谐振器结构、用于制作谐振器结构的方法与流程

1.本技术涉及谐振器技术领域，例如涉及一种谐振器结构、用于制作谐振器结构的方法。


背景技术：

2.谐振器的q值越大，意味着相对于存储的能量来说所需付出的能量耗散约束，即谐振电路储能的效率越高。因此，在设计谐振器时，需要不断提高谐振器的q值。体声波谐振器通常都具有空腔。如图1所示，相关技术中，由键合层4、压电层1、衬底5和平坦的底电极层2围合形成空腔。这种具有平坦的底电极层参与围合形成空腔的谐振器，谐振器的q值变化如图2所示，图2中横坐标为频率，纵坐标为q值。由图2可见，谐振器的q值较低。
3.在实现本技术实施例的过程中，发现相关技术中至少存在如下问题：现有的制作谐振器的工艺制作出来的谐振器，谐振器的q值较低。


技术实现要素：

4.为了对披露的实施例的一些方面有基本的理解，下面给出了简单的概括。所述概括不是泛泛评述，也不是要确定关键／重要组成元素或描绘这些实施例的保护范围，而是作为后面的详细说明的序言。
5.本发明实施例提供一种谐振器结构、用于制作谐振器结构的方法，以提高谐振器的q值。
6.在一些实施例中，所述谐振器结构，包括：顶电极结构；压电层，连接所述顶电极结构；底电极结构，位于所述压电层远离所述顶电极结构的一侧；所述底电极结构与所述压电层的一端连接，使所述压电层的另一端暴露于所述底电极结构外；所述底电极结构远离所述压电层的一侧设置有第一凹槽；谐振载体，连接所述底电极结构和暴露于所述底电极结构外的压电层；所述谐振载体、所述压电层、所述底电极结构围合形成空腔，所述第一凹槽位于所述空腔内。
7.在一些实施例中，所述底电极结构包括：底电极层，与所述压电层的一端连接，使所述压电层的另一端暴露于所述底电极层外；所述底电极层远离所述压电层的一侧设置有第一凹槽；第一钝化层，位于所述底电极层远离所述压电层的一侧，连接所述底电极层。
8.在一些实施例中，所述第一凹槽内设置有向下的第一凸起，所述第一凸起将所述第一凹槽分为第二凹槽和第三凹槽；所述第一凸起的高度小于所述第一凹槽的高度。
9.在一些实施例中，所述顶电极结构包括：顶电极层，与所述压电层的一端连接，使所述压电层的另一端暴露于所述顶电极层外；第二钝化层，位于所述顶电极层远离所述压电层的一侧，连接所述顶电极层。
10.在一些实施例中，所述底电极层远离所述压电层的一侧设置有第四凹槽。
11.在一些实施例中，所述第四凹槽内设置有向上的第二凸起，所述第二凸起将所述第四凹槽分为第五凹槽和第六凹槽；所述第二凸起的高度小于所述第四凹槽的高度。
12.在一些实施例中，所述谐振载体包括：衬底；键合层，被限定为中空结构；所述键合层的一侧连接所述衬底，所述键合层的另一侧连接所述底电极结构和暴露于所述底电极结构外的压电层；使所述谐振载体、所述压电层、所述底电极结构围合形成空腔。
13.在一些实施例中，所述谐振载体包括：衬底；高捕捉层，设置在所述衬底与键合层之间；所述键合层，被限定为中空结构；所述键合层的一侧连接所述高捕捉层，所述键合层的另一侧连接所述底电极结构和暴露于所述底电极结构外的压电层；使所述谐振载体、所述压电层、所述底电极结构围合形成空腔。
14.在一些实施例中，待处理结构包括底电极层、顶电极层和设置在所述底电极层和所述顶电极层之间的压电层。所述用于制作谐振器结构的方法，包括：刻蚀所述底电极层，形成带有第一凹槽的底电极结构；所述底电极结构暴露出所述压电层；将预设的谐振载体与所述底电极结构和暴露于所述底电极结构外的压电层键合，使所述谐振载体、所述压电层、所述底电极结构围合形成空腔，所述第一凹槽位于所述空腔内；刻蚀所述顶电极层，形成顶电极结构。
15.在一些实施例中，刻蚀所述底电极层，形成带有第一凹槽的底电极结构，包括：刻蚀所述底电极层，暴露出所述压电层；在刻蚀后的底电极层上进行刻蚀，形成第一凹槽；在形成有第一凹槽的底电极层上淀积第一钝化层，将形成有第一凹槽的底电极层和第一钝化层确定为底电极结构。
16.本发明实施例提供一种谐振器结构、用于制作谐振器结构的方法。可以实现以下技术效果：通过顶电极结构。压电层，连接顶电极结构。底电极结构，位于压电层远离顶电极结构的一侧。底电极结构与压电层的一端连接，使压电层的另一端暴露于底电极结构外。底电极结构远离压电层的一侧设置有第一凹槽。谐振载体，连接底电极结构和暴露于底电极结构外的压电层。谐振载体、压电层、底电极结构围合形成空腔，第一凹槽位于空腔内。这样，通过在底电极结构远离压电层的一侧设置有第一凹槽，使用带有第一凹槽的底电极结构参与围合形成空腔，而非使用平坦的底电极层参与围合形成空腔，能够提高谐振器的q值。
17.以上的总体描述和下文中的描述仅是示例性和解释性的，不用于限制本技术。
附图说明
18.一个或多个实施例通过与之对应的附图进行示例性说明，这些示例性说明和附图并不构成对实施例的限定，附图中具有相同参考数字标号的元件示为类似的元件，附图不构成比例限制，并且其中：图1是本发明实施例提供的一个现有的谐振器的结构示意图；图2是本发明实施例提供的第一个谐振器的q值变化示意图；图3是本发明实施例提供的第一个谐振器结构的结构示意图；图4是本发明实施例提供的第二个谐振器的q值变化示意图；图5是本发明实施例提供的第二个谐振器结构的结构示意图；图6是本发明实施例提供的第三个谐振器结构的结构示意图；图7是本发明实施例提供的第三个谐振器的q值变化示意图；图8是本发明实施例提供的第四个谐振器结构的结构示意图；
图9是本发明实施例提供的一个谐振器频率曲线示意图；图10是本发明实施例提供的一个用于制作谐振器结构的方法的示意图；图11是本发明实施例提供的一个对底电极层刻蚀后的结构示意图；图12是本发明实施例提供的一个对刻蚀后的底电极层再次刻蚀后的结构示意图；图13是本发明实施例提供的一个淀积第一金属层和第二金属层后的结构示意图；图14是本发明实施例提供的一个淀积第一钝化层后的结构示意图；图15是本发明实施例提供的一个键合后的结构示意图；图16是本发明实施例提供的一个刻蚀顶电极层和第二钝化层后的结构示意图。
19.附图标记：1、压电层；2、底电极层；3、顶电极层；4、键合层；5、衬底；6、顶电极结构；7、底电极结构；8、第一钝化层；9、第二钝化层；10、第二凹槽；11；第三凹槽；12、高捕捉层；13、第一金属层；14、第二金属层；15：谐振载体。
具体实施方式
20.为了能够更加详尽地了解本发明实施例的特点与技术内容，下面结合附图对本发明实施例的实现进行详细阐述，所附附图仅供参考说明之用，并非用来限定本发明实施例。在以下的技术描述中，为方便解释起见，通过多个细节以提供对所披露实施例的充分理解。然而，在没有这些细节的情况下，一个或多个实施例仍然可以实施。在其它情况下，为简化附图，熟知的结构和装置可以简化展示。
21.本发明实施例的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的本发明实施例的实施例。此外，术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含。
22.本发明实施例中，术语“上”、“下”、“内”、“中”、“外”、“前”、“后”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系。这些术语主要是为了更好地描述本发明实施例及其实施例，并非用于限定所指示的装置、元件或组成部分必须具有特定方位，或以特定方位进行构造和操作。并且，上述部分术语除了可以用于表示方位或位置关系以外，还可能用于表示其他含义，例如术语“上”在某些情况下也可能用于表示某种依附关系或连接关系。对于本领域普通技术人员而言，可以根据具体情况理解这些术语在本发明实施例中的具体含义。
23.另外，术语“设置”、“连接”、“固定”应做广义理解。例如，“连接”可以是固定连接，可拆卸连接，或整体式构造；可以是机械连接，或电连接；可以是直接相连，或者是通过中间媒介间接相连，又或者是两个装置、元件或组成部分之间内部的连通。对于本领域普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明实施例中的具体含义。
24.除非另有说明，术语“多个”表示两个或两个以上。
25.本发明实施例中，字符“/”表示前后对象是一种“或”的关系。例如，a/b表示：a或b。
26.术语“和/或”是一种描述对象的关联关系，表示可以存在三种关系。例如，a和/或b，表示：a或b，或，a和b这三种关系。
27.需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明实施例中的实施例及实施例中的特征
可以相互组合。
28.结合图3所示，本发明实施例提供一种谐振器结构，包括：顶电极结构6、压电层1、底电极结构7和谐振载体15。其中，压电层1，连接顶电极结构6；底电极结构7，位于压电层1远离顶电极结构6的一侧；底电极结构7与压电层1的一端连接，使压电层1的另一端暴露于底电极结构7外；底电极结构7远离压电层1的一侧设置有第一凹槽；谐振载体15，连接底电极结构7和暴露于底电极结构7外的压电层1；谐振载体15、压电层1、底电极结构7围合形成空腔，第一凹槽位于空腔内。
29.采用本技术实施例提供的谐振器结构，通过顶电极结构。压电层，连接顶电极结构。底电极结构，位于压电层远离顶电极结构的一侧。底电极结构与压电层的一端连接，使压电层的另一端暴露于底电极结构外。底电极结构远离压电层的一侧设置有第一凹槽。谐振载体，连接底电极结构和暴露于底电极结构外的压电层。谐振载体、压电层、底电极结构围合形成空腔，第一凹槽位于空腔内。这样，通过在底电极结构远离压电层的一侧设置有第一凹槽，使用带有第一凹槽的底电极结构参与围合形成空腔，而非使用平坦的底电极层参与围合形成空腔，能够提高谐振器的q值。
30.可选地，压电层由具有压电性能的氮化铝aln、氧化锌zno、铌酸锂linbo3、钽酸锂litao3、锆钛酸铅pzt和钛酸锶钡bst等材料中的一种或多种制成。
31.可选地，压电层由掺杂5-30%比例稀土元素的氮化铝aln制成。可选地，稀土元素包括：钪、铒和镧等中的一种或多种。例如：压电层由氮化铝制成，或，由掺杂10%比例钪的氮化铝制成。
32.在一些实施例中，压电层由掺杂钪的氧化锌zno、掺杂钪的铌酸锂linbo3、掺杂钪的钽酸锂litao3、掺杂钪的氮化铝aln或掺杂钪的铝钪氮alscn制成。
33.结合图3所示，可选地，底电极结构7包括：底电极层2和第一钝化层8。底电极层2，与压电层1的一端连接，使压电层1的另一端暴露于底电极层2外；底电极层2远离压电层1的一侧设置有第一凹槽；第一钝化层8，位于底电极层2远离压电层1的一侧，连接底电极层2。这样，设置第一钝化层，能够在提高谐振器的q值的同时保护底电极层。
34.进一步的，底电极层由具有导电性能钼mo、铝al、金au、铜cu、铂pt、钽ta、钨w、钯pd和钌ru等金属材料中的一种或多种制成。
35.进一步的，第一钝化层由氮化硅sin、氮化铝aln、二氧化硅sio2和氮氧化硅sino中的一种或多种制成。
36.可选地，顶电极结构6包括：顶电极层3和第二钝化层9。顶电极层3，与压电层1的一端连接，使压电层1的另一端暴露于顶电极层3外；第二钝化层9，位于顶电极层3远离压电层1的一侧，连接顶电极层3。
37.进一步的，顶电极层由具有导电性能钼mo、铝al、金au、铜cu、铂pt、钽ta、钨w、钯pd和钌ru等金属材料中的一种或多种制成。
38.进一步的，第二钝化层由氮化硅sin、氮化铝aln、二氧化硅sio2和氮氧化硅sino中的一种或多种制成。
39.可选地，谐振载体15包括：衬底5和键合层4。键合层4，被限定为中空结构；键合层4的一侧连接衬底5，键合层4的另一侧连接底电极结构7和暴露于底电极结构7外的压电层1；使谐振载体15、压电层1、底电极结构7围合形成空腔。这样，由设置有第一凹槽的底电极层、
第一钝化层、顶电极层、第二钝化层、衬底、键合层和压电层共同构成谐振器结构，该谐振器结构使用带有第一凹槽的底电极结构参与围合形成空腔。具有该谐振器结构的谐振器的q值变化图如图4所示。图4中横坐标为频率，纵坐标为q值。图4中谐振器的q值相较于图2中的谐振器q值更高。因此，使用带有第一凹槽的底电极结构参与围合形成空腔的谐振器结构相较于使用非使用平坦的底电极层参与围合形成空腔的谐振器结构，使用带有第一凹槽的底电极结构参与围合形成空腔的谐振器结构能够提高谐振器的q值。
40.进一步的，衬底由硅制成。
41.进一步的，键合层由二氧化硅、氮化硅、有机膜材料和硅酸乙酯的一种或多种组合制成。
42.结合图5所示，进一步的，第一凹槽内设置有向下的第一凸起，第一凸起将第一凹槽分为第二凹槽10和第三凹槽11；第一凸起的高度小于第一凹槽的高度。这样，由于在底电极结构远离压电层的一侧设置第一凹槽，可能会导致谐振器杂散模式变强，通过在第一凹槽内设置向下的第一凸起，且第一凸起的高度小于第一凹槽的高度。这样，能够有效的抑制杂散模式。
43.可选地，第一凸起由与底电极层相同的材料制成。
44.可选地，第一凸起由具有导电性能钼mo、铝al、金au、铜cu、铂pt、钽ta、钨w、钯pd和钌ru等金属材料中的一种或多种制成。
45.进一步的，顶电极层远离压电层的一侧设置有第四凹槽。
46.进一步的，第四凹槽内设置有向上的第二凸起，第二凸起将第四凹槽分为第五凹槽和第六凹槽；第二凸起的高度小于第四凹槽的高度。
47.可选地，第二凸起由与顶电极层相同的材料制成。
48.可选地，第二凸起由具有导电性能钼mo、铝al、金au、铜cu、铂pt、钽ta、钨w、钯pd和钌ru等金属材料中的一种或多种制成。
49.可选地，谐振载体包括：衬底、高捕捉层和键合层。高捕捉层，设置在衬底与键合层之间；键合层，被限定为中空结构；键合层的一侧连接高捕捉层，键合层的另一侧连接底电极结构和暴露于底电极结构外的压电层；使谐振载体、压电层、底电极结构围合形成空腔。
50.进一步的，高捕捉层由多晶硅polycrystalline silicon和/或非晶硅amorphous siliconα-si 制成。
51.在一些实施例中，结合图6所示，谐振器结构包括顶电极结构6、压电层1、底电极结构7和谐振载体15。其中，顶电极结构6由顶电极层3和第二钝化层9构成。顶电极层3与压电层1的一端连接，使压电层1的另一端暴露于顶电极层3外。第二钝化层9位于顶电极层3远离压电层1的一侧连接顶电极层3。底电极结构7由底电极层2和第一钝化层8构成。底电极层2与压电层1的一端连接，使压电层1的另一端暴露于底电极层2外。底电极层2远离压电层1的一侧设置有第一凹槽。第一钝化层8，位于底电极层2远离压电层1的一侧，连接底电极层2。谐振载体15由衬底5、高捕捉层12和键合层4构成。高捕捉层12，设置在衬底5与键合层4之间；键合层4，被限定为中空结构。键合层4的一侧连接高捕捉层12，键合层4的另一侧连接底电极结构7和暴露于底电极结构7外的压电层1。谐振载体15、压电层1、底电极结构7围合形成空腔。这样，谐振器结构使用带有第一凹槽的底电极结构和带有高捕捉层的谐振载体参与围合空腔。具有该谐振器结构的谐振器能够获得如图7所示的谐振器的q值变化图。图7中
横坐标为频率，纵坐标为q值。由图7可见，图7中谐振器的q值相较于图4中的谐振器的q值更高。因此，使用带有第一凹槽的底电极结构和带有高捕捉层的谐振载体共同参与围合形成空腔，能够进一步提高谐振器的q值。
52.在一些实施例中，结合图8所示，谐振器结构包括顶电极结构6、压电层1、底电极结构7和谐振载体15。其中，顶电极结构6由顶电极层3和第二钝化层9构成。顶电极层3与压电层1的一端连接，使压电层1的另一端暴露于顶电极层3外。第二钝化层9，位于顶电极层3远离压电层1的一侧，连接顶电极层3。底电极结构7由底电极层2和第一钝化层8构成。底电极层2与压电层1的一端连接，使压电层1的另一端暴露于底电极层2外。底电极层2远离压电层1的一侧设置有第一凹槽，第一凹槽内设置有向下的第一凸起，第一凸起将第一凹槽分为第二凹槽和第三凹槽。第一凸起的高度小于第一凹槽的高度。第一钝化层8，位于底电极层2远离压电层1的一侧，连接底电极层2。谐振载体15由衬底5、高捕捉层12和键合层4构成。高捕捉层12，设置在衬底5与键合层4之间。键合层4，被限定为中空结构；键合层4的一侧连接高捕捉层12，键合层4的另一侧连接暴露于底电极结构7外的压电层1和底电极结构7。谐振载体15、压电层1、底电极结构7围合形成空腔。这样，通过在底电极结构远离压电层的一侧设置有第一凹槽。在第一凹槽中设置第一凸起，且第一凸起的高度低于第一凹槽的高度。并在谐振载体中设置高捕捉层。谐振器结构使用带有第一凹槽且第一凹槽内设置有第一凸起的底电极结构、谐振载体的高捕捉层参与围合形成空腔。具有该谐振器结构的谐振器能够进一步降低谐振器的边界能量的泄露，从而进一步提高q值。同时能够抑制谐振器的杂散模式。图9为谐振器的频率响应曲线示意图，如图9所示，曲线a是在第一凹槽内未设置第一凸起的谐振器的频率响应曲线，其s参数为s（4，3）。曲线b是在第一凹槽内设置第一凸起的谐振器的频率响应曲线，其s参数为s（6，5）。由图9可见，曲线b相较于曲线a更加的平滑。因此，在第一凹槽内设置第一凸起，能够有效的抑制杂散模式。
53.结合图10所示，本发明实施例提供一个用于制作谐振器结构的方法，待处理结构包括底电极层、顶电极层和设置在底电极层和顶电极层之间的压电层；用于制作谐振器结构的方法，包括：步骤s101，刻蚀底电极层，形成带有第一凹槽的底电极结构；底电极结构暴露出压电层。
54.步骤s102，将预设的谐振载体与底电极结构和暴露于底电极结构外的压电层键合，使谐振载体、压电层、底电极结构围合形成空腔，第一凹槽位于空腔内。
55.步骤s103，刻蚀顶电极层，形成顶电极结构。
56.采用本技术实施例提供的用于制作谐振器结构的方法，通过刻蚀底电极层，形成带有第一凹槽的底电极结构；底电极结构暴露出压电层。将预设的谐振载体与底电极结构和暴露于底电极结构外的压电层键合，使谐振载体、压电层、底电极结构围合形成空腔，第一凹槽位于空腔内。刻蚀顶电极层，形成顶电极结构。这样，通过具有上述方法制作出来的谐振器结构的谐振器，使用带有第一凹槽的底电极结构参与围合形成空腔，能够提高谐振器的q值。
57.可选地，刻蚀底电极层，形成带有第一凹槽的底电极结构，包括：刻蚀底电极层，暴露出压电层。在刻蚀后的底电极层上进行刻蚀，形成第一凹槽。在形成有第一凹槽的底电极层上淀积第一钝化层，将形成有第一凹槽的底电极层和第一钝化层确定为底电极结构。其
中，淀积后的第一钝化层具有第七凹槽。
58.可选地，刻蚀底电极层，形成带有第一凹槽的底电极结构，包括：刻蚀底电极层，暴露出压电层。在刻蚀后的底电极层上进行刻蚀，形成第一凹槽。在形成有第一凹槽的底电极层上淀积第一钝化层。刻蚀第一钝化层，形成第七凹槽。将形成有第一凹槽的底电极层和形成有第七凹槽的第一钝化层确定为底电极结构。
59.可选地，刻蚀底电极层，形成带有第一凹槽的底电极结构，包括：刻蚀底电极层，暴露出压电层。在刻蚀后的底电极层上进行刻蚀，获得第一刻蚀部和第二刻蚀部。在第一刻蚀部上沉积第一金属层，在第二刻蚀部上沉积第二金属层。将第一金属层、第二金属层和刻蚀后的底电极层作为第一金属电极环结构。在第一金属电极环结构上淀积第一钝化层，将第一金属电极环结构和第一钝化层确定为底电极结构。
60.可选地，刻蚀顶电极层，形成顶电极结构，包括：在顶电极层远离压电层的一侧淀积第二钝化层。刻蚀顶电极层和第二钝化层，暴露出压电层。将刻蚀后的顶电极层和第二钝化层确定为顶电极结构。
61.可选地，刻蚀顶电极层，形成顶电极结构，包括：刻蚀顶电极层，暴露出压电层。在刻蚀后的顶电极层上进行刻蚀，获得第三刻蚀部和第四刻蚀部。在第三刻蚀部上沉积第三金属层，在第四刻蚀部上沉积第四金属层。将第三金属层、第四金属层和刻蚀后的顶电极层作为第二金属电极环结构。在第二金属电极环结构上淀积第二钝化层，将第二金属电极环结构和第二钝化层确定为顶电极结构。
62.在一些实施例中，结合图11至图16所示，预设的谐振载体包括：衬底5、键合层4、设置在衬底5和键合层4之间的高捕捉层12。其中键合层4被限定为中空结构。待处理结构包括底电极层2、顶电极层3、设置在顶电极层3远离压电层1一侧的第二钝化层9、设置在底电极层2和顶电极层3之间的压电层1。刻蚀底电极层2，暴露出压电层1。在刻蚀后的底电极层2上进行刻蚀，获得第一刻蚀部和第二刻蚀部。在第一刻蚀部上沉积第一金属层13，在第二刻蚀部上沉积第二金属层14。将第一金属层13、第二金属层14和刻蚀后的底电极层2作为第一金属电极环结构。在第一金属电极环结构上淀积第一钝化层8，将第一金属电极环结构和第一钝化层8确定为底电极结构。将预设的谐振载体与底电极结构和暴露于底电极结构外的压电层1键合。然后刻蚀顶电极层3和第二钝化层9，暴露出压电层1，将刻蚀后的顶电极层3和第二钝化层9确定为顶电极结构。从而形成完整的谐振器结构。
63.以上描述和附图充分地示出了本发明的实施例，以使本领域的技术人员能够实践它们。其他实施例可以包括结构的、逻辑的、电气的、过程的以及其他的改变。实施例仅代表可能的变化。除非明确要求，否则单独的部件和功能是可选的，并且操作的顺序可以变化。一些实施例的部分和特征可以被包括在或替换其他实施例的部分和特征。而且，本技术中使用的用词仅用于描述实施例并且不用于限制权利要求。如在实施例以及权利要求的描述中使用的，除非上下文清楚地表明，否则单数形式的“一个”（a）、“一个”（an）和“所述”（the）旨在同样包括复数形式。类似地，如在本技术中所使用的术语“和/或”是指包含一个或一个以上相关联的列出的任何以及所有可能的组合。另外，当用于本技术中时，术语“包括”（comprise）及其变型“包括”（comprises）和/或包括（comprising）等指陈述的特征、整体、步骤、操作、元素，和/或组件的存在，但不排除一个或一个以上其它特征、整体、步骤、操作、元素、组件和/或这些的分组的存在或添加。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一
个
…”
限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法或者设备中还存在另外的相同要素。本文中，每个实施例重点说明的可以是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分可以互相参见。对于实施例公开的方法、产品等而言，如果其与实施例公开的方法部分相对应，那么相关之处可以参见方法部分的描述。