CN217363038U - 一种声表面波谐振器及滤波器 - Google Patents
一种声表面波谐振器及滤波器 Download PDFInfo
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Abstract
本实用新型涉及提供一种声表面波谐振器及滤波器,用于解决现有技术中存在的制备工艺复杂的技术问题。其中的一种声表面波谐振器,包括:衬底;至少一组第一反射层组,设置在所述衬底的上表面;压电层,设置在所述至少一组第一反射层组的上表面;叉指换能器,设置在所述压电层的上表面;其中,所述至少一组第一反射层组中每组第一反射层组中包括第一布拉格反射层和第二布拉格反射层,所述第二布拉格反射层的声阻抗大于所述第一布拉格反射层的声阻抗,所述第二布拉格反射层的材料是绝缘材料。
Description
技术领域
本实用新型涉及滤波器领域,具体涉及一种声表面波谐振器及滤波器。
背景技术
随着无线通信技术的迅猛发展,移动通信制式已由移动通信全球系统(Globalsystem of mobile communications,GSM)、码分多址(Code-Division Multiple Access,CDMA)、(TD-SCDMA Long Term Evolution,TD-LTE)向(5G New Radio,5G NR)过渡,此外蓝牙、无线局域网(Wireless Local Area Network,WLAN)、全球定位系统(GlobalPositioning System, GPS)等,卫星通信以及其他军用通信技术也都在高速发展,尤其第五代移动通信(5th Generation Mobile Networks,5G)时代的到来以及国防装备信息发展的提速,将会给射频器件带来新的技术要求。
目前常用的射频滤波器有介质滤波器、低温共烧陶瓷(Low temperature cofiredceramic,LTCC)滤波器和声波滤波器。其中,声波滤波器包括声表面波(Surface AcousticWave,SAW)滤波器和体声波(Bulk Acoustic Wave,BAW)滤波器。近年来,声表面波技术因其高品质因子,低插入损耗(通常指1-4dB)和紧凑的体积而被大量地运用到射频前端架构当中。
而目前SAW主要有普通SAW、超级高性能(Incredible High Performance,IHP)-SAW、固体装配型(Solidly Mounted Resonator,SMR)-SAW,IHP-SAW谐振器能够实现3GHz以下的谐振频率,而SMR-SAW谐振器能够实现3GHz-5GHz,甚至5GHz以上的谐振频率。上述谐振器中无论是IHP-SAW谐振器还是SMR-SAW谐振器,为避免声波向体方向泄漏,均是采用声反射膜,尤其是SMR-SAW谐振器,其设置了高声阻抗反射层和低声阻抗反射层交替分布的布拉格反射层,通常低声阻抗反射层的材料大多选择二氧化硅SiO2,高声阻抗反射层材料可以选择金属,例如钼、铂、钨等,但是当高声阻抗反射层材料选择为金属时,叉指电极和高声阻抗反射层之间会产生寄生电容,影响器件性能。针对这种情况通常采取图形化反射层的方式进行解决,而图形化则会大大增加工艺的难度与成本。
发明内容
本实用新型的目的是提供一种声表面波谐振器及滤波器,以解决现有技术中存在的制备工艺复杂的技术问题。
第一方面,本实用新型提供一种声表面波谐振器,包括:
衬底;
至少一组第一反射层组,设置在所述衬底的上表面;
压电层,设置在所述至少一组第一反射层组的上表面;
叉指换能器,设置在所述压电层的上表面;
其中,所述至少一组第一反射层组中每组第一反射层组中包括第一布拉格反射层和第二布拉格反射层,所述第二布拉格反射层的声阻抗大于所述第一布拉格反射层的声阻抗,所述第二布拉格反射层的材料是绝缘材料。
在本实用新型中,第二布拉格反射层的材料是绝缘材料,也就是非金属材料,在叉指电极处不会产生寄生电容,从而在第二布拉格反射层的形成时,不需要进行图形化的生长方式,因此不会增加工艺的制备难度,同时第二布拉格反射层和第一布拉格反射层交替形成的布拉格反射层能够抑制叉指换能器激发的声表面波向体方向泄漏。
在一个可能的设计中,所述声表面波谐振器还包括:
至少一组第二反射层组,设置在所述至少一组第一反射层组和所述衬底之间,所述至少一组第二反射层组中每组第二反射层组包括第三布拉格反射层和第四布拉格反射层,所述第四布拉格反射层的声阻抗大于所述第三布拉格反射层的声阻抗;
其中,所述第四布拉格反射层的材料是金属。
在本实用新型中,还包括至少一组第二反射层组,且第二反射层组中的第四布拉格反射层的材料是金属,由于第二反射层组中设置在第一反射层组与衬底之间,这样第二反射层组距离叉指换能器具有一定的距离,能够减少产生的寄生电容,则第四布拉格反射层不需要进行图形化的生长方式,不会增加工艺的制备难度,且金属对声波的反射率大于绝缘材料层对声波的反射率。因此,通过第一反射层组和第二反射层组的组合,能够在不增加制备工艺难度的同时,进一步抑制叉指换能器激发的声表面波向体方向泄漏。
在一个可能的设计中,所述第二布拉格反射层的声阻抗大于或等于12.4×106千克/平方米*秒Kg/m2s且小于或等于60×106Kg/m2s;
所述第二布拉格反射层的厚度大于或等于60纳米nm且小于或等于1600nm;或者
所述第二布拉格反射层的厚度大于或等于20nm且小于或等于1250nm;或者
所述第二布拉格反射层的厚度大于或等于80nm且小于或等于580nm,或所述第二布拉格反射层的厚度大于或等于700nm且小于或等于1200nm;或者
所述第二布拉格反射层的厚度大于或等于30nm且小于或等于1000nm。
在本实用新型中,声表面波谐振器的中心频率不同时,对应的第二布拉格反射层的厚度也不相同,且在第二布拉格反射层的材料不同时,对应的厚度也不相同。在该技术方案中,第二布拉格反射层的材料可以是氧化铪,也可以是氧化钽,也可以氮化铝,也可以是氧化铝,也可以是其它声阻抗大于第一布拉格反射层声阻抗的绝缘材料,其中,第二布拉格反射层也可以称为是高声阻抗反射层,相应的,第一布拉格反射层也可以称为是低声阻抗反射层。
在一个可能的设计中,
所述第二布拉格反射层的材料是氧化铪,
所述第二布拉格反射层的厚度大于或等于60nm且小于或等于1600nm;或者
所述第二布拉格反射层的厚度大于或等于20nm且小于或等于1250nm;
所述第二布拉格反射层的材料是氧化钽,
所述第二布拉格反射层的厚度大于或等于80nm且小于或等于580nm,或所述第二布拉格反射层的厚度大于或等于700nm且小于或等于1200nm;或者
所述第二布拉格反射层的厚度大于或等于30nm且小于或等于1000nm。
在一个可能的设计中,
所述第一布拉格反射层的厚度大于或等于120nm且小于或等于2200nm;或者
所述第一布拉格反射层的厚度大于或等于30nm且小于或等于370nm。
在本实用新型中,声表面波谐振器的中心频率不同时,对应的第一布拉格反射层的厚度也不相同,例如声表面波谐振器的中心频率在3-5GHz时,第一布拉格反射层的厚度范围是 [120nm,2200nm],声表面波谐振器的中心频率在5-12GHz时,第一布拉格发射层的厚度范围是[30nm,370nm]。
在一个可能的设计中,
所述压电层的厚度大于或等于35nm且小于或等于800nm;或者
所述压电层的厚度大于或等于100nm且小于或等于500nm。
在本实用新型中,声表面波谐振器的中心频率不同时,对应的压电层的厚度也不相同,例如声表面波谐振器的中心频率在3-5GHz时,压电层的厚度范围是[35nm,800nm],声表面波谐振器的中心频率在5-12GHz时,压电层的厚度范围是[100nm,500nm]。
在一个可能的设计中,所述第二布拉格反射层的材料是氧化铪;
所述第二布拉格反射层的厚度大于或等于140nm且小于或等820nm,或所述第二布拉格反射层的厚度大于或等于1100nm且小于或等于1600nm;或者
所述第二布拉格反射层的厚度大于或等于60nm且小于或等于640nm,或所述第二布拉格反射层的厚度大于或等于800nm且小于或等于1350nm;或者
所述第二布拉格反射层的厚度大于或等于30nm且小于或等于1250nm;或者
所述第二布拉格反射层的厚度大于或等于20nm且小于等于900nm。
在本实用新型中,在第二布拉格反射层的材料是氧化铪时,随着声表面波谐振器的中心频率的提高,第二布拉格反射层的厚度是逐渐降低的。
在一个可能的设计中,
所述第一布拉格反射层的厚度大于或等于230nm且小于或等于1300nm,或所述第一布拉格反射层的厚度大于或等于1600nm且小于或等于2200nm;或者
所述第一布拉格反射层的厚度是大于或等于120nm且小于或等900nm,或所述第一布拉格反射层的厚度是大于或等于950nm且小于或等于1900nm;或者
所述第一布拉格反射层的厚度大于或等于80nm且小于或等于350nm;或者
所述第一布拉格反射层的厚度大于或等于30nm且小于或等于230nm。
在本实用新型中,在第二布拉格反射层的材料是氧化铪时,随着声表面波谐振器的中心频率的提高,第一布拉格反射层的厚度是逐渐降低的。
在一个可能的设计中,所述第二布拉格反射层的材料是氧化坦;
所述第二布拉格反射层的厚度大于或等于140nm且小于或等于580nm,或所述第二布拉格反射层的厚度大于或等于680nm且小于或等于720nm,或所述第二布拉格反射层的厚度大于或等于1000nm且小于或等于1200nm;或者
所述第二布拉格反射层的厚度大于或等于80nm且小于或等于460nm,或所述第二布拉格反射层的厚度大于或等于700nm且小于或等于1050nm;或者
所述第二布拉格反射层的厚度大于或等于60nm且小于或等于1000nm;或者
所述第二布拉格反射层的厚度大于或等于30nm且小于或等于600nm。
在本实用新型中,在第二布拉格反射层的材料是氧化钽时,随着声表面波谐振器的中心频率的提高,第二布拉格反射层的厚度是逐渐降低的。
在一个可能的设计中,
所述第一布拉格反射层的厚度大于或等于230nm且小于或等于1300nm,或所述第一布拉格反射层的厚度大于或等于1600nm且小于或等于2200nm;或者
所述第一布拉格反射层的厚度是大于或等于120nm且小于或等900nm,或所述第一布拉格反射层的厚度是大于或等于950nm且小于或等于1900nm;或者
所述第一布拉格反射层的厚度大于或等于70nm且小于或等于370nm;或者
所述第一布拉格反射层的厚度小于或等于50nm且大于或等于220nm。
在本实用新型中,在第二布拉格反射层的材料是氧化钽时,随着声表面波谐振器的中心频率的提高,第一布拉格反射层的厚度是逐渐降低的。
第二方面,本实用新型提供一种声表面谐振器,包括上述第一方面和任一可能的设计中所述的声表面波谐振器。
附图说明
图1为现有技术中的声表面波谐振器的结构示意图;
图2为本实用新型实施例提供的一种声表面波谐振器的结构示意图;
图3是本实用新型实施例提供的一种另一种声表面波谐振器的结构示意图。
具体实施方式
为使本实用新型实施例的目的、技术方案和优点更加清楚,下面将结合本实用新型实施例中的附图,对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。显然,所描述的实施例是本实用新型一部分实施例,而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例,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,都属于本实用新型保护的范围。
以下,对本实用新型实施例中的部分用于进行解释说明,以便于本领域技术人员理解。
(1)SAW谐振器,请参见附图1,通常包括衬底、压电层、叉指换能器(Interdigitaltransducer,IDT)以及反射栅。当信号加载到IDT时,经逆压电效应将激发向两边传输的声表面波,此声表面波经两侧的反射栅反射,会反射回IDT,与下一时间激发的声表面波在IDT处产生共振现象,形成声表面波驻波,然后经过压电效应转化为电信号输出。其中,压电效应就是当晶体受到挤压时会产生电流,反过来,当晶体施加电流时,压电晶体形状也会发生变化。
(2)寄生电容,也称为杂散电容,是电路中电子元件之间或电路模块之间,由于相互靠近所形成的电容。在本实用新型中,也就是在背景技术中所述的,IDT的叉指电极为金属,如果高声阻抗反射层的材料为金属,叉指电极和高声阻抗反射层之间则会产生寄生电容。
(3)机电耦合系数,其代表了某一压电材料对机械能和电能进行相互转换的效率,机电耦合系数越大,能量转换效率越高,制备成的声表面波器件的带宽更大。
(4)本实用新型实施例中的术语“多个”是指两个或两个以上,鉴于此,本实用新型实施例中也可以将“多个”理解为“至少两个”;“和/或”,仅仅是一种描述关联对象的关联关系,表示可以存在三种关系,例如,A和/或B,可以表示:单独存在A,同时存在A和B,单独存在B这三种情况。另外,字符“/”,一般表示前后关联对象是一种“或”的关系。
通常情况下,叉指换能器激发的声表面波往往会向体方向泄漏,造成能量损失。为抑制声表面波向体方向泄漏,发展了薄膜型声表面波(Thin Film Surface AcousticWave,TF-SAW) 谐振器,例如固体装配型(Solid Mounted Resonator,SMR)SAW谐振器,其结构为衬底、设置在衬底上的布拉格反射层、设置在布拉格反射层上的压电层,以及设置在压电层上的叉指换能器。其中,布拉格反射层可以是低声阻抗反射层与高声阻抗反射层交替排列形成。其中,低声阻抗反射层的材料大多选择二氧化硅SiO2,高声阻抗反射层的材料选择金属,而在高声阻抗反射层的材料是金属时,由于叉指电极的材料也往往是金属,这样在叉指电极和高声阻抗层之间产生寄生电容,会影响器件的性能。现有技术中为避免叉指电极和高声阻抗反射层之间产生寄生电容,在形成高声阻抗反射层时,则是通过将金属层图形化,而图形化又会增加制备工艺的复杂度。
为解决上述技术问题,并使本实用新型的目的、技术方案和优点更加清楚,下面将结合附图对本实用新型的实施方式作进一步的详细描述。
本实用新型设计的声表面波谐振器及滤波器能够应用于基站设备、终端设备、汽车、或者其它设备。其中,终端设备可以是智能手机、智能可穿戴设备,个人数字助理(Personal Digital Assistant,PDA)。
第一方面,请参见图2,为本实用新型实施例提供的一种声表面波谐振器,包括:
衬底20;
至少一组第一反射层组21,设置在所述衬底20的上表面;
压电层22,设置在所述至少一组第一反射层组21的上表面;
叉指换能器23,设置在所述压电层22的上表面;
其中,所述至少一组第一反射层组21中每组第一反射层组中包括第一布拉格反射层211 和第二布拉格反射层212,所述第二布拉格反射层212的声阻抗大于所述第一布拉格反射层 211的声阻抗,所述第二布拉格反射层212的材料是绝缘材料。
在本实用新型中,衬底20的材料可以是硅Si、氮化镓GaN、砷化镓GaAs、金刚石C、玻璃、碳化硅SiC、蓝宝石(Saphire)等。
在衬底20上设置的是至少一组第一反射层组21,例如可以是1组、2组、3组,具体可以根据实际器件的需要设置1-10组。每组第一反射层组21包括第一布拉格反射层211和第二布拉格反射层212,第二布拉格反射层212的声阻抗大于第一布拉格反射层211的声阻抗,因此,第一布拉格反射层211通常也可以称为低声阻抗反射层,第二布拉格反射层212可以称为高声阻抗反射层。其中,第一布拉格反射层211的材料可以是二氧化硅SiO2,第二布拉格反射层212的材料可以是绝缘材料,例如氧化物,可以是氧化钽Ta2O5、氧化铪HfO2,氧化铝Al2O3、氧化锌ZnO、或者是氮化物,可以是氮化铝AlN、氮化硅Si3N4或者是碳化物,可以是碳化硅SiC,或者是其它声阻抗大于第一布拉格反射层211的绝缘材料。
进一步,在至少一组第一反射层组21的上表面设置的是压电层22,压电层22的材料可以是AlN、GaN、锆钛酸铅PZT、铌酸钾KNbO3、钽酸锂LiTaO3,或者铌酸锂LiNbO3等。
在压电层22上设置的是叉指换能器23,叉指换能器23的材料可以是金属,例如铝、铜、金或者是铝铜合金。
在本实用新型中,第二布拉格反射层212的材料是绝缘材料,可以理解为非金属材料,这样在第二布拉格反射层212与叉指换能器23之间不会产生寄生电容。从而在形成第二布拉格反射层212时,可以直接在衬底20或者是SiO2上生长即可,无需进行图形化,因此不会增加制备工艺的复杂度,同时由第一布拉格反射层211和第二布拉格反射层212构成的布拉格反射层也能够抑制叉指换能器23激发的声表面波向体方向泄漏。所以,通过本技术方案能够实现在不增加制备复杂度的同时抑制声表面波向体方向泄漏,以提高声表面谐振器的器件性能,例如提高声表面波谐振器的品质因数(quality factor,Q)值。
声表面波滤波器的工作带宽取决于其所包含的谐振器的有效机电耦合系数,要实现大带宽的滤波器,就需要激发高机电耦合系数的声波模态,而高机电耦合系数的声波模态容易产生杂波,导致滤波器的插损增加、带内波动增大。其中,高机电耦合系数通常指机电耦合系数在30%以上,对应的相对带宽12.17%。声波模态可以包括但不限于,瑞利波(Rayleigh Wave)、勒夫波(Love Wave)、水平剪切波(Shear Horizontal Wave)、兰姆波(Lamb Wave)。而如何在激发高机电耦合系数的声波模态的同时,又不会产生杂波,为解决该技术问题,在本实用新型中则是通过调整谐振器的第一布拉格反射层211和第二布拉格反射层212的厚度,下面将进行详细说明。
所述第二布拉格反射层的声阻抗大于或等于12.4×106千克/平方米*秒Kg/m2s且小于或等于60×106Kg/m2s;
所述第二布拉格反射层的厚度大于或等于60纳米nm且小于或等于1600nm;或者
所述第二布拉格反射层的厚度大于或等于20nm且小于或等于1250nm;或者
所述第二布拉格反射层的厚度大于或等于80nm且小于或等于580nm,或所述第二布拉格反射层的厚度大于或等于700nm且小于或等于1200nm;或者
所述第二布拉格反射层的厚度大于或等于30nm且小于或等于1000nm。
其中,声阻抗在[12.4×106Kg/m2s,60×106Kg/m2s]的第二布拉格反射层的材料可以是 Ta2O5、HfO2、Al2O3、ZnO或者是声阻抗在上述范围的其他材料,其中,具体的:
所述第二布拉格反射层的材料是氧化铪,
所述第二布拉格反射层的厚度大于或等于60nm且小于或等于1600nm;或者
所述第二布拉格反射层的厚度大于或等于20nm且小于或等于1250nm;
所述第二布拉格反射层的材料是氧化钽,
所述第二布拉格反射层的厚度大于或等于80nm且小于或等于580nm,或所述第二布拉格反射层的厚度大于或等于700nm且小于或等于1200nm;或者
所述第二布拉格反射层的厚度大于或等于30nm且小于或等于1000nm。
在本实用新型中,针对不同频段的谐振器,第一布拉格反射层211和第二布拉格反射层 212的厚度均不相同,且对于第二布拉格反射层212来说,第二布拉格反射层212的材料不同时,第二布拉格反射层212的厚度也不相同,下面则分别进行详细介绍。
第一种第二布拉格反射层212的材料是氧化铪;
所述第二布拉格反射层212的厚度大于或等于60nm且小于或等于1600nm;或者
所述第二布拉格反射层212的厚度大于或等于20nm且小于或等于1250nm。
所述第一布拉格反射层211的厚度大于或等于120nm且小于或等于2200nm;或者
所述第一布拉格反射层211的厚度大于或等于30nm且小于或等于370nm。
在本实用新型中,第二布拉格反射层212的材料是氧化铪。
若声表面波谐振器的频段在[3G,5G),第二布拉格反射层212的厚度[60nm,1600nm];
若声表面波谐振器的频段在[5G,12G],第二布拉格反射层212的厚度[20nm,1250nm];
相应的,若声表面波谐振器的频段在[3G,5G),第一布拉格反射层211的厚度[120nm, 220nm];
若声表面波谐振器的频段在[5G,12G],第一布拉格反射层211的厚度大于或等于[30nm, 370nm];
上面介绍的是第一布拉格反射层211和第二布拉格反射层212的厚度,下面进一步介绍压电层22的厚度。压电层22的材料可以是钽酸锂LiTaO3,也可以是LiNbO3,或者是其它材料,在下面的介绍过程中,以压电层22的材料是LiNbO3为例,具体如下:
所述压电层22的厚度大于或等于35nm且小于或等于800nm;或者
所述压电层22的厚度大于或等于100nm且小于或等于500nm。
在本实用新型中,在声表面波谐振器的频段在[3G,5G),压电层22的厚度[35nm,800nm];
若声表面波谐振器的频段在[5G,12G],压电层22的厚度[100nm,500nm]。
从整体上看,随着声表面波谐振器的谐振频率的提高,第二布拉格反射层212、第一布拉格反射层211以及压电层22的厚度是随之降低的。
第二种第二布拉格反射层212的材料是氧化坦
所述第二布拉格反射层212的厚度大于或等于80nm且小于或等于580nm,或大于或等于700nm且小于或等于1200nm;或者
所述第二布拉格反射层212的厚度大于或等于30nm且小于或等于1000nm。
若声表面波谐振器的频段在[3G,5G),第二布拉格反射层212的厚度[80nm,580nm]或 [700nm,1200nm];
若声表面波谐振器的频段在[5G,12G],第二布拉格反射层212的厚度[30nm,1000nm]。
其中,对于在第二布拉格反射层212的材料是氧化钽时,第一布拉格反射层211的厚度和压电层22的厚度可以参照第二布拉格反射层212的材料是氧化铪的情况,在此不再赘述。上述参数具体可以参见下表一。
表一
注:上表中的功能层就是指第一布拉格反射层211、第二布拉格反射层212、压电层22,其中,为便于排版,将第二布拉格反射层212简称为第二,将第一布拉格反射层211简称为第一,第二布拉格反射层212包含两种情况,一种是氧化哈,一种是氧化钽。
上面的介绍,对频段划分的粒度较大,也就是[3G,5G)、[5G,12G]。下面按照小粒度对频段进行划分,具体的[3G,3.5G)、[3.5G,5G)、[5G,8.5G)、[8.5G,12G],然后针对上述不同的频段,对第一布拉格反射层211、第二布拉格反射层212以及压电层22的厚度进行描述。在下面介绍过程中,仍是依据第二布拉格反射层212的材料是氧化铪和氧化钽两种情况进行描述。
第一种所述第二布拉格反射层212的材料是氧化铪
所述第二布拉格反射层212的厚度大于或等于140nm且小于或等820nm,或所述第二布拉格反射层212的厚度大于或等于1100nm且小于或等于1600nm;或者
所述第二布拉格反射层212的厚度大于或等于60nm且小于或等于640nm,或所述第二布拉格反射层212的厚度大于或等于800nm且小于或等于1350nm;或者
所述第二布拉格反射层212的厚度大于或等于30nm且小于或等于1250nm;或者
所述第二布拉格反射层212的厚度大于或等于20nm且小于等于900nm。
在声表面波谐振器的频段在[3G,3.5G)时,第二布拉格反射层212的厚度[140nm,820nm] 或[1100nm,1600nm];
在声表面波谐振器的频段在[3.5G,5G)时,第二布拉格反射层212的厚度[60nm,640nm] 或[800nm,1500nm];
在声表面波谐振器的频段在[5G,8.5G)时,第二布拉格反射层212的厚度[30nm,1250nm];
在声表面波谐振器的频段在[8.5G,12G]时,第二布拉格反射层212的厚度[20nm,900nm]。
相应的,在第二布拉格反射层212的材料是氧化铪时对应声表面波谐振器的频段对应的第一布拉格反射层211的厚度分别如下:
在声表面波谐振器的频段在[3G,3.5G)时,第一布拉格反射层211的厚度[230nm,1300nm],或[1600nm,2200nm];
在声表面波谐振器的频段在[3.5G,5G)时,第一布拉格反射层211的厚度[120nm,900nm] 或[950nm,1900nm];
在声表面波谐振器的频段在[5G,8.5G)时,第一布拉格反射层211的厚度[80nm,350nm];
在声表面波谐振器的频段在[8.5G,12G]时,第一布拉格反射层211的厚度[30nm,230nm]。
相应的,压电层22的厚度分别如下:
在声表面波谐振器的频段在[3G,3.5G)时,压电层22的厚度[80nm,800nm];
在声表面波谐振器的频段在[3.5G,5G)时,压电层22的厚度[35nm,650nm];
在声表面波谐振器的频段在[5G,8.5G)时,压电层22的厚度[150nm,500nm];
在声表面波谐振器的频段在[8.5G,12G]时,压电层22的厚度[100nm,250nm]。
第二种所述第二布拉格反射层212的材料是氧化坦;
所述第二布拉格反射层212的厚度大于或等于140nm且小于或等于580nm,或所述第二布拉格反射层212的厚度大于或等于680nm且小于或等于720nm,或所述第二布拉格反射层 212的厚度大于或等于1000nm且小于或等于1200nm;或者
所述第二布拉格反射层212的厚度大于或等于80nm且小于或等于460nm,或所述第二布拉格反射层212的厚度大于或等于700nm且小于或等于1050nm;或者
所述第二布拉格反射层212的厚度大于或等于60nm且小于或等于1000nm;或者
所述第二布拉格反射层212的厚度大于或等于30nm且小于或等于600nm。
在声表面波谐振器的频段在[3G,3.5G)时,第二布拉格反射层212的厚度[140nm,580nm] 或[680nm,720nm]或[1000nm,1200nm];
在声表面波谐振器的频段在[3.5G,5G)时,第二布拉格反射层212的厚度[80nm,460nm] 或[700nm,1050nm];
在声表面波谐振器的频段在[5G,8.5G)时,第二布拉格反射层212的厚度[60nm,1000nm];
在声表面波谐振器的频段在[8.5G,12G]时,第二布拉格反射层212的厚度[30nm,600nm]。
相应的,第一布拉格反射层211的厚度分别如下:
所述第一布拉格反射层211的厚度大于或等于230nm且小于或等于1300nm,或所述第一布拉格反射层211的厚度大于或等于1600nm且小于或等于2200nm;或者
所述第一布拉格反射层211的厚度是大于或等于120nm且小于或等900nm,或所述第一布拉格反射层211的厚度是大于或等于950nm且小于或等于1900nm;或者
所述第一布拉格反射层211的厚度大于或等于70nm且小于或等于370nm;或者
所述第一布拉格反射层211的厚度小于或等于50nm且大于或等于220nm。
在声表面波谐振器的频段在[3G,3.5G)时,第一布拉格反射层211的厚度[230nm,1300nm] 或[1600nm,2200nm];
在声表面波谐振器的频段在[3.5G,5G)时,第一布拉格反射层211的厚度[120nm,900nm] 或[950nm,1900nm];
在声表面波谐振器的频段在[5G,8.5G)时,第一布拉格反射层211的厚度[70nm,370nm];
在声表面波谐振器的频段在[8.5G,12G]时,第一布拉格反射层211的厚度[50nm,220nm]。
相应的,压电层22的厚度分别如下:
在声表面波谐振器的频段在[3G,3.5G)时,压电层22的厚度[80nm,800nm];
在声表面波谐振器的频段在[3.5G,5G)时,压电层22的厚度[35nm,650nm];
在声表面波谐振器的频段在[5G,8.5G)时,压电层22的厚度[150nm,500nm];
在声表面波谐振器的频段在[8.5G,12G]时,压电层22的厚度[150nm,260nm]。
上述针对[3G,3.5G)、[3.5G,5G)、[5G,8.5G)、[8.5G,12G]的频段划分,第一布拉格反射层211、第二布拉格反射层212以及压电层22的厚度具体可以参见下表二和表三。
表二
表三
注:上表中的功能层就是指第一布拉格反射层211、第二布拉格反射层212、压电层22,其中。为便于排版,将第二布拉格反射层212简称为第二,将第一布拉格反射层211简称为第一211。
上面是按照[3G,3.5G)、[3.5G,5G)、[5G,8.5G)、[8.5G,12G]的频段划分方式,对第一布拉格反射层211、第二布拉格反射层212以及压电层22的厚度进行描述,下面则将按照更小的粒度对频段进行划分[3G,3.5G)、[3.5G,4G)、[4G,4.5G)、[4.5G,5G)、[5G,5.5G)、[5.5G,6G)、[6G,6.5G)、[6.5G,7G)、[7G,7.5G)、[7.5G,8G)、[8G,8.5G)、[8.5G,9G)、[9G,9.5G)、[9.5G,10G)、[10G,10.5G)、[10.5G,11G)、[11G,11.5G)、[11.5G,12G],具体的第一布拉格反射层211、第二布拉格反射层212以及反射层22的厚度具体可以参见下表四和表五,其中,表四是第二布拉格反射层212的材料是氧化铪的情况,表五是第二布拉格反射层211的材料是氧化坦的情况。
表四
表五
在本实用新型中,为进一步抑制声表面波向体方向泄漏,声表面波谐振器还包括:
至少一组第二反射层组24,设置在所述至少一组第一反射层组21和所述衬底20之间,所述至少一组第二反射层组24中每组第二反射层组24包括第三布拉格反射层241和第四布拉格反射层242,所述第四布拉格反射层242的声阻抗大于所述第三布拉格反射层241的声阻抗;
其中,第四布拉格反射层242的材料是金属。
每组第二反射层组24包括第三布拉格反射层241和第四布拉格反射层242,第四布拉格反射层242的声阻抗大于第三布拉格反射层241的声阻抗,因此通常第三布拉格反射层241 可以称为低声阻抗反射层,其材料可以与第一布拉格反射层211的材料相同,相应的第三布拉格反射层的厚度在不同频段,设置方式可以同第一布拉格反射层211。第四布拉格反射层 242可以称为高声阻抗反射层,其材料与第二布拉格反射层212的材料不同,第四布拉格反射层242的材料可以是金属,例如钼Mo、铂Pt、钨W等,或者为其它金属。
在本技术方案中,第四布拉格反射层242的材料是金属,由于金属中包含的自由离子数量多于氧化物中包含的自由离子数量,因此金属层对声表面波的反射率要高于氧化物层对声表面波的反射率,且第四布拉格反射层242是在第一反射层组21和衬底20之间,也就是说第四布拉格反射层242距离叉指换能器23的距离要远于第二布拉格反射层212与叉指换能器 23之间的距离,换句话说就是第四布拉格反射层242距离叉指换能器23的距离较远,从而能够减小第四布拉格反射层242与叉指换能器23之间产生的寄生电容。因此,即使第四布拉格反射层242的材料选用金属,在形成第四布拉格反射层242时,无需制备图形化的布拉格反射层,也不会增加制备工艺复杂度。因此,通过本技术方案,能够在不增加制备工艺复杂度的同时,进一步抑制声表面波向体方向泄漏。
第二方面,本实用新型还提供一种滤波器,包括第一方面中所述的声表面波谐振器。
以上所述,仅为本实用新型的具体实施方式,但本实用新型的保护范围并不局限于此,任何熟悉本技术领域的技术人员在本实用新型揭露的技术范围内,可轻易想到变化或替换,都应涵盖在本实用新型的保护范围之内。因此,本实用新型的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。
Claims (11)
1.一种声表面波谐振器,其特征在于,包括:
衬底;
至少一组第一反射层组,设置在所述衬底的上表面;
压电层,设置在所述至少一组第一反射层组的上表面;
叉指换能器,设置在所述压电层的上表面;
其中,所述至少一组第一反射层组中每组第一反射层组中包括第一布拉格反射层和第二布拉格反射层,所述第二布拉格反射层的声阻抗大于所述第一布拉格反射层的声阻抗,所述第二布拉格反射层的材料是绝缘材料。
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:
至少一组第二反射层组,设置在所述至少一组第一反射层组和所述衬底之间,所述至少一组第二反射层组中每组第二反射层组包括第三布拉格反射层和第四布拉格反射层,所述第四布拉格反射层的声阻抗大于所述第三布拉格反射层的声阻抗;
其中,所述第四布拉格反射层的材料是金属。
3.根据权利要求1所述的声表面波谐振器,其特征在于,所述第二布拉格反射层的声阻抗大于或等于12.4×106千克/平方米*秒Kg/m2s且小于或等于60×106Kg/m2s;
所述第二布拉格反射层的厚度大于或等于60纳米nm且小于或等于1600nm;或者
所述第二布拉格反射层的厚度大于或等于20nm且小于或等于1250nm;或者
所述第二布拉格反射层的厚度大于或等于80nm且小于或等于580nm,或所述第二布拉格反射层的厚度大于或等于700nm且小于或等于1200nm;或者
所述第二布拉格反射层的厚度大于或等于30nm且小于或等于1000nm。
4.根据权利要求3所述的声表面波谐振器,其特征在于,
所述第二布拉格反射层的材料是氧化铪,
所述第二布拉格反射层的厚度大于或等于60nm且小于或等于1600nm;或者
所述第二布拉格反射层的厚度大于或等于20nm且小于或等于1250nm;
所述第二布拉格反射层的材料是氧化钽,
所述第二布拉格反射层的厚度大于或等于80nm且小于或等于580nm,或所述第二布拉格反射层的厚度大于或等于700nm且小于或等于1200nm;或者
所述第二布拉格反射层的厚度大于或等于30nm且小于或等于1000nm。
5.根据权利要求4所述的声表面波谐振器,其特征在于,
所述第一布拉格反射层的厚度大于或等于120nm且小于或等于2200nm;或者
所述第一布拉格反射层的厚度大于或等于30nm且小于或等于370nm。
6.根据权利要求4所述的声表面波谐振器,其特征在于,
所述压电层的厚度大于或等于35nm且小于或等于800nm;或者
所述压电层的厚度大于或等于100nm且小于或等于500nm。
7.根据权利要求4所述的声表面波谐振器,其特征在于,所述第二布拉格反射层的材料是氧化铪;
所述第二布拉格反射层的厚度大于或等于140nm且小于或等820nm,或所述第二布拉格反射层的厚度大于或等于1100nm且小于或等于1600nm;或者
所述第二布拉格反射层的厚度大于或等于60nm且小于或等于640nm,或所述第二布拉格反射层的厚度大于或等于800nm且小于或等于1350nm;或者
所述第二布拉格反射层的厚度大于或等于30nm且小于或等于1250nm;或者
所述第二布拉格反射层的厚度大于或等于20nm且小于等于900nm。
8.根据权利要求7所述的声表面波谐振器,其特征在于,
所述第一布拉格反射层的厚度大于或等于230nm且小于或等于1300nm,或所述第一布拉格反射层的厚度大于或等于1600nm且小于或等于2200nm;或者
所述第一布拉格反射层的厚度是大于或等于120nm且小于或等900nm,或所述第一布拉格反射层的厚度是大于或等于950nm且小于或等于1900nm;或者
所述第一布拉格反射层的厚度大于或等于80nm且小于或等于350nm;或者
所述第一布拉格反射层的厚度大于或等于30nm且小于或等于230nm。
9.根据权利要求4所述的声表面波谐振器,其特征在于,所述第二布拉格反射层的材料是氧化坦;
所述第二布拉格反射层的厚度大于或等于140nm且小于或等于580nm,或所述第二布拉格反射层的厚度大于或等于680nm且小于或等于720nm,或所述第二布拉格反射层的厚度大于或等于1000nm且小于或等于1200nm;或者
所述第二布拉格反射层的厚度大于或等于80nm且小于或等于460nm,或所述第二布拉格反射层的厚度大于或等于700nm且小于或等于1050nm;或者
所述第二布拉格反射层的厚度大于或等于60nm且小于或等于1000nm;或者
所述第二布拉格反射层的厚度大于或等于30nm且小于或等于600nm。
10.根据权利要求9所述的声表面波谐振器,其特征在于,
所述第一布拉格反射层的厚度大于或等于230nm且小于或等于1300nm,或所述第一布拉格反射层的厚度大于或等于1600nm且小于或等于2200nm;或者
所述第一布拉格反射层的厚度是大于或等于120nm且小于或等900nm,或所述第一布拉格反射层的厚度是大于或等于950nm且小于或等于1900nm;或者
所述第一布拉格反射层的厚度大于或等于70nm且小于或等于370nm;或者
所述第一布拉格反射层的厚度小于或等于50nm且大于或等于220nm。
11.一种声表面波滤波器,其特征在于,包括如权利要求1-10任一权项所述的声表面波谐振器。
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