一种声表面波谐振器及滤波器的制作方法

1.本实用新型实施例涉及半导体封装技术领域，尤其涉及一种声表面波谐振器及滤波器。


背景技术：

2.声表面波滤波器主要原理是利用石英晶体、压电陶瓷等压电材料的压电特性，利用输入叉指换能器与输出叉指换能器将电波的输入信号转换成机械能，经过处理后，再把机械能转成电的信号，以达到过滤不必要的信号及杂讯。随着通信技术发展，产品终端对各类器件的性能提出了严格的要求，滤波器是通信系统的关键器件，对滤波器的各项要求也越来越高；特别是随着第五代移动通信技术(5
th-generation，5g)到来，滤波器行业面临重大挑战和机遇。现有滤波器存在带宽过低，性能较差的问题。因此，设计出性能更优的声表面波滤波器有着重要的意义。


技术实现要素：

3.本实用新型提供一种声表面波谐振器及滤波器，以实现滤波器带宽的增加，从而提高滤波器的性能。
4.根据本实用新型的一方面，提供了一种声表面波谐振器，声表面波谐振器包括：
5.压电层；
6.位于所述压电层上的电极层；
7.所述电极层包括换能器结构和悬浮叉指，所述换能器结构包括若干叉指换能器，所述叉指换能器沿第一方向等间隔分布；
8.所述悬浮叉指位于相邻两个所述叉指换能器之间，和/或，所述悬浮叉指位于所述叉指换能器的内部。
9.可选地，所述叉指换能器包括渐变区域和非渐变区域，所述渐变区域和所述非渐变区域均沿第一方向延伸且所述非渐变区域位于相邻所述渐变区域之间；
10.所述渐变区域和所述非渐变区域均包括沿第一方向交替排列的第一长指、第一假指、第二长指和第二假指；所述第一长指、所述第二假指沿第二方向延伸，所述第二长指和所述第一假指沿所述第二方向延伸；
11.所述渐变区域中的所述第一长指、所述第一假指、所述第二长指和所述第二假指沿所述第一方向的宽度小于所述非渐变区域中的所述第一长指、所述第一假指、所述第二长指和所述第二假指沿所述第一方向的宽度；
12.所述第一长指和所述第二假指相对设置，所述第一长指和所述第二假指之间具有第一间隙，所述第二长指和所述第一假指相对设置，所述第二长指和所述第一假指之间具有第二间隙；其中，所述第二方向与所述第一方向相互垂直；
13.所述叉指换能器还包括：第一汇流条和第二汇流条；所述第一汇流条和所述第二汇流条均沿第一方向延伸且相对设置；所述第一长指、所述第二假指、所述第二长指和所述
第一假指均位于第一汇流条和第二汇流条之间；所述第一长指和所述第一假指沿第一方向交替排列且均与所述第一汇流条连接；所述第二长指和所述第二假指沿第一方向交替排列且均与所述第二汇流条连接。
14.可选地，所述悬浮叉指位于所述渐变区域和所述非渐变区域之间，所述悬浮叉指沿所述第二方向的两侧分布第三假指和第四假指，所述第三假指连接第一汇流条，所述第四假指连接第二汇流条；所述悬浮叉指与所述第三假指之间具有第三间隙，所述悬浮叉指和第四假指之间具有第四间隙。
15.可选地，所述悬浮叉指位于相邻两个所述叉指换能器之间，所述悬浮叉指沿所述第二方向的两侧分布第三假指和第四假指，所述悬浮叉指与所述第三假指之间具有第三间隙，所述悬浮叉指和第四假指之间具有第四间隙；所述第三假指与第一所述汇流条的顶端对齐，所述第四假指与第二所述汇流条的顶端对齐。
16.可选地，所述叉指换能器还包括反射栅结构，所述反射栅结构包括第一反射栅单元和第二反射栅单元，所述第一反射栅单元和所述第二反射栅单元沿第一方向分别对称设置于所述换能器结构的两侧，所述第一反射栅单元和所述第二反射栅单元均包括多条反射栅，所述多条反射栅的宽度相等，所述多条反射栅的长度相等，所述多条反射栅沿所述第一方向等间隔分布；
17.所述反射栅结构还包括第三汇流条和第四汇流条，所述多条反射栅的第一端与所述第三汇流条连接，所述多条反射栅的第二端与所述第四汇流条连接。
18.可选地，所述悬浮叉指沿所述第一方向的宽度小于所述非渐变区域中的所述第一长指沿所述第一方向的的宽度；所述第一长指沿所述第一方向的宽度等于所述第二长指沿所述第一方向的宽度。
19.可选地，所述换能器结构中叉指换能器的个数为大于等于3的奇数。
20.可选地，所述悬浮叉指位于所述叉指换能器的内部的数量为1-5个。
21.可选地，还包括温度补偿层和衬底，所述温度补偿层位于所述电极层远离所述压电层的一侧，所述衬底位于所述压电层远离所述电极层的一侧。
22.根据本实用新型的另一方面，提供了一种滤波器，该滤波器包括至少两个本实用新型任意实施例所述的声表面波谐振器。
23.本实施例的技术方案，通过在相邻叉指换能器之间设置悬浮叉指和/或在叉指换能器内部设置悬浮叉指，可以减小叉指换能器间的周期性突变，增加了带内右侧带宽，提高了带内右侧的陡峭度，解决了现有滤波器存在带宽过低，性能较差的问题，增加了滤波器的带宽，提高了右通带的抑制陡峭度，从而提高滤波器的性能。
24.应当理解，本部分所描述的内容并非旨在标识本实用新型的实施例的关键或重要特征，也不用于限制本实用新型的范围。本实用新型的其它特征将通过以下的说明书而变得容易理解。
附图说明
25.为了更清楚地说明本实用新型实施例中的技术方案，下面将对实施例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实用新型的一些实施例，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，还可以根据这些附图
获得其他的附图。
26.图1是根据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；
27.图2是根据本实用新型实施例提供的一种声表面波谐振器的俯视图；
28.图3是根据本实用新型实施例提供的又一种声表面波谐振器的俯视图；
29.图4是根据本实用新型实施例提供的又一种声表面波谐振器的俯视图；
30.图5是根据本实用新型实施例提供的一种导纳对比图；
31.图6是根据本实用新型实施例提供的又一种声表面波谐振器的俯视图；
32.图7是根据本实用新型实施例提供的又一种导纳对比图；
33.图8是根据本实用新型实施例提供的又一种声表面波谐振器的俯视图；
34.图9是根据本实用新型实施例提供的又一种导纳对比图；
35.图10是根据本实用新型实施例提供的又一种声表面波谐振器的俯视图；
36.图11是本发明实施例提供的又一种声表面波谐振器的结构示意图。
具体实施方式
37.为了使本技术领域的人员更好地理解本实用新型方案，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，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分的实施例，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，都应当属于本实用新型保护的范围。
38.需要说明的是，本实用新型的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的本实用新型的实施例能够以除了在这里图示或描述的那些以外的顺序实施。此外，术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，例如，包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。
39.图1是根据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2是根据本实用新型实施例提供的一种声表面波谐振器的俯视图，参考图1和图2，本实用新型实施例提供了一种声表面波谐振器，该声表面波谐振器包括压电层20；位于压电层20上的电极层30；电极层30包括换能器结构31和悬浮叉指32，换能器结构31包括若干叉指换能器311，叉指换能器311沿第一方向1等间隔分布；悬浮叉指32位于相邻两个叉指换能器311之间，和/或，悬浮叉指32位于叉指换能器311的内部。
40.具体的，压电层20的材料可以是铌酸锂或钽酸锂，在压电层20的表面通过电子束蒸发、等离子体、磁控溅射等方式沉积金属膜形成电极层30。其中，沉积金属膜的材料可以是钛、铬、铜、银、铝等或者它们的组合。叉指换能器311厚度为100-500nm，材料可以为au、al、cu、ti等金属中的至少一种，叉指换能器311用于在压电层20上产生声表面波，并将声表面波分别传递给反射栅结构。
41.换能器结构31中设置若干叉指换能器311，具体个数可以根据实际需要进行设置。悬浮叉指32可以设置于相邻两个叉指换能器311之间，悬浮叉指32也可以设置在叉指换能
器311的内部；或者在相邻两个叉指换能器311之间以及叉指换能器311的内部均设置悬浮叉指32。图2示例性的示出了在相邻两个叉指换能器311之间以及叉指换能器311的内部均设置悬浮叉指32的结构示意图。设置悬浮叉指32可以减小叉指换能器311间的周期性突变，增加了带内右侧带宽，提高了带内右侧的陡峭度以此提高滤波器的性能。
42.本实施例的技术方案，通过在相邻叉指换能器之间设置悬浮叉指和/或在叉指换能器内部设置悬浮叉指，可以减小叉指换能器间的周期性突变，增加了带内右侧带宽，提高了带内右侧的陡峭度，解决了现有滤波器存在带宽过低，性能较差的问题，增加了滤波器的带宽，提高了右通带的抑制陡峭度，从而提高滤波器的性能。
43.图3是根据本实用新型实施例提供的又一种声表面波谐振器的俯视图，参考图3，可选地，叉指换能器311包括渐变区域3111和非渐变区域3112，渐变区域3111和非渐变区域3112均沿第一方向1延伸且非渐变区域3112位于相邻渐变区域3111之间；
44.渐变区域3111和非渐变区域3112均包括沿第一方向1交替排列的第一长指3113、第一假指3114、第二长指3115和第二假指3116；第一长指3113、第二假指3116沿第二方向2延伸，第二长指3115和第一假指3114沿第二方向2延伸；
45.渐变区域3111中的第一长指3113、第一假指3114、第二长指3115和第二假指3116沿第一方向1的宽度小于非渐变区域3112中的第一长指3113、第一假指3114、第二长指3115和第二假指3116沿第一方向1的宽度；
46.第一长指3113和第二假指3116相对设置，第一长指3113和第二假指3116之间具有第一间隙3117，第二长指3115和第一假指3114相对设置，第二长指3115和第一假指3114之间具有第二间隙3118；其中，第二方向2与第一方向1相互垂直；
47.叉指换能器311还包括：第一汇流条3119和第二汇流条3120；第一汇流条3119和第二汇流条3120均沿第一方向1延伸且相对设置；第一长指3113、第二假指3116、第二长指3115和第一假指3114均位于第一汇流条3119和第二汇流条3120之间；第一长指3113和第一假指3114沿第一方向1交替排列且均与第一汇流条3119连接；第二长指3115和第二假指3116沿第一方向1交替排列且均与第二汇流条3120连接。
48.具体的，第一长指3113、第一假指3114、第二长指3115和第二假指3116的条数均相等。第一汇流条3119和第二汇流条3120始终与第一方向1平行，第一汇流条3119可以是输入汇流条，第二汇流条3120可以是输出汇流条。
49.叉指周期是指一根长指和相邻长指之间间隙的距离，非渐变区域就是叉指周期不变化，渐变区域就是叉指周期变化，从渐变区域到非渐变区域再到渐变区域，叉指周期先增大后减小，渐变区域可以提高滤波器性能(包括带内插损和左侧陡峭度)。悬浮叉指位于渐变区域和非渐变区域交接的位置可以提高滤波器的带宽。
50.图4是根据本实用新型实施例提供的又一种声表面波谐振器的俯视图，参考图4，可选地，悬浮叉指位32于相邻两个叉指换能器311之间，悬浮叉指32沿第二方向2的两侧分布第三假指321和第四假指322，悬浮叉指32与第三假指321之间具有第三间隙3211，悬浮叉指32和第四假指322之间具有第四间隙3212；第三假指321与第一汇流条3119的顶端对齐，第四假指322与第二汇流条3120的顶端对齐。
51.具体的，图4示例性的示出了在相邻叉指换能器311之间设置一根悬浮叉指32的情况，该悬浮叉指32增加了带内右侧带宽，提高了带内右侧的陡峭度以此提高滤波器的性能。
52.图5是根据本实用新型实施例提供的一种导纳对比图，参考图5，图5中实线a为现有技术中的声表面波谐振器的导纳曲线，虚线b为设置悬浮叉指后的声表面波谐振器的导纳曲线，从图5中可以看出：设置悬浮叉指后的声表面波谐振器在右侧谐振点处带宽拓宽10mhz，右侧的陡峭度也得到提高，左侧谐振点位置基本不变。
53.图6是根据本实用新型实施例提供的又一种声表面波谐振器的俯视图，参考图6，可选地，悬浮叉指32位于渐变区域3111和非渐变区域3112之间，悬浮叉指32沿第二方向2的两侧分布第三假指321和第四假指322，第三假指321连接第一汇流条3119，第四假指322连接第二汇流条3120；悬浮叉指32与第三假指321之间具有第三间隙3211，悬浮叉指32和第四假指3116之间具有第四间隙3212。
54.具体的，图6示例性的示出了在每一叉指换能器311内部设置四根悬浮叉指32的情况，悬浮叉指32增加了带内右侧带宽，提高了带内右侧的陡峭度以此提高滤波器的性能。
55.图7是根据本实用新型实施例提供的又一种导纳对比图，参考图7，图7中实线a为现有技术中的声表面波谐振器的导纳曲线，虚线b为设置悬浮叉指后的声表面波谐振器的导纳曲线，从图7中可以看出：在保证左侧谐振点位置基本一致的前提下，设置悬浮叉指使得图中右侧谐振点的带宽明显拓宽16mhz，右侧的陡峭度也得到提高。
56.图8是根据本实用新型实施例提供的又一种声表面波谐振器的俯视图，参考图8，图8示例性的示出了在相邻叉指换能器311之间设置一根悬浮叉指32，在每一叉指换能器311内部设置四根悬浮叉指32的情况，上述两种悬浮叉指的设置方式可以减小相邻叉指的周期性突变，悬浮叉指的宽度和数目需要根据实际情况设置与优化，图8将图4和图6两种设置方式结合在一起，使得谐振器的带宽又进一步得到提高，右侧的陡峭度也最好，滤波器的性能最优。
57.图9是根据本实用新型实施例提供的又一种导纳对比图，参考图9，图9中实线a为现有技术中的声表面波谐振器的导纳曲线，虚线b为设置悬浮叉指后的声表面波谐振器的导纳曲线，从图9中可以看出：在相邻叉指换能器之间和在每一叉指换能器内部设置悬浮叉指使得图中右侧谐振点位置明显拓宽27mhz，比单独在相邻叉指换能器之间设置悬浮叉指以及在叉指换能器内部设置悬浮叉指的带宽更宽，且整个通带性能更加平缓，右侧的陡峭度也最优。
58.图10是根据本实用新型实施例提供的又一种声表面波谐振器的俯视图，参考图10，可选地，叉指换能器311还包括反射栅结构，反射栅结构包括第一反射栅单元331和第二反射栅单元332，第一反射栅单元331和第二反射栅单元332沿第一方向1分别对称设置于换能器结构31的两侧，第一反射栅单元331和第二反射栅单元332均包括多条反射栅333，多条反射栅333的宽度相等，多条反射栅333的长度相等，多条反射栅333沿第一方向1等间隔分布；
59.反射栅结构33还包括第三汇流条3121和第四汇流条3122，多条反射栅333的第一端与第三汇流条3121连接，多条反射栅333的第二端与第四汇流条3122连接。
60.具体的，反射栅结构132是声表面波谐振器的必备结构，反射栅结构132的材料和厚度与叉指换能器311的材料和厚度相同，反射栅结构132用于反射表面波，反射栅结构132的好坏会直接影响声表面波谐振器的q值的大小。
61.可选地，悬浮叉指沿第一方向的宽度小于非渐变区域中的第一长指沿第一方向的
的宽度；第一长指沿第一方向的宽度等于第二长指沿第一方向的宽度。
62.具体的，悬浮叉指与第一长指或第二长指之间的间隙介于相邻长指间隙之间，悬浮叉指沿第一方向的宽度小于非渐变区域中的第一长指沿第一方向的宽度；由于第一长指沿第一方向的宽度等于第二长指沿第一方向的宽度，所以悬浮叉指沿第一方向的宽度也小于非渐变区域中的第二长指沿第一方向的宽度，设置悬浮叉指可以增加带宽，从而提高滤波器的性能。
63.可选地，换能器结构中叉指换能器的个数为大于等于3的奇数。
64.具体的，换能器结构中叉指换能器的个数可以是3个、5个、7个、9个等，该换能器结构具有抑制高，插损小和体积小的优点。
65.可选地，悬浮叉指位于叉指换能器的内部的数量为1-5个。
66.具体的，悬浮叉指的具体数目可以根据实际情况设置于优化，例如，悬浮叉指个数可以为1-5个。悬浮叉指的设置使得滤波器的带宽明显拓宽，陡峭度也明显提高，滤波器的性能得到很大提升。
67.图11是本发明实施例提供的又一种声表面波谐振器的结构示意图，参考图11，可选地，还包括温度补偿层40和衬底10，温度补偿层40位于电极层30远离压电层20的一侧，衬底10位于压电层20远离电极层30的一侧。
68.具体的，衬底10的材料可以为硅，衬底10也可以是复合多层衬底，可以使声表面波谐振器实现低插损，通带平滑、高q值以及出色的低频率温度等特性。温度补偿层40的材料可以为二氧化硅或氮化硅，温度补偿层40能够避免温度变化对声表面波谐振器的谐振频率造成影响。
69.本实用新型实施例还提供了一种滤波器，该滤波器包括至少两个上述实施例中任一项的声表面波谐振器。
70.其中，该滤波器可以由上述实施例中两个或者两个以上的声表面波谐振器串联和/或并联形成。
71.上述具体实施方式，并不构成对本实用新型保护范围的限制。本领域技术人员应该明白的是，根据设计要求和其他因素，可以进行各种修改、组合、子组合和替代。任何在本实用新型的精神和原则之内所作的修改、等同替换和改进等，均应包含在本实用新型保护范围之内。