声波谐振器结构、声波器件及其制备方法与流程

本发明属于微电子，涉及一种声波谐振器结构、声波器件及其制备方法。

背景技术：

1、面向射频移动终端的小型化、低成本等发展的需求，声波器件由其小尺寸、制造工艺简单和高性能等特点，展露出显著的优势。但是，声波器件中仍然存在杂散声波模式激发的问题以待解决，如在目标模式激发时，还会在目标模式的谐振频率和反谐振频率之间产生不必要的多阶横向杂散模式，因此在此器件响应中将会有多个杂散谐振峰分布，对应会在滤波器件的通带中出现纹波，从而导致插入损耗增加，通带边缘陡峭度差等问题，会严重影响信号收发的准确性和稳定性。

2、现有技术提出对图案化电极做变形设计的方案，如变迹电极，调整每根叉指的横向谐振腔长，以消除高阶杂散谐振峰，但这种方式也会恶化目标模式的谐振性能，导致器件品质因数下降等问题；再如调整叉指电极不同区的占空比或质量加载，以调整速度轮廓曲线来抑制高阶杂散模式，但这种方式会提高电极线宽的精度要求，增加工艺难度和加工成本。

3、因此，提供一种声波谐振器结构、声波器件及其制备方法，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声波谐振器结构、声波器件及其制备方法，用于解决现有技术中声波器件响应中出现横向杂散模式的问题。

2、为实现上述目的及其他相关目的，本发明提供一种声波谐振器结构，所述声波谐振器结构包括：

3、支撑衬底；

4、压电层，所述压电层位于所述支撑衬底的上表面；

5、图案化电极，所述图案化电极位于所述压电层的上表面，其中，所述图案化电极在声波传播方向上包括中央叉指区和位于所述中央叉指区两侧的反射栅区，在孔径方向上所述中央叉指区包括第一汇流条区、第一空气隙区、孔径区、第二空气隙区和第二汇流条区；

6、极化区，所述极化区的压电常数矩阵内每个参数均与所述压电层的压电常数矩阵内相应参数互为相反数，其中，所述极化区包括设置在所述第一空气隙区正下方所对应的所述压电层中的第一极化区和设置在所述第二空气隙区正下方所对应的所述压电层中的第二极化区，且所述第一极化区与所述第二极化区对称分布。

7、可选地，提供压电单晶衬底以替换堆叠设置的所述支撑衬底及所述压电层，且所述压电单晶衬底与所述压电层具有相同材质。

8、可选地，所述极化区的形状包括三角形、矩形、梯形、五边形、六边形、圆形或椭圆形中的一种或组合。

9、可选地，所述极化区在声波传播方向上的分布包括连续分布或间隔分布。

10、可选地，定义λ为目标声波的波长即叉指电极的周期，当所述压电层的厚度为h时，所述极化区的厚度为0.05λ-h；当所述压电单晶衬底的厚度为t时，所述极化区的厚度为0.05λ-t。

11、可选地，所述极化区的边界与所述孔径区的末端接触。

12、可选地，所述第一汇流条区和/或所述第二汇流条区正下方所对应的所述压电层中还包括所述极化区；所述第一汇流条区正下方所对应的所述极化区与所述第二汇流条区正下方所对应的所述极化区对称或不对称分布貌。

13、可选地，还包括位于所述第一空气隙区的第一附加指和位于所述第二空气隙区的第二附加指，且所述第一附加指与第一汇流条电性连接，所述第二附加指与第二汇流条电性连接。

14、本发明还提供一种声波器件，所述声波器件包括任一所述声波谐振器结构；所述声波器件包括滤波器、双工器及多工器中的至少一种。

15、本发明还提供一种制备任一所述声波谐振器结构的方法，包括以下步骤：

16、对所述压电层或所述压电单晶衬底的局部进行极化形成所述极化区，并留下对准标记；

17、基于所述对准标记，于所述压电层上形成所述图案化电极；

18、其中，所述极化区的制备方法包括局部键合、局部离子注入、物理气相沉积法沉积、化学气相沉积法沉积、磁控溅射法沉积或直拉法晶体生长。

19、如上所述，本发明的声波谐振器结构、声波器件及其制备方法，通过在空气隙区正下方对应的压电晶体中设置压电常数矩阵内每个参数均与压电晶体的压电常数矩阵内相应参数互为相反数的极化区，能够有效降低甚至消除高阶横向杂散模式的激发，有效降低带内波动，减小通带的插入损耗和杂波干扰，实现平坦的通带响应；且方案简单，无需对叉指电极做变形，制备工艺简单，成功率较高，且良品率较高。

技术特征：

1.一种声波谐振器结构，其特征在于，所述声波谐振器结构包括：

2.根据权利要求1所述的声波谐振器结构，其特征在于：提供压电单晶衬底以替换堆叠设置的所述支撑衬底及所述压电层，且所述压电单晶衬底与所述压电层具有相同材质。

3.根据权利要求1或2所述的声波谐振器结构，其特征在于：所述极化区的形状包括三角形、矩形、梯形、五边形、六边形、圆形或椭圆形中的一种或组合。

4.根据权利要求1或2所述的声波谐振器结构，其特征在于：所述极化区在声波传播方向上的分布包括连续分布或间隔分布。

5.根据权利要求1或2所述的声波谐振器结构，其特征在于：定义λ为目标声波的波长即叉指电极的周期，当所述压电层的厚度为h时，所述极化区的厚度为0.05λ-h；当所述压电单晶衬底的厚度为t时，所述极化区的厚度为0.05λ-t。

6.根据权利要求1或2所述的声波谐振器结构，其特征在于：所述极化区的边界与所述孔径区的末端接触。

7.根据权利要求1或2所述的声波谐振器结构，其特征在于：所述第一汇流条区和/或所述第二汇流条区正下方所对应的所述压电层中还包括所述极化区；所述第一汇流条区正下方所对应的所述极化区与所述第二汇流条区正下方所对应的所述极化区对称或不对称分布。

8.根据权利要求1或2所述的声波谐振器结构，其特征在于：还包括位于所述第一空气隙区的第一附加指和位于所述第二空气隙区的第二附加指，且所述第一附加指与第一汇流条电性连接，所述第二附加指与第二汇流条电性连接。

9.一种声波器件，其特征在于，所述声波器件包括如权利要求1-8中任一所述声波谐振器结构；所述声波器件包括滤波器、双工器及多工器中的至少一种。

10.一种如权利要求1-8中任一所述声波谐振器结构的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

技术总结
本发明提供一种声波谐振器结构、声波器件及其制备方法，通过在空气隙区正下方对应的压电晶体中设置压电常数矩阵内每个参数均与压电晶体的压电常数矩阵内相应参数互为相反数的极化区，能够有效降低甚至消除高阶横向杂散模式的激发，有效降低带内波动，减小通带的插入损耗和杂波干扰，实现平坦的通带响应；且方案简单，无需对叉指电极做变形，制备工艺简单，成功率较高，且良品率较高。

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：2024/5/16