散热结构、带散热结构的体声波谐振器、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；压电层，设置在底电极上方以及底电极与顶电极之间；和散热结构，其中：声学镜、底电极、压电层、顶电极在基底的厚度方向重叠的区域为谐振器的有效区域；所述散热结构包括散热部以及与散热部相连的热引出部，所述热引出部位于所述有效区域之外，所述热引出部与所述有效区域的边缘区域热接触且适于向散热部传导来自所述有效区域的热量。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，一种半导体器件的散热结构。

Heat dissipating structure, bulk acoustic resonator with heat dissipating structure, filter and electronic equipment

【技术实现步骤摘要】
散热结构、带散热结构的体声波谐振器、滤波器和电子设备
本专利技术的实施例涉及声波谐振器，尤其涉及一种半导体器件用散热结构、一种体声波谐振器，一种具有该谐振器的滤波器，一种具有该滤波器的电子设备以及一种半导体器件的散热结构。
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。理论上，体声波谐振器在工作状态下只存在机械能和电能的相互转化，但在实际情况中，体声波谐振器中的电能和声波总是不可避免的要部分转化成热能，并且谐振器的频率越高发热效应也会变得越显著。由于体声波谐振器的关键组成部分即压电薄膜和电极的厚度仅为微米或纳米级别，热量在其中的积累会带来显著的负面效应，如导致谐振器温度上升引起谐振器频率发生漂移，或引起应力堆积并引起压电堆叠变形，从而影响谐振器的可靠性和寿命，同时限制了谐振器功率容量的进一步提升。
技术实现思路
构建散热结构、及时将热量通过散热结构传输转移至谐振结构之外是一种有效的降低发热对谐振器影响的方法，构建散热结构可以使谐振器具有更高的可靠性和更高的功率容量。为缓解或解决现有技术中谐振器的散热问题的至少一个方面，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；压电层，设置在底电极上方以及底电极与顶电极之间；和散热结构，其中：声学镜、底电极、压电层、顶电极在基底的厚度方向重叠的区域为谐振器的有效区域；所述散热结构包括散热部以及与散热部相连的热引出部，所述热引出部位于所述有效区域之外，所述热引出部与所述有效区域的边缘区域热接触且适于向散热部传导来自所述有效区域的热量。可选的，所述体声波谐振器还包括导热的第一导热绝缘介质层；所述热引出部设置在所述基底上，所述第一导热绝缘介质层设置在底电极与所述热引出部之间，且所述底电极位于所述第一导热绝缘介质层上方、与第一导热绝缘介质层保持接触而与热引出部间隔开。进一步的，所述第一导热绝缘介质层由氮化铝、氧化铍或者硅脂制成。可选的，所述热引出部为绝缘部；所述热引出部设置在所述基底上，所述底电极位于热引出部上方且与热引出部保持接触。可选的，所述热引出部延伸到压电层上表面且与所述压电层保持接触而与顶电极间隔开。可选的，所述体声波谐振器还包括导热的第二导热绝缘介质层；所述热引出部沿所述压电层上表面延伸到所述第二导热绝缘介质层下方而与所述第二导热绝缘介质层保持接触；所述顶电极位于所述第二导热绝缘介质层上方、与第二导热绝缘介质层保持接触而与热引出部间隔开。进一步的，所述第二导热绝缘介质层由氮化铝或者硅脂制成。可选的，所述热引出部为绝缘部；所述热引出部沿所述压电层上表面延伸到顶电极的下方，所述顶电极位于热引出部上方且与热引出部保持接触。可选的，所述散热部至少部分围绕所述有效区域设置。进一步的，所述散热部包括与空气接触以与空气交换热量的部分和/或设置在基底中与基底接触而与基底交换热量的部分。可选的，所述散热部包括多个带状凸起。进一步的，所述带状凸起等间距分布，每个带状凸起的宽度相同，宽度范围为0.5-4μm；相邻两个带状凸起的间距范围为0.5-6μm；带状凸起的高度范围为0.5-20μm。可选的，所述散热部包括多个柱状凸起。进一步的，所述柱状凸起为正六棱柱凸起；所述柱状凸起等间距分布，每个正六棱柱结构的边长相同，边长范围为0.5-4μm；正六棱柱结构等间距分布，相邻两个正六棱柱的间距为0.5-6μm；正六棱柱凸起的高度范围为0.5-20μm。可选的，所述多个柱状凸起形成热传递的耗散结构。进一步的，所述柱状凸起为圆柱状凸起，所述多个柱状凸起呈同心圆状分布；所述柱状凸起的半径在径向向外的方向上逐渐变小，且柱状凸起构成的每一个圆圈中柱状凸起的数量逐渐变大；相邻两圆圈的柱状凸起的半径满足等比规律且内圆圈的柱状凸起的半径比外圆圈的柱状凸起的半径的比值为α1；相邻两圆圈的柱状凸起数量满足等比规律，且外圆圈柱状凸起的数量比内圆圈的柱状凸起的数量的比值为α2，且α2/α1大于1，其中：柱状凸起的半径的最大值范围为4-30μm，一个圆圈中柱状凸起的数量的最小值范围为8-16个。可选的，所述散热部包括同心圆结构的多个环状凸起。可选的，所述多个环状凸起形成热传递的耗散结构。进一步的，环状凸起的宽度和相邻环状凸起的间距满足：(1)沿环状凸起的半径向外逐渐变窄；(2)相邻两环状凸起的间距满足等比规律，且外部环状凸起比内部环状凸起的宽度比值大于0小于1；或者，相邻两环状凸起的间距满足等差规律，且外部环状凸起和内部环状凸起的宽度差异为b，b的范围为0.1-0.5μm，其中：环状凸起的宽度的最大值范围为2-20μm，环状凸起的间距的最大值范围为4-40μm。可选的，上述体声波谐振器中，所述热引出部与有效区域之间在横向上的距离不小于10个声波波长。本专利技术的实施例还涉及一种半导体器件的散热结构，所述半导体器件具有基底，基底具有第一表面，基底的第一表面设置有功能部件，其中：所述散热结构包括散热部和热引出部；且所述热引出部适于向所述散热部传导来自功能部件的热量。可选的，所述半导体器件为体声波谐振器，所述热引出部适于传导来自所述谐振器的有效声学区域的热量。本专利技术的实施例还涉及一种滤波器，包括上述的体声波谐振器或者上述的散热结构。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和图1B分别为根据本专利技术的一个示例性实施例的具有散热结构的谐振器示意性俯视图和A-A向的截面图，图1B中示出了MT区域；图2为根据本专利技术的一个示例性实施例的具有散热结构的谐振器的截面示意图，图中示出了MT区域；图3为根据本专利技术的另一个示例性实施例的具有散热结构的谐振器的截面示意图，图中示出了MT区域；图4为根据本专利技术的再一个示例性实施例的具有散热结构的谐振器的截面示意图，图中示出了MT区域；图5A和图5B分别为根据本专利技术的一个示例性实施例的具有散热结构的谐振器的示意性俯视图和MA区域的局部放本文档来自技高网...

【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；/n压电层，设置在底电极上方以及底电极与顶电极之间；和/n散热结构，/n其中：/n声学镜、底电极、压电层、顶电极在基底的厚度方向重叠的区域为谐振器的有效区域；/n所述散热结构包括散热部以及与散热部相连的热引出部，所述热引出部位于所述有效区域之外，所述热引出部与所述有效区域的边缘区域热接触且适于向散热部传导来自所述有效区域的热量。/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；
压电层，设置在底电极上方以及底电极与顶电极之间；和
散热结构，
其中：
声学镜、底电极、压电层、顶电极在基底的厚度方向重叠的区域为谐振器的有效区域；
所述散热结构包括散热部以及与散热部相连的热引出部，所述热引出部位于所述有效区域之外，所述热引出部与所述有效区域的边缘区域热接触且适于向散热部传导来自所述有效区域的热量。


2.根据权利要求1所述的体声波谐振器，其中：
所述体声波谐振器还包括导热的第一导热绝缘介质层；
所述热引出部设置在所述基底上，所述第一导热绝缘介质层设置在底电极与所述热引出部之间，且所述底电极位于所述第一导热绝缘介质层上方、与第一导热绝缘介质层保持接触而与热引出部间隔开。


3.根据权利要求2所述的体声波谐振器，其中：
所述第一导热绝缘介质层由氮化铝、氧化铍或者硅脂制成。


4.根据权利要求1所述的体声波谐振器，其中：
所述热引出部为绝缘部；
所述热引出部设置在所述基底上，所述底电极位于热引出部上方且与热引出部保持接触。


5.根据权利要求1所述的体声波谐振器，其中：
所述热引出部延伸到压电层上表面且与所述压电层保持接触而与顶电极间隔开。


6.根据权利要求1所述的体声波谐振器，其中：
所述体声波谐振器还包括导热的第二导热绝缘介质层；
所述热引出部沿所述压电层上表面延伸到所述第二导热绝缘介质层下方而与所述第二导热绝缘介质层保持接触；
所述顶电极位于所述第二导热绝缘介质层上方、与第二导热绝缘介质层保持接触而与热引出部间隔开。


7.根据权利要求6所述的体声波谐振器，其中：
所述第二导热绝缘介质层由氮化铝或者硅脂制成。


8.根据权利要求1所述的体声波谐振器，其中：
所述热引出部为绝缘部；
所述热引出部沿所述压电层上表面延伸到顶电极的下方，所述顶电极位于热引出部上方且与热引出部保持接触。


9.根据权利要求1-8中任一项所述的体声波谐振器，其中：
所述散热部至少部分围绕所述有效区域设置。


10.根据权利要求9所述的体声波谐振器，其中：
所述散热部包括与空气接触以与空气交换热量的部分和/或设置在基底中与基底接触而与基底交换热量的部分。


11.根据权利要求1-10中任一项所述的体声波谐振器，其中：
所述散热部包括多个带状凸起。


12.根据权利要求11所述的体声波谐振器，其中：
所述带状凸起等间距分布，每个带状凸起的宽度相同，宽度范围为0.5-4μm；相邻两个带状凸起的间距范围为0.5-6μm；带状凸起的高度范围为0.5-20μm。


13.根据权利要求1-10中任一项所述的体声波谐振器，其中：...

【专利技术属性】
技术研发人员：孙晨，庞慰，张孟伦，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