WO2021109426A1

WO2021109426A1 - 体声波谐振器及制造方法、体声波谐振器单元、滤波器及电子设备

Info

Publication number: WO2021109426A1
Application number: PCT/CN2020/086564
Authority: WO
Inventors: 张孟伦; 庞慰; 杨清瑞
Original assignee: Tianjin University; ROFS Microsystem Tianjin Co Ltd
Current assignee: Tianjin University; ROFS Microsystem Tianjin Co Ltd
Priority date: 2019-12-06
Filing date: 2020-04-24
Publication date: 2021-06-10
Anticipated expiration: 2022-06-06
Also published as: EP4089918A1; EP4089918A4; CN111245397A; CN111245397B

Abstract

本发明涉及一种单晶薄膜体声波谐振器，包括：基底；声学镜；底电极，与底电极引脚相接；顶电极，与顶电极引脚相接；和压电层，设置在底电极与顶电极之间，其中：所述压电层为单晶薄膜压电层；所述声学镜、底电极、顶电极和单晶薄膜压电层在谐振器的厚度方向上的重叠区域构成谐振器的有效区域。顶电极的非引脚端以及底电极的非引脚端在谐振器的厚度方向上的投影中，可均与声学镜的边缘间隔开。本发明还涉及一种单晶薄膜体声波谐振器的制造方法，一种具有上述单晶薄膜谐振器的单晶薄膜体声波谐振器单元以及一种电子设备。

Description

体声波谐振器及制造方法、体声波谐振器单元、滤波器及电子设备

技术领域

本发明的实施例涉及半导体领域，尤其涉及一种体声波谐振器、一种具有该谐振器的滤波器，一种体声波谐振器单元，以及一种具有该谐振器或者该滤波器的电子设备。

背景技术

随着5G通信技术的日益发展，对通信频段的要求越来越高。传统的射频滤波器受结构和性能的限制，不能满足高频通信的要求。薄膜体声波谐振器(FBAR)作为一种新型的MEMS器件，很好地适应了无线通信系统的更新换代，使FBAR技术成为通信领域的研究热点之一。与传统的体声波谐振器相比，FBAR具有体积小、质量轻、插入损耗低、频带宽以及品质因子高等优点的薄膜体声波谐振器逐渐占领市场。

薄膜体声波谐振器的结构主体为由电极-压电薄膜-电极组成的“三明治”结构，即两层金属电极层之间夹一层压电材料。通过在两电极间输入正弦信号，FBAR利用逆压电效应将输入电信号转换为机械谐振，并且再利用压电效应将机械谐振转换为电信号输出。薄膜体声波谐振器主要利用压电薄膜的纵向压电系数(d33)产生压电效应，所以其主要工作模式为厚度方向上的纵波模式。其传统结构如图1A所示，其中01为基底，02为空腔，03为底电极且底电极跨越空腔的两侧，04为压电层，05为顶电极。

目前传统的薄膜体声波谐振器使用的压电薄膜材料大多采用磁控溅射等物理或化学沉积技术制备的多晶氮化物薄膜，压电特性较差(主要体现为谐振器机电耦合系数较低)，缺陷密度较高(主要体现为谐振器品质因数较低)，散热性不佳(主要体现为谐振器功率容量较低)，而且在谐振器底电极两端存在的刻蚀斜端面如图1中的06所示，由于其表面一般比较粗糙，从而在底电极两端斜端面上沉积的压电层中如图1中的d区域所示缺陷会进一步放大。这些缺陷的存在会导致声学损失，从而使得谐振器的Q因子减小，而且也无法满足未来移动通讯技术要求更低的插入损耗、更高的带宽等技术指标。

发明内容

为缓解或解决现有技术中的上述问题的至少一个方面，提出本发明。

根据本发明的实施例的一个方面，提出了一种体声波谐振器，包括：

基底；

声学镜；

底电极，与底电极引脚相接；

顶电极，与顶电极引脚相接；和

压电层，设置在底电极与顶电极之间，

其中：

所述压电层为单晶薄膜压电层；且

所述声学镜、底电极、顶电极和压电层在谐振器的厚度方向上的重叠区域构成谐振器的有效区域。

可选的，顶电极的非引脚端以及底电极的非引脚端在谐振器的厚度方向上的投影中，均与声学镜的边缘间隔开。

可选的，所述声学镜为设置于基底上侧的声学镜空腔且为盲孔空腔。

本发明的实施例还是涉及一种体声波谐振器单元，包括：上述的体声波谐振器；和封装基板，封装基板上设置有与所述谐振器的顶电极和底电极分别形成电连接的电路器件。

本发明还涉及一种单晶薄膜体声波谐振器的制造方法，所述单晶薄膜体声波谐振器包括基底；声学镜；底电极，与底电极引脚相接；顶电极，与顶电极引脚相接；和单晶薄膜压电层，设置在底电极与顶电极之间，所述方法包括步骤：

形成顶电极时，使得顶电极的非引脚端在谐振器的厚度方向上的投影中，与声学镜的边缘间隔开；和

形成底电极时，使得底电极的非引脚端在谐振器的厚度方向上的投影中，与声学镜的边缘间隔开。

本发明的实施例还涉及一种滤波器，包括上述的单晶薄膜体声波谐振器或单元以及根据上述方法制造的单晶薄膜体声波谐振器。

本发明的实施例也涉及一种电子设备，包括上述的滤波器或者上述的谐振器或单元。

附图说明

以下描述与附图可以更好地帮助理解本发明所公布的各种实施例中的这些和其他特点、优点，图中相同的附图标记始终表示相同的部件，其中：

图1A为传统体声波谐振器的截面示意图；

图1B为根据本发明的一个示例性实施例的单晶薄膜体声波谐振器的俯视示意图；

图1C为根据本发明的一个示例性实施例的沿图1B中的A-A截得的部分截面示意图；

图2为根据本发明的另一个示例性实施例的单晶薄膜体声波谐振器的截面示意图；

图3为根据本发明的一个示例性实施例的单晶薄膜体声波谐振器单元的截面示意图；

图4为根据本发明的另一个示例性实施例的单晶薄膜体声波谐振器单元的截面示意图；

图5A-5D为根据本发明的一个示例性实施例的单晶薄膜体声波谐振器的制造方法的过程示意图；

图6A-6E为根据本发明的一个示例性实施例的单晶薄膜体声波谐振器的制造方法的过程示意图。

具体实施方式

下面通过实施例，并结合附图，对本发明的技术方案作进一步具体的说明。在说明书中，相同或相似的附图标号指示相同或相似的部件。下述参照附图对本发明实施方式的说明旨在对本发明的总体发明构思进行解释，而不应当理解为对本发明的一种限制。发明的一部分实施例，而并不是全部的实施例。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。

图1B为根据本发明的一个示例性实施例的单晶压电薄膜体声波谐振器的俯视图。其中16为单晶薄膜谐振器的空气隙或空腔，13为单晶薄膜谐振器的底电极位于空气隙之上，12为谐振器的单晶薄膜压电层，17为单晶薄膜谐振器的顶电极位于单晶压电层之上，19a为位于顶电极上的电极连接结构，19b为位于底电极上的电极连接结构。与图1A中所示的传统结构不同的是，在图1B中，单晶薄膜谐振器的底电极在垂直方向上位于空腔之内(传统结构中底电极在垂直方向上位于空腔上方)。

图1C为沿图1B中的A-A所截的部分示意性截面图，其中：15为基底，16为空气隙或空腔，13为底电极，12为单晶薄膜压电层，另外在单晶薄膜压电层的表面可以有种子层也可以没有，14为底电极的电极连接结构，17为顶电极，18为位于单晶压电层上表面的底电极引脚层。其中底电极与单晶薄膜压电层和顶电极在谐振器厚度方向上重叠的区域为单晶薄膜谐振器的有效区域，即图1C中D所示区域。

另外，现有技术中的空腔结构，一般为穿透基底的通孔，，但深孔刻蚀通孔的缺点是空腔形状、尺寸控制精度差，且工艺复杂，电极连接形式复杂，需要多余的封装工艺覆盖通孔。而在本发明的一个实施例中，声学镜空腔16为盲孔，换言之，声学镜空腔下方是密封的，简化了工艺流程、降低了成本、提高了形状尺寸控制精度、电极连接更可靠、不需要额外的通孔封装流程。

在图1C所示实施例中，由于顶电极和底电极在有效区域的部分在垂直方向上都位于空腔之内，换言之，顶电极的非引脚端以及底电极的非引脚端在单晶薄膜谐振器的厚度方向上的投影中，均与声学镜的边缘间隔开。这能够避免在单晶薄膜谐振器有效区域外的边缘部分由于顶电极和底电极在垂直方向上重叠部分中产生的次谐振以及杂波的影响，进而能够有效提升单晶薄膜谐振器的Q值。

因为压电层的材料为单晶压电薄膜材料，能够弥补传统压电薄膜材料中的缺陷问题，而且能够大幅提高谐振器的机电耦合系数Kt ²、品质因素Q值、功率容量等性能，而且采用单晶压电材料制作的单晶薄膜谐振器组成的滤波器的插入损耗、相邻频带的抑制率等性能也大幅提高。

图2为根据本发明的另外实施例的单晶薄膜体声波谐振器的截面图。在图2所示的单晶薄膜谐振器结构与图1C所示的实施例结构类似，不同之处在于在顶电极17和底电极13边缘处有框架结构即凸起结构20和凹陷结构21。在框架结构中具有第一声阻抗，在单晶薄膜谐振器的有效区域D中具有第二声阻抗，由于框架结构中的第一声阻抗和第二声阻抗不匹配，会使得声波在边界处传输不连续，因此在边界处，一部分声能就会耦合且反射到有效激励区域中，并且转换成与压电层表面垂直的活塞声波模式，从而使得谐振器的Q因子得到提高。

在图1C与图2所示的实施例中，声学镜为空腔的形式，但是本发明不限于此，也可以采用其他的形式，例如布拉格反射层。

在声学镜为空腔的情况下，如图1C和图2所示，在本发明的一个实施例中，该空腔位于基底与单晶薄膜谐振器的三明治结构之间，而且底电极位于空腔内。

图3为根据本发明的一个示例性实施例的单晶薄膜体声波谐振器单元的示意性截面图，其中示出了单晶薄膜体声波谐振器的封装结构。图3所示的单晶薄膜谐振器单元与图1C所示的单晶薄膜谐振器的不同之处在于在单晶薄膜谐振器的上方有封装结构，其组成部分包括：键合层30、连接柱31、焊球32和封装基板33。通过封装结构能够将单晶薄膜谐振器与外界环境隔离开来，能够防止外部环境污染物，例如外部气体、蒸汽、流体和/或微粒污染进入内部空间或体积。

如图3所示，在一个实施例中，底电极13位于空腔15内。

图4为根据本发明的另一个示例性实施例的单晶薄膜体声波谐振器单元的示意性截面图，其中示出了单晶薄膜体声波谐振器的封装结构。图4所示的单晶薄膜谐振器单元与图3所示的单晶薄膜谐振器单元相似，不同之处在于基底15之上有插入层40，其材料与基底15的材料相同或者不同。插入层的存在能够增加单晶薄膜谐振器的机械强度，提高其稳定性，能够使其更好的应用在复杂的环境中；同时当插入层的材料与基底材料相同时，能够更好使基底与插入层进行键合，提高其密封性。

如图4所示，在一个实施例中，底电极13与压电层12均位于空腔16内。

如图3和4所示，根据本发明的单晶薄膜体声波谐振器单元中，底电极和单晶压电层在垂直方向上均位于空腔内(传统结构中底电极和压电层在垂直方向上均位于空腔上方)，换言之，顶电极的非引脚端以及底电极的非引脚端在单晶薄膜谐振器的厚度方向上的投影中，均与声学镜的边缘间隔开。这能够进一步避免单晶薄膜谐振器中产生杂波，将声波更好的限定在单晶薄膜谐振器的有效区域中，提高单晶薄膜谐振器的Q值。

如图1C、2-3所示，在本发明的一个实施例中，底电极引脚14穿过单晶压电层12而与底电极13相接，底电极引脚14与底电极13在声学镜空腔内同层相接。

如图4所示，在本发明的一个实施例中，底电极引脚14穿过单晶压电层12而与底电极13相接，但是底电极引脚14与底电极13在声学镜空腔内层叠相接。

如图1C、2-3所示，在本发明的一个实施例中，底电极引脚14位于单晶压电层12上侧的部分18与顶电极17同层布置。

如图4所示，在本发明的一个实施例中，所述谐振器还包括位于单晶压电层上侧的底电极引脚与单晶压电层之间以及在单晶压电层上侧的顶电极与单晶压电层之间的插入层40。相应的，如图4所示，底电极引脚位于单晶压电层上侧的部分与顶电极引脚同层布置。

单晶压电薄膜体声波谐振器不仅具有较高的机电耦合系数、更高的Q值，且部分性能优于传统压电薄膜材料的薄膜体声波谐振器。但单晶压电薄膜一般无法通过简单的物理或化学沉积方式生长，所以基于单晶压电薄膜的谐振器结构以及制作方法完全不同于基于多晶压电薄膜的谐振器，意味着需要在谐振器结构和加工方法上的创新。本发明通过改变传统的FBAR结构及其加工制做方法，使得谐振器的压电层可以使用单晶压电材料，能够大幅提升谐振器的机电耦合系数、降低滤波器的插入损耗等。

图5A-5D为根据本发明的一个示例性实施例的单晶薄膜体声波谐振器的制造方法的过程示意图。下面参照图5A-5D示例性说明单晶压电薄膜体声波谐振器的加工工艺流程。

首先，形成单晶压电层和底电极，如图5A所示。先在衬底50上外延生长单晶压电层12，可以通过MOCVD(金属有机化学气相沉积)、MBE(分子束外延)、化学分子束外延(CBE)、液相外延(LPE)等类似的外延生长方法。可选的可以形成单晶种子层。然后在单晶压电层上通过CVD(化学气相沉积)、PVD(物理气相沉积)、PECVD(等离子体增强化学气相沉积)、蒸镀、溅射等类似的薄膜沉积工艺沉积一层底电极层13。

然后，形成底电极连接层，如图5B所示。通过光刻和刻蚀的工艺先在单晶压电层12中刻蚀出通孔，在通过薄膜沉积的工艺形成电极连接层14与底电极13相连。

之后，进行键合，如图5C所示。将基底33通过键合的方法与单晶压电层12结合，33与12之间可以有辅助层的存在，用于提高键合强度或用于将33与12粘接在一起。并在基底与底电极13之间形成空气隙13。空气隙13的作用是将声波限制谐振器内。因为空气的声阻抗接近为零，与谐振器中的声阻抗不匹配，因此能够将声波反射回谐振器有效区域内，提高谐振器的Q因子。

最后，如图5D所示，将衬底50去除，并形成顶电极17和底电极的引脚层18。将图5C中的结构翻转过来，使衬底朝上，先通过机械研磨的方法将衬底50减薄，然后在通过刻蚀的方法将剩余的衬底彻底去除。然后，沉积形成一层薄膜通过光刻、刻蚀工艺形成顶电极17，以及底电极的引脚层18，该引脚层与底电极连接层14电连接。

图6A-6E为根据本发明的另一个示例性实施例的单晶薄膜体声波谐振器的制造方法的过程示意图。下面参照图6A-6E示例性说明单晶压电薄膜体声波谐振器的加工工艺流程。

首先，形成单晶压电层和底电极，如图6A所示，首先在衬底50上外延生长一层单晶种子层11，可以通过MOCVD(金属有机化学气相沉积)、MBE(分子束外延)、化学分子束外延(CBE)、液相外延(LPE)等类似的外延生长方法。单晶种子层的目的为促进单晶压电层在基底上的生长；种子层的材料可以与压电层11的材料不同。当种子层材料与压电层材料不同时，也可以作为刻蚀工艺阻挡层，在之后的加工过程中能够起到避免压电层被刻蚀的作用，同时单晶种子层也能促使压电层在外延生长的过程中具有良好的晶向。然后在外延生长单晶压电层12。然后在单晶压电层上通过CVD(化学气相沉积)、PVD(物理气相沉积)、PECVD(等离子体增强化学气相沉积)、蒸镀、溅射等类似的薄膜沉积工艺沉积一层底电极层13。

然后，形成底电极连接层，如图6B所示。通过光刻和刻蚀的工艺将单晶压电材料和种子层中多余的部分刻蚀掉，将衬底50的两侧露出。需要在单晶种子层以及衬底内形成供形成底电极连接层14的通孔，如图6B所示，通孔穿过单晶种子层11以及延伸到衬底50内。然后，通过薄膜沉积的工艺形成电极连接层14与底电极13相连。

之后，进行键合，如图6C所示。将基底33通过键合的方法与衬底33结合，33与50之间可采用基底间直接键合技术，如Si-Si键合；也可有辅助层存在，用于提高键合强度或用于将33与50粘接在一起。并在基底33与底电极13之间形成空气隙13。空气隙13的作用是将声波限制谐振器内。因为空气的声阻抗接近为零，与谐振器中的声阻抗不匹配，因此能够将声波反射回谐振器有效区域内，提高谐振器的Q因子。

此后，然后将衬底50去除，并形成插入层40，如图所示，通孔穿过该插入层。将图6C中的结构翻转过来，使衬底朝上，先通过机械研磨的方法将衬底50减薄，然后在通过刻蚀的方法将部分衬底彻底去除，形成插入层结构40。插入层的存在能够增加单晶薄膜谐振器的机械强度，提高其稳定性，能够使其更好的应用在复杂的环境中；同时当插入层的材料与基底材料相同时，能够更好使基底与插入层进行键合，提高其密封性。同时由于种子层11的存在，能够防止在刻蚀去除衬底的过程中对底部单晶压电层12的破坏。

最后，形成顶电极17与底电极的引脚层18。先沉积形成一层电极薄膜，在通过光刻、刻蚀工艺形成顶电极17以及底电极的引脚层18，如图6E所示，引脚层18与通孔或者底电极的电极连接层14形成电连接。

在本发明中，其中，单晶压电层的材料可以为：单晶氮化铝、单晶铌酸锂、单晶锆钛酸铅、单晶铌酸钾、单晶石英薄膜、或者单晶钽酸锂等。

顶电极的材料可以为如下金属或者它们的合金：金、钨、钼、铂、钌、铱、锗、铜、钛、钛钨、铝、铬、砷掺杂金。同样地，底电极的材料为如下金属或者它们的合金：金、钨、钼、铂、钌、铱、锗、铜、钛、钛钨、铝、铬、砷掺杂金。顶电极和底电极材料一般相同，但也可以不同。

基底材料包括：Si、石英、单晶AlN、LiNbO ₃、TaNbO ₃、SiC、GaN、GaAs、PZT、蓝宝石、金刚石等。

在本发明中，提到的数值范围除了可以为端点值之外，还可以为端点值之间的中值或者其他值，均在本发明的保护范围之内。

如本领域技术人员能够理解的，根据本发明的体声波谐振器可以用于形成滤波器或其他半导体器件。

基于以上，本发明提出了如下技术方案：

1、一种体声波谐振器，包括：

基底；

声学镜；

底电极，与底电极引脚相接；

顶电极，与顶电极引脚相接；和

压电层，设置在底电极与顶电极之间，

其中：

所述压电层为单晶薄膜压电层；且

2、根据1所述的谐振器，其中：

顶电极的非引脚端以及底电极的非引脚端在谐振器的厚度方向上的投影中，均与声学镜的边缘间隔开。

3、根据1或2所述的谐振器，其中：

所述声学镜为设置于基底上侧的声学镜空腔且为盲孔。

4、根据3所述的谐振器，其中：

所述底电极位于所述声学镜空腔内或所述底电极与所述压电层均位于所述声学镜空腔内。

5、根据4所述的谐振器，其中：

所述底电极引脚穿过所述压电层的压电层通孔而与底电极相接，所述底电极引脚位于压电层上侧的部分与所述顶电极同层布置。

6、根据4所述的谐振器，其中：

所述底电极引脚穿过所述压电层的压电层通孔而与底电极相接；

所述谐振器还包括位于压电层上侧的底电极引脚与压电层之间以及在压电层上侧的顶电极与压电层之间的插入层；

所述底电极引脚位于压电层上侧的部分与所述顶电极引脚同层布置。

7、根据5或6所述的谐振器，其中：

所述底电极引脚与所述底电极在声学镜空腔内同层相接；或者所述底电极引脚与所述底电极在声学镜空腔内层叠相接。

8、根据5或6所述的谐振器，其中：

所述压电层通孔位于所述声学镜空腔的边缘的内侧。

9、根据1或2所述的谐振器，其中：

所述底电极的边缘的下侧设置有声阻抗不匹配结构。

10、根据9所述的谐振器，其中：

所述声阻抗不匹配结构包括凸起结构与凹陷结构。

11、根据1或2所述的谐振器，其中：

所述单晶压电层的材料为：单晶氮化铝、单晶铌酸锂、单晶锆钛酸铅、单晶铌酸钾、单晶石英薄膜或者单晶钽酸锂。

12、一种体声波谐振器单元，包括：

根据1-11中任一项所述的谐振器；和

封装基板，封装基板上设置有与所述谐振器的顶电极和底电极分别形成电连接的电路器件。

13、根据12所述的谐振器单元，其中：

所述底电极引脚穿过所述压电层而与底电极相接，所述底电极引脚位于压电层上侧的部分与所述顶电极引脚同层布置；且

所述电路器件包括位于封装基板的下侧的键合层，以及穿过封装基板的导电通孔，所述键合层与导电通孔与对应的电极引脚电连接。

14、一种单晶薄膜体声波谐振器的制造方法，所述单晶薄膜体声波谐振器包括基底；声学镜；底电极，与底电极引脚相接；顶电极，与顶电极引脚相接；和单晶薄膜压电层，设置在底电极与顶电极之间，所述方法包括步骤：

形成顶电极时，使得顶电极的非引脚端在单晶薄膜谐振器的厚度方向上的投影中，与声学镜的边缘间隔开；和

形成底电极时，使得底电极的非引脚端在单晶薄膜谐振器的厚度方向上的投影中，与声学镜的边缘间隔开。

15、根据14所述的方法，包括步骤：

在衬底上依次形成单晶薄膜压电层与底电极；

在单晶薄膜压电层上形成通孔，以及在单晶薄膜压电层的一侧形成底电极的电极连接层，所述底电极的电极连接层与底电极电连接且包括位于通孔内的部分；

在单晶薄膜压电层上设置基底，所述基底设置有声学镜，且基底与单晶薄膜压电层密封接合；

移除在单晶薄膜压电层另一侧的衬底；

在单晶薄膜压电层的另一侧形成顶电极，以及与底电极的电极连接层的通孔部分电连接的引脚层。

16、根据14所述的方法，包括步骤：

在衬底上依次形成单晶薄膜压电层与底电极；

在单晶薄膜压电层的一侧形成底电极的电极连接层，所述底电极的电极连接层与底电极电连接；

移除在单晶薄膜压电层另一侧的衬底；

在单晶薄膜压电层的另一侧形成顶电极，以及与底电极的电极连接层的电连接的引脚层。

17、根据15所述的方法，其中：

在“在衬底上依次形成单晶薄膜压电层与底电极”之前，还包括步骤：在衬底上形成单晶种子层；

步骤“在单晶薄膜压电层上形成通孔”中，通孔穿过所述单晶种子层；

在“在单晶薄膜压电层的另一侧形成顶电极”中，在单晶薄膜压电层的另一侧的单晶种子层上形成顶电极。

18、根据15所述的方法，其中：

19、根据15或16所述的方法，其中：

步骤“在单晶薄膜压电层上形成通孔”中，通孔穿过所述单晶种子层以及延伸到所述衬底内；

在“移除在单晶薄膜压电层另一侧的衬底”步骤中，刻蚀所述衬底且形成插入层结构，所述插入层结构在横向方向上延伸到声学镜的边缘的内侧；

“在单晶薄膜压电层的另一侧形成顶电极，以及与底电极的电极连接层的电连接的引脚层”中，顶电极覆盖所述插入层结构，底电极的引脚层覆盖所述插入层结构，且底电极的引脚层与所述通孔电连接。

20、根据14-19中任一项所述的方法，其中：

所述声学镜为声学镜空腔，且所述空腔形成在基底与单晶薄膜压电层之间，所述声学镜空腔为盲孔空腔。

21、一种滤波器，包括根据1-11中任一项所述的体声波谐振器，或者根据12或13所述的体声波谐振器单元，或者根据14-20中任一项所述的方法制造的单晶薄膜体声波谐振器。

22、一种电子设备，包括根据21所述的滤波器或者根据1-11中任一项所述的体声波谐振器，或者根据12或13所述的体声波谐振器单元，或根据14-20中任一项所述的方法制造的单晶薄膜体声波谐振器。

尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行变化，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。

Claims

一种体声波谐振器，包括：

基底；

声学镜；

底电极，与底电极引脚相接；

顶电极，与顶电极引脚相接；和

压电层，设置在底电极与顶电极之间，

其中：

所述压电层为单晶薄膜压电层；且

所述声学镜、底电极、顶电极和压电层在谐振器的厚度方向上的重叠区域构成谐振器的有效区域。
根据权利要求1所述的谐振器，其中：

顶电极的非引脚端以及底电极的非引脚端在谐振器的厚度方向上的投影中，均与声学镜的边缘间隔开。
根据权利要求1或2所述的谐振器，其中：

所述声学镜为设置于基底上侧的声学镜空腔且为盲孔空腔。
根据权利要求3所述的谐振器，其中：

所述底电极位于所述声学镜空腔内或所述底电极与所述压电层均位于所述声学镜空腔内。
根据权利要求4所述的谐振器，其中：

所述底电极引脚穿过所述压电层的压电层通孔而与底电极相接，所述底电极引脚位于压电层上侧的部分与所述顶电极同层布置。
根据权利要求4所述的谐振器，其中：

所述底电极引脚穿过所述压电层的压电层通孔而与底电极相接；

所述谐振器还包括位于压电层上侧的底电极引脚与压电层之间以及在压电层上侧的顶电极与压电层之间的插入层；

所述底电极引脚位于压电层上侧的部分与所述顶电极引脚同层布置。
根据权利要求5或6所述的谐振器，其中：

所述底电极引脚与所述底电极在声学镜空腔内同层相接；或者所述底电极引脚与所述底电极在声学镜空腔内层叠相接。
根据权利要求5或6所述的谐振器，其中：

所述压电层通孔位于所述声学镜空腔的边缘的内侧。
根据权利要求1或2所述的谐振器，其中：

所述底电极的边缘的下侧设置有声阻抗不匹配结构。
根据权利要求9所述的谐振器，其中：

所述声阻抗不匹配结构包括凸起结构与凹陷结构。
根据权利要求1或2所述的谐振器，其中：

所述单晶压电层的材料为：单晶氮化铝、单晶铌酸锂、单晶锆钛酸铅、单晶铌酸钾、单晶石英薄膜或者单晶钽酸锂。
一种体声波谐振器单元，包括：

根据权利要求1-11中任一项所述的谐振器；和

封装基板，封装基板上设置有与所述谐振器的顶电极和底电极分别形成电连接的电路器件。
根据权利要求12所述的谐振器单元，其中：

所述底电极引脚穿过所述压电层而与底电极相接，所述底电极引脚位于压电层上侧的部分与所述顶电极引脚同层布置；且

所述电路器件包括位于封装基板的下侧的键合层，以及穿过封装基板的导电通孔，所述键合层与导电通孔与对应的电极引脚电连接。
一种单晶薄膜体声波谐振器的制造方法，所述单晶薄膜体声波谐振器包括基底；声学镜；底电极，与底电极引脚相接；顶电极，与顶电极引脚相接；和单晶薄膜压电层，设置在底电极与顶电极之间，所述方法包括步骤：

形成顶电极时，使得顶电极的非引脚端在单晶薄膜谐振器的厚度方向上的投影中，与声学镜的边缘间隔开；和

形成底电极时，使得底电极的非引脚端在单晶薄膜谐振器的厚度方向上的投影中，与声学镜的边缘间隔开。
根据权利要求14所述的方法，包括步骤：

在衬底上依次形成单晶薄膜压电层与底电极；

在单晶薄膜压电层上形成通孔，以及在单晶薄膜压电层的一侧形成底电极电极连接层，所述底电极电极连接层与底电极电连接且包括位于通孔内的部分；

在单晶薄膜压电层上设置基底，所述基底设置有声学镜，且基底与单晶薄膜压电层密封接合；

移除在单晶薄膜压电层另一侧的衬底；

在单晶薄膜压电层的另一侧形成顶电极，以及与底电极电极连接层的通孔部分电连接的引脚层。
根据权利要求14所述的方法，包括步骤：

在衬底上依次形成单晶薄膜压电层与底电极；

在单晶薄膜压电层的一侧形成底电极电极连接层，所述底电极电极连接层与底电极电连接；

在单晶薄膜压电层上设置基底，所述基底设置有声学镜，且基底与单晶薄膜压电层密封接合；

移除在单晶薄膜压电层另一侧的衬底；

在单晶薄膜压电层的另一侧形成顶电极，以及与底电极电极连接层的电连接的引脚层。
根据权利要求15所述的方法，其中：

在“在衬底上依次形成单晶薄膜压电层与底电极”之前，还包括步骤：在衬底上形成单晶种子层；

步骤“在单晶薄膜压电层上形成通孔”中，通孔穿过所述单晶种子层；

在“在单晶薄膜压电层的另一侧形成顶电极”中，在单晶薄膜压电层的另一侧的单晶种子层上形成顶电极。
根据权利要求15所述的方法，其中：

在“在衬底上依次形成单晶薄膜压电层与底电极”之前，还包括步骤：在衬底上形成单晶种子层；

在“在单晶薄膜压电层的另一侧形成顶电极”中，在单晶薄膜压电层的另一侧的单晶种子层上形成顶电极。
根据权利要求15或16所述的方法，其中：

步骤“在单晶薄膜压电层上形成通孔”中，通孔穿过所述单晶种子层以及延伸到所述衬底内；

在“移除在单晶薄膜压电层另一侧的衬底”步骤中，刻蚀所述衬底且形成插入层结构，所述插入层结构在横向方向上延伸到声学镜的边缘的内侧；

“在单晶薄膜压电层的另一侧形成顶电极，以及与底电极电极连接层的电连接的引脚层”，中，顶电极覆盖所述插入层结构，底电极的引脚层覆盖所述插入层结构，且底电极的引脚层与所述通孔电连接。
根据权利要求14-19中任一项所述的方法，其中：

所述声学镜为声学镜空腔，且所述空腔形成在基底与单晶薄膜压电层之间，所述声学镜空腔为盲孔空腔。
一种滤波器，包括根据权利要求1-11中任一项所述的体声波谐振器，或者根据权利要求12或13所述的体声波谐振器单元，或者根据权利要求14-20中任一项所述的方法制造的单晶薄膜体声波谐振器。
一种电子设备，包括根据权利要求21所述的滤波器或者根据权利要求1-11中任一项所述的体声波谐振器，或者根据权利要求11或13所述的体声波谐振器单元，或根据权利要求14-20中任一项所述的方法制造的单晶薄膜体声波谐振器。