[發(fā)明專(zhuān)利]具有溫度補(bǔ)償功能的固體裝配型體聲波諧振器

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202110681925.7
• 申請(qǐng)日: 2021-06-19
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN113328719B
• 公開(kāi)（公告）日: 2023-10-03
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 吳偉敏
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 深圳市封神微電子有限公司
• 主分類(lèi)號(hào): H03H9/02
• 分類(lèi)號(hào): H03H9/02;H03H9/17
• 代理公司: 杭州昊澤專(zhuān)利代理事務(wù)所(特殊普通合伙) 33449
• 代理人: 黃前澤

本發(fā)明公開(kāi)了一種具有溫度補(bǔ)償功能的固體裝配型體聲波諧振器，將布拉格反射層位于襯底上，布拉格反射層由低聲阻抗層和高聲阻抗層相互交替形成；第一溫度補(bǔ)償層位于布拉格反射層上；由從下至上依次排布的下電極、壓電層和上電極構(gòu)成的壓電振蕩堆位于第一溫度補(bǔ)償層上；第二溫度補(bǔ)償層位于上電極上；第一溫度補(bǔ)償和第二溫度補(bǔ)償層均采用正溫度系數(shù)材料。本發(fā)明通過(guò)在諧振器中加入雙層溫度補(bǔ)償結(jié)構(gòu)，顯著降低器件的頻率溫度系數(shù)，使得器件能夠適應(yīng)當(dāng)今大功率、高頻率的工作環(huán)境；同時(shí)，位于布拉格頂層的第一溫度補(bǔ)償層不僅能夠反射縱波，也對(duì)剪切波有一個(gè)較高的反射系數(shù)，避免器件在諧振處剪切波能量泄露到襯底之中，因此提高了器件Q值。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及射頻濾波器技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種具有溫度補(bǔ)償功能的固體裝配型體聲波諧振器。

背景技術(shù)

近年來(lái)，隨著現(xiàn)代無(wú)線通信技術(shù)的不斷發(fā)展，其對(duì)射頻濾波器、雙工器提出了更高的要求，器件需要工作在更高的頻率范圍內(nèi)以及具備更低的插損等。體聲波諧振器(BAW)因其具備工作頻段寬、高品質(zhì)因數(shù)、體積小等優(yōu)點(diǎn)已經(jīng)成為目前射頻濾波器應(yīng)用最廣泛的器件之一。

目前市場(chǎng)上應(yīng)用的體聲波諧振器主要分為兩種結(jié)構(gòu)：空腔型薄膜體聲波諧振器(FBAR)與固體裝配型諧振器(SMR)。固體裝配型諧振器相較于傳統(tǒng)的空腔結(jié)構(gòu)可以顯著提高器件的機(jī)械強(qiáng)度，其主要由頂電極、壓電層、底電極構(gòu)成的有源三明治結(jié)構(gòu)堆疊在布拉格反射層之上形成；其中布拉格反射層由多層聲阻抗高低交替的薄膜組成，每一層厚度均控制為波長(zhǎng)的四分之一。布拉格層的反射機(jī)理是：由電信號(hào)在壓電層激發(fā)出的聲波在布拉格結(jié)構(gòu)每一層界面均會(huì)發(fā)生全反射，將大部分能量反射回壓電層。由于布拉格結(jié)構(gòu)在諧振頻率處對(duì)縱波的反射系數(shù)較高，對(duì)剪切波的反射系數(shù)相對(duì)較低，因此會(huì)有部分剪切波能量泄露到襯底之中，導(dǎo)致器件Q值偏低。此外，由于SMR器件中使用的電極、壓電層、高聲阻抗反射層均屬于負(fù)溫度系數(shù)的材料，因此當(dāng)器件的工作溫度升高時(shí)，器件會(huì)產(chǎn)生明顯的溫度漂移現(xiàn)象。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是為解決現(xiàn)有固體裝配型體聲波諧振器技術(shù)的不足，提供一種具有溫度補(bǔ)償功能的固體裝配型體聲波諧振器，使得器件具備較好的溫度和頻率穩(wěn)定性，也即頻率溫度系數(shù)(TCF)較小；此外，該結(jié)構(gòu)可以抑制橫向寄生振動(dòng)，提升器件的Q值。

本發(fā)明采用的技術(shù)方案如下：

本發(fā)明包括襯底、布拉格反射層、第一溫度補(bǔ)償層、下電極、壓電層、上電極和第二溫度補(bǔ)償層；所述的布拉格反射層位于襯底上，布拉格反射層由低聲阻抗層和高聲阻抗層相互交替形成；所述的第一溫度補(bǔ)償層位于布拉格反射層上；由從下至上依次排布的下電極、壓電層和上電極構(gòu)成的壓電振蕩堆位于第一溫度補(bǔ)償層上；所述的第二溫度補(bǔ)償層位于上電極上；所述的第一溫度補(bǔ)償和第二溫度補(bǔ)償層均采用正溫度系數(shù)材料。

優(yōu)選地，所述襯底的材料為單晶硅、多晶硅、藍(lán)寶石、鈮酸鋰、金剛石或藍(lán)寶石。

優(yōu)選地，所述布拉格反射層中高聲阻抗層的材料為鉬、鎢、鈦、鈦鎢合金、氮化鋁或鈮酸鋰；所述低聲阻抗層的材料為鋁、二氧化硅、多孔硅或聚酯酰胺。

優(yōu)選地，所述布拉格反射層的總層數(shù)為5～7層，每層的厚度為該諧振器在并聯(lián)諧振處激發(fā)的聲波信號(hào)在該層材料中波長(zhǎng)的四分之一或四分之三；布拉格反射層中相鄰高聲阻抗層與低聲阻抗層的聲阻抗比值為1.5～4；且布拉格反射層的各低聲阻抗層與第二溫度補(bǔ)償層的聲阻抗比值均不大于1。

更優(yōu)選地，所述布拉格反射層的最頂層為低聲阻抗層，且布拉格反射層的總層數(shù)為基數(shù)，也即第一層和最后一層均為低聲阻抗層。

優(yōu)選地，所述上電極和下電極的材料均為鋁、鉬、金、鎢、鈦、銀、鉑或鈦鎢合金。

優(yōu)選地，所述壓電層的材料為氮化鋁、鈮酸鋰、鋯鈦酸鉛、鈦酸鍶鋇、氧化鋅或PZT。

優(yōu)選地，所述第一溫度補(bǔ)償和第二溫度補(bǔ)償層的材料均為二氧化硅或氮化硅。