MEMS谐振器及其制造方法

技术领域

本发明涉及半导体技术领域，尤其涉及一种MEMS谐振器及其制造方法。

背景技术

近年来，随着通信技术的发展，体积小、重量轻，以及可集成化的射频前端模块发挥着至关重要的作用，在射频前端模块中，相比较于开关、天线、功率放大器和低噪放大器，滤波器因其技术复杂度高、应用数量占比多的原因，成为射频前端的核心器件。

MEMS谐振器的工作原理是电信号通过金属电极作用于压电，形变发生逆压电效应产生机械波，机械波再由下空腔的界面效应反射回压电，在此过程中机械波会在特定的频率共振，形成谐振波，谐振波作用于压电，形变发生压电效应产生调制电信号，并通过金属电极接收，现有的MEMS谐振器，其仅在压电层下方有空腔，单一空腔与压电层产生的机械波谐振频率不足，导致压电层的压电转换效率低。

发明内容

本发明的主要目的在于提供一种MEMS谐振器及其制造方法，旨在解决现有技术的MEMS谐振器的谐振频率不足，压电转换效率低的问题。

为实现上述目的，本发明提供一种MEMS谐振器的制造方法，包括以下步骤：

提供基材，其中，所述基材包括依次层叠设置的第一衬底层、种子层和压电层，所述第一衬底层的顶部形成有第一空腔和位于第一空腔两侧的第一互连孔和第二互连孔，所述第一空腔、所述第一互连孔和所述第二互连孔内均设置有第一填充层，所述种子层上对应所述第二互连孔和所述空腔的上方有下电极，所述述压电层对应所述第一互连孔和所述第一空腔的上方有上电极，所述上电极通过上电极互连层与所述第一互连孔内的所述第一填充层连接；

在所述压电层上沉积支撑层，并在所述支撑层对应所述第一空腔的位置形成连通至所述上电极的第二空腔，在所述第二空腔内填充氧化物形成第二填充层；

研磨所述支撑层和所述第二填充层以使所述支撑层和所述第二填充层的顶面平齐，并在所述支撑层和所述第二填充层顶部依次制备键合层和键合衬底；

减薄所述第一衬底层和所述键合衬底，直至所述第一衬底层的底面与所述空腔的腔底之间的距离以及所述键合衬底的顶面与所述键合层之间的距离达到预设距离范围；

刻蚀去除所述第一填充层和所述第二填充层；

在所述第一衬底层的底部制备输入电极和输出电极，其中，所述输入电极位于所述第二互连孔内并与所述下电极连接，所述输出电极位于所述第一互连孔内并与所述上电极互连层连接，获得所述MEMS谐振器。

优选地，所述提供基材的步骤包括：

提供第一衬底层，在所述第一衬底层上方开设第一空腔，在所述第一空腔的两侧分别开设第一互连孔和第二互连孔，并在所述第一空腔、所述第一互连孔和所述第二互连孔内填充氧化物形成第一填充层；

在所述第一衬底层上方沉积种子层并在所述种子层对应所述第二互连孔和所述空腔的上方制备下电极，其中，所述种子层覆盖所述第一空腔、所述第一互连孔和所述第二互连孔；

在所述种子层上方沉积压电层，其中，所述压电层覆盖所述下电极；

在所述压电层对应所述第一空腔的上方依次制备上电极和上电极互连层，其中，所述上电极位于所述压电层对应所述第一互连孔和所述第一空腔的上方，所述上电极互连层分别与所述上电极和所述第一互连孔内的所述第一填充层连接。

优选地，所述提供第一衬底层，在所述第一衬底层上方开设第一空腔，在所述第一空腔的两侧分别开设第一互连孔和第二互连孔，并在所述第一空腔、所述第一互连孔和所述第二互连孔内填充氧化物形成第一填充层的步骤包括：

提供200um～1000um厚的Si衬底或蓝宝石衬底作为所述第一衬底层；

在所述第一衬底层上开设所述第一空腔、所述第一互连孔和所述第二互连孔，其中，所述第一空腔、所述第一互连孔和所述第二互连孔的深度相同，且均为3um～50um；

在所述第一衬底层的顶部沉积3um～50um厚的氧化物，以使所述氧化物填满所述第一空腔、所述第一互连孔和所述第二互连孔；

研磨去除凸出于所述第一衬底层顶面的所述氧化物，形成所述第一填充层。

优选地，所述在所述第一衬底层上方沉积种子层并在所述种子层对应所述第二互连孔和所述第一空腔的上方制备下电极的步骤包括：

通过PVD溅射工艺在所述第一衬底层的顶部沉积10nm～100nm厚的多晶掺杂的AlN，以形成所述种子层；

通过PVD溅射工艺在所述种子层的顶部沉积50nm～500nm厚的Mo，获得第一电极层；

将除所述第二互连孔及所述第一空腔上方的所述第一电极层之外的所述第一电极层光刻，以形成所述下电极。

优选地，在所述压电层对应所述第一空腔的上方依次制备上电极和上电极互连层的步骤包括：

通过PVD溅射工艺在所述压电层的顶部沉积50nm～500nm厚的Mo，获得第二电极层；

将除所述第二互连孔及所述第一空腔上方的所述第二电极层之外的所述第二电极层光刻，以形成所述上电极；

在所述压电层对应所述第一互连孔的位置开设连通至所述第一互连孔的通孔；

在所述通孔内沉积Ti或Al，形成所述上电极互连层，其中，所述上电极互连层的厚度为所述压电层的厚度与所述种子层的厚度之和。

优选地，所述在所述压电层上沉积支撑层，并在所述支撑层对应所述第一空腔的位置形成连通至所述上电极的第二空腔，在所述第二空腔内填充氧化物形成第二填充层的步骤包括：

通过光刻工艺在所述压电层上方形成第一预设图案，其中，所述第一预设图案覆盖所述压电层上方除所述第一空腔的位置；

在所述第一预设图案处沉积1μm～10μm厚的SiN形成所述支撑层，所述支撑层围成所述第二空腔；

在所述第二空腔内沉积2μm～10μm厚的非晶硅获得所述第二填充层。

优选地，所述研磨所述支撑层和所述第二填充层以使所述支撑层和所述第二填充层的顶面平齐，并在所述支撑层和所述第二填充层顶部依次制备键合层和键合衬底的步骤包括：

同时研磨所述第二空腔内的所述氧化物和所述支撑层，直至所述支撑层和所述第二填充层的顶面平齐；

在所述支撑层和所述第二填充层的顶部沉积10nm～1000nm厚的致密SiO

在所述键合层上通过Si-Si键合工艺将材质为Si的键合衬底与所述键合层键合。

优选地，所述刻蚀去除所述第一填充层和所述第二填充层的步骤包括：

在所述第一衬底层上开设连通至所述第一空腔的第一开口，并在所述键合衬底上开设连通至所述第二空腔的第二开口；

通过所述第一开口对所述第一空腔内的所述第一填充层进行湿法腐蚀以将所述第一填充层去除；

通过所述第二开口对所述第二填充层进行氟化氙气化以将所述第二填充层去除。

优选地，所述通过所述第二开口对所述第二填充层进行氟化氙气化以将所述第二填充层去除的步骤之后还包括：

通过所述第一开口和所述第二开口分别对应对所述第一空腔和所述第二空腔进行抽真空至预设压强范围；

在所述第一开口和所述第二开口处分别对应制备上空腔封口层和下空腔封口层。

优选地，所述在所述第一衬底层的底部制备输入电极和输出电极的步骤包括：

在所述第一衬底层的底部对应所述第一互连孔的位置开设与所述第一互连孔连通的第一通孔，在所述第一衬底层的底部对应所述第二互连孔的位置开设与所述第二互连孔连通的第二通孔，其中，所述第一互连孔与所述第一通孔为等径孔，所述第二互连孔与所述第二通孔为等径孔；

腐蚀去除所述第一互连孔、所述第二互连孔内的所述第一填充层；

去除与所述第二互连孔对应处的所述种子层，以露出所述下电极；

在所述第一衬底层的底部沉积TiW、Ti、W或Cu形成过渡层，其中，所述过渡层突出于所述第一衬底层的底部5μm～10μm；

将除所述第一互连孔和所述第二互连孔对应处的所述过渡层之外的所述过渡层刻蚀，形成所述输入电极和所述输出电极。

本发明还提供一种MEMS谐振器，通过上述的MEMS谐振器的制造方法制造，所述MEMS谐振器包括：

自下而上依次层叠设置的第一衬底层、种子层、压电层、支撑层、键合层和第二衬底层，所述第一衬底层上形成有第一空腔以及分设于所述第一空腔两侧的第一互连孔和第二互连孔，所述压电层与所述种子层之间对应所述空腔和所述第二互连孔的位置形成有下电极，所述支撑层和所述压电层之间对应所述空腔和所述第一互连孔的位置形成有上电极，是第一互连孔内设置有输出电极，所述上电极靠近所述第一互连孔的位置形成有上电极互连层，所述上电极互连层的一端与所述上电极连接，另一端穿过所述压电层和所述种子层，以与所述第一互连孔内的输出电极连接，所述第二互连孔内设置有输入电极，所述输入电极穿过所述种子层并与所述下电极连接，所述输入电极和所述输出电极均外露于所述第一衬底层，所述支撑层上对应所述第一空腔的位置形成有第二空腔。

在本发明的技术方案中，通过将压电层的两侧分别设置第一空腔和第二空腔，压电层的顶部和底部均形成有空腔，使得压电层在对应第一空腔和第二空腔的位置，形变更加自由不受约束，可以自由形变，在压电效应和逆压电效应下压电层更容易与机械波产生谐振，压电层和空腔的谐振频率提高，从而提高了压电层的压电转换效率。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图示出的结构获得其他的附图。

图1为本发明一实施例MEMS谐振器的制造方法的流程框图；

图2为本发明一实施例MEMS谐振器的制造方法的步骤S100的细化流程框图；

图3为本发明一实施例MEMS谐振器的制造方法的步骤S500的细化流程框图；

图4为本发明一实施例MEMS谐振器的制造方法的步骤S600的细化流程框图；

图5为本发明一实施例MEMS谐振器的第一衬底层的结构示意图；

图6为本发明一实施例MEMS谐振器的第一衬底层和第一填充层的结构示意图；

图7为本发明一实施例MEMS谐振器的第一衬底层、第一填充层和下电极的结构示意图；

图8为本发明一实施例MEMS谐振器的第一衬底层、第一填充层、下电极和压电层的结构示意图；

图9为本发明一实施例MEMS谐振器的对应步骤S100时的结构示意图；

图10为本发明一实施例MEMS谐振器的对应步骤S200时的结构示意图；

图11为本发明一实施例MEMS谐振器的对应步骤S300时的结构示意图；

图12为本发明一实施例MEMS谐振器的对应步骤S300时的结构示意图；

图13为本发明一实施例MEMS谐振器的对应步骤S400时的结构示意图；

图14为本发明一实施例MEMS谐振器的结构示意图。

附图标号说明：

本发明目的实现、功能特点及优点将结合实施例，参照附图做进一步说明。

具体实施方式

下面将结合本实施例中的附图，对本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的一部分实施例，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在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

需要说明，本实施例中所有方向性指示(诸如上、下、左、右、前、后……)仅用于解释在某一特定姿态(如附图所示)下各部件之间的相对位置关系、运动情况等，如果该特定姿态发生改变时，则该方向性指示也相应地随之改变。

另外，在本发明中如涉及“第一”、“第二”等的描述仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示其相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“连接”、“固定”等应做广义理解，例如，“固定”可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

另外，本发明各个实施例之间的技术方案可以相互结合，但是必须是以本领域普通技术人员能够实现为基础，当技术方案的结合出现相互矛盾或无法实现时应当认为这种技术方案的结合不存在，也不在本发明要求的保护范围之内。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

本发明提出一种MEMS谐振器的制造方法。

请结合图1以及图5～图14，本实施例的MEMS谐振器的制造方法，包括以下步骤：

S100：提供基材，其中，所述基材包括依次层叠设置的第一衬底层、种子层和压电层，所述第一衬底层的顶部形成有第一空腔和位于第一空腔两侧的第一互连孔和第二互连孔，所述第一空腔、所述第一互连孔和所述第二互连孔内均设置有第一填充层，所述种子层上对应所述第二互连孔和所述空腔的上方有下电极，所述述压电层对应所述第一互连孔和所述第一空腔的上方有上电极，所述上电极通过上电极互连层与所述第一互连孔内的所述第一填充层连接；

第一空腔11位于第一衬底层10的中部，第一互连孔12和第二互连孔13分别位于第一空腔11的两侧，下电极40对应第二互连孔13，便于后续与第二互连孔13内的输入电极70连接，上电极51对应第一互连孔12，便于后续与第一互连孔12内的输出电极71连接；

S200：在所述压电层上沉积支撑层，并在所述支撑层对应所述第一空腔的位置形成连通至所述上电极的第二空腔，在所述第二空腔内填充氧化物形成第二填充层；

支撑层60覆盖上电极互连层52，并将对应第一空腔11的位置空出，形成第二空腔61，在第二空腔61内制备第二填充层21，防止后续制备其他部位时的材料进入第二空腔61；

S300：研磨所述支撑层和所述第二填充层以使所述支撑层和所述第二填充层的顶面平齐，并在所述支撑层和所述第二填充层顶部依次制备键合层和键合衬底；

将支撑层60的顶部和第二填充层21的顶部研磨至平齐设置，便于后续制备键合层63和键合衬底64，使键合层63和键合衬底64更加牢固，然后在支撑层60和第二填充层21的顶部制备键合层63，用于固定键合衬底64，再将键合衬底64安装于键合层63上，需要注意的是，键合衬底64的厚度与第一衬底层10的厚度一致；

S400：减薄所述第一衬底层和所述键合衬底，直至所述第一衬底层的底面与所述空腔的腔底之间的距离以及所述键合衬底的顶面与所述键合层之间的距离达到预设距离范围；

通过减薄机对第一衬底层10和键合衬底64均进行减薄，需要注意的是，减薄完成后第一衬底层10需仍覆盖第一空腔11，不能将第一空腔11露出，键合衬底64也需覆盖第二空腔61，不能将第二空腔61露出；具体地，预设距离范围为1um～100um；

S500：刻蚀去除所述第一填充层和所述第二填充层；

刻蚀去除第一填充层20和第二填充层21，使得第一空腔11和第二空腔61内部没有材料影响压电层50的形变，使得压电层50的顶部和底部没有约束，可以自由形变，在压电效应和逆压电效应下更容易谐振，提高压电层50的压电转换效率；

S600：在所述第一衬底层的底部制备输入电极和输出电极，其中，所述输入电极位于所述第二互连孔内并与所述下电极连接，所述输出电极位于所述第一互连孔内并与所述上电极互连层连接，获得所述MEMS谐振器。

在本发明的技术方案中，通过将压电层50的两侧分别设置第一空腔11和第二空腔61，压电层50的顶部和底部均形成有空腔，使得压电层50在对应第一空腔11和第二空腔61的位置，形变更加自由不受约束，可以自由形变，在压电效应和逆压电效应下压电层50更容易与机械波产生谐振，压电层50和空腔的谐振频率提高，从而提高了压电层50的压电转换效率。

请结合图2、图5、图6和图7，在一实施例中，步骤S100包括：

S110：提供第一衬底层，在所述第一衬底层上方开设第一空腔，在所述第一空腔的两侧分别开设第一互连孔和第二互连孔，并在所述第一空腔、所述第一互连孔和所述第二互连孔内填充氧化物形成第一填充层；

需要注意的是，第一空腔11和第一互连孔12、第二互连孔13的深度相同，第一互连孔12和第二互连孔13分别位于第一空腔11的相对两侧，第一填充层20内的氧化物是非金属的氧化物，也可以是金属的氧化物；

S120：在所述第一衬底层上方沉积种子层并在所述种子层对应所述第二互连孔和所述空腔的上方制备下电极，其中，所述种子层覆盖所述第一空腔、所述第一互连孔和所述第二互连孔；

种子层30的材质可以是多晶掺杂的AlN，种子层30的厚度为10nm～100nm，在第一衬底层10上方沉积种子层30，由于空腔、第一互连孔12和第二互连孔13已被氧化物填满，因此种子层30均匀的铺设在第一衬底层10上方，并覆盖空腔、第一互连孔12和第二互连孔13，在第一衬底层10上方对应第二互连孔13的位置制备下电极40，便于后续输入电极70通过第二互连孔13与下电极40连接；

S130：在所述种子层上方沉积压电层，其中，所述压电层覆盖所述下电极；

可选地，压电层50的材质是AlN，可以是单晶的，也可以是多晶的，可以是掺Sc的，也可以是非掺Sc的，压电层50为厚度均匀的一层AlN，因此其覆盖下电极40的部分向上形成与下电极40形状相同的凸起，具体地，压电层50的厚度为200nm～10um；

S140：在所述压电层对应所述第一空腔的上方依次制备上电极和上电极互连层，其中，所述上电极位于所述压电层对应所述第一互连孔和所述第一空腔的上方，所述上电极互连层分别与所述上电极和所述第一互连孔内的所述第一填充层连接。

先制备上电极51，上电极51设置在压电层50对应第一互连孔12和空腔的上方，以便于上电极51与后续制备的输出电极71连接，上电极互连层52的一端与上电极51连接，另一端连通至第一互连孔12并与第一互连孔12内的氧化物连接；需要注意的是，上电极5151选用导电的金属材质，优选为Ti或Al。

具体地，步骤S110包括：

S1101：提供200um～1000um厚的Si衬底或蓝宝石衬底作为所述第一衬底层；

可选地，第一衬底层10可以采用Si衬底或蓝宝石衬底，硅衬底10容易获得，而且有多种晶格方向可供选择，包括(100)晶向和(111)晶向等，适用于不同的应用，同时成本低廉；蓝宝石衬底10具有良好的热稳定性和高温耐受性；钻石衬底10具有非常高的热传导性和较低的损耗，因此用于制造高功率和高频谐振器时可以有效散热，防止过热；衬底的晶圆尺寸为50mm～300mm，厚度为200um～1000um，衬底选用该范围内的尺寸，其声速更高，机电耦合系数更高，从而提高谐振器的声速和降低其损耗。

S1102：在所述第一衬底层上开设所述第一空腔、所述第一互连孔和所述第二互连孔，其中，所述第一空腔、所述第一互连孔和所述第二互连孔的深度相同，且均为3um～50um；

S1103：在所述第一衬底层的顶部沉积3um～50um厚的氧化物，以使所述氧化物填满所述第一空腔、所述第一互连孔和所述第二互连孔；

S1104：研磨去除凸出于所述第一衬底层顶面的所述氧化物，形成所述第一填充层。

沉积3um～50um厚的氧化物，直至空腔、第一互连孔12和第二互连孔13均被氧化物填满，防止后续沉积其他材料时沉积进空腔、第一互连孔12和第二互连孔13，然后将突出于第一衬底层10顶面(即空腔、第一互连孔12和第二互连孔13的顶面)的氧化物全部磨平，便于后续的材料沉积制备，提高后续材料与第一衬底层10的贴合度。

在一实施例中，步骤S120包括：

S1201：通过PVD溅射工艺在所述第一衬底层的顶部沉积10nm～100nm厚的多晶掺杂的AlN，以形成所述种子层；

多晶AlN的晶粒结构和晶界分布使其具有较宽的频带特性并提供较低的插入损耗和较高的阻带衰减；同时多晶AlN材料在声波滤波器中可以有效减少表面波的损耗，多晶AlN晶界的存在可以分散表面波的能量，降低传播损耗，提高滤波器的性能。而Sc的掺杂可以调节AlN的晶格常数和晶体结构，从而影响其声学性能和滤波特性，以优化频率响应、改变带隙特性等；

S1202：通过PVD溅射工艺在所述种子层的顶部沉积50nm～500nm厚的Mo，获得第一电极层；

金属Mo(钼)具有良好的电导率和导电性能，Mo是一种优良的电导体，可以提供低电阻、低功率损耗和高电流承载能力；

S1203：将除所述第二互连孔及所述第一空腔上方的所述第一电极层之外的所述第一电极层光刻，以形成所述下电极。

下电极40的一端位于第一衬底层10对应空腔11的上方，并延伸至第二互连孔13的位置，作为优选的方案，下电极40的一端与第一空腔11远离第二互连孔13的一端对齐，另一端延伸至第二互连孔13朝向第一空腔11的一侧边缘；

PVD溅射工艺可以实现较为均匀的沉积，可以精确控制的厚度、成分和结构，还具有较高的沉积速率，可以快速制备。将除第二互连孔13及第一空腔11上方的第一电极层之外的第一电极层光刻，以形成下电极40，使得下电极40便于与后续的输出电极81连接，同时对应空腔11处的下电极40便于后续压电层50在第一空腔11处产生机械波，并通过空腔11反射，减少机电损耗。

进一步地，步骤S140包括：

S1401：通过PVD溅射工艺在所述压电层的顶部沉积50nm～500nm厚的Mo，获得第二电极层；

S1402：将除所述第二互连孔及所述第一空腔上方的所述第二电极层之外的所述第二电极层光刻，以形成所述上电极；

上电极51的一端位于第一衬底层10对应空腔的上方，并延伸至第一互连孔12的位置，作为优选的方案，上电极51的一端与空腔远离第一互连孔12的一端对齐，另一端延伸至第一互连孔12朝向空腔的一侧边缘；在空腔上方形成上电极51，便于后续上电极51对空腔处压电层50产生机械波，并通过空腔反射，减少机电损耗；

S1403：在所述压电层对应所述第一互连孔的位置开设连通至所述第一互连孔的通孔；

先通过光刻工艺图形化第一互连孔12，使得对应第一互连孔12处的压电层50裸露，再通过干法刻蚀工艺刻蚀第一互连孔12上方的压电层50，刻蚀气体选用Cl+基气体

S1404：在所述通孔内沉积Ti或Al，形成所述上电极互连层，其中，所述上电极互连层的厚度为所述压电层的厚度与所述种子层的厚度之和。上电极互连层52从第一互连孔12的顶部延伸至与上电极51平齐处，因此其厚度为压电层50和种子层30的厚度之和；Ti和Al都具有较低的电阻，有利于电流的传输和导电性能的提高。

请参阅图10，在一实施例中，步骤S200包括：

S210：通过光刻工艺在所述压电层上方形成第一预设图案，其中，所述第一预设图案覆盖所述压电层上方除所述第一空腔的位置；

可以理解地，第一预设图案对应设置在第一空腔11的上方，且第一预设图案与第一空腔11形状匹配，以使第二空腔61和第一空腔11对称；

S220：在所述第一预设图案处沉积1μm～10μm厚的SiN形成所述支撑层，所述支撑层围成所述第二空腔；

支撑层60厚度为1μm～10μm，保证支撑层60覆盖上电极互连层52，防止上电极互连层52暴露于支撑层60外，支撑层60设置于除第二空腔61外的部分，并围成第二空腔61；

S230：在所述第二空腔内沉积2μm～10μm厚的非晶硅获得所述第二填充层。第二填充层的材质可以是金属的氧化物，也可以是非金属的氧化物，

非晶硅制备简单，成本低下，且后续容易被刻蚀干净，非常适合用于做为临时填充物。

请结合图11和图12，进一步地，步骤S300包括：

S310：同时研磨所述第二空腔内的所述氧化物和所述支撑层，直至所述支撑层和所述第二填充层的顶面平齐；

S320：在所述支撑层和所述第二填充层的顶部沉积10nm～1000nm厚的致密SiO

S330：在所述键合层上通过Si-Si键合工艺将材质为Si的键合衬底与所述键合层键合。

可以理解地，由于压电层50、上电极51、上电极互连层52、下电极40等结构高度参差不齐，导致支撑层60的顶面高度也参差不齐，难以在后续制备键合层63，因此需要第二填充层21和支撑层60研磨至平齐高度，通过SiO2作为键合层63，便于后续进行Si-Si键合工艺；Si-Si键合工艺可以实现硅基片之间的直接结合，无需中间层或界面材料，节省了现有技术中CAP工艺(晶圆级封装工艺)所需的大量贵金属Au(金)，降低了成本，同时可以使得硅基片之间的电学和热学连接更加紧密，提供了高度集成的器件和系统封装解决方案，Si-Si键合工艺可以实现硅基片的三维封装和堆叠，使得器件的紧凑性和集成度进一步提高。

请结合图3和图13，进一步地，步骤S500包括：

S510：在所述第一衬底层上开设连通至所述第一空腔的第一开口，并在所述键合衬底上开设连通至所述第二空腔的第二开口；

S520：通过所述第一开口对所述第一空腔内的所述第一填充层进行湿法腐蚀以将所述第一填充层去除；

S530：通过所述第二开口对所述第二填充层进行氟化氙气化以将所述第二填充层去除。

通过第一开口80和第二开口81分别对应使第一填充层20和第二填充层21与空气接触，具体地，开口为10°～45°的斜口，开口的形状不做限定，通过湿法腐蚀将第一空腔11内的氧化硅腐蚀干净，然后氟化氙气化的方式将第二空腔61中的填充物非晶硅腐蚀干净，使得第一空腔11和第二空腔61内不会对压电层50产生约束，便于压电层50产生谐振。

步骤S530之后还包括：

S540：通过所述第一开口和所述第二开口分别对应对所述第一空腔和所述第二空腔进行抽真空至预设压强范围；

S550：在所述第一开口和所述第二开口处分别对应制备上空腔封口层和下空腔封口层。

用电子束蒸镀的方法，将谐振器安装在挂具上，此时，所述键合衬底64裸露；抽高真空至1.0E-5Torr～9E-5Torr(即预设压强范围)；蒸镀金属Ti/Al/Ti/Sn/Au；厚度1um～10um。此时所述第二空腔61的真空度达到1.0E-5Torr～9E-5Torr，并且被所述上空腔封口层82覆盖；用同样的方法将第一空腔11抽真空并密封，同时通过lift off工艺清除除第一开口80和第二开口81处之外的部分金属，此时，谐振器完成高真空封装。

可以理解地，由于压电层50在对应第一空腔11和第二空腔61的位置是自由不受约束的，其可以自由形变，但由于第一空腔11和第二空腔61内的空气具有重量，会产生阻尼，因此对第一空腔11和第二空腔61进行真空，并对其进行密封，使得第一空腔11和第二空腔61内保持真空状态，减少空气产生的阻尼，可以提高压电层50的灵敏度；同时高真空封装有利于谐振器1的集成化、小型化，方便与各类型芯片集成，拓宽了应用场景。

请结合图4和图14，在在一实施例中，步骤S600包括：

S610：在所述第一衬底层的底部对应所述第一互连孔的位置开设与所述第一互连孔连通的第一通孔，在所述第一衬底层的底部对应所述第二互连孔的位置开设与所述第二互连孔连通的第二通孔，其中，所述第一互连孔与所述第一通孔为等径孔，所述第二互连孔与所述第二通孔为等径孔；

将第一互连孔12和第二互连孔13底部的第一衬底层10全部打通，形成等径孔；

S620：腐蚀去除所述第一互连孔、所述第二互连孔内的所述第一填充层；

去除第一互连孔12、第二互连孔13的氧化物，便于后续制备输入电极70和输出电极71，使得上电极互连层52与空气接触；

S630：去除与所述第二互连孔对应处的所述种子层，以露出所述下电极；

刻蚀去除第二互连孔13对应处的种子层30，使得下电极40与空气接触；

S640：在所述第一衬底层的底部沉积TiW、Ti、W或Cu形成过渡层，其中，所述过渡层突出于所述第一衬底层的底部5μm～10μm；

S650：将除所述第一互连孔和所述第二互连孔对应处的所述过渡层之外的所述过渡层刻蚀，形成所述输入电极和所述输出电极。

TiW(钛钨)、Ti(钛)、W(钨)或Cu(铜)均具有较低的电阻和较好的导电性能，适用于作为电极，过渡层突出于第一衬底层10的底部，以使后续制备的输入电极70和输出电极71突出于第一衬底层10的底部，便于与外部设备连接；

请参阅图14，本发明还提供一种MEMS谐振器1，通过上述的MEMS谐振器1的制造方法制造，MEMS谐振器1包括：自下而上依次层叠设置的第一衬底层10、种子层30、压电层50、支撑层60、键合层63和第二衬底层，第一衬底层10上形成有第一空腔11以及分设于第一空腔11两侧的第一互连孔12和第二互连孔13，压电层50与种子层30之间对应空腔和第二互连孔13的位置形成有下电极40，支撑层60和压电层50之间对应空腔和第一互连孔12的位置形成有上电极51，是第一互连孔12内设置有输出电极71，上电极51靠近第一互连孔12的位置形成有上电极互连层52，上电极互连层52的一端与上电极51连接，另一端穿过压电层50和种子层30，以与第一互连孔12内的输出电极71连接，第二互连孔13内设置有输入电极70，输入电极70穿过种子层30并与下电极40连接，输入电极70和输出电极71均外露于第一衬底层10，支撑层60上对应第一空腔11的位置形成有第二空腔61。

在本发明的技术方案中，通过将压电层50的两侧分别设置第一空腔11和第二空腔61，压电层50的顶部和底部均形成有空腔，使得压电层50在对应第一空腔11和第二空腔61的位置，形变更加自由不受约束，可以自由形变，在压电效应和逆压电效应下压电层50更容易与机械波产生谐振，压电层50和空腔的谐振频率提高，从而提高了压电层50的压电转换效率。

以上仅为本发明的优选实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。