本發(fā)明屬于微電子器件領(lǐng)域，特別是涉及一種聲波諧振器及其制備方法和濾波器。

背景技術(shù)：

1、隨著無(wú)線通信系統(tǒng)的發(fā)展，對(duì)信號(hào)質(zhì)量的要求越來(lái)越高，通信頻譜資源的爭(zhēng)奪也越來(lái)越激烈。低損耗、大帶寬、高頻率、通帶平坦的濾波器已經(jīng)成為通訊行業(yè)的普遍追求目標(biāo)。

2、聲學(xué)濾波器技術(shù)是目前應(yīng)用最廣泛的濾波器技術(shù)，主要包含體聲波(bulkacoustic?wave，baw)和聲表面波(surface?acoustic?wave，saw)濾波器技術(shù)。除此之外，近年來(lái)基于單晶壓電薄膜的板波(plate?wave)濾波器技術(shù)也得到廣泛關(guān)注。然而，無(wú)論是哪一種聲學(xué)濾波器技術(shù)，都會(huì)因?yàn)橛邢揲L(zhǎng)的橫向波導(dǎo)而導(dǎo)致橫向高階模式。橫向高階模式一般出現(xiàn)在諧振器的反諧振頻率附近以及諧振頻率和反諧振頻率之間，相應(yīng)地會(huì)導(dǎo)致濾波器的通帶內(nèi)出現(xiàn)紋波。因此抑制橫向高階模式成為實(shí)現(xiàn)通帶平坦的高性能濾波器的關(guān)鍵。

3、應(yīng)該注意，上面對(duì)技術(shù)背景的介紹只是為了方便對(duì)本技術(shù)的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整的說(shuō)明，并方便本領(lǐng)域技術(shù)人員的理解而闡述的。不能僅僅因?yàn)檫@些方案在本技術(shù)的背景技術(shù)部分進(jìn)行了闡述而認(rèn)為上述技術(shù)方案為本領(lǐng)域技術(shù)人員所公知。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、鑒于以上所述現(xiàn)有技術(shù)的缺點(diǎn)，本發(fā)明的目的在于提供一種聲波諧振器及其制備方法和濾波器，用于解決現(xiàn)有技術(shù)中的聲波諧振器因?yàn)橛邢揲L(zhǎng)的橫向波導(dǎo)會(huì)產(chǎn)生橫向高階模式，導(dǎo)致器件性能降低的問(wèn)題。

2、為實(shí)現(xiàn)上述目的及其他相關(guān)目的，本發(fā)明提供一種聲波諧振器，所述聲波諧振器包括：壓電薄膜及設(shè)置于所述壓電薄膜上的叉指換能器；

3、所述叉指換能器包括：兩個(gè)叉指電極；每個(gè)所述叉指電極均包括一匯流條及若干個(gè)電極指，且所有所述電極指均連接至所述匯流條；兩個(gè)所述叉指電極的電極指之間反向延伸且交叉排列；兩個(gè)所述叉指電極的所述電極指包括叉指交疊區(qū)和叉指間隙區(qū)；

4、所述壓電薄膜包括第一壓電薄膜區(qū)及第二壓電薄膜區(qū)，且所述第一壓電薄膜區(qū)的厚度小于所述第二壓電薄膜區(qū)的厚度；所述第二壓電薄膜區(qū)位于所述叉指交疊區(qū)末端預(yù)設(shè)長(zhǎng)度至相應(yīng)的所述匯流條末端端部對(duì)應(yīng)區(qū)域的至少部分平面，且所述第二壓電薄膜區(qū)需至少?gòu)乃霾嬷附化B區(qū)末端端部起向相應(yīng)所述匯流條末端端部對(duì)應(yīng)區(qū)域延伸，其中，所述預(yù)設(shè)長(zhǎng)度不大于所述叉指交疊區(qū)長(zhǎng)度的1/5；

5、將與同一所述匯流條連接的相鄰所述電極指的中心間距記為λ，所述聲波諧振器的諧振頻率fs與λ的乘積為所述聲波諧振器目標(biāo)模式的聲速vs；

6、所述聲波諧振器的目標(biāo)模式具有強(qiáng)色散特性。

7、可選地，所述叉指換能器設(shè)置于所述壓電薄膜的上表面；所述聲波諧振器的目標(biāo)模式為零階聲波模式；所述聲波諧振器還包括位于所述壓電薄膜下方的第一高聲速支撐襯底，且所述第一高聲速支撐襯底的慢剪切波聲速大于所述目標(biāo)模式的聲速。

8、進(jìn)一步地，所述壓電薄膜與所述第一高聲速支撐襯底直接接觸；或所述壓電薄膜通過(guò)第一介質(zhì)層形成在所述第一高聲速支撐襯底的上表面上，其中，所述第一介質(zhì)層的聲速小于所述目標(biāo)模式的聲速，且所述介質(zhì)層的厚度小于所述第一壓電薄膜區(qū)的厚度同時(shí)小于0.1λ。

9、進(jìn)一步地，所述第一高聲速支撐襯底的材料為不同晶型及不同切型的碳化硅、金剛石、類金剛石、藍(lán)寶石、氧化鋁、氮化鋁、氮化硼、碳化硼和氮化硅中的一種；所述第一介質(zhì)層的材料為氧化硅、多晶硅、非晶硅、氧化鋁、氮化硅、氮化鋁中的一種。

10、進(jìn)一步地，所述第一高聲速支撐襯底由遠(yuǎn)離所述壓電薄膜一側(cè)的支撐襯底及靠近所述壓電薄膜一側(cè)的高聲速材料層構(gòu)成；該支撐襯底的材料為石英、硅、藍(lán)寶石、尖晶石、釔鋁石榴石中的一種；該高聲速材料層的材料為碳化硅、金剛石、類金剛石、氧化鋁、氮化鋁、氮化硼、碳化硼和氮化硅中的一種。

11、可選地，所述聲波諧振器的目標(biāo)模式為高階聲波模式。

12、進(jìn)一步地，所述聲波諧振器還包括設(shè)置于所述壓電薄膜下表面的懸浮底電極，且所述懸浮底電極正對(duì)于所述叉指交疊區(qū)的下方，通過(guò)所述叉指換能器與所述懸浮底電極形成所述高階聲波模式。

13、進(jìn)一步地，所述叉指換能器設(shè)置于所述壓電薄膜的上表面；所述聲波諧振器還包括依次位于所述壓電薄膜下方的第二介質(zhì)層及第二高聲速支撐襯底，且所述第二高聲速支撐襯底的慢剪切波聲速大于所述目標(biāo)模式的聲速，以減小所述目標(biāo)模式向所述第二高聲速支撐襯底中泄露；所述第二介質(zhì)層為絕緣介質(zhì)層；所述懸浮底電極嵌入所述第二介質(zhì)層中。

14、進(jìn)一步地，所述第二高聲速支撐襯底由遠(yuǎn)離所述壓電薄膜一側(cè)的支撐襯底及靠近所述壓電薄膜一側(cè)的高聲速材料層構(gòu)成；該支撐襯底的材料為石英、硅、藍(lán)寶石、尖晶石、釔鋁石榴石中的一種；該高聲速材料層的材料為碳化硅、金剛石、類金剛石、氧化鋁、氮化鋁、氮化硼、碳化硼和氮化硅中的一種。

15、進(jìn)一步地，所述聲波諧振器還包括依次位于所述叉指換能器下方的第三介質(zhì)層、第四介質(zhì)層及第三高聲速支撐襯底，且所述第三高聲速支撐襯底的慢剪切波聲速大于所述目標(biāo)模式的聲速，以減小所述目標(biāo)模式向所述第三高聲速支撐襯底中泄露；所述壓電薄膜貫穿嵌于所述第三介質(zhì)層中并與所述叉指換能器接觸；所述懸浮底電極嵌入所述第四介質(zhì)層中。

16、進(jìn)一步地，所述第三高聲速支撐襯底由遠(yuǎn)離所述壓電薄膜一側(cè)的支撐襯底及靠近所述壓電薄膜一側(cè)的高聲速材料層構(gòu)成；該支撐襯底的材料為石英、硅、藍(lán)寶石、尖晶石、釔鋁石榴石中的一種；該高聲速材料層的材料為碳化硅、金剛石、類金剛石、氧化鋁、氮化鋁、氮化硼、碳化硼和氮化硅中的一種。

17、進(jìn)一步地，所述叉指換能器設(shè)置于所述壓電薄膜的上表面，所述聲波諧振器還包括依次位于所述壓電薄膜下方的第一支撐層及第一支撐襯底；其中，所述第一支撐層中形成有空腔，該空腔裸露出所述叉指換能器下方相應(yīng)的所述壓電薄膜，或所述第一支撐層包括第五介質(zhì)層及布拉格反射層，所述懸浮底電極嵌入所述第五介質(zhì)層中。

18、進(jìn)一步地，所述叉指換能器設(shè)置于所述壓電薄膜的上表面；所述聲波諧振器還包括位于所述壓電薄膜下方的第二支撐襯底，其中，所述第二支撐襯底中形成有貫通的空腔，該空腔裸露出所述叉指換能器下方相應(yīng)的所述壓電薄膜。

19、可選地，所述叉指換能器設(shè)置于所述壓電薄膜的上表面，且通過(guò)所述叉指換能器形成所述高階聲波模式，所述聲波諧振器還包括依次位于所述壓電薄膜下方的第二支撐層及第三支撐襯底；其中，所述第二支撐層中形成有空腔，該空腔裸露出所述叉指換能器下方相應(yīng)的所述壓電薄膜，或所述第二支撐層為布拉格反射層。

20、可選地，所述叉指換能器設(shè)置于所述壓電薄膜的上表面，且通過(guò)所述叉指換能器形成所述高階聲波模式，所述聲波諧振器還包括位于所述壓電薄膜下方的第四支撐襯底，其中，所述第四支撐襯底中形成有貫通的空腔，該空腔裸露出所述叉指換能器下方相應(yīng)的所述壓電薄膜。

21、可選地，所述第二壓電薄膜區(qū)位于所述叉指交疊區(qū)末端預(yù)設(shè)長(zhǎng)度對(duì)應(yīng)區(qū)域的整個(gè)平面；或所述第二壓電薄膜區(qū)位于自所述叉指交疊區(qū)末端端部起延伸至所述叉指間隙區(qū)預(yù)設(shè)長(zhǎng)度對(duì)應(yīng)區(qū)域的整個(gè)平面；或所述第二壓電薄膜區(qū)位于整個(gè)所述叉指間隙區(qū)未被電極指覆蓋的對(duì)應(yīng)區(qū)域的平面；或所述第二壓電薄膜區(qū)位于自所述叉指交疊區(qū)末端端部起延伸至相應(yīng)所述匯流條預(yù)設(shè)長(zhǎng)度對(duì)應(yīng)區(qū)域的整個(gè)平面。

22、本發(fā)明還提供一種濾波器，包括多個(gè)聲波諧振器，所述聲波諧振器為如上任意一項(xiàng)所述的聲波諧振器。

23、本發(fā)明還提供一種聲波諧振器的制備方法，所述制備方法包括制備如上任意一項(xiàng)所述的聲波諧振器的所述壓電薄膜的步驟，該步驟包括：

24、于下層基底上形成壓電薄膜材料層；

25、于所述壓電薄膜材料層的預(yù)設(shè)區(qū)域形成圖形化掩膜層；

26、基于所述圖形化掩膜層刻蝕所述壓電薄膜材料層，以減薄所述圖形化掩膜層覆蓋區(qū)域之外的所述壓電薄膜材料層；

27、去除所述圖形化掩膜層。

28、如上所述，本發(fā)明的聲波諧振器及其制備方法和濾波器，針對(duì)目標(biāo)模式具有強(qiáng)色散特性的聲波，例如高階聲波模式或者為與高聲速材料層接觸的零階聲波模式，壓電薄膜的厚度對(duì)聲速的影響遠(yuǎn)超叉指換能器電極的占空比2w/λ，通過(guò)將叉指換能器電極指交疊區(qū)末端一定區(qū)域至匯流條末端端部這一區(qū)域?qū)?yīng)下方部分壓電薄膜的厚度加厚，使其厚于電極指交疊區(qū)域的中間部分對(duì)應(yīng)的壓電薄膜，從而使較厚區(qū)域壓電薄膜中目標(biāo)模式的聲速低于較薄區(qū)域壓電薄膜中目標(biāo)模式的聲速，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)橫向高階模式的有效抑制，提高器件性能；另外，該結(jié)構(gòu)僅通過(guò)增大壓電薄膜部分區(qū)域的厚度即可實(shí)現(xiàn)對(duì)橫向高階模式的抑制，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、易于制備，且對(duì)工藝精度要求較低，可在有效保證諧振器性能的前提下，有效降低工藝復(fù)雜性及制造成本。