声表面波谐振器和声表面波滤波器的制作方法

1.本实用新型实施例涉及谐振器技术领域，尤其涉及一种声表面波谐振器和声表面波滤波器。


背景技术：

2.在声表面波滤波器的设计中，声表面波谐振器的品质因数直接影响了滤波器的插入损耗和矩形系数等关键指标。目前，声表面波不仅只朝向叉指换能器的两侧横向传播，还会有少部分体波和浅体波分量向下或斜向传播，因此会产生声波的泄露，从而降低谐振器的品因数值。


技术实现要素：

3.本实用新型实施例提供一种声表面波谐振器和声表面波滤波器，以减少声波的泄露，从而提高谐振器的品质因数。
4.第一方面，本实用新型实施例提供了一种声表面波谐振器，其包括压电衬底、叉指换能器和反射栅填埋结构；
5.叉指换能器位于压电衬底的表面；
6.反射栅填埋结构的一部分填埋于压电衬底内，反射栅填埋结构的另一部分位于压电衬底的表面，反射栅填埋结构位于叉指换能器的至少一侧，反射栅填埋结构的填埋深度与其距离叉指换能器的远近相关。
7.可选地，反射栅填埋结构在压电衬底的正投影关于叉指换能器对称设置。
8.可选地，压电衬底的表面设置有反射槽，反射栅填埋结构填埋于压电衬底内的部分位于反射槽内。
9.可选地，反射栅填埋结构包括至少一个反射栅金属条，在垂直于压电衬底厚度的方向上，至少一个反射栅金属条距离叉指换能器的距离呈周期性排布。
10.可选地，反射槽包括至少一个反射子槽，反射子槽和反射栅金属条一一对应设置，反射栅金属条填埋于压电衬底内的部分位于反射子槽内。
11.可选地，反射栅金属条的宽度加上相邻两反射栅金属条之间的间隙宽度为传输声波波长的一半；或者
12.反射栅金属条的宽度加上与叉指换能器相邻的反射栅金属条与叉指换能器的间隙宽度为传输声波波长的一半。
13.可选地，在垂直于压电衬底厚度的方向上，靠近叉指换能器的反射栅填埋结构的填埋深度小于远离叉指换能器的反射栅填埋结构的填埋深度。
14.可选地，反射栅填埋结构位于压电衬底表面的部分小于或等于叉指换能器的高度。
15.可选地，叉指换能器的厚度大于或等于100nm，且小于或等于500nm。
16.第二方面，本实用新型实施例还提供了一种声表面波滤波器，其包括上述实施例
中任意提出的声表面波谐振器。
17.本实用新型实施例的声表面波谐振器，通过压电衬底传播声波，叉指换能器实现声电转换，反射栅填埋结构位于压电衬底表面的部分可以对入射到反射栅填埋结构的声表面波进行反射，防止声表面波在压电衬底表面传播的泄露。反射栅填埋结构填埋于压电衬底内的部分可以对在压电衬底内向下或斜向下传播的少部分体波和浅体波分量进行反射，减少体波和浅体波分量的泄露。反射栅填埋结构的填埋深度与其距离叉指换能器的远近相关，可以增加体波和浅体波的反射量。综上可知，反射栅填埋结构可以减小声波的泄露，也就是减小声表面波谐振器的能量损耗，从而提高声表面波谐振器的品质因数。
附图说明
18.图1为本实用新型实施例提供的一种声表面谐振器的剖视图；
19.图2为本实用新型实施例提供的一种声表面谐振器的俯视图；
20.图3为本实用新型实施例提供的另一种声表面谐振器的剖视图；
21.图4为本实用新型实施例提供的另一种声表面谐振器的俯视图；
22.图5为本实用新型实施例提供的一种压电衬底的剖视图；
23.图6为本实用新型实施例提供的一种压电衬底的俯视图；
24.图7为本实用新型实施例提供的另一种声表面谐振器的剖视图。
25.图8为本实用新型实施例提供的另一种声表面谐振器的剖视图；
26.图9为本实用新型实施例提供的另一种声表面谐振器的剖视图；
27.图10为本实用新型实施例提供的另一种声表面谐振器的剖视图。
具体实施方式
28.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作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。
29.本实用新型实施例提供了一种声表面波谐振器。图1为本实用新型实施例提供的一种声表面谐振器的剖视图，图2为本实用新型实施例提供的一种声表面谐振器的俯视图，图3为本实用新型实施例提供的另一种声表面谐振器的剖视图，图4为本实用新型实施例提供的另一种声表面谐振器的俯视图。参考图1-图4，该声表面波谐振器包括压电衬底110、叉指换能器120和反射栅填埋结构130；叉指换能器120位于压电衬底110的表面；反射栅填埋结构130的一部分填埋于压电衬底110内，反射栅填埋结构130的另一部分位于压电衬底110的表面，反射栅填埋结构130位于叉指换能器120的至少一侧，反射栅填埋结构130的填埋深度与其距离叉指换能器120的远近相关。
30.其中，声表面波谐振器是一种声学技术与电子技术相结合的信号处理电子器件。它利用半导体平面工艺在压电材料压电衬底110表面制作出叉指状的金属电极(称作叉指换能器，idt)，叉指换能器120可以实现声电转换，在叉指换能器120的电极接上交变电压即可在压电衬底110上激发出声波，例如声表面波(saw)、向下或斜向下传播的少部分体波和
浅体波分量，电信号可藉此声波在压电衬底110上传递。
31.反射栅填埋结构130的作用：反射栅填埋结构130的一部分位于压电衬底110的表面，反射栅填埋结构130的另一部分位于压电衬底110内。反射栅填埋结构130位于压电衬底110表面的部分可以反射在压电衬底110表面传播的声表面波，反射栅填埋结构130位于压电衬底110内的部分可以反射在压电衬底110内部向下或斜向下传播的少部分体波和浅体波分量。此外，由于反射栅填埋结构130距离叉指换能器120的距离会影响体波和浅体波分量在压电衬底110内部传播和反射，由此反射栅填埋结构130的填埋深度需要根据反射栅填埋结构130距离叉指换能器120的距离对应设置，以增加体波和浅体波的反射量。由此可知，反射栅填埋结构130不仅可以减小声表面波的泄露，还可以减小体波和浅体波分量的泄露，从而减小声表面波谐振器的能量损耗，进而提高了声表面波谐振器的品质因数。
32.需要注意的是：反射栅填埋结构130位于叉指换能器120的至少一侧。其中，图1和图2示例性的示出了反射栅填埋结构130位于叉指换能器120的一侧。图3和图4示例性的示出了反射栅填埋结构130位于叉指换能器120的两侧。
33.本实用新型实施例的声表面波谐振器，通过压电衬底传播声波，叉指换能器实现声电转换，反射栅填埋结构位于压电衬底表面的部分可以对入射到反射栅填埋结构的声表面波进行反射，防止声表面波在压电衬底表面传播的泄露。反射栅填埋结构填埋于压电衬底内的部分可以对在压电衬底内向下或斜向下传播的少部分体波和浅体波分量进行反射，减少体波和浅体波分量的泄露。反射栅填埋结构的填埋深度与其距离叉指换能器的远近相关，可以增加体波和浅体波的反射量。综上可知，反射栅填埋结构可以减小声波的泄露，也就是减小声表面波谐振器的能量损耗，从而提高声表面波谐振器的品质因数。
34.可选地，反射栅填埋结构的填埋深度与声表面波谐振器传输信号的频率相关。
35.其中，声表面波谐振器传输信号的频率决定了体波和浅体波分量在压电衬底内部传播和反射的波长。体波和浅体波分量在压电衬底内部传播和反射的波长决定了体波和浅体波分量在压电衬底内部传播和反射的距离。由此可知，反射栅填埋结构的填埋深度需要根据声表面波谐振器传输信号的频率对应设置，以增加体波和浅体波的反射量。
36.可选地，反射栅填埋结构在压电衬底的正投影关于叉指换能器对称设置。
37.继续参考图3和图4，反射栅填埋结构130在压电衬底110的正投影关于叉指换能器120对称设置，也就是沿x方向反射栅填埋结构130设置在位于叉指换能器120的两侧。由此，反射栅填埋结构130可以将沿x方向传播的声波反射给位于反射栅填埋结构130中间的叉指换能器120，从而防止往反射栅填埋结构130传播的声波发生泄漏。继续参考图1和图2，若反射栅填埋结构130仅设置在叉指换能器120的一侧，也就是反射栅填埋结构130在压电衬底110的正投影不关于叉指换能器120对称设置，反射栅填埋结构130无法将沿x方向传播的所有声波反射给叉指换能器120，由此会造成声波的部分泄露。由此可知，反射栅填埋结构130在压电衬底110的正投影关于叉指换能器120对称设置相比于反射栅填埋结构130仅设置在叉指换能器120的一侧，可以进一步减少声波的泄露，即进一步减少声表面波谐振器的能量损耗，从而进一步提高了声表面波谐振器的品质因数。
38.可选的，图5为本实用新型实施例提供的一种压电衬底的剖视图，图6为本实用新型实施例提供的一种压电衬底的俯视图，如图5和图6所示，压电衬底110的表面设置有反射槽111，反射栅填埋结构填埋于压电衬底110内的部分位于反射槽111内。
39.其中，压电衬底110的表面设置有反射槽111，反射槽111内可以放置反射栅填埋结构。具体地，反射栅填埋结构填埋于压电衬底110内的部分嵌入反射槽111内。压电衬底110反射槽111的深度小于反射栅填埋结构的高度。由此，反射栅填埋结构位于压电衬底110表面的部分可以对入射到反射栅填埋结构的声表面波进行反射，防止往反射栅填埋结构传播的声表面波发生泄漏。反射栅填埋结构130填埋于压电衬底110内的部分可以对在压电衬底110内向下或斜向下传播的少部分体波和浅体波分量进行反射，进一步减少往反射栅填埋结构传播的体波和浅体波分量发生泄漏，从而减少声表面波谐振器的能量损耗，提高声表面波谐振器的品质因数。
40.可选的，继续参考图1-图4，反射栅填埋结构130包括至少一个反射栅金属条131，在垂直于压电衬底110厚度的方向上，至少一个反射栅金属条131距离叉指换能器120的距离呈周期性排布。
41.其中，反射栅填埋结构130包括第一栅电极132、第二栅电极133以及至少一个由短路的金属条构成的反射栅金属条131。具体地，反射栅金属条131的一端与第一栅电极132连接，反射栅金属条131的另一端与第二栅电极133连接。在垂直于压电衬底110厚度的方向上，至少一个反射栅金属条131距离叉指换能器120的距离呈周期性排布，例如反射栅金属条131的宽度加上与叉指换能器120相邻的反射栅金属条131与叉指换能器120的间隙宽度为传输声波波长的一半，相邻两反射栅金属条131之间可以等间距排布。由此，反射栅金属条131距离叉指换能器120的距离呈周期性排布可以提高反射栅金属条131对预设波长的声波的反射性，减少声波的泄露，从而提高声表面波谐振器的品质因数。
42.可选的，继续参考图1-图6，反射槽111包括至少一个反射子槽1111，反射子槽1111和反射栅金属条131一一对应设置，反射栅金属条131填埋于压电衬底110内的部分位于反射子槽1111内。
43.其中，每一反射子槽1111和反射栅金属条131一一对应设置，反射子槽1111的数量和反射栅金属条131的数量相等，也就是每一反射子槽1111内设置一个反射栅金属条131。具体地，每一反射栅金属条131填埋于压电衬底110内的部分嵌在反射子槽1111内。因此，反射栅金属条131位于压电衬底110表面的部分可以对入射到反射栅金属条131的声表面波进行反射，防止声表面波在压电衬底110表面传播的泄露。反射栅金属条131填埋于压电衬底110内的部分可以对在压电衬底110内向下或斜向下传播的少部分体波和浅体波分量进行反射，减少体波和浅体波分量的泄露，进一步减少声表面波谐振器的能量损耗，从而提高声表面波谐振器的品质因数。
44.可选的，反射栅金属条的宽度加上相邻两反射栅金属条之间的间隙宽度为传输声波波长的一半；或者反射栅金属条的宽度加上与叉指换能器相邻的反射栅金属条与叉指换能器的间隙宽度为传输声波波长的一半。
45.其中，反射栅金属条的宽度通常约为传输声波波长的0.25倍-0.325倍左右。设置反射栅金属条的宽度加上相邻两反射栅金属条之间的间隙宽度约等于传输声波波长的一半，或者设置反射栅金属条的宽度加上与叉指换能器相邻的反射栅金属条与叉指换能器的间隙宽度约等于传输声波波长的一半，可以进一步提高反射栅金属条对声波的反射性，从而减少声波的泄露，减少声表面波谐振器的能量损耗，提高声表面波谐振器的品质因数。
46.可选的，图7为本实用新型实施例提供的另一种声表面谐振器的剖视图，如图7所
示，在垂直于压电衬底110厚度的方向上，靠近叉指换能器120的反射栅填埋结构130的填埋深度小于远离叉指换能器120的反射栅填埋结构130的填埋深度。
47.其中，由于在压电衬底110内部传播的体波和浅体波分量的传播角度不同，会使得体波和浅体波分量在压电衬底110内部传播到反射栅结构130的深度不同，由此在垂直于压电衬底110厚度的方向上，设置每一反射栅填埋结构130的填埋深度不同，可以使每一反射栅填埋结构130填埋于压电衬底110内的部分可以更好地对在压电衬底110内向下或斜向下传播的少部分体波和浅体波分量进行反射，进一步减少体波和浅体波分量的泄露。具体地，靠近叉指换能器120的反射栅填埋结构130的填埋深度小于远离叉指换能器120的反射栅填埋结构130的填埋深度，靠近叉指换能器120的反射栅填埋结构130可以对在压电衬底110内传播深度较浅的浅体波分量进行反射，远离叉指换能器120的反射栅填埋结构130可以对在压电衬底110内传播深度较深的体波进行反射，由此可以增大对体波和浅体波分量的反射量，减小体波和浅体波分量的泄露，减少声表面波谐振器的能量损耗，从而提高声表面波谐振器的品质因数。
48.图8为本实用新型实施例提供的另一种声表面谐振器的剖视图，如图8所示，反射栅填埋结构130的填埋深度保持一致，此时反射栅填埋结构130的填埋深度较深，由此可以同时对在压电衬底110内传播深度较浅的浅体波分量和传播深度较深的体波均进行反射，由此可以增大对体波和浅体波分量的反射量，减小体波和浅体波分量的泄露，减少声表面波谐振器的能量损耗，从而提高声表面波谐振器的品质因数。
49.图9为本实用新型实施例提供的另一种声表面谐振器的剖视图，如图9所示，在垂直于压电衬底110厚度的方向上，靠近叉指换能器120的反射栅填埋结构130的填埋深度小于远离叉指换能器120的反射栅填埋结构130的填埋深度，并且靠近叉指换能器120的反射栅填埋结构130的填埋深度保持一致，远离叉指换能器120的反射栅填埋结构130的填埋深度保持一致。靠近叉指换能器120的反射栅填埋结构130可以对在压电衬底110内传播深度较浅的浅体波分量进行反射，远离叉指换能器120的反射栅填埋结构130可以对在压电衬底110内传播深度较深的体波进行反射，由此可以增大对体波和浅体波分量的反射量，减小体波和浅体波分量的泄露，减少声表面波谐振器的能量损耗，从而提高声表面波谐振器的品质因数。
50.图10为本实用新型实施例提供的另一种声表面谐振器的剖视图，如图10所示，反射栅填埋结构130的填埋深度可以交替变化，填埋较深的反射栅填埋结构130和填埋较浅的反射栅填埋结构130间隔设置。填埋较浅的反射栅填埋结构130可以对在压电衬底110内传播深度较浅的浅体波分量进行反射，填埋较深的反射栅填埋结构130可以对在压电衬底110内传播深度较深的体波进行反射，由此可以增大对体波和浅体波分量的反射量，减小体波和浅体波分量的泄露，减少声表面波谐振器的能量损耗，从而提高声表面波谐振器的品质因数。
51.需要说明的是：反射栅的填埋深度可以多样化，上述图7-图10示例性的示出了几种反射栅填埋结构130填埋深度的变化形式，反射栅填埋结构130填埋深度的变化形式只要可以增大对体波和浅体波分量的反射量即可，对于反射栅填埋结构130填埋深度的变化形式本技术不做具体限制。
52.此外，反射栅填埋结构130的填埋深度与压电衬底110所传播的声波波长有关，示
例性的，反射栅填埋结构130的填埋深度范围可以设置为传输波长的0倍-3倍，将反射栅填埋结构130的填埋深度范围设置为传输波长的2倍-3倍，可以提高反射栅填埋结构130的反射性，可以进一步增大对体波和浅体波分量的反射量，减小体波和浅体波分量的泄露，减少声表面波谐振器的能量损耗，从而提高声表面波谐振器的品质因数。
53.可选的，反射栅填埋结构位于压电衬底表面的部分小于或等于叉指换能器的高度。
54.其中，反射栅填埋结构位于压电衬底表面的部分小于或等于叉指换能器的高度，可以提高叉指换能器对反射栅填埋结构反射的声波的接收量，进而提高叉指换能器对声波的转换率，提高声表面波谐振器的品质因数。
55.可选的，叉指换能器的高度大于或等于100nm，且小于或等于500nm。
56.其中，叉指换能器的厚度与压电衬底所传播的声波的波长相关，根据压电衬底所传播的声表面波的波长范围，叉指换能器的厚度可以设置在大于或等于100nm，且小于或等于500nm的范围内，以提高叉指换能器的声电转换特性，从而提高声表面波谐振器的品质因数。
57.本实用新型还提供一种声表面波滤波器，该声表面波滤波器包括本实用新型任意实施例所提供的声表面波谐振器。
58.其中，声表面波滤波器包括本实用新型任意实施例提供的声表面波谐振器，因此具有本实用新型实施例提供的声表面波谐振器的有益效果，此处不再赘述。
59.最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本实用新型的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本实用新型进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本实用新型各实施例技术方案的精神和范围。