[發明專利]一種薄膜體聲波諧振器及通信器件

在審

• 申請號: 201910261666.5
• 申請日: 2019-04-02
• 公開（公告）號: CN110061713A
• 公開（公告）日: 2019-07-26
• 發明（設計）人: 不公告發明人
• 申請（專利權）人: 嘉興宏藍電子技術有限公司
• 主分類號: H03H9/00
• 分類號: H03H9/00;H03H9/02
• 代理公司: 北京中知法苑知識產權代理事務所(普通合伙) 11226
• 代理人: 李明

本發明公開了一種薄膜體聲波諧振器及其通信器件，該諧振器包括襯底，襯底的上表面設有凹槽，凹槽設有邊界，襯底上依次設有底電極層、壓電層與頂電極層，底電極層與壓電層之間設置第一溫度補償層，壓電層與頂電極層之間設置第二溫度補償層，壓電層面向第一溫度補償層的一側與面向第二溫度補償層的另一側分別設置有保護腔，第一溫度補償層與第二溫度補償層分別放置于保護腔中，保護腔的長度延伸出凹槽的邊界。上述諧振器通過在壓電層靠近溫度補償層的一側設置保護腔體，并將溫度補償層嵌入保護腔體中，使其端部覆蓋較厚的壓電材料并發揮保護作用，有效減弱刻蝕液的浸透能力，從而避免溫度補償層被犧牲層刻蝕液侵蝕，確保諧振器的溫度穩定性。

技術領域

本發明涉及無線通信射頻前端器件技術領域，特別是涉及一種薄膜體聲波諧振器及通信器件。

背景技術

隨著無線通信技術及智能手機的發展，射頻前端對元器件性能指標、集成度的要求越來越高。基于薄膜體聲波器件的射頻前端濾波器、雙工器、多工器因其具有小體積、低插損、快速滾降、低功耗等優點，已被廣泛使用于智能手機、通信終端、以及通信基站中，并將于未來應用于車聯網、工業控制等物聯網終端的通信設備中。此外，基于薄膜體聲波器件的振蕩器在高速串行數據設備如SATA硬盤驅動器、USB3.0標準PC外設、C-type接口、光線收發器等中極具應用價值。

典型的薄膜體聲波諧振器包括位于襯底上的聲反射層、位于聲反射層上的底電極層、位于底電極層上的壓電層，以及位于壓電層上的頂電極層。聲反射層的兩種常見具體形式分別是，空氣腔結構，以及由高聲阻抗層和低聲阻抗層交疊而成的多層復合結構。空氣腔的形成過程通常是，先沉積一層犧牲層材料，當器件其它各層加工完成后，對犧牲層材料進行釋放，留下的空間即可形成空腔。

薄膜體聲波諧振器的諧振頻率由各層薄膜的厚度及厚度方向上的材料聲速決定，不包括聲反射層及襯底。具體地，當厚度增大時，諧振頻率降低；當材料聲速變小時，諧振頻率降低。由于薄膜體聲波諧振器的壓電層、電極層的厚度及聲速都會隨溫度而變化，因此薄膜體聲波諧振器的諧振頻率也隨溫度而變化。常見的壓電層、電極層材料如氮化鋁、鉬都是負溫度系數材料，即材料聲速都隨溫度升高而變小。例如，氮化鋁的聲速的溫度系數為-25ppm/℃，鉬的聲速的溫度系數為-60ppm/℃。因此，薄膜體聲波諧振器的諧振頻率通常都隨溫度升高而降低，其溫度系數受到各層材料的厚度比例影響，通常在 -30ppm/℃到-40ppm/℃之間。在薄膜體聲波諧振器中添加具有正溫度系數的材料層，例如溫度系數為+60ppm/℃的二氧化硅層，可以實現對其他材料層負溫度系數的抵消作用，使薄膜體聲波諧振器整體呈現低溫漂(+/-10ppm/℃以內)、甚至零溫漂特性。常見的溫度補償層的材料為二氧化硅及帶有其它元素摻雜的二氧化硅，而空氣腔型薄膜體聲波諧振器的犧牲層材料也相同。

由于薄膜體聲波諧振器的溫度補償層的圖形化通常為刻蝕工藝形成，因此溫度補償層在其邊界處經過刻蝕的表面很粗糙，導致生長在其邊界上方的壓電層薄膜缺陷較多，容易形成微孔。當薄膜體聲波諧振器經歷犧牲層的釋放工藝時，暴露在刻蝕液中的壓電層薄膜難以對溫度補償層形成有效保護，刻蝕液極易在溫度補償層邊界上方處通過壓電層的微孔侵透壓電層薄膜，鉆入溫度補償層。由于溫度補償層與犧牲層通常都使用二氧化硅或摻雜型二氧化硅材料，因此犧牲層刻蝕液也會對溫度補償層造成腐蝕破壞，進而影響薄膜體聲波諧振器的溫度穩定性。

因此，如何有效保護溫度補償層的完整性是亟待解決的技術難題。

發明內容

本發明的目的在于克服現有技術所存在的不足而提供一種薄膜體聲波諧振器及通信器件，通過在壓電層靠近溫度補償層的一側設置保護腔體，并將溫度補償層嵌入保護腔體中，使得溫度補償層的多面同時覆蓋較厚的壓電材料并發揮保護作用，有效減弱刻蝕液的浸透能力，從而避免溫度補償層被犧牲層刻蝕液侵蝕，確保諧振器的溫度穩定性。

為實現上述目的，本發明采用如下技術方案：