一种声表面波器件及其制作方法技术

本发明专利技术涉及声表面波换能器件技术领域，尤其是一种声表面波器件及其制作方法，包括压电衬底、制作在压电衬底表面的金属电极结构，所述的压电衬底表面上至少有一个有效声表面波传输通道区域边缘镶嵌有介质体，所述的介质体作为声表面波声波导的侧壁，本发明专利技术在压电衬底表面镶嵌介质体，作为声表面波声波导的硬侧壁，利用表面镶嵌介质体对传输的声表面波反射、衍射，直接在压电衬底表面制作出器件所需要的声表面波传输声道，引导声表面波按设计规范传输。

A saw device and its fabrication method

【技术实现步骤摘要】
一种声表面波器件及其制作方法
本专利技术涉及声表面波换能器件
，具体领域为一种声表面波器件及其制作方法。
技术介绍
采用声表面波(SAW＝surfaceacousticwave,表面声波)工作的射频滤波器器件，将射频信号转换成声波并且反过来将声波转换成射频信号，实现射频信号滤波功能，是现今通信设备的关键元器件。声波是借助物理媒质传输的机械振动，因物理媒质的性质不同，声波传输特性各异。因研究地下地震给人类造成重大破坏发现了声表面波，其特征是：声波能量仅在固体表面数个声波长层内传输，传输损耗低，由此开始了声表面波的工程应用。压电材料，是具有压电效应功能材料，外力使其原子结构变形，产生表面电荷。同样，其在施加电场时，会产生形变，称逆压电效应。此类效应，不需要外界其他能量支持。声表面波器件，就是基于压电材料的(逆)压电效应，利用压电材料表面的声表面波工作的电子器件，它采用压电材料表面制作的叉指换能器(一种金属电极周期结构，其形状如同双手交叉)在其表面产生和接收声表面波。在相关器件理论指导下，设计叉指换能器的电极周期、孔径和截面几何，可实现预定的电性能。目前声表面波器件，其芯片基本构成是压电衬底、压电衬底表面制作的金属电极结构：叉指换能器、反射栅阵、屏蔽电极、声波多条耦合电极以及传感器敏感结构等。每个声表面波器件至少有一个叉指换能器。叉指换能器是在纵向上、即在声波传播的方向上，并排地布置有与声波传播方向垂直的周期电极指，且电极指交替地与第一和第二汇流排(Busbar(汇流排))连接。叉指换能器激发的声表面波，向两边传播，声表面波传输的声道，与所在传播衬底的特性有关，在实用器件中，一般其声道会逐渐扩散。声道扩展导致产生杂散声波模式，且有效声波能量损失，器件Q值减低，明显劣化器件性能。因此为获得设计需要的声表面波声道：声波导，是设计和制作优良声表面波器件的关键。特别是，由于移动通信的快速发展，目前作为其射频前端的关键元器件：射频声表面波滤波器，面临严重挑战：高频、低插入损耗、陡峭频响以及低功耗小型化，通过创新设计及工艺技术，构造完美声波导，提升器件Q值成为主要技术手段。目前已公开的抑制声表面波横向散开的专利，如CN102714490，CN201710103741等，都是通过换能器金属电极上方加载(金属层加厚或减薄，电极宽度加宽或变窄，淀积介质等)改造叉指换能器金属电极结构，控制压电衬底表面传输声道的速度截面，达到抑制横向波干扰的效果。其基本原理是：叉指换能器下方压电衬底表面的传输声道中表面波速度由叉指换能器结构确定。由于叉指换能器电极结构，其下方的传输声道分为周期叉指电极区，汇流排区和两者联接的切口区。三个区域的声表面波传输速度，受上方金属化比(有无金属层的比值)不同而不同，金属化比越大，声速越低。CN09004914A公开了一种实现活塞理论的声表面波叉指换能器结构；述压电基板的第一表面被所述电极覆盖的区域设置有具有预设体波声速的山丘层，所述电极覆盖所述山丘层，以使所述间隙区域的声波速度大于所述中间区域的声波速度，并且所述中间区域的声波速度大于所述边缘区域的声波速度；它是CN02714490B的改进版本：利用在叉指换能器中心电极下方，布置山丘层，设计叉指换能器下方的声表面波速度，实现活塞理论。该山丘层，是叉指换能器的一部分，与叉指换能器金属电极合作，实现活塞理论。以上专利，有两个不足处：一是声波导仅限于叉指换能器下方区域；二是加载几何设计与所用压电晶体材料特性有关，为保证每根叉指电极的三维几何，需要严谨的设计、工艺技术和成品率控制。这对于高达数GHz的5G通信频率器件，此时叉指电极宽度与间距仅为半微米左右，有很高的工艺技术难度。
技术实现思路
针对现有技术存在的不足，本专利技术的目的在于提供一种具有横向抑制的声表面波声波导，控制声表面波传输特性，抑制杂波，优化声表面波器件性能的声表面波器件及其制作方法。为实现上述目的，本专利技术提供如下技术方案：一种声表面波器件，包括压电衬底、制作在压电衬底表面的金属电极结构，所述的压电衬底表面上至少有一个有效声表面波传输通道区域边缘镶嵌有介质体，所述的介质体作为声表面波声波导的侧壁。优选的，所述的压电衬底表面上有效声表面波传输通道区域分布在叉指换能器产生或/和接收实现器件功能所必要的声表面波的区域上。优选的，所述的压电衬底表面上有效声表面波传输通道区域分布在偏离叉指换能器的压电衬底表面上。优选的，所述的压电衬底表面上有效声表面波传输通道区域为变迹加权表面波传输通道区域。优选的，所述的压电衬底为多层结构复合基片的表面压电层。优选的，所述压电衬底的表面层包括压电晶体或压电薄膜，所述的压电晶体由铌酸锂、钽酸锂、硅酸钾镧系列或石英的一种或多种制成；所述的压电薄膜由氧化锌或氮化铝的一种或多种制成。优选的，所述的介质体由氮化硅、蓝宝石、二氧化硅或氮化铝的一种或多种构成单层或多层结构。优选的，镶嵌介质体的个体几何形状包括微电子工艺能制作的扁带状、柱状、斜锥状，其整体排列方式是一排或多排，其个体间距和排距根据器件性能设计。为实现上述目的，本专利技术还提供如下技术方案：一种声表面波器件的制作方法，其步骤为：(1)采用干法或者湿法在压电衬底上挖坑或者通孔，然后填入介质体在坑孔内，以此形成衬底；(2)在衬底上表面制作相关金属电极结构。优选的，镶嵌介质体为采用淀积、表面生长以及相关微电子工艺联合制作。与现有技术相比，本专利技术的有益效果是：构造压电衬底表面传输声道，即在压电衬底表面制作叉指换能器电极结构以前，在压电衬底表面镶嵌介质体，利用表面镶嵌介质体对传输的声表面波发生反射、衍射，直接在压电衬底表面制作出器件所需要的声表面波传输声道。附图说明图1为常规电声转换器的示意图；图2为本专利技术实施例的声表面波器件1的示意图；图3为本专利技术实施例的声表面波器件2的示意图；图4为本专利技术实施例的声表面波器件3的示意图；图5为本专利技术实施例的声表面波器件4的示意图；图6为本专利技术实施例的声表面波器件的侧面图；图7为横向滤波器采用镶嵌介质体声波导；图8为采用镶嵌介质体声波导加权叉指换能器；图9为声表面波传感器采用镶嵌介质体声波导。图中：1、压电衬底；2、叉指换能器；21、叉指电极非末端区域；22、叉指电极末端区域；23、切口区域；24、汇流排区域；3、镶嵌介质体构成的横向杂波抑制声波导侧壁；4、传感器用fs1栅阵；5、金属电极结构。具体实施方式下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。本专利技术提供一种技术方案：一种声表面波器件，包括压电衬底、制作在压电衬底表面的金属电极结构，所述的压电衬底表面上至少有一个本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种声表面波器件，包括压电衬底、制作在压电衬底表面的金属电极结构，其特征在于：所述的压电衬底表面上至少有一个有效声表面波传输通道区域边缘镶嵌有介质体，所述的介质体作为声表面波声波导的侧壁。/n

【技术特征摘要】
1.一种声表面波器件，包括压电衬底、制作在压电衬底表面的金属电极结构，其特征在于：所述的压电衬底表面上至少有一个有效声表面波传输通道区域边缘镶嵌有介质体，所述的介质体作为声表面波声波导的侧壁。


2.根据权利要求1所述的一种声表面波器件，其特征在于：所述的压电衬底表面上有效声表面波传输通道区域分布在叉指换能器产生或/和接收实现器件功能所必要的声表面波的区域上。


3.根据权利要求1所述的一种声表面波器件，其特征在于：所述的压电衬底表面上有效声表面波传输通道区域分布在偏离叉指换能器的压电衬底表面上。


4.根据权利要求2所述的一种声表面波器件，其特征在于：所述的压电衬底表面上有效声表面波传输通道区域为变迹加权表面波传输通道区域。


5.根据权利要求1所述的一种声表面波器件，其特征在于：所述的压电衬底为多层结构复合基片的表面压电层。


6.根据权利要求5所述的一种声表面波器件，其特征在于：所述压电衬...

【专利技术属性】
技术研发人员：李勇，温旭杰，何朝峰，王祥邦，肖功亚，黄亮，
申请(专利权)人：中电科技德清华莹电子有限公司，
类型：发明
国别省市：浙江;33