CN115765662A - 一种声波器件的频率温度系数的补偿方法及声波器件 - Google Patents
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Abstract
本申请提供一种声波器件的频率温度系数的补偿方法及声波器件，包括制备声波器件，利用支撑衬底具有增强压电薄膜内目标声波模式的声速‑厚度波长比色散的特性，对声波器件的频率温度系数进行正向补偿或者反向补偿。基于本申请实施例通过利用支撑衬底具有增强压电薄膜内目标声波模式的声速‑厚度波长比色散的特性对频率温度系数进行补偿，既可以保证声表面波器件小尺寸、线宽灵活调整工作频率的优势，并且能够灵活调整器件的频率漂移量，可以用于设计温度高敏感器件或温度不敏感器件。
Description
技术领域
本发明涉及半导体技术领域，尤其涉及一种声波器件的频率温度系数的补偿方法及声波器件。
背景技术
传统的压电单晶衬底，如铌酸锂、钽酸锂、氮化铝等材料，由于弹性常数、压电常数和介电常数随温度升高而减小，导致其上的声波器件的谐振频率降低，称之为具有负频率温度系数。在这类压电单晶衬底中，其激发的水平剪切波和泄露纵波基本不具有色散特点，即随着声波波长增大，这两种声波的声速基本不变，因此基于传统单晶压电材料结构无法从色散的角度来对声波器件的频率温度系数进行补偿。
现有补偿方法是为了减小滤波器件的频移提出的，一般是盖层或夹层弹性常数的温度系数与压电材料相反的材料，利用两种或多种材料的本征常数随温度变化相反的趋势来补偿频率温度系数，使得原材料结构的负频率温度系数趋于零，从而减小频移。这种补偿方法的劣势在于引入其他材料层可能会降低声波模式的声速，从而会提高在高频应用器件的工艺难度，还会引入声波的传播损耗和杂波。另外，其他材料层的增加会引入材料界面，增大界面热阻，带来散热迟缓的副作用。
发明内容
为了解决现有技术中补偿频率温度系数会影响声波器件性能的问题，本申请提供了一种声波器件的频率温度系数的补偿方法及声波器件。
本申请提供了一种声波器件的频率温度系数的补偿方法，包括：
制备声波器件，声波器件包括支撑衬底、设置在支撑衬底上的压电薄膜和设置在压电薄膜上的电极组件；
利用支撑衬底具有增强压电薄膜内目标声波模式的声速-厚度波长比色散的特性，对声波器件的频率温度系数进行正向补偿或者反向补偿；
其中，正向补偿为在温度升高时增大声波器件的频率的变化幅度，反向补偿为在温度升高时降低声波器件的频率的变化幅度。
进一步地，声速-厚度波长比色散包括目标声波模式的声速随着压电薄膜厚度与声波波长的比值的减小而减小的I型色散；
利用支撑衬底具有增强压电薄膜内目标声波模式的声速-厚度波长比色散的特性，对声波器件的频率温度系数进行正向补偿，包括：
当声波器件的声波波长随温度升高而增大，声波器件的频率漂移随温度升高而增大时，利用支撑衬底增强具有I型色散的特性，对声波器件的频率温度系数进行正向补偿。
进一步地，利用支撑衬底具有增强I型色散的特性，对声波器件的频率温度系数进行正向补偿，包括：
获取第一声波器件；第一声波器件的热膨胀系数大于预设热膨胀系数阈值，且弹性常数和密度随温度变化的幅度大于预设变化幅度阈值；当温度升高时，第一声波器件的声波波长增大，第一声波器件的频率漂移增大；
利用支撑衬底具有增强I型色散的特性，在第一声波器件的声波波长增大，压电薄膜厚度与声波波长的比值减小时，减小目标声波模式的声速，使得第一声波器件的频率温度系数的绝对值增大，频率的变化幅度增大。
进一步地，声速-厚度比色散包括目标声波模式的声速随着压电薄膜厚度与声波波长的比值的减小而增大的II型色散；
利用支撑衬底具有增强压电薄膜内目标声波模式的声速-厚度波长比色散的特性，对声波器件的频率温度系数进行反向补偿，包括：
当声波器件的声波波长随温度升高而增大，声波器件的频率漂移随温度升高而减小时，利用支撑衬底具有增强II型色散的特性，对声波器件的频率温度系数进行反向补偿。
进一步地，利用支撑衬底具有增强II型色散的特性，对声波器件的频率温度系数进行反向补偿，包括：
获取第二声波器件；第二声波器件的热膨胀系数小于等于预设热膨胀系数阈值，且弹性常数和密度随温度变化的幅度小于等于预设变化幅度阈值；当温度升高时，第二声波器件的声波波长增大，第二声波器件的频率漂移减小；
利用支撑衬底具有增强II型色散的特性，在第二声波器件的声波波长增大，压电薄膜厚度与声波波长的比值减小时，增大目标声波模式的声速，使得第二声波器件的频率温度系数的绝对值减小，频率的变化幅度降低。
进一步地，方法还包括：
调整电极组件中电极的中心间距，使得压电薄膜的厚度与声波波长的比值在区间[0.05，0.6]内。
相应地，本申请实施例还提供了一种声波器件，包括：
支撑衬底，设置在支撑衬底上的压电薄膜以及设置在压电薄膜上的电极组件；
支撑衬底具有增强压电薄膜内目标声波模式的声速-厚度波长比色散的特性，用于对声波器件的频率温度系数进行正向补偿或者反向补偿；
其中，正向补偿为在温度升高时增大声波器件的频率的变化幅度，反向补偿为在温度升高时降低声波器件的频率的变化幅度。
进一步地，声波器件包括第一声波器件，第一声波器件的热膨胀系数大于预设热膨胀系数阈值，且弹性常数和密度随温度变化的幅度大于预设变化幅度阈值；当温度升高时，第一声波器件的声波波长增大，第一声波器件的频率漂移增大；
基于支撑衬底具有增强I型色散的特性，在第一声波器件的声波波长增大，压电薄膜厚度与声波波长的比值减小时，目标声波模式的声速减小，使得第一声波器件的频率温度系数的绝对值增大，频率的变化幅度增大。
进一步地，声波器件包括第二声波器件，第二声波器件的热膨胀系数小于等于预设热膨胀系数阈值，且弹性常数和密度随温度变化的幅度小于等于预设变化幅度阈值；当温度升高时，第二声波器件的声波波长增大，第二声波器件的频率漂移减小，
基于支撑衬底具有增强II型色散的特性，在第二声波器件的声波波长增大，压电薄膜厚度与声波波长的比值减小时，目标声波模式的声速增大，使得第二声波器件的频率温度系数的绝对值减小，频率的变化幅度降低。
进一步地，支撑衬底的材料包括石英、硅、碳化硅、蓝宝石和金刚石；
压电薄膜的材料包括铌酸锂、钽酸锂、氮化铝和氧化锌；
电极组件的材料包括金、铂、银、铜和铝；
目标声波模式包括瑞利波、水平剪切波、对称准兰姆波、泄露纵波和反对称准兰姆波。
本申请实施例提供的一种声波器件的频率温度系数的补偿方法及声波器件，具有如下技术效果：
通过制备声波器件，声波器件包括支撑衬底、设置在支撑衬底上的压电薄膜和设置在压电薄膜上的电极组件；利用支撑衬底具有增强压电薄膜内目标声波模式的声速-厚度波长比色散的特性，对声波器件的频率温度系数进行正向补偿或者反向补偿。其中，正向补偿为在温度升高时增大声波器件的频率的变化幅度，反向补偿为在温度升高时降低声波器件的频率的变化幅度。基于本申请实施例，通过利用支撑衬底具有增强压电薄膜内目标声波模式的声速-厚度波长比色散的特性对频率温度系数进行补偿，既可以保证声表面波器件小尺寸、线宽灵活调整工作频率的优势，并且能够灵活调整器件的频率漂移量，可以用于设计温度高敏感器件或温度不敏感器件。
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器件的频率温度系数的补偿方法的流程示意图；
图2是本申请实施例提供的一种声速随厚度波长比变化的对比曲线图；
图3是本申请实施例提供的一种钽酸锂单晶衬底和异质衬底的热膨胀仿真示意图；
图4是本申请实施例提供的一种补偿后的频率温度系数随厚度波长比变化的的对比曲线图；
图5是本申请实施例提供的一种基于异质衬底的声波谐振器频率响应随温度的变化示意图；
图6是本申请实施例提供的一种基于单晶压电衬底的声波谐振器频率响应随温度的变化示意图；
图7是本申请实施例提供的一种基于异质衬底调整声波模式色散的2.4GWi-Fi频段滤波器频率响应随温度的变化示意图；
图8是本申请实施例提供的一种基于压电单晶衬底材料的2.4GWi-Fi频段滤波器频率响应随温度的变化示意图。
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”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”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”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。
由于声表面波器件具有小尺寸、线宽灵活调整工作频率的优势，近年来逐步被应用于移动通信设备。一般，声表面波器件的结构由压电材料以及设置在其上表面的叉指电极构成。从叉指电极输入电信号，在压电材料中形成电场，利用压电效应，声表面波器件中的压电层将电信号转变为声信号，且对不同频率的声信号呈现出选择性，满足声波全反射条件的声信号在声表面波器件内实现谐振，而不满足谐振条件的声信号会衰减，从而在特殊频率点形成谐振。与此同时，由于材料本征参数和器件尺寸随温度变化而变化，声学结构对声信号的频率选择性发生偏移，从而谐振频率点也将会发生偏移，当偏移程度较大时，原本针对某一特殊频段工作的器件响应会偏到相邻频段，将导致信号干扰。一般，钽酸锂LiTaO3单晶材料的频率温度系数约为-40ppm/K，也即是，在-30℃～85℃温度范围内工作时，常温下谐振频率约为1.9GHz的声波器件的工作频率将存在9MHz的偏移，这就意味着器件工作时的正常温度变化将导致工作频率无法正常为此频带服务，还会偏到其他频带影响其他频带的响应，在频带拥挤的4G和5G窄带频谱无法接受存在如此大频率漂移的滤波器件。
下面介绍本申请一种声波器件的频率温度系数的补偿方法的具体实施例，图1是本申请实施例提供的一种声波器件的频率温度系数的补偿方法的流程示意图。本说明书提供了如实施例或流程图所示的方法操作步骤，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操作步骤。实施例中列举的步骤顺序仅仅为众多执行顺序中的一种方式，不代表唯一的执行顺序，在实际执行时，可以按照实施例或者附图所示的方法顺序执行。
具体如图1所示，该声波器件的频率温度系数的补偿方法可以包括：
S101：制备声波器件，声波器件包括支撑衬底、设置在支撑衬底上的压电薄膜和设置在压电薄膜上的电极组件。
本申请实施例中，支撑衬底的材料可以选择石英、硅、碳化硅、蓝宝石、金刚石等具有各向异性的高声速材料。
本申请实施例中，压电薄膜的材料可以选择铌酸锂、钽酸锂、氮化铝、氧化锌。
本申请实施例中，电极组件的材料可以包括金、铂、银、铜和铝等金属材料。由于金属材料的声速一般低于压电薄膜的声速，电极组件中电极的厚度过厚会影响声波模式的声速。并且，受质量加载效应的影响，对电极厚度敏感的声波模式可能会进入到主模带内形成杂波，电极的厚度过薄不利于声波模式的谐振。因此，电极组件中电极的厚度与声波波长的比值可以设置在区间[0.04，0.1]。
本申请实施例中，压电薄膜内目标声波模式可以包括瑞利波、水平剪切波、对称准兰姆波、泄露纵波和反对称准兰姆波等具有声速-厚度波长比色散特性的声波模式。
S103：利用支撑衬底具有增强压电薄膜内目标声波模式的声速-厚度波长比色散的特性，对声波器件的频率温度系数进行正向补偿或者反向补偿。
本申请实施例中，正向补偿为在温度升高时增大声波器件的频率的变化幅度，反向补偿为在温度升高时降低声波器件的频率的变化幅度。
本申请实施例中，频率温度系数(temperature coefficient of frequency，TCF)是指在确定温度范围内，与温度变化1℃相应的物体固有频率平均变化率。其可简化由三部分组成。如式(1)和式(2)所示，一是材料的弹性常数和密度随温度的变化直接影响声速，压电效应产生响应的频率漂移；二是材料的压电常数、介电常数等随温度变化引起的声速变化，导致频率漂移变化；三是材料的热膨胀系数，温度变化引起的器件尺寸变化导致的频率变化。其中，压电薄膜和支撑衬底组成的新材料结构的固有常数可用等效常数来描述，而且这些材料结构的等效常数随温度升高都将导致谐振频率降低，也即TCF为负值，支撑衬底的本征常数随温度的变化小于压电薄膜，新组合材料结构的等效常数随温度的变化可得到一定补偿。
其中，V可以表示声速，C可以表示弹性常数，ρ可以表示密度，f可以表示频率，λ可以表示声波波长。
本申请实施例中，可以定义声波模式中声速随压电薄膜厚度与声波波长的比值减小而减小的特性为I型色散，声速随压电薄膜厚度与声波波长的比值减小而增大的II型色散，声速不随压电薄膜厚度与声波波长的比值变化的特性为无色散。其中，色散特性的存在与否取决于材料结构、声波模式、压电薄膜厚度与声波波长的比值范围等参数。
本申请实施例中，声速-厚度波长比色散可以包括目标声波模式的声速随着压电薄膜厚度与声波波长的比值的减小而减小的I型色散。当声波器件的声波波长随温度升高增大，声波器件的频率漂移随温度升高而增大时，利用支撑衬底具有增强I型色散的特性，对声波器件的频率温度系数进行正向补偿。
在一些可能的实施方式中，可以获取第一声波器件，该第一声波器件的热膨胀系数可以大于预设热膨胀系数阈值，且弹性常数和密度随温度变化的幅度可以大于预设变化幅度阈值。当温度升高时，第一声波器件的声波波长增大，第一声波器件的频率漂移增大。因此，利用支撑衬底具有增强I型色散的特性，在第一声波器件的声波波长增大，压电薄膜厚度与声波波长的比值减小时，可以减小目标声波模式的声速，使得第一声波器件的频率温度系数的绝对值增大，频率的变化幅度增大。
在实际应用中，具有I型色散特性的声波器件可以作为温度传感器。具体地，可以选择高热膨胀系数、且弹性常数和密度随温度变化较大的支撑衬底材料，与压电薄膜结合。在该结构中，等效常数对温度变化更加敏感，温度升高所引起的频率漂移也增大。此外，不仅材料的等效热膨胀系数增大，而且由于I型色散的特性的存在，声波波长随温度升高而增大，压电薄膜厚度与声波波长的比值减小，声速减小。如此，频率升高的程度会由于声速的减小而进一步增大，从而可以实现高温度敏感的频率漂移，使得温度传感器更加敏锐快速，这种补偿称命名为正向补偿。
本申请实施例中，声速-厚度波长比色散可以包括目标声波模式的声速随着压电薄膜厚度与声波波长的比值的减小而增大的II型色散。当声波器件的声波波长随温度升高增大，声波器件的频率漂移随温度升高而减小时，利用支撑衬底具有增强II型色散的特性，对声波器件的频率温度系数进行反向补偿。
在一些可能的实施方式中，可以获取第二声波器件，该第二声波器件的热膨胀系数可以小于等于预设热膨胀系数阈值，且弹性常数和密度随温度变化的幅度可以小于等于预设变化幅度阈值。当温度升高时，第二声波器件的声波波长增大，第二声波器件的频率漂移减小。因此，利用支撑衬底具有增强II型色散的特性，在第二声波器件的声波波长增大，压电薄膜厚度与声波波长的比值减小时，可以增大目标声波模式的声速，使得第二声波器件的频率温度系数的绝对值减小，频率的变化幅度降低。
在实际应用中，具有II型色散特性的声波器件可以作为低温漂滤波器。具体地，可以选择低热膨胀系数、高弹性常数、低密度且弹性常数和密度随温度变化较小的支撑衬底材料，与压电薄膜结合。在该结构中，等效常数随温度的变化减小，温度升高所引起的频率漂移也降低。此外，不仅材料的等效热膨胀系数减小，而且由于II型色散特性的存在，声波波长随温度升高而增大，压电薄膜厚度与声波波长的比值减小，声速增大。如此，频率降低的程度会由于声速的增大而降低，从而可以实现低温漂的滤波器件，在较大温度范围内工作时，带通滤波器所覆盖的频段比较稳定，这种补偿称命名为反向补偿。
并且，声速无色散特性的声波同样可以作为低温漂滤波器，可以选择低热膨胀系数、高弹性常数、低密度且弹性常数和密度随温度变化较小的支撑衬底材料，与压电薄膜结合。在该结构中，等效常数随温度的变化减小，温度升高所引起的频率漂移也降低。当所选压电薄膜的材料本征的频率温度系数比较小时，对于压电薄膜中声速无色散特性的声波，压电薄膜和具有各向异性的高声速衬底结合后会引起在新结构声波的色散行为，因而可以具有II型色散的特点。
本申请实施例中，在将具有增强压电薄膜内目标声波模式的声速-厚度波长比色散的特性的支撑衬底与压电薄膜结合构成异质衬底来补偿频率温度系数的基础上，可以调整电极组件中电极的中心间距，使得压电薄膜厚度与声波波长的比值在区间[0.05，0.6]内。
采用本申请实施例提供的声波器件的频率温度系数的补偿方法，通过利用支撑衬底具有增强压电薄膜内目标声波模式的声速-厚度波长比色散的特性对频率温度系数进行补偿，并且通过结合支撑衬底与压电薄膜构成异质衬底，可以从材料等效常数进一步补偿频率温度系数。如此，既可以保证声表面波器件小尺寸、线宽灵活调整工作频率的优势，并且能够灵活调整器件的频率漂移量，可以用于设计温度高敏感器件或温度不敏感器件。
下面以一个具体的例子说明基于上述声波器件的频率温度系数的补偿方法制备的声波器件的性能。
图2是本申请实施例提供的一种声速随厚度波长比变化的对比曲线图。以钽酸锂压电材料中的零阶水平剪切波为例，描述两种水平剪切波的声速在压电薄膜厚度与声波波长的比值在区间[0.06，0.6]内变化时的变化。其中，圆点状曲线对应钽酸锂单晶材料，矩形点状曲线对应钽酸锂薄膜加碳化硅衬底的异质衬底。由图2可知，钽酸锂单晶材料中传播的水平剪切波基本无色散特性，声速基本稳定在3700m/s。然而，钽酸锂薄膜加碳化硅衬底的异质衬底的材料中传播的水平剪切波，其声速随压电薄膜厚度与声波波长的比值的减小而增大，具有II型色散特性。并且，碳化硅衬底具有较低的热膨胀系数，约为钽酸锂单晶的1/5，较大的弹性常数，约为钽酸锂单晶的2-6倍，较小的弹性常数的温度系数，约为钽酸锂单晶的1/3-1/10。因此，异质衬底结构的等效常数的温度系数减小，进而声波模式的TCF降低。此外，还可以利用色散特性选择合适压电薄膜厚度与声波波长的比值来进一步降低TCF。故在此异质衬底上设计的声学谐振器和滤波器将具有较低的温漂。
在实际应用中，可以采用公式(3)计算频率温度系数：
TCV＝TCFE+TCFd (4)
其中，TCF可以表示频率温度系数，f可以表示频率，
可以表示频率变化量，
可以表示温度变化量，TCV可以表示声速温度系数，V可以表示声速，TCFα可以表示热膨胀引入的频率温度系数，其通过声波波长变化定义，TCFE可以表示材料参数引入的频率温度系数，由材料参数ceq定义，TCFd可以表示色散引入的频率温度系数。
通过公式(5)可从本征弹性常数方面来补偿材料的TCF，异质衬底材料结构等效常数的温度系数减小，通过公式(6)可从本征热膨胀系数方面来补偿材料的TCF，异质衬底的热膨胀系数程度降低。本申请提出的一种新补偿途径是通过公式(7)实现的，仅存在色散特点的异质衬底和声波存在此项。除此之外，异质衬底同时通过改变本征材料常数的温度系数(即式(5)和(6))来补偿TCF和随温度的频率漂移。图3是本申请实施例提供的一种钽酸锂单晶衬底和异质衬底的热膨胀仿真示意图。由于较大弹性常数的钽酸锂和较小弹性常数的温度系数的碳化硅支撑衬底的结合，异质衬底的形变量减小，频率温度系数可降低。图4是本申请实施例提供的一种补偿后的频率温度系数随厚度波长比变化的的对比曲线图。其中，曲线1是从弹性常数和热膨胀系数方面来补偿材料的频率温度系数，曲线2是在曲线1的基础上利用支撑衬底具有增强压电薄膜内目标声波模式的声速-厚度波长比色散特性进一步降低的频率温度系数。
图5是本申请实施例提供的一种基于异质衬底的声波谐振器频率响应随温度的变化示意图，其中，异质衬底包括钽酸锂压电薄膜和碳化硅支撑衬底。通过选择材料结构以及利用支撑衬底具有增强压电薄膜内目标声波模式的声速-厚度波长比色散特性来获得频率温度系数为-4ppm/K。图6是本申请实施例提供的一种基于单晶压电衬底的声波谐振器频率响应随温度的变化示意图，其中，单晶压电衬底为钽酸锂单晶衬底。单晶压电衬底的频率温度系数为-40ppm/K。图7是本申请实施例提供的一种基于异质衬底调整声波模式色散的2.4GWi-Fi频段滤波器频率响应随温度的变化示意图，其中，异质衬底包括钽酸锂单晶薄膜和碳化硅支撑衬底。图8是本申请实施例提供的一种基于压电单晶衬底材料的2.4GWi-Fi频段滤波器频率响应随温度的变化示意图，其中，单晶压电衬底为钽酸锂单晶衬底。对比图7和图8可以看出，显然基于异质衬底通过等效材料系数和色散特点对频率温度系数补偿后的滤波器温漂较小，利于器件在确定频段内稳定工作。
本申请实施例还提供的一种声波器件，该声波器件可以包括：
支撑衬底，设置在支撑衬底上的压电薄膜以及设置在压电薄膜上的电极组件；
支撑衬底具有增强压电薄膜内目标声波模式的声速-厚度波长比色散的特性，用于对声波器件的频率温度系数进行正向补偿或者反向补偿；
其中，正向补偿为在温度升高时增大声波器件频率的变化幅度，反向补偿为在温度升高时降低声波器件频率的变化幅度。
在一些可能的实施方式中，声波器件包括第一声波器件，第一声波器件的热膨胀系数大于预设热膨胀系数阈值，且弹性常数和密度随温度变化的幅度大于预设变化幅度阈值；当温度升高时，第一声波器件的声波波长增大，第一声波器件的频率漂移增大，基于支撑衬底具有增强I型色散的特性，在第一声波器件的声波波长增大，压电薄膜厚度与声波波长的比值减小时，目标声波模式的声速减小，使得第一声波器件的频率温度系数的绝对值增大，频率的变化幅度增大。
在一些可能的实施方式中，声波器件包括第二声波器件，第二声波器件的热膨胀系数小于等于预设热膨胀系数阈值，且弹性常数和密度随温度变化的幅度小于等于预设变化幅度阈值；当温度升高时，第二声波器件的声波波长增大，第二声波器件的频率漂移减小，基于支撑衬底具有增强II型色散的特性，在第二声波器件的声波波长增大，压电薄膜厚度与声波波长的比值减小时，目标声波模式的声速增大，使得第二声波器件的频率温度系数的绝对值减小，频率的变化幅度降低。
在一些可能的实施方式中，支撑衬底的材料包括石英、硅、碳化硅、蓝宝石和金刚石；
压电薄膜的材料包括铌酸锂、钽酸锂、氮化铝和氧化锌；
电极组件的材料包括金、铂、银、铜和铝；
目标声波模式包括瑞利波、水平剪切波、对称准兰姆波、泄露纵波和反对称准兰姆波。
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，对于器件的实施例而言，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)
1.一种声波器件的频率温度系数的补偿方法，其特征在于，包括：
制备声波器件，所述声波器件包括支撑衬底、设置在所述支撑衬底上的压电薄膜和设置在所述压电薄膜上的电极组件；
利用所述支撑衬底具有增强所述压电薄膜内目标声波模式的声速-厚度波长比色散的特性，对所述声波器件的频率温度系数进行正向补偿或者反向补偿；
其中，所述正向补偿为在温度升高时增大所述声波器件的频率的变化幅度，所述反向补偿为在温度升高时降低所述声波器件的频率的变化幅度。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述声速-厚度波长比色散包括所述目标声波模式的声速随着压电薄膜厚度与声波波长的比值的减小而减小的I型色散；
所述利用所述支撑衬底具有增强所述压电薄膜内目标声波模式的声速-厚度波长比色散的特性，对所述声波器件的频率温度系数进行正向补偿，包括：
当所述声波器件的声波波长随温度升高而增大，所述声波器件的频率漂移随温度升高而增大时，利用所述支撑衬底增强具有I型色散的特性，对所述声波器件的频率温度系数进行正向补偿。
3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述利用所述支撑衬底具有增强I型色散的特性，对所述声波器件的频率温度系数进行正向补偿，包括：
获取第一声波器件；所述第一声波器件的热膨胀系数大于预设热膨胀系数阈值，且弹性常数和密度随温度变化的幅度大于预设变化幅度阈值；当温度升高时，所述第一声波器件的声波波长增大，所述第一声波器件的频率漂移增大；
利用所述支撑衬底具有增强I型色散的特性，在所述第一声波器件的声波波长增大，压电薄膜厚度与声波波长的比值减小时，减小所述目标声波模式的声速，使得所述第一声波器件的频率温度系数的绝对值增大，频率的变化幅度增大。
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述声速-厚度波长比色散包括所述目标声波模式的声速随着压电薄膜厚度与声波波长的比值的减小而增大的II型色散；
所述利用所述支撑衬底具有增强所述压电薄膜内目标声波模式的声速-厚度波长比色散的特性，对所述声波器件的频率温度系数进行反向补偿，包括：
当所述声波器件的声波波长随温度升高而增大，所述声波器件的频率漂移随温度升高而减小时，利用所述支撑衬底具有增强II型色散的特性，对所述声波器件的频率温度系数进行反向补偿。
5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述利用所述支撑衬底具有增强II型色散的特性，对所述声波器件的频率温度系数进行反向补偿，包括：
获取第二声波器件；所述第二声波器件的热膨胀系数小于等于预设热膨胀系数阈值，且弹性常数和密度随温度变化的幅度小于等于预设变化幅度阈值；当温度升高时，所述第二声波器件的声波波长增大，所述第二声波器件的频率漂移减小；
利用所述支撑衬底具有增强II型色散的特性，在所述第二声波器件的声波波长增大，压电薄膜厚度与声波波长的比值减小时，增大所述目标声波模式的声速，使得所述第二声波器件的频率温度系数的绝对值减小，频率的变化幅度降低。
6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：
调整所述电极组件中电极的中心间距，使得所述压电薄膜的厚度与声波波长的比值在区间[0.05，0.6]内。
7.一种声波器件，其特征在于，包括：
支撑衬底，设置在所述支撑衬底上的压电薄膜以及设置在所述压电薄膜上的电极组件；
所述支撑衬底具有增强所述压电薄膜内目标声波模式的声速-厚度波长比色散的特性，用于对所述声波器件的频率温度系数进行正向补偿或者反向补偿；
其中，所述正向补偿为在温度升高时增大所述声波器件的频率的变化幅度，所述反向补偿为在温度升高时降低所述声波器件的频率的变化幅度。
8.根据权利要求7所述的器件，其特征在于，
所述声波器件包括第一声波器件，所述第一声波器件的热膨胀系数大于预设热膨胀系数阈值，且弹性常数和密度随温度变化的幅度大于预设变化幅度阈值；当温度升高时，所述第一声波器件的声波波长增大，所述第一声波器件的频率漂移增大；
基于所述支撑衬底具有增强I型色散的特性，在所述第一声波器件的声波波长增大，压电薄膜厚度与声波波长的比值减小时，所述目标声波模式的声速减小，使得所述第一声波器件的频率温度系数的绝对值增大，频率的变化幅度增大。
9.根据权利要求7所述的器件，其特征在于，
所述声波器件包括第二声波器件，所述第二声波器件的热膨胀系数小于等于预设热膨胀系数阈值，且弹性常数和密度随温度变化的幅度小于等于预设变化幅度阈值；当温度升高时，所述第二声波器件的声波波长增大，所述第二声波器件的频率漂移减小，
基于所述支撑衬底具有增强II型色散的特性，在所述第二声波器件的声波波长增大，压电薄膜厚度与声波波长的比值减小时，所述目标声波模式的声速增大，使得所述第二声波器件的频率温度系数的绝对值减小，频率的变化幅度降低。
10.根据权利要求7所述的器件，其特征在于，
所述支撑衬底的材料包括石英、硅、碳化硅、蓝宝石和金刚石；
所述压电薄膜的材料包括铌酸锂、钽酸锂、氮化铝和氧化锌；
所述电极组件的材料包括金、铂、银、铜和铝；
所述目标声波模式包括瑞利波、水平剪切波、对称准兰姆波、泄露纵波和反对称准兰姆波。
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