设置插入层以提升功率的体声波谐振器、滤波器及电子设备制造技术

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；顶电极；和压电层，其中：所述谐振器在顶电极的连接边还包括第一插入层，第一插入层在谐振器的厚度方向上设置在顶电极与基底之间，且所述声学镜的边缘在谐振器的横向方向上处于第一插入层的内端与外端之间；所述谐振器在顶电极的连接边还包括第一不导电介质层，第一不导电介质层在谐振器的厚度方向上设置在第一插入层与顶电极之间，所述第一不导电介质层的内端在横向方向上位于第一插入层的内端的内侧，所述第一不导电介质层的外端在横向方向上与第一插入层的外端齐平或者处于第一插入层的外端的外侧。本发明专利技术还涉及一种滤波器以及一种电子设备。

【技术实现步骤摘要】
设置插入层以提升功率的体声波谐振器、滤波器及电子设备
本专利技术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，以及一种电子设备。
技术介绍
随着当今无线通讯技术的飞速发展，小型化便携式终端设备的应用也日益广泛，因而对于高性能、小尺寸的射频前端模块和器件的需求也日益迫切。近年来，以例如为薄膜体声波谐振器(FilmBulkAcousticResonator，简称FBAR)为基础的滤波器、双工器等滤波器件越来越为市场所青睐。一方面是因为其插入损耗低、过渡特性陡峭、选择性高、功率容量高、抗静电放电(ESD)能力强等优异的电学性能，另一方面也是因为其体积小、易于集成的特点所致。体声波谐振器的高频化和高功率化是发展趋势。但是，随着谐振器的频率不断增大，谐振器的底电极的厚度会逐渐变小，这导致随着谐振器的功率容量的提升，容易出现谐振器的膜层因为机械疲劳而失效的情况，从而阻止了谐振器功率的进一步提升。
技术实现思路
本专利技术通过增大谐振器的声学镜边缘的局部膜层厚度，来增大谐振器的功率容量。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；顶电极；和压电层，其中：所述谐振器在顶电极的连接边还包括第一插入层，第一插入层在谐振器的厚度方向上设置在顶电极与基底之间，且所述声学镜的边缘在谐振器的横向方向上处于第一插入层的内端与外端之间；所述谐振器在顶电极的连接边还包括第一不导电介质层，第一不导电介质层在谐振器的厚度方向上设置在第一插入层与顶电极之间，所述第一不导电介质层的内端在横向方向上位于第一插入层的内端的内侧，所述第一不导电介质层的外端在横向方向上与第一插入层的外端齐平或者处于第一插入层的外端的外侧。可选的，所述谐振器还包括第一不导电介质层，第一不导电介质层在顶电极的连接边在谐振器的厚度方向上设置在第一插入层与顶电极之间，所述第一不导电介质层的内端在横向方向上与所述第一插入层的内端齐平或者位于第一插入层的内端的内侧，所述第一不导电介质层的外端在横向方向上与第一插入层的外端齐平或者处于第一插入层的外端的外侧。本专利技术的实施例也涉及一种滤波器，包括上述体声波谐振器。本专利技术的实施例还涉及一种电子设备，包括上述的滤波器或者谐振器。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为现有技术中的体声波谐振器的俯视示意图；图1B为根据本专利技术的一个示例性实施例的体声波谐振器的俯视示意图；图2为沿图1A中的A-A’截得的示例性截面图；图3为沿图1B中的B-B’截得的示例性截面图；图4为示例性示出基于图1B和图3所示结构的体声波谐振器，谐振器的功率容量提升的示意图；图5A为根据本专利技术的另一个示例性实施例的体声波谐振器的俯视示意图；图5B为图5A所示的体声波谐振器的一个变形实施例的俯视示意图；图6为沿图5A中的C-C’截得的示例性截面图；图7为根据本专利技术的又一个示例性实施例的体声波谐振器的截面示意图，其中顶电极的连接边与非连接边均设置有插入层，且非连接边的插入层在横向方向上与顶电极的非连接边彼此间隔开，其中插入层设置在底电极的上方；图8为根据本专利技术的再一个示例性实施例的体声波谐振器的截面示意图，其中顶电极的连接边与非连接边均设置有插入层，且顶电极设置有悬翼和桥结构；图9为根据本专利技术的再一个示例性实施例的体声波谐振器的截面示意图，其中顶电极的连接边与非连接边均设置有插入层，且顶电极设置有悬翼和桥结构，且谐振器设置有绕谐振器的有效区域设置的凸起结构；图10为根据本专利技术的还一个示例性实施例的体声波谐振器的截面示意图，其中顶电极的连接边与非连接边均设置有插入层，且非连接边的插入层在横向方向上与顶电极的非连接边彼此间隔开，其中插入层设置在底电极的下方；图11为根据本专利技术的再一个示例性实施例的体声波谐振器的截面示意图，其中顶电极的连接边与非连接边均设置有插入层，且插入层的上方均设置有不导电介质层，顶电极的非连接边的不导电介质层的外端处于对应插入层的外端的内侧；以及图12为根据本专利技术的再一个示例性实施例的体声波谐振器的截面示意图，其中顶电极的连接边与非连接边均设置有插入层，且插入层的上方均设置有不导电介质层，顶电极非连接边的不导电介质层的外端处于对应的插入层的外端的外侧。具体实施方式下面通过实施例，并结合附图，对本专利技术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。下述参照附图对本专利技术实施方式的说明旨在对本专利技术的总体专利技术构思进行解释，而不应当理解为对本专利技术的一种限制。专利技术的一部分实施例，而并不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。首先，本专利技术的附图中的附图标记说明如下：101:基底，可选材料为单晶硅、氮化镓、砷化镓、蓝宝石、石英、碳化硅、金刚石等，也可以是铌酸锂、钽酸锂、铌酸钾等单晶压电衬底。102：底电极(电极引脚或电极连接边)，材料可选钼、钌、金、铝、镁、钨、铜，钛、铱、锇、铬或以上金属的复合或其合金等。103：声学镜,可为空腔，也可采用布拉格反射层及其他等效形式。104：压电层，可以为单晶压电材料，可选的，如：单晶氮化铝、单晶氮化镓、单晶铌酸锂、单晶锆钛酸铅(PZT)、单晶铌酸钾、单晶石英薄膜、或者单晶钽酸锂等材料，也可以为多晶压电材料(与单晶相对应，非单晶材料)，可选的，如多晶氮化铝、氧化锌、PZT等，还可是包含上述材料的一定原子比的稀土元素掺杂材料，例如可以是掺杂氮化铝，掺杂氮化铝至少含一种稀土元素，如钪(Sc)、钇(Y)、镁(Mg)、钛(Ti)、镧(La)、铈(Ce)、镨(Pr)、钕(Nd)、钷(Pm)、钐(Sm)、铕(Eu)、钆(Gd)、铽(Tb)、镝(Dy)、钬(Ho)、铒(Er)、铥(Tm)、镱(Yb)、镥(Lu)等。105：顶电极(电极引脚或电极连接边)，其材料可与底电极相同，材料可选钼、钌、金、铝、镁、钨、铜，钛、铱、锇、铬或以上金属的复合或其合金等。顶电极和底电极材料一般相同，但也可以不同。106：插入层，材料可选钼，钌，金，铝，镁，钨，铜，钛，铱，锇，铬或以上金属的复合或其合金等，也可以是氮化铝(AlN)，氧化锌，PZT等压电材料并包含上述材料的一定原子比的稀土元素掺杂压电材料，还可以是介质材料，如氮化硅(SiN)、二氧化硅(SiO2)、氧化铝(Al2O3)等。107：顶电极的表面介质层，材料可以是氮化铝、氮化硅、二氧化硅、氧化铝等。108：插入层上方空气隙。在可选的实施例中，也可以不是空气隙，而是其他的不导电介质层。109：压电层上方凸起层：材料可选钼，钌，金，铝，镁，钨，铜，钛本文档来自技高网...

【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；/n顶电极；和/n压电层，/n其中：/n所述谐振器在顶电极的连接边还包括第一插入层，第一插入层在谐振器的厚度方向上设置在顶电极与基底之间，且所述声学镜的边缘在谐振器的横向方向上处于第一插入层的内端与外端之间；/n所述谐振器在顶电极的连接边还包括第一不导电介质层，第一不导电介质层在谐振器的厚度方向上设置在第一插入层与顶电极之间，所述第一不导电介质层的内端在横向方向上位于第一插入层的内端的内侧，所述第一不导电介质层的外端在横向方向上与第一插入层的外端齐平或者处于第一插入层的外端的外侧。/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；
顶电极；和
压电层，
其中：
所述谐振器在顶电极的连接边还包括第一插入层，第一插入层在谐振器的厚度方向上设置在顶电极与基底之间，且所述声学镜的边缘在谐振器的横向方向上处于第一插入层的内端与外端之间；
所述谐振器在顶电极的连接边还包括第一不导电介质层，第一不导电介质层在谐振器的厚度方向上设置在第一插入层与顶电极之间，所述第一不导电介质层的内端在横向方向上位于第一插入层的内端的内侧，所述第一不导电介质层的外端在横向方向上与第一插入层的外端齐平或者处于第一插入层的外端的外侧。


2.根据权利要求1所述的谐振器，其中：
所述第一不导电介质层的内端与第一插入层的内端之间的横向距离在0.2μm-10μm的范围内；和/或
所述第一插入层的内端和/或外端与声学镜的边缘之间的横向距离在0.2μm-10μm的范围内。


3.根据权利要求1所述的谐振器，其中：
在顶电极的连接边，第一插入层与底电极的非连接边在谐振器的厚度方向的投影存在重叠部分。


4.根据权利要求3所述的谐振器，其中：
所述第一插入层的外端处于底电极的非连接边的边缘的外侧且与底电极的非连接边的边缘在横向方向上的距离在0.2μm-10μm的范围内。


5.根据权利要求3所述的谐振器，其中：
在顶电极的连接边，底电极的非连接边的边缘在谐振器的横向方向上处于第一插入层的内端与外端之间；和/或
所述第一不导电介质层的外端与所述第一插入层的外端在横向方向上的距离在0.2μm-10μm的范围内。


6.根据权利要求3所述的谐振器，其中：
在顶电极的连接边，底电极的非连接边的边缘在谐振器的横向方向上处于第一插入层的外端的外侧；和/或
所述第一不导电介质层的外端在所述底电极的非连接边的外端的外侧且与所述底电极的非连接边的外端在横向方向上的距离在0.2μm-10μm的范围内。


7.根据权利要求1所述的谐振器，其中：
在顶电极的连接边，在谐振器的厚度方向上，第一插入层位于底电极与基底之间，或者第一插入层位于底电极与压电层之间，或者第一插入层位于压电层与顶电极之间；或者
在顶电极的连接边，在谐振器的厚度方向上，第一插入层位于压电层中。


8.根据权利要求1-7中任一项所述的谐振器，其中：
所述第一不导电介质层在厚度方向上设置在第一插入层与压电层之间；或
所述第一不导电介质层在厚度方向上设置在压电层与顶电极之间。


9.根据权利要求1-8中任一项所述的谐振器，其中：
所述谐振器还包括在顶电极的非连接边设置的第二插入层，在顶电极的非连接边，声学镜的边缘在横向方向上处于第二插入层的内端与外端之间。


10.根据权利要求9所述...

【专利技术属性】
技术研发人员：庞慰，郝龙，徐洋，张全德，马晓丹，杨清瑞，
申请(专利权)人：诺思天津微系统有限责任公司，
类型：发明
国别省市：天津;12