[發明專利]一種新型鍵合結構聲表面波器件及其制備方法

有效

• 申請號: 202110233563.5
• 申請日: 2021-03-03
• 公開（公告）號: CN113014218B
• 公開（公告）日: 2023-07-11
• 發明（設計）人: 封瓊;許志斌;陸增天
• 申請（專利權）人: 無錫市好達電子股份有限公司
• 主分類號: H03H3/02
• 分類號: H03H3/02;H03H9/02
• 代理公司: 無錫華源專利商標事務所(普通合伙) 32228
• 代理人: 聶啟新

本發明公開了一種新型鍵合結構聲表面波器件及其制備方法，涉及聲表器件領域，由下至上依次包括支撐襯底、組分漸變層、壓電基板和叉指換能器，組分漸變層用于提供聲波的全反射，組分漸變層靠近襯底一側的組分聲速高于靠近壓電基板一側的組分聲速，且組分沿生長方向線性變化。該組分漸變層能夠抑制寄生響應的產生，還可以改善鍵合薄膜質量、提高器件機電耦合系數和耐受功率，且制備方法相對成熟簡單。

技術領域

本發明涉及聲表器件領域，尤其是一種新型鍵合結構聲表面波器件及其制備方法。

背景技術

聲表面波器件因其小型化、插損低等優點被廣泛應用于移動終端領域，目前使用比較普遍的壓電材料是LiTaO₃和LiNbO₃，其較強的壓電性能使得聲表面波濾波器件獲得較大的相對帶寬，非常適合5G通訊的技術需要。

但是LiTaO₃和LiNbO₃基聲表面波器件存在嚴重的頻率隨溫度偏移問題，導致該類型器件的應用范圍受到限制。目前采用壓電基板與低溫漂襯底鍵合的技術可有效降低器件的頻率溫度系數。但由于兩種材料具有不同的聲學輸入阻抗，彈性波在鍵合界面處發生聲學反射，從而引起一些寄生響應，導致器件性能惡化。另外，由于兩種材料具有不同的晶格結構和熱膨脹系數，鍵合界面的質量不太理想，這也會導致器件Q值下滑。

發明內容

本發明人針對上述問題及技術需求，提出了一種新型鍵合結構聲表面波器件及其制備方法，在壓電基板與襯底之間插入一層組分漸變層，提供聲波的全反射，抑制寄生響應的產生，同時滿足改善鍵合薄膜質量、提高器件耐受功率等優點，且制備相對成熟簡單。

本發明的技術方案如下：

一種新型鍵合結構聲表面波器件，由下至上依次包括支撐襯底、組分漸變層、壓電基板和叉指換能器，組分漸變層用于提供聲波的全反射，組分漸變層靠近襯底一側的組分聲速高于靠近壓電基板一側的組分聲速，且組分沿生長方向線性變化。

其進一步的技術方案為，組分漸變層靠近襯底一側的組分為Si₃N₄、中間組分為SiO_xN_1-x、靠近壓電基板一側的組分為SiO₂，其中0＜x＜1；Si₃N₄的組分聲速高于SiO₂的組分聲速，SiO_xN_1-x的N組分漸變滿足沿生長方向逐漸線性減小、O組分漸變滿足沿生長方向逐漸線性增大，聲表面波器件聲學波的聲阻抗在組分漸變層連續變化，且SiO_xN_1-x兼具Si₃N₄的波導效應和SiO₂的溫度補償效應，SiO_xN_1-x的熱膨脹系數介于SiO₂與Si₃N₄之間，且連續變化。

其進一步的技術方案為，組分漸變層靠近襯底一側的組分為AlN、中間組分為Al_xGa_1-xN、靠近壓電基板一側的組分為GaN，其中0＜x＜1；AlN的組分聲速高于GaN的組分聲速，Al_xGa_1-xN的Al組分漸變滿足沿生長方向逐漸線性減小、Ga組分漸變滿足沿生長方向逐漸線性增大，且Al_xGa_1-xN的電阻率隨Al組分的增加而增大，用于抑制聲學能量的泄露，聲表面波器件的聲學波的聲阻抗在組分漸變層連續變化，Al_xGa_1-xN的熱膨脹系數介于支撐襯底與壓電基板之間，且連續變化。

其進一步的技術方案為，支撐襯底的材料為Si、SiC、藍寶石或金剛石。