[发明专利]一种声学谐振器组件及滤波器

说明书

本发明公开了一种声学谐振器组件及滤波器，声学谐振器组件包括至少两个相互垂直连接的声学谐振器，声学谐振器包括：分别设置在衬底上的声学镜、底电极层、压电层以及顶电极层，声学谐振器的有效区域由声学镜、底电极层、压电层和顶电极层的重叠部分定义，声学谐振器还包括支撑层，其设置在声学镜投影于衬底的区域外围的衬底或压电层上，至少两个相互垂直连接的声学谐振器通过在支撑层上进行连接。本发明加工的滤波器显著降低器件的体积65％以及面积40％，提升了设计自由度而降低设计难度，优化了工艺制程并提高工艺兼容性，增强了产品性能又大幅度降低成本。

技术领域

本申请涉及通信器件领域，主要涉及一种声学谐振器组件及滤波器。

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，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。加之，无线通讯设备随着无线通讯技术的高速发展越来越趋于高集成度与多功能方向发展，其发展趋势促进了射频前端模块的小型化发展趋势，小型化的射频前端模块又进一步实现了无线通讯设备的模块集成化与功能融合性。此外，射频前端模块的小型化不仅仅可以实现无线通讯设备的小型化，还可以增加电路设计的自由度，带来全新的附加价值。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Fbar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。

滤波器的频率设计和性能优化是通过不同谐振器的组合设计，频率和带宽的组合设计与差异设计是首先在各个谐振器工作区域(active area)设计不同的电极和压电膜层厚度(一般为两种厚度)，不同厚度实现各种频率和差异性能的谐振器，通过谐振器的组合连接来实现高性能的滤波器。现有技术中，在同一衬底上一般会实现两种不同电极和压电薄膜厚度的谐振器，如果在同一衬底上调节特定谐振器的空腔上一些膜层的厚度实现两种以上的厚度，设计与制程上的难度将大大增加，需要经过多次金属薄膜层剥离工艺(lift-off)，成本会急剧上升且良率下降，膜层结构复杂之后对顶电极结构影响较大，因此对设计也会带来限制。

有鉴于此，设计出一种新型的声学谐振器组件是非常具有意义的。

发明内容

针对上述提到现有技术中存在同一衬底上谐振器组合连接的难度大、成本高、良率低等问题。本申请提出了一种声学谐振器组件及滤波器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声学谐振器组件，声学谐振器组件包括至少两个相互垂直连接的声学谐振器，声学谐振器包括：分别设置在衬底上的声学镜、底电极层、压电层以及顶电极层，声学谐振器的有效区域由声学镜、底电极层、压电层和顶电极层的重叠部分定义，声学谐振器还包括支撑层，其设置在声学镜投影于衬底的区域外围的衬底或压电层上，至少两个相互垂直连接的声学谐振器通过在支撑层上进行连接。

在一些实施例中，声学谐振器的顶电极层和/或底电极层分别具有对外连接部，对外连接部从顶电极层和/或底电极层的至少一侧延伸到支撑层上方经由支撑层延伸并且连接到外部。对外连接部连接到外部可以实现多个谐振器的串联或并联，并且实现两个互相垂直连接的声学谐振器之间的串联或并联。

在一些实施例中，从顶电极层的至少一侧延伸出的对外连接部形成阶梯状结构，并与压电层以及支撑层形成空气隙。对外连接部与压电层和支撑层组成的空气隙可抑制横波将能量耦合到衬底从而提升器件性能。

在一些实施例中，对外连接部的阶梯状结构中至少具有两个台阶。不同结构的阶梯状结构的对外连接部既实现了谐振器的电气连接又抑制横波将能量耦合到衬底从而提升器件性能。