具有声学孔的体声波谐振器及组件、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；底电极；压电层；顶电极；声学镜，其中：压电层包括压电第一层和压电第二层，顶电极与压电第一层的上表面接触，所述谐振器还包括第一插入层，第一插入层为金属插入层，在谐振器的厚度方向上，所述第一金属插入层设置在压电第一层与压电第二层之间；所述谐振器还包括多个声学孔，所述声学孔穿过所述顶电极且至少部分进入到压电第一层中。本发明专利技术还涉及一种上述体声波谐振器组件，一种滤波器以及一种电子设备。

【技术实现步骤摘要】
具有声学孔的体声波谐振器及组件、滤波器及电子设备
本专利技术的实施例涉及半导体领域，尤其涉及一种具有声学孔的体声波谐振器及其组件、一种具有谐振器或组件的滤波器，以及一种电子设备。
技术介绍
随着5G通信技术的日益发展，对数据传输速率的要求越来越高。与数据传输速率相对应的是频谱资源的高利用率和频谱的复杂化。通信协议的复杂化对于射频系统的各种性能提出了严格的要求，在射频前端模块，射频滤波器起着至关重要的作用，它可以将带外干扰和噪声滤除掉以满足射频系统和通信协议对于信噪比的要求。传统的射频滤波器受结构和性能的限制，不能满足高频通信的要求。薄膜体声波谐振器(FilmBulkAcousticResonator，简称FBAR)作为一种新型的MEMS器件，具有体积小、质量轻、插入损耗低、频带宽以及品质因子高等优点，很好地适应了无线通信系统的更新换代，使FBAR技术成为通信领域的研究热点之一。薄膜体声波谐振器的结构主体为由电极-压电薄膜-电极组成的“三明治”结构，即两层金属电极层之间夹一层压电材料。通过在两电极间输入正弦信号，FBAR利用逆压电效应将输入电信号转换为机械谐振，并且再利用压电效应将机械谐振转换为电信号输出。现有技术中，已经提出在谐振器的顶电极上设置完整的质量负载来调整谐振器的频率。该质量负载对应的凸起或凹槽一般设置在顶电极上或者设置在顶电极上的钝化层上。这种方法中所采用的凸起或凹陷的厚度范围一般较小，因此，对频率的调整范围较小，且由于在凸起或凹陷结构边缘阻抗变化不明显从而导致对于谐振器的横向声波的抑制作用有限。
技术实现思路
为解决上述技术问题中的至少一个方面，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组件，包括：基底；底电极；压电层；顶电极；声学镜，其中：压电层包括压电第一层和压电第二层，顶电极与压电第一层的上表面接触，所述谐振器还包括第一插入层，第一插入层为金属插入层，在谐振器的厚度方向上，所述第一金属插入层设置在压电第一层与压电第二层之间；所述谐振器还包括多个声学孔，所述声学孔穿过所述顶电极且至少部分进入到压电第一层中。本专利技术的实施例还涉及一种体声波谐振器组件，包括：在同一基底上设置的至少两个体声波谐振器，所述至少两个体声波谐振器中的至少一个为上述的谐振器。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或组件。本专利技术的实施例也涉及一种电子设备，包括上述的滤波器或者体声波谐振器或组件。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1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示意性截面图；图2为图1中的谐振器的俯视示意图；图3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示意性截面图；图4为图3中的谐振器的俯视示意图；图5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示意性截面图；图6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示意性截面图；图7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示意性截面图；图8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示意性截面图；图9为图8中的谐振器的俯视示意图；图10为根据本专利技术的一个示例性实施例的体声波谐振器组件的示意性截面图；图11A和图11B分别为图10中的组件的左侧部分和右侧部分的示意性俯视图；图12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组件的示意性截面图；图13A和13B分别为图12中的组件的左侧部分和右侧部分的示意性俯视图。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：10：基底，材料可选材料为单晶硅、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、铌酸钾等单晶压电基底等。20：声学孔。25：声学镜，具体结构可采用空气腔、真空腔，布拉格反射层或其他等效的声波反射结构。30：底电极，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。40：压电第二层，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。50：第一金属插入层，材料可选钼、钌、金、铝、镁、钨、铜，钛、铱、锇、铬等材料，或者以上金属的合金材料。60：压电第一层，可以选用用于压电第二层的材料，其可以与压电第二层的材料相同或不同，例如，压电第一层和压电第二层材料均可以选择氮化铝，或者二者可以选择不同浓度掺杂氮化铝，或者其他组合。70：顶电极，可以选用用于底电极30的材料，顶电极的材料可与底电极30相同或不同。80，85：工艺层或钝化层，其可以用于保护顶电极等不受外界环境侵蚀，或者可以用于对谐振器的频率进行微调，其材料可以包括多晶硅、氮化铝、二氧化硅、掺杂二氧化硅、碳化硅等。90：第二金属插入层，可以选用用于第一金属插入层的材料，其材料可以与第一金属插入层相同或不同。100：压电第三层，可以选用用于压电第二层的材料，其材料可以与压电第二层相同或不同。图1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示意性截面图，图2为图1中的谐振器的局部俯视示意图(注意，谐振器的形状并不限于图中所示的矩形，也可以为多边形、圆形、椭圆形或其他任意不规则形状)。如图1和2所示，在基底10上设置有底电极30、顶电极70、压电第二层40、压电第一层60以及空气腔25，同时在压电第一层和压电第二层之间有第一金属插入层50。所述顶电极、底电极和空气腔在厚度方向的重叠区域定义为谐振器的有效区域。在可选的实施例中，第一金属插入层50的边缘不限于如图1中所示的延伸至谐振器有效区域外侧整个压电层中的情况，第一金属插入层50的边缘在本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种体声波谐振器，包括：/n基底；/n底电极；/n压电层；/n顶电极；/n声学镜，/n其中：/n压电层包括压电第一层和压电第二层，顶电极与压电第一层的上表面接触，所述谐振器还包括第一插入层，第一插入层为金属插入层，在谐振器的厚度方向上，所述第一金属插入层设置在压电第一层与压电第二层之间；且/n所述谐振器还包括多个声学孔，所述声学孔穿过所述顶电极且至少部分进入到压电第一层中。/n

【技术特征摘要】
1.一种体声波谐振器，包括：
基底；
底电极；
压电层；
顶电极；
声学镜，
其中：
压电层包括压电第一层和压电第二层，顶电极与压电第一层的上表面接触，所述谐振器还包括第一插入层，第一插入层为金属插入层，在谐振器的厚度方向上，所述第一金属插入层设置在压电第一层与压电第二层之间；且
所述谐振器还包括多个声学孔，所述声学孔穿过所述顶电极且至少部分进入到压电第一层中。


2.根据权利要求1所述的谐振器，其中：
所述压电第二层的下表面与底电极接触。


3.根据权利要求2所述的谐振器，其中：
所述压电第一层与压电第一层与压电第二层的总厚度之比在2％-95％的范围内。


4.根据权利要求1所述的谐振器，其中：
所述压电层还包括压电第三层，所述谐振器还包括第二插入层，第二插入层为金属插入层，压电第三层的下表面面对底电极的上表面；
第二金属插入层在谐振器的厚度方向上设置在压电第二层与压电第三层之间。


5.根据权利要求4所述的谐振器，其中：
所述压电第一层与压电层的总厚度之比在2％-80％的范围内，压电第二层与压电层的总厚度比在2％-80％的范围内。


6.根据权利要求1-3中任一项所述的谐振器，其中：
所述声学孔抵达或者部分进入第一金属插入层。


7.根据权利要求4或5所述的谐振器，其中：
所述声学孔穿过压电第一层、第一金属插入层。


8.根据权利要求7所述的谐振器，其中：
所述声学孔抵达或者部分进入第二金属插入层。


9.根据权利要求1-8中任一项所述的谐振器，其中：
顶电极的上表面还设置有钝化层，所述声学孔穿过所述钝化层。


10.根据权利要求1-8中任一项所述的谐振器，其中：
顶电极的上表面还...

【专利技术属性】
技术研发人员：庞慰，杨清瑞，张孟伦，
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