[发明专利]体声波共振器的共振结构

说明书

技术领域

本发明涉及一种体声波共振器的共振结构，尤其涉及一种具有由至少三个弧形边所构成的轮廓的体声波共振器的共振结构。

背景技术

全球的通信系统中所使用的带通滤波器，尤其是工作频率适用于2GHz以上的体声波共振器(BAW Resonator：Bulk Acoustic Wave Resonator)，被广泛地应用在智能型手机上。请参阅图9A以及图9B，为已知技术的体声波共振器的剖面图，并显示压电材料的垂直方向上的震动引发水平方向上的震动的示意图。体声波共振器14的结构通常于一压电材料12的上下分别设置一底电极11以及一顶电极13。于顶电极13及底电极11之间施加一电场，利用压电材料12的特性，将电能转换成机械能，进而产生垂直方向上的垂直纵波共振效应，使得特定频率范围内的高频阻抗(Impedance)特别小，以达到滤波的目的。然而在压电材料12垂直方向上的震动，通常也会伴随着水平方向上的震动，而产生了水平横波。图9A中显示当压电材料12沿着垂直方向伸展时，会伴随着压电材料12于水平方向的压缩。而图9B中则显示当压电材料12沿着垂直方向压缩时，会伴随着压电材料12于水平方向的伸展。此外请同时参阅图9C，为已知技术的体声波共振器的剖面图，并显示施加于顶电极及底电极之间的电场的示意图。顶电极13及底电极11之间所施加的电场在体声波共振器14的轮廓边界附近具有水平方向上的分量，因而使得压电材料12于水平方向上的电能与机械能的转换，而产生水平方向上的水平横波。

请参阅图9D、图9E以及图9F，为已知技术的体声波共振器的俯视图，并分别显示水平横波三种共振态示意图。前述两因素所产生的水平横波，在体声波共振器内经过全反射，而有机会产生水平方向上的水平横波共振效应。此水平横波共振效应又称为突波模态(Spurious Mode)。图9D显示水平横波于已知技术的体声波共振器14的轮廓15(一正方形轮廓)的左右方向上产生共振态。图9E显示水平横波于轮廓15的上下方向上产生共振态。图9F则显示水平横波于轮廓15内全反射所产生的另一种共振态。若水平横波振效应的频率与垂直纵波共振频率过于接近时，则垂直纵波共振效应会受到干扰，因而影响到体声波共振器14的滤波特性。请同时参阅图9G，为已知技术的体声波共振器(正方形轮廓)的频率响应图。其中S₁₁为穿透波与入射波的比例，而S₂₁则为反射波与入射波的比例。图9G中所指出的突波模态，介于S₁₁的最低点与S₂₁的最低点之间的突波模态，这些突波模态都会严重影响到体声波共振器14的滤波特性。此外，体声波共振器的质量因子(Q Factor)的效能亦不尽理想。

图9H为另一已知技术的体声波共振器的俯视图，并显示水平横波的示意图。此体声波共振器的轮廓15为一不等边长的四边形，藉此拉长轮廓15内的水平横波产生水平横波共振效应所需的距离，使得水平横波共振效应的能量降低，或水平横波共振频率远离垂直纵波共振频 率。然而已知技术并未揭示以至少三个弧形边所构成的体声波共振器的轮廓的技术方案。

有鉴于此，发明人开发出简便的设计，能够避免上述的缺点，又具有成本低廉的优点，以兼顾使用弹性与经济性等考虑，因此遂有本发明的产生。

发明内容

本发明提供的体声波共振器的共振结构所欲解决的技术问题在于如何有效地去除突波模态(Spurious Mode)，以降低突波模态对体声波共振器的滤波特性的影响，并同时有效增强体声波共振器的质量因子(Q Factor)。

为解决前述问题，以达到所预期的功效，本发明提供一种体声波共振器的共振结构，包括一底电极、一压电层以及一顶电极；其中压电层，形成于底电极之上；顶电极，形成于压电层之上；其中该底电极、该压电层以及该顶电极三个相重叠的区域形成一共振区域，该共振区域具有一轮廓，该轮廓由包含至少三个弧形边所连接而成，其中每一弧形边凹向该轮廓的一几何中心。本发明的体声波共振器的共振结构的轮廓，以弧形边来取代已知技术的多边形的直线形的边，藉此增长水平横波(Lateral Wave)的共振路径(Resonant Path)，使得突波模态的能量降低以抑制接近垂直纵波共振频率的突波模态，和/或使得突波模态的频率远离垂直纵波共振频率，从而降低突波模态对体声波共振器的滤波特性的影响，并有效增强体声波共振器的质量因子。

于一实施例中，前述的体声波共振器的共振结构，其中该至少三个弧形边包括选自以下群组的至少一个：一椭圆弧、一圆弧、一拋物线弧、一双曲线弧以及一摆线弧。