[发明专利]具有介电翼片的高Q体声谐振器

说明书

给出了具有高耦合和改进的杂散模式抑制的高Q声学BAW谐振器。BAW谐振器包括由底部电极(BE)、压电层(PL)和顶部电极层(TE)这三层的重叠部形成的有源谐振器区域(AR)。内部翼片(IF)由介电3D结构形成，该介电3D结构位于有源谐振器区域(AR)的边缘区域(MR)上或与其相邻，向内朝向其中心延伸，并且具有节段，该节段与谐振器的顶表面平行地且远隔地伸展，而保持到其的内部间隙(IG)或角度Θ。

背景技术

实践中的BAW谐振器沿着它们的横向尺寸在大小上是有限的，并且具有由以下三种类型之一组成的端接区域：

(i)没有电极互连；

(ii)顶部电极互连，或者

(iii)底部电极互连。

顶部互连和底部互连用于将谐振器的端子电连接到电路中的其他元件，例如，电连接到以梯型配置布置的其他谐振器而形成频率滤波器。

对于情况(i)，端接区域通常通过首先端接顶部电极，随后是底部电极的端接来形成，或者通过在大致相同的位置处端接顶部电极和底部电极两者来形成。

对于情况(ii)和(iii)，端接区域通过以下来形成：分别端接底部电极和顶部电极，同时允许另一电极延伸到另外的电路元件，诸如过孔或另外的谐振器。

谐振器端接区域通常是杂散模式激发的主要来源。在这些位置处，在压缩或拉伸下往回作用在材料上的局部的内部横向作用力未被抵消，因为它们在谐振器的中心附近。这导致横向模式和其他不期望的体模式的激发，这些模式往回朝向谐振器内部传播或向外远离有源谐振器区传播。在任一情况下，能量通常被认为损失，并且导致针对感兴趣模式的总体较低品质因数(Q)—在这种情况下为厚度延伸的。另外，杂散信号可能在如下的频率处出现在器件的电响应中，在这些频率处，横向模式在有源区中来回传播，并且当横向腔体尺寸与横向模式特性波长具有特定关系时谐振。

端接几何结构的优化可以减少杂散模式激发，并且允许更多能量被包含在谐振器内，因此改进器件Q并且减小感兴趣的器件频谱上的杂散信号的电平。进而，恰当地优化后的端接几何结构在带内和带外改进了总体的滤波器性能，而带外性能在复用应用中是至关重要的。

发明内容

本发明的目标是提供一种BAW谐振器，该BAW谐振器包含新颖的横向端接几何结构，这些横向端接几何结构提供高Q、低杂散信号扰乱、以及接近最大的机电耦合(对于给定的层堆叠和谐振器大小)。

这些和其他目的通过根据权利要求1的BAW谐振器来解决。

进一步的实施例和有利变化可以从附属权利要求中得到。

本发明公开了改进总体谐振器性能的新颖的谐振器端接几何结构。给出了一种用于模式抑制和Q增强的方法。利用本发明，在2GHz附近的从～1800到3000的改进的Q基于已证实的仿真工具而被预期。另外，对于相同的层堆叠和谐振器大小，机电耦合系数kt²从～6.0％改进到6.3％。

一种BAW谐振器至少包括基底、底部电极、压电层和顶部电极，它们可以从底部到顶部按照给定次序布置在彼此正上方。在底部电极下方和顶部电极上方分别是用于将能量包含在堆叠内的声反射器，这些声反射器一般是(例如，与薄膜体声谐振器—FBAR的)空气界面、或包含高声阻抗材料和低声阻抗材料的交替层的声布拉格结构(例如，具有固态装配型谐振器—SMR)、或者组合或两者(例如，顶部的空气反射器和底部的布拉格—为最常见的SMR类型)。有源谐振器区域由底部电极层、压电层、顶部电极层以及顶部和底部声反射器的重叠部来限定，并且不包括横向端接结构。在该有源区域中，优选的是仅激发在竖直方向上传播的模式(例如，厚度延伸模式)。