一种抑制横向高阶模的声波谐振器及滤波器的制作方法

本发明涉及微电子器件领域，尤其涉及一种抑制横向高阶模的声波谐振器及滤波器。

背景技术：

1、现代通讯行业对信号质量的要求越来越高，对通信频谱资源的争夺也越来越激烈。低损耗、宽带宽、可调谐以及温度稳定性已经成为通讯行业的普遍追求目标。

2、声表面波(surfaceacoustic wave，saw)谐振器因其体积小、带宽大、q值高的特点，目前已经广泛应用于通信领域。相比于传统的基于压电晶体的saw谐振器，基于压电异质衬底的saw器件在q值、温度稳定性以及功率容量方面取得了非常大的提高。

3、然而，异质衬底往往也会带来额外的寄生模式，比如横向高阶模，这将在对应的滤波器通带内形成纹波。抑制横向高阶模的方法很多，例如活塞结构、变迹结构、倾斜电极结构以及调节出垂直的慢度曲线。这些方法或牺牲器件的q值、或需要更严苛的曝光条件、或增大器件面积、或灵活性有限。因此，如何在保持器件高q值的前提下抑制横向高阶模成为实现高性能滤波器的关键。

技术实现思路

1、本申请实施例提供了一种抑制横向高阶模的声波谐振器及滤波器，基于异质集成衬底，本申请实施例仅通过改变电极的面内取向，使声波传播的方向偏离声波相速度取极值的方向，打破声波传播的对称性来抑制横向高阶模。同时，该方法既没有改变器件的几何形状，也没有降低器件的q值，且设计灵活。

2、一方面，本发明实施例提供了一种抑制横向高阶模的声波谐振器，该声波谐振器包括：

3、支撑衬底；

4、设置在支撑衬底上的压电薄膜；压电薄膜的材料包括钽酸锂或铌酸锂；

5、设置在压电薄膜上的电极阵列；

6、声波谐振器由横向电场激发；

7、激发产生的声波的传播方向为电极阵列法线的方向，且声波的传播方向与声波相速度达到极值的方向的夹角为第一夹角；第一夹角区间包括[1°，10°]或[-1°，-10°]；

8、声波的能流方向与声波的传播方向的夹角为第二夹角，第二夹角区间包括[3°，15°]或[-3°，-15°]。

9、可选的，电极阵列包括叉指电极阵列和反射栅电极阵列；

10、反射栅电极阵列包括第一反射栅电极子阵列和第二反射栅电极子阵列；

11、第一反射栅电极子阵列设置在叉指电极阵列的第一端部，第二反射栅电极子阵列设置在叉指电极阵列的第二端部。

12、可选的，叉指电极阵列包括叉指电极与假指；叉指电极与假指一一对应设置；

13、压电薄膜的厚度小于或等于叉指电极的周期；假指的长度大于或等于叉指电极的周期的一半。

14、可选的，声波谐振器还包括：

15、中间层；中间层设置在压电薄膜与支撑衬底中间；中间层的材料包括氧化硅。

16、可选的，声波谐振器还包括：

17、富陷阱层；富陷阱层位于中间层与支撑衬底之间；富陷阱层的材料包括多晶硅或非晶硅。

18、可选的，支撑衬底包括蓝宝石、硅、石英、尖晶石、碳化硅、金刚石、类金刚石、氮化硅中的一种。

19、可选的，当声波谐振器的模式为水平剪切声表面波模式，且压电薄膜为旋转y切的钽酸锂时，水平剪切声表面波模式下的声速达到极值的方向为晶体x轴方向。

20、可选的，在声波谐振器的电极阵列为铝电极，压电薄膜为钽酸锂，中间层为氧化硅，支撑衬底为蓝宝石，且声波谐振器的模式为水平剪切声表面波模式的情况下，水平剪切声表面波模式下的声速达到极值的方向为晶体x轴方向，第一夹角区间包括[2°，8°]或[-2°，-8°]，第二夹角区间包括[3°，12°]或[-3°，-12°]。

21、可选的，在声波谐振器的电极阵列为铝电极，压电薄膜为钽酸锂，中间层为氧化硅，富陷阱层为多晶硅，支撑衬底为硅，且声波谐振器的模式为水平剪切声表面波模式的情况下，水平剪切声表面波模式下的声速达到极值的方向为晶体x轴方向，第一夹角区间包括[2°，8°]或[-2°，-8°]，第二夹角区间包括[3°，12°]或[-3°，-12°]。

22、另一方面，本发明实施例提供了一种滤波器，包括多个谐振器，谐振器为上述抑制横向高阶模的声波谐振器。

23、本申请实施例提供的一种抑制横向高阶模的声波谐振器及滤波器，具有如下技术效果：

24、声波谐振器包括支撑衬底，设置在支撑衬底上的压电薄膜，压电薄膜的材料包括钽酸锂或铌酸锂，设置在压电薄膜上的电极阵列，声波谐振器由横向电场激发，激发产生的声波的传播方向为电极阵列法线的方向，且声波的传播方向与声波相速度达到极值的方向的夹角为第一夹角，第一夹角区间包括[1°，10°]或[-1°，-10°]，声波的能流方向与声波的传播方向的夹角为第二夹角，第二夹角区间包括[3°，15°]或[-3°，-15°]。基于异质集成衬底，本发明实施例仅通过改变电极的面内取向，使声波传播的方向偏离声波相速度取极值的方向，打破声波传播的对称性来抑制横向高阶模。同时，该方法既没有改变器件的几何形状，也没有降低器件的q值，且设计灵活。

技术特征：

1.一种抑制横向高阶模的声波谐振器，其特征在于，包括：

2.根据权利要求1所述的一种抑制横向高阶模的声波谐振器，其特征在于，

3.根据权利要求2所述的一种抑制横向高阶模的声波谐振器，其特征在于，

4.根据权利要求1所述的一种抑制横向高阶模的声波谐振器，其特征在于，所述声波谐振器还包括：

5.根据权利要求4所述的一种抑制横向高阶模的声波谐振器，其特征在于，所述声波谐振器还包括：

6.根据权利要求1所述的一种抑制横向高阶模的声波谐振器，其特征在于，

7.根据权利要求1所述的一种抑制横向高阶模的声波谐振器，其特征在于，

8.根据权利要求4或7所述的一种抑制横向高阶模的声波谐振器，其特征在于，

9.根据权利要求5或7所述的一种抑制横向高阶模的声波谐振器，其特征在于，

10.一种滤波器，其特征在于，包括多个谐振器，所述谐振器为权利要求1-9任一所述的抑制横向高阶模的声波谐振器。

技术总结
本发明涉及微电子器件领域，公开了一种抑制横向高阶模的声波谐振器及滤波器，包括支撑衬底，设置在支撑衬底上的压电薄膜，其材料包括钽酸锂或铌酸锂，设置在压电薄膜上的电极阵列，声波谐振器由横向电场激发，激发产生的声波传播方向为电极阵列法线的方向，且声波传播方向与声波相速度达到极值方向的夹角为第一夹角，第一夹角区间包括[1°，10°]或[‑1°，‑10°]，声波能流方向与声波传播方向的夹角为第二夹角，第二夹角区间包括[3°，15°]或[‑3°，‑15°]。基于异质集成衬底，本发明实施例仅通过改变电极的面内取向，使声波传播方向偏离声波相速度取极值的方向，打破声波传播的对称性来抑制横向高阶模。

技术研发人员：请求不公布姓名
受保护的技术使用者：上海馨欧集成微电有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/15