[發(fā)明專利]一種高頻近零頻率溫度系數(shù)的窄帶濾波器及制造方法

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• 申請日: 2020-12-18
• 公開（公告）號: CN112600531A
• 公開（公告）日: 2021-04-02
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 李紅浪;許欣;柯亞兵
• 申請（專利權(quán)）人: 廣東廣納芯科技有限公司
• 主分類號: H03H9/56
• 分類號: H03H9/56;H03H3/04
• 代理公司: 上海專利商標(biāo)事務(wù)所有限公司 31100
• 代理人: 蔡悅

本發(fā)明涉及一種高頻近零頻率溫度系數(shù)的窄帶濾波器及制造方法。該窄帶濾波器包括：高聲速材料襯底層；形成在高聲速材料襯底層之上的歐拉角為(90°,90°,40°)厚度為mλ的LGS低聲速材料層；形成在LGS低聲速材料層之上的具有c軸取向的厚度為0.1λ的單晶AlN高聲速材料壓電層，具有c軸取向的單晶AlN高聲速材料壓電層的；以及設(shè)在具有c軸取向的單晶AlN高聲速材料壓電層上的IDT電極，其中，λ是電極激發(fā)的聲波波長。本發(fā)明可實(shí)現(xiàn)零TCF值或近零TCF值、高Q值、低機(jī)電耦合系數(shù)、無雜散的諧振器。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及聲波諧振器/濾波器，尤其涉及手機(jī)射頻前端中的一種高頻近零頻率溫度系數(shù)的窄帶濾波器及其制造方法。

背景技術(shù)

隨著無線通訊應(yīng)用的發(fā)展，人們對于數(shù)據(jù)傳輸速度的要求也越來越高。相對應(yīng)的是頻譜資源的高利用率以及通訊協(xié)議的復(fù)雜化。為了在有限的帶寬內(nèi)支持足夠的數(shù)據(jù)傳輸率，對于射頻系統(tǒng)的各種性能提出了嚴(yán)格的要求。

在射頻前端模塊中，濾波器起著至關(guān)重要的作用。它可以將帶外干擾和噪聲濾除以滿足射頻系統(tǒng)和通訊協(xié)議對于信噪比的需求。在5G時代為了實(shí)現(xiàn)高帶寬，載波聚合技術(shù)的路數(shù)必須上升，也意味著手機(jī)需要支持的頻帶數(shù)目不斷上升，由于每一個頻帶有需要有自己的濾波器，射頻前端模塊中濾波器的數(shù)量也越來越多，濾波器的設(shè)計越來愈有挑戰(zhàn)性。

濾波器領(lǐng)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濾波器主要利用壓電效應(yīng)，當(dāng)對晶體施以電壓，晶體將發(fā)生機(jī)械形變，將電能轉(zhuǎn)換為機(jī)械能。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。其技術(shù)從Normal-SAW、TC-SAW，更進(jìn)一步演進(jìn)到IHP-SAW，以及未來的XBAR技術(shù)。

現(xiàn)有的IHP-SAW技術(shù)采用類似于SAW器件+SMR-BAW器件的多層反射柵結(jié)構(gòu)的混合技術(shù)。這種混合結(jié)構(gòu)技術(shù)，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(yōu)異的溫度補(bǔ)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(xiàn)階段SAW濾波器的一個主要發(fā)展方向。

IHP-SAW濾波器具有以下三大優(yōu)點(diǎn)：

1、高Q值，IHP-SAW濾波器，采用SMR-BAW的多層反射柵結(jié)構(gòu)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(tǒng)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(shù)TCF(Temperature Coefficient of Frequency)，IHP-SAW的TCF可以達(dá)到≤-20ppm/℃，進(jìn)一步優(yōu)化設(shè)計可以達(dá)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(jié)構(gòu)采用高聲阻抗和低聲阻抗交替堆疊的方式實(shí)現(xiàn)。其低聲阻抗材料多采用TCF為正溫度系數(shù)的材料，如二氧化硅；高聲阻抗層常用低溫度系數(shù)的材料，如SiN、W等。

然而，現(xiàn)有IHP-SAW技術(shù)存在如下的問題：

IHP-SAW雖然TCF值≤-20ppm/℃，依然存在輕度溫度漂移現(xiàn)象，零TCF值或近零TCF值(TCF≤-5ppm/℃)高頻窄帶濾波器等高性能產(chǎn)品是不多見的，現(xiàn)有技術(shù)還不能實(shí)現(xiàn)溫度漂移系數(shù)為零的濾波器。

因此，目前亟須一種近零頻率溫度系數(shù)的窄帶濾波器。

發(fā)明內(nèi)容