CN117938113A - 一种声表面波谐振器及其制备方法、滤波器 - Google Patents

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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，通过对基底和压电层之间的至少部分膜层交界面进行改进，使其形成粗糙面结构，在声表面波谐振器工作时产生的声表面波部分只在叉指电极所在区域的下方产生，并且沿着平行于基底所在平面的方向传播，并不会受到粗糙面结构的干扰，而至少有一部分分量是垂直于基底所在平面的杂波，例如体声波，才会受到粗糙面结构的干扰，粗糙面结构会对其进行反射和散射，进而避免这些杂波形成谐振，从而抑制这些杂波对信号传输的干扰，进而提高声表面波谐振器的Q值，减小杂波干扰和能量耗散，从而提升声表面波谐振器的性能。

Description

一种声表面波谐振器及其制备方法、滤波器
技术领域
本发明涉及半导体器件技术领域，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：
在第一方向上相对设置的基板和压电层，所述第一方向垂直于所述基板所在平面；
位于所述压电层背离所述基板一侧的叉指电极；
其中，所述压电层面向所述基板一侧的表面，以及所述基板面向所述压电层一侧的表面中的至少一个表面为粗糙面结构，所述粗糙面结构在所述基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基底所在平面上的正投影。
优选的，在上述声表面波谐振器中，当所述声表面波谐振器中的至少两个膜层交界面都为粗糙面结构时，在所述第一方向上相邻的两个粗糙面结构中，其中一个粗糙面结构中的第一粗糙面与另一个粗糙面结构中的第二粗糙面相对应设置，且二者互不平行。
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：
位于所述压电层和所述基底之间的第一介质层。
优选的，在上述声表面波谐振器中，所述基底与所述第一介质层之间的交界面为粗糙面结构。
优选的，在上述声表面波谐振器中，所述压电层与所述第一介质层之间的交界面为粗糙面结构，且所述基底与所述第一介质层之间的交界面为粗糙面结构。
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：
位于所述第一介质层和所述基底之间的键合层。
优选的，在上述声表面波谐振器中，所述第一介质层与所述压电层之间的交界面为粗糙面结构。
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：
位于所述叉指电极背离所述基底一侧的钝化层，所述钝化层在所述基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基底所在平面上的正投影。
优选的，在上述声表面波谐振器中，所述粗糙面结构具有多个凸起结构，所述凸起结构在由该凸起结构的底面指向凸起端点的方向上的尺寸逐渐减小。
优选的，在上述声表面波谐振器中，所述凸起结构的形状为锥形或凸面为曲面的形状。
优选的，在上述声表面波谐振器中，在同一所述粗糙面结构中至少位于两个不同区域内的凸起结构的形状不同。
优选的，在上述声表面波谐振器中，所述凸起结构的底面在平行于所述基底所在平面的方向上的最大长度小于或等于λ，其中，λ表示所述声表面波谐振器的声表面波的波长。
优选的，在上述声表面波谐振器中，所述凸起结构的底面在平行于所述基底所在平面的方向上的最大长度为L1，相邻两个所述凸起结构的几何中心在平行于所述基底所在平面的方向上的长度为L2，其中L2＞L1。
优选的，在上述声表面波谐振器中，所述凸起结构的高度小于相对应目标膜层的厚度的一半，其中所述目标膜层为具有该凸起结构的膜层。
优选的，在上述声表面波谐振器中，在同一所述粗糙面结构中至少位于两个不同区域内的凸起结构的高度不同。
优选的，在上述声表面波谐振器中，在同一所述粗糙面结构中至少位于两个不同区域内的凸起结构的底面尺寸不同。
优选的，在上述声表面波谐振器中，所述叉指电极包括汇流条，所述汇流条包括在第二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上的第一电极指条和位于所述第二汇流条上的第二电极指条；所述第一汇流条和所述第二汇流条的长度延伸方向相同，均沿第三方向延伸，所述第二方向和所述第三方向平行于所述基板所在平面，且所述第二方向和所述第三方向相交。
优选的，在上述声表面波谐振器中，所述第一汇流条包括在所述第二方向上相对设置的第一甲汇流条和第一乙汇流条，所述第一甲汇流条和所述第一乙汇流条的长度延伸方向相同，均与所述第三方向平行；
所述第二汇流条包括在所述第二方向上相对设置的第二甲汇流条和第二乙汇流条，所述第二甲汇流条和所述第二乙汇流条的长度延伸方向相同，均与所述第三方向平行；
其中，所述第一乙汇流条和所述第二乙汇流条位于所述第一甲汇流条和所述第二甲汇流条之间。
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上的多条第一假电极指条，位于所述第二汇流条上的多条第二假电极指条，其中假电极指条的长度延伸方向与所述第二方向平行。
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：
位于所述叉指电极沿主声学模式传播方向的至少一端的反射栅。
优选的，在上述声表面波谐振器中，所述粗糙面结构在所述基底所在平面的正投影还延伸覆盖所述反射栅在所述基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，所述声表面波谐振器的制备方法包括：
提供一压电层；
将所述压电层键合在基板上；
在所述压电层背离所述基板的一侧形成叉指电极，所述压电层面向所述基板一侧的表面，以及所述基板面向所述压电层一侧的表面中的至少一个表面为粗糙面结构，所述粗糙面结构在所述基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基底所在平面上的正投影。
优选的，在上述声表面波谐振器的制备方法中，所述声表面波谐振器包括第一介质层，所述第一介质层位于所述压电层和所述基板之间，所述将所述压电层键合在基板上，包括：
在所述压电层的一侧形成所述第一介质层；
对所述第一介质层背离所述压电层一侧的表面进行处理，形成所述粗糙面结构；
与所述基底进行键合处理，其中键合处理后所述基底与所述第一介质层之间的交界面为所述粗糙面结构。
优选的，在上述声表面波谐振器的制备方法中，所述声表面波谐振器包括第一介质层和键合层，所述第一介质层位于所述压电层和所述基板之间，所述键合层位于所述第一介质层和所述基板之间，所述将所述压电层键合在基板上，包括：
对所述压电层的一侧的表面进行处理，以形成所述粗糙面结构；
在所述压电层的一侧形成所述第一介质层，其中所述第一介质层和所述压电层的交界面为所述粗糙面结构；
在所述第一介质层背离所述压电层的一侧形成所述键合层，并通过所述键合层与所述基底进行键合处理。
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，通过对基底和压电层之间的至少部分膜层交界面进行改进，使其形成粗糙面结构，在声表面波谐振器工作时产生的声表面波部分只在叉指电极所在区域的下方产生，并且沿着平行于基底所在平面的方向传播，并不会受到粗糙面结构的干扰，而至少有一部分分量是垂直于基底所在平面的杂波，例如体声波，才会受到粗糙面结构的干扰，粗糙面结构会对其进行反射和散射，进而避免这些杂波形成谐振，从而抑制这些杂波对信号传输的干扰，进而提高声表面波谐振器的Q值，减小杂波干扰和能量耗散，从而提升声表面波谐振器的性能。
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截面结构示意图；
图2为本发明实施例提供的另一种声表面波谐振器的截面结构示意图；
图3为本发明实施例提供的又一种声表面波谐振器的截面结构示意图；
图4为本发明实施例提供的又一种声表面波谐振器的截面结构示意图；
图5为本发明实施例提供的又一种声表面波谐振器的截面结构示意图；
图6为本发明实施例提供的又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截面结构示意图；
图8为本发明实施例提供的又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截面结构示意图；
图10为本发明实施例提供的又一种声表面波谐振器的截面结构示意图；
图11为本发明实施例提供的又一种声表面波谐振器的截面结构示意图；
图12为本发明实施例提供的又一种声表面波谐振器的截面结构示意图；
图13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14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15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16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17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18为本发明实施例提供的一种不具有粗糙面结构的声表面波谐振器的仿真结果Y参数示意图；
图19为本发明实施例提供的一种具有粗糙面结构的声表面波谐振器的仿真结果Y参数示意图；
图20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；
图21为本发明实施例提供的另一种声表面波谐振器的制备方法的流程示意图；
图22-图24为图21所示制备方法对应的部分结构示意图；
图25为本发明实施例提供的另一种声表面波谐振器的制备方法的流程示意图；
图26-图28为图25所示制备方法对应的部分结构示意图。
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，主要是利用温度补偿层(例如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-SAW滤波器(薄膜声表面波滤波器)等产品设计，基于TF-SAW滤波器而言，在基底和压电层之间还可以包含插入层、保护层、调节层、温度补偿层、变速层等等其它功能膜层，从而实现多种不同的效果。
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除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，增加能量耗散。
具体的，对于TF-SAW谐振器而言，体现在通带内及附近的杂波可能包含体声波，该体声波的传播方向是垂直基底所在平面的方向，进而会降低声表面波谐振器的性能，增加能量耗散。
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，通过对基底和压电层之间的至少部分膜层交界面进行改进，使其形成粗糙面结构，在声表面波谐振器工作时产生的声表面波部分只在叉指电极所在区域的下方产生，并且沿着平行于基底所在平面的方向传播，并不会受到粗糙面结构的干扰，而至少有一部分分量是垂直于基底所在平面的杂波，例如体声波，才会受到粗糙面结构的干扰，粗糙面结构会对其进行反射和散射，进而避免这些杂波形成谐振，从而抑制这些杂波对信号传输的干扰，进而提高声表面波谐振器的Q值，减小杂波干扰和能量耗散，从而提升声表面波谐振器的性能。
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截面结构示意图，本发明实施例提供的声表面波谐振器包括：
在第一方向X上相对设置的基板11和压电层12，所述第一方向X垂直于所述基板11所在平面，或所述第一方向X垂直于所述压电层12所在平面，即通常情况下压电层12所在平面与基底11所在平面平行设置。
位于所述压电层12背离所述基板11一侧的叉指电极13。
其中，如图1所示，所述压电层12面向所述基板11一侧的表面，以及所述基板11面向所述压电层12一侧的表面中的至少一个表面为粗糙面结构，所述粗糙面结构在基底11所在平面上的正投影至少完全覆盖所述叉指电极12在基底11所在平面上的正投影。
具体的，在该实施例中通过对基底11和压电层12之间的至少部分膜层交界面进行改进，使其形成粗糙面结构，在声表面波谐振器工作时产生的声表面波部分只在叉指电极所在区域的下方产生，并且沿着平行于基底11所在平面的方向传播，并不会受到粗糙面结构的干扰，而至少有一部分分量是垂直于基底11所在平面的杂波，例如体声波，才会受到粗糙面结构的干扰，粗糙面结构会对其进行反射和散射，进而避免这些杂波形成谐振，从而抑制这些杂波对信号传输的干扰，进而提高声表面波谐振器的Q值，减小杂波干扰和能量耗散，从而提升声表面波谐振器的性能。
需要说明的是，由于图1所示的声表面波谐振器中压电层12和基底11之间没有设置任何介质层，所以压电层12面向基板11一侧的表面和基板11面向压电层12一侧的表面是接触的，显然当其中一个表面为粗糙面结构时，另一个表面也为粗糙面结构。当然在压电层12和基底11之间设置有介质层时，显然可以是压电层12面向基板11一侧的表面为粗糙面结构，而基板11面向压电层12一侧的表面为平面；显然也可以是压电层12面向基板11一侧的表面为平面，而基板12面向压电层11一侧的表面为粗糙面结构；显然也可以是压电层12面向基板11一侧的表面以及基板11面向压电层12一侧的表面都为粗糙面结构；即上述所述的压电层12面向基板11一侧的表面，以及基板11面向压电层12一侧的表面中的至少一个表面为粗糙面结构。下文会对以上不同方案进行一一阐述说明。
可选的，在本发明另一实施例中，所述基底11的材料包括但不限定于Si材料等，可根据实际需求来进行合理选择，在本发明实施例中并不作限定。
可选的，在本发明另一实施例中，所述压电层12的材料包括但不限定于LT体材料或LN体材料，可根据实际需求来进行合理选择，在本发明实施例中并不作限定，例如该压电层12的材料可以为钽酸锂材料或铌酸锂材料等。
可选的，在本发明另一实施例中，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截面结构示意图，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截面结构示意图，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截面结构示意图，本发明实施例提供的声表面波谐振器还包括：
位于所述压电层12和所述基底11之间的第一介质层14，例如该第一介质层14可以为温度补偿层。
具体的，在本发明实施例中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，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TF-SAW谐振器而言，是在声表面波谐振器的孔径区域(即叉指电极所在区域)沉积一层温度补偿层，用以补偿声表面波谐振器的负温度效应。
如图2所示，压电层12面向基板11一侧的表面为平面，第一介质层14面向压电层12一侧的表面为平面，基板11面向压电层12一侧的表面为粗糙面结构，第一介质层14面向基板11一侧的表面为粗糙面结构，即当压电层12和基底11之间设置有第一介质层14时，压电层12与第一介质层14之间的交界面为平面，基底11与第一介质层14之间的交界面为粗糙面结构。
如图3所示，压电层12面向基板11一侧的表面为粗糙面结构，第一介质层14面向压电层12一侧的表面为粗糙面结构，基板11面向压电层12一侧的表面为平面，第一介质层14面向基板11一侧的表面为平面，即当压电层12和基底11之间设置有第一介质层14时，压电层12与第一介质层14之间的交界面为粗糙面结构，基底11与第一介质层14之间的交界面为平面。
如图4所示，压电层12面向基板11一侧的表面为粗糙面结构，第一介质层14面向压电层12一侧的表面为粗糙面结构，基板11面向压电层12一侧的表面为粗糙面结构，第一介质层14面向基板11一侧的表面为粗糙面结构，即当压电层12和基底11之间设置有第一介质层14时，压电层14与第一介质层14之间的交界面为粗糙面结构，同时基底11与第一介质层14之间的交界面也为粗糙面结构。
也就是说，该粗糙面结构可以形成在第一介质层14的至少一侧，在第一介质层14的两侧分别形成粗糙面结构时，可以进一步破坏杂模谐振条件，进一步提高声表面波谐振器的Q值，减小杂波干扰和能量耗散，以最大程度的提升声表面波谐振器的性能。
可选的，在本发明另一实施例中，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截面结构示意图，当所述声表面波谐振器中的至少两个膜层交界面都为粗糙面结构时，在所述第一方向X上相邻的两个粗糙面结构中，其中一个粗糙面结构中的第一粗糙面与另一个粗糙面结构中的第二粗糙面相对应设置，且二者互不平行。
示例性的如图5所示，第一介质层14的两侧分别具有粗糙面结构，即压电层12与第一介质层14之间的交界面为第一粗糙面结构，第一介质层14与基底11之间的交界面为第二粗糙面结构；在垂直于基底11所在平面的方向上，第一粗糙面结构中的第一粗糙面与第二粗糙面结构中的第二粗糙面相对应设置，且二者互不平行。
也就是说，在本发明实施例中在声表面波谐振器中至少两个膜层交界面都为粗糙面结构时，在垂直于基底11所在平面的方向上位置相同或者比较接近的粗糙面互不平行，以形成随机、不规律或不连续的反射条件，以进一步破坏杂模谐振条件，进一步提高声表面波谐振器的Q值，减小杂波干扰和能量耗散，以最大程度的提升声表面波谐振器的性能。
可选的，在本发明另一实施例中，参考图6，图6为本发明实施例提供的又一种声表面波谐振器的截面结构示意图，本发明实施例提供的声表面波谐振器还包括：
位于所述第一介质层14和所述基底11之间的键合层15，所述第一介质层14与所述压电层12之间的交界面为粗糙面结构。
具体的，在该实施例中为了实现更好的键合效果，键合层15和第一介质层14之间的交界面为光滑平面，且键合层15和基底11之间的交界面为光滑平面，也就是说在声表面波谐振器具有键合层15时，键合层15面向压电层12一侧的表面以及键合层15面向基底11一侧的表面均为光滑平面，显然如图5所示，此结构下只有第一介质层14和压电层12的交界面为粗糙面结构。
需要说明的是，当第一介质层14为SiO2材料的温度补偿层，基底11为Si材料的基底时，该键合层15的材料可以选取Poly-Si材料或SiN材料等，用于防止Si基底与SiO2温度补偿层发生交界面化学反应，从而降低Si基底的阻抗。
可选的，在本发明另一实施例中，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截面结构示意图，参考图8，图8为本发明实施例提供的又一种声表面波谐振器的截面结构示意图，本发明实施例提供的声表面波谐振器还包括：
位于所述叉指电极13背离所述基底11一侧的钝化层16，所述钝化层16在基底11所在平面上的正投影至少完全覆盖所述叉指电极12在基底11所在平面上的正投影。
具体的，在本发明实施例中通过至少在叉指电极12所在区域形成钝化层16，以实现对叉指电极12的钝化保护，以提高声表面波谐振器的工作稳定性。
可选的，在本发明另一实施例中，所述粗糙面结构具有多个凸起结构，所述凸起结构在由凸起结构的底面指向凸起端点的方向上的尺寸逐渐减小。
具体的，在本发明实施例中相邻两个凸起结构之间存在凹陷区域，基于凹陷区域和凸起结构共同形成该粗糙面结构。
在本发明一可选实施例中，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截面结构示意图，所述凸起结构的形状为锥形或凸面为曲面的形状。例如所述凸起结构的形状为圆锥形或半球形等其它形状。
如图1-图8所示，凸起结构的形状为锥形；如图9所示，凸起结构的形状为凸面为曲面的形状，该曲面可以是光滑的曲面也可以是非光滑的曲面。
在本发明一可选实施例中，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截面结构示意图，在同一粗糙面结构中至少位于两个不同区域内的凸起结构的形状不同。
如图10所示，部分凸起结构的形状为锥形，部分凸起结构的形状为凸面为曲面的形状，其不规律的设计方式可以进一步破坏杂模谐振条件，进一步提高声表面波谐振器的Q值，减小杂波干扰和能量耗散，以最大程度的提升声表面波谐振器的性能。
在本发明一可选实施例中，所述凸起结构的底面在平行于基底11所在平面的方向上的最大长度小于或等于λ，其中，λ表示声表面波谐振器的声表面波的波长。
例如当凸起结构的形状为圆锥形时，该凸起结构的底面的直径最大不超过λ。
在本发明一可选实施例中，所述凸起结构的底面在平行于基底11所在平面的方向上的最大长度为L1，相邻两个凸起结构的几何中心在平行于基底11所在平面的方向上的长度为L2，其中L2＞L1。
在本发明一可选实施例中，所述凸起结构的高度小于相对应目标膜层的厚度的一半，其中所述目标膜层为具有该凸起结构的膜层。
例如，温度补偿层上的凸起结构的高度小于温度补偿层的厚度的一半。
可选的，在本发明另一实施例中，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截面结构示意图，在同一粗糙面结构中至少位于两个不同区域内的凸起结构的高度不同。
具体的，在该实施例中如图11所示，部分凸起结构的高度较高，部分凸起结构的高度相对较低，其不规律的设计方式可以进一步破坏杂模谐振条件，进一步提高声表面波谐振器的Q值，减小杂波干扰和能量耗散，以最大程度的提升声表面波谐振器的性能。
可选的，在本发明另一实施例中，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截面结构示意图，在同一粗糙面结构中至少位于两个不同区域内的凸起结构的底面尺寸不同。
具体的，在该实施例中如图12所示，部分凸起结构的底面尺寸较大，部分凸起结构的底面尺寸较小，其不规律的设计方式可以进一步破坏杂模谐振条件，进一步提高声表面波谐振器的Q值，减小杂波干扰和能量耗散，以最大程度的提升声表面波谐振器的性能。
显然，图10、图11和图12所示的技术方案是可以灵活组合的，在此不再过多阐述说明，理论上来说粗糙面结构越粗糙，越不规律，其抑制效果会更好。
可选的，在本发明另一实施例中，参考图13，图13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，参考图14，图14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，该叉指电极13包括汇流条，该汇流条包括在第二方向Y上相对设置的第一汇流条131和第二汇流条132，以及位于所述第一汇流条131上的第一电极指条133和位于所述第二汇流条132上的第二电极指条134；第一汇流条131和第二汇流条132的长度延伸方向相同，均沿第三方向Z延伸，第二方向Y和第三方向Z平行于基板11所在平面，且所述第二方向Y和所述第三方向Z相交；如图13所示以第二方向Y和第三方向Z垂直为例进行说明，如图14所示以第二方向Y和第三方向Z不垂直仅相交为例进行说明，即图14所示的叉指电极13为倾斜设计。
在本发明一可选实施例中，参考图15，图15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，本发明实施例提供的叉指电极中第一汇流条131包括在第二方向Y上相对设置的第一甲汇流条131a和第一乙汇流条131b，第一甲汇流条131a和第一乙汇流条131b的长度延伸方向相同，均与第三方向Z平行。
第二汇流条132包括在第二方向Y上相对设置的第二甲汇流条132a和第二乙汇流条132b，第二甲汇流条132a和第二乙汇流条132b的长度延伸方向相同，均与第三方向Z平行。
其中第一乙汇流条131b和第二乙汇流条132b位于所述第一甲汇流条131a和所述第二甲汇流条132a之间。
也就是说图15所示的叉指电极13采用双汇流条的结构，这一设计可以提高杂模的反射和抑制效果。
在本发明一可选实施例中，参考图16，图16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，本发明实施例提供的声表面波谐振器还包括：
位于第一汇流条131上的多条第一假电极指条135，位于第二汇流条132上的多条第二假电极指条136，其中假电极指条的长度延伸方向与第二方向Y平行，第一汇流条131上的多条第一假电极指条135和多条第一电极指条133在第三方向Z上依次间隔排布，第二汇流条132上的多条第二假电极指条136和多条第二电极指条134在第三方向Z上依次间隔排布，且在第二方向Y上第一汇流条131上的第一电极指条133与第二汇流条132上的第二假电极指条136相对设置，且二者之间具有间隔，第一汇流条131上的第一假电极指条135与第二汇流条132上的第二电极指条134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13可以采用没有假电极指条的叉指电极，也可以采用如图16所示的具有假电极指条的叉指电极，当叉指电极13设置有假电极指条时，假电极指条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。
在本发明一可选实施例中，参考图17，图17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，本发明实施例提供的声表面波谐振器还包括：
位于所述叉指电极13沿所述第三方向Z的至少一端的反射栅17，需要说明的是，在本发明实施例中以叉指电极13沿所述第三方向Z的两端均设置有反射栅17为例进行说明。其中第三方向Z也可以理解为该声表面波谐振器的主声学模式传播方向。
具体的，在本发明实施例中还可以在所述叉指电极13沿所述第三方向Z的至少一端设置反射栅17，用于将声波反射回谐振区域，让声波在谐振区域继续形成谐振，从而形成更好的谐振效果和模式，提高声表面波谐振器的传输性能。
需要说明的是，本发明技术方案中的改进方案适用于以上任意一种声表面波谐振器。
进一步需要说明的是，图15所示的双汇流条技术方案不能与设置有假电极指条的技术方案组合，但是可以与设置有反射栅的技术方案灵活组合。
也就是说，由于目前叉指电极13的设计存在诸多变形方案，例如上述所示的倾斜设计、双汇流条设计等等，这些都会改变叉指电极13所在区域在基底11所在平面上的投影位置和大小，但是在本申请实施例中无论叉指电极13的设计如何变形，粗糙面结构在基底11所在平面的正投影至少完全覆盖所述叉指电极13在基底11所在平面上的正投影。
当声表面波谐振器还包括反射栅17时，粗糙面结构在基底11所在平面的正投影还延伸覆盖所述反射栅17在基底11所在平面上的正投影。
参考图18，图18为本发明实施例提供的一种不具有粗糙面结构的声表面波谐振器的仿真结果Y参数示意图，其中曲线1表示Abs_Y曲线，曲线2表示Real_Y曲线，纵坐标为dB，如图18所示结果可知得出在声表面波谐振器不具有粗糙面结构时，带内(谐振频率和反谐振频率之间的区域)的横向模式干扰较为明显。
参考图19，图19为本发明实施例提供的一种具有粗糙面结构的声表面波谐振器的仿真结果Y参数示意图，其中曲线3表示Abs_Y曲线，曲线4表示Real_Y曲线，纵坐标为dB，如图19所示结果可知得出在声表面波谐振器具有粗糙面结构时，显然能够抑制杂散，其带内横向模态较弱。
通过上述描述可知，本发明实施例提供的一种声表面波谐振器，通过对基底11和压电层12之间的至少部分膜层交界面进行改进，使其形成粗糙面结构，在声表面波谐振器工作时产生的声表面波部分只在叉指电极13所在区域的下方产生，并且沿着平行于基底11所在平面的方向传播，并不会受到粗糙面结构的干扰，而至少有一部分分量是垂直于基底11所在平面的杂波，例如体声波，才会受到粗糙面结构的干扰，粗糙面结构会对其进行反射和散射，进而避免这些杂波形成谐振，从而抑制这些杂波对信号传输的干扰，进而提高声表面波谐振器的Q值，减小杂波干扰和能量耗散，从而提升声表面波谐振器的性能。
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20，图20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：提供一压电层12。
S102：将所述压电层12键合在基板11上。
S103：在所述压电层12背离所述基板11的一侧形成叉指电极13，所述压电层12面向所述基板11一侧的表面，以及所述基板11面向所述压电层12一侧的表面中的至少一个表面为粗糙面结构，所述粗糙面结构在基底11所在平面上的正投影至少完全覆盖所述叉指电极12在基底11所在平面上的正投影。
在本发明一可选实施例中，当所述声表面波谐振器包括第一介质层14时，所述第一介质层14位于所述压电层12和所述基板11之间，参考图21，图21为本发明实施例提供的另一种声表面波谐振器的制备方法的流程示意图，步骤S102中“将所述压电层12键合在基板11上”的一种可实现方式为：
S201：如图22所示，在所述压电层12的一侧形成所述第一介质层14。
例如，在所述压电层12的一侧沉积一层SiO2，形成温度补偿层。
S202：如图23所示，对所述第一介质层14背离所述压电层12一侧的表面进行处理，形成所述粗糙面结构。
例如，包括但不限定于利用离子轰击的方式对第一介质层背离所述压电层一侧的表面进行处理，以形成所述粗糙面结构。
S203：如图24所示，与所述基底11进行键合处理，其中键合处理后所述基底11与所述第一介质层14之间的交界面为粗糙面结构。
之后对压电层12背离基底11一侧的表面进行打薄和机械化学抛光等处理后，执行步骤S103。
在本发明一可选实施例中，当所述声表面波谐振器包括第一介质层14和键合层15时，所述第一介质层14位于所述压电层12和所述基板11之间，所述键合层15位于所述第一介质层14和所述基板11之间，参考图25，图25为本发明实施例提供的另一种声表面波谐振器的制备方法的流程示意图，步骤S102中“将所述压电层键合在基板上”的一种可实现方式为：
S301：如图26所示，对所述压电层12的一侧的表面进行处理，以形成所述粗糙面结构。
例如，包括但不限定于利用离子轰击的方式对所述压电层12的一侧的表面进行处理，以形成所述粗糙面结构。
S302：如图27所示，在所述压电层12的一侧形成所述第一介质层14，其中所述第一介质层14和所述压电层12的交界面为粗糙面结构。
例如，在所述压电层12的一侧沉积一层SiO2，形成温度补偿层。
S303：如图28所示，在所述第一介质层14背离所述压电层12的一侧形成所述键合层15，并通过所述键合层15与所述基底11进行键合处理。
例如，首先对第一介质层14背离压电层12的一侧的表面进行化学机械抛光等处理，并准备好Si-wafer，利用溅射方法将Si-wafer上的Si溅射到第一介质层14的表面上，并与Poly-Si进行键合处理。
之后对压电层12背离基底11一侧的表面进行打薄和机械化学抛光等处理后，执行步骤S103。
在本发明一可选实施例中，本发明实施例提供的声表面波谐振器的制备方法还包括：
在所述叉指电极13背离所述压电层12的一侧形成钝化层16，所述钝化层16在基底11所在平面上的正投影至少完全覆盖所述叉指电极13在基底11所在平面上的正投影。
具体的，在本发明实施例中通过至少在叉指电极13所在区域形成钝化层16，以实现对叉指电极13的钝化保护，以提高声表面波谐振器的工作稳定性。
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 (25)

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：
在第一方向上相对设置的基板和压电层，所述第一方向垂直于所述基板所在平面；
位于所述压电层背离所述基板一侧的叉指电极；
其中，所述压电层面向所述基板一侧的表面，以及所述基板面向所述压电层一侧的表面中的至少一个表面为粗糙面结构，所述粗糙面结构在所述基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基底所在平面上的正投影。
2.根据权利要求1所述的声表面波谐振器，其特征在于，当所述声表面波谐振器中的至少两个膜层交界面都为粗糙面结构时，在所述第一方向上相邻的两个粗糙面结构中，其中一个粗糙面结构中的第一粗糙面与另一个粗糙面结构中的第二粗糙面相对应设置，且二者互不平行。
3.根据权利要求1所述的声表面波谐振器，其特征在于，所述声表面波谐振器还包括：
位于所述压电层和所述基底之间的第一介质层。
4.根据权利要求3所述的声表面波谐振器，其特征在于，所述基底与所述第一介质层之间的交界面为粗糙面结构。
5.根据权利要求3所述的声表面波谐振器，其特征在于，所述压电层与所述第一介质层之间的交界面为粗糙面结构，且所述基底与所述第一介质层之间的交界面为粗糙面结构。
6.根据权利要求3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：
位于所述第一介质层和所述基底之间的键合层。
7.根据权利要求3或6所述的声表面波谐振器，其特征在于，所述第一介质层与所述压电层之间的交界面为粗糙面结构。
8.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：
位于所述叉指电极背离所述基底一侧的钝化层，所述钝化层在所述基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基底所在平面上的正投影。
9.根据权利要求1所述的声表面波谐振器，其特征在于，所述粗糙面结构具有多个凸起结构，所述凸起结构在由该凸起结构的底面指向凸起端点的方向上的尺寸逐渐减小。
10.根据权利要求9所述的声表面波谐振器，其特征在于，所述凸起结构的形状为锥形或凸面为曲面的形状。
11.根据权利要求9所述的声表面波谐振器，其特征在于，在同一所述粗糙面结构中至少位于两个不同区域内的凸起结构的形状不同。
12.根据权利要求9所述的声表面波谐振器，其特征在于，所述凸起结构的底面在平行于所述基底所在平面的方向上的最大长度小于或等于λ，其中，λ表示所述声表面波谐振器的声表面波的波长。
13.根据权利要求9所述的声表面波谐振器，其特征在于，所述凸起结构的底面在平行于所述基底所在平面的方向上的最大长度为L1，相邻两个所述凸起结构的几何中心在平行于所述基底所在平面的方向上的长度为L2，其中L2＞L1。
14.根据权利要求9所述的声表面波谐振器，其特征在于，所述凸起结构的高度小于相对应目标膜层的厚度的一半，其中所述目标膜层为具有该凸起结构的膜层。
15.根据权利要求9所述的声表面波谐振器，其特征在于，在同一所述粗糙面结构中至少位于两个不同区域内的凸起结构的高度不同。
16.根据权利要求9所述的声表面波谐振器，其特征在于，在同一所述粗糙面结构中至少位于两个不同区域内的凸起结构的底面尺寸不同。
17.根据权利要求1所述的声表面波谐振器，其特征在于，所述叉指电极包括汇流条，所述汇流条包括在第二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上的第一电极指条和位于所述第二汇流条上的第二电极指条；所述第一汇流条和所述第二汇流条的长度延伸方向相同，均沿第三方向延伸，所述第二方向和所述第三方向平行于所述基板所在平面，且所述第二方向和所述第三方向相交。
18.根据权利要求17所述的声表面波谐振器，其特征在于，所述第一汇流条包括在所述第二方向上相对设置的第一甲汇流条和第一乙汇流条，所述第一甲汇流条和所述第一乙汇流条的长度延伸方向相同，均与所述第三方向平行；
所述第二汇流条包括在所述第二方向上相对设置的第二甲汇流条和第二乙汇流条，所述第二甲汇流条和所述第二乙汇流条的长度延伸方向相同，均与所述第三方向平行；
其中，所述第一乙汇流条和所述第二乙汇流条位于所述第一甲汇流条和所述第二甲汇流条之间。
19.根据权利要求17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上的多条第一假电极指条，位于所述第二汇流条上的多条第二假电极指条，其中假电极指条的长度延伸方向与所述第二方向平行。
20.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：
位于所述叉指电极沿主声学模式传播方向的至少一端的反射栅。
21.根据权利要求20所述的声表面波谐振器，其特征在于，所述粗糙面结构在所述基底所在平面的正投影还延伸覆盖所述反射栅在所述基底所在平面上的正投影。
22.一种声表面波谐振器的制备方法，其特征在于，所述声表面波谐振器的制备方法包括：
提供一压电层；
将所述压电层键合在基板上；
在所述压电层背离所述基板的一侧形成叉指电极，所述压电层面向所述基板一侧的表面，以及所述基板面向所述压电层一侧的表面中的至少一个表面为粗糙面结构，所述粗糙面结构在所述基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基底所在平面上的正投影。
23.根据权利要求22所述的声表面波谐振器的制备方法，其特征在于，所述声表面波谐振器包括第一介质层，所述第一介质层位于所述压电层和所述基板之间，所述将所述压电层键合在基板上，包括：
在所述压电层的一侧形成所述第一介质层；
对所述第一介质层背离所述压电层一侧的表面进行处理，形成所述粗糙面结构；
与所述基底进行键合处理，其中键合处理后所述基底与所述第一介质层之间的交界面为所述粗糙面结构。
24.根据权利要求22所述的声表面波谐振器的制备方法，其特征在于，所述声表面波谐振器包括第一介质层和键合层，所述第一介质层位于所述压电层和所述基板之间，所述键合层位于所述第一介质层和所述基板之间，所述将所述压电层键合在基板上，包括：
对所述压电层的一侧的表面进行处理，以形成所述粗糙面结构；
在所述压电层的一侧形成所述第一介质层，其中所述第一介质层和所述压电层的交界面为所述粗糙面结构；
在所述第一介质层背离所述压电层的一侧形成所述键合层，并通过所述键合层与所述基底进行键合处理。
25.一种滤波器，其特征在于，所述滤波器包括权利要求1-21任一项所述的声表面波谐振器。
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