声表面波器件制造技术

本实用新型专利技术公开了一种声表面波器件，包括依次叠置的压电薄膜层和衬底层，以及包括设在压电薄膜层的远离衬底层一侧的叉指换能器，压电薄膜层为铌酸锂薄膜；压电薄膜层利用水平剪切型声表面波，压电薄膜层的欧拉角为(0

【技术实现步骤摘要】
声表面波器件


[0001]本技术涉及声表面波
，更具体地，涉及一种声表面波器件。

技术介绍

[0002]声表面波是在一种沿着弹性固体的表面传播、且能量集中在表面附近的弹性波，目前被发现的声表面波模式主要包括瑞利波、西沙瓦波、乐甫波、漏纵波和水平剪切波等。通过改变声表面波的传递特性，声表面波器件能实现延时、滤波、传感等多种复杂信号处理功能。声表面波谐振器和滤波器作为核心元件被广泛用于移动通讯设备中。随着第五代移动通信技术(5G)时代的到来，通信频段数目显著增加(新增40余个频段)，5G通信对声表面波器件的性能提出了更高的要求和挑战，除了提高器件的品质因数，亟需更高的工作频率和更大带宽。目前，声表面波器件主要被用作3GHz以下的射频前端的滤波器和双工器，如何提高声表面波器件的工作频率和带宽是声表面波
的迫切问题。

技术实现思路

[0003]本技术旨在至少在一定程度上解决相关技术中的技术问题之一。为此，本技术的实施例提出一种高性能的声表面波器件，以激发兼具高声速、高机电耦合系数和导纳/ 阻抗比的声表面波模式，从而提高声表面波器件的工作频率、带宽和品质因数，满足5G通信高频、大带宽的应用需求。
[0004]本技术实施例的声表面波器件包括依次叠置的压电薄膜层和衬底层，以及包括设在所述压电薄膜层的远离所述衬底层一侧的叉指换能器，所述压电薄膜层为铌酸锂薄膜，所述压电薄膜层的欧拉角为(α，β，γ)；所述压电薄膜层利用水平剪切型声表面波，所述压电薄膜层的欧拉角为(0
°
，90
±
15
°
，90
±
15
°
)；或者，所述压电薄膜层利用高阶瑞利型声表面波，所述压电薄膜层的欧拉角为(52.5
±
7.5
°
，20
±
10
°
，0
°
)。
[0005]在一些实施例中，所述压电薄膜层利用水平剪切型声表面波，所述压电薄膜层的欧拉角为(0
°
，90
°
，90
°
)；或者，所述压电薄膜层利用高阶瑞利型声表面波，所述压电薄膜层的欧拉角为(50
°
，20
°
，0
°
)。
[0006]在一些实施例中，声表面波器件还包括能量限制层，所述能量限制层位于所述压电薄膜层和所述衬底层之间，所述能量限制层的材料声速与所述压电薄膜层的材料声速不同。
[0007]在一些实施例中，所述能量限制层为高声速层，所述高声速层的材料声速高于所述压电薄膜层的材料声速。
[0008]在一些实施例中，所述高声速层为金刚石层、金属铂层或金属钼层。
[0009]在一些实施例中，所述能量限制层为低声速层，所述低声速层的材料声速低于所述压电薄膜层的材料声速。
[0010]在一些实施例中，所述低声速层为二氧化硅层、二氧化钛层或氟氧化硅层。
[0011]在一些实施例中，所述压电薄膜层利用水平剪切型声表面波，所述压电薄膜层的
厚度为0.4λ
‑
0.8λ，λ为声表面波的波长；或者，所述压电薄膜层利用高阶瑞利型声表面波，所述压电薄膜层的厚度为0.15λ
‑
0.4λ，λ为声表面波的波长。
[0012]在一些实施例中，所述压电薄膜层利用水平剪切型声表面波，所述叉指换能器包括铝电极，所述铝电极的厚度为0.08
±
0.01λ或0.02
±
0.01λ，λ为声表面波的波长；或者，所述压电薄膜层利用高阶瑞利型声表面波，所述叉指换能器包括铝电极，所述铝电极的厚度为0.01
±
0.005λ，λ为声表面波的波长。
[0013]在一些实施例中，所述叉指换能器包括铝电极、钛电极、铬电极、铜电极、银电极中的至少一者。
附图说明
[0014]图1为本技术实施例提供的一种声表面波器件的三维结构示意图；
[0015]图2为本技术实施例提供的一种声表面波器件的横截面图；
[0016]图3为本技术实施例所述欧拉角(α，β，γ)的示意图。图4为铌酸锂薄膜欧拉角设置(0
°
，0
°
，0
°
)、(0
°
，20
°
，0
°
)和(0
°
，90
°
，0
°
)时，声表面波谐振器导纳随输入频率的变化曲线；
[0017]图5为典型的瑞利波线位移场分布图；
[0018]图6为高阶瑞利型声表面波线位移场分布图；
[0019]图7为铌酸锂薄膜欧拉角设置为(0
°
，90
°
，γ)时，水平剪切声表面波的机电耦合系数K2随旋转角γ变化曲线图；
[0020]图8为本技术实施例提供的另一种声表面波器件的三维结构示意图；
[0021]图9为本技术实施例提供的另一种声表面波器件的横截面图；
[0022]图10为水平剪切型声表面波和高阶瑞利型声表面波的机电耦合系数K2随铌酸锂薄膜厚度变化曲线图；
[0023]图11为水平剪切型声表面波和高阶瑞利型声表面波的相速度V随铌酸锂薄膜厚度变化曲线图；
[0024]图12为水平剪切型声表面波和高阶瑞利型声表面波的品质因子Q随铌酸锂薄膜厚度变化曲线图；
[0025]图13为水平剪切型声表面波和高阶瑞利型声表面波的机电耦合系数K2随铝电极厚度变化曲线图；
[0026]图14为水平剪切型声表面波和高阶瑞利型声表面波的相速度V随铝电极厚度变化曲线图；
[0027]图15为水平剪切型声表面波和高阶瑞利型声表面波的品质因子Q随铝电极厚度变化曲线图；
[0028]图16为水平剪切型声表面波在铝电极厚度为0.02λ和0.08λ时的导纳曲线对比；
[0029]图17为铌酸锂薄膜欧拉角设置为(α，20
°
，0
°
)时，高阶瑞利型声表面波的机电耦合系数K2随旋转角α变化曲线图；
[0030]图18为高阶瑞利型声表面波的导纳和品质因子Q随输入频率的变化曲线图；
[0031]图19为高阶瑞利型声表面波在不同波长下的导纳；
[0032]图20为不同能量限制层材料所对应的高阶瑞利型声表面波的输入导纳随频率的
变化曲线图。
[0033]附图标记：
[0034]叉指换能器1、压电薄膜层2、衬底层3、能量限制层4、
具体实施方式
[0035]下面详细描述本技术的实施例，实施例的示例在附图中示出。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本技术，而不能理解为对本技术的限制。
[0036]下面根据图1和图2描述本技术实施例提供的声本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种声表面波器件，其特征在于，包括依次叠置的压电薄膜层和衬底层，以及包括设在所述压电薄膜层的远离所述衬底层一侧的叉指换能器，所述压电薄膜层为铌酸锂薄膜；所述压电薄膜层利用水平剪切型声表面波，所述压电薄膜层的欧拉角为(0
°
，90
±
15
°
，90
±
15
°
)；或者，所述压电薄膜层利用高阶瑞利型声表面波，所述压电薄膜层的欧拉角为(52.5
±
7.5
°
，20
±
10
°
，0
°
)。2.根据权利要求1所述的声表面波器件，其特征在于，所述压电薄膜层利用水平剪切型声表面波，所述压电薄膜层的欧拉角为(0
°
，90
°
，90
°
)；或者，所述压电薄膜层利用高阶瑞利型声表面波，所述压电薄膜层的欧拉角为(50
°
，20
°
，0
°
)。3.根据权利要求1所述的声表面波器件，其特征在于，还包括能量限制层，所述能量限制层位于所述压电薄膜层和所述衬底层之间，所述能量限制层的材料声速与所述压电薄膜层的材料声速不同。4.根据权利要求3所述的声表面波器件，其特征在于，所述能量限制层为高声速层，所述高声...

【专利技术属性】
技术研发人员：张巧珍，张树民，刘露遥，
申请(专利权)人：杭州左蓝微电子技术有限公司，
类型：新型
国别省市：