一种具有POI结构的兰姆波谐振器制造技术

本发明专利技术提供了一种具有POI结构的兰姆波谐振器。兰姆波谐振器可包括：高声速材料衬底；以及位于所述高声速材料衬底上方的压电层，所述压电层的上表面和下表面上分别设置有第一和第二叉指换能器，其中所述第一和第二叉指换能器的叉指电极隔着所述压电层在层叠方向上彼此相对，且具有相同的电极宽度、电极厚度、电极间距以及激发声波波长λ，所述叉指电极均埋入所述压电层，其中所述压电层的材料为切角为θ的YX

【技术实现步骤摘要】
一种具有POI结构的兰姆波谐振器


[0001]本专利技术涉及手机射频领域，更具体地，涉及一种具有POI结构的兰姆波谐振器。

技术介绍

[0002]5G手机滤波器的发展要求更低损耗、更高频率和更大带宽，这对现有的声表面波(SAW)和体声波(BAW)技术提出了严峻的挑战，这些技术通常受到较杂散效应的限制。为了满足这一需求，最近提出的兰姆(Lamb)波结构，该结构主要采用板波模式，具有较高声速，在sub
‑
6GHz及毫米波的移动通信中表现出应用优势。在兰姆波谐振器中，主模式为兰姆波，瑞利波等模式是杂散模式。杂散模式的存在会影响谐振器的性能，比如降低Q值(品质因数)。如何提高机电耦合系数、抑制杂散效应是兰姆波谐振器面临的关键难题之一。

技术实现思路

[0003]提供本
技术实现思路
以便以简化形式介绍将在以下具体实施方式中进一步的描述一些概念。本
技术实现思路
并非旨在标识所要求保护的主题的关键特征或必要特征，也不旨在用于帮助确定所要求保护的主题的范围。
[0004]为了解决上文问题，本专利技术旨在提供一种改进的具有POI结构的兰姆波谐振器结构，其具有高机电耦合系数和杂散小的优势。
[0005]根据本专利技术的一个方面，提供了一种具有POI结构的兰姆波谐振器，所述兰姆波谐振器包括：
[0006]高声速材料衬底；以及
[0007]位于所述高声速材料衬底上方的压电层，所述压电层的上表面和下表面上分别设置有第一和第二叉指换能器，其中所述第一和第二叉指换能器的叉指电极隔着所述压电层在层叠方向上彼此相对，且具有相同的电极宽度、电极厚度、电极间距以及激发声波波长λ，所述叉指电极均埋入所述压电层，其中
[0008]所述压电层的材料为切角为θ的YX
‑
LiNbO3，其中30
°
≤θ≤60
°
，并且所述压电层的厚度t为0.3λ－0.6λ。
[0009]根据本专利技术的进一步实施例，所述切角θ和所述压电层的厚度t的取值分别为以下组合中的一种：
[0010]θ＝30
°
、50
°
或60
°
，t＝0.6λ；
[0011]θ＝35
°
，t＝0.3λ－0.4λ或0.6λ；
[0012]40
°
≤θ≤45
°
，t＝0.3λ－0.6λ；以及
[0013]θ＝55
°
，t＝0.5λ－0.6λ。
[0014]根据本专利技术的进一步实施例，所述切角θ和所述压电层的厚度t的取值分别为以下组合中的一种：
[0015]θ＝35
°
，t＝0.3λ－0.4λ；
[0016]θ＝50
°
，t＝0.6λ；
[0017]θ＝55
°
，t＝0.6λ；以及
[0018]θ＝60
°
，t＝0.6λ。
[0019]根据本专利技术的进一步实施例，所述高声速材料为4H
‑
SiC、3C
‑
SiC或6H
‑
SiC。
[0020]根据本专利技术的进一步实施例，所述兰姆波谐振器进一步包括：设置在所述高声速材料衬底和所述压电层之间的低声速材料介质层。
[0021]根据本专利技术的进一步实施例，所述低声速材料为SiO2，厚度为0.075λ－0.1λ。
[0022]根据本专利技术的进一步实施例，在所述压电层的与所述高声速材料衬底相对的另一侧表面上镀有一层介质层材料。
[0023]根据本专利技术的进一步实施例，所述介质层材料为SiO2或SiN，厚度为0.05λ－0.1λ。
[0024]根据本专利技术的进一步实施例，所述波长λ为2μm。
[0025]根据本专利技术的进一步实施例，所述高声速材料衬底的厚度为5λ，所述电极宽度为0.25λ，所述电极间距为0.25λ，并且所述电极厚度为200nm。。
[0026]与现有技术中的方案相比，本专利技术所提供的兰姆波谐振器至少具有以下优点：
[0027]1、通过控制压电层切角和压电层厚度，兰姆波谐振器可具有较高的机电耦合系数和高Q值，且主模式无杂散或杂散很小；
[0028]2、通过在压电层和高声速衬底之间插入一层低声速材料介质层(例如SiO2)，可以降低频率温度系数(TCF)；同时，该低声速材料介质层与高声速衬底形成反射层，防止声波从衬底方向泄露，因而使兰姆波谐振器具有高Q值。
[0029]通过阅读下面的详细描述并参考相关联的附图，这些及其他特点和优点将变得显而易见。应该理解，前面的概括说明和下面的详细描述只是说明性的，不会对所要求保护的各方面形成限制。
附图说明
[0030]为了能详细地理解本专利技术的上述特征所用的方式，可以参照各实施例来对以上简要概述的内容进行更具体的描述，其中一些方面在附图中示出。然而应该注意，附图仅示出了本专利技术的某些典型方面，故不应被认为限定其范围，因为该描述可以允许有其它等同有效的方面。
[0031]图1是声表面波叉指换能器的结构示意图。
[0032]图2是示出根据本专利技术的一个实施例的兰姆波谐振器100的结构的横切剖面图。
[0033]图3是兰姆波谐振器的局部放大示意图。
[0034]图4(a)
‑
(d)示出了压电层切角为30
°
、压电层厚度h为0.3λ
‑
0.6λ情况下兰姆波谐振器的导纳图。
[0035]图5(a)
‑
(d)示出了压电层切角为35
°
、压电层厚度h为0.3λ
‑
0.6λ情况下兰姆波谐振器的导纳图。
[0036]图6(a)
‑
(d)示出了压电层切角为40
°
、压电层厚度h为0.3λ
‑
0.6λ情况下兰姆波谐振器的导纳图。
[0037]图7(a)
‑
(d)示出了压电层切角为45
°
、压电层厚度h为0.3λ
‑
0.6λ情况下兰姆波谐振器的导纳图。
[0038]图8(a)
‑
(d)示出了压电层切角为50
°
、压电层厚度h为0.3λ
‑
0.6λ情况下兰姆波谐
振器的导纳图。
[0039]图9(a)
‑
(d)示出了压电层切角为55
°
、压电层厚度h为0.3λ
‑
0.6λ情况下兰姆波谐振器的导纳图。
[0040]图10(a)
‑
(d)示出了压电层切角为60
°
、压电层厚度h为0.3λ
‑
0.6λ情况下兰姆波谐振器的导纳图。
[0041]图11是示出根据本专利技术的另一实施例的兰姆波谐振器200的结构的横切剖面图。
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种具有POI结构的兰姆波谐振器，所述兰姆波谐振器包括：高声速材料衬底；以及位于所述高声速材料衬底上方的压电层，所述压电层的上表面和下表面上分别设置有第一和第二叉指换能器，其中所述第一和第二叉指换能器的叉指电极隔着所述压电层在层叠方向上彼此相对，且具有相同的电极宽度、电极厚度、电极间距以及激发声波波长λ，所述叉指电极均埋入所述压电层，其中所述压电层的材料为切角为θ的YX
‑
LiNbO3，其中30
°
≤θ≤60
°
，并且所述压电层的厚度t为0.3λ－0.6λ。2.如权利要求1所述的兰姆波谐振器，其特征在于，所述切角θ和所述压电层的厚度t的取值分别为以下组合中的一种：θ＝30
°
、50
°
或60
°
，t＝0.6λ；θ＝35
°
，t＝0.3λ－0.4λ或0.6λ；40
°
≤θ≤45
°
，t＝0.3λ－0.6λ；以及θ＝55
°
，t＝0.5λ－0.6λ。3.如权利要求1所述的兰姆波谐振器，其特征在于，所述切角θ和所述压电层的厚度t的取值分别为以下组合中的一种：θ＝...

【专利技术属性】
技术研发人员：李红浪，许欣，柯亚兵，
申请(专利权)人：广东广纳芯科技有限公司，
类型：发明
国别省市：