CN111900949A - 一种薄膜体声波谐振器及其制作工艺 - Google Patents
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Abstract
公开了一种薄膜体声波谐振器，包括设置在声波反射结构所在衬底的上部的底电极层、压电层和顶电极层，其中底电极层、压电层和顶电极层中的至少一层的与声波反射结构的边界对应的部位经过离子注入处理以形成声阻抗突变部。还公开了一种薄膜体声波谐振器的制作工艺，包括在形成或将要形成声波反射结构的衬底上制作底电极层以覆盖声波反射结构；在底电极层上制作压电层；在压电层上制作顶电极层；对底电极层、压电层和顶电极层中的至少一层的与声波反射结构的边界对应的部位进行全部或部分离子注入处理以形成声阻抗突变部。该薄膜体声波谐振器及其制作工艺在谐振器功能层的特定区域进行离子注入形成声阻抗突变，抑制横波带走能量，提升谐振器Q值。
Description
技术领域
本申请涉及通信器件领域，主要涉及一种薄膜体声波谐振器及其制作工艺。
背景技术
随着电磁频谱的日益拥挤、无线通讯设备的频段与功能增多，无线通讯使用的电磁频谱从500MHz到5GHz以上高速增长，因此对性能高、成本低、功耗低、体积小的射频前端模块需求也日益增长。滤波器是射频前端模块之一，可改善发射和接收信号，主要由多个谐振器通过拓扑网络结构连接而成。Fbar(Thin film bulk acoustic resonator)是一种体声波谐振器，由它组成的滤波器具有体积小、集成能力强、高频工作时保证高品质因素Q、功率承受能力强等优势而作为射频前端的核心器件。
Fbar是由上下电极和夹在电极之间的压电层组成的基本结构。压电层主要实现电能与机械能的转化。当Fbar的上下电极施加电场时，压电层将电能转换为机械能，机械能则以声波的形式存在。声波有横波和纵波两种振动模式，纵波是Fbar工作状态下的主要模式，横波易从谐振器边缘泄露而带走能量。Q值是衡量谐振器性能的重要指标，等于谐振器储存能量与谐振器所损失能量的比值。因此横波带走能量必然会衰减Q值，使器件性能下降。
现有技术通过空腔边界的air gap反射横波而抑制横波带走能量，air gap以释放内部牺牲层的工艺制成，工艺较为复杂，且需要保证空腔上部的顶电极连接部的机械稳定性。或者通过在器件谐振区域加工一层质量负载层(环绕谐振器内侧一圈，可以是各种材质)，形成声阻抗突变的效果，以此抑制横波模式，提升谐振器Q值。或者通过在谐振器的有效谐振区域上交错的电极结构的设置可一定程度上抑制寄生振荡，但无法抑制横波携带能量传出谐振器。或者通过在压电层上制作凹槽来抑制横波带走能量，从而提升器件Q值，但是凹槽、通过蚀刻工艺制成，此工艺会造成凹槽底部及侧壁的压电层的晶格缺陷及微孔洞，影响谐振器性能；另一方面减小空腔上部的谐振区域面积，一定程度增加了滤波器的尺寸。或者通过顶电极上部的质量负载层来形成声阻抗突变而抑制横波带走能量，但空腔边缘上部的压电层会复制其底电极经刻蚀工艺所带来的晶格缺陷及微孔。又或者通过其他在压电层形成凹陷反射结构等极其复杂的工艺实现声阻抗突变的效果。
发明内容
为了解决现有技术为实现抑制横波带走能量的各类声阻抗突变的技术方案工艺复杂、需要考虑空腔上部顶电极连接部的机械稳定性、增加滤波器尺寸、影响谐振器性能等技术问题，本发明提出了一种薄膜体声波谐振器及其制作工艺，用以解决上述问题。
根据本发明的一方面，提出了一种薄膜体声波谐振器，包括设置在声波反射结构所在衬底的上部的底电极层、压电层和顶电极层，其中底电极层、压电层和顶电极层中的至少一层的与声波反射结构的边界对应的部位经过离子注入处理以形成声阻抗突变部。通过在特定区域的谐振器功能层进行离子注入改性而形成声阻抗突变，可以抑制横波从谐振器的谐振区域带走能量，提升谐振器的Q值。
在一些实施例中，声阻抗突变部被部分施加离子注入。根据器件性能需求设置部分离子注入区域可以便于以最小成本制作出满足预期性能需求的器件。
在一些实施例中，声阻抗突变部被全部施加离子注入。对声阻抗突变部进行全部施加离子注入可以获得更好的改性效果。
在一些实施例中，声阻抗突变部在衬底上的投影区域至少从声波反射结构之外的区域跨越到声波反射结构之内。凭借该区域的设置能够更好地获得抑制横波带走谐振器的能量的效果。
在一些实施例中，声阻抗突变部的离子注入射程小于等于声波反射结构的边界对应的部位的电极和/或压电层的总厚度。该设置可以通过特定区域的选择和设计，匹配离子注入的射程来提升谐振器性能。
在一些实施例中，声阻抗突变部被不同地掺杂以在平行于压电层的方向形成了围绕声波反射结构的多重环形带。凭借多重环形带的设置可形成多重声阻抗突变区域而获得更好地反射横波的效果，使得谐振器的性能得到大幅提升。
在一些实施例中，不同地掺杂包括不同元素的离子掺杂和/或不同剂量的离子掺杂。该设置可以实现功能层的不同程度地反射横波的效果。
在一些实施例中，声波反射结构为空腔。空腔结构可以增强声波的反射效果，提高器件的Q值。
在一些实施例中，声波反射结构为布拉格反射结构。
在一些实施例中，布拉格反射结构为被施加离子注入后的布拉格反射结构。凭借在布拉格反射结构上进行离子注入，可以获得更好的反射效果，提升谐振器的性能。
根据本发明的第二方面，提出了一种薄膜体声波谐振器的制作工艺，包括：
在形成或将要形成声波反射结构的衬底上制作底电极层以覆盖声波反射结构；
在底电极层上制作压电层；
在压电层上制作顶电极层；
其中，工艺还包括对底电极层、压电层和顶电极层中的至少一层的与声波反射结构的边界对应的部位进行全部或部分离子注入处理以形成声阻抗突变部。
通过离子注入到压电层、底电极层和顶电极层中的至少一层，可以改变谐振器件有效区域外的声阻抗，达到反射横波的目的，提升谐振器性能。
在一些实施例中，离子注入处理具体包括：
在需要进行离子注入处理的功能层上沉积硬掩模或涂覆光刻胶；
将硬掩模或光刻胶图形化以使得功能层的至少与声波反射结构的边界对应的部位暴露出；
对功能层的暴露部位进行离子注入；
去除硬掩模或光刻胶；其中，功能层包括底电极层、压电层和顶电极层中的至少一层。
在一些实施例中，利用不同元素和/或不同剂量的离子注入形成围绕声波反射结构的多重环形带的声阻抗突变部。凭借不同元素和/或不同剂量的离子注入形成的多重环形带可形成多重声阻抗突变区域而获得更好地反射横波的效果，使得谐振器的性能得到大幅提升。
在一些实施例中，声波反射结构为空腔或者布拉格反射结构。声波反射结构可以根据不同的应用效果选择空腔或布拉格反射结构。
在一些实施例中，预先对布拉格反射结构进行离子注入处理。对布拉格反射结构进行离子注入，可以获得更好的反射效果，提升谐振器的性能。
根据本发明的第三方面，提出了一种薄膜体声波谐振器，通过上述制作工艺制成。
本发明的一种薄膜体声波谐振器的特定区域的谐振器功能层进行离子注入改性而形成声阻抗突变部，该声阻抗突变部可以反射有效谐振区域向外传出的横波而抑制能量外泄，从而提升Q值，提升器件的性能。相较于现有技术中利用air gap等工艺反射横波抑制横波带走能量的方式，工艺更加简单，无需顾虑顶电极连接部的机械稳定性。同时根据本发明的另一方面的一种薄膜体声波谐振器的制作工艺，通过对底电极层、压电层和顶电极层中的至少一层的与声波反射结构的边界对应的部位进行全部或部分离子注入处理以形成声阻抗突变部，可以根据不同的器件性能需求以及成本要求进行离子注入区域的选择，制作不同成本或性能要求的薄膜体声波谐振器。
附图说明
包括附图以提供对实施例的进一步理解并且附图被并入本说明书中并且构成本说明书的一部分。附图图示了实施例并且与描述一起用于解释本发明的原理。将容易认识到其它实施例和实施例的很多预期优点，因为通过引用以下详细描述，它们变得被更好地理解。附图的元件不一定是相互按照比例的。同样的附图标记指代对应的类似部件。
图1示出了根据本发明的一个实施例的并联结构的薄膜体声波谐振器的截面图；
图2示出了根据本发明的一个实施例的串联结构的薄膜体声波谐振器的截面图；
图3示出了根据本发明的一个具体的实施例的SMR结构的薄膜体声波谐振器截面图；
图4a-k示出了根据本发明的一个实施例的薄膜体声波谐振器的制作工艺流程图；
图5a-j示出了根据本发明的一个具体的实施例的不同功能层的离子注入区域的薄膜体声波谐振器的截面图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本申请作进一步的详细说明。可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释相关发明，而非对该发明的限定。另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与有关发明相关的部分。
需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本申请。
图1示出了根据本发明的一个实施例的并联结构的薄膜体声波谐振器的截面图，如图1所示，该薄膜体声波谐振器包括衬底101、底电极103、压电层104和顶电极105，其中，衬底101表面加工有支撑部102，衬底101和底电极103在支撑部102之间形成声波反射结构的空腔106，在空腔106边界外部的压电层104与底电极103的纵向区域通过离子注入形成声阻抗突变部107，声阻抗突变部107的设置可以反射有效谐振区域向外传出的横波抑制能量外泄进而提升器件的Q值。优选的，声阻抗突变部107可以根据器件性能需求设置为局部离子注入，便于以最小成本制作出满足预期性能需求的器件；亦可全部进行离子注入以实现更好的功能层的改性效果。
在具体的实施例中，声阻抗突变部107在衬底101上的投影区域可以从空腔106之外的区域跨越到空腔106的边缘或空腔106之内。可以仅在原声阻抗突变部107的两端进行全部或部分离子注入，或者在原声阻抗突变部107的两端和底部同时进行全部或部分离子注入，以获得不同程度的声阻抗效果。应当注意的是，注入区域可以是多重组合的方式，形成从谐振器有效区域区间向外的多重环形区域，例如原声阻抗突变部107的两端和底部的注入的元素和/或浓度可以是不相同的。
在具体的实施例中，本发明的一个重要的发明点是对电极或压电层的特定区域掺杂，掺杂元素使得Mo掺杂体系或AlN掺杂体系的晶体结构畸变或晶型转变，从而使掺杂区域改性形成声阻抗突变而反射横波，提升器件Q值。例如，Er掺杂压电层AlN，Er3+的离子半径(0.0881nm)比Al3+的离子半径(0.0535nm)大，因此Er-N键长要大于Al-N键长。随着Er掺杂量增加，掺杂体系的晶胞参数、晶胞体积以及键长相应增加，使掺杂体系的晶体结构畸变但所属晶体类型未发生改变仍属于六方晶系；当掺杂含量足够高(如＞50％)时，掺杂体系的晶型将发生转变。
在其他实施例中，电极可以是Pt、Ru、Al、W或者TiN与此类金属的复合电极(包括且不限于此类金属材质)。压电层可以是AlN、AlScN、LiNbO3、KNbO3、LiTaO3、PZT、Quartz、ZnO等压电材料或部分掺杂的单一压电材料或者复合的多层压电材料(包括且不限于此类压电材料)。上述掺杂的元素和方法取决于电极和压电层的材料，进行最后的匹配，用时也包括压电层的掺杂和电极掺杂的相互匹配。
在具体的实施例中，同一衬底101上多组谐振器并联(图1中谐振器右侧仅局部示意)，前一组谐振器的顶电极105与下一谐振器的顶电极连接，通过声阻抗突变部107的设置反射横波抑制能量外泄提升器件Q值。图2示出了根据本发明的一个实施例的串联结构的薄膜体声波谐振器的截面图，如图2所示，同一衬底101上多组谐振器串联(图2中谐振器右侧仅局部示意)前一谐振器的顶电极105与后一谐振器的底电极103连接实现谐振器的串联，并分别在两谐振器串联处的压电层104上设置声阻抗突变部207，以此反射谐振区域向外传出的横波来抑制能量外泄，提升器件Q值。
对比现有技术中利用在空腔106边界释放内部牺牲层形成的airgap来反射横波，工艺较为复杂且需要保证空腔106上部的顶电极105连接部的机械稳定性。本发明在特定区域施加离子注入形成声阻抗突变区域来反射横波，只需利用硬掩模保护非注入区域，工艺相对简单，且无需顾虑顶电极105连接部的机械稳定性。
虽然图1-2中示出的均为空腔结构的谐振器结构的声阻抗突变部的设置方案，但应当认识到，该利用离子注入形成声阻抗突变部的方案同样适用于SMR结构，同样能够实现本发明的技术效果。图3示出了根据本发明的另一个实施例的SMR结构薄膜体声波谐振器的截面图，如图3所示，该SMR结构薄膜体声波谐振器与图1所示的薄膜体声波谐振器具有相似的结构，将图1中反射结构的空腔106变更为布拉格反射结构306，通过声阻抗突变部107同样能够实现抑制横波带走谐振器能量的技术效果。应当认识到，还可以在布拉格反射结构306上施加离子注入，以获得更好的反射效果，进一步提升谐振器的性能。
图4a-k示出了根据本发明的一个实施例的薄膜体声波谐振器的制作工艺，该工艺包括以下流程：
首先如图4a所示，在衬底401上蚀刻空腔凹坑并形成用于支撑电极与压电层的支撑部402，其中，衬底401可以为Si、SiC、蓝宝石和尖晶石等。优选的，凹坑的深度为2-4μm。通过CVD工艺空腔中生长牺牲层403，如图4b所示，其中，牺牲层403材料可以为PSG(掺杂P的SiO2)，并对牺牲层403进行化学机械抛光，优选的，化学机械抛光后空腔的高度为1-2μm。如图4c所示，在支撑部402以及牺牲层403上制作底电极404，底电极404在支撑部402上间断设置，其中底电极404的材料可以为钼，并在底电极404的基础上利用PVD工艺制作压电层405，其中压电层405为氮化铝，具体结构如图4d所示。
继续参考图4e和4f，通过CVD在压电层405表面沉积硬掩模406，硬掩模406为无机薄膜材料，主要成分包括SiN或SiO2等，利用光刻与刻蚀将硬掩模406开口，应当注意的是，硬掩模406区域的形状与后续顶电极的形状相同，阻挡区域为谐振器的有效区域。可替代的，也可以直接采用光刻胶显影制作开口图形的技术，即将硬掩模406换做光刻胶，同样能够实现本发明的技术效果。
如图4g和4h所示，对压电层405暴露于硬掩模406的区域进行离子注入，其中，注入离子可以为Ni/Fe/Cr/Mn/Co/V/Y/Si/Er/Sc等。
继续参考图4i，利用氢氟酸蚀刻液去除硬掩模406，应当注意的是，无论何种形貌的离子注入区域，各侧离子注入区域均不超出空腔的范围，即离子注入区域垂直方向上的投影可以局部与空腔边界重叠，也可稍延伸至空腔内部。
最后参考图4j和图4k，在压电层405表面利用PVD、光刻与刻蚀工艺制作顶电极408，其中，顶电极408材料为钼。利用氢氟酸蚀刻剂释放牺牲层403获得空腔409，完成薄膜体声波谐振器的制作工艺。该工艺利用硬掩模406的沉积将需要离子注入的压电层405暴露，通过对暴露于硬掩模406之外的压电层405施加离子注入，可以使得该区域的压电层改性形成声阻抗突变区域，还可以根据成本以及器件的性能综合选择相应的离子注入区域，满足不同类型的薄膜体声波谐振器的制作工艺。
在具体的实施例中，图5a-j示出了根据本发明的一个具体的实施例的不同功能层的离子注入区域的薄膜体声波谐振器的截面图。在衬底501上加工的支撑部502上表面依次加工有底电极504、压电层505和顶电极508，离子注入区域在垂直方向上的投影需与空腔509边界重合或稍延伸至空腔509内，不可超出空腔509范围。离子注入区域越大改性效果越明显，但成本增加，因此可以权衡成本和器件性能需求来选择离子注入的区域。可以改变垂直方向上投影与空腔509外的压电层505、顶电极508或底电极504的离子注入区域进行选择和设计来提升谐振器性能。
图5a示出了多重组合的离子注入区域的薄膜体声波谐振器的截面图，离子注入区域507a包括支撑部502上方两侧的区域507a1和区域507a2，以及底部的区域507a3，其中两侧区域507a1、507a2与底部区域507a3是不同的掺杂元素，形成从谐振器有效区域区间向外的多重环形区域(如图5b所示)。同样应该认识到，不同谐振器之间，掺杂元素也可以是不相同的。
图5c示出了水平方向上的离子注入区域范围限定的薄膜体声波谐振器的截面图，离子注入区域507c包括支撑部502上方两侧的区域507c1和507c2。在满足离子注入区域在垂直方向上的投影与空腔509边界重合或稍延伸至空腔509内且不超出空腔509范围的条件下，区域507c1和507c2在水平方向上的宽度可以依需求进行调节设定。
图5d示出了垂直方向上的离子注入区域范围限定的薄膜体声波谐振器的截面图，离子注入区域507d可以根据需求沿压电层505的厚度方向进行调节设定。图5e示出了水平和垂直两个方向上的离子注入区域范围限定的薄膜体声波谐振器的截面图，可以根据需求同时调节两个方向上的离子注入区域507e。
在另一些具体的实施例中，离子注入的区域不局限于上述压电层505所在的区域，也可以对顶电极508或底电极504或者功能层的任意多层组合作离子注入处理改变注入区域的声阻抗。在多组谐振器并联(如图5f所示)通过在顶电极508的离子注入区域507f实现声阻抗的效果；在多组谐振器串联(如图5g所示)通过在顶电极508的离子注入区域507g实现声阻抗的效果；在多组谐振器并联(如图5h所示)通过在底电极504的离子注入区域507h实现声阻抗的效果；在多组谐振器串联(如图5i所示)通过在底电极504的离子注入区域507i实现声阻抗的效果；或者在顶电极508和压电层505上同时进行离子注入形成的区域507j(如图5j)实现声阻抗的效果。
利用如图4a-4k所示的制作工艺制作获得的薄膜体声波谐振器，通过特定区域或特定射程的谐振器功能层的离子注入形成声阻抗突变部改变特定区域的声阻抗，反射横波传出，从而抑制横波从谐振器空腔上部的谐振区域带走能量，进而提升谐振器的Q值。在对其他功能层进行离子注入时，根据需要将图4e-4i中的离子注入工艺相应地调节至需要进行离子注入的功能层的制作工艺之后，例如需要对底电极进行局部改性，则将图4e-4i中的离子注入工艺相应地调节至底电极制作工艺完成之后(图4c)。
应当认识到，利用离子注入改变声阻抗的方式不仅仅可以用于上述薄膜体声波谐振器的制作工艺上，可以同样适用于SAW、BAW的所有不同种类的射频滤波器件，以及MEMS类压电器件，包括陀螺仪，雷达芯片等所有MEMS类器件的制作工艺上，例如，使用在SAW器件中，在IDT末端区域改变声阻抗以提高SAW器件的性能；或者使用SMR结构的BAW器件中，SMR反射层的结构中掺杂，达到更好的反射效果；又或者在堆叠体声谐振器(SBAR)器件、RBAR(reverse bluk acoustic resonator)器件、双体声谐振器(DBAR)器件或耦合谐振滤波器(CRF)器件的谐振器堆叠中，通过离子注入来改变电极、压电层或者介质层的声阻抗，同样可以达到提升器件性能的目的。
以上描述了本申请的具体实施方式，但本申请的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本申请揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本申请的保护范围之内。因此，本申请的保护范围应以权利要求的保护范围为准。
在本申请的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本申请和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本申请的限制。措词‘包括’并不排除在权利要求未列出的元件或步骤的存在。元件前面的措词‘一’或‘一个’并不排除多个这样的元件的存在。在相互不同从属权利要求中记载某些措施的简单事实不表明这些措施的组合不能被用于改进。在权利要求中的任何参考符号不应当被解释为限制范围。
Claims (16)
1.一种薄膜体声波谐振器，其特征在于，包括设置在声波反射结构所在衬底的上部的底电极层、压电层和顶电极层，其中所述底电极层、所述压电层和所述顶电极层中的至少一层的与所述声波反射结构的边界在垂直于所述衬底方向上对应的部位经过离子注入处理以形成声阻抗突变部。
2.根据权利要求1所述的薄膜体声波谐振器，其特征在于，所述声阻抗突变部被部分施加离子注入。
3.根据权利要求1所述的薄膜体声波谐振器，其特征在于，所述声阻抗突变部被全部施加离子注入。
4.根据权利要求1-3中任一项所述的薄膜体声波谐振器，其特征在于，所述声阻抗突变部在所述衬底上的投影区域至少从所述声波反射结构之外的区域跨越到所述声波反射结构之内。
5.根据权利要求1所述的薄膜体声波谐振器，其特征在于，所述声阻抗突变部的离子注入射程小于等于所述声波反射结构的边界对应的部位的电极和/或压电层的总厚度。
6.根据权利要求1所述的薄膜体声波谐振器，其特征在于，所述声阻抗突变部被施加不同的离子注入以在平行于所述压电层的方向形成了围绕所述声波反射结构的多重环形带。
7.根据权利要求6所述的薄膜体声波谐振器，其特征在于，所述不同的离子注入包括不同元素的离子注入和/或不同剂量的离子注入。
8.根据权利要求1-3、5-7中任一项所述的薄膜体声波谐振器，其特征在于，所述声波反射结构为空腔。
9.根据权利要求1-3、5-7中任一项所述的薄膜体声波谐振器，其特征在于，所述声波反射结构为布拉格反射结构。
10.根据权利要求9所述的薄膜体声波谐振器，其特征在于，所述布拉格反射结构为被施加离子注入后的布拉格反射结构。
11.一种薄膜体声波谐振器的制作工艺，其特征在于，包括：
在形成或将要形成声波反射结构的衬底上制作底电极层以覆盖所述声波反射结构；
在所述底电极层上制作压电层；
在所述压电层上制作顶电极层；
其中，所述工艺还包括对所述底电极层、所述压电层和所述顶电极层中的至少一层的与所述声波反射结构的边界对应的部位进行全部或部分离子注入处理以形成声阻抗突变部。
12.根据权利要求11所述的制作工艺，其特征在于，所述离子注入处理具体包括：
在需要进行离子注入处理的功能层上沉积硬掩模或涂覆光刻胶；
将所述硬掩模或所述光刻胶图形化以使得所述功能层的至少与所述声波反射结构的边界对应的部位暴露出；
对所述功能层的暴露部位进行离子注入；
去除所述硬掩模或光刻胶；其中，所述功能层包括所述底电极层、所述压电层和所述顶电极层中的至少一层。
13.根据权利要求11-12中任一项所述的制作工艺，其特征在于，利用不同元素和/或不同剂量的离子注入形成围绕所述声波反射结构的多重环形带的声阻抗突变部。
14.根据权利要求11-12中任一项所述的制作工艺，其特征在于，所述声波反射结构为空腔或者布拉格反射结构。
15.根据权利要求14所述的制作工艺，其特征在于，预先对所述布拉格反射结构进行离子注入处理。
16.一种薄膜体声波谐振器，其特征在于，通过权利要求11-15中任一项所述的制作工艺制成。
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Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN113300684A (zh) * | 2021-05-26 | 2021-08-24 | 南通大学 | Lamb波谐振器及其制作方法 |
| CN113965183A (zh) * | 2021-12-23 | 2022-01-21 | 深圳新声半导体有限公司 | 一种带有多种顶电极形状的薄膜体声波谐振器 |
| TWI792308B (zh) * | 2021-01-25 | 2023-02-11 | 南韓商三星電機股份有限公司 | 體聲波共振器 |
| WO2023236332A1 (en) * | 2022-06-07 | 2023-12-14 | Huawei Technologies Co., Ltd. | Plate mode resonator device |
| WO2024040679A1 (zh) * | 2022-08-26 | 2024-02-29 | 见闻录(浙江)半导体有限公司 | 体声波谐振器及其制作方法、滤波器及电子设备 |
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Families Citing this family (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN115001430B (zh) * | 2022-05-26 | 2023-07-14 | 武汉敏声新技术有限公司 | 一种谐振器及其制备方法 |
| CN115276600B (zh) * | 2022-09-01 | 2023-12-08 | 武汉敏声新技术有限公司 | 一种薄膜体声波谐振器及其制备方法 |
| CN115603697B (zh) * | 2022-09-21 | 2024-01-23 | 见闻录(浙江)半导体有限公司 | 一种声波谐振器及其制造方法、滤波器和电子设备 |
| CN117097283B (zh) * | 2023-10-13 | 2024-01-30 | 广州市艾佛光通科技有限公司 | 一种固态装配型谐振器制作方法及固态装配型谐振器 |
Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2018007230A (ja) * | 2016-07-07 | 2018-01-11 | サムソン エレクトロ−メカニックス カンパニーリミテッド． | 音響共振器及びその製造方法 |
Family Cites Families (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP4582235B2 (ja) * | 2008-10-31 | 2010-11-17 | 株式会社村田製作所 | 圧電デバイスの製造方法 |
| CN103607178B (zh) * | 2013-09-17 | 2016-10-05 | 诺思（天津）微系统有限公司 | 薄膜体波谐振器及提高其品质因数的方法 |
| CN108493326A (zh) * | 2018-04-09 | 2018-09-04 | 中国科学院上海微系统与信息技术研究所 | 基于单晶压电薄膜的声波谐振器及其制备方法 |
| CN110868171B (zh) * | 2019-04-23 | 2024-04-16 | 中国电子科技集团公司第十三研究所 | 谐振器、晶片及谐振器制造方法 |
| CN110868177B (zh) * | 2019-04-23 | 2023-08-15 | 中国电子科技集团公司第十三研究所 | 谐振器和滤波器 |
| CN110311643A (zh) * | 2019-08-01 | 2019-10-08 | 杭州左蓝微电子技术有限公司 | 一种薄膜体声波谐振器及其制备方法 |
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Patent Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2018007230A (ja) * | 2016-07-07 | 2018-01-11 | サムソン エレクトロ−メカニックス カンパニーリミテッド． | 音響共振器及びその製造方法 |
Cited By (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| TWI792308B (zh) * | 2021-01-25 | 2023-02-11 | 南韓商三星電機股份有限公司 | 體聲波共振器 |
| CN113300684A (zh) * | 2021-05-26 | 2021-08-24 | 南通大学 | Lamb波谐振器及其制作方法 |
| CN113300684B (zh) * | 2021-05-26 | 2023-11-17 | 南通大学 | Lamb波谐振器及其制作方法 |
| CN113965183A (zh) * | 2021-12-23 | 2022-01-21 | 深圳新声半导体有限公司 | 一种带有多种顶电极形状的薄膜体声波谐振器 |
| CN113965183B (zh) * | 2021-12-23 | 2022-03-15 | 深圳新声半导体有限公司 | 一种带有多种顶电极形状的薄膜体声波谐振器 |
| WO2023236332A1 (en) * | 2022-06-07 | 2023-12-14 | Huawei Technologies Co., Ltd. | Plate mode resonator device |
| WO2024040679A1 (zh) * | 2022-08-26 | 2024-02-29 | 见闻录(浙江)半导体有限公司 | 体声波谐振器及其制作方法、滤波器及电子设备 |
| WO2024040678A1 (zh) * | 2022-08-26 | 2024-02-29 | 见闻录(浙江)半导体有限公司 | 体声波谐振器、谐振器组件、滤波器及电子设备 |
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