[发明专利]用于体声波谐振器的具有阶梯布置的顶部电极

说明书

本公开涉及用于体声波谐振器的具有阶梯布置的顶部电极。公开了体声波(BAW)谐振器，尤其是用于BAW谐振器的具有阶梯布置的顶部电极。公开了在压电层上的顶部电极，该顶部电极包括具有双阶梯布置的边界(BO)区域，其中朝向顶部电极的周边边缘增加高度来形成内阶梯和外阶梯。介电间隔层可以设置在外阶梯和压电层之间。公开了钝化层，该钝化层在顶部电极上方延伸到压电层的周边边缘或从压电层的周边边缘插入。压电层可以布置为厚度减小的部分位于顶部电极未覆盖的区域。本文所公开的BAW谐振器具有高品质因数并抑制了寄生模式，同时还提供了被移位远离此类BAW谐振器的通带的弱化BO模式。

相关申请

本申请要求于2019年1月14日提交的临时专利申请第62/792,113号的权益，其全部公开内容通过引用并入本文。

技术领域

本公开涉及体声波(BAW)谐振器，尤其涉及用于BAW谐振器的具有阶梯布置的顶部电极。

背景技术

声谐振器，尤其是体声波(BAW)谐振器被用于许多高频通信应用中。特别地，BAW谐振器通常用于运行频率高于1.5千兆赫(GHz)并需要平坦通带的滤波器网络中，在通带的上端和下端具有异常陡峭的滤波器裙边和方形肩部，并且在通带之外提供出色的抑制。基于BAW的滤波器还具有相对低的插入损耗，随着运行频率的增加尺寸趋于减小，并且在较宽的温度范围内相对稳定。同样地，基于BAW的滤波器是许多第3代(3G)和第4代(4G)无线设备的首选滤波器，并且注定要在第5代(5G)无线设备的滤波器应用中占主导地位。这些无线设备中的大多数都在同一无线设备上支持蜂窝、无线保真(Wi-Fi)、蓝牙和/或近场通信，并且，同样地，提出了极具挑战性的过滤需求。尽管这些需求不断提高无线设备的复杂性，但始终需要改进BAW谐振器和基于BAW的滤波器的性能，并降低与之相关联的成本并减小尺寸。

发明内容

本公开涉及体声波(BAW)谐振器，尤其涉及用于BAW谐振器的具有阶梯布置的顶部电极。本文所公开的BAW谐振器包括布置在顶部电极和底部电极之间的压电层。公开了包括具有双阶梯布置的边界(BO)区域的顶部电极，其中朝向顶部电极的周边边缘增加高度来形成内阶梯和外阶梯。介电间隔层可以设置在外阶梯和压电层之间。公开了钝化层，该钝化层在顶部电极上方延伸到压电层的周边边缘或从压电层的周边边缘插入。压电层可以布置为厚度减小的部分位于顶部电极未覆盖的区域。本文所公开的BAW谐振器具有高品质因数并抑制了寄生模式，同时还提供了被移位远离此类BAW谐振器的通带的弱化BO模式。

在一个方面，BAW谐振器包含：底部电极；在底部电极上方的压电层；在压电层上方的顶部电极，顶部电极形成从压电层起形成第一高度的中心区域和围绕中心区域的周边延伸的BO区域，BO区域包含：在压电层上的内阶梯，该内阶梯从压电层起形成第二高度，该第二高度大于中心区域的第一高度；和在压电层上的外阶梯，该外阶梯从压电层起形成第三高度，该第三高度大于中心区域的第一高度；以及布置在外阶梯和压电层之间的介电间隔层。在某些实施例中，第三高度大于第二高度。在某些实施例中，内阶梯和外阶梯形成顶部电极的质量负载部分。介电间隔层可以包含二氧化硅、氮化硅或氮化铝中的至少一种。在某些实施例中，底部电极被布置为沿着压电层的底部延伸一定距离，该距离在压电层的顶部上的顶部电极的横向边缘200nm至1μm范围内。BAW谐振器可以进一步包含在顶部电极上方的钝化层。在某些实施例中，钝化层延伸到压电层的周边边缘。在某些实施例中，钝化层延伸到外阶梯的周边边缘，并且钝化层从压电层的周边边缘插入。在某些实施例中，顶部电极形成内环，该内环从压电层起形成第四高度，并且第四高度小于中心区域的第一高度。在某些实施例中，内环通过顶部电极的间隙部分与BO环间隔开。在某些实施例中，外阶梯包含第一外阶梯，并且BAW谐振器进一步包含第二外阶梯，使得第二外阶梯、第一外阶梯和内阶梯被布置为从BO区域朝向中心区域形成高度下降的阶梯结构。BAW谐振器可以包含固态安装谐振器(SMR)型BAW谐振器或薄膜体声谐振器(FBAR)。