[发明专利]单片集成的双工器

说明书

本公开涉及一种单片集成的双工器，该双工器包括在一片晶圆上制造的接收端带通滤波器和发射端带通滤波器，所述接收端带通滤波器和所述发射端带通滤波器包括一个或多个兰姆波谐振器和一个或多个FBAR。兰姆波谐振器的压电层底部的电极以及封闭式空腔结构，提高了整个结构的机械稳定性和机电耦合系数。此外，兰姆波谐振器的压电层部分刻蚀沟槽，提高了兰姆波谐振器的机电耦合系数，增大了双工器的接收端和发射端滤波器的带宽，相同的频段内可以减少双工器的数量，使得移动通讯设备可以更加小型化。此外，通过兰姆波谐振器和FBAR上的负载层，以及对二者压电层厚度的修整，使得二者更容易进行谐振频率匹配，从而更为方便地搭建双工器。

技术领域

本公开属于移动通信装置中的射频滤波器领域，涉及一种以体声波谐振器和兰姆波谐振器混合滤波器为基础的单片集成的双工器。

背景技术

在移动通讯设备中，滤波器是其能够进行通讯交流最为核心的部件。伴随着5G时代的到来，移动通讯系统朝着更高频率、更宽频段的目标不断发展，智能通讯设备以小型化、轻薄化为发展趋势。然而，由于数据通讯和传输的频段越来越高，移动通讯设备要求覆盖的频率范围越来越大，这意味着需要更多的滤波器来实现数据的选择和传输以实现全频段的通讯要求，使移动通讯设备小型化受到了阻碍。因此，越来越多的双工器被运用到移动通讯设备中，实现宽频段通讯功能同时保持移动通讯设备的轻薄化、小型化。

双工器的作用是在频分通讯系统中，通过一个天线共享信号的发射和接收，通过内部的发射端滤波器(Tx)和接收端滤波器(Rx)进行信号的过滤选择等处理。传统的双工器以体声波薄膜谐振器(Film Bulk Acoustic Resonator,以下简称FBAR)、声表面波(Surface Acoustic Wave,以下简称SAW)谐振器为基础，分别构造了用FBAR滤波器搭建的双工器和用SAW滤波器搭建的双工器。然而，随着通讯频率的不断提高，SAW滤波器由于本身结构和声表面波性质的限制，中心频率只能到达2GHz左右，满足不了5G的通讯频率要求。FBAR滤波器中心频率能够到达5G频段，但是由于FBAR滤波器调频需要在电极表面沉积一层负载层，传统的FBAR构建双工器时，无法在一片晶圆上沉积不同厚度的负载层，需要在两片晶圆上分别制造接收端滤波器和发射端滤波器，增加了工艺成本。而兰姆波(Lamb wave)谐振器是通过叉指电极间的间距来调整谐振频率，在一片晶圆上可以实现多个具有不同中心频率的滤波器。利用兰姆波谐振器易于调谐的特性，在一片晶圆上通过用兰姆波谐振器和FBAR构成中心频率不同的滤波器的形式，即可实现单片集成的双工器的制造。

近年来，已经有在同一片晶圆上同时制作发射端和接收端的专利，恩田阳介等人在申请号CN201310066933.6的专利中利用兰姆波滤波器和FBAR滤波器实现在一片晶圆上构造双工器。但是由于其兰姆波谐振器只有上表面有电极无下表面电极，Jie Zou和C.SLam等人在论文Eletrode Design of AlN Lamb Wave Resonators中比较了有底电极兰姆波谐振器和无底电极兰姆波谐振器的性能，发现无底电极的兰姆波谐振器的有效机电耦合系数不够高，这就导致利用无底电极的兰姆波谐振器构成的滤波器带宽较窄甚至无法搭建滤波器。此外，恩田阳介等人的专利中各谐振器压电层厚度相同且无质量负载层，不便于调整谐振频率。因此，需要一种结合改良的兰姆波谐振器和改良的FBAR的结构以实现在一片晶圆上制造双工器、减少工艺成本的目的。

发明内容