CN112886940B - 一种易于集成的fbar滤波器 - Google Patents

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Abstract

本发明提出了一种易于集成的FBAR滤波器，包括：多个布拉格反射层结构的支撑脚、第一谐振器、第二谐振器；所述的第一谐振器、第二谐振器之间共用多个布拉格反射层结构的支撑脚；第一谐振器由质量负载、第一上电极、第一压电层、第一下电极依次沉积构成；第二谐振器由第二上电极、第二压电层、第二下电极依次沉积构成。FBAR谐振器通过支撑脚联接形成滤波器，谐振器可通过在上电极上部施加质量负载调频，以形成滤波器通带。FBAR谐振器通过横向分布的布拉格反射层相间结构的支撑脚联接，能够提高FBAR谐振器的机械品质因数，也可使谐振器排布方式多样化，可以为横向排布方式或纵向叠加方式，提高滤波器的集成度，减小加工成本。

Description

一种易于集成的FBAR滤波器
技术领域
本发明属于滤波器技术领域，尤其涉及一种易于集成的FBAR滤波器。
背景技术
随着现代无线通信技术向高频、高速方向发展，对射频通信常用的前端滤波器提出了更高的要求。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。目前射频系统中滤波器的主要实现方式有两种：SAW(声表面波)滤波器和BAW(体声波)滤波器。与声表面波滤波器相比，体声波滤波器具有高工作频率和功率容量优势，其中，FBAR(薄膜体声波谐振器)滤波器具有高频率、低损耗、低温漂特性，陡峭的滤波器裙边和极高的Q值、工作频率、灵敏度、分辨率、可承受功率容量，小体积以及制备工艺与CMOS兼容的特性，占据了大部分无线通讯的应用领域。在FBAR结构边缘处采用横向分布的布拉格反射层相间结构的支撑脚，能够提高FBAR谐振器的机械品质因数，提高谐振器自身性能，此外，搭建传统FBAR滤波器往往需要在FBAR谐振器外部增加外围支持框架以使多个谐振器集成，但这种传统的联接方式往往限制了FBAR滤波器的集成度，FBAR谐振器之间通过横向分布的布拉格反射层相间结构的支撑脚联接可使谐振器排布方式多样化，可以为横向排布方式也可以为纵向叠加方式，能够提高滤波器填充系数，提高滤波器的集成度，减小加工成本。
发明内容
本发明提出了一种易于集成的FBAR滤波器，FBAR谐振器之间可以通过横向分布的布拉格反射层相间结构的支撑脚联接，能够提高FBAR谐振器的机械品质因数，同时，FBAR谐振器之间通过横向分布的布拉格反射层相间结构的支撑脚联接可使谐振器排布方式多样化，可以为横向排布方式也可以为纵向叠加方式，最终制成滤波器乃至双工器，提高滤波器的集成度，减小加工成本。
为实现上述目的，本发明采用的技术方案是：一种易于集成的FBAR滤波器，其结构包括：多个布拉格反射层结构的支撑脚、第一谐振器、第二谐振器；所述的第一谐振器、第二谐振器之间共用多个布拉格反射层结构的支撑脚；
所述第一谐振器与所述第二谐振器通过多个布拉格反射层结构的支撑脚横向排布或者纵向叠加排布；
所述第一谐振器由质量负载、第一上电极、第一压电层、第一下电极依次沉积构成；
所述第二谐振器由第二上电极、第二压电层、第二下电极依次沉积构成；
所述第一上电极与所述第二上电极通过多个布拉格反射层结构的支撑脚连接；
所述第一压电层与所述第二压电层通过多个布拉格反射层结构的支撑脚连接；
所述第一下电极与所述第二下电极通过多个布拉格反射层结构的支撑脚连接；
在上述易于集成的FBAR滤波器中，所述布拉格反射层结构的支撑脚是由高声阻抗材料和低声阻抗材料横向交替排布构成，所述布拉格反射层结构的支撑脚为连续曲面图形、多边形；
在上述易于集成的FBAR滤波器中，所述的第一谐振器、第二谐振器形状为连续曲面图形、多边形。
最终即可得到由布拉格反射层结构的支撑脚联接第一谐振器和第二谐振器所构成的滤波器。
本发明的有益效果：FBAR谐振器通过支撑脚联接形成滤波器，组成滤波器的谐振器可通过在上电极上部施加质量负载调频，以形成滤波器通带。FBAR谐振器之间可以通过横向分布的布拉格反射层相间结构的支撑脚联接，能够提高FBAR谐振器的机械品质因数，可使谐振器排布方式多样化，可以为横向排布方式或纵向叠加方式，提高滤波器的集成度，减小加工成本。
附图说明
图1：是本发明一种易于集成的FBAR滤波器的电路原理图；
图2：是本发明一种易于集成的FBAR滤波器实施例1的立体结构示意图；
图3：是本发明一种易于集成的FBAR滤波器实施例2的立体结构示意图；
图4：是本发明一种易于集成的FBAR滤波器实施例3的立体结构示意图；
图5：是本发明一种易于集成的FBAR滤波器实施例4的立体结构示意图；
图6：是本发明一种易于集成的FBAR滤波器实施例4的俯视图；
图7：是本发明一种易于集成的FBAR滤波器实施例4的截面图；
图8：是本发明一种易于集成的FBAR滤波器实施例5的立体结构示意图；
图9：是本发明一种易于集成的FBAR滤波器实施例5的俯视图；
图10：是本发明一种易于集成的FBAR滤波器实施例5的截面图；
图11：是本发明一种易于集成的FBAR滤波器实施例6的立体结构示意图；
其中，1-质量负载、2-第一上电极、3-第一压电层、4-第一下电极、5-布拉格反射层结构的支撑脚、6-第一谐振器、7-第二谐振器、8-滤波器、9-引出第一下电极、10-引出第二下电极、11-Si衬底、12-第一串联FBAR、13-第二串联FBAR、14-第三串联FBAR、15-第四串联FBAR、16-第一并联FBAR、17-第二并联FBAR、18-第三并联FBAR、19-第四并联FBAR、20-引出第一下电极和第二下电极、21-引出第一上电极和第二上电极。
具体实施方式
下面将结合附图对本发明的实施方式进行详细描述。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用于解释本发明，并不用于限定本发明。
下面结合图1至图11介绍本发明的具体实施方式为：
一种易于集成的FBAR滤波器，其结构包括：多个布拉格反射层结构的支撑脚、第一谐振器、第二谐振器；所述的第一谐振器、第二谐振器之间共用多个布拉格反射层结构的支撑脚；
所述第一谐振器与所述第二谐振器通过多个布拉格反射层结构的支撑脚横向排布或者纵向叠加排布；
所述第一谐振器由质量负载、第一上电极、第一压电层、第一下电极依次沉积构成；
所述第二谐振器由第二上电极、第二压电层、第二下电极依次沉积构成；
所述第一上电极与所述第二上电极通过多个布拉格反射层结构的支撑脚连接；
所述第一压电层与所述第二压电层通过多个布拉格反射层结构的支撑脚连接；
所述第一下电极与所述第二下电极通过多个布拉格反射层结构的支撑脚连接；
在上述易于集成的FBAR滤波器中，所述布拉格反射层结构的支撑脚是由高声阻抗材料和低声阻抗材料横向交替排布构成，所述布拉格反射层结构的支撑脚为连续曲面图形、多边形；
图1为本发明专利中一种易于集成的FBAR滤波器的电路原理图，带通滤波器由四个串联FBAR和四个并联FBAR构成，串联的四个FBAR结构均相同，并联的四个FBAR结构均相同。
本发明实施例中带通滤波器中所有串联的FBAR均包括上电极、压电薄膜层、下电极、布拉格反射层结构的支撑脚。
本发明实施例中带通滤波器中所有并联的FBAR均包括质量负载层、上电极、压电薄膜层、下电极、布拉格反射层结构的支撑脚。
根据滤波器工作原理，并联的FBAR的谐振频率要低于串联FBAR的谐振频率，其中质量负载起到了调节FBAR谐振频率的作用。
实施例1
图2为本实施例1一种易于集成的FBAR滤波器，第一谐振器6与第二谐振器7通过两个圆形支撑脚5联接，第一谐振器6与第二谐振器7布置在Si衬底11上。
实施例2
图3为本实施例2一种易于集成的FBAR滤波器，第一谐振器6与第二谐振器7所用支撑脚为方形(四边形)，通过两个支撑脚5联接，第一谐振器6与第二谐振器7布置在Si衬底11上。
实施例3
图4为本实施例3一种易于集成的FBAR滤波器，第一谐振器6与第二谐振器7所用支撑脚为圆形，通过一个支撑脚5联接，谐振器的相对位置可以根据实际情况需要进行调节，第一谐振器6与第二谐振器7布置在Si衬底11上。
实施例4
图5为本实施例4一种易于集成的FBAR滤波器，第一谐振器6与第二谐振器7所用支撑脚为方形，通过一个支撑脚5联接，谐振器的相对位置可以根据实际情况需要进行调节，第一谐振器6与第二谐振器7布置在Si衬底11上。
图6为本实施例4一种易于集成的FBAR滤波器的俯视图。
图7为本实施例4一种易于集成的FBAR滤波器的截面图，第一谐振器6自上而下多层结构相同：1-质量负载，2-第一上电极，3-第一压电层，4-第一下电极，5-布拉格反射层结构的支撑脚；第二谐振器7多层结构与第一谐振器6相同，第一谐振器6与第二谐振器7布置在Si衬底11上。
实施例5
图8为本实施例5一种易于集成的FBAR滤波器，第一谐振器6与第二谐振器7所用支撑脚为方形，通过支撑脚5联接，第一谐振器6与第二谐振器7布置在Si衬底11上。
图9为本实施例5一种易于集成的FBAR滤波器的俯视图。
图10为本实施例5一种易于集成的FBAR滤波器的截面图，第一谐振器6自上而下多层结构相同：1-质量负载，2-第一上电极，3-第一压电层，4-第一下电极，5-布拉格反射层结构的支撑脚；第二谐振器7多层结构与第一谐振器6相同，第一谐振器6与第二谐振器7布置在Si衬底11上。
实施例6
图11为本实施例6一种易于集成的FBAR滤波器，第一谐振器6与第二谐振器7所用支撑脚为圆形，通过支撑脚5联接，谐振器的相对位置可以根据实际情况需要进行调节，第一谐振器6与第二谐振器7布置在Si衬底11上。
应当理解的是，对本领域普通技术人员来说，可以根据上述说明加以改进或变换，而所有这些改进和变换都应属于本发明所附权利要求的保护范围。

Claims (1)

1.一种易于集成的FBAR滤波器，其特征在于，包括：多个布拉格反射层结构的支撑脚、第一谐振器、第二谐振器；所述的第一谐振器、第二谐振器之间共用多个布拉格反射层结构的支撑脚；
所述第一谐振器由质量负载、第一上电极、第一压电层、第一下电极依次沉积构成；
所述第一谐振器与所述第二谐振器通过多个布拉格反射层结构的支撑脚横向排布或者纵向叠加排布；
所述第二谐振器由第二上电极、第二压电层、第二下电极依次沉积构成；
所述第一上电极与所述第二上电极通过多个布拉格反射层结构的支撑脚连接；
所述第一压电层与所述第二压电层通过多个布拉格反射层结构的支撑脚连接；
所述第一下电极与所述第二下电极通过多个布拉格反射层结构的支撑脚连接；
所述布拉格反射层结构的支撑脚是由高声阻抗材料和低声阻抗材料横向交替排布构成，所述布拉格反射层结构的支撑脚为连续曲面图形、多边形；
所述的第一谐振器、第二谐振器形状为连续曲面图形、多边形；
支撑脚仅与谐振器上电极、压电层、下电极的叠层有效区域边缘的部分区域相接触。
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