CN115314019B - 体声波谐振器、谐振器组件、滤波器及电子设备 - Google Patents

Abstract

本申请公开了一种体声波谐振器、谐振器组件、滤波器及电子设备，该体声波谐振器包括第一电极、第二电极以及位于第一电极和第二电极之间的压电层，声反射元件设置在第一电极背离压电层一侧，第二电极除位于有效谐振区域内的部分外还包括第二电极连接部，压电层延伸超过第一电极的末端且厚度不变，第二电极连接部与压电层之间具有第一间隙，且在第一电极指向第二电极的方向上，第一间隙的上表面不高于有效谐振区域内压电层的上表面，一方面使得第二电极连接部与压电层分离，减少寄生振荡，另一方面，第二电极连接部的机械稳定性更好，不容易出现塌陷和断裂等情况，同时，不会破坏压电层的局部应力，使得压电层应力分布更加均匀。

Description

体声波谐振器、谐振器组件、滤波器及电子设备

技术领域

本申请涉及半导体技术领域，尤其涉及一种体声波谐振器、谐振器组件、滤波器及电子设备。

背景技术

随着电磁频谱的日益拥挤、无线通讯设备频段与功能的不断增加、以及无线通讯电磁频谱从500MHz到5GHz以上的高速增长，人们对性能高、成本低、功耗低、体积小的射频前端模块的需求与日俱增。滤波器作为射频前端模块之一，具有改善发射和接收信号的功能，在射频前端模块中发挥着举足轻重的作用。由多个体声波谐振器(Thin film bulkacoustic resonator，Fbar)以拓扑网络结构连接组成的滤波器，因具有体积小、集成能力强、高频下仍具有高品质因子和强功率承受能力等特点而满足了射频前端模块的高标准要求。因而，高性能体声波谐振器的制备成为如今的研究热门之一。

体声波谐振器通常是由底电极、顶电极和夹在两个电极之间的压电层组成的“三明治”结构，当底电极和顶电极上施加电场时，压电层利用逆压电效应将电能转换为机械能，机械能以声波的形式存在，再利用压电效应将机械能转换为电能输出，且顶电极与空气接触，使得声波在顶电极与空气交界处发生全反射，与此同时，底电极的下方设置有声反射元件，从而对声波进行全反射，抑制能量泄露。

现有体声波谐振器的顶电极的至少一侧需要延伸到声反射元件的边缘外侧，以与另一谐振器或焊盘或其他电元件进行连接，然而，这种连接方式通常会导致顶电极和底电极在声反射元件以外的区域重叠，该重叠区域的下方是衬底，无法形成声波全反射，因此会产生寄生振荡，表现到输出信号中即是一个杂散信号，进而导致体声波谐振器的性能恶化。

另外，压电层在生长过程中会产生生长缺陷，例如在压电层形貌发生变化的位置，由于材料之间的晶格不匹配产生较多的生长缺陷，从而导致谐振器的声能损失，导致Q因子降低。同时，谐振器工作时产生的横向模式的声波，也会导致Q因子降低。

因此，如何减小体声波谐振器的声能损失，提高Q因子，成为人们关注的问题。

发明内容

为解决上述技术问题，本申请实施例提供了一种体声波谐振器、谐振器组件、滤波器及电子设备，以减小谐振器的声能损失，提高Q因子。

为实现上述目的，根据本申请的第一方面，一种体声波谐振器，包括：

第一电极、第二电极以及位于所述第一电极和所述第二电极之间的压电层，声反射元件设置在所述第一电极背离所述压电层一侧，所述声反射元件、所述第一电极、所述压电层和所述第二电极的重叠部分为有效谐振区域；

所述第二电极除位于所述有效谐振区域内的部分外还包括第二电极连接部；

所述压电层延伸超过所述第一电极的末端且厚度不变，所述第二电极连接部与所述压电层之间具有第一间隙，在所述第一电极指向所述第二电极的方向上，所述第一间隙的上表面不高于所述有效谐振区域内压电层的上表面。

可选的，所述第一间隙的一侧位于所述声反射元件的内侧或与所述声反射元件的边缘重合，另一侧位于所述第一电极末端的外侧。

可选的，所述第一间隙与所述第一电极的一部分重叠。

可选的，所述压电层包括具有生长缺陷的缺陷区，所述第一间隙覆盖至少部分所述缺陷区。

可选的，所述第一电极的末端超过所述声反射元件的边缘。

可选的，所述第一电极具有第一厚度减薄区，所述第一厚度减薄区的厚度小于所述有效谐振区域内第一电极的厚度，以使得所述压电层直接覆盖所述第一厚度减薄区后，所述压电层与所述第二电极连接部之间形成所述第一间隙，所述第一厚度减薄区的一侧位于所述声反射元件的内侧。

可选的，所述第一厚度减薄区的另一侧与所述第一电极的末端重合，或所述第一厚度减薄区的另一侧与所述第一电极的末端具有一段距离。

可选的，所述第一厚度减薄区与所述压电层的接触面为台阶状、弧形状或倾斜状。

可选的，所述第一电极包括层叠的第一金属电极和第二金属电极，所述第二金属电极位于所述第一金属电极靠近所述压电层一侧，所述第二金属电极的末端相对于所述第一金属电极的末端内缩，以形成所述第一厚度减薄区。

可选的，所述体声波谐振器还包括衬底，所述声反射元件嵌入所述衬底内或者位于所述衬底的表面上。

可选的，所述声反射元件位于所述衬底表面上，所述第一电极在所述衬底表面上凸，使得所述声反射元件位于所述第一电极的上凸部分和所述衬底的表面之间，并使得所述压电层直接覆盖所述第一电极后，所述压电层与所述第二电极连接部之间形成所述第一间隙。

可选的，在所述第一电极指向所述第二电极的方向上，所述第二电极连接部的上表面不高于所述有效谐振区域内第二电极的上表面。

可选的，所述第二电极连接部的上表面与所述有效谐振区域内第二电极的上表面齐平。

可选的，所述第二电极连接部与所述有效谐振区域内的第二电极通过凹陷部连接，所述凹陷部与所述有效谐振区域内的第二电极相连接的部分与所述压电层直接接触。

可选的，所述凹陷部呈V形或U形。

可选的，在所述第一电极指向所述第二电极的方向上，所述第二电极连接部的上表面低于所述有效谐振区域内第二电极的上表面，所述第二电极连接部与所述有效谐振区域内的第二电极通过倾斜部连接。

可选的，所述倾斜部与所述压电层直接接触；

或所述有效谐振区域内的第二电极水平延伸一段距离后与所述倾斜部连接，使得所述倾斜部与所述压电层不接触。

可选的，除所述第二电极连接部之外的第二电极远离所述有效谐振区域延伸形成第二电极延伸部，所述第二电极延伸部与所述压电层之间具有第二间隙，在所述第一电极指向所述第二电极的方向上，所述第二间隙的上表面不高于所述有效谐振区域内的压电层的上表面。

可选的，所述第一电极还具有第二厚度减薄区，所述第二厚度减薄区的厚度小于所述有效谐振区域内第一电极的厚度，以使得所述压电层直接覆盖所述第二厚度减薄区后，所述压电层与所述第二电极延伸部之间形成所述第二间隙。

可选的，所述声反射元件包括空腔或布拉格反射镜。

根据本申请的第二方面，一种谐振器组件，至少包括第一谐振器、电元件、以及连接结构，所述第一谐振器为上述任意一项所述的体声波谐振器；

所述连接结构的两端分别连接所述第一谐振器的第二电极连接部和所述电元件。

可选的，在所述第一电极指向所述第二电极的方向上，所述连接结构的上表面不高于所述第一谐振器中有效谐振区域内第二电极的上表面。

可选的，在所述第一电极指向所述第二电极的方向上，所述连接结构的上表面与所述第一谐振器中有效谐振区域内第二电极的上表面齐平，且所述连接结构与所述压电层之间具有第三间隙。

可选的，在所述第一电极指向所述第二电极的方向上，所述连接结构的上表面低于所述第一谐振器中有效谐振区域内第二电极的上表面，所述连接结构与所述压电层之间具有第三间隙，或所述连接结构与所述压电层直接接触。

可选的，所述第二电极连接部靠近所述连接结构的一侧具有至少一个凹凸结构，所述连接结构与所述第一谐振器的第二电极连接部和/或与所述电元件通过所述至少一个凹凸结构连接。

可选的，所述电元件包括体声波谐振器、电感、电容或焊盘。

可选的，所述第一谐振器的第二电极通过其第二电极连接部、所述连接结构以及连接件与所述电元件连接，所述压电层具有贯穿的通孔，所述连接件位于所述通孔内且与所述电元件连接，在所述第一电极指向所述第二电极的方向上，所述连接件还由所述通孔延伸至所述压电层的上表面。

可选的，所述连接件位于所述压电层上表面的一端向上抬升形成抬升部，所述抬升部与所述压电层之间具有第四间隙。

根据本发明的第三方面，一种滤波器，包括上述任意一项所述的体声波谐振器，或上述任意一项所述的谐振器组件。

根据本发明的第四方面，一种电子设备，包括上述任意一项所述的体声波谐振器，或上述任意一项所述的谐振器组件。

与现有技术相比，上述技术方案至少具有以下优点：

本申请实施例所提供的体声波谐振器，包括第一电极、第二电极以及位于第一电极和第二电极之间的压电层，声反射元件设置在第一电极背离压电层一侧，声反射元件、第一电极、压电层和第二电极的重叠部分为有效谐振区域，第二电极除位于有效谐振区域内的部分外还包括第二电极连接部，压电层延伸超过第一电极的末端，且第二电极连接部与压电层之间设置有第一间隙，从而使得第二电极连接部与压电层分离，避免第二电极连接部与第一电极以及压电层在声反射元件以外的区域重叠而产生寄生振荡。

并且，相比于现有技术顶电极连接部采用上凸的空气桥结构，在本申请实施例所提供的体声波谐振器中，在第一电极指向第二电极的方向上，第一间隙的上表面不高于有效谐振区域内压电层的上表面，即第二电极连接部不再上凸成桥型结构，而是水平延伸或者向压电层一侧凹陷延伸，这样相比于上凸的桥型结构机械稳定性更好，不容易出现塌陷和断裂等情况；而且，水平延伸或者向压电层一侧凹陷延伸的第二电极连接部会对谐振器的中心区域起到横向拉伸的作用，从而抑制谐振器中心区域的塌陷或者变形。

同时，在本申请实施例所提供的体声波谐振器中，压电层厚度保持不变，也就是说，并不是对压电层进行刻蚀等物理破坏，才使得第二电极连接部和压电层之间形成第一间隙，而是对压电层下方的膜层进行厚度减薄或以其他方式形成斜坡形貌，从而在斜坡形貌上沉积压电层，将斜坡形貌直接传递到压电层的上表面，使得第二电极连接部和压电压之间形成第一间隙，因此，不会破坏压电层的局部应力，在整个晶圆上，由于压电层在水平方向上厚度相同，其应力分布波动较小，应力分布更加均匀，从而使得器件的良率得以提高，器件的有效机电耦合系数也得以提高，还保证了器件的机械强度和可靠性，而且，通过形貌传递的方式生长压电层，工艺简单，容易操作。

本申请的其他目的、优点将结合附图在下述实施例中进行详细说明。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为现有底电极部分覆盖声反射元件的体声波谐振器的结构示意图；

图2为现有底电极完全覆盖声反射元件的体声波谐振器的结构示意图；

图3为现有采用空气桥作为顶电极连接部的体声波谐振器的结构示意图；

图4为现有较大面积的谐振器的中心区域出现塌陷变形的示意图；

图5、图5-1、图5-2和图5-3为本申请不同实施例所提供的体声波谐振器及谐振器组件的结构示意图；

图5-4为本申请一个实施例所提供的体声波谐振器的结构示意图；

图5-5、图5-6、图5-7、图5-8、图5-9和图5-10为本申请不同实施例所提供的体声波谐振器及谐振器组件的结构示意图；

图6为图5所示体声波谐振器的放大示意图；

图6-1为图6中第一厚度减薄区10的放大示意图；

图7和图7-1为本申请不同实施例所提供的体声波谐振器及谐振器组件的结构示意图；

图8、图8-1、图8-2和图8-3为本申请不同实施例所提供的体声波谐振器及谐振器组件的结构示意图；

图9、图9-1、图9-2、图9-3和图9-4为本申请不同实施例所提供的体声波谐振器及谐振器组件的结构示意图；

图10为现有空气桥作为顶电极连接部时，光刻和刻蚀工艺在理想状态下和实际状态下的对比示意图；

图11-图13为本申请不同实施例所提供的体声波谐振器及谐振器组件的结构示意图；

图14为本申请图5所示的体声波谐振器与传统三明治结构的体声波谐振器的Smith圆图示意图；

图15给出了本申请图5所示的体声波谐振器与传统三明治结构的体声波谐振器的阻抗随频率变化的关系示意图。

具体实施方式

下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。

在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本申请，但是本申请还可以采用其他不同于在此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本申请内涵的情况下做类似推广，因此本申请不受下面公开的具体实施例的限制。

其次，本申请结合示意图进行详细描述，在详述本申请实施例时，为便于说明，表示器件结构的剖面图会不依一般比例作局部放大，而且所述示意图只是示例，其在此不应限制本申请保护的范围。此外，在实际制作中应包含长度、宽度及深度的三维空间尺寸。

本申请中的“重叠”是指位于衬底上的膜层在垂直于衬底的方向上投影区域重叠。

本申请中的“第一电极”定义为靠近生长衬底的电极，“第二电极”定义为远离生长衬底的电极。

本申请中间隙的“上表面“是指针对整个间隙的形状而言，与底面相对应的表面，不仅包括位于水平面上方的表面，也可能包括与水平面倾斜的表面。

正如背景技术部分所述，如何减小体声波谐振器的声能损失，提高Q因子，包括减小顶电极和底电极在声反射元件以外的区域重叠产生的寄生振荡，成为人们关注的问题。

发明人研究发现，为了避免体声波谐振器的顶电极01和底电极02在声反射元件03以外的区域重叠，从而较少产生或抑制寄生振荡，可以通过底电极02部分覆盖声反射元件03而实现，具体如图1所示，图1中04是压电层，05是衬底，可以看到，底电极02的一个末端位于声反射元件03边缘内侧，与声反射元件03的边缘具有一定距离，此时，顶电极01可以在对应底电极02的这一末端的上方向外延伸与其他电元件进行连接，这样顶电极01就不会在声反射元件03以外的区域和底电极02重叠而产生寄生振荡，如图1中两虚线之间的区域无寄生振荡产生。但是，可以理解的是，此类结构的机械稳定性不好，对底电极02和压电层04沉积工艺影响较大，特别是当声反射元件为空腔时，在空腔释放后，压电层04底部没有底电极02支撑的区域容易出现较大的形变而造成不同的器件性能不一致，因此，器件良率较差，从批量生产工艺的角度考虑，较少采用。

而当底电极02完全覆盖声反射元件03，且声反射元件03为空腔时，具体如图2所示，底电极02超出空腔03的边缘，并与衬底05有一部分重合，底电极02受衬底05的支撑，这样可以保证器件结构的机械稳定性，且保证沉积底电极02和压电层04时的工艺稳定性。但是，当顶电极01的一侧向外延伸以与其他电元件连接时，就会在声反射元件03以外的区域和底电极02重叠，如图2中有效谐振区域以外两虚线之间的区域，该重叠区域就会产生寄生振荡，使得输出信号中出现杂散信号，恶化谐振器的性能。因此，一直以来，很多研究学者都在研究如何在采用底电极完全覆盖声反射元件的同时，努力减少此寄生振荡，以实现器件性能和可靠性的平衡。

为了减少或消除此寄生振荡，有人提出了将顶电极01与其他电元件连接的部分(即顶电极连接部)制作成上凸的桥型结构，具体如图3所示，图3中01为顶电极，02为底电极，03为声反射元件，04为压电层，05为衬底，可以看到，桥型结构与压电层04通过空气分离，即构成空气桥，从而分离顶电极连接部和压电层04，避免顶电极连接部和底电极02在声反射元件03以外的区域重叠而产生寄生振荡。

然而，发明人进一步研究发现，采用上凸的空气桥作为顶电极连接部存在例如以下问题：

(1)在高频应用时容易出现塌陷和断裂的情况，机械稳定性差。

这是因为，高频谐振器的电极厚度较薄，例如，3.5GHz频率下的电极厚度为150nm，5GHz频率下的电极厚度仅为90nm，7GHz频率下的电极厚度只有50nm，并且，电极沉积时，单位体积的材料是一定的，由于上凸的桥型结构的斜边长度增加，因此，此处沉积的材料会变得更薄，同时，电极通常采用硬度较大的材料，如Mo、Ru或W等金属，那么，当顶电极特别薄且有凸起形状变化时，其弯曲部位在沉积时就容易出现裂纹，特别是顶电极水平部分和上凸部分的拐角处更难沉积上金属材料，使得该拐角处更容易出现裂纹，因此，在受到外力拉伸时，例如谐振器在环境中热胀冷缩或者承受折弯、跌落等条件时，就很容易塌陷和断裂。

(2)当谐振器的面积较大时，谐振器的中心区域容易出现塌陷变形。

具体如图4所示，图4中01为顶电极，02为底电极，03为声反射元件，04为压电层，05为衬底，可以看到，当谐振器的面积较大时，谐振器的中心区域容易塌陷变形，但当谐振器的中心区域出现塌陷变形时，凸起的空气桥两侧会受到拉伸，使得凸起的空气桥高度降低，即凸起的空气桥使得谐振器的中心区域受不到拉伸的力，会促进谐振器中心区域的塌陷变形。

基于上述研究的基础上，本申请代表实施例提供了一种体声波谐振器100，如图5、图7、图8和图9所示，该体声波谐振器100包括：

第一电极10、第二电极20以及位于第一电极10和第二电极20之间的压电层30，声反射元件40设置在第一电极10背离压电层30一侧，声反射元件40、第一电极10、压电层30和第二电极20的重叠部分定义为有效谐振区域；第二电极20除位于有效谐振区域内的部分外还包括第二电极连接部21；压电层30延伸超过第一电极10的末端且厚度不变，第二电极连接部21与压电层30之间具有第一间隙K1，在第一电极10指向第二电极20的方向上，第一间隙K1的上表面不高于有效谐振区域内压电层30的上表面。

可选的，体声波谐振器还可以包括衬底50，声反射元件40可以嵌入衬底50内(如图5和图7所示)，也可以位于衬底50的表面上(如图8和图9所示)。衬底50可以作为生长衬底，体声波谐振器可以直接在衬底50上通过沉积膜层形成，也可以在其他临时衬底上沉积形成之后，在通过剥离-键合工艺键合在衬底50上。

在本申请实施例所提供的体声波谐振器中，第二电极连接部21与压电层30之间由第一间隙K1分离，避免第二电极连接部21与第一电极10以及压电层30在声反射元件40以外的区域接触重叠而产生寄生振荡。

并且，相比于现有技术顶电极连接部采用上凸的空气桥结构，即顶电极连接部与压电层之间的间隙上表面高于有效谐振区域内压电层的上表面，本申请实施例所提供的体声波谐振器，在第一电极10指向第二电极20的方向上，第一间隙K1的上表面不高于有效谐振区域内压电层30的上表面，即第二电极连接部21不再上凸成桥型结构，而是水平延伸或者向压电层30一侧凹陷延伸，这样相比于上凸的桥型结构机械稳定性更好，不容易出现塌陷和断裂等情况；而且，水平延伸或者向压电层30一侧凹陷延伸的第二电极连接部21会对谐振器的中心区域起到横向拉伸的作用，例如，如图5中的黑色箭头(代表力的方向)所示，水平延伸的第二电极连接部21对谐振器的中心区域有横向的拉伸力，从而抑制谐振器中心区域的塌陷或者变形。

需要说明的是，在本申请实施例所提供的体声波谐振器中，第二电极连接部21与压电层30之间的第一间隙K1内可以为空气，也可以填充有介质，例如低声阻抗的介质，具体如掺杂碳的SiO₂、电介质树脂、苯丙环丁烯等，具体视情况而定。

还需要说明的是，要想在压电层30与第二电极连接部21之间形成第一间隙K1，且在第一电极10指向第二电极20的方向上，第一间隙K1的上表面不高于有效谐振区域内压电层30的上表面，需要第二电极连接部21下方的压电层30的上表面低于有效谐振区域内压电层30的上表面，常规工艺手段是对压电层30进行刻蚀而去除一部分压电层，然而，刻蚀等物理破坏的方式会造成压电层30的局部应力破坏，使得谐振器的局部应力控制难度增大，同时，在整个晶圆上，由于薄膜沉积过程中的应力叠加等各种因素的影响，压电层在整个晶圆上的不同位置处应力变化较大，应力分布不均匀，影响器件的生产良率。

而在本申请实施例所提供的体声波谐振器中，压电层30厚度保持不变，即第二电极连接部21下方的压电层30和有效谐振区域内的压电层30厚度相等，也就是说，并不是对有效谐振区域以外的压电层30进行刻蚀等物理破坏，才使得第二电极连接部21下方的压电层30的上表面低于有效谐振区域内压电层30的上表面，而是对压电层30下方的膜层(如第一电极10等)进行厚度减薄或以其他方式形成斜坡形貌，从而在斜坡形貌上沉积压电层，将斜坡形貌直接传递到压电层30的上表面，使得第二电极连接部21和压电压30之间形成第一间隙K1，注意这里斜坡形貌不限于倾斜面、台阶面、弧形面等等。

由此可见，本申请实施例所提供的体声波谐振器，是在压电层30厚度保持不变的情况下，在压电层30和第二电极连接部21之间形成第一间隙K1，且在第一电极10指向第二电极20的方向上，第一间隙K1的上表面不高于有效谐振区域内压电层30的上表面，由于没有对压电层进行刻蚀等任何物理破坏，因此，不会破坏压电层的局部应力，在整个晶圆上，由于压电层在水平方向上厚度相同，其应力分布波动较小，应力分布更均匀，从而使得器件的良率得以提高，器件的有效机电耦合系数也得以提高，还保证了器件的机械强度和可靠性，而且，通过形貌传递的方式生长压电层，工艺简单，容易操作。

另外，在压电层30和第二电极连接部21之间形成第一间隙K1，可以保证在对第二电极连接部21进行刻蚀时，使得第二电极连接部21下方的压电层30不受到破坏，保证整个器件平面上压电层30的完整性，避免给有效区域附近的压电层带来应力变化，最大限度的提高器件的功率耐受和抗静电击穿水平。

可选的，在本申请的一个实施例中，第一间隙K1的一侧位于声反射元件40的内侧(如图5、图7和图8所示)，或与声反射元件40的边缘重合(如图9所示)，另一侧位于第一电极10末端的外侧(如图5、图7-图9所示)，此时，第一间隙K1位于有效谐振区域终止的末端之外，并且起始于该终止末端。位于第一间隙K1上方的第二电极连接部21也从声反射元件40的内侧或从声反射元件40的边缘开始与压电层30分离，一直保持到第一电极10末端的外侧，即第二电极连接部21从声反射元件40的内侧或从声反射元件40的边缘开始，直到第一电极10末端的外侧，均与压电层30以及第一电极10不直接接触重叠。由于第一间隙K1的另一侧位于第一电极10末端的外侧，那么，当第一电极10末端超过声反射元件40的边缘时，第一间隙K1的另一侧也超过声反射元件40的边缘，第一间隙K1的隔离可以避免第二电极连接部21与压电层30以及第一电极10在声反射元件40以外的区域直接接触重叠而产生寄生振荡。当第一电极10末端位于声反射元件40内侧时，第一间隙K1可以使得压电层30的缺陷区至少部分不在有效谐振区域内，从而减少声能损失。

可选的，在本申请的一个实施例中，如图5、图7-图9所示，第一间隙K1与第一电极10的一部分重叠。当第一电极10的末端超过声反射元件40的边缘时，包括第一电极10的整个末端在声反射元件40外侧，或者第一电极10的末端呈倾斜状且倾斜区域跨越声反射元件40的边缘，第一间隙K1至少覆盖位于声反射元件40以外的第一电极10的区域，使得第二电极连接部21与该区域的第一电极10不直接接触重叠，从而避免产生寄生振荡。当第一电极10的末端位于声反射元件40内侧时，例如第一电极10末端呈倾斜状时，第一间隙K1与第一电极10末端的倾斜区域重叠，从而使得有效谐振区域内不包括该倾斜区域对应的压电层部分，而倾斜区域上方的压电层会产生较多的生长缺陷，因此可以减少有效谐振区域内的声学损失。

由前述已知，对压电层30下方的膜层(例如第一电极10)进行厚度减薄或以其他方式形成斜坡形貌后，在斜坡形貌上沉积压电层30，从而将斜坡形貌直接传递到压电层30的上表面，使得第二电极连接部21和压电压30之间形成第一间隙K1，但在实际工艺中，在斜坡形貌上形成压电层时，会因为材料之间的晶格差异而在压电层上形成具有生长缺陷的缺陷区，该缺陷区的生长缺陷大于有效谐振区域内的压电层的缺陷，该缺陷区如果位于有效谐振区域内，则会导致声能损失，因此，位于有效谐振区域之外的第一间隙K1覆盖至少部分缺陷区，更佳地，第一间隙K1覆盖全部缺陷区，使得缺陷区位于有效谐振区域之外，从而减少声能损失，提高Q因子。

以在第一电极10上形成斜坡形貌为例，由于斜坡形貌的起始点和第一间隙的起始点相近，因此，在本实施例中，第一间隙K1相当于覆盖了压电层30的大部分缺陷区，使得有效谐振区域内不包括第一间隙K1所覆盖的缺陷区，因此，本实施例所提供的体声波谐振器中，有效谐振区域的声损失减小，使得器件的品质因子(Q因子)得以提高。

同时，相较于有效谐振区域内的压电层而言，第一间隙K1下方的压电层30具有斜坡形貌，发生了形貌变化，可以反射有效谐振区域内产生的横向模式的声波，进一步减小声能损失。并且第一间隙K1位于有效谐振区域的末端，为谐振器的有效谐振区域以及有效谐振区域之外的非有效谐振区域提供了不同声阻抗的界面，进一步反射横向模式的声波，以减少声能损失。

可选的，在本申请的一个实施例中，如图5、图7-图9所示，第一电极10的末端超过声反射元件40的边缘，即第一电极10完全覆盖声反射元件40，以使得第一电极10支撑压电层，以及衬底50支撑第一电极10，保证器件结构的机械稳定性，并保证沉积电极和压电层时的工艺稳定性。

可选的，声反射元件40可以为空腔，也可以为布拉格反射镜，当声反射元件40为空腔时，第一电极10的末端需超过声反射元件40的边缘，以保证器件结构的机械稳定性，而如果声反射元件40为布拉格反射镜，则第一电极10的末端可以超过声反射元件40的边缘，也可以不超过声反射元件40的边缘，图5-1和图7-1给出了声反射元件40为布拉格反射镜，且第一电极10的末端不超过声反射元件40的边缘的示意图。

需要说明的是，当声反射元件是布拉格反射镜时，形成的是固体装配型体声波谐振器(SMR)，布拉格反射镜防止声波从谐振器沿衬底的方向射出。布拉格反射镜是由声阻抗不同的低声阻抗层和高声阻抗层交替层叠形成，其中低声阻抗层或高声阻抗层的厚度是声阻抗层材料中声波波长的1/4，高声阻抗的材料包括钨，低声阻抗的材料包括氧化硅。

由前述可知，需要对压电层30下方的膜层进行厚度减薄或以其他方式形成斜坡形貌，以便于在斜坡形貌上沉积压电层30时，将斜坡形貌直接传递到压电层30的上表面，使得第二电极连接部21和压电压30之间形成第一间隙K1，而压电层30下方的膜层包括第一电极10，因此，可以对第一电极10进行厚度减薄或以其他方式形成斜坡形貌，下面分实施例进行详细说明。

可选的，在本申请的一个实施例中，如图5、图7和图8所示，第一电极10具有第一厚度减薄区11，第一厚度减薄区11的厚度小于有效谐振区域内第一电极10的厚度，以使得压电层30直接覆盖第一厚度减薄区11后，压电层30与第二电极连接部21之间形成第一间隙K1，第一厚度减薄区11的一侧位于声反射元件40的内侧。

在本实施例中，第一电极10中的第一厚度减薄区11即形成压电层30下方的斜坡形貌，由于第一厚度减薄区11的一侧位于声反射元件40的内侧，即第一厚度减薄区11至少要从声反射元件40的内侧起始，因此，在第一电极10上沉积压电层30时，第一厚度减薄区11的斜坡形貌直接传递到压电层30的上表面，在压电层30的上表面也形成斜坡形貌，且压电层上表面的斜坡形貌的起始点至少从声反射元件40的边缘，或者从声反射元件40的内侧起始，这样就使得第一间隙K1至少从声反射元件40的边缘，或者从声反射元件40的内侧起始，从而保证第二电极连接部21和压电层30在声反射元件40的外侧完全被第一间隙K1所分离，减小或抑制寄生振荡。

在本实施例中，并不限定第一厚度减薄区11与压电层30的接触面形状。可选的，在本申请的一个实施例中，如图5所示，第一厚度减薄区11与压电层30的接触面可以为台阶状。

可选的，在本申请的一个实施例中，结合图5和图6所示，图6为图5所示体声波谐振器的放大示意图，从图中可以看出，第一厚度减薄区11与压电层30的接触面为台阶状，具体的，第一厚度减薄区11与压电层30的接触面包括第一斜面X1、第二斜面X2以及连接第一斜面X1和第二斜面X2的第一平面X3，在第一电极10指向第二电极20的方向上，第一斜面X1高于第二斜面X2。

在本实施例中，可以通过刻蚀工艺在第一电极10中形成台阶状的第一厚度减薄区11。

在本实施例中，在第一厚度减薄区11上沉积压电层30时，台阶形状会通过形貌传递的方式传递到压电层30的上表面，因此，压电层30的上表面包括第三斜面Y1、第四斜面Y2以及连接第三斜面Y1和第四斜面Y2的第二平面Y3，在第一电极10指向第二电极20的方向上，第三斜面Y1高于第四斜面Y2，并且，第一厚度减薄区的第一斜面X1与压电层的第三斜面Y1相对应，第一厚度减薄区的第一平面X3与压电层的第二平面Y3相对应，第一厚度减薄区的第二斜面X2与压电层的第四斜面Y2相对应，即第一厚度减薄区11的上表面的台阶形貌与压电层30的上表面的台阶形貌完全相同。

需要说明的是，在体声波谐振器中，起主要作用的是沿压电层30厚度方向传播的纵波，但不可避免地会激发一部分沿平行于衬底50所在平面方向传播的横波，且横波容易从有效谐振区域的侧边边缘泄露，造成能量损失，而在本实施例中，压电层30的上表面中，第三斜面Y1、第二平面Y3以及第四斜面Y2构成的台阶形貌，位于有效谐振区域的边缘附近，且该台阶形貌构成压电层和填充第一间隙K1的空气或其他介质的边界，从而产生声阻抗变化，因此，可以抑制横波谐振，减少横波泄露，即减少声能损失，提高体声波谐振器的品质因子(Q因子)。

在本实施例中，第一斜面X1可以与第二斜面X2平行，但本申请对此并不做限定，即第一斜面X1与第二斜面X2也可以不平行。

在本实施例中，结合图6和图6-1所示，图6-1为图6中第一厚度减薄区11的放大示意图，第一斜面X1与有效谐振区域内第一电极的上表面之间的夹角为第一夹角a1，第一夹角a1大于90°；同样地，第一斜面X1与第一平面X3之间的夹角为第二夹角a2，第二夹角a2也大于90°；第二斜面X2与第一平面X3之间的夹角为第三夹角a3，第三夹角a3也大于90°。当第一斜面X1与第二斜面X2平行时，第一夹角a1、第二夹角a2和第三夹角a3相等。可以理解的是，第一夹角a1、第二夹角a2和第三夹角a3的角度越大，第一厚度减薄区11台阶变化越缓，在后续生长压电层时，会更利于压电层的生长，可以减小压电层在有效谐振区域边缘附近的应力突变，并减少压电层因台阶的突然形貌变化而产生的缺陷、断裂等异常。

可以想象的是，第一斜面X1和第二斜面X2也可以替换为两个垂直面，但垂直面相对于倾斜面，使得压电层在垂直面处容易由于形貌突变而产生较多的缺陷，即倾斜面相对于垂直面，更有利于压电层的生长，更有利于减小压电层在台阶位置生长的不连续性。

当然，第一斜面X1和第二斜面X2也可以替换为两个弧形面，且弧形面相对于倾斜面，使得压电层生长更加连续，压电层的生长缺陷更少。

在本实施例中，并不限定第一厚度减薄区11与压电层30的接触面包括的具体台阶数量，即第一厚度减薄区11与压电层30的接触面可以包括一个台阶，也可以包括多个台阶，不过，可以理解的是，多个台阶相比于一个台阶，使得压电层生长时的应力效应降低(因为可分解为两部或多部，使得应力分散)，同时使得压电层30在第一厚度减薄区11的起始位置(即斜坡形貌的起始位置)产生的缺陷也更少。

在本实施例中，如图6所示，有效谐振区域内第一电极10的上表面与第一斜面X1的交点为A点，有效谐振区域内压电层30的上表面与第三斜面Y1的交点为B点，A点位于声反射元件40的内侧，以保证B点也位于声反射元件40的内侧，或与声反射元件40的边缘重合。

在本实施例中，如图6-1所示，在第一电极10指向第二电极20的方向上，第一电极10的厚度为D1，第一平面X3与有效谐振区域内的第一电极的上表面之间的距离为D2，D2可以小于或等于D1的一半，使得第一厚度减薄区11的起始位置更加平缓，压电层不会形貌突变，减少压电层内的缺陷。

由于第一电极10中第一厚度减薄区11的高度和宽度决定了第一间隙K1的大小，为了使得压电层的缺陷区最小，且使得压电层的应力突变最小，第一间隙K1的高度可以为10nm-100nm，第一厚度减薄区11的宽度W(如图6-1中W)可以为100nm-500nm。

需要说明的是，如果压电层30在台阶起始处(第一厚度减薄区起始处)有轻微缺陷和应力突变，可以使用提高压电薄膜的有效机电耦合系数来抵消其轻微影响，以AlN压电材料为例，可以掺杂钪(Scandium)元素，掺杂比例可以为7％-25％，可以利用不同Sc比例的ScAlN来抵消压电层在台阶起始处(第一厚度减薄区起始处)的轻微缺陷和应力突变。

可选的，在本申请的另一个实施例中，如图7和图7-1所示，第一厚度减薄区11与压电层30的接触面可以为倾斜状。

在本实施例中，可以通过刻蚀在第一电极10的末端形成倾斜侧壁(即第一厚度减薄区11)，倾斜侧壁的起始点位于声反射结构40的内侧，并且，倾斜侧壁的倾斜角度较小，以使得倾斜侧壁较为平缓，使得压电层中缺陷较少。

在本实施例中，图7中声反射结构40为空腔，图7-1中声反射结构40为布拉格反射镜，可以理解的是，当声反射结构40为布拉格反射镜时，第一电极10可以不完全覆盖声反射结构40，即第一电极10可以部分覆盖声反射结构40，且不会使得压电层底部缺少支撑而出现较大的形变。

可选的，在本申请的又一个实施例中，如图8所示，第一厚度减薄区11与压电层30的接触面可以为弧形状。

在本实施例中，如图8所示，声反射结构40位于衬底50表面上，为地上型，可以想象的是，第一厚度减薄区11与压电层30的接触面为弧形状也适用于声反射结构40嵌入衬底50内的情况。

在本实施例中，声反射结构40的末端可以呈弧形，以便于在第一电极10覆盖声反射结构40后，使得第一电极10也形成弧形的斜坡形貌，为了确保后续沉积压电层后形成的第一间隙K1的起始点位于声反射结构40的内侧，继续对形成弧形斜坡形貌的第一电极10进行刻蚀，从而形成第一厚度减薄区11。

在本实施例中，第一厚度减薄区11与压电层30的接触面为弧形状，从而有利于压电层的连续生长，且压电层的缺陷更少，质量更高。

在上述任一实施例的基础上，可选的，在本申请的一个实施例中，如图5和图5-1、图7和图7-1所示，第一厚度减薄区11的另一侧与第一电极10的末端重合，使得压电层30由有效谐振区域沿第一厚度减薄区11延伸至衬底50表面，覆盖衬底50表面。

可选的，在本申请的另一个实施例中，如图8所示，第一厚度减薄区11的另一侧与第一电极10的末端具有一段距离，此时，压电层30由有效谐振区域沿第一厚度减薄区11延伸后，再覆盖一段距离的第一电极10后至衬底50表面，覆盖衬底50表面。

需要说明的是，无论第一厚度减薄区11的另一侧与第一电极10的末端重合，还是与第一电极10的末端具有一段距离，当声反射元件40为空腔，且第一电极10的末端位于声反射元件40的边缘外侧时，第一厚度减薄区11的一侧需位于空腔的内侧，另一侧需位于空腔的边缘外侧，以对压电层进行支撑，使得机械稳定性更好；当声反射元件40为布拉格反射镜时，第一厚度减薄区11的一侧位于布拉格反射镜的内侧，另一侧可以位于布拉格反射镜的边缘外侧，也可以与布拉格反射镜的边缘重合，还可以位于布拉格反射镜的边缘内侧，具体视情况而定。

以上实施例是对第一电极10进行刻蚀形成第一厚度减薄区11，以使得压电层30直接覆盖第一厚度减薄区11后，压电层30与第二电极连接部21之间形成第一间隙K1。此外，除了对第一电极进行刻蚀形成第一厚度减薄区外，还可以利用金属电极的堆叠来形成第一厚度减薄区，此时第一电极为复合金属电极。

可选的，在本申请的一个实施例中，如图5-2所示，第一电极10包括层叠的第一金属电极M1和第二金属电极M2，第二金属电极M2位于第一金属电极M1靠近压电层30一侧，第二金属电极M2的末端相对于第一金属电极M1的末端内缩，以形成第一厚度减薄区11。

在本实施例中，第一电极10为多层金属电极层叠形成的复合电极，第一电极10可以仅包括两层金属电极，也可以包括多层金属电极，且上面一层金属电极的末端相对于下面一层金属电极的末端内缩，即上面一层金属电极的尺寸小于下面一层金属电极的尺寸，如此在第一电极10的末端形成台阶状的第一厚度减薄区11，以使得压电层30直接覆盖第一厚度减薄区11后，压电层30与第二电极连接部21之间形成第一间隙K1。

在本实施例中，第一电极10中的各层金属电极可以材质相同，也可以材质不同，且第一电极10中的各层金属电极可以为高声阻抗、高导电型的材质，以增强谐振器的性能。

前述各实施例通过对第一电极10进行厚度减薄(包括刻蚀方式或多层金属电极层叠的方式)，在第一电极的上表面形成斜坡形貌。下面说明如何不对第一电极10进行厚度减薄而在第一电极的上表面形成斜坡形貌。

可选的，在本申请的一个实施例中，如图9所示，声反射元件40位于衬底50表面上，第一电极10在衬底50表面上凸，使得声反射元件40位于第一电极的上凸部分和衬底的表面之间，并使得压电层30直接覆盖第一电极10后，压电层30与第二电极连接部21之间形成第一间隙K1。

在本实施例中，声反射元件40位于衬底表面之上，且声反射元件40的末端呈倾斜状，使得第一电极10覆盖声反射元件40的末端后形成斜坡形貌，从而使得压电层30直接覆盖第一电极10后，在压电层30与第二电极连接部21之间形成第一间隙K1，且第一间隙K1的起始点位于声反射元件40的内侧，或与声反射元件40的边缘重合，本实施例中的第一电极10类似于图8所示的第一电极10，不同之处是，在图8中，在第一电极10覆盖声反射元件40形成倾斜形貌后，仍对第一电极10的倾斜部分进行刻蚀而形成第一厚度减薄区11，而在图9中，在第一电极10覆盖声反射元件40形成倾斜形貌后，不再对第一电极10进行刻蚀，以简化工艺。

在本实施例中，需控制声反射元件40的末端的倾斜程度，以确保第一电极10覆盖声反射元件40，且压电层30覆盖第一电极后，形成的第一间隙K1至少从声反射元件40的边缘，或从声反射元件40的内侧起始。

在本实施例中，由于声反射元件40的末端呈倾斜状，因此，在实际工艺中，第一电极10位于声反射元件40的末端的部分相对于其位于有效谐振区域的部分厚度也所减薄，具体减薄程度视工艺而定。

在本实施例中，由于也没有对第一电极10进行刻蚀等任何物理破坏，因此，压电层30的应力分布更加均匀，器件性能和良率更优。

在上述任一实施例的基础上，在本申请的一个实施例中，如图5、图7-图9所示，在第一电极10指向第二电极20的方向上，第二电极连接部21的上表面不高于有效谐振区域内第二电极的上表面，即在本实施例中，第二电极连接部21由有效谐振区域内的第二电极水平延伸，或者向靠近压电层30的一侧延伸，并不会向上凸起形成桥型结构。

可选的，在本申请的一个实施例中，如图5、图7-图9所示，第二电极连接部21的上表面与有效谐振区域内第二电极的上表面齐平。

通常情况下，有效谐振区域内的第二电极与第二电极连接部21为同一金属电极且同一步工艺形成，而在本实施例中，第二电极连接部21的上表面与有效谐振区域内第二电极的上表面齐平，且第二电极连接部21下方的第一间隙K1的上表面不超过有效谐振区域内压电层30的上表面，因此，第二电极连接部21为水平平坦状，没有弯折。

在本实施例中，由于第二电极连接部21为水平平坦状，没有弯折，因此，针对采用上凸的空气桥作为顶电极连接部所存在的问题(1)，本实施例所提供的体声波谐振器中，第二电极连接部的机械稳定性更高，不容易塌陷和断裂；并且，针对采用上凸的空气桥作为顶电极连接部所存在的问题(2)，由于水平平坦状的第二电极连接部的长度已经最短，不会像空气桥那样受外力再缩短，且第二电极常用的Mo材料本身硬度较大，因此，水平平坦状的第二电极连接部21可以对谐振器的中心区域起到横向拉伸的作用，抑制谐振器中心区域的塌陷或者变形。

发明人研究发现，采用上凸的空气桥作为顶电极连接部除了存在前述的(1)、(2)问题外，还存在：

(3)在空气桥上方形成的钝化层不均匀。

在实际应用中，第二电极加工完成后需要再沉积钝化层，由于空气桥结构的凹凸不平，导致在空气桥上方形成的钝化层不均匀，具体表现为，钝化层(典型厚度为50nm-100nm)沉积在有倾斜坡度的位置时厚度较薄，而沉积在平面的位置时厚度较大，最终钝化层厚度的不一致影响频率分布的均一性，每1nm厚度就会影响1MHz。

而在本实施例中，水平平坦状的第二电极连接部21可以改善钝化层厚度的均一性，实现集中的频率分布，提高器件良率。

(4)空气桥作为顶电极连接部制作工艺不易精准控制。

由于谐振器的有效谐振区域通常是由第二电极20所决定，因此，第二电极和压电层以及第一电极的对准非常重要，位置偏移会影响器件模型的一致性，导致加工的谐振器和设计的模型存在偏差，也会影响器件良率。

当采用空气桥作为顶电极连接部时，顶电极存在凸起形貌，具体如图10所示，图10中01为顶电极，02为底电极，03为声反射元件，04为压电层，05为衬底，凸起形貌附近区域的光刻效果和刻蚀效果都会受到较大影响，这是因为，光刻会受到凸起形貌的影响导致曝光和显影后在光刻胶上留下的图形变形或者偏移，刻蚀也会因为光刻胶上的图像的畸变导致刻蚀效果产生形貌问题。继续如图10所示，对向上凸起的结构进行刻蚀时，凸起结构侧边的光刻胶较薄，在光刻时出现失真的情况，图形偏移，导致悬臂长度的实际状态与理想状态存在偏差，悬臂的长度变化对谐振器的性能影响较大，如果悬臂的长度没有达到预设值，会影响谐振器的并联阻抗Rp，从而降低Qp，进而降低器件的Q值(由Qs和Qp表征)，因此会严重影响器件良率，且工艺优化难度较大，间接大幅增加了成本。

而在本实施例中，第二电极连接部21为水平平坦状，由于水平平面的光刻效果和刻蚀效果，及金属层和压电层之间的对准效果是最好的，且是最简单的，因此，可以更好地控制加工工艺，优化加工工艺，成本较低，且效果更优。

(5)空气桥作为顶电极连接部电阻较大。

可以理解的是，顶电极连接部采用空气桥结构会导致相邻谐振器之间的电连接长度(因为凸起的桥部)较大，电信号传播路径较长，从而导致损耗较大，尤其是在高频时，电极厚度很薄，电连接长度对电阻大小的影响非常敏感，从而会影响谐振器的串联阻抗Rs。具体的，当电连接长度较大时，导致电极的电阻较大，产生的欧姆损耗较大，会使更多的电能转化成热能散发到空气中，从而增加损耗，使谐振器的串联阻抗Rs升高，并使谐振器的Qs降低，进而降低谐振器的Q因子(由Qs和Qp表征)。在滤波器中，谐振器的串联阻抗Rs和并联阻抗Rp决定了通带***损耗及回波损耗，一般而言，谐振器的并联阻抗Rp越高，串联阻抗Rs越低，相应滤波器的通带***损耗越好，由此可见，较长的电连接长度会恶化谐振器的性能，进一步影响滤波器的性能。

而在本实施例中，由于直线连接是最短的也是最优的连接方式，因此，本实施例中第二电极连接部21是水平平坦状，可以大大缩短相邻谐振器之间的电连接长度，减少声波损失，提高谐振器的Q因子。

在上述实施例的基础上，可选的，在本申请的一个实施例中，如图5、图7-图9所示，第二电极连接部21与有效谐振区域内的第二电极直接水平连接。

考虑到实际工艺，可选的，在本申请的另一个实施例中，如图11所示，第二电极连接部21与有效谐振区域内的第二电极通过凹陷部L1连接，凹陷部L1与有效谐振区域内的第二电极相连接的部分与压电层30直接接触。

在本实施例中，凹陷部L1呈V形或U形，但本申请对凹陷部L1的具体形状并不做限定，具体视情况而定。

在本实施例中，凹陷部L1位于有效谐振区域的边缘附近，且凹陷部L1构成第二电极和填充凹陷部L1的空气或其他介质的边界，从而产生声阻抗变化，因此，可以抑制横波谐振，减少横波泄露，即减少声能损失，提高体声波谐振器的品质因子。

可选的，在本申请的另一个实施例中，如图12和图13所示，在第一电极10指向第二电极20的方向上，第二电极连接部21的上表面低于有效谐振区域内第二电极的上表面，第二电极连接部21与有效谐振区域内的第二电极通过倾斜部L2连接。

在此实施例基础上，可选的，在本申请的一个实施例中，如图12所示，倾斜部L2与压电层直接接触。

可选的，在本申请的另一个实施例中，如图13所示，有效谐振区域内的第二电极水平延伸一段距离后与倾斜部L2连接，使得倾斜部L2与压电层30不接触。倾斜部L2使得此位置发生了形貌变化，会反射横向模式的声波，减少声波损失，提高Q因子。

在上述任一实施例的基础上，在本申请的一个实施例中，如图5-2至图5-4、图7至图7-1、图8和图9所示，除第二电极连接部21之外的第二电极远离有效谐振区域延伸形成第二电极延伸部22，第二电极延伸部22与压电层30之间具有第二间隙K2，在第一电极10指向第二电极20的方向上，第二间隙K2的上表面不高于有效谐振区域内的压电层的上表面。

需要说明的是，有效谐振区域内的第二电极通常包括多个侧边，其中，第二电极连接部21与有效谐振区域内的第二电极的一个侧边相连，在本实施例中，有效谐振区域内的第二电极除与第二电极连接部连接的侧边之外的其他侧边(即第二电极非连接端)远离有效谐振区域延伸形成第二电极延伸部22，也可在第二电极非连接端中的一个或者多个侧边形成第二电极延伸部22，且第二电极延伸部22与压电层之间具有第二间隙K2。

在本实施例中，在第一电极10指向第二电极20的方向上，第二间隙K2的上表面不高于有效谐振区域内的压电层的上表面，且第一间隙K1的上表面也不高于有效谐振区域内的压电层的上表面，即整个第二电极20可以是水平平坦状，因此，机械稳定性会更好。

并且，与第一间隙K1类似，第二间隙K2起始于声反射元件40内侧或者与声反射元件40边缘重合的位置，并延伸至声反射元件40外侧，此时，第二间隙K2则位于有效谐振区域末端，压电层30和第二间隙K2中填充的空气或其他介质之间会产生声阻抗变化，因此，可以抑制横波谐振，减少横波泄露，即减少声能损失，提高体声波谐振器的品质因子。

在上述实施例的基础上，可选的，在本申请的一个实施例中，如图5-2至图5-4、图7至图7-1和图8所示，第一电极10还具有第二厚度减薄区12，第二厚度减薄区12的厚度小于有效谐振区域内第一电极10的厚度，以使得压电层30直接覆盖第二厚度减薄区12后，压电层30与第二电极延伸部22形成第二间隙K2。

与第一厚度减薄区11类似，为了在第二电极延伸部22和压电层30之间形成第二间隙K2，第二厚度减薄区12的一侧位于声反射元件40的内侧，第二厚度减薄区12的另一侧可以与第一电极10的末端重合，也可以与第一电极10的末端具有一段距离。

与第一厚度减薄区11类似，第二厚度减薄区12与压电层30的接触面可以是台阶状、弧形状或倾斜状。另外，可选的，第二间隙K2也可以是图5-4所示的凹槽形式，此时第二电极延伸部22的末端不超过凹槽的边缘，以避免产生额外的寄生振荡。

与第一厚度减薄区11类似，第一电极10中的第二厚度减薄区12可以是通过刻蚀工艺形成，也可以通过多层金属电极叠层的方式形成，具体视情况而定。

与第二电极连接部21和压电层30之间的第一间隙K1类似，第二电极延伸部22与压电层30之间的第二间隙K2可以先在第一电极10中形成第二厚度减薄区12，然后在第二厚度减薄区12上沉积压电层30，使得第二厚度减薄区12的形貌直接传递到压电层30的上表面，从而使得第二电极延伸部22与压电层30之间形成第二间隙K2。

与第二电极连接部21与压电层30之间的第一间隙K1类似，第二电极延伸部22与压电层30之间的第二间隙K2也可以通过将声反射元件40设置在衬底50表面，且声反射元件40的末端设置为倾斜状，使得第一电极10覆盖声反射元件40的末端后形成斜坡形貌，从而使得压电层30直接覆盖第一电极10后，在压电层30和第二电极延伸部22之间形成第二间隙K2，且第二间隙K2的起始点位于声反射元件40的内侧，或与声反射元件40的边缘重合。

综上，本申请实施例所提供的体声波谐振器，通过在第一电极的上表面形成斜坡形貌，从而在第一电极上沉积压电层时，使得斜坡形貌直接传递到压电层的上表面，在压电层的上表面形成斜坡形貌，进而在第二电极连接部和压电层之间形成第一间隙，使得第二电极连接部与压电层分离，避免第二电极连接部与第一电极在声反射元件以外的区域重叠而产生寄生振荡，并且，在第一电极指向第二电极的方向上，第一间隙的上表面不高于有效谐振区域内压电层的上表面，使得第二电极连接部的机械稳定性更好，不容易出现塌陷和断裂等情况，同时，压电层厚度保持不变，没有对压电层进行刻蚀等物理破坏，从而不会破坏压电层的局部应力，应力分布更加均匀，使得器件的良率得以提高，器件的有效机电耦合系数也得以提高，还保证了器件的机械强度和可靠性，通过形貌传递的方式生长压电层，工艺也简单易操作。

图14给出了本申请图5所示的体声波谐振器与传统三明治结构的体声波谐振器的Smith圆图示意图，我们知道，Smith圆中曲线圆圈越小，折点越多，幅度越大，说明寄生模式越强，杂散模式越多，反之则越弱，Smith图中曲线越靠近圆的外侧，越平滑，说明谐振器回波损耗越小。从图14可以明显看出，相比于传统三明治结构的体声波谐振器，本申请体声波谐振器的Smith图中曲线小圆圈、折点少、幅度小，寄生较弱，且曲线比较靠近圆的外侧，谐振器的回波损耗小。

图15给出了本申请图5所示的体声波谐振器与传统三明治结构的体声波谐振器的阻抗随频率变化的关系示意图，由于谐振器寄生振荡减小的同时，器件的串联阻抗Rs也会减小，从而使得器件的Q值得以提高，从图15可以看出，以2.1GHz附近的谐振器为例，本申请体声波谐振器的串联阻抗Rs为2.7Ω，而传统三明治结构的体声波谐振器的串联阻抗Rs为3.5Ω，寄生谐振改善明显，尤其是2.18GHz附近寄生谐振模式降低较多。

本申请实施例还提供了一种谐振器组件，如图5至图5-3、图7至图7-1以及图8和图9所示，该谐振器组件至少包括第一谐振器100、电元件200、以及连接结构23，第一谐振器100为上述任一实施例所提供的体声波谐振器；

连接结构23的两端分别连接第一谐振器100的第二电极连接部21和电元件200。

需要说明的是，由于第一谐振器具有寄生振荡少，机械稳定性高，压电层应力分布均匀，器件性能和良率均较高等优点，因此，该谐振器组件的性能也较好。

可选的，在本申请的一个实施例中，电元件200也为体声波谐振器，即连接结构23连接两个体声波谐振器。具体的，如图5至图5-3、图5-5至图5-8、图7至图7-1、图8至图8-3以及图9至图9-3均是连接结构23连接两个体声波谐振器的示意图，其中，电元件200可以是和第一谐振器100完全相同的谐振器，即电元件也包括第一电极10、第二电极20以及位于第一电极10和第二电极20之间的压电层30，声反射元件40设置在第一电极10背离压电层30一侧，声反射元件40、第一电极10、压电层30和第二电极20的重叠部分为有效谐振区域，第二电极20除位于有效谐振区域内的部分外还包括第二电极连接部21；压电层30延伸超过第一电极10的末端且厚度不变，第二电极连接部21与压电层30之间具有第一间隙K1，在第一电极10指向第二电极20的方向上，第一间隙K1的上表面不高于有效谐振区域内压电层30的上表面。

可选的，在本申请的另一个实施例中，电元件200也可以包括电感、电容或焊盘等其他电元件，具体的，如图5-9至图5-10以及图9-4均是连接结构连接第一谐振器100和电感、电容或焊盘等其他电元件的示意图，其中，电感、电容或焊盘等其他电元件并未画出，只画出了电感、电容或焊盘等其他电元件与第一谐振器100连接的金属层。

在上述任一实施例的基础上，在本申请的一个实施例中，在第一电极10指向第二电极20的方向上，连接结构23的上表面不高于第一谐振器100中有效谐振区域内第二电极的上表面。

可选的，在本申请的一个实施例中，在第一电极10指向第二电极20的方向上，连接结构23的上表面与第一谐振器中有效谐振区域内第二电极的上表面齐平，且连接结构23与压电层之间具有第三间隙K3，具体可参考图5至图5-3、图5-8至图5-10、图7至图7-1、图8和图9所示。

在本实施例中，第一谐振器100的第二电极连接部21与连接结构23均可以与第一谐振器100中有效谐振区域内第二电极的上表面齐平，且压电层30从第一谐振器的有效谐振区域延伸至衬底50表面，使得连接结构23与压电层30之间具有第三间隙K3。

需要说明的是，在实际应用中，虽然第二电极20和连接结构23是同时沉积形成的，为同一金属层，但连接结构23通常需要进行刻蚀，而连接结构23与电压层30之间具有第三间隙K3，可以保证在对连接结构23进行刻蚀时，使得连接结构23下方的压电层30不受到破坏，保证整个器件平面上压电层30的完整性，避免给有效谐振区域附近的压电层带来应力变化，最大限度的提高器件的功率耐受和抗静电击穿水平。

并且，在本实施例中，第一谐振器100的第二电极连接部21与连接结构23均可以与第一谐振器100中有效谐振区域内第二电极的上表面齐平，还具有以下优点：

(a)整个第二电极20及连接结构23呈水平平坦状，没有弯折，机械稳定性更高；

(b)水平的第二电极连接部21及连接结构23因长度无法再缩短，因此，会对谐振器的中心区域起到横向拉伸的作用(具体受力如图5中箭头所示)，从而抑制谐振器中心区域的塌陷和变形；

(c)在水平的第二电极20及连接结构23上方生长的钝化层厚度均一性高，便于实现集中的频率分布，提高器件良率；

(d)水平的第二电极20及连接结构23的光刻效果和刻蚀效果及金属层和压电层之间的对准效果是最好的，因此，加工工艺最佳化，成本最低；

(e)水平的第二电极连接部21及连接结构23使得第一谐振器100和其他电元件之间的连接距离最短，连接电阻最小，从而减少声波损失，提高器件的品质因子(Q因子)。

在本申请的另一个实施例中，在第一电极10指向第二电极20的方向上，连接结构23的上表面低于第一谐振器100中有效谐振区域内第二电极的上表面，连接结构23与压电层30之间具有第三间隙K3，具体可参考图5-6、图8-2以及图9-2所示；或者，连接结构23与压电层30直接接触，具体可参考图5-7、图8-3以及图9-3所示。

由前述可知，当连接结构23与压电层30之间具有第三间隙K3时，可以保证在对连接结构23进行刻蚀时，使得连接结构23下方的压电层30不受到破坏，保证整个器件平面上压电层的完整性。

而当连接结构23与压电层30直接接触时，连接结构23受到压电层30的支撑，使得连接结构23的机械稳定性较好。

在上述任一实施例的基础上，可选的，在本申请的一个实施例中，连接结构23的两端分别与第一谐振器100的第二电极连接部21以及电元件200直接连接。

可选的，在本申请的另一个实施例中，第二电极连接部21靠近连接结构23的一侧具有至少一个凹凸结构L3，连接结构23与第一谐振器100的第二电极连接部21和/或与电元件200通过至少一个凹凸结构L3连接，具体可参考图5-5、图8-1和图9-1所示。

需要说明的是，在图5-5、图8-1和图9-1中，第一谐振器100的第二电极连接部21以及连接结构23可看作近似齐平，两者连接位置处会出现凹凸结构L3是因为，无论是第一谐振器100中第二电极连接部21与压电层30之间的第一间隙K1，还是连接结构23与压电层30之间的第三间隙K3，均是通过先在要形成间隙的位置处填充牺牲层，然后再形成第二电极连接部21和连接结构23后，再将牺牲层去除，从而形成第一间隙K2和第三间隙K3。

而发明人研究发现，在制作空隙的过程中，会在第二电极连接部21与连接结构23之间形成至少一个凸起，且凸起的两侧为凹陷，即形成凹凸结构L3，并且，该凹凸结构L3正好形成空气和第二电极的边界，从而产生声阻抗变化，因此，可以抑制横波谐振，减少横波泄露，即减少声能损失，提高体声波谐振器的品质因子。

在本实施例中，当电元件200也为谐振器时，其第二电极连接部21靠近连接结构23的一侧也具有至少一个凹凸结构L3，此时，连接结构23与第一谐振器100的第二电极连接部21以及与电元件200的第二电极连接部21均通过至少一个凹凸结构L3连接。当电元件200为电容、电感或焊盘等其他元件时，连接结构23可以通过至少一个凹凸结构L3与电元件200电连接，也可以直接与电元件200电连接，且连接结构23通过至少一个凹凸结构23与第一谐振器100的第二电极连接部21电连接。

需要说明的是，当第一谐振器100通过其第二电极连接部21以及连接结构23与电元件200进行连接时，第一谐振器100的第二电极连接部21和连接结构23实际为同一层金属层，如果电元件200中进行连接的金属层也是和第一谐振器100的第二电极连接部21以及连接结构23相同层的金属层，均为第二电极所在金属层，那么，第一谐振器100的第二电极连接部21可以直接通过连接结构23与电元件200进行连接即可。而如果电元件200中进行连接的金属层不是和第一谐振器100的第二电极连接部21以及连接结构23相同层的金属层，那么，第一谐振器100的第二电极连接部21以及连接结构23可以直接连接，但连接结构23与电元件200中连接的金属层之间需要设置贯穿的通孔，且通孔内设置有连接件，使得连接结构23与电元件200中连接的金属层通过连接件连接。

下面以电元件200中连接的金属层与第一谐振器的第一电极10为同一层金属层为例进行详细说明。

可选的，在本申请的一个实施例中，如图5-8至图5-10以及图9-4所示，第一谐振器100的第二电极20通过其第二电极连接部21、连接结构23以及连接件24与电元件200连接，压电层30具有贯穿的通孔，连接件24位于通孔内且与电元件200连接，在第一电极10指向第二电极20的方向上，连接件24还由通孔延伸至压电层30的上表面。

具体的，图5-8至图5-10均给出了第一谐振器100的第二电极连接部21、连接结构23以及位于贯穿压电层30的通孔内的连接件24依次连接，从而和电元件200中与第一谐振器100的第一电极10同层的金属层进行连接的示意图。

需要说明的是，在图5-8中，电元件200也为体声波谐振器，因此，连接件24直接在通孔底部和电元件200的第一电极连接。

在图5-9和图5-10以及图9-4中，电元件200可以为电容、电感或焊盘等电元件，那么，连接件24可以直接在通孔底部和电元件200的金属层连接，也可以延伸至压电层30的上表面后，再与电元件200的金属层连接，本申请对此并不做限定，具体视情况而定。

进一步，可选的，在本申请的一个实施例中，如图5-10和图9-4所示，连接件24位于压电层上表面的一端向上抬升形成抬升部25，抬升部25与压电层30之间具有第四间隙K4。

在本实施例中，抬升部25与压电层30之间形成第四间隙K4，从而可以方便此处加工时不会过刻蚀到压电层30，简化加工工艺，整个压电层30除了开口之外的区域没有物理破坏或去除，避免给有效谐振区域附近的压电层带来应力变化，最大限度地提高器件的功率耐受和抗静电击穿水平。

综上，本申请实施例所提供的谐振器组件，连接第一谐振器和电元件的连接结构的上表面也不高于第一谐振器中有效谐振区域内第二电极的上表面，即第一谐振器的第二电极连接部和连接结构均可以为水平平坦状，因此，机械稳定性更高；且水平的第二电极连接部及连接结构会对谐振器中心区域起到横向拉伸的作用，抑制谐振器的中心区域塌陷或变形；在水平的第二电极及连接结构上生长的钝化层厚度均一性也更高，便于实现集中的频率分布；同时水平的第二电极及连接结构的光刻效果和刻蚀效果及金属层和压电层之间的对准效果是最好的，因此，加工工艺最佳化，成本最低；水平的第二电极连接部和连接结构使得连接距离最短，连接电阻最小，从而减少声波损失，提高器件的品质因子。

本申请实施例还提供了一种滤波器，包括上述任一实施例所提供的体声波谐振器，或上述任一实施例所提供的谐振器组件。

本申请实施例还提供了一种电子设备，包括上述任一实施例所提供的体声波谐振器，或上述任一实施例所提供的谐振器组件。

由于体声波谐振器和谐振器组件已在上述各实施例中进行了详细地阐述，此处不再赘述。

本说明书中各个部分采用并列和递进相结合的方式描述，每个部分重点说明的都是与其他部分的不同之处，各个部分之间相同相似部分互相参见即可。

对所公开的实施例的上述说明，本说明书中各实施例中记载的特征可以相互替换或组合，使本领域专业技术人员能够实现或使用本申请。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本申请的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本申请将不会被限制于本文所示的实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (30)

1.一种体声波谐振器，其特征在于，包括：

第一电极、第二电极以及位于所述第一电极和所述第二电极之间的压电层，声反射元件设置在所述第一电极背离所述压电层一侧，所述声反射元件、所述第一电极、所述压电层和所述第二电极的重叠部分为有效谐振区域；

所述第二电极除位于所述有效谐振区域内的部分外还包括第二电极连接部；

所述压电层延伸超过所述第一电极的末端且厚度不变，所述第二电极连接部与所述压电层之间具有第一间隙，在所述第一电极指向所述第二电极的方向上，所述第一间隙的上表面不高于所述有效谐振区域内压电层的上表面。

2.根据权利要求1所述的体声波谐振器，其特征在于，所述第一间隙的一侧位于所述声反射元件的内侧或与所述声反射元件的边缘重合，另一侧位于所述第一电极末端的外侧。

3.根据权利要求1所述的体声波谐振器，其特征在于，所述第一间隙与所述第一电极的一部分重叠。

4.根据权利要求1所述的体声波谐振器，其特征在于，所述压电层包括具有生长缺陷的缺陷区，所述第一间隙覆盖至少部分所述缺陷区。

5.根据权利要求1所述的体声波谐振器，其特征在于，所述第一电极的末端超过所述声反射元件的边缘。

6.根据权利要求1所述的体声波谐振器，其特征在于，所述第一电极具有第一厚度减薄区，所述第一厚度减薄区的厚度小于所述有效谐振区域内第一电极的厚度，以使得所述压电层直接覆盖所述第一厚度减薄区后，所述压电层与所述第二电极连接部之间形成所述第一间隙，所述第一厚度减薄区的一侧位于所述声反射元件的内侧。

7.根据权利要求6所述的体声波谐振器，其特征在于，所述第一厚度减薄区的另一侧与所述第一电极的末端重合，或所述第一厚度减薄区的另一侧与所述第一电极的末端具有一段距离。

8.根据权利要求6所述的体声波谐振器，其特征在于，所述第一厚度减薄区与所述压电层的接触面为台阶状、弧形状或倾斜状。

9.根据权利要求6所述的体声波谐振器，其特征在于，所述第一电极包括层叠的第一金属电极和第二金属电极，所述第二金属电极位于所述第一金属电极靠近所述压电层一侧，所述第二金属电极的末端相对于所述第一金属电极的末端内缩，以形成所述第一厚度减薄区。

10.根据权利要求1所述的体声波谐振器，其特征在于，还包括衬底，所述声反射元件嵌入所述衬底内或者位于所述衬底的表面上。

11.根据权利要求10所述的体声波谐振器，其特征在于，所述声反射元件位于所述衬底表面上，所述第一电极在所述衬底表面上凸，使得所述声反射元件位于所述第一电极的上凸部分和所述衬底的表面之间，并使得所述压电层直接覆盖所述第一电极后，所述压电层与所述第二电极连接部之间形成所述第一间隙。

12.根据权利要求1所述的体声波谐振器，其特征在于，在所述第一电极指向所述第二电极的方向上，所述第二电极连接部的上表面不高于所述有效谐振区域内第二电极的上表面。

13.根据权利要求12所述的体声波谐振器，其特征在于，所述第二电极连接部的上表面与所述有效谐振区域内第二电极的上表面齐平。

14.根据权利要求13所述的体声波谐振器，其特征在于，所述第二电极连接部与所述有效谐振区域内的第二电极通过凹陷部连接，所述凹陷部与所述有效谐振区域内的第二电极相连接的部分与所述压电层直接接触。

15.根据权利要求14所述的体声波谐振器，其特征在于，所述凹陷部呈V形或U形。

16.根据权利要求12所述的体声波谐振器，其特征在于，在所述第一电极指向所述第二电极的方向上，所述第二电极连接部的上表面低于所述有效谐振区域内第二电极的上表面，所述第二电极连接部与所述有效谐振区域内的第二电极通过倾斜部连接。

17.根据权利要求16所述的体声波谐振器，其特征在于，所述倾斜部与所述压电层直接接触；

或所述有效谐振区域内的第二电极水平延伸一段距离后与所述倾斜部连接，使得所述倾斜部与所述压电层不接触。

18.根据权利要求1所述的体声波谐振器，其特征在于，除所述第二电极连接部之外的第二电极远离所述有效谐振区域延伸形成第二电极延伸部，所述第二电极延伸部与所述压电层之间具有第二间隙，在所述第一电极指向所述第二电极的方向上，所述第二间隙的上表面不高于所述有效谐振区域内的压电层的上表面。

19.根据权利要求18所述的体声波谐振器，其特征在于，所述第一电极还具有第二厚度减薄区，所述第二厚度减薄区的厚度小于所述有效谐振区域内第一电极的厚度，以使得所述压电层直接覆盖所述第二厚度减薄区后，所述压电层与所述第二电极延伸部之间形成所述第二间隙。

20.根据权利要求1所述的体声波谐振器，其特征在于，所述声反射元件包括空腔或布拉格反射镜。

21.一种谐振器组件，其特征在于，至少包括第一谐振器、电元件、以及连接结构，所述第一谐振器为权利要求1-20任意一项所述的体声波谐振器；

所述连接结构的两端分别连接所述第一谐振器的第二电极连接部和所述电元件。

22.根据权利要求21所述的谐振器组件，其特征在于，在所述第一电极指向所述第二电极的方向上，所述连接结构的上表面不高于所述第一谐振器中有效谐振区域内第二电极的上表面。

23.根据权利要求22所述的谐振器组件，其特征在于，在所述第一电极指向所述第二电极的方向上，所述连接结构的上表面与所述第一谐振器中有效谐振区域内第二电极的上表面齐平，且所述连接结构与所述压电层之间具有第三间隙。

24.根据权利要求22所述的谐振器组件，其特征在于，在所述第一电极指向所述第二电极的方向上，所述连接结构的上表面低于所述第一谐振器中有效谐振区域内第二电极的上表面，所述连接结构与所述压电层之间具有第三间隙，或所述连接结构与所述压电层直接接触。

25.根据权利要求21所述的谐振器组件，其特征在于，所述第二电极连接部靠近所述连接结构的一侧具有至少一个凹凸结构，所述连接结构与所述第一谐振器的第二电极连接部和/或与所述电元件通过所述至少一个凹凸结构连接。

26.根据权利要求21所述的谐振器组件，其特征在于，所述电元件包括体声波谐振器、电感、电容或焊盘。

27.根据权利要求21所述的谐振器组件，其特征在于，所述第一谐振器的第二电极通过其第二电极连接部、所述连接结构以及连接件与所述电元件连接，所述压电层具有贯穿的通孔，所述连接件位于所述通孔内且与所述电元件连接，在所述第一电极指向所述第二电极的方向上，所述连接件还由所述通孔延伸至所述压电层的上表面。

28.根据权利要求27所述的谐振器组件，其特征在于，所述连接件位于所述压电层上表面的一端向上抬升形成抬升部，所述抬升部与所述压电层之间具有第四间隙。

29.一种滤波器，其特征在于，包括权利要求1-20任意一项所述的体声波谐振器，或权利要求21-28任意一项所述的谐振器组件。

30.一种电子设备，其特征在于，包括权利要求1-20任意一项所述的体声波谐振器，或权利要求21-28任意一项所述的谐振器组件。

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