CN116346073A - 弹性波器件、滤波器和多路复用器 - Google Patents

弹性波器件、滤波器和多路复用器 Download PDF

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Abstract

本申请公开了一种弹性波器件、滤波器和多路复用器,涉及集成电路技术领域,所述弹性波器件包括:衬底;在所述衬底上层的压电层以及形成在所述压电层上方的IDT电极;所述衬底的欧拉角为(‑45°±10°,‑36°±10°,‑45°±10°),或者,(‑45°±10°,‑36°±10°,‑225°±10°);所述压电层的欧拉角为(0°±10°,130°±5°,0°±10°),或者,(0°±10°,140°±5°,0°±10°)。解决了现有技术中产生的寄生声学模式会对影响器件的电气性能的问题,达到了可以通过衬底和压电层的欧拉角组合设置进而可以抑制寄生声学模式提高电气性能的效果。

Description

弹性波器件、滤波器和多路复用器
技术领域
本发明涉及一种弹性波器件、滤波器和多路复用器,属于集成电路芯片技术领域。
背景技术
在电声谐振器中,由于压电效应,与压电材料组合的电极结构在电磁信号与声学RF信号之间转换。
然而,实际实现时,电极结构在产生所需的声学模式之外,还可能会激发寄生声学模式,而寄生声学模式会降低对应滤波器的性能。
发明内容
本发明的目的在于提供一种弹性波器件、滤波器和多路复用器,用于解决现有技术中存在的问题。
为达到上述目的,本发明提供如下技术方案:
第一方面,提供了一种弹性波器件,所述弹性波器件包括:
衬底;
在所述衬底上层的压电层以及形成在所述压电层上方的IDT电极;
所述衬底的欧拉角为(-45°±10°,-36°±10°,-45°±10°),或者,(-45°±10°,-36°±10°,-225°±10°);
所述压电层的欧拉角为(0°±10°,130°±5°,0°±10°),或者,(0°±10°,140°±5°,0°±10°)。
可选的,所述衬底的欧拉角为(-45°±5°,-36°±5°,-45°±5°),或者,(-45°±5°,-36°±5°,-225°±5°)。
可选的,所述压电层的欧拉角为(0°±5°,130°±4°,0°±5°),或者,(0°±5°,140°±3°,0°±5°)。
可选的,所述衬底包括硅,所述压电层包括LiTaO3、LiNbO3、ZnO、A1N和PZT中的至少一种。
可选的,所述衬底和所述压电层之间设置有中间层,所述中间层包括:
高声速膜,设置在所述衬底上,所述高声速膜中传播的体波的声速高于所述压电层中传播的弹性波的声速;
低声速膜,设置在所述高声速膜上,所述低声速膜中传播的体波的声速低于所述压电层中传播的弹性波的声速。
可选的,所述衬底为上层设置高声速膜的高声速衬底,所述高声速衬底和所述压电层之间设置有低声速膜;
所述高声速膜中传播的体波的声速高于所述压电层中传播的弹性波的声速,所述低声速膜中传播的体波的声速低于所述压电层中传播的弹性波的声速。
可选的,所述压电层的膜厚大于0.1λ,所述λ为将以所述IDT电极的电极指的周期确定的波长。
可选的,所述压电层为LiTaO3,所述LiTaO3的切割角为30°以上且60°以下。
第二方面,提供了一种滤波器,所述滤波器包括第一方面所述的弹性波器件。
第三方面,提供了一种多路复用器,所述多路复用器包括第一方面所述的弹性波器件。
通过提供一种弹性波器件,所述弹性波器件包括:衬底110;在所述衬底110上层的压电层120以及形成在所述压电层120上方的IDT电极130;所述衬底110的欧拉角为(0°±10°,±90°±10°,±45°±10°);所述压电层120的欧拉角为(0°±10°,120°±5°,0°±10°)或者,(0°±10°,130°±5°,0°±10°),或者,(0°±10°,140°±5°,0°±10°)。解决了现有技术中产生的寄生声学模式会对影响器件的电气性能的问题,达到了可以通过衬底和压电层的欧拉角组合设置进而可以抑制寄生声学模式提高电气性能的效果。
上述说明仅是本发明技术方案的概述,为了能够更清楚了解本发明的技术手段,并可依照说明书的内容予以实施,以下以本发明的较佳实施例并配合附图详细说明如后。
附图说明
图1为本发明一个实施例提供的弹性波器件的一种可能的截面图;
图2为本发明一个实施例提供的弹性波器件的一种可能的实测图;
图3A为本发明一个实施例提供的包括上述弹性波器件的模组的一种可能的实测图;
图3B为本发明一个实施例提供的对图3A所示的实测图中的指定频段放大后的一种可能的实测图;
图4为本发明一个实施例提供的弹性波器件的另一种可能的截面图;
图5为本发明一个实施例提供的弹性波器件的再一种可能的截面图;
图6为本发明一个实施例提供的IDT电极的一种可能的示意图。
具体实施方式
下面将结合附图对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述,显然,所描述的实施例是本发明一部分实施例,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,都属于本发明保护的范围。
在本发明的描述中,需要说明的是,术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”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发明和简化描述,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发明的限制。此外,术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的,而不能理解为指示或暗示相对重要性。
在本发明的描述中,需要说明的是,除非另有明确的规定和限定,术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解,例如,可以是固定连接,也可以是可拆卸连接,或一体地连接;可以是机械连接,也可以是电连接;可以是直接相连,也可以通过中间媒介间接相连,可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言,可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
此外,下面所描述的本发明不同实施方式中所涉及的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互结合。
请参考图1,其示出了本申请一个实施例提供的弹性波器件的一种可能的截面图,如图1所示,所述弹性波器件包括:
衬底110;
在所述衬底110上层的压电层120以及形成在所述压电层120上方的IDT电极130;
所述衬底110的欧拉角为(-45°±10°,-36°±10°,-45°±10°),或者,(-45°±10°,-36°±10°,-225°±10°);
所述压电层120的欧拉角为(0°±10°,130°±5°,0°±10°),或者,(0°±10°,140°±5°,0°±10°)。
可选的,所述衬底110的欧拉角为(-45°±5°,-36°±5°,-45°±5°),或者,(-45°±5°,-36°±5°,-225°±5°)。
可选的,所述压电层120的欧拉角为(0°±5°,130°±4°,0°±5°),或者,(0°±5°,140°±3°,0°±5°)。
在一种可能的实施例中,衬底110的欧拉角为(-45°,-36.3°,-45°),或者(-45°,-36.3°,-225°)。压电层120的欧拉角为(0°,132°,0°),或者,(0°,140°,0°)。
在一种可能的实施例中,请参考图2,灰色曲线为现有方案中的弹性波器件的实测图,黑色曲线为上述实施例所述的弹性波器件的实测图,结合图2可知,本申请通过上述衬底和压电层的欧拉角组合设置,在3.5GHZ~5GHZ的范围内可以很好的抑制高频杂波也即抑制干扰寄生声学模式。特别的,在4GHZ附近,可以将高频杂波的干扰从-31.39dB抑制到-46.61dB,降低近15dB。
另外,在以上所述的弹性波器件组成模组时,请参考图3A,其示出了一种可能的实测示意图,如图3A所示,在频率范围为3.5GHZ-5GHZ的范围内可以很好的抑制高频杂波也即抑制干扰寄生声学模式。另,请参考图3B,其示出了对图3A中3GHZ-4.5GHZ的实测图的放大图,从图3B可知,可以对高频杂波特别是3.7GHZ-3.9GHZ处的杂波进行很好的抑制,达到了可以抑制高频寄生声学模式的效果。当然实际实现时,基于弹性波器件的材料、制作工艺等因素,所能抑制的高频频段可能会有所偏差,本申请对此并不做限定。
可选的,所述衬底110包括硅,所述压电层120包括LiTaO3、LiNbO3、ZnO、A1N和PZT中的至少一种。实际实现时,所述压电层120的膜厚大于0.1λ,所述λ为将以所述IDT电极130的电极指的周期确定的波长。
可选地,在所述压电层120为LiTaO3,所述LiTaO3的切割角为30°以上且60°以下。
衬底110可以由硅材料、蓝宝石材料或金刚石材料中的至少一种而形成。衬底110的厚度可以为5μm以上或表面弹性波的波长的2倍以上。
可选的,所述衬底110和所述压电层120之间设置有中间层,请参考图4,所述中间层包括:
高声速膜,设置在所述衬底110上,所述高声速膜中传播的体波的声速高于所述压电层120中传播的弹性波的声速;高声速膜121可以由氧化铝、碳化硅、氮化硅、氮氧化硅、硅、多晶硅、蓝宝石、金刚石中的一种或者多种材料而构成。
低声速膜,设置在所述高声速膜上,所述低声速膜中传播的体波的声速低于所述压电层120中传播的弹性波的声速。低声速膜122可以由在氧化硅、氮化铝、玻璃、氧氮化硅、氧化钽或氧化硅添加氟或碳或硼的化合物中的一种或者多种材料构成。
可选的,请参考图5,所述衬底110为上层设置高声速膜160的高声速衬底110,所述高声速衬底110和所述压电层120之间设置有低声速膜170;
所述高声速膜160中传播的体波的声速高于所述压电层120中传播的弹性波的声速,所述低声速膜170中传播的体波的声速低于所述压电层120中传播的弹性波的声速。
本实施例中的高声速膜和低声速膜的具体设置与图4所示实施例中的具体设置类似,在此不再赘述。
IDT电极130可以由Ni、Mo、Fe、Cu、W、Ag、Ta、Au及Pt中的一种或者多种组成。IDT电极130包括叉指式换能器包括:第一汇流条和交替排布连接至第一汇流条的第一电极指和第一虚设电极指;第二汇流条和交替排布连接至第二汇流条的第二电极指和第二虚设电极指;第一电极指和第二虚设电极指相对设置,第一电极指和第二虚设电极之间具有第一间隙,第二电极指和第一虚设电极指相对设置,第二电极指和第一虚设电极之间具有第二间隙。其中,第一汇流条平行于第二汇流条。
在一种可能的实施方式中,第一汇流条和第二汇流条可以平行于IDT电极130的弹性波的传播方向,且电极指垂直于汇流条。在另一种可能的实施例中,第一汇流条和第二汇流条分别与传播方向呈预设夹角,且各条电极指垂直于传播方向,并且,以上所说的第一间隙的连线与传播方向之间以及第二间隙的连线与传播方向之间也可以成预设夹角。其中,预设夹角为(0,90)范围内的夹角,请参考图6,其示出了另一种可能的IDT电极130的示意图,本申请对此并不做限定。
综上所述,通过提供一种弹性波器件,所述弹性波器件包括:衬底;在所述衬底上层的压电层以及形成在所述压电层上方的IDT电极;所述衬底的欧拉角为(-45°±10°,-36°±10°,-45°±10°),或者,(-45°±10°,-36°±10°,-225°±10°);所述压电层的欧拉角为(0°±10°,130°±5°,0°±10°),或者,(0°±10°,140°±5°,0°±10°)。解决了现有技术中产生的寄生声学模式会对影响器件的电气性能的问题,达到了可以通过衬底和压电层的欧拉角组合设置进而可以抑制寄生声学模式提高电气性能的效果。解决了现有技术中产生的寄生声学模式会对影响器件的电气性能的问题,达到了可以通过衬底和压电层的欧拉角组合设置进而可以抑制寄生声学模式提高电气性能的效果。
本申请还提供了一种滤波器,所述滤波器包括以上所述的弹性波器件。
本申请还提供了一种多路复用器,所述多路复用器包括以上所述的弹性波器件。
以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合,为使描述简洁,未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述,然而,只要这些技术特征的组合不存在矛盾,都应当认为是本说明书记载的范围。
以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式,其描述较为具体和详细,但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是,对于本领域的普通技术人员来说,在不脱离本发明构思的前提下,还可以做出若干变形和改进,这些都属于本发明的保护范围。因此,本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (10)

1.一种弹性波器件,其特征在于,所述弹性波器件包括:
衬底;
在所述衬底上层的压电层以及形成在所述压电层上方的IDT电极;
所述衬底的欧拉角为(-45°±10°,-36°±10°,-45°±10°),或者,(-45°±10°,-36°±10°,-225°±10°);
所述压电层的欧拉角为(0°±10°,130°±5°,0°±10°),或者,(0°±10°,140°±5°,0°±10°)。
2.根据权利要求1所述的弹性波器件,其特征在于,所述衬底的欧拉角为(-45°±5°,-36°±5°,-45°±5°),或者,(-45°±5°,-36°±5°,-225°±5°)。
3.根据权利要求1或2所述的弹性波器件,其特征在于,所述压电层的欧拉角为(0°±5°,130°±4°,0°±5°),或者,(0°±5°,140°±3°,0°±5°)。
4.根据权利要求1所述的弹性波器件,其特征在于,所述衬底包括硅,所述压电层包括LiTaO3、LiNbO3、ZnO、A1N和PZT中的至少一种。
5.根据权利要求1所述的弹性波器件,其特征在于,所述衬底和所述压电层之间设置有中间层,所述中间层包括:
高声速膜,设置在所述衬底上,所述高声速膜中传播的体波的声速高于所述压电层中传播的弹性波的声速;
低声速膜,设置在所述高声速膜上,所述低声速膜中传播的体波的声速低于所述压电层中传播的弹性波的声速。
6.根据权利要求1所述的弹性波器件,其特征在于,所述衬底为上层设置高声速膜的高声速衬底,所述高声速衬底和所述压电层之间设置有低声速膜;
所述高声速膜中传播的体波的声速高于所述压电层中传播的弹性波的声速,所述低声速膜中传播的体波的声速低于所述压电层中传播的弹性波的声速。
7.根据权利要求1所述的弹性波器件,其特征在于,所述压电层的膜厚大于0.1λ,所述λ为将以所述IDT电极的电极指的周期确定的波长。
8.根据权利要求1所述的弹性波器件,其特征在于,所述压电层为LiTaO3,所述LiTaO3的切割角为30°以上且60°以下。
9.一种滤波器,其特征在于,所述滤波器包括权利要求1至8任一所述的弹性波器件。
10.一种多路复用器,其特征在于,所述多路复用器包括权利要求1至8任一所述的弹性波器件。
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