兰姆波谐振器及其制备方法技术

本申请提供了一种兰姆波谐振器及其制备方法，涉及声波谐振器技术领域。该兰姆波谐振器包括支撑衬底、支撑结构、压电薄膜和顶部电极。支撑衬底和压电薄膜间隔设置，支撑结构的一端设置于支撑衬底的表面，支撑结构的另一端设置于压电薄膜的第一表面，顶部电极设置于压电薄膜的背离支撑衬底的第二表面，顶部电极和支撑结构在压电薄膜的厚度方向上至少有部分重叠。该兰姆波谐振器，可以提高压电薄膜的机械稳定性，并且提高谐振器的散热特性及功率特性；由于兰姆波谐振器的主模态能量主要集中在电极之间部分，声波传递到电极区域多次反射将产生杂散模态，提供支撑结构有利于杂散声波能量泄露到支撑衬底，从而改善其杂散模态多的问题。题。题。

【技术实现步骤摘要】
兰姆波谐振器及其制备方法


[0001]本申请涉及声波谐振器
，具体而言，涉及一种兰姆波谐振器及其制备方法。

技术介绍

[0002]目前市场上主流的体声波滤波器所采用的压电薄膜主要由磁控溅射方法制备的氮化铝薄膜材料。但是利用氮化铝材料制备的体声波谐振器的有效机电耦合系数较低，且频率受到氮化铝薄膜厚度的限制，不能满足5G通讯对于滤波器高频率、大带宽、低损耗的要求。
[0003]而铌酸锂材料的机电耦合系数较高，且单晶铌酸锂薄膜的固有损耗较低，是一种用来制备体声波谐振器的理想压电薄膜。例如，利用Z切向铌酸锂薄膜的反对称兰姆波型谐振器有效机电耦合系数最高可达30％，远高于基于氮化铝薄膜的纵向模态的7％。
[0004]但是目前基于铌酸锂薄膜的兰姆波谐振器的也面临有问题，例如：由于目前谐振器主体为悬浮薄板结构，只能通过锚点进行固定，这将导致谐振器的机械稳定性差，且悬浮结构不利于谐振器主体部分的散热，使其无法用于大功率场合，另外谐振器中杂散模态多，易增加滤波器的带内波动。

技术实现思路

[0005]本申请提供了一种兰姆波谐振器及其制备方法，通过支撑结构对压电薄膜进行固定，使其机械稳定性提高，支撑结构也能够增强谐振器主体部分的散热特性，且能够改善其杂散模态多的问题。
[0006]第一方面，本申请实施例提供了一种兰姆波谐振器，包括支撑衬底、支撑结构、压电薄膜和顶部电极。支撑衬底和压电薄膜间隔设置，支撑结构的一端设置于支撑衬底的表面，支撑结构的另一端设置于压电薄膜的第一表面，顶部电极设置于压电薄膜的背离支撑衬底的第二表面，顶部电极和支撑结构在压电薄膜的厚度方向上至少有部分重叠。
[0007]支撑衬底和压电薄膜之间具有间隙并通过支撑结构对支撑衬底的表面和压电薄膜的表面进行支撑连接，一方面，可以通过支撑结构对压电薄膜提供物理支撑，可以提高压电薄膜的机械稳定性，并且提高谐振器的散热特性及功率特性；另一方面，由于兰姆波谐振器的主模态能量主要集中在电极之间部分，且顶部电极和支撑结构在压电薄膜的厚度方向上至少有部分重叠，声波传递到电极区域多次反射将产生杂散模态，提供支撑结构有利于杂散声波能量泄露到支撑衬底，从而改善其杂散模态多的问题。
[0008]第二方面，本申请实施例提供了一种兰姆波谐振器的制备方法，包括：提供支撑衬底，在支撑衬底的表面上形成支撑结构。形成压电薄膜，并将压电薄膜的第一表面设置于支撑结构的远离支撑衬底的一端。在压电薄膜的背离支撑衬底的第二表面形成顶部电极，使顶部电极和支撑结构在压电薄膜的厚度方向上至少有部分重叠。
[0009]通过上述方法制备得到的兰姆波谐振器，其支撑衬底和压电薄膜之间通过支撑结
构连接，具有优异的性能。
附图说明
[0010]为了更清楚地说明本申请实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本申请的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。
[0011]图1为本申请实施例提供的兰姆波谐振器的第一结构示意图；
[0012]图2为本申请实施例提供的支撑衬底和支撑体的第一结构示意图；
[0013]图3为本申请实施例提供的支撑衬底和支撑体的第二结构示意图；
[0014]图4为本申请实施例提供的兰姆波谐振器的第二结构示意图；
[0015]图5为本申请实施例提供的兰姆波谐振器的第三结构示意图；
[0016]图6A为兰姆波谐振器的制备方法中经过步骤S110以后的结构示意图；
[0017]图6B为兰姆波谐振器的制备方法中经过步骤S120以后的结构示意图；
[0018]图6C为兰姆波谐振器的制备方法中经过步骤S130以后的结构示意图；
[0019]图6D为兰姆波谐振器的制备方法中经过步骤S140以后的结构示意图；
[0020]图6E为兰姆波谐振器的制备方法中经过步骤S150以后的结构示意图；
[0021]图7A为兰姆波谐振器的制备方法中经过步骤S210以后的结构示意图；
[0022]图7B为兰姆波谐振器的制备方法中经过步骤S220以后的结构示意图；
[0023]图7C为兰姆波谐振器的制备方法中经过步骤S230以后的结构示意图；
[0024]图7D为兰姆波谐振器的制备方法中经过步骤S240以后的结构示意图；
[0025]图7E为兰姆波谐振器的制备方法中经过步骤S250以后的结构示意图；
[0026]图8为本申请实施例提供的兰姆波谐振器的第四结构示意图；
[0027]图9为图8中虚线框处的放大图；
[0028]图10A为兰姆波谐振器的制备方法中经过步骤S310以后的结构示意图；
[0029]图10B为兰姆波谐振器的制备方法中经过步骤S320以后的结构示意图；
[0030]图10C为兰姆波谐振器的制备方法中经过步骤S330以后的结构示意图；
[0031]图10D为兰姆波谐振器的制备方法中经过步骤S340以后的结构示意图；
[0032]图10E为兰姆波谐振器的制备方法中经过步骤S350以后的结构示意图；
[0033]图10F为兰姆波谐振器的制备方法中经过步骤S360以后的结构示意图；
[0034]图10G为兰姆波谐振器的制备方法中经过步骤S370以后的结构示意图；
[0035]图10H为兰姆波谐振器的制备方法中经过步骤S380以后的第一结构示意图；
[0036]图10I为兰姆波谐振器的制备方法中经过步骤S380以后的第二结构示意图；
[0037]图10J为兰姆波谐振器的制备方法中经过步骤S390以后的结构示意图；
[0038]图11为实施例和对比例提供的兰姆波谐振器的频率阻抗曲线对比图。
[0039]图标：110
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支撑衬底；120
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支撑结构；130
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压电薄膜；140
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顶部电极；121
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支撑体；141
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子电极；150
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压电衬底；151
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第一衬底；152
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缺陷层；153
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第二衬底；161
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支撑薄膜；170
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粘接层；181
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牺牲层材料；182
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释放孔。
具体实施方式
[0040]现有技术的兰姆波谐振器包括支撑衬底、压电薄膜和顶部电极，压电薄膜悬浮设置在支撑衬底的上方，为了对支撑衬底和压电薄膜进行固定，通常的固定方式是：在压电薄膜的相对两侧通过锚点与支撑衬底固定在一起，即锚点设置在压电薄膜的两侧面(非两表面)。该方式存在如下缺陷：锚点固定压电薄膜的方式，会使兰姆波谐振器的机械稳定性差，并且其传热效果也会较差而导致兰姆波谐振器的功率容量本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种兰姆波谐振器，其特征在于，包括：支撑衬底、支撑结构、压电薄膜和顶部电极；所述支撑衬底和所述压电薄膜间隔设置，所述支撑结构的一端设置于所述支撑衬底的表面，所述支撑结构的另一端设置于所述压电薄膜的第一表面，所述顶部电极设置于所述压电薄膜的背离所述支撑衬底的第二表面，所述顶部电极和所述支撑结构在所述压电薄膜的厚度方向上至少有部分重叠。2.根据权利要求1所述的兰姆波谐振器，其特征在于，所述支撑结构包括多个支撑体，所述多个支撑体的一端间隔设置于所述支撑衬底的表面，所述多个支撑体的另一端间隔设置于所述压电薄膜的第一表面。3.根据权利要求2所述的兰姆波谐振器，其特征在于，所述顶部电极包括多个子电极，所述多个子电极间隔设置于所述压电薄膜的所述第二表面；一个所述子电极与一个所述支撑体一一对应，且在所述压电薄膜的厚度方向上至少有部分重叠。4.根据权利要求3所述的兰姆波谐振器，其特征在于，所述多个子电极与所述压电薄膜接触的面积之和不小于所述多个支撑体与所述压电薄膜的接触面积之和。5.根据权利要求3所述的兰姆波谐振器，其特征在于，每个所述支撑体的形状为长条形、棱柱形、圆柱形、棱台形或圆台形；或/和，每个所述子电极为长条形、棱柱形或圆柱形。6.根据权利要求2
‑
5任一项所述的兰姆波谐振器，其特征在于，所述支撑衬底的材料为Si、SOI、SiC、蓝宝石或金刚石；或/和，所述支撑结构的材料为SiO2、SiC、SiN或金刚石；或/和，所述压电薄膜的材料为铌酸锂或钽酸锂；或/和，所述顶部电极的材料为Al、Mo、Au、Ag、Ni、Pt或Cu。7.根据权利要求6所述的兰姆波谐振器，其特征在于，所述支撑体与所述压电薄膜之间设置有粘接层。8.根据权利要求7所述的兰姆波谐振器，其特征在于，所述粘接层的材料为SiO2、SiC、SiN或金刚石。9.一种权利要求1
‑
8任一项所述的兰姆波谐振器的制备方法，其特征在于，包括：提供支撑衬底，在所述支撑衬底的表面上形成所述支撑结构；形成压电薄膜，并将...

【专利技术属性】
技术研发人员：张一，汪青，于洪宇，
申请(专利权)人：南方科技大学，
类型：发明
国别省市：