本发明的实施例涉及半导体领域,尤其涉及一种体声波谐振器,一种具有该谐振器的滤波器,以及一种具有该滤波器的电子设备。
背景技术:
1、图5a中为现有技术中的体声波谐振器的俯视图,图5b为沿图5a中的a1-a2线截得的剖面结构示意图。在图5a和5b中,附图标记对应的结构如下:
2、10:基底
3、20:声学镜,此示例中是空腔,也可采用布拉格反射层或其他等效声波反射结构
4、30:底电极
5、40:压电薄膜(压电层)
6、50:顶电极
7、60:顶电极引脚
8、ar:有效声学区域(声电耦合区)
9、图5a和图5b中未示出的结构还包含部分辅助工艺层、保护层、底电极引脚等。
10、实际工作状态下,图5a和图5b所示的谐振器的ar区域不仅产生有用的活塞模式振动,还会产生不利的横向传播的声波,这些横向模式声波会向ar区域之外传播,造成谐振器能量损失,性能下滑,进一步会使使用该类谐振器的电子器件性能下滑,如导致滤波器的插损、滚降、带宽等关键性能参数恶化。
11、图5c为现有技术中的一种抑制声波泄漏的谐振器结构。其相对于图5b中结构的改进之处在于:在顶电极50的边缘上增加了突起结构,该结构会在ar区域边缘形成声学阻抗不匹配区域,从而可将由ar区域横向向外传播的声波反射回ar区域,从而抑制能量损耗。该结构优点是对谐振器的q值的提升效果较为显著,缺点是会使谐振器中的杂波增加,原因是突起结构仍在声电耦合区域ar内,突起结构在反射声波的同时电学性能也会受到影响。
12、图5d为现有技术中的另一种抑制声波泄漏的谐振器结构。其相对于图5c改进之处在于:除了在顶电极50的边缘增加了突起结构之外,还将顶电极50进一步向外延伸形成空气翼(悬翼),同时引脚60也形成拱起结构(后文统称为悬翼结构)。由于加入的悬翼结构中仅存在声学振动,存在的声电耦合效应远小于突起结构,因此悬翼结构在反射声波时所生成的杂波要显著地少于突起结构。而图5d中的结构的缺点是,当声波从ar向外传播时,首先会与突起结构发生作用,形成反射并生成较为可观的杂波,另外被悬翼结构反射回来的声波也要与突起结构发生作用而再生成一部分杂波,因此图5d中的结构仍然会产生较多的杂波,从而使谐振器性能下降。
技术实现思路
1、为在抑制谐振器的能量泄漏的同时减少谐振器中的杂波生成,提出本发明。
2、根据本发明的实施例的一个方面,提出了体声波谐振器,包括:
3、基底;
4、声学镜;
5、底电极,设置在基底上方;
6、顶电极,与所述底电极对置,且具有电极连接部;和
7、压电层,设置在底电极上方以及底电极与顶电极之间,
8、其中:
9、所述顶电极的边缘设置有突起结构以及位于突起结构内侧的形成空隙的空隙结构。
10、可选的,所述谐振器包括形成所述空隙结构的悬翼。
11、可选的,所述悬翼包括单悬翼结构。
12、进一步可选的,所述单悬翼结构具有基础层部和悬翼部,所述基础层部位于所述顶电极;悬翼部形成的至少一部分空隙位于所述基础层部与所述突起结构之间。可选的,所述突起结构与基础层部的横向距离在0.5-5μm(可选1-3μm)范围内,该尺度直接对由bo反射的声波和由悬翼反射的声波形成相长叠加有重要作用,需防止距离过近造成相互干扰和距离过远声波衰减导致干涉不显著;和/或所述突起结构的外缘与所述悬翼部的外缘之间的横向距离在0-±5μm(可选0-±3μm)范围内;和/或所述突起结构的顶部与所述悬翼部之间的纵向距离在0-5μm(可选0.5-3μm)范围内。或者可选的,所述悬翼部具有与所述基础层部相连的上升部,所述上升部为阶梯形状。或者可选的,所述悬翼部与所述突起结构在谐振器的厚度方向上至少部分重合。或者可选的,所述悬翼部具有与所述基础层部相连的上升部,所述上升部与顶电极的顶面之间形成的角度范围为15°-90°(可选40°-70°)。或者可选的,所述顶电极的端部形成有另外的悬翼部。
13、可选的,所述单悬翼结构具有基础层部和悬翼部,所述基础层部位于所述顶电极;所述基础层部位于悬翼部与所述突起结构之间。进一步可选的,所述突起结构与所述基础层部的横向距离在0-5μm(可选0.5-3μm)范围内;和/或所述悬翼部的横向宽度在0.5-5μm(可选1-3μm)范围内;和/或所述突起结构与所述悬翼部之间的横向距离在1-10μm(可选3-5μm)范围内。
14、可选的,所述单悬翼结构具有基础层部和悬翼部,所述基础层部位于所述突起结构的顶部。进一步可选的,所述悬翼部与所述基础层部处于同一水平面;或者所述悬翼部包括与所述基础层部连接的上升部。
15、可选的,所述悬翼包括双悬翼结构,所述双悬翼结构包括基础层部以及分别连接于基础层部两侧的第一单悬翼结构和第二单悬翼结构。进一步可选的,第一单悬翼结构与第二单悬翼结构为非对称布置。或者可选的,所述基础层部位于所述突起结构的内侧且设置于所述顶电极上。或者可选的,所述基础层部设置于所述突起结构的顶部,进一步可选的,所述基础层部与所述突起结构的顶部在横向上错开设置。
16、可选的,所述谐振器包括形成所述空隙结构的桥部。可选的,所述桥部整体位于所述突起结构的内侧。或者可选的,所述突起结构位于所述桥部形成的空间中。
17、可选的,在所述突起结构的内侧位于所述空隙中的凹陷结构。
18、可选的,所述谐振器还包括覆盖所述顶电极的覆盖层;且所述基础层部为所述覆盖层的组成部分。该覆盖层可以仅仅覆盖顶电极的一部分。
19、可选的,所述空隙中填充空气。
20、根据本发明的实施例的另一方面,提出了一种滤波器,包括上述的体声波谐振器。
21、根据本发明的实施例的还一方面,提出了一种电子设备,包括上述的滤波器或者体声波谐振器。
1.一种体声波谐振器,包括:
2.根据权利要求1所述的谐振器,其中:
3.根据权利要求2所述的谐振器,其中:
4.根据权利要求2所述的谐振器,其中:
5.根据权利要求4所述的谐振器,其中:
6.根据权利要求2所述的谐振器,其中:
7.根据权利要求2所述的谐振器,其中:
8.根据权利要求1所述的谐振器,其中:
9.根据权利要求8所述的谐振器,其中:
10.根据权利要求9所述的谐振器,其中:
11.根据权利要求1-10中任一项所述的谐振器,其中:
12.一种滤波器,包括根据权利要求1-11中任一项所述的体声波谐振器。
13.一种电子设备,包括根据权利要求12所述的滤波器或者根据权利要求1-11中任一项所述的体声波谐振器。