长度 10不大于压电层在第二方向上的总长度1的20%。
[0104] 可选的，多个水平凸起结构63a的组成材料与压电层61的组成材料相同或不同。
[0105] 可选的，多个竖直凸起结构63b的组成材料与叉指电极的组成材料相同或不同。
[0106] 值得注意的是，虽然在上述实施例中，压电层的组成材料为A1N，叉指电极的组成 材料为Mo,但是，本发明对于压电层和叉指电极的组成材料并不做具体限定，它们可W是任 何金属，或金属化合物，W及它们的组合。
[0107] 对于本发明实施例的兰姆波谐振器的制作来说，为了方便加工和大批量生产，传 统的、具有"水平凸起"、"竖直凸起"结构的=类兰姆波谐振器可在同一片娃晶圆上被加 工制作，它们的参数见表1。加工步骤为：首先在娃衬底上刻蚀出空腔并用牺牲层填满。 0. 2ym钢被沉积后刻蚀为叉指形作为底电极，之后沉积1. 5ym氮化侣薄膜作为压电层。在 氮化侣上沉积0. 2ym钢并刻蚀成叉指形作为顶电极，在顶电极上沉积SOnm钢将其刻蚀为 "竖直凸起"结构。此后，氮化侣被刻蚀成所设计的谐振腔轮廓，"水平凸起"结构形成。600nm 的金被沉积并作为上下电极连接层W及测试层。最后，牺牲层在氨氣酸溶液被腐蚀掉在谐 振器下方形成空腔，从而兰姆波谐振器被释放。
[0108] 然后，可使用网络分析仪对制作的S个兰姆波谐振器的反射系数Sll进行测试。 经计算得到的器件的导纳曲线如图9所示。从实测结果可见，含有2ym"水平凸起"或 SOnm"竖直凸起"的兰姆波谐振器都能有效地抑制S阶横向寄生模式的产生并且没有引发 其它寄生模式，运与有限元仿真的预期相同。
[0109] 表2总结了制作的=种兰姆波谐振器的性能参数。从表2可W看出，=阶横向模 式的幅度从11. 8地被抑制到0. 6地W下，而且更高阶的横向模式几乎没有被检测到。横向 模式的消失使得主模的并联谐振变得强烈，从而化比传统结构增大了 10~30%。同时，值 得一提的是"竖直凸起"使得A,2从1. 63%上升至1. 84%。运一现象可解释如下："竖直凸起" 使在区域2中主模的应力T和电场E都呈均匀分布，根据公式（3)，运种分布会使得接达到 极大值。kt2的提升本应使得Rs减小，但具有"水平凸起"器件的Rs却稍微增大。运是因 为"水平凸起"使得谐振腔的侧壁轮廓不再平整，声波被边界反射后方向性变差，致使串联 谐振强度受到影响。带有"竖直凸起"的器件没有类似的情况，因其谐振腔仍保持矩形。
[0110]
[0111] l3fd:S阶横向模式的谐振峰幅度，
[011引 Rs、担:串联和并联谐振的阻抗，
[011引逆、也串联和并联谐振的品质因数，
[0114] kt2:器件主模的机电禪合系数。
[0115] 总结：此设计展示了将两类凸起结构用于兰姆波谐振器上来抑制其中的横向寄生 模式。基于理论分析和有限元仿真，设计了运两种凸起的具体结构和参数。器件的实测结 果表明它们在不引发新的寄生模式的情况下可W抑制=阶横向模式高达95%的强度，而且 主模性能没有显著影响。运两种谐振器已具有组成无毛刺的高性能中频滤波器的潜力。
[0116] 当然，运里仅仅示意了位于压电层侧向的多个水平凸起结构和位于顶电极上的多 个竖直凸起结构的两种实例，而在实际应用中，可W在底电极的指状物表面上设置与顶电 极上的多个竖直凸起结构完全相同的凸起结构，并且，上述=种凸起结构可W进行任意组 合来实现横向模式的抑制，只需对凸起结构的长宽高进行细微调整即可。
[0117] 综上所述，借助于本发明的上述技术方案，通过在顶电极上增加一层金属层、在压 电谐振腔侧向增加凸起的方式来显著抑制兰姆波谐振器中的=阶横向寄生模式，从而可W 设计出可W应用在窄带中频滤波器和低噪声振荡器中的无寄生模式的兰姆波谐振器，避免 了谐振器中寄生模式在滤波器中产生纹波和毛刺，造成降低滤波器的品质的问题。
[0118]W上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用W限制本发明，凡在本发明的精 神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
【主权项】
1. 一种兰姆波谐振器，其特征在于，包括： 压电层，包括在第二方向上的两侧壁； 叉指电极，包括位于所述压电层上表面的顶电极和位于所述压电层下表面的底电极， 所述底电极和所述顶电极均包括在所述第二方向上的多个指状物； 多个凸起结构，设置在所述压电层的所述两侧壁的侧向；和/或， 设置在所述底电极的多个指状物的下方；和/或， 设置在所述顶电极的多个指状物的上方； 其中，所述多个凸起结构使所述兰姆波谐振器的横向模式的机电耦合系数为零。2. 根据权利要求1所述的兰姆波谐振器，其特征在于，所述多个凸起结构包括： 多个第一凸起结构，在第一方向上对称的设置在所述两侧壁端侧的侧向；和/或 多个第二凸起结构，在所述第一方向上对称的设置在所述顶电极的多个指状物的端侧 的上表面，和/或所述底电极的多个指状物的端侧的下表面； 其中，所述第一方向垂直于所述第二方向。3. 根据权利要求2所述的兰姆波谐振器，其特征在于，所述多个第一凸起结构和所述 多个第二凸起结构在所述第一方向上相互对准，且所述多个第一凸起结构和所述多个第二 凸起结构在第二方向上的侧边的长度1。相同。4. 根据权利要求2所述的兰姆波谐振器，其特征在于， 所述多个第一凸起结构在第三方向上的长度与所述压电层的厚度相同； 所述多个第二凸起结构在所述第一方向上的长度与相应的多个指状物的宽度相同； 其中，所述第一方向、所述第二方向和所述第三方向两两垂直。5. 根据权利要求4所述的兰姆波谐振器，其特征在于，所述多个第一凸起结构在所述 第一方向上具有宽度Wlp，所述多个第二凸起结构在所述第三方向上具有厚度Tvp。6. 根据权利要求5所述的兰姆波谐振器，其特征在于，所述多个第一凸起结构和所述 多个第二凸起结构在所述第三方向上在所述兰姆波谐振器上的投影，将所述兰姆波谐振器 在所述第二方向上分为三个区域：第一区域、第二区域和第三区域。7. 根据权利要求6所述的兰姆波谐振器，其特征在于，所述第一区域和所述第三区域 在所述第二方向上的长度为所述1。。8. 根据权利要求7所述的兰姆波谐振器，其特征在于，所述多个第一凸起结构和所述 多个第二凸起结构在第二方向上的侧边的长度lc、所述多个第一凸起结构在所述第一方向 上的宽度Wlp、所述多个第二凸起结构在所述第三方向上的厚度Tvp使所述第一区域和所述 第三区域的截止频率&小于所述第二区域的截止频率f\。9. 根据权利要求8所述的兰姆波谐振器，其特征在于，1与f。的差值不大于^的2 %。10. 根据权利要求8所述的兰姆波谐振器，其特征在于，所述多个第一凸起结构和所述 多个第二凸起结构在第二方向上的侧边的长度lc不大于所述压电层在所述第二方向上的 总长度1的20%。11. 根据权利要求8所述的兰姆波谐振器，其特征在于，所述多个第一凸起结构在所述 第一方向上的宽度Wlp、所述多个第二凸起结构在所述第三方向上的厚度Tvp的设计原则根 据以下公式来确定：其中，f。为所述第一区域和所述第三区域的截止频率；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为所述叉指电极的对数；vpz为所述压电层 中兰姆波SO的波速；Epz为所述压电层的组成材料的杨氏模量；E el为所述叉指电极的组成 材料的杨式模量；P pz为所述压电层的组成材料的密度；P d为所述叉指电极的组成材料的 密度；T为所述压电层在所述第三方向上的厚度；TTE为所述顶电极在所述第三方向上的厚 度；ΤΒΕ为所述底电极在所述第三方向上的厚度。12. 根据权利要求2所述的兰姆波谐振器，其特征在于，所述多个第一凸起结构的组成 材料与所述压电层的组成材料相同或不同。13. 根据权利要求2所述的兰姆波谐振器，其特征在于，所述多个第二凸起结构的组成 材料与所述叉指电极的组成材料相同或不同。
【专利摘要】本发明公开了一种兰姆波谐振器。该兰姆波谐振器包括：压电层，包括在第二方向上的两侧壁；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；多个凸起结构，设置在压电层的两侧壁的侧向；和/或，设置在底电极的多个指状物的下方；和/或，设置在顶电极的多个指状物的上方；其中，多个凸起结构使兰姆波谐振器的横向模式的机电耦合系数为零。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，提高滤波器的品质。
【IPC分类】H03H9/02, H03H9/145
【公开号】CN105337586
【申请号】CN201510881554
【发明人】庞慰, 张鸿翔, 梁骥
【申请人】天津大学
【公开日】2016年2月17日
【申请日】2015年12月3日