CN108539006A - 一种温度补偿声表面波滤波器及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种温度补偿声表面波谐振器及其制备方法，所述温度补偿声表面波谐振器包括压电材料基板、位于该压电材料基板上的第一温度补偿材料层，形成在所述压电补偿材料层上的金属叉指结构，形成在所述金属叉指结构上的第二温度补偿材料层。本发明的温度补偿声表面波谐振器能够有效降低工艺的难度；提高工艺的稳定性和可靠性，并且提高产品的良率；降低了频率温度系数，提高器件的性能。

Description

一种温度补偿声表面波滤波器及其制备方法
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温度补偿层刻蚀的温度补偿声表面波谐振器及其制备方法。
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。
在4G通信时代，由于声表面波滤波器的频率受使用温度的影响较大，薄膜体声波滤波器逐渐成为市场的主流选择。考虑到声表面波的成本优势，业内一直在研究如何提高声表面波的温度补偿特性。传统的方法是先沉积叉指(IDT)金属，然后刻蚀或者liftoff，再在IDT表面沉积一层二氧化硅(SiO2)。该方法虽然已经商用，但仍有其局限性，比如IDT金属的liftoff或者刻蚀工艺控制要求极高，一般的工艺条件很难达到较高的良率。
发明内容
本发明的目的是针对现有技术的缺陷，提出了一种全新的温度补偿型声表面波谐振器及其制备方法。具体方案如下：
一种声表面波滤波器的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：在压电材料基板上制备第一温度补偿材料层；
图形化所述第一温度补偿材料层，形成叉指槽；
在所述第一温度补偿材料层上生长金属层，平坦化所述金属层，形成金属叉指结构；
生长第二温度补偿层，所述第二温度补偿层覆盖所述第一温度补偿材料层和所述金属叉指结构。
进一步地，还包括图形化所述第二温度补偿层，形成电极开口的步骤。
进一步地，还包括平坦化所述第二温度补偿层的步骤。
进一步地，所述第一温度补偿材料层或者所述第二温度补偿材料层的材质包括二氧化硅、氮氧化硅或其组合物。
进一步地，所述压电材料基板的材质包括铌酸锂、钽酸锂、氮化铝或氧化锌。
进一步地，所述第一温度补偿材料层或者所述第二温度补偿材料层的制备工艺包括热氧化或者化学气相沉积。
进一步地，所述金属层的材质包括铝、钛、铜、铬、银等或者它们的组合。
本发明还提出一种声表面波滤波器，根据本发明的制备方法所制备。
先在硅基板上预先沉积一层温度补偿层并进行平坦化，然后对温度补偿层进行刻蚀，接下来将沉积金属材料，在预先刻蚀好的温度补偿层内形成金属叉指(IDT)形状，然后再沉积一层温度补偿层并进行平坦化，最后再温度补偿层上刻蚀开口，形成电极(pad)区域。本发明的方案充分结合CMOS生产工艺开发而出，有助于降低谐振器的制造成本，同时提高产品量率。
附图说明
图1为本发明的温度补偿声表面波谐振器剖面结构示意图；
图2为用于本发明的温度补偿声表面波谐振器的制备工艺流程图；
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
图1为本发明的温度补偿声表面波谐振器的剖面结构示意图。如图1所示，该温度补偿声表面波谐振器包括压电材料基板100，例如为铌酸锂、钽酸锂、氮化铝、氧化锌等，压电材料基板100的上面是第一温度补偿层200，该第一温度补偿层的材料是二氧化硅，氮氧化硅等；在温度补偿层中间的金属400为IDT叉指结构，该叉指结构的材料例如为铝、钛、铜、铬、银等或者它们的组合。最上一层为第二温度补偿层210，该第二温度补偿层的材料是二氧化硅，氮氧化硅等。在该第二温度补偿层的某些区域留有刻蚀开口500，为电极pad开口。
实施例2
图2为本发明的温度补偿声表面波谐振器的制备工艺流程图。如图2所示，本发明还提出了一种用于实施例1的温度补偿声表面波谐振器的制备方法，该制备方法包括以下步骤：
(a)准备单面或双面抛光的压电材料基板100，其中抛光面向上，进行标准清洗。如图2的(a)所示。
(b)在压电材料基板100上沉积一层第一温度补偿材料200，沉积的工艺可以为热氧化生长工艺，化学气相沉积等。如图2的(b)所示。
(c)对第一温度补偿材料层200进行图形化并刻蚀，形成后续金属叉指的沟槽(300)形貌，并进行标准清洗。如图2的(c)所示。
(d)在第一温度补偿层200上面生长一层金属叉指材料400，该金属叉指材料可以是铝、钛、铜、金、铬、银等或它们的组合，沉积的工艺例如采用电子束蒸发、物理气相沉积、原子层沉积、脉冲激光沉积等。如图2(d)所示。
(e)对该金属叉指材料进行平坦化，使得非叉指区域的金属都被彻底去除。如图2的(e)所示。
(f)在上述器件表面沉积第二温度补偿材料层(210)并进行平坦化。如图2的(f)所示。该第二温度补偿材料层的制备工艺包括热氧化生长或者化学气相沉积等。
(g)对该第二温度补偿材料(210)进行图形化，形成电极(pad)开口500。如图2的(g)所示。
本发明的方案充分结合CMOS生产工艺开发而出，通过预先在压电材料基板上沉积温度补偿层，有效降低了金属叉指的制备工艺，有助于降低谐振器的制造成本，同时提高产品量率。
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 (8)

1.一种声表面波滤波器的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
在压电材料基板上制备第一温度补偿材料层；
图形化所述第一温度补偿材料层，形成叉指槽；
在所述第一温度补偿材料层上生长金属层，平坦化所述金属层，形成金属叉指结构；
生长第二温度补偿层，所述第二温度补偿层覆盖所述第一温度补偿材料层和所述金属叉指结构。
2.根据权利要求1所述的声表面波滤波器的制备方法，其特征在于：还包括图形化所述第二温度补偿层，形成电极开口的步骤。
3.根据权利要求1或2所述的声表面波滤波器的制备方法，其特征在于：还包括平坦化所述第二温度补偿层的步骤。
4.根据权利要求1所述的声表面波滤波器的制备方法，其特征在于：所述第一温度补偿材料层或者所述第二温度补偿材料层的材质包括二氧化硅、氮氧化硅或其组合物。
5.根据权利要求1所述的声表面波滤波器的制备方法，其特征在于：所述压电材料基板的材质包括铌酸锂、钽酸锂、氮化铝或氧化锌。
6.根据权利要求1所述的声表面波滤波器的制备方法，其特征在于：所述第一温度补偿材料层或者所述第二温度补偿材料层的制备工艺包括热氧化或者化学气相沉积。
7.根据权利要求1所述的声表面波滤波器的制备方法，其特征在于：所述金属层的材质包括铝、钛、铜、铬、银等或者它们的组合。
8.一种声表面波滤波器，根据权利要求1-7任一项所述制备方法所制备。
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