[发明专利]体声波谐振器及其制作方法、滤波器

说明书

本公开提出了一种体声波谐振器及其制作方法、滤波器；其中，所述具有温度补偿特性的体声波谐振器包括：衬底；在所述衬底上的空气隙型声反射单元；在所述声反射单元上的压电堆叠结构；以及；在所述压电堆叠结构上焊盘；其中，所述体声波谐振器还包括在所述衬底与所述压电堆叠结构之间、和/或所述压电堆叠结构之上的厚度经过特殊设计的布拉格反射结构。本公开体声波谐振器及其制作方法、滤波器，改善了温度稳定性，有效提升了器件的性能。

技术领域

本公开属于无线通讯技术领域，更具体地涉及一种具有温度补偿特性的体声波谐振器及其制作方法、滤波器。

背景技术

随着移动通信技术的发展，通信频带越来越多，频谱资源越来越拥挤。尤其是正在普及的4G及新颁布的5G通信标准，相邻通信频带之间的禁带越来越小，这就要求用于通信设备中的滤波器从通带到邻近的频带具有陡峭的滚降特性，并且滤波器的工作频率随环境温度的变化(频率温度系数)需要极小乃至于变化为零。

体声波滤波器具有较高的品质因数，可以工作在中高频，因此在4G通信以及未来的5G通信中将会得到广泛的应用。体声波谐振器是构成体声波滤波器的基本单元。体声波谐振器是一种由一层压电膜和夹持在压电膜两侧的电极构成的压电堆叠结构。通常，根据体声波谐振器采用的声反射单元的不同，将体声波谐振器分为空气隙型和固态装配型，其区别在于所采用的声反射单元是空气间隙或布拉格反射结构。空气隙型体声波谐振器由于其声反射单元为空气间隙，可以对声波进行全反射，故具有更高的品质因数和机电耦合系数。由于构成体声波谐振器的常用材料，如氮化铝(AlN)的声速随着温度的升高会变低，而体声波谐振器的工作频率与压电堆叠结构的等效声速成正比。因此，体声波谐振器的工作频率通常会随着温度的升高而变低。空气隙型薄膜体声波谐振器的频率温度系数约为-25ppm/℃，负号表示随着温度的升高，体声波谐振器的工作频率会下降；固态装配型体声波谐振器的频率温度系数约为-17ppm/℃，而传统的声表面波谐振器频率温度系数在-40ppm/℃以下。虽然体声波谐振器的频率温度系数只有声表面波谐振器的一半左右，但对于越来越拥挤的通信频谱，某些频段的应用要求滤波器不仅要有高的品质因数和机电耦合系数，还要求频率温度系数小于+/-5ppm/℃或为0。因此，传统的体声波器件和声表面波器件均无法满足这一应用需求。

目前，用来改善空气隙型体声波谐振器温度系数的方法主要是在体声波谐振器的电极与压电膜之间或压电膜中间插入具有正温度系数的材料，如二氧化硅(SiO₂)。

因为空气隙型体声波谐振器一般采用SiO₂或PSG作为牺牲材料制作空气间隙，而用于温度补偿的SiO₂会在释放牺牲材料时一并被腐蚀掉，即使用电极或压电膜将温度补偿层的SiO₂包围起来，在牺牲层释放的时候，仍然会有部分SiO₂被腐蚀导致器件性能降低或失效。

另外，因为温度补偿层的SiO₂位于电极和压电膜之间，或者压电膜中间，故该SiO₂会对体声波谐振器的谐振频率、机电耦合系数、品质因数等产生较大的影响。由于SiO₂为非压电材料，引入SiO₂会导致制作的薄膜体声波谐振器的机电耦合系数下降。而SiO₂的声速约为常用的AlN压电膜的1/4，体声波谐振器的谐振频率与压电堆叠结构的声速成正比，与压电堆叠结构的厚度成反比。因此，加入SiO₂后，薄膜体声波谐振器的频率会急剧下降，为了保证频率不变，只能减小电极或压电膜的厚度，这进一步导致了制作的薄膜体声波谐振器的机电耦合系数和品质因数的降低。

发明内容

(一)要解决的技术问题

本公开提供了一种具有温度补偿特性的体声波谐振器及其制作方法、滤波器，以至少部分解决以上所存在的技术问题。

(二)技术方案