CN117220636A - 一种声表面波谐振器及其制备方法、滤波器 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种声表面波谐振器及其制备方法、滤波器，通过在反射栅背离压电衬底的一侧形成插入层，来改变插入层覆盖区域的声速，以增加反射栅的禁带宽度，使反射栅可以将宽频带信号反射回叉指电极中，进而提高声表面波谐振器的品质因数，同时减小横向杂散模式，减少能量耗散，实现综合提高声表面波谐振器性能的目的。

Description

一种声表面波谐振器及其制备方法、滤波器

技术领域

本发明涉及半导体结构技术领域，更具体地说，涉及一种声表面波谐振器及其制备方法、滤波器。

背景技术

SAW(Surface Acoustic Wave，声表面波)谐振器是声表面波谐振器的简称，是一种利用其压电效应和声表面波传播的物理特性而制成的一种滤波专用器件，广泛应用于各种各样的领域中，例如射频领域。其中声表面波是一种能量集中在表面附近的弹性波。

在目前的声表面波产品设计中，由于声表面波谐振器横向传播的声波导致的声表面波谐振器出现横向模式，或者电极指条激发出主声学模式之外的其它谐振模式，体现在声表面波谐振器通带内及附近的杂波，该杂波会降低声表面波谐振器的性能。

那么，如何提高声表面波谐振器的性能，就是现今谐振器设计中的重中之重。

发明内容

有鉴于此，为解决上述问题，本发明提供一种声表面波谐振器及其制备方法、滤波器，技术方案如下：

一种声表面波谐振器，所述声表面波谐振器包括：

压电衬底；

位于所述压电衬底一侧的叉指电极；所述叉指电极包括汇流条，所述汇流条包括在第一方向上相对设置的第一汇流条和第二汇流条，以及位于所述第一汇流条和所述第二汇流条上的电极指条；所述汇流条沿第二方向延伸，所述电极指条的长度延伸方向与所述第一方向平行，所述第一方向和所述第二方向平行于所述压电衬底所在平面，且所述第一方向和所述第二方向垂直；

位于所述叉指电极沿所述第二方向的至少一端的反射栅；

位于所述叉指电极背离所述压电衬底一侧的介质层；

位于所述介质层背离所述压电衬底一侧的插入层，所述反射栅在所述压电衬底上的正投影完全覆盖所述插入层在所述压电衬底上的正投影，所述插入层在远离所述叉指电极的方向上包括第一部分和第二部分，所述第一部分在所述第一方向上的长度与所述反射栅在所述第一方向上的长度相同，所述第二部分在所述第一方向上的长度在远离所述叉指电极的方向上逐渐减小。

优选的，在上述声表面波谐振器中，所述声表面波谐振器还包括：

位于所述第一汇流条和所述第二汇流条上的假电极指条，所述假电极指条的长度延伸方向与所述第一方向平行。

优选的，在上述声表面波谐振器中，所述插入层的厚度为50nm-200nm。

优选的，在上述声表面波谐振器中，所述插入层的材料为金属材料或Si₃N₄材料。

优选的，在上述声表面波谐振器中，所述插入层的第二部分在所述压电衬底上的正投影图形为三角形，所述三角形的高与所述第一方向垂直。

优选的，在上述声表面波谐振器中，所述三角形的顶角为90°-120°。

优选的，在上述声表面波谐振器中，所述插入层的第二部分在所述压电衬底上的正投影图形为阶梯渐变图形。

优选的，在上述声表面波谐振器中，所述阶梯渐变图形具有多个条形部分，所述条形部分的长度延伸方向与所述第一方向平行，所述多个条形部分在远离所述叉指电极的方向上依次排布，且所述多个条形部分在远离所述叉指电极的方向上的正投影面积逐渐减小。

优选的，在上述声表面波谐振器中，所述插入层的第二部分在所述压电衬底上的正投影图形为弧形，所述弧形向远离所述叉指电极的一侧凸出。

优选的，在上述声表面波谐振器中，所述反射栅包括在所述第二方向上，位于所述叉指电极两端的第一反射栅和第二反射栅；

所述插入层包括与所述第一反射栅对应的第一插入层，以及与所述第二反射栅对应的第二插入层。

优选的，在上述声表面波谐振器中，所述第一插入层的第二部分在所述压电衬底上的正投影图形与所述第二插入层的第二部分在所述压电衬底上的正投影图形不同。

优选的，在上述声表面波谐振器中，所述第一插入层的第二部分在所述压电衬底上的正投影图形与所述第二插入层的第二部分在所述压电衬底上的正投影图形相同。

优选的，在上述声表面波谐振器中，所述第一插入层的材料与所述第二插入层的材料不同。

优选的，在上述声表面波谐振器中，所述第一插入层的材料与所述第二插入层的材料相同。

优选的，在上述声表面波谐振器中，所述声表面波谐振器还包括：

位于所述介质层背离所述压电衬底一侧的保护层，所述插入层位于所述介质层与所述保护层之间。

优选的，在上述声表面波谐振器中，所述介质层为温度补偿层；

所述温度补偿层在所述压电衬底所在平面上的正投影至少完全覆盖所述叉指电极在所述压电衬底所在平面上的正投影，以及所述反射栅在所述压电衬底所在平面上的正投影。

本申请还提供了一种声表面波谐振器的制备方法，所述制备方法包括：

提供一压电衬底；

在所述压电衬底的一侧形成叉指电极；所述叉指电极包括汇流条，所述汇流条包括在第一方向上相对设置的第一汇流条和第二汇流条，以及位于所述第一汇流条和所述第二汇流条上的电极指条；所述汇流条沿第二方向延伸，所述电极指条的长度延伸方向与所述第一方向平行，所述第一方向和所述第二方向平行于所述压电衬底所在平面，且所述第一方向和所述第二方向垂直；

在所述叉指电极沿所述第二方向的至少一端形成反射栅；

在所述叉指电极背离所述压电衬底的一侧形成介质层；

在所述介质层背离所述压电衬底的一侧形成插入层，所述反射栅在所述压电衬底上的正投影完全覆盖所述插入层在所述压电衬底上的正投影，所述插入层在远离所述叉指电极的方向上包括第一部分和第二部分，所述第一部分在所述第一方向上的长度与所述反射栅在所述第一方向上的长度相同，所述第二部分在所述第一方向上的长度在远离所述叉指电极的方向上逐渐减小。

本申请还提供了一种滤波器，所述滤波器包括上述任一项所述的声表面波谐振器。

相较于现有技术，本发明实现的有益效果为：

本发明提供的一种声表面波谐振器及其制备方法、滤波器，通过在反射栅背离压电衬底的一侧形成插入层，来改变插入层覆盖区域的声速，以增加反射栅的禁带宽度，使反射栅可以将宽频带信号反射回叉指电极中，进而提高声表面波谐振器的品质因数，同时减小横向杂散模式，减少能量耗散，实现综合提高声表面波谐振器性能的目的。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，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地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的实施例，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，还可以根据提供的附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例提供的一种声表面波谐振器的俯视结构示意图；

图2为本发明实施例提供的另一种声表面波谐振器的俯视结构示意图；

图3为本发明实施例提供的又一种声表面波谐振器的俯视结构示意图；

图4为本发明实施例提供的又一种声表面波谐振器的俯视结构示意图；

图5为本发明实施例提供的又一种声表面波谐振器的俯视结构示意图；

图6为本发明实施例提供的一种声表面波谐振器的截面结构示意图；

图7为本发明实施例提供的又一种声表面波谐振器的俯视结构示意图；

图8为本发明实施例提供的另一种声表面波谐振器的截面结构示意图；

图9为本发明实施例提供的又一种声表面波谐振器的俯视结构示意图；

图10为本发明实施例提供的又一种声表面波谐振器的俯视结构示意图；

图11为本发明实施例提供的又一种声表面波谐振器的俯视结构示意图；

图12为本发明实施例提供的又一种声表面波谐振器的俯视结构示意图；

图13为本发明实施例提供的又一种声表面波谐振器的俯视结构示意图；

图14为本发明实施例提供的又一种声表面波谐振器的截面示意图；

图15为本发明实施例提供的一种本申请技术方案中声表面波谐振器与现有技术方案中声表面波谐振器的性能对比示意图；

图16为本发明实施例提供的另一种本申请技术方案中声表面波谐振器与现有技术方案中声表面波谐振器的性能对比示意图；

图17为本发明实施例提供的一种声表面波谐振器的制备方法的流程示意图。

具体实施方式

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。

声表面波谐振器及滤波器是一种广泛应用于射频领域的声学器件，集较低的插损和良好的抑制性能于一体，且体积也比较小，用于滤除异频信号的干扰，衰减部分频率成分，只让指定频率成分，是无线频谱作为不可再生的稀缺资源应用的技术基础。具体原理可以简单理解为基于压电材料的压电特性，利用如叉指换能器等的输入与输出换能装置将电信号转化成机械能，经过处理后再转化成电信号，以达到放大所需的信号，滤除杂信号和提升信号品质的作用，广泛应用在各种无线通讯设备之中。

目前，滤波器主要分为SAW滤波器和BAW(Bulk Acoustic Wave，体声波)滤波器，其中声表面波是一种在具有压电特性的压电衬底表面产生并传播，且振幅随着深入压电衬底的深度增加而迅速减少的一种弹性波。对于SAW滤波器而言，其制造成本对比与BAW滤波器要低不少，应用于低频段，插损低且抑制性好，温度敏感。

同时需要说明的是，SAW滤波器也有相应的局限性，其中之一在于易受温度变化的影响，当温度升高时，基片材料的刚度趋于变小，声速也会降低，也可以说是SAW滤波器具有温度漂移的缺陷，即频率会随工作温度产生漂移，因此在传统SAW滤波器的基础上，相应产生了TC-SAW滤波器，即温度补偿型的SAW滤波器，主要是利用SiO₂层与压电层相反的温度弹性特性，实现对温度漂移特性的补偿。进一步需要说明的是，SAW滤波器还有TF薄膜的SAW滤波器等产品设计。

其中，滤波器的设计往往是使用谐振器作为基本单元，可以构成相应的拓扑并放大指定频率成分信号。

对于TC-SAW谐振器或普通SAW谐振器或TF-SAW谐振器而言，由于声表面波谐振器横向传播的声波导致的声表面波谐振器出现横向模式，或者电极指条激发出主声学模式之外的其它谐振模式，体现在声表面波谐振器通带内及附近的杂波，该杂波会降低声表面波谐振器的性能。

目前现有技术中为了抑制杂波和提高声表面波谐振器的品质因数的设计方案大部分都是对叉指电极中的电极指条进行改进，例如在电极指条末端位置加入声速突变部等等，但其受到工艺、尺寸等限制能够带来的效果极为有限，甚至还可能会造成其它额外的缺陷。

基于此本发明实施例提供了一种声表面波谐振器及其制备方法、滤波器，通过在反射栅背离压电衬底的一侧形成插入层，来改变插入层覆盖区域的声速，以增加反射栅的禁带宽度，使反射栅可以将宽频带信号反射回叉指电极中，进而提高声表面波谐振器的品质因数，同时减小横向杂散模式，减少能量耗散，实现综合提高声表面波谐振器性能的目的。

需要说明的是，本发明实施例提供的声表面波谐振器包括但不限定于普通SAW谐振器、TC-SAW谐振器或者TF-SAW谐振器，也就是说本发明实施例提供的技术方案可以应用于普通SAW谐振器、TC-SAW谐振器或者TF-SAW谐振器，只是在本发明实施例中以TC-SAW谐振器进行改进为主要方案进行阐述说明。

为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。

参考图1，图1为本发明实施例提供的一种声表面波谐振器的俯视结构示意图，本发明实施例提供的一种声表面波谐振器包括：

压电衬底11，该压电衬底11具有压电特性。

位于该压电衬底11一侧的叉指电极12；其中，该叉指电极12包括汇流条，该汇流条包括在第一方向X上相对设置的第一汇流条121和第二汇流条122，以及位于所述第一汇流条121和所述第二汇流条122上的电极指条123；第一汇流条121和第二汇流条122的长度延伸方向相同，均沿第二方向Y延伸，第一方向X和第二方向Y平行于压电衬底11所在平面，且以第一方向X和第二方向Y垂直为例进行说明。

该电极指条123的长度延伸方向与第一方向X平行，第一汇流条121上的多条电极指条123在第二方向Y上间隔排布，第二汇流条122上的多条电极指条123在第二方向Y上间隔排布，且第一汇流条121上的多条电极指条123与第二汇流条122上的多条电极指条123在第二方向Y上依次交叉排布，且第一汇流条121上的多条电极指条123与第二汇流条122之间具有间隔，第二汇流条122上的多条电极指条123与第一汇流条121之间具有间隔，此时汇流条和电极指条123类似手指交叉的方式进行分布，形成所谓的叉指电极12。其中第一汇流条121以及其上的电极指条123作为发射端时，第二汇流条122以及其上的电极指条123则作为接收端，反之第一汇流条121以及其上的电极指条123作为接收端时，第二汇流条122以及其上的电极指条123则作为发射端。发射端部分用于将电信号转换成声波，且该声波主要在压电衬底表面传播，接收端部分用于将接收到的声波转换成电信号输出，从而实现滤波。

参考图2，图2为本发明实施例提供的另一种声表面波谐振器的俯视结构示意图，本发明实施例提供的声表面波谐振器中的叉指电极12还可以包括：

多条假电极指条124，其中假电极指条124的长度延伸方向与第一方向X平行，第一汇流条121上设置有多条假电极指条124，第二汇流条122上也设置了多条假电极指条124，第一汇流条121上的多条假电极指条124和多条电极指条123在第二方向Y上依次间隔排布，第二汇流条123上的多条假电极指条124和多条电极指条123在第二方向Y上依次间隔排布，且在第一方向X上第一汇流条121上的电极指条123与第二汇流条122上的假电极指条124相对设置，且二者之间具有间隔，第一汇流条121上的假电极指条124与第二汇流条122上的电极指条123相对设置，同样二者之间也具有间隔。

也就是说，在本发明实施例中叉指电极12可以采用如图1所示的没有假电极指条124的叉指电极12，也可以采用如图2所示的具有假电极指条124的叉指电极12，在本发明实施例中以叉指电极12没有假电极指条124为例进行说明。

需要说明的是，当叉指电极12设置有假电极指条124时，假电极指条124的设置也是可以起到抑制杂波和提高声表面波谐振器品质因数的效果。

进一步需要说明的是，在本发明实施例中叉指电极可以是如图1或图2所示的单模的叉指电极12或者可以是双模的叉指电极12或者可以是多模的叉指电极12，参考图3，图3为本发明实施例提供的又一种声表面波谐振器的俯视结构示意图，图3中所示的叉指电极不包括假电极指124，且叉指电极12采用双模的DMS(英文全称：DualMode SAW)结构，参考图4，图4为本发明实施例提供的又一种声表面波谐振器的俯视结构示意图，图4中所示的叉指电极12不包括假电极指124，且叉指电极12为多模的叉指电极。

如图1、图2、图3和图4所示，本发明实施例提供的一种声表面波谐振器还包括：

位于所述叉指电极12沿所述第二方向Y的至少一端的反射栅13，需要说明的是，在本发明实施例中以叉指电极12沿所述第二方向Y的两端均设置有反射栅13为例进行说明。

参考图5，图5为本发明实施例提供的又一种声表面波谐振器的俯视结构示意图，参考图6，图6为本发明实施例提供的一种声表面波谐振器的截面结构示意图，图6为沿图5中切割线AA’的截面示意图，如图5和图6所示，本发明实施例提供的声表面波谐振器还包括：

位于该叉指电极12背离压电衬底11一侧的介质层14，所述介质层14在所述压电衬底11所在平面上的正投影至少完全覆盖所述叉指电极12在所述压电衬底11所在平面上的正投影，以及所述反射栅13在所述压电衬底11所在平面上的正投影。

需要说明的是，当本发明实施例提供的声表面谐振器为TC-SAW谐振器时，该介质层14为温度补偿层，当本发明实施例提供的声表面谐振器为普通SAW谐振器或者TF-SAW谐振器时，该介质层14则为普通SAW谐振器或者TF-SAW谐振器中对应的介质层即可。

可选的，该温度补偿层的材料可以为SiO₂材料，该温度补偿层的厚度大于底层金属层的厚度，也可以理解为该温度补偿层的厚度大于叉指电极12的厚度，且大于反射栅13的厚度，该温度补偿层的厚度范围为0.2λ-0.5λ，其中，λ表示声表面波谐振器的声表面波的波长。

也就是说，在本发明实施例中对于TC-SAW谐振器而言，是在声表面波谐振器的孔径区域(即叉指电极12所在区域以及反射栅13所在区域)沉积一层温度补偿层，并将该温度补偿层背离压电衬底11一侧的表面研磨平整，该温度补偿层结构致密，用以补偿声表面波谐振器的负温度效应，特别在某些切角衬底上(如128°YXLiNb03)，该SiO₂材料的温度补偿层能够有效抑制电极指条123激发的横向剪切波模式。

需要说明的是，为了更好的体现膜层的层次关系，在图5中以介质层14的覆盖面积与压电衬底11的覆盖面积不同为例进行说明，在一些可选实施例中介质层14的覆盖面积与压电衬底11的覆盖面积也是可以相同的。

参考图7，图7为本发明实施例提供的又一种声表面波谐振器的俯视结构示意图，参考图8，图8为本发明实施例提供的另一种声表面波谐振器的截面结构示意图，图8为沿图7中切割线BB’的截面示意图，如图7和图8所示，本发明实施例提供的声表面波谐振器还包括：

位于介质层14背离压电衬底11一侧的插入层15，所述反射栅13在所述压电衬底11上的正投影完全覆盖所述插入层15在所述压电衬底11上的正投影，所述插入层15在远离所述叉指电极12的方向上包括第一部分151和第二部分152，所述第一部分151在所述第一方向X上的长度与所述反射栅13在所述第一方向X上的长度相同，所述第二部分152在所述第一方向X上的长度在远离所述叉指电极12的方向上逐渐减小。

需要说明的是，当叉指电极12沿所述第二方向Y的两端均设置有反射栅13时，比如叉指电极12沿所述第二方向Y的两端分别设置有第一反射栅和第二反射栅，此时所述插入层15包括与所述第一反射栅对应的第一插入层，以及与所述第二反射栅对应的第二插入。针对第一反射栅而言，第一反射栅对应的第一插入层的第二部分152在所述第一方向X上的长度在远离所述叉指电极12的方向上逐渐减小；针对第二反射栅而言，第二反射栅对应的第二插入层的第二部分152在所述第一方向X上的长度在远离所述叉指电极12的方向上逐渐减小。

也就是说，在反射栅13区域制备一层插入层15，靠近叉指电极12部分的反射栅13被插入层15的第一部分151完全覆盖，其余部分的反射栅13被插入层15的第二部分152部分覆盖，且在远离所述叉指电极12的方向上插入层15的第二部分152在所述第一方向X上的长度逐渐减小形成一过渡区域。

具体的，由于声表面波是一种在具有压电特性的压电衬底11表面产生并传播，因此在本发明实施例中设置一插入层15，根据插入层15本身的声阻抗的大小，就会造成对插入层15所在区域的声速降低或提高。也就是说基于该插入层15的设置，通过合理选取其材料，配合插入层15的图形设计，即可改变插入层15覆盖区域的声速，以增加反射栅13的禁带宽度，使反射栅13可以将宽频带信号反射回叉指电极12中，进而提高声表面波谐振器的品质因数，同时减小横向杂散模式，减少能量耗散，实现综合提高声表面波谐振器性能的目的。

可选的，在本发明另一实施例中，该插入层15的厚度在几十纳米到几百纳米，在本发明实施例中该插入层15的厚度可以为50nm-200nm。

进一步的，在本发明实施例中该插入层15的材料可以为金属材料或者为Si₃N₄材料，或可以说插入层15为金属层或者为Si₃N₄层。

具体的，金属材料为声阻抗比较高的材料，并且金属的密度越大，一般情况下声阻抗越高，比如说铂、金的声阻抗就比较高，所以沉积金属层作为插入层15的话，金属层的覆盖区域由于金属层的存在就会降低这一区域声波的传播速度。

而，Si₃N₄材料是声阻抗很低的材料，相比较压电衬11和SiO₂材料的温度补偿层14而言，Si₃N₄材料的插入层15的声阻抗是更低的，所以沉积Si₃N₄层作为插入层15的话，Si₃N₄层的覆盖区域由于Si₃N₄层的存在就会提高这一区域声波的传播速度。

可选的，在本发明另一实施例中，如图7所示，所述插入层15的第二部分152在压电衬底11上的正投影图形为三角形，所述三角形的高与所述第一方向垂直。

其中，所述三角形的顶角为90°-120°，即所述插入层15的第二部分152具有第一斜边和第二斜边，所述第一斜边和所述第二斜边相交具有第一角度，所述第一斜边和所述第二斜边均为直线，所述第一角度可以在90°-120°之间。

具体的，在本发明实施例中在这一三角形过渡区域，第一斜边和第二斜边产生声速边界，有利于散射传播到两端的横向声波，进而减小横向杂散模的产生；并且在这一三角形过渡区域，声速呈连续变化状态，因而对连续不同频率的声波均有反射效果，增加了反射栅13的禁带宽度，使反射栅13可以将宽频带信号反射回叉指电极12中，以提高声表面波谐振器的品质因数。

可选的，在本发明另一实施例中，参考图9，图9为本发明实施例提供的又一种声表面波谐振器的俯视结构示意图，所述插入层15的第二部分152在压电衬底11上的正投影图形为阶梯渐变图形。

其中，所述插入层15的第二部分152具有多个条形部分16，所述条形部分16的长度延伸方向与所述第一方向X平行，所述多个条形部分16在远离所述叉指电极12的方向上依次排布，且所述多个条形部分16在远离所述叉指电极12的方向上的正投影面积逐渐减小。

具体的，在本发明实施例中在这一阶梯渐变图形过渡区域，阶梯渐变图形在第一方向X上的两侧的阶梯渐变边产生声速边界，有利于散射传播到两端的横向声波，进而减小横向杂散模的产生；并且在这一阶梯渐变图形过渡区域，声速呈连续变化状态，因而对连续不同频率的声波均有反射效果，增加了反射栅13的禁带宽度，使反射栅13可以将宽频带信号反射回叉指电极12中，以提高声表面波谐振器的品质因数。

可选的，在本发明另一实施例中，参考图10，图10为本发明实施例提供的又一种声表面波谐振器的俯视结构示意图，所述插入层15的第二部分152在压电衬底11上的正投影图形为弧形，所述弧形向远离所述叉指电极12的一侧凸出。

具体的，在本发明实施例中在这一弧形过渡区域，其弧边产生声速边界，有利于散射传播到两端的横向声波，进而减小横向杂散模的产生；并且在这一弧形过渡区域，声速呈连续变化状态，因而对连续不同频率的声波均有反射效果，增加了反射栅13的禁带宽度，使反射栅13可以将宽频带信号反射回叉指电极12中，以提高声表面波谐振器的品质因数。

需要说明的是，在本发明实施例中仅仅以三角形过渡区域、阶梯渐变图形过渡区域和弧形过渡区域为三个优选实施例进行说明，在一些可选实施例中还可以是一些其它图形的过渡区域也能实现相似效果，只需保证位于过渡区域的插入层15的第二部分152在所述第一方向X上的长度在远离所述叉指电极12的方向上逐渐减小即可。

可选的，在本发明另一实施例中，该反射栅13包括在第二方向Y上，位于叉指电极12两端的第一反射栅和第二反射栅。

其中，所述第一反射栅对应的插入层为第一插入层，所述第二反射栅对应的插入层为第二插入层，所述第一插入层的第二部分152在压电衬底11上的正投影图形与第二插入层的第二部分152在压电衬底11上的正投影图形不同。

具体的，在本发明实施例中参考图11，图11为本发明实施例提供的又一种声表面波谐振器的俯视结构示意图，位于叉指电极12两侧的插入层15，其中一个插入层15的第二部分152在压电衬底11上的正投影图形为三角形，另一个插入层15的第二部分152在压电衬底11上的正投影图形为阶梯渐变图形；参考图12，图12为本发明实施例提供的又一种声表面波谐振器的俯视结构示意图，位于叉指电极12两侧的插入层15，其中一个插入层15的第二部分152在压电衬底11上的正投影图形为三角形，另一个插入层15的第二部分152在压电衬底11上的正投影图形为弧形；参考图13，图13为本发明实施例提供的又一种声表面波谐振器的俯视结构示意图，位于叉指电极12两侧的插入层15，其中一个插入层15的第二部分152在压电衬底11上的正投影图形为阶梯渐变图形，另一个插入层15的第二部分152在压电衬底11上的正投影图形为弧形。

可选的，在本发明另一实施例中，该反射栅包括在第二方向Y上，位于叉指电极12两端的第一反射栅和第二反射栅。

其中，所述第一反射栅对应的插入层为第一插入层，所述第二反射栅对应的插入层为第二插入层，所述第一插入层的材料与第二插入层的材料可以相同也可以不同。

具体的，在本发明实施例中第一插入层的材料和第二插入层的材料可以同时为金属材料，或同时为Si₃N₄材料，或其中一个为金属材料另一个为Si₃N₄材料。

需要说明的是，在本发明实施例中在所述第一插入层的材料与第二插入层的材料相同的情况下，所述第一插入层的第二部分152在所述压电衬底11上的正投影图形与所述第二插入层的第二部分152在所述压电衬底11上的正投影图形可以相同，也可以不相同；同样在所述第一插入层的材料与第二插入层的材料不同的情况下，所述第一插入层的第二部分152在所述压电衬底11上的正投影图形与所述第二插入层的第二部分152在所述压电衬底11上的正投影图形可以相同，也可以不相同。

也就是说，在本发明实施例中可基于实际需求对插入层15进行灵活设计，并不局限与某种形式，不同的方案都能实现相似效果。

可选的，在本发明另一实施例中，参考图14，图14为本发明实施例提供的又一种声表面波谐振器的截面示意图，本发明实施例提供的声表面波谐振器还包括：

位于所述介质层14背离所述压电衬底11一侧的保护层17，所述插入层17位于所述介质层14与所述保护层17之间。

具体的，在本发明实施例中通过沉积一层保护层17用于保护声表面波谐振器的内部电路，或用于trimming(通过改变保护层的厚度影响声表面波谐振器的谐振频率和带宽等参数)调频。

该保护层17的材料可以为SiO₂材料或Si₃N₄材料，需要说明的是，当采用Si₃N₄材料制备保护层17时插入层15的材料只能是金属材料，当采用SiO₂材料制备保护层17时插入层15的材料则不进行限定。

综上所述，本发明实施例提供的一种声表面波谐振器，主要是在反射栅13所在区域的介质层14的上方设置插入层15，利用金属材料或者Si₃N₄材料的特性来形成声阻抗不连续变化的区域，以增加反射栅13的禁带宽度，使反射栅13可以将宽频带信号反射回叉指电极12中，进而提高声表面波谐振器的品质因数，同时减小横向杂散模式，减少能量耗散，实现综合提高声表面波谐振器性能的目的。

为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，参考图15，图15为本发明实施例提供的一种本申请技术方案中声表面波谐振器与现有技术方案中声表面波谐振器的性能对比示意图，参考图16，图16为本发明实施例提供的另一种本申请技术方案中声表面波谐振器与现有技术方案中声表面波谐振器的性能对比示意图，其中现有技术方案为未设置插入层的技术方案。

基于图15而言，其中的曲线1代表了现有技术中Y参数实部，即电导-频率曲线，曲线2代表了本申请技术方案的Y参数实部，显然通过其波动情况可以看出，在谐振频率附件和到反谐振频率之间的范围内，对于杂模起到了较好的抑制作用。

基于图16而言，其中的曲线3代表了现有技术中未设置插入层的声表面波谐振器的品质因数Q，曲线4代表了本申请技术方案中设置有插入层的声表面波谐振器的品质因数Q，显然本申请技术方案实现了更稳定和随频率均匀变化的Q值。

基于本发明上述实施例，在本发明另一实施例中还提供了一种声表面波谐振器的制备方法，参考图17，图17为本发明实施例提供的一种声表面波谐振器的制备方法的流程示意图，本发明实施例提供的声表面波谐振器的制备方法包括：

S101：提供一压电衬底11，该压电衬底11具有压电特性。

S102：在该压电衬底11的一侧形成叉指电极12；其中，该叉指电极12包括汇流条，该汇流条包括在第一方向X上相对设置的第一汇流条121和第二汇流条122，以及位于所述第一汇流条121和所述第二汇流条122上的电极指条123；第一汇流条121和第二汇流条122的长度延伸方向相同，均沿第二方向Y延伸，第一方向X和第二方向Y平行于压电衬底11所在平面，且第一方向X和第二方向Y垂直。

S103：在所述叉指电极12沿所述第二方向Y的至少一端形成反射栅13。

S104：在叉指电极12背离压电衬底11的一侧形成介质层14，所述介质层14在所述压电衬底11所在平面上的正投影至少完全覆盖所述叉指电极12在所述压电衬底11所在平面上的正投影，以及所述反射栅13在所述压电衬底11所在平面上的正投影。

S105：在介质层14背离压电衬底11的一侧形成插入层15，所述反射栅13在所述压电衬底11上的正投影完全覆盖所述插入层15在所述压电衬底11上的正投影，所述插入层15在远离所述叉指电极12的方向上包括第一部分151和第二部分152，所述第一部分151在所述第一方向X上的长度与所述反射栅13在所述第一方向X上的长度相同，所述第二部分152在所述第一方向X上的长度在远离所述叉指电极12的方向上逐渐减小。

也就是说，在反射栅13区域制备一层插入层15，靠近叉指电极12部分的反射栅13被插入层15的第一部分151完全覆盖，其余部分的反射栅13被插入层15的第二部分152部分覆盖，且在远离所述叉指电极12的方向上插入层15的第二部分152在所述第一方向X上的长度逐渐减小形成一过渡区域。

具体的，由于声表面波是一种在具有压电特性的压电衬底11表面产生并传播，因此在本发明实施例中设置一插入层15，根据插入层15本身的声阻抗的大小，就会造成对插入层15所在区域的声速降低或提高。也就是说基于该插入层15的设置，通过合理选取其材料，配合插入层15的图形设计，即可改变插入层15覆盖区域的声速，以增加反射栅13的禁带宽度，使反射栅13可以将宽频带信号反射回叉指电极12中，进而提高声表面波谐振器的品质因数，同时减小横向杂散模式，减少能量耗散，实现综合提高声表面波谐振器性能的目的。

可选的，在本发明另一实施例中，本发明实施例提供的制备方法还包括：

在所述介质层14背离所述压电衬底11的一侧形成保护层17，所述插入层17位于所述介质层14与所述保护层17之间。

具体的，在本发明实施例中通过沉积一层保护层用于保护声表面波谐振器的内部电路，或用于trimming(通过改变保护层的厚度影响声表面波谐振器的谐振频率和带宽等参数)调频。

可选的，基于本发明上述实施例，在本发明另一实施例中还提供了一种滤波器，该滤波器包括上述实施例所述的声表面波谐振器。

该滤波器具有与上述实施例中声表面波谐振器相同的效果。

以上对本发明所提供的一种声表面波谐振器及其制备方法、滤波器进行了详细介绍，本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。

需要说明的是，本说明书中的各个实施例均采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似的部分互相参见即可。对于实施例公开的装置而言，由于其与实施例公开的方法相对应，所以描述的比较简单，相关之处参见方法部分说明即可。

还需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备所固有的要素，或者是还包括为这些过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (18)

1.一种声表面波谐振器，其特征在于，所述声表面波谐振器包括：

压电衬底；

位于所述压电衬底一侧的叉指电极；所述叉指电极包括汇流条，所述汇流条包括在第一方向上相对设置的第一汇流条和第二汇流条，以及位于所述第一汇流条和所述第二汇流条上的电极指条；所述汇流条沿第二方向延伸，所述电极指条的长度延伸方向与所述第一方向平行，所述第一方向和所述第二方向平行于所述压电衬底所在平面，且所述第一方向和所述第二方向垂直；

位于所述叉指电极沿所述第二方向的至少一端的反射栅；

位于所述叉指电极背离所述压电衬底一侧的介质层；

位于所述介质层背离所述压电衬底一侧的插入层，所述反射栅在所述压电衬底上的正投影完全覆盖所述插入层在所述压电衬底上的正投影，所述插入层在远离所述叉指电极的方向上包括第一部分和第二部分，所述第一部分在所述第一方向上的长度与所述反射栅在所述第一方向上的长度相同，所述第二部分在所述第一方向上的长度在远离所述叉指电极的方向上逐渐减小。

2.根据权利要求1所述的声表面波谐振器，其特征在于，所述声表面波谐振器还包括：

位于所述第一汇流条和所述第二汇流条上的假电极指条，所述假电极指条的长度延伸方向与所述第一方向平行。

3.根据权利要求1所述的声表面波谐振器，其特征在于，所述插入层的厚度为50nm-200nm。

4.根据权利要求1所述的声表面波谐振器，其特征在于，所述插入层的材料为金属材料或Si₃N₄材料。

5.根据权利要求1所述的声表面波谐振器，其特征在于，所述插入层的第二部分在所述压电衬底上的正投影图形为三角形，所述三角形的高与所述第一方向垂直。

6.根据权利要求5所述的声表面波谐振器，其特征在于，所述三角形的顶角为90°-120°。

7.根据权利要求1所述的声表面波谐振器，其特征在于，所述插入层的第二部分在所述压电衬底上的正投影图形为阶梯渐变图形。

8.根据权利要求7所述的声表面波谐振器，其特征在于，所述阶梯渐变图形具有多个条形部分，所述条形部分的长度延伸方向与所述第一方向平行，所述多个条形部分在远离所述叉指电极的方向上依次排布，且所述多个条形部分在远离所述叉指电极的方向上的正投影面积逐渐减小。

9.根据权利要求1所述的声表面波谐振器，其特征在于，所述插入层的第二部分在所述压电衬底上的正投影图形为弧形，所述弧形向远离所述叉指电极的一侧凸出。

10.根据权利要求1所述的声表面波谐振器，其特征在于，所述反射栅包括在所述第二方向上，位于所述叉指电极两端的第一反射栅和第二反射栅；

所述插入层包括与所述第一反射栅对应的第一插入层，以及与所述第二反射栅对应的第二插入层。

11.根据权利要求10所述的声表面波谐振器，其特征在于，所述第一插入层的第二部分在所述压电衬底上的正投影图形与所述第二插入层的第二部分在所述压电衬底上的正投影图形不同。

12.根据权利要求10所述的声表面波谐振器，其特征在于，所述第一插入层的第二部分在所述压电衬底上的正投影图形与所述第二插入层的第二部分在所述压电衬底上的正投影图形相同。

13.根据权利要求10-12任一项所述的声表面波谐振器，其特征在于，所述第一插入层的材料与所述第二插入层的材料不同。

14.根据权利要求10-12任一项所述的声表面波谐振器，其特征在于，所述第一插入层的材料与所述第二插入层的材料相同。

15.根据权利要求1所述的声表面波谐振器，其特征在于，所述声表面波谐振器还包括：

位于所述介质层背离所述压电衬底一侧的保护层，所述插入层位于所述介质层与所述保护层之间。

16.根据权利要求1所述的声表面波谐振器，其特征在于，所述介质层为温度补偿层；

所述温度补偿层在所述压电衬底所在平面上的正投影至少完全覆盖所述叉指电极在所述压电衬底所在平面上的正投影，以及所述反射栅在所述压电衬底所在平面上的正投影。

17.一种声表面波谐振器的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括：

提供一压电衬底；

在所述压电衬底的一侧形成叉指电极；所述叉指电极包括汇流条，所述汇流条包括在第一方向上相对设置的第一汇流条和第二汇流条，以及位于所述第一汇流条和所述第二汇流条上的电极指条；所述汇流条沿第二方向延伸，所述电极指条的长度延伸方向与所述第一方向平行，所述第一方向和所述第二方向平行于所述压电衬底所在平面，且所述第一方向和所述第二方向垂直；

在所述叉指电极沿所述第二方向的至少一端形成反射栅；

在所述叉指电极背离所述压电衬底的一侧形成介质层；

在所述介质层背离所述压电衬底的一侧形成插入层，所述反射栅在所述压电衬底上的正投影完全覆盖所述插入层在所述压电衬底上的正投影，所述插入层在远离所述叉指电极的方向上包括第一部分和第二部分，所述第一部分在所述第一方向上的长度与所述反射栅在所述第一方向上的长度相同，所述第二部分在所述第一方向上的长度在远离所述叉指电极的方向上逐渐减小。

18.一种滤波器，其特征在于，所述滤波器包括权利要求1-16任一项所述的声表面波谐振器。