CN108449066B - 一种基于固体反射层的声表面波谐振器及其制造方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种基于固体反射层的声表面波谐振器，所述声表面波谐振器包括基片、位于该基片上方的压电材料基板以及形成于该压电材料基板上的叉指结构；在所述基片和所述压电材料基板之间设有至少一组反射层组，各组反射层组均包括第一布拉格反射层及位于该第一布拉格反射层上的第二布拉格反射层。本发明还提供了一种声表面波谐振器的制造方法，通过上述方法形成的声表面波谐振器能使漏波能通过固体反射层的布拉格反射回来，从而提高谐振器的Q值。
Description
技术领域
本发明涉及一种新型声表面波谐振器，特别是涉及一种采用声表面波与固体反射层组合的谐振器及其制造方法。
背景技术
随着无线通讯应用的发展，人们对于数据传输速度的要求越来越高。在移动通信领域，第一代是模拟技术，第二代实现了数字化语音通信，第三代(3G)以多媒体通信为特征，第四代(4G)将通信速率提高到1Gbps、时延减小到10ms，第五代(5G)是4G之后的新一代移动通信技术，虽然5G的技术规范与标准还没有完全明确，但与3G、4G相比，其网络传输速率和网络容量将大幅提升。如果说从1G到4G主要解决的是人与人之间的沟通，5G将解决人与人之外的人与物、物与物之间的沟通，即万物互联，实现“信息随心至，万物触手及”的愿景。
与数据率上升相对应的是频谱资源的高利用率以及通讯协议的复杂化。由于频谱有限，为了满足数据率的需求，必须充分利用频谱；同时为了满足数据率的需求，从4G开始还使用了载波聚合技术，使得一台设备可以同时利用不同的载波频谱传输数据。另一方面，为了在有限的带宽内支持足够的数据传输率，通信协议变得越来越复杂，因此对射频系统的各种性能也提出了严格的需求。
在射频前端模块中，射频滤波器起着至关重要的作用。它可以将带外干扰和噪声滤除以满足射频系统和通讯协议对于信噪比的需求。随着通信协议越来越复杂，对频带内外的要求也越来越高，使得滤波器的设计越来越有挑战。另外，随着手机需要支持的频带数目不断上升，每一款手机中需要用到的滤波器数量也在不断上升。
目前射频滤波器最主流的实现方式是声表面波滤波器和基于薄膜体声波谐振器技术的滤波器。薄膜体声波谐振器主要用于高频(比如大于2.5GHz的频段)，制造工艺比较复杂，成本较高。而声表面波滤波器主要用于中低频(比如小于2.5GHz的频段)，制造工艺相对比较简单，成本相比于薄膜体声波谐振器要低很多，比较容易受市场接受。
如何提高声表面波谐振器的频率和Q值一直是业界研究的热点，各种加工制备方式已经有很多。在以往的传统结构和制备方式中，主要将金属叉指结构制备在压电薄膜的基板上，比如铌酸锂、钽酸锂等压电薄膜基板。该传统制备方法对于压电薄膜基板的要求非常高，并且即使使用压电薄膜基板，也并不能完全起到声波阻挡与反射的作用，从而影响最终声表面波谐振器的性能。
发明内容
本发明的目的是针对现有技术的缺陷，提出了一种基于固体反射层的声表面波谐振器，所述声表面波谐振器包括基片、位于该基片上方的压电材料基板以及形成于该压电材料基板上的叉指结构；在所述基片和所述压电材料基板之间设有至少一组反射层组，各组反射层组均包括第一布拉格反射层及位于该第一布拉格反射层上的第二布拉格反射层。
进一步地，所述第一布拉格反射层的厚度与第二布拉格反射层的厚度相同或者不同。
进一步地，所述第一布拉格反射层的厚度在10μm-1000μm；和/或所述第二布拉格反射层的厚度在10μm-1000μm。
进一步地，所述第一布拉格反射层的材料为二氧化硅、氮化硅、氮氧化硅或碳化硅。
进一步地，所述第二布拉格反射层的材料为钨、氮化铝、氧化铪、氧化钛或氧化铊。
进一步地，所述反射层组为2-10组。
进一步地，所述叉指结构的材料包括铜、铝、铬、银、钛的组合或者其中之一；和/或所述叉指结构的厚度为1μm-500μm。
进一步地，所述压电材料基板的材料包括石英、铌酸锂或钛酸钡；和/或所述压电材料基板的厚度为50nm-1μm。
本发明还提供一种声表面波谐振器的制造方法，所述制造方法包括：
在基片上制备一层反射层薄膜材料，形成第一布拉格反射层；
在所述第一布拉格反射层上制备一层反射层薄膜材料，形成第二布拉格反射层，所述第一布拉格反射层、所述第二布拉格反射层形成第一组反射层；
在所述第二布拉格反射层上制备压电材料薄膜；
在所述压电材料薄膜上制备金属叉指结构。
进一步地，在所述基片与所述压电材料基板之间形成2-10组反射层组，所述第一布拉格反射层和所述第二布拉格反射层的厚度相同或者不同。
本发明的有益效果：
与现有技术相比，通过本发明的制造方法形成的声表面波谐振器，采用声表面波与固体反射层组合，能使漏波能通过固体反射层的布拉格反射回来，从而提高谐振器的Q值。
附图说明
图1为本发明的一种新型声表面波谐振器剖面结构图；
图2为本发明的一种新型声表面波谐振器的制备工艺流程图，其中，图2的(a)为硅片的示意图，图2的(b)为在硅片上形成第一组反射层的示意图，图2的(c)为在第一组反射层上形成第二组反射层的示意图，图2的(d)为形成压电材料基板的示意图，图2的(e)为沉积金属薄膜材料的示意图，图2的(f)为形成金属叉指结构的示意图。
附图中：
100：硅片；200：第一布拉格反射层；300：第二布拉格反射层；400：压电材料基板；500：金属叉指结构。
具体实施方式
下面通过附图和实施例，对本发明的技术方案做进一步的详细描述。
实施例1
本发明提供了一种声表面波谐振器，该声表面波谐振器包括基片100、该基片例如是硅片、蓝宝石、或者陶瓷材料，位于该基片100上的反色层，该反射层可以包括一组或多组，位于反射层上的压电材料基板400以及形成于该压电材料基板400上的叉指结构，其中，每组反射层包括第一布拉格反射层200及位于该第一布拉格反射层200上的第二布拉格反射层300。
如图1所示，在本实施方式中，基片100上设有两组反射层组，每组反射层组均包括第一布拉格反射层200和第二布拉格反射层300，但是不限于此，根据器件的要求，可以设置2-10组反射层。进一步地，第一布拉格反射层200的薄膜材料例如为二氧化硅(SiO2)、氮化硅(SiN)、氮氧化硅(SiON)、碳化硅(SiC)等；第一布拉格反射层200的厚度为10μm～1000μm。另外，在第一布拉格反射层200上面例如沉积第二布拉格反射层300，第二布拉格反射层300的薄膜材料例如为钨、氮化铝、氧化铪、氧化钛、氧化铊。
另外，在第二布拉格反射层300上设有压电材料基板400，该压电材料基板400的厚度为1μm～500μm，并且该压电材料基板400的材料例如为石英、铌酸锂、钛酸钡等。
另外，在压电材料基板400上设有金属叉指结构500，该金属叉指结构500的材料例如为铜、铝、铬、银、钛等或者它们的组合。
与现有技术相比，本发明的声表面波谐振器采用声表面波与固体反射层组合，使得最终声表面波谐振器的漏波能通过固体反射层的布拉格反射回来，从而提高谐振器的Q值。
实施例2
参照图2，本发明还提供了本发明的声表面波谐振器的制备方法，该制备方法包括：
准备单面或双面抛光的硅片100，其中抛光面向上，进行标准清洗。如图2的(a)所示。
在硅片100上面沉积一层反射层薄膜材料，形成第一布拉格反射层200，该第一布拉格反射层200的材料例如为二氧化硅(SiO2)、氮化硅(SiN)、氮氧化硅(SiON)、碳化硅(SiC)等，第一布拉格反射层200的厚度为10μm～1000μm。然后，在第一布拉格反射层200上面沉积第二层反射层薄膜材料形成第二布拉格反射层300，在本实施方式中，第二布拉格反射层300的厚度与第一布拉格反射层200的厚度相同，但是也可以不同。第二布拉格反射层300的材料例如为钨、氮化铝、氧化铪、氧化钛、氧化铊。如图2的(b)所示。
在第一组反射层(即第二布拉格反射层300)上继续分别沉积相同的两种反射层薄膜材料，以形成第二组反射层，在本实施方式中，第一组反射层和第二组反射层相同，但是不限于此，可以不同。需要说明的是，根绝器件的要求，总共可以沉积2～10组反射层薄膜材料。如图2的(c)所示。
在第二组反射层表面沉积一层压电材料薄膜形成压电材料基板400，其厚度为1μm～500μm，压电薄膜的材料例如为石英、铌酸锂、钛酸钡等。如图2的(d)图所示。
在压电材料薄膜的表面沉积一层金属薄膜材料，其厚度一般为50nm～1μm，该金属叉指材料例如为铜、铝、铬、银、钛的组合或者其中之一，如图2的(e)所示。
对该金属薄膜材料进行光刻图形化，形成金属叉指结构500，并进行标准清洗，如图2的(f)所示。由此形成声表面波谐振器。
与现有技术相比，通过上述方法形成的声表面波谐振器能使漏波能通过固体反射层的布拉格反射回来，从而提高谐振器的Q值。
需要说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的精神和范围。
Claims (7)
1.一种基于固体反射层的声表面波谐振器，其特征在于，所述声表面波谐振器包括基片、位于该基片上方的压电材料基板以及形成于该压电材料基板上的叉指结构；在所述基片和所述压电材料基板之间设有至少一组反射层组，各组反射层组均包括第一布拉格反射层及位于该第一布拉格反射层上的第二布拉格反射层；
所述第一布拉格反射层的厚度与第二布拉格反射层的厚度相同或者不同；
所述第一布拉格反射层的厚度在10μm-1000μm；和/或所述第二布拉格反射层的厚度在10μm-1000μm；
所述反射层组为2-10组。
2.根据权利要求1所述的基于固体反射层的声表面波谐振器，其特征在于，所述第一布拉格反射层的材料为二氧化硅、氮化硅、氮氧化硅或碳化硅。
3.根据权利要求1所述的基于固体反射层的声表面波谐振器，其特征在于，所述第二布拉格反射层的材料为钨、氮化铝、氧化铪、氧化钛或氧化铊。
4.根据权利要求1至3任一项所述的基于固体反射层的声表面波谐振器，其特征在于，所述叉指结构的材料包括铜、铝、铬、银、钛的组合或者其中之一；和/或所述叉指结构的厚度为1μm-500μm。
5.根据权利要求1至3任一项所述的基于固体反射层的声表面波谐振器，其特征在于，所述压电材料基板的材料包括石英、铌酸锂或钛酸钡；和/或所述压电材料基板的厚度为50nm-1μm。
6.如权利要求1至5任一项所述的一种声表面波谐振器的制造方法，其特征在于，所述制造方法包括：
在基片上制备一层反射层薄膜材料，形成第一布拉格反射层；
在所述第一布拉格反射层上制备一层反射层薄膜材料，形成第二布拉格反射层，所述第一布拉格反射层、所述第二布拉格反射层形成第一组反射层；
在所述第二布拉格反射层上制备压电材料薄膜；
在所述压电材料薄膜上制备金属叉指结构。
7.根据权利要求6所述的声表面波谐振器的制造方法，其特征在于，在所述基片与所述压电材料基板之间形成2-10组反射层组，所述第一布拉格反射层和所述第二布拉格反射层的厚度相同或者不同。
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