声表面波谐振器的制作方法

1.本发明涉及，具体地，涉及一种声表面波谐振器,尤其是一种具有末端变形结构叉指电极的声表面波谐振器。


背景技术：

2.表面波谐振器通过叉指电极来实现声能和电能的相互转化，由于叉指电极下设置了具有压电效应的基板或薄膜材料，相邻两个叉指电极处于不同电位下可形成电场并激励声表面波，一个典型的问题在于叉指电极末端声速突变或电场分布不均会导致不期望的杂散波，进而形成恶化器件性能，这是亟待解决的技术难题。
3.现有技术通过以下几种方式解决上述问题：a、设置一个足够小的声孔隙(示意图中电极纵向的重合长度)，但是会导致不期望的源阻抗；b、叉指电极变迹，会导致不期望的大阻抗、降低机电耦合系数，并且该方法同样会出现不期望的横向波型；c、在叉指电极末端设置质量负载层，但是对质量负载层的尺寸需要精准控制、要求高，并且工艺上相对复杂且实现难度极高。
4.公开号为cn111934644b的专利文献公开了一种叉指电极结构，叉指电极结构被设置在衬底上，其中叉指电极结构中的叉指电极的末端被离子注入以形成掺杂部，还公开了一种声表面波器件，其包括以上叉指电极结构，声表面波器件为滤波器或谐振器。但是该专利文献仍然存在叉指电极末端声速突变或电场分布不均会导致不期望的杂散波的缺陷。


技术实现要素：

5.针对现有技术中的缺陷，本发明的目的是提供一种声表面波谐振器。
6.根据本发明提供的一种声表面波谐振器，包括：压电基板和叉指电极，所述叉指电极设置在所述压电基板上；
7.所述叉指电极包括一体成型设置的电极指和汇流条，所述电极指连接设置在所述汇流条上；
8.所述电极指包括变形部、主体部以及多个补偿部；所述主体部的一端设置在所述汇流条上，所述变形部设置在所述主体部的末端，多个所述补偿部设置在所述变形部上。
9.优选的，所述电极指的末端方向为第一方向，与所述第一方向相垂直的方向为第二方向；
10.所述主体部在所述第二方向上的尺寸长度为所述主体部的宽度w2，相邻所述主体部在所述第二方向上之间的间距为w1；
11.所述电极指的末端沿所述第一方向与所述汇流条之间的间隙的长度g为0.1λ～1λ，λ为声表面波波长；
12.所述变形部沿所述第一方向的长度l1为0.2λ～1λ；
13.单个所述补偿部沿所述第一方向与所述变形部重叠的长度y1为0.1g～0.5g；单个所述补偿部沿所述第一方向突出于所述变形部表面侧壁的长度y2为0.1l1～0.5l1；
14.单个所述补偿部沿所述第二方向与所述变形部重叠的长度x2小于等于2w2；单个所述补偿部沿所述第二方向突出于所述变形部表面侧壁的长度x1小于等于0.9w1。
15.优选的，所述变形部的金属化率为0.3～0.8。
16.优选的，所述变形部为矩形体；
17.所述主体部的末端垂直设置在所述变形部的一侧壁上，所述补偿部设置在所述变形部的端角位置处。
18.优选的，所述变形部为梯形体；
19.所述主体部的末端垂直设置在所述变形部的一侧壁上，所述补偿部设置在所述变形部的底边端角位置处。
20.优选的，所述变形部包括一体成型设置的第一矩形体和第二矩形体；
21.所述第一矩形体沿所述主体部末端方向的长度为所述变形部总长度的0.1～0.9倍；
22.所述主体部的末端垂直设置在所述第一矩形体的一侧壁上，所述补偿部设置在所述第二矩形体的端角位置处；
23.所述第一矩形体和所述第二矩形体相平行设置，所述第二矩形体沿所述第二方向上的侧壁长度大于所述第一矩形体沿所述第二方向上的侧壁长度。
24.优选的，所述变形部为矩形体；
25.所述主体部的末端突出所述变形部的一侧壁设置；所述补偿部设置在所述变形部的端角位置处和所述主体部的末端；
26.所述变形部沿所述电极指的末端方向的末端距所述电极指末端的距离为0.1λ～0.5λ。
27.优选的，还包括假指；所述主体部的末端和所述假指的末端均设置有变形部和补偿部。
28.优选的，所述变形部与所述补偿部采用如下任意一种方式设置：
29.方式一：所述变形部与所述补偿部一体成型设置；
30.方式二：所述补偿部部分堆叠在所述变形部上；
31.方式三：所述补偿部部分堆叠在所述变形部下。
32.优选的，所述压电基板包括lt、ln、pzt、zno、aln；
33.所述主体部为单层结构或多种复合层结构；所述主体部为单层结构时，采用如下任意一种材料：mo、ag、au、cu、ti、al、ru、pt；所述主体部为多层复合层结构，采用如下任意多种材料：mo、ag、au、cu、ti、al、ru、pt；
34.所述汇流条为单层结构或多种复合层结构；所述汇流条为单层结构时，采用如下任意一种材料：mo、ag、au、cu、ti、al、ru、pt；所述汇流条为多层复合层结构，采用如下任意多种材料：mo、ag、au、cu、ti、al、ru、pt。
35.与现有技术相比，本发明具有如下的有益效果：
36.1、本发明在叉指电极末端设置变形部和补偿部而精准调控声速，使得变形部与补偿部区域相对叉指电极区域具有更低的声速；
37.2、本发明能够抑制不期望的纹波或杂散波，激励活塞模，大大提升了声表面波谐振器的电学性能。
附图说明
38.通过阅读参照以下附图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：
39.图1为实施例一中的声表面波谐振器的结构图；
40.图2为图1沿a-a线的剖面图；
41.图3为补偿部部分堆叠在变形部上时图1沿b-b线的剖面图；
42.图4为补偿部部分设置在变形部下时图1沿b-b线的剖面图；
43.图5为实施例一中的声表面波谐振器的尺寸图；
44.图6为实施例一中的声表面波谐振器的阻抗特性曲线；
45.图7为实施例二中的声表面波谐振器的结构图；
46.图8为实施例二中的声表面波谐振器的阻抗特性曲线；
47.图9为实施例三中的声表面波谐振器的结构图；
48.图10为突出显示实施例三中的变形部和补偿部的结构示意图；
49.图11为实施例三中的声表面波谐振器的阻抗特性曲线；
50.图12为实施例四中的声表面波谐振器的结构图；
51.图13为突出显示实施例四中的变形部和补偿部的结构示意图；
52.图14为实施例四中的声表面波谐振器的阻抗特性曲线；
53.图15为实施例五中的声表面波谐振器的结构图。
54.图中示出：
55.压电基板1主体部203
56.电极指2假指204
57.变形部201汇流条3
58.补偿部202
具体实施方式
59.下面结合具体实施例对本发明进行详细说明。以下实施例将有助于本领域的技术人员进一步理解本发明，但不以任何形式限制本发明。应当指出的是，对本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变化和改进。这些都属于本发明的保护范围。
60.实施例1：
61.如图1～6所示，本实施例提供一种声表面波谐振器，包括：压电基板1和叉指电极，叉指电极设置在压电基板1上，叉指电极包括一体成型设置的电极指2和汇流条3，电极指2连接设置在汇流条3上，电极指2包括变形部201、主体部203以及多个补偿部202，主体部203的一端设置在汇流条3上，变形部201设置在主体部203的末端，多个补偿部202设置在变形部201上。
62.电极指2的末端方向为第一方向，与第一方向相垂直的方向为第二方向，主体部203在第二方向上的尺寸长度为主体部203的宽度w2，相邻主体部203在第二方向上之间的间距为w1，电极指2的末端沿第一方向与汇流条3之间的间隙的长度g为0.1λ～1λ，λ为声表面波波长，变形部201沿第一方向的长度l1为0.2λ～1λ，单个补偿部202沿第一方向与变形
部201重叠的长度y1为0.1g～0.5g，单个补偿部202沿第一方向突出于变形部201表面侧壁的长度y2为0.1l1～0.5l1，单个补偿部202沿第二方向与变形部201重叠的长度x2小于等于2w2，单个补偿部202沿第二方向突出于变形部201表面侧壁的长度x1小于等于0.9w1，变形部201的金属化率为0.3～0.8。
63.变形部201为矩形体，主体部203的末端垂直设置在变形部201的一侧壁上，补偿部202设置在变形部201的端角位置处。
64.变形部201与补偿部202采用如下任意一种方式设置：
65.方式一：变形部201与补偿部202一体成型设置；
66.方式二：补偿部202部分堆叠在变形部201上；
67.方式三：补偿部202部分堆叠在变形部201下。
68.压电基板1包括lt、ln、pzt、zno、aln；lt、ln、pzt、zno、aln依次表示钽酸锂、铌酸锂、锆钛酸铅、氧化锌、氮化铝，共性都是压电材料，声表面波基本上是用前两种，可以是单层也可以是复合层。
69.主体部203为单层结构或多种复合层结构；主体部203为单层结构时，采用如下任意一种材料：mo、ag、au、cu、ti、al、ru、pt；主体部203为多层复合层结构，采用如下任意多种材料：mo、ag、au、cu、ti、al、ru、pt；
70.汇流条3为单层结构或多种复合层结构；汇流条3为单层结构时，采用如下任意一种材料：mo、ag、au、cu、ti、al、ru、pt；汇流条3为多层复合层结构，采用如下任意多种材料：mo、ag、au、cu、ti、al、ru、pt。
71.下面具体进行说明：
72.如图1所示，本实施例的声表面波谐振器包括压电基板1和叉指电极，叉指电极包括电极指2和汇流条3，电极指2包括变形部201、主体部203以及多个补偿部202，w1：主体部203间距，w2：主体部203线宽；gap：电极指2末端至汇流条之间的间距。压电基板包括：lt、ln、pzt、zno、aln，电极指和汇流条材料包括mo、ag、au、cu、ti、al、ru、pt中的一种或多种复合层。
73.主体部203末端设置了变形部201和补偿部202，变形部设置为矩形，补偿部设置于变形部的端角位置，如图1所示，i区受到变形部和补偿部的影响而具有第一声速，ⅱ区设定为具有第二声速，变形部201增加了叉指电极末端的金属化率而对i区的声速产生较大的削弱，补偿部202则小幅度增加了叉指电极末端的金属化率而对i区的声速小幅度削弱与调节，凭借此设置使得第一声速小于第二声速进而抑制不期望横向波形。
74.主体部203末端变形部与补偿部存在三种结构关系。第一种：变形部与补偿部在同一水平面上，如图2所示，工艺上只需要生长一次电极薄膜并结合光刻与刻蚀工艺图形化薄膜即可形成图示结构，并且该结构为优选结构；第二种：补偿部部分堆叠在变形部上，如图3所示；第三种：补偿部部分设置在变形部下，如图4所示。第二种、第三种参考图3和图4，此时补偿部选取的材料可以不同于叉指电极，可以是一层或多层的金属，也可以是介质材料sio2或si3n4等，工艺上需要两次生长薄膜，并结合光刻和刻蚀工艺分别对两种薄膜进行图形化可得到这两种结构，工艺相对复杂但对于声速的微调更加灵活。
75.如图5所示，为电极指2末端的局部放大图，对变形部和补偿部的尺寸设置详细说明。设定间隙(gap)在0.1λ到1λ之间，x1的长度不超过主体部203间距的0.9倍(即小于
0.9w1)，x2的长度不超过主体部203线宽的2倍(即小于2w2)，电极指2末端的变形部的长度l1在0.2λ到1λ之间，y1长度为间隙(gap)的0.1到0.5倍，y2长度为l1的0.1到0.5倍，变形部的金属化率(体现横向的尺寸)设定在0.3到0.8之间。
76.凭借上述设定可以得到性能优异的谐振器。如图6所示，参考阻抗特性曲线示意图，存在两个明显且尖锐的极值点体现了谐振器具有高品质因素，两个极值点之间以及极值点附近的曲线光滑无毛刺体现了优异的横波抑制效果，两个极值点之间间隔大(约80mhz)体现了由该谐振器组成的滤波器具有大带宽的效果，这些特征完全符合性能优异的谐振器所具备的条件。
77.实施例2：
78.本实施例与实施例1的不同之处在于，变形部201为梯形体，主体部203的末端垂直设置在变形部201的一侧壁上，补偿部202设置在变形部201的底边端角位置处。
79.如图7和图8所示，本实施例与实施例1的不同之处在于，变形部由矩形状演变成梯形状，补偿部任设置在其端角部并且其尺寸设置规则与实施例1相同。本实施例在功能上区别于实施例1在于其i区的声速沿电极末端方向是逐渐变小的，电极指2末端的变形部的长度l2在0.2λ到1λ之间，金属化率在0.3到0.8之间，凭借该设置可以获得电学性能优异的声表面波谐振器。
80.实施例3：
81.本实施例与实施例1的不同之处在于，变形部201包括一体成型设置的第一矩形体和第二矩形体，第一矩形体沿主体部203末端方向的长度为变形部201总长度的0.1～0.9倍，主体部203的末端垂直设置在第一矩形体的一侧壁上，补偿部202设置在第二矩形体的端角位置处，第一矩形体和第二矩形体相平行设置，第二矩形体沿第二方向上的侧壁长度大于第一矩形体沿第二方向上的侧壁长度。
82.如图9～11所示，本实施例与实施例1的不同之处在于，变形部由一个矩形演变成两个面积不同且沿电极指2末端方向递增的矩形，补偿部仍设置在其端角部并且其尺寸设置规则与实施例1相同。
83.本实例功能上区别于实施例1在于，如图9所示，将i区分为i-1区和i-2区，i-1区声速大于i-2区，并且满足i区的声速都小于ⅱ区，主体部203末端的变形部的总长度l3在0.2λ到1λ之间，l
31
为0.1l3～0.9l3，金属化率在0.3到0.8之间，i-1区沿电极指2末端方向的长度为变形部总长度的0.1～0.9倍，i-2区尺寸设定参照i-1区同理，凭借该设置可以获得电学性能优异的声表面波谐振器。
84.实施例4：
85.本实施例与实施例1的不同之处在于，变形部201为矩形体，主体部203的末端突出变形部201的一侧壁设置；补偿部202设置在变形部201的端角位置处和主体部203的末端，变形部201沿电极指2的末端方向的末端距电极指2末端的距离为0.1λ～0.5λ。
86.如图12～14所示，本实施例与实施例6的不同之处在于，变形部从主体部203末端演变成离主体部203末端设置一定距离，变形部长度l4为0.2λ-1λ，l
41
为0.1λ～0.5λ，补偿部仍设置在其端角部并且其尺寸设置规则与实施例6相同，同样在主体部203末端设置补偿部(尺寸设定依然相同)。
87.本实施例区别在于其声速变化是先减少后增大的趋势，即声速：ⅱ区＞ⅲ区＞i
区，ⅲ区声速略微小于ⅱ区是因为设置了补偿部。变形部沿电极指2末端方向上的长度l4在0.2λ到1λ之间，变形部的金属化率(体现横向的尺寸)设定在0.3到0.8之间，变形部沿电极指2末端方向上的末端距主体部203末端的距离为0.1λ到0.5λ(即图13中的l
41
)，凭借该设置可以获得电学性能优异的声表面波谐振器。
88.实施例5：
89.如图15所示，本实施例与实施例1的不同之处在于，电极指2还包括假指204，主体部203的末端和假指204的末端均设置有变形部201和补偿部202。
90.变形部的横向尺寸用金属化率衡量，为0.3～0.8；变形部的纵向尺寸为0.2λ～1λ；补偿部尺寸与实施例1一致。
91.本发明抑制不期望的杂散波形、激励活塞模，大大提升了声表面波谐振器的电学性能。
92.在本技术的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本技术和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本技术的限制。
93.以上对本发明的具体实施例进行了描述。需要理解的是，本发明并不局限于上述特定实施方式，本领域技术人员可以在权利要求的范围内做出各种变化或修改，这并不影响本发明的实质内容。在不冲突的情况下，本技术的实施例和实施例中的特征可以任意相互组合。