[發(fā)明專利]一種多階橫模抑制的聲表面波換能器及制造方法

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• 申請日: 2021-05-08
• 公開（公告）號: CN113193849A
• 公開（公告）日: 2021-07-30
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 姚遠(yuǎn)
• 申請（專利權(quán)）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(wù)所(普通合伙) 50241
• 代理人: 顧曉玲;陳香蘭

本發(fā)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(shè)置的晶圓基底、叉指金屬層和溫補(bǔ)層；還包括負(fù)載層，負(fù)載層采用如下結(jié)構(gòu)之一或組合；結(jié)構(gòu)一：負(fù)載層設(shè)置于溫補(bǔ)層上或溫補(bǔ)層中，負(fù)載層不與叉指金屬層接觸，負(fù)載層覆蓋叉指金屬層中的全部或部分指條端頭；結(jié)構(gòu)二：負(fù)載層在晶圓基底內(nèi)，負(fù)載層位于叉指金屬層的指條端頭位置對應(yīng)處，負(fù)載層為導(dǎo)電材料；結(jié)構(gòu)三：負(fù)載層位于叉指金屬層和溫補(bǔ)層之間，負(fù)載層覆蓋叉指金屬層中的全部或部分指條端頭，負(fù)載層采用非金屬材料制成。對指條端頭區(qū)域進(jìn)行處理阻斷橫向模，提高電性能指標(biāo)和品質(zhì)Q值；結(jié)構(gòu)一負(fù)載層通過溫補(bǔ)層與叉指金屬層隔離，不與叉指金屬層相連短路。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及聲表面波器件及其制造工藝領(lǐng)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(shù)

移動(dòng)通信由最初的2G發(fā)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(tǒng)頻帶間的保護(hù)間隔越來越小。比如，對于發(fā)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(shí)間加載功率的工況下，溫度變化則頻率可能發(fā)生漂移，Tx和Rx將會(huì)相互影響，造成整體性能嚴(yán)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(wěn)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(wěn)定性的技術(shù)，已成為當(dāng)前聲表面波濾波器技術(shù)發(fā)展和器件應(yīng)用的關(guān)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(shí)，對溫度變化很敏感，溫度系數(shù)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(shù)則達(dá)到－75ppm/K。為滿足通信系統(tǒng)對溫度穩(wěn)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(shù)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(shù)制作出來的濾波器則可以達(dá)到降低頻率溫度依賴性，同時(shí)實(shí)現(xiàn)低差損、高抑制度等要求。但是，當(dāng)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(bǔ)償材料(如SiO2等)之后，雖然溫度特性有較大改善，但是會(huì)帶來芯片性能的變化，加入溫補(bǔ)層之后，整個(gè)芯片結(jié)構(gòu)中聲波的傳播及工作模式將會(huì)不同于常規(guī)STD－SAW，如果仍然采用常規(guī)SAW的設(shè)計(jì)方法，諧振器和RF濾波器會(huì)出現(xiàn)很強(qiáng)的橫向模式波紋，通帶雜波嚴(yán)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(xiàn)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(qū)域長度加權(quán)的方法，可能會(huì)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(dǎo)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(cuò)，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(zhǔn)有可能出現(xiàn)短路的現(xiàn)象。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明旨在至少解決現(xiàn)有技術(shù)中存在的技術(shù)問題，特別創(chuàng)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(shí)現(xiàn)本發(fā)明的上述目的，根據(jù)本發(fā)明的第一個(gè)方面，本發(fā)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(shè)置的晶圓基底、叉指金屬層和溫補(bǔ)層；還包括負(fù)載層，所述負(fù)載層采用如下結(jié)構(gòu)之一或它們的任意組合；結(jié)構(gòu)一：所述負(fù)載層設(shè)置于所述溫補(bǔ)層上或溫補(bǔ)層中，所述負(fù)載層不與所述叉指金屬層接觸，所述負(fù)載層覆蓋所述叉指金屬層中的全部或部分指條端頭；結(jié)構(gòu)二：所述負(fù)載層在所述晶圓基底內(nèi)，所述負(fù)載層位于叉指金屬層的指條端頭位置對應(yīng)處；結(jié)構(gòu)三：所述負(fù)載層位于叉指金屬層和溫補(bǔ)層之間，所述負(fù)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(shù)方案：該聲表面波換能器通過負(fù)載層能夠有效阻斷溫度補(bǔ)償層中橫向雜模信號疊加進(jìn)入聲表面波器件的通帶內(nèi)及帶外抑制處，該負(fù)載層能阻斷指條端頭區(qū)域橫向模的產(chǎn)生，提高聲表面波換能器電性能指標(biāo)，提高品質(zhì)因素Q值；結(jié)構(gòu)一中的負(fù)載層設(shè)置在溫補(bǔ)層中或溫補(bǔ)層上，負(fù)載層可通過溫補(bǔ)層與叉指金屬層隔離，使得負(fù)載層可以做成任意形狀而不會(huì)與叉指金屬層相連造成短路現(xiàn)象。

在本發(fā)明的一種優(yōu)選實(shí)施方式中，在所述結(jié)構(gòu)一中，所述負(fù)載層為設(shè)置在所述溫補(bǔ)層上或所述溫補(bǔ)層中的導(dǎo)電層或不導(dǎo)電層；或者所述負(fù)載層為設(shè)置在溫補(bǔ)層中的空洞層。