滤波器及其制造方法技术

本公开提供了滤波器及其制造方法。根据本公开的滤波器包括：中心谐振器；以及围绕中心谐振器设置并且电连接到中心谐振器的至少一个环形谐振器，其中中心谐振器和至少一个环形谐振器均包括沿竖直方向依次设置的衬底、反射部件、下电极、压电层和上电极，并且其中上电极设置有用于减小与竖直方向垂直的水平方向上的机械波传播的微结构。根据本公开的滤波器及其制造方法，通过以嵌套的方式设置滤波器的多个谐振器，能够在不增加工艺复杂度的情况下提高滤波器的集成度并且减小滤波器的体积。此外，通过在滤波器的每个谐振器的上电极中设置微结构来减小横向机械波传播，能够少谐振能量的损失，从而提高声学谐振器的品质因数。从而提高声学谐振器的品质因数。从而提高声学谐振器的品质因数。

【技术实现步骤摘要】
滤波器及其制造方法


[0001]本公开涉及半导体
，特别地，本公开涉及滤波器及其制造方法。

技术介绍

[0002]随着无线通信应用的发展，人们对于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。
[0003]随着对通信设备的小型化和微型化的需要，提出了基于压电效应的声学谐振器。在基于压电效应的声学谐振器中，在压电材料中产生声学谐振模式，其中声波被转换为无线电波。目前，以薄膜体声学谐振器(FBAR)为代表的体声学谐振器(BAW)具有尺寸小、工作频率高、与集成电路(IC)制造工艺兼容等优点，因而被广泛应用于构造滤波器。
[0004]图1示出了现有技术的滤波器的示意图。如图1中所示，滤波器通常包括多个分布排列的声学谐振器。然而，这样的排列方式导致滤波器所占用的面积较大，集成度较低，因而导致成本较高。
[0005]此外，声学谐振器理想地仅激发厚度方向(即竖直方向)上的纵向模，例如TE模，这些模是具有沿着传播方向的传播向量的纵向机械波。TE模理想地沿着声学谐振器中的压电层的厚度方向传播。然而，除了期望的TE模之外，在声学谐振器中还存在横向模，例如Rayleigh
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Lamb模。Rayleigh
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Lamb模是传播向量与TE模的方向垂直的机械波。这些横向模沿着声学谐振器的压电层表面在水平方向上传播。因此，横向模不利地影响声学谐振器的品质因数(Q)。具体地，Rayleigh
‑
Lamb模的能量在声学谐振器的横向边界处损失，导致所需的纵向模的能量损失，因此降低了品质因数Q。
[0006]此外，声学谐振器中的压电层、金属层和介电层的厚度以及声音在其中传播的声速都会随着温度的变化而变化，导致声学谐振器的谐振频率也会随着温度的变化而变化，造成了声学谐振器的工作状态的温度漂移，进而导致滤波器的整体功率容量降低。
[0007]因此，仍需要至少克服以上缺陷的基于声学谐振器的滤波器。

技术实现思路

[0008]在下文中给出了关于本公开的简要概述，以便提供关于本公开的某些方面的基本理解。但是，应当理解，此概述并非关于本公开的穷举性概述，也非意在确定本公开的关键性部分或重要部分，更非意在限定本公开的范围。此概述的目的仅在于以简化的形式给出关于本公开的某些专利技术构思，以此作为稍后给出的更详细的描述的前序。
[0009]本公开的目的在于提供能够减小占用面积以提高集成度，同时兼具高品质因数和稳定的温度特性的滤波器及其制造方法。
[0010]根据本公开的一个方面，提供了一种滤波器，包括：中心谐振器；以及至少一个环形谐振器，围绕中心谐振器设置并且电连接到中心谐振器，其中，中心谐振器和至少一个环
形谐振器均包括沿竖直方向依次设置的衬底、反射部件、下电极、压电层和上电极，以及其中，上电极设置有用于减小与竖直方向垂直的水平方向上的机械波传播的微结构。
[0011]根据本公开的实施方式，微结构包括桥式结构、翼形结构、凸起结构和凹入结构中的至少之一。
[0012]根据本公开的实施方式，中心谐振器和/或至少一个环形谐振器均包括设置在下电极的上表面和/或上电极的下表面上的温度补偿部件。
[0013]根据本公开的实施方式，温度补偿部件具有环形配置。
[0014]根据本公开的实施方式，在中心谐振器与至少一个环形谐振器之间以及在至少一个环形谐振器彼此之间设置有声反射结构。
[0015]根据本公开的实施方式，声反射结构是隔离槽。
[0016]根据本公开的实施方式，中心谐振器具有圆形、椭圆形、多边形或异形的形状，以及至少一个环形谐振器具有与中心谐振器的形状一致的形状。
[0017]根据本公开的实施方式，反射部件是空腔或布拉格反射器。
[0018]根据本公开的实施方式，中心谐振器与至少一个环形谐振器之间的电连接通过上电极和/或下电极实现。
[0019]根据本公开的另一方面，提供了一种滤波器的制造方法，该滤波器包括：中心谐振器；以及至少一个环形谐振器，围绕中心谐振器设置并且电连接到中心谐振器，其中中心谐振器和至少一个环形谐振器均包括沿竖直方向依次设置的衬底、反射部件、下电极、压电层和上电极。该制造方法包括：在衬底内部或表面上形成反射部件；在衬底上沿竖直方向依次形成与反射部件交叠的下电极和压电层；以及在压电层上形成具有用于减小与竖直方向垂直的水平方向上的机械波传播的微结构的上电极。
[0020]根据本公开的实施方式，该制造方法还包括：在下电极的上表面上形成温度补偿部件和在上电极的下表面上形成温度补偿部件中的至少之一。
[0021]根据本公开的实施方式，该制造方法还包括：在中心谐振器与至少一个环形谐振器之间以及在至少一个环形谐振器彼此之间形成声反射结构。
[0022]根据本公开的实施方式，声反射结构是隔离槽。
[0023]根据本公开的实施方式，在压电层上形成具有微结构的上电极包括在上电极中形成桥式结构、翼形结构、凸起结构和凹入结构中的至少之一。
[0024]根据本公开的滤波器及其制造方法，通过以嵌套的方式设置滤波器的多个谐振器，能够在不增加工艺复杂度的情况下提高滤波器的集成度并且减小滤波器的体积，而且还能够增加谐振器的周长面积比，从而提高谐振器的散热性能和滤波器的整体功率容量。此外，通过在滤波器的每个谐振器的上电极中设置微结构来减小横向机械波传播，能够少谐振能量的损失，从而提高声学谐振器的品质因数。此外，通过在每个谐振器的上电极的下表面和/或下电极的上表面上形成温度补偿部件，能够改善谐振器以及相应的滤波器的温度漂移，从而获得稳定的温度特性。
附图说明
[0025]所包括的附图用于提供本公开的进一步理解，并且被并入本说明书中构成本说明书的一部分。附图示出了本公开的实施方式，连同下面的描述一起用于说明本公开的原理。
[0026]图1示出了现有技术的滤波器的示意图。
[0027]图2A示出了根据本公开的第一实施方式的滤波器的平面视图。
[0028]图2B示出了沿图2A中的线A
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A
’
截取的部分截面视图。
[0029]图3A示出了根据本公开的第二实施方式的滤波器的平面视图。
[0030]图3B示出了沿图3A中的线B
‑
B
’
截取的部分截面视图。
[0031]图4A示出了根据本公开的第三实施方式的滤波器的平面视图。
[0032]图4B示出了沿图4A中的线C
‑
C
’
截取的部分截面视图。
[0033]图5A示出了根据本公开的第四实施方式的滤波器的平面视图。
[0034]图5B示出了沿图5A本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种滤波器，包括：中心谐振器；以及至少一个环形谐振器，围绕所述中心谐振器设置并且电连接到所述中心谐振器，其中，所述中心谐振器和所述至少一个环形谐振器均包括沿竖直方向依次设置的衬底、反射部件、下电极、压电层和上电极，以及其中，所述上电极设置有用于减小与所述竖直方向垂直的水平方向上的机械波传播的微结构。2.根据权利要求1所述的滤波器，其中，所述微结构包括桥式结构、翼形结构、凸起结构和凹入结构中的至少之一。3.根据权利要求1或2所述的滤波器，其中，所述中心谐振器和/或所述至少一个环形谐振器均包括设置在所述下电极的上表面和/或所述上电极的下表面上的温度补偿部件。4.根据权利要求3所述的滤波器，其中，所述温度补偿部件具有环形配置。5.根据权利要求1所述的滤波器，其中，在所述中心谐振器与所述至少一个环形谐振器之间以及在所述至少一个环形谐振器彼此之间设置有声反射结构。6.根据权利要求5所述的滤波器，其中，所述声反射结构是隔离槽。7.根据权利要求1所述的滤波器，其中，所述中心谐振器具有圆形、椭圆形、多边形或异形的形状，以及其中，所述至少一个环形谐振器具有与所述中心谐振器的形状一致的形状。8.根据权利要求1所述的滤波器，其中，所述反射部件是空腔或布拉格反射器。9.根据权利要求1所述的滤波器，其中...

【专利技术属性】
技术研发人员：吴明，唐兆云，杨清华，
申请(专利权)人：苏州汉天下电子有限公司，
类型：发明
国别省市：