一种改善声波谐振器和滤波器及多工器功率容量的装置的制作方法

本发明属于高功率的体声波滤波器及多工器，尤其涉及一种改善声波谐振器和滤波器及多工器功率容量的装置。

背景技术：

1、薄膜体声波谐振器作为新型的滤波元件，具有体积小、损耗低、陡峭的滚降沿、工作频率高，易于集成等优点，被广泛地应于在无线通信领域。而随着无线通信领域的发展，其对薄膜体声波滤波器及多工器的功率容量要求也日渐提升，故如何解决滤波元件功率容量已然成为亟待解决的问题。众所周知，薄膜体声波谐振器为三明治结构，中间为具有压电特性的压电材料，如aln、scaln、pzt等，上下两侧为金属材料，如mo、w、cu等；三明治结构上下两侧均为空腔。薄膜体声波谐振器的工作原理为当两个电极之间产生电场时，压电材料可将部分电能以声波的形式转化为机械能，且声波在三明治结构的纵向方向传播，反之亦然。而在声能和电能在转换过程中会产生热量，这部分热量如果不能及时消散掉则会较大程度降低薄膜体声波滤波器及多工器的功率容量。

技术实现思路

1、针对现有技术中的上述不足，本发明提供的一种改善声波谐振器和滤波器及多工器功率容量的装置，将声能和电能在转换过程中会产生的热量以最大程度、最快速度消散掉，从而提升滤波器及多工器的功率容量。

2、为了达到以上目的，本发明采用的技术方案为：

3、本方案提供一种改善声波谐振器和滤波器及多工器功率容量的装置，包括硅衬底、支撑层、种子层、双耳通道谐振器结构、保护帽、第一铜墙以及第二铜墙；

4、所述支撑层位于所述硅衬底的上部，所述种子层位于支撑层的上部，所述硅衬底、支撑层以及种子层围绕形成的第一空腔为双耳通道谐振器结构的底部反射空气腔；所述双耳通道结构通过围绕在其周围的支撑层悬浮于空气中；所述保护帽位于双耳通道谐振器结构的上部；所述第一铜墙和第二铜墙设置于双耳通道谐振器结构上。

5、进一步地，所述双耳通道谐振器结构包括压电层、下电极层、下电极耳形通道、上电极耳形通道、上电极层、上电极保护层以及通孔；

6、所述下电极层被下电极耳形通道分为第一大面积谐振器和第一小面积谐振器裙边；所述下电极耳形通道包括两个耳形结构及被两个耳形结构夹起来的通道，各所述耳形结构内均设置有贯穿于上电极保护层、上电极层、压电层以及下电极层的通孔；所述第一铜墙设置于所述第一小面积谐振器裙边处；所述第一铜墙贯穿于压电层、上电极层和上电极保护层并向上延伸支撑起保护帽；

7、所述上电极层被上电极耳形通道分为第二大面积谐振器和第二小面积谐振器裙边；所述上电极耳形通道包括两个耳形结构及被两个耳形结构夹起来的通道，各所述耳形结构内均设置有贯穿于上电极保护层、上电极层、压电层以及下电极层的通孔；所述第二铜墙设置于所述第一小面积谐振器裙边处；所述第二铜墙贯穿于压电层、上电极层和上电极保护层并向上延伸支撑起保护帽；

8、所述上电极保护层、第一铜墙、第二铜墙以及保护帽围绕形成的第二空腔为双耳通道谐振器结构的顶部反射空气腔。

9、再进一步地，所述底部反射空气腔和顶部反射空气腔的纵向深度为1-5um。

10、再进一步地，所述下电极层和上电极层采用的材料为钼、铜和/或钨中至少一种；所述第一铜墙和第二铜墙采用的材料为铜和/或金中至少一种；所述压电层采用的材料为aln、scaln和/或pzt具有压电特性的压电材料中至少一种；所述支撑层采用的材料为sio2、sic和/或sin中至少一种；所述上电极保护层采用的材料为ain和/或sin中至少一种。

11、再进一步地，所述第一铜墙的宽度沿第一小面积谐振器裙边中线位置沿背离第一大面积谐振器方向外扩至5-20um，所述第二铜墙的宽度沿第二大面积谐振器裙边中线位置沿背离第二大面积谐振器方向外扩至5-20um；

12、所述第一铜墙的长度为沿第一小面积谐振器裙边的长度，所述第二铜墙的长度为沿第二小面积谐振器裙边的长度；所述第一铜墙和第二铜墙的深度为贯空于压电层、上电极层和上电极保护层并向上延伸至保护帽。

13、本发明的有益效果：

14、(1)本发明提供了一种薄膜体声波谐振器结构，这种结构称为双耳通道谐振器，包含压电材料层及其上下金属层，三明治结构通过围绕在其周围的支撑层悬浮在空气中，三明治结构下形成有空气腔，该空气腔的周围为支撑层，上空气腔周围有铜墙，并利用铜墙将声能和电能在转换过程中产生的热量以最大程度、最快速度消散掉，从而提升滤波器及多工器的功率容量。本发明解决了体声波谐振器、滤波器及多工器功率容量低的问题。

15、(2)本发明提供了一种薄膜体声波滤波器及多工器的结构，该结构由多个双耳通道谐振器级联组成，每个谐振器被由双耳形通道分为两侧的cu墙包围在其中，一方面避免谐振器之间产生不必要的寄生干扰，最重要的一方面是将每个谐振器产生的热量以最大程度且以最快速度通过两侧的cu墙扩散出去，从而提升薄膜体声波滤波器及多工器的功率容量。

技术特征：

1.一种改善声波谐振器和滤波器及多工器功率容量的装置，其特征在于，包括硅衬底(1)、支撑层(2)、种子层(3)、双耳通道谐振器结构、保护帽(4)、第一铜墙(13)以及第二铜墙(14)；

2.根据权利要求1所述的改善声波谐振器和滤波器及多工器功率容量的装置，其特征在于，所述双耳通道谐振器结构包括压电层(6)、下电极层(7)、下电极耳形通道(8)、上电极耳形通道(9)、上电极层(10)、上电极保护层(11)以及通孔(12)；

3.根据权利要求2所述的改善声波谐振器和滤波器及多工器功率容量的装置，其特征在于，所述底部反射空气腔和顶部反射空气腔的纵向深度为1-5um。

4.根据权利要求3所述的改善声波谐振器和滤波器及多工器功率容量的装置，其特征在于，所述下电极层(7)和上电极层(10)采用的材料为钼、铜和/或钨中至少一种；所述第一铜墙(13)和第二铜墙(14)采用的材料为铜和/或金中至少一种；所述压电层(6)采用的材料为aln、scaln和/或pzt具有压电特性的压电材料中至少一种；所述支撑层(2)采用的材料为sio2、sic和/或sin中至少一种；所述上电极保护层(11)采用的材料为ain和/或sin中至少一种。

5.根据权利要求4所述的改善声波谐振器和滤波器及多工器功率容量的装置，其特征在于，所述第一铜墙(13)的宽度沿第一小面积谐振器裙边(702)中线位置沿背离第一大面积谐振器(701)方向外扩至5-20um，所述第二铜墙(14)的宽度沿第二大面积谐振器裙边(1002)中线位置沿背离第二大面积谐振器(1001)方向外扩至5-20um；

技术总结
本发明提供了一种改善声波谐振器和滤波器及多工器功率容量的装置，属于高功率的体声波滤波器及多工器技术领域，包括硅衬底、支撑层、种子层、双耳通道谐振器结构以及保护帽，三明治结构通过围绕在其周围的支撑层悬浮在空气中，三明治结构下形成有空气腔，该空气腔的周围为支撑层，上空气腔周围有铜墙，并利用铜墙将声能和电能在转换过程中产生的热量以最大程度、最快速度消散掉，从而提升滤波器及多工器的功率容量。本发明解决了体声波谐振器、滤波器及多工器功率容量低的问题。

技术研发人员：请求不公布姓名,雷强,许夏茜,董元旦
受保护的技术使用者：成都频岢微电子有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/13