[发明专利]薄膜体声波谐振器及其制造方法

说明书

本发明揭示了一种薄膜体声波谐振器及其制造方法。在空腔重叠区之内而电极重叠区之外，第一电极片体和第二电极片体分别包含第一震动缓冲条和第二震动缓冲条，可以有效地降低水平方向的刚度(增强柔性)，而较少地影响垂直方向的刚度，针对水平方向沿着电极片传播的水平弹性波，起到一个缓冲作用，从而减少弹性反射波的强度。此外，夹在第一电极片体和第二电极片体之间的压电感应震荡片整体置于空腔重叠区，其边界为不含任何相互平行对边的多边形，不仅消除水平方向成为杂波的附加驻波震荡，也同时最大程度地降低横向寄生波所消耗的能量。相应的制造方法也同时披露。

技术领域

本发明涉及滤波器件技术领域，特别是涉及一种薄膜体声波谐振器(BulkAcoustic Wave Resonator,BAWR)及其制造方法。

背景技术

随着移动通信技术的发展，移动数据传输量也迅速上升。因此，在频率资源有限以及应当使用尽可能少的移动通信设备的前提下，提高无线基站、微基站或直放站等无线功率发射设备的发射功率成了必须考虑的问题，同时也意味着对移动通信设备前端电路中滤波器功率的要求也越来越高。

目前，无线基站等设备中的大功率滤波器主要是以腔体滤波器为主，其功率可达上百瓦，但是这种滤波器的尺寸太大。也有的设备中使用介质滤波器，其平均功率可达5瓦以上，这种滤波器的尺寸也很大。由于尺寸大，所以这腔体滤波器无法集成到射频前端芯片中。

基于半导体微加工工艺技术的薄膜滤波器主要由表面声波滤波器(SurfaceAcoustic Wave Resonator，SAWR)和体声波谐振器(BAWR)，能够很好地克服上述两种滤波器存在的缺陷。BAWR的工作频率高，所承受功率高和品质因数(Quality Factor，Q-Factor)高，并且体积小，利于集成化。

如图1所示，现有技术中的薄膜体声波谐振器R10，包括具有一个下空腔R40的衬底R20，以及形成在衬底R20上的绝缘片体R30，在绝缘片体R30中形成有下空腔R40，形成在所述衬底R20上横越下空腔R40的震荡器件片体R100，该震荡器件片体R100包括上电极R70和下电极R50以及位于上电极R70与下电极R50之间的压电感应片R60；震荡器件片体R100中具有通孔R90与下空腔R40接通；震荡器件片体R50通常为压电薄膜，其压电主轴C-轴与震荡器件片体R100以及上电极R70和下电极R50趋向垂直。

当一直流电场通过上电极R70和下电极R50施加于震荡器件片体R60的压电薄膜上下面时，压电薄膜的垂直形变会随着电场的大小来改变；当此电场的方向相反时，压电薄膜材料的垂直形变(伸或缩)也随之改变。当有一交流电场加入时，压电薄膜的垂直形变会随着电场的正及负半周期，作收缩或膨胀的交互变化，形成沿着C轴方向R1传播的纵向体声波；此纵向声波传至上下电极与空气交界面反射回来，进而在薄膜内部来回反射形成震荡；当纵向声波在压电薄膜中传播正好是半波长的奇数倍时，会产生驻波震荡。

然而，所述纵向声波在压电薄膜传播的同时，由于压电薄膜的物理泊松效应，沿着与厚度垂直的变形会产生水平方向R2的变形，从而会在压电薄膜内产生横向寄生波，并沿着水平方向传播直至下空腔R30与震荡器件片体R100相汇的空腔边界R102和压电感应片R60的边界R101，反射后沿着反方向R2续传播，如果横向寄生波也产生成为杂波的附加驻波震荡，不仅造成能量的损失，也会同样由于物理泊松效应而激发纵向的噪声驻波，从而大大影响BAWR的品质因子，即Q值。同时，声波在压电薄膜传播及其变形会引发上下电极薄膜水平方向的变形和震荡，并向外传播、反射甚至产生引发的驻波，并有可能再次引发到声波压电薄膜内的另一个二次声波或驻波，从而进一步影响品质因子。

于是，如何抑制BAWR的横向寄生波对沿C-轴方向纵向体声波信号的串扰影响，尤其是解决在压电薄膜内以及引发上下电极的横向谐振波及其反射问题，同时最大限度地降低减少声波传播到震荡器件片体之外的能量消耗，也实现与外部的输入输出电信号源相接，成为业界关注的焦点。

发明内容