一种声波谐振器，包括：基底；形成在基底内部或上方的声隔离器，所述的声隔离器边缘的一端定义为第一边界，对应的另一端定义为第二边界；形成在声隔离器上的第一电极；形成在第一电极上的压电层；形成在压电层上的第二电极，所述的第二电极边缘的一端定义为第一边界，对应的另一端定义为第二边界，其中第二电极的边缘位于声隔离器边缘的内侧；形成在压电层上的衬垫，衬垫围绕第二电极的边缘且位于声隔离器边缘的内侧。本发明专利技术的声波谐振器，结构简单，易于实现。具有较高的品质因数Qp，且不损害品质因数Qs、有效机电耦合系数以及能够避免寄生模式的出现。本发明专利技术结构简单，易于实现。具有较高的品质因数Qp，且不损害品质因数Qs、有效机电耦合系数以及能够避免寄生模式的出现。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及一种声波器件，特别是涉及一种通过施加边界载荷的方法，例如在顶部或底部电极边界增加衬垫以提高其电学性能的压电薄膜体声波谐振器。
技术介绍
移动通信产品，例如移动电话和手持设备正迅速向小型化和轻便化发展。这样的产品需要射频(RF)滤波器的频率范围大致覆盖0. 5GHz 10GHz，以保护接收到的信号不受干扰影响，其中干扰信号可能来自同一手持设备中的发射器或者来自设备外部形成的噪声信号。这需要滤波器必须具有较低的通带插入损耗(通常小于2dB)以达到合适的信噪比要求。由于薄膜体声波(BAW)谐振器和滤波器具有高品质因数、较高的功率承受能力、低成本的晶圆级封装技术以及与IC技术的兼容性，使得它们被广泛应用于无线移动通信设备中。如图7所示，一个最简单的BAW谐振器10包括底部电极13和顶部电极15以及在它们之间形成的薄膜压电材料层14，如氮化铝(AlN)、氧化锌(zinc oxide)和压电陶瓷(PZT)。 通常，BAW谐振器10使用声隔离器12与支撑基底11进行声学隔离，声隔离器12可以是包括在支撑BAW谐振器10的薄膜下方形成的空气腔或者是由高低声阻抗材料交替堆叠形成的声反射镜。对于这样的BAW谐振器，多种声波模式可以沿谐振器水平方向传播。这些模式由纵向和剪切体声波组合而成，并在薄膜内沿不同角度传播，以此来满足谐振器的连续性边界条件。以板波模式传播的波通常被称为兰姆波(Lamb waves) 0横向尺寸有限的BAW 谐振器通常在fs和fp之间存在大量的寄生模式，如图8所示。薄膜BAW谐振器的性能主要由其有效机电耦合系数(i^f)和品质因数(Q)表征。 有效机电耦合系数夂越大，RF滤波器的带宽或者压控谐振器的调节范围就越宽。Feng等人在U. S. Pat. No. 7，280, 007中公开了一种通过在谐振器边缘增加质量负载层来提高品质因数％的技术方法。尽管品质因数％可以通过此方法得到改善，然而增加的质量负载层会引起并联电容(Ctl)的增加，以及在串联谐振频率(fs)附近引起有效机电耦合系数(Xif)和品质因数OU的减小，这种现象可以通过增加质量负载层的宽度观察到。 在一些需要较大Qs和1^#的应用如UMTS band 1双工器中，此种方法是不理想的。由于质量负载层的引入而使谐振频率4以下的寄生模式显著增强。同时，寄生模式会引起滤波器通带内纹波系数的增加。因此，具有较高Qp，且不损害(^Xiir以及能够避免寄生模式的谐振器是所希望的。因此，上述的诸多缺陷和不足需要得到很好的解决。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题是，提供一种具有较高的品质因数，能够避免寄生模式出现的声波谐振器。本专利技术所采用的技术方案是一种声波谐振器，包括(a)基底；(b)形成在基底内部或上方的声隔离器，所述的声隔离器边缘的一端定义为第一边界，对应的另一端定义为第二边界；(c)形成在声隔离器上的第一电极；(d)形成在第一电极上的压电层；(e)形成在压电层上的第二电极，所述的第二电极边缘的一端定义为第一边界，对应的另一端定义为第二边界，其中第二电极的边缘位于声隔离器边缘的内侧；(f)形成在压电层上的衬垫，衬垫围绕第二电极的边缘且位于声隔离器边缘的内侧。所述的声隔离器的第一边界与第二电极的第一边界之间的距离为第一距离D1，声隔离器的第二边界与第二电极的第二边界之间的距离为第二距离D2。所述的衬垫的设置是为了围绕第二电极边缘构造边界条件，从而将兰姆模式的能量限制在声波谐振器的内部。所述的衬垫的侧壁与第二电极相对，且该侧壁的轮廓为壁面轮廓、阶梯轮廓、曲线轮廓、渐变轮廓中的一种或是它们的组合。所述的衬垫宽度为W，高度为H，且宽度W小于第一距离Dl和第二距离D2。将所述的衬垫与第二电极边缘之间的距离定义为第三距离D3。所述的衬垫由介电材料形成，采用氧化硅、碳化硅、氮化硅和氮化铝材料中的一种或者几种，且D3 ^ 20μπιο所述的衬垫可以由与第一和第二电极相同或者完全不同的金属材料形成，且 0 彡 D3 彡 20μ ο在衬垫与第二电极边缘之间的被定义为第三距离D3的间隙是由非导电材料填充的。所述的声隔离器包括空气腔或声反射镜。一种声波谐振器，包括(a)基底；(b)形成在基底内部或上方的声隔离器，所述的声隔离器边缘的一端定义为第一边界，对应的另一端定义为第二边界；(c)形成在声隔离器上的第一电极，所述的第一电极边缘的一端定义为第一边界， 对应的另一端定义为第二边界；(d)形成在第一电极上的压电层；(e)形成在压电层上的第二电极，所述的第二电极边缘的一端定义为第一边界，对应的另一端定义为第二边界，第一电极和第二电极之中有一电极的边缘位于声隔离器边缘的内侧，另一电极的边缘位于声隔离器边缘的外侧；(f)围绕第一或第二电极形成的衬垫，其中该第一或第二电极的边缘位于声隔离器的内侧。将所述的声隔离器的第一边界与第一电极或第二电极的第一边界之间的距离定义为第一距离D1，其中该第一电极或第二电极的边缘位于声隔离器边缘的内侧，将声隔离器的第二边界与该电极第二边界之间的距离定义为第二距离D2。所述的衬垫的设置是为了围绕第一或第二电极边缘构造边界条件，从而将兰姆模式的能量限制在声波谐振器的内部。所述的与第一电极或第二电极相对的衬垫侧壁的轮廓为壁面轮廓、阶梯轮廓、曲线轮廓、渐变轮廓中的一种或是它们的组合。所述的衬垫的宽度为W，高度为H，且宽度W小于第一距离Dl和第二距离D2。所述的衬垫与第一电极或第二电极边缘之间的距离定义为第三距离D3。所述的衬垫由介电材料形成，采用氧化硅、碳化硅、氮化硅和氮化铝材料中的一种或者几种，且D3 ^ 20μπιο所述的衬垫是由与第一和第二电极相同或者完全不同的金属材料形成，且 0 彡 D3 彡 20μπιο一种声波谐振器，包括(a)在基底内部或上方形成的声隔离器，所述的声隔离器边缘的一端定义为第一边界，对应的另一端定义为第二边界；(b)在声隔离器上形成的第一电极，所述的第一电极边缘的一端定义为第一边界， 对应的另一端定义为第二边界；(c)形成在第一电极上的压电层；(d)形成在压电层上的第二电极，所述的第二电极边缘的一端定义为第一边界，对应的另一端定义为第二边界，第一电极和第二电极中有一电极的边缘位于声隔离器边缘的内侧，另一电极的边缘位于声隔离器边缘的外侧；(e)围绕第一电极或第二电极边缘施加的边界载荷，用于将兰姆模式的能量限制于声波谐振器之内。所述的边界载荷倾向于位于声隔离器边缘的内侧。所述的边界载荷包括由介电材料或金属材料形成的衬垫。本专利技术的声波谐振器，结构简单，易于实现。具有较高的品质因数％，且不损害品质因数A、有效机电耦合系数夂以及能够避免寄生模式的出现。 附图说明用附图来说明本专利技术的实现形式，它和文字说明一起来解释本专利技术的原理。只要有可能，附图就使用相同的参考号码来指代相同或类似的实现形式。图IA是根据本专利技术的一个实例而得到的声波谐振器的剖面图；图IB是根据本专利技术的另一个实例而得到的声波谐振器的剖面图；图IC是根据本专利技术的又一个实例而得到的声波谐振器的剖面图；图2A是根据本专利技术的再一个实例而得到的声波谐振器的剖面图；图2B是根据本专利技术的另一个实例而得到的声波谐振器的剖面图；图3是根据本专利技术的又一个实例而得到的声波谐振本文档来自技高网...
【技术保护点】
１．一种声波谐振器，其特征在于，包括：（ａ）基底；（ｂ）形成在基底内部或上方的声隔离器，所述的声隔离器边缘的一端定义为第一边界，对应的另一端定义为第二边界；（ｃ）形成在声隔离器上的第一电极；（ｄ）形成在第一电极上的压电层；（ｅ）形成在压电层上的第二电极，所述的第二电极边缘的一端定义为第一边界，对应的另一端定义为第二边界，其中第二电极的边缘位于声隔离器边缘的内侧；（ｆ）形成在压电层上的衬垫，衬垫围绕第二电极的边缘且位于声隔离器边缘的内侧。
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：张浩，庞慰，
申请(专利权)人：张浩，
类型：发明
国别省市：44
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