一种滤波装置及其制作方法与流程

本申请涉及滤波装置技术领域，特别是涉及一种滤波装置及其制作方法。

背景技术：

声波谐振器按振动模式一般分为声表面波(surfaceacousticwave，saw)谐振器和体声波(bulkacousticwave，baw)谐振器。其中，saw谐振器采用叉指电极实现电能和声能的相互转化，baw谐振器一般由上电极层、压电层、下电极层组成。此外，还有兰姆波谐振器。

滤波装置由若干个声波谐振器组合而成，可以通过连接几个上述声波谐振器构成梯型或晶格型拓扑结构，或通过具有一个或多个产生声能的叉指电极构成双模式声表面波(doublemodesaw，dms)结构。baw型滤波装置一般利用梯型结构，由多个baw谐振器搭建而成，具有较大的面积，成本高且无法满足小型化的需求；saw型滤波装置分为梯型结构和dms结构，梯型结构同样具有上述缺点；dms结构因叉指电极线宽太小和电极损耗大的原因，不适用于高频；兰姆波型滤波装置线宽较大，但等效耦合系数低，达不到手机通讯的频带带宽要求。

因此，如何解决上述技术问题应是本领域技术人员重点关注的。

技术实现要素：

本申请的目的是提供一种滤波装置及其制作方法，以使滤波装置具有小型化、适用于高频、成本低的优点。

为解决上述技术问题，本申请提供一种滤波装置，包括衬底层和位于所述衬底层上表面的谐振层，所述谐振层包括振动模式不同的第一谐振装置和第二谐振装置；

所述第一谐振装置至少包括层叠的第一压电层和第一上电极层，所述第二谐振装置至少包括层叠的第二压电层和第二上电极层，所述第一谐振装置和所述第二谐振装置中的至少一个还包括下电极层，且所述第二上电极层中的叉指电极靠近所述第一上电极层的一侧不具有母线。

可选的，所述第二上电极层为叉指电极或者组合电极，所述组合电极包括反射栅电极和多个叉指电极。

可选的，还包括：

位于所述谐振层上表面且与所述第二谐振装置所在区域对应的能量反射层。

可选的，还包括：

位于所述谐振层上表面且与所述第一谐振装置所在区域对应的金属频率调节层。。

可选的，所述金属频率调节层为下述任一种金属或者任意组合金属形成的频率调节层：

铝、钼、铜、金、铂、银、镍、铬、钨、钛、钽。

可选的，还包括：

位于所述金属频率调节层和所述能量反射层上表面的介质层。

可选的，当所述衬底层不具有空腔时，还包括：

位于所述衬底层和所述谐振层之间的声学反射层，所述声学反射层包括低声阻抗层和高声阻抗层。

可选的，所述衬底层具有贯穿所述衬底厚度的空腔，且所述空腔完整对应所述第一谐振装置和所述第二谐振装置。

可选的，所述谐振层还包括振动模式与所述第一谐振装置相同的第三谐振装置，且所述第二谐振装置位于所述第一谐振装置和所述第三谐振装置之间，且所述第二上电极层中的叉指电极靠近所述第三谐振装置中的第三上电极层的一侧不具有母线。

本申请还提供一种滤波装置制作方法，包括：

在衬底层的上表面形成待处理下电极层；

刻蚀所述待处理下电极层，得到对应第一谐振装置和/或第二谐振装置的下电极层；

形成分别对应所述第一谐振装置和所述第二谐振装置的第一压电层和第二压电层，其中，当所述第一谐振装置和所述第二谐振装置具有所述下电极层时，所述第一压电层和所述第二压电层位于所述下电极层的上表面；

在所述第一压电层和所述第二压电层的上表面形成电极层；

刻蚀所述电极层，得到分别对应所述第一谐振装置和所述第二谐振装置的第一上电极层和第二上电极层，且所述第二上电极层中的叉指电极靠近所述第一上电极层的一侧不具有母线。

本申请所提供的滤波装置，包括衬底层和位于所述衬底层上表面的谐振层，所述谐振层包括振动模式不同的第一谐振装置和第二谐振装置；所述第一谐振装置至少包括层叠的第一压电层和第一上电极层，所述第二谐振装置至少包括层叠的第二压电层和第二上电极层，所述第一谐振装置和所述第二谐振装置中的至少一个还包括下电极层，且所述第二上电极层中的叉指电极靠近所述第一上电极层的一侧不具有母线。

可见，本申请中的滤波装置在衬底层的上表面具有振动模式不同的第一谐振装置和第二谐振装置，即本申请中的滤波装置具有混合振动模式的谐振装置，可以避免单一的声波波型滤波装置无法满足不同频带带宽的要求，同时也可以避免单一的dms型滤波装置不适用于高频的要求；并且第二上电极层中的叉指电极靠近第一上电极层的一侧不具有母线，直接与第一上电极层相连，有效减小滤波装置的面积，降低成本的同时减小滤波装置的体积较小，满足行业对小型化的需求。此外，本申请还提供一种具有上述优点的滤波装置制作方法。

附图说明

为了更清楚的说明本申请实施例或现有技术的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单的介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请的一些实施例，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，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本申请实施例所提供的一种滤波装置结构示意图；

图2为本申请实施例所提供的一种滤波装置俯视示意图；

图3为本申请实施例所提供的另一种滤波装置俯视示意图；

图4为本申请实施例所提供的另一种滤波装置结构示意图；

图5为本申请实施例所提供的另一种滤波装置结构示意图；

图6为本申请实施例所提供的另一种滤波装置结构示意图；

图7为本申请实施例所提供的另一种滤波装置的结构示意图；

图8为本申请实施例所提供的一种滤波装置制作方法流程图。

具体实施方式

为了使本技术领域的人员更好地理解本申请方案，下面结合附图和具体实施方式对本申请作进一步的详细说明。显然，所描述的实施例仅仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。

在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明，但是本发明还可以采用其他不同于在此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本发明内涵的情况下做类似推广，因此本发明不受下面公开的具体实施例的限制。

正如背景技术部分所述，现有的滤波装置均是由单一类型的谐振器制成，导致滤波装置具有体积大、不适用于高频、成本高等问题。

有鉴于此，本申请提供了一种滤波装置，请参考图1和图2，图1为本申请实施例所提供的一种滤波装置结构示意图，图2为本申请实施例所提供的一种滤波装置俯视示意图，该滤波装置包括衬底层1和位于所述衬底层1上表面的谐振层2，所述谐振层2包括振动模式不同的第一谐振装置x1和第二谐振装置x2；

所述第一谐振装置x1至少包括层叠的第一压电层221和第一上电极层231，所述第二谐振装置x2至少包括层叠的第二压电层222和第二上电极层232，所述第一谐振装置x1和所述第二谐振装置x2中的至少一个还包括下电极层21，且所述第二上电极层232中的叉指电极靠近所述第一上电极层231的一侧不具有母线。

具体的，谐振层2包括下电极层21、压电层22、上电极层23，其中，压电层22由第一压电层221和第二压电层222共同组成，上电极层23由第一上电极层231和第二上电极层232共同组成。

需要说明的是，本实施例中对压电层的材料不做具体限定，可自行设置。例如，压电层22可以为下述任一种或者任意组合材料形成的压电层：

氮化铝、氧化锌、铌酸锂、钽酸锂等。

优选地，上电极层23和下电极层21可以由下述任一种金属或者任意组合金属形成：

铝、钼、铜、金、铂、银、镍、铬、钨、钛、钽等。

需要指出的是，本实施例中对衬底层1不做具体限定，可视情况而定。例如，衬底层1可以为硅衬底层1，或者石英衬底层1，或者氧化铝衬底层1等等。

可选的，在本实施例的一个实施例中，衬底层1为具有空腔结构的衬底层1，但是本申请对此并不做具体限定，在本申请的其他实施例中，衬底层1为不具有空腔结构的衬底层1。

进一步的，当衬底层1为具有空腔结构的衬底层1时，空腔可以为在制作衬底层1的过程中，内置一层牺牲层，牺牲层的厚度小于衬底层1的厚度，然后在对牺牲层进行释放刻蚀使得衬底层1具有空腔。牺牲层的材料包括但不限于二氧化硅、磷硅玻璃、多孔硅、光刻胶。

本实施例中，第二上电极层232中的叉指电极靠近第一上电极层231的一侧不具有母线的设置目的是，叉指电极直接与第一上电极层231相连，减小滤波装置的面积，从而减小滤波装置的体积，满足小型化的需求。

具体的，本实施例中第一上电极层231为板状电极层，即第一谐振装置x1的振动模式为体声波振动。

可选的，所述第二上电极层232为叉指电极或者组合电极，所述组合电极包括反射栅电极和多个叉指电极，相应的，第二谐振装置x2的振动模式为声表面波振动或者兰姆波振动。下面以第二谐振装置x2的振动模式为dms为例，对本实施中的滤波装置进行具体说明。

当第一谐振装置x1和第二谐振装置x2均存在下电极层21时，第一谐振装置x1的下电极层21作为输入，第二谐振装置x2的下电极层21作为输出，形成一个谐振器与双模式声表面波串联的拓扑结构，构成滤波装置；也可以将第一谐振装置x1的第一上电极层231作为输入，改变第一谐振装置x1作为并联连接，此时需把第一谐振装置x1的下电极层21接地。

当第一谐振装置x1不存在下电极层21时，第一谐振装置x1不能构成一个谐振器，仅通过第一上电极层231作为金属连接与第二谐振装置x2连接。类似地，还可将第二谐振装置x2叉指电极作为滤波装置的输出，改变其连接方式。

因此，本实施例中的滤波装置可根据输入连接方式和下电极层21刻蚀与否，形成多种拓扑结构。第一谐振装置x1如作为串联谐振器，可在dms的传输曲线的通带右侧形成传输零点，提升通带右侧的滚降特性；如作为并联谐振器，可在双模式声表面波的传输曲线的通带左侧形成传输零点，提升通带左侧的滚降特性和带外抑制能力。

需要说明的是，本实施例中对滤波装置不做具体限定，可视情况而定。例如，滤波装置可以为滤波器，或者双工器，或者多工器等等。

本实施例中的滤波装置在衬底层1的上表面具有振动模式不同的第一谐振装置x1和第二谐振装置x2，即本申请中的滤波装置具有混合振动模式的谐振装置，可以避免单一的声波波型滤波装置无法满足不同频带带宽的要求，同时也可以避免单一的dms型滤波装置不适用于高频的要求；并且第二上电极层232中的叉指电极靠近第一上电极层的一侧不具有母线，直接与第一上电极层231相连，有效减小滤波装置的面积，降低成本的同时减小滤波装置的体积较小，满足行业对小型化的需求。

请参考图3，图3为本申请实施例所提供的另一种滤波装置俯视示意图。

在上述任一实施例的基础上，在本申请一个实施例中，滤波装置还包括：

位于所述谐振层2上表面且与所述第二谐振装置x2所在区域对应的能量反射层3。

可选的，能量反射层3为下述任一种金属或者任意组合金属形成的能量反射层3：

铝、钼、铜、金、铂、银、镍、铬、钨、钛、钽等。

能量反射层3的设置目的是，可以减小声波在横向方向的能量泄露。

优选地，滤波装置还包括：位于所述谐振层2上表面且与所述第一谐振装置x1所在区域对应的金属频率调节层4。

需要说明的是，本实施例中对金属频率调节层4不做具体限定，只要由具有良好导电性金属材料形成的即可，视情况而定。例如，金属频率调节层4为下述任一种金属或者任意组合金属形成的频率调节层：

铝、钼、铜、金、铂、银、镍、铬、钨、钛、钽等。

需要指出的是，本实施例中对能量反射层3的厚度与金属频率调节层4的厚度关系不做具体限定，两者厚度既可以相等也可以不等。优选地，金属频率调节层4与能量反射层3共用同一种材料和同一厚度，可有效节省成本。

进一步地，请参考图4，在本申请的一个实施例中，滤波装置还包括：

位于所述金属频率调节层4和所述能量反射层3上表面的介质层5。介质层5可以进一步调节第一谐振装置x1频率，同时还可以保护第一谐振装置x1的电极层和第二谐振装置x2的叉指电极层不受外界污染，同时对第二谐振装置x2起到频率调节的作用。

需要说明的是，本实施例中对介质层5的材料不做具体限定，可视情况而定。例如，介质层5的材料可以为二氧化硅，或者氮化硅，或者氮化铝等等。

以二氧化硅为例，第二谐振装置x2与其上的二氧化硅介质层5可以构成温度补偿声表面波器件(tc-saw)，具有比常规声表面波器件更高的q值和更好的频率温度系数。

请参考图5，图5为本申请实施例所提供的另一种滤波装置结构示意图。

当所述衬底层1不具有空腔时，滤波装置还包括：

位于所述衬底层1和所述谐振层2之间的声学反射层6，所述声学反射层6包括低声阻抗层62和高声阻抗层61。以抑制声波能量向衬底传播。

需要说明的是，高声阻抗层61靠近衬底层1，低声阻抗层62远离衬底层1。

优选地，声学反射层6的层数在两层以上，以达到更佳的能量反射效果，提高q值，当然层数也不宜过多，过多会导致生产成本增加。其中，低声阻抗层62和高声阻抗层61厚度分别为各层材料在谐振频率处等效波长的1/4左右。

可选的，高声阻抗层61的材料包括但不限于下述任一种材料：钨、钼、氮化铝等。

可选的，低声阻抗层62的材料包括但不限于下述任一种材料：二氧化硅、多孔硅等。当低声阻抗层62为二氧化硅阻抗层时，因低声阻抗层62与谐振区域靠近，二氧化硅为正频率温度系数材料，可以起到温度补偿作用。

请参考图6，图6为本申请实施例所提供的另一种滤波装置结构示意图。

在本申请的一个实施例中，所述衬底层1具有贯穿所述衬底厚度的空腔，且所述空腔完整对应所述第一谐振装置x1和所述第二谐振装置x2。以阻止声波向衬底层1传递，使得滤波装置的q值得到提升。

请参考图7，图7为本申请实施例所提供的另一种滤波装置的结构示意图。

在上述任一实施例的基础上，在本申请的一个实施例中，所述谐振层2还包括振动模式与所述第一谐振装置x1相同的第三谐振装置x3，且所述第二谐振装置x2位于所述第一谐振装置x1和所述第三谐振装置x3之间，且所述第二上电极层232中的叉指电极靠近所述第三谐振装置x3中的第三上电极层的一侧不具有母线。

需要说明的是，第三谐振装置x3的具体结构与第一谐振装置x1相同，此处不再详细赘述。

本实施例所提供的滤波装置包括第一谐振装置x1、第二谐振装置x2、第三谐振装置x3三个谐振部分，对滤波装置中各个参数的调整更加多样化，参数变化的自由度更高。

本申请还提供一种滤波装置制作方法，请参考图8，图8为本申请实施例所提供的一种滤波装置制作方法的流程图，该方法包括：

步骤s101：在衬底层的上表面形成待处理下电极层。

具体的，利用蒸镀法或者磁控溅射法，在衬底层的上表面生长待处理下电极层。

步骤s102：刻蚀所述待处理下电极层，得到对应第一谐振装置和/或第二谐振装置的下电极层。

需要说明的是，当第一谐振装置和第二谐振装置均具有下电极层时，第一谐振装置和第二谐振装置的下电极层之间同样需要被刻蚀。

步骤s103：形成分别对应所述第一谐振装置和所述第二谐振装置的第一压电层和第二压电层，其中，当所述第一谐振装置和所述第二谐振装置具有所述下电极层时，所述第一压电层和所述第二压电层位于所述下电极层的上表面。

具体的，可以利用蒸镀法或者磁控溅射法或者化学气相沉积法，形成第一压电层和第二压电层。

可以理解的是，当第一谐振装置不具有下电极层时，第一压电层便位于衬底层的上表面，同理，第二谐振装置不具有下电极层时，第二压电层便位于衬底层的上表面。

步骤s104：在所述第一压电层和所述第二压电层的上表面形成电极层。

具体的，利用蒸镀法或者磁控溅射法生长电极层。

步骤s105：刻蚀所述电极层，得到分别对应所述第一谐振装置和所述第二谐振装置的第一上电极层和第二上电极层，且所述第二上电极层中的叉指电极靠近所述第一上电极层的一侧不具有母线。

可选的，在本申请的一个实施例中，当衬底层为具有空腔结构的衬底层时，在衬底层的上表面形成待处理下电极层之前，还包括：

对待处理衬底层进行图形化处理形成凹槽，凹槽的深度小于待处理衬底层的厚度；

在凹槽内形成牺牲层，得到处理后衬底层；

采用化学机械抛光技术磨平处理后衬底层的上表面，得到衬底层；

相应的，在刻蚀所述电极层之后，还包括：

刻蚀牺牲层。

可选的，在本申请的一个实施例中，当衬底层为具有贯穿衬底厚度的空腔，且空腔完整对应第一谐振装置和第二谐振装置时，在刻蚀所述电极层之后，还包括：

刻蚀衬底层与第一谐振装置和第二谐振装置所在区域对应的位置。

本实施例所提供的滤波装置制作方法得到的滤波装置，在衬底层的上表面具有振动模式不同的第一谐振装置和第二谐振装置，即本申请中的滤波装置具有混合振动模式的谐振装置，可以避免单一的声波波型滤波装置无法满足不同频带带宽的要求，同时也可以避免单一的dms型滤波装置不适用于高频的要求；并且第二上电极层中的叉指电极靠近第一上电极层的一侧不具有母线，直接与第一上电极层相连，有效减小滤波装置的面积，降低成本的同时减小滤波装置的体积较小，满足行业对小型化的需求。

本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其它实施例的不同之处，各个实施例之间相同或相似部分互相参见即可。对于实施例公开的装置而言，由于其与实施例公开的方法相对应，所以描述的比较简单，相关之处参见方法部分说明即可。

以上对本申请所提供的滤波装置及其制作方法进行了详细介绍。本文中应用了具体个例对本申请的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本申请的方法及其核心思想。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本申请原理的前提下，还可以对本申请进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本申请权利要求的保护范围内。