体声波谐振器、滤波器和电子设备制造技术

本发明专利技术涉及一种体声波谐振器，包括：基底；声学镜；底电极，设置在基底上方；顶电极，与所述底电极对置；和压电层，设置在底电极上方以及底电极与顶电极之间，其中：所述顶电极的两端中的至少一端处设置有横向模式振动抑制结构，所述抑制结构包括设置在所述顶电极的两端中的至少一端的上下表面非平行结构。本发明专利技术还涉及一种具有上述谐振器的滤波器，一种具有该滤波器的电子设备。

Bulk acoustic resonators, filters and electronic equipment

【技术实现步骤摘要】
体声波谐振器、滤波器和电子设备
本专利技术的实施例涉及声波谐振器，尤其涉及一种体声波谐振器，一种具有该谐振器的滤波器，以及一种具有该滤波器的电子设备。
技术介绍
利用压电薄膜在厚度方向的纵向谐振所制成的薄膜体波谐振器，在于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。射频前端体波滤波器/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。具有超低频率温度漂移的高频薄膜体波振荡器，其相位噪声低，功耗低且带宽调制范围大。除此之外，这些微型薄膜谐振器在硅衬底上使用CMOS兼容的加工工艺，这样可以降低单位成本，并有利于最终与CMOS电路集成。体波谐振器包括一个声学镜和两个电极，以及位于这两电极之间的被称作压电激励的压电材料层。也称底电极和顶电极为激励电极，其作用是引起谐振器各层的机械振荡。声学镜在体波谐振器和基底之间形成声学隔离，以防止声波传导至谐振器之外，造成能量损失。图12A中的示例1200A是传统的体声波谐振器的俯视图。声学镜1201是由基底上一个空气腔构成，它的作用是将基底的声阻抗近似转化为空气的声阻抗。大部分的底电极(此处未示出)要位于声学镜1201边界的内侧。在底电极之上覆盖有压电层薄膜1203,且压电膜的边界位于声学镜边界外侧。在压电层之上覆盖有顶电极1204，同时顶电极具有延伸端1205。图12B中的示例1201A是示例1200A在AA’处的示意性剖视图。其结构包含基底基底1210，声学镜1211，底电极1212，压电层1213，以及顶电极1214。理想状态下，施加在上底电极上的交变电信号的能量只单一的转化为压电层的纵向振动模式(通常也称活塞模式)的声波能量。而在实际情况中，伴随着纵向振动模式还会产生横向振动模式的声波，横模波的存在会削弱活塞模式声波的能量，从而对器件的关键性能参数如品质因数(Q)和有效机电耦合系数(K2t,eff)造成严重的恶化。同时由体声波谐振器构造而成的滤波器也会在滤波频率特性曲线上产生噪声，从而降低滤波系统的性能。通常，横向模式会寄生在上底电极及压电层所构成的整体空间范围内，别是上述膜层的截面几何形状具有成对的平行边时，横向模式更会形成驻波而得到增强。在传统体声波谐振器示例1201A中，顶电极具有矩形截面结构，该结构适合寄生模式的声波在其中形成稳定驻波，从而使寄生模式声波占据了可观的能量，对谐振器的性能严重影响。因此需对上电极结构进行改进，以改善谐振器性能。
技术实现思路
为抑制或者进一步减少体声波谐振器中横向模式声波在顶电极结构中的寄生，提出本专利技术。根据本专利技术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，设置在基底上方；顶电极，与所述底电极对置；和压电层，置在底电极上方以及底电极与顶电极之间，其中：所述顶电极的两端中的至少一端处设置有横向模式振动抑制结构。可选的，所述抑制结构包括设置在所述顶电极的两端中的至少一端的上下表面非平行结构。可选的，所述顶电极的至少一端的上下表面中的至少一个表面的至少一部分为倾斜面。进一步的，所述倾斜延伸面与基底表面形成的角度为15-75度。进一步的，所述倾斜延伸面在水平方向上的长度范围为0.02μm-3μm。或者进一步的，所述顶电极的至少一端的上下表面中的至少一个表面包括：竖直延伸面和/或水平延伸面；以及倾斜面。可选的，所述抑制结构包括设置在所述顶电极的至少一端的端面处的、不同于竖直面的非竖直面，其中所述竖直面垂直于所述基底表面。进一步可选的，所述非竖直面具有凹面或者凸面的形状。可选的，上述谐振器还包括设置在顶电极之上的钝化层。进一步的，所述钝化层的厚度为0.01μm-0.1μm。可选的，上述谐振器还包括金属电极材料层以及钝化层，两者依次设置在顶电极之上。进一步的，所述金属电极材料层的厚度为0.04μm-0.24μm。可选的，所述顶电极的至少一个端部为悬翼结构，所述悬翼结构包括所述抑制结构。可选的，所述顶电极的两端彼此为轴对称结构。可选的，所述谐振器还包括钝化层，所述钝化层覆盖所述顶电极设置，其中：所述钝化层的至少一端延伸到所述顶电极的对应一端之外；且所述钝化层的延伸到所述顶电极的对应一端之外的一端设置有所述抑制结构。可选的，所述抑制结构包括钝化层上下表面非平行结构；和/或所述抑制结构包括设置在所述钝化层的至少一端的端面处的、不同于竖直面的非竖直面，其中所述竖直面垂直于所述基底表面。可选的，所述顶电极的至少一个端部为悬翼结构。可选的，所述钝化层的两端均延伸到所述顶电极的对应端部之外且彼此为轴对称结构。可选的，钝化层的端部延伸到所述顶电极之外的距离为0.1μm-3μm。可选的，所述钝化层的厚度为0.04μm-0.24μm。本专利技术的实施例也涉及一种滤波器，包括上述的体声波谐振器。本专利技术的实施例还涉及一种电子设备，包括上述的滤波器。附图说明以下描述与附图可以更好地帮助理解本专利技术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为根据本专利技术的一个示例性实施例的体声波谐振器示意性剖视图；图1B为图1A中的细节部分的放大视图；图1C为在图1B的结构基础上加上钝化层的放大视图；图1D为在图1B的结构基础上加上钝化层与金属电极材料层的放大视图；图2A为根据本专利技术的一个示例性实施例的体声波谐振器示意性剖视图；图2B为图2A中的细节部分的放大视图；图2C为在图2B的结构基础上加上钝化层的放大视图；图2D为在图2B的结构基础上加上钝化层与金属电极材料层的放大视图；图3A为根据本专利技术的一个示例性实施例的体声波谐振器示意性剖视图；图3B为图3A中的细节部分的放大视图；图3C为在图3B的结构基础上加上钝化层的放大视图；图3D为在图3B的结构基础上加上钝化层与金属电极材料层的放大视图；图4A为根据本专利技术的一个示例性实施例的体声波谐振器示意性剖视图；图4B为图4A中的细节部分的放大视图；图4C为在图4B的结构基础上加上钝化层的放大视图；图4D为在图4B的结构基础上加上钝化层与金属电极材料层的放大视图；图5A为根据本专利技术的一个示例性实施例的体声波谐振器示意性剖视图；图5B为图5A中的细节部分的放大视图；图5C为在图5B的结构基础上加上钝化层的放大视图；图5D为在图5B的结构基础上加上钝化层与金属电极材料层的放大视图；图6A为根据本专利技术的一个示例性实施例的体声波谐振器示意性剖视图；图6B为图6A中的细节部分的放大视图；图6C为在图6B的结构基础上加上钝化层的放大视图；图6D为在图6B的结构基础上加上钝化层与金属电极材料层的放大视图；图本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种体声波谐振器，包括：/n基底；/n声学镜；/n底电极，设置在基底上方；/n顶电极，与所述底电极对置；和/n压电层，设置在底电极上方以及底电极与顶电极之间，/n其中：/n所述顶电极的两端中的至少一端处设置有横向模式振动抑制结构。/n

【技术特征摘要】
1.一种体声波谐振器，包括：
基底；
声学镜；
底电极，设置在基底上方；
顶电极，与所述底电极对置；和
压电层，设置在底电极上方以及底电极与顶电极之间，
其中：
所述顶电极的两端中的至少一端处设置有横向模式振动抑制结构。


2.根据权利要求1所述的谐振器，其中：
所述抑制结构包括设置在所述顶电极的两端中的至少一端的上下表面非平行结构。


3.根据权利要求2所述的谐振器，其中：
所述顶电极的至少一端的上下表面中的至少一个表面的至少一部分为倾斜面。


4.根据权利要求3所述的谐振器，其中：
所述倾斜延伸面与基底表面形成的角度为15-75度。


5.根据权利要求4所述的谐振器，其中：
所述倾斜延伸面在水平方向上的长度范围为0.02μm-3μm。


6.根据权利要求3所述的谐振器，其中：
所述顶电极的至少一端的上下表面中的至少一个表面包括：
竖直延伸面和/或水平延伸面；以及
倾斜面。


7.根据权利要求1或2所述的谐振器，其中：
所述抑制结构包括设置在所述顶电极的至少一端的端面处的、不同于竖直面的非竖直面，其中所述竖直面垂直于所述基底表面。


8.根据权利要求7所述的谐振器，其中：
所述非竖直面具有凹面或者凸面的形状。


9.根据权利要求1-8中任一项所述的谐振器，还包括：
设置在顶电极之上的钝化层。


10.根据权利要求9所述的谐振器，其中：
所述钝化层的厚度为0.01μm-0.1μm。


11.根据权利要求1-8中任一项所述的谐振...

【专利技术属性】
技术研发人员：张孟伦，庞慰，孙晨，杨清瑞，
申请(专利权)人：天津大学，诺思天津微系统有限责任公司，
类型：发明
国别省市：天津;12