[发明专利]具有声阻层的体声波谐振器及其组件和制造方法、滤波器和电子设备

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；压电层；和顶电极，其中：顶电极、压电层、底电极在谐振器的厚度方向上的重叠区域构成谐振器的有效区域；所述压电层包括第一层和第二层，第一层与第二层之间设置有声阻层，第二层在第一层的上方，所述声阻层的内边缘在水平方向上处于声学镜边界的内侧，所述声阻层的声阻不同于所述压电层的声阻；所述谐振器还包括将所述声阻层与外部相通的通道或开口。本发明还涉及体声波谐振器组件，一种制造体声波谐振器的方法，一种滤波器和一种电子设备。

技术领域

本发明的实施例涉及半导体领域，尤其涉及一种体声波谐振器及其组件，一种制造体声波谐振器的方法，以及一种滤波器和一种电子设备。

背景技术

随着5G通信技术的日益发展，对数据传输速率的要求越来越高。与数据传输速率相对应的是频谱资源的高利用率和频谱的复杂化。通信协议的复杂化对于射频系统的各种性能提出了严格的要求，在射频前端模块，射频滤波器起着至关重要的作用，它可以将带外干扰和噪声滤除掉以满足射频系统和通信协议对于信噪比的要求。

传统的射频滤波器受结构和性能的限制，不能满足高频通信的要求。薄膜体声波谐振器(FBAR)作为一种新型的MEMS器件，具有体积小、质量轻、插入损耗低、频带宽以及品质因子高等优点，很好地适应了无线通信系统的更新换代，使FBAR技术成为通信领域的研究热点之一。

已有技术中的滤波器的串联谐振器和并联谐振器共同作用形成滤波器通带特性。通过设置串联谐振器的串联谐振频率彼此不同以及串联谐振器的机电耦合系数Kt²的变化，可以有效改善滤波器通带右侧的滚降特性。滤波器应用小Kt²谐振器容易实现良好的滚降特性，但是一旦设计指标(带宽、插损、带外抑制等)确定，谐振器的Kt²也就基本确定了，这样滤波器带宽和滤波器良好的滚降特性是相互矛盾的，常规架构下宽带宽滤波器设计很难实现良好的滚降特性，且对于普通滤波器中的谐振器叠层已确定的条件下，通过对谐振器结构的改变， 50Ohm谐振器的Kt²变化只有±0.5％左右，对滤波器滚降特性的改善有限。所以放开各个谐振器间的Kt²的自由度的限制,有利于提升整个滤波器的滚降性能。

此外，薄膜体声波谐振器的结构主体为由电极-压电薄膜-电极组成的“三明治”结构，即两层金属电极层之间夹一层压电材料。通过在两电极间输入正弦信号，FBAR利用逆压电效应将输入电信号转换为机械谐振，并且再利用压电效应将机械谐振转换为电信号输出。薄膜体声波谐振器主要利用压电薄膜的纵向压电系数产生压电效应，所以其主要工作模式为厚度方向上的纵波模式，即体声波谐振器的声波主要在谐振器的薄膜体内，而且主要的震动方向在纵向。但是由于存在边界，在边界处会存在不垂直于压电膜层的兰姆波，这时横向的兰姆波会从压电膜层的横向漏出，导致声学损失，从而使得谐振器的Q值减小。现有技术中还存在进一步降低横向的兰姆波泄露的需要。

发明内容

为缓解或解决现有技术中的上述问题的至少一个方面，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；

压电层；和

顶电极，

其中：

顶电极、压电层、底电极在谐振器的厚度方向上的重叠区域构成谐振器的有效区域；

所述压电层包括第一层和第二层，第一层与第二层之间设置有声阻层，第二层在第一层的上方，所述声阻层的内边缘在水平方向上处于声学镜边界的内侧，所述声阻层的声阻不同于所述压电层的声阻；

所述谐振器还包括将所述声阻层与外部相通的通道或开口。