CN113644894B - 空气腔型薄膜体声波谐振器滤波器及滤波器组件 - Google Patents

空气腔型薄膜体声波谐振器滤波器及滤波器组件 Download PDF

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Abstract

本发明涉及滤波器技术领域，提供一种空气腔型薄膜体声波谐振器滤波器及滤波器组件，该滤波器包括输入端子、输出端子、多个串联的薄膜体声波谐振器和多个并联的薄膜体声波谐振器；多个串联的薄膜体声波谐振器包括第一至第六薄膜体声波谐振器，串联连接在输入端子和输出端子之间；多个并联的薄膜体声波谐振器包括第七至第十薄膜体声波谐振器，第七、第八和第十薄膜体声波谐振器的一端分别连接在第一薄膜体声波谐振器和第二薄膜体声波谐振器之间、第三薄膜体声波谐振器和第四薄膜体声波谐振器之间、第五薄膜体声波谐振器和第六薄膜体声波谐振器之间的节点上，第九薄膜体声波谐振器和第八薄膜体声波谐振器串联，可允许特定频率的信号通过。

Description

空气腔型薄膜体声波谐振器滤波器及滤波器组件
技术领域
本发明属于滤波器技术领域，更具体地说，是涉及一种空气腔型薄膜体声波谐振器滤波器及滤波器组件。
背景技术
近年来，随着5G无线通信技术的不断发展，通过利用更高频段以及频段重组来实现移动通信，这对相关射频元器件的微型化、高频带宽化、集成化及柔性化提出了越来越高的要求。
薄膜体声波谐振器(Film Bulk Acoustic Resonator，FBAR)滤波器凭借其尺寸小、谐振频率高、品质因数高、功率容量大、滚降效应好等优良特性，正逐步取代传统的声表面波滤波器和陶瓷滤波器，在射频滤波器领域占有越来越大的市场份额，在5G无线通信射频领域发挥着巨大作用。
然而目前对薄膜体声波谐振器滤波器的研究大多集中在制备方法上，对薄膜体声波谐振器滤波器的具体结构的研究较少。
发明内容
本发明实施例提供一种空气腔型薄膜体声波谐振器滤波器及滤波器组件，旨在提供一种薄膜体声波谐振器滤波器的新型结构。
第一方面，本发明实施例提供了一种中心频率为3660MHz的空气腔型薄膜体声波谐振器滤波器，包括输入端子、输出端子、多个串联的薄膜体声波谐振器和多个并联的薄膜体声波谐振器，所述空气腔型薄膜体声波谐振器滤波器设置为对称结构；
所述多个串联的薄膜体声波谐振器包括第一薄膜体声波谐振器、第二薄膜体声波谐振器、第三薄膜体声波谐振器、第四薄膜体声波谐振器、第五薄膜体声波谐振器和第六薄膜体声波谐振器，串联连接在所述输入端子和所述输出端子之间；
所述多个并联的薄膜体声波谐振器包括第七薄膜体声波谐振器、第八薄膜体声波谐振器、第九薄膜体声波谐振器和第十薄膜体声波谐振器，所述第七薄膜体声波谐振器的一端连接在所述第一薄膜体声波谐振器和所述第二薄膜体声波谐振器之间的节点上，所述第八薄膜体声波谐振器的一端连接在所述第三薄膜体声波谐振器和所述第四薄膜体声波谐振器之间的节点上，所述第九薄膜体声波谐振器的一端与所述第八薄膜体声波谐振器的另一端连接，所述第十薄膜体声波谐振器的一端连接在所述第五薄膜体声波谐振器和所述第六薄膜体声波谐振器之间的节点上；所述第七薄膜体声波谐振器、所述第九薄膜体声波谐振器和所述第十薄膜体声波谐振器的另一端分别连接接地端子。
本发明实施例中的滤波器包括多个串联在输入端子和输出端子之间的薄膜体声波谐振器、及多个并联连接在串联连接的多个薄膜体声波谐振器节点之间的薄膜体声波谐振器。信号通过输入端子，经过上述多个串联的薄膜体声波谐振器和多个并联的薄膜体声波谐振器之后，可允许特定频率的信号通过。
结合第一方面，在一种可能的实现方式中，所述多个串联的薄膜体声波谐振器的串联谐振频率和并联谐振频率相同；所述多个并联的薄膜体声波谐振器的串联谐振频率和并联谐振频率相同。
结合第一方面，在一种可能的实现方式中，所述多个串联的薄膜体声波谐振器的串联谐振频率和所述多个并联的薄膜体声波谐振器的并联谐振频率相同。
结合第一方面，在一种可能的实现方式中，所述第一薄膜体声波谐振器的面积为5950μm2-6050μm2，所述第二薄膜体声波谐振器和所述第三薄膜体声波谐振器的面积均为3450μm2-3550μm2，所述第四薄膜体声波谐振器、所述第五薄膜体声波谐振器和所述第十薄膜体声波谐振器的面积均为3350μm2-3450μm2，所述第六薄膜体声波谐振器的面积为5250μm2-5350μm2，所述第七薄膜体声波谐振器的面积为8350μm2-8450μm2，所述第八薄膜体声波谐振器和所述第九薄膜体声波谐振器的面积为3750μm2-3850μm2。
结合第一方面，在一种可能的实现方式中，所述空气腔型薄膜体声波谐振器滤波器的版图包括牺牲层、下电极层、上电极层、差频层和孔层，所述差频层与所述多个并联的薄膜体声波谐振器对应，所述多个串联的薄膜体声波谐振器不具有所述差频层；所述孔层中开设有多个释放孔，每个薄膜体声波谐振器均设有多个释放通道，每个所述释放通道至少对应一个释放孔。
结合第一方面，在一种可能的实现方式中，所述上电极层的厚度为所述下电极层的厚度为/>所述差频层的厚度为所述释放孔的直径为15μm-25μm，所述空气腔型薄膜体声波谐振器滤波器还包括压电层，所述压电层的厚度为/>
结合第一方面，在一种可能的实现方式中，所述多个并联的薄膜体声波谐振器还包括第十一薄膜体声波谐振器，所述第十一薄膜体声波谐振器的一端与所述第九薄膜体声波谐振器串联，所述第十一薄膜体声波谐振器的另一端与所述接地端子连接。
结合第一方面，在一种可能的实现方式中，所述第七薄膜体声波谐振器和所述第十薄膜体声波谐振器均位于所述输入端子和所述输出端子所在直线的第一侧，所述第八薄膜体声波谐振器、所述第九薄膜体声波谐振器和所述第十一薄膜体声波谐振器均位于所述直线的第二侧，所述直线的第一侧和所述第二侧相对；
所述第一薄膜体声波谐振器、所述第二薄膜体声波谐振器和所述第三薄膜体声波谐振器的中心连线构成第一V字型，所述第三薄膜体声波谐振器、所述第四薄膜体声波谐振器和所述第五薄膜体声波谐振器的中心连线构成第二V字型，所述第四薄膜体声波谐振器、所述第五薄膜体声波谐振器和所述第六薄膜体声波谐振器的中心连线构成第三V字型，所述第一V字型和所述第三V字型的开口角度均大于90°，所述第二V字型的开口角度小于90°，所述第一V字型和所述第三V字型的开口方向均朝向所述直线的第二侧，所述第二V字型的开口方向朝向所述直线的第一侧；
所述第二薄膜体声波谐振器、所述第三薄膜体声波谐振器和所述第四薄膜体声波谐振器的中心位于一条直线上，且所述第一薄膜体声波谐振器和所述第六薄膜体声波谐振器的中心位于所述输入端子和所述输出端子所在直线上。
结合第一方面，在一种可能的实现方式中，所述空气腔型薄膜体声波谐振器滤波器的版图包括第一版图区至第十六版图区；
第一版图区、第三版图区和第五版图区为接地端子版图区，第二版图区为输入端子版图区，第四版图区为输出端子版图区，所述第三版图区位于所述滤波器的版图的上部，所述第一版图区和第五版图区、所述第二版图区和第四版图区分别对称设置在所述滤波器的版图的两边；
第六版图区、第七版图区、第八版图区、第九版图区、第十版图区和第十一版图区分别为所述第一薄膜体声波谐振器、所述第二薄膜体声波谐振器、所述第三薄膜体声波谐振器、所述第四薄膜体声波谐振器、所述第五薄膜体声波谐振器和所述第六薄膜体声波谐振器的版图区；所述第六版图区、所述第七版图区、所述第八版图区、所述第九版图区、所述第十版图区和所述第十一版图区分别串联连接在所述第二版图区和所述第四版图区之间；
第十二版图区、第十三版图区、第十四版图区、第十五版图区和第十六版图区分别为所述第七薄膜体声波谐振器、所述第八薄膜体声波谐振器、所述第九薄膜体声波谐振器、所述第十薄膜体声波谐振器和所述第十一薄膜体声波谐振器的版图区；
所述第十二版图区位于所述第六版图区下部，且一端分别与所述第六版图区和所述第七版图区连接，另一端与所述第一版图区连接；
所述第十三版图区位于所述第八版图区上部，且一端分别与所述第八版图区和所述第九版图区连接，另一端与所述第十四版图区的一端连接，所述第十四版图区的另一端与所述第十六版图区的一端连接，所述第十六版图区的另一端与所述第三版图区连接；
所述第十五版图区位于所述第十一版图区下部，且一端分别与所述第十版图区和所述第十一版图区连接，另一端与所述第五版图区连接。
第二方面，本发明实施例还提供了一种滤波器组件，包括如上任一项所述的空气腔型薄膜体声波谐振器滤波器。
附图说明
图1为本发明实施例提供的一种空气腔型薄膜体声波谐振器滤波器的电路示意图；
图2为本发明实施例提供的另一种空气腔型薄膜体声波谐振器滤波器的电路示意图；
图3为本发明实施例提供的空气腔型薄膜体声波谐振器滤波器的版图结构示意图；
图4为图3所示的空气腔型薄膜体声波谐振器滤波器的牺牲层的版图示意图；
图5为图3所示的空气腔型薄膜体声波谐振器滤波器的下电极层的版图示意图；
图6为图3所示的空气腔型薄膜体声波谐振器滤波器的上电极层的版图示意图；
图7为图3所示的空气腔型薄膜体声波谐振器滤波器的差频层示的版图意图；
图8为图3所示的空气腔型薄膜体声波谐振器滤波器的孔层的版图示意图；
图9为本发明实施例提供的空气腔型薄膜体声波谐振器滤波器的幅频特性曲线。
图中：11-输入端子，12-输出端子，21-第一薄膜体声波谐振器，22-第二薄膜体声波谐振器，23-第三薄膜体声波谐振器，24-第四薄膜体声波谐振器，25-第五薄膜体声波谐振器，26-第六薄膜体声波谐振器，31-第七薄膜体声波谐振器，32-第八薄膜体声波谐振器，33-第九薄膜体声波谐振器，34-第十薄膜体声波谐振器，35-第十一薄膜体声波谐振器，41-释放孔。
具体实施方式
为了使本发明所要解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
薄膜体声波谐振器(Film Bulk Acoustic Resonator，FBAR)滤波器，正在逐步取代传统的声表面波(SAW)滤波器和陶瓷滤波器，在无线通信射频领域发挥巨大作用。但是现有对FBAR滤波器的研究大多集中在制备方法上，具体结构的研究较少。某工程应用需使用中心频率为3750MHz的滤波器，其1dB带宽大于35MHz，需对3650MHz以及3850MHz处抑制分别大于40dBc和35dBc。
基于上述问题，本发明实施例提供了一种空气腔型薄膜体声波谐振器滤波器。该空气腔型薄膜体声波谐振器滤波器，包括输入端子、输出端子、多个串联的薄膜体声波谐振器和多个并联的薄膜体声波谐振器，空气腔型薄膜体声波谐振器滤波器设置为对称结构；多个串联的薄膜体声波谐振器包括第一薄膜体声波谐振器、第二薄膜体声波谐振器、第三薄膜体声波谐振器、第四薄膜体声波谐振器、第五薄膜体声波谐振器和第六薄膜体声波谐振器，串联连接在输入端子和输出端子之间；多个并联的薄膜体声波谐振器包括第七薄膜体声波谐振器、第八薄膜体声波谐振器、第九薄膜体声波谐振器和第十薄膜体声波谐振器，第七薄膜体声波谐振器的一端连接在第一薄膜体声波谐振器和第二薄膜体声波谐振器之间的节点上，第八薄膜体声波谐振器的一端连接在第三薄膜体声波谐振器和第四薄膜体声波谐振器之间的节点上，第九薄膜体声波谐振器的一端与第八薄膜体声波谐振器的另一端连接，第十薄膜体声波谐振器的一端连接在第五薄膜体声波谐振器和第六薄膜体声波谐振器之间的节点上；第七薄膜体声波谐振器、第九薄膜体声波谐振器和第十薄膜体声波谐振器的另一端分别连接接地端子。
本发明实施例中的滤波器包括多个串联在输入端子和输出端子之间的薄膜体声波谐振器、及多个并联连接在串联连接的多个薄膜体声波谐振器节点之间的薄膜体声波谐振器。信号通过输入端子，经过上述多个串联的薄膜体声波谐振器和多个并联的薄膜体声波谐振器之后，可实现对信号特定频段的滤波，从而输出特定中心频率的信号。
图1示出了本发明实施例提供的一种空气腔型薄膜体声波谐振器滤波器的电路示意图。该空气腔型薄膜体声波谐振器滤波器包括输入端子11、输出端子12、多个串联的薄膜体声波谐振器和多个并联的薄膜体声波谐振器。其中多个串联的薄膜体声波谐振器包括第一薄膜体声波谐振器21、第二薄膜体声波谐振器22、第三薄膜体声波谐振器23、第四薄膜体声波谐振器24、第五薄膜体声波谐振器25和第六薄膜体声波谐振器26。多个并联的薄膜体声波谐振器包括第七薄膜体声波谐振器31、第八薄膜体声波谐振器32、第九薄膜体声波谐振器33和第十薄膜体声波谐振器34。
其中，第一薄膜体声波谐振器21、第二薄膜体声波谐振器22、第三薄膜体声波谐振器23、第四薄膜体声波谐振器24、第五薄膜体声波谐振器25和第六薄膜体声波谐振器26串联地连接在输入端子11和输出端子12之间，且第一薄膜体声波谐振器21至第六薄膜体声波谐振器26具有相同的第一串联谐振频率和第一并联谐振频率。
多个串联的薄膜体声波谐振器分为四个串臂谐振器，分别为第一串臂谐振器、第二串臂谐振器、第三串臂谐振器和第四串臂谐振器。第一串臂谐振器包括第一薄膜体声波谐振器21，第二串臂谐振器包括第二薄膜体声波谐振器22和第三薄膜体声波谐振器23，第三串臂谐振器包括第四薄膜体声波谐振器24和第五薄膜体声波谐振器25，第四串臂谐振器包括第六薄膜体声波谐振器26。第二串臂谐振器、第三串臂谐振器采用两个谐振器串联的结构，可以增大谐振器的面积，使其在工艺易于实现的范围内，从而提高滤波器的可靠性。
多个并联的薄膜体声波谐振器分为三个并臂谐振器，分别为第一并臂谐振器、第二并臂谐振器和第三并臂谐振器。第一并臂谐振器包括第七薄膜体声波谐振器31，第二并臂谐振器包括第八薄膜体声波谐振器32和第九薄膜体声波谐振器33，第三并臂谐振器包括第十薄膜体声波谐振器34。
第七薄膜体声波谐振器31一端连接在第一薄膜体声波谐振器21和第二薄膜体声波谐振器22之间的节点上，另一端连接接地端子。第八薄膜体声波谐振器32一端连接在第三薄膜体声波谐振器23和第四薄膜体声波谐振器24之间的节点上，另一端连接接地端子。第十薄膜体声波谐振器34一端连接在第五薄膜体声波谐振器25和第六薄膜体声波谐振器26之间的节点上，另一端连接接地端子。第九薄膜体声波谐振器33与第八薄膜体声波谐振器32串联，能够增大谐振器的面积，使其在工艺易于实现的范围内，从而提高滤波器的可靠性。
此外，空气腔型薄膜体声波谐振器滤波器设置为对称结构，便于得到特定中心频率。
如图2所示，在本申请中，为了实现窄带设计，多个并联的薄膜体声波谐振器还包括第十一薄膜体声波谐振器35，第十一薄膜体声波谐振器35的一端与第九薄膜体声波谐振器33串联，第十一薄膜体声波谐振器35的另一端与接地端子连接。如此，第二并臂谐振器包括第八薄膜体声波谐振器32、第九薄膜体声波谐振器33和第十一薄膜体声波谐振35。第七薄膜体声波谐振器31至第十薄膜体声波谐振器34具有相同的第二串联谐振频率和第二并联谐振频率，且第十一薄膜体声波谐振器34与第一薄膜体声波谐振器21至第六薄膜体声波谐振器26具有相同的第一串联谐振频率和第一并联谐振频率。
在一些实施例中，多个串联的薄膜体声波谐振器的串联谐振频率和并联谐振频率相同；多个并联的薄膜体声波谐振器的串联谐振频率和并联谐振频率相同。也就是，多个第一串联谐振频率相同，多个第一并联谐振频率相同，多个第二串联谐振频率相同，多个第二并联谐振频率相同。
在一些实施例中，多个串联的薄膜体声波谐振器的串联谐振频率和多个并联的薄膜体声波谐振器的并联谐振频率相同。也就是，第一串联谐振频率和第二并联谐振频率相同，从而可以形成特定的中心频率。
在一些实施例中，考虑到工艺实现的难易程度，薄膜体声波谐振器的面积应控制在4000μm2-80000μm2之间，具体可以是4000μm2、42000μm2、80000μm2等数值。在同一个电路中，每个薄膜体声波谐振器的面积在设计时，应尽量使电路中的每个薄膜体声波谐振器的面积相差较小，一般相差在4倍以下。
在一些实施例中，为了得到特定中心频率的空气腔型薄膜体声波谐振器滤波器，可以通过调整第一薄膜体声波谐振器21至第十一薄膜体声波谐振器35的面积和位置实现。可以将薄膜体声波谐振器滤波器设置为对称结构，也可以设置为非对称的结构。其中，谐振器的面积为谐振器平行板电容器上下电极的重合面积。
示例性的，为了得到中心频率为3750MHz的滤波器，第一薄膜体声波谐振器21的面积为5950μm2-6050μm2，具体可以是5950μm2、6000μm2、6050μm2等数值，第二薄膜体声波谐振器22和第三薄膜体声波谐振器23的面积均为3450μm2-3550μm2，具体可以是3450μm2、3500μm2、3550μm2等数值，第四薄膜体声波谐振器24、第五薄膜体声波谐振器25和第十薄膜体声波谐振器34的面积均为3350μm2-3450μm2，具体可以是3350μm2、3400μm2、3450μm2等数值，第六薄膜体声波谐振器26的面积为5250μm2-5350μm2，具体可以是5250μm2、5300μm2、5350μm2等数值，第七薄膜体声波谐振器31的面积为8350μm2-8450μm2，具体可以是8350μm2、8400μm2、8450μm2等数值，第八薄膜体声波谐振器32和第九薄膜体声波谐振器33的面积为3750μm2-3850μm2，具体可以是3750μm2、3800μm2、3850μm2等数值，第十一薄膜体声波谐振器35的面积为8350μm2-8450μm2，具体可以是8350μm2、8400μm2、8450μm2等数值。
在一些实施例中，空气腔型薄膜体声波谐振器滤波器的版图包括牺牲层、下电极层、上电极层、差频层和孔层，差频层与多个并联的薄膜体声波谐振器对应，多个串联的薄膜体声波谐振器不具有所述差频层。差频层用于实现并联的薄膜体声波谐振器和串联的薄膜体声波谐振器的频率差，从而形成滤波器，实现对相特定频率的滤波。通常，并联的薄膜体声波谐振器的第二串联谐振频率和第二并联谐振频率低于串联的薄膜体声波谐振器的第一串联谐振频率和第一并联谐振频率，且第一串联谐振频率等于第二并联谐振频率。
为了形成薄膜体声波谐振器的空气腔，实现声波的反射，特设置孔层，孔层中开设有多个释放孔，每个薄膜体声波谐振器的每个释放通道对应至少一个释放孔。
示例性的，每个谐振器可以具有多个释放通道(例如五个)，每个释放通道对应一个释放孔，释放气体通过释放孔进入释放通道，然后进入牺牲层区域把牺牲层材料腐蚀掉变成气体，再通过释放通道与释放孔排出。另外，若滤波器的空间紧张时，两个释放通道可以共用一个释放孔。另外，空气腔型薄膜体声波谐振器滤波器还包括压电层，压电层覆盖整个芯片，在探针测试区域，需要采用探针(例如GSG探针)对芯片进行测试，因此需要把压电层刻蚀掉，露出下电极用于测试。
在一些实施例中，为了得到特定中心频率的滤波器，可以通过调整上电极、下电极和压电层的厚度来实现。
示例性的，为了得到中心频率为3660MHz的滤波器，上电极层的厚度为具体可以是/>等数值，下电极层的厚度为具体可以是/>等数值，压电层的厚度为具体可以是/>等数值。
示例性的，差频层的厚度为具体可以是/>等数值。
示例性的，释放孔的直径为15μm-25μm，具体可以是15μm、20μm、25μm等数值。
本发明实施例提供了中心频率为3750MHz的空气腔型薄膜体声波谐振器滤波器的总版图如图3所示。
在一些实施例中，图3中滤波器的总版图包括第一版图区至第十六版图区。其中第一版图区401、第三版图区403和第五版图区405为接地端子版图区，第二版图区402为输入端子11的版图区，第四版图区404为输出端子12的版图区，第三版图区403位于滤波器的版图的上部，第一版图区401和第五版图区405、第二版图区402和第四版图区404分别对称设置在滤波器的版图的两边。
第六版图区406、第七版图区407、第八版图区408、第九版图区409、第十版图区410和第十一版图区411分别为第一薄膜体声波谐振器21、第二薄膜体声波谐振器22、第三薄膜体声波谐振器23、第四薄膜体声波谐振器24、第五薄膜体声波谐振器25和第六薄膜体声波谐振器26的版图区。第六版图区406、第七版图区407、第八版图区408、第九版图区409、第十版图区410和第十一版图区411分别串联连接在第二版图区401和第四版图区404之间。
第十二版图区412、第十三版图区413、第十四版图区414、第十五版图区415和第十六版图区416分别为第七薄膜体声波谐振器31、第八薄膜体声波谐振器32、第九薄膜体声波谐振器33、第十薄膜体声波谐振器34和第十一薄膜体声波谐振器35的版图区。
第十二版图区412位于第六版图区406下部，且一端分别与第六版图区406和第七版图区407连接，另一端与第一版图区401的一端连接；第十三版图区413位于第八版图区408上部，且一端分别与第八版图区408和第九版图区409连接，另一端与第十四版图区414的一端连接，第十四版图区414的另一端与第十六版图区416的一端连接；第十六版图区416的另一端与第三版图区403连接；第十五版图区415位于第十一版图区411下部，且一端分别与第十版图区410和第十一版图区411连接，另一端与第五版图区405连接。
示例性的，第七薄膜体声波谐振器31和第十薄膜体声波谐振器34均位于输入端子11和输出端子12所在直线的第一侧，第八薄膜体声波谐振器32、第九薄膜体声波谐振器33和第十一薄膜体声波谐振器35均位于直线的第二侧，直线的第一侧和第二侧相对。
第一薄膜体声波谐振器21、第二薄膜体声波谐振器22和第三薄膜体声波谐振器23的中心连线构成第一V字型，第三薄膜体声波谐振器23、第四薄膜体声波谐振器24和第五薄膜体声波谐振器25的中心连线构成第二V字型，第四薄膜体声波谐振器24、第五薄膜体声波谐振器25和第六薄膜体声波谐振器26的中心连线构成第三V字型，第一V字型和第三V字型的开口角度均大于90°，第二V字型的开口角度小于90°，第一V字型和第三V字型的开口方向均朝向直线的第二侧，第二V字型的开口方向朝向直线的第一侧。
第二薄膜体声波谐振器22、第三薄膜体声波谐振器23和第四薄膜体声波谐振器24的中心位于一条直线上，且第一薄膜体声波谐振器21和第六薄膜体声波谐振器26的中心位于输入端子11和输出端子12所在直线上。可以理解的是，位于一条直线上可以为完全位于，也可以为大致位于。
具体的，在制作3750MHz的空气腔型薄膜体声波谐振器滤波器的过程中需要使用到的版图主要有牺牲层的版图、下电极的版图、上电极的版图、差频层的版图和孔层的版图，如图3-8所示。
图4为牺牲层的版图，牺牲层中分别为第一薄膜体声波谐振器21至第十一薄膜体声波谐振器35。其中第一牺牲版图区501、第二牺牲版图区502、第三牺牲版图区503、第四牺牲版图区504、第五牺牲版图区505和第六牺牲版图区506分别为第一薄膜体声波谐振器21、第二薄膜体声波谐振器22、第三薄膜体声波谐振器23、第四薄膜体声波谐振器24、第五薄膜体声波谐振器25和第六薄膜体声波谐振器26的牺牲层版图区。第七牺牲版图区507、第八牺牲版图区508、第九牺牲版图区509、第十牺牲版图区510和第十一牺牲版图区511分别为第七薄膜体声波谐振器31、第八薄膜体声波谐振器32、第九薄膜体声波谐振器33、第十薄膜体声波谐振器34和第十一薄膜体声波谐振器35的牺牲层版图区。
其中，每个谐振器分别设有5条边，各个谐振器之间通过各自的一条边相互连接。且每个谐振器伸出的触角状的部分为释放通道，每个谐振器可以具有多个释放通道，本申请中每个谐振器设有5个释放通道。释放气体通过释放孔进入释放通道，然后进入牺牲层把牺牲层材料腐蚀变成气体，再通过释放通道与释放孔排出。
图5为下电极层的版图，包括输入端子11、输出端子12和接地端子的版图。其中下电极层包括第一下电极版图区601、第二下电极版图区602、第三下电极版图区603、第四下电极版图区604、第五下电极版图区605、第六下电极版图区606、第七下电极版图区607和第八下电极版图区608。其中第一下电极版图区601、第三下电极版图区603和第五下电极版图区605与接地端子连接。第二下电极版图区602与输入端子11连接，第四下电极版图区604与输出端子12连接。
其中，第一下电极版图区601与第七薄膜体声波谐振器31对应，第二下电极版图区602与第一薄膜体声波谐振器21对应，第三下电极版图区603与第十一薄膜体声波谐振器35对应，第四下电极版图区604与第六薄膜体声波谐振器26对应，第五下电极版图区605与第十薄膜体声波谐振器34对应，第六下电极版图区606与第二薄膜体声波谐振器22、第三薄膜体声波谐振器23对应，第七下电极版图区607与第四薄膜体声波谐振器24、第五薄膜体声波谐振器25对应，第八下电极版图区608与第八薄膜体声波谐振器32、第九薄膜体声波谐振器33对应。
图6为上电极层的版图，包括第一上电极版图区701、第二上电极版图区702、第三上电极版图区703和第四上电极版图区704。其中，第一上电极版图区701与第一薄膜体声波谐振器21、第二薄膜体声波谐振器22和第七薄膜体声波谐振器31对应，第二上电极版图区702与第三薄膜体声波谐振器23、第四薄膜体声波谐振器24和第八薄膜体声波谐振器32对应，第三上电极版图区703与第五薄膜体声波谐振器25、第六薄膜体声波谐振器26和第十薄膜体声波谐振器34对应，第四上电极版图区704与第九薄膜体声波谐振器33、第十一薄膜体声波谐振器35对应。
图7为差频层的版图，包括与第七薄膜体声波谐振器31对应的第一差频版图区801，与第八薄膜体声波谐振器32对应的第二差频版图区802，与第九薄膜体声波谐振器33对应的第三差频版图区803，与第十薄膜体声波谐振器34对应的第四差频版图区804。
图8为孔层的版图，孔层包括多个释放孔，包围在每个谐振器的周围。每个释放孔对应一个释放通道。释放气体通过释放孔进入释放通道，然后进入牺牲层区域把牺牲层材料腐蚀变成气体，再通过释放通道与释放孔排出。
本实施例中，对上述制备的3750MHz的空气腔型薄膜体声波谐振器滤波器进行测试，测试结果如图9所示。曲线1为空气腔型薄膜体声波谐振器滤波器的S(2,1)随频率的变化曲线(左纵轴)。曲线2为空气腔型薄膜体声波谐振器滤波器的S(1,1)的回波损耗(右纵轴)，曲线3为空气腔型薄膜体声波谐振器滤波器的S(2,2)的回波损耗(右纵轴)。从图9中可以看出，其1dB带宽约为62MHz，在3650MHz以及3850MHz处抑制度分别为60dBc和38dBc。
本发明实施例还提供了一种滤波器组件，包括如上任一种空气腔型薄膜体声波谐振器滤波器。具有上述空气腔型薄膜体声波谐振器滤波器所具有的所有技术效果，在此不再赘述。
上述实施例中所提到的各部分可以进行自由组合或删减以构建成不同的实施例，在此不再赘述各个部分之间的组合实施例，但可以理解的是，不同的组合实施例在此解释之后可以被认为是已明确地记载在说明书中，能够支持不同的组合实施例。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种空气腔型薄膜体声波谐振器滤波器，其特征在于，包括输入端子、输出端子、多个串联的薄膜体声波谐振器和多个并联的薄膜体声波谐振器，所述空气腔型薄膜体声波谐振器滤波器设置为对称结构；
所述多个串联的薄膜体声波谐振器包括第一薄膜体声波谐振器、第二薄膜体声波谐振器、第三薄膜体声波谐振器、第四薄膜体声波谐振器、第五薄膜体声波谐振器和第六薄膜体声波谐振器，串联连接在所述输入端子和所述输出端子之间；
所述多个并联的薄膜体声波谐振器包括第七薄膜体声波谐振器、第八薄膜体声波谐振器、第九薄膜体声波谐振器和第十薄膜体声波谐振器，所述第七薄膜体声波谐振器的一端连接在所述第一薄膜体声波谐振器和所述第二薄膜体声波谐振器之间的节点上，所述第八薄膜体声波谐振器的一端连接在所述第三薄膜体声波谐振器和所述第四薄膜体声波谐振器之间的节点上，所述第九薄膜体声波谐振器的一端与所述第八薄膜体声波谐振器的另一端连接，所述第十薄膜体声波谐振器的一端连接在所述第五薄膜体声波谐振器和所述第六薄膜体声波谐振器之间的节点上；所述第七薄膜体声波谐振器、所述第九薄膜体声波谐振器和所述第十薄膜体声波谐振器的另一端分别连接接地端子；
所述第一薄膜体声波谐振器的面积为5950μm2-6050μm2，所述第二薄膜体声波谐振器和所述第三薄膜体声波谐振器的面积均为3450μm2-3550μm2，所述第四薄膜体声波谐振器、所述第五薄膜体声波谐振器和所述第十薄膜体声波谐振器的面积均为3350μm2-3450μm2，所述第六薄膜体声波谐振器的面积为5250μm2-5350μm2，所述第七薄膜体声波谐振器的面积为8350μm2-8450μm2，所述第八薄膜体声波谐振器和所述第九薄膜体声波谐振器的面积为3750μm2-3850μm2。
2.如权利要求1所述的空气腔型薄膜体声波谐振器滤波器，其特征在于，所述多个串联的薄膜体声波谐振器的串联谐振频率和并联谐振频率相同；所述多个并联的薄膜体声波谐振器的串联谐振频率和并联谐振频率相同。
3.如权利要求1或2所述的空气腔型薄膜体声波谐振器滤波器，其特征在于，所述多个串联的薄膜体声波谐振器的串联谐振频率和所述多个并联的薄膜体声波谐振器的并联谐振频率相同。
4.如权利要求1所述的空气腔型薄膜体声波谐振器滤波器，其特征在于，所述空气腔型薄膜体声波谐振器滤波器的版图包括牺牲层、下电极层、上电极层、差频层和孔层，所述差频层与所述多个并联的薄膜体声波谐振器对应，所述多个串联的薄膜体声波谐振器不具有所述差频层；所述孔层中开设有多个释放孔，每个薄膜体声波谐振器均设有多个释放通道，每个所述释放通道至少对应一个释放孔。
5.如权利要求4所述的空气腔型薄膜体声波谐振器滤波器，其特征在于，所述上电极层的厚度为所述下电极层的厚度为/>所述差频层的厚度为所述释放孔的直径为15μm-25μm，所述空气腔型薄膜体声波谐振器滤波器还包括压电层，所述压电层的厚度为/>
6.如权利要求1所述的空气腔型薄膜体声波谐振器滤波器，其特征在于，所述多个并联的薄膜体声波谐振器还包括第十一薄膜体声波谐振器，所述第十一薄膜体声波谐振器的一端与所述第九薄膜体声波谐振器串联，所述第十一薄膜体声波谐振器的另一端与所述接地端子连接。
7.如权利要求6所述的空气腔型薄膜体声波谐振器滤波器，其特征在于，所述第七薄膜体声波谐振器和所述第十薄膜体声波谐振器均位于所述输入端子和所述输出端子所在直线的第一侧，所述第八薄膜体声波谐振器、所述第九薄膜体声波谐振器和所述第十一薄膜体声波谐振器均位于所述直线的第二侧，所述直线的第一侧和所述直线的第二侧相对；
所述第一薄膜体声波谐振器、所述第二薄膜体声波谐振器和所述第三薄膜体声波谐振器的中心连线构成第一V字型，所述第三薄膜体声波谐振器、所述第四薄膜体声波谐振器和所述第五薄膜体声波谐振器的中心连线构成第二V字型，所述第四薄膜体声波谐振器、所述第五薄膜体声波谐振器和所述第六薄膜体声波谐振器的中心连线构成第三V字型，所述第一V字型和所述第三V字型的开口角度均大于90°，所述第二V字型的开口角度小于90°，所述第一V字型和所述第三V字型的开口方向均朝向所述直线的第二侧，所述第二V字型的开口方向朝向所述直线的第一侧；
所述第二薄膜体声波谐振器、所述第三薄膜体声波谐振器和所述第四薄膜体声波谐振器的中心位于一条直线上，且所述第一薄膜体声波谐振器和所述第六薄膜体声波谐振器的中心位于所述输入端子和所述输出端子所在直线上。
8.如权利要求6所述的空气腔型薄膜体声波谐振器滤波器，其特征在于，所述空气腔型薄膜体声波谐振器滤波器的版图包括第一版图区至第十六版图区；
第一版图区、第三版图区和第五版图区为接地端子版图区，第二版图区为输入端子版图区，第四版图区为输出端子版图区，所述第三版图区位于所述滤波器的版图的上部，所述第一版图区和第五版图区、所述第二版图区和第四版图区分别对称设置在所述滤波器的版图的两边；
第六版图区、第七版图区、第八版图区、第九版图区、第十版图区和第十一版图区分别为所述第一薄膜体声波谐振器、所述第二薄膜体声波谐振器、所述第三薄膜体声波谐振器、所述第四薄膜体声波谐振器、所述第五薄膜体声波谐振器和所述第六薄膜体声波谐振器的版图区；所述第六版图区、所述第七版图区、所述第八版图区、所述第九版图区、所述第十版图区和所述第十一版图区分别串联连接在所述第二版图区和所述第四版图区之间；
第十二版图区、第十三版图区、第十四版图区、第十五版图区和第十六版图区分别为所述第七薄膜体声波谐振器、所述第八薄膜体声波谐振器、所述第九薄膜体声波谐振器、所述第十薄膜体声波谐振器和所述第十一薄膜体声波谐振器的版图区；
所述第十二版图区位于所述第六版图区下部，且一端分别与所述第六版图区和所述第七版图区连接，另一端与所述第一版图区连接；
所述第十三版图区位于所述第八版图区上部，且一端分别与所述第八版图区和所述第九版图区连接，另一端与所述第十四版图区的一端连接，所述第十四版图区的另一端与所述第十六版图区的一端连接，所述第十六版图区的另一端与所述第三版图区连接；
所述第十五版图区位于所述第十一版图区下部，且一端分别与所述第十版图区和所述第十一版图区连接，另一端与所述第五版图区连接。
9.一种滤波器组件，其特征在于，包括如权利要求1至8任一项所述的空气腔型薄膜体声波谐振器滤波器。
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Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102122939A (zh) * 2010-11-01 2011-07-13 中国电子科技集团公司第二十六研究所 预设空腔型soi基片薄膜体声波滤波器及制作方法
CN103929148A (zh) * 2013-01-11 2014-07-16 中兴通讯股份有限公司 一种低插损压电声波带通滤波器及实现方法
CN104253592A (zh) * 2013-06-27 2014-12-31 太阳诱电株式会社 双工器
CN112217493A (zh) * 2019-07-10 2021-01-12 开元通信技术（厦门）有限公司 体声波滤波器及其制作方法

Family Cites Families (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100506729B1 (ko) * 2002-05-21 2005-08-08 삼성전기주식회사 박막 벌크 어코스틱 공진기（ＦＢＡＲｓ）소자 및 그제조방법
US11601113B2 (en) * 2019-05-24 2023-03-07 Skyworks Global Pte. Ltd. Bulk acoustic wave/film bulk acoustic wave resonator and filter for wide bandwidth applications

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102122939A (zh) * 2010-11-01 2011-07-13 中国电子科技集团公司第二十六研究所 预设空腔型soi基片薄膜体声波滤波器及制作方法
CN103929148A (zh) * 2013-01-11 2014-07-16 中兴通讯股份有限公司 一种低插损压电声波带通滤波器及实现方法
CN104253592A (zh) * 2013-06-27 2014-12-31 太阳诱电株式会社 双工器
CN112217493A (zh) * 2019-07-10 2021-01-12 开元通信技术（厦门）有限公司 体声波滤波器及其制作方法

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
高性能AlN薄膜体声波谐振器的研究;李丽;郑升灵;王胜福;李丰;李宏军;;半导体技术(第06期);全文 *

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