声波谐振器结构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及其制备方法。

背景技术：

1、得益于小尺寸、低成本和高性能的优势，声波滤波器技术已经成为主流的滤波器技术之一。由于压电单晶材料的物理参数具有强烈的各向异性，压电衬底结构中可激发多种声速各异的声波模式，能够满足不同频段的滤波需求。

2、除了传统的基于压电单晶的声波滤波器技术，现有技术提出了基于压电异质衬底的声波谐振器和滤波器，其中的压电异质衬底是将压电薄膜与高声速的支撑衬底进行组合构成，其可同时利用压电材料的各向异性和支撑衬底的高声速特点，来有效激发其他声速更高的声波模式，以向高频的应用领域拓展。

3、但是，压电薄膜的各向异性会导致在确定传播方向的声波激发并非单一，且声波传播与振动的应力和应变还通过支撑衬底与压电薄膜之间的异质界面互相传递与影响，正、逆压电效应也会造成不止一种声波模式的激发。在将其中一种声波模式定义为目标模式时，其他声波的激发将成为不需要的杂散模式，这部分杂散模式将会导致滤波器通带或带边的严重抖动，从而影响信号传输。

4、因此，提供一种声波谐振器结构及其制备方法，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及其制备方法，用于解决现有技术中声波谐振器和滤波器目标频带外的杂散响应问题。

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自下而上叠置的异质支撑衬底、压电层及叉指电极，其中，所述异质支撑衬底的慢剪切波声速高于所述压电层中传播的目标声波声速，且所述异质支撑衬底中设置有自临近所述压电层的表面向下延伸一定厚度的异质支撑衬底改性区，通过对所述异质支撑衬底中的材料参数的调控改性，消除所述异质支撑衬底对所述压电层产生的杂散模式。

3、可选地，当目标声波波长为λ时，所述异质支撑衬底改性区的厚度为20λ以上。

4、可选地，所述材料参数包括弹性系数矩阵中的参数。

5、可选地，所述异质支撑衬底改性区贯穿整个所述异质支撑衬底，或所述异质支撑衬底改性区仅位于所述异质支撑衬底的表面局部区域。

6、本发明还提供一种声波谐振器结构，所述声波谐振器结构包括自下而上叠置的异质支撑衬底、隔断层、压电层及叉指电极，其中，所述异质支撑衬底的慢剪切波声速高于所述压电层中传播的目标声波声速，通过所述隔断层的设置，阻断所述异质支撑衬底对所述压电层产生的杂散模式。

7、可选地，当目标声波波长为λ时，所述隔断层的厚度为20λ以上，且所述隔断层与所述异质支撑衬底为同质材料；当目标声波波长为λ时，所述隔断层的厚度为0.04λ～0.21λ，且所述隔断层与所述异质支撑衬底为异质材料。

8、本发明还提供一种声波谐振器结构的制备方法，包括以下步骤：

9、提供异质支撑衬底；

10、于所述异质支撑衬底中形成所述异质支撑衬底改性区；

11、于所述异质支撑衬底改性区上形成压电层；

12、于所述压电层上形成叉指电极。

13、可选地，形成所述异质支撑衬底改性区的方法包括离子注入法、化学气相沉积法、物理气相沉积法、磁控溅射法、键合转移法及离子注入剥离转移法中的一种或组合。

14、本发明还提供一种声波谐振器结构的制备方法，包括以下步骤：

15、提供异质支撑衬底；

16、于所述异质支撑衬底上形成隔断层；

17、于所述隔断层上形成压电层；

18、于所述压电层上形成叉指电极。

19、可选地，形成所述隔断层的方法包括离子注入法、离子轰击法、热氧化法、化学气相沉积法、物理气相沉积法、磁控溅射法、键合转移法及离子注入剥离转移法中的一种或组合。

20、如上所述，本发明的声波谐振器结构及其制备方法，包括自下而上叠置的异质支撑衬底、压电层及叉指电极，其中，异质支撑衬底的慢剪切波声速高于压电层中传播的目标声波声速，通过对异质支撑衬底中的材料参数的调控改性，以在异质支撑衬底中设置贯穿整个异质支撑衬底或自临近压电层的表面向下延伸一定厚度的异质支撑衬底改性区，以消除由此特定材料参数对压电层内声波模式激发而产生的杂散响应，从而消除目标声波模式外的杂散模式；或通过在异质支撑衬底与压电层之间设置隔断层，以阻断异质支撑衬底与压电层在键合界面处因相互传递的应力和应变导致压电层中声波模式的激发，以实现杂散模式的抑制，净化声波滤波器的通带响应并令其保证平坦，减小插入损耗，提高通带内通信信号的传输效率。

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自下而上叠置的异质支撑衬底、压电层及叉指电极，其中，所述异质支撑衬底的慢剪切波声速高于所述压电层中传播的目标声波声速，且所述异质支撑衬底中设置有自临近所述压电层的表面向下延伸一定厚度的异质支撑衬底改性区，通过对所述异质支撑衬底中的材料参数的调控改性，消除所述异质支撑衬底对所述压电层产生的杂散模式。

2.根据权利要求1所述的声波谐振器结构，其特征在于：当目标声波波长为λ时，所述异质支撑衬底改性区的厚度为20λ以上。

3.根据权利要求1所述的声波谐振器结构，其特征在于：所述材料参数包括弹性系数矩阵中的参数。

4.根据权利要求1所述的声波谐振器结构，其特征在于：所述异质支撑衬底改性区贯穿整个所述异质支撑衬底，或所述异质支撑衬底改性区仅位于所述异质支撑衬底的表面局部区域。

5.一种声波谐振器结构，其特征在于：所述声波谐振器结构包括自下而上叠置的异质支撑衬底、隔断层、压电层及叉指电极，其中，所述异质支撑衬底的慢剪切波声速高于所述压电层中传播的目标声波声速，通过所述隔断层的设置，阻断所述异质支撑衬底对所述压电层产生的杂散模式。

6.根据权利要求5所述的声波谐振器结构，其特征在于：当目标声波波长为λ时，所述隔断层的厚度为20λ以上，且所述隔断层与所述异质支撑衬底为同质材料；当目标声波波长为λ时，所述隔断层的厚度为0.04λ～0.21λ，且所述隔断层与所述异质支撑衬底为异质材料。

7.一种如权利要求1～4中任一声波谐振器结构的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

8.根据权利要求7所述的声波谐振器结构，其特征在于：形成所述异质支撑衬底改性区的方法包括离子注入法、化学气相沉积法、物理气相沉积法、磁控溅射法、键合转移法及离子注入剥离转移法中的一种或组合。

9.一种如权利要求5～6中任一声波谐振器结构的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

10.根据权利要求9所述的声波谐振器结构，其特征在于：形成所述隔断层的方法包括离子注入法、离子轰击法、热氧化法、化学气相沉积法、物理气相沉积法、磁控溅射法、键合转移法及离子注入剥离转移法中的一种或组合。

技术总结
本发明提供一种声波谐振器结构及其制备方法，通过对异质支撑衬底中的材料参数的调控改性，以在异质支撑衬底中设置贯穿整个异质支撑衬底或自临近压电层的表面向下延伸一定厚度的异质支撑衬底改性区，以消除由此特定材料参数对压电层内声波模式激发而产生的杂散响应，从而消除目标声波模式外的杂散模式；或通过在异质支撑衬底与压电层之间设置隔断层，以阻断异质支撑衬底与压电层在键合界面处因相互传递的应力和应变导致压电层中声波模式的激发，以实现杂散模式的抑制，净化声波滤波器的通带响应并令其保证平坦，减小插入损耗，提高通带内通信信号的传输效率。

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