一种横向激发体声波谐振器和滤波器的制作方法

1.本技术涉及滤波器技术领域，具体而言，涉及一种横向激发体声波谐振器和滤波器。


背景技术：

2.5g/6g时代已经到来，无线与移动通信系统的发展又一次被推上了时代前沿，这对滤波器开始要求更高的频率和更大的带宽，从而对谐振器的性能提出了更高的要求。现有的声波滤波技术因其优异的使用性能被广泛使用，因此，实现大带宽的声波谐振器组件成为了目前要解决的首要难题。
3.新一代的5g滤波器(n77、n78和n79)需要高频(3
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5ghz)和非常大的带宽，但是现有的体声波(baw)技术一直是以五边形压电层为基础的，虽然发展出了一系列谐振器与滤波器，但是这种技术通常具有较低的机电耦合系数。


技术实现要素：

4.本技术的目的在于，针对上述现有技术中的不足，提供一种横向激发体声波谐振器和滤波器，以具有较高的机电耦合系数。
5.为实现上述目的，本技术实施例采用的技术方案如下：
6.本技术实施例的一方面，提供一种横向激发体声波谐振器，包括：衬底，设置于衬底上的压电层，压电层的上表面包括第一区域和第二区域，第一区域和第二区域的分隔线为直线，在第一区域内设置有多个正电极，在第二区域内设置有多个负电极。
7.可选的，多个正电极在第一区域内阵列分布，多个负电极在第二区域内阵列分布。
8.可选的，正电极的形状与负电极的形状相同。
9.可选的，正电极和负电极均为条形电极，多个正电极沿远离第二区域的方向依次排列设置，多个负电极沿远离第一区域的方向依次排列设置。
10.可选的，正电极和负电极均为直条形电极；或，正电极和负电极均为弧形电极，正电极和负电极的弧形开口相对。
11.可选的，正电极和负电极的最小间距大于相邻两个正电极之间的最小间距；正电极和负电极的最小间距大于相邻两个负电极之间的最小间距。
12.可选的，在衬底上开设有空腔，空腔位于压电层之下。
13.本技术实施例的另一方面，提供一种滤波器，包括多个上述任一种的横向激发体声波谐振器，多个横向激发体声波谐振器串联或并联。
14.本技术的有益效果包括：
15.本技术提供了一种横向激发体声波谐振器和滤波器，包括：衬底，在衬底上设置压电层，压电层的上表面包括第一区域和第二区域，第一区域和第二区域无交叠区域，且第一区域和第二区域的分隔线为直线，即第一区域和第二区域分别位于分隔线的两侧。在第一区域内设置有多个正电极，在第二区域内设置有多个负电极，以此使得多个正电极位于压
电层的一端，多个负电极位于压电层的另一端，即多个正电极形成的整体和多个负电极形成的整体在压电层的上表面呈两端对立的形式设置，如此，在正电极和负电极上施加射频信号后，会在正电极和负电极之间产生横向水平电场，从而在压电层上产生水平方向的振动模态。由于正电极和负电极分别位于压电层上表面的两端，因此，产生的横向水平电场会增大，由此，能够增加水平振动模态的能量，使振动主要集中在正负电极中间，从而增大横向激发体声波谐振器的机电耦合系数，提高器件的性能。
附图说明
16.为了更清楚地说明本技术实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本技术的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，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相关的附图。
17.图1为本技术实施例提供的一种横向激发体声波谐振器的结构示意图之一；
18.图2为本技术实施例提供的一种横向激发体声波谐振器的结构示意图之二；
19.图3为图2中横向激发体声波谐振器的阻抗仿真曲线图；
20.图4为本技术实施例提供的一种横向激发体声波谐振器的结构示意图之三；
21.图5为本技术实施例提供的一种横向激发体声波谐振器的结构示意图之四；
22.图6为本技术实施例提供的一种横向激发体声波谐振器的结构示意图之五；
23.图7为图6中横向激发体声波谐振器的阻抗仿真曲线图；
24.图8为本技术实施例提供的一种横向激发体声波谐振器的结构示意图之六；
25.图9为图8中横向激发体声波谐振器的阻抗仿真曲线图；
26.图10为本技术实施例提供的一种滤波器的结构示意图。
27.图标：100
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横向激发体声波谐振器；101
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正电极；102
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负电极；103
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压电层；104
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衬底；105
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空腔；106
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电场线；a
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分隔线；210
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第一信号端；220
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第二信号端；230
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接地端。
具体实施方式
28.为使本技术实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本技术实施例中的附图，对本技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本技术一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本技术实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。
29.应当理解，虽然术语第一、第二等可以在本文中用于描述各种元件，但是这些元件不应受这些术语的限制。这些术语仅用于区域分一个元件与另一个元件。例如，在不脱离本公开的范围的情况下，第一元件可称为第二元件，并且类似地，第二元件可称为第一元件。如本文所使用，术语“和/或”包括相关联的所列项中的一个或多个的任何和所有组合。
30.应当理解，当一个元件(诸如层、区域或衬底)被称为“在另一个元件上”或“延伸到另一个元件上”时，其可以直接在另一个元件上或直接延伸到另一个元件上，或者也可以存在介于中间的元件。相反，当一个元件被称为“直接在另一个元件上”或“直接延伸到另一个元件上”时，不存在介于中间的元件。同样，应当理解，当元件(诸如层、区域或衬底)被称为“在另一个元件之上”或“在另一个元件之上延伸”时，其可以直接在另一个元件之上或直接
在另一个元件之上延伸，或者也可以存在介于中间的元件。相反，当一个元件被称为“直接在另一个元件之上”或“直接在另一个元件之上延伸”时，不存在介于中间的元件。还应当理解，当一个元件被称为“连接”或“耦接”到另一个元件时，其可以直接连接或耦接到另一个元件，或者可以存在介于中间的元件。相反，当一个元件被称为“直接连接”或“直接耦接”到另一个元件时，不存在介于中间的元件。
31.除非另外定义，否则本文中使用的所有术语(包括技术术语和科学术语)的含义与本公开所属领域的普通技术人员通常理解的含义相同。还应当理解，本文所使用的术语应解释为含义与它们在本说明书和相关领域的情况下的含义一致，而不能以理想化或者过度正式的意义进行解释，除非本文中已明确这样定义。
32.本技术实施例的一方面，提供一种横向激发体声波谐振器，如图1所示，包括：衬底104，在衬底104上设置压电层103，压电层103的上表面包括第一区域和第二区域，第一区域和第二区域无交叠区域，且第一区域和第二区域的分隔线a为直线，即第一区域和第二区域分别位于分隔线a的两侧。在第一区域内设置有多个正电极101，在第二区域内设置有多个负电极102，以此使得多个正电极101位于压电层103的一端，多个负电极102位于压电层103的另一端，即多个正电极101形成的整体和多个负电极102形成的整体在压电层103的上表面呈两端对立的形式设置，如此，在正电极101和负电极102上施加射频信号后，会在正电极101和负电极102之间产生横向水平电场，从而在压电层103上产生水平方向的振动模态。由于正电极101和负电极102分别位于压电层103上表面的两端，因此，如图1所示的电场线106可知，产生的横向水平电场会增大，由此，能够增加水平振动模态的能量，使振动主要集中在正负电极中间，从而增大横向激发体声波谐振器100的机电耦合系数，提高器件的性能。
33.需要说明的是，本技术对第一区域和第二区域的形状不做限制，其可以是任意形状的区域，只要第一区域和第二区域的分隔线a为直线即可。第一区域和第二区域的分隔线a为直线，可以有效避免正电极101和负电极102之间出现叉指状布局，从而增大横向水平电场，由此，能够增加水平振动模态的能量，从而增大横向激发体声波谐振器100的机电耦合系数，提高器件的性能。
34.在一些实施方式中，衬底104可以是硅衬底104、蓝宝石衬底104等。在一些实施方式中，压电层103的材质可以是铌酸锂、氮化铝、钽酸锂、氮化铝或pzt等，还可以是采用掺有稀土元素的压电材料，例如掺有钪氮化铝等。在一些实施方式中，正电极101的材质可以是钼、铝、铂、银、钨、金等，同理，负电极102的材质也可以是钼、铝、铂、银、钨、金等。
35.可选的，如图2、图4、图5、图6或图8所示，正电极101和负电极102的最小间距大于相邻两个正电极101之间的最小间距；正电极101和负电极102的最小间距大于相邻两个负电极102之间的最小间距，如此，能够增加间距最近的正电极101和负电极102的间距，消除掉不需要的声波振动模态，获得纯净的大机电耦合系数的主模。
36.可选的，如图2、图4、图5、图6或图8所示，多个正电极101和多个负电极102在布设时，可以使得多个正电极101在第一区域内阵列分布，多个负电极102在第二区域内阵列分布，如此，可以使得正电极101和负电极102的分布更具有规律性，有助于增强电场。
37.可选的，正电极101的形状与负电极102的形状相同。
38.可选的，多个正电极101的长度沿远离所述分隔线a的方向逐渐增大，多个负电极102的长度沿远离所述分隔线a的方向逐渐增大。
39.可选的，如图2、图4、图5、图6或图8所示，正电极101可以是条形电极，负电极102也可以是条形电极，此时，多个正电极101在排布时，可以沿远离第二区域的方向依次排列设置，即沿远离分隔线a的方向依次排列设置。多个负电极102沿远离第一区域的方向依次排列设置，即沿远离分隔线a的方向依次排列设置。如此，能够使得正电极101和负电极102在压电层103上呈现出对立设置的形式，在正电极101和负电极102上施加电压，产生电势时，能够利用条形电极增大横向水平电场，由此，能够增加水平振动模态的能量，从而增大横向激发体声波谐振器100的机电耦合系数，提高器件的性能。
40.在一些实施方式中，如图2所示，每一个正电极101和每一个负电极102均为弧形电极，其可以是圆弧形电极，也可以是椭圆弧形电极等。为便于区分，正电极101为弧形时称为弧形正电极101，负电极102为弧形时称为弧形负电极102。如图2所示，第一区域位于分隔线a的左侧，第二区域位于分隔线a的右侧，多个弧形正电极101在第一区域内向左依次排列设置，多个弧形负电极102在第二区域内向右依次排列设置，从而在压电层103的上表面形成正电极101阵列和负电极102阵列相互对立的布设方式。当正电极101和负电极102的形状为弧形时，能够激发两个方向的压电效应，使得横向水平电场的电场线106则更为集中，如此，能够使得横向水平电场的分量更多，从而进一步的增加水平振动模态的能量，从而增大横向激发体声波谐振器100的机电耦合系数，提高器件的性能。
41.在一些实施方式中，如图2所示，多个弧形正电极101和多个弧形负电极102的数量相等，多个弧形正电极101和多个弧形负电极102可以均是圆弧形，且弧形正电极101和弧形负电极102的开口相对设置，多个弧形正电极101的长度沿远离分隔线a的方向逐渐增大，多个弧形负电极102的长度沿远离分隔线a的方向逐渐增大，压电层103材料为钽酸锂，并且正电极101和负电极102的最小间距大于相邻两个正电极101之间的最小间距；正电极101和负电极102的最小间距大于相邻两个负电极102之间的最小间距，如此，能够有效减少伪模态的产生。对其仿真得出阻抗曲线，从图3中可以看出，伪模态较少，有效机电耦合系数达到了40.04％，品质因子q
s
为341，q
p
为305。需要说明的是，正电极101和负电极102的最小间距即为最靠近分隔线a的两电极之间的间距。
42.在一些实施方式中，如图3所示，多个弧形正电极101和多个弧形负电极102可以均是圆弧形，且弧形正电极101和弧形负电极102的开口相对设置，多个弧形正电极101的长度沿远离分隔线a的方向逐渐增大，多个弧形负电极102的长度沿远离分隔线a的方向逐渐增大，能够增大横向水平电场，增加水平振动模态的能量，从而增大横向激发体声波谐振器100的机电耦合系数，提高器件的性能。并且正电极101和负电极102的最小间距大于相邻两个正电极101之间的最小间距；正电极101和负电极102的最小间距大于相邻两个负电极102之间的最小间距，如此，能够有效减少伪模态的产生。
43.在一些实施方式中，如图5所示，正电极101和负电极102均为直条形电极，多个直条形正电极101的长度沿远离分隔线a的方向逐渐增大，多个直条形负电极102的长度沿远离分隔线a的方向逐渐增大，能够增大横向水平电场，增加水平振动模态的能量，从而增大横向激发体声波谐振器100的机电耦合系数，提高器件的性能。并且正电极101和负电极102的最小间距大于相邻两个正电极101之间的最小间距；正电极101和负电极102的最小间距大于相邻两个负电极102之间的最小间距，如此，能够有效减少伪模态的产生。正电极101和负电极102均为直条形电极时，产生的电场分布更加均匀。
44.在一些实施方式中，如图6所示，正电极101和负电极102均为直条形电极，正电极101和负电极102的数量相等，与图5所示的实施例的区别在于，多个正电极101的长度相等，多个负电极102的长度相等，根据图7所示，可以看出，其相比与弧形电极具有一定的伪模态。
45.在一些实施方式中，如图8所示，正电极101和负电极102均为直条形电极，与图6所示的实施例的区别在于，正电极101和负电极102的数量不相等，根据图9所示，可以看出，其相比与弧形电极具有一定的伪模态。
46.可选的，如图1所示，在衬底104上开设有空腔105，空腔105形成的方式可以是通过刻蚀工艺。在空腔105位于压电层103之下，以此，通过空腔105可以提供空气域界面的反射条件，从而提高器件的性能。
47.本技术实施例的另一方面，提供一种滤波器，如图10所示，包括多个上述任一种的横向激发体声波谐振器100，多个横向激发体声波谐振器100串联或并联，即相邻两个横向激发体声波谐振器100串联或并联，串联的横向激发体声波谐振器100的一端与第一信号端210连接、另一端与第二信号端220连接，并联的横向激发体声波谐振器100一端与串联的横向激发体声波谐振器100连接、另一端则与接地端230连接。
48.以上所述仅为本技术的优选实施例而已，并不用于限制本技术，对于本领域的技术人员来说，本技术可以有各种更改和变化。凡在本技术的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本技术的保护范围之内。