[發明專利]一種基于POI結構的高性能聲表面波諧振器及制造方法

在審

• 申請號: 202011508066.3
• 申請日: 2020-12-18
• 公開（公告）號: CN112737543A
• 公開（公告）日: 2021-04-30
• 發明（設計）人: 李紅浪;許欣;柯亞兵;李陽
• 申請（專利權）人: 廣東廣納芯科技有限公司
• 主分類號: H03H9/25
• 分類號: H03H9/25;H03H3/08
• 代理公司: 上海專利商標事務所有限公司 31100
• 代理人: 蔡悅

本發明涉及一種基于POI結構的高性能聲表面波諧振器及制造方法。該聲表面波諧振器，包括：由高聲速材料的襯底層和形成在所述襯底層上的低聲速材料層構成的至少一層布拉格反射層，所述襯底層厚度5λ，所述低聲速材料為歐拉角(90°,90°,0°)厚度為0.1λ的LGS；形成在所述低聲速材料層之上的單晶36°YX LiTaO₃的厚度為0.5λ的壓電層；以及設在所述壓電層上的電極，電極占空比為0.5－0.6，其中，λ是所述電極激發的聲波波長。本發明的聲表面波諧振器高頻低插損高FOM值且無雜散，TCF值接近零。

技術領域

本發明涉及聲波諧振器/濾波器，尤其涉及手機射頻前端中的一種基于POI結構的高性能聲表面波諧振器及制造方法。

背景技術

隨著無線通訊應用的發展，人們對于數據傳輸速度的要求也越來越高。相對應的是頻譜資源的高利用率以及通訊協議的復雜化。為了在有限的帶寬內支持足夠的數據傳輸率，對于射頻系統的各種性能提出了嚴格的要求。

在射頻前端模塊中，濾波器起著至關重要的作用。濾波器領域目前有三大主流類型，分別是聲表面波(SAW)、體聲波(BAW)、以及薄膜體聲波(FBAR)濾波器。而其中，SAW是低頻和中頻段的主流，在1.5GHz以下使用非常合適，頻率上限為2.5～3GHz。

SAW濾波器主要是利用壓電效應，當對晶體施以電壓時，晶體將發生機械形變，將電能轉換為機械能。其技術從Normal-SAW、TC-SAW，更進一步演進到IHP-SAW，以及未來的XBAR技術。

現有的IHP-SAW技術采用類似于SAW器件+SMR-BAW器件的多層反射柵結構的混合技術。這種混合結構技術，既賦予其SAW器件單面加工工藝簡單的特性，又賦予其SMR-BAW器件的低能量泄露的特性。

IHP-SAW濾波器以其優異的溫度補償性能、較低的插入損耗，可比擬甚至超越部分BAW、FBAR濾波器，而成為現階段SAW濾波器產業的一大發展趨勢。

現有IHP-SAW濾波器具有以下三大優點：

1、高Q值，IHP-SAW濾波器，采用SMR-BAW的多層反射柵結構可使更多的聲表面波能量聚焦在襯底層表面，從而降低聲波在傳播過程中的損耗，提高器件的Q值。高Q特性(其Qmax～3000，傳統SAW Qmax～1000)使其具有高的帶外抑制、陡峭的通帶邊緣滾降、以及高的隔離度。

2、低頻率溫度系數TCF(Temperature Coefficient of Frequency)，IHP-SAW的TCF可以達到≤-20ppm/℃，進一步優化設計可以達到0ppm/℃，鈮酸鋰作為壓電層的TC-SAW的TCF為-20至-25ppm/℃。

3、良好的散熱性。

IHP-SAW濾波器的SMR-BAW多層反射柵結構采用高聲阻抗和低聲阻抗交替堆疊的方式實現。其低聲阻抗材料多采用TCF為正溫度系數的材料，如二氧化硅；高聲阻抗層常用低溫度系數的材料，如SiN、W等。

然而，現有IHP-SAW濾波器存在如下的問題：

一、IHP-SAW工作頻率為3.5GHz左右，遠達不到5G通信高頻要求(一般需要大于5G)；

二、IHP-SAW的品質因數Q最高為3000左右，不滿足5G通信低插損的要求；

三、IHP-SAW的TCF可以達到≤-20ppm/℃，頻率溫度系數依然較大，不滿足5G通信低頻率溫度系數(≤-10ppm/℃)的要求。

因此，需要提高聲表面波諧振器的工作頻率和綜合性能。

發明內容