CN219164537U - 抑制能量横向泄露的薄膜体声波谐振器及体声波滤波器 - Google Patents
抑制能量横向泄露的薄膜体声波谐振器及体声波滤波器 Download PDFInfo
- Publication number
- CN219164537U CN219164537U CN202223351853.9U CN202223351853U CN219164537U CN 219164537 U CN219164537 U CN 219164537U CN 202223351853 U CN202223351853 U CN 202223351853U CN 219164537 U CN219164537 U CN 219164537U
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- bulk acoustic
- thin film
- acoustic resonator
- film bulk
- layer
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Active
Links
Images
Classifications
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02D—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN INFORMATION AND COMMUNICATION TECHNOLOGIES [ICT], I.E. INFORMATION AND COMMUNICATION TECHNOLOGIES AIMING AT THE REDUCTION OF THEIR OWN ENERGY USE
- Y02D30/00—Reducing energy consumption in communication networks
- Y02D30/70—Reducing energy consumption in communication networks in wireless communication networks
Landscapes
- Piezo-Electric Or Mechanical Vibrators, Or Delay Or Filter Circuits (AREA)
Abstract
本实用新型公开了一种抑制能量横向泄露的薄膜体声波谐振器，包括衬底、位于衬底上方的压电三明治结构，其特征在于：所述三明治结构上方与下方均设有质量负载层，所述三明治结构包括压电层、位于压电层上方的上电极与位于压电层下方的下电极，上、下质量负载层分别沉积在上、下电极表面。同时上下电极上设有质量负载层及屋檐结构，这样设置能更好的抑制上下电极端的横向能量的泄露，提升Q值，进一步提升滤波器的性能。同时，本方案提出具备上述方案的体声波滤波器。
Description
技术领域
本实用新型涉及滤波器技术领域，特别涉及一种抑制能量横向泄露的薄膜体声波谐振器及具有该结构的体声波滤波器。
背景技术
随着5G通讯技术的快速发展，人们对于对高频滤波器件性能指标要求也越来越高，特别是在手机射频终端领域，滤波器的使用量大幅增加，谐振器作为体声波滤波器的核心，其频率、Q值等参数都对滤波器的性能起着十分关键的作用。随着5G技术的日益普及，射频通信技术面临着更高频率、更大的相对带宽以及更高功率的挑战；这就对滤波器的Q值有着越来越高的要求，因此在滤波器结构及设计上进行系列改进结构以实现上述目的。
为解决上述技术问题，现有技术中有公司或厂家提出在FBAR三明结构上电极端制备质量负载层以实现上述目的的设计，但是只能对单侧电极端的横向模态有一定的反射，无法获得较高的Q值，对横向能量的抑制是有限，但是为了进一步有效的抑制能量的横向泄露及提高Q值有必要对上述结构进一步优化设计。
实用新型内容
针对现有技术中抑制能量的横向泄露及提高Q值效果不理想的技术现状，本实用新型提供了一种进一步通过多结构实现滤波器性能的方案。
以下是本实用新型的技术方案。
抑制能量横向泄露的薄膜体声波谐振器，包括衬底、位于衬底上方的压电三明治结构，所述三明治结构上方与下方均设有质量负载层，所述三明治结构包括压电层、位于压电层上方的上电极与位于压电层下方的下电极，上、下质量负载层分别沉积在上、下电极表面。
进一步的方案，所述质量负载层为连续环状或非连续环状。
进一步的方案，所述质量负载层厚度大于上电极和/或下电极厚度的1/2，小于上电极和/或下电极厚度的3倍。
进一步的方案，质量负载层为Mo环或W环或AU环。
进一步的方案，所述质量负载层为双层或多层台阶结构。
进一步的方案，所述衬底上方沉积有侧壁，侧壁与下质量负载层抵靠，所述衬底、侧壁与三明治结构形成空腔。
进一步的方案，所述三明治结构上还设有屋檐结构。
进一步的方案，所述屋檐结构包括上屋檐结构与下屋檐结构，所述三明治结构连接有PAD电极连接部，上电极远离PAD电极连接部一侧端部远离压电层翘起，形成所述上屋檐结构，下电极远离PAD电极连接部一侧端部远离压电层翘起，形成下屋檐结构。
进一步的方案，所述屋檐结构的厚度h大于0.5um小于3um。
本实用新型还提出了一种体声波滤波器，该滤波器包括上述方案中任意一项所述的抑制能量横向泄露的薄膜体声波谐振器。
本实用新型的有益效果包括
所述三明治结构包括压电层、位于压电层上方的上电极与位于压电层下方的下电极，上、下质量负载层分别沉积在上、下电极表面。通过在上下电极端同时制备质量负载层，更有效的抑制能量的横向泄露，以达到提高Q值的目的。具有更能提升产品性能的效果。当质量负载层为片状时可以增加下电极谐振器之间互连线的厚度，从而降低电阻、减少损耗。
所述质量负载层厚度大于上电极和/或下电极厚度的1/2，小于上电极和/或下电极厚度的3倍。厚度过小无法充分发挥该结构的作用过厚会增加工艺的难度与生产成本。
所述三明治结构上还设有屋檐结构。所述屋檐结构包括上屋檐结构与下屋檐结构，所述三明治结构连接有PAD电极连接部，上电极远离PAD电极连接部一侧端部远离压电层翘起，形成所述上屋檐结构，下电极远离PAD电极连接部一侧端部远离压电层翘起，形成下屋檐结构。远离电极连接部另一侧的上电极远离压电层翘起，形成屋檐结构。
屋檐结构镂空出的厚度h大于0.5um小于3um。“屋檐”宽度h过窄无法充分发挥该结构的作用过宽会增加工艺的难度且结构不稳定容易被破坏。
附图说明
图1是本实用新型抑制能量横向泄露的薄膜体声波谐振器切面图(无屋檐结构)；
图2是本实用新型抑制能量横向泄露薄膜体声波谐振器切面图；
图3是本实用新型抑制能量横向泄露薄膜体声波谐振器示意图；
附图标识：其中1衬底，2压电层，3上电极，4下电极，51上质量负载层，52下质量负载层，6侧壁，7空腔，8PAD电极连接部，91上屋檐结构，92下屋檐结构
具体实施方式
下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行描述。另外，为了更好的说明本实用新型，在下文的具体实施方式中给出了众多的具体细节。本领域技术人员应当理解，没有某些具体细节，本实用新型同样可以实施。在一些实例中，对于本领域技术人员熟知的方法、手段、元件和电路未做详细描述，以便于凸显本实用新型的主旨。
本实用新型方案实施例提出的抑制能量横向泄露的薄膜体声波谐振器，包括衬底1、位于衬底1上方的压电三明治结构，衬底1可采用高阻Si、SiC、GaN、Al2O3、金刚石等半导体材料。
所述三明治结构上方与下方均设有质量负载层，所述三明治结构包括压电层2、位于压电层2上方的上电极3与位于压电层2下方的下电极4，上、下质量负载层(51、52)分别沉积在上电极3与下电极4表面。所述质量负载层为连续环状或非连续环状。所述质量负载层为双层或多层台阶结构。本实施例中采用连续环为例，所述质量负载层厚度大于上电极3和/或下电极4厚度的1/2，小于上电极3和/或下电极4厚度的3倍。所述质量负载层厚度大于上电极3和/或下电极4厚度的1/2，小于上电极3和/或下电极4厚度的3倍。厚度过小无法充分发挥该结构的作用过厚会增加工艺的难度与生产成本。质量负载层为Mo环或W环或AU环。压电层2可选ALN、SC_ALN、ZnO、PZT等压电材料。所述上电极3与下电极4可选择Al、Mo、W等材料。上电极3与下电极4的材料及尺寸厚度等通常是一致的。本方案中对通过键合工艺制备的BAW，在谐振器上下电极端同时制备质量负载层。
进一步的方案，所述衬底1上方沉积有侧壁6，侧壁6与下质量负载层52抵靠，所述衬底1、侧壁6与三明治结构形成空腔7。本方案中侧壁6本来是覆盖在衬底1上的一整块，后面经过刻蚀去掉中间部分，留下侧壁6形成空腔7，去除的部分常规上称之为牺牲层。刻蚀留下的部分形成了空腔7的侧壁6，牺牲层材料可选多晶硅、SIO2、PSG、SIN等材料，也即本方案中侧壁的材料也可以为多晶硅、SIO2、PSG、SIN等材料。
本实施例进一步的方案中，所述三明治结构上部设有屋檐结构。所述三明治结构一侧设有PAD电极连接部8，用于连接谐振器，连接输入输出。PAD连接部8材料可选AL、ALCU合金、AU、CU等材料。所述屋檐结构包括上屋檐结构91与下屋檐结构92，所述三明治结构连接有PAD电极连接部8，上电极3远离PAD电极连接部8一侧端部远离压电层2翘起，形成所述上屋檐结构91，下电极4远离PAD电极连接部8一侧端部远离压电层2翘起，形成下屋檐结构92。该屋檐结构翘起的上下电极与平整的压电层组合形成(相比于现有技术中下沉压电层形成屋檐机制不同)能更好的抑制上下电极端的横向能量的泄露。经过仿真测试，屋檐结构镂空出的厚度大于0.5um小于3um。为效果最佳，厚度过大及过小都不如这个范围内的尺寸效果。
已知的情况下，谐振器产生谐振/反谐振时不仅会产生纵向的模态，还会产生横向模态(本领域常规问题，在此针对具体原理不做赘述)。而横向模态的产生会导致品质因子Q的降低，因此需要在功能区的边界处通过形成不同的、不匹配的声学阻抗界面以形成多个反射界面，本实施方式中质量负载层以及屋檐结构均能起到相应的作用，更有效的抑制能量的横向泄露，以达到提高Q值的目的。本方案中通过在上、下电极端同时制备质量负载层、以及质量负载层配合屋檐结构的组合将更有效的将横向模态反射到功能区，以达到提高Q值的目的。
本实用新型还提出了一种体声波滤波器，该滤波器包括上述方案中任意一项所述的抑制能量横向泄露的薄膜体声波谐振器。
本方案针对现有技术中所存在的不足，本方案提供了一种提高空气隙的体声波滤波器的结构，该结构是在上下电极端同时采用质量负载层、在电极非连线端制备“屋檐”结构，能更好的抑制上下电极端的横向能量的泄露。同时下电极的质量负载既可以是环状的、条状，也可以是片状的。当质量负载层为片状时可以增加下电极谐振器之间互连线的厚度，从而降低电阻、减少损耗。
作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是一个物理单元或多个物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个不同地方。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部单元来实现本实施例方案的目的。
以上内容，仅为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。
Claims (10)
1.抑制能量横向泄露的薄膜体声波谐振器，包括衬底、位于衬底上方的压电三明治结构，其特征在于：所述三明治结构上方与下方均设有质量负载层，所述三明治结构包括压电层、位于压电层上方的上电极与位于压电层下方的下电极，上、下质量负载层分别沉积在上、下电极表面。
2.根据权利要求1所述的抑制能量横向泄露的薄膜体声波谐振器，其特征在于，所述质量负载层为连续环状或非连续环状。
3.根据权利要求2所述的抑制能量横向泄露的薄膜体声波谐振器，其特征在于，所述质量负载层厚度大于上电极和/或下电极厚度的1/2，小于上电极和/或下电极厚度的3倍。
4.根据权利要求3所述的抑制能量横向泄露的薄膜体声波谐振器，其特征在于，质量负载层为Mo环或W环或AU环。
5.根据权利要求1～4任意一项所述的抑制能量横向泄露的薄膜体声波谐振器，其特征在于，所述质量负载层为双层或多层台阶结构。
6.根据权利要求5所述的抑制能量横向泄露的薄膜体声波谐振器，其特征在于，所述衬底上方沉积有侧壁，侧壁与下质量负载层抵靠，所述衬底、侧壁与三明治结构形成空腔。
7.根据权利要求6所述的抑制能量横向泄露的薄膜体声波谐振器，其特征在于，所述三明治结构上还设有屋檐结构。
8.根据权利要求7所述的抑制能量横向泄露的薄膜体声波谐振器，其特征在于，所述屋檐结构包括上屋檐结构与下屋檐结构，所述三明治结构连接有PAD电极连接部，上电极远离PAD电极连接部一侧端部远离压电层翘起，形成所述上屋檐结构，下电极远离PAD电极连接部一侧端部远离压电层翘起，形成下屋檐结构。
9.根据权利要求8所述的抑制能量横向泄露的薄膜体声波谐振器，其特征在于，所述屋檐结构的厚度h大于0.5um小于3um。
10.体声波滤波器，其特征在于，包括如权利要求1～9中任意一项所述的抑制能量横向泄露的薄膜体声波谐振器。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202223351853.9U CN219164537U (zh) | 2022-12-14 | 2022-12-14 | 抑制能量横向泄露的薄膜体声波谐振器及体声波滤波器 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202223351853.9U CN219164537U (zh) | 2022-12-14 | 2022-12-14 | 抑制能量横向泄露的薄膜体声波谐振器及体声波滤波器 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN219164537U true CN219164537U (zh) | 2023-06-09 |
Family
ID=86621634
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN202223351853.9U Active CN219164537U (zh) | 2022-12-14 | 2022-12-14 | 抑制能量横向泄露的薄膜体声波谐振器及体声波滤波器 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN219164537U (zh) |
-
2022
- 2022-12-14 CN CN202223351853.9U patent/CN219164537U/zh active Active
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN111162748B (zh) | 电极具有空隙层的体声波谐振器、滤波器及电子设备 | |
| US10284173B2 (en) | Acoustic resonator device with at least one air-ring and frame | |
| US11699988B2 (en) | Resonator and method for manufacturing the same | |
| WO2021120499A1 (zh) | 电极具有空隙层与温补层的体声波谐振器、滤波器及电子设备 | |
| US8084919B2 (en) | Piezoelectric thin-film resonator, filter using the same, and duplexer using the same | |
| US6943647B2 (en) | Bulk acoustic wave filter with a roughened substrate bottom surface and method of fabricating same | |
| US8531087B2 (en) | Piezoelectric thin-film resonator with distributed concave or convex patterns | |
| CN109546985A (zh) | 体声波谐振器及其制造方法 | |
| US8093962B2 (en) | Filter, duplexer and communication apparatus | |
| US20100148636A1 (en) | Piezoelectric thin film resonant element and circuit component using the same | |
| KR100498854B1 (ko) | 탄성파 공진기 | |
| CN111010138A (zh) | 高q值体声波谐振器 | |
| CN102468818A (zh) | 声波器件 | |
| WO2021042740A1 (zh) | 体声波谐振器及其制造方法、滤波器和电子设备 | |
| CN111082776B (zh) | 电极具有空隙层的体声波谐振器、滤波器及电子设备 | |
| WO2023169209A1 (zh) | 一种声表面波谐振器及滤波器 | |
| CN110572138A (zh) | 一种滤波装置及其制作方法 | |
| KR20090109541A (ko) | 박막 압전 공진기 및 박막 압전 필터 | |
| CN210405249U (zh) | 一种滤波装置 | |
| US20100148888A1 (en) | Filter, duplexer and communication apparatus | |
| JP4895323B2 (ja) | 薄膜圧電共振器 | |
| CN113541636B (zh) | 一种声波谐振器及其制备方法 | |
| CN219164537U (zh) | 抑制能量横向泄露的薄膜体声波谐振器及体声波滤波器 | |
| CN210273998U (zh) | 一种空腔内设置缓冲支撑结构的薄膜体声波谐振器及通信器件 | |
| WO2020140654A1 (zh) | 基于梁檐尺寸调整声学谐振器性能的装置和方法 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| GR01 | Patent grant | ||
| GR01 | Patent grant |