声学谐振器、滤波器和方法。声学谐振器包括衬底、压电板和隔膜，隔膜包括跨越衬底中的空腔的压电板的一部分。压电板正面上的叉指换能器(IDT)包括分别从第一和第二母线延伸的第一和第二组交错的叉指换能器(IDT)指状物。交错的IDT指状物位于隔膜上。交错的IDT指状物的重叠部分限定了声学谐振器的孔径。第一电介质条在孔的第一边缘与IDT指状物重叠并延伸到第一边缘和第一母线之间的第一间隙中。第二电介质条在孔的第二边缘与IDT指状物重叠并延伸到第二边缘和第二母线之间的第二间隙中。第二边缘和第二母线之间的第二间隙中。第二边缘和第二母线之间的第二间隙中。
【技术实现步骤摘要】
具有氧化物条声学限制结构的横向激励薄膜体声学谐振器
[0001]版权和商标外观声明
[0002]本专利文件的部分公开内容含有受版权保护的材料。该专利文件可以显示和/或描述为或可以成为所有者的商标外观的事项。虽然版权和商标外观所有者因为专利公开出现在专利商标局文件或记录中而对任何人对专利公开进行传真复制无异议，但是其仍然保留版权和商标外观权。
[0003]相关申请的交叉引用
[0004]本专利要求以下临时专利申请的优先权：63/182,465，于2021年4月30日提交，题为OXIDE STRIP ACOUSTIC CONFINEMENT STRUCTURES FOR Z
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CUT LN；63/187,932，于2021年5月12日提交，题为DUAL OXIDE STRIP ACOUSTIC CONFINEMENT STRUCTURES FOR Z
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CUT LN；63/191,897，于2021年5月21日提交，题为BEST PACTICES FOR OXIDE STRIP ACOUSTIC CONFINEMENT STRUCTURES；和63/208,503，于2021年6月9日提交，题为CHIRPED WIDE OXIDE STRIP ACOUSTIC CONFINEMENT STRUCTURES。这些申请的全部内容通过引用并入本文。
[0005]本公开涉及使用声波谐振器的射频滤波器，尤其涉及用于通信设备中的滤波器。
技术介绍
[0006]射频(RF)滤波器是双端器件，其被配置为通过一些频率，阻止其它频率，其中“通过”意味着以相对低的信号损耗进行传输，而“阻止”意味着阻塞或基本上衰减。滤波器通过的频率范围称为滤波器的“通带”。由这种滤波器阻止的频率范围称为滤波器的“阻带”。典型的RF滤波器具有至少一个通带和至少一个阻带。通带或阻带的具体要求取决于具体应用。例如，“通带”可以定义为一个频率范围，其中滤波器的插入损耗优于诸如1dB、2dB或3dB的定义值。“阻带”可以定义为一个频率范围，其中滤波器的抑制大于定义值，例如20dB、30dB、40dB或更大的值，这取决于具体的应用。
[0007]RF滤波器用于通过无线链路传输信息的通信系统中。例如，RF滤波器可见于蜂窝基站、移动电话和计算设备、卫星收发器和地面站、物联网(IoT)设备、膝上型计算机和平板电脑、定点无线电链路和其它通信系统的RF前端中。RF滤波器也用于雷达和电子和信息战系统。
[0008]RF滤波器通常需要许多设计方面的权衡，以针对每个特定应用实现诸如插入损耗、拒绝、隔离、功率处理、线性、尺寸和成本之类的性能参数之间的最佳折中。具体的设计和制造方法和增强可以同时使这些需求中的一个或几个受益。
[0009]无线系统中RF滤波器的性能的增强可对系统性能产生广泛影响。可以通过改进RF滤波器来改进系统性能，例如单元尺寸更大、电池续航时间更长、数据速率更高、网络容量更大、成本更低、安全性更强、可靠性更高等。可在无线系统的各个级别上单独地或组合地实现这些改进点，例如在RF模块、RF收发器、移动或固定子系统或网络级别实现这些改进点。
[0010]用于当前通信系统的高性能RF滤波器通常结合声波谐振器，声波谐振器包括表面声波(SAW)谐振器、体声波BAW)谐振器、薄膜体声波谐振器(FBAR)和其他类型声波谐振器。但是，这些现有技术不适合在更高的频率和带宽下使用，而未来的通信网络需要用到更高的频率和带宽。
[0011]要想获得更宽的通信信道带宽，就势必要用到更高频率的通信频段。3GPP(第三代合作伙伴计划)已对用于移动电话网络的无线电接入技术进行了标准化处理。5G NR(新无线电)标准中定义了用于第五代移动网络的无线电接入技术。5G NR标准定义了若干个新的通信频段。这些新的通信频段中有两个频段是n77和n79，其中n77使用3300MHz至4200MHz的频率范围，n79使用4400MHz至5000MHz的频率范围。频段n77和频段n79都使用时分双工(TDD)，因此在频段n77和/或频段n79中工作的通信设备将相同的频率用于上行链路和下行链路传输。n77和n79频段的带通滤波器必须能够处理通信设备的发射功率。在5GHz和6GHz的无线频段也需要高频率和宽带宽。5G NR标准还定义了频率在24.25GHz和40GHz之间的毫米波通信频段。
[0012]横向激励薄膜体声波谐振器(XBAR)是用于微波滤波器的声波谐振器结构。题为“TRANSVERSELY EXCITED FILM BULK ACOUSTIC RESONATOR”的美国专利10,491,291中描述了这种XBAR。XBAR谐振器包括叉指换能器(IDT)，该叉指换能器(IDT)在具有单晶压电材料的薄浮层或隔膜上形成。IDT包括从第一母线延伸的第一组平行指状物和从第二母线延伸的第二组平行指状物。第一组平行指状物和第二组平行指状物交错。施加到IDT上的微波信号在压电隔膜中激发出剪切的主声波。XBAR谐振器提供了很高的机电耦合和高频能力。XBAR谐振器可用于各种RF滤波器，包括带阻滤波器、带通滤波器、双工器和多路复用器。XBAR非常适合用于频率高于3GHz的通信频段的滤波器中。矩阵XBAR滤波器也适用于1GHz和3GHz之间的频率。
技术实现思路
[0013]本专利技术公开了一种声学谐振器，包括：一衬底；一压电板，由所述衬底支撑；一隔膜，包括所述压电板的一部分，该部分跨越所述衬底中的空腔；一叉指换能器(IDT)，位于所述压电板正面上，IDT包括分别从第一和第二母线延伸的第一和第二组交错的叉指换能器(IDT)指状物，其中交错的IDT指状物位于所述隔膜上，并且所述交错的IDT指状物的重叠部分限定了所述声学谐振器的孔径；一第一电介质条，在所述孔的第一边缘与所述IDT指状物重叠并延伸到所述第一边缘和所述第一母线之间的第一间隙中；和一第二电介质条，在所述孔的第二边缘与所述IDT指状物重叠并延伸到所述第二边缘和所述第二母线之间的第二间隙中。
[0014]其中，所述第一和第二电介质条中的每一个在所述IDT的整个长度上延伸。
[0015]其中，所述第一和第二电介质条中的每一个的厚度ts和所述隔膜的厚度td通过以下等式相关联：
[0016]0.008td<ts<0.06td。
[0017]其中，所述孔的第一边缘和第二边缘中的每一个的宽度dol和所述隔膜的厚度td通过以下等式相关联：
[0018]0.6td<dol<3.0td。
[0019]其中，所述第一和第二电介质条中的每一个的宽度ds和所述隔膜的厚度td通过以下等式相关联：
[0020]4.0td<ds<15.0td。
[0021]其中，所述第一和第二电介质条中的一个或两个的宽度ds、宽度dol和厚度ts中的至少一个沿着所述IDT的长度变化。...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种声学谐振器，包括：一衬底；一压电板，由所述衬底支撑；一隔膜，包括所述压电板的一部分，该部分跨越所述衬底中的空腔；一叉指换能器(IDT)，位于所述压电板正面上，IDT包括分别从第一和第二母线延伸的第一和第二组交错的叉指换能器(IDT)指状物，其中交错的IDT指状物位于所述隔膜上，并且所述交错的IDT指状物的重叠部分限定了所述声学谐振器的孔径；一第一电介质条，在所述孔的第一边缘与所述IDT指状物重叠并延伸到所述第一边缘和所述第一母线之间的第一间隙中；和一第二电介质条，在所述孔的第二边缘与所述IDT指状物重叠并延伸到所述第二边缘和所述第二母线之间的第二间隙中。2.根据权利要求1所述的声学谐振器，其特征在于，所述第一和第二电介质条中的每一个在所述IDT的整个长度上延伸。3.根据权利要求1所述的声学谐振器，其特征在于，所述第一和第二电介质条中的每一个的厚度ts和所述隔膜的厚度td通过以下等式相关联：0.008td<ts<0.06td。4.根据权利要求1所述的声学谐振器，其特征在于，所述孔的第一边缘和第二边缘中的每一个的宽度dol和所述隔膜的厚度td通过以下等式相关联：0.6td<dol<3.0td。5.根据权利要求1所述的声学谐振器，其特征在于，所述第一和第二电介质条中的每一个的宽度ds和所述隔膜的厚度td通过以下等式相关联：4.0td<ds<15.0td。6.根据权利要求1所述的声学谐振器，其特征在于，所述第一和第二电介质条中的一个或两个的宽度ds、宽度dol和厚度ts中的至少一个沿着所述IDT的长度变化。7.根据权利要求1所述的声学谐振器，其特征在于，所述第一条包括：一第一部分，位于所述第一边缘中，以及一第二部分，位于所述第一边缘和所述第一母线之间的所述第一间隙中，其中所述第一和第二部分不连续。8.根据权利要求1所述的声学谐振器，其特征在于，所述压电板和所有IDT被配置为使得施加到IDT的射频信号在所述压电板中激发主剪切声模。9.根据权利要求8所述的声学谐振器，其特征在于，所述压电板是Z
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切割铌酸锂和Z
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切割钽酸锂中的一种。10.一种滤波器，包括：一衬底；一压电板，由所述衬底支撑；多个隔膜，每个隔膜包括跨越所述衬底中的各个空腔的所述压电板的各个部分；和一导体图案，位于所述压电板正面上，所述导体图案包括多个声学谐振器的叉指换能器(IDT)，每个IDT包括分别从所述第一和第二母线延伸的第一和第二组交错的叉指换能器
(IDT)指状物,其中交错的IDT指状物位于相应隔膜上，...
【专利技术属性】
技术研发人员：约翰，
申请(专利权)人：谐振公司，
类型：发明
国别省市：
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