[发明专利]一种双层五边形电极的薄膜体声波谐振器

说明书

本发明公开了一种双层五边形电极的薄膜体声波谐振器。所述薄膜体声波谐振器从上至下包括顶电极、压电层、底电极构成的压电振荡堆结构，以及支撑层（连接层）和衬底。本发明所述的顶电极由内外两层五边形构成，由同一圆周的内外界五边形经一定角度旋转获得。本发明所述的顶电极外层厚度高于内层五边形厚度，在边缘处形成台阶边框，其余位置均为平面，且内外五边形任意两边均不平行，从而形成非对称图形，使得横向寄生的声波产生衰减和分散。本发明通过设计电极层的形状尺寸，在不增加工艺步骤的前提上抑制谐振器的横向剪切波，提高谐振器的Q值，优化薄膜体声波谐振器谐振特性。

技术领域

本发明涉及体声波谐振器技术领域，具体涉及一种双层五边形电极的薄膜体声波谐振器。

背景技术

随着微波无线技术的急速发展，在当今移动通讯终端中，声波滤波技术因其优异的高频使用性能显得尤为重要。通讯技术的进一步发展，对工作在射频频段的滤波器提出了集成化、微型化、高性能、低成本等新的要求。薄膜体声波谐振器（Film Bulk AcousticResonator，简称“FBAR”）以其优异的性能，如体积小、损耗低、功率容量大、可集成等优势，在传感、测控及通信等领域有广阔的应用前景。

薄膜体声波谐振器的核心结构是由电极-压电层-电极构成的压电振荡堆结构结构，其工作原理是当世家交变的电信号于两端电极上时，由于材料的逆压电效应，会将电信号转化成机械信号，机械信号以声波的形式在薄膜内传播，当垂直方向的声波波长与厚度满足一定条件时，产生驻波，此时能量的损耗最小，最终通过压电效应将声信号转化成电信号进行选频的器件。对体声波谐振器来最重要的部分便是压电振荡堆结构的压电性，高的品质因数（Q值）使得其即使在频段拥挤，通带边缘吃紧处，也可表现出极好的抑制和插入损耗性能。随着使用频段的逐渐增高，薄膜体声波谐振器的横向寄生对Q值的影响愈加显著。抑制横向寄生可进一步提高谐振器的高频表现和Q值。

射频微波技术的日益发展，对射频器件的工作条件提出了更加严苛的要求。在工作频率不断提高的同时，对器件体积、使用性能、稳定性、集成性也有了更高的要求。薄膜体声波谐振器（Film Bulk Acoustic Resonator，简称“FBAR”）以其优异的性能，如体积小、损耗低、功率容量大、可集成等优势，在传感、测控及通信等领域有广阔的应用前景。

发明内容

为了克服现有技术存在的上述不足，本发明的目的是提供一种双层五边形电极的薄膜体声波谐振器。

本发明提供的双层五边形电极的薄膜体声波谐振器是一种改良的双层五边形电极的薄膜体声波谐振器。本发明通过电极形状和台阶的设计，抑制垂直激励FBAR器件时产生的横向寄生效应，采用该电极的FBAR可具有给更高的Q值，并避免杂波的产生。在不额外增加工艺步骤的基础上，及抑制了横波又控制制造成本。

本发明的目的至少通过如下技术方案之一实现。

本发明提供的一种双层五边形电极的薄膜体声波谐振器，从上至下包括顶电极、压电层、底电极构成的压电振荡堆结构以及支撑层（连接层）和衬底；所述压电振荡堆结构的轮廓为内外两圈任意两边不平行的五边形图形；所述衬底上设有声学反射界面，压电震荡堆结构设置于声学反射界面之上，压电震荡堆结构有效面积大于声学反射界面。

进一步地，所述顶电极由内外两圈五边形电极构成，这两圈五边形电极为同一半径圆周的内切五边形和外切五边形。

进一步地，从俯视角度看，所述顶电极的内外两圈五边形电极之间有夹角，夹角的度数范围为0°-360°且夹角度数不等于n×36°，n为整数且n的取值范围为1-9。

进一步地，所述顶电极的内圈五边形电极厚度为100-300nm，所述顶电极的外圈五边形电极厚度为300-1200nm。

进一步地，所述顶电极的内外两圈五边形为同种材料，所述顶电极的材质为钼、钨、金、铝、银、钛等中的一种及以上。