CN116667808A - 一种温度补偿型声表面波谐振器及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种温度补偿型声表面波谐振器及其制备方法，属于TC‑SAW滤波器技术领域。本发明提供了一种温度补偿型声表面波谐振器，包括依次层叠设置的衬底层、叉指电极金属层、第一温度补偿层、悬浮金属层和第二温度补偿层，所述悬浮金属层的宽度为所述温度补偿型声表面波谐振器的波长的0.6~1倍。本发明利用悬浮金属层的横向结构变化，悬浮金属层的宽度随谐振器变迹区域的连续波长变化而变化，通过改变叉指电极指条末端的质量加载效应，使指条末端区域与中间区域产生声速差，形成更好的杂波抑制效果从而来提高谐振器和滤波器的性能。
Description
技术领域
本发明涉及TC-SAW滤波器技术领域，尤其涉及一种温度补偿型声表面波谐振器及其制备方法。
背景技术
声表面波(SurfaceAcousticWave，简称SAW)滤波器由于具有体积小、性能好、成本低等特点，已成为射频(RadioFrequency，简称RF)前端应用中不可或缺的关键元器件。在4G通信时代，由于声表面波滤波器的频率受使用温度的影响较大，薄膜体声波滤波器逐渐成为市场的主流选择。考虑到声表面波的成本优势，温度补偿型声表面波滤波器（TC-SAW）应运而生，即在常规的SAW器件表面制作厚SiO2等材料作为温度补偿层。由于这层温度补偿层形成了和金属叉指结合的下表面和自由的上表面，声表面波器件工作的时候将会有杂波在器件中传播，引起带宽变窄和带外抑制有凸起等现象，最终使器件电性能不佳，因此，需要对杂波进行抑制。
传统的温度补偿型声表面波滤波器（TC-SAW）的杂波抑制方法是通过调整叉指电极指条末端占空比(Duty Factor)、指条末端质量加载效应（Mass Loading）或者在温度补偿层中设置若干通孔或盲孔来实现，如中国专利CN114244304A，但上述杂波抑制方法均存在一定的局限性，比如调整叉指电极指条末端占空比以及在温度补偿层中设置若干通孔或盲孔受到光刻机的精度限制同时对工艺的精度和稳定性都有很高的要求。
发明内容
有鉴于此，本发明的目的在于提供一种温度补偿型声表面波谐振器及其制备方法。本发明的温度补偿型声表面波谐振器通过悬浮金属层的横向结构变化，悬浮金属层的宽度随谐振器变迹区域的连续波长变化而变化，形成更好的杂波抑制效果。
为了实现上述发明目的，本发明提供以下技术方案：
本发明提供了一种温度补偿型声表面波谐振器，包括依次层叠设置的衬底层、叉指电极金属层、第一温度补偿层、悬浮金属层和第二温度补偿层，所述悬浮金属层的宽度为所述温度补偿型声表面波谐振器的波长的0.6~1倍。
优选地，所述悬浮金属层为单层悬浮金属层或双层悬浮金属层。
优选地，所述悬浮金属层的材料包括铜、铂、钽和钨中的一种或多种。
优选地，所述单层悬浮金属层位于叉指电极金属层的指条末端的垂直上方。
优选地，相邻所述指条末端的垂直上方的单层悬浮金属层由金属连接。
优选地，所述单层悬浮金属层位于叉指电极金属层的指条末端和前端的垂直上方，且相邻指条的垂直上方的单层悬浮金属层不接触。
优选地，所述双层悬浮金属层位于叉指电极金属层的指条末端和前端的垂直上方，且相邻指条的垂直上方的双层悬浮金属层相接触。
优选地，所述衬底层的材质为铌酸锂。
优选地，所述铌酸锂的切角为128度。
本发明还提供了上述技术方案所述的温度补偿型声表面波谐振器的制备方法，包括以下步骤：
在衬底层表面采用lift-off工艺生长叉指电极金属层，在所述叉指电极金属层上溅射生长第一温度补偿层，在所述第一温度补偿层上采用lift-off工艺形成悬浮金属层，在所述悬浮金属层上沉积第二温度补偿层，得到所述温度补偿型声表面波谐振器。
本发明提供了一种温度补偿型声表面波谐振器，包括依次层叠设置的衬底层、叉指电极金属层、第一温度补偿层、悬浮金属层和第二温度补偿层，所述悬浮金属层的宽度为所述温度补偿型声表面波谐振器的波长的0.6~1倍。
与现有技术相比，本发明的有益效果如下：
本发明利用悬浮金属层的横向结构变化，悬浮金属层的宽度随谐振器变迹区域的连续波长变化而变化，通过改变叉指电极指条末端的质量加载效应，通过优化悬浮金属层的宽度和厚度来降低指条末端区域的声速，使指条末端区域与中间区域产生声速差，形成更好的杂波抑制效果从而来提高谐振器的性能。
进一步地，本发明限定了悬浮金属层为单层悬浮金属层或双层悬浮金属层，通过悬浮金属层的纵向结构变化，采用相同材质或不同材质的双层悬浮金属层的结构，来进一步提升杂波的抑制效果，从而谐振器获得更高的Q值以及滤波器更好的roll-off陡立度。
本发明还提供了上述技术方案所述温度补偿型声表面波谐振器的制备方法，本发明的方法简便，易于实现工业化应用。
附图说明
图1为悬浮金属层为单层悬浮金属层结构的温度补偿型声表面波谐振器的结构示意图；
图2为悬浮金属层为双层悬浮金属层结构的温度补偿型声表面波谐振器的结构示意图；
图3为单层悬浮金属层位于叉指电极金属层的指条末端的垂直上方的结构示意图；
图4为单层悬浮金属层位于叉指电极金属层的指条末端的垂直上方且相连的俯视图；
图5为单层悬浮金属层位于叉指电极金属层的指条末端和前端的垂直上方的俯视图；
图6为双层悬浮金属层位于叉指电极金属层的指条末端的垂直上方的结构示意图；
图7为双层悬浮金属层位于叉指电极金属层的指条末端和前端的垂直上方的俯视图；
图1~7中100为衬底层，110为叉指电极金属层，120为第一温度补偿层，130为单层悬浮金属层，140为双层悬浮金属层，150为第二温度补偿层。
具体实施方式
本发明提供了一种温度补偿型声表面波谐振器，包括依次层叠设置的衬底层、叉指电极金属层、第一温度补偿层、悬浮金属层和第二温度补偿层，所述悬浮金属层的宽度为所述温度补偿型声表面波谐振器的波长的0.6~1倍。
在本发明中，所述悬浮金属层优选为单层悬浮金属层或双层悬浮金属层。
图1为悬浮金属层为单层悬浮金属层结构的温度补偿型声表面波谐振器的结构示意图，图2为悬浮金属层为双层悬浮金属层结构的温度补偿型声表面波谐振器的结构示意图，下面结合图1和2进行说明。
本发明提供的温度补偿型声表面波谐振器包括衬底层100。
在本发明中，所述衬底层100的材质优选为铌酸锂（简写为LN）。
在本发明中，所述铌酸锂的切角优选为128度。
在本发明中，所述衬底层的厚度优选为350或200μm。
本发明提供的温度补偿型声表面波谐振器包括叉指电极金属层110。
在本发明中，所述叉指电极金属层110的材质优选包括Ti、Cu和Ag中的一种或多种，在本发明的具体实施例中，所述叉指电极金属层110优选为Ti/Cu或Ti/Ag/Cu，所述Ti/Cu是指钛+铜的叠层结构，所述Ti/Ag/Cu是指钛+银+铜的叠层结构，所述Ti/Cu和Ti/Ag/Cu能够改善谐振器的功率承受能力。
本发明提供的温度补偿型声表面波谐振器包括第一温度补偿层120。
在本发明中，所述第一温度补偿层120的材质优选为二氧化硅(SiO2)。
本发明提供的温度补偿型声表面波谐振器包括悬浮金属层，所述悬浮金属层的宽度优选为所述温度补偿型声表面波谐振器的波长的0.8倍，本发明优选根据谐振器的设计参数图形化悬浮金属层的图形，根据不同谐振器设计参数，所述悬浮金属层的宽度随之发生改变。
本发明提供的温度补偿型声表面波谐振器优选包括单层悬浮金属层130。
在本发明中，所述悬浮金属层的材料优选包括铜、铂、钽和钨中的一种或多种。
在本发明中，所述单层悬浮金属层130优选位于叉指电极金属层的指条末端的垂直上方，如图3所示。
在本发明中，相邻所述指条末端的垂直上方的单层悬浮金属层130优选由金属相连，所述由金属相连优选通过单层悬浮金属层130实现，如图4所示，图4中W1~W4对应指条末端悬浮金属层的宽度。
在本发明中，所述单层悬浮金属层130优选位于叉指电极金属层的指条末端和前端的垂直上方，且相邻指条的垂直上方的单层悬浮金属层130不接触，如图5所示，图5中W1~W6对应指条末端悬浮金属层的宽度。
本发明提供的温度补偿型声表面波谐振器优选包括双层悬浮金属层140，结构示意图如图6所示，所述双层悬浮金属层140包括层叠设置的第一悬浮金属层和第二悬浮金属层。
在本发明中，所述第一悬浮金属层的宽度优选为0.8倍波长且连续而非断开结构，所述第二悬浮金属层的宽度优选小于0.8倍波长，其主要作用为调整指条末端质量加载效应。
在本发明中，所述双层悬浮金属层140优选位于叉指电极金属层的指条末端和前端的垂直上方，且相邻指条的垂直上方的双层悬浮金属层140相接触，如图7所示，图7中W1~W6对应指条末端悬浮金属层的宽度。
在本发明中，所述双层悬浮金属层140的第一悬浮金属层和第二悬浮金属层的宽度优选相同。
在本发明中，所述双层悬浮金属层140的第一悬浮金属层和第二悬浮金属层材质独立地优选包括铜、铂、钽和钨中的一种或多种。
本发明提供的温度补偿型声表面波谐振器包括第二层温度补偿层150。
在本发明中，所述第二温度补偿层150的材质优选为二氧化硅(SiO2)。
本发明还提供了上述技术方案所述的温度补偿型声表面波谐振器的制备方法，包括以下步骤：
在衬底层100表面采用lift-off工艺生长叉指电极金属层110，在所述叉指电极金属层110上溅射生长第一温度补偿层120，在所述第一温度补偿层上采用lift-off工艺形成悬浮金属层，在所述悬浮金属层上沉积第二温度补偿层150，得到所述温度补偿型声表面波谐振器。
本发明对所述lift-off工艺、溅射和沉积的具体方式没有特殊的限定，采用本领域技术人员熟知的方式即可。
在本发明中，所述沉积优选包括CVD(化学气相沉积)和/或PVD(物理气相沉积)。
得到所述第二温度补偿层150后，本发明优选进行表面平坦化抛光，得到所述温度补偿型声表面波谐振器。
在本发明中，所述表面平坦化抛光优选为化学机械抛光（CMP），优选化学机械抛光至面内一致性在±150nm以内。
为了进一步说明本发明，下面结合实例对本发明提供的温度补偿型声表面波谐振器及其制备方法进行详细地描述，但不能将它们理解为对本发明保护范围的限定。
实施例1
第一步：采用切角128度的铌酸锂（LN）作为衬底层100材料；
第二步：在衬底层100上采用lift-off工艺生长叉指电极金属层110，材料为Ti/Cu；
第三步：在叉指电极金属层110上溅射生长二氧化硅作为第一层温度补偿层120；
第四步：在第一温度补偿层120上采用lift-off工艺形成单层悬浮金属层130，材质为金属铜，单层悬浮金属层130位于叉指电极金属层的指条末端的垂直上方，相邻指条末端的垂直上方的单层悬浮金属层130相连，如图4所示，图4中W1~W4对应指条末端悬浮金属层的宽度；
第五步：在单层悬浮金属层130上化学气相沉积二氧化硅作为第二层温度补偿层150并进行化学机械抛光，使表面平坦。
实施例2
第一步：采用切角128度的铌酸锂（LN）作为衬底层100材料；
第二步：在衬底层100上采用lift-off工艺生长叉指电极金属层110，材料为Ti/Cu；
第三步：在叉指电极金属层110上溅射生长二氧化硅作为第一层温度补偿层120；
第四步：在第一温度补偿层120上采用lift-off工艺形成单层悬浮金属层130，材质为金属铜，单层悬浮金属层130位于叉指电极金属层的指条末端和前端的垂直上方，且相邻指条的垂直上方的单层悬浮金属层不接触，如图5所示，图5中W1~W6对应指条末端悬浮金属层的宽度；
第五步：在单层悬浮金属层130上化学气相沉积二氧化硅作为第二层温度补偿层150并进行化学机械抛光，使表面平坦。
实施例3
第一步：采用切角128度的铌酸锂（LN）作为衬底层100材料；
第二步：在衬底层100上采用lift-off工艺生长叉指电极金属层110，材料为Ti/Cu；
第三步：在叉指电极金属层110上溅射生长二氧化硅作为第一层温度补偿层120；
第四步：在第一温度补偿层120上采用lift-off工艺形成双层悬浮金属层140，材质为金属铜，双层悬浮金属层140位于叉指电极金属层的指条末端和前端的垂直上方，且相邻指条的垂直上方的双层悬浮金属层140相连，如图7所示，图7中W1~W6对应指条末端悬浮金属层的宽度；
第五步：在单层悬浮金属层130上化学气相沉积二氧化硅作为第二层温度补偿层150并进行化学机械抛光，使表面平坦。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，并非对本发明作任何形式上的限制。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，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。
Claims (10)
1.一种温度补偿型声表面波谐振器，其特征在于，包括依次层叠设置的衬底层、叉指电极金属层、第一温度补偿层、悬浮金属层和第二温度补偿层，所述悬浮金属层的宽度为所述温度补偿型声表面波谐振器的波长的0.6~1倍。
2.根据权利要求1所述的温度补偿型声表面波谐振器，其特征在于，所述悬浮金属层为单层悬浮金属层或双层悬浮金属层，所述双层悬浮金属层包括层叠设置的第一悬浮金属层和第二悬浮金属层。
3.根据权利要求1或2所述的温度补偿型声表面波谐振器，其特征在于，所述悬浮金属层的材料包括铜、铂、钽和钨中的一种或多种。
4.根据权利要求2所述的温度补偿型声表面波谐振器，其特征在于，所述单层悬浮金属层位于叉指电极金属层的指条末端的垂直上方。
5.根据权利要求4所述的温度补偿型声表面波谐振器，其特征在于，相邻所述指条末端的垂直上方的单层悬浮金属层由金属连接。
6.根据权利要求2所述的温度补偿型声表面波谐振器，其特征在于，所述单层悬浮金属层位于叉指电极金属层的指条末端和前端的垂直上方，且相邻指条的垂直上方的单层悬浮金属层不接触。
7.根据权利要求2所述的温度补偿型声表面波谐振器，其特征在于，所述双层悬浮金属层位于叉指电极金属层的指条末端和前端的垂直上方，且相邻指条的垂直上方的双层悬浮金属层相接触。
8.根据权利要求1所述的温度补偿型声表面波谐振器，其特征在于，所述衬底层的材质为铌酸锂。
9.根据权利要求8所述的温度补偿型声表面波谐振器，其特征在于，所述铌酸锂的切角为128度。
10.一种如权利要求1~9任一项所述的温度补偿型声表面波谐振器的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
在衬底层表面采用lift-off工艺生长叉指电极金属层，在所述叉指电极金属层上溅射生长第一温度补偿层，在所述第一温度补偿层上采用lift-off工艺形成悬浮金属层，在所述悬浮金属层上沉积第二温度补偿层，得到所述温度补偿型声表面波谐振器。
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