[发明专利]体声波谐振器及制造方法、体声波谐振器单元、滤波器及电子设备

说明书

本发明涉及一种单晶薄膜体声波谐振器，包括：基底；声学镜；底电极，与底电极引脚相接；顶电极，与顶电极引脚相接；和压电层，设置在底电极与顶电极之间，其中：所述压电层为单晶薄膜压电层；所述声学镜、底电极、顶电极和单晶薄膜压电层在谐振器的厚度方向上的重叠区域构成谐振器的有效区域。顶电极的非引脚端以及底电极的非引脚端在谐振器的厚度方向上的投影中，可均与声学镜的边缘间隔开。本发明还涉及一种单晶薄膜体声波谐振器的制造方法，一种具有上述单晶薄膜谐振器的单晶薄膜体声波谐振器单元以及一种电子设备。

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，一种体声波谐振器单元，以及一种具有该谐振器或者该滤波器的电子设备。

背景技术

随着5G通信技术的日益发展，对通信频段的要求越来越高。传统的射频滤波器受结构和性能的限制，不能满足高频通信的要求。薄膜体声波谐振器(FBAR)作为一种新型的MEMS器件，很好地适应了无线通信系统的更新换代，使FBAR技术成为通信领域的研究热点之一。与传统的体声波谐振器相比，FBAR具有体积小、质量轻、插入损耗低、频带宽以及品质因子高等优点的薄膜体声波谐振器逐渐占领市场。

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。其传统结构如图1A所示，其中01为基底，02为空腔，03为底电极且底电极跨越空腔的两侧，04为压电层，05为顶电极。

目前传统的薄膜体声波谐振器使用的压电薄膜材料大多采用磁控溅射等物理或化学沉积技术制备的多晶氮化物薄膜，压电特性较差(主要体现为谐振器机电耦合系数较低)，缺陷密度较高(主要体现为谐振器品质因数较低)，散热性不佳(主要体现为谐振器功率容量较低)，而且在谐振器底电极两端存在的刻蚀斜端面如图1中的06所示，由于其表面一般比较粗糙，从而在底电极两端斜端面上沉积的压电层中如图1中的d区域所示缺陷会进一步放大。这些缺陷的存在会导致声学损失，从而使得谐振器的Q因子减小，而且也无法满足未来移动通讯技术要求更低的插入损耗、更高的带宽等技术指标。

发明内容

为缓解或解决现有技术中的上述问题的至少一个方面，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，与底电极引脚相接；

顶电极，与顶电极引脚相接；和

压电层，设置在底电极与顶电极之间，

其中：

所述压电层为单晶薄膜压电层；且

所述声学镜、底电极、顶电极和压电层在谐振器的厚度方向上的重叠区域构成谐振器的有效区域。

可选的，顶电极的非引脚端以及底电极的非引脚端在谐振器的厚度方向上的投影中，均与声学镜的边缘间隔开。

可选的，所述声学镜为设置于基底上侧的声学镜空腔且为盲孔空腔。

本发明的实施例还是涉及一种体声波谐振器单元，包括：上述的体声波谐振器；和封装基板，封装基板上设置有与所述谐振器的顶电极和底电极分别形成电连接的电路器件。

本发明还涉及一种单晶薄膜体声波谐振器的制造方法，所述单晶薄膜体声波谐振器包括基底；声学镜；底电极，与底电极引脚相接；顶电极，与顶电极引脚相接；和单晶薄膜压电层，设置在底电极与顶电极之间，所述方法包括步骤：