[發明專利]體聲波諧振器及其制造方法和濾波器、射頻通信系統

有效

• 申請號: 201910272252.2
• 申請日: 2019-04-04
• 公開（公告）號: CN111786644B
• 公開（公告）日: 2023-01-06
• 發明（設計）人: 羅海龍
• 申請（專利權）人: 中芯集成電路（寧波）有限公司上海分公司
• 主分類號: H03H9/02
• 分類號: H03H9/02;H03H3/007
• 代理公司: 上海思微知識產權代理事務所(普通合伙) 31237
• 代理人: 曹廷廷

本發明提供一種體聲波諧振器及其制造方法和濾波器、射頻通信系統，形成于壓電諧振層外圍的且懸空于空腔上方的底電極凸起部，能夠阻擋壓電諧振層產生的橫波向空腔外圍傳輸，將橫波反射回有效工作區中，繼而減少和降低了聲波損耗，使諧振器的品質因子得到提高，最終能夠提高器件性能。進一步地，底電極搭接部和頂電極搭接部與空腔的重疊部分均是懸空的，且底電極搭接部和頂電極搭接部相互錯開，可以大大降低寄生參數，并避免漏電、短路等問題，能夠提高器件可靠性。

技術領域

本發明涉及射頻通信技術領域，尤其涉及一種體聲波諧振器及其制造方法和濾波器、射頻通信系統。

背景技術

射頻(RF)通信，如在移動電話中使用的通信，需要運用射頻濾波器，每一個射頻濾波器都能傳遞所需的頻率，并限制所有其他頻率。隨著移動通信技術的發展，移動數據傳輸量也迅速上升。因此，在頻率資源有限以及應當使用盡可能少的移動通信設備的前提下，提高無線基站、微基站或直放站等無線功率發射設備的發射功率成了必須考慮的問題，同時也意味著對移動通信設備前端電路中濾波器功率的要求也越來越高。

目前，無線基站等設備中的大功率濾波器主要是以腔體濾波器為主，其功率可達上百瓦，但是這種濾波器的尺寸太大。也有的設備中使用介質濾波器，其平均功率可達5瓦以上，這種濾波器的尺寸也很大。由于尺寸大，所以這兩種濾波器無法集成到射頻前端芯片中。

隨著MEMS技術越來越成熟，由體聲波(BAW)諧振器構成的濾波器，能夠很好地克服了上述兩種濾波器存在的缺陷。體聲波諧振器具有陶瓷介質濾波器不可比擬的體積優勢、聲表面波(SAW)諧振器不可比擬的工作頻率以及功率容量的優勢，成為了當今無線通信系統的發展趨勢。

體聲波諧振器的主體部分為底電極-壓電薄膜-頂電極構成的“三明治”結構，利用壓電薄膜的逆壓電效應將電能轉化成機械能，并以聲波的形式在體聲波諧振器構成的濾波器中形成駐波。由于聲波的速度比電磁波小5個數量級，因此體聲波諧振器構成的濾波器的尺寸比傳統的介質濾波器等小。

其中一種空腔型體聲波諧振器，其工作原理是利用聲波在底電極或支撐層與空氣的交界面發生反射，將聲波限制在壓電層，實現諧振，其具有高Q值、低插損、可集成等優點，被廣泛采用。

但是，目前制作出的空腔型體聲波諧振器，其品質因子(Q)無法進一步提高，因此無法滿足高性能的射頻系統的需求。

發明內容

本發明的目的在于提供一種體聲波諧振器及其制造方法和濾波器、射頻通信系統，能夠提高品質因子，進而提高器件性能。

為了實現上述目的，本發明提供一種體聲波諧振器包括：

襯底；

底電極層，設置在所述襯底上，且所述底電極層和所述襯底之間形成有空腔，所述底電極層具有底電極凸起部，所述底電極凸起部位于所述空腔的區域中且向著遠離近所述空腔的底面的方向凸起；

壓電諧振層，形成在所述空腔上方的所述底電極層上，所述底電極凸起部圍繞所述壓電諧振層的周邊方向延伸并被所述壓電諧振層暴露出來；

頂電極層，形成在所述壓電諧振層上，且所述頂電極層位于所述空腔上方的部分是平坦延伸的。

本發明還提供一種濾波器，包括至少一個如本發明所述的體聲波諧振器。

本發明還提供一種射頻通信系統，包括至少一個如本發明所述的濾波器。

本發明還提供一種體聲波諧振器的制造方法，包括：

提供襯底，形成具有犧牲凸起的第一犧牲層于部分所述襯底上；

形成底電極層于所述第一犧牲層上，所述底電極層覆蓋在所述犧牲凸起的表面上的部分形成底電極凸起部；