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一种谐振器及其制备方法与流程

一种谐振器及其制备方法
1.本技术要求于2021年5月21日提交国家知识产权局、申请号为cn 202110554828.1、发明名称为“一种时钟振荡器及其制备方法”的中国专利申请的优先权，其全部内容通过引用结合在本技术中。
技术领域
2.本技术涉及电子器件领域，尤其涉及一种谐振器及其制备方法，还涉及时钟振荡器，以及包括时钟振荡器的器件和电子设备。

背景技术：

3.时钟振荡器，是电子系统中的重要器件，为电子系统提供必需的时钟频率，从而电子系统能够在该时钟频率下执行各种操作，实现正常工作。时钟振荡器通常包括谐振器、集成电路(integrated circuit，ic)和基板。具体的，时钟振荡器包括电学/机械谐振器、反馈网络、放大网络以及输出网络等模块。利用电路/机械谐振器的谐振特性实现频率选择，产生周期性振荡的频率信号，也即时钟信号。
4.信息及通信技术(information and communications technology,ict)可能涉及不同的时钟应用场景，不同的应用场景对于时钟信号具有不同需求。而且，随着技术的发展，谐振器的体积越来越趋向小型化，导致谐振器加工工艺的复杂性高，且成本高。

技术实现要素：

5.本技术提供了一种谐振器及其制备方法，从而，在保证谐振器小型化的基础上，降低谐振器加工工艺的复杂性，降低加工成本，并且提高谐振器的可靠性。
6.第一方面，提供了一种谐振器，所述谐振器包括谐振层、衬底和阻挡层，所述阻挡层位于所述衬底之上，并且，所述阻挡层和所述衬底构成空腔，所述空腔用于容纳所述谐振层；所述阻挡层包括顶壁和侧壁，所述侧壁的内表面包围所述谐振层。
7.通过上述实现方式，所述谐振器中增加了阻挡层，通过阻挡层有效防止刻蚀材料的刻蚀，从而精确控制空腔的尺寸，降低谐振器加工工艺的复杂性，降低加工成本，并且提高谐振器的可靠性。
8.在一种可能的实现方式中，所述侧壁的外表面包括有沟槽，所述沟槽包围所述侧壁。
9.在一种可能的实现方式中，从所述顶壁朝向所述衬底的方向上，所述沟槽的迹线为封闭曲线。
10.在一种可能的实现方式中，所述侧壁是通过在沟槽中加工阻挡材料得到的，所述沟槽贯穿所述顶壁与所述衬底之间的牺牲层，所述牺牲层用于形成所述空腔，所述侧壁用于阻止刻蚀材料进入所述沟槽。
11.在一种可能的实现方式中，所述阻挡层是通过在所述牺牲层的表面沉积阻挡材料获得的。
12.在一种可能的实现方式中，所述阻挡层包括至少一个刻蚀通孔，所述至少一个刻蚀通孔被用于刻蚀所述牺牲层。
13.在一种可能的实现方式中，所述谐振层包括上电极、压电材料层和下电极，所述衬底上包括第一金属柱和第二金属柱，且所述第一金属柱和所述第二金属柱位于所述沟槽外侧，所述上电极的引线穿过所述侧壁电连接所述第二金属柱，所述下电极的引线穿过所述侧壁电连接所述第一金属柱。
14.在一种可能的实现方式中，所述谐振器还包括密封层，所述密封层形成于所述阻挡层的外表面。
15.在一种可能的实现方式中，所述第一金属柱穿过所述密封层，并且所述第一金属柱与所述密封层的远离所述衬底的表面上的第一金属焊盘电连接；所述第二金属柱穿过所述密封层，并且所述第二金属柱与所述密封层的远离所述衬底的表面上的第二金属焊盘电连接。
16.在一种可能的实现方式中，所述压电材料层与所述侧壁的内表面不接触。
17.第二方面，提供了一种谐振器的制备方法，其特征在于，所述方法包括：在衬底的第一表面上形成谐振层；在所述第一表面上形成牺牲层，使得所述谐振层被封装在所述牺牲层的内部；在所述牺牲层的、远离所述第一表面的第二表面上加工沟槽，所述沟槽贯穿所述牺牲层，所述沟槽在所述第一表面上的迹线为封闭曲线，所述沟槽包围所述谐振层；在所述第二表面和所述沟槽的内表面上形成阻挡层；和，去除所述阻挡层与所述衬底包围的牺牲层，使得所述阻挡层和所述衬底构成空腔，所述空腔用于容纳所述谐振层。
18.通过上述实现方式，所述谐振器中增加了阻挡层，通过阻挡层有效防止刻蚀材料的刻蚀，从而精确控制空腔的尺寸，降低谐振器加工工艺的复杂性，降低加工成本，并且提高谐振器的可靠性。
19.在一种可能的实现方式中，所述阻挡层包括顶壁和侧壁，所述侧壁用于阻止刻蚀材料进入所述沟槽。
20.在一种可能的实现方式中，在所述阻挡层上加工至少一个刻蚀通孔；所述去除所述阻挡层与所述衬底包围的牺牲层，具体包括：通过所述至少一个刻蚀通孔刻蚀所述阻挡层与所述衬底包围的牺牲层。
21.在一种可能的实现方式中，所述谐振层包括上电极、压电材料层和下电极。
22.在一种可能的实现方式中，所述方法还包括：在所述衬底上加工第一金属柱和第二金属柱，且所述第一金属柱和所述第二金属柱位于所述沟槽外侧，所述上电极的引线穿过所述阻挡层电连接所述第二金属柱，所述下电极的引线穿过所述阻挡层电连接所述第一金属柱。
23.在一种可能的实现方式中，所述方法还包括：在所述阻挡层的外表面形成密封层。
24.在一种可能的实现方式中，所述方法还包括：在所述密封层的远离所述衬底的表面上加工第一金属焊盘和第二金属焊盘，所述第一金属柱与所述第一金属焊盘电连接，所述第二金属柱与所述第二金属焊盘电连接。
25.在所述第一方面或第二方面中，可选的，所述阻挡层的材料为氮化铝、氧化铝或者碳化硅。
26.在所述第一方面或第二方面中，可选的，所述沟槽的宽度小于50微米。
27.在所述第一方面或第二方面中，可选的，所述封闭曲线的形状为圆形、椭圆形、三角形或矩形。
28.在所述第一方面或第二方面中，可选的，所述顶壁的内表面到所述谐振层的上表面的距离大于2微米且小于100微米，所述侧壁的内表面到达所述谐振层的最短距离大于1微米且小于100微米。
29.在所述第一方面或第二方面中，可选的，所述空腔中为真空。
30.在所述第一方面或第二方面中，可选的，空腔中包括氮气、氩气、氦气或氖气。
31.在所述第一方面或第二方面中，可选的，所述谐振器为体声波baw谐振器。
32.第三方面，提供了一种时钟振荡器，所述时钟振荡器包括如上述第一方面或第一方面的任一种可能的实现方式中的谐振器。可选的，所述时钟振荡器为体声波baw谐振器。
33.第四方面，提供了一种器件，所述器件包括如上述第一方面或第一方面的任一种可能的实现方式中的谐振器。可选的，所述器件是芯片。
34.第五方面，提供了一种电子设备，所述电子设备包括如上述第一方面或第一方面的任一种可能的实现方式中的谐振器。可选的，所述电子设备为通信设备或网络设备或终端设备。
35.通过上述方案，在牺牲层上加工沟槽，然后在带有沟槽的牺牲层表面形成阻挡层。如此这样，在去除牺牲层形成空腔的过程中，通过阻挡层阻止刻蚀材料进入沟槽，从而精确控制空腔的尺寸，降低谐振器加工工艺的复杂性，降低加工成本，并且提高谐振器的可靠性；进一步，由于空腔的尺寸可以被精确控制，这样，谐振器的体积可以进一步小型化。
附图说明
36.图1为本技术实施例提供的一种时钟振荡器的基本原理示意图；
37.图2示出了一种谐振器的基本结构示意图；
38.图3示出了包括该谐振器的振荡器的结构示意图；
39.图4示出了一种谐振器的垂直截面图；
40.图5示出了另一种谐振器的垂直截面图；
41.图6a和图6b示出了本技术实施例的谐振器的结构示意图；
42.图7-1-图7-12示出了申请实施例的谐振器的制备方法的示意图；
43.图8示出了申请实施例的谐振器的制备方法的流程图。
具体实施方式
44.下面通过具体实施例，详细说明本技术的技术方案。
45.图1示出了一种时钟振荡器的基本原理示意图。如图1左侧所示，时钟振荡器包括谐振器、反馈网络、选频网络、放大网络以及输出网络。结合图1右侧的放大、反馈及选频网络环路模型，放大网络具有功率增益，当谐振器起振时，放大网络工作在线性区，将噪声信号或输入信号进行放大，一旦谐振器的振荡已经建立，放大网络进入非线性状态，环路增益下降，达到稳幅和频率稳定的目的；选频网络对放大网络输出的各个频率信号进行选择，使选定频点的频率信号输出，其他频率的信号被抑制；反馈网络将通过选频网络的频率信号反馈回放大网络的输入端，形成一个闭环的正反馈网络；而输出网络将被放大的稳定频率
信号进行整形与驱动，输出到其他器件。
46.振荡器中的谐振器可以是微机电系统(microelectromechanical systems,mems)谐振器。mems谐振器可以是表面声波(surface acoustic wave，saw)谐振器或体声波(bulk acoustic wave,baw)谐振器或硅mems谐振器
47.基于半导体工艺制备而成的微纳米结构，因而又称为半导体谐振器。半导体工艺具有工艺精度高、自动化程度高和良品率高的优点。在微米范围内的半导体谐振器通常也属于微机电系统(microelectromechanical systems,mems)谐振器。
48.图2示出了一种谐振器的基本结构示意图，图3示出了包括该谐振器的振荡器的结构示意图。如图2所示，谐振器包括谐振层和衬底，其中，所述谐振层包括上电极、下电极和压电材料层。其中，压电材料层夹在上电极和下电极之间，三者构成的整体放置在衬底上。所述谐振器还包括形成于所述衬底之上的空腔结构(图2中未示出)。所述空腔结构用于容纳所述谐振层。可选的，在下电极与衬底之间还可以设置声波反射器(acoustic mirror)。可选的，所述谐振器为baw谐振器。如图3所示，振荡器包括谐振器、ic和基板。其中，所述谐振器和所述ic位于基板上，所述ic用于控制所述谐振器。可选的，所述振荡器是baw振荡器。baw振荡器的基本原理是，通过电声换能器，将电信号转换成声波在压电材料层中传递，声波在压电材料中进行反射和谐振，最终再将声波转换成较高频的电信号，形成振荡信号。
49.在一种可能的实现方式中，可以通过盖帽封装方式形成谐振层的空腔结构，如图4所示。图4是谐振器的、垂直于衬底所在平面的截面图，可以称为垂直截面图。所述谐振器包括盖板、谐振层和衬底。所述盖板包括凹陷部。所述盖板和衬底可以通过键合工艺连接，使得所述谐振层处于所述盖板的凹陷部中。所述盖板可以由硅片制备。然而，图4示出的结构存在制备流程复杂，加工工艺难度高和密封性差的问题。
50.在另一种可能的实现方式中，可以通过薄膜封装方式形成谐振层的空腔结构，如图5所示。图5所示的谐振器包括密封层、牺牲层、谐振层和衬底。所述谐振层形成于所述衬底之上，然后，使用所述牺牲层封装所述谐振层。所述密封层形成于所述牺牲层之上。所述密封层中包括刻蚀通孔(图5中未示出)。通过所述刻蚀通孔注入刻蚀材料，刻蚀所述牺牲层，形成空腔结构，如图5所示。其中，所述密封层也可以成为薄膜层，制备材料例如是多晶硅。在图5示出的结构中，不仅需要在具备一定厚度的密封层上加工刻蚀通孔，而且刻蚀牺牲层的过程难以控制，导致空腔的尺寸无法精确控制。不仅如此，图5示出的谐振器的可靠性难以保证。举例说明，所述谐振器还包括金属柱，所述金属柱用于实现与所述谐振层的上电极和下电极的电连接，以便驱动所述谐振器。在刻蚀牺牲层形成空腔结构的过程，刻蚀边界的位置难以控制，例如所述刻蚀边界超过金属柱的边缘，从而导致金属柱被刻蚀材料刻蚀，甚至导致牺牲层的侧壁出现穿孔，导致空腔的密封失效。这样，将导致谐振器可能工作在不稳定的状态，从而降低了谐振器的可靠性。
51.针对上述问题，本技术提出了相应解决方案。本技术实施例提出了一种谐振器及其制备方法，通过在牺牲层上加工沟槽，然后在带有沟槽的牺牲层表面形成阻挡层。如此这样，在去除牺牲层形成空腔的过程中，通过阻挡层阻止刻蚀材料进入沟槽，从而精确控制空腔的尺寸，降低谐振器加工工艺的复杂性，降低加工成本，并且提高谐振器的可靠性；进一步，由于空腔的尺寸可以被精确控制，这样，谐振器的体积可以进一步小型化。
52.图6a和图6b示出了本技术实施例的谐振器的结构示意图。具体的，图6a是谐振器
的俯视图。图6b是该谐振器的垂直截面图，即沿图6a中的虚线、垂直于衬底所在平面的截面图。可选的，所述谐振器为baw谐振器。
53.如图6b所示，谐振器包括谐振层、衬底和阻挡层。所述阻挡层位于所述衬底之上，并且，所述阻挡层和所述衬底构成空腔，所述空腔用于容纳所述谐振层。其中，所述谐振层包括上电极、压电材料层和下电极。所述阻挡层包括顶壁和侧壁，所述侧壁的内表面包围所述谐振层。其中，所述侧壁的内表面是指所述侧壁面向所述空腔的表面。相应的，所述侧壁的外表面包括有沟槽，所述沟槽包围所述侧壁。所述侧壁的外表面是指所述侧壁面向所述沟槽的表面。也就是说，相对于侧壁和空腔，所述沟槽是封闭曲面。其中，从所述顶壁朝向所述衬底的方向上，所述沟槽的迹线为封闭曲线。因此，从所述顶壁朝向所述衬底的方向上，所述侧壁的迹线为封闭曲线。其中，迹线是指轨迹线。所述封闭曲线的形状例如是圆形、椭圆形、三角形或矩形。例如，所述封闭曲线是圆形，那么沟槽可以称为环形沟槽。这样，所述谐振层位于环形沟槽的包围中。另外，图6b中示出的沟槽的底面的迹线是直线，可选的，沟槽的底面的迹线可以是弧形或者锥形。
54.其中，所述沟槽是通过在牺牲层上刻蚀获得的。具体的，在所述衬底上沉积牺牲层，沉积的厚度大于谐振层的高度，从而，谐振层被封装在所述牺牲层之内。所述牺牲层的材料可以是氧化硅(sio2)或者多晶硅。然后，在所述牺牲层上刻蚀所述沟槽。沟槽的深度与所述牺牲层的厚度相等，也就是说，所述沟槽贯穿所述牺牲层。沟槽的宽度小于50微米，优选5-20微米。其中，本技术中涉及的沉积工艺可以包括化学气相沉积和物理气相沉积，所述物理气相沉积包括蒸镀、溅射、离子镀及分子束外延等工艺。
55.其中，所述阻挡层形成于带有沟槽的牺牲层的外表面，如图6b所示。具体的，可以采用阻挡材料沉积在所述牺牲层的表面上，从而形成阻挡层。形成后的阻挡层至少包括形成于所述牺牲层上表面，作为顶壁，以及，形成于所述沟槽邻近空腔的内表面，作为侧壁。可选的，所述沟槽的内表面均沉积阻挡材料。其中，所述阻挡材料为氮化铝(aln)、氧化铝(al2o3)或者碳化硅(sic)。其中，所述牺牲层用于形成所述空腔，所述侧壁用于阻止刻蚀材料进入所述沟槽。
56.为了实现对所述阻挡层的顶壁和侧壁包围的牺牲层的刻蚀，所述阻挡层的顶壁上包括至少一个刻蚀通孔。刻蚀通孔的深度与所述阻挡层的顶壁的厚度相等。蚀刻通孔的直径小于5微米。通过刻蚀通孔注入刻蚀材料，从而刻蚀顶壁和侧壁包围的牺牲层。当顶壁和侧壁包围的牺牲层被去除后，形成所述空腔，如图6所述。可选的，所述空腔中为真空。可选的，所述空腔中包括氮气、氩气、氦气或氖气。其中，在刻蚀牺牲层的实现方式中，可以采用干法刻蚀或者湿法刻蚀。其中，所述压电材料层与所述侧壁的内表面不接触。其中，所述顶壁的内表面到所述谐振层的上表面的距离大于2微米且小于100微米，所述侧壁的内表面到达所述谐振层的最短距离大于1微米且小于100微米。也就是说，所述侧壁的内表面到达所述压电材料层的最短距离大于1微米且小于100微米。
57.如图6a和图6b所示，所述谐振器还包括密封层，所述密封层形成于所述阻挡层的外表面。所述密封层可以通过沉积工艺形成于所述阻挡层的外表面。所述密封层的材料可以是氧化硅、氮化硅(si3n4)、多晶硅或者非晶硅。可选的，所述沟槽可以使用所述密封层的材料进行填充，也可以使用其他材料进行填充。
58.如图6b所示，谐振器还包括金属柱和金属焊盘，具体的，所述金属柱包括第一金属
柱和第二金属柱，所述金属焊盘包括第一金属焊盘和第二金属焊盘。所述第一金属柱和所述第二金属柱位于所述衬底上。并且，所述第一金属柱和所述第二金属柱位于所述沟槽外侧。所述第一金属柱与所述沟槽的外表面的距离为大于1微米，优选5微米-30微米；所述第二金属柱与所述沟槽的外表面的距离大于1微米，优选5微米-30微米。所述下电极的引线穿过所述侧壁电连接所述第一金属柱，所述上电极的引线穿过所述侧壁电连接所述第二金属柱。所述第一金属柱贯穿所述牺牲层和所述密封层，并且与所述密封层表面的第一金属焊盘电连接。所述第二金属柱贯穿所述牺牲层和所述密封层，并且与所述密封层表面的第二金属焊盘电连接。所述第一金属柱、所述第二金属柱、所述第一金属焊盘和所述第二金属焊盘的材料可以包括下列金属中的至少一种：金(au)、银(ag)、铝(al)、铜(cu)、钼(mo)、锡(sn)、铟(in)、镍(ni)、铂(pt)、钛(ti)、钽(ta)和铬(cr)。
59.图7-1-图7-12示出了申请实施例的谐振器的制备方法的示意图。图7-1-图7-12是该谐振器的垂直截面图。类似的，图7-1-图7-12的垂直截面图可以参见图6a中的虚线。可选的，所述谐振器为baw谐振器。下面结合图7-1-图7-12针对本技术的谐振器的制备方法进行说明。
60.参见图7-1，在衬底上加工谐振层，所述谐振层包括上电极、压电材料层和下电极。所述谐振层的投影面积小于所述衬底的投影面积。具体的，可以采用表面微加工工艺形成所述谐振层。
61.参见图7-2，在所述衬底上形成所述谐振层之后，通过沉积工艺，在所述衬底上形成牺牲层。所述牺牲层将所述谐振层封装在所述牺牲层之内。根据前述，所述牺牲层的材料可以是氧化硅(sio2)或者多晶硅。所述牺牲层的投影面积大于所述谐振层的投影面积。所述牺牲层的厚度高于所述谐振层的高度。优选的，所述牺牲层的厚的使得阻挡层的顶壁的内表面到所述谐振层的上表面的距离大于2微米且小于100微米
62.参见图7-3，在所述牺牲层上加工第一通孔和第二通孔。具体的，可以采用干法刻蚀或湿法刻蚀工艺加工所述第一通孔和所述第二通孔。其中，干法刻蚀使用蒸汽作为刻蚀材料；湿法刻蚀使用溶液作为刻蚀材料。所述第一通孔和所述第二通孔的深度与所述牺牲层的厚度一致。所述第一通孔和所述第二通孔用于获得第一金属柱和第二金属柱。所述第一通孔和所述第二通孔的直径可以在10微米至50微米之间，优选30微米。其中，不同牺牲层的材料对应不同的刻蚀材料，例如：刻蚀材料使用，牺牲层的材料为sio2、氮化硅(sinx)，阻挡层的材料为氮化铝(aln)、氧化铝(al2o3)或者碳化硅(sic)、多晶硅等。又例如：刻蚀材料使用二氟化氙，牺牲层的材料为单晶硅、多晶硅、非晶硅，阻挡层的材料为氧化硅(sio2)、氮化硅(sinx)、碳化硅(sic)。
63.参见图7-4，在所述第一通孔和所述第二通孔的内表面上沉积金属层，该金属层作为电镀种子层。电镀种子层是为了便于在所述第一通孔和所述第二通孔内电镀金属，从而获得第一金属柱和第二金属柱。电镀种子层的有效部分为所述第一通孔和所述第二通孔的内表面上形成的电镀种子层。在实际加工过程中，可以采用简单的处理方式，例如，将牺牲层的外表面均沉积电镀种子层(如图7-4所示)。在获得第一金属柱和第二金属柱之后，将多余的电镀种子层去除。电镀种子层的材料可以包括下列金属中的至少一种：金(au)、银(ag)、铝(al)、铜(cu)、钼(mo)、锡(sn)、铟(in)、镍(ni)、铂(pt)、钛(ti)、钽(ta)和铬(cr)。
64.参见图7-5，在电镀种子层的基础上，在所述第一通孔内和所述第二通孔内电镀金
属，获得所述第一金属柱和所述第二金属柱。所述第一金属柱与所述下电极电连接，所述第二金属柱与所述上电极电连接。
65.参见图7-6，去除所述牺牲层外表面上多余的电镀种子层，并且，在所述牺牲层上加工沟槽。在一种可能的实现方式中，所述沟槽的宽度是均匀的。举例说明，所述沟槽的宽度为固定值。例如，沟槽的宽度小于50微米，优选5-20微米。沟槽的深度与所述牺牲层的厚度一致。所述沟槽包围的面积大于所述谐振层的投影面积，是的，所述谐振层被沟槽包围在之内。结合前述，从所述顶壁朝向所述衬底的方向上，所述沟槽的迹线为封闭曲线。所述封闭曲线的形状例如是圆形、椭圆形、三角形或矩形。
66.参见图7-7，在带有沟槽的牺牲层外表面上沉积阻挡层。从而使得，所述牺牲层的、远离所述衬底的表面上，以及所述沟槽的内表面上，被阻挡材料覆盖。所述阻挡材料为氮化铝(aln)、氧化铝(al2o3)或者碳化硅(sic)。可选的，在加工形成阻挡层的过程中，所述沟槽的、远离所述谐振层的内表面和所述沟槽的底部可以不形成阻挡层。也就是说，在加工阻挡层时，可以只加工侧壁和顶壁，如图7-7所示。其中，所述顶壁的内表面到所述谐振层的上表面的距离大于2微米且小于100微米，所述侧壁的内表面到达所述谐振层的最短距离大于1微米且小于100微米。
67.参见图7-8，在所述阻挡层的顶壁上加工至少一个刻蚀通孔。刻蚀通孔贯穿顶壁，用于注入刻蚀材料，以便刻蚀所述侧壁和所述顶壁包围的牺牲层。刻蚀通孔的数量可以根据需要刻蚀的牺牲层的体积确定。刻蚀通孔的直径可以小于5微米。
68.参见图7-9，根据干法刻蚀或者湿法刻蚀工艺，对所述侧壁和所述顶壁包围的牺牲层进行刻蚀。刻蚀过程完成后，所述侧壁和所述顶壁包围的牺牲层被去除，形成空腔，所述空腔用于容纳所述谐振层。其中，阻挡材料具备抗腐蚀性，阻断氧化物刻蚀，有效阻止刻蚀材料进入所述沟槽，从而，空腔的空间尺寸可以得到精确控制，避免谐振器发生不可靠的情况。可选的，所述空腔中为真空。可选的，所述空腔中包括氮气、氩气、氦气或氖气。
69.参见图7-10，去除剩余牺牲层表面上的阻挡层，并且去除第一金属柱的上端面上的阻挡层和第二金属柱的上端面上的阻挡层。具体的，可以采用刻蚀工艺去除多余的阻挡层。
70.参见图7-11，在所述顶壁的外表面上形成密封层，并且所述密封层覆盖所述剩余牺牲层表面，及所述第一金属柱的上端面和所述第二金属柱的上端面。所述密封层的材料可以是氧化硅、氮化硅(si3n4)、多晶硅或者非晶硅。可选的，所述沟槽可以使用所述密封层的材料进行填充，也可以使用其他材料进行填充。
71.参见图7-12，在所述密封层表面加工第三通孔和第四通孔(图7-12中未示出)，所述第三通孔的位置与所述第一通孔一致，所述第四通孔的位置与所述第二通孔一致。并且，所述第三通孔的直径与所述第一通孔的直径相等，所述第四通孔的直径与所述第二通孔的直径相等。根据前述，在所述第三通孔和所述第四通孔的内表面上沉积电镀种子层。然后，在所述第三通孔内和所述第四通孔内电镀金属，使得所述第一金属柱和所述第二金属柱延伸至所述密封层的上表面。
72.参见图6b，在所述密封层表面加工金属焊盘，所述金属焊盘包括第一金属焊盘和第二金属焊盘。所述第一金属焊盘与所述第一金属柱电连接，所述第二金属焊盘与所述第二金属柱电连接。所述第一金属柱、所述第二金属柱、所述第一金属焊盘和所述第二金属焊
盘的材料可以包括下列金属中的至少一种：金(au)、银(ag)、铝(al)、铜(cu)、钼(mo)、锡(sn)、铟(in)、镍(ni)、铂(pt)、钛(ti)、钽(ta)和铬(cr)。
73.可选的，所述上电极可以包括抗刻蚀层，以便避免所述上电极被刻蚀材料刻蚀。同样的，所述下电极和所述压电材料层也可以包括抗刻蚀层。
74.可选的，所述衬底的上表面可以包括抗刻蚀层，以便避免所述上电极被刻蚀材料刻蚀。
75.在一种可能的实现方式中，所述上电极、所述下电极、所述压电材料层和所述衬底的抗刻蚀层，可以在图7-1的加工过程之前完成。也就是说，在所述衬底上形成谐振层之前，通过沉积的方式为所述上电极、所述下电极、所述压电材料层和所述衬底分别加工抗蚀刻层。
76.在另一种可能的实现方式中，参见图7-2，在形成牺牲层之前，对带有谐振层的衬底，通过沉积的方式加工抗刻蚀层，使得所述上电极、所述下电极、所述压电材料层和所述衬底的表面形成抗刻蚀层。
77.通过上述实施方式，通过在牺牲层上加工沟槽，然后在带有沟槽的牺牲层表面形成阻挡层。如此这样，在去除牺牲层形成空腔的过程中，通过阻挡层阻止刻蚀材料进入沟槽，从而精确控制空腔的尺寸，降低谐振器加工工艺的复杂性，降低加工成本，并且提高谐振器的可靠性；进一步，由于空腔的尺寸可以被精确控制，这样，谐振器的体积可以进一步小型化。
78.图8示出了申请实施例的谐振器的制备方法的流程图。如图8所示，该制备方法包括：
79.s102、在衬底的第一表面上形成谐振层；
80.s104、在所述第一表面上形成牺牲层，使得所述谐振层被封装在所述牺牲层的内部；
81.s106、在所述牺牲层的、远离所述第一表面的第二表面上加工沟槽，所述沟槽贯穿所述牺牲层，所述沟槽在所述第一表面上的迹线为封闭曲线，所述沟槽包围所述谐振层；
82.s108、在所述第二表面和所述沟槽的内表面上形成阻挡层；和
83.s110、去除所述阻挡层与所述衬底包围的牺牲层，使得所述阻挡层和所述衬底构成空腔，所述空腔用于容纳所述谐振层。
84.可选的，所述阻挡层包括顶壁和侧壁，所述侧壁用于阻止刻蚀材料进入所述沟槽。
85.在一种可能的实现方式中，在所述阻挡层上加工至少一个刻蚀通孔；所述去除所述阻挡层与所述衬底包围的牺牲层，具体包括：通过所述至少一个刻蚀通孔刻蚀所述阻挡层与所述衬底包围的牺牲层。
86.可选的，所述阻挡层的材料为氮化铝、氧化铝或者碳化硅。
87.可选的，所述牺牲层的材料相对于所述阻挡层的材料更容易被刻蚀。为了描述这一特点，我们可以引入刻蚀选择比。所述刻蚀选择比体现了在相同的刻蚀条件下，一种材料与另一种材料相比刻蚀速率增益的程度。具体的，所述刻蚀选择比的值等于所述牺牲层的材料的刻蚀速率与所述阻挡层的材料的刻蚀速率的比值。例如，刻蚀选择比的值为100:1。这说明，所述牺牲层的材料的刻蚀速率是所述阻挡层的材料的刻蚀速率的100倍。从而，确保所述阻挡层不会被刻蚀材料破坏。
88.可选的，所述封闭曲线的形状为圆形、椭圆形、三角形或矩形。
89.可选的，所述沟槽的宽度小于50微米。
90.可选的，所述谐振层包括上电极、压电材料层和下电极。
91.在一种可能的实现方式中，在所述衬底上加工第一金属柱和第二金属柱，且所述第一金属柱和所述第二金属柱位于所述沟槽外侧，所述上电极的引线穿过所述阻挡层电连接所述第二金属柱，所述下电极的引线穿过所述阻挡层电连接所述第一金属柱。
92.在一种可能的实现方式中，在所述阻挡层的外表面形成密封层。
93.在一种可能的实现方式中，在所述密封层的远离所述衬底的表面上加工第一金属焊盘和第二金属焊盘，所述第一金属柱与所述第一金属焊盘电连接，所述第二金属柱与所述第二金属焊盘电连接。
94.可选的，所述顶壁的内表面到所述谐振层的上表面的距离大于2微米且小于100微米，所述侧壁的内表面到达所述谐振层的最短距离大于1微米且小于100微米。
95.可选的，所述空腔中为真空。
96.可选的，所述空腔中包括氮气、氩气、氦气或氖气。
97.可选的，所述谐振器为baw谐振器。
98.通过上述实施方式，通过在牺牲层上加工沟槽，然后在带有沟槽的牺牲层表面形成阻挡层。如此这样，在去除牺牲层形成空腔的过程中，通过阻挡层阻止刻蚀材料进入沟槽，从而精确控制空腔的尺寸，降低谐振器加工工艺的复杂性，降低加工成本，并且提高谐振器的可靠性；进一步，由于空腔的尺寸可以被精确控制，这样，谐振器的体积可以进一步小型化。
99.本技术实施例提供了一种时钟振荡器，所述时钟振荡器包括上述实施例所述的谐振器。
100.可选的，所述时钟振荡器为baw谐振器。
101.本技术实施例提供了一种器件，所述器件包括上述实施例所述的谐振器。其中，所述器件可以是芯片。
102.本技术实施例提供了一种电子设备，所述电子设备包括上述实施例所述的谐振器。具体的，该电子设备可以是通信设备或网络设备或终端设备，例如路由器、交换机或其他转发设备，或者，该电子设备也可以是计算机设备，例如个人电脑或服务器等，或者，该电子设备也可以是通信终端设备，例如移动电话或可穿戴智能设备等。
103.本技术中术语“第一”“第二”等字样用于对作用和功能基本相同的相同项或相似项进行区分，应理解，“第一”、“第二”、“第n”之间不具有逻辑或时序上的依赖关系，也不对数量和执行顺序进行限定。还应理解，尽管以下描述使用术语第一、第二等来描述各种元素，但这些元素不应受术语的限制。这些术语只是用于将一元素与另一元素区别分开。例如，在不脱离各种所述示例的范围的情况下，第一图像可以被称为第二图像，并且类似地，第二图像可以被称为第一图像。第一图像和第二图像都可以是图像，并且在某些情况下，可以是单独且不同的图像。
104.还应理解，在本技术的各个实施例中，各个过程的序号的大小并不意味着执行顺序的先后，各过程的执行顺序应以其功能和内在逻辑确定，而不应对本技术实施例的实施过程构成任何限定。
105.应理解，在本文中对各种所述示例的描述中所使用的术语只是为了描述特定示例，而并非旨在进行限制。如在对各种所述示例的描述和所附权利要求书中所使用的那样，单数形式“一个(“a”“，an”)”和“该”旨在也包括复数形式，除非上下文另外明确地指示。
106.还应理解，本文中所使用的术语“和/或”是指并且涵盖相关联的所列出的项目中的一个或多个项目的任何和全部可能的组合。术语“和/或”，是一种描述关联对象的关联关系，表示可以存在三种关系，例如，a和/或b，可以表示：单独存在a，同时存在a和b，单独存在b这三种情况。另外，本技术中的字符“/”，一般表示前后关联对象是一种“或”的关系。
107.还应理解，术语“包括”(也称“includes”、“including”、“comprises”和/或“comprising”)当在本说明书中使用时指定存在所陈述的特征、整数、步骤、操作、元素、和/或部件，但是并不排除存在或添加一个或多个其他特征、整数、步骤、操作、元素、部件、和/或其分组。
108.还应理解，术语“若”和“如果”可被解释为意指“当...时”(“when”或“upon”)或“响应于确定”或“响应于检测到”。类似地，根据上下文，短语“若确定...”或“若检测到[所陈述的条件或事件]”可被解释为意指“在确定...时”或“响应于确定...”或“在检测到[所陈述的条件或事件]时”或“响应于检测到[所陈述的条件或事件]”。
[0109]
还应理解，说明书通篇中提到的“一个实施例”、“一实施例”、“一种可能的实现方式”意味着与实施例或实现方式有关的特定特征、结构或特性包括在本技术的至少一个实施例中。因此，在整个说明书各处出现的“在一个实施例中”或“在一实施例中”、“一种可能的实现方式”未必一定指相同的实施例。此外，这些特定的特征、结构或特性可以任意适合的方式结合在一个或多个实施例中。
[0110]
以上所述的具体实施方式，对本技术的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明。所应理解的是，以上所述仅为本技术的具体实施方式而已。

技术特征：

1.一种谐振器，其特征在于，所述谐振器包括谐振层和衬底，其中，所述谐振器还包括阻挡层，所述阻挡层位于所述衬底之上，并且，所述阻挡层和所述衬底构成空腔，所述空腔用于容纳所述谐振层；所述阻挡层包括顶壁和侧壁，所述侧壁的内表面包围所述谐振层；所述侧壁的外表面包括有沟槽，所述沟槽包围所述侧壁。2.如权利要求1所述的谐振器，其特征在于，从所述顶壁朝向所述衬底的方向上，所述沟槽的迹线为封闭曲线。3.如权利要求2所述的谐振器，其特征在于，所述封闭曲线的形状为圆形、椭圆形、三角形或矩形。4.如权利要求1-3中任一项所述的谐振器，其特征在于，所述侧壁是通过在沟槽中加工阻挡材料得到的，所述沟槽贯穿所述顶壁与所述衬底之间的牺牲层，所述牺牲层用于形成所述空腔，所述侧壁用于阻止刻蚀材料进入所述沟槽。5.如权利要求4所述的谐振器，其特征在于，所述阻挡层是通过在所述牺牲层的表面沉积阻挡材料获得的。6.如权利要求4或5所述的谐振器，其特征在于，所述阻挡层包括至少一个刻蚀通孔，所述至少一个刻蚀通孔被用于刻蚀所述牺牲层。7.如权利要求4-6中任一项所述的谐振器，其特征在于，所述阻挡材料为氮化铝、氧化铝或者碳化硅。8.如权利要求1-7中任一项所述的谐振器，其特征在于，所述沟槽的宽度为小于50微米。9.如权利要求1-8中任一项所述的谐振器，其特征在于，所述顶壁的内表面到所述谐振层的上表面的距离大于2微米且小于100微米，所述侧壁的内表面到达所述谐振层的最短距离大于1微米且小于100微米。10.如权利要求1-9中任一项所述的谐振器，其特征在于，所述谐振层包括上电极、压电材料层和下电极，所述衬底上包括第一金属柱和第二金属柱，且所述第一金属柱和所述第二金属柱位于所述沟槽外侧，所述上电极的引线穿过所述侧壁电连接所述第二金属柱，所述下电极的引线穿过所述侧壁电连接所述第一金属柱。11.如权利要求10所述的谐振器，其特征在于，所述谐振器还包括密封层，所述密封层形成于所述阻挡层的外表面。12.如权利要求11所述的谐振器，其特征在于，所述第一金属柱穿过所述密封层，并且所述第一金属柱与所述密封层的远离所述衬底的表面上的第一金属焊盘电连接；所述第二金属柱穿过所述密封层，并且所述第二金属柱与所述密封层的远离所述衬底的表面上的第二金属焊盘电连接。13.如权利要求10-12中任一项所述的谐振器，其特征在于，所述压电材料层与所述侧壁的内表面不接触。14.如权利要求1-13中任一项所述的谐振器，其特征在于，所述空腔中为真空。15.如权利要求1-13中任一项所述的谐振器，其特征在于，所述空腔中包括氮气、氩气、氦气或氖气。
16.如权利要求1-15中任一项所述的谐振器，其特征在于，所述谐振器为体声波baw谐振器。17.一种谐振器的制备方法，其特征在于，所述方法包括：在衬底的第一表面上形成谐振层；在所述第一表面上形成牺牲层，使得所述谐振层被封装在所述牺牲层的内部；在所述牺牲层的、远离所述第一表面的第二表面上加工沟槽，所述沟槽贯穿所述牺牲层，所述沟槽在所述第一表面上的迹线为封闭曲线，所述沟槽包围所述谐振层；在所述第二表面和所述沟槽的内表面上形成阻挡层；和去除所述阻挡层与所述衬底包围的牺牲层，使得所述阻挡层和所述衬底构成空腔，所述空腔用于容纳所述谐振层。18.根据权利要求17所述的方法，其特征在于，所述阻挡层包括顶壁和侧壁，所述侧壁用于阻止刻蚀材料进入所述沟槽。19.根据权利要求18所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：在所述阻挡层上加工至少一个刻蚀通孔；所述去除所述阻挡层与所述衬底包围的牺牲层，具体包括：通过所述至少一个刻蚀通孔刻蚀所述阻挡层与所述衬底包围的牺牲层。20.如权利要求18或19所述的方法，其特征在于，所述阻挡层的材料为氮化铝、氧化铝或者碳化硅。21.如权利要求17-20中任一项所述的方法，其特征在于，所述封闭曲线的形状为圆形、椭圆形、三角形或矩形。22.如权利要求17-21中任一项所述的方法，其特征在于，所述沟槽的宽度小于50微米。23.如权利要求17-22中任一项所述的方法，所述谐振层包括上电极、压电材料层和下电极，所述方法还包括：在所述衬底上加工第一金属柱和第二金属柱，且所述第一金属柱和所述第二金属柱位于所述沟槽外侧，所述上电极的引线穿过所述阻挡层电连接所述第二金属柱，所述下电极的引线穿过所述阻挡层电连接所述第一金属柱。24.如权利要求23所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：在所述阻挡层的外表面形成密封层。25.如权利要求24所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：在所述密封层的远离所述衬底的表面上加工第一金属焊盘和第二金属焊盘，所述第一金属柱与所述第一金属焊盘电连接，所述第二金属柱与所述第二金属焊盘电连接。26.如权利要求18所述的方法，其特征在于，所述顶壁的内表面到所述谐振层的上表面的距离大于2微米且小于100微米，所述侧壁的内表面到达所述谐振层的最短距离大于1微米且小于100微米。27.如权利要求17-26中任一项所述的方法，其特征在于，所述空腔中为真空。28.如权利要求17-26中任一项所述的方法，其特征在于，所述空腔中包括氮气、氩气、氦气或氖气。29.如权利要求17-28中任一项所述的方法，其特征在于，所述谐振器为体声波baw谐振器。
30.一种时钟振荡器，其特征在于，所述时钟振荡器包括如权利要求1-16任一项所述的谐振器。31.如权利要求30所述的时钟振荡器，其特征在于，所述时钟振荡器为体声波baw谐振器。32.一种器件，其特征在于，所述器件包括如权利要求1-16任一项所述的谐振器。33.一种电子设备，其特征在于，所述电子设备包括如权利要求1-16任一项所述的谐振器。34.根据权利要求33所述的电子设备，其特征在于，所述电子设备为通信设备或网络设备或终端设备。

技术总结

一种谐振器，所述谐振器包括谐振层，衬底和阻挡层，所述阻挡层位于所述衬底之上，并且，所述阻挡层和所述衬底构成空腔，所述空腔用于容纳所述谐振层。所述阻挡层包括顶壁和侧壁，所述侧壁的内表面包围所述谐振层。所述侧壁的外表面包括有沟槽，所述沟槽包围所述侧壁。通过上述实现，在保证谐振器小型化的基础上，降低谐振器加工工艺的复杂性，降低加工成本，并且提高谐振器的可靠性。且提高谐振器的可靠性。且提高谐振器的可靠性。