[发明专利]带离散结构的体声波谐振器、滤波器和电子设备

说明书

带离散结构的体声波谐振器、滤波器和电子设备。本发明涉及一种体声波谐振器，包括：基底；声学镜；底电极，设置在基底上侧；顶电极；和压电层，设置在底电极上方以及底电极与顶电极之间，其中：声学镜、底电极、压电层、顶电极在基底的厚度方向重叠的区域为谐振器的有效区域；所述谐振器还包括至少一个离散结构，所述离散结构位于有效区域内侧，且沿有效区域边缘呈条状延伸设置，每个离散结构包括多个离散单元。本发明还涉及一种具有该谐振器的滤波器，一种具有上述滤波器或者谐振器的电子设备。

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，一种具有该谐振器的滤波器，一种具有该滤波器的电子设备，以及一种提高谐振器的并联阻抗的方法。

背景技术

随着无线移动通讯技术的快速发展，体声波器件应用领域越来越广泛。薄膜体声波谐振器(简称FBAR)具有高谐振频率、高品质因数、高功率承受能力、低功耗、低价格等优点，体声波滤波器、双工器由薄膜体声波谐振器级联而成，具有高工作频率、低插入损耗、高陡降、高功率承受能力等优点，近年来被普遍认为是替代声表面波器件解决无线通信高密集频段双工器的最佳方案。

薄膜压电体声波谐振器的俯视图结构如图1A所示，包括底电极120、压电层130、顶电极140、以及位于底电极下面的声波反射结构110。图1B为沿图1A中的A-A’的截面图，其谐振器主体部分具有三明治结构，其原理为利用压电薄膜材料所具有的逆压电效应，对外界电激励产生一定频率下的谐振。

体声波谐振器一般具有两个谐振频率，定义阻抗最小的频率点为串联谐振频率fs，相应阻抗为串联阻抗Rs，阻抗最大的频率点为并联谐振频率fp，相应阻抗为并联阻抗Rp，通过有效机电耦合系数衡量谐振器中压电转换效率。通常，谐振器的串联谐振频率决定了滤波器的中心频率，而谐振器的有效机电耦合系数决定了滤波器可实现的最大带宽，谐振器的串联阻抗和并联阻抗决定了通带插入损耗及回波损耗。一般而言，谐振器的并联阻抗Rp越高，串联阻抗Rs越低，相应滤波器的通带插入损耗越好。因此，如何提高谐振器的性能，特别是提高谐振器的并联阻抗Rp，是滤波器设计中的一个重要而基础的问题。

理想情况下(谐振区域无限大)，薄膜体声波谐振器仅激发沿纵向扩张的主振动模式，如图1B中的箭头所示。但实际情况中，由于体声波谐振器存在横向边界，因此，会在谐振器内产生横向传播的寄生模式，称为兰姆波，主振动模式的能量会有一部分耦合到兰姆波中。而这种兰姆波会有部分从谐振器两侧泄露进基底中，从而造成谐振器能量损失，在谐振器的电学性能上表现为并联阻抗(并联阻抗Rp)或并联谐振频率的品质因数(Qp)减小。

发明内容

本发明提出了一种通过设置离散结构提高体声波谐振器的并联阻抗的技术方案。

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，设置在基底上侧；顶电极；和压电层，设置在底电极上侧以及底电极与顶电极之间，其中：声学镜、底电极、压电层、顶电极在基底的厚度方向重叠的区域为谐振器的有效区域；所述谐振器还包括至少一个离散结构，所述离散结构位于有效区域内侧，且沿有效区域边缘呈条状延伸设置，每个离散结构包括多个离散单元。

可选的，所述离散结构为环形离散结构。进一步的，所述离散结构与所述有效区域边缘的横向距离保持不变。

可选的，所述至少一个离散结构包括一个离散结构。进一步的，所述离散结构设置在顶电极上侧。

可选的，所述离散单元为凸起。

可选的，所述离散单元为凹陷。

可选的，两个相邻离散单元之间的节距为1um-10um，或者为所述谐振器并联谐振频率处S1模式兰姆波波长的整数倍。