CN118157622A - 一种嵌入式的声表面波谐振器 - Google Patents
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Abstract
本发明属于半导体器件领域，具体涉及一种嵌入式的声表面波谐振器；该谐振器包括：衬底、压电材料、第一叉指电极、第二叉指电极和声反射器；压电材料设置在衬底上，第一叉指电极、第二叉指电极和声反射器设置在压电材料表面或部分嵌入压电材料中，声反射器均设置在压电材料上；压电材料上表面为一斜坡；本发明可提升声表面波谐振器的功率耐受程度，降低叉指电极带来的质量负载效应程度，同时能一定程度提升机电耦合系数、品质因数，具有良好的应用前景。
Description
技术领域
本发明属于半导体器件领域，具体涉及一种嵌入式的声表面波谐振器。
背景技术
声表面波谐振器具有许多优点，其中包括小型化、低成本、高效率和易于集成等。它们的应用非常广泛，特别是在无线通信、传感器技术和信号处理领域。在无线通信中，声表面波谐振器被用作设计滤波器，帮助选择特定频率的信号，提高信号处理的精确度和效率。它们也用于无线电和雷达系统中，帮助调整频率和增强信号质量。
声表面波器件设计的关键部件是声表面波(SAW)谐振器，SAW谐振器的关键部分是由压电基片和叉指电极组成的叉指换能器IDT；对电极结构的研究，直接影响到SAW谐振器性能的好坏。目前通用的叉指电极结构是沉积在压电层表面，叉指电极过厚会带来质量负载效应，影响声表面波器件的性能；叉指电极过薄，又会降低功率耐受能力，导致声表面波器件易被烧毁。普通的叉指电极结构不能很好地抑制谐振的横向模态杂散(以下称为杂波)。
综上所述，亟需一种声表面波谐振器，可提高器件的功率耐受性，降低叉指电极带来的负载效应程度，同时能够提升对杂波的抑制。
发明内容
针对现有技术存在的不足，本发明提出了一种嵌入式的声表面波谐振器，该谐振器包括：衬底、压电材料、第一叉指电极、第二叉指电极和声反射器；压电材料设置在衬底上，第一叉指电极、第二叉指电极和声反射器设置在压电材料表面或部分嵌入压电材料中，声反射器均设置在压电材料上；压电材料上表面为一斜坡。
优选的，第一叉指电极包括第一母线和多条第一叉指；第一叉指均连接第一母线，并向第一方向延伸；所述第二叉指电极包括第二母线和多条第二叉指，第二叉指均连接第二母线，在俯视中，第二叉指向与第一方向相反的第二方向延伸；第一叉指与第二叉指相互交错。
进一步的，第一叉指电极沉积在压电材料表面上，第一叉指沿着压电材料表面延伸，第一叉指电极上表面与斜坡平行。
进一步的，第二叉指电极部分嵌入压电材料中，第二叉指沿着水平方向延伸；第二叉指电极上表面与衬底上表面相互平行。
优选的，声反射器设置在压电材料表面，包括第一声反射器和第二声反射器；第一声反射器和第二声反射器相互平行，且分别位于第一叉指电极和第二叉指电极形成的有源区域的两端。
进一步的，反射器的长度与第一叉指电极、第二叉指电极的母线内侧间的距离相等。
本发明的有益效果为：本发明设计了一种嵌入式的声表面波谐振器，该声表面波谐振器通过将叉指电极斜向设置以及水平嵌入压电材料，使得声表面波在有源区域、间隙区域、母线区域分别对应的压电材料中，传播速度各不相同，能够抑制杂波；本发明设计的嵌入式的声表面波谐振器，能有效解决高频谐振器因叉指电极较薄功率耐受不住，质量负载效应明显的问题，并且能够一定程度提升机电耦合系数、品质因数。本发明可提升声表面波谐振器的功率耐受程度，降低叉指电极带来的负载效应程度，同时能一定程度提升机电耦合系数、品质因数；对设计高性能、低功耗、小体积的声表面波器件有积极作用。
附图说明
图1为本发明中优选实施例的声表面波谐振器俯视图；
图2为本发明中优选实施例的声表面波谐振器沿D-D’线的横截面图；
图3为本发明中优选实施例的声表面波谐振器沿E-E’线的横截面图；
图4为本发明中优选实施例的声表面波谐振器沿F-F’线的横截面图；
图5为本发明中优选实施例的声表面波谐振器与常规声表面波谐振器仿真对比图；
图中：201、声反射器；210、第一叉指电极；211-214、第一叉指；215、第一母线；220、第二叉指电极；221-224、第二叉指；225、第二母线；230、压电材料；240、衬底。
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。
本发明提出了一种嵌入式的声表面波谐振器，如图1所示，所述谐振器包括：衬底240、压电材料230、第一叉指电极210、第二叉指电极220和声反射器201；压电材料设置在衬底上，第一叉指电极、第二叉指电极和声反射器设置在压电材料表面或部分嵌入压电材料中，声反射器均设置在压电材料上；压电材料上表面为一斜坡。
优选的，第一叉指电极210包括第一母线215和多条第一叉指(211-214)；第一叉指均连接第一母线215，并向第一方向延伸；所述第二叉指电极220包括第二母线225和多条第二叉指(221-224)，第二叉指均连接第二母线，在俯视中，第二叉指向与第一方向相反的第二方向延伸；第一叉指与第二叉指相互交错。其中，第一叉指和第二叉指的数量不作限制。
优选的，第一母线和第二母线相互平行，两条母线结构尺寸相同，第一叉指与第二叉指相互平行，且第一叉指与第二叉指结构尺寸相同。
优选的，如图2、图3所示，第一叉指电极210沉积在压电材料表面上，第一叉指沿着压电材料表面延伸，第一叉指电极上表面与斜坡平行。
斜坡角度可调，通过将压电材料倾斜，能有效抑制杂波，并方便调节第一叉指电极与第二叉指电极的角度，同时方便加工制造。优选的，倾斜角度范围-10°～+10°
优选的，如图2、图4所示，第二叉指电极220部分嵌入压电材料中，第二叉指沿着水平方向延伸；第二叉指电极上表面与衬底上表面相互平行。
叉指电极嵌入深度根据实际谐振器的谐振频率进行设置，其每条叉指电极结构的嵌入深度可以采用波浪加权的形式，若叉指电极的厚度为H，嵌入深度可以为0～H，当嵌入深度为0时，称为无嵌入式，当嵌入深度为H时，称为全嵌入式。
通过嵌入叉指电极，可以一定程度上改善电极带来的质量负载效应，特别是对于频率较高的情况，要求叉指电极厚度变薄，导致其功率耐受程度降低，更容易烧毁的情况，嵌入式叉指电极与压电层的接触面积增大，一定程度上有利于解决散热的问题，从而提升功率。
优选的，声反射器201设置在压电材料表面，包括第一声反射器和第二声反射器；第一声反射器和第二声反射器相互平行，且分别位于第一叉指电极和第二叉指电极形成的有源区域的两端。其中，有源区域为第一叉指电极和第二叉指电极重叠的部分。
优选的，反射器的长度与第一母线、第二母线内侧间的距离相等。
对本发明进行评价：
将本发明与常规声表面波谐振器进行对比，仿真结果如图5所示，从图中可以看出，相比常规声表面波谐振器，本发明设计的声表面波谐振器的杂波得到了较好的抑制，谐振点与反谐振点的品质因数也较大。
综上所述，本发明设计了一种嵌入式的声表面波谐振器，该声表面波谐振器通过将叉指电极斜向设置以及水平嵌入压电材料。本发明可提升声表面波谐振器的功率耐受程度，降低叉指电极带来的负载效应程度，同时能一定程度提升机电耦合系数、品质因数，具有良好的应用前景。
以上所举实施例，对本发明的目的、技术方案和优点进行了进一步的详细说明，所应理解的是，以上所举实施例仅为本发明的优选实施方式而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内对本发明所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (6)
1.一种嵌入式的声表面波谐振器，其特征在于，包括：衬底、压电材料、第一叉指电极、第二叉指电极和声反射器；压电材料设置在衬底上，第一叉指电极、第二叉指电极和声反射器设置在压电材料表面或部分嵌入压电材料中，声反射器均设置在压电材料上；压电材料上表面为一斜坡。
2.根据权利要求1所述的一种嵌入式的声表面波谐振器，其特征在于，所述第一叉指电极包括第一母线和多条第一叉指；第一叉指均连接第一母线，并向第一方向延伸；所述第二叉指电极包括第二母线和多条第二叉指，第二叉指均连接第二母线，在俯视中，第二叉指向与第一方向相反的第二方向延伸；第一叉指与第二叉指相互交错。
3.根据权利要求2所述的一种嵌入式的声表面波谐振器，其特征在于，所述第一叉指电极沉积在压电材料表面上，第一叉指沿着压电材料表面延伸，第一叉指电极上表面与斜坡平行。
4.根据权利要求2所述的一种嵌入式的声表面波谐振器，其特征在于，所述第二叉指电极部分嵌入压电材料中，第二叉指沿着水平方向延伸；第二叉指电极上表面与衬底上表面相互平行。
5.根据权利要求1所述的一种嵌入式的声表面波谐振器，其特征在于，所述声反射器设置在压电材料表面，包括第一声反射器和第二声反射器；第一声反射器和第二声反射器相互平行，且分别位于第一叉指电极和第二叉指电极形成的有源区域的两端。
6.根据权利要求5所述的一种嵌入式的声表面波谐振器，其特征在于，所述反射器的长度与第一叉指电极、第二叉指电极的母线内侧间的距离相等。
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- 2024-03-28 CN CN202410366776.9A patent/CN118157622A/zh active Pending
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