滤波器、三维电极声表面波谐振器及其制造方法技术

本发明专利技术公开了一种滤波器，三维电极声表面波谐振器及其制造方法，包括衬底、第一压电层、第二压电层和叉指换能器，第一压电层连接于衬底的上方，第一压电层上开设有多个槽口朝上的第一凹槽；叉指换能器包括交错设置的多个叉指电极，各叉指电极的下部伸入对应的第一凹槽并与第一凹槽的槽壁抵接；第二压电层盖设于第一压电层及叉指换能器，第二压电层的顶部对应各第二凹槽的位置均形成有向上的凸起。本发明专利技术通过第一压电层和第二压电层将叉指换能器包裹，第二压电层对应叉指换能器处形成凸起，从而形成三维电极，叉指换能器与第一压电层和第二压电层的接触紧密，接触面积更大，有效地激发第一和第二压电层，从而提高压电转换的功率，降低了损耗。低了损耗。低了损耗。

【技术实现步骤摘要】
滤波器、三维电极声表面波谐振器及其制造方法


[0001]本专利技术涉及谐振器
，尤其涉及一种滤波器、三维电极声表面波谐振器及其制造方法。

技术介绍

[0002]近年来，随着信息技术的发展，声表面波器件已经被大量的用于日常生活中，由于声表面波器件具有体积小、重量轻，以及可集成化等特性，开发一款具有高频特性的声表面波器件，是值得发展的方向。
[0003]声表面波器件的基本结构是主要由IDT和压电材料组成的，声表面波器件的谐振频率F＝V/λ。原理是：声表面波器件的声波传播方式是瑞利波，或者称呼为表面传播的横波。传输模型是：IDT通过压电材料把输入电信号转成声波信号，压电材料再通过IDT把声波信号转成输出电信号。由此模型可知：决定声表面波器件的频率由压电材料和IDT的尺寸决定。
[0004]5G时代，在高频n77～n79频段，适合声表面波器件的压电材料是氮化铝(AlN),其声速v≈10000m/S，并且温漂特性优良，是制备高频器件的理想材料；IDT的周期尺寸λ，可由高精度的DUV，EUV等光刻机制备出高频声表面波器件需要的亚微米图形。
[0005]但是，由于压电材料氮化铝(AlN)的压电耦合系数K比较低，约小于0.1，压电转换困难，转换功率低，并且声表面波器件的IDT激发和接收的电信号在压电材料氮化铝(AlN)的表面传播，有效激发少、功率容量低、传播损耗高；这种原因，导致了声表面波器件反而不利于在高频，如n77～n79波段工作。

技术实现思路

[0006]本专利技术的主要目的在于提供一种滤波器、三维电极声表面波谐振器及其制造方法，旨在解决现有的谐振器压电转换功率低、在压电材料表面的传播损耗高，不利于在高频下工作的问题。
[0007]为实现上述目的，本专利技术提供一种三维电极声表面波谐振器，包括：
[0008]衬底；
[0009]第一压电层，所述第一压电层连接于所述衬底的上方，所述第一压电层上开设有多个槽口朝上的第一凹槽；
[0010]叉指换能器，所述叉指换能器的两端分别安装有输入电极和输出电极，所述叉指换能器包括交错设置的多个叉指电极，所述叉指电极与所述第一凹槽的数量一致且一一对应插接配合，各所述叉指电极沿竖向分割为对称设置的上部和下部，各所述叉指电极的下部伸入对应的所述第一凹槽并与所述第一凹槽的槽壁抵接；
[0011]第二压电层，所述第二压电层盖设于所述第一压电层及所述叉指换能器，所述第二压电层的下部开设有多个槽口朝下的第二凹槽，所述第二凹槽与所述第一凹槽的数量一致且一一对应设置，各所述叉指电极的上部伸入对应的所述第二凹槽并与所述第二凹槽的
槽壁抵接，所述第二压电层的顶部对应各所述第二凹槽的位置均形成有向上的凸起，所述凸起与所述第二凹槽的形状适配，所述第二压电层上对应所述输入电极和所述输出电极的位置分别开设有两个通孔，所述输入电极和所述输出电极均穿过对应的通孔并外露于所述第二压电层的顶部。
[0012]优选地，所述叉指电极为柱形结构，所述叉指电极的下部的横截面呈长边朝上的梯形，所述叉指电极的上部的横截面呈长边朝下的梯形。
[0013]优选地，所述叉指电极的上部的腰与其短边的夹角为95
°
～110
°
；所述叉指电极的底部的腰与其短边的夹角为95
°
～110
°
。
[0014]优选地，所述衬底为Si衬底、蓝宝石衬底或钻石衬底，所述衬底为晶圆，所述衬底的厚度为450um～1000um，直径为50mm～300mm；和/或，
[0015]所述第一压电层的材质及所述第二压电层的材质为AlN、LiNbO3或LiTaO3；和/或，
[0016]所述输入电极及所述输出电极的材质为Al、Mo、Ti、W、Cu或Au。
[0017]优选地，所述叉指换能器包括相对设置的IDT正极和IDT负极，所述IDT正极和所述IDT负极上均设置有PAD接触点，所述输入电极安装于所述IDT正极的所述PAD接触点上，所述输出电极安装于所述IDT负极的所述PAD接触点上，两个所述通孔分别对应两个所述PAD接触点设置，所述PAD接触点的外轮廓与所述通孔的形状匹配，且所述PAD接触点的外轮廓的尺寸大于对应的所述通孔的尺寸。
[0018]优选地，所述IDT正极和IDT负极的节长度均为1um～100um，指宽均为0.2um～10um，间隔均为0.2um～10um，声孔径均为1um～100um，指对数均为10～100。
[0019]本专利技术还提供一种滤波器，所述滤波器应用有上述的三维电极声表面波谐振器。
[0020]本专利技术还提供一种三维电极声表面波谐振器的制造方法，所述滤波器应用于上述的三维电极声表面波谐振器，包括以下步骤：
[0021]提供衬底；
[0022]在所述衬底上方制备第一压电层；
[0023]在所述第一压电层上方沉积形成保护层，其中，所述保护层的材质为SiOx或SixNy；
[0024]刻蚀所述保护层及所述第一压电层，以在所述第一压电层的顶面上刻蚀形成多个第一凹槽；
[0025]刻蚀去除所述保护层；
[0026]在所述第一压电层上方沉积形成电极层，其中，所述电极层填满各所述第一凹槽；
[0027]刻蚀所述电极层形成叉指电极，
[0028]在所述第一压电层上方沉积形成第二压电层；
[0029]在所述第二压电层的预设位置处开设两个通孔；
[0030]在两个所述通孔内分别制备输入电极和输出电极。
[0031]优选地，所述在所述第一压电层上方制备叉指换能器的步骤包括：
[0032]在所述第一压电层上方沉积形成电极层，其中，所述电极层填满各所述第一凹槽，所述电极层高于所述第一压电层，所述电极层与所述第一压电层的高度差为所述第一压电层厚度的1/4～3/4；
[0033]通过光刻工艺在所述电极层的上表面图形化所述叉指换能器；
[0034]刻蚀所述电极层形成叉指电极，获得所述叉指换能器。
[0035]优选地，所述刻蚀所述保护层及所述第一压电层，以在所述第一压电层的顶面上刻蚀形成多个第一凹槽的步骤包括：
[0036]在所述保护层顶面铺设光刻胶形成预设图案；
[0037]通过干法刻蚀工艺刻蚀所述预设图案处的所述保护层，其中，干法刻蚀工艺的刻蚀气体为CF4；
[0038]通过干法刻蚀工艺刻蚀所述预设图案下方对应的所述第一压电层，形成初始凹槽结构，其中，干法刻蚀工艺的刻蚀气体为BCl3；
[0039]引入刻蚀气体Cl3和N2，并调节其比例，以调节所述初始凹槽结构的形状和角度，获得所述凹槽。
[0040]在本专利技术的技术方案中，本专利技术衬底、第一压电层、第二压电层自下向上依次层叠设置，叉指换能器夹在第一压电层和第二压电层之间，且与第一压电层和第二压电层贴合没有空隙，第二压电层的顶部对应叉指换能器的各叉指电极处形成于叉指电极形状相同的凸起，叉指换能器的本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种三维电极声表面波谐振器，其特征在于，包括：衬底；第一压电层，所述第一压电层连接于所述衬底的上方，所述第一压电层上开设有多个槽口朝上的第一凹槽；叉指换能器，所述叉指换能器的两端分别安装有输入电极和输出电极，所述叉指换能器包括交错设置的多个叉指电极，所述叉指电极与所述第一凹槽的数量一致且一一对应插接配合，各所述叉指电极沿竖向分割为对称设置的上部和下部，各所述叉指电极的下部伸入对应的所述第一凹槽并与所述第一凹槽的槽壁抵接；第二压电层，所述第二压电层盖设于所述第一压电层及所述叉指换能器，所述第二压电层的下部开设有多个槽口朝下的第二凹槽，所述第二凹槽与所述第一凹槽的数量一致且一一对应设置，各所述叉指电极的上部伸入对应的所述第二凹槽并与所述第二凹槽的槽壁抵接，所述第二压电层的顶部对应各所述第二凹槽的位置均形成有向上的凸起，所述凸起与所述第二凹槽的形状适配，所述第二压电层上对应所述输入电极和所述输出电极的位置分别开设有两个通孔，所述输入电极和所述输出电极均穿过对应的通孔并外露于所述第二压电层的顶部。2.如权利要求1所述的三维电极声表面波谐振器，其特征在于，所述叉指电极为柱形结构，所述叉指电极的下部的横截面呈长边朝上的梯形，所述叉指电极的上部的横截面呈长边朝下的梯形。3.如权利要求2所述的三维电极声表面波谐振器，其特征在于，所述叉指电极的上部的腰与其短边的夹角为95
°
～110
°
；所述叉指电极的底部的腰与其短边的夹角为95
°
～110
°
。4.如权利要求1所述的三维电极声表面波谐振器，其特征在于，所述衬底为Si衬底、蓝宝石衬底或钻石衬底，所述衬底为晶圆，所述衬底的厚度为450um～1000um，直径为50mm～300mm；和/或，所述第一压电层的材质及所述第二压电层的材质为AlN、LiNbO3或LiTaO3；和/或，所述输入电极及所述输出电极的材质为Al、Mo、Ti、W、Cu或Au。5.如权利要求1
‑
4中任一项所述的三维电极声表面波谐振器，其特征在于，所述叉指换能器包括相对设置的IDT正极和IDT负极，所述IDT正极和所述IDT负极上均设置有PAD接触点，所述输入电极安装于所述IDT正极的所述PAD接触点上，所述输出电极安装于所述IDT...

【专利技术属性】
技术研发人员：张汪根，王金慧，樊永辉，许明伟，樊晓兵，
申请(专利权)人：深圳市汇芯通信技术有限公司，
类型：发明
国别省市：