[發明專利]一種高品質因數的薄膜體聲波諧振器的優選結構

有效

• 申請號: 201911392114.4
• 申請日: 2019-12-30
• 公開（公告）號: CN111049495B
• 公開（公告）日: 2021-05-04
• 發明（設計）人: 趙洪元;朱健
• 申請（專利權）人: 中國電子科技集團公司第五十五研究所
• 主分類號: H03H9/17
• 分類號: H03H9/17;H03H9/02;H03H9/13
• 代理公司: 南京經緯專利商標代理有限公司 32200
• 代理人: 吳樹山

1.一種高品質因數的薄膜體聲波諧振器，包括上表面帶有凹槽（ 2） 的襯底（ 1） 、位于襯底（1）上方的底電極層（3）、壓電層（4），其特征在于，還包括帶有異形空氣橋結構（12）的頂電極層（5），所述異形空氣橋結構（12）內設有可起到對橫向聲波回彈作用并提升薄膜體聲波諧振器品質因數的聲回彈結構（7）；所述異形空氣橋結構（12）的一個方向的邊界位于所述凹槽（2）以內，另一個方向的邊界延伸到凹槽（2）的邊界以外；所述聲回彈結構（7）與異形空氣橋結構（12）緊貼，形成水平傳播方向的聲阻抗不匹配界面；所述聲回彈結構（7）的材質為SiC與鈣鈦礦組合的薄膜介質或SiN與鈣鈦礦組合的薄膜介質；其中，所述異形空氣橋結構（12）是指其橋腔支撐結構的內側面設有凹槽（9）并在相向對稱的外側面設有與凹槽（9）尺寸相等的凸起；所述聲回彈結構（7）與異形空氣橋結構（12）緊貼是指，所述聲回彈結構（7）為與異形空氣橋結構（12）的橋腔相向的凸形多面體并以臥式設置在異形空氣橋結構（12）的橋腔上方區域，所述聲回彈結構（7）的頂端面嵌入并與異形空氣橋結構（12）的橋腔仰頂面凹槽（8）緊貼，所述聲回彈結構（7）的底端面與異形空氣橋結構（12）下方區域的壓電層（4）之間留有空氣間隙（11），所述聲回彈結構（7）的左側面和右側面分別嵌入并與異形空氣橋結構（12）的橋腔支撐結構相鄰的內側面的凹槽（9）緊貼。

2.一種高品質因數的薄膜體聲波諧振器，包括上表面帶有凹槽（2）的襯底（1）、位于襯底（1）上方的底電極層（3）、壓電層（4）、帶有空氣橋結構（6）的頂電極層（5），其特征在于，所述空氣橋結構（6）內設有可起到對橫向聲波回彈作用并提升薄膜體聲波諧振器品質因數的聲回彈結構（7）；所述空氣橋結構（6）的一個方向的邊界位于所述凹槽（2）以內，另一個方向的邊界延伸到凹槽（2）的邊界以外；所述聲回彈結構（7）與空氣橋結構（6）緊貼，形成水平傳播方向的聲阻抗不匹配界面；所述聲回彈結構（7）的材質為SiC與鈣鈦礦組合的薄膜介質或SiN與鈣鈦礦組合的薄膜介質；其中，所述聲回彈結構（7）與空氣橋結構（6）緊貼是指，所述聲回彈結構（7）為與空氣橋結構（6）的橋腔相向的梯形多面體并以臥式設置在空氣橋結構（6）的橋腔上方區域，所述聲回彈結構（7）的底端面與空氣橋結構（6）下方區域的壓電層（4）之間留有空氣間隙（11），所述聲回彈結構（7）的頂端面、左側面和右側面分別嵌入并與空氣橋結構（6）相向對稱的橋腔凹槽（10）緊貼。

3.根據權利要求1-2任一項所述的一種高品質因數的薄膜體聲波諧振器，其特征在于，所述薄膜介質中的SiC與鈣鈦礦的質量比為4:1。

4.根據權利要求1-2任一項所述的一種高品質因數的薄膜體聲波諧振器，其特征在于，所述薄膜介質中的SiN與鈣鈦礦的質量比為4:1。

5.根據權利要求1-2任一項所述的一種高品質因數的薄膜體聲波諧振器，其特征在于，所述SiC和鈣鈦礦組合的薄膜介質中摻雜稀土元素鐿（Yb）、銪（Eu）中的一種或兩種。

6.根據權利要求1-2任一項所述的一種高品質因數的薄膜體聲波諧振器，其特征在于，所述SiN和鈣鈦礦組合的薄膜介質中摻雜稀土元素鐿（Yb）、銪（Eu）中的一種或兩種。

7.根據權利要求1-2任一項所述的一種高品質因數的薄膜體聲波諧振器，其特征在于，所述壓電層（4）的材質與聲回彈結構（7）的材質相同。

8.根據權利要求1-2任一項所述的一種高品質因數的薄膜體聲波諧振器，其特征在于，所述異形空氣橋結構（12）或空氣橋結構（6）的橋腔高度為10nm至2um，所述異形空氣橋結構（12）或空氣橋結構（6）的橋腔寬度為1um至15um。

9.根據權利要求8所述的一種高品質因數的薄膜體聲波諧振器，其特征在于，所述聲回彈結構（7）的厚度與其材質聲阻抗的乘積大于異形空氣橋結構（12）或空氣橋結構（6）的厚度與其材質聲阻抗的乘積。

10.根據權利要求9所述的一種高品質因數的薄膜體聲波諧振器，其特征在于，所述異形空氣橋結構（12）或空氣橋結構（6）的形狀由頂電極層（5）直接構成。