[发明专利]一种声表面波器件及其制作方法

说明书

本发明涉及声表面波换能器件技术领域，尤其是一种声表面波器件及其制作方法，包括压电衬底、制作在压电衬底表面的金属电极结构，所述的压电衬底表面上至少有一个有效声表面波传输通道区域边缘镶嵌有介质体，所述的介质体作为声表面波声波导的侧壁，本发明在压电衬底表面镶嵌介质体，作为声表面波声波导的硬侧壁，利用表面镶嵌介质体对传输的声表面波反射、衍射，直接在压电衬底表面制作出器件所需要的声表面波传输声道，引导声表面波按设计规范传输。

技术领域

本发明涉及声表面波换能器件技术领域，具体领域为一种声表面波器件及其制作方法。

背景技术

采用声表面波(SAW＝surface acoustic wave,表面声波)工作的射频滤波器器件，将射频信号转换成声波并且反过来将声波转换成射频信号，实现射频信号滤波功能，是现今通信设备的关键元器件。

声波是借助物理媒质传输的机械振动，因物理媒质的性质不同，声波传输特性各异。因研究地下地震给人类造成重大破坏发现了声表面波，其特征是：声波能量仅在固体表面数个声波长层内传输，传输损耗低，由此开始了声表面波的工程应用。

压电材料，是具有压电效应功能材料，外力使其原子结构变形，产生表面电荷。同样，其在施加电场时，会产生形变，称逆压电效应。此类效应，不需要外界其他能量支持。

声表面波器件，就是基于压电材料的(逆)压电效应，利用压电材料表面的声表面波工作的电子器件，它采用压电材料表面制作的叉指换能器(一种金属电极周期结构，其形状如同双手交叉)在其表面产生和接收声表面波。在相关器件理论指导下，设计叉指换能器的电极周期、孔径和截面几何，可实现预定的电性能。

目前声表面波器件，其芯片基本构成是压电衬底、压电衬底表面制作的金属电极结构：叉指换能器、反射栅阵、屏蔽电极、声波多条耦合电极以及传感器敏感结构等。每个声表面波器件至少有一个叉指换能器。叉指换能器是在纵向上、即在声波传播的方向上，并排地布置有与声波传播方向垂直的周期电极指，且电极指交替地与第一和第二汇流排(Busbar(汇流排))连接。叉指换能器激发的声表面波，向两边传播，声表面波传输的声道，与所在传播衬底的特性有关，在实用器件中，一般其声道会逐渐扩散。声道扩展导致产生杂散声波模式，且有效声波能量损失，器件Q值减低，明显劣化器件性能。因此为获得设计需要的声表面波声道：声波导，是设计和制作优良声表面波器件的关键。

特别是，由于移动通信的快速发展，目前作为其射频前端的关键元器件：射频声表面波滤波器，面临严重挑战：高频、低插入损耗、陡峭频响以及低功耗小型化，通过创新设计及工艺技术，构造完美声波导，提升器件Q值成为主要技术手段。

目前已公开的抑制声表面波横向散开的专利，如CN102714490， CN201710103741等，都是通过换能器金属电极上方加载(金属层加厚或减薄，电极宽度加宽或变窄，淀积介质等)改造叉指换能器金属电极结构，控制压电衬底表面传输声道的速度截面，达到抑制横向波干扰的效果。其基本原理是：叉指换能器下方压电衬底表面的传输声道中表面波速度由叉指换能器结构确定。由于叉指换能器电极结构，其下方的传输声道分为周期叉指电极区，汇流排区和两者联接的切口区。三个区域的声表面波传输速度，受上方金属化比(有无金属层的比值)不同而不同，金属化比越大，声速越低。

CN09004914A公开了一种实现活塞理论的声表面波叉指换能器结构；述压电基板的第一表面被所述电极覆盖的区域设置有具有预设体波声速的山丘层，所述电极覆盖所述山丘层，以使所述间隙区域的声波速度大于所述中间区域的声波速度，并且所述中间区域的声波速度大于所述边缘区域的声波速度；它是CN02714490B的改进版本：利用在叉指换能器中心电极下方，布置山丘层，设计叉指换能器下方的声表面波速度，实现活塞理论。该山丘层，是叉指换能器的一部分，与叉指换能器金属电极合作，实现活塞理论。