CN113676149A - 一种声波器件及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及微电子器件技术领域，本发明公开了一种声波器件及其制备方法。该声波器件包括由下至上依次层叠的支撑衬底、压电薄膜和叉指电极结构；该支撑衬底上设有能量反射结构；该叉指电极包括第一汇流条、第二汇流条、第一叉指电极和第二叉指电极；该第一叉指电极包括第一圆弧段；该第一圆弧段的一端与该第一汇流条连接；该第二叉指电极包括第二圆弧段；该第二圆弧段的第一端与该第二汇流条连接；该第一圆弧段与该第二圆弧段共圆心。从而使得该声波器件在有效获得高阶兰姆波的模式的基础上，抑制其他杂散模式。
Description
技术领域
本发明涉及微电子器件技术领域，特别涉及一种声波器件及其制备方法。
背景技术
随着移动通信技术的发展，5G时代所使用的电磁波频段将继续向着高频、大带宽发展。
声波谐振器是声波滤波器的基本单元，现有技术中的声波器件，能够利用压电薄板中具有较高声速和较大机电耦合系数的板波模式，可制备高频大带宽的声学滤波器，因此受到了广泛关注。但现有技术中的声波器件仍存在杂散模式(例如零阶水平剪切波、零阶对称型兰姆波)响应大，进而影响主模式(例如，一阶反对称型兰姆波)，造成无法更好地实现目标声学模式。
发明内容
本发明要解决的是现有技术中的声波器件的杂散模式响应大的技术问题。
为解决上述技术问题，本申请在一方面公开了一种声波器件，其包括由下至上依次层叠的支撑衬底、压电薄膜和叉指电极结构；
该支撑衬底上设有能量反射结构；
该叉指电极包括第一汇流条、第二汇流条、第一叉指电极和第二叉指电极；
该第一叉指电极包括第一圆弧段；该第一圆弧段的一端与该第一汇流条连接；
该第二叉指电极包括第二圆弧段；该第二圆弧段的第一端与该第二汇流条连接；
该第一圆弧段与该第二圆弧段共圆心。
可选的，该第一叉指电极包括至少两个间隔设置的上叉指电极；该上叉指电极包括该第一圆弧段；
该第二叉指电极包括至少两个间隔设置的下叉指电极；该下叉指电极包括该第二圆弧段；
相邻的两个该上叉指电极之间置有一个该下叉指电极；
相邻的该上叉指电极与该下叉指电极之间的距离相等。
可选的，该上叉指电极还包括与该第一圆弧段连接的第三圆弧段；
该下叉指电极还包括与该第二圆弧段连接的第四圆弧段；
该第三圆弧段与该第四圆弧段共圆心；
该第三圆弧段与该第四圆弧段之间的距离相等。
可选的，该上叉指电极还包括第一直线段和第二直线段；
该第一直线段、该第一圆弧段、该第三圆弧段和该第二直线段依次连接；该第一直线段的端部与该第一汇流条连接；
该下叉指电极还包括第三直线段和第四直线段；
该第三直线段、该第四圆弧段、该第二圆弧段和该第四直线段依次连接；该第三直线段与该第二汇流条连接；
相邻的该第一直线段与该第四直线段之间的距离相等，相邻的该第二直线段与该第三直线段之间的距离相等。
可选的，能量反射结构为设于所述支撑衬底上的孔。
可选的，该孔为埋孔；
该埋孔的开口朝向该压电薄膜；或者，该埋孔的开口朝向为远离该压电薄膜的方向。
可选的，该孔为通孔；
该通孔与该叉指电极结构相对应，以使该叉指电极结构对应的该压电薄膜的区域悬空。
可选的，能量反射结构为布拉格反射层，且位于支撑衬底和所述压电薄膜之间；布拉格反射层包括交替层叠的低声阻抗层和高声阻抗层。
可选的，还包括介质层；
该介质层位于该支撑衬底与该压电薄膜之间，或者，该介质层位于该叉指电极结构上；
可选的，该压电薄膜的晶体切型为Z切；
该压电薄膜的材料包括铌酸锂或者钽酸锂。
本申请在另一方面还公开了一种声波器件的制备方法，其包括以下步骤：
提供一压电薄膜结构；由下至上依次层叠的支撑衬底、压电薄膜和叉指电极结构；所述支撑衬底上设有能量反射结构；
在该压电薄膜上制备叉指电极结构，得到该声波器件，该叉指电极包括第一汇流条、第二汇流条、第一叉指电极和第二叉指电极；该第一叉指电极包括第一圆弧段；该第一圆弧段的一端与该第一汇流条连接；该第二叉指电极包括第二圆弧段；该第二圆弧段的第一端与该第二汇流条连接；该第一圆弧段与该第二圆弧段共圆心；且该第一圆弧段与该第二圆弧段之间的距离相等。
采用上述技术方案，本申请提供的声波器件具有如下有益效果：
本申请提供了一种声波器件，其包括由下至上依次层叠的支撑衬底、压电薄膜和叉指电极结构；该支撑衬底上设有能量反射结构；该叉指电极包括第一汇流条、第二汇流条、第一叉指电极和第二叉指电极；该第一叉指电极包括第一圆弧段；该第一圆弧段的一端与该第一汇流条连接；该第二叉指电极包括第二圆弧段；该第二圆弧段的第一端与该第二汇流条连接；该第一圆弧段与该第二圆弧段共圆心。如此情况下，能够使得该声波器件在有效获得高阶兰姆波的模式的基础上，有效抑制其他杂散模式(例如零阶水平剪切波和零阶对称型兰姆波)的响应，有效提高了目标声学模式的Q值。
附图说明
为了更清楚地说明本申请实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本申请一种可选的实施方式中的声波器件的结构示意图；
图2为本申请第一种可选的声波器件的俯视图；
图3为本申请第一种可选的声波器件的截面图；
图4为本申请第二种可选的声波器件的截面图；
图5为三种声波模式下对应的波在压电薄膜面内传播方向与相速度的关系曲线；
图6为三种声波模式下对应的波在压电薄膜面内传播方向与机电耦合系数的关系曲线；
图7为本申请第二种可选的声波器件的俯视图；
图8为本申请第三种可选的声波器件的俯视图；
图9为本申请第四种可选的声波器件的俯视图；
图10为本申请可选的声波器件的截面图；
图11为本申请提供的不同声波器件的性能曲线对比图
图12为直线型叉指电极结构的示意图；
图13为对比例2对应的叉指电极结构的示意图。
以下对附图作补充说明：
1-支撑衬底；2-能量反射结构；21-低声阻抗层；22-高声阻抗层；3-压电薄膜；4-叉指电极结构；41-第一汇流条；42-第一叉指电极；43-第二汇流条；44-第二叉指电极；45-上叉指电极；451-第一圆弧段；452-第三圆弧段；453-第一直线段；454-第二直线段；455-第五直线段；46-下叉指电极；461-第二圆弧段；462-第四圆弧段；463-第三直线段；464-第四直线段；465-第六直线段；5-刻蚀通孔；6-凹槽。
具体实施方式
下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例仅仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。
此处所称的“一个实施例”或“实施例”是指可包含于本申请至少一个实现方式中的特定特征、结构或特性。在本申请的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“顶”、“底”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本申请和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本申请的限制。此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含的包括一个或者更多个该特征。而且，术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的本申请的实施例能够以除了在这里图示或描述的那些以外的顺序实施。
参阅图1，图1为本申请一种可选的实施方式中的声波器件的结构示意图。其中，图1中的图(a)为本申请可选的声波器件的截面图；图1中的图(b)为本申请可选的声波器件的俯视图。本申请在一方面公开了一种声波器件，其包括能量反射结构2和叉指电极结构4；该能量反射结构2的顶部设有该叉指电极结构4；该叉指电极包括第一汇流条41、第二汇流条43、第一叉指电极42和第二叉指电极44；该第一叉指电极42包括第一圆弧段451；该第一圆弧段451的一端与该第一汇流条41连接；该第二叉指电极44包括第二圆弧段461；该第二圆弧段461的第一端与该第二汇流条43连接；该第一圆弧段451与该第二圆弧段461共圆心。从而能够达到抑制杂散模式的效果。
可选的，第一圆弧段451对应的圆心角的范围为θ，该θ的范围为：0<θ<180°
于一种可选的实施方式中，该压电薄膜3的晶体切型为Z切；该压电薄膜3的材料包括铌酸锂或者钽酸锂。
于一种可选的实施方式中，参阅图1，该能量反射结构2为支撑衬底1上的孔，该压电薄膜3的顶部设有该叉指电极结构4；可选的，该孔为埋孔；该埋孔的开口朝向该压电薄膜3。于另一种可选的实施方式中，参阅图2和图1中的图(b)，图2为本申请第一种可选的声波器件的俯视图。该压电薄膜3上设有刻蚀通孔5；可选的，该埋孔的开口朝向为远离该压电薄膜3的方向。于另一种可选的实施方式中，参阅图3，图3为本申请第一种可选的声波器件的截面图。该孔为通孔；该通孔与该叉指电极结构4相对应，以使该叉指电极结构4对应的该压电薄膜3的区域悬空。
可选的，参阅图2，该刻蚀通孔5的个数可以根据需要设置为多个，在此不做限定。
可选的，参阅图4，图4为本申请第二种可选的声波器件的截面图。能量反射结构2为布拉格反射层，且位于支撑衬底1和所述压电薄膜3之间；可选的，根据需要布拉格反射层2与叉指电极结构4的区域对应，即二者的俯视图的面积相等；可选的，布拉格反射层2的宽度也可以大于叉指电极结构4对应的区域，在此不做限定。
可选的，布拉格反射层包括交替层叠的低声阻抗层21和高声阻抗层22。可选的，该布拉格反射层的高声阻抗层22具有材料密度高或弹性常数大，或二者兼具的特点，例如氮化铝、钨或者铂等材料；低声阻抗层21具有材料密度低，或弹性常数小，或二者兼具的特点，例如二氧化硅、或者高聚物等材料。鉴于过少的反射层数不能将绝大部分声波能量约束在共振结构中，可选的，高声阻抗层22和低声阻抗层21的层数之和大于等于5；可选的，低声阻抗层21与压电薄膜3相连接。
需要说明的是，本申请中的支撑衬底1中的孔可以根需要灵活地采用上述任意一种形式，只要保证叉指电极结构4的区域与孔相对应，使叉指电极结构4对应的压电薄膜3区域悬空即可，基于该悬空结构可以提高器件的功率容量，且进一步抑制杂散模式；可选的，制备如图2所示的声波器件时，可以先在压电薄膜3上制备出刻蚀通孔5，从而利用刻蚀通孔5通入与支撑衬底1反应的气体，即采用气体刻蚀的方式刻蚀出孔，例如采用二氟化氙气体刻蚀硅衬底，或氟化氢气体刻蚀二氧化硅，从而可以通过控制时间来控制孔的尺寸，该种方式能够效果控制刻蚀出的孔的尺寸，具有刻蚀精度高和稳定性好的优点；而制备如图6所示的声波器件时，可以直接采用背面刻蚀方式，即对支撑衬底1的底部进行刻蚀，从而刻蚀出孔，具有操作步骤简单的优点。
可选的，本申请提供的该声波器件主要是通过上述叉指电极在压电薄膜3中激发一阶反对称型兰姆波，即A1模式；然而实际上，压电薄膜3中还会存在零阶水平剪切波(SH0)和零阶对称型兰姆波(S0)的响应，这两个模式及其在传播方向上引起的高阶模式会作为杂散波模式，进而影响A1模式响应的“干净”程度。
可选的，本实施例中的压电薄膜3的材料为铌酸锂；该压电薄膜3的晶体切型为Z切；参阅图5和图6，图5为三种声波模式下对应的波在压电薄膜面内传播方向与相速度的关系曲线；图6为三种声波模式下对应的波在压电薄膜面内传播方向与机电耦合系数的关系曲线。从图5可以看出，Z切的铌酸锂压电薄膜3激发的A1模式在在面内各个传播方向上的相速度Vp不变(即慢速曲线为圆形)，恒为43km/s；而对应的，SH0模式和S0模式则是不断变化的；且从图6中可以看出，A1模式的机电耦合系数在各个传播方向上也恒为定值，即为38％，这意味着在Z切LN或LT任意面内方向上所激励的A1模式的谐振频率和反谐振频率均相同。然而，SH0模式和S0模式的机电耦合系数则是不断变化的，从而无法选取一个合适的面内传播方向(即横坐标)，使得两个主要的杂散模式机电耦合系数均为0，进而影响目标声学模式的Q值。
而当采用本申请提供的声波器件，由于其的叉指电极结构4为图1中的图(a)所示的结构，即扇形结构，该扇形结构得到的响应可近似看作扇形的圆周角所在的面内所有方向上的谐振器响应的平均值。由于SH0和S0杂散模式及其高阶模式在不同面内传输方向上具有各向异性(即声速和机电耦合系数均不同)，可以起到降低杂散模式能量平均值的作用，从而达到了抑制的良好效果。
需要说明的是，根据需要主模式不仅限于一阶反对称型兰姆波，还可以是其他高阶兰姆波，例如二阶、三阶、四阶或者n阶兰姆波，n大于等于5的自然数；可选的，当该声波器件为图1所示的结构，其可以激发一阶、三阶或者(2m+1)阶，m为大于等于2的自然数；于一种可选的实施方式中，该声波器件还包括介质层；该介质层位于该衬底与该压电薄膜3之间；可选的，该介质层位于叉指电极结构4上，可选的，该介质层的面积可以是与叉指电极结构4的区域相等，该可以大于该叉指电极结构4，从而使得该介质层部分位于压电薄膜3上；该声波器件可以激发二阶、三阶、四阶或者n阶兰姆波，n大于等于5的自然数。
可选的，该介质层的材料包括c轴取向氮化铝、氧化硅、氮化硅或者氧化铝等。该介质层可以调整器件频率、改善频率温度系数等性能。需要说明的是，该介质层还可以选择其他无机材料，只要能够保证目标模式的声学特性在压电薄膜3以及介质层的平面内呈现各向同性即可。
于一种可选的实施方式中，参阅图7，图7为本申请第二种可选的声波器件的俯视图。该第一叉指电极42包括至少两个间隔设置的上叉指电极45；该上叉指电极45包括该第一圆弧段451；该第二叉指电极44包括至少两个间隔设置的下叉指电极46；该下叉指电极46包括该第二圆弧段461；相邻的两个该上叉指电极45之间置有一个该下叉指电极46；相邻的该上叉指电极45与该下叉指电极46之间的距离相等。
为了提高本申请声波器件的应用灵活性，于一种可选的实施方式中，该上叉指电极45还包括与该第一圆弧段451连接的第三圆弧段452；该下叉指电极46还包括与该第二圆弧段461连接的第四圆弧段462；该第三圆弧段452与该第四圆弧段462共圆心；该第三圆弧段452与该第四圆弧段462之间的距离相等，该种叉指电极结构4为圆环结构的技术方案能够有效增强抑制杂散模式的效果。
需要说明的是，当该上叉指电极45或者下叉指电极46仅由圆弧段构成时，在此对每个上叉指电极45包含的圆弧段的个数以及圆心角不做限定，只要对应的圆弧段共圆心，且相邻的上叉指电极45和下叉指电极46之间的距离相等即可，由于该叉指电极得到的响应可以近似看作扇形的圆周角所在的面内所有方向上的谐振器响应的平均值，而SH0和S0杂散模式及其高阶模式在不同面内传输方向上具有各向异性(即声速和机电耦合系数均不同)，可以起到降低杂散模式能量平均值的作用，从而达到了抑制的良好效果。
为了提高本申请声波器件的应用灵活性，于另一种可选的实施方式中，该上叉指电极45还可以是直线段与圆弧段连接形成的电极，同理，下叉指电极46也可以是与上叉指电极45对应的直线段与圆弧段连接形成的电极，对于直线段的个数以及圆弧段的个数以及对应的圆心角不做限定，只要相邻的上叉指电极45与下叉指电极46之间的距离相等，且对应的圆弧段共圆心即可，从而能够达到抑制杂散模式的效果。
可选的，参阅图8，图8为本申请第三种可选的声波器件的俯视图。该上叉指电极45还包括第一直线段453和第二直线段454；该第一直线段453、该第一圆弧段451、该第三圆弧段452和该第二直线段454依次连接；该第一直线段453的端部与该第一汇流条41连接；该下叉指电极46还包括第三直线段463和第四直线段464；该第三直线段463、该第四圆弧段462、该第二圆弧段461和该第四直线段464依次连接；该第三直线段463与该第二汇流条43连接；相邻的该第一直线段453与该第四直线段464之间的距离相等，相邻的该第二直线段454与该第三直线段463之间的距离相等。
可选的，参阅图9，图9为本申请第四种可选的声波器件的俯视图。该上叉指电极45还包括第五直线段455；下叉指电极46还包括第六直线段465；其中，第五直线段455位于第一圆弧段451和第三圆弧段452之间；第六直线段465位于第二圆弧段461和第三圆弧段452之间，与上述图8所示的结构相似，相邻的第五直线段455与第六直线段465之间的距离相等；可选的，第一圆弧段461与第二圆弧段461对应的圆心角为θ1；第三圆弧段452与第四圆弧段462对应的圆心角为θ2，θ1与θ2可以相等，也可以设置为不同的数值，在此不做限定。
需要说明的是，参阅图8和图9，该上叉指电极45或者下叉指电极46可以是由直线和圆弧段结合形成的，可选的，可以是N条直线和M个圆弧段，其中，N为大于1的自然数，M为大于1的自然数；由于相邻的上叉指电极45和下叉指电极46之间的距离相等，从而可以使得该叉指电极得到的响应可以近似看作扇形的圆周角所在的面内所有方向上的谐振器响应的平均值，而SH0和S0杂散模式及其高阶模式在不同面内传输方向上具有各向异性(即声速和机电耦合系数均不同)，可以起到降低杂散模式能量平均值的作用，从而达到了抑制的良好效果。
于一种可选的实施方式中，参阅图5，该压电薄膜3的厚度小于0.5p，该p为相邻的该上叉指电极45与该下叉指电极46之间的距离，对于叉指电极中的圆弧段，由于上叉指电极45的圆弧段对应的下叉指电极46的圆弧段共圆心，因此，沿径向的相邻的上叉指电极45与下叉指电极46之间的距离p相等；可选的，p还可以为相邻的该上叉指电极45的中心线与该下叉指电极46的中心线之间的距离；需要说明的是，当p过小，会使得波的能量的水平分量过大，致使能量约束效果差，且机电耦合系数较小；而p过大，则会使得器件尺寸过大。可选的，为了在保证器件尺寸合适的基础上，提高器件的能量约束效果。压电薄膜3厚度h可满足关系式：0.2p<h<0.45p。
为了进一步抑制或消除该器件中的杂散模式，于一种可选的实施方式中，该压电薄膜3上与激励区域无关的区域可以设置为镂空区域，可选的，该镂空区域可以是通孔结构。
为了进一步提高器件的功率容量、抑制杂散模式，于一种可选的实施方式中，参阅图10，图10为本申请可选的声波器件的截面图。该压电薄膜3上设有间隔设置的两个凹槽6，一个该凹槽6内设有该第一叉指电极42；另一个该凹槽6内设有该第二叉指电极44；当然根据第一叉指电极42和第二叉指电极44的数量，可以对应的设置凹槽6；
可选的，制备图6中的叉指电极方法可以是如下步骤：通过预先对压电薄膜3进行刻蚀，形成多个凹槽6，再进行金属沉积的方式进行局部或者全部嵌入；其中，局部嵌入表现为叉指电极的高度大于凹槽6的深度，例如，凹槽6的深度为70纳米，叉指电极的高度为120纳米；全部嵌入表现为叉指电极的高度小于等于凹槽6的深度，例如，凹槽6的深度为180纳米，叉指电极的高度为120纳米。
为了更有效地激发A1模式，降低杂散波的响应，于一种可选的实施方式中，第一叉指电极42和第二叉指电极44的金属化率小于30％；为了进一步保证器件的欧姆损耗不大，第一叉指电极42和第二叉指电极44的金属化率η满足以下关系，10％<η<26％。
于一种可选的实施方式中，该支撑衬底11的材料包括硅、氧化硅-硅、绝缘体上硅(Silicon-On-Insulator，SOI)、锗、石英、蓝宝石、铌酸锂、钽酸锂中的至少一种；该第一叉指电极42的材料包括铝、钨、铬、钛、铜、银和金中至少一种金属材料；该第二叉指电极44的材料包括铝、钨、铬、钛、铜、银和金中至少一种金属材料。
为了更好地体现本申请的方案以及有益效果，以下以具体实施例进行描述，参阅图11，图11为本申请提供的不同声波器件的性能曲线对比图。图中的例1对应的声波器件结构为：采用图8所示的叉指电极结构4，声波器件的层结构为图2所示，支撑衬底11的材料为硅，压电薄膜3为Z切铌酸锂晶圆，且厚度为500纳米；第一引线41、第二引线42、第一叉指电极42和第二叉指电极44的金属化率为5％，相邻的上叉指电极45和下叉指电极46之间的间距p为5微米；第一汇流条41和第二汇流条43为铝，其厚度为80纳米；圆心角θ为15°。
对比例1对应的声波器件结构为：将例1中的叉指电极结构4替换为直线型，如图12所示，图12为直线型叉指电极结构的示意图。其余结构与例1相同。
对比例2对应的声波器件结构为：如图13所示，图13为对比例2对应的叉指电极结构的示意图，将例1中的叉指电极结构4替换为图13中的叉指电极结构4；其余结构与例1相同；从图13中可以看出，虽然其相邻的上叉指电极45和下叉指电极46之间可以存在距离相等的部位，图13中p对应的距离为5微米，但是相邻的不同叉指电极的圆弧段并不共圆心，上述距离相等对应的距离也并非最小距离。
从图11中可以看出，对比例1和例1的谐振与反谐振频率几乎一致，可以说明Z切铌酸锂的A1模式在压电薄膜3的面内具有各向同性的特征；并且从图13中可以看出例1相较于对比例1，二者的谐振和反谐振的导纳比几乎相同，且对比例1中部分杂散模式被抑制，从而可以有效说明本申请的弧形叉指电极结构4比传统直线型叉指结构相比，具有抑制杂散模式的效果。
同样的，从图13可以看出，对比例2相比于例1，其激发的A1模式较为混乱，谐振频率附近杂乱无章，说明器件中存在多个等效的器件波长。从对比例2对应的图13和例1对应的图8可以看出，例1中，相邻叉指电极之间的最小间距恒为5微米；而对比例2中，虽然电极形状也为圆弧型，相邻电极之间水平间距可以为5微米，但最小间距并不沿着水平方向，则实际激发波长λ＝2p<10微米，因此，在设计本申请的上述叉指电极结构4时，需要把握相邻的叉指电极对应的圆弧段共圆心，且相邻的直线段平行，从而可以使其相邻的叉指电极之间的距离相等可以是最小距离相等，从而可以使得该声波器件具有更好的主模式响应，以及抑制杂散模式的效果。
需要说明的是，该声波器件可以应用于弹性波滤波器、谐振器、双工器或者多工器；其中，弹性波滤波器和双工器主要由多个声波器件通过级联所构建而成，不同尺寸、形状的叉指电极的孔径宽度、对数、排布方式以及其他因素都会影响谐振器的电容，但后续可以通过调整第一叉指电极42和第二叉指电极44的圆周角，即圆弧段对应的圆心角，即可实现对谐振器电容的调整，便于后续弹性波滤波器以及双工器的搭建。
本申请在另一方面还公开了一种声波器件的制备方法，其包括以下步骤：提供一压电薄膜3结构；由下至上依次层叠的支撑衬底1、压电薄膜3和叉指电极结构4；所述支撑衬底1上设有能量反射结构2；在该压电薄膜3上制备叉指电极结构4，得到该声波器件，该叉指电极包括第一汇流条41、第二汇流条43、第一叉指电极42和第二叉指电极44；该第一叉指电极42包括第一圆弧段451；该第一圆弧段451的一端与该第一汇流条41连接；该第二叉指电极44包括第二圆弧段461；该第二圆弧段461的第一端与该第二汇流条43连接；该第一圆弧段451与该第二圆弧段461共圆心；且该第一圆弧段451与该第二圆弧段461之间的距离相等。
可选的，在该压电薄膜3上制备叉指电极结构4的过程可以具体阐述为：先再压电薄膜3上涂覆光刻胶，再对光刻胶进行图形化处理，之后可以采用蒸镀或者溅射的方式制备该叉指电极结构4，再去除光刻胶残留即可；还可以采用其他沉积或者刻蚀与沉积结合的方式，在此不做限定。
基于本申请提供的上述声波器件的制备方法制得的声波器件不仅能够产生有效的A1模式，该压电薄膜3激发的波在该压电薄膜3的各个传播方向上的相速度和机电耦合系数为定值，且由于本申请的该种电极结构，还能够达到抑制杂散模式的效果。
需要说明的是，本申请中提供的制备声波器件的其他可选的制备过程可以参见上述声波器件结构的实施例，在此不再赘述。
以上所述仅为本申请可选实施例，并不用以限制本申请，凡在本申请的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请的保护范围之内。
Claims (11)
1.一种声波器件，其特征在于，包括由下至上依次层叠的支撑衬底(1)、压电薄膜(3)和叉指电极结构(4)；
所述支撑衬底(1)上设有能量反射结构(2)；
所述叉指电极包括第一汇流条(41)、第二汇流条(43)、第一叉指电极(42)和第二叉指电极(44)；
所述第一叉指电极(42)包括第一圆弧段(451)；所述第一圆弧段(451)的一端与所述第一汇流条(41)连接；
所述第二叉指电极(44)包括第二圆弧段(461)；所述第二圆弧段(461)的第一端与所述第二汇流条(43)连接；
所述第一圆弧段(451)与所述第二圆弧段(461)共圆心。
2.根据权利要求1所述的声波器件，其特征在于，所述第一叉指电极(42)包括至少两个间隔设置的上叉指电极(45)；所述上叉指电极(45)包括所述第一圆弧段(451)；
所述第二叉指电极(44)包括至少两个间隔设置的下叉指电极(46)；所述下叉指电极(46)包括所述第二圆弧段(461)；
相邻的两个所述上叉指电极(45)之间置有一个所述下叉指电极(46)；
相邻的所述上叉指电极(45)与所述下叉指电极(46)之间的距离相等。
3.根据权利要求2所述的声波器件，其特征在于，所述上叉指电极(45)还包括与所述第一圆弧段(451)连接的第三圆弧段(452)；
所述下叉指电极(46)还包括与所述第二圆弧段(461)连接的第四圆弧段(462)；
所述第三圆弧段(452)与所述第四圆弧段(462)共圆心；
所述第三圆弧段(452)与所述第四圆弧段(462)之间的距离相等。
4.根据权利要求3所述的声波器件，其特征在于，所述上叉指电极(45)还包括第一直线段(453)和第二直线段(454)；
所述第一直线段(453)、所述第一圆弧段(451)、所述第三圆弧段(452)和所述第二直线段(454)依次连接；所述第一直线段(453)的端部与所述第一汇流条(41)连接；
所述下叉指电极(46)还包括第三直线段(463)和第四直线段(464)；
所述第三直线段(463)、所述第四圆弧段(462)、所述第二圆弧段(461)和所述第四直线段(464)依次连接；所述第三直线段(463)与所述第二汇流条(43)连接；
相邻的所述第一直线段(453)与所述第四直线段(464)之间的距离相等，相邻的所述第二直线段(454)与所述第三直线段(463)之间的距离相等。
5.根据权利要求1所述的声波器件，其特征在于，所述能量反射结构(2)为设于所述支撑衬底(1)上的孔。
6.根据权利要求5所述的声波器件，其特征在于，所述孔为埋孔；
所述埋孔的开口朝向所述压电薄膜(3)；且所述压电薄膜(3)上设有刻蚀通孔(5)；或者，所述埋孔的开口朝向为远离所述压电薄膜(3)的方向。
7.根据权利要求5所述的声波器件，其特征在于，所述孔为通孔；
所述通孔与所述叉指电极结构(4)相对应，以使所述叉指电极结构(4)对应的所述压电薄膜(3)的区域悬空。
8.根据权利要求1所述的声波器件，其特征在于，所述能量反射结构(2)为布拉格反射层，且位于所述支撑衬底(1)和所述压电薄膜(3)之间；
所述布拉格反射层包括交替层叠的低声阻抗层(21)和高声阻抗层(22)。
9.根据权利要求6所述的声波器件，其特征在于，还包括介质层；
所述介质层位于所述支撑衬底(1)与所述压电薄膜(3)之间，或者，所述介质层位于所述叉指电极结构(4)上。
10.根据权利要求1所述的声波器件，其特征在于，所述压电薄膜(3)的晶体切型为Z切；
所述压电薄膜(3)的材料包括铌酸锂或者钽酸锂。
11.一种声波器件的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
提供一压电薄膜(3)结构；由下至上依次层叠的支撑衬底(1)、压电薄膜(3)和叉指电极结构(4)；所述支撑衬底(1)上设有能量反射结构(2)；
在所述压电薄膜(3)上制备叉指电极结构(4)，得到所述声波器件，所述叉指电极包括第一汇流条(41)、第二汇流条(43)、第一叉指电极(42)和第二叉指电极(44)；所述第一叉指电极(42)包括第一圆弧段(451)；所述第一圆弧段(451)的一端与所述第一汇流条(41)连接；所述第二叉指电极(44)包括第二圆弧段(461)；所述第二圆弧段(461)的第一端与所述第二汇流条(43)连接；所述第一圆弧段(451)与所述第二圆弧段(461)共圆心；且所述第一圆弧段(451)与所述第二圆弧段(461)之间的距离相等。
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| CN115021705A (zh) * | 2022-06-27 | 2022-09-06 | 中国科学院上海微系统与信息技术研究所 | 一种高频声波谐振器及应用其的滤波器 |
| CN115021705B (zh) * | 2022-06-27 | 2024-04-09 | 中国科学院上海微系统与信息技术研究所 | 一种高频声波谐振器及应用其的滤波器 |
| CN115865025A (zh) * | 2023-03-03 | 2023-03-28 | 北京航天微电科技有限公司 | 半导体微声器件制作方法、装置和半导体微声器件 |
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| CN113676149B (zh) | 2023-11-21 |
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