体波谐振器及其制造方法
【专利摘要】本发明公开了一种压电体波谐振器及其制造方法，其中，该压电体波谐振器包括：多层结构；衬底，衬底的表面具有至少一个凹槽，多层结构覆盖至少一个凹槽，通过形成的至少一个空腔构成压电体波谐振器的声反射结构；其中，在每个空腔中，多层结构向该空腔的底部凹陷，且不与空腔的底部接触；或者，多层结构向远离该空腔的底部的方向凸起，凸起的高度大于或等于预定凸起高度。本发明通过控制压电体波谐振器中的多层膜结构向下凹陷的程度以及上凸起的高度，确保压电体波谐振器的多层膜结构上下两侧具有良好的空气反射界面，从而保障良好的体声波反射效果，保证Q值处于高水平。
【专利说明】体波谐振器及其制造方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及半导体领域，并且特别地，涉及一种压电体波谐振器及其制造方法。
【背景技术】
[0002]利用压电多层膜结构在厚度方向的纵向谐振所制成的多层膜结构压电体波谐振器，在手机通讯和高速串行数据应用等方面已经成为声表面波器件和石英晶体谐振器的一个可行的替代方案。射频前端体声波压电滤波器/双工器提供优越的滤波特性，例如低插入损耗、陡峭的过渡带、较大的功率容量、较强的抗静电放电(ESD)能力等。
[0003]高频多层膜结构压电体波振荡器具有超低频率温度漂移，其优点在于:相位噪声低、功耗低以及带宽调制范围大。除此之外，这些微型压电体波谐振器可以在硅衬底上使用互补式金属氧化物半导体(CMOS)兼容的加工工艺，以降低单位成本，并有利于最终与CMOS电路集成。
[0004]典型的压电体波谐振器包括两个金属电极、位于上下电极之间的压电材料、位于底电极下面的声反射结构以及位于声反射结构下面的衬底。通常将上电极、压电层、下电极三层材料在厚度方向上重叠的区域定义为谐振器的有效区域。当在电极之间施加一定频率的电压信号时，由于压电材料所具有的逆压电效应，有效区域内的上下电极之间会产生垂直方向传播的声波，声波在上电极与空气的交界面和底电极下的声反射结构之间来回反射并在一定频率下产生谐振。Q值是谐振器储存的总能量与谐振器由于各种途径损耗的能量的比值，声波反射效率越高则从谐振器泄漏出去的声学能量越小，即谐振器的Q值越高。Q值的提升有助于提高以压电谐振器作为基本单元的滤波器的通阻带特性，能够保证多层膜结构压电滤波器的性能。
[0005]为了使声波在上下电极之间形成良好的反射效果，通常将谐振器的有效面积形成于如图1所示的带有空腔结构的衬底上。如图1所示的多层膜结构压电体波谐振器包括:两个金属电极T和B、位于上下电极之间的压电材料P、位于底电极下面的牺牲层PSG以及位于牺牲层PSG下面的衬底S。由于空气与底电极之间的声学阻抗比值非常大,声波在底电极与空气的界面上会发生极好的反射。为了保证最少的声波泄露，需要使形成的有效区域在垂直方向上的投影尽量位于衬底的空腔区域内。
[0006]一种制作空腔声反射结构的办法的步骤可以包括:
[0007]步骤1、在衬底S上刻蚀出空腔结构；
[0008]步骤2、以牺牲层材料填充空腔结构；
[0009]步骤3、在经过表面平坦化的衬底上分别制作底电极B、压电层P、顶电极T ；
[0010]步骤4、除去牺牲层形成悬浮结构。
[0011]在去除牺牲层后，如图2所示的压电体波谐振器中，多层膜结构M (包括底电极B、压电层P和顶电极T)往往会产生形变。一种形变情况为:多层膜结构M凹陷并与空腔结构的底部C极为接近甚至发生直接接触。由于体声波在底电极与衬底接触的部分反射效率要远小于底电极与空气的交界面，因此声波能量可以从多层膜结构与衬底接触的地方泄露出去，且底电极与空腔底部发生接触的面积越大，能量泄露越严重。因此导致了多层膜结构谐振器的Q值尤其是并联谐振频率处的Q值的降低。
[0012]如图3所示，另一种形变情况为:压电体波谐振器中，多层膜结构M向空腔外部凸起，在这样的情况下，当需要为谐振器及滤波器加盖封装晶圆的时候，凸起的多层膜结构很有可能与封装晶圆(也称为，盖，Cap)相接触，这样同样不能使声波得到良好的反射，从而导致多层膜结构谐振器的Q值降低。这样实际制造出来的谐振器和滤波器往往很难达到其设计时的性能。
[0013]在由多个压电体波谐振器相连而组成的滤波器中，由于需要采用不同频率阻抗性能的谐振器，通常在设计中需要将具有不同有效区域面积大小的谐振器布置在一起。在同样的多层膜结构生长条件下，空腔的面积越大，多层膜结构越容易产生形变，因此具有大面积空腔的谐振器容易发生多层膜结构凹陷或凸起并与衬底或封装晶圆接触，导致滤波器整体性能不能满足设计要求。
[0014]针对相关技术中压电体波谐振器的多层膜结构的形变程度过大，导致压电体波谐振器的Q值降低的问题，目前尚未提出有效的解决方案。
【发明内容】
[0015]针对相关技术中压电体波谐振器的多层膜结构的形变程度过大，导致压电体波谐振器的Q值降低的问题，本发明提出一种压电体波谐振器及其制造方法，能够控制压电体波谐振器的多层膜结构的形变程度，从而保障良好的体声波反射效果，使Q值处于高水平。
[0016]本发明的技术方案是这样实现的:
[0017]根据本发明的一个方面，提供了一种压电体波谐振器。
[0018]该压电体波谐振器包括:
[0019]多层结构；
[0020]衬底，衬底的表面具有至少一个凹槽，多层结构覆盖至少一个凹槽，通过形成的至少一个空腔构成压电体波谐振器的声反射结构；
[0021]其中，在每个空腔中，多层结构向该空腔的底部凹陷，且不与空腔的底部接触；或者，多层结构向远离该空腔的底部的方向凸起，凸起的高度大于或等于预定凸起高度。
[0022]并且，在多层结构向该空腔的底部凹陷的情况下，对于每个空腔，多层结构与该空腔的底部之间的最小距离大于预定距离。
[0023]优选地，上述预定距离为0.1 μ m。
[0024]优选地，上述预定凸起高度为0.1 μ m。
[0025]进一步地，在每个凹槽的开口平面内，连接该凹槽的开口边缘两点的最长直线的长度与该凹槽的开口的最大内接圆的直径之比大于I。
[0026]此外，上述多层结构包括下电极、覆盖于下电极上方的压电层、以及覆盖于压电层上方的上电极，其中，在多个凹槽以外的区域，上电极与下电极不重叠。
[0027]可选地，至少一个凹槽的开口形状包括:圆形、多边形、不规则形。
[0028]此外，上述压电体波谐振器进一步包括:
[0029]支撑物，配置在衬底上方；
[0030]盖层，由支撑物支撑，凸起的多层结构与盖层之间具有间隔。[0031]根据本发明的一个方面，提供了一种压电体波谐振器的制造方法。
[0032]该压电体波谐振器的制造方法包括:
[0033]提供衬底；
[0034]在衬底上形成至少一个凹槽；
[0035]在至少一个凹槽中填充牺牲材料；
[0036]在衬底上方形成多层结构，多层结构覆盖衬底以及至少一个凹槽；
[0037]将凹槽中的牺牲材料移除，形成至少一个空腔构成压电体波谐振器的声反射结构；
[0038]其中，通过蚀刻形成至少一个凹槽，并且，通过控制蚀刻时间来控制每个凹槽的深度，避免牺牲材料被移除后多层结构与空腔的底部接触；
[0039]或者，多层结构向远离该空腔的底部的方向凸起，凸起的高度大于或等于预定凸起高度。
[0040]其中，上述凹槽的数量为多个，并且，在衬底上形成至少一个凹槽时，通过控制形成的凹槽的数量和/或参数来控制在牺牲材料被移除后多层结构向凹槽底部凹陷的程度，并避免多层结构与空腔的底部接触。
[0041]并且，在多层结构向该空腔的底部凹陷的情况下，对于每个空腔，多层结构与该空腔的底部之间的最小距离大于预定距离。
[0042]优选地，上述预定距离为0.1 μ m。
[0043]优选地，上述预定凸起高度为0.1 μ m。
[0044]进一步地，在每个凹槽的开口平面内，连接该凹槽的开口边缘两点的最长直线的长度与该凹槽的开口的最大内接圆的直径之比大于I。
[0045]而且，上述多层结构包括下电极、覆盖于下电极上方的压电层、以及覆盖于压电层上方的上电极，其中，在多个凹槽以外的区域，上电极与下电极不重叠。
[0046]可选地，至少一个凹槽的开口形状包括:圆形、多边形、不规则形。
[0047]此外，上述压电体波谐振器的制造方法进一步包括:
[0048]在将凹槽中的牺牲材料移除之前，在衬底上方配置支撑物；
[0049]将凹槽中的牺牲材料移除，形成至少一个空腔构成压电体波谐振器的声反射结构；
[0050]其中，通过控制空腔与多层结构的接触表面形状，避免牺牲材料被移除后多层结构向上凸起超过支撑物的高度。
[0051]并且，上述压电体波谐振器的制造方法还进一步包括:
[0052]在衬底上方配置支撑物；
[0053]提供盖层，由支撑物支撑，在多层结构向远离该空腔的底部的方向凸起情况下，凸起的多层结构与盖层之间具有间隔。
[0054]本发明通过控制压电体波谐振器中的多层膜结构向下凹陷的程度以及上凸起的高度，确保压电体波谐振器的多层膜结构上下两侧具有良好的空气反射界面，从而保障良好的体声波反射效果，保证Q值处于高水平。
【专利附图】
【附图说明】[0055]图1是现有技术中压电体波谐振器的示意图；
[0056]图2是现有技术中压电体波谐振器在多层膜结构与空腔底部接触时的示意图；
[0057]图3是现有技术中压电体波谐振器在多层膜结构与上层封装晶的表面接触时的示意图；
[0058]图4是根据本发明实施例的压电体波谐振器在多层结构向下凹陷时的示意图；
[0059]图5是根据本发明实施例的压电体波谐振器在多层结构向上凸时的结构图；
[0060]图6是根据本发明实施例的压电体波谐振器所定义的凹槽表面多边形形状的原理图；
[0061]图7是根据本发明实施例改变压电体波谐振器的凹槽表面多边形形状的示意图；
[0062]图8a是根据本发明再一个实施例的压电体波谐振器的俯视图；
[0063]图Sb是沿着图8a所示压电体波谐振器的剖面线A_A截取的剖面图；
[0064]图Sc是沿着图8a所示压电体波谐振器的剖面线N_N截取的剖面图；
[0065]图9a是根据本发明又一个实施例的压电体波谐振器的俯视图；
[0066]图9b是沿着图9a所示压电体波谐振器的剖面线A_A截取的剖面图；
[0067]图9c是沿着图9a所示压电体波谐振器的剖面线N-N截取的剖面图。
【具体实施方式】
[0068]下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明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发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
[0069]根据本发明的实施例，提供了 一种压电体波谐振器。
[0070]根据本发明实施例的压电体波谐振器可以包括:
[0071]多层结构，其中，多层结构包括底电极、压电层以及上电极；
[0072]衬底，衬底的表面具有至少一个凹槽，多层结构覆盖至少一个凹槽，通过形成的至少一个空腔构成压电体波谐振器的声反射结构；
[0073]其中，在每个空腔中，多层结构向该空腔的底部凹陷，且不与空腔的底部接触。并且，对于每个空腔，多层结构与该空腔的底部之间的最小距离大于预定距离。为了避免体声波谐振器声波能量通过空气耦合到衬底，多层膜结构与空腔底部的最小距离至少应大于谐振声波在空气中波长的四分之一，因此，优选地，该预定距离可以为0.Ιμπι。
[0074]如图4和图5所示，根据本发明实施例的压电体波谐振器结构包括:衬底S、空腔C、底电极B、压电层P以及上电极Τ，其中，底电极B、压电层P和上电极T在垂直方向上重叠的面积定义为压电体波谐振器的有效区域，并且将空腔面积上所有膜组成的复合膜结构定义为多层膜结构Μ。
[0075]在实际应用中，如图4所示，为根据本发明实施例的压电体波谐振器在多层结构向下凹陷时的示意图，此时，多层膜结构向下凹陷，且多层膜结构不与空腔底部接触。通过控制空腔深度或者多层膜结构生长的工艺参数，使得多层膜结构不与空腔底部接触。底电极B与容腔底部的最大距离为Dp，优选地，该多层膜结构凹陷处最低点与空腔底部最小距离应大于0.1 μ m。[0076]例如，通过台阶仪在多层膜M表面可以描绘出表面轮廓为向下凹陷的曲线，通过计算曲线最低点可以得到多层膜结构凹陷的最大深度Ld。通过在准备衬底的时候控制空腔刻蚀时间，可以控制空腔深度Dp，从而控制多层膜结构凹陷处最低点与空腔底部垂直距离(Dp-Ld)，使该距离大于0.Ιμπι。这样，有效区域与空腔区域重叠的范围内声波可以得到很好的反射，同时为由于环境变化(如温度变化或冲击力)导致的多层膜结构进一步形变留出了一定区域，避免了由于谐振器的声波在空腔区域内泄露而导致Q值降低。
[0077]根据本发明的另一个实施例，提供了一种压电体波谐振器。
[0078]根据本发明实施例的压电体波谐振器可以包括:
[0079]多层结构；
[0080]衬底，衬底的表面具有至少一个凹槽，多层结构覆盖至少一个凹槽，通过形成的至少一个空腔构成压电体波谐振器的声反射结构；
[0081]其中，在每个空腔中，多层结构向远离该空腔的底部的方向凸起，凸起的高度大于或等于预定凸起高度。可选地，上述预定凸起高度还可以为0.1、0.2、0.3、0.4μπι。优选地，上述预定凸起高度可以为0.1 μ m。
[0082]如图5所示，根据本发明实施例的压电体波谐振器在多层结构向上凸时的结构图，其中，多层膜结构M向上拱起。通过控制多层膜结构M形成过程中的工艺参数可以使得在去除牺牲层材料之后，多层膜结构M向上拱起，来避免多层膜结构与空腔底部相接触。
[0083]通过台阶仪在多层膜结构M表面一个截面扫描可以描绘出表面轮廓为中间向上拱起的曲线，这样，有效区域与空腔区域重叠的范围内声波可以得到很好的反射，同时为由于环境变化(如温度变化或冲击力)导致的多层膜结构进一步形变留出了一定安全范围，避免了由于谐振器的声波在空腔区域内泄露而导致Q值降低。由于多层膜结构向上拱起，所以在制作衬底空腔时可以形成相对图4所示的实施例的压电体波谐振器结构的深度更浅的空腔，优选的，空腔深度可以为0.5-1 μ m。这样的结构设计减少了刻蚀时间，更重要的是浅的空腔相对深的空腔使结构具有更好的稳定性，提高了生产过程中的良率。
[0084]此外，在环境需要的情况下，根据本发明实施例的压电体波谐振器可以进一步包括:
[0085]支撑物，配置在衬底上方；
[0086]盖层，由支撑物支撑，凸起的多层结构与盖层之间具有间隔。
[0087]盖层的表面可以为平坦，或者也可以向上凹陷。在根据本发明实施例的压电体波谐振器中，凸起的多层结构与盖层不接触。为了避免体声波谐振器声波能量通过空气耦合到盖层，多层膜结构与盖层之间的最小距离至少应大于谐振声波在空气中波长的四分之一。优选的，该最小距离大于0.1 μ m。
[0088]上述实施例中所描述的压电体波谐振器，空腔上方的膜结构向下凹陷或者向上拱起，与衬底空腔底部或者顶部封装晶圆之间具有一定的安全距离，避免因为多层膜结构与空腔底部或封装晶圆的接触导致的谐振器的Q值降低以及滤波器的性能受损。
[0089]根据本发明的另一个方面，提供了一种压电体波谐振器的设计方法，其中，通过并联小面积的衬底带空腔的谐振器，能够在实现大面积频率阻抗性能的同时，控制空腔上多层膜结构的凹陷或凸起程度，避免因为多层膜结构底部与空腔底部接触、或多层膜结构顶部与封装晶圆接触而导致的谐振器Q值下降、以及性能受损等问题。[0090]并且，不论是否采用小面积的衬底带空腔的谐振器，衬底的空腔形状均可以是狭长的，并且，在每个凹槽的开口平面内，连接该凹槽的开口边缘两点的最长直线的长度与该凹槽的开口的最大内接圆的直径之比大于1，可选地，至少一个凹槽的开口形状可以包括:圆形、多边形、不规则形。本发明技术方案的效果使得拥有大面积的压电体波谐振器的空腔上多层膜结构凹陷或凸起的程度得到控制，避免因为多层膜结构底部与空腔底部接触或多层膜结构顶部与封装晶圆接触导致的谐振器Q值下降或性能受损。[0091]根据本发明实施例的压电体波谐振器结构，其有效区域以及相对的衬底空腔的表面形状具有特征为狭长形。空腔的截面形状可以为矩形、椭圆形、圆形、多边形等，空腔的截面形状为矩形时要求长宽比大于1，空腔的截面形状为椭圆时要求椭圆的长轴与短轴长度比大于I。当空腔的截面形状为不规则的多边形时，对空腔的截面形状的要求做如下定义和限制:如图6所示，定义多边形区域内最大的内接圆的直径为d，定义多边形区域内两点之间的最大距离为L，要求L:d>l。
[0092]如图7所示，在保持面积不变的情况下通过形成狭长的空腔和空腔上的有效区域，例如，在图7中，使正方形U变为长方形U'，使不规则形状X变成X'，使圆形Z变成Z'，这样的结构变化使得悬浮的多层膜的边界得到有效的约束，膜内不容易形成很大的挠度，这样空腔上的多层膜结构不会产生很大的凹陷或上凸，多层膜结构底部不会与空腔底部相接触，声波可以得到很好的反射，避免了由于谐振器的声波在空腔区域内泄露而导致Q值降低。在以带空腔的压电体波谐振器作为基本单元的滤波器中，通常需要用到不同面积的压电体波谐振器。通过合理地构图出不同面积空腔表面形状，使多层膜结构过度凹陷或上凸的情况得到了控制，避免了谐振器Q值的降低，谐振器的滤波器性能得以满足设计要求。
[0093]此外，通过本发明的实施例中的技术方法还可以控制多层膜结构向空腔外凸起的程度，在压电体波谐振器结构需要加盖封装晶圆的情况下，使得多层膜结构不与封装晶圆相接触，因此同样也避免了声波在有效区域内的泄漏，避免了谐振器Q值降低。
[0094]此外，在本发明的再一个实施例中，上述压电体波谐振器结构的多层膜结构包括下电极、覆盖于下电极上方的压电层、以及覆盖于压电层上方的上电极，其中，在多个凹槽以外的区域，上电极与下电极不重叠。可选地，至少一个凹槽的开口形状可以包括:圆形、多边形、不规则形。
[0095]根据本发明的技术方案，可以通过小面积压电体波谐振器的并联实现大面积压电体波谐振器的频率阻抗性能，并且同时减少了多层膜结构凹陷或上凸程度。进一步地，压电体波谐振器的凹槽表面形状可以采用图6所示比例的形状。
[0096]图8a、8b、8c所示是根据本发明再一个实施例的压电体波谐振器。如图8a所示，是根据本发明再一个实施例的压电体波谐振器的俯视图，根据本发明实施例的压电体波谐振器结构包括:衬底S、空腔C、底电极B、压电层P以及上电极T，其中，底电极B、压电层P和上电极T在垂直方向上重叠的面积定义为压电体波谐振器的有效区域，并且将空腔面积上所有膜组成的复合膜结构定义为多层膜结构；图8b是沿着图8a所示压电体波谐振器的剖面线A-A截取的剖面图；图Sc是沿着图8a所示压电体波谐振器的剖面线N-N截取的剖面图。通过图8a-8c可以看出，在基底上形成的底部电极跨过两个空腔互相连接在一起，两个空腔上的顶部电极同样连接在一起，压电层P部分被刻蚀露出底电极B以便于电学连出，其结果使得两个空腔上的谐振器结构并联在一起，其中底部电极的连接部分图形和顶部电极的连接部分图形在垂直于衬底的方向上没有重叠，因而不会在空腔外形成有效区域而导致能量泄漏。由于减小了单个空腔上多层膜结构的面积，多层膜结构凹陷的情况得到了有效控制，声波可以得到很好的反射，避免了由于谐振器的声波在空腔区域内泄露而导致Q值降低，同时又能实现大面积谐振器所具有的频率阻抗性能。
[0097]同样，通过本实施例中的方法还可以控制多层膜结构向空腔外凸起的程度使得多层膜结构不与封装晶圆相接触，图9a是根据本发明又一个实施例的压电体波谐振器的俯视图，图9a所示压电体波谐振器的结构组成与图8a所示的压电体波谐振器相同；图9b是沿着图9a所示压电体波谐振器的剖面线A-A截取的剖面图；图9c是沿着图9a所示压电体波谐振器的剖面线N-N截取的剖面图。图9a-9c所示出的结构与图8a_8c所示的结构基本相同，区别在于图9a-9c所示结构中的多层膜结构(包括上电极T、压电层P、底电极B)均向上突起，并且与封装晶圆之间具有一定距离。该上凸结构同样能够使声波可以得到很好的反射，避免了由于谐振器的声波在空腔区域内泄露而导致Q值降低，同时又能实现大面积谐振器所具有的频率阻抗性能。
[0098]图8a_8c和图9a_9c仅仅示出了两个示例性的实施例，并且为了简单起见，图中没有示出用于去除牺牲层材料的沟道。虽然图8a_8c和图9a_9c中均示出了并联的两个谐振器空腔，并且其有效区域形状为矩形，但是实际上，谐振器的数量可以为更多，并且谐振器的空腔及有效区域形状还可以为圆形、椭圆、多边形等。并且，谐振器之间并联方式可以多种多样，如不同谐振器的上电极与下电极互相连接，采用顶电极或者底电极材料以外的更高电导率材料的金属进行谐振器的电学并联等。应该可以理解的是，凡是为了控制多层膜结构的凹陷或上凸程度，避免谐振器的Q值降低而通过较小面积谐振器并联实现较大面积谐振器电学阻抗特性效果的做法均应在本专利的保护范围之内。
[0099]根据本发明的实施例，提供了 一种压电体波谐振器的制造方法。
[0100]根据本发明实施例的压电体波谐振器的制造方法包括:
[0101]步骤I，提供衬底；
[0102]步骤2，在衬底上形成至少一个凹槽；
[0103]步骤3，在至少一个凹槽中填充牺牲材料；
[0104]步骤4，在衬底上方形成多层结构，多层结构覆盖衬底以及至少一个凹槽；
[0105]步骤5，将凹槽中的牺牲材料移除，形成至少一个空腔构成压电体波谐振器的声反射结构；
[0106]步骤6，其中，通过蚀刻形成至少一个凹槽，并且，通过控制蚀刻时间来控制每个凹槽的深度，避免牺牲材料被移除后多层结构与空腔的底部接触；
[0107]或者，多层结构向远离该空腔的底部的方向凸起，凸起的高度大于或等于预定凸起高度，优选地，该预定凸起高度为0.Ιμπι。多层结构即为文中所提及的多层膜结构。当多层结构向上凸起时，凹槽的深度可以比多层结构向下凹陷时浅。
[0108]其中，上述凹槽的数量为多个，并且，在衬底上形成至少一个凹槽时，通过控制形成的凹槽的数量和/或参数来控制在牺牲材料被移除后多层结构向凹槽底部凹陷的程度，并避免多层结构与空腔的底部接触。
[0109]并且，在多层结构向该空腔的底部凹陷的情况下，对于每个空腔，多层结构与该空腔的底部之间的最小距离大于预定距离，优选地，该预定距离为0.Ιμπι。
[0110]进一步地，在每个凹槽的开口平面内，连接该凹槽的开口边缘两点的最长直线的长度与该凹槽的开口的最大内接圆的直径之比大于I。
[0111]而且，上述多层结构包括下电极、覆盖于下电极上方的压电层、以及覆盖于压电层上方的上电极，其中，在多个凹槽以外的区域，上电极与下电极不重叠。
[0112]可选地，至少一个凹槽的开口形状包括:圆形、多边形、不规则形。
[0113]此外，上述压电体波谐振器的制造方法可以进一步包括:
[0114]在将凹槽中的牺牲材料移除之前，在衬底上方配置支撑物；
[0115]将凹槽中的牺牲材料移除，形成至少一个空腔构成压电体波谐振器的声反射结构；
[0116]其中，通过控制空腔与多层结构的接触表面形状，避免牺牲材料被移除后多层结构向上凸起超过支撑物的高度。
[0117]并且，上述压电体波谐振器的制造方法还进一步包括:
[0118]在衬底上方配置支撑物；
[0119]提供盖层，由支撑物支撑，在多层结构向远离该空腔的底部的方向凸起情况下，凸起的多层结构与盖层之间具有间隔。其中，盖层相对多层膜结构的表面可以向上凹起，也可以是平面。
[0120]根据本发明的实施例，文中所述的衬底和封装晶圆都可以由硅、锗、砷化镓、氮化镓、蓝宝石等构成，但并不局限于以上材料。上电极和下电极可以由金(Au)、钨(W)、钥(Mo)、钼(Pt)、钌(Ru)、铱(Ir)、钛钨(TiW)、铝(Al)、钛(Ti)等类似金属形成，上下电极材料一般相同，但也可以不同。压电层可以为氮化铝(AlN)、氧化锌(ZnO)、锆钛酸铅(PZT)、铌酸锂(LiNbO3)、石英(quartz)、银酸钾(KNbO3)或钽酸锂(LiTaO3)等材料,但不局限于以上材料。
[0121]综上所述，借助于本发明的上述技术方案，本发明通过控制压电体波谐振器中的多层膜结构向下凹陷的程度以及上凸的高度，确保压电体波谐振器的多层膜结构的有效区域不与上下固体表面接触，从而保障良好的体声波反射效果，使Q值维持原有水平，从而得到一种保证体声波谐振器有效区域的多层膜结构的上下表面具有良好体声波反射效果的压电体波谐振器结构和多层膜结构压电滤波器的结构。
[0122]以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
【权利要求】
1.一种压电体波谐振器，其特征在于，包括: 多层结构； 衬底，所述衬底的表面具有至少一个凹槽，所述多层结构覆盖所述至少一个凹槽，通过形成的至少一个空腔构成所述压电体波谐振器的声反射结构； 其中，在每个空腔中，所述多层结构向该空腔的底部凹陷，且不与空腔的底部接触；或者，所述多层结构向远离该空腔的底部的方向凸起，凸起的高度大于或等于预定凸起高度。
2.根据权利要求1所述的压电体波谐振器，其特征在于，在多层结构向该空腔的底部凹陷的情况下，对于每个空腔，所述多层结构与该空腔的底部之间的最小距离大于预定距离。
3.根据权利要求2所述的压电体波谐振器，其特征在于，所述预定距离为0.1 μ m。
4.根据权利要求1所述的压电体波谐振器，其特征在于，所述预定凸起高度为0.1 μ m。
5.根据权利要求1所述的压电体波谐振器，其特征在于，在每个凹槽的开口平面内，连接该凹槽的开口边缘两点的最长直线的长度与该凹槽的开口的最大内接圆的直径之比大于I。
6.根据权利要求1所述的压电体波谐振器，其特征在于，所述多层结构包括下电极、覆盖于所述下电极上方的压电层、以及覆盖于所述压电层上方的上电极，其中，在所述多个凹槽以外的区域，所述上电极与所述下电极不重叠。
7.根据权利要求1所述的压电体波谐振器，其特征在于，所述至少一个凹槽的开口形状包括:圆形、多边形、不规则形。`
8.根据权利要求1所述的压电体波谐振器，其特征在于，进一步包括: 支撑物，配置在所述衬底上方； 盖层，由所述支撑物支撑，凸起的所述多层结构与所述盖层之间具有间隔。
9.一种压电体波谐振器的制造方法，其特征在于，包括: 提供衬底； 在所述衬底上形成至少一个凹槽； 在所述至少一个凹槽中填充牺牲材料； 在所述衬底上方形成多层结构，所述多层结构覆盖所述衬底以及所述至少一个凹槽；将所述凹槽中的牺牲材料移除，形成至少一个空腔构成所述压电体波谐振器的声反射结构； 其中，通过蚀刻形成所述至少一个凹槽，并且，通过控制蚀刻时间来控制每个凹槽的深度，避免所述牺牲材料被移除后多层结构与空腔的底部接触； 或者，所述多层结构向远离该空腔的底部的方向凸起，凸起的高度大于或等于预定凸起高度。
10.根据权利要求9所述的制造方法，其特征在于，所述凹槽的数量为多个，并且，在所述衬底上形成至少一个凹槽时，通过控制形成的凹槽的数量和/或参数来控制在所述牺牲材料被移除后所述多层结构向凹槽底部凹陷的程度，并避免所述多层结构与空腔的底部接触。
11.根据权利要求9所述的制造方法，其特征在于，在多层结构向该空腔的底部凹陷的情况下，对于每个空腔，所述多层结构与该空腔的底部之间的最小距离大于预定距离。
12.根据权利要求11所述的制造方法，其特征在于，所述预定距离为0.Ιμπι。
13.根据权利要求9所述的制造方法，其特征在于，所述预定凸起高度为0.Ιμπι。
14.根据权利要求9所述的制造方法，其特征在于，在每个凹槽的开口平面内，连接该凹槽的开口边缘两点的最长直线的长度与该凹槽的开口的最大内接圆的直径之比大于I。
15.根据权利要求9所述的制造方法，其特征在于，所述多层结构包括下电极、覆盖于所述下电极上方的压电层、以及覆盖于所述压电层上方的上电极，其中，在所述多个凹槽以外的区域，所述上电极与所述下电极不重叠。
16.根据权利要求9所述的制造方法，其特征在于，所述至少一个凹槽的开口形状包括:圆形、多边形、不规则形。
17.根据权利要求9所述的制造方法，其特征在于，进一步包括: 在将所述凹槽中的牺牲材料移除之前，在所述衬底上方配置支撑物； 将所述凹槽中的牺牲材料移除，形成至少一个空腔构成所述压电体波谐振器的声反射结构； 其中，通过控制所述空腔与所述多层结构的接触表面形状，避免所述牺牲材料被移除后所述多层结构向上凸起超过所述支撑物的高度。
18.根据权利要求9所述的制造方法，其特征在于，进一步包括: 在所述衬底上方配置支撑物； 提供盖层，由所述支撑物支撑，在多层结构向远离该空腔的底部的方向凸起情况下，凸起的所述多层结构与所述盖层之间具有`间隔。
【文档编号】H03H3/02GK103532516SQ201310337329
【公开日】2014年1月22日 申请日期:2013年8月5日 优先权日:2013年8月5日
【发明者】庞慰, 江源, 张孟伦, 张代化, 张 浩 申请人:天津大学