[发明专利]一种体声波谐振器的电极结构及制作工艺

说明书

本发明公开了一种体声波谐振器的电极结构及制作工艺，包括依次层叠形成的底电极层、压电层和顶电极层，在压电层上形成有包覆顶电极层的至少一个侧边的声波反射挡沿，声波反射挡沿从顶电极层的侧边延伸到顶电极层的顶部边缘形成质量负载层，声波反射挡沿的外侧边缘在压电层上的投影区域完全位于底电极层的区域范围内。通过顶电极层边缘的高低声阻抗交替形成的声波反射挡沿反射横波，避免横波从谐振器边缘泄露而带走能量，提升器件性能。优选地，以简单的工艺在制作声波反射挡沿的同时既能形成质量负载层又能形成顶电极电性连接其它谐振器的连接部。

技术领域

本申请涉及通信器件领域，主要涉及一种体声波谐振器的电极结构及制作工艺。

背景技术

随着电磁频谱的日益拥挤、无线通讯设备的频段与功能增多，无线通讯使用的电磁频谱从500MHz到5GHz以上高速增长，也对性能高、成本低、功耗低、体积小的射频前端模块需求日益增长。滤波器是射频前端模块之一，可改善发射和接收信号，主要由多个谐振器通过拓扑网络结构连接而成。Fbar(Thin film bulk acoustic resonator)是一种体声波谐振器，由它组成的滤波器具有体积小、集成能力强、高频工作时保证高品质因素Q、功率承受能力强等优势而作为射频前端的核心器件。

Fbar是由上下电极和夹在电极之间的压电层组成的基本结构。压电层主要实现电能与机械能的转化。当Fbar的上下电极施加电场时，压电层将电能转换为机械能，机械能则以声波的形式存在。声波有横波和纵波两种振动模式，纵波是Fbar工作状态下的主要模式，横波易从谐振器边缘泄露而带走能量。Q值是衡量谐振器性能的重要指标，等于谐振器储存能量与谐振器所损失能量的比值。因此，横波带走能量必然会衰减Q值，使器件性能下降。

在现有技术中，体声波谐振器的压电层不平整，需要顶电极层的特殊设计结构来弥补不平坦的压电层所带来的缺陷，因此需要在顶电极层边缘与压电层隔离并且形成空腔以反射横波，但是空腔上方的膜层容易出现坍塌等问题。

因此，本发明旨在设计改进的体声波谐振器的电极结构，从而避免横波从谐振器边缘泄露而带走能量，提升器件性能。

发明内容

针对上述提到的现有的体声波谐振器结构会使横波带走能量并使 Q值衰减，使器件性能下降等问题。本申请提出了一种体声波谐振器的电极结构及制作工艺来解决上述存在的问题。

在第一方面，本申请的实施例中提出了一种体声波谐振器的电极结构，包括依次层叠形成的底电极层、压电层和顶电极层，在压电层上形成有包覆顶电极层的至少一个侧边的声波反射挡沿，声波反射挡沿从顶电极层的侧边延伸到顶电极层的顶部边缘形成质量负载层，声波反射挡沿的外侧边缘在压电层上的投影区域完全位于底电极层的区域范围内。通过顶电极层边缘的高低声阻抗交替形成的声波反射挡沿反射横波，避免横波从谐振器边缘泄露而带走能量，提升器件性能。而且质量负载层可引发声阻抗突变从而反射横波，抑制横波带走能量，提升Q值。

在一些实施例中，声波反射挡沿包括交替层叠的至少一组低声阻抗反射挡沿和高声阻抗反射挡沿的组合。通过紧邻或覆盖于顶电极边缘的高低声阻抗交替的复合薄膜层来反射横波，反射的横波一部分转换为纵波，一部分困于谐振器内，从而避免了横波在谐振器边缘泄露能量致使Q值衰减，提升了器件性能。

在一些实施例中，最靠近顶电极层的边缘的反射挡沿为低声阻抗反射挡沿。因此可以沿顶电极层的边缘产生低高阻抗差，从而产生声波反射。

在一些实施例中，低声阻抗反射挡沿和高声阻抗反射挡沿均由金属材料形成。低高声阻抗金属材料制成的声波反射挡沿一方面可以具有良好的声波反射效果，另外还能够直接实现两个谐振器之间的电连接，避免连接效果影响滤波器的插入损耗。

在一些实施例中，声波反射挡沿在当前体声波谐振器的压电层上向外延伸形成电极连接部。声波反射挡沿均由金属材料形成，具有良好的电导率，因此声波反射挡沿可以延伸作为电极连接部直接与两个谐振器的电极层实现电连接。