一种高频声表面波谐振器及其制备方法技术

本发明专利技术提供一种高频声表面波谐振器及其制备方法，所述高频声表面波谐振器包括：高波速支撑衬底，位于所述高波速支撑衬底上表面的压电膜，及位于所述压电膜上表面的顶电极；其中，所述高波速支撑衬底中传播的体波波速大于所述压电膜中传播的目标弹性波波速。通过本发明专利技术提供的高频声表面波谐振器及其制备方法，解决了现有声表面波谐振器的工作频率较低的问题。

A High Frequency Surface Acoustic Wave Resonator and Its Preparation Method

【技术实现步骤摘要】
一种高频声表面波谐振器及其制备方法
本专利技术属于微电子器件
，特别是涉及一种高频声表面波谐振器及其制备方法。
技术介绍
虽然声波谐振器(声波滤波器)被广泛应用于射频通信，但随着射频通信技术的不断发展，特别是5G通信的到来，其要求声波谐振器工作在更高频率。现有声波谐振器主要分为声表面波谐振器和体声波谐振器两类，其中声表面波谐振器的工作频率一般低于3GHz，无法完全满足5G通信需求；因此，如何提高声表面波谐振器的工作频率是本领域技术人员迫切需要解决的技术问题。
技术实现思路
鉴于以上所述现有技术的缺点，本专利技术的目的在于提供一种高频声表面波谐振器及其制备方法，用于解决现有声表面波谐振器的工作频率较低的问题。为实现上述目的及其他相关目的，本专利技术提供一种高频声表面波谐振器，所述高频声表面波谐振器包括：高波速支撑衬底，位于所述高波速支撑衬底上表面的压电膜，及位于所述压电膜上表面的顶电极；其中，所述高波速支撑衬底中传播的体波波速大于所述压电膜中传播的目标弹性波波速。可选地，所述压电膜激发的目标弹性波包括对称型兰姆波、反对称型兰姆波、剪切恒波或瑞利波，所述高波速支撑衬底中传播的体波波速大于所述压电膜激发的目标弹性波的本征波速。可选地，所述压电膜激发的目标弹性波包括对称型兰姆波或反对称型兰姆波，同时所述高波速支撑衬底中传播的体波波速小于所述压电膜激发的目标弹性波的本征波速时，所述高频声表面波谐振器通过增加所述顶电极的厚度或提高所述顶电极的材料密度，以降低所述目标弹性波在所述压电膜中的传播速度，使所述高波速支撑衬底中传播的体波波速大于所述压电膜中传播的目标弹性波波速。可选地，所述压电膜激发的目标弹性波包括对称型兰姆波或反对称型兰姆波，同时所述高波速支撑衬底中传播的体波波速小于所述压电膜激发的目标弹性波的本征波速时，所述高频声表面波谐振器还包括覆盖于所述压电膜及所述顶电极上表面的覆膜层，以降低所述目标弹性波在所述压电膜中的传播速度，使所述高波速支撑衬底中传播的体波波速大于所述压电膜中传播的目标弹性波波速。可选地，所述压电膜的厚度与其激发的目标弹性波波长的比值小于2。可选地，所述顶电极包括叉指电极、圆环形条状电极、扇形条状电极或多边形板状电极中的一种或多种组合。可选地，在所述顶电极为叉指电极时，所述叉指电极中各叉指相互平行，且所述叉指垂直方向与所述目标弹性波的传播方向所成夹角小于20°。可选地，所述高频声表面波谐振器还包括：位于所述高波速支撑衬底和所述压电膜之间的底电极。可选地，所述高波速支撑衬底的材质包括：碳化硅、金刚石、类金刚石、蓝宝石、石英、硅或氮化铝，所述压电膜的材质包括：铌酸锂、铌酸钾、钽酸锂、氮化铝、石英或氧化锌。可选地，所述高波速支撑衬底的热导率大于所述压电膜的热导率。本专利技术还提供了一种高频声表面波谐振器的制备方法，所述制备方法包括：提供一高波速支撑衬底；于所述高波速支撑衬底的上表面形成压电膜；于所述压电膜的上表面形成顶电极；其中，所述高波速支撑衬底中传播的体波波速大于所述压电膜中传播的目标弹性波波速。可选地，所述压电膜激发的目标弹性波包括对称型兰姆波或反对称型兰姆波，同时所述高波速支撑衬底中传播的体波波速小于所述压电膜激发的目标弹性波的本征波速时，所述制备方法还包括：于所述压电膜及所述顶电极的上表面形成覆膜层的步骤。可选地，所述压电膜的厚度与其激发的目标弹性波波长的比值小于2。可选地，所述顶电极包括叉指电极、圆环形条状电极、扇形条状电极或多边形板状电极中的一种或多种组合。可选地，在所述顶电极为叉指电极时，所述叉指电极中各叉指相互平行，且所述叉指垂直方向与所述目标弹性波的传播方向所成夹角小于20°。可选地，所述制备方法还包括：于所述高波速支撑衬底和所述压电膜之间形成底电极的步骤。可选地，所述高波速支撑衬底的材质包括：碳化硅、金刚石、类金刚石、蓝宝石、石英、硅或氮化铝，所述压电膜的材质包括：铌酸锂、铌酸钾、钽酸锂、氮化铝、石英或氧化锌。可选地，所述高波速支撑衬底的热导率大于所述压电膜的热导率。如上所述，本专利技术的一种高频声表面波谐振器及其制备方法，具有以下有益效果：本专利技术所述高频声表面波谐振器及其制备方法通过使所述高波速支撑衬底中传播的体波波速大于所述压电膜中传播的目标弹性波波速，以在所述压电膜激发高波速的对称型兰姆波或反对称型兰姆波时，利用具有更高波速的支撑衬底约束对称型兰姆波或反对称型兰姆波向所述支撑衬底传播，实现通过提高目标弹性波的波速来提高所述声表面波谐振器的谐振频率，同时使其保持较高的Q值；或在所述压电膜激发剪切恒波或瑞利波时，利用具有更高波速的支撑衬底与压电膜形成界面复合膜，通过剪切恒波或瑞利波在支撑衬底界面处的高波速提高压电膜中剪切恒波或瑞利波的整体传播波速，实现通过提高目标弹性波的波速来提高所述声表面波谐振器的谐振频率，同时使其保持较高的Q值。本专利技术所述高频声表面波谐振器及其制备方法通过使所述压电膜的厚度与其激发的目标弹性波波长的比值小于2，以对所述目标弹性波进行色散补偿，从而激发更高波速的目标弹性波。本专利技术所述高频声表面波谐振器及其制备方法通过使所述叉指电极中叉指垂直方向与所述目标弹性波的传播方向所成夹角小于20°，以抑制所述目标弹性波中平行叉指方向的杂波，从而进一步提高所述高频声表面波谐振器的机电耦合系数及Q值。本专利技术所述高频声表面波谐振器及其制备方法通过使所述高波速支撑衬底的热导率大于所述压电膜的热导率，以减小所述高频声表面波谐振器的温度漂移，提高其温漂稳定性，同时提高其功率承受能力。附图说明图1显示为本专利技术所述高频声表面波谐振器的结构示意图。图2显示为本专利技术所述高频声表面波谐振器中叉指电极的结构示意图。图3显示为IHP-SAW结构声表面波谐振器纵深方向各质点在f1频率点的位移量。图4显示为HF-SAW结构声表面波谐振器纵深方向各质点在f2频率点的位移量。图5显示为IHP-SAW结构声表面波谐振器和HF-SAW结构声表面波谐振器激发S0波时对应的导纳-频率响应对比曲线图。图6显示为IHP-SAW结构声表面波谐振器和HF-SAW结构声表面波谐振器激发SH0波时对应的导纳-频率响应对比曲线图。元件标号说明100高波速支撑衬底200压电膜300顶电极具体实施方式以下通过特定的具体实例说明本专利技术的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本专利技术的其他优点与功效。本专利技术还可以通过另外不同的具体实施方式加以实施或应用，本说明书中的各项细节也可以基于不同观点与应用，在没有背离本专利技术的精神下进行各种修饰或改变。请参阅图1至图6。需要说明的是，本实施例中所提供的图示仅以示意方式说明本专利技术的基本构想，虽图示中仅显示与本专利技术中有关的组件而非按照实际实施时的组件数目、形状及尺寸绘制，其实际实施时各组件的形态、数量及比例可为一种随意的改变，且其组件布局形态也可能更为复杂。如图1所示，本实施例提供一种高频声表面波谐振器，所述高频声表面波谐振器包括：高波速支撑衬底，位于所述高波速支撑衬底上表面的压电膜，及位于所述压电膜上表面的顶电极；其中，所述高波速支撑衬底中传播的体波波速大于所述压电膜中传播的目标弹性波波速。作为示例，所述高波速支撑衬底100的材质包括：碳化硅、金刚石、类金刚石、蓝宝石、石英本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种高频声表面波谐振器，其特征在于，所述高频声表面波谐振器包括：高波速支撑衬底，位于所述高波速支撑衬底上表面的压电膜，及位于所述压电膜上表面的顶电极；其中，所述高波速支撑衬底中传播的体波波速大于所述压电膜中传播的目标弹性波波速。

【技术特征摘要】
1.一种高频声表面波谐振器，其特征在于，所述高频声表面波谐振器包括：高波速支撑衬底，位于所述高波速支撑衬底上表面的压电膜，及位于所述压电膜上表面的顶电极；其中，所述高波速支撑衬底中传播的体波波速大于所述压电膜中传播的目标弹性波波速。2.根据权利要求1所述的高频声表面波谐振器，其特征在于，所述压电膜激发的目标弹性波包括对称型兰姆波、反对称型兰姆波、剪切恒波或瑞利波，所述高波速支撑衬底中传播的体波波速大于所述压电膜激发的目标弹性波的本征波速。3.根据权利要求1所述的高频声表面波谐振器，其特征在于，所述压电膜激发的目标弹性波包括对称型兰姆波或反对称型兰姆波，同时所述高波速支撑衬底中传播的体波波速小于所述压电膜激发的目标弹性波的本征波速时，所述高频声表面波谐振器通过增加所述顶电极的厚度或提高所述顶电极的材料密度，以降低所述目标弹性波在所述压电膜中的传播速度，使所述高波速支撑衬底中传播的体波波速大于所述压电膜中传播的目标弹性波波速。4.根据权利要求1所述的高频声表面波谐振器，其特征在于，所述压电膜激发的目标弹性波包括对称型兰姆波或反对称型兰姆波，同时所述高波速支撑衬底中传播的体波波速小于所述压电膜激发的目标弹性波的本征波速时，所述高频声表面波谐振器还包括覆盖于所述压电膜及所述顶电极上表面的覆膜层，以降低所述目标弹性波在所述压电膜中的传播速度，使所述高波速支撑衬底中传播的体波波速大于所述压电膜中传播的目标弹性波波速。5.根据权利要求1至4任一项所述的高频声表面波谐振器，其特征在于，所述压电膜的厚度与其激发的目标弹性波波长的比值小于2。6.根据权利要求1所述的高频声表面波谐振器，其特征在于，所述顶电极包括叉指电极、圆环形条状电极、扇形条状电极或多边形板状电极中的一种或多种组合。7.根据权利要求6所述的高频声表面波谐振器，其特征在于，在所述顶电极为叉指电极时，所述叉指电极中各叉指相互平行，且所述叉指垂直方向与所述目标弹性波的传播方向所成夹角小于20°。8.根据权利要求1所述的高频声表面波谐振器，其特征在于，所述高频声表面波谐振器还包括：位于所述高波速支撑衬底和所述压电膜之间的底电极。...

【专利技术属性】
技术研发人员：欧欣，张师斌，周鸿燕，王成立，郑鹏程，黄凯，
申请(专利权)人：中国科学院上海微系统与信息技术研究所，
类型：发明
国别省市：上海,31