衬底上逐层形成压电叠层、介质层，并在介质层内刻蚀空腔和沟槽之后，将基板键合于空腔和沟槽上，使沟槽形成气压平衡孔，使气压平衡孔与贯穿基板伪腔的伪腔连通，实现基板与压电叠层之间的空腔内部与外部压力平衡，然后将体声波谐振器进行翻转进行后续的步骤，节省了工艺步骤。无需在下电极、压电层和上电极中再形成用于去除介质层的释放孔，使得压电叠层具有很好的连续性，提高了体声波谐振器的谐振性能，同时也节约了工艺成本。
本发明的装置具有其它的特性和优点，这些特性和优点从并入本文中的附图和随后的具体实施方式中将是显而易见的，或者将在并入本文中的附图和随后的具体实施方式中进行详细陈述，这些附图和具体实施方式共同用于解释本发明的特定原理。
附图说明
通过结合附图对本发明示例性实施例进行更详细的描述，本发明的上述以及其它目的、特征和优势将变得更加明显，其中，在本发明示例性实施例中，相同的附图标记通常代表相同部件。
图1为本发明的一个实施例的一种体声波谐振器制造方法的流程图。
图2(A)～图2(H)分别为本发明的一个实施例的体声波谐振器制造过程中的不同阶段的剖面结构示意图。
附图标记说明：
100、衬底；110、压电叠层；111、第一电极；112、压电层；113、第二电极；114、第二构件连接孔；120、第一调频层；121、第二调频层；150、第一绝缘层；151、第二绝缘层；152、氧化硅层；153、氮化硅层；160、介质层；170、空腔；171、伪腔；172、气压平衡孔；173、沟槽；180、基板；190、金属焊盘。
具体实施方式
下面将参照附图更详细地描述本发明。虽然附图中显示了本发明的优选实施例，然而应该理解，可以以各种形式实现本发明而不应被这里阐述的实施例所限制。相反，提供这些实施例是为了使本发明更加透彻和完整，并且能够将本发明的范围完整地传达给本领域的技术人员。
实施例1
本发明提供一种体声波谐振器，如图2(H)所示，包括：
压电叠层110；位于压电叠层110上的介质层160，介质层160中设有贯穿介质层160的空腔170；位于介质层160上的基板180，基板180覆盖介质层160；位于基板180中的伪腔171，伪腔171贯穿基板180，且伪腔171延伸至空腔170***的介质层160中；位于介质层160中的气压平衡孔172，气压平衡孔172连通伪腔171和空腔170。
作为可选方案，参照图2(H)所示，所述压电叠层110包括第一电极111、位于第一电极111上的压电层112和位于压电层112上的第二电极113。
当电能施加到第一电极111和第二电极113时，压电层112将电能转换为具有物理振动的压电效应，压电叠层110输出具有与压电层112压电现象的振动对应的谐振频率的射频信号。
压电叠层中的压电层的材料为压电材料，空腔170位于压电叠层110与基板180之间的第二电极113上方，贯穿介质层160，根据传输线性理论，当负载为零或无穷大时，入射波将产生全反射，由于空腔170内空气的声阻抗近似等于零，形成良好的声波限制边界，从而在空腔170内形成声波发生全反射的界面，空腔170将声波完全限制在压电材料内，减小声能的泄漏。
作为可选方案，参照图2(H)所示，压电层112的材料包括氮化铝、氧化锌、钪氮化铝中的一种。如图2(H)所示，压电叠层110具有效区和无效区，当电能施加到第一电极111和第二电极113时，压电叠层110的有效区可通过压电现象在压电层112产生的振动，压电叠层110的有效区为第一电极111、压电层112、第二电极113在空腔170上沿竖直方向彼此叠置的区域，利用空腔170与金属电极的阻抗不匹配，实现声波的全反射。压电叠层110的无效区是即使将电能施加到第一电极111和第二电极113也无法通过压电现象产生谐振的区域，其对应于压电叠层110的有效区外侧的区域。
作为一个示例，参照图2(H)所示，第一电极111用于接收射频信号的输入电极或输出射频信号的输出电极。例如，当第一电极111为输入电极时，第二电极113为输出电极；当第一电极111为输出电极时，第二电极113为输入电极。
作为可选方案，第一电极111和/或第二电极113的材料包括钼、钽、钼的合金或钽的合金中的一种，参照图2(B)所示。本实施例中，第一电极111和第二电极113可由钼形成。
作为一个示例，参照图2(H)所示，介质层160设置于基板180与压电叠层110之间，所述空腔170和气压平衡孔172位于介质层160内，所述伪腔171部分位于介质层160内。
作为一个示例，参照图2(H)所示，介质层160包括氧化硅或氮化硅材料，氧化硅和氮化硅。所述介质层160使空腔170、伪腔171和气压平衡孔172能够承受一定的压应力。
作为一个示例，基板180可由P型掺杂的硅晶圆制作，其电阻率为8ohm.cm～12ohm.cm，基板180用于避免后续刻蚀和清洗等工艺中酸液或胶液进入空腔170内，而造成损坏空腔170内压电叠层110的物理结构。
如图2(H)所示，所述伪腔171贯穿基板180，且位于空腔170的旁侧的介质层160内，空腔170和伪腔171之间相互分隔，伪腔171通过气压平衡孔172与空腔170连通，使空腔170的内部压力与外部的大气压相通，实现空腔170上基板180的内外两侧压力平衡，避免基板180出现凹陷以及空腔170出现破裂，防止基板180与压电材料直接接触，影响谐振器结构的稳定性。
作为一个示例，介质层160的厚度为10um～60um。作为可选方案，参照图2(H)所示，气压平衡孔172位于介质层160和基板180之间。
作为可选方案，气压平衡孔172位于介质层160和压电叠层110之间。
作为可选方案，气压平衡孔172还可以位于介质层160内。
作为一个示例，气压平衡孔172可以位于介质层160沿其深度方向的中上部、中部或中下部。
作为可选方案，气压平衡孔172的垂向宽度为气压平衡孔172的横向长度为/>气压平衡孔172的横向长度即为其沿平行与压电叠层110所在平面的长度；气压平衡孔172的垂向宽度即为其沿垂直介质层160所在平面的宽度。
气压平衡孔172位于介质层160与基板180之间、介质层160与压电叠层110之间或位于介质层160内时，其垂向宽度均可为横向长度均可为/>本实施例中，气压平衡孔的形状为矩形，但在本发明的其他实施例中，气压平衡孔的形状还可以是圆形、椭圆形或是矩形以外的多边形，例如五边形、六边形等。
作为一个示例，伪腔171的在介质层中的深度小于等于介质层160的高度。
作为一个示例，参照图2(H)所示，所述空腔170的体积大于所述伪腔171的体积。保证空腔170内部具有足够的空间形成声波发生全反射的界面，而伪腔171和气压平衡孔172用于使空腔170内的压力与外部大气压力一致，所以伪腔171的体积和气压平衡孔172的体积无需太大。
作为一个示例，气压平衡孔的深度要足够浅，以防止在后续的去胶工艺或者放入酸槽中时，有液体渗入空腔；同时气压平衡孔沿平行于压电层方向的长度(即伪腔与空腔水平方向的间隔)不易过大，以减小对介质层与基板键合接触面的影响，以免影响键合的牢固性。
作为可选方案，所述空腔170的宽度为100um～400um，所述伪腔171的宽度为20um～50um。
作为可选方案，参照图2(H)所示，所述体声波谐振器还包括第二绝缘层151，设置在所述空腔170***的所述第二电极113与所述介质层160之间，第二绝缘层151包括氧化硅、氮化硅中的任意一种或两种组合。
作为一个示例，参照图2(H)所示，伪腔171和气压平衡孔172设置于第二绝缘层151之上的介质层160内，第二绝缘层151用于避免去胶、干法刻蚀等工艺对工作区的损伤，工作区包括第一电极、压电层和第二电极，其主要材料为钼和氮化铝。
避免了伪腔171和气压平衡孔172下部相对的压电叠层110区域因压电现象而谐振，空腔170与第二电极113之间没有第二绝缘层151，即将空腔170形成区域重叠的第二绝缘层151被去除，最后保留有第二绝缘层151重叠的压电叠层110区域为无效区，空腔170重叠的压电叠层110区域为有效区。
作为一个示例，参照图2(H)所示，第二绝缘层151由氧化硅层152和氮化硅层153组成。
作为可选方案，压电叠层110还包括调频层，所述调频层包括第一调频层120和第二调频层121，所述第一调频层120设置于第一电极111远离压电层112的一侧表面，所述第二调频层121设置于第二绝缘151层与第二电极113之间。
参照图2(H)所示，压电叠层110振动的谐振频率一方面取决于压电层112的压电感应现象，另一方面该谐振频率还取决于压电层112的厚度以及第一调频层120和第二调频层121的厚度。第一调频层120和第二调频层121用于调节滤波器中的串联谐振器或并联谐振器的频率，与此同时，第一调频层120和第二调频层121还起到保护第一电极111和第二电极113的作用。作为一个示例，第一调频层120和第二调频层121的厚度越大，体声波谐振器的谐振频率越低；第一调频层120和第二调频层121的厚度越小，体声波谐振器的谐振频率越低高。
作为可选方案，参照图2(H)所示，第一调频层120和/或第二调频层121的材料包括氧化硅、氮化硅、氧化铝和氮化铝中的至少一种。
作为可选方案，参照图2(H)所示，还包括：位于所述空腔170、气压平衡孔172和伪腔171的***区域的第一构件连接孔(未示出)和第二构件连接孔114，所述第一构件连接孔贯穿所述第一调频层120并暴露所述第一电极111的局部；所述第二构件连接孔114贯穿所述基板180、所述介质层160、所述第二绝缘层151以及所述第二调频层150并暴露出所述第二电极113的局部，第一构件连接孔和第二构件连接孔114分别使第一电极111和第二电极112能够与外部电连接，使谐振器电连通后工作。
作为可选方案，第一构件连接孔和第二构件连接孔114底部分别设有金属焊盘190。
作为一个示例，参照图2(H)所示，金属焊盘190分别设置在第一构件连接孔和第二构件连接孔114内暴露出的第一电极111和第二电极113的表面，金属焊盘190可由金(Au)、金-锡(Au-Sn)合金、铜(Cu)和/或铜-锡(Cu-Sn)等的材料形成。
本发明中的体声波谐振器在基板和压电叠层之间的介质层中设置空腔，在压电叠层的压电材料与空腔交界处形成全反射界面，从而将声波限制于压电叠层的压电材料内。在空腔的一侧设置贯穿基板的伪腔，通过气压平衡孔使空腔和伪腔相连通，实现基板与压电叠层之间的空腔内部与外部压力平衡，防止基板由于内外压力不平衡而导致的向空腔内部凹陷变形以及防止空腔破裂，提高体声波谐振器结构的稳定性。
实施例2
本发明实施例还提供一种体声波谐振器制造方法，参考图1，图1为本发明的一个实施例的一种体声波谐振器制造方法的流程图。
包括如下步骤：
步骤S1、提供衬底，在所述衬底上形成压电叠层；
步骤S2、在所述压电叠层上形成介质层；
步骤S3、在所述介质层中形成气压平衡孔，所述气压平衡孔与所述空腔连通；
步骤S4、提供基板；
步骤S5、将所述基板覆盖于所述介质层之上；
步骤S6、在所述基板中形成贯穿所述基板的伪腔，所述伪腔延伸至所述空腔***的所述介质层中，所述伪腔与所述空腔通过所述气压平衡孔相连通。
下面结合图1、图2(A)至图2(H)所示，叙述一种体声波谐振器制造方法。
步骤S1、提供衬底100，在衬底100上形成压电叠层110。
作为一个示例，参照图2(A)所示，本实施例中提供的衬底100由P型掺杂的硅晶圆制作或N型掺杂的硅晶圆制作。
衬底100的电阻率可选为8ohm.cm～10000ohm.cm，本实施例衬底100的电阻率为5000ohm.cm～10000ohm.cm。
衬底的材质还为以下所提到的材料中的至少一种：硅(Si)、锗(Ge)、锗硅(SiGe)、碳硅(SiC)、碳锗硅(SiGeC)、砷化铟(InAs)、砷化镓(GaAs)、磷化铟(InP)或者其它III/V化合物半导体，还包括这些半导体构成的多层结构等，或者为介质体上硅(SOI)、介质体上层叠硅(SSOI)、介质体上层叠锗化硅(S-SiGeOI)、介质体上锗化硅(SiGeOI)以及介质体上锗(GeOI)，或者还可以为双面抛光硅片(Double Side Polished Wafers，DSP)，也可为氧化铝等的陶瓷基底、石英或玻璃基底等。
在衬底100的<100>晶向上形成第一绝缘层150，使得第一绝缘层150能够在<100>的晶向上竖直向上生长，保证第一绝缘层150的具有良好的绝缘效果。
衬底100主要是起到支撑和生长载体的作用，可通过化学气相沉积或物理气相沉积等工艺形成在衬底100上，衬底100的材料性质和衬底表面形状对沉积物质的特性有很大的影响，因为沉积物质一般厚度尺寸在纳米至微米之间，要求衬底100表面有超高平整度；沉积物质和衬底100的结合也是一个非常重要的方面，如果两者晶格不匹配，则在沉积物质形成初期阶段会形成一个较长的过渡区域。
参照图2(A)所示，在衬底100上形成压电叠层110之前，还包括：在衬底100上形成第一绝缘层150；在所述第一绝缘层150上形成压电叠层110。
作为一个示例，参照图2(A)所示，在衬底100与压电叠层110之间形成第一绝缘层150，使压电叠层110与衬底100之间电隔离。第一绝缘层150可通过化学气相沉积或物理气相沉积等工艺，在衬底100的<100>晶向上沉积二氧化硅(SiO2)、氮化硅(SiN)中的一种而形成，第一绝缘层150的沉积厚度为
参照图2(A)所示，在衬底100上形成第一绝缘层150之后，形成压电叠层110之前，还包括：在第一绝缘层150上形成第一调频层120；在第一调频层120上形成压电叠层110。
作为一个示例，参照图2(A)所示，在第一绝缘层150上，通过沉积氧化硅、氮化硅、氧化铝或氮化铝而形成第一调频层120。
第一调频层120和第二调频层121用于调节滤波器中的串联谐振器和并联谐振器的频率，与此同时，第一调频层120和第二调频层121还起到保护第一电极111和第二电极113的作用。第一调频层120作为种子层用于控制沉积电极材料的晶向。
参照图2(A)和图2(B)所示，形成压电叠层110包括如下步骤：在第一绝缘层150上形成第一导电薄膜层，图形化所述第一导电薄膜层形成第一电极111；在第一电极111上形成压电层112；在压电层112上形成第二导电薄膜层，图形化所述第二导电薄膜层形成第二电极113。
作为一个示例，参照图2(B)所示，首先，在第一绝缘层150上沉积形成第一导电薄膜，第一导电薄膜可用钼作为靶通过溅射过程而形成，对第一导电薄膜图形化处理形成第一电极111；然后，在第一电极111形成之后，在所述第一电极111上形成压电层112，压电层112通过沉积氮化铝、掺杂的氮化铝、氧化锌或锆钛酸铅而形成；最后，通过溅射设备在压电层112上形成第二导电薄膜，再对第二导电薄膜图形化处理后形成第二电极113，与第一电极111相似，第二电极113也可由钼形成。其中，图形化第一导电薄膜和第二导电薄膜形成第一电极111和第二电极113的方法均采用刻蚀工艺，该刻蚀工艺可以是湿法刻蚀或者干法刻蚀工艺，其中干法刻蚀包括但不限于反应离子刻蚀(RIE)、离子束刻蚀、等离子体刻蚀或者激光切割。
步骤S2、参照图2(B)所示，在压电叠层110之上形成介质层160。
参照图2(A)所示，在衬底100上形成压电叠层110之后，还包括：在第二电极113上形成第二调频层121和第二绝缘层151，第二绝缘层151位于第二调频层121上。
作为一个示例，参照图2(A)所示，通过沉积氧化硅、氮化硅、氧化铝或氮化铝在第二电极113上形成第二调频层121。
第一调频层120和第二调频层121能够影响压电叠层110的谐振频率，第一调频层120和第二调频层121的厚度越大，体声波谐振器的谐振频率越低；第一调频层120和第二调频层121的厚度越小，体声波谐振器的谐振频率越低高。在形成第一调频层120和第二调频层121的过程中可通过控制第一调频层120和第二调频层121的沉积厚度，从而调整整个压电叠层110的厚度，进而控制压电叠层110的谐振频率。本领域人员可根据具体地谐振器预设滤波频率，在制造过程中通过综合控制压电叠层110的厚度、第一调频层120和第二调频层121厚度以达到谐振器的预期工作频率，此处不再赘述。
作为一个示例，第二绝缘层151可通过化学气相沉积工艺、RF磁溅射工艺、蒸镀一种，在第二调频层121上沉积二氧化硅和氮化硅、氮化硅、氧化铝和氮化铝中的至少一种制造。本实施例中，如图2(A)所示，第二绝缘层151由氧化硅层152和氮化硅层153组成。
参照图2(B)所示，在第二调频层121的上部，通过物理气相沉积的方法沉积二氧化硅材料，形成介质层160。本实施例中，介质层160的沉积厚度为10um。
步骤S3、参照图2(C)所示，在所述介质层160中形成气压平衡孔172，所述气压平衡孔172与所述空腔170连通。
空腔170可以通过刻蚀工艺刻蚀介质层160形成。但本发明的技术不仅仅限定于此。本实施例中，空腔170的底面的形状为矩形，但在本发明的其他实施例中，空腔170的底面形状还可以是圆形、椭圆形或是矩形以外的多边形，例如五边形、六边形等。
作为一个示例，参照图2(C)所示，首先，在介质层160表面涂抹一层光刻胶薄膜，利用紫外光通过掩膜板照射到光刻胶薄膜，引起曝光区域的光刻胶发生化学反应；然后，通过显影技术溶解去除曝光区域的光刻胶，使掩膜版上的图形被复制到光刻胶薄膜上，形成图形化的掩膜层，定义出空腔170的位置，以图形化的掩模层为掩模，通过干法刻蚀或湿法刻蚀出贯穿介质层160和第二调频层121并暴露出第二电极112的空腔170。
压电叠层110的有效区为第一电极111、压电层112、第二电极113在空腔170上沿竖直方向彼此叠置的区域，利用空腔170与金属电极的阻抗不匹配，实现声波的全反射。压电叠层110的无效区是即使将电能施加到第一电极111和第二电极113也无法通过压电现象产生谐振的区域，其对应于压电叠层110的有效区***的区域。
作为一个示例，参照图2(C)所示，通过化学机械抛光(CMP)对介质层160的远离衬底的一侧表面进行平面化工艺，保证介质层表面的平整度，确保介质层160与基板180键合的牢固性。
作为可选方案，参照图2(D)所示，所述气压平衡孔172沿垂压电叠层110的深度为所述气压平衡孔172沿平行压电叠层110的长度为/>作为一个示例，参照图2(D)所示，所述气压平衡孔172位于介质层160和基板180之间；所述气压平衡孔172的形成方法包括：在所述介质层160中形成连通所述空腔170和与所述空腔170连通的沟槽173；提供基板180；将所述基板180覆盖于所述介质层160之上，使所述沟槽173形成与所述空腔170连接的气压平衡孔172。气压平衡孔的深度要足够浅，以防止在后续的去胶工艺或者放入酸槽中时，有液体渗入空腔170；同时气压平衡孔沿平行于压电层的长度不易过大，增大介质层160与基板180的键合接触面，以免影响键合的牢固性。
在另一实施例中，所述气压平衡孔172位于介质层160和压电叠层110之间；所述气压平衡孔170的形成方法包括：首先，在部分所述压电叠层110上形成牺牲层。然后，在所述牺牲层和压电叠层110上形成介质层160；最后，在所述介质层160中形成贯穿所述介质层160的空腔170；形成空腔170后，去除所述牺牲层，形成与所述空腔170连接的气压平衡172。其中牺牲材料可以为碳或聚酰亚胺等，可以通过物理气相沉积或者化学气相沉积的方法形成，根据选择的牺牲材料，选择不同的去除方式，比如当牺牲层材料是聚酰亚胺时，用氧气烧法去除。所述牺牲层也可以在形成伪腔171后去除，使牺牲层与气压平衡孔172连通。
在又一实施例中，所述气压平衡孔172位于介质层160内。所述气压平衡孔172的形成方法包括:在本发明的其他实施例中，首先，在刻蚀形成空腔170后在空腔170旁侧的介质层160上刻蚀形成较深的沟槽173，且沟槽173与空腔170连通，沟槽173的深度不超过空腔170的底面，然后在沟槽173的底部填充-一层牺牲材料，然后在牺牲材料上部填充与介质层160相同材质的氧化硅或氮化硅，且填充后的沟槽173的顶面与介质层160顶面齐平(可在填充后做平整化处理)，最后，将空腔170内的介质层160去掉，利用与牺牲材料相对应的刻蚀材料从空腔170侧壁去除牺牲材料，形成气压平衡孔172。其中牺牲材料可以为碳或聚酰亚胺等，可以通过物理气相沉积或者化学气相沉积的方法形成，根据选择的牺牲材料，选择不同的去除方式，比如当牺牲层材料是聚酰亚胺时，用氧气烧法去除。
步骤S4、参照图2(E)所示，提供基板180。
作为一个示例，参照图2(E)所示，基板180由P型掺杂的承载晶片或N型掺杂的承载硅晶圆制作，其电阻率可选为8ohm.cm～10000ohm.cm，本实施例中基板180的电阻率为5000ohm.cm～10000ohm.cm。
在另一个实施例中，基板180的材质还为以下所提到的材料中的至少一种：硅(Si)、锗(Ge)、锗硅(SiGe)、碳硅(SiC)、碳锗硅(SiGeC)、砷化铟(InAs)、砷化镓(GaAs)、磷化铟(InP)或者其它III/V化合物半导体，还包括这些半导体构成的多层结构等，或者为介质体上硅(SOI)、介质体上层叠硅(SSOI)、介质体上层叠锗化硅(S-SiGeOI)、介质体上锗化硅(SiGeOI)以及介质体上锗(GeOI)，或者还可以为双面抛光硅片(Double Side PolishedWafers，DSP)，也可为氧化铝等的陶瓷基底、石英或玻璃基底等。
作为一个示例，参照图2(E)和2(F)所示，对基板180的一面(即将要与介质层160连接的表面)边缘通过干法刻蚀形成一对位置对准孔，所述位置对准孔用于后续与所述介质层的键合工艺对准。
步骤S5、参照图2(F)所示，将基板180覆盖于介质层160之上。
在本实施例中，将基板180覆盖于介质层160之上，使沟槽173形成与空腔170连通的气压平衡孔172。
利用键合工艺，使基板180与压电叠层110位置相对应的键合于空腔170和沟槽173上，同时对基板180的另一面进行激光标记，示出气压平衡孔172所对应的位置。
步骤S6、参照图2(F)所示，在基板180中刻蚀形成贯穿基板180的伪腔171，所述伪腔171还延伸至空腔170***的介质层160中，所述伪腔延伸至所述空腔***的所述介质层中，所述伪腔与所述空腔通过所述气压平衡孔相连通。
作为一个示例，参照图2(F)所示，通过硅通孔(CSV)工艺，在基板180的表面刻蚀至介质层内的孔，形成伪腔171，伪腔171的刻蚀深度小于等于介质层160的高度。作为一个示例，伪腔171的刻蚀深度为0.2um～10um，空腔170的刻蚀深度为1um～10.33um。
作为可选方案，参照图2(G)所示，空腔170的宽度为100um～400um，伪腔171的宽度为20um～50um。
刻蚀形成伪腔171后，将上述体声波谐振器进行翻转以进行后续步骤。参照图2(H)所示，形成伪腔171之后，还包括：去掉衬底100和第一绝缘层150，露出第一调频层120。
作为一个示例，将衬底100减薄，并对减薄后的衬底100进行湿法刻蚀，去除衬底100和第一绝缘层150，露出第一调频层120。
参照图2(H)所示，去掉衬底100和第一绝缘层，露出第一调频层120之后，还包括：在所述空腔170、气压平衡孔172和伪腔171的***区域形成贯穿所述第一调频120层并暴露出第一电极111局部的第一构件连接孔(未示出)；在所述空腔170、气压平衡孔172和伪腔171的***区域形成贯穿所述基板180、所述介质层160、所述第二绝缘层151以及所述第二调频层121的第二构件连接孔114，所述第二构件连接孔114暴露出所述第二电极113的局部；在第一构件连接孔和第二构件连接孔114的底部形成金属焊盘190。
作为一个示例，参照图2(H)所示，通过湿法刻蚀形成深至第一电极111和第二电极113的第一构件连接孔和第二构件连接孔114，以及在构件连接孔和第二构件连接孔114内形成金属焊盘190，通过第一构件连接孔和第二构件连接孔114将第一电极111和第二电极113暴露出，便于压电叠层110的电连通。
作为一个示例，金属焊盘190由诸如金(Au)、金-锡(Au-Sn)合金、铜(Cu)和/或铜-锡(Cu-Sn)等的材料形成。
本发明中的体声波谐振器制造方法，在衬底上逐层形成压电叠层、介质层，并在介质层内刻蚀空腔和沟槽之后，基板键合于空腔和沟槽上，使沟槽形成气压平衡孔，并与贯穿基板伪腔的伪腔连通，实现基板与压电叠层之间的空腔内部与外部压力平衡，然后将体声波谐振器进行翻转进行后续的步骤，节省了工艺步骤。无需在下电极、压电层和上电极中再形成用于去除介质层的释放孔，使得压电叠层具有很好的连续性，提高了体声波谐振器的谐振性能，同时也节约了工艺成本。
需要说明的是，本说明书中的各个实施例均采用相关的方式描述，各个实施例之间相同相似的部分互相参见即可，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处。尤其，对于结构实施例而言，由于其基本相似于方法实施例，所以描述的比较简单，相关之处参见方法实施例的部分说明即可。
上述描述仅是对本发明较佳实施例的描述，并非对本发明范围的任何限定，本发明领域的普通技术人员根据上述揭示内容做的任何变更、修饰，均属于权利要求书的保护范围。

Claims (20)

1.一种体声波谐振器，其特征在于，包括：
压电叠层；
位于压电叠层上的介质层，所述介质层中设有贯穿介质层的空腔；
位于介质层上的基板，所述基板覆盖所述介质层；
位于基板中的伪腔，所述伪腔贯穿所述基板，且所述伪腔延伸至所述空腔***的介质层中；
位于介质层中的气压平衡孔，所述气压平衡孔连通所述伪腔和所述空腔。
2.根据权利要求1所述的体声波谐振器，其特征在于，所述压电叠层包括第一电极、位于第一电极上的压电层和位于压电层上的第二电极。
3.根据权利要求1所述的体声波谐振器，其特征在于，所述气压平衡孔位于介质层和基板之间。
4.根据权利要求1所述的体声波谐振器，其特征在于，所述气压平衡孔位于介质层和压电叠层之间。
5.根据权利要求1所述的体声波谐振器，其特征在于，所述空腔的宽度为100um~400um，所述伪腔的宽度为20um~50um。
6.根据权利要求2所述的体声波谐振器，其特征在于，还包括第二绝缘层，设置在除所述空腔所在区域以外的所述第二电极与所述介质层之间，所述第二绝缘层包括氧化硅、氮化硅中的任意一种或两种组合。
7.根据权利要求6所述的体声波谐振器，其特征在于，所述压电叠层还包括调频层，所述调频层包括第一调频层和第二调频层，所述第一调频层设置于所述第一电极远离压电层的一侧表面，所述第二调频层设置于所述第二绝缘层与第二电极之间；
所述第一调频层和/或所述第二调频层的材料包括氧化硅、氮化硅、氧化铝和氮化铝中的至少一种。
8.根据权利要求7所述的体声波谐振器，其特征在于，还包括：位于所述空腔、气压平衡孔和伪腔的***区域的第一构件连接孔和第二构件连接孔，所述第一构件连接孔贯穿所述第一调频层并暴露所述第一电极的局部；所述第二构件连接孔贯穿所述基板、所述介质层、所述第二绝缘层以及所述第二调频层并暴露出所述第二电极的局部。
9.根据权利要求8所述的体声波谐振器，其特征在于，所述第一构件连接孔和第二构件连接孔底部分别设有金属焊盘。
10.根据权利要求1所述的体声波谐振器，其特征在于，
所述气压平衡孔的垂向宽度为200Å~5000Å，所述气压平衡孔的横向长度为1KÅ~5KÅ。
11.一种体声波谐振器的制造方法，其特征在于，包括：
提供衬底，在所述衬底上形成压电叠层；
在所述压电叠层上形成介质层；
在所述介质层中形成贯穿所述介质层的空腔；
在所述介质层中形成气压平衡孔，所述气压平衡孔与所述空腔连通；
提供基板；
将所述基板覆盖于所述介质层之上；
在所述基板中形成贯穿所述基板的伪腔，所述伪腔延伸至所述空腔***的所述介质层中，所述伪腔与所述空腔通过所述气压平衡孔相连通。
12.根据权利要求11所述的体声波谐振器的制造方法，其特征在于，
所述气压平衡孔位于介质层和基板之间；所述气压平衡孔的形成方法包括：在所述介质层中形成贯穿所述介质层的空腔和与所述空腔连通的沟槽；提供基板；将所述基板覆盖于所述介质层之上，使所述沟槽形成与所述空腔连接的气压平衡孔。
13.根据权利要求11所述的体声波谐振器的制造方法，其特征在于，
所述气压平衡孔位于介质层和压电叠层之间；所述气压平衡孔的形成方法包括：在部分所述压电叠层上形成牺牲层；在所述牺牲层和压电叠层上介质层；在所述介质层中形成贯穿所述介质层的空腔；形成空腔后，去除所述牺牲层形成与所述空腔连接的气压平衡孔。
14.根据权利要求11至13任一项所述的体声波谐振器的制造方法，其特征在于，
形成所述压电叠层包括如下步骤：
在所述衬底上形成第一导电薄膜层，图形化所述第一导电薄膜层形成第一电极；
在所述第一电极上形成压电层；
在所述压电层上形成第二导电薄膜层，图形化所述第二导电薄膜层形成第二电极。
15.根据权利要求14所述的体声波谐振器的制造方法，其特征在于，在所述衬底上形成压电叠层之前，还包括：在所述衬底上形成第一绝缘层。
16.根据权利要求15所述的体声波谐振器的制造方法，其特征在于，在所述衬底上形成第一绝缘层之后，形成压电叠层之前，还包括：在所述第一绝缘层上形成第一调频层；在所述第一调频层上形成第一电极。
17.根据权利要求16所述的体声波谐振器的制造方法，其特征在于，在所述衬底上形成压电叠层之后，在所述压电叠层之上形成介质层之前，还包括：在所述第二电极上形成第二绝缘层。
18.根据权利要求17所述的体声波谐振器的制造方法，其特征在于，在所述第二电极上形成第二绝缘层之前，还包括：在所述第二电极上形成第二调频层；所述第二绝缘层位于第二调频层上。
19.根据权利要求18所述的体声波谐振器的制造方法，其特征在于，形成所述伪腔之后，还包括：去掉所述衬底和所述第一绝缘层，露出所述第一调频层。
20.根据权利要求19所述的体声波谐振器的制造方法，其特征在于，去掉所述衬底和所述第一绝缘层，露出所述第一调频层之后，还包括：在所述空腔、气压平衡孔和伪腔的***区域形成贯穿所述第一调频层并暴露出第一电极局部的第一构件连接孔；在所述空腔、气压平衡孔和伪腔的***区域形成贯穿所述基板、所述介质层、所述第二绝缘层以及所述第二调频层的第二构件连接孔，所述第二构件连接孔暴露出所述第二电极的局部；在第一构件连接孔和第二构件连接孔的底部形成金属焊盘。
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