CN115314018A - 一种声表面波滤波器及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种声表面波滤波器及其制备方法，其中声表面波滤波器包括：复合晶圆基底；复合晶圆基底包括单晶硅片以及依次层叠在单晶硅片一侧的类金刚石层和压电层；叉指换能结构，位于压电层远离单晶硅片的一侧；叉指换能结构包括相对设置的两个汇流条，以及并排设置在两个汇流条之间的多个电极指；每个电极指交替的连接到汇流条中的一个汇流条；多个负载块，负载块与电极指一一对应设置；每一负载块对应位于一电极指的末端；与同一汇流条连接的多个电极指末端的负载块，到对侧汇流条的距离相等。降低了声表面波滤波器的制造成本的同时，提高了声表面波滤波器的频段。

Description

一种声表面波滤波器及其制备方法

技术领域

本发明实施例涉及声表面波器件技术领域，尤其涉及一种声表面波滤波器及其制备方法。

背景技术

在现代通信系统中，滤波器常被用来过滤目标通信频段之外的不必要信号。声表面波(Surface Acoustic Wave,SAW)滤波器由于高Q值、体积小、高可靠性、易于大批量生产等优势，已被广泛应用于高频滤波器设计。

SAW滤波器一般由压电基板、叉指换能器(Inter Digital Transducer，IDT)、反射栅组成，采用半导体工艺生产制备。目前为了实现弹性表面波元件的高频化，可以减小弹性表面波的波长的方法和增大弹性表面波的传播速度的方法。但是，弹性表面波的波长由IDT的电极指间距决定，实际情况是在制造技术上存在界限；另外压电基板存在制造工序工艺复杂且价格昂贵的问题，进而导致声表面波滤波器的制造成本的上升。因此如何降低声表面波滤波器的制造成本，提高声表面波滤波器的频段，一直是工程设计中的一大挑战。

发明内容

本发明实施例提供了一种声表面波滤波器及其制备方法，以降低声表面波滤波器的制造成本，提高声表面波滤波器的频段。

根据本发明的一方面，提供了一种声表面波滤波器，包括：

复合晶圆基底；所述复合晶圆基底包括单晶硅片以及依次层叠在所述单晶硅片一侧的类金刚石层和压电层；

叉指换能结构，位于所述压电层远离所述单晶硅片的一侧；所述叉指换能结构包括相对设置的两个汇流条，以及并排设置在两个汇流条之间的多个电极指；每个电极指交替的连接到所述汇流条中的一个汇流条；

多个负载块，所述负载块与所述电极指一一对应设置；每一负载块对应位于一电极指的末端；与同一汇流条连接的多个电极指末端的负载块，到对侧汇流条的距离相等。

可选的，所述负载块的形状包括圆形；

所述负载块位于所述电极指远离所述复合晶圆基底的一侧、所述电极指靠近所述复合晶圆基底的一侧和所述电极指所在层中的至少一处。

可选的，沿所述汇流条的延伸方向，所述负载块的宽度大于对应的所述电极指的宽度；

和/或，所述负载块的材料密度大于所述电极指的材料密度。

可选的，所述压电层的材料包括氧化锌，所述压电层的厚度范围为200nm～300nm；

所述类金刚石层的材料包括非晶碳，所述类金刚石层的厚度范围为150nm～250nm，所述类金刚石层与所述压电层接触的表面的粗糙度为0～0.5nm。

可选的，所述电极指包括层叠设置的第一金属层和第二金属层；所述第一金属层位于所述第二金属层和所述压电层之间；所述第一金属层的厚度小于所述第二金属层的厚度；所述第一金属层用于增大所述电极指与所述压电层的结合力。

可选的，所述第一金属层的材料包括钛；所述第一金属层的厚度为5nm；

所述第二金属层的材料包括银、铝、铬、铜、镍和铂中的至少一种；所述第二金属层的厚度为195nm；

所述负载块的材料包括钛、银、铝、铬、铜、镍和铂中的至少一种。

可选的，所述的声表面波滤波器还包括：

钝化层，所述钝化层覆盖在所述电极指远离所述压电基板的一侧，以及电极指未覆盖的压电基板上；

一对反射栅，所述反射栅位于所述复合晶圆基底与所述叉指换能结构的同一侧，并分别位于所述叉指换能结构的相对两侧。

根据本发明的另一方面，提供了一种声表面波滤波器的制备方法，包括：

提供单晶硅片；

在所述单晶硅片的一侧通过等离子增强化学气相沉积法形成类金刚石层；

在所述类金刚石层远离所述单晶硅片的一侧通过原子层沉积法形成压电层；其中，层叠设置的所述单晶硅片、所述类金刚石层和所述压电层组成复合晶圆基底；

利用光刻镀膜工艺在所述压电层远离所述单晶硅片的一侧制备叉指换能结构；所述叉指换能结构包括相对设置的两个汇流条，以及并排设置在两个汇流条之间的多个电极指；每个电极指交替电连接到所述汇流条中的一个汇流条；

在每一电极指的末端形成一负载块；其中位于同一排电极指末端的负载块到对侧汇流条的距离相等。

可选的，在所述单晶硅片的一侧通过等离子增强化学气相沉积方式形成类金刚石层，包括：

将单晶硅片放置在真空容器中，通入碳氢化合物，通过等离子增强化学气相沉积法，在单晶硅片表面形成类金刚石层；

在所述类金刚石层远离所述单晶硅片的一侧通过原子层沉积法形成压电层，包括：

将二乙基锌和水依次通入原子层沉积装置的反应室，通过原子层沉积法在在所述类金刚石层远离所述单晶硅片的一侧形成氧化锌层；其中，二乙基锌和水分别作为锌和氧的成分源；

在所述类金刚石层远离所述单晶硅片的一侧通过原子层沉积法形成压电层之后，还包括：

对所述复合晶圆基底进行热处理，以改善氧化锌层的电气稳定性。

可选的，所述负载块与所述电极指同层设置；沿所述汇流条的延伸方向，所述负载块的宽度大于对应的所述电极指的宽度；并且所述负载块的形状包括圆形；

利用光刻镀膜工艺在所述压电层远离所述单晶硅片的一侧制备叉指换能结构，以及在每一电极指的末端形成一负载块包括：

在所述压电层远离所述单晶硅片的一侧旋涂一层光刻胶层；

对所述光刻胶层进行曝光和显影，将掩模板上设计好的叉指换能结构图案和负载块图案转移到晶圆上；在所述进行曝光显影后的晶圆上，再利用蒸镀工艺形成所述叉指换能电结构和所述负载块。

本发明实施例提供的技术方案，通过在单晶硅片上蒸镀形成类金刚石(DLC)层，可以提高支撑基板(复合晶圆基底)的硬度，有效地增大弹性表面波的传播速度，从而提高声表面波滤波器的频段；并且通过原子层沉积工艺在类金刚石(DLC)层上制备定向性高的氧化锌层来形成具有压电特性的压电层；氧化锌的成本较低，可以降低声表面波滤波器的制造成本；最后，使用该复合晶圆基底通过光刻镀膜工艺制作叉指换能结构形成了声表面波滤波器。实现了降低声表面波滤波器的制造成本的同时，提高了声表面波滤波器的频段。

应当理解，本部分所描述的内容并非旨在标识本发明的实施例的关键或重要特征，也不用于限制本发明的范围。本发明的其它特征将通过以下的说明书而变得容易理解。

附图说明

为了更清楚地说明本发明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发明的一些实施例，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是本发明实施例提供的一种声表面波滤波器的结构示意图；

图2本发明实施例提供的一种叉指换能结构的俯视图；

图3是现有技术中提供的一种叉指换能结构在边缘区域与中间区域产生的正弦波的示意图；

图4是本发明实施例中提供的一种叉指换能结构在边缘区域与中间区域产生的正弦波的示意图；

图5是本发明实施例提供的一种声表面波滤波器的制备方法的流程图。

具体实施方式

为了使本技术领域的人员更好地理解本发明方案，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明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发明一部分的实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本发明保护的范围。

如背景技术，声表面波是沿物体表面传播的一种弹性波。声表面波元器件是在压电基片上制作两个声-电换能器，又叫叉指换能器。整个声表面波元器件的功能是通过对在压电基片上传播的声信号进行各种处理，并利用声-电换能器的特性来完成的。由于声表面波元器件具有小型、可靠性高、一致性好、多功能以及设计灵活等优点，所以它在手机通信、雷达、微波中继、声纳以及电视中已经得到广泛的应用，是当今高速通信领域的重要部件。另外，还应用于谐振器、信号处理器、压力传感器、温度传感器等多领域。

在现代通信系统中，滤波器常被用来过滤目标通信频段之外的不必要信号。声表面波滤波器由于高Q值、体积小、高可靠性、易于大批量生产等优势，已被广泛应用于高频滤波器设计。一般来说，声表面波(SAW)滤波器的中心频率f是由弹性表面波的传播速度V和电极间距(λ/4：λ是弹性表面波的波长)的关系决定的，中心频率f＝V/λ。即，为了实现弹性表面波元件的高频化，可以考虑减小弹性表面波的波长的方法和增大弹性表面波的传播速度的方法。但是，弹性表面波的波长由叉指换能器(IDT)的电极间距决定，实际情况是目前的技术把叉指换能器(IDT)的宽度做到100～200nm已经是极限了，因此在制造技术上已经存在界限。在常用于声表面波(SAW)滤波器的钽酸锂(LT)衬底的传播速度3800m/s中，中心频率在2800MHz左右已经达到极限。而且，由于电动汽车的越来越普及，锂电池的需求也越来越大。作为动力锂电池不可或缺的原料之一——碳酸锂的价格也一路飙涨。而碳酸锂也正是电压材料的钽酸锂(LT)和铌酸锂(LN)的主要原料，随着原料碳酸锂的价格大幅上涨也直接导致声表面波滤波器的制造成本的上升。

鉴于此，本发明实施例提供了一种声表面波滤波器，图1是本发明实施例提供的一种声表面波滤波器的结构示意图，参考图1，图2本发明实施例提供的一种叉指换能结构的俯视图，参考图1～2，声表面波滤波器包括：

复合晶圆基底10；复合晶圆基底10包括单晶硅片11以及依次层叠在单晶硅片11一侧的类金刚石层12和压电层13；压电层13的材料包括氧化锌；

叉指换能结构20，位于压电层13远离单晶硅片11的一侧；叉指换能结构20包括相对设置的两个汇流条，以及并排设置在两个汇流条之间的多个电极指201；每个电极指201交替电连接到汇流条中的一个汇流条；

多个负载块202，负载块202与电极指201一一对应设置；每一负载块202对应位于一电极指201的末端；与同一汇流条连接的多个电极指201末端的负载块202，到对侧汇流条的距离相等。

具体的，叉指换能结构20即为叉指换能器，可以理解为在复合晶圆基底10表面上形成形状像两只手的手指交叉状的金属图案，它的作用是实现声-电换能。叉指换能结构20包括第一汇流条21、第二汇流条22以及多个电极指201；第一汇流条21与第二汇流条22相对设置；沿平行于汇流条的方向，多个电极指201并排设置在第一汇流条21与第二汇流条22之间，并依次交替与第一汇流条21与第二汇流条22电连接，彼此咬合的电极指201以用于激励声波。第一汇流条21和与其连接的电极指201可以组成输入换能器，第二汇流条22和与其连接的电极指201可以组成输出换能器。声表面波滤波器的工作原理是，输入换能器通过逆压电效应将输入的电信号转变成声信号，此声信号沿基片表面传播，最终由复合晶圆基底10右边的输出换能器将声信号转变成电信号输出。在声波传播方向上，声轨迹通常受到反射器的限制，以便减小由于声波在水平方向上的发射造成的能量损耗。反射器可以包括一对反射栅30，反射栅30位于复合晶圆基底10与叉指换能结构20的同一侧，并位于叉指换能结构20的相对两侧。

一般当基底的硬度越高，声表面波滤波器的基底上的表面波的传播速度就越快。例如，在硬度最高的金刚石基板上制备氮化铝或氧化锌后制得的基底上，能获得超过12000m/s的传播速度。但是，因为金刚石基板的价格太贵而且也较难制得。本发明实施例在使用廉价且通用的4英寸硅片作为衬底片的情况下，通过在其表面制备类金刚石层和具有压电性能的氧化锌薄膜的方法，制作得到复合晶圆基底10。这种工艺不但可以降低使用材料的成本降低，还能得到相对较高的声表面波传播速度，从而制备高频滤波器。

其中，类金刚石(Diamond-like Carbon，DLC)是一种非晶碳，这种材料可表现出许多与金刚石相类似的性质，是一种类似金刚石的微观结构，可以通过离子体增强化学气相沉积法(Plasma Enhanced Chemical Vapor Deposition，PECVD)制备。将金刚石结合称为SP3，将石墨结合称为SP2。金刚石仅由SP3键组成，石墨仅由SP2键组成，而类金刚石层12是由SP3键和SP2键混合而成的。一般来说，非晶碳如果SP3键的比率多则具有类似钻石的物性，如果SP2键的比率多则具有类似于石墨的物性，因此通过制备工艺调整该比率，即可制备得到具有各种特性的非晶碳。本发明实施例通过在单晶硅片上形成具有高硬度的类金刚石薄膜来作为支撑硬质层，以此来获得更快的传播速度。仅仅制备了类金刚石层12的硅基板是不具备压电特性的，所以需要在类金刚石层12上面再制备一层具有压电特性的薄膜，即压电层13。因为氧化锌具有成本低制备工艺简单的特点，并且材料的取向性也相对比较容易获得。因此可以在类金刚石层12上形成氧化锌层作为压电层13。在高硬度的类金刚石层12上制备了氧化锌薄膜的压电性能基板上，可以获得10000m/s以上的传播速度。

另外，SAW滤波器在激发主要波模的同时，会产生不需要的横模，在SAW滤波器的频率响应上，横模会引入杂散响应，降低器件的Q值，增加滤波器的插入损耗，对器件性能造成较大影响，这主要由于能量泄露引起。对比图3和图4，图3中示意的画出现有技术中叉指换能结构在边缘区域a与中间区域b产生的正弦波，图4中示意的画出本发明实施例中叉指换能结构在边缘区域a与中间区域b产生的正弦波。结合图2，本发明实施例中在电极指201的末端均对应设置一负载块202；并且与同一汇流条连接的多个电极指201末端的负载块202到对侧汇流条的距离相等。使位于边缘区域a的金属变重而变更正弦波的频率，使得边缘区域a形成的正弦波的频率与位于中间区域b的稳定正弦波的频率不同，从而降低边缘区域a正弦波的输出，减小对中间区域b稳定正弦波的影响。通过IDT指端负载块202的设计以抵消横向的横波矢量，能够降低滤波器的杂散，提高有效机电耦合系数和Q值。

本发明实施例提供的技术方案，通过在单晶硅片上蒸镀形成类金刚石层，可以提高支撑基板的硬度，有效地增大弹性表面波的传播速度，从而提高声表面波滤波器的频段；并且通过原子层沉积工艺在类金刚石层上制备定向性高的氧化锌压电层来形成具有压电特性的复合晶圆基底；由于氧化锌的成本较低，可以降低声表面波滤波器的制造成本；最后，使用该复合晶圆基底通过光刻镀膜工艺制作叉指换能结构形成了声表面波滤波器。实现了降低声表面波滤波器的制造成本的同时，提高了声表面波滤波器的频段。通过IDT指端负载块的设计以抵消横向的横波矢量，能够降低滤波器的杂散，提高有效机电耦合系数和Q值。

在本发明的一个实施例中，参考图1，压电层13的厚度范围为200nm～300nm；类金刚石层12的厚度范围为150nm～250nm，类金刚石层12与压电层13接触的表面的粗糙度为0～0.5nm。

可以理解为，若类金刚石层12膜厚较薄，由于膜层过薄而维持膜结构的强度会不足；若类金刚石层12膜厚较厚，成膜就会花费较多的时间，增加成本，影响制备效率。本发明实施例中设定类金刚石层12的膜厚范围为150nm～250nm，可以保证膜层具有较好的强度的同时，降低成本，提高制备效率。例如，类金刚石层12的厚度可以设置为200nm。类金刚石层12由于无定形的结构而没有晶界，因此类金刚石层12的表面粗糙度Ra可以低于0.5nm，较为平滑，可以为压电层13的制备提供平滑的平面。若压电层13膜厚较薄，会造成复合晶圆基底10无法获得稳定的压电特性。若压电层13膜厚较厚，成膜就会花费较多的时间，增加成本，影响制备效率。本发明实施例中设定压电层13的膜厚范围为200nm～300nm，可以保证复合晶圆基底10具有稳定的压电特性同时，降低成本，提高器件的制备效率。例如，压电层13的厚度可以设置为200nm。

在本发明的一个实施例中，参考图2，沿汇流条的延伸方向，负载块202的宽度大于对应的电极指201的宽度；和/或，负载块202的材料密度大于电极指201的材料密度。

可以理解为，负载块202使位于边缘区域的金属变重而变更正弦波的频率，使得边缘区域形成的正弦波的频率与位于中间区域的稳定正弦波的频率不同，降低边缘部分正弦波的输出，减小对中间区域稳定正弦波的影响。通过IDT指端负载块202的设计以抵消横向的横波矢量，能够降低滤波器的杂散，提高有效机电耦合系数和Q值。沿汇流条的延伸方向，设置负载块202的宽度大于对应的电极指201的宽度；和/或，负载块202的材料密度大于电极指201的材料密度，可以进一步的增加位于滤波器边缘部分的金属重量，降低边缘部分正弦波的输出，减小对中间区域稳定正弦波的影响，提高有效机电耦合系数和Q值。图2中示例性的画出负载块202的形状包括圆形，沿汇流条的延伸方向，圆形的负载块202的直径大于对应的电极指201的宽度，可以增加位于滤波器边缘部分的金属重量，降低边缘部分正弦波的输出。

可选的，负载块202位于电极指201远离复合晶圆基底10的一侧、电极指201靠近复合晶圆基底10的一侧和电极指201所在层中的至少一处。负载块202的材料包括钛、银、铝、铬、铜、镍和铂中的至少一种。优选的，负载块202与电极指201同层设置，可以简化负载块202与电极指201的制备方法，提高制备效率。

在本发明的一个实施例中，电极指201包括层叠设置的第一金属层和第二金属层(未画出)；第一金属层位于第二金属层和压电层13之间；第一金属层的厚度小于第二金属层的厚度；第一金属层用于增大电极指201与压电层13的结合力。其中，第一金属层的材料可以包括钛；第一金属层的厚度为5nm；第二金属层的材料可以包括银、铝、铬、铜、镍和铂中的至少一种；第二金属层的厚度为195nm。

在本发明的一个实施例中，参考图1，声表面波滤波器还包括钝化层40，钝化层40覆盖在电极指201远离压电基板的一侧，以及电极指201未覆盖的压电基板上。钝化层40用于对滤波器的内部器件进行保护。其中，钝化层40的材料可以为二氧化硅或氮化硅，钝化层40的厚度范围可以为5nm～25nm。

本发明实施例还提供了一种声表面波滤波器的制备方法，包括：

S110、提供单晶硅片。

S120、在单晶硅片的一侧通过等离子增强化学气相沉积法形成类金刚石层。

S130、在类金刚石层远离单晶硅片的一侧通过原子层沉积法形成压电层；其中，层叠设置的单晶硅片、类金刚石层和压电层组成复合晶圆基底。

具体的，依次在单晶硅片上形成类金刚石层和压电层，制备复合晶圆基底。复合晶圆基底的制备过程包括：首先，准备传统半导体级别的4英寸单晶硅片作为衬底基板。其次，将单晶硅片放置在真空容器中，通入碳氢化合物，通过等离子增强化学气相沉积法，在单晶硅片表面形成膜厚为150nm～250nm类金刚石层。可以在真空腔室中引入苯(C6H6)气体或其他碳氢气体，在射频电源的作用下电离成碳离子和氢离子，并在基板表面形成类金刚石薄膜。由于使用非平衡等离子体，所以成膜时的基板温度可以在200℃以下。

接着，在类金刚石层远离单晶硅片的一侧形成氧化锌层作为压电层。一般具有压电特性的膜层材料有：钽酸锂、铌酸锂、氧化锌、氮化铝等化合物。本发明实施例出于在类金刚石层上廉价地制作定向性好的薄膜考虑，选择形成氧化锌层作为压电层。在成膜方法采用了相对金属化学气相沉积(MOCVD)、分子束外延生产技术(MBE)、磁控溅射等可控性更好的原子层沉积(ALD)法来制备氧化锌层，并且原子层沉积(ADL)法还具有成膜厚度均一性好的特点。

其中形成氧化锌层具体包括：使用二乙基锌和超纯水作为锌和氧的成分源，将两种成分源中的一种成分源以脉冲的方式进入反应室，并使其化学吸附在类金刚石层表面，吸附饱和后用氮气或氩气将多余的成分源带走。接着将另一种成分源也以脉冲方式导入反应室，并于前一种成分源进行化学反应；待反应完全后再用氮气或氩气将剩余的成分源和反应副产物(乙烷)带走。其中，所使用的氮气或氩气的纯度可以在99.999％以上，流量控制在10sccm～45sccm。反应室内的压力保持在650～750Pa，温度保持在130℃～180℃。水为电阻率18MΩ*cm以上(温度为25℃)的水。在类金刚石层上形成制得膜厚为200nm～300nm的氧化锌层。

由于二乙基锌易水解，与水反应生成氧化锌和乙烷，所以反应间需要使用高纯惰性气体氮气或氩气将多余的反应成分源与副产物(乙烷)去除。从成本方面来看，本发明实施例选择成本相对要便宜的二乙基锌和H2O作为氧化锌薄膜的成分来源，可以降低滤波器的成本。另外，制备氧化锌层的方法采用行业内较为成熟的原子层沉积法，不管在使用装置方面还是在工艺的实现方面都是比较成熟的。虽然相对其他方法成膜的速度较慢，一般成膜速率在100～300nm/h；但是，这个速率对已经可以满足所需200nm～300nm的氧化锌薄膜膜厚需求。

可选的，在类金刚石层远离单晶硅片的一侧通过原子层沉积法形成压电层之后，还包括：对复合晶圆基底进行热处理，以改善氧化锌层的电气稳定性。热处理温度可以采用350℃。

S140、利用光刻镀膜工艺在压电层远离单晶硅片的一侧制备叉指换能结构；叉指换能结构包括相对设置的两个汇流条，以及并排设置在两个汇流条之间的多个电极指；每个电极指交替的连接到汇流条中的一个汇流条。

S150、在每一电极指的末端形成一负载块；其中位于同一排电极指末端的负载块到对侧汇流条的距离相等。

具体的，利用光刻镀膜工艺在压电层远离单晶硅片的一侧制备叉指换能结构，并在在每一电极指的末端形成一负载块。负载块可以形成于电极指远离复合晶圆基底的一侧、电极指靠近复合晶圆基底的一侧和电极指所在层中的至少一处。示例性的，负载块与电极指同层设置；沿汇流条的延伸方向，负载块的宽度大于对应的电极指的宽度；并且负载块的形状包括圆形。利用光刻镀膜工艺在压电层远离单晶硅片的一侧制备叉指换能结构，以及在每一电极指的末端形成一负载块包括：

在压电层远离单晶硅片的一侧旋涂一层光刻胶层；

对光刻胶层进行曝光和显影，将掩模板上设计好的叉指换能结构图案和负载块图案转移到晶圆上；

在进行曝光显影后的晶圆上，再利用蒸镀工艺形成叉指换能结构和负载块。

可以理解为，在压电层远离单晶硅片的一侧形成光刻胶层后，通过曝光和显影的方式对光刻胶层进行图案化。图案化后的光刻胶层具有开口，开口暴露压电层的位置为电极指、汇流条和负载块的所在位置。即光刻胶层镂空的图形包括电极指的图形、汇流条的图形以及电极指末端负载块的图形，进行实现将掩模板上设计好的叉指换能结构图案和负载块图案转移到晶圆上。基于图案化的光刻胶层，利用蒸镀工艺在晶圆上蒸镀金属材料。在具有光刻胶的区域，金属材料蒸镀在了光刻胶的表面上。在没有光刻胶的区域(光刻胶层的开口处)，金属材料蒸镀在了压电层的表面。去除光刻胶层，保留下来的金属图案形成了叉指换能结构和负载块。

示例性的，使用本发明实施例中的复合晶圆基底，在复合晶圆基底上形成如图2所示的叉指换能结构，制作的声表面波滤波器的电极指的宽度为600nm、电极指201间的间隔为600nm、电极指(钛层5nm+铜层195nm)厚度200nm。最终制作得到的该声表滤波器的特性为：传播速度5500m/s，温度频率特性为-11.6ppm/℃，机电耦合系数为10.5％，可以获得3200MHz的声表面波滤波器。并且制得的该滤波器Q值在1500以上。

另外，使用钽酸锂(LT)基板，在LT基板表面上形成图2所示叉指换能结构，制作的声表面波滤波器的电极指的宽度为600nm、电极指201间的间隔为600nm、电极指(钛层5nm+铜层195nm)厚度200nm。最终制作得到的该声表面波滤波器的特性为：传播速度为3900m/s，频率温度特性是-13.5ppm/℃，机电耦合系数是9.5％，可以获得2050MHz的声表面波滤波器。制得的该滤波器Q值不到1500。

从这些评估结果可以看出，本发明的复合晶圆基底获得了超过传统的钽酸锂(LT)压电基板的传播速度和Q值，实现更高频段的声表面波滤波器产品。

注意，上述仅为本发明的较佳实施例及所运用技术原理。本领域技术人员会理解，本发明不限于这里所述的特定实施例，对本领域技术人员来说能够进行各种明显的变化、重新调整和替代而不会脱离本发明的保护范围。因此，虽然通过以上实施例对本发明进行了较为详细的说明，但是本发明不仅仅限于以上实施例，在不脱离本发明构思的情况下，还可以包括更多其他等效实施例，而本发明的范围由所附的权利要求范围决定。

Claims (10)

1.一种声表面波滤波器，其特征在于，包括：

复合晶圆基底；所述复合晶圆基底包括单晶硅片以及依次层叠在所述单晶硅片一侧的类金刚石层和压电层；所述压电层的材料包括氧化锌；

叉指换能结构，位于所述压电层远离所述单晶硅片的一侧；所述叉指换能结构包括相对设置的两个汇流条，以及并排设置在两个汇流条之间的多个电极指；每个电极指交替的连接到所述汇流条中的一个汇流条；

多个负载块，所述负载块与所述电极指一一对应设置；每一负载块对应位于一电极指的末端；与同一汇流条连接的多个电极指末端的负载块，到对侧汇流条的距离相等。

2.根据权利要求1所述的声表面波滤波器，其特征在于，所述负载块的形状包括圆形；

所述负载块位于所述电极指远离所述复合晶圆基底的一侧、所述电极指靠近所述复合晶圆基底的一侧和所述电极指所在层中的至少一处。

3.根据权利要求1所述的声表面波滤波器，其特征在于，

沿所述汇流条的延伸方向，所述负载块的宽度大于对应的所述电极指的宽度；

和/或，所述负载块的材料密度大于所述电极指的材料密度。

4.根据权利要求1所述的声表面波滤波器，其特征在于，

所述压电层的厚度范围为200nm～300nm；

所述类金刚石层的厚度范围为150nm～250nm，所述类金刚石层与所述压电层接触的表面的粗糙度为0～0.5nm。

5.根据权利要求1所述的声表面波滤波器，其特征在于，所述电极指包括层叠设置的第一金属层和第二金属层；所述第一金属层位于所述第二金属层和所述压电层之间；所述第一金属层的厚度小于所述第二金属层的厚度；所述第一金属层用于增大所述电极指与所述压电层的结合力。

6.根据权利要求5所述的声表面波滤波器，其特征在于，

所述第一金属层的材料包括钛；所述第一金属层的厚度为5nm；

所述第二金属层的材料包括银、铝、铬、铜、镍和铂中的至少一种；所述第二金属层的厚度为195nm；

所述负载块的材料包括钛、银、铝、铬、铜、镍和铂中的至少一种。

7.根据权利要求1所述的声表面波滤波器，其特征在于，还包括：

钝化层，所述钝化层覆盖在所述电极指远离所述压电基板的一侧，以及电极指未覆盖的压电基板上；

一对反射栅，所述反射栅位于所述复合晶圆基底与所述叉指换能结构的同一侧，并分别位于所述叉指换能结构的相对两侧。

8.一种声表面波滤波器的制备方法，其特征在于，包括：

提供单晶硅片；

在所述单晶硅片的一侧通过等离子增强化学气相沉积法形成类金刚石层；

在所述类金刚石层远离所述单晶硅片的一侧通过原子层沉积法形成压电层；其中，层叠设置的所述单晶硅片、所述类金刚石层和所述压电层组成复合晶圆基底；

利用光刻镀膜工艺在所述压电层远离所述单晶硅片的一侧制备叉指换能结构；所述叉指换能结构包括相对设置的两个汇流条，以及并排设置在两个汇流条之间的多个电极指；每个电极指交替电连接到所述汇流条中的一个汇流条；

在每一电极指的末端形成一负载块；其中位于同一排电极指末端的负载块到对侧汇流条的距离相等。

9.根据权利要求8所述的声表面波滤波器的制备方法，其特征在于，

在所述单晶硅片的一侧通过等离子增强化学气相沉积方式形成类金刚石层，包括：

将单晶硅片放置在真空容器中，通入碳氢化合物，通过等离子增强化学气相沉积法，在单晶硅片表面形成类金刚石层；

在所述类金刚石层远离所述单晶硅片的一侧通过原子层沉积法形成压电层，包括：

将二乙基锌和水依次通入原子层沉积装置的反应室，通过原子层沉积法在在所述类金刚石层远离所述单晶硅片的一侧形成氧化锌层；其中，二乙基锌和水分别作为锌和氧的成分源；

在所述类金刚石层远离所述单晶硅片的一侧通过原子层沉积法形成压电层之后，还包括：

对所述复合晶圆基底进行热处理，以改善氧化锌层的电气稳定性。

10.根据权利要求1所述的声表面波滤波器制备方法，其特征在于，所述负载块与所述电极指同层设置；沿所述汇流条的延伸方向，所述负载块的宽度大于对应的所述电极指的宽度；并且所述负载块的形状包括圆形；

利用光刻镀膜工艺在所述压电层远离所述单晶硅片的一侧制备叉指换能结构，以及在每一电极指的末端形成一负载块包括：

在所述压电层远离所述单晶硅片的一侧旋涂一层光刻胶层；

对所述光刻胶层进行曝光和显影，将掩模板上设计好的叉指换能结构图案及负载块的图案转移到晶圆上；

在进行曝光显影后的所述晶圆上，再利用蒸镀工艺形成所述叉指换能结构和所述负载块。

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