[实用新型]一种薄膜BAW谐振器和BAW滤波器

说明书

技术领域

本实用新型属于谐振器和滤波器领域。

背景技术

微型化、集成化、高性能是无线终端对频率器件的要求。传统射频/微波频段频率器件的解决方案为介质滤波器和声表面波（SAW）滤波器。前者具有较好的性能，但体积太大；后者虽然体积小，但存在工作频率低、插入损耗大、功率容量低的缺点。体声波（BAW）滤波器技术是目前唯一有望集成的射频滤波器技术，其综合了介质滤波器性能优越和SAW滤波器体积小的优势，同时克服了两者的缺点，具有工作频率高、功率容量大、损耗低、体积小、温度稳定性好以及可与RFIC或 MMIC集成等优点。

BAW滤波器通常由按某种方式连接的BAW谐振器组成。现有技术中，BAW谐振器在高阻硅（电阻率约为10³Ω·cm）衬底上制作，BAW谐振器结构示意图如图1所示：在衬底上分别制作支撑层、由下电极、压电层和上电极组成的三明治结构，下电极上设有引出端，在衬底和支撑层之间设有空气隙，这些部分整体组成了空气隙型BAW谐振器。

BAW滤波器的接地方式主要包括两种：通过键合引线电感接地和经电容匹配后通过键合引线电感接地。这两种接地方式在美国专利（专利号6972641 B2、公开日期为2005年12月6日）以及中国专利（公开号为CN 1638273A、公开日期为2005年7月13日）中进行了说明。上述专利中BAW滤波器由串臂三个BAW谐振器和并臂两个BAW谐振器构成，该滤波器的理想接地方式的电路图如图2所示。但是在实际使用时，很难实现这种理想接地状态，通常都会采用上述两种方式接地。BAW滤波器通过键合引线接地的电路图如图3所示，该键合引线引入的电感量会造成滤波器阻带性能恶化严重，理想接地方式和此接地方式对滤波器的性能对比如图4所示。为了减小该电感的影响，也可以采用键合多根引线的方法，但是滤波器的性能始终达不到理想接地的效果。另外一种接地方式是在并臂加入匹配电容后，再通过键合引线接地，其电路如图5所示；利用该电容吸收键合引线的电感，在滤波器的阻带形成椭圆极点。该方法可使滤波器的性能与理想接地情况接近，但是在电路中加入了电容元件，造成工艺的复杂度增加。

实用新型内容

本实用新型要解决的技术问题是提供一种薄膜BAW谐振器，该谐振器的上电极或下电极可以通过低阻硅衬底延伸至衬底底面，本实用新型还提供了一种含有所述的薄膜BAW谐振器的BAW滤波器，该BAW滤波器接地端的谐振器为BAW谐振器，该滤波器无需在在电路中加入任何匹配元件即可实现理想接地，可实现BAW滤波器装配后的性能与理想接地时的性能基本一致，改善提高了BAW滤波器的接地性能。

为解决上述技术问题，本实用新型采用的技术方案为：一种薄膜BAW谐振器，包括低阻硅的衬底、设于衬底上、且与衬底之间设有空气隙的支撑层，在支撑层上设有由下电极、压电层和上电极组成的三明治结构，在支撑层和压电层或仅在支撑区上设有金属化通孔，在低阻硅衬底的底面设有电极引出层，所述上电极或下电极通过金属化通孔与电极引出层电连通。

所述金属化通孔设于支撑层上，下电极通过金属化通孔与电极引出层电连通。

所述金属化通孔为两个，其沿空气隙对称分布。

所述金属化通孔位于支撑层和压电层上，所述上电极通过金属化通孔与电极引出层电连通，所述压电层和支撑层上的金属化通孔上下贯通，且其位于上电极与下电极在竖直面上不相重叠的区域。

所述下电极和上电极材料为Mo、Au、Ru、Al、Pt、W，所述压电层材料可为AlN或ZnO。

所述下电极和上电极厚度为1000 ? -5000 ?，压电层厚度为5000 ? -15000 ?。

该BAW滤波器具有通过BAW谐振器接地的接地端，且BAW谐振器的电极引出层与大地相连接。

本实用新型的有益效果为：本实用新型的薄膜BAW谐振器采用低阻硅衬底，将谐振器的上电极或下电极转移到衬底的背面，这样就可以实现电极在物理结构上的间接接地；利用这种谐振器组成的BAW滤波器在装配使用时可直接与地平面相连，接地性能不再受键合引线及其长短的影响，避免了由键合引线带来的接地电感的影响，可实现BAW滤波器装配后的性能与理想接地时的性能基本一致，从根本上解决了BAW滤波器的接地问题；并且在接地电路中不需加入任何其他元件，不会增加BAW滤波器实现的工艺复杂度；在装配使用时，操作简单、方便。

附图说明

图1为现有技术中BAW谐振器的结构示意图；

图2为5节阶梯型BAW滤波器的理想接地电路原理图；