一种内嵌反射层的高功率容量体声波谐振器制造技术

本实用新型专利技术提供了一种内嵌反射层的高功率容量体声波谐振器，包括：叉指电极系统、薄膜；所述叉指电极系统包括：正电极、负电极；所述薄膜采用铌酸锂薄膜；当铌酸锂薄膜的表面的叉指电极系统分别被加载正电极和负电极时，交互的相邻电极之间产生的水平电场将在铌酸锂薄膜中激励起剪切波谐振；该剪切波谐振为此谐振器的主谐振模，且谐振波长大约是铌酸锂薄膜厚度的两倍。本实用新型专利技术通过采用采用叉指电极在铌酸锂薄膜上激发剪切波谐振，使得该谐振器的谐振频率主要与薄膜厚度有关，从而可以很容易地实现高频率谐振，解决了一般声波谐振器很难产生高频谐振的问题。

【技术实现步骤摘要】
一种内嵌反射层的高功率容量体声波谐振器
本技术涉及谐振器
，具体地，涉及一种内嵌反射层的高功率容量体声波谐振器。
技术介绍
随着5G通信系统的快速发展，现有的射频前端谐振器已经很难满足高频率波段通信要求。专利文献CN110138356A公开了一种高波速支撑衬底来提高声表面波谐振器的谐振频率。现有技术的不足之处是：常规声波谐振器的谐振频率主要与叉指电极的宽度和电极间距有关，由于加工难度和成本的限制，很难提高谐振器的谐振频率，而本专利提出的剪切波谐振器，其谐振频率主要与压电薄膜的厚度有关，可以轻松的实现高频率谐振，打破常规谐振器的频率瓶颈；一般的压电材料本身具有很低的机电耦合系数，从而限制了基于该谐振器的滤波器性能，而本专利所采用的铌酸锂薄膜具有很高的机电耦合系数，可以很好的用来设计高频宽带、低损耗滤波器；很多基于压电薄膜的谐振器，由于薄膜悬置而容易产生机械强度差、功率容量低、散热效果差等问题，而本专利利用布拉格反射层在不影响谐振器正常工作的前提下很好的改善了这些不足，从而使得本专利所提出的谐振器具有更好的稳定性和更广的适用范围。
技术实现思路
针对现有技术中的缺陷，本技术的目的是提供一种内嵌反射层的高功率容量体声波谐振器。根据本技术提供的一种内嵌反射层的高功率容量体声波谐振器，包括：叉指电极系统、薄膜；所述叉指电极系统包括：正电极、负电极；所述薄膜采用铌酸锂薄膜；当铌酸锂薄膜的表面的叉指电极系统分别被加载正电极和负电极时，交互的相邻电极之间产生的水平电场将在铌酸锂薄膜中激励起剪切波谐振；该剪切波谐振为此谐振器的主谐振模，且谐振波长大约是铌酸锂薄膜厚度的两倍。优选地，所述正、负电极采用顶部叉指电极；所述顶部叉指电极采用以下任意一种材料：-铂(Pt)；铝(Al)；-钼(Mo)；-金(Au)；-银(Ag)；-钌(Ru)。所述顶部叉指电极主要用于产生水平电场。还包括：布拉格反射层；所述布拉格反射层放置在铌酸锂薄膜下；所述布拉格反射层包括：二氧化硅层、氮化硅层；交互放置的四分之一谐振波长厚度的二氧化硅层和氮化硅层形成布拉格反射层。与现有技术相比，本技术具有如下的有益效果：1、本技术通过采用铌酸锂薄膜，解决了常规压电材料机电耦合系数低的问题，从而使得本技术所提出的谐振器可以用于设计高频宽带、低损耗滤波器。2、本技术通过采用叉指电极在铌酸锂薄膜上激发剪切波谐振，使得该谐振器的谐振频率主要与薄膜厚度有关，从而可以很容易地实现高频率谐振，解决了一般声波谐振器很难产生高频谐振的问题。3、本技术通过采用合适的电极尺寸、叉指电极间距、铌酸锂薄膜的厚度等，可以有效地减少横向振动模式和高次模的干扰，使得该谐振器具有更优的剪切波谐振，方便滤波器的设计。4、本技术通过采用布拉格反射层，解决了铌酸锂薄膜温度稳定性差、功率容量低和机械强度性低的问题。布拉格反射层在保证足够的声波反射系数的同时，可以有效的弥补单一铌酸锂薄膜层谐振器的不足之处。附图说明通过阅读参照以下附图对非限制性实施例所作的详细描述，本技术的其它特征、目的和优点将会变得更明显：图1为本技术所提出的基于铌酸锂薄膜的高频体声波谐振器示意图。图2为为本技术实施例中交互的相邻电极之间产生的水平电场将在铌酸锂薄膜中激励起剪切波谐振原理示意图。图3a为本技术实施例中第一利用光刻技术加工本技术所提出谐振器的总体流程示意图。图3b为本技术实施例中第二利用光刻技术加工本技术所提出谐振器的总体流程示意图。图4为本技术实施例中加载了布拉格反射层之后的剪切波谐振器示意图。图中：1-正叉指电极系统6-硅基板2-负叉指电极系统7-二氧化硅3-铌酸锂薄膜8-电子束光刻胶4-剪切波谐振9-紫外光刻胶5-氦离子10-氮化硅具体实施方式下面结合具体实施例对本技术进行详细说明。以下实施例将有助于本领域的技术人员进一步理解本技术，但不以任何形式限制本技术。应当指出的是，对本领域的普通技术人员来说，在不脱离本技术构思的前提下，还可以做出若干变化和改进。这些都属于本技术的保护范围。图1所示为本技术所提出的基于铌酸锂薄膜的高频体声波谐振器，其主要由正叉指电极系统1，负叉指电极系统2和铌酸锂薄膜3组成。其中，顶部叉指电极可以为铂(Pt)、铝(Al)、钼(Mo)、金(Au)、银(Ag)、钌(Ru)等，主要用于产生水平电场。ZY切向的铌酸锂薄膜在ZY方向容易通过侧向场激励来引入厚度方向振动，且该振动会在Y方向上发生位移。因此，当铌酸锂薄膜表面的叉指电极系统分别被加载正电极1和负电极2时，如图2所示，交互的相邻电极之间产生的水平电场将在铌酸锂薄膜中激励起剪切波谐振4。该剪切波谐振为此谐振器的主谐振模，且谐振波长大约是铌酸锂薄膜厚度的两倍。这意味着铌酸锂薄膜的厚度将对该谐振器的谐振频率起主导作用，比如当铌酸锂薄膜厚度为0.4um时，该谐振器将在5GHz左右产生剪切波谐振。因此，相比于谐振频率主要由叉指电极宽度以及叉指电极间距决定的普通体声波谐振器，本技术所提出的剪切波谐振器将打破谐振频率的瓶颈，显著的提高体声波谐振器的工作频率，以适应当前5G通信系统对高频率通信的要求。此外，该谐振器还会在更高频率衍生出高次谐振模，可以用于更高频率的滤波器设计。值得一提的是，本技术所提出谐振器除了主剪切谐振模外可能会存在一些不必要的杂散模，而这些杂散模则可以通过合理的调整叉指电极的宽度、厚度和电极间距来加以避免。图3给出了利用光刻技术加工本技术所提出谐振器的总体流程。如图3a所示，一方面先在铌酸锂基板3特定深度处注入氦离子(He+)5产生缺陷损伤层，再利用损伤层剥离出铌酸锂薄膜。另一方面，对硅基板6进行表面氧化得到二氧化硅层7并进行化学机械抛光。最后将处理好的铌酸锂薄膜层3和二氧化硅层7进行键合，得到制作本技术所提出谐振器的初始的基板。在得到初始基板后，谐振器的制备流程如图3b所示：在基板表面镀上一层铝层作为保护层；从背面用干法蚀刻从基板背面将待定工作区域的硅层6和二氧化硅层7蚀刻掉，并蚀刻掉上表面的金属保护层，仅保留铌酸锂薄膜层；在铌酸锂薄膜上表面镀上电子束光刻胶8并蚀刻出特定的形状；利用电子束蚀刻出所需的正叉指电极系统1，负叉指电极系统2的叉指部分；紫外光刻胶9涂覆和蚀刻；蚀刻出叉指电极两端较厚的内联触点。由于上述剪切波谐振器其主体部分仅在悬置的硅酸锂薄膜上，这就会使得所提出谐振器的机械强度很低，而且功率容量也相对较小。此外，铌酸锂薄膜自身的谐振频率温度系数为负，即其谐振频率会随着温度的升高而下降，这也会导致所提出的谐振器温度稳定性变差。因此，本技术进一步提出了在铌酸锂薄膜下方放置布拉格反射层来弥补上述不足。图4所示为本技术所提出的加载了布拉格反射层之后的剪切波谐振器。在铌酸锂薄本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种内嵌反射层的高功率容量体声波谐振器，其特征在于，包括：叉指电极系统、薄膜；/n所述叉指电极系统包括：正电极、负电极；/n所述薄膜采用铌酸锂薄膜；/n当铌酸锂薄膜的表面的叉指电极系统分别被加载正电极和负电极时，交互的相邻电极之间产生的水平电场将在铌酸锂薄膜中激励起剪切波谐振。/n

【技术特征摘要】
1.一种内嵌反射层的高功率容量体声波谐振器，其特征在于，包括：叉指电极系统、薄膜；
所述叉指电极系统包括：正电极、负电极；
所述薄膜采用铌酸锂薄膜；
当铌酸锂薄膜的表面的叉指电极系统分别被加载正电极和负电极时，交互的相邻电极之间产生的水平电场将在铌酸锂薄膜中激励起剪切波谐振。


2.根据权利要求1所述的内嵌反射层的高功率容量体声波谐振器，其特征在于，所述正电极、负电极采用顶部叉指电极。


3.根据权利要求2所述的内嵌反射层的高功率容量体声波谐振器，其特征在于，所述顶部叉指电极采用以下任意一种材...

【专利技术属性】
技术研发人员：高安明，姜伟，刘伟，
申请(专利权)人：浙江信唐智芯科技有限公司，
类型：新型
国别省市：浙江;33