[發明專利]一種非連續基底結構聲表面波濾波器及其制備方法

在審

• 申請號: 202110331118.2
• 申請日: 2021-03-25
• 公開（公告）號: CN112968124A
• 公開（公告）日: 2021-06-15
• 發明（設計）人: 吳亮;王琦琨;付丹揚;龔建超;劉歡
• 申請（專利權）人: 奧趨光電技術（杭州）有限公司
• 主分類號: H01L41/187
• 分類號: H01L41/187;H01L41/316
• 代理公司: 杭州宇信聯合知識產權代理有限公司 33401
• 代理人: 王健

本發明提供了一種非連續基底結構聲表面波濾波器，包括以下結構：1)襯底層1；2)設置在所述襯底層上壓電薄膜層2和其中包含的聲阻抗非連續層3；3)設置在所述壓電薄膜層上的叉指換能器4。通過本發明的方案，可以在聲表面波器件(SAW)傳播路徑上改變聲阻抗條件或者進行周期性設計，對聲表面波傳播特性進行調制，從而最終實現聲表面波濾波器的品質因子(Q值)，帶寬以及插入損耗等性能指標的提升。本發明中采用壓電薄膜，相比于傳統單晶材料，價格更加低廉，并且無論采用剝離，還是刻蝕工藝都很容易制備出非連續聲阻抗的空隙空間。

技術領域

本發明涉及半導體材料及器件制備技術領域，具體涉及一種非連續基底結構聲表面波濾波器及其制備方法。

背景技術

聲表面波(Surface acoustic wave SAW)是一種沿彈性固體表面或介質表面傳播的彈性波。聲表面波濾波器是利用壓電效應和聲表面波傳播的物理特性制成的頻率選擇性器件。SAW濾波器設計靈活、模擬/數字兼容、帶內衰減小、抗電磁干擾(EMI)性能好、體積小、重量輕且可靠性高等，這些特點使得SAW濾波器在基站、導航、移動通信等眾多領域得到廣泛的應用。

聲表面波濾波器通過輸入IDT通過逆壓效應將輸入的電信號轉化為聲信號，該聲信號沿基片表面傳播，沿著基片到達輸出IDT，最終由輸出IDT將此聲信號轉化為電信號輸出。為了實現頻率選擇功能，絕大部分的技術是通過設計優化換能器，即叉指換能器(interdigital transducers，IDT)部分，例如通過設計指條的孔徑，寬度，厚度，數目等，相對來看，對聲表面波傳播路徑結構的設計較為少見，特別是傳播表面均采用連續或近似連續設計，其中中北大學公開號為CN 110971210 A的專利提出了一種在兩個換能器之間設計金屬點陣的結構，實現選頻的信號處理技術。但這種方法可調控參數有限，對工藝控制要求高，對濾波器性能提升有限。目前來看，對于聲表面波濾波器傳播路徑的非連續性結構技術目前還是空白。

發明內容

針對目前公布的現有技術中在SAW傳播方向上均采用連續均勻基底結構，本發明提出了一種在傳播方向非連續，即聲阻抗發生突變的新型基底結構，并采用如下技術方案實現：

一種非連續基底結構聲表面波濾波器，包括以下結構：

1)襯底層；

2)設置在所述襯底層上的壓電薄膜層和其中包含的聲阻抗非連續層；

3)設置在所述壓電薄膜層上的叉指換能器。

可選的，所述襯底層為硅、鍺、砷化鎵、碳化硅、藍寶石、氮化鎵或氮化鋁。

可選的，所述壓電薄膜層為AlN壓電薄膜，或者摻雜Sc、Cr、Er中一種或多種元素的AlN壓電薄膜。

優選的，所述AlN壓電薄膜或者摻雜AlN壓電薄膜的厚度為100nm-10um。

可選的，所述聲阻抗非連續層的材料為低聲速材料、高聲速材料以及中空結構。

可選的，所述聲阻抗非連續層所在區域為均勻結構、漸變性結構或者周期性變化結構。

可選的，所述聲阻抗非連續層為單層或多層結構。

可選的，所述叉指換能器的電極材料為電極層的材料，包括Al、Pt、Ti、Au、Mo或者W。

可選的，所述電極層厚度為30nm-2um。

本發明還提供了上述非連續基底結構聲表面波濾波器的制備方法：