[發明專利]一種多階橫模抑制的聲表面波換能器及制造方法

在審

• 申請號: 202110498780.7
• 申請日: 2021-05-08
• 公開（公告）號: CN113193849A
• 公開（公告）日: 2021-07-30
• 發明（設計）人: 姚遠
• 申請（專利權）人: 江蘇卓勝微電子股份有限公司
• 主分類號: H03H9/64
• 分類號: H03H9/64;H03H3/02
• 代理公司: 重慶雙馬智翔專利代理事務所(普通合伙) 50241
• 代理人: 顧曉玲;陳香蘭

本發明公開了一種多階橫模抑制的聲表面波換能器及制造方法，聲表面波換能器包括從下到上依次設置的晶圓基底、叉指金屬層和溫補層；還包括負載層，負載層采用如下結構之一或組合；結構一：負載層設置于溫補層上或溫補層中，負載層不與叉指金屬層接觸，負載層覆蓋叉指金屬層中的全部或部分指條端頭；結構二：負載層在晶圓基底內，負載層位于叉指金屬層的指條端頭位置對應處，負載層為導電材料；結構三：負載層位于叉指金屬層和溫補層之間，負載層覆蓋叉指金屬層中的全部或部分指條端頭，負載層采用非金屬材料制成。對指條端頭區域進行處理阻斷橫向模，提高電性能指標和品質Q值；結構一負載層通過溫補層與叉指金屬層隔離，不與叉指金屬層相連短路。

技術領域

本發明涉及聲表面波器件及其制造工藝領域，特別是涉及一種多階橫模抑制的聲表面波換能器及制造方法。

背景技術

移動通信由最初的2G發展到3G，再到如今的4G/5G，頻率資源越來越擁擠，不同通信系統頻帶間的保護間隔越來越小。比如，對于發射端(Tx)和接收端(Rx)雙工器頻段(Band2、3、8、25)等，Tx和Rx之間的頻率間隔非常窄，長時間加載功率的工況下，溫度變化則頻率可能發生漂移，Tx和Rx將會相互影響，造成整體性能嚴重惡化。因此，對作為射頻信號主要濾波器件的聲表面波濾波器提出了溫度穩定性要求。在較寬的溫度范圍下保持聲表面波濾波器頻率溫度穩定性的技術，已成為當前聲表面波濾波器技術發展和器件應用的關鍵問題之一。

普通聲表濾波器(STD－SAW)采用LiTaO3為芯片晶圓基底1時，對溫度變化很敏感，溫度系數在大約－40ppm/K左右。若LiNbO3材料為芯片晶圓基底1，則芯片的溫度系數則達到－75ppm/K。為滿足通信系統對溫度穩定性的要求，通常需要在芯片的叉指換能器(IDT)表面覆蓋正溫度系數的材料以抵消晶圓基底1材料的溫度漂移。通過這種工藝技術制作出來的濾波器則可以達到降低頻率溫度依賴性，同時實現低差損、高抑制度等要求。但是，當在聲表濾波器芯片的叉指換能器表面鍍上一層用于溫度補償材料(如SiO2等)之后，雖然溫度特性有較大改善，但是會帶來芯片性能的變化，加入溫補層之后，整個芯片結構中聲波的傳播及工作模式將會不同于常規STD－SAW，如果仍然采用常規SAW的設計方法，諧振器和RF濾波器會出現很強的橫向模式波紋，通帶雜波嚴重，影響原器件中的主要波模，從而對聲表面波器件性能造成較大的影響。

現有的橫模抑制方法中，如改變dummy指長度從而改變IDT火地電極重疊區域長度加權的方法，可能會影響諧振器的Q值，使濾波器損耗增大。又如村田，高通等國外廠商主導的在金屬指條末端增加占空比，或者增加第二層金屬的方法，這種方法對橫模抑制不錯，但也對工藝制作精度有要求，若占空比太大或者第二層對位不準有可能出現短路的現象。

發明內容

本發明旨在至少解決現有技術中存在的技術問題，特別創新地提出了一種多階橫模抑制的聲表面波換能器及制造方法。

為了實現本發明的上述目的，根據本發明的第一個方面，本發明提供了一種多階橫模抑制的聲表面波換能器，包括從下到上依次設置的晶圓基底、叉指金屬層和溫補層；還包括負載層，所述負載層采用如下結構之一或它們的任意組合；結構一：所述負載層設置于所述溫補層上或溫補層中，所述負載層不與所述叉指金屬層接觸，所述負載層覆蓋所述叉指金屬層中的全部或部分指條端頭；結構二：所述負載層在所述晶圓基底內，所述負載層位于叉指金屬層的指條端頭位置對應處；結構三：所述負載層位于叉指金屬層和溫補層之間，所述負載層覆蓋所述叉指金屬層中的全部或部分指條端頭。

上述技術方案：該聲表面波換能器通過負載層能夠有效阻斷溫度補償層中橫向雜模信號疊加進入聲表面波器件的通帶內及帶外抑制處，該負載層能阻斷指條端頭區域橫向模的產生，提高聲表面波換能器電性能指標，提高品質因素Q值；結構一中的負載層設置在溫補層中或溫補層上，負載層可通過溫補層與叉指金屬層隔離，使得負載層可以做成任意形狀而不會與叉指金屬層相連造成短路現象。

在本發明的一種優選實施方式中，在所述結構一中，所述負載層為設置在所述溫補層上或所述溫補層中的導電層或不導電層；或者所述負載層為設置在溫補層中的空洞層。