一种体声波谐振器及滤波器的制作方法

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1.本技术涉及微电子技术领域，具体而言，涉及一种体声波谐振器及滤波器。

背景技术：

2.薄膜体声波谐振器因其高q值、体积小、可集成化等特点而引起了很多研究关注，并且随着移动通信技术的飞速发展，薄膜体声波谐振器不仅在射频前端中得到大量应用，也在传感器检测应用中表现出很大的潜力。薄膜体声波器件的激励方式主要分为两种，一种是采用厚度场激励模式，两个电极分别在压电基片的两面，电场沿着基片的厚度方向；另一种是采用横向场激励模式，两个电极在压电基片的同一面。在实际应用中，这两种激励模式都会引起压电基片体内的质点产生厚度剪切振动，它产生的声波在基片内传播，属于体声波。相较于厚度场激励模式的体声波器件，横向场激励模式的体声波器件具有以下优点：晶体振动活力最强的部分设有电极，使老化效率降低；应用于液体环境中，可获得更高q值；电极在同一主表面，制作相对容易。
3.基于压电薄膜的横向激励体声波谐振器能够工作在5g以上的频段，并且制备工艺不受光刻工艺极限的限制。然而，横向激励体声波谐振器的寄生模态很多，因此其频率响应会出现较多的杂波，影响器件性能，对后续滤波器搭建带来较大带内纹波，急需优化谐振器的设计，来抑制寄生模态的产生。

技术实现要素：

4.本技术的目的在于提供一种体声波谐振器及滤波器，能够有效抑制电极中横向传播的声波，从而减小谐振器的寄生模态。
5.本技术的实施例一方面提供了一种体声波谐振器，包括衬底和压电层，压电层上设置有第一电极结构和第二电极结构，第一电极结构包括多个条形正电极，第二电极结构包括多个条形负电极，多个条形正电极和多个条形负电极平行间隔设置，条形正电极和/或条形负电极上设有凸起结构，凸起结构用于消除体声波谐振器的寄生模态。
6.作为一种可实施的方式，凸起结构设有多个，阵列排布于条形正电极或条形负电极上。
7.作为一种可实施的方式，凸起结构包括至少一个凸块，凸块的延伸方向与条形正电极或条形负电极的延伸方向平行。
8.作为一种可实施的方式，凸块的纵向截面形状为矩形。
9.作为一种可实施的方式，凸块的高度在0.05-0.5um之间。
10.作为一种可实施的方式，凸块设置有两个，两个凸块相对平行设置。
11.作为一种可实施的方式，相邻两个凸块之间设置有填充块。
12.作为一种可实施的方式，凸起结构为条带型，凸起结构的长度与条形正电极或条形负电极的长度相等。
13.作为一种可实施的方式，凸起结构设有两个，平行且相对设置。
14.本技术的实施例另一方面提供了一种滤波器，包括上述体声波谐振器。
15.本技术实施例的有益效果包括：
16.本技术提供的体声波谐振器，包括衬底和压电层，压电层上设置有第一电极结构和第二电极结构，第一电极结构包括多个平行间隔的条形正电极，第二电极结构包括多个条形负电极，多个条形正电极和多个条形负电极平行间隔设置，当第一电极结构和第二电极结构分别连接外界信号源时，条形正电极与信号源的一端连接，条形负电极与信号源的另一端连接，使得相邻的条形正电极和条形正电极之间形成电场，压电层采用压电材料制成，根据压电材料的压电效应，处于电场中的压电材料激发沿条形正电极排列方向传播的声波，由于条形正电极和条形负电极设置在压电层的上表面，压电层产生声波震动时，会带动条形正电极和条形负电极震动，从而使得条形正电极和条形负电极中形成有横向传播的声波，条形正电极和/或条形负电极上设置有凸起结构，凸起结构的设置改变了条形正电极和/或条形负电极的声阻抗，从而抑制条形正电极和/或条形负电极上的横向声波的传播，从而减小体声波谐振器的寄生模态。
附图说明
17.为了更清楚地说明本技术实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本技术的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，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相关的附图。
18.图1为本技术实施例提供的一种体声波谐振器的结构示意图之一；
19.图2为图1中a-a
′
的截面图；
20.图3为本技术实施例提供的一种体声波谐振器的结构示意图之二；
21.图4为本技术实施例提供的一种体声波谐振器的结构示意图之三。
22.图标：100-体声波谐振器；110-衬底；120-压电层；140-第一电极结构；141-条形正电极；143-正极汇流条；150-凸起结构；151-凸块；160-填充块；170-第二电极结构；142-条形负电极；144-负极汇流条。
具体实施方式
23.为使本技术实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本技术实施例中的附图，对本技术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技术一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本技术实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。
24.因此，以下对在附图中提供的本技术的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本技术的范围，而是仅仅表示本技术的选定实施例。基于本技术中的实施例，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，都属于本技术保护的范围。
25.应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。
26.在本技术的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指
示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，或者是该申请产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，仅是为了便于描述本技术和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本技术的限制。在本技术的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“设置”、“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接，对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本技术中的具体含义。
27.本技术提供了一种体声波谐振器100，如图1、图2所示，包括衬底110和压电层120，压电层120上设置有第一电极结构140和第二电极结构170，第一电极结构140包括多个条形正电极141，第二电极结构170包括多个条形负电极142，多个条形正电极141和多个条形负电极142平行间隔设置，条形正电极141和/或条形负电极142上设置有凸起结构150，凸起结构150用于消除体声波谐振器100的寄生模态。
28.体声波谐振器100工作时，需要在条形正电极141和条形负电极142上接入信号源，示例的，条形正电极141接入信号源的一端，条形负电极142接入信号源的另一端，信号源用于提供具有一定频率的交变电流，使得相邻的条形正电极141和条形负电极142之间形成电场，位于条形正电极141和条形负电极142之间的压电层120在电场作用下形成横向的声波。声波在传播过程中会传播至条形正电极141和条形负电极142内，当声波传播至条形正电极141和条形负电极142内后，与在压电层120中传播的声波的频率响应不同，形成杂波，本技术实施例在条形正电极141和/或条形负电极142的上设置凸起结构150，凸起结构150的设置改变了条形正电极141和/或条形负电极142的声阻抗，从而有效抑制声波传播至条形正电极141和条形负电极142内，进而减少体声波谐振器100的中的杂波，进而减少体声波谐振器100的寄生模态。
29.具体的，凸起结构150设置于条形正电极141和/或条形负电极142上，使得电极的表面形成凹凸不平的表面，凹凸不平的表面会对传播至此的声波进行反射，从而改变了条形正电极141和/或条形负电极142的声阻抗。
30.其中，压电层120的具体材料本技术实施例不做限制，只要具有压电效应即可，示例的，可以是铌酸锂、钽酸锂、氮化铝、氧化锌等压电薄膜中的一种或多种叠层等等。条形正电极141和条形负电极142的材料本技术实施例也不做具体限定，只要能够导电且容易制备形成条形正电极141和条形负电极142即可，示例的，可以是钼、铝、金等金属材料。
31.凸起结构150具体的设置位置及设置个数本技术实施例不做限制，示例的，可以在条形正电极141和条形负电极142的上表面均设置凸起结构150，在体声波谐振器100工作时，在条形正电极141和条形负电极142内传播的声波均能够在凸起结构150的作用下得到抑制，从而提高凸起结构150对声波抑制的效果，进一步减少体声波谐振器100的寄生模态。
32.当凸起结构150设置在至少一个条形正电极141和一个条形负电极142上时，设置凸起结构150的条形正电极141和条形负电极142的具体位置本技术实施例不做限制，示例的，可以在相邻的条形正电极141和条形负电极142上设置凸起结构150，也可以在间隔的条形正电极141和条形负电极142上设置凸起结构150。
33.如图1所示，为了方便多个条形正电极141与信号源的一端连接，使用正极汇流条143将多个条形正电极141连接，正极汇流条143分别与多个条形正电极141的端部连接，同
理，使用负极汇流条144将多个条形负电极142连接，负极汇流条144分别与多个条形负电极142的一端连接，且正极汇流条143与负极汇流条144分别位于压电层120的两侧。
34.本技术实施例提供的体声波谐振器100，包括衬底110和压电层120，压电层120上设置有第一电极结构140和第二电极结构170，第一电极结构140包括多个平行间隔的条形正电极141，第二电极结构包括多个条形负电极142，多个条形正电极141和多个条形负电极142平行间隔设置，当第一电极结构140和第二电极结构分别连接外界信号源时，条形正电极141与信号源的一端连接，条形负电极142与信号源的另一端连接，使得相邻的条形正电极141和条形正电极141之间形成电场，压电层120采用压电材料制成，根据压电材料的压电效应，处于电场中的压电材料激发沿条形正电极141排列方向传播的声波，由于条形正电极141和条形负电极142设置在压电层120的上表面，压电层120产生声波震动时，会带动条形正电极141和条形负电极142震动，从而使得条形正电极141和条形负电极142中形成有横向传播的声波，条形正电极141和/或条形负电极142上设置有凸起结构150，凸起结构150的设置改变了条形正电极141和/或条形负电极142的声阻抗，从而抑制条形正电极141和/或条形负电极142上的横向声波的传播，从而减小体声波谐振器100的寄生模态。
35.本技术实施例的一种可实现的方式中，凸起结构150设置有多个，多个凸起结构150阵列排布于条形正电极141或条形负电极142上。
36.当凸起结构150包括多个时，多个凸起结构150阵列排布于条形正电极141或条形负电极142上，阵列排布的凸起结构150使得电极的表面凹凸程度更大，从而对条形正电极141和/或条形负电极142的声阻抗改变越大，对声波传播至条形正电极141和/或条形负电极142的抑制作用越强烈，从而减少体声波谐振器100的寄生模态。
37.可选的，如图1所示，凸起结构150包括至少一个凸块151，凸块151的延伸方向与条形正电极141或条形负电极142的延伸方向平行。
38.凸块151沿条形正电极141或者条形负电极142的延伸方向平行，能够抑制声波传播至条形正电极141或条形负电极142中，从而提高凸起结构150对声波的抑制效果，从而更进一步的减少体声波谐振器100的寄生模态。
39.其中，凸块151采用钼、铝、金中的一种材料制成。凸块151采用金属制成，与条形正电极141的材料匹配，能够方便凸块151的制备，示例的，条形正电极141与凸块151采用相同的材料制成。另外，由于条形正电极141和条形负电极142通常采用薄膜电极的形式，在沉积形成第一电极结构140和第二电极结构170后，可以第一电极结构140和第二电极结构170的上表面沉积凸块151。
40.本技术实施例的一种可实现的方式中，如图2所示，凸块151的纵向截面形状为矩形。
41.凸块151的纵向截面形状为矩形时，凸块151与条形正电极141或条形负电极142形成的凹凸表面的转折处的角度为直角，对传播至此的声波进行反射作用更加强烈，从而对条形正电极141和/或条形负电极142的声阻抗改变的更加明显，进而减少体声波谐振器100的中的杂波，减少体声波谐振器100的寄生模态。
42.本技术实施例的一种可实现的方式中，凸块151沿层叠方向的高度在0.05-0.5um之间。
43.其中，凸块151沿层叠方向的高度与体声波谐振器100的工作频率相关，当体声波
谐振器100的工作频率越高时，凸块151沿层叠方向的高度越低，根据现有技术中体声波谐振器100的应用频率，将凸块151设置在0.05-0.5um之间。
44.可选的，如图3所示，凸块设置有两个，两个凸块相对平行设置。两个凸块151在条形正电极141或条形负电极142的上表面上沿条形正电极141的排列方向平行间隔设置。
45.两个凸块151平行间隔设置于条形正电极141或条形负电极142的上表面，在不影响凸起结构150对条形正电极141和条形负电极142传播的声波抑制的情况下，降低了凸起结构150的制备难度。
46.需要说明的是，为了提高凸块151抑制声波的效果，可以将两个凸块151分别设置于条形正电极141或条形负电极142的上表面的两侧，如图3所示，这样，在条形正电极141或条形负电极142的两侧首先对声波进行阻碍，使得声波不易传播至条形正电极141或条形负电极142内。
47.本技术实施例的一种可实现的方式中，如图4所示，相邻两个凸块151之间设置有填充块160，填充块160相对的两个侧壁与两侧的凸块151的侧壁接触。
48.两个凸块151之间设置填充块160，填充块160与凸块151的材料不同，填充块160与两侧的凸块151形成声子晶体结构，填充块160与凸块151交替设置，声子晶体的效应较为明显，从而能够进一步抑制声波在条形正电极141或者条形负电极142中的传播，因此，从而减小谐振器的寄生模态。
49.其中，填充块160的上表面的高度本技术实施例不做限制，示例的，可以与凸块151平齐，也可以低于凸块151的上表面，也可以高于凸块151的上表面。
50.示例的，填充块160为非金属块。非金属块采用非金属材料制成，凸块151采用金属材料制成，非金属与金属间隔交替设置，形成的声子晶体结构声子效应更加明显，从而能够很好的抑制声波在条形成正电极和/或条形负电极142上的传播，减小声波在条形成正电极和/或条形负电极142上的耗散，进一步提高谐振器的品质因子。其中，非金属填充块160的具体材料本技术不做具体限制，可以是二氧化硅、碳化硅、氮化硅等等，只要是非金属材料即可。
51.另外，填充块160也可以是金属材料，当填充块160采用金属材料制成时，填充块160需采用与凸块不同的金属材料制成以形成声子晶体结构。
52.本技术实施例的一种可实现的方式中，凸起结构150为条带型，凸起结构150的长度与条形正电极141或条形负电极142的长度相等。
53.当凸起结构150为条带型，且凸起结构150的长度与条形正电极141或条形负电极142的长度相等，能够在抑制整个长度上的声波传播，从而提高凸起结构150对声波的抑制效果，从而更进一步的减少体声波谐振器100的寄生模态。
54.可选的，凸起结构150设有两个，平行且相对设置。
55.凸起结构150设置有两个，两个凸起结构150平行且相对设置，能够从两个方向抑制声波传播至条形正电极141或条形负电极142中，从而提高凸起结构150对声波的抑制效果，从而更进一步的减少体声波谐振器100的寄生模态。
56.本技术实施例还公开了一种滤波器，包括如上任意一项的体声波谐振器100。该滤波器包含与前述实施例中的体声波谐振器100相同的结构和有益效果。滤波器的结构和有益效果已经在前述实施例中进行了详细描述，在此不再赘述。
57.以上所述仅为本技术的优选实施例而已，并不用于限制本技术，对于本领域的技术人员来说，本技术可以有各种更改和变化。凡在本技术的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本技术的保护范围之内。

技术特征：

1.一种体声波谐振器，其特征在于，包括层叠设置的衬底和压电层，所述衬底设有空腔，所述压电层上设置有第一电极结构和第二电极结构，所述第一电极结构包括多个条形正电极，所述第二电极结构包括多个条形负电极，多个所述条形正电极与多个所述条形负电极平行间隔设置，所述条形正电极和/或所述条形负电极上设有凸起结构，所述凸起结构用于消除所述体声波谐振器的寄生模态。2.如权利要求1所述的体声波谐振器，其特征在于，所述凸起结构设有多个，阵列排布于所述条形正电极或所述条形负电极上。3.如权利要求2所述的体声波谐振器，其特征在于，所述凸起结构包括至少一个凸块，所述凸块的延伸方向与所述条形正电极或所述条形负电极的延伸方向平行。4.如权利要求3所述的体声波谐振器，其特征在于，所述凸块的纵向截面形状为矩形。5.如权利要求4所述的体声波谐振器，其特征在于，所述凸块的高度为0.05-0.5um。6.如权利要求3至5中任一项所述的体声波谐振器，其特征在于，所述凸块设置有两个，两个所述凸块相对平行设置。7.如权利要求3所述的体声波谐振器，其特征在于，相邻两个所述凸块之间设有填充块。8.如权利要求1所述的体声波谐振器，其特征在于，所述凸起结构为条带型，所述凸起结构的长度与所述条形正电极或所述条形负电极的长度相等。9.如权利要求8所述的体声波谐振器，其特征在于，所述凸起结构设有两个，平行且相对设置。10.一种滤波器，其特征在于，包括权利要求1-9任一项所述的体声波谐振器。

技术总结

本申请公开了一种体声波谐振器及滤波器，涉及微电子技术领域，本申请的体声波谐振器，包括衬底和压电层，压电层上设置有第一电极结构和第二电极结构，第一电极结构包括多个条形正电极，第二电极结构包括多个条形负电极，多个条形正电极和多个条形负电极平行间隔设置，条形正电极和/或条形负电极上设置有凸起结构，凸起结构用于消除体声波谐振器的寄生模态。本申请提供的体声波谐振器及滤波器，能够有效抑制电极中横向传播的声波，从而减小谐振器的寄生模态。器的寄生模态。器的寄生模态。