本發(fā)明屬于微電子，特別是涉及一種純聲學(xué)混合濾波器結(jié)構(gòu)及其制備方法。

背景技術(shù)：

1、隨著通信技術(shù)的發(fā)展和應(yīng)用場景的豐富，3ghz及更低頻帶被廣泛應(yīng)用于通信、數(shù)據(jù)傳輸、物聯(lián)網(wǎng)等領(lǐng)域，應(yīng)用頻帶向高頻和大帶寬的方向發(fā)展。對于聲表面波器件而言，應(yīng)用頻率的提升無疑面臨著典型線寬和尺寸的微縮，一方面，通過開發(fā)更小線寬的制備技術(shù)和工藝，降低線寬來獲得更高頻的器件，但同時存在器件穩(wěn)定性下降的隱患，并且，依靠尺度微縮實現(xiàn)性能提升的途徑或許會遇到物理原理上難以跨越的瓶頸；另一方面，可以開發(fā)更高頻的聲波模式研究和設(shè)計高頻器件。此外，在半導(dǎo)體工業(yè)的后摩爾時代，集成概念的提出，可將多種不同功能的器件進行片上異質(zhì)集成或芯片化發(fā)展來實現(xiàn)功能器件的性能提升。

2、目前實現(xiàn)的混合濾波器結(jié)構(gòu)，是基于聲學(xué)濾波器件和電學(xué)元件的集成，如電容和電感元件，能夠?qū)崿F(xiàn)濾波器帶寬的調(diào)控，增大或減小濾波器通帶的帶寬等，不過在實際的器件生產(chǎn)制備中，使用電容和電感的問題在于這類電學(xué)元件的品質(zhì)因數(shù)較低，從而在實現(xiàn)其他預(yù)設(shè)性能時，可能會導(dǎo)致濾波器件通帶的信號損耗增大。

技術(shù)實現(xiàn)思路

1、鑒于以上所述現(xiàn)有技術(shù)的缺點，本發(fā)明的目的在于提供一種純聲學(xué)混合濾波器結(jié)構(gòu)及其制備方法，用于解決現(xiàn)有技術(shù)中基于聲學(xué)濾波器件和電學(xué)元件的集成的混合濾波器結(jié)構(gòu)，存在由于電學(xué)元件的品質(zhì)因數(shù)較低，從而在實現(xiàn)其他預(yù)設(shè)性能時，可能會導(dǎo)致濾波器件通帶的信號損耗增大等的問題。

2、為實現(xiàn)上述目的及其他相關(guān)目的，本發(fā)明提供一種純聲學(xué)混合濾波器結(jié)構(gòu)，所述純聲學(xué)混合濾波器結(jié)構(gòu)包括：多個諧振器，且多個所述諧振器組合構(gòu)成電學(xué)拓撲結(jié)構(gòu)，所述電學(xué)拓撲結(jié)構(gòu)包括諧振器串聯(lián)臂及諧振器并聯(lián)臂；

3、所述純聲學(xué)混合濾波器結(jié)構(gòu)在物理結(jié)構(gòu)上包括至少兩個不同的諧振單元，且所有所述諧振器根據(jù)預(yù)設(shè)需要分別設(shè)置在所有不同的所述諧振單元上；

4、所述諧振單元沿厚度方向依次包括支撐襯底、壓電薄膜及叉指電極，其中所有不同的所述諧振單元上的所述叉指電極通過塊狀電極電連接實現(xiàn)所述電學(xué)拓撲結(jié)構(gòu)中所有所述諧振器的電連接，且所述支撐襯底的聲速不小于目標聲波模式中聲速最高模式的聲速；

5、表征所述諧振單元不同的元素包括：所述支撐襯底不同和/或所述壓電薄膜不同和/或所述叉指電極不同，這里所述叉指電極中電極指的寬度不作為表征所述諧振單元不同的元素。

6、可選地，所述支撐襯底不同包括所述支撐襯底的材料種類不同和/或所述支撐襯底的材料切型不同和/或所述支撐襯底的厚度不同；所述壓電薄膜不同包括所述壓電薄膜的材料種類不同和/或所述壓電薄膜的厚度不同和/或所述壓電薄膜的材料切型不同；所述叉指電極不同包括所述叉指電極的材料種類不同和/或所述叉指電極的厚度不同和/或所述叉指電極中電極指的排列方向不同。

7、可選地，至少一個所述諧振單元還包括介質(zhì)層，所述介質(zhì)層設(shè)置于所述支撐襯底與所述壓電薄膜之間或所述壓電薄膜與所述叉指電極之間；或至少一個所述諧振單元的所述支撐襯底設(shè)置有盲槽，且其相應(yīng)的所述壓電薄膜的部分厚度嵌于所述盲槽中。

8、進一步地，所述介質(zhì)層的材料為氧化硅、摻碳氧化硅、氮化硅及氮化鋁中的一種。

9、可選地，所述壓電薄膜的材料為鈮酸鋰、鉭酸鋰、石英、鈮酸鉀、氮化鋁、摻鈧氮化鋁、氧化鋅、鋯鈦酸鉛、鈮鎂鈦酸鉛、氮化鎵、氧化鎵、砷化鎵中的一種；所述支撐襯底的材料為碳化硅、硅、藍寶石、石英、金剛石、類金剛石、氮化鎵、碳化硼、氮化硼、氮化鋁中的一種。

10、可選地，所有不同的所述諧振單元位于同一高度的水平面內(nèi)或所有不同的所述諧振單元的表面高度差在百納米級別內(nèi)。

11、可選地，所有不同的所述諧振單元設(shè)置在同一塊支撐襯底上；或所有不同的所述諧振單元設(shè)置在兩塊以上不同的支撐襯底上，且所有不同的所述諧振單元共同連接在一塊基板上。

12、進一步地，當所有不同的所述諧振單元設(shè)置在兩塊以上不同的所述支撐襯底上，且所有不同的所述諧振單元共同連接在一塊所述基板上時，所述基板上設(shè)置有墊高層實現(xiàn)所有不同的所述諧振單元位于同一高度的水平面內(nèi)。

13、本發(fā)明還提供一種純聲學(xué)混合濾波器結(jié)構(gòu)的制備方法，所述制備方法包括：

14、采用轉(zhuǎn)印的方法制備至少兩個不同的諧振單元；其中，純聲學(xué)混合濾波器結(jié)構(gòu)包括的多個諧振器根據(jù)預(yù)設(shè)需要分別制備在所有不同的所述諧振單元上，每個所述諧振單元沿厚度方向依次包括支撐襯底、壓電薄膜及叉指電極，且所述支撐襯底的聲速不小于目標聲波模式中聲速最高模式的聲速，表征所述諧振單元不同的元素包括：所述支撐襯底不同和/或所述壓電薄膜不同和/或所述叉指電極不同，這里所述叉指電極中電極指的寬度不作為表征所述諧振單元不同的元素；

15、于所有不同的所述諧振單元的所述叉指電極上形成塊狀電極，以將所有所述諧振器的所述叉指電極電連接形成電學(xué)拓撲結(jié)構(gòu)，所述電學(xué)拓撲結(jié)構(gòu)包括諧振器串聯(lián)臂及諧振器并聯(lián)臂。

16、可選地，所有不同的所述諧振單元制備在兩塊以上不同的所述支撐襯底上，采用轉(zhuǎn)印的方法制備至少兩個不同的所述諧振單元的步驟包括：

17、分別制備位于不同的所述支撐襯底上的所述諧振單元；

18、提供基板，將位于不同的所述支撐襯底上的所述諧振單元通過所有所述支撐襯底依次接觸排列并固定在所述基板上。

19、進一步地，當位于不同的所述支撐襯底上的所述諧振單元的高度不一致時，于所述基板上設(shè)置墊高層以實現(xiàn)位于不同的所述支撐襯底上的所述諧振單元固定在所述基板上后位于同一高度的水平面內(nèi)。

20、進一步地，至少兩個不同的所述諧振單元制備在同一塊所述支撐襯底上，采用轉(zhuǎn)印的方法制備位于該同一塊所述支撐襯底上的至少兩個不同的所述諧振單元的步驟包括：

21、s1、提供基底，所述基底由下向上依次包括疊置的基底層、分離層及壓電薄膜層；

22、s2、于所述壓電薄膜層上固定所述支撐襯底，所述支撐襯底的尺寸大于所述壓電薄膜層的尺寸；

23、s3、基于所述分離層將所述基底層與所述壓電薄膜層分離；

24、s4、于所述壓電薄膜層上形成相應(yīng)的叉指電極，得到中間體結(jié)構(gòu)，該中間體結(jié)構(gòu)實現(xiàn)一個諧振單元的制備；

25、s5、以步驟s1～s4作為每一個諧振單元制備的循環(huán)單元，且在制備下一個諧振單元時將上一個諧振單元制備完成得到的所述中間體結(jié)構(gòu)作為該下一個諧振單元制備過程中的支撐襯底，且在制備下一個諧振單元的于壓電薄膜層上固定支撐襯底時，使用上一個諧振單元制備完成得到的所述中間體結(jié)構(gòu)中的所述支撐襯底的空白區(qū)域；

26、s6、重復(fù)步驟s5直至在所述支撐襯底上形成所需數(shù)量的不同的所述諧振單元。

27、進一步地，至少兩個不同的所述諧振單元制備在同一塊所述支撐襯底上，采用轉(zhuǎn)印的方法制備位于該同一塊所述支撐襯底上的至少兩個不同的所述諧振單元的步驟包括：

28、s1、提供第一基底，所述第一基底由下向上依次包括疊置的第一基底層、第一分離層及第一壓電薄膜層；

29、s2、于所述第一壓電薄膜層上固定所述支撐襯底，所述支撐襯底的尺寸大于所述第一壓電薄膜層的尺寸；

30、s3、基于所述第一分離層將所述第一基底層與所述第一壓電薄膜層分離；

31、s4、于所述第一壓電薄膜層上形成相應(yīng)的叉指電極，得到第一中間體結(jié)構(gòu)，該第一中間體結(jié)構(gòu)實現(xiàn)一個諧振單元的制備；

32、s5、提供第二基底，所述第二基底由下向上依次包括疊置的第二基底層、第二分離層及第二壓電薄膜層；

33、s6、于所述第二壓電薄膜層上形成相應(yīng)的叉指電極，并基于所述第二分離層將所述第二基底層與所述第二壓電薄膜層分離，得到第二中間體結(jié)構(gòu)；

34、s7、將所述第二中間體結(jié)構(gòu)固定在所述第一中間體結(jié)構(gòu)上；

35、s8、以步驟s5～s7作為每一個不同的第二中間體結(jié)構(gòu)制備并固定在所述第一中間體結(jié)構(gòu)的所述支撐襯底空白區(qū)域上的循環(huán)單元，直至在所述支撐襯底上形成所需數(shù)量的不同的所述諧振單元。

36、如上所述，本發(fā)明的純聲學(xué)混合濾波器結(jié)構(gòu)及其制備方法，根據(jù)實際需要將諧振器設(shè)置在不同的諧振單元上，即同一個諧振單元上設(shè)置的諧振器相同，不同諧振單元上設(shè)置的諧振器不同，該方式可充分綜合不同諧振單元的優(yōu)勢，實現(xiàn)純聲學(xué)混合濾波器結(jié)構(gòu)電學(xué)拓撲結(jié)構(gòu)中諧振器串聯(lián)臂及諧振器并聯(lián)臂參數(shù)的獨立設(shè)計，達到目標諧振的諧振頻率、器件典型線寬、壓電換能水平及帶外雜波等的有效調(diào)控，有效降低器件制備難度，抑制或削弱雜散模式的激發(fā)，提高聲學(xué)濾波器的設(shè)計靈活度，實現(xiàn)器件級別的集成；另外無需外部電學(xué)元件的添加即可實現(xiàn)可調(diào)的帶寬，從而獲得平坦、低插入損耗的濾波器通帶響應(yīng)，提高通帶內(nèi)通信信號的傳輸效率，而且不受線寬約束，滿足多種應(yīng)用需求。