兰姆波谐振器及其制作方法

本发明的至少一种实施例涉及一种声波谐振器，尤其涉及一种兰姆波谐振器及其制作方法。

背景技术：

1、在未来无线通信系统中，射频前端技术被视为一项关键技术，射频滤波器作为射频前端的核心部件，其性能好坏将对收发系统带来直接的影响，因此研究实现高频高性能的射频滤波器是未来发展的主要方向。

2、声波滤波器作为射频滤波器中的一类，可以大大减少滤波器的面积，提高射频前端的利用率。但是目前商用的体声波滤波器由于材料的限制，机电耦合系数比较低，很难满足大带宽的工作需求。近年来，悬空谐振器引起了广泛关注，该类谐振器主要利用e11、e13、e15、e33、e16等压电系数可以在悬空的压电薄膜内激发更高声速、更大机电耦合系数的声波。然而随着机电耦合系数的增加，“杂散”共振更容易在所需共振相邻的宽频率范围内被激发。这种杂散模态会使得声波滤波器的通带内出现大量纹波，从而增大插入损耗和延迟时间，恶化声波滤波器的性能，所以在这种悬空结构的声波谐振器中实现杂散模态的抑制是实现高性能滤波的关键问题之一。

技术实现思路

1、有鉴于此，本发明提供一种兰姆波谐振器及其制作方法，以抑制杂散模态的产生，提高谐振器的品质因数和机电耦合系数。

2、一种兰姆波谐振器，包括：衬底，衬底的部分区域被释放，以形成空腔；压电层，压电层包括位于空腔上的第一部分和位于未被释放的衬底上的第二部分，压电层在正负电极交替形成的电场的作用下激发出兰姆波，其中第一部分由两个第一压电区域和位于两个第一压电区域之间的n个第二压电区域组成，n为自然数；以及第一金属电极层，第一金属电极层位于压电层的第一部分上，第一金属电极层包括正负交替排布的金属电极阵列，金属电极阵列形成电场，金属电极阵列包括两个第一金属电极和位于两个第一金属电极之间的n个第二金属电极，两个第一金属电极分别设置在两个第一压电区域上，n个第二金属电极分别设置在n个第二压电区域的中心位置上；其中，第一压电区域的宽度为兰姆波的1/4波长，第二压电区域的宽度为兰姆波的1/2波长，在外加电场的激励下使压电层的第一部分形成谐振腔。

3、一种兰姆波谐振器的制作方法，适用于制作上述的兰姆波谐振器，包括：在衬底上沉积压电薄膜，衬底包括依次设置的支撑衬底、释放层；在压电薄膜上形成第一金属电极层，第一金属电极层包括正负交替排布的金属电极阵列，金属电极阵列包括两个第一金属电极和位于两个第一金属电极之间的n个第二金属电极，n为自然数；在第一金属电极层上形成掩膜层，并对掩膜层图形化处理，得到图形化的掩膜层，利用图形化的掩膜层刻蚀压电薄膜，以刻蚀得到压电层，压电层包括第一部分和第二部分，第一部分包括两个第一压电区域和位于两个第一压电区域之间的n个第二压电区域，其中第一压电区域的宽度为兰姆波的1/4波长，第二压电区域的宽度为兰姆波的1/2波长；采用干法释放法或者湿法释放法释放衬底，以在衬底与压电层之间形成空腔；以及利用缓冲氧化物刻蚀液去除图形化的掩膜层；其中，两个第一金属电极分别设置在两个第一压电区域上，n个第二金属电极分别设置在n个第二压电区域上。

4、根据本发明上述实施例提供的兰姆波谐振器，通过将第一压电区域的宽度设置为兰姆波的1/4波长、第二压电区域的宽度设置为兰姆波的1/2波长，使压电层的第一部分形成包括多个宽度为1/2波长整数倍的振动单元的谐振腔，将沿电场方向传播的兰姆波限制在谐振腔内，以减少声波能量的损耗，提高谐振器的品质因数和机电耦合系数。

技术特征：

1.一种兰姆波谐振器，其特征在于，包括：

2.根据权利要求1所述的兰姆波谐振器，其特征在于，

3.根据权利要求1所述的兰姆波谐振器，其特征在于，

4.根据权利要求1所述的兰姆波谐振器，其特征在于，所述第一金属电极与相邻的所述第二金属电极之间的间距大于等于所述第二金属电极的宽度的1.5倍；

5.根据权利要求1所述的兰姆波谐振器，其特征在于，所述第二金属电极的宽度为所述兰姆波的1/12～1/4波长；

6.根据权利要求1所述的兰姆波谐振器，其特征在于，所述衬底(1)包括依次设置的支撑衬底(11)、释放层(12)；

7.根据权利要求1所述的兰姆波谐振器，其特征在于，所述压电层(2)的材料包括以下之一：

8.根据权利要求1所述的兰姆波谐振器，其特征在于，还包括：

9.一种兰姆波谐振器的制作方法，适用于制作如权利要求1～8任一项所述的兰姆波谐振器，其特征在于，包括：

10.根据权利要求9所述的制作方法，其特征在于，采用干法释放法释放所述衬底(1)包括：采用hf或者xef2气体处理所述衬底(1)，以在所述衬底(1)与所述压电层(2)之间形成空腔；

技术总结
本发明公开了一种兰姆波谐振器，包括：衬底，衬底上形成有空腔；压电层，包括位于空腔上的第一部分和位于未被释放的衬底上的第二部分，压电层在电场的作用下激发出兰姆波，第一部分由两个第一压电区域和位于两个第一压电区域之间的N个第二压电区域组成；第一金属电极层，包括用于形成电场的正负交替排布的金属电极阵列，金属电极阵列包括两个第一金属电极和位于两个第一金属电极之间的N个第二金属电极，两个第一金属电极分别设置在两个第一压电区域上，N个第二金属电极分别设置在N个第二压电区域的中心位置上；第一压电区域的宽度为兰姆波的1/4波长，第二压电区域的宽度为兰姆波的1/2波长，在外加电场的激励下使压电层的第一部分形成谐振腔。

技术研发人员：左成杰,杨凯,陶浩然,林福宏
受保护的技术使用者：中国科学技术大学
技术研发日：
技术公布日：2024/1/14