[发明专利]一种薄膜压电声波谐振器

说明书

本发明公开一种薄膜压电声波谐振器，包括：从上至下依次叠置的上电极、压电层和下电极；三者在压电层表面方向上的投影相互重叠的区域构成谐振器的有效谐振区，在有效谐振区外，上电极和下电极在压电层表面方向上的投影相互错开；有效谐振区在压电层的投影为六边形，六边形具有长度最长的第一边、与第一边相对的第二边；通过有效谐振区的第一边界延伸出有效谐振区的上电极定义为上电极引出部，通过有效谐振区的第二边界延伸出有效谐振区的下电极定义为下电极引出部；第一边界和第二边界其中之一为第一边，另一为第二边；谐振器还包括承载衬底，其设有声反射结构，有效谐振区位于声反射结构上方，位于声反射结构上方的压电层为完整的膜层。

技术领域

本发明涉及半导体器件制造领域，尤其涉及一种薄膜压电声波谐振器。

背景技术

自从射频通讯技术在上世纪90代初被开发以来，射频前端模块已经逐渐成为通讯设备的核心组件。在所有射频前端模块中，滤波器已成为增长势头最猛、发展前景最大的部件。随着无线通讯技术的高速发展，5G通讯协议日渐成熟，市场对射频滤波器的各方面性能也提出了更为严格的标准。滤波器的性能由组成滤波器的谐振器单元决定。在现有的滤波器中，薄膜体声波谐振器其体积小、插入损耗低、带外抑制大、品质因数高、工作频率高、功率容量大以及抗静电冲击能力良好等特点，成为最适合5G应用的滤波器之一，包括薄膜空腔体声波谐振器(Film Bulk Acoustic Resonator,FBAR)和表面固定体声波谐振器(Surface Mounted Resonator SMR)。

通常，薄膜体声波谐振器包括两个薄膜电极，并且两个薄膜电极之间设有压电薄膜层，其工作原理为利用压电薄膜层在交变电场下产生振动，该振动激励出沿压电薄膜层厚度方向传播的体声波，此声波传至上下电极与空气交界面(FBAR)或布拉格反射层(SMR)被反射回来，进而在薄膜内部来回反射，形成震荡。当声波在压电薄膜层中传播正好是半波长的奇数倍时，形成驻波震荡。

但是，目前制作出的薄膜体声波谐振器，两个薄膜电极平铺于压电层的两个表面，有效谐振区外的两个薄膜电极在压电层表面方向上也相互重叠，通电后，有效谐振区外的上下薄膜电极产生高频耦合，影响谐振器的性能。为了减少高频耦合，通常在有效谐振区相对的两侧边界处形成两个一直延伸出薄膜电极重叠区域的沟槽，将有效谐振区外部的区域隔离成两个分离的区域，有效谐振区的两个薄膜电极通过电极引出部分别从两个区域引出，以与外部信号电连接。但是形成的沟槽，破坏了压电层的完整性，影响了谐振器的性能，另外也降低了谐振器的结构强度。

因此，如何在保证谐振器的性能和结构强度的情况下减少高频耦合是目前需要解决的问题。

发明内容

本发明目的之一是，提供一种性能比较优异的薄膜压电声波谐振器设计，其阻抗Zp和品质因数Qp均比较高；其另一目的，在于提供一种比较便利并可控的体声波谐振器制作工艺，并且也能获得较优性能。

为了实现上述目的，本发明提供了一种薄膜压电声波滤波器，包括：

从上至下依次叠置的上电极、压电层和下电极；

所述上电极、压电层和下电极在所述压电层表面方向上的投影相互重叠的区域构成所述谐振器的有效谐振区，在所述有效谐振区外，所述上电极和所述下电极在所述压电层表面方向上的投影相互错开；

所述有效谐振区在所述压电层的投影为六边形，所述六边形具有长度最长的第一边、与所述第一边相对的第二边；

通过所述有效谐振区的第一边界延伸出所述有效谐振区的上电极定义为上电极引出部，通过所述有效谐振区的第二边界延伸出所述有效谐振区的下电极定义为下电极引出部；所述第一边界和所述第二边界其中之一为所述第一边，另一为所述第二边；

第一外部信号连接端与所述上电极引出部连接，第二外部信号连接端与所述下电极引出部连接；