具有插入层的体声波谐振器及滤波器的制作方法

本发明涉及滤波器结构设计，具体地，涉及一种具有插入层的体声波谐振器及滤波器。

背景技术：

1、随着无线通信设备技术的高速发展，射频滤波器在其中发挥的作用愈发关键，对射频滤波器产品性能要求也越来越高。体声波谐振器作为一种典型的射频滤波器，具有优越的滤波器能与小型化特征，特别是广泛应用于中、高频频段。

2、体声波谐振器主要包括声学镜、电极以及设置在压电层之间的压电材料。当电极外加交变信号时，可引起谐振器各层机械振荡，声学镜则可以将体声波谐振器与衬底进行声学隔离。

3、现有公开号为cn111384911a的中国专利申请文献，其公开了一种包括：基底；声学镜；底电极，设置在基底上方；顶电极；和压电层，设置在底电极上方以及底电极与顶电极之间，其中：声学镜、底电极、压电层和顶电极在谐振器厚度方向上的重叠区域构成谐振器的有效区域；顶电极一侧的边缘形成檐结构，檐结构沿谐振器的厚度方向的投影落入声学镜的区域内；顶电极的连接部分处设置有梁结构，梁结构包括第一和第二梁部，第一梁部在谐振器的厚度方向的投影落入声学镜的区域内，第一梁部形成的空隙具有第一梁隙宽度。

4、上述方案将有效区域b外部的顶电极设置为悬梁与梁隙结构，其顶电极悬空会影响其机械稳定性，容易在封装或测试过程中被破坏致使产品良率偏低。特别是顶电极远离有效区域延伸外接谐振器或电信号时，此部分顶电极被破坏将影响谐振器的电气连接效果，甚至会导致谐振器和/或滤波器失效。

5、现有公告号为cn102075161b的中国专利申请文献，其公开了一种声波器件及其制作方法，一个或多个串联声波谐振器包括在基底上形成的底部电极、在底部电极上形成的压电层、在压电层上形成的顶部电极以及在顶部电极上形成的钝化层；一个或多个并联声波谐振器包括在基底上形成的底部电极、在底部电极上形成的质量负载层、在质量负载层上形成的压电层、在压电层上形成的顶部电极以及在顶部电极上形成的钝化层；一个或多个的串联声波谐振器和一个或多个的并联声波谐振器以栅格或梯形结构相互耦合。

6、上述方案将质量负载层设置在底电极与衬底之间，同时也说明了可以设置在顶电极上方，其选材及数据均以使用mo为主。且结构设计无法阻止横波逃逸出有效区域，且难以发挥增强顶电极外接部的导电效果及散热性能。

7、现有技术中的谐振器具有声波能量泄漏、主谐振模式伴随杂散模态、顶电极外接时机械稳定性和导电性不佳等问题，存在待改进之处。

技术实现思路

1、针对现有技术中的缺陷，本发明的目的是提供一种具有插入层的体声波谐振器及滤波器。

2、根据本发明提供的一种具有插入层的体声波谐振器,包括衬底、声学镜、底电极、压电层、插入层以及顶电极，所述声学镜设置在衬底内或衬底上方，所述底电极设置在声学镜上方以及衬底上方，所述压电层设置在底电极上方以及衬底上方，所述插入层设置在压电层上方，所述顶电极设置在压电层上方以及插入层上方，所述顶电极或底电极上设置有连接部；所述顶电极、压电层、底电极以及声学镜四者在厚度方向上投影重合于衬底的区域形成第一有效区域，所述第一有效区域外围形成第二功能区域和第三功能区域；所述插入层使第一有效区域外部的顶电极不与压电层接触。

3、优选地，所述第二功能区域包括顶电极不设置连接部的末端与相邻第一有效区域之间的区域；所述第三功能区域包括具有顶电极连接部且与第一有效区域相邻的区域。

4、优选地，所述第二功能区域靠近第一有效区域的一侧在厚度方向上投影于声学镜内部；所述第二功能区域远离第一有效区域的一侧在厚度方向上投影于声学镜外部，且所述第二功能区域远离第一有效区域的一侧在厚度方向上投影于底电极内。

5、优选地，第三功能区域靠近第一有效区域的一侧在厚度方向上投影于声学镜内部；所述第三功能区域远离第一有效区域的一侧在厚度方向上投影于声学镜外部，且所述第三功能区域远离第一有效区域的一侧在厚度方向上投影于底电极外。

6、优选地，所述声学镜包括位于衬底内的空腔或布拉格反射层。

7、优选地，所述第二功能区域靠近第一有效区域的一侧在厚度方向上投影于声学镜内部，所述第二功能区域远离第一有效区域的一侧在厚度方向上投影于声学镜内部。

8、优选地，所述第三功能区域靠近第一有效区域的一侧在厚度方向上投影于声学镜内部，且所述第三功能区域靠近第一有效区域的一侧在厚度方向上投影于底电极内部；所述第三功能区域远离第一有效区域的一侧在厚度方向上投影于声学镜外部。

9、优选地，所述衬底和底电极之间设置有支撑层，所述声学镜形成在支撑层内部。

10、优选地，所述插入层设置在压电层和顶电极之间，所述插入层的材料包括低声阻抗材料和/或绝缘性材料，所述插入层包括多层结构或单层结构。

11、优选地，多层结构的所述插入层包括第一插入层和第二插入层，所述第一插入层的材料包括氮化铝，所述第二插入层的材料包括二氧化硅。

12、优选地，多层结构的所述插入层靠近第一有效区域的一侧在厚度方向上平齐或呈阶梯状。

13、优选地，单层结构的所述插入层的材料包括高质量密度金属。

14、优选地，所述高质量密度金属包括金。

15、根据本发明提供的一种滤波器，滤波器包括多个电连接的谐振器。

16、与现有技术相比，本发明具有如下的有益效果：

17、1、本发明通过对第二功能区域和第三功能区域结构的设置，使得第二功能区域和第三功能区域二者相对于第一有效区域形成阻抗差及质量负载而高效反射远离第一有效区域逃逸到衬底的横波，最终提升谐振器q值。

18、2、本发明通过第三功能区域因在顶电极和压电层之间设置插入层特性可抑制不必要的电容或杂波；另外，顶电极远离声学镜向外延伸时由于第三功能区域的顶电极结构曲折，可保证顶电极悬空部分的机械稳定性，进而保证顶电极与外接信号或谐振器有良好的电气连接效果。

19、3、本发明通过采用金作为质量负载层在反谐振频率附近具有更优秀的杂波抑制效果，谐振器的顶电极具有外接部的一侧朝远离声学镜的方向延伸，因其底部设置了金属au插入层，可有效增强电极的导电性以及器件的散热性。

技术特征：

1.一种具有插入层的体声波谐振器，其特征在于，包括衬底(101)、声学镜(102)、底电极(103)、压电层(104)、插入层(105)以及顶电极(106)，所述声学镜(102)设置在衬底(101)内或衬底(101)上方，所述底电极(103)设置在声学镜(102)上方以及衬底(101)上方，所述压电层(104)设置在底电极(103)上方以及衬底(101)上方，所述插入层(105)设置在压电层(104)上方，所述顶电极(106)设置在压电层(104)上方以及插入层(105)上方，所述顶电极(106)或底电极(103)上设置有连接部(107)；

2.如权利要求1所述的具有插入层的体声波谐振器，其特征在于，所述第二功能区域(2)包括顶电极(106)不设置连接部(107)的末端与相邻第一有效区域(1)之间的区域；

3.如权利要求2所述的具有插入层的体声波谐振器，其特征在于，所述第二功能区域(2)靠近第一有效区域(1)的一侧在厚度方向上投影于声学镜(102)内部；

4.如权利要求3所述的具有插入层的体声波谐振器，其特征在于，所述第三功能区域(3)靠近第一有效区域(1)的一侧在厚度方向上投影于声学镜(102)内部；

5.如权利要求4所述的具有插入层的体声波谐振器，其特征在于，所述声学镜(102)包括位于衬底(101)内的空腔或布拉格反射层。

6.如权利要求2所述的具有插入层的体声波谐振器，其特征在于，所述第二功能区域(2)靠近第一有效区域(1)的一侧在厚度方向上投影于声学镜(102)内部，所述第二功能区域(2)远离第一有效区域(1)的一侧在厚度方向上投影于声学镜(102)内部。

7.如权利要求6所述的具有插入层的体声波谐振器，其特征在于，所述第三功能区域(3)靠近第一有效区域(1)的一侧在厚度方向上投影于声学镜(102)内部，且所述第三功能区域(3)靠近第一有效区域(1)的一侧在厚度方向上投影于底电极(103)内部；

8.如权利要求7所述的具有插入层的体声波谐振器，其特征在于，所述衬底(101)和底电极(103)之间设置有支撑层(108)，所述声学镜(102)形成在支撑层(108)内部。

9.如权利要求1所述的具有插入层的体声波谐振器，其特征在于，所述插入层(105)设置在压电层(104)和顶电极(106)之间，所述插入层(105)的材料包括低声阻抗材料和/或绝缘性材料，所述插入层(105)包括多层结构或单层结构。

10.如权利要求9所述的具有插入层的体声波谐振器，其特征在于，多层结构的所述插入层(105)包括第一插入层(115)和第二插入层(125)，所述第一插入层(115)的材料包括氮化铝，所述第二插入层(125)的材料包括二氧化硅。

11.如权利要求9所述的具有插入层的体声波谐振器，其特征在于，多层结构的所述插入层(105)靠近第一有效区域(1)的一侧在厚度方向上平齐或呈阶梯状。

12.如权利要求9所述的具有插入层的体声波谐振器，其特征在于，单层结构的所述插入层(105)的材料包括高质量密度金属。

13.如权利要求12所述的具有插入层的体声波谐振器，其特征在于，所述高质量密度金属包括金。

14.一种滤波器，其特征在于，采用权利要求1-13任一项所述的具有插入层的体声波谐振器，滤波器包括多个电连接的谐振器。

技术总结
本发明提供了一种具有插入层的体声波谐振器及滤波器，涉及滤波器结构设计技术领域，包括衬底、声学镜、底电极、压电层、插入层以及顶电极，所述声学镜设置在衬底内或衬底上方，所述底电极设置在声学镜上方以及衬底上方，所述压电层设置在底电极上方以及衬底上方，所述插入层设置在压电层上方，所述顶电极设置在压电层上方以及插入层上方，所述顶电极或底电极上设置有连接部；所述顶电极、压电层、底电极以及声学镜四者投影重合的区域形成第一有效区域，所述第一有效区域外围形成第二功能区域和第三功能区域。有助于提升谐振器Q值、抑制反谐振频率附近杂波、提升具有连接部一侧的顶电极的机械稳定性、导电性以及散热性。

技术研发人员：高安明,姜伟
受保护的技术使用者：浙江星曜半导体有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/13