薄膜体波谐振器及提高其品质因数的方法
【专利摘要】本发明公开了一种薄膜体波谐振器及提高其品质因数的方法，其中，该薄膜体波谐振器包括：第一电极；压电层，位于第一电极上方；第二电极，位于压电层上方；其中，第二电极与第一电极之间具有至少一间隙，间隙的至少部分覆盖薄膜体波谐振器的有效区域，其中，有效区域为第一电极、第二电极和压电层在厚度方向上彼此重叠的区域。本发明通过在薄膜体波谐振器的第二电极与第一电极之间具有至少一间隙，减小横向模式的声波泄露和电极材料造成的能量损耗，提高薄膜体波谐振器的Q值，使Q值大于2000。
【专利说明】薄膜体波谐振器及提高其品质因数的方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及谐振器领域，并且特别地，涉及一种薄膜体波谐振器及提高其品质因数的方法。
【背景技术】
[0002]目前，利用压电薄膜在厚度方向的谐振(即纵向谐振)制成的薄膜体波谐振器(FBAR, Film Bulk Acoustic Resonator,以下可以简称为谐振器)已广泛应用。在通讯领域，薄膜体波谐振器替代声表面波谐振器和石英晶体谐振器已成为可行方案，由薄膜体波谐振器组成的滤波器、双工器可以提供更优越的滤波特性，例如，更低的插入损耗，较大的功率容量等，由于这些优势，薄膜体波谐振器被广泛地应用在手机和其他无线终端设备中。并且，由于薄膜体波谐振器可以满足振荡电路稳定、低功耗、低相位噪声的要求，所以还可以在振荡器电路中应用薄膜体波谐振器。另外，薄膜体波谐振器具有质量吸附敏感效应，以薄膜体波谐振器为敏感元件的薄膜体波传感器可用于生物、化学、医学诊断、环境检测等领域。
[0003]图1所示为现有技术的薄膜体波谐振器，包括:基底1、声反射镜5、第一电极2、第二电极4以及位于第一、二电极之间的压电层3。第一电极2和第二电极4也可以称为激励电极，它们的作用是引起谐振器各层的机械振荡。声反射镜5为嵌入在基底中的空气腔，在第一电极和基底之间形成声学隔离。
[0004]Q值是谐振器的一项重要参数，Q值为系统储存的总能量与每周期内谐振器通过各种途径损耗的能量的比值，计算方法如公式(I)所示:
【权利要求】
1.一种薄膜体波谐振器，其特征在于，包括: 第一电极； 压电层，位于所述第一电极上方； 第二电极，位于所述压电层上方； 其中，所述第二电极与所述第一电极之间具有至少一间隙，所述间隙的至少部分覆盖所述薄膜体波谐振器的有效区域，其中，所述有效区域为所述第一电极、所述第二电极和所述压电层在厚度方向上彼此重叠的区域。
2.根据权利要求1所述的薄膜体波谐振器，其特征在于，所述间隙包括: 第一间隙，位于所述第一电极和所述压电层之间；和/或 第二间隙，位于所述第二电极和所述压电层之间。
3.根据权利要求2所述的薄膜体波谐振器，其特征在于，在水平方向上，所述第二电极超出所述第二间隙的长度小于等于20 μ m,大于等于0.1 μ m。
4.根据权利要求2所述的薄膜体波谐振器，其特征在于，在水平方向上，所述第二电极超出所述第二间隙的长度小于等于5 μ m，大于等于I μ m。
5.根据权利要求1所述的薄膜体波谐振器，其特征在于，进一步包括: 声反射结构，位于所述第一电极下方； 所述至少一间隙与所述有效区域的重叠区域的至少部分覆盖所述声反射结构。
6.根据权利要求1-5中任一所述的薄膜体波谐振器，其特征在于，所述至少一间隙的厚度在Inm至500nm之间。
7.根据权利要求1-5中任一所述的薄膜体波谐振器，其特征在于，所述至少一间隙的厚度在IOnm至300nm之间。
8.根据权利要求1、2或5所述的薄膜体波谐振器，其特征在于，所述第一电极的厚度在IymM 10 μ m t|l]。
9.根据权利要求1-4中任一项所述的薄膜体波谐振器，其特征在于，所述第二电极的厚度在I P m至10 μ m之间。
10.根据权利要求1-5中任一所述的薄膜体波谐振器，其特征在于，所述至少一间隙的边缘形状包括以下至少之一: 倾斜或垂直的直线形、阶梯状、弧状。
11.根据权利要求1-5中任一所述的薄膜体波谐振器，其特征在于，所述至少一间隙内的填充物为空气。
12.一种提高薄膜体波谐振器的品质因数的方法，其特征在于，包括: 提供第一电极； 在所述第一电极上方形成压电层； 在所述压电层上方形成第二电极； 在形成所述压电层和所述第二电极的时候，在所述第二电极与所述第一电极之间留有至少一间隙，并且所述间隙的至少部分覆盖所述薄膜体波谐振器的有效区域，其中，所述有效区域为所述第一电极、所述第二电极和所述压电层在厚度方向上彼此重叠的区域。
13.根据权利要求12所述的方法，其特征在于，在所述第二电极与所述第一电极之间留有至少一间隙包括:在形成所述压电层的时候，在所述第一电极和所述压电层之间留有第一间隙；和/或 在形成所述压电层和所述第二电极的时候，在所述第二电极和所述压电层之间留有第二间隙。
14.根据权利要求13所述的方法，其特征在于，在形成所述第二电极的时候，调整所述第二电极，使在水平方向上所述第二电极超出所述第二间隙的长度小于等于20 μ m，大于等于 0.1 μ m。
15.根据权利要求13所述的方法，其特征在于，在形成所述第二电极的时候，调整所述第二电极，使在水平方向上，所述第二电极超出所述第二间隙的长度小于等于5 μ m，大于等于 I μ m。
16.根据权利要求12或13所述的方法，其特征在于，在提供所述第一电极以及形成所述压电层和所述第二电极的时候，调整所述第一电极、所述压电层和/或所述第二电极，使在所述第一电极和所述第二电极之间留有所述至少一间隙的厚度在Inm至500nm之间。
17.根据权利要求12或13所述的方法薄膜体波谐振器，其特征在于，在提供所述第一电极以及形成所述压电层和所述第二电极的时候，调整所述第一电极、所述压电层和/或所述第二电极，使在所述第一电极和所述第二电极之间留有所述至少一间隙的厚度在IOnm至300nm之间。
18.根据权利要求12所述的方法，其特征在于，在提供所述第一电极的时候，调整所述第一电极的厚度，使所述第一电极的厚度在I μ m至10 μ m之间。
19.根据权利要求12-15所述的方法，其特征在于，在形成所述第二电极的时候，调整所述第二电极的厚度，使所述第二电极的厚度在Iym至10 μπι之间。
20.根据权利要求12-18中任一项所述的方法，其特征在于，所述薄膜体波谐振器的Q值大于2000。
【文档编号】H03H9/17GK103607178SQ201310428192
【公开日】2014年2月26日 申请日期:2013年9月17日 优先权日:2013年9月17日
【发明者】张 浩, 张孟伦, 庞慰, 张代化 申请人:诺思（天津）微系统有限公司