[发明专利]带不导电插入层的体声波谐振器、滤波器和电子设备

说明书

本发明涉及体声波谐振器，包括：基底；声学镜；底电极；顶电极；和压电层，其中：所述顶电极边缘部分具有间隙部，所述间隙部与压电层之间在谐振器的厚度方向上存在间隙，且不导电插入层设置在所述间隙的至少一部分中。本发明还涉及滤波器与电子设备。

技术领域

本发明的实施例涉及半导体领域，尤其涉及一种体声波谐振器，一种滤波器，一种具有上述部件中的一种的电子设备。

背景技术

薄膜体声波谐振器(Film Bulk Acoustic Resonator，简称FBAR，又称为体声波谐振器，也称BAW)作为压电器件的重要成员正在通信领域发挥着重要作用，特别是FBAR滤波器在射频滤波器领域市场占有份额越来越大，FBAR具有尺寸小(μm级)、谐振频率高(GHz)、品质因数高(1000)、功率容量大、滚降效应好等优良特性，其滤波器正在逐步取代传统的声表面波(SAW)滤波器和陶瓷滤波器，在无线通信射频领域发挥巨大作用，其高灵敏度的优势也能应用到生物、物理、医学等传感领域。

薄膜体声波谐振器的结构主体为由电极-压电薄膜-电极组成的“三明治”结构，即两层金属电极层之间夹一层压电材料。通过在两电极间输入正弦信号，FBAR利用逆压电效应将输入电信号转换为机械谐振，并且再利用压电效应将机械谐振转换为电信号输出。薄膜体声波谐振器主要利用压电薄膜的纵向压电系数(d33)产生压电效应，所以其主要工作模式为厚度方向上的纵波模式(Thickness Extensional Mode，简称TE模式)。

理想地，薄膜体声波谐振器仅激发厚度方向(TE)模，但是除了期望的TE模式之外，还会产生横向的寄生模式，如瑞利-拉姆模是与TE模的方向相垂直的机械波。这些横向模式的波会在谐振器的边界处损失，从而导致谐振器能量损失，最终导致谐振器Q值的下降。为了抑制谐振器在边缘处横向模式声波的泄露，一般会在谐振器顶电极的边缘处增加附加结构(可以为顶电极边缘凸起的部分)，从而将横向模式的声波限定在谐振器的有效区域内，提高Q值。但是当谐振器工作时，由于附加结构与顶电极相连，因此当对谐振器的顶电极和底电极施加一电压时，除了谐振器的主体部分会在压电材料的压电效应下产生主谐振之外，也会在附加结构中产生与主谐振频率不同的次谐振，从而影响滤波器相应频段的性能，如图1A所示。在图中，Rm代表次谐振，SW1代表寄生模式，它们的峰高越大，表明损耗越大，对谐振器和滤波器性能的负面影响越大。

发明内容

为解决或者缓解上述技术问题，在提高谐振器Q值的同时，能够有效抑制杂波的产生，提出本发明。

根据本发明的实施例的一个方面，提出了一种体声波谐振器，包括：

基底；

声学镜；

底电极；

顶电极；和

压电层，

其中：

所述顶电极边缘部分具有间隙部，所述间隙部与压电层之间在谐振器的厚度方向上存在间隙，不导电插入层设置在所述间隙的至少一部分中。

可选的，所述插入层的至少一部分的厚度与间隙的对应部分的高度相同。可选的，所述间隙具有同一高度且所述插入层的厚度与所述间隙的高度相同；或者所述插入层的厚度小于所述间隙的高度。可选的，所述间隙为阶梯间隙，且在谐振器的厚度方向上，所述插入层的对应部分与间隙部间隔开。可选的，所述插入层位于所述阶梯间隙的内侧部分。

可选的，所述插入层与压电层之间还设置有填充材料层。可选的，所述填充材料层的材料与所述顶电极的材料相同。

可选的，所述插入层的宽度大于所述间隙的宽度。