兰姆波谐振器的制造方法
【技术领域】
[0001] 本发明设及谐振器领域，具体来说，设及一种兰姆波谐振器。
【背景技术】
[0002] 随着人类需求的增长，未来的射频器件需要满足小型化、低功率和片上多功能等 要求。近年来被广泛研究的MEMS兰姆波谐振器化ambwaveresonator,LWR)具有其特定 的声学特征和谐振结构，日益成为较满意的中频器件。在兰姆波谐振器中，因为对称兰姆波 模式S。的波速较高且色散较低，因此最常被使用。然而，在兰姆波谐振器中，主模的谐振峰 附近常会存在由横向传播的声波引发的寄生谐振峰。运些寄生模式会在滤波器中产生纹波 和毛刺，从而降低谐振器的品质。
[0003] 下面对传统的兰姆波谐振器关于横向模式进行详细阐述：
[0004] 传统的氮化侣（AlN)兰姆波谐振器的结构如图1所示，由氮化侣构成的压电层上 下都存在着金属钢（Mo)构成的叉指电极（如图1(b))，运样的结构是为了使谐振器获得最 高的机电禪合系数（)。如图1(a)所示建立直角坐标系：电极宽度方向为X轴，电极长 度方向为y轴，器件厚度方向为Z轴。图2(a)中，平行于X轴传播的兰姆波S。被前后自由 边界反射后叠加形成驻波，运种会引发最强的电学响应的模式成为主模；如果声波W如图 2化）所示的非垂直的角度入射到边界并被反射，在谐振腔中叠加后会形成沿着y轴传播的 横向模式，运种横向模式的谐振频率可被表示为：
[0006] 运里v。^是兰姆波S。在氮化侣和钢的组合层中的波速，W是叉指电极的空间周期 间距（指状物的宽度和指状物之间的间距之和）；f。是横向模式的截止频率；k是横向模式 在y方向上的波数。公式（1)表明横向模式的频率高于其截止频率，因此兰姆波谐振器是 "类型I"的器件，横向模式的色散关系如图4中的实线所示。
[0007] 对于谐振器中任意的谐振模式，其机电禪合系数屯2均能够反映谐振的强度，可由 下式定义：
[0009]其中d，sE，￡t，t，和E分别是压电应变常数、顺度常数、介电常数、应力和电场强 度。在传统的兰姆波谐振器中，主模和=阶横向模式X方向的位移分布如图5(a)所示（实 线为主模，虚线为=阶横向模式）。因为根据公式（2)，由于各奇数阶的横向模式的都 不为0,所W，在传统的兰姆波谐振器中各奇数阶的横向模式都会被激发。图3中是一个 传统的142MHz兰姆波谐振器的实测对数导纳曲线，由于各奇数阶的横向模式在传统的兰 姆波谐振器中都会被激发，所W，从图3可W看出，主模右侧存在谐振幅度约12地(-60地 和-48地的差值）的=阶横向寄生模式。
[0010] 由此可见，传统的兰姆波谐振器存在着寄生模式，从而在滤波器中产生纹波和毛 刺，降低滤波器的品质。
[0011] 针对相关技术中的上述问题，目前尚未提出有效的解决方案。
【发明内容】
[0012] 针对相关技术中的上述问题，本发明提出一种兰姆波谐振器，能够消除兰姆波谐 振器中的寄生模式，提高谐振器的品质。
[0013] 本发明的技术方案是运样实现的：
[0014] 根据本发明的一个方面，提供了一种兰姆波谐振器。
[0015] 该兰姆波谐振器包括：
[0016] 压电层，包括在第二方向上的两侧壁；
[0017] 叉指电极，包括位于压电层上表面的顶电极和位于压电层下表面的底电极，底电 极和顶电极均包括在第二方向上的多个指状物；
[001引多个凸起结构，设置在压电层的两侧壁的侧向；和/或，
[0019] 设置在底电极的多个指状物的下方；和/或，
[0020] 设置在顶电极的多个指状物的上方；
[0021] 其中，多个凸起结构使兰姆波谐振器的横向模式的机电禪合系数为零。
[0022] 其中，多个凸起结构包括：
[0023] 多个第一凸起结构，在第一方向上对称的设置在两侧壁的端侧的侧向；和/或
[0024] 多个第二凸起结构，在第一方向上对称的设置在顶电极的多个指状物的端侧的上 表面，和/或底电极的多个指状物的端侧的下表面；
[00巧]其中，第一方向垂直于第二方向。
[0026] 其中，多个第一凸起结构和多个第二凸起结构在第一方向上相互对准，且多个第 一凸起结构和多个第二凸起结构在第二方向上的侧边的长度1。相同。
[0027] 其中，
[0028]多个第一凸起结构在第=方向上的长度与压电层的厚度相同；
[0029]多个第二凸起结构在第一方向上的长度与相应的多个指状物的宽度相同；
[0030] 其中，第一方向、第二方向和第=方向两两垂直。
[0031] 其中，多个第一凸起结构在第一方向上具有宽度Wip,多个第二凸起结构在第=方 向上具有厚度Typ。
[0032] 并且，多个第一凸起结构和多个第二凸起结构在第=方向上在兰姆波谐振器上的 投影，将兰姆波谐振器在第二方向上分为=个区域：第一区域、第二区域和第=区域。
[0033] 其中，第一区域和第S区域在第二方向上的长度为1。。
[0034] 此外，多个第一凸起结构和多个第二凸起结构在第二方向上的侧边的长度10、多 个第一凸起结构在第一方向上的宽度Wip、多个第二凸起结构在第=方向上的厚度Typ使第 一区域和第=区域的截止频率f。小于第二区域的截止频率f。。
[003引其中，L与f。的差值不大于fe的2%。
[0036] 另外，多个第一凸起结构和多个第二凸起结构在第二方向上的侧边的长度10不 大于压电层在第二方向上的总长度I的20%。
[0037] 其中，多个第一凸起结构在第一方向上的宽度Wip、多个第二凸起结构在第=方向 上的厚度Typ的设计原则根据W下公式来确定：
[0039] 其中，f。为第一区域和第S区域的截止频率；n=We/W为电极覆盖率，其中，We为 电极宽度，W为叉指电极的空间周期间距；N为叉指电极的对数；Vp,为压电层中兰姆波S。的 波速；Ep,为压电层的组成材料的杨氏模量；Epi为叉指电极的组成材料的杨式模量；PP,为 压电层的组成材料的密度；P为叉指电极的组成材料的密度；T为压电层在第S方向上的 厚度；Tte为顶电极在第=方向上的厚度；TW为底电极在第=方向上的厚度。
[0040] 可选的，多个第一凸起结构的组成材料与压电层的组成材料相同或不同。
[0041] 可选的，多个第二凸起结构的组成材料与叉指电极的组成材料相同或不同。
[0042] 本发明通过在压电层的侧壁或叉指电极的表面设置多个凸起结构，能够显著的消 除兰姆波谐振器中的寄生模式，从而避免在滤波器中产生纹波和毛刺，提高谐振器的品质。
【附图说明】
[0043]为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所 需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施 例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可W根据运些附图获 得其他的附图。
[0044] 图Ia是根据现有技术的兰姆波谐振器的示意图；
[0045] 图化是根据现有技术的兰姆波谐振器的截面图；
[0046] 图2a是根据现有技术的主模的声波传播方式的示意图；
[0047]图化是根据现有技术的横向寄生模式的声波传播方式的示意图；
[0048] 图3是根据现有技术的兰姆波谐振器的对数导纳示意图；
[0049] 图4中实线曲线是根据本发明实例中第二区域中的色散曲线图W及根据现有技 术的兰姆波谐振器的色散曲线图；
[0050]图4中虚线曲线是根据本发明实施例的第一区域、第S区域中的色散曲线图；
[0051] 图5a是根据现有技术的兰姆波谐振器的X方向的位移分布图；
[0052] 图化是根据本发明实施例的兰姆波谐振器的=个区域在y轴方向的分布图；
[0053] 图5c是根据本发明实施例的兰姆波谐振器的截止频率的变化图；
[0054] 图5d是根据本发明实施例的兰姆波谐振器的X方向的位移分布图；
[0055] 图6a是根据本发明实施例的兰姆波谐振器的示意图；
[0056] 图化是根据本发明另一实施例的兰姆波谐振器的示意图；
[0057] 图7是根据本发明实施例的兰姆波谐振器的凸起结构所引起的第一区域、第S区 域中的截止频率的变化图；
[0058] 图8是通过有限元分析仿真得到的本发明实施例的兰姆波谐振器对寄生模式的 抑制效果图；
[0059] 图9是根据本发明实施例的带有不同凸起结构的兰姆波谐振器的实测的对数导 纳曲线图。
【具体实施方式】
[0060] 下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完 整地描述，显然，所描述的实施例