[发明专利]一种基于声表面波和固体反射层薄膜体声波组合谐振器

说明书

一种基于声表面波和固体反射层薄膜体声波组合谐振器，所述组合谐振器包括压电基片、温度补偿层、金属叉指、至少一组反射层、第一电极、压电层和第二电极；所述金属叉指形成在基片上方，所述温度补偿层形成于基片上方且覆盖金属叉指，所述反射层形成在温度补偿层上方，所述第一电极形成在反射层上方，所述压电层形成在第一电极上方，所述第二电极形成在压电层上方。本发明将声表面波谐振器与固体反射层薄膜体声波谐振器结合起来，使得组合谐振器能够有效发挥两种谐振器的性能优势。

技术领域

本发明涉及一种组合谐振器，特别是涉及一种采用温度补偿型声表面波和固体反射层薄膜体声波的组合谐振器及其加工方法。

背景技术

随着无线通讯应用的发展，人们对于数据传输速度的要求越来越高。在移动通信领域，第一代是模拟技术，第二代实现了数字化语音通信，第三代(3G)以多媒体通信为特征，第四代(4G)将通信速率提高到1Gbps、时延减小到10ms，第五代(5G)是4G之后的新一代移动通信技术，虽然5G的技术规范与标准还没有完全明确，但与3G、4G相比，其网络传输速率和网络容量将大幅提升。如果说从1G到4G主要解决的是人与人之间的沟通，5G将解决人与人之外的人与物、物与物之间的沟通，即万物互联，实现“信息随心至，万物触手及”的愿景。

与数据率上升相对应的是频谱资源的高利用率以及通讯协议的复杂化。由于频谱有限，为了满足数据率的需求，必须充分利用频谱；同时为了满足数据率的需求，从4G开始还使用了载波聚合技术，使得一台设备可以同时利用不同的载波频谱传输数据。另一方面，为了在有限的带宽内支持足够的数据传输率，通信协议变得越来越复杂，因此对射频系统的各种性能也提出了严格的需求。

在射频前端模块中，射频滤波器起着至关重要的作用。它可以将带外干扰和噪声滤除以满足射频系统和通讯协议对于信噪比的需求。随着通信协议越来越复杂，对频带内外的要求也越来越高，使得滤波器的设计越来越有挑战。另外，随着手机需要支持的频带数目不断上升，每一款手机中需要用到的滤波器数量也在不断上升。

目前射频滤波器最主流的实现方式是声表面波滤波器和基于薄膜体声波谐振器技术的滤波器。薄膜体声波谐振器主要用于高频(比如大于2.5GHz的频段)，制造工艺比较复杂，成本较高。而声表面波滤波器主要用于中低频(比如小于2.5GHz的频段)，制造工艺相对比较简单，成本相比于薄膜体声波谐振器要低很多，比较容易受市场接受。

温度补偿声表面波谐振器和薄膜体声波谐振器的结构和制备方式已经有很多。以往的结构和制备方式都比较成熟。对于温度补偿声表面波谐振器，传统的方法是在叉指(IDT)表面沉积一层二氧化硅(SiO2)，非晶的二氧化硅薄膜具有负的温度系数，正好可以抵消压电基板的正温度系数。传统制备固体反射层薄膜体声波谐振器的方法是首先在衬底表面沉积反射层，接下来沉积底电极材料，然后对其刻蚀形成所需的底电极形状，在此基础上再沉积压电层也顶电极材料并进行刻蚀。如何将温度补偿声表面波谐振器和固体反射层薄膜体声波谐振器结合起来，以便充分发挥更大范围的频率调节作用，目前还没有相应的研究。

发明内容

本发明的目的是针对现有技术的缺陷，提出了一种新型的采用基于温度补偿的声表面波和固体反射层薄膜体声波组合式谐振器及其制备方法。首先制备温度补偿性声表面波谐振器，然后在温度补偿层上形成固体反射层薄膜体声波谐振器。具体地，本发明的方案如下：

一种基于声表面波和固体反射层薄膜体声波组合谐振器，其特征在于，所述组合谐振器包括依次堆叠的压电材料基板、金属叉指、温度补偿层、至少一组反射层、压电单元；其中所述金属叉指形成在所述压电材料基板上方，所述温度补偿层覆盖所述金属叉指，所述反射层形成在所述温度补偿层上方，所述压电单元形成在所述反射层上方，所述压电单元包括第一电极、压电层、第二电极所形成的堆栈结构，其中所述第一电极设置在所述反射层上方。

进一步的，所述压电材料基板的材料包括铌酸锂、钽酸锂、氮化铝、氧化锌或其组合。