薄膜体声波谐振器
阅读：103发布：2020-05-13
专利汇可以提供薄膜体声波谐振器专利检索，专利查询，专利分析的服务。并且本 发明 提供了一种 薄膜 体 声波 谐振器 ，包括：基底，该基底具有腔体结构；下 电极 层，该下电极层形成在所述基底之上并遮盖至少部分所述腔体结构；所述腔体结构与所述下电极层共同组成空腔；压电层，该压电层形成在所述下电极层之上；上电极层，该上电极层形成在所述压电层之上；导热介质层，该导热介质层 覆盖 所述基底的上表面，并与所述下电极层、所述压电层、所述上电极层三者中的至少一个形成 接触 。与传统的薄膜 体声波 谐振器相比，本发明所提供的薄膜体声波谐振器在不增加器件面积的前提下具有更优的功率承受能 力 。，下面是薄膜体声波谐振器专利的具体信息内容。
1.一种薄膜体声波谐振器，该薄膜体声波谐振器包括：
基底，该基底具有腔体结构；
下电极层，该下电极层形成在所述基底之上并遮盖至少部分所述腔体结构；
所述腔体结构与所述下电极层共同组成空腔；
压电层，该压电层形成在所述下电极层之上；
上电极层，该上电极层形成在所述压电层之上；
导热介质层，该导热介质层覆盖所述基底的上表面，并与所述下电极层、所述压电层、所述上电极层三者中的至少一个形成接触。
2.根据权利要求1所述的薄膜体声波谐振器，其中：
所述导热介质层覆盖所述下电极层周围的所述基底的上表面，所述导热介质层与所述下电极层、所述压电层、所述上电极层三者中的至少一个形成接触。
3.根据权利要求2所述的薄膜体声波谐振器，其中，所述导热介质层延伸并嵌入至所述基底与所述下电极层之间。
4.根据权利要求2所述的薄膜体声波谐振器，其中，所述导热介质层覆盖所述下电极层的侧壁，延伸并嵌入至所述压电层与所述下电极层之间。
5.根据权利要求2所述的薄膜体声波谐振器，其中，所述导热介质层环绕在所述下电极层以及所述压电层的侧壁上。
6.根据权利要求2所述的薄膜体声波谐振器，其中，所述导热介质层环绕在所述下电极层、所述压电层以及所述上电极层的侧壁上。
7.根据权利要求1至6中任一项所述的薄膜体声波谐振器，其中，所述导热介质层的材料是绝缘材料。
8.根据权利要求7所述的薄膜体声波谐振器，其中，所述导热介质层的材料包括氧化铝、氧化硅、氮化硼、碳化硅中的一种或其任意组合。
薄膜体声波谐振器
技术领域
背景技术
[0002] 随着无线通讯技术的快速发展以及用户需求的不断扩展，手持移动通信产品正在迅速地往微型化和轻便化发展。通常情况下，在手持移动通信产品中，相对于以CMOS、GaAs工艺为主的有源电路来说，分立的无源器件往往占据更大的体积。作为无源器件代表的滤波器，在微型化的发展浪潮中扮演着极为重要的角色。
[0003] 目前，手持移动通信产品主要采用基于压电材料制作的滤波器，其中，构成这种高性能压电滤波器的基本单元主要包括薄膜体声波谐振器（Film Bulk Acoustic Resonator，FBAR）。请参考图1(a)和图1(b)，其中，图1(a)是现有技术中薄膜体声波谐振器的剖面结构示意图，图1(b)是图1(a)所示薄膜体声波谐振器的俯视结构示意图。如图所示，薄膜体声波谐振器从下至上依次包括基底100、下电极层110、压电层120以及上电极层130，其中，在基底100与下电极层110之间进一步还存在用于反射声波能量的空腔结构101。其中，薄膜体声波谐振器的有效工作面积由上电极层130、下电极层110以及空腔结构101的重叠部分决定。图1(a)和图1(b)所示的薄膜体声波谐振器的有效工作面积为上电极层130。
[0004] 从图中可以看出，薄膜体声波谐振器的下电极层110越过空腔结构101，其目的是利用基底100对薄膜体声波谐振器的薄膜提供支撑从而令其不会塌陷，否则，薄膜体声波谐振器的薄膜塌陷碰到基底100会极大地损失薄膜体声波谐振器的品质因素。因此，下电极层110越过空腔结构101的距离（在图中以D表示）需要综合考虑下电极层110的厚度、薄膜应力、薄膜电阻、器件的总体尺寸等因素。在对薄膜体声波谐振器批量生产时，在满足上述各个因素的前提下通常会尽可能减小下电极层110越过空腔结构101的距离，以此达到尽可能缩小器件尺寸的目的。
[0005] 虽然减小下电极层110越过空腔结构101的距离可以达到缩小器件尺寸的目的，但是由于下电极层110与基底100之间的接触面积非常小，因此不利于薄膜体声波谐振器的散热。特别是在给薄膜体声波谐振器加大功率信号的过程中，上电极层130、压电层120以及下电极层110会产生较大的热量，如果产生的热量不能及时有效地扩散开，就会在薄膜体声波谐振器中产生热积累效应，从而导致薄膜体声波谐振器烧毁。
[0006] 为了解决上述问题，现有的做法是将单个薄膜体声波谐振器拆分为两个串联的薄膜体声波谐振器，其中，拆分后的每个薄膜体声波谐振器的上电极层、压电层以及下电极层的厚度保持不变。为保持薄膜体声波谐振器的有效工作面积不变，拆分后的每个薄膜体声波谐振器面积均为原来单个薄膜体声波谐振器面积的两倍，这样拆分后的每个薄膜体声波谐振器上承受的功率密度为原来单个薄膜体声波谐振器的四分之一，从而提高了薄膜体声波谐振器的功率承受能力。但是，两个拆分的薄膜体声波谐振器的面积之和为原来单个薄膜体声波谐振器的四倍，不但大幅度增加了器件的面积，还会在批量生产时增加器件的成本。
发明内容
[0008] 基底，该基底具有腔体结构；
[0009] 下电极层，该下电极层形成在所述基底之上并遮盖至少部分所述腔体结构；
[0010] 所述腔体结构与所述下电极层共同组成空腔；
[0011] 压电层，该压电层形成在所述下电极层之上；
[0012] 上电极层，该上电极层形成在所述压电层之上；
[0013] 导热介质层，该导热介质层覆盖所述基底的上表面，并与所述下电极层、所述压电层、所述上电极层三者中的至少一个形成接触。
[0014] 与现有技术相比，本发明具有以下优点：通过形成导热介质层，令该导热介质层覆盖薄膜体声波谐振器基底的上表面并与薄膜体声波谐振器的下电极层、压电层、上电极层三者中的至少一个形成接触，使得在不增加薄膜体声波谐振器器件面积的前提下，有效地提升薄膜体声波谐振器的散热性能，从而提高薄膜体声波谐振器的功率承受能力，进而扩大薄膜体声波谐振器的应用领域，例如用于微小型通讯基站、卫星通讯系统、军用手持终端等。附图说明
[0015] 通过阅读参照以下附图所作的对非限制性实施例所作的详细描述，本发明的其它特征、目的和优点将会变得更明显：
[0016] 图1(a)是现有技术中薄膜体声波谐振器的剖面结构示意图；
[0017] 图1(b)是图1(a)所示薄膜体声波谐振器的俯视结构示意图；
[0018] 图2(a)是根据本发明一个具体实施例的薄膜体声波谐振器的剖面结构示意图；
[0019] 图2(b)是图2(a)所示薄膜体声波谐振器的俯视结构示意图；
[0020] 图3是根据本发明另一个具体实施例的薄膜体声波谐振器的剖面结构示意图；
[0021] 图4是根据本发明又一个具体实施例的薄膜体声波谐振器的剖面结构示意图；
[0022] 图5是根据本发明又一个具体实施例的薄膜体声波谐振器的剖面结构示意图；
[0023] 图6是根据本发明又一个具体实施例的薄膜体声波谐振器的剖面结构示意图；
[0024] 图7是根据本发明又一个具体实施例的薄膜体声波谐振器的剖面结构示意图。
[0025] 附图中相同或相似的附图标记代表相同或相似的部件。
具体实施方式
[0026] 为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合对本发明的实施例作详细描述。
[0027] 在对本发明所提供的薄膜体声波谐振器的具体结构进行描述之前，需要说明的是，图2(a)、图2(b)、图3至图7所示的结构包括两个相邻的薄膜体声波谐振器，分别是薄膜体声波谐振器1和薄膜体声波谐振器2，其意在说明相邻的薄膜体声波谐振器可以共用导热介质层。其中，薄膜体声波谐振器1包括基底200、下电极层210a、压电层220a以及上电极层230a，薄膜体声波谐振器2包括基底200、下电极层210b、压电层220b以及上电极层230b。由于薄膜体声波谐振器1和薄膜体声波谐振器2的结构相同，因此，为了简明起见，在下文中仅对图中的薄膜体声波谐振器1进行说明。
[0028] 请参考图2(a)、图2(b)、图3至图7，如图所示，本发明提供了一种薄膜体声波谐振器1，该薄膜体声波谐振器1包括：
[0029] 基底200，该基底200具有腔体结构；
[0030] 下电极层210a，该下电极层210a形成在所述基底200之上并遮盖至少部分所述腔体结构；
[0031] 所述腔体结构与所述下电极层210a共同组成空腔201a；
[0032] 压电层220a，该压电层220a形成在所述下电极层210a之上；
[0033] 上电极层230a，该上电极层230a形成在所述压电层220a之上；
[0034] 导热介质层，该导热介质层覆盖所述基底200的上表面，并与所述下电极层210a、所述压电层220a、所述上电极层230a三者中的至少一个形成接触。
[0035] 具体地，如图所示，薄膜体声波谐振器1包括基底200、下电极层210a、压电层220a以及上电极层230a。基底200具有上表面以及与该上表面相对的下表面，其中，在基底200的上表面具有腔体结构。在本实施例中，基底200的材料包括高阻硅、玻璃等。下电极层210a形成在基底200的上表面上，该下电极层210a遮盖部分或者全部所述腔体结构，所述下电极层210a与所述腔体结构共同组成空腔201a，该空腔201a用于反射声波能量。在本实施例中，下电极层210a的材料包括钼、钨，铝等。压电层220a形成在下电极层210之上。在本实施例中，压电层220a的材料包括氮化铝、氧化锌等。上电极层230a形成在压电层220a之上。在本实施例中，上电极层230a的材料包括钼、钨，铝等。优选地，上电极层230a没有越过下电极层210a以及空腔201a，也就是说，薄膜体声波谐振器1的有效工作面积由上电极层的面积决定。需要说明的是，基底200、下电极层210a、压电层220a以及上电极层230a的厚度范围是本领域人员所熟知的，在此不再具体说明。
[0036] 薄膜体声波谐振器1进一步还包括导热介质层，该导热介质层覆盖所述基底200的上表面，并与下电极层210a、压电层220a、上电极层230a三者中的至少一个形成接触。其中，一方面导热介质层覆盖下电极层210a周围的基底200的上表面从而与基底200形成接触，另一方面导热介质层与下电极层210a、压电层220a、上电极层230a中的至少一层的上表面、下表面或侧壁接触从而与上述三层中的至少一个形成接触。在本实施例中，导热介质层的材料采用导热性能良好的绝缘材料。优选地，该绝缘材料包括氧化铝、氧化硅、氮化硼、碳化硅中的一种或其任意组合。需要说明的是，导热介质层可以是单层结构，也可以是多层结构，其厚度可以根据实际设计需要进行调整，在此对其不做任何限定。由于导热介质层的存在，在给薄膜体声波谐振器1施加大功率信号时，薄膜体声波谐振器1所产生的热量从上电极层230a、压电层220a以及下电极层210a与导热介质层的接触面传导入导热介质层中，并透过该导热介质层扩散至基底200中，从而有效地提升薄膜体声波谐振器1的散热性能，进而提高薄膜体声波谐振器1的功率承受能力。
[0037] 下面，以几个典型实施例对导热介质层进行详细说明。
[0038] 在一个具体实施例中，请参考图2(a)和图2(b)，其中，图2(a)是根据本发明一个具体实施例的薄膜体声波谐振器的剖面结构示意图，图2(b)是图2(a)所示薄膜体声波谐振器的俯视结构示意图。如图所示，导热介质层300覆盖下电极层210a周围的基底200的上表面，延伸并嵌入至基底200与下电极层210a之间，即导热介质层300与下电极层210a以及基底200接触。当给薄膜体声波谐振器1施加大功率信号时，薄膜体声波谐振器1产生的热量从下电极层210的下表面透过导热介质层300扩散至基底200中。
[0039] 在另一个具体实施例中，请参考图3，图3是根据本发明另一个具体实施例的薄膜体声波谐振器的剖面结构示意图。如图所示，导热介质层310覆盖下电极层210a的侧壁，延伸并嵌入至压电层220a与下电极层210a之间，即导热介质层310不但与基底200以及下电极层210a接触，还与压电层220a接触。当给薄膜体声波谐振器1施加大功率信号时，薄膜体声波谐振器1产生的热量一方面从压电层220a的下表面、下电极层210a的上表面和侧壁透过导热介质层310扩散至基底200中。
[0040] 在又一个具体实施例中，请参考图4，图4是根据本发明又一个具体实施例的薄膜体声波谐振器的剖面结构示意图。如图所示，导热介质层320环绕在下电极层210a以及压电层220a的侧壁上，即导热介质层320与基底200、下电极层210a以及压电层220a接触。当给薄膜体声波谐振器1施加功率信号时，薄膜体声波谐振器1产生的热量同时从压电层220a的侧壁和下电极层210a的侧壁透过导热介质层320扩散至基底200中。
[0041] 在又一个具体实施例中，请参考图5，图5是根据本发明又一个具体实施例的薄膜体声波谐振器的剖面结构示意图。如图所示，所述导热介质层330环绕在所述下电极层、所述压电层以及所述上电极层的侧壁上，即导热介质层330与基底200、下电极层210a、压电层220a以及上电极层230b接触。当给薄膜体声波谐振器1施加功率信号时，薄膜体声波谐振器
1产生的热量从上电极230b的侧壁、压电层220a的上表面以及侧壁、下电极层210a的侧壁透过导热介质层330扩散至基底200中。
1产生的热量从上电极230b的侧壁、压电层220a的上表面以及侧壁、下电极层210a的侧壁透过导热介质层330扩散至基底200中。
[0042] 图2(a)、图3、图4以及图5所示的薄膜体声波谐振器其压电层与下电极层的面积是相同的，对于下电极层越过压电层的薄膜体声波谐振器亦包括在本发明所保护的范围内。请参考图6和图7，其中，图6和图7所示的薄膜体声波谐振器1其下电极层210a越过压电层
220a，可以有效地增加下电极层210a与基底200和/或导热介质层340、350之间的接触面，从而有效地提升薄膜体声波谐振器1的散热性能。
220a，可以有效地增加下电极层210a与基底200和/或导热介质层340、350之间的接触面，从而有效地提升薄膜体声波谐振器1的散热性能。
[0043] 需要说明的是，上述实施例仅为举例，在实际应用中可以根据设计需求设置导热介质层的位置，例如，导热介质层覆盖下电极层周围的基底的上表面，覆盖下电极层、压电层以及上电极层的侧壁，同时延伸并嵌入至基底与下电极层之间以及下电极层与压电层之间。凡是包括导热介质层、且该导热介质层与基底表面形成接触以及与下电极层、压电层、上电极层中的至少一个形成接触以达到使热量扩散至基底的薄膜体声波谐振器均包括在本发明所保护的范围内，为了简明起见，在此不再对薄膜体声波谐振器可能存在的结构进行一一列举。
[0044] 与现有技术相比，本发明具有以下优点：通过形成导热介质层，令该导热介质层覆盖薄膜体声波谐振器基底的上表面并与薄膜体声波谐振器的下电极层、压电层、上电极层三者中的至少一个形成接触，使得在不增加薄膜体声波谐振器器件面积的前提下，有效地提升薄膜体声波谐振器的散热性能，从而提高薄膜体声波谐振器的功率承受能力，进而扩大薄膜体声波谐振器的应用领域，例如用于微小型通讯基站、卫星通讯系统、军用手持终端等。
| 标题 | 发布/更新时间 | 阅读量 |
|---|---|---|
| 容性体声波盘状陀螺仪 | 2020-05-13 | 350 |
| 体声波谐振器 | 2020-05-11 | 735 |
| 体声波谐振器 | 2020-05-12 | 807 |
| 流体声波稳流器 | 2020-05-12 | 872 |
| 体声波滤波器 | 2020-05-11 | 267 |
| 体声波共振器器件 | 2020-05-13 | 616 |
| 体声波装置 | 2020-05-11 | 434 |
| 体声波装置和体声波滤波器 | 2020-05-12 | 503 |
| 体声波滤波器 | 2020-05-12 | 349 |
| 体声波谐振器 | 2020-05-12 | 917 |
高效检索全球专利专利汇是专利免费检索,专利查询,专利分析-国家发明专利查询检索分析平台，是提供专利分析，专利查询，专利检索等数据服务功能的知识产权数据服务商。
我们的产品包含105个国家的1.26亿组数据，免费查、免费专利分析。
分析报告
专利汇分析报告产品可以对行业情报数据进行梳理分析，涉及维度包括行业专利基本状况分析、地域分析、技术分析、发明人分析、申请人分析、专利权人分析、失效分析、核心专利分析、法律分析、研发重点分析、企业专利处境分析、技术处境分析、专利寿命分析、企业定位分析、引证分析等超过60个分析角度，系统通过AI智能系统对图表进行解读，只需1分钟，一键生成行业专利分析报告。
体声波热门专利
QQ群二维码
意见反馈
意见反馈