CN101645699A - 压电薄膜谐振器、使用压电薄膜谐振器的滤波器和复用器 - Google Patents

压电薄膜谐振器、使用压电薄膜谐振器的滤波器和复用器 Download PDF

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Abstract

本发明提供一种压电薄膜谐振器、使用压电薄膜谐振器的滤波器和复用器。压电薄膜谐振器包括：衬底、形成于衬底上的下电极、形成于下电极上的压电薄膜和形成于压电薄膜上的上电极，下电极和上电极隔着压电薄膜彼此相对从而形成相对区域，相对区域包括位于所述相对区域的边界处的空间。所述空间从所述相对区域的内侧延伸到外侧，并形成于压电薄膜中或形成于压电薄膜上。

Description

压电薄膜谐振器、使用压电薄膜谐振器的滤波器和复用器
技术领域
这里所讨论的实施例涉及压电薄膜谐振器、使用压电薄膜谐振器的滤波器和复用器或通信设备。
背景技术
随着以移动电话为代表的无线设备的快速增多，对于紧凑和高性能滤波器或复用器需求也越来越大。滤波器或复用器配置为包括谐振器。迄今为止，表面声波(SAW)主要用于谐振器。然而，近来低失真并且在电力阻抗和静电损害(ESD，electro-static destruction)特性方面得到改进的压电薄膜谐振器也逐渐得到应用。
压电薄膜谐振器分为薄膜体声学谐振器(FBAR，film bulk acousticresonator)类型和固定安装谐振器(SMR，solidly mounted resonator)类型。FBAR的配置为：其中，上电极、压电薄膜和下电极作为主要器件布置在衬底上，在下电极下位于上电极和下电极彼此相对区域中设置有空腔。根据构造不同，空腔例如分成下列三种。第一种是形成为具有穿透衬底表面到其背面的形状的空腔。第二种是形成为具有陷入到衬底表面中的形状的空腔。第三种是以风桥(air bridge)的方式布置在衬底表面上的空腔。
SMR的结构为：其中，并不适用上述空腔，而使具有高声阻抗的薄膜和具有低声阻抗的薄膜交替层叠为层叠薄膜，所述层叠薄膜的厚度为λ/4(λ为声波波长)并且用作声学反射薄膜。
在FBAR和SMR中，在上电极和下电极之间施加高频电信号时，在逆压电效应(inverse piezoelectric effect)下，声波在其间具有压电薄膜的上电极和下电极彼此相对区域(薄膜区域)中受到激励。另一方面，在压电效应下，由于声波引起的失真传递到电信号中。声波在每个上电极和下电极的侧端面上反射，并且因而构成厚度变大的振荡波，每个振荡波都沿厚度方向具有主偏移(displacement)。在此结构中，谐振发生在薄膜区域中整个薄膜的厚度成为声波半波长的整数倍时的频率处。假定由材料确定的声波的传播速度为V，则谐振频率F为F＝nV/2H。通过利用这种谐振现象来控制由薄膜厚度确定的谐振频率，可以产生具有所需频率特性的压电薄膜谐振器。
作为已经实现对压电薄膜谐振器的Q值(特别是其反谐振Q值)进行放大的现有技术，已经具有公知的仪器，其中压电薄膜的外周部分布置得比其中下电极和上电极彼此相对区域的外周更为远离内侧(例如，日本早期公开专利公报No.2007-300430)。通过这样布置，声波的侧漏受到抑制，导致反谐振Q值增大。
发明内容
因此，本发明一个方面的目的是提供一种电薄膜谐振器，其具有增大的Q值而不会损害薄膜的机械强度。
根据本发明的一个方面，压电薄膜谐振器包括：衬底、形成于衬底上的下电极、形成于下电极上的压电薄膜和形成于压电薄膜上的上电极，下电极和上电极隔着压电薄膜彼此相对从而形成相对区域，相对区域包括位于所述相对区域的边界处的空间。所述空间从所述相对区域的内侧延伸到外侧，并形成于压电薄膜中或形成于压电薄膜上。
根据本发明的另一方面，滤波器、复用器或传输装置包括压电薄膜谐振器。
通过权利要求中特别指出的特征及其组合，将会发现和获得本发明的目的和优点。
应该理解，前面的一般性描述和下面的详细描述都是示例性和解释性的，不像权利要求那样构成对本发明的限制。
附图说明
图1A是根据本发明第一实施例的压电薄膜谐振器的例子的平面图，图1B是沿着图1A中的线A-A剖开的截面图；
图2A是示出根据第一实施例的修改形式的压电薄膜谐振器的截面图，图2B是根据第一实施例另一修改形式的压电薄膜谐振器的截面图；
图3A和3B是示出用于参考的压电薄膜谐振器的截面图；
图4是示出每个压电薄膜谐振器的反谐振Q值的图形；
图5A是图1A中示出的压电薄膜谐振器中的空间的深度发生变化时反谐振Q值的变化的图形，图5B是图2A中示出的压电薄膜谐振器中的空间的深度发生变化时反谐振Q值的变化的图形；
图6是解释图1A和1B中示出的压电薄膜谐振器中的空间的偏移量的图形；
图7是示出反谐振Q值随着空间偏移量而变化的图形；
图8是示出根据第二实施例的压电薄膜谐振器的构造的截面图；
图9是示出反谐振Q值随着隔振子(insulator)的声阻抗的变化而变化的图形；
图10A是根据第三实施例的压电薄膜谐振器的构造的平面图，图10B是沿着图10A中的线B-B剖开的截面图；
图11A是根据第四实施例的压电薄膜谐振器的构造的平面图，图11B是沿着图11A中的线B-B剖开的截面图；
图12A是示出根据第四实施例的修改形式的压电薄膜谐振器的截面图，图12B是根据第四实施例另一修改形式的压电薄膜谐振器的截面图；
图13是示出四个压电薄膜谐振器的反谐振Q值的图形；
图14是解释相对区域T和空腔之间关系的图形；
图15是示出反谐振Q值随着空腔偏移量而变化的图形；
图16是根据第五实施例的滤波器的等效电路的示意图；
图17是示出图16中示出的滤波器的构造的平面图；
图18是沿着图17中的线A-A剖开的截面图；和
图19是示出复用器的构造的图形。
具体实施方式
在根据本发明的实施例中，可以通过去除压电薄膜的一部分而形成所述空间。在此情形下，由于只是沿着薄膜厚度方向去除了一部分，可以使得声波的侧漏受到抑制同时不会损害薄膜的机械强度。
在根据本发明的实施例中，可通过从相对区域的内侧朝向其外侧从而跨过上电极边缘去除顶面部分或底面部分而构成所述空间，该上电极边缘构成相对区域(其中上电极和下电极彼此相对)与外部之间的边界部分。通过这种布置，所述空间可在压电薄膜形成后形成。
在根据本发明的实施例中，可通过从相对区域的内侧朝向其外侧从而跨过下电极边缘去除顶面部分或底面部分而构成所述空间，该下电极边缘构成相对区域(其中上电极和下电极彼此相对)与外部之间的边界部分。通过这种布置，所述空间可在压电薄膜形成后形成。
在根据本发明的实施例中，所述空间可设置在所述压电薄膜的顶面和上电极之间，或压电薄膜和下电极之间。在此构造中，由于根本没有去除压电薄膜，所以不可能使得薄膜的机械强度受损。
在根据本发明的实施例中，具有与压电薄膜不同的声学特性的隔振子可以设置为替代所述空间。该隔振子使得薄膜的机械强度得以保持。
在另一方面中，根据本发明的压电薄膜谐振器包括：衬底、设置在衬底上的下电极、设置在下电极上的压电薄膜、设置在压电薄膜上的上电极和具有与压电薄膜不同的声学特性的隔振子，并形成为跨过相对区域(其中上电极和下电极彼此相对)和外部之间的边界部分，从相对区域的内侧朝向其外侧延伸，其中，所述隔振子配置为穿透压电薄膜。
通过这种布置，能够抑制声波的侧漏从而提高反谐振Q值。而且，由于隔振子嵌入在去除了压电薄膜的一部分中，所以不可能使得薄膜的机械强度受损。
在根据本发明的实施例中，隔振子的声阻抗可以小于压电薄膜。从而，可以进一步抑制声波的侧漏。
在根据本发明的实施例中，隔振子可以是二氧化硅。这使得声波的侧漏进一步受到抑制。
在另一方面，根据本发明的压电薄膜谐振器包括：衬底、设置在衬底上的下电极、设置在下电极上的压电薄膜、设置在压电薄膜上的上电极和空间，所述空间形成为跨过下电极边缘，从相对区域的内侧朝向其外侧穿透压电薄膜，下电极边缘构成相对区域(其中上电极和下电极彼此相对)和外部之间的边界部分，其中，与所述下电极的边缘相对的上电极配置为延伸到相对区域外侧。
通过这种布置，可以抑制声波的侧漏并实现增大反谐振Q值。而且，与所述下电极的边缘相对的上电极配置为延伸到相对区域外侧，从而，在形成所述空间的区域中，薄膜由上电极薄膜所保持。这使得薄膜的机械强度得以保持。
在根据本发明的实施例中，可在相对区域下设置空间，并且所述空间可形成为宽于所述相对区域。
如果所述空间窄于所述相对区域，相对区域的外周固定到所述衬底。在相对区域的固定到所述衬底的外周中，希望厚度方向的振动受到限制，使得反谐振Q值减小。然而，如上述构造所述，通过形成宽于相对区域的所述空间，可以防止Q值减小。
在根据本发明的实施例中，上述压电薄膜谐振器的谐振可以处于厚度方向的振动模式中。在压电薄膜谐振器的结构中，通过利用这种厚度方向的振动模式，可以更有效地防止声波侧漏。这可以增大Q值(特别是反谐振Q值)。
包括至少一个上述压电薄膜谐振器的滤波器、复用器或通信设备也是其中一个实施例。通过应用已经实现更大Q值的压电薄膜谐振器，可以实现具有低失真的滤波器、复用器或通信设备。
第一实施例
[压电薄膜谐振器的构造]
图1A是根据第一实施例的压电薄膜谐振器(下面称之为FBAR)10的例子的平面图，图1B是沿着图1A中的线A-A剖开的压电薄膜谐振器的截面图。在图1A和1B示出的FBAR 10中，钌(Ru)薄膜作为下电极2设置在由硅(Si)制成的衬底1上。下电极2的厚度为300nm。作为压电薄膜3，厚为1100nm的氮化铝(AlN)薄膜设置在下电极2上。上电极4设置在压电薄膜3上从而形成一个区域，在该区域中，上电极4隔着压电薄膜3与下电极2相对。上电极4是厚为300nm的钌(Ru)薄膜。
区域T(相对区域)的形状是椭圆形，其中，下电极2和上电极4隔着其间的压电薄膜3彼此相对。椭圆长轴为180μm，短轴为150μm。在相对区域T下，设置有外周与相对区域T的外周相距1μm的空腔5。即，空腔5宽于相对区域T。
通过这种布置，可获得谐振频率约为2GHz的FBAR。例如通过溅射法、曝光和湿式蚀刻或干式蚀刻形成下电极2。压电薄膜3和上电极4。
除此以外，上电极4和下电极2可由例如铝(Al)、铜(Cu)、钼(Mo)、钨(W)、钽(Ta)、铂(Pt)、铑(Rh)或铱(Ir)等金属制成。至于压电薄膜3的材料，除上述氮化铝(AlN)外，还可采用氧化锌(ZnO)、铅锆钛(PZT)或氧化铅钛(PbTiO3)等。至于衬底的材料，除硅(Si)外，还可使用玻璃等。
在图1A和1B示出的FBAR中，通过去除压电薄膜3的与上电极4相邻接的一部分而形成空间8，该空间位于上电极4的限定相对区域T的边缘处。空间8设置在图中FBAR 10的突出面上，从而跨过上电极4的边缘。这里，空间8的深度为500nm。该深度d1-500nm约为压电薄膜3的薄膜厚度的一半。以此方式，通过将空间8设置在沿着压电薄膜3的厚度方向的部分中，可以抑制声波侧漏，同时保持FBAR 10的薄膜区域的机械强度。这可以提高反谐振Q值。下面将给出深度d1和Q值之间的具体关系。
空间8的横向尺寸为wh1与wh2之和。wh1表示位于上电极4(相对区域T内侧)之下的部分的宽度，wh2表示位于上电极4外侧(相对区域T外侧)的部分的宽度，并且wh1和wh2均为1μm。因此，空间8从相对区域T内侧朝向其外侧2μm而形成。
在形成下电极2、压电薄膜3和上电极4后，空间8可通过对除了将要形成空间8的地方进行掩模而对该地方以外的地方进行湿式蚀刻或者进行干式蚀刻的方法形成。
[构造的修改形式]
图2A是示出根据第一实施例的修改形式的FBAR 11的构造的截面图。去除压电薄膜3的与下电极2相邻接的表面部分从而在相当于上电极4的边缘的位置处形成空间8，所述边缘限定了下电极2和上电极彼此相对的相对区域T。在FBAR 11的突出面上，空间8a穿过压电薄膜3a形成为跨过上电极4的边缘，如图3A所示。这里，空间8a的深度d2为500nm。长度wh1和wh2均为1μm，与图1A中示出的FBAR 10的情形一样。
图2A中的空间8a例如可通过在形成下电极2之后在将要形成空间8a的区域中形成牺牲层然后在形成压电薄膜3a和上电极4之后去除所述牺牲层而形成。
图2B是示出根据第一实施例的另一修改形式的FBAR 13的构造的截面图。空间8b设置在上电极4b与压电薄膜3b的位于上电极4b的边缘处的表面之间，所述边缘限定其中下电极2和上电极4b彼此相对的相对区域T，如图3B所示。即，空间8b通过由上电极4b的边缘离开压电薄膜3b的表面而形成。这里，空间8b的高度d3为50nm，空间8b的宽度wh1为1μm。
图2B中的空间8b例如可通过在形成压电薄膜3b之后在将要形成空间8a的区域中形成牺牲层然后在形成上电极4之后去除所述牺牲层而形成。图2B中示出的构造可具有易于制造的优点。
图3A是示出用于参考的FBAR的结构例子。在图3A中的FBAR 12中，去除压电薄膜3c的一部分以形成空间8c从而在上电极4的边缘处沿薄膜厚度方向穿透压电薄膜3c，限定上电极2和下电极4彼此相对的相对区域。在FBAR 12的投影面上，空间8c设置为跨过上电极4的边缘。
图3B还示出用于参考的FBAR的结构例子。在图3B中的FBAR 9中，在上电极2和下电极4彼此相对的相对区域T中未设置有空间。
[FBAR的构造与反谐振Q值之间的关系]
图4是示出上述五个FBAR 9到13的反谐振Q值的图形。对反谐振Q值的增大程度进行检查示出下列结果。相对于在压电薄膜中不具有空间的FBAR 9，在压电薄膜和上电极之间具有空间的FBAR 13增大约120，在压电薄膜中具有空间的FBAR 10、11和12每个都增大约240。
[空间厚度与反谐振Q值之间的关系]
图5A是示出反谐振Q值随着图1A中示出的FBAR 10中的空间厚度8的深度d1的变化而变化的图形。图5B是示出反谐振Q值随着图2A中示出的FBAR 11中的空间厚度8a的深度d2的变化而变化的图形。从图5A和5B中示出的结果可见，通过使空间的深度大于或等于压电薄膜的厚度(1100nm)的一半，反谐振Q值变得饱和。从而希望空间的深度为压电薄膜的厚度的一半的量级。
[空间相对于相对区域T的边界的相对位置与反谐振Q值之间的关系]
图6是解释图1A中示出的FBAR 10的空间偏移量的图形。对于右侧的空间8，偏移量限定为相对于上电极4的边缘部分ER(即相对区域T和外侧之间的边界)。这里，假定当空间8的内壁KRu位于边缘ER时偏移量＝0。相对区域T的内侧取为(-)侧或负侧，其外侧取为(+)侧或正侧。类似地，对于左侧的空间8，与右侧的空间8的情形一样，假定当空间8的内壁KLu位于边缘EL时偏移量＝0。相对区域T的内侧取为(-)侧或负侧，其外侧取为(+)侧或正侧。假定图中右侧的空间8的内侧壁KRu和图中左侧的空间8的内侧壁KLu沿一个方向移动同样的移动量，使得KRu和KLu构成镜像关系。
图7是示出绘出的反谐振Q值相对于表示空间8的偏移量的横轴的变化的图形，其中，空间8的内侧壁相对于上电极4的边缘位置的位置用作上述偏移量。图7中的曲线示出反谐振Q值在偏移量为0-2mm时被增强。可以说，在空间8位于FBAR的突出面上位于使得跨过构成相对区域的边界的上电极4的边缘的位置时反谐振Q值增强。
第二实施例
图8是根据第二实施例的FBAR 14的构造的截面图。通过将图1A中示出的FBAR 10的空间替换为隔振子8d而配置FBAR 14。隔振子8d的声阻抗与压电薄膜3的不同。声阻抗Z例如由下式(1)表示。
Z = ( ρ × E ) (ρ：密度；E：杨氏模量)
图9是示出反谐振Q值随着隔振子8d的声阻抗的变化而变化的图形。在图9中，Zi表示隔振子8d的声阻抗，Zp表示压电薄膜3(AlN)的声阻抗。因而，由横轴表示的Zi/Zp代表归一化的声阻抗。在图形中，在空间8中未使用隔振子的情形下反谐振Q值以Zi/Zp示出为零。在图9中示出的图形表示较小的Zi/Zp(即隔振子的声阻抗较小)增大反谐振Q值。例如二氧化硅(SiO2)用作具有低声阻抗的有用的隔振子材料。通过使用二氧化硅，提供了与在空间8中未使用隔振子的情形大致相等的反谐振Q值。如前所述，可以说，在广义上，当Zi/Zp小于1或者隔振子8d的声阻抗小于压电薄膜3的声阻抗时，反谐振Q值增大。
在上述第一实施例中的其它FBAR 11和13也可通过将各个空间8a和8b分别由具有隔振子的空间代替而构造。以此方式，将所述空间替换为具有隔振子的空间使得薄膜区域的机械强度较不容易受到损害。
第三实施例
图10A示出根据第三实施例的FBAR 15的构造的平面图，图10B示出沿着图10A中的线B-B剖开的截面图。在上述第一实施例中的FBAR10(见图1A)中，从上方观察时，沿着相对区域T的外缘的一部分形成有空间8e。在FBAR 15中，从上方观察时，空间8e形成于上电极4e的边缘限定相对区域T和外侧之间的边界的部分中。通过从压电薄膜3e的表面部分去除与上电极4e相邻接的一部分而构成空间8e。在FBAR 15中，wh1和wh2均为1μm，与FBAR 10的情形一样。以此方式，也通过在相对区域T和外侧之间的边界的一部分中设置空间，可抑制声波的侧漏。
如图10A中的平面图所示，空间8e形成于下电极2e设置为延伸到相对区域T外侧的整个区域中(下电极2e的包绕区域)。因而，与空间8e设置在下电极2e的包绕区域的一部分中的情形相比，对特性提高有进一步改善。
第四实施例
图11A示出根据第四实施例的FBAR 16的构造的平面图，图11B示出沿着图11A中的线B-B剖开的截面图。在FBAR 16中，除了FBAR 15的构造外，空间8f形成于下电极2e的边缘限定相对区域T和外侧之间的边界的部分中。FBAR 16中的空间8f配置为使得去除压电薄膜3e的一部分以在下电极2e的边缘处沿着薄膜厚度方向穿透压电薄膜，所述边缘限定其中下电极2e和上电极4e彼此相对的相对区域T。在FBAR 16的投影面上，空间8f设置为跨过下电极2e的边缘。在FBAR 16中，空间8f中的在相对边缘T的内侧上的宽度wb1和其外侧上的宽度wb2均为1μm。因此，空间8f的整个宽度为2μm。
在设置空间8f的地方，上电极4形成为延伸到相对区域T外侧。因而，在已经去除压电薄膜3e的部分(空间8f)中，上电极4e保持薄膜。尽管未示出，还可在上电极4e上设置保护膜。在此情形下，薄膜的机械强度大于单独由下电极2e来保持薄膜的构造中的机械强度。
图12A是示出根据本实施例的修改形式的FBAR 17的构造的截面图。在FBAR 17中，去除压电薄膜3g的与上电极4e相邻接的一部分，以在下电极2e的边缘处形成空间8g，所述边缘限定其中下电极2e和上电极4e彼此相对的相对区域T。在FBAR 17的投影面上，空间8g设置为跨过下电极2e的边缘。空间8f的深度d4为500nm。
图12B是示出根据本实施例的另一修改形式的FBAR 18的构造的截面图。在FBAR 18中，去除压电薄膜3h的与下电极2e相邻接的一部分以在下电极2e的边缘处形成空间8h，所述边缘限定其中下电极2e和上电极4e彼此相对的相对区域T。在FBAR 17的投影面上，空间8h设置为跨过下电极2e的边缘。空间8f的深度d5为500nm。
图13是示出上述四个FBAR 15-18的反谐振Q值的图形。对反谐振Q值的增大程度进行检查示出下列结果。相对于在压电薄膜中不具有空间的FBAR 15，FBAR 16-18增大反谐振Q值约650到700。FBAR 16-18每个都具有一种构造，该构造使得空间形成为跨过下电极2e的边缘，该边缘形成相对区域T的边界。因此，可以说，通过提供空间从而跨过下电极2e的边缘，增大了反谐振Q值。
[相对区域T和空腔之间的关系]
图14是示出相对区域T和空腔之间的关系的图形。图14中示出的FBAR 17具有与图12A中示出的FBAR 17同样的结构。这里，描述其中下电极3e和上电极4e隔着压电薄膜3g彼此相对的相对区域T之下形成的空腔5的尺寸对反谐振Q值的影响。在图14的左侧，假定当空腔5的左侧壁的位置CLs与上电极4e的边缘ER重合时偏移量＝0，其中所述边缘限定相对边缘T和外侧之间的边界。相对区域T的内侧取为(-)侧或负侧，其外侧取为(+)侧或正侧。类似地，在图14中的右侧，假定当空腔5的右侧壁的位置CRs与下电极2e的边缘ER重合时偏移量＝0，其中所述边缘限定相对边缘T和外侧之间的边界。相对区域T的内侧取为(-)侧或负侧，其外侧取为(+)侧或正侧。假定空腔的右侧壁的位置CRs及其左侧的部分CLs沿一个方向移动同样的移动量，使得CRs和CLs构成镜像关系。
图15是示出绘出的反谐振Q值随着表示空腔5的偏移量的横轴的变化的图形，其中，空腔5的外侧壁的相对于上电极4e和下电极2e的边缘位置的位置均用作如上所述的偏移量。从图可见，当偏移量小于0μm时，反谐振Q值减小。这表示使得空腔5宽于相对区域T允许防止反谐振Q值减小。而且在第一道第三实施例中，使得空腔5宽于相对区域T能够实现类似的结果。
第五实施例
根据本发明的第五实施例涉及使用根据第一到第四实施例的一些FBAR的滤波器和复用器。图16是根据第五实施例的滤波器30的等效电路视图。通过梯形连接将谐振器布置在串联支路和并联支路中来获得具有预定通频带的带通滤波器。这种滤波器通常称为梯形滤波器。
图16中示出的滤波器30包括连接到输入端子In和输出端子Out之间的串联支路上的串联谐振器S1-S4以及连接到位于输入端子In和输出端子Out之间的线与地之间的并联谐振器P1-P3(连接到并联支路)。这些串联谐振器S1-S4和并联谐振器P1-P3每个都具有根据上述第一到第四实施例的FBAR 10、11和13到18的一些构造。
图17是示出图16中示出的滤波器30的构造的平面图。图18是沿着图17中的线A-A剖开的截面图。串联谐振器S1-S4和并联谐振器P1-P3形成于其中上电极4和下电极2隔着压电薄膜3彼此相对的相对区域T中。这七个谐振器形成于风桥型的空腔5上。尽管未示出，对于连接到并联支路上的并联谐振器P1-P3，上电极的300nm厚的钌(Ru)薄膜上设置有110nm厚的钛(Ti)薄膜。
串联谐振器S1-S4和并联谐振器P1-P3例如可具有与图12A中示出的FBAR 17类似的构造。如图18所示，在串联谐振器S1-S4中，每个空间8f都形成为跨过上电极4的边缘，所述边缘构成相对区域T的边界。而且，每个空间8e都形成为跨过下电极2的边缘，所述边缘构成相对区域T的边界。这可以提高滤波器性能同时保持薄膜的机械强度。
两个这种带通滤波器并联连接的复用器也是其中一个实施例。图19是示出复用器40的构造的示意图。在图19中的复用器40中，传输滤波器42设置在天线端子和传输端子之间，接收滤波器43设置在天线端子和接收端子之间。在天线端子和滤波器之间，可按需增加匹配电路(例如移相器)41以调节阻抗。复用器40起到隔离传输信号和接收信号的作用。例如，复用器40用于紧接着CDMA系统移动电话的天线之下安装。
当这种滤波器或复用器用于传输系统时，从确保低功耗的观点来看，或者当它们用于接收系统时，从提高接收灵敏度的观点来看，都需要它们具有低失真。可通过使用根据上述实施例已经实现较高Q值的其中一些FBAR 10、11和13-18来配置这些滤波器或复用器从而在这些滤波器或复用器中实现低失真。而且，包括这些滤波器或复用器的通信设备也是根据本发明的其中一个实施例。
如上所述，在上述实施例中，在下电极或上电极的边缘处，设置有隔振子嵌入到其中从而跨过所述边缘的区域。通过这种布置，可实现具有较高Q值的FBAR。将其中一些FBAR应用到滤波器或复用器中允许实现低失真。
尽管已经详细描述了本发明的上述实施例，应该理解的是，本发明不限制于这些具体的实施例，在由所附带的权利要求所限定的本发明的范围内可以作出各种修改形式或变化形式。
例如，用于每个衬底、电极薄膜和压电薄膜的材料不限制于在上述实施例中使用的材料，可使用其它材料。
对上述实施例的薄膜构造的解释仅涉及FBAR的主要部分。然而，例如，压电薄膜还可设置在下电极下或上电极上。下电极下的压电薄膜例如将可以起到加强材料或蚀刻停止层的作用。另一方面，上电极上的压电薄膜例如将可以起到被动薄膜的作用或用于频率调节。
已经针对上述实施例中的空腔形成为穿透衬底的情形进行了解释，但是空腔的构造不限制于这种情形。例如，空腔可构造为在衬底的表面中具有凹陷，或者可以以风桥的形式设置在衬底表面上。另一方面，除了使用空腔，还可使用声反射薄膜来构成SMR型压电薄膜谐振器。
已经解释了上述实施例中的其中下电极和上电极隔着压电薄膜彼此相对的相对区域具有椭圆形形状，但是其形状不限制于椭圆形。例如，相对区域的形状可以为非方形的形状或其它形状。
已经特别示出了上述实施例中的下电极、上电极或压电薄膜的端面或尖端部分每个都与衬底形成直角的情形，但是这些薄膜的尖端部分的形状不限制于该形状。例如，所述薄膜的尖端部分每个都具有锥形形状。
已经特别示出了上述实施例中形成于下电极或上电极边缘处的空腔每个都具有矩形形状的情形，但是所述空腔可具有其它形状。已经举例说明空腔宽度为2μm的情形，但是朝向离开相对区域的方向，所述宽度可以增大。而且，已经作为例子示出了空腔的深度为500nm的情形，但是空腔的深度不限制于该值。空腔的深度可具有其它不同值。
即使隔振子设置在已经从其去除压电薄膜的部分中的例子应用于在权利要求中限定的本发明的其中任一种压电薄膜谐振器，也可以获得与使用空腔的情形大致相同的特性。
这里所叙述的例子和条件式语句用于教育的目的以帮助读者理解本发明和本发明者对现有技术具有贡献的思想，并用于非限制性地解释这些特别叙述的例子和条件，这些例子在说明书中的组织并不涉及展示本发明的优点和缺点。尽管已经详细描述了本发明的实施例，应该理解，不脱离本发明的精神和范围的情形下，可作出多种变化、替代和变更形式。

Claims (19)

1.一种压电薄膜谐振器，包括：
衬底；
形成于所述衬底上的下电极；
形成于所述下电极上的压电薄膜；和
形成于所述压电薄膜上的上电极，所述下电极和所述上电极隔着所述压电薄膜彼此相对从而形成相对区域，所述相对区域包括位于所述相对区域的边界处的空间，其中，从所述相对区域的内侧延伸到外侧的所述空间形成于所述压电薄膜中或形成于所述压电薄膜上。
2.如权利要求1所述的压电薄膜谐振器，其中，通过去除所述压电薄膜的一部分而形成所述空间。
3.如权利要求2所述的压电薄膜谐振器，其中，通过去除所述压电薄膜的上表面或下表面的一部分而形成所述空间从而跨过所述上电极的边缘。
4.如权利要求2所述的压电薄膜谐振器，其中，通过去除所述压电薄膜的上表面或下表面的一部分而形成所述空间从而跨过所述下电极的边缘。
5.如权利要求1所述的压电薄膜谐振器，其中，所述空间设置在所述压电薄膜的上电极和上表面之间或设置在所述压电薄膜的下电极和下表面之间。
6.如权利要求1所述的压电薄膜谐振器，其中，所述空间填充有隔音材料。
7.一种压电薄膜谐振器，包括：
衬底；
形成于所述衬底上的下电极；
形成于所述下电极上的压电薄膜；和
形成于所述压电薄膜上的上电极，所述下电极和所述上电极隔着所述压电薄膜彼此相对从而形成相对区域，所述相对区域在所述相对区域的边缘处包括声阻抗不同于所述压电薄膜的声阻抗的隔振子，其中，从所述相对区域的内侧延伸到外侧的所述隔振子形成为穿过所述压电薄膜。
8.如权利要求7所述的压电薄膜谐振器，其中，所述隔振子的声阻抗小于所述压电薄膜的声阻抗。
9.如权利要求7所述的压电薄膜谐振器，其中，所述隔振子由氧化硅制成。
10.一种压电薄膜谐振器，包括：
衬底；
形成于所述衬底上的下电极；
形成于所述下电极上的压电薄膜；和
形成于所述压电薄膜上的上电极，所述下电极和所述上电极隔着所述压电薄膜彼此相对从而形成相对区域，所述相对区域包括位于所述相对区域的边界处的空间，其中，从所述相对区域的内侧延伸到外侧的所述空间形成为穿过所述压电薄膜，并且，所述上电极包括延伸到所述相对边缘的外侧并与所述下电极的边缘相对的一部分。
11.如权利要求1所述的压电薄膜谐振器，其中，在所述相对区域之下形成有空腔，所述空腔的与所述相对区域相对的面积大于所述相对区域的与所述空腔相对的面积。
12.如权利要求7所述的压电薄膜谐振器，其中，在所述相对区域之下形成有空腔，所述空腔的与所述相对区域相对的面积大于所述相对区域的与所述空腔相对的面积。
13.如权利要求10所述的压电薄膜谐振器，其中，在所述相对区域之下形成有空腔，所述空腔的与所述相对区域相对的面积大于所述相对区域的与所述空腔相对的面积。
14.如权利要求1所述的压电薄膜谐振器，其中，所述压电薄膜谐振器以沿着厚度方向延伸的模式谐振。
15.如权利要求7所述的压电薄膜谐振器，其中，所述压电薄膜谐振器以沿着厚度方向延伸的模式谐振。
16.如权利要求10所述的压电薄膜谐振器，其中，所述压电薄膜谐振器以沿着厚度方向延伸的模式谐振。
17.一种滤波器，包括：
压电薄膜谐振器，所述压电薄膜谐振器包括：
衬底；
形成于所述衬底上的下电极；
形成于所述下电极上的压电薄膜；和
形成于所述压电薄膜上的上电极，所述下电极和所述上电极隔着所述压电薄膜彼此相对从而形成相对区域，所述相对区域包括位于所述相对区域的边界处的空间，其中，从所述相对区域的内侧延伸到外侧的所述空间形成于所述压电薄膜中或形成于所述压电薄膜上。
18.一种复用器，包括：
压电薄膜谐振器，所述压电薄膜谐振器包括：
衬底；
形成于所述衬底上的下电极；
形成于所述下电极上的压电薄膜；和
形成于所述压电薄膜上的上电极，所述下电极和所述上电极隔着所述压电薄膜彼此相对从而形成相对区域，所述相对区域包括位于所述相对区域的边界处的空间，其中，从所述相对区域的内侧延伸到外侧的所述空间形成于所述压电薄膜中或形成于所述压电薄膜上。
19.一种传输装置，包括：
压电薄膜谐振器，所述压电薄膜谐振器包括：
衬底；
形成于所述衬底上的下电极；
形成于所述下电极上的压电薄膜；和
形成于所述压电薄膜上的上电极，所述下电极和所述上电极隔着所述压电薄膜彼此相对从而形成相对区域，所述相对区域包括位于所述相对区域的边界处的空间，其中，从所述相对区域的内侧延伸到外侧的所述空间形成于所述压电薄膜中或形成于所述压电薄膜上。
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