[發明專利]一種薄膜壓電聲波諧振器、濾波器及電子設備

在審

• 申請號: 202010162461.4
• 申請日: 2020-03-10
• 公開（公告）號: CN112039482A
• 公開（公告）日: 2020-12-04
• 發明（設計）人: 黃河;羅海龍;李偉
• 申請（專利權）人: 中芯集成電路（寧波）有限公司
• 主分類號: H03H9/17
• 分類號: H03H9/17;H03H3/02
• 代理公司: 北京思創大成知識產權代理有限公司 11614
• 代理人: 張立君

本發明公開一種薄膜壓電聲波諧振器、濾波器及電子設備，包括：從上至下依次疊置的上電極、壓電層和下電極；在有效諧振區上電極、壓電層和下電極依次重疊，有效諧振區在壓電層方向上的投影為六邊形；六邊形具有長度最長的第一邊、與第一邊相對的第二邊，長度最短的第三邊、與第三邊相對的第四邊；通過有效諧振區的第一邊界延伸出有效諧振區的上電極定義為上電極引出部，通過有效諧振區的第二邊界延伸出有效諧振區的下電極定義為下電極引出部；第一邊界和第二邊界其中之一為第一邊，另一為第二邊；位于第三邊處的第一開口，在有效諧振區外側貫穿上電極、壓電層和下電極；位于第四邊處的第二開口，在有效諧振區外側貫穿上電極、壓電層和下電極。

技術領域

本發明涉及半導體器件制造領域，尤其涉及一種薄膜壓電聲波諧振器、濾波器及電子設備。

背景技術

自從射頻通訊技術在上世紀90代初被開發以來，射頻前端模塊已經逐漸成為通訊設備的核心組件。在所有射頻前端模塊中，濾波器已成為增長勢頭最猛、發展前景最大的部件。隨著無線通訊技術的高速發展，5G通訊協議日漸成熟，市場對射頻濾波器的各方面性能也提出了更為嚴格的標準。濾波器的性能由組成濾波器的諧振器單元決定。在現有的濾波器中，薄膜體聲波諧振器其體積小、插入損耗低、帶外抑制大、品質因數高、工作頻率高、功率容量大以及抗靜電沖擊能力良好等特點，成為最適合5G應用的濾波器之一，包括薄膜空腔體聲波諧振器(Film Bulk Acoustic Resonator,FBAR)和表面固定體聲波諧振器(Surface Mounted Resonator SMR)。

通常，薄膜體聲波諧振器包括兩個薄膜電極，并且兩個薄膜電極之間設有壓電薄膜層，其工作原理為利用壓電薄膜層在交變電場下產生振動，該振動激勵出沿壓電薄膜層厚度方向傳播的體聲波，此聲波傳至上下電極與空氣交界面(FBAR)或布拉格反射層(SMR)被反射回來，進而在薄膜內部來回反射，形成震蕩。當聲波在壓電薄膜層中傳播正好是半波長的奇數倍時，形成駐波震蕩。

其中阻抗Zp以及品質因數Qp是衡量體聲波諧振器的重要指標，業界也通過各種努力、嘗試各種方案對體聲波諧振器的阻抗Zp進行改善，從而來改善品質因數Qp。比如，為了消除所述邊界橫向體聲波反射波可能引發的噪聲諧振，制作的薄膜體聲波諧振器的有效諧振區的形狀多為不規則多邊形，并且多邊形的任意兩條邊都不平行。如公開號為US9917567B2的美國專利，諧振區為不規則多邊形，且對邊不平行。業界技術人員普遍認為：這種設置方式可以減少橫波泄露，提高諧振器的品質因數。

然而，在制造薄膜體聲波諧振器的工藝流程中要形成這樣的不規則多邊形有效諧振區，會遇到一些包括光學對準、在線器件尺寸測量與控制方面的工藝問題，而從工藝可控的角度，改為由部分或全部對邊相互平行的多邊形圖案，為工藝加工和在線檢測會提供更多便利。

發明內容

本發明目的之一，是提供一種性能比較優異的體聲波諧振器設計，其阻抗Zp和品質因數Qp均比較高；其另一目的，在于提供一種比較便利并可控的體聲波諧振器制作工藝，并且也能獲得較優性能。

為了實現上述目的，本發明提供了一種薄膜壓電聲波濾波器，包括：從上至下依次疊置的上電極、壓電層和下電極；

在有效諧振區所述上電極、壓電層和下電極依次重疊，且所述有效諧振區在所述壓電層方向上的投影為六邊形；

所述六邊形具有長度最長的第一邊、與所述第一邊相對的第二邊，長度最短的第三邊、與所述第三邊相對的第四邊；

通過所述有效諧振區的第一邊界延伸出所述有效諧振區的上電極定義為上電極引出部，通過所述有效諧振區的第二邊界延伸出所述有效諧振區的下電極定義為下電極引出部；所述第一邊界和所述第二邊界其中之一為為所述第一邊，另一為所述第二邊；

第一外部信號連接端、與所述上電極引出部連接，第二外部信號連接端，與所述下電極引出部連接；