[發明專利]單片式混合集成聲波諧振器陣列及其制備方法

有效

• 申請號: 202010631496.8
• 申請日: 2020-07-03
• 公開（公告）號: CN111817678B
• 公開（公告）日: 2021-12-28
• 發明（設計）人: 歐欣;周鴻燕;張師斌;鄭鵬程;黃凱;游天桂
• 申請（專利權）人: 中國科學院上海微系統與信息技術研究所
• 主分類號: H03H3/007
• 分類號: H03H3/007;H03H3/10;H03H3/02;H03H3/04
• 代理公司: 廣州三環專利商標代理有限公司 44202
• 代理人: 郝傳鑫;賈允

本申請涉及一種單片式混合集成聲波諧振器陣列及其制備方法，聲波諧振器陣列包括支撐襯底；位于支撐襯底上表面的壓電層；壓電層包括多個厚度不相同的區域；壓電層與支撐襯底接觸的一面平整或壓電層遠離支撐襯底的一面平整；位于壓電層上表面的叉指電極陣列；叉指電極陣列中幾何特征相同的多個叉指電極與多個厚度不相同的區域一一對應；叉指電極陣列中幾何特征不同的多個叉指電極在壓電層上的對應區域的厚度相同；且幾何特征不同的多個叉指電極對應的多個目標聲波模式不同。本申請中聲波諧振器陣列的工作頻率可以同時覆蓋低頻、中頻和高頻頻段，如此，可以解決實際應用中需要將分立聲波諧振器進行系統級集成導致的工藝、設計復雜等問題。

技術領域

本申請涉及半導體技術領域，特別涉及一種單片式混合集成聲波諧振器陣列及其制備方法。

背景技術

濾波器具有選頻功能，即允許所需頻率的信號通過，而抑制不需要的頻率的信號通過，是微波通信領域里極為重要的元件，被廣泛應用于移動通信、衛星通信、雷達及其它微波通信領域。濾波器通常由多個諧振器通過電極互聯的方式組成。

第五代移動通信技術(5th-Generation，5G)的來臨對濾波器行業的影響巨大。5G網絡包括兩段頻率：FR1頻段和FR2頻段，其中FR1頻段為目前主頻段，頻率范圍是450MHz-6GHz，這對濾波器的工作頻段范圍提出了更高的要求；同時，對濾波器的性能(如高頻、低損耗等)的要求也不斷提高。

聲表面波(Surface Acoustic Wave，SAW)濾波器廣泛應用于2G接收機前端以及雙工器和接收濾波器。SAW濾波器集低插入損耗和良好的抑制性能于一身，且帶寬大、體積小；但由于其聲表面波聲速以及電極制備上的局限性，一般只適用于2GHz以下的應用。高于2GHz時，體聲波(Bulk Acoustic Wave，BAW)濾波器則更具性能優勢。

因此，當前移動終端的通信通常會采用SAW濾波器和BAW濾波器協同滿足不同頻段需求，這將導致工藝成本提高、設計和制備工藝復雜等問題。

發明內容

本申請實施例提供了一種單片式混合集成聲波諧振器陣列及其制備方法，可以實現多頻段濾波器的單片集成，從而解決了實際需求中需要聲表面波濾波器、體聲波濾波器等協同工作帶來的工藝復雜、設計復雜以及成本高的問題。

一方面，一種單片式混合集成聲波諧振器陣列，包括：

支撐襯底；

位于支撐襯底上表面的壓電層；壓電層包括多個厚度不相同的區域；壓電層與支撐襯底接觸的一面平整；壓電層的聲阻抗小于支撐襯底的聲阻抗；

位于壓電層上表面的叉指電極陣列；叉指電極陣列中幾何特征相同的多個叉指電極與多個厚度不相同的區域一一對應；叉指電極陣列中幾何特征不同的多個叉指電極在壓電層上的對應區域的厚度相同；且幾何特征不同的多個叉指電極對應的多個目標聲波模式不同。

可選的，多個厚度不相同的區域對應的多個叉指電極的周期均相同。

可選的，叉指電極陣列中幾何特征相同但周期不同的多個叉指電極在壓電層上的對應區域的厚度相同。

可選的，多個厚度不相同的區域對應的多個叉指電極中至少包括兩個周期不相同的叉指電極。

可選的，多個厚度不相同的區域中每個區域的厚度與對應的目標聲波波長的比值大于等于0.05且小于等于0.5。

可選的，支撐襯底是單層結構；

或；

支撐襯底是多層結構；多層結構包括襯底層和至少一層材料層。

可選的，支撐襯底的材料包括硅、氧化硅、碳化硅、藍寶石、金剛石、砷化鎵、石英、鈮酸鋰、鉭酸鋰、氮化鋁、氮化鎵、氧化鎵和氧化鋅中的任一種。