本发明专利技术涉及谐振器、滤波器、以及电子装置。该谐振器包括：基板；下电极；压电薄膜，设置在所述下电极上；以及上电极，设置在所述压电薄膜上。所述下电极包括设置在所述基板上的第一薄膜、以及设置在第一薄膜上并且比重大于第一薄膜的比重的第二薄膜。所述压电薄膜设置在第二薄膜上。所述上电极包括设置在所述压电薄膜上的第三薄膜、以及设置在第三薄膜上的第四薄膜，第三薄膜的比重大于第四薄膜的比重。第三薄膜比第二薄膜厚。
【技术实现步骤摘要】
本文讨论的实施方式的特定方面涉及谐振器、滤波器、双工器、以及电子装置。
技术介绍
无线通信装置(通常可以是便携式电话)已被广泛地应用，对于体积小重量轻的谐振器和利用这种谐振器的滤波器的需求不断增长。常规地， 一般使用介质滤波器和表面声波滤波器(SAW滤波器)。最近，因为压电薄膜谐振器可减少体积并可单片地实现，所以压电薄膜谐振器以及使用这种谐振器的滤波器被广泛地关注。
技术实现思路
本专利技术的目的是改善机电耦合系数。 根据本专利技术的一个方面，提供了一种谐振器，其包括基板；下电极；压电薄膜，设置在所述下电极上；以及上电极，设置在所述压电薄膜上，所述下电极包括设置在所述基板上的第一薄膜、以及设置在第一薄膜上并且比重大于第一薄膜的比重的第二薄膜，所述压电薄膜设置在第二薄膜上，所述上电极包括设置在所述压电薄膜上的第三薄膜、以及设置在第三薄膜上的第四薄膜，第三薄膜的比重大于第四薄膜的比重，以及第三薄膜比第二薄膜厚。附图说明 图1是压电薄膜谐振器的截面图； 图2是另一压电薄膜谐振器的截面图； 图3是又一压电薄膜谐振器的截面图； 图4是再一压电薄膜谐振器的截面图； 图5是根据第一实施方式的梯形滤波器的电路图； 图6是第一实施方式中采用的串联臂谐振器的截面图； 图7是第一实施方式中采用的并联臂谐振器的截面图； 图8A到8C是示出了制造第一实施方式中的谐振器的工序的截面图； 图9A示出了基准谐振器和示例谐振器相对于薄膜厚度比的机电耦合系数之间的差(A k2)，图9B示出了基准谐振器和示例谐振器相对于薄膜厚度比的谐振点的Q参数之间的差(A Qr)，图9C示出了基准谐振器和示例谐振器相对于薄膜厚度比的反谐振点的Q参数之间的差(AQa); 图IOA示出了配置了基准谐振器的滤波器和配置了具有由第一实施方式定义的不同薄膜厚度比的谐振器的滤波器的通带，图10B针对各个薄膜厚度比示出了具有-1. 8dB的损耗的通带，图IOC针对各个薄膜厚度比示出了通带中的最大插入损耗； 图IIA示出了具有第一比较例的各个不同薄膜厚度比的滤波器的中心频率，图IIB示出了具有第一比较例的各个不同薄膜厚度比的滤波器中的第二调节薄膜的每lnm薄膜厚度的通带宽度的变化，图IIC示出了具有第一实施方式中的各不同薄膜厚度比的滤波 器的中心频率，以及图IID示出了具有第一实施方式中的各不同薄膜厚度比的滤波器中的 第二调节薄膜的每lnm薄膜厚度的通带宽度的变化； 图12A到12F针对各薄膜厚度比示出了与质量比(部分1)相对的中心频率； 图13A到13E针对各薄膜厚度比示出了与质量比(部分2)相对的中心频率； 图14是根据第二实施方式的双工器的框图；以及 图15是根据第三实施方式的便携式电话的框图。具体实施例方式压电薄膜谐振器包括FBAR型和SMR型，其中FBAR是薄膜体声波谐振器 (Film-Bulk Acoustic Resonator)的縮写，以及SMR是固态安装谐振器(Solidly Mounted Resonator)的縮写。参照图1到图3，FBAR具有多层或层叠的薄膜结构，包括基板10、下电 极12、压电薄膜14、上电极16。在下电极12和上电极16隔着压电薄膜14彼此相对的区域 中，在下电极12下方形成开口或空腔20。在该区域中形成包括下电极12、压电薄膜14和上 电极16的谐振器。绝缘膜15形成在下电极12或基板10的下方。在图1所示的结构中， 通过从基板10的背侧用湿法或干法刻蚀将开口形成在基板10中，在图2所示的结构中，通 过湿法刻蚀将基板10的表面上形成的牺牲层去除而形成空腔20，使得空腔20可被限定在 下电极12和基板10之间。在图3所示的结构中，空腔20形成在基板10上的凹坑中。如 图4所示，在SMR中，采用声波多层薄膜22替代开口或空腔。声波多层薄膜22可通过交替 地层叠具有相对较高的声阻抗的第一层和具有相对较低的声阻抗的第二层形成，各层厚度 为A/4，其中A是在声波多层薄膜22中传播的声波的波长。 压电薄膜谐振器如下地工作，其中用FBAR作为示例。当高频的电压或RF信号被 施加在上电极和下电极之间时，由于谐振区域中的压电薄膜内造成的逆压电效应，声波被 激发。由于压电效应，由声波造成的压电薄膜的形变被转换为上电极和下电极之间发展的 电信号。声波被上、下电极(可包括额外设置在之上的薄膜)面向空气的界面全反射。由 此，造成在压电薄膜的厚度方向上具有主要位移的纵向振动。纵向振动导致的谐振效应可 被施加到具有期望的频率特性的谐振器或滤波器。 在使由下电极、压电薄膜以及上电极(可包括在上、下电极上额外设置的薄膜)组 成的多层结构的总厚度H是声波波长A的l/2的整数倍(n倍)(H二n入/2)的频率下发 生谐振效应。假设V是声波在压电薄膜中传播的速度，谐振频率F被记为F二nV/(2H)。从 以上可见，谐振频率F可通过层叠的层的总厚度H来控制。 上、下电极可由铝(Al)、铜(Cu)、钼(Mo)、鸨(W)、钽(Ta)、铂(Pt)、钌(Ru)、铑 (Rh)、铱(Ir)、铬(Cr)、或钛(Ti)或它们的任何组合制成。压电薄膜可由例如氮化铝(A1N)、 氧化锌(Zn0)、锆钛酸铅(PZT)、或钛酸铅(PbTi03)制成。基板10可由例如硅或玻璃制成。 压电薄膜谐振器被要求具有增大的机电耦合系数(k2)或Q参数。由此能够扩展 作为滤波器特性的通带。可以通过下面第一到第三种途径提高机电耦合系数。 第一种途径是选择具有大机电耦合系数的压电薄膜。已知PZT和PbTi(^比AlN和 Zn0具有更大的机电耦合系数。 第二种途径是改善压电薄膜的方向以提高机电耦合系数。这一点在例如IEEEUltrasonics Symposium pp807-pp811， 2001中进行了描述。 第三种途径是控制下电极的厚度与上电极的厚度之和与压电薄膜的厚度之间的比例以提高机电耦合系数。美国专利第6， 291， 931号公开了在上、下电极由钨、铝、金、或铜的各个金属制成的情况下，上电极的厚度与下电极的厚度之和与压电薄膜的厚度之间的关系。 然而，第一种途径具有的问题是难于可靠地生长锆钛酸铅或钛酸铅的高质量的薄膜，而且尚未实现利用这些材料的压电薄膜谐振器的实用的谐振性能。第二种途径要求各种控制，诸如选择压电薄膜下方的材料，下方材料的表面粗糙度、以及生长压电薄膜的条件。如果控制不充分，在压电薄膜的方向方面可能有误差。这种方向方面的误差将影响谐振性能。第三种途径降低下电极的厚度与上电极的厚度之和与压电薄膜的厚度之间的比以提高机电耦合系数。然而，降低下电极的厚度与上电极的厚度之和不可避免地增加电极的电阻，因而增加插入损耗。因此，最终很难通过第三种途径提高压电薄膜谐振器的机电耦合系数。 以下描述的实施方式的特定方面涉及机电耦合系数的提高。 下面将参照附图给出对本专利技术的实施方式的描述。[第一实施方式] 图5是配置了根据第一实施方式的压电薄膜谐振器的梯形滤波器100的电路图。梯形滤波器100具有在输入端In和输出端Out之间串联的串联臂谐振器Sl到S4。在相邻串联臂谐振器之间的节点和地之间连接有并联臂谐振器Pl到P3。并联臂谐振器Pl到P3的谐振频率低于串联臂谐振器Sl到S4的本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种谐振器，该谐振器包括：基板；下电极；压电薄膜，设置在所述下电极上；以及上电极，设置在所述压电薄膜上，所述下电极包括设置在所述基板上的第一薄膜、以及设置在所述第一薄膜上并且比重大于所述第一薄膜的比重的第二薄膜，所述压电薄膜设置在所述第二薄膜上，所述上电极包括设置在所述压电薄膜上的第三薄膜、以及设置在所述第三薄膜上的第四薄膜，所述第三薄膜的比重大于所述第四薄膜的比重，以及所述第三薄膜比所述第二薄膜厚。
【技术特征摘要】
JP 2008-11-13 2008-291417一种谐振器，该谐振器包括基板；下电极；压电薄膜，设置在所述下电极上；以及上电极，设置在所述压电薄膜上，所述下电极包括设置在所述基板上的第一薄膜、以及设置在所述第一薄膜上并且比重大于所述第一薄膜的比重的第二薄膜，所述压电薄膜设置在所述第二薄膜上，所述上电极包括设置在所述压电薄膜上的第三薄膜、以及设置在所述第三薄膜上的第四薄膜，所述第三薄膜的比重大于所述第四薄膜的比重，以及所述第三薄膜比所述第二薄膜厚。2. 根据权利要求1所述的谐振器，其中所述下电极和所述上电极具有10%可容忍范围 内的相等质量。3. 根据权利要求1所述的谐振器，其中所述第一薄膜和所述第四薄膜具有相等的比 重，并且所述第二薄膜和所述第三薄膜具有相等的比重。4. 根据权利要求1所述的谐振器，其中所述第一薄膜和所述第四薄膜由Cr制成，所述 第二薄膜和所述第三薄膜由Ru制成。5. 根据权利要求1所述的谐振器，所述谐振器还包括设置在所述第三薄膜和所述第四 薄膜之间的薄膜。6. 根据权利要求1所述的谐振器，其中所述第二薄膜和所述第三薄膜由Ru、W、Pt、Mo、 以及Ir中的至少之一制成。7. 根据权利要求l所述谐振器，其中所述压电薄膜包括具有主轴方向为(002)方向的 取向的AlN或ZnO。8. 根据权利要求1所述的谐振器，其中所述下电极和所述上电极中的至少其中之一具 有椭圆形状。9. 根据权利要求1所述的谐振器，其中在所述下电极的下方、所述上电极和所述下电 极...
【专利技术属性】
技术研发人员：谷口真司，西原时弘，岩城匡郁，上田政则，远藤刚，横山刚，坂下武，原基扬，
申请(专利权)人：富士通株式会社，富士通媒体部品株式会社，
类型：发明
国别省市：JP[日本]
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