一种薄膜体声波谐振器及其制造方法、滤波器以及双工器与流程

本发明涉及半导体技术领域，尤其涉及一种薄膜体声波谐振器及其制造方法、滤波器以及双工器。

背景技术：

薄膜体声波谐振器(filmbulkacousticresonator，fbar)因其体积小、插入损耗低、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，在现代无线通讯技术中具有非常广阔的应用前景。

典型的薄膜体声波谐振器主要包括空气隙型体声波谐振器、反面刻蚀型体声波谐振器以及布拉格反射型体声波谐振器。下面以空气隙型体声波谐振器为例对薄膜体声波谐振器的制造方法进行说明。请参考图1(a)至图1(h)，图1(a)至图1(h)是按照现有技术制造薄膜体声波谐振器的各个阶段的剖面示意图。首先，如图1(a)所示，提供基底10；接着，如图1(b)所示，利用刻蚀的方式在基底10上形成凹槽11；然后，如图1(c)所示，在基底10上沉积牺牲层12；接着，如图1(d)所示，对牺牲层12进行平坦化操作；接着，如图1(e)所示，在基底10上沉积形成下电极13，其中，该下电极13位于凹槽11的上方；接着，如图1(f)所示，沉积形成覆盖下电极13的压电层14；接着，如图1(g)所示，在压电层14上沉积形成上电极15，其中，将由上电极15、压电层14和下电极13构成的三明治结构称为压电振荡堆；最后，如图1(h)所示，释放牺牲层12以在下电极13和基底10之间形成空腔16。反面刻蚀型体声波谐振器的制造方法与空气隙型体声波谐振器不同的地方在于：在基底上沉积形成下电极、压电层以及上电极后，从基底背面刻蚀直至暴露出下电极从而在下电极下方形成空腔。布拉格反射型体声波谐振器的制造方法与空气隙型体声波谐振器不同的地方在于：在基底上形成布拉格反射层，然后在该布拉格反射层上沉积形成下电极、压电层以及上电极。

针对于空气隙型体声波谐振器的制造方法来说，在对牺牲层进行平坦化操作之后直接在基底上沉积形成下电极。针对于反面刻蚀型体声波谐振器的制造方法来说，直接在基底上沉积形成下电极。这种情况下，下电极除了覆盖牺牲层之外通常还会覆盖到基底的部分区域，也就是说，即使后续会去除牺牲层或从基底背面刻蚀也只能在下电极下方的部分区域内形成空腔，因此仍会存在部分下电极与基底连接。由于基底与压电层的声波阻抗相差不大，因此会导致现有的薄膜体声波谐振器在工作时，压电振荡堆内的声波到达下电极与基底的交界处时不会发生反射而是传播至基底中，从而造成薄膜体声波谐振器的声波损失，进而造成薄膜体声波谐振器的性能下降。

针对于布拉格反射型谐振器来说，压电震荡堆形成于布拉格反射层上，虽然布拉格反射层可以很好地将声波反射回压电振荡堆，但是仍无法达到空气对声波反射的效果。

技术实现要素：

为了克服现有技术中的上述缺陷，本发明提供了一种薄膜体声波谐振器的制造方法，该制造方法包括：

刻蚀基底形成第一凹槽并在该第一凹槽内填充牺牲层；

在所述基底和所述牺牲层上形成阻挡层；

在所述阻挡层上形成第一支撑层，并刻蚀所述第一支撑层直至暴露所述阻挡层以在所述牺牲层上方形成第二凹槽；

在所述第二凹槽的表面上形成下电极，以及在该下电极上依次形成压电层和上电极；

去除所述第一支撑层以及所述牺牲层，以在所述阻挡层和所述基底之间形成第一空腔以及在所述压电层和所述阻挡层之间形成环绕所述下电极的第二空腔。

根据本发明的一个方面，该制造方法中，所述阻挡层的材料不同于所述牺牲层和所述第一支撑层的材料；所述阻挡层的厚度范围是5nm至30nm。

根据本发明的另一个方面，该制造方法中，所述第一支撑层和所述牺牲层的材料相同。

根据本发明的又一个方面，该制造方法中，所述第一支撑层的厚度范围是1.5μm至3.5μm。

根据本发明的又一个方面，该制造方法中，所述第二凹槽的底面在所述基底上的投影落入所述第一凹槽的开口范围内。

根据本发明的又一个方面，该制造方法中，在所述第二凹槽的表面上形成下电极、以及在该下电极上依次形成压电层和上电极的步骤包括：在所述第一支撑层和所述第二凹槽的表面上形成金属材料层，以及在该金属材料层上形成压电材料层；对所述压电材料层和所述金属材料层进行平坦化操作直至暴露出所述第一支撑层，以在所述第二凹槽内形成下电极和第一压电层；在平坦化操作后所得到的结构上形成覆盖该结构上表面的第二压电层；在所述第二压电层上形成上电极。

根据本发明的又一个方面，该制造方法中，所述第一压电层和所述第二压电层的材料相同。

根据本发明的又一个方面，该制造方法中，所述第一压电层的厚度范围是500nm至1000nm，所述第二压电层的厚度范围是10nm至30nm。

根据本发明的又一个方面，该制造方法中，去除所述第一支撑层以及所述牺牲层的步骤包括：形成贯穿所述第二压电层、所述第一支撑层以及所述阻挡层直至暴露所述牺牲层的释放通道，并通过所述释放通道去除所述第一支撑层以及所述牺牲层。

本发明还提供了一种薄膜体声波谐振器，该薄膜体声波谐振器包括：

基底，所述基底上形成有第一凹槽；

阻挡层，所述阻挡层形成在所述基底上并与所述第一凹槽构成第二空间；

下电极，所述下电极呈碗状结构，所述碗状结构以开口朝上的方式形成在所述阻挡层上，其中，所述碗状结构位于所述第二空间上方且所述碗状结构的侧面环绕有第一空间；

压电层，所述压电层形成在所述下电极上；

上电极，所述上电极形成在所述压电层上。

根据本发明的一个方面，该薄膜体声波谐振器中，所述下电极的底面在所述基底上的投影落入所述第一凹槽的开口范围内。

根据本发明另的一个方面，该薄膜体声波谐振器中，所述阻挡层的厚度范围是5nm至30nm。

根据本发明又的一个方面，该薄膜体声波谐振器中，所述第一空间的高度范围是1.5μm至3.5μm。

根据本发明又的一个方面，该薄膜体声波谐振器中，所述压电层包括第一压电层和第二压电层，其中，所述第一压电层位于所述碗状结构内，所述第二压电层覆盖在所述碗状结构以及所述第一压电层上。

根据本发明又的一个方面，该薄膜体声波谐振器中，所述第一压电层和所述第二压电层的材料相同。

根据本发明又的一个方面，该薄膜体声波谐振器中，所述第一压电层的厚度范围是500nm至1000nm，所述第二压电层的厚度范围是10nm至30nm。

本发明还提供了一种薄膜体声波谐振器的制造方法，该制造方法包括：

提供基底并在该基底上形成布拉格反射层；

在所述布拉格反射层上形成第一支撑层，并刻蚀所述第一支撑层直至暴露所述布拉格反射层以形成第二凹槽；

在所述第二凹槽的表面上形成下电极，以及在该下电极上依次形成压电层和上电极；

去除所述第一支撑层以形成环绕所述下电极侧面的第一空间。

本发明还提供了一种薄膜体声波谐振器，该薄膜体声波谐振器包括：

基底；

布拉格反射层，所述布拉格反射层形成在所述基底上；

下电极，所述下电极呈碗状结构，所述碗状结构以开口朝上的方式形成在所述布拉格反射层上，其中，所述碗状结构的侧面环绕有第一空间；

压电层，所述压电层形成在所述下电极上；

上电极，所述上电极形成在所述压电层上。

本发明还提供了一种薄膜体声波谐振器的制造方法，该制造方法包括：

在基底上形成第一支撑层，并刻蚀所述第一支撑层直至暴露所述基底以形成第二凹槽；

在所述第二凹槽的表面上形成下电极，以及在该下电极上依次形成压电层和上电极；

去除所述第一支撑层以形成环绕所述下电极侧面的第一空间、以及从所述基底的背面刻蚀以在所述下电极下方形成第三空间。

本发明还提供了一种薄膜体声波谐振器，该薄膜体声波谐振器包括：

基底，所述基底上形成有贯穿该基底的第三空间；

下电极，所述下电极呈碗状结构，所述碗状结构以开口朝上的方式形成在所述基底上，其中，所述碗状结构位于所述第三空间上方且所述碗状结构的侧面环绕有第一空间；

压电层，所述压电层形成在所述下电极上；

上电极，所述上电极形成在所述压电层上。

根据本发明的一个方面，该薄膜体声波谐振器还包括第二支撑层，该第二支撑层位于所述基底和下电极之间；所述下电极的底面在所述基底上的投影落入所述第三空间位于所述基底上表面的开口范围内。

本发明还提供了一种滤波器，该滤波器包括至少一个前述薄膜体声波谐振器。

本发明还提供了一种双工器，该双工器包括发射滤波器和接收滤波器，其中，所述发射滤波器和/或所述接收滤波器采用前述滤波器实现。

本发明所提供的薄膜体声波谐振器的制造方法首先刻蚀基底形成第一凹槽并在该第一凹槽内填充牺牲层，接着在基底和牺牲层上形成阻挡层、以及在阻挡层上形成第一支撑层并刻蚀第一支撑层直至暴露阻挡层以在牺牲层上方形成第二凹槽，然后在第二凹槽的表面上形成下电极以及在该下电极上依次形成压电层和上电极，最后去除第一支撑层以形成环绕所述下电极侧面的第一空间以及去除牺牲层以在下电极下方形成第二空间。由于下电极形成在第一支撑层的第二凹槽内，因此去除第一支撑层之后在原来第一支撑层所在的区域形成了第一空间。也就是说，由于下电极是形成在第一支撑层的第二凹槽内，因此使得下电极形成在第二凹槽侧壁上的部分不会和基底接触，而是在去除第一支撑层之后被第一空间环绕。相较于现有技术中直接在基底上形成的下电极来说，本发明所提供的制造方法可以在下电极背离压电层的一侧形成更多的空间，从而可以更为有效地减少压电振荡堆内声波的损失，进而有效地提高薄膜体声波谐振器的性能。基于该制造方法所形成的薄膜体声波谐振器具有声波损失小、性能优的特点。

本发明所提供的薄膜体声波谐振器的制造方法首先在基底上形成布拉格反射层，接着在布拉格反射层上形成第一支撑层并刻蚀第一支撑层直至暴露布拉格反射层以形成第二凹槽，接着在第二凹槽的表面上形成下电极，以及在该下电极上依次形成压电层和上电极，最后去除第一支撑层以形成环绕下电极侧面的第一空间。由于下电极形成在第一支撑层的第二凹槽内，因此去除第一支撑层之后在原来第一支撑层所在的区域形成了第一空间。也就是说，在去除第一支撑层之后，下电极形成在第二凹槽底面上的部分与布拉格反射层连接，下电极形成在第二凹槽侧壁上的部分则被第一空间环绕。相较于现有技术中直接形成在布拉格反射层上的下电极来说，由于空气比布拉格反射层对声波的隔离具有更好的效果，因此本发明所提供的制造方法可以更进一步地减少压电振荡堆内声波的损失，进而有效地提高薄膜体声波谐振器的性能。基于该制造方法所形成的薄膜体声波谐振器具有声波损失小、性能优的特点。

本发明所提供的薄膜体声波谐振器的制造方法首先在基底上形成第一支撑层并刻蚀第一支撑层直至暴露基底以形成第二凹槽，接着在第二凹槽的表面上形成下电极以及在该下电极上依次形成压电层和上电极，最后去除第一支撑层以形成环绕下电极侧面的第一空间、以及从基底的背面刻蚀以在下电极下方形成第三空间。由于下电极形成在第一支撑层的第二凹槽内，因此去除第一支撑层之后在原来第一支撑层所在的区域形成了第一空间。也就是说，由于下电极是形成在第一支撑层的第二凹槽内，因此使得下电极形成在第二凹槽侧壁上的部分不会和基底接触，而是在去除第一支撑层之后被第一空间环绕。相较于现有技术中直接在基底上形成的下电极来说，本发明所提供的制造方法可以在下电极背离压电层的一侧形成更多的空间，从而可以更为有效地减少压电振荡堆内声波的损失，进而有效地提高薄膜体声波谐振器的性能。基于该制造方法所形成的薄膜体声波谐振器具有声波损失小、性能优的特点。

相应地，基于本发明所提供的薄膜体声波谐振器所形成的滤波器和双工器也具有性能优的特点。

附图说明

通过阅读参照以下附图所作的对非限制性实施例所作的详细描述，本发明的其它特征、目的和优点将会变得更明显：

图1(a)至图1(h)是按照现有技术制造薄膜体声波谐振器的各个阶段的剖面示意图；

图2是根据本发明的一个具体实施例的薄膜体声波谐振器的制造方法流程图；

图3(a)至图3(p)是按照图2所示流程制造薄膜体声波谐振器的各个阶段的剖面示意图；

图3(q)是根据本发明的一个具体实施例的释放通道的俯视示意图；

图4是根据本发明的另一个具体实施例的薄膜体声波谐振器的制造方法流程图；

图5是根据图4所示流程制造的薄膜体声波谐振器的剖面示意图；

图6是根据本发明的又一个具体实施例的薄膜体声波谐振器的制造方法流程图；

图7是根据图6所示流程制造的薄膜体声波谐振器的剖面示意图

图8是根据本发明的一个优选实施例的薄膜体声波谐振器的剖面示意图。

附图中相同或相似的附图标记代表相同或相似的部件。

具体实施方式

为了更好地理解和阐释本发明，下面将结合附图对本发明作进一步的详细描述。

本发明提供了一种薄膜体声波谐振器的制造方法。请参考图2，图2是根据本发明的一个具体实施例的薄膜体声波谐振器的制造方法流程图。如图所示，该制造方法包括：

在步骤s101中，刻蚀基底形成第一凹槽并在该第一凹槽内填充牺牲层；

在步骤s102中，在所述基底和所述牺牲层上形成阻挡层；

在步骤s103中，在所述阻挡层上形成第一支撑层，并刻蚀所述第一支撑层直至暴露所述阻挡层以在所述牺牲层上方形成第二凹槽；

在步骤s104中，在所述第二凹槽的表面上形成下电极，以及在该下电极上依次形成压电层以及上电极；

在步骤s105中，去除所述第一支撑层以形成环绕所述下电极侧面的第一空间、以及去除所述牺牲层以在所述下电极下方形成第二空间。

下面，结合图3(a)至图3(p)对上述步骤s101至步骤s106进行详细说明，其中，图3(a)至图3(p)是按照图2所示流程制造薄膜体声波谐振器的各个阶段的剖面示意图。

具体地，在步骤s101中，首先，如图3(a)所示，提供基底100。在本实施例中，该基底100的材料为硅(si)。本领域技术人员可以理解的是，基底100的材料为硅仅为优选实施例方式，在其他实施例中，基底100的材料还可以是锗、锗硅等半导体材料。为了简明起见，在此不再对基底100所有可能的材料进行一一列举。典型地，基底100的厚度范围是750μm至850μm，例如750μm、800μm、850μm等。接着，如图3(b)所示，对基底100进行刻蚀以形成第一凹槽101。需要说明的是，通常情况下基底上往往会形成多个薄膜体声波谐振器，因此对基底刻蚀所形成的第一凹槽的数量与基底上待形成的薄膜体声波谐振器的数量相对应。接着，如图3(c)所示，在基底100上沉积牺牲层102以对第一凹槽101进行填充。在本实施例中，牺牲层102是氮化硅(sin)。需要说明的是，牺牲层并不仅仅限定于氮化硅，还可以根据实际设计需求选择其他合适的材料，凡是在后续释放牺牲层的步骤中可以保证牺牲层具有刻蚀选择性的材料均适用于本发明，由于牺牲层的材料选择和薄膜体声波谐振器其他部分的材料有关，因此为了简明起见，在此不再对牺牲层所有可能的材料进行一一列举。最后，如图3(d)所示，对牺牲层102进行平坦化操作直至第一凹槽101内的牺牲层102的上表面与基底100的上表面齐平且第一凹槽101内的牺牲层102的厚度符合预期范围。在本实施例中，平坦化操作后第一凹槽101内的牺牲层102其厚度范围是1.5μm至4μm，例如1.5μm、2μm、2.5μm、3μm、3.5μm、4μm等。

在步骤s102中，如图3(e)所示，在基底100上沉积形成覆盖基底100以及牺牲层102的阻挡层103。其中，阻挡层103与牺牲层102的材料不同。在本实施例中，阻挡层103的材料为二氧化硅(sio2)。阻挡层103的厚度范围是5nm至30nm，例如5nm、10nm、15nm、20nm、25nm、30nm等。

在步骤s103中，首先，如图3(f)所示，在阻挡层103上沉积形成覆盖该阻挡层103的第一支撑层104。其中，第一支撑层104的材料需要与阻挡层103的材料具有不同的刻蚀选择比。优选地，第一支撑层104和牺牲层102的材料相同，即在本实施例中均为氮化硅(sin)。需要说明的是，在其他实施例中，还可以根据实际设计需求选择不同于牺牲层的材料来实现第一支撑层，凡是在后续释放第一支撑层的步骤中可以保证第一支撑层具有刻蚀选择性的材料均可用于实现第一支撑层，由于第一支撑层的材料选择和薄膜体声波谐振器其他部分的材料有关，因此为了简明起见，在此不再对第一支撑层所有可能的材料进行一一列举。此外，在本实施例中，第一支撑层104的厚度范围是1.5μm至3μm，例如1.5μm、2μm、2.5μm、3μm等。接着，如图3(g)所示，对第一支撑层104进行刻蚀以在牺牲层102的上方形成第二凹槽105，其中，刻蚀操作在暴露出阻挡层103时停止。优选地，第二凹槽105的底面在基底100上的投影落入第一凹槽101的开口范围内(即落入牺牲层102上表面的范围内)。

优选地，如图3(h)所示，在刻蚀第一支撑层104形成第二凹槽105之后，沉积形成覆盖第一支撑层104以及第二凹槽105的种子层106。在本实施例中，种子层106的材料是氮化铝(aln)。本领域技术人员可以理解的是，种子层的材料并不仅仅限于氮化铝，在其他实施例中还可以是其他材料，为了简明起见，在此不再对种子层所有可能的材料进行一一列举。此外，在本实施例中，种子层106的厚度范围是5nm至30nm，例如5nm、10nm、15nm、20nm、25nm、30nm等。

下面在图3(h)所示结构的基础上继续对后续步骤进行说明。

在步骤s104中，在牺牲层102上方形成压电振荡堆，该压电振荡堆从下至上依次包括下电极、压电层以及上电极。在本实施例中，压电振荡堆的形成步骤如下：

首先，如图3(i)所示，通过沉积的方式形成覆盖种子层106的金属材料层107(下文以第一金属材料层107表示)。此处需要说明的是，针对于没有形成种子层106的情况，直接通过沉积的方式形成覆盖第一支撑层104以及第二凹槽105的第一金属材料层107即可。在本实施例中，第一金属材料层107优选采用钼(mo)实现。本领域技术人员可以理解的是，第一金属材料层的材料并不仅仅限于钼，凡是适用于形成电极的材料均适用于本发明中的第一金属材料层，为了简明起见，在此不再对第一金属材料层所有可能的材料进行一一列举。此外，在本实施例中，第一金属材料层107的厚度范围是100nm至300nm。

接着，如图3(j)所示，在第一金属材料层107上沉积一层压电材料以形成覆盖第一金属材料层107的压电材料层108。在本实施例中，压电材料层108采用氮化铝(aln)实现。本领域技术人员可以理解的是，压电材料层的材料并不仅仅限于氮化铝，凡是适用于形成压电层的材料均适用于本发明中的压电材料层，为了简明起见，在此不再对压电材料层所有可能的材料进行一一列举。

接着，如图3(k)所示，对压电材料层108、第一金属材料层107以及种子层106进行平坦化操作直至暴露出第一支撑层104(如果没有形成种子层则只需要对压电材料层108和第一金属材料层107进行相应操作)，其中平坦化操作后，在第二凹槽105内形成位于种子层106上的下电极109、以及位于下电极109上的第一压电层110。优选地，平坦化操作后得到上表面齐平的结构，即第一压电层110的上表面与下电极109、种子层106(如果形成有种子层的话)以及第一支撑层104暴露的部分齐平。在本实施例中，第一压电层110的厚度范围是500nm至1000nm，例如500nm、600nm、700nm、800nm、900nm、1000nm等。

接着，如图3(l)所示，在平坦化操作后所得到的结构上沉积一层压电材料以形成覆盖该结构上表面的第二压电层111。在本实施例中，第二压电层111和第一压电层110的材料相同，均为氮化铝(aln)。此外，在本实施例中，第二压电层111的厚度范围是10nm至30nm，比如10nm、20nm、30nm等。

最后，在第二压电层110上沉积一层金属材料以形成第二金属材料层，根据预设图案对第二金属材料层进行刻蚀以形成上电极。在本实施例中，第二金属材料层优选采用钼(mo)实现。本领域技术人员可以理解的是，第二金属材料层的材料并不仅仅限于钼，凡是适用于形成电极的材料均适用于本发明中的第二金属材料层，为了简明起见，在此不再对第二金属材料层所有可能的材料进行一一列举。此外，在本实施例中，上电极的厚度范围是100nm至300nm。由于第二压电层111覆盖在下电极109上，因此有效地保证了上电极与下电极109不会发生接触。

优选地，在上电极上进一步形成钝化层。具体地，在形成第二压电层111之后，首先如图3(m)所示，在第二压电层111上沉积一层金属材料以形成第二金属材料层112，接着如图3(n)所示，在第二金属材料层112上沉积一层钝化材料形成钝化材料层113，在本实施例中，钝化材料层113采用氮化铝(aln)实现，其厚度范围是100nm至300nm；接着如图3(o)所示，刻蚀钝化材料层113和第二金属材料层112，以形成具有预设图案的钝化层115和上电极114。

在步骤s105中，去除第一支撑层104以及牺牲层102。具体地，可以形成释放通道暴露第一支撑层104以及牺牲层102，然后利用腐蚀溶液通过释放通道去除第一支撑层104和牺牲层102。其中，通过合理设计第一凹槽101的形状使得可以形成贯穿第二压电层111、第一支撑层104以及阻挡层103直至暴露牺牲层102的释放通道。举例说明，如图3(q)所示，第一凹槽101除了包括凹槽的本体部分之外还包括与凹槽本体部分连通且延伸至第一支撑层104和第二压电层111下方的延伸部101a，如此一来，从第二压电层111与第一凹槽101延伸部101a相对应的位置向下进行刻蚀直至达到第一凹槽101的延伸部，即可形成贯穿第二压电层111、第一支撑层104以及阻挡层103以及暴露牺牲层102的释放通道120。此处需要说明的是，由于俯视角度是无法直接看到第一凹槽和第二凹槽的，所以在图3(q)中第一凹槽和第二凹槽的开口边缘通过虚线表示。若第一支撑层104和牺牲层102的材料相同，则可以将第一支撑层104和牺牲层102一次性地去除。当然也可以针对第一支撑层104和牺牲层102分别形成释放通道，为了简明起见，在此不再对释放通道的所有可能进行一一描述。此外，腐蚀溶液可以根据第一支撑层104和牺牲层102的具体材料进行相应选择，本文对此不做任何限定。如图3(p)所示，第一支撑层104去除后，在第一支撑层104所在区域形成第一空间116，即在第二压电层111和阻挡层103之间形成环绕下电极109侧面的第一空间116。牺牲层102去除后，在牺牲层102所在区域形成第二空间117，即在下电极109的下方形成第二空间117。至此薄膜体声波谐振器制造完成。

在本发明所提供的薄膜体声波谐振器的制造方法中，由于下电极形成在第一支撑层的第二凹槽内，因此去除第一支撑层之后在原来第一支撑层所在的区域形成了第一空间。也就是说，针对于下电极中形成在第二凹槽侧壁上的部分，在去除第一支撑层之后，这部分不会和基底接触而是被第一空间环绕。相较于现有技术中直接形成在基底上且部分与基底连接的下电极来说，本发明所提供的制造方法通过在下电极背离压电层的一侧形成更多空间来减小下电极与基底之间的连接区域，从而进一步减少压电振荡堆内声波的损失，进而有效地提高薄膜体声波谐振器的性能。针对于步骤s103中第二凹槽的底面在基底上的投影落入第一凹槽的开口范围内的情况来说，由于第二凹槽的底面在基底上的投影落入第一凹槽的开口范围内，因此下电极中形成在第二凹槽底面上的部分其在基底上的投影也落入第一凹槽的开口范围内，也就是说，下电极中形成在第二凹槽底面上的部分全部位于第二空间之上，加之下电极中形成在第二凹槽侧壁上的部分被第一空间所环绕，从而使得下电极背离压电层的一侧全部被空间所包围，从而最大程度地减少压电振荡堆内声波的损失，使薄膜体声波谐振器的性能达到最优。

本发明还提供了一种薄膜体声波谐振器，该薄膜体声波谐振器从下至上依次包括：

基底，所述基底上形成有第一凹槽；

阻挡层，所述阻挡层形成在所述基底上并与所述第一凹槽构成第二空间；

下电极，所述下电极呈碗状结构，所述碗状结构以开口朝上的方式形成在所述阻挡层上，其中，所述碗状结构位于所述第二空间上方且所述碗状结构的侧面环绕有第一空间；

压电层，所述压电层形成在所述下电极上；

上电极，所述上电极形成在所述压电层上。

下面，将结合图3(p)对上述薄膜体声波谐振器的各个构成部分进行详细说明。其中，图3(p)是根据本发明的一个具体实施例的薄膜体声波谐振器的剖面示意图。

具体地，如图3(p)所示，本发明所提供的薄膜体声波谐振器包括基底100。在本实施例中，该基底100的材料为硅(si)。本领域技术人员可以理解的是，基底100的材料为硅仅为优选实施例方式，在其他实施例中，基底100的材料还可以是锗、锗硅等半导体材料。为了简明起见，在此不再对基底100所有可能的材料进行一一列举。典型地，基底100的厚度范围是750μm至850μm，例如750μm、800μm、850μm等。该基底100上形成有第一凹槽，该第一凹槽的深度范围是1.5μm至4μm，例如1.5μm、2μm、2.5μm、3μm、3.5μm、4μm等。

如图3(p)所示，本发明所提供的薄膜体声波谐振器还包括阻挡层103，该阻挡层103形成在基底100上并与第一凹槽构成第二空间117。在本实施例中，阻挡层103的材料为二氧化硅(sio2)。阻挡层103的厚度范围是5nm至30nm，例如5nm、10nm、15nm、20nm、25nm、30nm等。

如图3(p)所示，本发明所提供的薄膜体声波谐振器还包括下电极109，该下电极109呈碗状结构，即包括底面和环绕该底面的侧壁。需要说明的是，本文对于碗状结构底面的形状并没有任何限定，通常情况下该底面的形状与基底上第一凹槽的开口形状相同，例如五边形等。下电极109形成在阻挡层103上，具体是该碗状结构以开口朝上的方式形成在阻挡层103上，且位于第二空间117的上方。优选地，该碗状结构的底面在基底100上的投影落入第一凹槽的开口范围内。此外，该碗状结构的侧壁与阻挡层103之间不存在任何材料只有空气，即该碗状结构的侧面环绕有第一空间116。在本实施例中，该碗状结构的高度范围是1.5μm至3.5μm，相应地，环绕在该碗状结构侧面的第一空间116其高度范围是1.5μm至3.5μm，例如1.5μm、2μm、2.5μm、3μm等。在本实施例中，下电极109的材料是钼(mo)，其厚度范围是100nm至300nm。

优选地，如图3(p)所示，本发明所提供的薄膜体声波谐振器还包括种子层106，该种子层106与下电极109具有相同的形状、形成在下电极109朝向阻挡层103一侧的表面上。在本实施例中，种子层106的材料是氮化铝(aln)，其厚度范围是5nm至30nm，例如5nm、10nm、15nm、20nm、25nm、30nm等。

本发明所提供的薄膜体声波谐振器还包括压电层，该压电层形成在下电极上。在本实施例中，如图3(p)所示，压电层包括第一压电层110和第二压电层111。其中，第一压电层110形成在下电极109上，即位于该碗状结构内。优选地，第一电压层110的上表面与呈碗状结构的下电极109的上边缘平齐(如果存在种子层106的话，第一压电层110的上表面与下电极109的上边缘以及种子层106的上边缘齐平)。第二压电层111位于第一压电层110上，优选对第一压电层110以及下电极109形成覆盖。第一压电层110和第二压电层111的材料优选相同，在本实施例中，其二者均为氮化铝(aln)。此外，在本实施例中，第一压电层110的厚度范围是500nm至1000nm，例如500nm、600nm、700nm、800nm、900nm、1000nm等，第二压电层111的厚度范围是10nm至30nm，例如10nm、20nm、30nm等。

如图3(p)所示，本发明所提供的薄膜体声波谐振器还包括上电极114，该上电极114形成在压电层上，具体到本实施例，上电极114形成在第二压电层111上。在本实施例中，上电极114的材料是钼(mo)，上电极114的厚度范围是100nm至300nm。

优选地，如图3(p)所示，本发明所提供的薄膜体声波谐振器还包括钝化层115，该钝化层115形成在上电极114上。在本实施例中，钝化层115采用氮化铝(aln)实现，其厚度范围是100nm至300nm。

本发明所提供的薄膜体声波谐振器中的下电极呈碗状结构，其下方形成有第二空间、其侧面形成有环绕它的第一空间。也就是说，针对于碗状结构的侧壁来说，这部分不会和基底接触而是被第一空间环绕。相较于现有技术中形成在基底上且呈平板状结构的下电极来说，本发明所提供的薄膜体声波谐振器其下电极背离压电层的一侧形成更多空间，可以有效地减小下电极与基底之间的连接区域，从而进一步减少压电振荡堆内声波的损失，进而有效地提高薄膜体声波谐振器的性能。针对于呈碗状结构的下电极的底面在基底上的投影落入第一凹槽的开口范围内的情况来说，由于碗状结构的底面在基底上的投影落入第一凹槽的开口范围内，因此该碗状结构的底面部分全部位于第二空间之上，加之该碗状结构的侧壁部分被第一空间所环绕，从而使得下电极背离压电层的一侧全部被空间所包围，从而最大程度地减少压电振荡堆内声波的损失，使薄膜体声波谐振器的性能达到最优。

本发明还提供了一种薄膜体声波谐振器的制造方法。请参考图4，图4是根据本发明的另一个具体实施例的薄膜体声波谐振器的制造方法流程图。如图所示，该制造方法包括：

在步骤s201中，提供基底并在该基底上形成布拉格反射层；

在步骤s202中，在所述布拉格反射层上形成第一支撑层，并刻蚀所述第一支撑层直至暴露所述布拉格反射层以形成第二凹槽；

在步骤s203中，在所述第二凹槽的表面上形成下电极，以及在该下电极上依次形成压电层和上电极；

在步骤s204中，去除所述第一支撑层以形成环绕所述下电极侧面的第一空间。

下面对上述步骤s201至步骤s204的内容进行详细说明。

具体地，在步骤s201中，提供基底并在该基底上形成布拉格反射层。其中，基底的材料以及参数可以参考前文步骤s101中有关基底100的相关内容，在基底上形成布拉格反射层的步骤为本领域技术人员的惯用技术手段，为了简明起见，在此不再对基底以及布拉格反射层的材料、参数以及形成工艺等进行说明。

在步骤s202中，在布拉格反射层上形成第一支撑层，并刻蚀第一支撑层直至暴露布拉格反射层以形成第二凹槽。其中，第一支撑层和第二凹槽的形成步骤可以参考前文步骤s103中有关第一支撑层104和第二凹槽105形成的相应内容，为了简明起见，在此不再赘述。

在步骤s203中，在第二凹槽的表面上形成下电极，以及在该下电极上依次形成压电层和上电极。其中，下电极、压电层以及上电极的形成步骤可以参考前文步骤s104中有关下电极109、压电层以及上电极114形成的相应内容，为了简明起见，在此不再赘述。优选地，还可以在形成下电极之前在第二凹槽内形成种子层、以及在上电极上形成钝化层。

在步骤s204中，去除第一支撑层以形成环绕下电极侧面的第一空间。具体地，可以刻蚀压电层形成暴露第一支撑层的释放通道，然后利用腐蚀溶液通过释放通道去除第一支撑层。第一支撑层去除后，在第一支撑层所在区域形成第一空间，该第一空间对下电极的侧面形成环绕。

需要说明的是，在另一个实施例中，在形成布拉格反射层之前，还可以刻蚀基底的上表面以形成第一凹槽并在该第一凹槽内填充牺牲层，以及在形成压电振荡堆之后去除该牺牲层以在压电振荡堆和布拉格反射层的下方形成第一空间，优选地，下电极中形成在第二凹槽底面上的部分其在基底上的投影落入第一凹槽的开口范围内。在又一个实施例中，在形成压电振荡堆之后基底还可以刻蚀基底的背面形成暴露布拉格反射层的第三空间，该第三空间位于压电振荡堆的下方。

在本发明所提供的薄膜体声波谐振器的制造方法中，由于下电极形成在第一支撑层的第二凹槽内，因此去除第一支撑层之后在原来第一支撑层所在的区域形成了第一空间。也就是说，针对于下电极中形成在第二凹槽侧壁上的部分，在去除第一支撑层之后，这部分不会和布拉格反射层接触而是被第一空间环绕。相较于现有技术中直接形成在布拉格反射层上的下电极来说，由于空气比布拉格反射层对声波的隔离具有更好的效果，因此本发明所提供的制造方法可以更进一步地减少压电振荡堆内声波的损失，进而有效地提高薄膜体声波谐振器的性能。

本发明还提供了一种薄膜体声波谐振器，该薄膜体声波谐振器包括：

基底；

布拉格反射层，所述布拉格反射层形成在所述基底上；

下电极，所述下电极呈碗状结构，所述碗状结构以开口朝上的方式形成在所述布拉格反射层上，其中，所述碗状结构的侧面环绕有第一空间；

压电层，所述压电层形成在所述下电极上；

上电极，所述上电极形成在所述压电层上。

下面，将结合图5对上述薄膜体声波谐振器的各个构成部分进行详细说明。其中，图5是根据图4所示流程制造的薄膜体声波谐振器的剖面示意图。

具体地，如图5所示，本发明所提供的薄膜体声波谐振器包括基底100。基底100的材料以及参数可以参考前文中对图3(p)所示结构中相应部分的描述，为了简明起见，在此不再赘述。

如图5所示，本发明所提供的薄膜体声波谐振器还包括布拉格反射层118，该阻挡层118形成在基底100上。在本实施例中，布拉格反射层包括交替设置的高声学阻抗层和低声学阻抗层。高/低声学阻抗层的具体材料以及厚度范围可以按照现有技术中常规的布拉格反射层进行设置。

如图5所示，本发明所提供的薄膜体声波谐振器还包括下电极109，该下电极109呈碗状结构，即包括底面和环绕该底面的侧壁。需要说明的是，本文对于碗状结构底面的形状并没有任何限定，例如五边形等。下电极109形成在布拉格反射层118上，具体是该碗状结构以开口朝上的方式形成在布拉格反射层118上。该碗状结构的侧壁与布拉格反射层118之间不存在任何材料只有空气，即该碗状结构的侧面环绕有第一空间116。

优选地，如图5所示，本发明所提供的薄膜体声波谐振器还包括种子层106，该种子层106与下电极109具有相同的形状、形成在下电极109朝向阻挡层103一侧的表面上。

本发明所提供的薄膜体声波谐振器还包括压电层，该压电层形成在下电极上。在本实施例中，如图5所示，压电层包括第一压电层110和第二压电层111。其中，第一压电层110形成在下电极109上，即位于该碗状结构内。优选地，第一电压层110的上表面与呈碗状结构的下电极109的上边缘平齐(如果存在种子层106的话，第一压电层110的上表面与下电极109的上边缘以及种子层106的上边缘齐平)。第二压电层111位于第一压电层110上，优选对第一压电层110以及下电极109形成覆盖。

如图5所示，本发明所提供的薄膜体声波谐振器还包括上电极114，该上电极114形成在压电层上，具体到本实施例，上电极114形成在第二压电层111上。

优选地，如图5所示，本发明所提供的薄膜体声波谐振器还包括钝化层115，该钝化层115形成在上电极114上。

种子层106、下电极109、第一压电层110、第二压电层111、上电极114以及钝化层115的材料以及参数可以参考前文中对图3(p)所示结构中相应部分的描述，为了简明起见，在此不再赘述。

需要说明的是，在另一个实施例中，基底的上表面还可以设置有第一凹槽，该第一凹槽与布拉格反射层之间形成第一空间，该第一空间位于压电振荡堆的下方，优选地，下电极中形成在第二凹槽底面上的部分其在基底上的投影落入第一凹槽的开口范围内。在又一个实施例中，基底还可以设置有贯穿该基底的第三空间，该第三空间位于压电振荡堆的下方。

本发明所提供的薄膜体声波谐振器中的下电极呈碗状结构，其侧面形成有环绕它的第一空间。也就是说，针对于碗状结构的侧壁来说，这部分不会和布拉格反射层接触而是被第一空间环绕。相较于现有技术中形成在布拉格反射层上的下电极来说，本发明所提供的薄膜体声波谐振器其下电极背离压电层的一侧形成更多空间，可以有效地减小下电极与布拉格反射层之间的连接区域，由于空气比布拉格反射层对声波的隔离具有更好的效果，因此可以进一步减少压电振荡堆内声波的损失，进而有效地提高薄膜体声波谐振器的性能。

本发明还提供了一种薄膜体声波谐振器的制造方法。请参考图6，图6是根据本发明的又一个具体实施例的薄膜体声波谐振器的制造方法流程图。如图所示，该制造方法包括：

在步骤s301中，在基底上形成第一支撑层，并刻蚀所述第一支撑层直至暴露所述基底以形成第二凹槽；

在步骤s302中，在所述第二凹槽的表面上形成下电极，以及在该下电极上依次形成压电层和上电极；

在步骤s303中，去除所述第一支撑层以形成环绕所述下电极侧面的第一空间、以及从所述基底的背面刻蚀以在所述下电极下方形成第三空间。

下面对上述步骤s301至步骤s303的内容进行详细说明。

具体地，在步骤s301中，提供基底并在该基底上形成第一支撑层，并刻蚀第一支撑层直至基底以形成第二凹槽。其中，基底的材料以及参数可以参考前文步骤s101中有关基底100的相关内容，为了简明起见，在此不再赘述。第一支撑层和第二凹槽的形成步骤可以参考前文步骤s103中有关第一支撑层104和第二凹槽105形成的相应内容，为了简明起见，在此不再赘述。

在步骤s302中，在第二凹槽的表面上形成下电极，以及在该下电极上依次形成压电层和上电极。其中，下电极、压电层以及上电极的形成步骤可以参考前文步骤s104中有关下电极109、压电层以及上电极114形成的相应内容，为了简明起见，在此不再赘述。优选地，还可以在形成下电极之前在第二凹槽内形成种子层、以及在上电极上形成钝化层。

在步骤s303中，去除所述第一支撑层以形成环绕下电极侧面的第一空间、以及从基底的背面刻蚀直至暴露下电极以在下电极下方形成第三空间，即第三空间贯穿基底。具体地，可以刻蚀压电层形成暴露第一支撑层的释放通道，然后利用腐蚀溶液通过释放通道去除第一支撑层。第一支撑层去除后，在第一支撑层所在区域形成第一空间，该第一空间对下电极的侧面形成环绕。从基底的背面刻蚀直至暴露下电极以在下电极下方形成第三空间的步骤对于本领域技术人员来说是惯用技术手段，为了简明起见，在此不再详细说明。此外，本文对于第一空间和第三空间的形成顺序没有限定，可以先形成第一空间再形成第三空间，也可以先形成第三空间再形成第一空间。

在本发明所提供的薄膜体声波谐振器的制造方法中，由于下电极形成在第一支撑层的第二凹槽内，因此去除第一支撑层之后在原来第一支撑层所在的区域形成了第一空间。也就是说，针对于下电极中形成在第二凹槽侧壁上的部分，在去除第一支撑层之后，这部分不会和基底接触而是被第一空间环绕。相较于现有技术中直接形成在基底上的下电极来说，本发明所提供的制造方法通过在下电极背离压电层的一侧形成更多空间来减小下电极与基底之间的连接区域，从而进一步减少压电振荡堆内声波的损失，进而有效地提高薄膜体声波谐振器的性能。

优选地，可以首先在基底上形成覆盖该基底的第二支撑层，然后在该第二支撑层上形成覆盖该第二支撑层的第一支撑层。第二支撑层的材料不同于第一支撑层，例如二氧化硅(sio2)等。第二支撑层的厚度范围是5nm至30nm。相应地，在形成第三空间时，从基底的背面刻蚀直至暴露第二支撑层以在下电极下方形成第三空间。需要说明的是，若直接在基底上形成第一支撑层，那么下电极中形成于第一支撑层中第二凹槽底面的部分会和基底接触，即使后续从基底背面刻蚀在下电极下方形成第三空间，为了对下电极形成支撑，下电极仍会存在部分与基底接触。若在形成第一支撑层之前形成第二支撑层，那么第二支撑层可以对下电极进行支撑，这种情况下，可以使下电极的底面(即下电极中形成于第一支撑层中第二凹槽底面的部分)在基底上的投影落入第三空间位于基底上表面的开口范围内，如此一来，下电极中形成于第一支撑层中第二凹槽底面的部分全部位于第三空间之上，加之下电极中形成在第二凹槽侧壁上的部分被第一空间所环绕，从而使得下电极背离压电层的一侧全部被空间所包围，从而最大程度地减少压电振荡堆内声波的损失，使薄膜体声波谐振器的性能达到最优。

本发明还提供了一种薄膜体声波谐振器，该薄膜体声波谐振器包括：

基底，所述基底上形成有第三空间；

下电极，所述下电极呈碗状结构，所述碗状结构以开口朝上的方式形成在所述基底上，其中，所述碗状结构位于所述第三空间上方且所述碗状结构的侧面环绕有第一空间；

压电层，所述压电层形成在所述下电极上；

上电极，所述上电极形成在所述压电层上。

下面，将结合图7对上述薄膜体声波谐振器的各个构成部分进行详细说明。其中，图7是根据图6所示流程制造的薄膜体声波谐振器的剖面示意图。

具体地，如图7所示，本发明所提供的薄膜体声波谐振器包括基底100，其中，基底100上形成有在基底厚度方向上贯穿该基底100的第三空间119。

如图7所示，本发明所提供的薄膜体声波谐振器还包括下电极109，该下电极109呈碗状结构，即包括底面和环绕该底面的侧壁。需要说明的是，本文对于碗状结构底面的形状并没有任何限定，例如五边形等。下电极109形成在基底100上且位于第三空间119上方，具体是该碗状结构以开口朝上的方式形成在基底100上且位于第三空间119上方。此外，该碗状结构的侧壁与基底100之间不存在任何材料只有空气，即该碗状结构的侧面环绕有第一空间116。

优选地，如图7所示，本发明所提供的薄膜体声波谐振器还包括种子层106，该种子层106与下电极109具有相同的形状、形成在下电极109朝向阻挡层103一侧的表面上。

本发明所提供的薄膜体声波谐振器还包括压电层，该压电层形成在下电极上。在本实施例中，如图7所示，压电层包括第一压电层110和第二压电层111。其中，第一压电层110形成在下电极109上，即位于该碗状结构内。优选地，第一电压层110的上表面与呈碗状结构的下电极109的上边缘平齐(如果存在种子层106的话，第一压电层110的上表面与下电极109的上边缘以及种子层106的上边缘齐平)。第二压电层111位于第一压电层110上，优选对第一压电层110以及下电极109形成覆盖。

如图7所示，本发明所提供的薄膜体声波谐振器还包括上电极114，该上电极114形成在压电层上，具体到本实施例，上电极114形成在第二压电层111上。

优选地，如图7所示，本发明所提供的薄膜体声波谐振器还包括钝化层115，该钝化层115形成在上电极114上。

基底100、种子层106、下电极109、第一压电层110、第二压电层111、上电极114以及钝化层115的材料以及参数可以参考前文中对图3(p)所示结构中相应部分的描述，为了简明起见，在此不再赘述。

本发明所提供的薄膜体声波谐振器中的下电极呈碗状结构，其侧面形成有环绕它的第一空间。也就是说，针对于碗状结构的侧壁来说，这部分不会和基底接触而是被第一空间环绕。相较于现有技术中形成在基底上的下电极来说，本发明所提供的薄膜体声波谐振器其下电极背离压电层的一侧形成更多空间，可以有效地减小下电极与基底之间的连接区域，从而进一步减少压电振荡堆内声波的损失，进而有效地提高薄膜体声波谐振器的性能。

优选地，如图8所示，本发明所提供的薄膜体声波谐振器还包括第二支撑层121，该第二支撑层121形成在基底100和下电极109之间(如果有种子层则形成在基底和种子层之间)，下电极109的底面在基底100上的投影落入第三空间119位于基底100上表面的开口范围内。针对于呈碗状结构的下电极的底面在基底上的投影落入第三空间位于基底上表面的开口范围内的情况来说，由于碗状结构的底面在基底上的投影落入第三空间位于基底上表面的开口范围内，因此该碗状结构的底面部分全部位于第三空间之上，加之该碗状结构的侧壁部分被第一空间所环绕，从而使得下电极背离压电层的一侧全部被空间所包围，从而最大程度地减少压电振荡堆内声波的损失，使薄膜体声波谐振器的性能达到最优。

本发明还提供了一种滤波器，该滤波器包括至少一个本发明所提供的薄膜体声波谐振器。为了简明起见，在此不再对本发明所提供的薄膜体声波谐振器进行重复描述，其结构可以参考前文中相关部分的内容。相较于现有技术中的薄膜体声波谐振器来说，由于本发明所提供的薄膜体声波谐振器具有更优的器件性能，因此与基于现有薄膜体声波谐振器所形成的现有滤波器相比，基于本发明所提供的薄膜体声波谐振器所形成的滤波器性能更优。

本发明还提供了一种双工器，该双工器包括发射滤波器和接收滤波器，其中，发射滤波器和/或接收滤波器采用本发明所提供的滤波器实现。为了简明起见，在此不再对本发明所提供的滤波器进行重复描述，其结构可以参考前文中相关部分的内容。由于本发明所提供的滤波器相较于现有滤波器来说性能更优，因此与基于现有滤波器所形成的现有双工器相比，基于本发明所提供的滤波器所形成的双工器其性能也更优。

本发明的应用范围不局限于说明书中描述的特定实施例的工艺、机构、制造、物质组成及手段。从本发明的公开内容，作为本领域的普通技术人员将容易地理解，对于目前已存在或者以后即将开发出的工艺、机构、制造、物质组成及手段，其中它们执行与本发明描述的对应实施例大体相同的功能或者获得大体相同的结果，依照本发明可以对它们进行应用。因此，本发明所附权利要求旨在将这些工艺、机构、制造、物质组成或手段包含在其保护范围内。