[发明专利]压电层带凹陷结构的体声波谐振器、滤波器及电子设备

说明书

本发明涉及一种体声波谐振器，包括：基底；声学镜；底电极，设置在基底上方；顶电极；和压电层，设置在底电极上方以及底电极与顶电极之间，其中：所述声学镜、底电极、压电层和顶电极在谐振器厚度方向上的重叠区域构成谐振器的有效区域；所述压电层设置有凹陷结构，所述凹陷结构具有内缘与外缘，且在垂直投影中，所述凹陷结构的内缘与所述顶电极的边缘重合或者在所述顶电极的边缘的外侧。本发明还涉及一种具有上述谐振器的滤波器，以及具有上述谐振器或者滤波器的电子设备。

技术领域

本发明的实施例涉及半导体领域，尤其涉及一种压电层带凹陷结构的体声波谐振器、一种具有该谐振器的滤波器，以及一种具有该谐振器或者该滤波器的电子设备。

背景技术

近年来，基于硅材料的半导体器件、尤其是集成电路芯片取得了飞速的发展，已经牢牢占据了产业的主流地位。利用压电薄膜在厚度方向的纵向谐振所制成的薄膜体波谐振器，在无线通信系统中己成为声表面波器件和石英晶体谐振器的一个可行的替代。

如图1所示，薄膜体声波谐振器(FBAR，film bulk acoustic resonator)包括：基底P00，位于基底上或嵌入基底的声反射结构P10(可以为空腔、布拉格反射层及其他等效结构)，位于声反射结构P10和基底P00之上的底电极P20，覆盖于底电极P20和基底P00上表面的压电层薄膜P30以及位于压电层之上的顶电极P40等，其中，声反射结构P10、底电极P20、压电层P30和顶电极P40在厚度方向上的重合区域构成所述谐振器的有效声学区域AR，顶电极、压电层和底电极构成三明治结构。

当所述体声波谐振器处于理想工作状态时，只存在活塞模式声波在三明治结构中传播，并且这种振动模式的能量被限制在有效声学区域AR之内。然而，实际情况中，谐振器的三明治结构中不仅存在活塞模式的振动还存在横向传播的振动模式，后者的能量会沿横向由三明治结构中的压电层向三明治结构(AR之内的电极和压电层组成的部分)之外的压电层及其它结构发生逸散(由箭头PE所示意)，从而导致谐振器的品质因数(Q值)下降，从而使谐振器性能劣化。

发明内容

为缓解或解决现有技术中的上述问题，提出本发明。

根据本发明的实施例的一个方面，提出了一种体声波谐振器，包括：

基底；

声学镜；

底电极，设置在基底上方；

顶电极，具有电极连接部；和

压电层，设置在底电极上方以及底电极与顶电极之间，

其中：

所述声学镜、底电极、压电层和顶电极在谐振器厚度方向上的重叠区域构成谐振器的有效区域；

所述压电层设置有凹陷结构，所述凹陷结构具有内缘与外缘，且在垂直投影中，所述凹陷结构的内缘与所述顶电极的边缘重合或者在所述顶电极的边缘的外侧。

可选的，在垂直投影中，所述凹陷结构的内缘与所述声学镜的边缘重合；或者，在垂直投影中，所述声学镜的边缘位于所述凹陷结构之内,或者所述凹陷结构的外缘与所述声学镜的边缘重合；或者，在垂直投影中，所述凹陷结构位于所述声学镜的边缘与所述顶电极的边缘之间，或者所述凹陷结构的内缘与所述顶电极的边缘重合。进一步可选的，在垂直投影中，所述凹陷结构的内缘与所述顶电极边缘之间的径向距离X不大于10μm。更进一步的，在垂直投影中，所述凹陷结构的内缘与所述顶电极边缘之间的径向距离X为：0μm≤X≤1μm，或者3μm≤X≤4μm,或者6μm≤X≤8μm。

可选的，所述凹陷结构设置在压电层的上侧，或下侧，或上下侧之间，或者在谐振器的厚度方向上贯穿压电层。

可选的，所述凹陷结构包括一个凹陷。所述凹陷可为阶梯凹陷。