[发明专利]一种TC-SAW谐振器及制造方法

说明书

本发明涉及一种TC‑SAW谐振器及其制造方法，该谐振器包括：高声速材料的衬底层、位于高声速材料衬底层之上的压电材料为单晶36°YX LiTaO₃或42°YX LiTaO₃的厚度为λ的压电层、设在压电层上的电极、在压电层上覆盖的厚度为0.2λ的LGS层，LGS的欧拉角为(0°,90°,90°)。其中，λ是电极激发的声波波长。本发明的TC‑SAW谐振器具有高频高Q值低TCF值的特点，且其制造工艺步骤简单，良率高。

技术领域

本发明涉及电子器件，尤其涉及高频高Q值低TCF值的温度补偿声表面波(TC-SAW)谐振器制造方法。

背景技术

声表面波(SAW)谐振器是利用压电材料表面的声表面波进行工作的电子器件，SAW谐振器基于压电材料的压电效应，利用形成于压电材料表面的叉指换能器(IDT：interdigital transducer，一种金属电极周期结构，其形状如同双手交叉)将电输入信号转换为声表面波，是现今通信设备的关键元器件。声表面波谐振器被广泛应用于信号接收机前端以及双工器和接收器件。它集低插入损耗和良好的抑制性能于一身，可实现较宽的带宽和较小的体积。其中，温度补偿型表面波(TC-SAW)谐振器不易受温度变化影响，性能更好。

一般TC-SAW谐振器的中心频率f₀≤3GHz，TCF为-20至-25ppm/℃，进一步优化可达≤-20ppm/℃，品质因数Q≤1500，FOM≤100，机电耦合系数K_t²≤10％。

现有的TC-SAW谐振器存在工作频率较低，Q值较低，TCF值较高等问题，不能满足5G通信的要求。因此亟须一种高频高Q值低TCF值TC-SAW谐振器。

发明内容

提供本发明内容以便以简化形式介绍将在以下详细描述中进一步描述的一些概念。本发明内容并不旨在标识出所要求保护的主题的关键特征或必要特征；也不旨在用于确定或限制所要求保护的主题的范围。

本发明利用LGS的TCF值随切向变化及弱压电特性，通过调节LGS和LiTaO₃厚度和切角、电极厚度，可以获得高频高Q值低零频率温度系数且无杂散谐振器，其制造工艺步骤简单，良率高。

本发明涉及一种TC-SAW谐振器，包括：选自Si、SiN、Al₂O₃、3C-SiC、金刚石、W、4H-SiC或6H-SiC中的至少一种高声速材料厚度为50λ的衬底层；位于衬底层之上的压电材料为单晶36°YX LiTaO₃或42°YX LiTaO₃的厚度为λ的压电层；设在压电层上的电极；覆盖在压电层上的厚度为0.2λ欧拉角为(0°,90°,90°)的LGS层，其中λ是电极激发的声波波长。

电极宽度和电极之间的间距均为0.25λ，电极厚度为200nm，电极沿孔径长度为10λ，电极指对数为1000对，电极由Ti、Al、Cu、Au、Pt、Ag、Pd、Ni等金属或合金、或者这些金属或合金的层叠体构成。电极可以埋入或不埋入压电层。

本发明涉及一种TC-SAW谐振器的制造方法，包括：对欧拉角为(0°，90°，90°)的LGS层的基板进行预处理；在经预处理的厚度为5μm的LGS层的基板上定义IDT金属层沟壑图形，其线宽为0.25μm；刻蚀出IDT金属填埋沟，其深度为200nm；沉积IDT金属层填满IDT金属层沟壑并溢出；对溢出的IDT金属进行减薄，形成嵌入LGS层IDT金属电极，电极厚度为200nm；对LGS层的未嵌入IDT金属电极的面进行减薄；对压电材料为单晶36°YX LiTaO₃或42°YXLiTaO₃的压电层的基板进行预处理；将衬底层与经预处理的压电层进行低温键合；以及将压电层未与衬底层键合的那面与LGS层的嵌有IDT金属电极的那面进行低温键合。