CN115276592A - 一种声波滤波器的结构 - Google Patents

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Abstract

本申请涉及异质集成器件制备技术领域，提供了一种声波滤波器的结构，包括并联谐振器和串联谐振器；并联谐振器和串联谐振器级联；并联谐振器中每个谐振器包括第一支撑衬底、第一压电薄膜和第一电极阵列；第一压电薄膜设置在第一支撑衬底上，第一电极阵列设置在第一压电薄膜上；第一电极阵列包括第一叉指电极阵列和第一反射栅阵列；并联谐振器中至少一个谐振器的第一反射栅的对数小于等于第一预设阈值；第一预设阈值小于5。基于本申请实施例通过减少并联谐振器的反射栅的数量，可以抑制并联谐振器的杂散波模式，进而可以在保证滤波器高性能的前提下，有效抑制通带内的起伏。

Description

一种声波滤波器的结构
技术领域
本发明涉及异质集成器件制备技术领域，尤其涉及一种声波滤波器的结构。
背景技术
由于具有微型化、低成本、高性能的优势，声波滤波器是移动终端射频滤波器的唯一选择。声表面波(surface acoustic wave,SAW)滤波器是声波滤波器的重要分支技术。然而，传统的基于压电材料的SAW滤波器工作频率偏低、插损较高。现有基于电极—压电薄膜—支撑层结构的高性能SAW滤波器在反谐振点的右侧存在杂散波，导致滤波器的通带内产生较强的起伏。现有方案中提出通过增加压电薄膜厚度至10μm以上来抑制杂散波，但是该方案会牺牲SAW滤波器的整体性能，如频率、插入损耗、带宽等。
发明内容
为了解决现有声表面波滤波器工作频率低、插入损耗高的问题，本申请实施例提供了一种声波滤波器的结构，包括：
并联谐振器和串联谐振器；并联谐振器和串联谐振器级联；
并联谐振器中每个谐振器包括第一支撑衬底、第一压电薄膜和第一电极阵列；第一压电薄膜设置在第一支撑衬底上，第一电极阵列设置在第一压电薄膜上；
第一电极阵列包括第一叉指电极阵列和第一反射栅阵列；
并联谐振器中至少一个谐振器的第一反射栅的对数小于等于第一预设阈值；第一预设阈值小于5。
进一步地，串联谐振器中每个谐振器包括第二支撑衬底、第二压电薄膜和第二电极阵列；
第二压电薄膜设置在第二支撑衬底上，第二电极阵列设置在第二压电薄膜上；
第二电极阵列包括第二叉指电极和第二反射栅阵列；
串联谐振器中至少一个谐振器的第二反射栅的对数大于第二预设阈值；第二预设阈值大于第一预设阈值。
进一步地，压电薄膜的厚度与第一叉指电极阵列中第一叉指电极的中心间距的比值小于第三预设阈值。
进一步地，针对并联谐振器中至少一个谐振器，第一反射栅阵列包括第一反射栅子阵列和第二反射栅子阵列；
第一反射栅子阵列设置在第一叉指电极阵列的一端部；
第二反射栅子阵列设置在第一叉指电极阵列的另一端部；
第一反射栅子阵列的对数小于等于第一预设阈值；
第二反射栅子阵列的对数小于等于第一预设阈值。
进一步地，针对并联谐振器中至少一个谐振器，第一反射栅阵列包括第一反射栅子阵列和第二反射栅子阵列；
第一反射栅子阵列设置在第一叉指电极阵列的一端部；
第二反射栅子阵列设置在第一叉指电极阵列的另一端部；
第一反射栅子阵列的对数小于等于第一预设阈值；
第二反射栅子阵列的对数大于第一预设阈值。
进一步地，针对并联谐振器中至少一个谐振器，第一反射栅阵列包括第一反射栅子阵列；
第一反射栅子阵列设置在第一叉指电极阵列的一端部；
第一反射栅子阵列的对数小于等于第一预设阈值。
进一步地，针对并联谐振器中至少一个谐振器，第一反射栅阵列包括第一反射栅子阵列；
第一反射栅子阵列设置在第一叉指电极阵列的一端部；
第一反射栅子阵列的对数大于第一预设阈值。
进一步地，并联谐振器中每个谐振器还包括介质层；
介质层设置在支撑衬底上；
介质层的厚度与第一叉指电极阵列中第一叉指电极的中心间距的比值小于第四预设阈值；第四预设阈值小于第三预设阈值。
进一步地，支撑衬底的材料包括高阻硅、石英、蓝宝石和碳化硅。
进一步地，第一反射栅电极阵列与第一电极阵列的法线方向具有倾斜角；
第一叉指电极阵列与第一电极阵列的法线方向具有倾斜角；
倾斜角的设置角度在区间[-10°，10°]内。
本申请实施例具有如下有益效果：
本申请实施例提供的一种声波滤波器的结构，包括并联谐振器和串联谐振器；并联谐振器和串联谐振器级联；并联谐振器中每个谐振器包括第一支撑衬底、第一压电薄膜和第一电极阵列；第一压电薄膜设置在第一支撑衬底上，第一电极阵列设置在第一压电薄膜上；第一电极阵列包括第一叉指电极阵列和第一反射栅阵列；并联谐振器中至少一个谐振器的第一反射栅的对数小于等于第一预设阈值；第一预设阈值小于5。基于本申请实施例通过减少并联谐振器的反射栅的数量，可以抑制并联谐振器的杂散波模式，进而可以在保证滤波器高性能的前提下，有效抑制通带内的起伏。
附图说明
为了更清楚地说明本申请实施例或现有技术中的技术方案和优点，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单的介绍，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它附图。
图1是本申请实施例提供的一种声波滤波器的结构的示意图一；
图2是一种传统声波谐振器和滤波器的响应曲线；
图3是本申请实施例提供的一种基于亚波长厚度的压电薄膜材料的声表面波滤波器的仿真导纳曲线以及对应的杂散波模式的振型图；
图4是本申请实施例提供的一种声波滤波器的结构的示意图二；
图5是本申请实施例提供的一种相同对数叉指电极、不同对数反射栅的谐振器的响应图；
图6是本申请实施例提供的一种谐振器的结构示意图；
图7是本申请实施例提供的一种谐振器的俯视示意图；
图8是本申请实施例提供的一种声波滤波器的结构的示意图三；
图9是本申请实施例提供的一种声波滤波器的结构的示意图四；
图10是本申请实施例提供的图9所示的声波滤波器的响应图；
图11是本申请实施例提供的一种声波滤波器的结构的示意图五。
具体实施方式
为使本申请的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本申请实施例作进一步地详细描述。显然，所描述的实施例仅仅是本申请一个实施例，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“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。在本申请实施例的描述中，需要理解的是，术语“第一”、“第二”、“第三”和“第四”等仅用于描述目的，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”、“第三”和“第四”等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”、“第三”和“第四”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实施例能够以除了在这里图示或描述以外的顺序实施。此外，术语“包括”、“具有”和“为”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含。
下面介绍本申请一种声波滤波器的结构的具体实施例，图1是本申请实施例提供的一种声波滤波器的结构的示意图一。本说明书提供了如实施例或附图所示的组成结构，但基于常规或者无创造性的劳动可以包括更多或者更少的模块或组成。实施例中列举的组成结构仅仅为众多组成结构中的一种方式，不代表唯一的组成结构，在实际执行时，可以按照实施例或者附图所示的组成结构执行。
声波谐振器是声波滤波器的基本单元，谐振器的性能将直接影响所搭建的滤波器的性能。声波滤波器可以由若干个串联谐振器和并联谐振器级联而成，声波滤波器中串联谐振器的谐振频率点与并联谐振器的反谐振点频率基本一致。一般而言，谐振器中反射栅的对数至少大于5，即谐振器中反射栅的条数大于10，以保证声波不向左右两侧泄漏，进而可以保证谐振器的高Q值(谐振器每个周期内存储能量与消耗能量的比值的2π倍)。图2是一种传统基于亚波长厚度压电薄膜的声波谐振器和滤波器的响应曲线，虚线可以表示声波谐振器的响应曲线，实线可以表示滤波器的响应曲线。声波滤波器中串联谐振器的电极周期可以为1.85μm，并联谐振器的电极周期可以为2.3μm，叉指电极(Interdigitaltransducer,IDT)的对数N均可以为80对，左右反射栅N_ref的对数均可以为10对。串联谐振器和并联谐振器分别可以在2.72GHz和2.3GHz处产生杂散波，并在对应的滤波器响应中产生剧烈抖动，导致滤波器的不可用，而滤波器通带内的抖动是由并联谐振器所引起的。
图3是本申请实施例提供的一种基于亚波长厚度的压电薄膜材料的声表面波滤波器的仿真导纳曲线以及对应的杂散波模式的振型图。该声表面波滤波器由120nm铝电极、500nm X切铌酸锂和碳化硅4H-SiC衬底构成。其中，一对电极的宽度即电极周期λ＝1.85μm，叉指电极IDT的对数N＝80，左右反射栅对数N-ref＝10。由仿真导纳曲线可以看出，杂散波模式(虚线圈)位于反谐振点右侧不远处，由杂散波模式的振型图可以看出，杂散波主要是声波在反射栅阵列之间形成高次驻波引起的。
具体如图1所示，声波滤波器可以包括并联谐振器和串联谐振器，并联谐振器和串联谐振器可以级联。
本申请实施例中，并联谐振器中每个谐振器可以包括第一支撑衬底、第一压电薄膜和第一电极阵列。第一压电薄膜可以设置在第一支撑衬底上，第一电极阵列可以设置在第一压电薄膜上。第一电极阵列可以包括第一叉指电极阵列和第一反射栅阵列。其中，并联谐振器中存在至少一个谐振器的第一反射栅的对数小于等于第一预设阈值；第一预设阈值可以小于5。
在一些可能的实施方式中，针对并联谐振器中至少一个谐振器，第一反射栅阵列可以包括第一反射栅子阵列和第二反射栅子阵列。其中，第一反射栅子阵列可以设置在第一叉指电极阵列的一端部，第二反射栅子阵列可以设置在第一叉指电极阵列的另一端部。第一反射栅子阵列的对数可以小于等于第一预设阈值，第二反射栅子阵列的对数小于等于第一预设阈值。如图1所示，并联谐振器的所有谐振器中位于第一叉指电极阵列一端部的第一反射栅子阵列的对数N_ref小于等于3，并联谐振器的所有谐振器中位于第一叉指电极阵列另一端部的第二反射栅子阵列的对数N_ref小于等于3。
在一些可能的实施方式中，针对并联谐振器中至少一个谐振器，第一反射栅阵列可以包括第一反射栅子阵列和第二反射栅子阵列。其中，第一反射栅子阵列可以设置在第一叉指电极阵列的一端部，第二反射栅子阵列可以设置在第一叉指电极阵列的另一端部。第一反射栅子阵列的对数可以小于等于第一预设阈值，第二反射栅子阵列的对数小于等于第一预设阈值，第一叉指电极阵列的对数大于等于第一预设阈值。图4是本申请实施例提供的一种声波滤波器的结构的示意图二。其中，单个谐振器可以分解成多个谐振器的串联，分解成的多个串联的谐振器中位于第一叉指电极阵列一端部的第一反射栅子阵列的对数N_ref小于等于3，位于第一叉指电极阵列另一端部的第二反射栅子阵列的对数N_ref小于等于3，第一叉指电极的对数N大于100。通过在减少并联谐振器的反射栅的数量的同时，增加分解的串联谐振器的叉指电极阵列的数量，较大的串联谐振器的反射栅的数量可以使谐振器的Q值提高，来补偿较小的并联谐振器的反射栅的数量带来的Q值损失。
图5是本申请实施例提供的一种相同对数叉指电极、不同对数反射栅的谐振器的响应图。由图5可知，随着反射栅对数的增加，杂散波的强度不断增大，滤波器的反谐振的尖锐程度即Q值亦不断增大，如此可以说明反射栅对数对声场的局域效果至关重要。通过减少并联谐振器的反射栅的数量，可以抑制并联谐振器的杂散波模式，进而可以在保证滤波器高性能的前提下，有效抑制通带内的起伏。
在一些可能的实施方式中，第一压电薄膜的厚度与第一叉指电极阵列中第一叉指电极的中心间距的比值可以小于第三预设阈值。可选地，第一压电薄膜的厚度h与第一叉指电极阵列中第一叉指电极的中心间距p的比值可以小于1.6，即h<0.8λ，λ可以为表示为一对叉指电极的宽度即器件周期。
在一些可能的实施方式中，第一电极阵列中电极厚度可以大于60nm，但小于0.05p。
在一些可能的实施方式中，第一支撑衬底的材料可以为高阻硅、石英、蓝宝石和碳化硅中的任意一种。
在一些可能的实施方式中，第一压电薄膜的材料可以为铌酸锂，也可以为钽酸锂。第一压电薄膜的晶体切型可以是Z切型，也可以X切型，还可以是Y切型，还可以是Y15°～Y55°的斜切。其中，第一压电薄膜的厚度可以在区间[200nm,800nm]内。
在一些可能的实施方式中，谐振器的声波模式可以为水平剪切声表面波SH-SAW。
在一些可能的实施方式中，第一反射栅电极阵列与第一电极阵列的法线方向具有倾斜角；第一叉指电极阵列与第一电极阵列的法线方向具有倾斜角。，该倾斜角的设置角度可以在区间[-10°，10°]内。可选地，倾斜角可以为10°。通过将叉指电极阵列和反射栅阵列呈倾斜角设置在压电薄膜上，可以提高谐振器Q值，抑制并联谐振器的杂散波模式。
图6是本申请实施例提供的一种谐振器的结构示意图，图7是本申请实施例提供的一种谐振器的俯视示意图。本申请实施例中，并联谐振器中每个谐振器可以包括第一支撑衬底、介质层、第一压电薄膜和第一电极阵列。介质层可以设置在第一支撑衬底上，第一压电薄膜可以设置在介质层上，第一电极阵列可以设置在第一压电薄膜上。第一电极阵列可以包括第一叉指电极阵列和第一反射栅阵列。第一叉指电极阵列和第一反射栅阵列中所有电极呈等间距、平行排布在第一压电薄膜上。其中，并联谐振器存在至少一个谐振器的第一反射栅的对数小于等于第一预设阈值；第一预设阈值可以小于5。通过减少并联谐振器的反射栅的数量，可以抑制并联谐振器的杂散波模式，进而可以在保证滤波器高性能的前提下，有效抑制通带内的起伏。并且，通过在支撑衬底上设置介质层，可以进一步提升谐振器Q值以及提高滤波器的温度稳定性。
在一些可能的实施方式中，第一压电薄膜的厚度与第一叉指电极阵列中第一叉指电极的中心间距的比值可以小于第三预设阈值。可选地，第一压电薄膜的厚度h与第一叉指电极阵列中第一叉指电极的中心间距p的比值可以小于1.6，即h<0.8λ，λ可以为表示为一对叉指电极的宽度即器件周期。
在一些可能的实施方式中，第一支撑衬底的材料可以为高阻硅、石英、蓝宝石和碳化硅中的任意一种。
在一些可能的实施方式中，第一压电薄膜的材料可以为铌酸锂，也可以为钽酸锂。第一压电薄膜的晶体切型可以是Z切型，也可以X切型，还可以是Y切型，还可以是Y15°～Y55°的斜切。
在一些可能的实施方式中，介质层的材料可以为氧化硅SiOx、氮化硅Si3N4、氮化铝AlN或者氧化铝Al2O3等非金属材料。可选地，介质层的厚度与第一叉指电极阵列中第一叉指电极的中心间距的比值可以小于第四预设阈值，其中，第四预设阈值可以小于第三预设阈值。实际应用中，介质层的厚度h’与第一叉指电极阵列中第一叉指电极的中心间距p的比值可以小于1.2，即h’<0.8λ，λ可以为表示为一对叉指电极的宽度即器件周期。通过利用亚波长厚度的压电薄膜，使得在保证滤波器保持较低的插入损耗的前提下，在一定程度上抑制并联谐振器的杂散波。
在一些可能的实施方式中，谐振器的声波模式可以为水平剪切声表面波SH-SAW。
在一些可能的实施方式中，第一反射栅电极阵列与第一电极阵列的法线方向具有倾斜角；第一叉指电极阵列与第一电极阵列的法线方向具有倾斜角。该倾斜角的设置角度可以在区间[-10°，10°]内。可选地，倾斜角可以为10°。通过将叉指电极阵列和反射栅阵列呈倾斜角设置在压电薄膜上，可以提高谐振器Q值，抑制并联谐振器的杂散波模式。
本申请实施例中，串联谐振器可以包括第二支撑衬底、第二压电薄膜和第二电极阵列。第二压电薄膜可以设置在第二支撑衬底上，第二电极阵列可以设置在第二压电薄膜上。第二电极阵列可以包括第二叉指电极阵列和第二反射栅阵列。第二叉指电极阵列和第二反射栅阵列中所有电极呈等间距、平行排布在第二压电薄膜上。其中，串联谐振器中存在至少一个谐振器的第二反射栅的对数大于第二预设阈值，第二预设阈值可以大于第一预设阈值。
在一些可能的实施方式中，第二预设阈值可以大于等于5。通过在减少并联谐振器的反射栅的数量的同时，增加串联谐振器的反射栅的数量，较大的串联谐振器的反射栅的数量可以使谐振器的Q值提高，来补偿较小的并联谐振器的反射栅的数量带来的Q值损失。
在一些可能的实施方式中，第二压电薄膜的厚度与第二叉指电极阵列中第二叉指电极的中心间距的比值可以小于第三预设阈值。可选地，第二压电薄膜的厚度h与第二叉指电极阵列中第二叉指电极的中心间距p的比值可以小于1.6，即h<0.8λ，λ可以为表示为一对叉指电极的宽度即器件周期。
在一些可能的实施方式中，第二支撑衬底的材料可以为高阻硅、石英、蓝宝石和碳化硅中的任意一种。
在一些可能的实施方式中，第二压电薄膜的材料可以为铌酸锂，也可以为钽酸锂。第二压电薄膜的晶体切型可以是Z切型，也可以X切型，还可以是Y切型，例如可以是Y15°～Y55°的斜切。
在一些可能的实施方式中，谐振器的声波模式可以为水平剪切声表面波SH-SAW。
在一些可能的实施方式中，第二反射栅电极阵列与第二电极阵列的法线方向具有倾斜角；第二叉指电极阵列与第二电极阵列的法线方向具有倾斜角。该倾斜角的设置角度可以在区间[-10°，10°]内。可选地，倾斜角可以为10°。通过将叉指电极阵列和反射栅阵列呈倾斜角设置在压电薄膜上，可以提高谐振器Q值，抑制并联谐振器的杂散波模式。
本申请实施例中，串联谐振器可以包括第二支撑衬底、介质层、第二压电薄膜和第二电极阵列。介质层可以设置在第二支撑衬底上，第二压电薄膜可以设置在介质层上，第二电极阵列可以设置在第二压电薄膜上。第二电极阵列可以包括第二叉指电极阵列和第二反射栅阵列。第二叉指电极阵列和第二反射栅阵列中所有电极呈等间距、平行排布在第二压电薄膜上。其中，串联谐振器中存在至少一个谐振器的第二反射栅的对数大于第二预设阈值，第二预设阈值可以大于第一预设阈值。
在一些可能的实施方式中，第二预设阈值可以大于等于5。通过在减少并联谐振器的反射栅的数量的同时，增加串联谐振器的反射栅的数量，较大的串联谐振器的反射栅的数量可以使谐振器的Q值提高，来补偿较小的并联谐振器的反射栅的数量带来的Q值损失。
在一些可能的实施方式中，第二压电薄膜的厚度与第二叉指电极阵列中第二叉指电极的中心间距的比值可以小于第三预设阈值。可选地，第二压电薄膜的厚度h与第二叉指电极阵列中第二叉指电极的中心间距p的比值可以小于1.6，即h<0.8λ，λ可以为表示为一对叉指电极的宽度即器件周期。
在一些可能的实施方式中，第二支撑衬底的材料可以为高阻硅、石英、蓝宝石和碳化硅中的任意一种。
在一些可能的实施方式中，第二压电薄膜的材料可以为铌酸锂，也可以为钽酸锂。第二压电薄膜的晶体切型可以是Z切型，也可以X切型，还可以是Y切型，例如可以是Y15°～Y55°的斜切。
在一些可能的实施方式中，谐振器的声波模式可以为水平剪切声表面波SH-SAW。
在一些可能的实施方式中，第二反射栅电极阵列与第二电极阵列的法线方向具有倾斜角；第二叉指电极阵列与第二电极阵列的法线方向具有倾斜角。该倾斜角的设置角度可以在区间[-10°，10°]内。可选地，倾斜角可以为10°。通过将叉指电极阵列和反射栅阵列呈倾斜角设置在压电薄膜上，可以提高谐振器Q值，抑制并联谐振器的杂散波模式。
本申请实施例中，串联谐振器可以包括第二支撑衬底、第二压电薄膜和第二电极阵列。第二压电薄膜可以设置在第二支撑衬底上，第二电极阵列可以设置在第二压电薄膜上。第二电极阵列可以包括第二叉指电极阵列和第二反射栅阵列。第二叉指电极阵列和第二反射栅阵列中所有电极呈等间距、平行排布在第二压电薄膜上。其中，串联谐振器中存在至少一个谐振器的第二反射栅的对数大于第二预设阈值，第二预设阈值可以大于第一预设阈值。
在一些可能的实施方式中，第二预设阈值可以大于等于5。通过在减少并联谐振器的反射栅的数量的同时，增加串联谐振器的反射栅的数量，较大的串联谐振器的反射栅的数量可以使谐振器的Q值提高，来补偿较小的并联谐振器的反射栅的数量带来的Q值损失。可以进一步抑制并联谐振器的杂散波模式，进而可以在保证滤波器高性能的前提下，有效抑制通带内的起伏。
在一些可能的实施方式中，第二压电薄膜的厚度与第二叉指电极阵列中第二叉指电极的中心间距的比值可以小于第三预设阈值。可选地，第二压电薄膜的厚度h与第二叉指电极阵列中第二叉指电极的中心间距p的比值可以小于1.6，即h<0.8λ，λ可以为表示为一对叉指电极的宽度即器件周期。
在一些可能的实施方式中，第二电极阵列中电极厚度可以大于60nm，但小于0.05p。
在一些可能的实施方式中，第二支撑衬底的材料可以为高阻硅、石英、蓝宝石和碳化硅中的任意一种。
在一些可能的实施方式中，第二压电薄膜的材料可以为铌酸锂，也可以为钽酸锂。第二压电薄膜的晶体切型可以是Z切型，也可以X切型，还可以是Y切型，还可以是Y15°～Y55°的斜切。其中，第二压电薄膜厚度可以在区间[200nm,800nm]内。
在一些可能的实施方式中，介质层的材料可以为氧化硅SiOx、氮化硅Si3N4、氮化铝AlN或者氧化铝Al2O3等非金属材料。可选地，介质层的厚度与第二叉指电极阵列中第二叉指电极的中心间距的比值可以小于第四预设阈值，其中，第四预设阈值可以小于第三预设阈值。实际应用中，介质层的厚度h’与第二叉指电极阵列中第二叉指电极的中心间距p的比值可以小于1.2，即h’<0.8λ，λ可以为表示为一对叉指电极的宽度即器件周期。通过利用亚波长厚度的压电薄膜，使得在保证滤波器保持较低的插入损耗的前提下，在一定程度上抑制并联谐振器的杂散波。
在一些可能的实施方式中，谐振器的声波模式可以为水平剪切声表面波SH-SAW。
在一些可能的实施方式中，第二反射栅电极阵列与第二电极阵列的法线方向具有倾斜角；第二叉指电极阵列与第二电极阵列的法线方向具有倾斜角。该倾斜角的设置角度可以在区间[-10°，10°]内。可选地，倾斜角可以为10°。通过将叉指电极阵列和反射栅阵列呈倾斜角设置在压电薄膜上，可以提高谐振器Q值，抑制并联谐振器的杂散波模式。
在一些可能的实施方式中，针对并联谐振器中至少一个谐振器，第一反射栅阵列被去除。图8是本申请实施例提供的一种声波滤波器的结构的示意图三。其中，并联谐振器的两个谐振器中的第一反射栅阵列被去除，一个谐振器中位于第一叉指电极阵列一端部的第一反射栅子阵列的对数N_ref大于5，该一个谐振器中位于第一叉指电极阵列另一端部的第二反射栅子阵列的对数N_ref大于5。图9是本申请实施例提供的一种声波滤波器的结构的示意图四。其中，并联谐振器的所有谐振器中的第一反射栅阵列被去除。图10是本申请实施例提供的图9所示的声波滤波器的响应图。由图10可知，随着并联谐振器的杂散模式被抑制，滤波器的通带变得平坦。虽然并联谐振器的Q值大幅度降低，但插入损耗相较于图2并未明显提高。如此，可以证实取消并联谐振器的反射栅的数量的有效性和优越性，可以在保证滤波器高性能的前提下，有效抑制通带内的起伏。
本申请实施例中，针对多个串联谐振器中至少一个谐振器，第一反射栅阵列包括可以第一反射栅子阵列。其中，第一反射栅子阵列可以设置在第一叉指电极阵列的一端部，第一反射栅子阵列的对数可以大于第一预设阈值。图11是本申请实施例提供的一种声波滤波器的结构的示意图五。其中，并联谐振器的所有谐振器中位于第一叉指电极阵列一端部的第一反射栅的对数N_ref大于等于5，位于第一叉指电极阵列另一端部的第二反射栅子阵列被去掉。
本申请实施例中，针对多个串联谐振器中至少一个谐振器，第一反射栅阵列可以包括第一反射栅子阵列。其中，第一反射栅子阵列可以设置在第一叉指电极阵列的一端部，第一反射栅子阵列的对数可以小于等于第一预设阈值。
采用本申请实施例提供声波滤波器的结构，通过在减少并联谐振器的反射栅的数量的同时，增加串联谐振器的反射栅的数量，较大的串联谐振器的反射栅的数量可以使谐振器的Q值提高，来补偿较小的并联谐振器的反射栅的数量带来的Q值损失，可以抑制并联谐振器的杂散波模式，进而可以在保证滤波器高性能的前提下，有效抑制通带内的起伏。通过利用亚波长厚度的压电薄膜，使得在保证滤波器保持较低的插入损耗的前提下，在一定程度上抑制并联谐振器的杂散波。并且，通过在支撑衬底上设置介质层，可以进一步提升谐振器Q值以及提高滤波器的温度稳定性。
需要说明的是：上述本申请实施例的先后顺序仅仅为了描述，不代表实施例的优劣，且上述本说明书对特定的实施例进行了描述，其他实施例也在所附权利要求书的范围内。在一些情况下，在权利要求书中记载的动作或者步骤可以按照不同的实施例中的顺序来执行并且能够实现预期的结果。另外，在附图中描绘的过程不一定要求示出特定顺序或者而连接顺序才能够实现期望的结果，在某些实施方式中，多任务并行处理也是可以的或者可能是有利的。
本说明书中的各个实施例均采用递进的方式描述，各个实施例之间相同相似的部分互相参见即可，每个实施例重点说明的均为与其他实施例的不同之处。尤其，对于装置和电子设备的实施例而言，由于其基于相似于方法实施例，所以描述的比较简单，相关之处参见方法实施例的部分说明即可。
以上所述是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也视为本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种声波滤波器的结构，其特征在于，包括：
并联谐振器和串联谐振器；所述并联谐振器和所述串联谐振器级联；
所述并联谐振器中每个谐振器包括第一支撑衬底、第一压电薄膜和第一电极阵列；所述第一压电薄膜设置在所述第一支撑衬底上，所述第一电极阵列设置在所述第一压电薄膜上；
所述第一电极阵列包括第一叉指电极阵列和第一反射栅阵列；
所述并联谐振器中至少一个谐振器的第一反射栅的对数小于等于第一预设阈值；所述第一预设阈值小于5。
2.根据权利要求1所述的结构，其特征在于，所述串联谐振器中每个谐振器包括第二支撑衬底、第二压电薄膜和第二电极阵列；
所述第二压电薄膜设置在所述第二支撑衬底上，所述第二电极阵列设置在所述第二压电薄膜上；
所述第二电极阵列包括第二叉指电极和第二反射栅阵列；
所述串联谐振器中至少一个谐振器的第二反射栅的对数大于第二预设阈值；所述第二预设阈值大于所述第一预设阈值。
3.根据权利要求1所述的结构，其特征在于，所述压电薄膜的厚度与所述第一叉指电极阵列中相邻第一叉指电极的中心间距的比值小于第三预设阈值。
4.根据权利要求1所述的结构，其特征在于，针对所述并联谐振器中至少一个谐振器，所述第一反射栅阵列包括第一反射栅子阵列和第二反射栅子阵列；
所述第一反射栅子阵列设置在所述第一叉指电极阵列的一端部；
所述第二反射栅子阵列设置在所述第一叉指电极阵列的另一端部；
所述第一反射栅子阵列的对数小于等于所述第一预设阈值；
所述第二反射栅子阵列的对数小于等于所述第一预设阈值。
5.根据权利要求1所述的结构，其特征在于，针对所述并联谐振器中至少一个谐振器，所述第一反射栅阵列包括第一反射栅子阵列和第二反射栅子阵列；
所述第一反射栅子阵列设置在所述第一叉指电极阵列的一端部；
所述第二反射栅子阵列设置在所述第一叉指电极阵列的另一端部；
所述第一反射栅子阵列的对数小于等于所述第一预设阈值；
所述第二反射栅子阵列的对数大于所述第一预设阈值。
6.根据权利要求1所述的结构，其特征在于，针对所述并联谐振器中至少一个谐振器，所述第一反射栅阵列包括第一反射栅子阵列；
所述第一反射栅子阵列设置在所述第一叉指电极阵列的一端部；
所述第一反射栅子阵列的对数小于等于所述第一预设阈值。
7.根据权利要求1所述的结构，其特征在于，针对所述并联谐振器中至少一个谐振器，所述第一反射栅阵列包括第一反射栅子阵列；
所述第一反射栅子阵列设置在所述第一叉指电极阵列的一端部；
所述第一反射栅子阵列的对数大于所述第一预设阈值。
8.根据权利要求1所述的结构，其特征在于，所述并联谐振器中每个谐振器还包括介质层；
所述介质层设置在所述支撑衬底上；
所述介质层的厚度与所述第一叉指电极阵列中第一叉指电极的中心间距的比值小于第四预设阈值；所述第四预设阈值小于所述第三预设阈值。
9.根据权利要求8所述的结构，其特征在于，所述支撑衬底的材料包括高阻硅、石英、蓝宝石和碳化硅。
10.根据权利要求1所述的结构，其特征在于，所述第一反射栅电极阵列与所述第一电极阵列的法线方向具有倾斜角；
所述第一叉指电极阵列与所述第一电极阵列的法线方向具有所述倾斜角；
所述倾斜角的设置角度在区间[-10°，10°]内。
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN116155227A (zh) * 2023-01-09 2023-05-23 上海馨欧集成微电有限公司 一种声表面波滤波器及其制备方法

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20080079512A1 (en) * 2006-09-29 2008-04-03 Tdk Corporation Surface acoustic wave filter and surface acoustic wave resonator
CN107210730A (zh) * 2015-01-27 2017-09-26 京瓷株式会社 滤波器、分波器以及通信装置
CN111510097A (zh) * 2019-01-30 2020-08-07 太阳诱电株式会社 滤波器和多路复用器
CN113328723A (zh) * 2021-06-16 2021-08-31 中国科学院上海微系统与信息技术研究所 一种弹性波谐振器及其制备方法
CN114337580A (zh) * 2022-01-06 2022-04-12 武汉敏声新技术有限公司 一种薄膜声表面波谐振器及其制备方法

Family Cites Families (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US7209290B2 (en) * 2004-05-25 2007-04-24 Samsung Electro-Mechanics Co., Ltd. Diffractive thin-film piezoelectric micromirror and method of producing the same
CN113708739A (zh) * 2021-08-27 2021-11-26 中国科学院上海微系统与信息技术研究所 一种声波滤波器
CN114337583B (zh) * 2021-12-03 2024-03-29 中国科学院上海微系统与信息技术研究所 一种声表面波谐振器

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20080079512A1 (en) * 2006-09-29 2008-04-03 Tdk Corporation Surface acoustic wave filter and surface acoustic wave resonator
CN107210730A (zh) * 2015-01-27 2017-09-26 京瓷株式会社 滤波器、分波器以及通信装置
CN111510097A (zh) * 2019-01-30 2020-08-07 太阳诱电株式会社 滤波器和多路复用器
CN113328723A (zh) * 2021-06-16 2021-08-31 中国科学院上海微系统与信息技术研究所 一种弹性波谐振器及其制备方法
CN114337580A (zh) * 2022-01-06 2022-04-12 武汉敏声新技术有限公司 一种薄膜声表面波谐振器及其制备方法

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN116155227A (zh) * 2023-01-09 2023-05-23 上海馨欧集成微电有限公司 一种声表面波滤波器及其制备方法
CN116155227B (zh) * 2023-01-09 2024-04-26 上海馨欧集成微电有限公司 一种声表面波滤波器及其制备方法

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