[发明专利]薄膜体声波谐振器以及制造该谐振器滤波器,复合电子元器件和通信器件的方法

说明书

本申请是中国国家申请号为200410078531.9、申请日为2004年9月10日、题为“薄膜体声波谐振器以及制造该谐振器滤波器，复合电子元器件和通信器件的方法”的申请的分案申请。 

技术领域

本发明涉及一种薄膜体声波谐振器，尤其涉及一种能够有效的抑制寄生分量并具有优良的频率特性的改良的薄膜体声波谐振器。本发明也涉及一种通过包括薄膜体声波谐振器而具有优良滤波特性的改良滤波器。本发明也涉及一种制造此类体声波谐振器的方法。本发明也涉及一种包括这类滤波器的复合电子元器件。本发明也涉及一种包括这类滤波器和复合电子元器件的通信器件。 

背景技术

集成在诸如移动设备中的元器件必须具有体积小和重量轻的特点。例如，在移动设备中所使用的滤波器就必须体积小，还具有微调频率的特性。 

众所周知，一类可以满足这些要求的滤波器是采用薄膜体声波谐振器(薄膜体声波谐振器：FBAR)的滤波器。 

图18是显示常规薄膜体声波谐振器的剖面示意图。在图18中，薄膜体声波谐振器90设置在衬底91上。薄膜体声波谐振器90包括一层压电薄膜92以及一层上电极层93和一层下电极层94，其中压电薄膜92安置在上电极层93和下电极层94之间。腔体95通过衬底91来形成，使之可以暴露薄膜体声波谐振器90的底面，以便于允许薄膜体声波谐振器90的自由振荡。 

当电场施加在上电极层93和下电极层94之间时，由于压电薄膜92的压电效应，电能就能转换成机械能。例如，在采用一片具有沿着厚度方向延伸的压电轴的氮化铝(ALN)用作压电薄膜92时，机械能就会主要转换成沿着厚度方向上的伸展和收缩的振荡。换句话说，由于该机械能，压电薄膜92就会随着电场在相同方向上伸展和收缩。 

薄膜体声波谐振器90的等效电路是一个包括一个串联谐振器电路和一个并联谐振器电路的电路。因此，薄膜体声波谐振器90具有一个谐振频率以及一个反谐振频率。对于具有一定厚度的薄膜体声波谐振器90来说，薄膜体声波谐振器90以谐振频率fr(＝v/e)谐振，这对应于满足t＝e/2的波长e。其中，v是在构成薄膜体声波谐振器90材料中的声速。类似于谐振频率，反谐振频率fa与薄膜体声波谐振器90的厚度t成反比，并且与薄膜体声波谐振器90材料中的声速成正比。在将谐振频率和/或反谐振频率设置在从几百MHz至几GHz的频率带宽的情况下，任何支持该谐振频率和/或反谐振频率的薄膜体声波谐振器90都可以容易形成工业级的薄膜厚度。因此，在上述频率带宽中，薄膜体声波谐振器90是一种具有高Q值、小体积的有效谐振器。 

理想的是，薄膜体声波谐振器90只经历在压电薄膜92的厚度方向P上的振荡。然而，事实上，在薄膜体声波谐振器90中也会发生沿着横向方向Q上的振荡，于是就会导致多种横向传播的模式。这些横向传播的模式都是所不需要产生的模式。横向传播模式是以平行于电极表面的方向传播的，会在压电薄膜92的侧壁上或者在上电极层93和下电极层94的端部上产生多种反射，进而形成寄生分量。在器件包括多个相邻的薄膜体声波谐振器的情况下，在相邻薄膜体声波谐振器之间的界面上会产生所不需要的振荡模式，于是所不需要的振荡模式同样会产生寄生分量。属于这类横向传播模式的寄生分量都会使得薄膜体声波谐振器的频率特性下降。 

为了能够解决上述问题，已经提出多种方法(如，日本专利号2000-31552的专利和日本专利号2000-332568的专利)。 

图19A和图19B是显示日本专利号2000-332568专利所披露的常规薄膜体声波谐振器的结构示意图。正如图19A所示，薄膜体声波谐振器包括声阻尼材料97a(如图中由虚线所包围的区域)，该声阻尼材料97a设置在矩形电极96a的周围(如图中实线所包围的区域)，它分别与电子极96a和压电层分离。声阻尼材料97a可采用印刷或类似的方式形成。声阻尼材料97a充分吸收了大量的横向的声能，因而可减轻横向声能并抑制寄生分量。正如图19B所示，也可以采用声阻尼材料97b来抑制寄生分量(如图中实线所包围的区域)，该声阻尼材料设置在不等边矩形电极96b的周围(如图中实线所包围的区域)，它分别与电子极96b和压电层分离。图19C显示了在没有声阻尼材料97a或97b的情况下导通频率特性的图形。图19D显示了在具有声阻尼材料97a或97b的情况下导 通频率特性的图形。正如图19C和19D所示，在具有声阻尼材料97a或97b的情况下，可以抑制寄生分量。