表面声波谐振器和包括其的多路复用器制造技术

一种表面声波谐振器(100)包括分层衬底，该分层衬底包括载体衬底(110)和具有低声速的介电层(112)。另一介电层(122)设置在压电层(113)和叉指电极(131、132)上，另一介电层(122)具有低于载体衬底(110)的声速的声速和正频率温度系数。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】表面声波谐振器和包括其的多路复用器
本公开涉及表面声波谐振器。具体地，本公开涉及包括分层衬底的表面声波谐振器，该分层衬底包括载体衬底和设置在其上的具有不同声速的层。本公开还涉及RF多路复用器电路，RF多路复用器电路包括具有表面声波谐振器的滤波器。
技术介绍
表面声波(SAW)谐振器广泛用于电子设备中，以形成电子滤波器或具有频率选择功能的其他器件。向设置在压电层上的电极施加电信号会在压电衬底内产生具有频率选择效应的谐振声波。RF滤波器可以包括串联连接的多个谐振器和诸如梯型结构的分流路径。滤波器表现出低衰减的通带和通带外高衰减的阻带。多路复用器电路包括通过连接到天线端口的对应滤波器的多个信号路径，并且可以包括接收(Rx)和发射(Tx)能力。多路复用器的一个简单结构是包括接收和发射滤波器的双工器电路，接收和发射滤波器耦合到同一天线端口并且分别服务于不同接收和发射电路。SAW谐振器可以包括分层或堆叠衬底结构，该分层或堆叠衬底结构包括具有不同声速的若干层。分层衬底结构可以至少包括载体衬底、设置在其上的低声速的介电层和设置在介电层上的压电层。电极结构设置在压电层之上。附加层可以被包括在层堆叠中。具有分层衬底系统的SAW谐振器的一个固有特性是谐振器的谐振和反谐振频率，并且相应地，滤波器的通带的下上边缘具有不同频率温度系数(TCF)。在这种情况下，谐振和反谐振频率或滤波器通带的上边缘和下边缘随着温度的变化以不同方式移动。在RF滤波器中，与移动较快的上边缘相比，通带的下边缘移动得较慢，最有可能降低频率，因此RF滤波器的通带可以随着温度的升高而变小。在双工器电路中，相邻的Tx和Rx滤波器的内边缘随着温度的升高而变得越来越远，从而难以满足频带规范。对于需要具有更高选择性和线性度的滤波器的未来通信标准的滤波器、双工器和多路复用器，这种影响变得更加重要。因此，具有分层衬底系统的SAW谐振器的TCF应当低于以往。分层衬底系统通常包括低声速的介电层，该介电层通常具有正TCF。增加上述层的厚度可以补偿衬底系统中其他层的负TCF。然而，分层衬底系统内的厚介电层(诸如厚二氧化硅层)可能会导致该层中出现在滤波器的阻带区域中的体积波被激发，这可能导致失真和交叉耦合到其他滤波器。对于耦合到同一天线的双工器尤其如此，其中在双工器的滤波器之一的谐振器的分层衬底的二氧化硅层中退出的体积波可能耦合到滤波器中的其他滤波器的通带中，使得发射路径可能会影响接收路径，反之亦然。因此，期望谐振器的改进的温度性能和低的频率温度系数。此外，需要减少不需要的体积波的激发。本公开的一个目的是提供一种具有低的或补偿的频率温度系数的表面声波谐振器。本公开的另一目的是提供一种具有低的或补偿的频率温度系数的RF多路复用器。
技术实现思路
上述目的中的一个或多个是通过包括本权利要求1的特征的表面声波谐振器实现的。根据本公开的原理的表面声波谐振器包括分层衬底或若干层的堆叠。分层衬底包括具有相对较高声速的载体衬底。介电层设置在载体衬底上并且具有低于载体衬底的声速的低声速。压电层设置在介电层上。一对叉指电极设置在压电层上。通过向叉指电极施加电信号，在压电层中生成声波并且在分层衬底的不同层中生成声波，从而建立防止能量从压电层泄漏的屏障。因此，具有分层衬底的SAW谐振器具有高机电耦合因数(k2)。可选的高声速层可以设置在载体衬底与低声速介电层之间以改善速度屏障。一个或多个附加功能层可以设置在载体衬底上，诸如从载体衬底与低速层之间的接口收集电荷的电荷俘获层。低声速分层衬底中的介电层可以具有正频率温度系数。该介电层具有温度补偿效果并且至少在一定程度上补偿载体衬底和压电层的负TCF。具有低于载体衬底的声速的低声速并且具有正TCF的另一介电层设置在电极和压电层上。上述层覆盖电极和压电层的表面。由于顶部介电层具有正TCF和低速度，因此可以改善谐振器内的温度补偿。分层衬底的介电层和顶部介电层都有助于谐振器的温度补偿。由于谐振器的温度补偿功能是由两个介电层(即，顶部介电层和分层衬底的介电层)实现的，因此分层衬底系统的后一介电层可以具有比传统方法更小的厚度或高度，因为温度补偿功能的一部分是由顶部介电层执行的。结果，减少了介电衬底层内不需要的体积波的激发。这对于具有相邻Tx和Rx滤波器的多路复用器很有用，因为相邻通带中附加模式的耦合被减少了。顶部介电层承载更多能量，因为它比分层衬底的介电层更靠近电极。因此，可以用高度低于分层衬底的介电层的顶部介电层实现相同的温度补偿效果。因此，与常规方法相比，根据本公开的包括顶部介电层的谐振器的总高度可以减小。根据实施例，顶部介电层可以具有低于分层衬底系统的任何层的声速的声速。载体衬底和压电层可以具有负TCF，该负TCF是低于零的TCF，其中分层衬底系统的介电层和顶部介电层可以具有大于零的正TCF。具体地，分层衬底的介电层和顶部介电层可以具有相同TCF并且可以由相同材料制成。技术人员了解具有正TCF并且适合在分层衬底内和在谐振器之上的介电层。根据实施例，分层衬底的介电层和顶部介电层可以包括二氧化硅或可以由二氧化硅(SiO2)组成。SiO2的替代品是二氧化锗(GeO2)、氟化钪钇(ScYF)、氧化锆钨(ZrW2O8)和氧化铪钨(HfW2O8)。介电层可以包括上述材料或者可以由上述材料组成。可以相对于谐振器中的其他层来设置顶部介电层的高度。电极具有多至数百个指状物的交叉指。电极指布置的间距或重复距离与谐振器的工作波长有关。顶部介电层相对于上述波长的高度应当低于压电层相对于上述波长的对应高度的一半或50％。根据实施例，顶部介电层的相对高度与压电层的相对高度之间的差异应当在1％到50％之间。更实际的是，相对高度的差异可以在5％到15％之间。更优选地，相对高度的差异可以在7％到12％之间。在一个实施例中，顶部介电层与压电层之间的相对高度的差异为10％或约10％。相对高度是指顶部介电层的高度或压电层的高度除以由叉指电极的间距给出的波长λ，例如约两倍间距。分层衬底可以包括声速高于载体衬底的声速的另一层。上述附加层可以设置在载体衬底与分层衬底的介电层之间。高声速的附加层增加了由层堆叠内的速度差建立的垂直速度屏障，从而增加了系统内声能的限制。钝化层可以设置在顶部介电层上以钝化顶部表面免受外部影响。钝化层可以由氮化硅或其他钝化材料制成。就材料而言，载体衬底可以包括单晶硅、氧化铝、碳化硅或金刚石。介电层可以包括二氧化硅、二氧化锗或掺杂二氧化硅。压电层可以包括钽酸锂、铌酸锂、氮化铝或石英。设置在载体衬底与介电层之间的另一高声能层可以包括高声速材料，诸如多晶硅、非晶硅、非压电氮化铝或碳化硅。根据本公开的谐振器可以优选地用于诸如RF双工器或更高阶多工器等RF多路复用器电路中。RF多路复用器至少包括发射和接收滤波器耦合到的天线端口。发射端口耦合到发射滤波器的另一端并且接收端口耦合到接收滤波器的另一端。在后的端口被配置为分别耦合到外部电路系统，诸如发射电路和接收电路。Tx/Rx滤波器包括温度补偿S本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种表面声波谐振器，包括：/n-分层衬底，包括：/n-载体衬底(110)，具有声速；/n-介电层(112)，具有低于所述载体衬底的所述声速的声速，/n所述介电层设置在所述载体衬底上；/n-压电层(113)，设置在所述介电层上；/n-叉指电极(131，132)，设置在所述压电层上；以及/n-另一介电层(122)，具有低于所述载体衬底(110)的所述声速的声速并且具有正频率温度系数，所述另一介电层(122)设置在所述压电层(113)和所述叉指电极(131，132)上。/n

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】20181219 DE 102018132862.11.一种表面声波谐振器，包括：
-分层衬底，包括：
-载体衬底(110)，具有声速；
-介电层(112)，具有低于所述载体衬底的所述声速的声速，
所述介电层设置在所述载体衬底上；
-压电层(113)，设置在所述介电层上；
-叉指电极(131，132)，设置在所述压电层上；以及
-另一介电层(122)，具有低于所述载体衬底(110)的所述声速的声速并且具有正频率温度系数，所述另一介电层(122)设置在所述压电层(113)和所述叉指电极(131，132)上。


2.根据权利要求1所述的表面声波谐振器，其中所述另一介电层(122)具有的声速低于所述分层衬底的所述层(110，……，113)中的任何层的所述声速。


3.根据权利要求1或2所述的表面声波谐振器，其中所述载体衬底(110)和所述压电层(113)具有低于零的频率温度系数，并且所述介电层(112)和所述另一介电层(122)具有大于零的频率温度系数。


4.根据权利要求1至3中任一项所述的表面声波谐振器，其中所述介电层(112)和所述另一介电层(122)具有大于零的相同频率温度系数。


5.根据权利要求1至4中任一项所述的表面声波谐振器，其中所述另一介电层(120)包括二氧化硅或由二氧化硅组成。


6.根据权利要求1至4中任一项所述的表面声波谐振器，其中所述另一介电层(122)包括二氧化锗、氟化钪钇、氧化锆钨、氧化铪钨中的至少一种或由这些材料中的一种组成。


7.根据权利要求1至6中任一项所述的表面声波谐振器，其中所述叉指电极包括具有与波长相关的间距(133)的多个指状物(131，132)，所述另一介电层(122)相对于所述波长的高度低于所述压电层(113)相对于所述波长的高度的50％。


8.根据权利要求...

【专利技术属性】
技术研发人员：M·纳普，C·许克，
申请(专利权)人：RF三六零欧洲有限责任公司，
类型：发明
国别省市：德国;DE