CN112688657A - 一种声波谐振器及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种声波谐振器及其制备方法，所述制备方法包括：提供一压电材料层；于压电材料层的至少部分上表面进行离子注入并后退火处理，以于压电材料层中预设深度处形成具有预设厚度的高缺陷密度损伤层；于压电材料层上表面形成至少一个暴露高缺陷密度损伤层的腐蚀窗口；基于腐蚀窗口去除至少部分高缺陷密度损伤层，以于压电材料层中形成空气隙；其中，空气隙将压电材料层分为压电衬底及压电薄膜，压电薄膜位于空气隙的上方，压电薄膜与压电衬底在空气隙的边缘处具有接触；于压电薄膜上表面形成图案化电极。通过本发明提供的声波谐振器及其制备方法，解决了现有声波谐振器无法满足5G通信需求的问题。
Description
技术领域
本发明涉及半导体技术领域，特别是涉及一种声波谐振器及其制备方法。
背景技术
相较于4G和4G-LTE通信，5G通信需要利用频率更高的频谱，这对射频滤波器的中心频率、带宽、品质因数等提出了更高要求。以国内Sub-6 GHz频段为例，其要求射频前端滤波器中心频率达到3.5～5.0GHz，相对带宽最大约8.8％；然而，目前商用射频声学滤波器难以满足上述要求。
鉴于此，有必要设计一种新的声波谐振器及其制备方法，用以满足5G通信需求。
发明内容
鉴于以上所述现有技术的缺点，本发明的目的在于提供一种声波谐振器及其制备方法，用以解决现有声波谐振器无法满足5G通信需求的问题。
为实现上述目的及其他相关目的，本发明提供一种声波谐振器的制备方法，所述制备方法包括：
a)提供一压电材料层；
b)于所述压电材料层的至少部分上表面进行离子注入并后退火处理，以于所述压电材料层中预设深度处形成具有预设厚度的高缺陷密度损伤层；
c)于所述压电材料层上表面形成至少一个暴露所述高缺陷密度损伤层的腐蚀窗口；
d)基于所述腐蚀窗口去除至少部分所述高缺陷密度损伤层，以于所述压电材料层中形成空气隙；其中，所述空气隙将所述压电材料层分为压电衬底及压电薄膜，所述压电薄膜位于所述空气隙的上方，所述压电薄膜与所述压电衬底在所述空气隙的边缘处具有接触；
e)于所述压电薄膜上表面形成图案化电极。
可选地，所述制备方法中各步骤的执行顺序为a)、b)、c)、d)、e)，a)、e)、b)、c)、d)，a)、b)、e)、c)、d)，或a)、b)、c)、e)、d)；其中，在所述制备方法中各步骤的执行顺序为a)、e)、b)、c)、d)，a)、b)、e)、c)、d)，或a)、b)、c)、e)、d)时，e)则是于所述压电材料层上表面形成图案化电极。
可选地，在形成所述腐蚀窗口之前，所述制备方法还包括：于所述压电材料层表面或所述压电材料层表面及所述图案化电极表面形成第一保护层的步骤；在形成所述腐蚀窗口之后，所述制备方法还包括：去除所述第一保护层的步骤；其中，所述第一保护层的材质包括二氧化硅、氮化硅、铬、金中任一种。
可选地，在形成所述空气隙之前，所述制备方法还包括：于所述压电材料层表面或所述压电材料层表面及所述图案化电极表面形成第二保护层的步骤；在形成所述空气隙之后，所述制备方法还包括：去除所述第二保护层的步骤；其中，所述第二保护层的材质包括二氧化硅、氮化硅、铬、金中任一种。
可选地，所述制备方法还包括：至少于所述压电薄膜上表面及所述图案化电极表面形成一加速散热层的步骤。
可选地，b)是于所述压电材料层的整个上表面进行离子注入并后退火处理，以于所述压电材料层中预设深度处形成具有预设厚度的高缺陷密度损伤层；此时，d)是基于所述腐蚀窗口去除部分所述高缺陷密度损伤层，以于所述压电材料层中形成空气隙。
可选地，c)中形成所述腐蚀窗口的方法包括：
于所述压电材料层中定义出所述空气隙的位置，并于所述压电材料层上表面形成图案化窗口掩膜，其中，所述图案化窗口掩膜内形成有定义出所述腐蚀窗口形状及位置的开口图形，所述开口图形位于定义的所述空气隙所在区域内；
基于所述图案化窗口掩膜对所述压电材料层进行刻蚀，以形成至少一个暴露所述高缺陷密度损伤层的腐蚀窗口；
去除所述图案化窗口掩膜。
可选地，b)是于所述压电材料层的部分上表面进行离子注入并后退火处理，以于所述压电材料层中预设深度处形成具有预设厚度的高缺陷密度损伤层；此时，d)是基于所述腐蚀窗口去除全部所述高缺陷密度损伤层，以于所述压电材料层中形成空气隙。
可选地，b)中形成所述高缺陷密度损伤层的方法包括：
于所述压电材料层上表面形成图案化注入掩膜，其中，所述图案化注入掩膜内形成有定义出所述高缺陷密度损伤层形状及位置的开口图形；
基于所述图案化注入掩膜对所述压电材料层进行离子注入并后退火处理，以于所述压电材料层中预设深度处形成具有预设厚度的高缺陷密度损伤层；
去除所述图案化注入掩膜；
此时，c)中形成所述腐蚀窗口的方法包括：
于所述压电材料层上表面形成图案化窗口掩膜，其中，所述图案化窗口掩膜内形成有定义出所述腐蚀窗口形状及位置的开口图形；
基于所述图案化窗口掩膜对所述压电材料层进行刻蚀，以形成至少一个暴露所述高缺陷密度损伤层的腐蚀窗口；
去除所述图案化窗口掩膜。
可选地，所述离子注入分多次进行；其中，多次离子注入的剂量相同、能量不同，且多次离子注入的能量值依次递减。
可选地，基于所述腐蚀窗口的形状及位置定义所述压电薄膜与所述压电衬底在所述空气隙的边缘处的接触；其中，所述压电薄膜与所述压电衬底在所述空气隙的边缘处具有至少一个接触点，及/或所述压电薄膜与所述压电衬底在所述空气隙的边缘处具有至少一个接触面。
可选地，所述图案化电极包括：叉指电极、扇形条状电极、圆环形条状电极或六边形板状电极中的一种或多种组合。
可选地，在所述图案化电极为叉指电极且叉指电极的对数为多对时，多对所述叉指电极形成叉指换能器。
可选地，所述制备方法还包括：于所述叉指换能器两侧的所述压电薄膜上表面或所述压电衬底上表面形成反射栅电极的步骤。
本发明还提供了一种声波谐振器，所述声波谐振器包括：
压电材料层；
具有预设厚度的空气隙，基于腐蚀窗口形成于所述压电材料层的预设深度处；所述空气隙将所述压电材料层分为压电衬底及压电薄膜，所述压电薄膜位于所述空气隙的上方，所述压电薄膜与所述压电衬底在所述空气隙的边缘处具有接触；
图案化电极，形成于所述压电薄膜的上表面。
可选地，所述压电薄膜激发的目标弹性波包括：瑞利波、水平剪切波、对称型兰姆波、反对称型兰姆波、体波或准体波中的一种或多种。
可选地，所述压电薄膜与所述压电衬底在所述空气隙的边缘处具有至少一个接触点，及/或所述压电薄膜与所述压电衬底在所述空气隙的边缘处具有至少一个接触面。
可选地，所述图案化电极包括：叉指电极、扇形条状电极、圆环形条状电极或六边形板状电极中的一种或多种组合。
可选地，在所述图案化电极为叉指电极且叉指电极的对数为多对时，多对所述叉指电极形成叉指换能器。
可选地，所述声波谐振器还包括：至少一对反射栅电极，形成于所述叉指换能器两侧的所述压电薄膜上表面或所述压电衬底上表面。
可选地，所述图案化电极的厚度小于所述压电薄膜的厚度，所述压电薄膜的厚度与其激发的目标弹性波的波长的比值小于0.5。
可选地，所述声波谐振器还包括：一加速散热层，至少形成于所述压电薄膜上表面及所述图案化电极表面。
可选地，所述压电材料层的材质包括：石英、氮化铝、氧化锌、钽酸锂、铌酸锂、四硼酸锂、锗酸铋、硅酸铋、硅酸镓镧、锆钛铅酸中任一种。
如上所述，本发明的一种声波谐振器及其制备方法，具有以下有益效果：本发明所述制备方法利用离子注入和后退火在压电材料层内部形成高缺陷密度损伤层，之后通过腐蚀窗口去除高缺陷密度损伤层以获得悬空的压电薄膜，无需键合、转移、剥离、抛光等复杂工艺过程，从而降低制备复杂度。本发明所述制备方法工艺简单、材料利用率高、制造成本低，有利于提升谐振器和滤波器的带宽和覆盖频段，适合大规模生产及使用。本发明利用悬空的压电薄膜与空气隙声阻抗极度不匹配，有效地将声速较高的高阶声波模式的能量全部限制在压电薄膜内，以此提高器件的频率、机电耦合系数、带宽和品质因数，满足5G通信需求。
附图说明
图1显示为本发明所述声波谐振器的制备方法流程图。
图2a-2e显示为本发明所述声波谐振器的一种制备方法中各步骤的结构示意图；其中，图2a为压电材料层的结构示意图，图2b为形成高缺陷密度损伤层的结构示意图，图2c为形成图案化电极的结构示意图，图2d为形成腐蚀窗口的结构示意图，图2e为形成空气隙的结构示意图。
图3a-3e显示为本发明所述声波谐振器的另一种制备方法中各步骤的结构示意图；其中，图3a为压电材料层的结构示意图，图3b为形成高缺陷密度损伤层的结构示意图，图3c为形成图案化电极的结构示意图，图3d为形成腐蚀窗口的结构示意图，图3e为形成空气隙的结构示意图。
图4-11显示为本发明所述声波谐振器中基于腐蚀窗口的不同位置及形状定义的压电薄膜与压电衬底之间的接触形式；其中，图4-5中压电薄膜与压电衬底之间为点接触，图6-7中压电薄膜与压电衬底之间为面接触，图8-11中压电薄膜与压电衬底之间为点接触和面接触。
图12显示为示例1-5所述的悬空薄膜型声波谐振器的结构示意图。
图13显示为对比例1-5所述的固态装配型声波谐振器的结构示意图。
图14a显示为示例1与对比例1所述声波谐振器在零阶水平剪切波SH0模式下的机电耦合系数K2随面内传播角(0°-180°)的变化曲线，图14b显示为示例1与对比例1所述声波谐振器在SH0模式下的声波波长λ随h/λ从0.5变到0.04时机电耦合系数K2的变化曲线，图14c显示为示例1所述声波谐振器在SH0模式下的振动能量图，图14d显示为对比例1所述声波谐振器在SH0模式下的振动能量图。
图15a显示为示例2所述声波谐振器在零阶对称型兰姆波S0模式下的导纳曲线，图15b显示为对比例2所述声波谐振器在S0模式下的导纳曲线，图15c显示为示例2所述声波谐振器在S0模式下的振动能量图，图15d显示为对比例2所述声波谐振器在S0模式下的振动能量图，图15e显示为示例2所述声波谐振器在S0模式下的声波波长λ随h/λ从0.5变到0.04时机电耦合系数K2的变化曲线。
图16a显示为示例3与对比例3所述声波谐振器在零阶水平剪切波SH0模式下的机电耦合系数K2随面内传播角(0°-180°)的变化曲线，图16b显示为示例3与对比例3所述声波谐振器在SH0模式下的声波波长λ随h/λ从0.5变到0.04时机电耦合系数K2的变化曲线，图16c显示为示例3所述声波谐振器在SH0模式下的振动能量图，图16d显示为对比例3所述声波谐振器在SH0模式下的振动能量图。
图17a显示为示例4所述声波谐振器在一阶反对称型兰姆波A1模式下的声波波长λ随h/λ从0.5变到0.04时机电耦合系数K2的变化曲线，图17b显示为示例4所述声波谐振器在A1模式下的导纳曲线，图17c显示为对比例4所述声波谐振器在A1模式下的导纳曲线，图17d显示为示例4所述声波谐振器在A1模式下的振动能量图，图17e显示为对比例4所述声波谐振器在A1模式下的振动能量图。
图18a显示为示例5所述声波谐振器在一阶反对称型兰姆波A1模式下的声波波长λ随h/λ从0.5变到0.04时机电耦合系数K2的变化曲线，图18b显示为示例5所述声波谐振器在A1模式下的导纳曲线，图18c显示为对比例5所述声波谐振器在A1模式下的导纳曲线，图18d显示为示例5所述声波谐振器在A1模式下的振动能量图，图18e显示为对比例5所述声波谐振器在A1模式下的振动能量图，图18f显示为示例5所述声波谐振器在准体波A3模式下的振动能量图。
元件标号说明
101、201 压电材料层
102、202 高缺陷密度损伤层
103、203、303 图案化电极
104、204 反射栅电极
105、205 腐蚀窗口
106、206 空气隙
107、207、301 压电衬底
108、208、302 压电膜
具体实施方式
以下通过特定的具体实例说明本发明的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本发明的其他优点与功效。本发明还可以通过另外不同的具体实施方式加以实施或应用，本说明书中的各项细节也可以基于不同观点与应用，在没有背离本发明的精神下进行各种修饰或改变。
请参阅图1至图18e。需要说明的是，本实施例中所提供的图示仅以示意方式说明本发明的基本构想，虽图示中仅显示与本发明中有关的组件而非按照实际实施时的组件数目、形状及尺寸绘制，其实际实施时各组件的形态、数量及比例可为一种随意的改变，且其组件布局形态也可能更为复杂。
如图1所示，本实施例提供一种声波谐振器的制备方法，所述制备方法包括：
a)提供一压电材料层101/201；
b)于所述压电材料层101/201的至少部分上表面进行离子注入并后退火处理，以于所述压电材料层101/201中预设深度处形成具有预设厚度的高缺陷密度损伤层102/202；
c)于所述压电材料层101/201上表面形成至少一个暴露所述高缺陷密度损伤层102/202的腐蚀窗口105/205；
d)基于所述腐蚀窗口105/205去除至少部分所述高缺陷密度损伤层102/202，以于所述压电材料层101/201中形成空气隙106/206；其中，所述空气隙106/206将所述压电材料层101/201分为压电衬底107/207及压电薄膜108/208，所述压电薄膜108/208位于所述空气隙106/206的上方，所述压电薄膜108/208与所述压电衬底107/207在所述空气隙106/206的边缘处具有接触；
e)于所述压电薄膜108/208上表面形成图案化电极103/203。
可选地，所述制备方法中各步骤的执行顺序为a)、b)、c)、d)、e)，a)、e)、b)、c)、d)，a)、b)、e)、c)、d)，或a)、b)、c)、e)、d)；其中，在所述制备方法中各步骤的执行顺序为a)、e)、b)、c)、d)，a)、b)、e)、c)、d)，或a)、b)、c)、e)、d)时，e)则是于所述压电材料层101/201上表面形成图案化电极103/203。
下面以各步骤的执行顺序a)、b)、e)、c)、d)为例，对本实施例所述声波谐振器的制备方法进行详细说明。
步骤1)提供一压电材料层101/201(如图2a/3a所示)。
作为示例，所述压电材料层101/201为单晶体压电材料，其材质包括：石英、氮化铝、氧化锌、钽酸锂、铌酸锂、四硼酸锂、锗酸铋、硅酸铋、硅酸镓镧、锆钛铅酸中任一种；当然，其它可用于声波谐振器制作的压电材料同样适用于本示例。
步骤2)于所述压电材料层101/201的至少部分上表面进行离子注入并后退火处理，以于所述压电材料层101/201中预设深度处形成具有预设厚度的高缺陷密度损伤层102/202(如图2b/3b所示)。
在一示例中，步骤2)是于所述压电材料层101的整个上表面进行离子注入并后退火处理，以于所述压电材料层101中预设深度D处形成具有预设厚度H的高缺陷密度损伤层102(如图2b所示)。
在另一示例中，步骤2)是于所述压电材料层201的部分上表面进行离子注入并后退火处理，以于所述压电材料层201中预设深度D处形成具有预设厚度H的高缺陷密度损伤层202(如图3b所示)。具体的，形成所述高缺陷密度损伤层202的方法包括：先于所述压电材料层201上表面形成图案化注入掩膜，其中，所述图案化注入掩膜内形成有定义出所述高缺陷密度损伤层202形状及位置的开口图形；再基于所述图案化注入掩膜对所述压电材料层201进行离子注入并后退火处理，以于所述压电材料层201中预设深度D处形成具有预设厚度H的高缺陷密度损伤层202；最后去除所述图案化注入掩膜。本示例中，采用图案化离子注入形成高缺陷密度损伤层202，其优点为：易于设定刻蚀截止边界，保证器件有源区边缘为固态接触型，即只在悬空的压电薄膜正下方形成空气隙，不仅充分利用了压电薄膜与空气的阻抗不匹配所达到的限制声波能量的优势，同时最大化器件与压电衬底的接触面积，有效提高器件的散热及结构稳定性。
作为示例，在对所述压电材料层101/201进行离子注入时，所述离子注入可分多次进行，以便于控制离子注入层的厚度，也即控制高缺陷密度损伤层102/202的厚度H；其中，多次离子注入的剂量相同、能量不同，且多次离子注入的能量值依次递减，以此避免大能量值的离子注入对小能量值的离子注入的影响，从而提高离子注入的纵向均匀度。如对所述压电材料层101/201进行两次离子注入，两次离子注入的剂量相同、能量不同；其中离子注入的能量取决于高缺陷密度损伤层102/202的形成深度位置，选择先注入大能量，以在较深位置处形成一定厚度的第一离子注入层，之后再注入小能量，以在较浅位置处形成一定厚度的第二离子注入层，通过合理设计两次离子注入的能量，可使第一离子注入层的上表面与第二离子注入层的下表面重合，从而得到厚度值更大的离子注入层；具体应用时，可利用注入离子在压电材料层101/201中呈高斯分布，并通过仿真软件SRIM进行仿真以得到每次离子注入的能量，此为本领域技术人员所公知的，故不再赘述。需要注意的是，通过控制离子注入的能量，可使高缺陷密度损伤层102/202的厚度等于压电材料层101/201的厚度与预设深度D之差；但出于器件加工和保存的目的，通常使高缺陷密度损伤层102/202的厚度小于压电材料层101/201的厚度与预设深度D之差。具体的，离子注入可采用氢离子、氦离子或氢氦共注来实现。
作为示例，由于预设深度D即为后续形成的压电薄膜108/208的厚度，故在对压电材料层102/202进行离子注入时，可设计预设深度D与压电薄膜108/208激发的目标弹性波的波长的比值小于0.5，以此使后续形成的压电薄膜108/208的厚度与其激发的目标弹性波的波长的比值小于0.5，从而获得较大的机电耦合系数；进一步地，该比值可小于0.25，以获得更大的机电耦合系数。
作为示例，所述后退火的工艺温度不高于550℃，工艺时间不大于4h，以此恢复离子注入所引入至压电材料层101/201内的缺陷，并使缺陷聚集，但不至于使形成的高缺陷密度损伤层102/202起泡裂开。需要注意的是，对于不同材质的压电材料层，其对应后退火的工艺温度及工艺时间不同，而且，对于同一压电材料层的不同切型，其对应后退火的工艺温度及工艺时间也不同；故实际应用中，可根据具体选择的压电材料来选择合适的后退火温度及时间。
步骤3)于所述压电材料层101/201上表面形成图案化电极103/203(如图2c/3c所示)。
作为示例，采用溅射工艺或电子束蒸发工艺于所述压电材料层101/201的上表面形成所述图案化电极103/203；其中，所述图案化电极103/203的材质包括铝、金、铬、钨、钛、铜、银中的至少一种，当然，所述图案化电极103/203的材质也可以为上述两种以上金属所组成的合金。具体的，所述图案化电极103/203可以为单层结构，也可以为多层结构。
作为示例，所述图案化电极103/203包括：叉指电极、扇形条状电极、圆环形条状电极或六边形板状电极中的一种或多种组合。具体的，在所述图案化电极103/203为叉指电极时，所述叉指电极中各叉指相互平行设置，且各叉指的排列方向与汇流条方向平行，同时，各叉指在垂直于汇流条的方向可具有小于±5°的倾斜角度。具体的，在所述图案化电极103/203为叉指电极且叉指电极的对数为多对时，多对所述叉指电极形成叉指换能器，用以产生电场。可选地，所述制备方法还包括：在叉指换能器两侧的压电材料层101/201上表面形成均匀分布的至少一对反射栅电极104/204的步骤，用以利用其反射来限制声波能量；其中，所述反射栅电极104/204可形成于悬空的压电材料层(即压电薄膜)上表面，也可形成于非悬空的压电材料层(即压电衬底)上表面，这对其作用没有影响。
作为示例，所述图案化电极103/203的厚度小于预设深度D，以此使所述图案化电极103/203的厚度小于后续形成的所述压电薄膜108/208的厚度。
步骤4)于所述压电材料层101/201上表面形成至少一个暴露所述高缺陷密度损伤层102/202的腐蚀窗口105/205(如图2d/3d所示)。
在一示例中，当步骤2)是于所述压电材料层101的整个上表面进行离子注入时，此时形成所述腐蚀窗口105的方法包括：先于所述压电材料层101中定义出所述空气隙106的位置(如图2d中虚线标注的区域)，并于所述压电材料层101上表面形成图案化窗口掩膜；其中，所述图案化窗口掩膜内形成有定义出所述腐蚀窗口形状及位置的开口图形，所述开口图形位于定义的所述空气隙106所在区域内；再基于所述图案化窗口掩膜对所述压电材料层101进行刻蚀，以形成至少一个暴露所述高缺陷密度损伤层102的腐蚀窗口105；最后去除所述图案化窗口掩膜(如图2d所示)。
在另一示例中，当步骤2)是于所述压电材料层201的部分上表面进行离子注入时，此时形成所述腐蚀窗口205的方法包括：先于所述压电材料层201上表面形成图案化窗口掩膜，其中，所述图案化窗口掩膜内形成有定义出所述腐蚀窗口205形状及位置的开口图形；再基于所述图案化窗口掩膜对所述压电材料层201进行刻蚀，以形成至少一个暴露所述高缺陷密度损伤层202的腐蚀窗口205；最后去除所述图案化窗口掩膜(如图3d所示)。具体的，所述腐蚀窗口205可形成于所述高缺陷密度损伤层202的上方，也可形成于所述高缺陷密度损伤层202的外侧。
作为示例，可采用干法刻蚀工艺或湿法刻蚀工艺对所述压电材料层101/201进行刻蚀，以形成所述腐蚀窗口105/205。
作为示例，在形成所述腐蚀窗口105/205之前，所述制备方法还包括：于所述压电材料层101/201表面及所述图案化电极103/203表面形成第一保护层(图中未示出)的步骤，用以在后续形成腐蚀窗口105/205时，对所述压电材料层101/201及所述图案化电极103/203进行保护；相应的，在形成所述腐蚀窗口105/205之后，所述制备方法还包括：去除所述第一保护层的步骤；其中，所述第一保护层的材质包括二氧化硅、氮化硅、铬、金中任一种。可选地，在所述制备方法还包括形成反射栅电极104/204的步骤时，所述第一保护层还形成于所述反射栅电极104/204的表面，用以在后续形成腐蚀窗口105/205时，还对所述反射栅电极104/204进行保护。具体的，可采用化学气相沉积工艺、物理气相沉积工艺、分子束外延工艺、原子层沉积工艺、脉冲激光沉积工艺、溅射工艺或电子束蒸发工艺形成所述第一保护层。
步骤5)基于所述腐蚀窗口105/205去除至少部分所述高缺陷密度损伤层102/202，以于所述压电材料层101/201中形成空气隙106/206；其中，所述空气隙106/206将所述压电材料层101/201分为压电衬底107/207及压电薄膜108/208，所述压电薄膜108/208位于所述空气隙106/206的上方，所述压电薄膜108/208与所述压电衬底107/207在所述空气隙106/206的边缘处具有接触(如图2e/3e所示)。
在一示例中，当步骤2)是于所述压电材料层101的整个上表面进行离子注入时，此时步骤5)是基于所述腐蚀窗口105去除部分所述高缺陷密度损伤层102，以于所述压电材料层101中形成空气隙106(具体如图2e所示)。具体的，可采用干法刻蚀工艺或湿法刻蚀工艺对部分所述高缺陷密度损伤层102进行刻蚀，以形成所述空气隙106。实际应用中，可通过控制横向刻蚀时间来控制刻蚀气体或刻蚀液对所述高缺陷密度损伤层102的刻蚀尺寸，以在形成所述空气隙106的同时，避免所述高缺陷密度损伤层102被全部刻蚀掉。
在另一示例中，当步骤2)是于所述压电材料层201的部分上表面进行离子注入时，此时步骤5)是基于所述腐蚀窗口205去除全部所述高缺陷密度损伤层202，以于所述压电材料层201中形成空气隙206(具体如图3e所示)。具体的，可采用干法刻蚀工艺或湿法刻蚀工艺对部分所述高缺陷密度损伤层102进行刻蚀，以形成所述空气隙106。
作为示例，基于所述腐蚀窗口105/205的形状及位置定义所述压电薄膜108/208与所述压电衬底107/207在所述空气隙106/206的边缘处的接触，以使所述压电薄膜108/208与所述压电衬底107/207在所述空气隙106/206的边缘处具有至少一个接触点(如图4-5所示，接触点下方做掏空处理)，此时除了接触点连接外，所述压电薄膜108/208完全悬空于所述压电衬底107/207上；此种结构的优势在于：所述压电薄膜108/208在两个方向上的四个端面均直接与空气接触，形成极度阻抗不匹配，可以更好地限制声波能量，提高机电耦合系数，减少杂模的出现。当然，也可使所述压电薄膜108/208与所述压电衬底107/207在所述空气隙106/206的边缘处具有至少一个接触面(如图6-7所示，接触面下方未做掏空处理)，此种结构的优势在于：所述压电薄膜108/208在两个方向上的四个端面中至少有一个端面与所述压电衬底107/207连接，以保证器件与所述压电衬底107/207存在“固态”接触，从而增强器件散热与结构稳定性；当然，还可使所述压电薄膜108/208与所述压电衬底107/207在所述空气隙106/206的边缘处具有至少一个接触点及至少一个接触面(如图8-11所示，其中图8-9中接触点下方做掏空处理、接触面下方未做掏空处理，图10-11接触点及接触面下方均未做掏空处理)，此种结构的优势在于：所述压电薄膜108/208在两个方向上的四个端面中至少有一个端面与所述压电衬底107/207连接，以保证器件与所述压电衬底107/207存在“固态”接触，从而增强器件散热与结构稳定性。
作为示例，在形成所述空气隙106/206之前，所述制备方法还包括：于所述压电材料层101/201表面及所述图案化电极103/203表面形成第二保护层(图中未示出)的步骤，用以在后续形成空气隙106/206时，对所述压电材料层101/201及所述图案化电极103/203进行保护；相应的，在形成所述空气隙106/206之后，所述制备方法还包括：去除所述第二保护层的步骤；其中，所述第二保护层的材质包括二氧化硅、氮化硅、铬、金中任一种。可选地，在所述制备方法还包括形成反射栅电极104/204的步骤时，所述第二保护层还形成于所述反射栅电极104/204的表面，用以在后续形成空气隙106/206时，还对所述反射栅电极104/204进行保护。具体的，可采用化学气相沉积工艺、物理气相沉积工艺、分子束外延工艺、原子层沉积工艺、脉冲激光沉积工艺、溅射工艺或电子束蒸发工艺形成所述第二保护层。
作为示例，所述制备方法还包括：至少于所述压电薄膜108/208上表面及所述图案化电极103/203表面形成一加速散热层(图中未示出)的步骤，用以加速器件散热；当然，所述加速散热层也可形成在整个器件结构的上表面。具体的，所述加速散热层的材质为硅、碳化硅、氮化铝等高热导率材料。可选地，在所述制备方法还包括形成反射栅电极104/204的步骤时，所述加速散热层还形成于所述反射栅电极104/204的表面。
对应地，如图2e、3e、4-11所示，本实施例还提供了一种声波谐振器，所述声波谐振器包括：
压电材料层101/201；
具有预设厚度的空气隙106/206，基于腐蚀窗口105/205形成于所述压电材料层101/201的预设深度处；所述空气隙106/206将所述压电材料层101/201分为压电衬底107/207及压电薄膜108/208，所述压电薄膜108/208位于所述空气隙106/206的上方，所述压电薄膜108/208与所述压电衬底107/207在所述空气隙106/206的边缘处具有接触；
图案化电极103/203，形成于所述压电薄膜108/208的上表面。
作为示例，所述压电材料层101/201为单晶体压电材料，其材质包括：石英、氮化铝、氧化锌、钽酸锂、铌酸锂、四硼酸锂、锗酸铋、硅酸铋、硅酸镓镧、锆钛铅酸中任一种；当然，其它可用于声波谐振器制作的压电材料同样适用于本示例。
作为示例，所述腐蚀窗口105/205可形成于所述空气隙106/206的上方，也可形成于所述空气隙106/206的外侧。具体的，基于所述腐蚀窗口105/205的形状及位置定义所述压电薄膜108/208与所述压电衬底107/207在所述空气隙106/206的边缘处的接触，以使所述压电薄膜108/208与所述压电衬底107/207在所述空气隙106/206的边缘处具有至少一个接触点(如图4-5所示，接触点下方做掏空处理)，此时除了接触点连接外，所述压电薄膜108/208完全悬空于所述压电衬底107/207上；此种结构的优势在于：所述压电薄膜108/208在两个方向上的四个端面均直接与空气接触，形成极度阻抗不匹配，可以更好地限制声波能量，提高机电耦合系数，减少杂模的出现。当然，也可使所述压电薄膜108/208与所述压电衬底107/207在所述空气隙106/206的边缘处具有至少一个接触面(如图6-7所示，接触面下方未做掏空处理)，此种结构的优势在于：所述压电薄膜108/208在两个方向上的四个端面中至少有一个端面与所述压电衬底107/207连接，以保证器件与所述压电衬底107/207存在“固态”接触，从而增强器件散热与结构稳定性；当然，还可使所述压电薄膜108/208与所述压电衬底107/207在所述空气隙106/206的边缘处具有至少一个接触点及至少一个接触面(如图8-11所示，其中图8-9中接触点下方做掏空处理、接触面下方未做掏空处理，图10-11接触点及接触面下方均未做掏空处理)，此种结构的优势在于：所述压电薄膜108/208在两个方向上的四个端面中至少有一个端面与所述压电衬底107/207连接，以保证器件与所述压电衬底107/207存在“固态”接触，从而增强器件散热与结构稳定性。
作为示例，所述压电薄膜108/208的厚度与其激发的目标弹性波的波长的比值小于0.5，从而获得较大的机电耦合系数；进一步地，该比值可小于0.25，以获得更大的机电耦合系数。
作为示例，所述图案化电极103/203包括：叉指电极、扇形条状电极、圆环形条状电极或六边形板状电极中的一种或多种组合；其中，所述图案化电极103/203的材质包括铝、金、铬、钨、钛、铜、银中的至少一种，当然，所述图案化电极103/203的材质也可以为上述两种以上金属所组成的合金。具体的，所述图案化电极103/203可以为单层结构，也可以为多层结构。具体的，在所述图案化电极103/203为叉指电极时，所述叉指电极中各叉指相互平行设置，且各叉指的排列方向与汇流条方向平行，同时，各叉指在垂直于汇流条的方向可具有小于±5°的倾斜角度。具体的，在所述图案化电极103/203为叉指电极且叉指电极的对数为多对时，多对所述叉指电极形成叉指换能器，用以产生电场。可选地，所述声波谐振器还包括：至少一对反射栅电极104/204，形成于所述叉指换能器两侧，用以利用其反射来限制声波能量；其中，所述反射栅电极104/204可形成于所述压电薄膜108/208上表面，也可形成于所述压电衬底107/207上表面，这对其作用没有影响。
作为示例，所述图案化电极103/203的厚度小于所述压电薄膜108/208的厚度。
作为示例，所述声波谐振器还包括：一加速散热层(图中未示出)，至少形成于所述压电薄膜108/208上表面及所述图案化电极103/203表面，用以加速器件散热；当然，所述加速散热层也可形成在整个器件结构的上表面。具体的，所述加速散热层的材质为硅、碳化硅、氮化铝等高热导率材料。可选地，在所述声波谐振器还包括反射栅电极104/204时，所述加速散热层还形成于所述反射栅电极104/204的表面。
作为示例，所述压电薄膜108/208激发的目标弹性波包括：瑞利波、水平剪切波、对称型兰姆波、反对称型兰姆波、体波或准体波中的一种或多种(即两种及以上)。实际应用中，在所述图案化电极为叉指电极时，可通过调整叉指电极的叉指排列方向，以使所述压电薄膜激发上述一种或多种不同类型的声波模式，如通过调整叉指电极的叉指排列方向，使所述压电薄膜激发瑞利波、水平剪切波、对称型兰姆波、反对称型兰姆波、体波及准体波中的一种，或使所述压电薄膜激发瑞利波、水平剪切波、对称型兰姆波、反对称型兰姆波、体波及准体波中的两种及以上，甚至可以使所述压电薄膜同时激发上述所有声波模式。在所述压电薄膜108/208激发的目标弹性波为波速较低的声波模式(如瑞利波、水平剪切波)时，本实施例所述声波谐振器利用悬空的压电薄膜可提升器件性能，如使器件具有更高的机电耦合系数和品质因数；在所述压电薄膜108/208激发的目标弹性波为波速较高的声波模式(如对称型兰姆波、反对称型兰姆波)时，本实施例所述声波谐振器利用悬空的压电薄膜可将高阶声波模式的能量全部限制在悬空的压电薄膜内，通过激发高阶声波模式来提高器件的频率和带宽，同时还能使器件具有较大的机电耦合系数。
实施例一
以X切LN(铌酸锂)压电单晶材料制作如本发明所述的悬空薄膜型声波谐振器(对应结构如图12所示)作为示例1，以硅为衬底、X切LN压电单晶材料作为压电薄膜制作固态装配型声波谐振器(对应结构如图13所示)作为对比例1，以此对本发明所述悬空薄膜型声波谐振器在零阶水平剪切波SH0模式下的性能进行说明；其中，示例1与对比例1仅在器件结构上存在差异，其它均相同，如压电薄膜厚度均为500nm，激发的声波波长λ均为2μm。
图14a为示例1与对比例1所述声波谐振器在SH0模式下的机电耦合系数K2随面内传播角(0°-180°)的变化曲线，从图中可以看出：两种结构的K2随面内传播角的变化趋势一致，且示例1的K2明显大于对比例1的K2。
图14b为示例1与对比例1所述声波谐振器在SH0模式下的声波波长λ随h/λ从0.5变到0.04时机电耦合系数K2的变化曲线，从图中可以看出：两种结构的K2随h/λ的变化趋势相差较大，对比例1的K2随h/λ变化呈现出一个最大值，即在h/λ＝0.25处，Kmax 2＝19.8％；示例1的K2随h/λ减小呈快速上升趋势，在h/λ<0.4时，示例1的K2开始明显大于对比例1的K2，在h/λ＝0.04时，示例1的K2达40％；可见，示例1所述的悬空薄膜型声波谐振器在SH0模式下能够起到提高机电耦合系数的作用，并且可利用这种色散特性调整选择合适的压电薄膜厚度和叉指电极周期。
图14c为示例1所述声波谐振器在SH0模式下的振动能量图(其面内传播角为10°)，从图中可以看出：压电薄膜内的SH0弹性波被有效的限制在压电薄膜内部。
图14d为对比例1所述声波谐振器在SH0模式下的振动能量图(其面内传播角为10°)，从图中可以看出：压电薄膜内的SH0弹性波仍稍有向底部衬底泄露的能量。
可见，相较于以Si为衬底的固态装配型声波谐振器，本发明所述悬空薄膜型声波谐振器在SH0模式下具有更大的机电耦合系数。
实施例二
以X切LN(铌酸锂)压电单晶材料制作如本发明所述的悬空薄膜型声波谐振器(对应结构如图12所示)作为示例2，以硅为衬底、X切LN压电单晶材料作为压电薄膜制作固态装配型声波谐振器(对应结构如图13所示)作为对比例2，以此对本发明所述悬空薄膜型声波谐振器在零阶对称型兰姆波S0模式下的性能进行说明；其中，示例2与对比例2仅在器件结构上存在差异，其它均相同，如压电薄膜厚度均为500nm，激发的声波波长λ均为2μm。
图15a为示例2所述声波谐振器在S0模式下的导纳曲线，从图中可以看出：压电薄膜内的S0弹性波能够有效谐振。
图15b为对比例2所述声波谐振器在S0模式下的导纳曲线，从图中可以看出：压电薄膜内的S0弹性波无法形成有效谐振峰，即不能形成谐振。
图15c为示例2所述声波谐振器在S0模式下的振动能量图(其面内传播角为30°)，从图中可以看出：压电薄膜内的S0弹性波被有效的限制在压电薄膜内部。
图15d为对比例2所述声波谐振器在S0模式下的振动能量图(其面内传播角为30°)，从图中可以看出：压电薄膜内的S0弹性波能量向Si衬底泄露严重，即Si衬底无法限制声波较高的S0模式。
图15e为示例2所述声波谐振器在S0模式下的声波波长λ随h/λ从0.5变到0.04时机电耦合系数K2的变化曲线；从图中可以看出：在h/λ＝0.04时，K2可达31％，而由变化趋势可以看出，在确定压电薄膜厚度的情况下，可通过改变λ的值来调整h/λ，当h/λ减小时，K2继续增大；显然，这体现出示例2所述悬空薄膜型声波谐振器对高声速声波能量限制的优势，其能够更加有效的约束声波能量，防止声波能量向下层泄露，并且以此提升S0模式的机电耦合系数，提高机电转换效率，从而可以提高声波谐振器的带宽和品质因子。
可见，相较于以Si为衬底的固态装配型声波谐振器，本发明所述悬空薄膜型声波谐振器可激发声速更高的S0模式并保持能量***露，同时具有更大的机电耦合系数。
实施例三
以Y42°LT(钽酸锂)压电单晶材料制作如本发明所述的悬空薄膜型声波谐振器(对应结构如图12所示)作为示例3，以硅为衬底、Y42°LT压电单晶材料作为压电薄膜制作固态装配型声波谐振器(对应结构如图13所示)作为对比例3，以此对本发明所述悬空薄膜型声波谐振器在零阶水平剪切波SH0模式下的性能进行说明；其中，示例3与对比例3仅在器件结构上存在差异，其它均相同，如压电薄膜厚度均为500nm，激发的声波波长λ均为2μm。
图16a为示例3与对比例3所述声波谐振器在SH0模式下的机电耦合系数K2随面内传播角(0°-180°)的变化曲线，从图中可以看出：两种结构的K2随面内传播角的变化趋势一致，且示例3的K2明显大于对比例3的K2。
图16b为示例3与对比例3所述声波谐振器在SH0模式下的声波波长λ随h/λ从0.5变到0.04时机电耦合系数K2的变化曲线，从图中可以看出：两种结构的K2随h/λ的变化趋势相差较大，对比例3所述声波谐振器在SH0模式不具有明显的色散，即K2不随h/λ变化而变化，保持在8.6％左右；而示例3所述声波谐振器在SH0模式K2随h/λ减小呈快速上升趋势，在h/λ<0.15时，K2>15％，这说明示例3所述声波谐振器可以起到提高机电耦合系数的作用，并且可利用这种色散特性调整选择合适的压电薄膜厚度和叉指电极周期。
图16c为示例3所述声波谐振器在SH0模式下的振动能量图(其面内传播角为0°)，从图中可以看出：压电薄膜内的SH0弹性波被有效的限制在压电薄膜内部。
图16d为对比例3所述声波谐振器在SH0模式下的振动能量图(其面内传播角为0°)，从图中可以看出：压电薄膜内的SH0弹性波仍稍有向衬底泄露的能量。
可见，相较于以Si为衬底的固态装配型声波谐振器，本发明所述悬空薄膜型声波谐振器在SH0模式下具有更大的机电耦合系数。
实施例四
以Y128°LN(铌酸锂)压电单晶材料制作如本发明所述的悬空薄膜型声波谐振器(对应结构如图12所示)作为示例4，以硅为衬底、Y128°LN压电单晶材料作为压电薄膜制作固态装配型声波谐振器(对应结构如图13所示)作为对比例4，以此对本发明所述悬空薄膜型声波谐振器在一阶反对称型兰姆波A1模式下的性能进行说明；其中，示例4与对比例4仅在器件结构上存在差异，其它均相同，如压电薄膜厚度均为500nm，激发的声波波长λ均为2μm。
图17a为示例4所述声波谐振器在A1模式下的声波波长λ随h/λ从0.5变到0.04时机电耦合系数K2的变化曲线，从图中可以看出：A1模式呈现明显色散，K2随h/λ减小而持续增大，当h/λ<0.2时，K2>20％，工作频率覆盖3.5～5.3GHz；当h/λ<0.0625时，K2可达到50％以上，工作频率也在3.5～4.5GHz的高频范围内；而且，在h/λ＝0.12处，K2出现加快增大的趋势，这非常适用于5G通信对于高频、大带宽滤波器需求。
图17b为示例4所述声波谐振器在A1模式下的导纳曲线，从图中可以看出：压电薄膜内的A1弹性波能够有效谐振。
图17c为对比例4所述声波谐振器在A1模式下的导纳曲线，从图中可以看出：压电薄膜内的A1弹性波无法形成有效谐振峰，即不能形成谐振。
图17d为示例4所述声波谐振器在A1模式下的振动能量图(其面内传播角为0°)，从图中可以看出：压电薄膜内的A1弹性波能够被有效的限制在压电薄膜内部。
图17e为对比例4所述声波谐振器在A1模式下的振动能量图(其面内传播角为0°)，从图中可以看出：压电薄膜内的A1弹性波能量向衬底泄露严重，即Si衬底无法限制声波较高的A1模式。
可见，相较于以Si为衬底的固态装配型声波谐振器，本发明所述悬空薄膜型声波谐振器可激发声速更高的A1模式并保持能量***露，同时具有更大的机电耦合系数。
实施例五
以Z切LN(铌酸锂)压电单晶材料制作如本发明所述的悬空薄膜型声波谐振器(对应结构如图12所示)作为示例5，以硅为衬底、Z切LN压电单晶材料作为压电薄膜制作固态装配型声波谐振器(对应结构如图13所示)作为对比例5，以此对本发明所述悬空薄膜型声波谐振器在一阶反对称型兰姆波A1模式下的性能进行说明；其中，示例5与对比例5仅在器件结构上存在差异，其它均相同，如压电薄膜厚度均为500nm，激发的声波波长λ均为2μm。
图18a为示例5所述声波谐振器在A1模式下的声波波长λ随h/λ从0.5变到0.04时机电耦合系数K2的变化曲线，从图中可以看出：A1模式呈现明显色散，K2随h/λ减小而持续增大，当h/λ<0.15时，K2>20％，工作频率覆盖3.6～4.7GHz；当h/λ＝0.04时，K2可达40％，工作频率也在3.5～4.3GHz的高频范围内，这同样非常适用于5G通信对于高频、大带宽滤波器的需求。
图18b为示例5所述声波谐振器在A1模式下的导纳曲线，从图中可以看出：压电薄膜内的A1弹性波能够有效谐振。
图18c为对比例5所述声波谐振器在A1模式下的导纳曲线，从图中可以看出：压电薄膜内的A1弹性波无法形成有效谐振峰，即不能形成谐振。
图18d为示例5所述声波谐振器在A1模式下的振动能量图(其面内传播角为30°)，从图中可以看出：压电薄膜内的A1弹性波能够被有效的限制在压电薄膜内部。
图18e为对比例5所述声波谐振器在A1模式下的振动能量图(其面内传播角为30°)，从图中可以看出：压电薄膜内的A1弹性波能量向底部衬底泄露严重，即Si衬底无法限制声波较高的A1模式。
可见，相较于以Si为衬底的固态装配型声波谐振器，本发明所述悬空薄膜型声波谐振器可激发声速更高的A1模式并保持能量***露，同时具有更大的机电耦合系数。而且，由图18b可知，本示例所述悬空薄膜型声波谐振器不仅可以激发并限制高阶的一阶反对称型兰姆波模式，还可以激发并限制更高阶的准体波A3模式，这从图18f所示的振动能量图(其面内传播角为30°)中也可以看出，压电薄膜内的A3弹性波能够被有效的限制在压电薄膜内部；其中，一阶反对称型兰姆波模式的谐振频率为5.9GHz，机电耦合系数K2为16.78％；而准体波模式的谐振频率为13.8GHz，机电耦合系数K2为4.1％；这意味着谐振器和滤波器向更高频段的扩展成为可能，不再仅局限于拥挤的3GHz波段。
综上所述，本发明的一种声波谐振器及其制备方法，具有以下有益效果：本发明所述制备方法利用离子注入和后退火在压电材料层内部形成高缺陷密度损伤层，之后通过腐蚀窗口去除高缺陷密度损伤层以获得悬空的压电薄膜，无需键合、转移、剥离、抛光等复杂工艺过程，从而降低制备复杂度。本发明所述制备方法工艺简单、材料利用率高、制造成本低，有利于提升谐振器和滤波器的带宽和覆盖频段，适合大规模生产及使用。本发明利用悬空的压电薄膜与空气隙声阻抗极度不匹配，有效地将声速较高的高阶声波模式的能量全部限制在压电薄膜内，以此提高器件的频率、机电耦合系数、带宽和品质因数，满足5G通信需求。所以，本发明有效克服了现有技术中的种种缺点而具高度产业利用价值。
上述实施例仅例示性说明本发明的原理及其功效，而非用于限制本发明。任何熟悉此技术的人士皆可在不违背本发明的精神及范畴下，对上述实施例进行修饰或改变。因此，举凡所属技术领域中具有通常知识者在未脱离本发明所揭示的精神与技术思想下所完成的一切等效修饰或改变，仍应由本发明的权利要求所涵盖。
Claims (23)
1.一种声波谐振器的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括：
a)提供一压电材料层；
b)于所述压电材料层的至少部分上表面进行离子注入并后退火处理，以于所述压电材料层中预设深度处形成具有预设厚度的高缺陷密度损伤层；
c)于所述压电材料层上表面形成至少一个暴露所述高缺陷密度损伤层的腐蚀窗口；
d)基于所述腐蚀窗口去除至少部分所述高缺陷密度损伤层，以于所述压电材料层中形成空气隙；其中，所述空气隙将所述压电材料层分为压电衬底及压电薄膜，所述压电薄膜位于所述空气隙的上方，所述压电薄膜与所述压电衬底在所述空气隙的边缘处具有接触；
e)于所述压电薄膜上表面形成图案化电极。
2.根据权利要求1所述的声波谐振器的制备方法，其特征在于，所述制备方法中各步骤的执行顺序为a)、b)、c)、d)、e)，a)、e)、b)、c)、d)，a)、b)、e)、c)、d)，或a)、b)、c)、e)、d)；其中，在所述制备方法中各步骤的执行顺序为a)、e)、b)、c)、d)，a)、b)、e)、c)、d)，或a)、b)、c)、e)、d)时，e)则是于所述压电材料层上表面形成图案化电极。
3.根据权利要求2所述的声波谐振器的制备方法，其特征在于，在形成所述腐蚀窗口之前，所述制备方法还包括：于所述压电材料层表面或所述压电材料层表面及所述图案化电极表面形成第一保护层的步骤；在形成所述腐蚀窗口之后，所述制备方法还包括：去除所述第一保护层的步骤；其中，所述第一保护层的材质包括二氧化硅、氮化硅、铬、金中任一种。
4.根据权利要求2所述的声波谐振器的制备方法，其特征在于，在形成所述空气隙之前，所述制备方法还包括：于所述压电材料层表面或所述压电材料层表面及所述图案化电极表面形成第二保护层的步骤；在形成所述空气隙之后，所述制备方法还包括：去除所述第二保护层的步骤；其中，所述第二保护层的材质包括二氧化硅、氮化硅、铬、金中任一种。
5.根据权利要求2所述的声波谐振器的制备方法，其特征在于，所述制备方法还包括：至少于所述压电薄膜上表面及所述图案化电极表面形成一加速散热层的步骤。
6.根据权利要求1所述的声波谐振器的制备方法，其特征在于，b)是于所述压电材料层的整个上表面进行离子注入并后退火处理，以于所述压电材料层中预设深度处形成具有预设厚度的高缺陷密度损伤层；此时，d)是基于所述腐蚀窗口去除部分所述高缺陷密度损伤层，以于所述压电材料层中形成空气隙。
7.根据权利要求6所述的声波谐振器的制备方法，其特征在于，c)中形成所述腐蚀窗口的方法包括：
于所述压电材料层中定义出所述空气隙的位置，并于所述压电材料层上表面形成图案化窗口掩膜，其中，所述图案化窗口掩膜内形成有定义出所述腐蚀窗口形状及位置的开口图形，所述开口图形位于定义的所述空气隙所在区域内；
基于所述图案化窗口掩膜对所述压电材料层进行刻蚀，以形成至少一个暴露所述高缺陷密度损伤层的腐蚀窗口；
去除所述图案化窗口掩膜。
8.根据权利要求1所述的声波谐振器的制备方法，其特征在于，b)是于所述压电材料层的部分上表面进行离子注入并后退火处理，以于所述压电材料层中预设深度处形成具有预设厚度的高缺陷密度损伤层；此时，d)是基于所述腐蚀窗口去除全部所述高缺陷密度损伤层，以于所述压电材料层中形成空气隙。
9.根据权利要求8所述的声波谐振器的制备方法，其特征在于，b)中形成所述高缺陷密度损伤层的方法包括：
于所述压电材料层上表面形成图案化注入掩膜，其中，所述图案化注入掩膜内形成有定义出所述高缺陷密度损伤层形状及位置的开口图形；
基于所述图案化注入掩膜对所述压电材料层进行离子注入并后退火处理，以于所述压电材料层中预设深度处形成具有预设厚度的高缺陷密度损伤层；
去除所述图案化注入掩膜；
此时，c)中形成所述腐蚀窗口的方法包括：
于所述压电材料层上表面形成图案化窗口掩膜，其中，所述图案化窗口掩膜内形成有定义出所述腐蚀窗口形状及位置的开口图形；
基于所述图案化窗口掩膜对所述压电材料层进行刻蚀，以形成至少一个暴露所述高缺陷密度损伤层的腐蚀窗口；
去除所述图案化窗口掩膜。
10.根据权利要求1所述的声波谐振器的制备方法，其特征在于，所述离子注入分多次进行；其中，多次离子注入的剂量相同、能量不同，且多次离子注入的能量值依次递减。
11.根据权利要求1所述的声波谐振器的制备方法，其特征在于，基于所述腐蚀窗口的形状及位置定义所述压电薄膜与所述压电衬底在所述空气隙的边缘处的接触；其中，所述压电薄膜与所述压电衬底在所述空气隙的边缘处具有至少一个接触点，及/或所述压电薄膜与所述压电衬底在所述空气隙的边缘处具有至少一个接触面。
12.根据权利要求1所述的声波谐振器的制备方法，其特征在于，所述图案化电极包括：叉指电极、扇形条状电极、圆环形条状电极或六边形板状电极中的一种或多种组合。
13.根据权利要求12所述的声波谐振器的制备方法，其特征在于，在所述图案化电极为叉指电极且叉指电极的对数为多对时，多对所述叉指电极形成叉指换能器。
14.根据权利要求13所述的声波谐振器的制备方法，其特征在于，所述制备方法还包括：于所述叉指换能器两侧的所述压电薄膜上表面或所述压电衬底上表面形成反射栅电极的步骤。
15.一种声波谐振器，其特征在于，所述声波谐振器包括：
压电材料层；
具有预设厚度的空气隙，基于腐蚀窗口形成于所述压电材料层的预设深度处；所述空气隙将所述压电材料层分为压电衬底及压电薄膜，所述压电薄膜位于所述空气隙的上方，所述压电薄膜与所述压电衬底在所述空气隙的边缘处具有接触；
图案化电极，形成于所述压电薄膜的上表面。
16.根据权利要求15所述的声波谐振器，其特征在于，所述压电薄膜激发的目标弹性波包括：瑞利波、水平剪切波、对称型兰姆波、反对称型兰姆波、体波或准体波中的一种或多种。
17.根据权利要求15所述的声波谐振器，其特征在于，所述压电薄膜与所述压电衬底在所述空气隙的边缘处具有至少一个接触点，及/或所述压电薄膜与所述压电衬底在所述空气隙的边缘处具有至少一个接触面。
18.根据权利要求15所述的声波谐振器的制备方法，其特征在于，所述图案化电极包括：叉指电极、扇形条状电极、圆环形条状电极或六边形板状电极中的一种或多种组合。
19.根据权利要求18所述的声波谐振器的制备方法，其特征在于，在所述图案化电极为叉指电极且叉指电极的对数为多对时，多对所述叉指电极形成叉指换能器。
20.根据权利要求19所述的声波谐振器的制备方法，其特征在于，所述声波谐振器还包括：至少一对反射栅电极，形成于所述叉指换能器两侧的所述压电薄膜上表面或所述压电衬底上表面。
21.根据权利要求15所述的声波谐振器，其特征在于，所述图案化电极的厚度小于所述压电薄膜的厚度，所述压电薄膜的厚度与其激发的目标弹性波的波长的比值小于0.5。
22.根据权利要求15所述的声波谐振器的制备方法，其特征在于，所述声波谐振器还包括：一加速散热层，至少形成于所述压电薄膜上表面及所述图案化电极表面。
23.根据权利要求15所述的声波谐振器的制备方法，其特征在于，所述压电材料层的材质包括：石英、氮化铝、氧化锌、钽酸锂、铌酸锂、四硼酸锂、锗酸铋、硅酸铋、硅酸镓镧、锆钛铅酸中任一种。
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