[发明专利]单片式混合集成声波谐振器阵列及其制备方法

说明书

本申请涉及一种单片式混合集成声波谐振器阵列及其制备方法，声波谐振器阵列包括支撑衬底；位于支撑衬底上表面的压电层；压电层包括多个厚度不相同的区域；压电层与支撑衬底接触的一面平整或压电层远离支撑衬底的一面平整；位于压电层上表面的叉指电极阵列；叉指电极阵列中几何特征相同的多个叉指电极与多个厚度不相同的区域一一对应；叉指电极阵列中几何特征不同的多个叉指电极在压电层上的对应区域的厚度相同；且几何特征不同的多个叉指电极对应的多个目标声波模式不同。本申请中声波谐振器阵列的工作频率可以同时覆盖低频、中频和高频频段，如此，可以解决实际应用中需要将分立声波谐振器进行系统级集成导致的工艺、设计复杂等问题。

技术领域

本申请涉及半导体技术领域，特别涉及一种单片式混合集成声波谐振器阵列及其制备方法。

背景技术

滤波器具有选频功能，即允许所需频率的信号通过，而抑制不需要的频率的信号通过，是微波通信领域里极为重要的元件，被广泛应用于移动通信、卫星通信、雷达及其它微波通信领域。滤波器通常由多个谐振器通过电极互联的方式组成。

第五代移动通信技术(5th-Generation，5G)的来临对滤波器行业的影响巨大。5G网络包括两段频率：FR1频段和FR2频段，其中FR1频段为目前主频段，频率范围是450MHz-6GHz，这对滤波器的工作频段范围提出了更高的要求；同时，对滤波器的性能(如高频、低损耗等)的要求也不断提高。

声表面波(Surface Acoustic Wave，SAW)滤波器广泛应用于2G接收机前端以及双工器和接收滤波器。SAW滤波器集低插入损耗和良好的抑制性能于一身，且带宽大、体积小；但由于其声表面波声速以及电极制备上的局限性，一般只适用于2GHz以下的应用。高于2GHz时，体声波(Bulk Acoustic Wave，BAW)滤波器则更具性能优势。

因此，当前移动终端的通信通常会采用SAW滤波器和BAW滤波器协同满足不同频段需求，这将导致工艺成本提高、设计和制备工艺复杂等问题。

发明内容

本申请实施例提供了一种单片式混合集成声波谐振器阵列及其制备方法，可以实现多频段滤波器的单片集成，从而解决了实际需求中需要声表面波滤波器、体声波滤波器等协同工作带来的工艺复杂、设计复杂以及成本高的问题。

一方面，一种单片式混合集成声波谐振器阵列，包括：

支撑衬底；

位于支撑衬底上表面的压电层；压电层包括多个厚度不相同的区域；压电层与支撑衬底接触的一面平整；压电层的声阻抗小于支撑衬底的声阻抗；

位于压电层上表面的叉指电极阵列；叉指电极阵列中几何特征相同的多个叉指电极与多个厚度不相同的区域一一对应；叉指电极阵列中几何特征不同的多个叉指电极在压电层上的对应区域的厚度相同；且几何特征不同的多个叉指电极对应的多个目标声波模式不同。

可选的，多个厚度不相同的区域对应的多个叉指电极的周期均相同。

可选的，叉指电极阵列中几何特征相同但周期不同的多个叉指电极在压电层上的对应区域的厚度相同。

可选的，多个厚度不相同的区域对应的多个叉指电极中至少包括两个周期不相同的叉指电极。

可选的，多个厚度不相同的区域中每个区域的厚度与对应的目标声波波长的比值大于等于0.05且小于等于0.5。

可选的，支撑衬底是单层结构；

或；

支撑衬底是多层结构；多层结构包括衬底层和至少一层材料层。

可选的，支撑衬底的材料包括硅、氧化硅、碳化硅、蓝宝石、金刚石、砷化镓、石英、铌酸锂、钽酸锂、氮化铝、氮化镓、氧化镓和氧化锌中的任一种。