包括桥部的声学谐振器结构制造技术

本发明专利技术提供了包括桥部的声学谐振器结构。该声学谐振器包括第一电极、第二电极和设置在所述第一电极与所述第二电极之间的压电层。该声学谐振器还包括设置在所述第一电极、所述第二电极和所述压电层下方的反射性元件。所述反射性元件、所述第一电极、所述第二电极和所述压电层的重叠部分构成所述声学谐振器的活性区域。该声学谐振器也包括与所述声学谐振器的所述活性区域的末端相邻的桥部。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及包括桥部的声学谐振器结构。
技术介绍
电谐振器使用在许多电子应用中。例如，在许多无线通信器件中，将射频(RF)和 微波频率谐振器用作滤波器，来改善信号的接收和发送。滤波器通常包括电感器和电容器， 并且近来包括谐振器。如将会被认识到的，期望减小电子装置的组件的尺寸。许多公知的滤波器技术对 于整体系统的小型化造成了障碍。由于减小组件尺寸的需要，已经出现了基于压电效应的 一类谐振器。在基于压电效应的谐振器中，在压电材料中产生声学谐振模式。这些声波被 转换为用于电子应用的电波。一种类型的压电谐振器是薄膜体声波谐振器(FBAR)。FBAR具有小尺寸的优点，并 且适于集成电路(IC)制造工具和技术。FBAR包括声学堆，该声学堆具有设置在两个电极之 间的压电材料层以及其他部件。声波通过声学堆实现谐振，波的谐振频率由声学堆内的材 料确定。FBAR与诸如石英的体声学谐振器的原理非常类似，但是尺寸减小以在GHz频率处 进行谐振。因为FBAR具有微米数量级的厚度以及毫米数量级的长度和宽度，所以FBAR相 对于公知的谐振器有利地提供了相对紧凑的替代品。理想地，体声学谐振器仅激发厚度方向(TE)模，这些模是具有沿着传播方向的传 播矢量(k)的纵向机械波。TE模理想地沿着压电层的厚度方向(例如，ζ方向)传播。不幸的是，除了期望的TE模之外，还存在产生在声学堆中的横向模(公知为瑞 利_拉姆(Rayleigh-Lamb)模)。瑞利-拉姆模是具有与TE模(期望工作模式)的方向垂 直的k向量的机械波。这些横向模沿着压电材料的面积维度(本示例的X、y方向)传播。 除了其他不利效果外，横向模还不利地影响FBAR器件的质量因子(Q)。特别地，瑞利-拉 姆模的能量在FBAR器件的界面处损失。如将会被认识到的，这种损失到伪模式(spurious mode)的能量损失损失了所需的纵模的能量，并且最终导致Q因子的降低。FBAR包括活性区域，并且与所述活性区域相连的连接部可能增加损失，并且由此 使得Q因子降低。例如，在活性区域与连接部之间的过渡区域中，在制作过程中可能在压电 层中形成缺陷。这些缺陷可能导致声学损失，并且导致Q因子减小。因此，所需要的是至少克服上述缺点的声学谐振结构电滤波器。
技术实现思路
根据本专利技术的代表实施例，声学谐振器包括第一电极、第二电极和设置在所述第 一电极与所述第二电极之间的压电层。该声学谐振器还包括设置在所述第一电极、所述第 二电极和所述压电层下方的反射性元件。所述反射性元件、所述第一电极、所述第二电极和 所述压电层的重叠部分构成所述声学谐振器的活性区域。该声学谐振器也包括与所述声学4谐振器的所述活性区域的末端相邻的桥部。根据本专利技术的另一个代表实施例，薄膜体声学谐振器(FBAR)包括第一电极、第二 电极和设置在所述第一电极与所述第二电极之间的压电层。该FBAR还包括设置在所述第 一电极、所述第二电极和所述压电层下方的、包括腔或布拉格反射器的反射性元件。所述反 射性元件、所述第一电极、所述第二电极和所述压电层的重叠部分构成声学谐振器的活性 区域。该FBAR也包括与所述声学谐振器的所述活性区域的末端相邻的桥部。根据本专利技术的另一个代表实施例，电滤波器包括声学谐振器。该声学谐振器包括 第一电极、第二电极和设置在所述第一电极与所述第二电极之间的压电层。该声学谐振器 还包括设置在所述第一电极、所述第二电极和所述压电层下方的反射性元件。所述反射性 元件、所述第一电极、所述第二电极和所述压电层的重叠部分构成所述声学谐振器的活性 区域。该声学谐振器也包括与所述声学谐振器的所述活性区域的末端相邻的桥部。附图说明在与附图一同阅读时，可以从以下的详细描述中最好地理解说明性的实施例。强 调一下，各种特征没有必要按照比例绘制。实际上，为了讨论的清楚，可以任意地增加或减 小尺寸。在可适用并且可实现的情况下，相似的附图标记表示相似的元件。图1示出了根据典型实施例的声学谐振器的截面图。图2示出了根据典型实施例的声学谐振器的俯视图。图3示出了根据典型实施例的Q因子与空气桥部和FBAR的下电极之间的间隔的 关系图。图4示出了根据典型实施例的有效耦合系数(kt2)与空气桥部和声学谐振器的下 电极之间的间隔的关系图。图5示出了根据典型实施例的FBAR的截面图。图6示出了包括典型实施例的特定FBAR的FBAR的并联阻抗(Rp)的图。图7示出了包括典型实施例的特定FBAR的FBAR的有效耦合系数(kt2)的图。具体实施例方式术语定义注意，这里使用的术语仅是为了描述特定实施例，并且不是为了进行限制。所定义 的术语是对在本教导的
中一般理解并接受的限定术语的技术和科学含义的补充。如在说明书和权利要求书中使用的，除非上下文中清楚地表明其他情况之外，未 指明数目的对象包括单数和复数的对象。例如，因此“装置”包括一个装置以及多个装置。如在说明书和权利要求书中使用的，除了一般的含义之外，术语“基本”和“基本 上”表示具有可接受的限度或程度。例如，“基本上抵消”意味着本领域技术人员可以认为 该抵消是可以接受的。如在说明书和权利要求书中使用的，除了其一般的意义之外，术语“大致”意味着 在本领域技术人员可以接受的限度或量之内。例如，“大致相同”意味着本领域技术人员将 会认为这些项目比较来说相同。详细描述在特定描述中，为了解释的目的而不是限制的目的而给出了特定的细节，以提供 根据本教导的图示实施例的透彻理解。然而，对于已经受益于本公开的本领域技术人员来 说，离开这里公开的特定细节仍然在权利要求的范围内。此外，可以省略对于公知的设备和 方法的描述，使其不使得示例性实施例的描述变得模糊。这种方法和设备明显在本教导的 范围内。图1是根据说明性实施例的声学谐振器100的截面图。示意性地，结构100是FBAR 结构。声学谐振器100包括衬底101。设有第一电极102和压电层103，该压电层103具有 与第一电极102相接触的第一表面以及与第二电极104相接触的第二表面。电极102、104 包括导电材料并且沿着y方向提供振荡电场，其中y方向是层101的厚度方向。在图示的 示例性实施例中，y轴是谐振器的(一个或多个)TE(纵向)模的轴线。压电层103和电极102、104悬挂在通过对衬底101进行选择性蚀刻而形成的 腔105上方。腔可以由许多公知方法来形成，例如共同转让的授予Ruby等人的美国专利 6，384，697中描述的方法。电极102、104、压电层103以及腔105的重叠区域被称作声学谐 振器100的活性区域。因此，谐振器100是可以经由压电层103电耦合的机械谐振器。可 以想到通过FBAR来促进机械谐振的其他的悬挂方案。例如，谐振器100可以定位在形成在 衬底101中或其上的失配的声学布拉格反射器(未示出)上方。这种类型的FBAR有时也 称作实心安装型谐振器(SMR)，并且例如可以如授权给Lakin的美国专利No. 6，107，712所 述，通过引用将其公开的内容特别全部结合在这里。对比之下，声学谐振器的非活性区域包括电极102、电极104或这二者与没有设置 在腔105上方的压电层103的重叠区域，或其他悬挂结构。如下文中更完全地描述的，在可 行的程度内减小声学谐振本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种声学谐振器，包括：第一电极；第二电极；设置在所述第一电极与所述第二电极之间的压电层；反射性元件，其设置在所述第一电极、所述第二电极和所述压电层下方，其中，所述反射性元件、所述第一电极、所述第二电极和所述压电层的重叠部分构成所述声学谐振器的活性区域；以及桥部，其与所述声学谐振器的所述活性区域的末端相邻。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：约翰克伊，克里斯冯，菲尔尼克尔，
申请(专利权)人：安华高科技无线IP新加坡私人有限公司，
类型：发明
国别省市：SG[新加坡]