弹性波器件的制作方法

本发明属于微电子器件领域，涉及一种弹性波器件。

背景技术：

1、移动终端实现通信的重要组成部分是射频前端模块，其中，带通滤波器是负责信号收发的核心器件，仅允许特定频率的信号通过。为满足通信系统和协议对信噪比的要求，滤波器件的通带平坦度、带内插入损耗、带边陡峭度、矩形度和带外抑制等性能都具有较高要求，且与日俱增。弹性波滤波器以其小尺寸、工艺简单等优势，在射频前端器件领域起着至关重要的作用。

2、对于目前的弹性波器件结构，由于叉指电极在横向方向的长度是有限的，在叉指末端存在“电极-空气”的边界面，此边界处声速的变化为由低到高，因此弹性波主模连同横向高阶杂散模式均被约束在叉指电极内部，并在弹性波的传播方向上叠加增强，因此在此器件结构中将会有多个模式的谐振峰同时存在，分布在主模谐振频率和反谐振频率之间的不同频率点位置，使滤波器件的通带中出现纹波，从而导致插入损耗增加，通带边缘的陡峭度恶化等问题，会严重影响信号的收发和器件温度稳定性。

3、针对这种杂散响应问题，目前采用的大部分方案都是对电极做变形设计，如变迹电极，即在每根叉指电极中间不同位置存在交错的断开，以此调整每根叉指的横向谐振腔长，打破高阶模态的弹性波能量叠加，以消除高阶杂散谐振峰，但与此同时，基础模态的主弹性波能量也会受到较大影响，从而导致器件品质因数下降，造成滤波器通带损耗增大等问题。另外还有通过调整叉指电极的占空比，在叉指末端加粗电极或在叉指末端叠加介质的方式，以调整速度轮廓曲线和弹性波能量积分，从而抑制高阶杂散谐振峰，但这对制造工艺的线宽精度和套刻对准精度要求较高，增加了工艺难度和成本。

4、因此，提供一种弹性波器件，实属必要。

技术实现思路

1、鉴于以上所述现有技术的缺点，本发明的目的在于提供一种弹性波器件，用于解决现有技术中弹性波器件所面临的性能问题。

2、为实现上述目的及其他相关目的，本发明提供一种弹性波器件，所述弹性波器件包括：

3、支撑衬底；

4、压电层，所述压电层位于所述支撑衬底上，且所述支撑衬底的慢剪切波声速大于所述压电层中传播的目标模式的声速；

5、功能调控层，所述功能调控层位于所述压电层上，所述功能调控层的慢剪切波声速大于所述目标模式的声速，且所述功能调控层中设置有叉指沟槽；

6、叉指电极，所述叉指电极位于所述叉指沟槽中。

7、可选地，所述叉指沟槽包括贯穿所述功能调控层的贯通槽、底部位于所述功能调控层中的开口槽及位于所述功能调控层内部的内嵌槽中的一种或组合。

8、可选地，所述叉指电极的厚度包括大于、等于或小于所述叉指沟槽深度的一种或组合。

9、可选地，所述叉指电极的侧壁与所述功能调控层之间具有间隙。

10、可选地，所述功能调控层中还包括设置于所述叉指电极的指端附近区域的窗口沟槽。

11、可选地，所述窗口沟槽的形貌包括圆形、椭圆形、扇形及多边形中的一种及组合；所述窗口沟槽中还具有填充材料层，且所述填充材料层的慢剪切波声速小于所述功能调控层的慢剪切波声速。

12、本发明还提供一种弹性波器件，所述弹性波器件包括：

13、支撑衬底；

14、压电层，所述压电层位于所述支撑衬底上，且所述支撑衬底的慢剪切波声速大于所述压电层中传播的目标模式的声速；

15、功能调控层，所述功能调控层位于所述压电层上，所述功能调控层的慢剪切波声速大于所述目标模式的声速，且所述功能调控层中设置有窗口沟槽；

16、叉指电极，所述叉指电极位于所述功能调控层上，且所述窗口沟槽设置于所述叉指电极的指端附近区域。

17、可选地，所述窗口沟槽的形貌包括圆形、椭圆形、扇形及多边形中的一种及组合；所述窗口沟槽中还具有填充材料层，且所述填充材料层的慢剪切波声速小于所述功能调控层的慢剪切波声速。

18、可选地，当将所述叉指电极的占空比记为m时，所述功能调控层的厚度计为t时，所述窗口沟槽在沿声波传播方向上的宽度w为m≤w，所述窗口沟槽在沿横向腔方向的长度l为0.5m＜l≤2m，所述窗口沟槽的厚度h为0.5t≤h≤t。

19、可选地，所述支撑衬底包括碳化硅衬底、金刚石衬底、类金刚石衬底、氮化镓衬底、碳化硼衬底、氮化硼衬底或氮化铝衬底；或所述支撑衬底包括位于下部的基底及位于上部的功能层，且所述基底包括硅基底、石英基底或蓝宝石基底，所述功能层包括多晶硅层、氧化硅层、含氟氧化硅层、氮氧化硅层、氮化铝层、五氧化二钽层及二氧化碲层中的一种或组合。

20、可选地，所述功能调控层的结晶类型包括单晶体或多晶体；所述功能调控层包括氮化铝层、碳化硅层、金刚石层、类金刚石层、氮化硅层、蓝宝石层、氧化镁层、氧化铝层、硅层、氮化镓层、碳化硼层及氮化硼层中的一种或组合。

21、可选地，所述功能调控层的热导率大于所述压电层的热导率。

22、如上所述，本发明的弹性波器件，设置具有叉指沟槽和/或窗口沟槽的功能调控层，通过功能调控层提高其所接触的压电层区域内的弹性波的声速，从而调控声波传播方向上的目标声波的速度轮廓曲线；具有叉指沟槽和/或窗口沟槽的图案化功能调控层能够在声波传播方向上提供速度轮廓曲线的转折界面，使得高阶杂散弹性波的能量积分显著降低甚至为0，从而减弱和抑制高阶弹性波的激发。

23、本发明通过图案化的功能调控层的设置，能够有效调整弹性波的速度轮廓曲线和能量积分，从而减弱或抑制横向杂散模式的激发，有利于谐振器和/或滤波器实现平坦的通带，降低插入损耗，提高矩形度和边带陡峭度，简化叉指电极结构，同时高声速、高杨氏模量的功能调控层有助于提升器件结构的温度稳定性，此外功能调控层还具有保护金属叉指电极、表面钝化的优势，能够提升弹性波器件的散热性能和寿命，从而提高功率容量。

技术特征：

1.一种弹性波器件，其特征在于，所述弹性波器件包括：

2.根据权利要求1所述的弹性波器件，其特征在于：所述叉指沟槽包括贯穿所述功能调控层的贯通槽、底部位于所述功能调控层中的开口槽及位于所述功能调控层内部的内嵌槽中的一种或组合。

3.根据权利要求1所述的弹性波器件，其特征在于：所述叉指电极的厚度包括大于、等于或小于所述叉指沟槽深度的一种或组合。

4.根据权利要求1所述的弹性波器件，其特征在于：所述叉指电极的侧壁与所述功能调控层之间具有间隙。

5.根据权利要求1～4中任一所述的弹性波器件，其特征在于：所述功能调控层中还包括设置于所述叉指电极的指端附近区域的窗口沟槽。

6.根据权利要求5所述的弹性波器件，其特征在于：所述窗口沟槽的形貌包括圆形、椭圆形、扇形及多边形中的一种及组合；所述窗口沟槽中还具有填充材料层，且所述填充材料层的慢剪切波声速小于所述功能调控层的慢剪切波声速。

7.一种弹性波器件，其特征在于，所述弹性波器件包括：

8.根据权利要求7所述的弹性波器件，其特征在于：所述窗口沟槽的形貌包括圆形、椭圆形、扇形及多边形中的一种及组合；所述窗口沟槽中还具有填充材料层，且所述填充材料层的慢剪切波声速小于所述功能调控层的慢剪切波声速。

9.根据权利要求7所述的弹性波器件，其特征在于：当将所述叉指电极的占空比记为m时，所述功能调控层的厚度计为t时，所述窗口沟槽在沿声波传播方向上的宽度w为m≤w，所述窗口沟槽在沿横向腔方向的长度l为0.5m＜l≤2m，所述窗口沟槽的厚度h为0.5t≤h≤t。

10.根据权利要求1或7所述的弹性波器件，其特征在于：所述支撑衬底包括碳化硅衬底、金刚石衬底、类金刚石衬底、氮化镓衬底、碳化硼衬底、氮化硼衬底或氮化铝衬底；或所述支撑衬底包括位于下部的基底及位于上部的功能层，且所述基底包括硅基底、石英基底或蓝宝石基底，所述功能层包括多晶硅层、氧化硅层、含氟氧化硅层、氮氧化硅层、氮化铝层、五氧化二钽层及二氧化碲层中的一种或组合。

11.根据权利要求1或7所述的弹性波器件，其特征在于：所述功能调控层的结晶类型包括单晶体或多晶体；所述功能调控层包括氮化铝层、碳化硅层、金刚石层、类金刚石层、氮化硅层、蓝宝石层、氧化镁层、氧化铝层、硅层、氮化镓层、碳化硼层及氮化硼层中的一种或组合。

12.根据权利要求1或7所述的弹性波器件，其特征在于：所述功能调控层的热导率大于所述压电层的热导率。

技术总结
本发明提供一种弹性波器件，设置具有叉指沟槽和/或窗口沟槽的图案化的功能调控层，能够有效调整弹性波的速度轮廓曲线和能量积分，从而减弱或抑制横向杂散模式的激发，有利于谐振器和/或滤波器实现平坦的通带，降低插入损耗，提高矩形度和边带陡峭度，简化叉指电极结构，同时高声速、高杨氏模量的功能调控层有助于提升器件结构的温度稳定性，此外功能调控层还具有保护金属叉指电极、表面钝化的优势，能够提升弹性波器件的散热性能和寿命，从而提高功率容量。

技术研发人员：张丽萍,吴进波
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：2024/3/27