[實用新型]帶斷裂結構體聲波諧振器、濾波器和電子設備

有效

• 申請號: 201821875912.3
• 申請日: 2018-11-14
• 公開（公告）號: CN209844929U
• 公開（公告）日: 2019-12-24
• 發明（設計）人: 張孟倫;龐慰;劉伯華;楊清瑞
• 申請（專利權）人: 天津大學;諾思(天津)微系統有限責任公司
• 主分類號: H03H3/02
• 分類號: H03H3/02;H03H3/04;H03H9/58
• 代理公司: 11651 北京金誠同達律師事務所
• 代理人: 湯雄軍

本實用新型涉及一種體聲波諧振器，包括：基底；聲學鏡；底電極，設置在基底上方；頂電極，與所述底電極對置，所述頂電極具有主體部以及與主體部連接的連接部；壓電層，設置在底電極上方以及底電極與頂電極之間；和鈍化層，設置在頂電極上方，其中：聲學鏡、底電極、壓電層、頂電極在基底的厚度方向重疊的區域為諧振器的有效區域，所述鈍化層鄰近所述有效區域的邊界、在所述連接部上方設置有至少一個第一斷裂結構。本實用新型還涉及一種具有上述諧振器濾波器，一種具有該濾波器的電子設備。由于斷裂結構的聲阻抗和諧振器有效區域的聲阻抗不匹配，從而在邊緣處將聲波反射回諧振器內，可有效阻止了諧振器內能量的泄露。

技術領域

本實用新型的實施例涉及聲波諧振器，尤其涉及一種體聲波諧振器及其制造方法，一種具有該諧振器的濾波器，以及一種具有該濾波器的電子設備。

背景技術

隨著無線通信技術的快速發展，人們對于能同步處理大量數據的多通帶收發器的需求與日俱增。近年來，多通帶收發器已被廣泛地應用在定位系統和多標準的系統中，這些系統需要同時處理不同頻段的信號以提高系統的整體性能。雖然單個芯片中頻率帶的個數不斷增加，但消費者對小型化、多功能的便攜式設備的需求越來越高，小型化成為芯片的發展趨勢，這就對濾波器的尺寸提出了更高的要求。

為此，現有技術中已經采用薄膜體聲波諧振器(Film Bulk Acoustic Resonator，簡稱FBAR)取代傳統的波導技術實現多頻帶濾波器。

FBAR主要利用壓電材料的壓電效應與逆壓電效應產生體聲波，從而在器件內形成諧振，因為FBAR具有品質因數高、功率容量大、頻率高(可達2-10GHz 甚至更高)以及與標準集成電路(IC)的兼容性好等一系列的固有優勢，可廣泛應用于頻率較高的射頻應用系統中。

FBAR的結構主體為由電極-壓電薄膜-電極組成的“三明治”結構，即兩層金屬電極層之間夾一層壓電材料。通過在兩電極間輸入正弦信號，FBAR利用逆壓電效應將輸入電信號轉換為機械諧振，并且再利用壓電效應將機械諧振轉換為電信號輸出。FBAR主要利用壓電薄膜的縱向壓電系數(d33)產生壓電效應，所以其主要工作模式為厚度方向上的縱波模式(Thickness Extensional Mode，簡稱TE模式)。

理想地，薄膜體聲波諧振器僅激發厚度方向(TE)模，但是除了期望的TE 模式之外，還會產生橫向的寄生模式，如瑞利-拉姆模是與TE模的方向相垂直的機械波。這些橫向模式的波會在諧振器的邊界處損失掉，從而使得諧振器所需的縱模的能量損失，最終導致諧振器Q值下降。

實用新型內容

為緩解或解決FBAR中橫向模式的波所導致的諧振器Q值下降，提出本實用新型。

根據本實用新型的實施例的一個方面，提出了一種體聲波諧振器，包括：基底；聲學鏡；底電極，設置在基板上方；頂電極，與所述底電極對置，所述頂電極具有主體部以及與主體部連接的連接部；壓電層，設置在底電極上方以及底電極與頂電極之間；和鈍化層，設置在頂電極上方，其中：聲學鏡、底電極、壓電層、頂電極在基底的厚度方向重疊的區域為諧振器的有效區域，所述鈍化層鄰近所述有效區域的邊界、在所述連接部上方設置有至少一個第一斷裂結構。

可選的，所述連接部具有傾斜面，所述第一斷裂結構設置在所述傾斜面處。進一步的，所述連接部形成橋部結構，橋部結構與壓電層之間形成空氣隙，所述傾斜面包括所述橋部結構的鄰近所述邊界的第一傾斜面以及鄰近頂電極引線的第二傾斜面，所述第一斷裂結構設置在所述第一傾斜面處。進一步的，所述鈍化層還包括設置在所述第二傾斜面處的至少一個第二斷裂結構。

可選的，所述連接部為水平的連接部。

可選的，所述頂電極在與所述連接部相對的一側還設置有橋翼結構，所述橋翼結構具有橋翼斜面，所述橋翼結構與壓電層之間形成空氣隙。進一步的，所述鈍化層還包括設置在所述橋翼斜面上方的至少一個第三斷裂結構。