本發(fā)明屬于聲波諧振器，具體涉及一種橫向激勵(lì)薄膜體聲波諧振器及其制造方法。

背景技術(shù)：

1、橫向激勵(lì)的薄膜體聲波諧振器(xbar)因其高機(jī)電耦合系數(shù)(kt2>20％)和高優(yōu)值(fom＝q*kt2))而成為6ghz以上的寬帶濾波器實(shí)現(xiàn)低損耗、高功率處理能力和低成本的理想解決方案。但是，現(xiàn)有技術(shù)中展示的a1(一階反對(duì)稱型蘭姆波)器件都存在較多的橫向雜散模式，從而在器件響應(yīng)中出現(xiàn)多個(gè)雜散諧振峰分布，對(duì)應(yīng)在濾波器件的通帶中出現(xiàn)紋波，導(dǎo)致插入損耗增加、通帶邊緣陡峭度差等問題，嚴(yán)重影響信號(hào)收發(fā)的準(zhǔn)確性和穩(wěn)定性。因此，橫向雜散模式的存在仍然是進(jìn)一步推動(dòng)xbar器件進(jìn)入實(shí)際應(yīng)用的主要瓶頸。要使xbar器件適合實(shí)際應(yīng)用，就必須進(jìn)行雜散模態(tài)抑制。

2、為了減少橫向雜散模態(tài)，美國(guó)專利申請(qǐng)公開文本us20230111410a1中公開了一種具有彎曲指狀末端或相對(duì)母線的橫向激勵(lì)薄膜體聲波諧振器，具有帶表面的基板和單晶壓電板，壓電板的一部分形成橫跨基板中的空腔的隔膜。在單晶壓電板的表面上形成叉指換能器(idt)，使得叉指換能器的交錯(cuò)指設(shè)置在振膜上。idt交錯(cuò)指的末端或相對(duì)母線的內(nèi)表面具有彎曲形狀。該方案中通過將匯流條(busbar)和idt之間的邊緣設(shè)置成圓弧形或拋物線形來增加匯流條和idt末端之間的間距，以此來減少橫向聲波(與idt指平行且垂直于匯流條的方向上的電場(chǎng)ey激發(fā)的振動(dòng))傳播的影響，從而減少橫向上的雜散模態(tài)。但是，idt與匯流條之間的圓弧形邊界會(huì)將傳輸?shù)絠dt末端的其他雜散模式(除了電場(chǎng)ey引起的雜散模式以外的雜散模式)聲波聚焦增強(qiáng)反射到idt。

3、中國(guó)專利申請(qǐng)公開文本cn116529557a中公開了一種帶螺旋狀叉指換能器指狀物的橫向激勵(lì)薄膜體聲學(xué)諧振器，包括襯底和壓電板，該壓電板的一部分是跨越襯底中的空腔的膜片。在壓電板的前表面上的導(dǎo)體圖案包括交替地連接到第一母線和第二母線的交織的叉指換能器(idt)指狀物。交織的idt指狀物在膜片上，并且該交織的idt指狀物包括至少第一對(duì)交織的螺旋狀idt指狀物。該方案中由于螺旋結(jié)構(gòu)的idt的電極邊緣不平行，橫波在電極邊緣的每一點(diǎn)都有不同的反射路徑，傳播路徑變得更長(zhǎng)。當(dāng)橫波傳播路徑變長(zhǎng)時(shí)，駐波的能量被衰減得很低，因此阻抗曲線上的雜散模態(tài)振幅大大減小。但是，該方案中正是由于電極是螺旋結(jié)構(gòu)的，導(dǎo)致電極長(zhǎng)度更長(zhǎng)，電阻和熱阻更大，進(jìn)而導(dǎo)致idt中的射頻電流增大，器件的tcf(temperature?coefficient?of?frequency，溫度系數(shù))增加，質(zhì)量因子(q值)降低，功耗增加，同時(shí)還加劇器件的散熱問題和溫漂問題。

4、美國(guó)專利申請(qǐng)us17133498中公開了一種具有頂層較窄的兩層電極的橫向激勵(lì)薄膜體聲諧振器，包括具有表面的基板和具有前表面和后表面的單晶壓電板，其中除了形成跨越空腔的隔膜的壓電板的一部分之外，后表面附接到基板的表面在基材中。該裝置還包括形成在壓電板的前表面上的叉指換能器，其中布置在隔膜上的idt的交錯(cuò)指狀物被配置為使得施加到idt的射頻信號(hào)激發(fā)隔膜中的主剪切聲模式。交錯(cuò)的指狀物包括鄰近隔膜的第一層金屬層和位于第一層上方的第二層金屬層，第二層金屬層具有比第一層金屬層窄的寬度。第二層金屬層使用具有高橫向聲阻抗的金屬，第一層金屬層使用低聲阻抗金屬。通過該結(jié)構(gòu)設(shè)置使得從低橫向聲阻抗到高橫向聲阻抗的轉(zhuǎn)變可以將一些寄生模式限制到第一層金屬層，減少聲學(xué)損耗。但是，該方案中需要沉積兩層idt指狀電極，且需要控制idt的側(cè)壁角度，因此增加了工藝難度和復(fù)雜性。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、基于上述技術(shù)問題，本發(fā)明提供一種橫向激勵(lì)薄膜體聲波諧振器及其制備方法。由于叉指電極材料與壓電層材料的聲阻抗不匹配導(dǎo)致諧振頻率和反諧振頻率之間存在雜散模態(tài)，本發(fā)明的橫向激勵(lì)薄膜體聲波諧振器通過將叉指電極與壓電層的接觸區(qū)域挖空一部分，減少了叉指電極與壓電層的接觸面積，從而減少了雜散模態(tài)，增大了器件的質(zhì)量因子。

2、具體地，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案來實(shí)現(xiàn)上述目的：

3、一種橫向激勵(lì)薄膜體聲波諧振器，包括襯底、位于所述襯底之上的壓電層和位于所述壓電層之上的叉指換能器；所述襯底與所述壓電層之間形成有空腔；所述叉指換能器包括叉指電極；所述壓電層上設(shè)置有至少一個(gè)凹槽或至少一個(gè)第一通孔，所述凹槽或所述第一通孔的至少一部分被所述叉指電極覆蓋；沿與所述叉指電極的延伸方向垂直且與所述壓電層平行的方向上，所述壓電層上位于所述叉指換能器兩側(cè)的位置開設(shè)有第二通孔；所述第二通孔與所述空腔連通。

4、在優(yōu)選的方案中，沿與所述叉指電極的延伸方向垂直且與所述壓電層平行的方向上，所述凹槽或所述第一通孔的尺寸大于所述叉指電極的尺寸。

5、在優(yōu)選的方案中，沿與所述叉指電極延伸的方向平行的方向上，所述凹槽或所述第一通孔的尺寸大于所述叉指電極的尺寸。

6、在優(yōu)選的方案中，所述襯底包括基體和中間層。

7、在進(jìn)一步優(yōu)選的方案中，所述基體的材料為高阻硅、碳化硅、金剛石、藍(lán)寶石中至少一種。

8、在進(jìn)一步優(yōu)選的方案中，所述中間層的材料為二氧化硅、氮化硅、多晶硅中至少一種。

9、在進(jìn)一步優(yōu)選的方案中，所述中間層沿所述襯底到所述壓電層方向上的尺寸為10nm～50μm。

10、在優(yōu)選的方案中，所述壓電層的材料為鈮酸鋰、鉭酸鋰、硅酸鑭鎵、氮化鎵、氮化鋁中至少一種材料的單晶材料。

11、在優(yōu)選的方案中，所述壓電層沿所述襯底到所述壓電層的方向上的尺寸為100nm～1μm。

12、在優(yōu)選的方案中，所述叉指換能器包括匯流條，所述匯流條的材料為鋁、鋁合金、銅、銅合金、鉻、鈦、鉑、鈹、金、鉬、鎢中至少一種。

13、在優(yōu)選的方案中，所述叉指電極的材料為鋁、鋁合金、銅、銅合金、鉻、鈦、鉑、鈹、金、鉬、鎢中至少一種。

14、在進(jìn)一步優(yōu)選的方案中，沿所述襯底到所述壓電層的方向上，所述匯流條與所述叉指電極的厚度相同。

15、本發(fā)明還提供上述任一項(xiàng)方案中所述的橫向激勵(lì)薄膜體聲波諧振器的制備方法，包括以下步驟：

16、s1、提供一襯底，在所述襯底上形成壓電層；

17、s2、在所述壓電層上形成凹槽或第一通孔，同時(shí)形成第二通孔；

18、s3、采用填充材料將所述凹槽和所述第二通孔填充至與所述壓電層的上表面平齊；或采用填充材料將所述第一通孔和所述第二通孔填充至與所述壓電層的上表面平齊；

19、s4、在所述壓電層上形成叉指換能器；

20、s5、除去所述凹槽和所述第二通孔中填充的所述填充材料；或除去所述第一通孔和所述第二通孔中填充的所述填充材料；

21、s6、通過所述第二通孔對(duì)所述襯底的中部進(jìn)行刻蝕，使所述壓電層和所述襯底之間形成空腔。

22、在優(yōu)選的方案中，所述填充材料為二氧化硅、氮化硅、多晶硅、氧化鋁中至少一種。

23、與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的技術(shù)方案具有以下有益效果：

24、(1)本發(fā)明提供的橫向激勵(lì)薄膜體聲波諧振器通過在壓電層中開設(shè)凹槽或第一通孔，使得叉指電極的一部分與壓電層的表面接觸，另一部分懸空于凹槽或第一通孔的開口上，減少了叉指電極與壓電層的接觸面積，從而減少了由于叉指電極的材料與壓電層的材料的聲阻抗不匹配導(dǎo)致的雜散模態(tài)的影響，并有利于增大器件的質(zhì)量因子。

25、(2)由于本發(fā)明提供的橫向激勵(lì)薄膜體聲波諧振器減少了雜散模態(tài)和增大了器件的質(zhì)量因子，因此，在將這種聲波諧振器級(jí)聯(lián)成濾波器的時(shí)候，可有效地降低濾波器的帶內(nèi)波紋和插入損耗。