CN115021705B - 一种高频声波谐振器及应用其的滤波器 - Google Patents

Abstract

本发明涉及微电子技术领域，本发明公开了一种高频声波谐振器及应用其的滤波器。该高频声波谐振器包括由下至上依次层叠的支撑衬底、底电极、压电薄膜和叉指换能器；该叉指换能器包括第一汇流条和多个间隔设置的第一电极；该多个第一电极的同一侧与该第一汇流条连接；该多个第一电极中相邻的第一电极的中心之间的间隔距离与目标模式的频率之积小于该支撑衬底的声速；该目标模式为该高频声波谐振器在纵向电场作用下激发的高阶模式；本申请提供的该声波谐振器建立在异质集成衬底上，具有结构简单且压电薄膜强度高，仍能够保证声波谐振器的品质的特点。

Description

一种高频声波谐振器及应用其的滤波器

技术领域

本发明涉及微电子技术领域，特别涉及一种高频声波谐振器及应用其的滤波器。

背景技术

现代通讯行业对信号质量的要求越来越高以及对通信频谱资源的争夺越演越烈。低损耗、宽带宽、可调谐以及温度稳定性已经成为通讯行业的普遍追求目标。声学谐振器包括声表面波(Surface Acoustic Wave，SAW)谐振器和体声波(Bulk Acoustic Wave，BAW)；谐振器因其体积小、带宽大、Q值高目前已经广泛应用于通信领域。其中BAW谐振器由于谐振频率与厚度成反比，通过对薄膜减薄可以轻松实现较高的频率。

然而，随着频率的提高，悬空的压电薄膜逐渐变薄，结构变得更加脆弱且散热变得更加艰难。且传统的固态装配型体声波谐振器(BAW-SMR)为了获得高Q值的谐振器，利用多层布拉格反射层结构来将声波能量局限在压电薄膜内，但这大大提高了工艺难度和生产成本。

发明内容

为解决上述现有技术中高频声波谐振器工艺难度大和结构复杂的技术问题，本申请于一方面公开了一种高频声波谐振器，其包括由下至上依次层叠的支撑衬底、底电极、压电薄膜和叉指换能器；

该叉指换能器包括第一汇流条和多个间隔设置的第一电极；该多个第一电极的同一侧与该第一汇流条连接；

该多个第一电极中相邻的第一电极的中心之间间隔距离与目标模式的频率之积小于该支撑衬底的声速；该目标模式为该高频声波谐振器在纵向电场作用下激发的高阶模式。

可选的，该目标模式的谐振频率由该压电薄膜的厚度、该压电薄膜的体声波声速、负载的类型和该负载的厚度决定；该负载包括该叉指换能器；

该目标模式的沿第一方向的相速度由该叉指换能器的周期和该谐振频率决定，且该第一方向的相速度大于等于5000米/秒；该叉指换能器的周期为该多个第一电极中相邻的第一电极的中心之间的间隔距离；该第一方向为平行于该压电薄膜的表面的方向。

可选的，该目标模式对应的波型为高阶兰姆波、高阶水平剪切波以及高阶瑞利模式中的一种。

可选的，该支撑衬底中在第二方向的慢剪切波声速大于该目标模式的沿第一方向的相速度；该第二方向为与该第一方向平行，且垂直于该第一电极的方向。

可选的，该第一汇流条的第一侧边与邻近的底电极的侧边存在预设距离；该第一侧边为靠近该底电极的侧边。

可选的，还包括绝缘件；

压电薄膜上设有第一通孔；

第一通孔与第一汇流条对应，且所述第一通孔内设有该绝缘件；

该绝缘件的材料为非压电的绝缘材料。

可选的，还包括键合层；

该键合层位于该支撑衬底与该底电极之间；

该键合层包括非金属材料和金属材料。

可选的，还包括低声速介质层；

所述低声速介质层位于所述支撑衬底与所述底电极之间；

所述低声速介质层包括非金属材料和金属材料。

可选的，该支撑衬底包括层叠的第一衬底和高声速衬底；

该第一衬底的材料为易成型加工的材料；

该高声速衬底的材料为不同晶型及不同切型的碳化硅、金刚石、类金刚石、蓝宝石、氮化铝和氮化硅中的一种。

可选的，该高声速衬底的厚度大于等于0.5倍的该多个第一电极中相邻的第一电极的间隔距离。

本申请于另一方面公开了一种滤波器，其包括上述的高频声波谐振器。

采用上述技术方案，本申请提供的高频声波谐振器具有如下有益效果：

该高频声波谐振器包括由下至上依次层叠的支撑衬底、底电极、压电薄膜和叉指换能器；该叉指换能器包括第一汇流条和多个间隔设置的第一电极；该多个第一电极的同一侧与该第一汇流条连接；该多个第一电极中相邻的第一电极的中心之间间隔距离与目标模式的频率之积小于该支撑衬底的声速；该目标模式为该高频声波谐振器在纵向电场作用下激发的高阶模式；本申请提供的该声波谐振器不包括布拉格反射层，从而可以降低加工难度和布拉格反射层产生的寄生效应，整体具有结构简单且压电薄膜强度高，仍能够保证声波谐振器的品质的特点。

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声波谐振器的结构示意图；

图2为本申请一种可选的声波谐振器的局部示意图；

图3为具有布拉格反射层的BAW谐振器；

图4为图3结构的仿真导纳曲线；

图5为图3结构对应的振型图；

图6为具有布拉格反射层的SH1模式谐振器；

图7为图6结构的仿真导纳曲线；

图8为图6结构对应的振型图；

图9为不具有布拉格反射层的BAW谐振器；

图10为图9结构的仿真导纳曲线；

图11为图9结构对应的振型图；

图12为不具有布拉格反射层的SH1模式谐振器；

图13为图12结构的仿真导纳曲线；

图14为图12结构对应的振型图；

图15为基于图12结构的谐振器设计的不同叉指电极对数的谐振器对应的导纳曲线；

图16为基于图12结构的谐振器设计的不同叉指电极对数的谐振器对应的振型图；

图17为本申请一种可选的谐振器的导纳曲线；

图18为本申请一种可选的谐振器的振型图；

图19为本申请另一种可选的谐振器的导纳曲线；

图20为本申请另一种可选的谐振器的振型图。

以下对附图作补充说明：

1-支撑衬底；2-底电极；3-压电薄膜；4-叉指换能器；41-第一汇流条；42-第一电极；43-第二汇流条；44-第二电极；5-布拉格反射层；6-片状顶电极；7-叉指顶电极；8-低声速介质层。

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。

尽管阐述本发明的广泛范围的数值范围和参数是近似值，但是具体实例中列出的数值尽可能精确地报告。然而，任何数值固有地包含由其各自测试测量中发现的标准偏差必然产生的某些误差。

当本文中公开一个数值范围时，上述范围视为连续，且包括该范围的最小值及最大值，以及这种最小值与最大值之间的每一个值。进一步地，当范围是指整数时，包括该范围的最小值与最大值之间的每一个整数。此外，当提供多个范围描述特征或特性时，可以合并该范围。换言之，除非另有指明，否则本文中所公开之所有范围应理解为包括其中所归入的任何及所有的子范围。例如，从“1至10”的指定范围应视为包括最小值1与最大值10之间的任何及所有的子范围。范围1至10的示例性子范围包括但不限于1至6.1、3.5至7.8、5.5至10等。

通常，现有技术中的谐振器包括布拉格反射层和位于其上的三明治压电薄膜结构，压电薄膜层上的顶电极为片状电极，该种结构在纵向电场激发的杂波难以通过调整电极的厚度、压电薄膜的厚度等来消除，且布拉格反射层工艺复杂度高，通常采用金属作为高声阻抗层，即使采用图案化底电极也无法避免布拉格反射层引入额外寄生效应。因此，如何简化结构，同时保留纵向场激发的高阶模态的优点，成为其实现高频大带宽应用的关键。为此，参阅图1-2，图1为本申请一种可选的声波谐振器的结构示意图。图2为本申请一种可选的声波谐振器的局部示意图。本申请公开了一种高频声波谐振器，其包括由下至上依次层叠的支撑衬底1、底电极2、压电薄膜3和叉指换能器4；该叉指换能器4包括第一汇流条41和多个间隔设置的第一电极42；该多个第一电极42的同一侧与该第一汇流条41连接；该多个第一电极42中相邻的第一电极42的间隔距离与目标模式的频率之积小于该支撑衬底1的声速；该目标模式为该高频声波谐振器在电场作用下激发的高阶模式。本申请提供的该声波谐振器不存在由高低声阻抗层组成的布拉格反射层结构或使压电薄膜悬空的空腔结构，结构简单且稳定，且保证该谐振器在电场激发下生成的声波能量能够局限在压电薄膜3内，而不会泄露到衬底中，保证谐振器的声波品质。除了金属电极以外无其他导电材料，避免了布拉格反射层引入额外寄生效应。目标模式为纵向电场激励，振动分量以厚度方向为主，电极覆盖率以及电极对数对目标模式影响不大，降低了光刻精度要求，提高了电容调控和滤波器设计的灵活度。

于一种可行的实施例中，该目标模式的谐振频率由该压电薄膜3的厚度、该压电薄膜3的体声波声速、负载的类型和该负载的厚度决定；该负载包括该叉指换能器4；该目标模式的沿第一方向(如图2中的x轴方向)的相速度由该叉指换能器4的周期和该谐振频率决定，且该第一方向的相速度大于等于5000米/秒；该叉指换能器4的周期为该多个第一电极42中相邻的第一电极42的间隔距离；该第一方向为平行于该压电薄膜3的表面的方向。

可选的，参阅图2，该叉指换能器4还包括第二汇流条43和多个间隔排列的第二电极44，多个第一电极42与多个第二电极44交错间隔排列，且相邻的第二电极44的距离等于相邻的第一电极42的距离。

可选的，该叉指换能器4和底电极2可以是单层金属薄膜、多层金属薄膜、金属与非金属组成的复合薄膜。可选的，上述金属薄膜的材料可以是纯金属材料、合金、掺杂非金属元素的材料。

可选的，负载的类型可以是指负载的材料种类，还可以是指负载的结构组成，例如，负载包括层叠的叉指换能器4和绝缘层。

可选的，该绝缘层可以整面平铺在该叉指换能器4的表面，还可以是图案化的绝缘层，即仅位于叉指换能器4的汇流条和电极上。

可选的，该绝缘层的材料可以是氧化硅、氮化铝、氮化硅等绝缘材料。

可选的，当负载为叉指换能器4时，随着叉指换能器4的材料的密度上升，该谐振器的谐振频率下降；随着叉指换能器4的材料的弹性系数上升，该谐振器的谐振频率上升；随着叉指换能器4的厚度增加，该谐振器的谐振频率下降。

可选的，该负载还可以包括叉指换能器4和位于其上的金属层，该金属层仅位于叉指换能器4的汇流条和电极上，不能造成叉指换能器4短路。

于一种可行的实施例中，该目标模式对应的波型为高阶兰姆波、高阶水平剪切波以及高阶瑞利模式中的一种。

于一种可行的实施例中，该支撑衬底1中在第二方向(如图2中的x轴方向)的慢剪切波声速大于该目标模式的沿第一方向的相速度；该第二方向为与该第一方向平行，且垂直于该第一电极42的方向。

于一种可行的实施例中，为了进一步提高该谐振器的声波品质，避免叉指换能器4与底电极2在重叠区域激发出体声波模式，成为向支撑衬底1泄露的损耗源。本申请提供的该声波谐振器的叉指换能器的汇流条与底电极2不存在重叠区域，可选的，该底电极2设有与该第一汇流条41对应的第二通孔；可选的，如图2所示，该第一汇流条41的第一侧边与邻近的底电极2的侧边存在预设距离；该第一侧边为靠近该底电极2的侧边。也就是说，可以通过图案化底电极2，以使底电极2的侧边与相邻的汇流条之间存在预设间隙。于另一种可行的实施例中，该声波谐振器还包括绝缘件；压电薄膜3上设有第三通孔；第三通孔与第一汇流条41对应，且所述第三通孔内设有该绝缘件；该绝缘件的材料为非压电的绝缘材料；也就是说，叉指换能器4的汇流条在压电薄膜3上的正投影区域的压电薄膜3被去除，并用该绝缘件填充。当然，也可以不对第三通孔进行填充，只要保证底电极2与汇流条不存在重叠区域即可。

于一种可行的实施例中，为了提高在制备该声波谐振器的过程中，提高声波谐振器的压电薄膜3的质量，避免键合过程中存在孔洞或者碎裂的情况，该声波谐振器还包括键合层；该键合层位于该支撑衬底1与该底电极2之间；该键合层包括非金属材料和金属材料，例如，该键合层可以是钛或者氧化硅。

于一种可行的实施例中，当键合层为钛，由于键合层与底电极2均为同一类材料，即金属材料，同样为了避免二者形成的层结构与叉指换能器4的汇流条存在重叠区域，进而降低器件的Q值；该键合层上设有与该第二通孔对应的第一通孔；或者还可以是如上述对压电薄膜3进行图案化处理的方式，该键合层则不需要设置第一通孔；为了在进一步简化结构同时，提高声波谐振器的质量，可选的，该键合层与底电极2可以是同一层，即为同一种材料。

于一种可行的实施例中，为了提高该声波谐振器的能量反射效率，并提高机电耦合系数。该声波谐振器还包括低声速介质层8；该低声速介质层8位于支撑衬底1与底电极2之间；该低声速介质层8的材料包括金属材料和非金属材料，例如：氧化硅、金、铂等。

可选的，该低声速介质层8与键合层可以是同一层，例如当低声速介质层8和键合层的材料均为氧化硅时；可选的，该低声速介质层8与键合层可以不是同一层，则该声波谐振器的支撑衬底1与底电极2之间设有依次层叠的低声速介质层8和键合层，键合层的材料可以是钛、镍、钨、铌、铬、氧化硅、苯丙环丁烯(BCB)等；低声速层的材料可以是氧化硅、金、铂等。

需要说明的是，当低声速介质层8和键合层同时存在，且均为金属材料时，为了进一步提高该谐振器的声波品质，避免叉指换能器4与底电极2在重叠区域激发出体声波模式，成为向支撑衬底1泄露的损耗源。该低声速介质层8与键合层可以进行图案化处理，详见上述对键合层为钛时的处理方式，同理，当该声波谐振器仅具有低声速介质层8，但其为金属材料，也可以按照上述对键合层为钛时的处理方式进行图案化处理。

于一种可行的实施例中，为了提高该声波谐振器在成型加工过程中的可加工性。该支撑衬底1包括层叠的第一衬底和高声速衬底；该第一衬底的材料为易成型加工的材料；该高声速衬底的材料为不同晶型及不同切型的碳化硅、金刚石、类金刚石、蓝宝石、氮化铝和氮化硅中的一种。可选的，根据需要，该支撑衬底1也可以为上述高声速衬底。

需要说明的是，当该支撑衬底为两层结构，即包括层叠的第一衬底和高声速衬底，可以通过外延生长或者物理气相沉积(Physical Vapor Deposition，PVD)等工艺将高声速衬底的材料沉积到第一衬底上，一般，该高声速衬底的厚度为微米级，从而形成高声速衬底。由于当该支撑衬底为两层结构时，高声速支撑衬底的厚度较薄，为了有效将声波限制在压电薄膜内，避免其向衬底扩散。可选的，该高声速衬底的厚度大于等于0.5倍的该多个第一电极42中相邻的第一电极42的间隔距离。即，该高声速衬底的厚度大于等于0.5倍的叉指换能器4的周期。

可选的，目标模式由纵向电场激励；电极覆盖率，叉指换能器4的周期以及面内传播方向对目标模式影响较小，可以通过利用不同模式的频散效应差异和材料各向异性来抑制杂波。

需要说明的是，不同模式的频散效应差异是指通过调整每一层厚度(例如压电薄膜，叉指换能器，底电极等)与叉指换能器的周期的比值变化带来的谐振频率的变化。

为了便于理解本申请的技术方案以及说明本申请的有益效果，以下将以具体实施例进行阐述。

下面先对下文涉及的名词简称进行说明。

SH1:First-order shear horizontal mode一阶水平剪切模式

S1：First-order symmetric Lamb wave mode一阶对称型兰姆波模式

BAW:Bulk Acoustic Wave体声波

TSM:Thickness Shear Mode厚度剪切模式

实施例1

提供一种具有布拉格反射层5的BAW谐振器，参阅图3-5，图3为具有布拉格反射层的BAW谐振器；图4为图3结构的仿真导纳曲线；图5为图3结构对应的振型图。该BAW谐振器的压电薄膜3为X切铌酸锂薄膜，支撑衬底1为硅衬底，布拉格反射层5为295nm氧化硅/80nm铂交替重复三次的结构，且图4中的谐振器一和谐振器二中的压电薄膜3的厚度分别为325nm、230nm。由图3可知，压电薄膜3上设有片状顶电极6。BAW谐振器对应的目标模式为TSM。图5所示的振型图对应图4中虚线环的谐振峰，由图5的振型图可以看出，由于布拉格反射层5形成的声波能量反射，其振动都集中在支撑衬底1表面，X切铌酸锂存在两种剪切波相互耦合的现象，即快剪切波和慢剪切波，三明治结构的BAW谐振器无法实现两种模式的解耦。

为了进一步对比说明本申请的有益效果，提供一种具有布拉格反射层5的SH1模式谐振器。参阅图6-8，图6为具有布拉格反射层的SH1模式谐振器；图7为图6结构的仿真导纳曲线；图8为图6结构对应的振型图。该SH1模式谐振器的压电薄膜3为X切铌酸锂薄膜，支撑衬底1为硅衬底，布拉格反射层5为295nm氧化硅/80nm铂交替重复三次的结构，且图7中的谐振器一和谐振器二中的压电薄膜3的厚度分别为325nm、230nm。由图6可知，压电薄膜3上设有叉指顶电极7。该图6所示的谐振器对应的目标模式为SH1。图8所示的振型图对应图6中虚线环的谐振峰，对比图5和图8的振型图可以看出，由于布拉格反射层5形成的声波能量反射，无论是TSM模式还是SH1模式，其振动都集中在支撑衬底1表面，对于该SH1模式谐振器，图7中的谐振器一的波长为1.65微米，对应的铌酸锂欧拉角为(24，90，-90)，图7中的谐振器二的波长为1.603微米，铌酸锂欧拉角为(27，90，-90)，通过选择了合适的薄膜面内取向和电极厚度实现了杂波的抑制，由此可知，具有底电极2和叉指顶电极7的高阶模式谐振器具有抑制杂波的优势。也就是说，基于本申请的杂波抑制原理，通过对具有布拉格反射层5的谐振器进行压电薄膜3和电极结构的设计，可到达抑制杂波的效果，也可论证基于具有底电极2和叉指顶电极7的高阶模式谐振器具有抑制杂波的优势。

为了更好地说明本申请这种不具有布拉格反射层的谐振器结构的有益效果，先提供一不具有布拉格反射层5的BAW谐振器。参阅图9-11，图9为不具有布拉格反射层的BAW谐振器；图10为图9结构的仿真导纳曲线；图11为图9结构对应的振型图。图9的BAW谐振器的压电薄膜3为X切铌酸锂薄膜，支撑衬底1为4H-SiC，低声速介质层8为氧化硅，且图10中的谐振器一和谐振器二中的压电薄膜3的厚度分别为325nm、230nm。由图9可知，压电薄膜3上设有片状顶电极6。图9的BAW谐振器中对应的目标模式为TSM。图11所示的振型图对应图10中虚线环的谐振峰，从图11的振型图中可以看出，TSM模式的声波能量大量泄漏到衬底深处，这也导致其品质因子Q大幅下降，相应导纳曲线的导纳比减小到30dB，已经无法满足实际需求。

提供一不具有布拉格反射层5的SH1模式谐振器。参阅图12-14，图12为不具有布拉格反射层的SH1模式谐振器；图13为图12结构的仿真导纳曲线；图14为图12结构对应的振型图。图12的SH1模式谐振器的压电薄膜3为X切铌酸锂薄膜，支撑衬底1为4H-SiC，低声速介质层8为氧化硅，且图13中的谐振器一和谐振器二中的压电薄膜3的厚度分别为325nm、230nm。由图12可知，压电薄膜3上设有叉指顶电极7。图12的SH1模式谐振器中对应的模式为SH1。对于该SH1模式谐振器，图13中的谐振器一的波长为1.65微米，对应的铌酸锂欧拉角为(24，90，-90)，图13中的谐振器二的波长为1.603微米，铌酸锂欧拉角为(27，90，-90)；图14所示的振型图对应图13中虚线环的谐振峰，通过对比图11和图14的振型图，以及图10和图13可以看出，图14对应的SH1模式谐振器不仅杂波得到了抑制，在结构简单的衬底中仍然实现了很好的能量约束。由图13可知，SH1模式谐振器的谐振器一和谐振器二对应的有效机电耦合系数分别为49.6％和53.6％，可以满足6GHz以下所有频段的带宽需求。

传统的BAW谐振器为了抑制水平方向的高阶杂波往往需要较大的电极，而谐振器的电容与电极面积成正比，一方面在高频较难匹配50欧姆终端，一方面大大限制了滤波器设计的灵活性。参阅图15，图15为基于图12结构的谐振器设计的不同叉指电极对数的谐振器对应的导纳曲线。其中，图15中的曲线a对应的叉指电极对数为60对，曲线b对应的叉指电极对数为20对，曲线a对应的叉指电极对数为10对，参阅图2，每对叉指电极包括一个第一电极42和一个第二电极44。由图15可以看出，结构简化的SH1模式谐振器，其导纳曲线的形貌基本不受电极对数减少的影响。电极对数从60对减少到10对时，导纳比几乎变。参阅图16，图16为基于图12结构的谐振器设计的不同叉指电极对数的谐振器对应的振型图。其中，图16中的图(a)、图(b)和图(c)分别对应的电极对数为60对、20对和10对，由图16可以看出，不同电极对数对应反谐振频率的振型图表面随电极减少，振动仍被很好地局限在衬底表面。该结构的谐振器的电容与叉指电极对数成正比，而器件性能几乎不受电极多少的影响，因此可以灵活调节电容，大大提高了滤波器设计的灵活度。

实施例2

本实施例提供一种谐振器，该谐振器的结构为如图1所示，支撑衬底1的材料为蓝宝石，对应的欧拉角为(44.5,125,0)，压电薄膜3为x切铌酸锂，对应的波长为1.6微米，目标模式为SH1模式。该谐振器对应的导纳曲线和振型图分别为图17和图18所示，需要说明的是，图18所示的振型图对应图17中虚线环的谐振峰，可以看出，振动主要集中在衬底表面，其有效机电耦合系数为50.5％，同样满足6GHz以下所有频段的带宽需求。

实施例3

本实施例提供了另一种谐振器，该谐振器的结构为如图1所示，支撑衬底1的材料为6H-SiC衬底，压电薄膜3为Y36切铌酸锂，压电薄膜3的厚度为312纳米，波长为1.2微米，目标模式为高阶对称型兰姆波模式(S1)。该谐振器对应的导纳曲线和振型图分别为图19和图20，需要说明的是，图20所示的振型图对应图19中虚线环的谐振峰，可以看出，由图20可知，振动主要集中在衬底表面，该模式声速更高，因此，可以在压电薄膜3厚度适中的情况下实现高达6GHz的工作频率。如图19所示，其有效机电耦合系数为14.8％，可以满足5G WiFi频段需求。

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 (10)

1.一种高频声波谐振器，其特征在于，包括由下至上依次层叠的支撑衬底、底电极、压电薄膜和叉指换能器；

所述叉指换能器包括第一汇流条和多个间隔设置的第一电极；多个所述第一电极的同一侧与所述第一汇流条连接；

多个所述第一电极中相邻的第一电极的中心之间的间隔距离与目标模式的频率之积小于所述支撑衬底的声速；所述目标模式为所述高频声波谐振器在纵向电场作用下激发的高阶模式；

所述支撑衬底中在第二方向的慢剪切波声速大于所述目标模式的沿第一方向的相速度；所述第二方向为与所述第一方向平行，且垂直于所述第一电极的方向；所述第一方向为平行于所述压电薄膜的表面的方向。

2.根据权利要求1所述的高频声波谐振器，其特征在于，所述目标模式的谐振频率由所述压电薄膜的厚度、所述压电薄膜的体声波声速、负载的类型和所述负载的厚度决定；所述负载包括所述叉指换能器；

所述目标模式的沿第一方向的相速度由所述叉指换能器的周期和所述谐振频率决定，且所述第一方向的相速度大于等于5000米/秒；所述叉指换能器的周期为多个所述第一电极中相邻的第一电极的中心之间的间隔距离。

3.根据权利要求1所述的高频声波谐振器，其特征在于，所述目标模式对应的波型为高阶兰姆波、高阶水平剪切波以及高阶瑞利模式中的一种。

4.根据权利要求1所述的高频声波谐振器，其特征在于，所述第一汇流条的第一侧边与邻近的底电极的侧边存在预设距离；所述第一侧边为靠近所述底电极的侧边。

5.根据权利要求1所述的高频声波谐振器，其特征在于，还包括绝缘件；

所述压电薄膜上设有第一通孔；

所述第一通孔与所述第一汇流条对应，且所述第一通孔内设有所述绝缘件；

所述绝缘件的材料为非压电的绝缘材料。

6.根据权利要求4所述的高频声波谐振器，其特征在于，还包括键合层；

所述键合层位于所述支撑衬底与所述底电极之间；

所述键合层包括非金属材料和金属材料。

7.根据权利要求1所述的高频声波谐振器，其特征在于，还包括低声速介质层(8)；

所述低声速介质层(8)位于所述支撑衬底与所述底电极之间；

所述低声速介质层(8)包括非金属材料和金属材料。

8.根据权利要求1所述的高频声波谐振器，其特征在于，所述支撑衬底包括层叠的第一衬底和高声速衬底；

所述第一衬底的材料为易成型加工的材料；

所述高声速衬底的材料为不同晶型及不同切型的碳化硅、金刚石、类金刚石、蓝宝石、氮化铝和氮化硅中的一种。

9.根据权利要求8所述的高频声波谐振器，其特征在于，所述高声速衬底的厚度大于等于0.5倍的多个所述第一电极中相邻的第一电极的中心之间的间隔距离。

10.一种滤波器，其特征在于，包括权利要求1-9任一项所述的高频声波谐振器。