[发明专利]一种新型谐振器结构

说明书

本发明提供一种新型谐振器结构，包括正电极、负电极、压电层以及衬底。所述的正电极、负电极依次交替排列，且均置于所述压电层上，所述压电层置于所述衬底上；所述正电极、负电极均为条形结构，所述条形结构沿中心及中心附近区域顺时针或逆时针向外延伸的螺旋形曲线分布。该结构可用于兰姆波、声表面波、超高频谐振器声波谐振器，可提高谐振器的机电耦合系数和品质因子。

技术领域

本发明属于MEMS谐振器领域，尤其涉及一种新型谐振器结构。

背景技术

无线和移动通信系统的迅猛发展，推动着组件性能和系统集成技术的快速创新。为了获得更快的信号处理和减少集成的复杂性,小型化和与CMOS技术兼容的微机电系统(MEMS)谐振器成为了新一代的核心器件,因此高性能的MEMS谐振器技术作为先进的无线通信系统射频前端的基础组件具有很高的需求。

MEMS射频器件在通信领域发挥着极其重要的作用。目前射频系统中常用的带通滤波器主要有微波介质陶瓷滤波器、声表面波(SAW)滤波器、薄膜体声波(FBAR)滤波器。随着无线通信的朝多频段、多制式、多协议的快速发展，且整机越来越小，集成度和通信频率越来越高，频率资源也越来越拥挤，对滤波器性能的要求也随之增高，然而滤波器的性能取决于其谐振器的性能，因此，谐振器的性能至关重要。

目前基于压电理论的谐振器主要有声表面波谐振器(SAW)，薄膜体声波谐振器(FBAR)，兰姆波谐振器(Lamb wave Resonator),以及超高频谐振器(XBAR)。就谐振器本身而言，其最关键的性能为机电耦合系数和品质因子(Q值)。谐振器的机电耦合系数决定了滤波器的带宽，其品质因子直接影响其带内插损和滤波器裙边的陡峭性。因此，实现高品质因子的谐振器组件对低插入损耗、陡峭的滤波器裙边，高的带外抑制的滤波器起着至关重要的作用，尤其是高频谐振器。到目前为止，相关设计人员也提出了不少提高谐振器品质因子的设计方法，然而普遍存在工艺复杂，加工困难等问题。因此迫切需要一种工艺简单并且能够有效提高谐振器品质因子的方法。

发明内容

针对现有技术存在的问题，本发明提供了一种能够有效提高谐振器品质因子的新型谐振器结构。

具体地，本发明提出如下方案：

一种新型谐振器结构，其特征在于：正电极、负电极、压电层以及衬底。所述的正电极、负电极依次交替排列，且均置于所述压电层上，所述压电层置于所述衬底上；

进一步地，所述衬底可优选为硅、蓝宝石衬底或者SOI衬底。

进一步地，所述衬底可优选为带有刻蚀空腔的衬底或无需刻蚀空腔的衬底；

所述刻蚀空腔通过牺牲层填充刻蚀或为背向刻蚀；所述带有刻蚀空腔的硅衬底结构用于超高频谐振器和兰姆波谐振器，所述无需刻蚀空腔的硅衬底结构用于声表面波谐振器中；

进一步地，所述压电层优先为铌酸锂、钽酸锂、氮化铝、钪掺杂氮化铝具有压电性质的薄膜材料。

进一步地，所述压电层的图案为圆形、五边形、六边形等规则或不规则图形。

进一步地，所述的正电极、负电极均为条形结构，所述条形结构沿中心及中心附近区域顺时针或逆时针向外延伸的螺旋形曲线分布。

进一步地，所述螺旋形曲线可为阿基米德螺旋线，连锁螺线、螺旋折线。

进一步地，所述螺旋折线可优选为四边形螺旋多边形螺旋结构、五边形螺旋多边形螺旋结构、六边形螺旋多边形螺旋结构。

进一步地，正电极间的间距可为正电极宽度的M倍；负电极间的间距可为负电极宽度的M倍，1≤M≤50。

进一步地，正电极、负电极材料可优选为钼、铝、铂、金等金属材料。