[发明专利]可调谐的固贴式体声波谐振器

说明书

本发明公开了一种可调谐的固贴式体声波谐振器，包括衬底、空腔、调谐结构、声反射层结构和压电震荡堆；压电震荡堆包括顶电极层、压电层和底电极层；调谐结构包括顶第一电极层、调谐层和第二电极层，直流偏压施加于上述第一电极与第二电极；声反射层结构为布拉格反射结构。所述可调谐的固贴式体声波谐振器直流偏压加在所述第一电极和第二电极上，调谐层具有压电特性。在较小的直流偏压下，调谐层发生形变，引起调谐层上方的声反射层结构和压电振荡堆的弹性常数发生变化。因此，可以实现对薄膜体声波谐振器的调频。同时，声反射层结构中的SiO₂层可以补偿谐振器的温漂问题。

技术领域

本发明涉及微电子技术领域，具体涉及到一种可调谐的固贴式体声波谐振器。

背景技术

随着无线通信的迅猛发展，无线信号变得越来越拥挤，对工作在射频频段的滤波器提出了集成化、微型化、低功耗、高性能、低成本等新的要求。传统的声表面波滤波器因为频率及承受功率等的限制，将越来越无法达到这样的标准。薄膜体声波谐振器(FBAR)由于其高工作频率、具有CMOS工艺兼容、高品质因数Q值、低损耗、低温度系数、高功率承载能力、可集成及体积小等特性逐渐成为射频滤波器研究的热点，并在无线通信领域得到了广泛的应用。由多个FBAR串并联可以构成一定带通或者带阻特性的射频滤波器，滤波器的带宽主要由所组成的单个FBAR谐振频率点决定，滤波器滚降特性主要由所组成的单个FBAR谐振峰Q值决定。

由FBAR构成超低相噪振荡器。如果单个FBAR可以实现电调，那么由其组成的滤波器、多工器、振荡器等也可以实现电调。FBAR的谐振频率由其厚度决定，其厚度必须精确的控制，以便获得所需的谐振频率，但在FBAR的加工过程中，很容易出现加工误差。加工后的FBAR的谐振频率往往没有达到期望值，因此需要通过“调谐”来校正FBAR的谐振频率。目前，谐振频率的误差可以使用激光微调技术，对谐振器去除或添加材料来校正。但由于FBAR器件体积非常小，激光微调技术显然达不到要求。总之寻找一种体积小、制备简单、Q值高，并能集成到现有硅基工艺的可调谐薄膜体声波谐振器，已经成为了各个通信领域公司的研究热点，收到越来越多的重视。

在无线通讯领域，高通信频率、高传输速率、高密集复用和高集成化成为发展趋势，这就对要求无线收发机的组件具备一定的电调特性。通过电调获得所需滤波特性的滤波器或所需频率点的振荡器，并且这些器件也要具有高Q值、便于集成等特点。现有的薄膜体声波谐振器电调技术主要有:使用外接LC电路或PIN可变电容来实现电调；利用铁电体在不同偏压下介电常数的变化来调谐；使用片上集成的可变电容来实现可变电容。但是上述方法都体积较大、不能集成到芯片中，只能作为分立器件外接于芯片，外加元件的电容电感的值的射频电路等分布效应就很明显、Q值很低，极大影响收发机的性能。因此，提供一种体积小、可集成的电调技术成为迫切性需要。

总而言之，现代通信系统向小型化、集成化、密度复用化方向发展，以低成本、易制备、可集成的方式实现滤波器、振荡器等射频模块的电调就成为了一种迫切的需求。因此，需要一种体积小、结构简单，低压可调、Q值高的电调FBAR来满足这种需求。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明的目的是提供一种具有电调谐功能，工艺简单，易于集成且适合量产的固贴式体声波谐振器。

为实现上述目的，本发明提供的可调谐的固贴式体声波谐振器，其特征在于：从下至上包括衬底、调谐结构、声反射层结构和压电振荡堆；

所述衬底为带有空腔的Si或SOI；

所述调谐结构包括第一电极，压电层和第二电极，所述调谐结构的调谐直流电压施加在第一电极和第二电极上；

所述声反射层结构包括低声阻抗层和高声阻抗层；所述声反射层为布拉格反射结构，由低声阻抗层和高声阻抗层依次交替分布；

所述压电振荡堆包括底电极层，压电层和顶电极层。