用于大功率应用的横向激励薄膜体声波谐振器制造技术

公开了声学谐振器和滤波器装置。声学谐振器包括具有表面的衬底和具有平行的正面和背面的单晶压电板，背面附接到所述衬底除所述压电板的部分外的表面上，该部分形成隔膜，隔膜跨越所述衬底中的空腔。叉指换能器(IDT)在单晶压电板的正面上形成，使得IDT的交错指状物设置在隔膜上。IDT被配置为响应于施加到IDT的射频信号在隔膜中激发主声模。IDT交错指状物的厚度大于或等于压电板厚度的0.85倍。的厚度大于或等于压电板厚度的0.85倍。的厚度大于或等于压电板厚度的0.85倍。

【技术实现步骤摘要】
用于大功率应用的横向激励薄膜体声波谐振器
[0001]本申请是申请日为2020年10月8日、申请号为202080066592.0的中国专利技术专利申请“用于大功率应用的横向激励薄膜体声波谐振器”的分案申请。


[0002]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具有高功率能力的带通滤波器。

技术介绍

[0003]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小于诸如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。
[0004]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。
[0005]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。
[0006]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、安全性更高、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。
[0007]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下使用，而未来的通信网络需要用到更高的频率。
[0008]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。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。

技术实现思路

[0009]本专利技术公开了一种声学谐振器器件，包括：一衬底，具有表面；一单晶压电板，具有正面和背面，所述背面附接到所述衬底除所述压电板的部分外的表面上，该部分形成隔膜，所述隔膜跨越所述衬底中的空腔；以及一叉指换能器(IDT)，在所述单晶压电板的正面上形成，使得所述IDT的交错指状物设置在所述隔膜上，所述压电板和IDT被配置为使得施加到IDT的射频信号激发所述隔膜中的剪切主声模，其中所述IDT的交错指状物的厚度大于或等于所述压电板厚度的0.85倍且小于或等于所述压电板厚度的2.5倍。
[0010]其中，所述IDT的交错指状物基本上为铝。
[0011]其中，还包括：一正面介电层，沉积在所述IDT指状物之间，所述正面介电层的厚度大于零且小于或等于所述压电板厚度的0.25倍，其中，所述IDT的交错指状物的厚度大于或等于所述压电板厚度的0.875倍且小于或等于所述压电板厚度的2.25倍。
[0012]其中，所述IDT的交错指状物基本上为铜，并且所述IDT的交错指状物的厚度在大于或等于所述压电板厚度的0.85倍且小于所述压电板厚度的1.42倍的范围内，或大于等于所述压电板厚度的1.95倍且小于所述压电板厚度的2.325倍的范围内。
[0013]其中，还包括：一正面介电层，沉积在所述IDT指状物之间，所述正面介电层的厚度大于零且小于或等于100nm，其中，所述IDT的交错指状物的厚度在大于或等于所述压电板厚度的0.85倍且小于或等于所述压电板厚度的1.42倍的范围内。
[0014]其中，所述压电板的厚度大于或等于300nm且小于或等于500nm。
[0015]其中，所述IDT的交错指状物的间距大于或等于所述压电板厚度的6倍且小于或等于所述压电板厚度的12.5倍。
[0016]其中，所述IDT的孔径大于或等于20微米且小于或等于60微米。
[0017]其中，所述主声模的声能流的方向基本上与所述隔膜的正面和背面垂直。
[0018]其中，所述隔膜在所述空腔周边的至少50％周围与所述压电板邻接。
[0019]本专利技术还公开了一种滤波器装置，包括：一衬底；一单晶压电板，具有正面和背面，所述背面附接到所述衬底的表面，所述单晶压电板的部分形成一个或多个隔膜，该一个或多个隔膜跨越所述衬底中的相应空腔；和一导体图案，在所述正面上形成，所述导体图案包括相应多个声学谐振器的多个叉指换能器(IDT)，所述多个IDT中的每一个的交错指状物布置在所述一个或多个隔膜的一个隔膜上，所述压电板和所有IDT被配置为使得施加到每个IDT的相应射频信号激发所述相应隔膜中的相应剪切主声模，其中所有多个IDT的交错指状物具有共同的指状物厚度，该共同的指状物厚度大于或等于所述压电板厚度的0.85倍且小于或等于所述压电板厚度的2.5倍。
[0020]其中，所有所述多个IDT的交错指状物基本上为铝。
[0021]其中，还包括：一正面介电层，沉积在所述多个IDT中的至少一个的指状物之间，所述正面介电层的厚度大于零且小于或等于所述压电板厚度的0.25倍，其中，所述共同的指状物厚度大于或等于所述压电板厚度的0.875倍且小于或等于所述压电板厚度的2.25倍。
[0022]其中，所有所述多个IDT的交错指状物基本上为铜，并且所述共同的指状物厚度大
于等于所述压电板厚度的0.85倍，且小于所述压电板厚度的1.42倍。
[0023]其中，还包括：一正面介电层，沉积在所述多个IDT中的至少一个的指状物之间，所述正面介电层的厚度大于零且小于或等于所述压电板厚度的0.25倍。
[0024]其中，所述压电板的厚度大于或等于300nm且小于或等于500nm。
[0025]其中，所有所述多个IDT的交错指状物的各自间距大本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种声学谐振器器件，包括：衬底，包括基底和具有表面的中间层；压电板，除了所述压电板的形成横跨空腔的隔膜的部分外由所述衬底支撑；以及叉指换能器IDT，在所述压电板的表面处，使得所述IDT的交错指状物设置在所述隔膜上，其中，所述IDT的交错指状物的厚度小于所述隔膜的厚度的0.5倍。2.根据权利要求1所述的声学谐振器器件，其中，所述交错指状物的厚度和所述隔膜的厚度是在与所述隔膜的表面正交的方向上测量的。3.根据权利要求1所述的声学谐振器器件，其中所述压电板和所述IDT被配置为使得施加到所述IDT的射频信号激发所述隔膜中的剪切主声模。4.根据权利要求1所述的声学谐振器器件，其中，所述IDT的交错指状物是铝或包含至少50％铝的合金。5.根据权利要求1所述的声学谐振器器件，其中所述IDT的交错指状物是铜或包含至少50％铜的合金。6.根据权利要求1所述的声学谐振器器件，其中，所述隔膜的厚度大于或等于200nm且小于或等于1000nm。7.根据权利要求1所述的声学谐振器器件，其中，所述IDT的交错指状物的间距大于或等于所述隔膜的厚度的6倍且小于或等于所述隔膜的厚度的12.5倍。8.根据权利要求1所述的声学谐振器器件，其中，所述IDT的孔径大于或等于20微米且小于或等于60微米，其中所述孔径被测量为所述IDT的两个相对的交错指状物的重叠距离，其与所述交错指状物的长度垂直。9.根据权利要求1所述的声学谐振器器件，其中，所述隔膜在所述空腔的周边的至少50％周围与所述压电板邻接，并且所述中间层是二氧化硅或氮化硅中的至少一种。10.一种滤波器装置，包括：衬底；一个或多个压电板，由所述衬底支撑，并具有横跨相应空腔的一个或多个隔膜；以及导体图案，位于所述压电板处，所述导体图案包括相应多个声学谐振器的多个叉指换能器IDT，所述多个IDT中的每一个的交错指状物在所述一个或多个隔膜的一个隔...

【专利技术属性】
技术研发人员：布莱恩特，
申请(专利权)人：株式会社村田制作所，
类型：发明
国别省市：