[发明专利]一种具有单晶PMNT的声表面波谐振器及制造方法

说明书

本发明涉及具有单晶PMNT的声表面波谐振器及制造方法。该谐振器包括厚度为350‑500μm的衬底层、厚度为1‑1.6λ或3λ的高声速层、厚度为0.2λ的氧化层、单晶PMNT厚度为λ的压电薄膜；及厚度为180‑200nm的电极层。PMNT压电薄膜材料为(1‑x)Pb(Mg_1/3Nb_2/3)O₃‑xPbTiO₃，其中x＝0.38，极化方向为001方向。该谐振器的制作方法包括：对PMNT单晶片进行处理，获得压电薄膜；在Si衬底上沉积高声速层，在高声速层上沉积氧化层；将氧化层和压电薄膜低温键合；在压电薄膜上沉积电极。本发明的谐振器具有大宽带、综合性能佳的特点。

技术领域

本发明涉及声波谐振器/滤波器，尤其涉及手机射频前端中的一种具有单晶PMNT的高性能声表面波谐振器及制造方法。

背景技术

随着移动通信的发展，尤其是全面进入5G时代之后，需要更快的数据传输速度，由此，对于移动设备的射频前端尤其是滤波器的综合性能提出了更高的要求。当前移动设备滤波器领域中，低频和中频段的SAW滤波器包括Normal-SAW、TC-SAW、IHP-SAW，以及正在发展的XBAR技术。

目前，一般normal SAW的机电耦合系数≤5％，Q值为1000左右，中心工作频率≤3GHz。这不能满足5G通信低插损、高带外抑制的要求，综合性能还需提高。

因此，现在亟须一种大宽带综合性能更优异的normal 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。

本发明提供一种具有单晶PMNT的声表面波谐振器，包括：衬底层、衬底层之上的高声速层、高声速层之上的氧化层、氧化层之上的材料为单晶PMNT的压电薄膜；以及压电薄膜上的电极层。

本发明的单晶PMNT压电薄膜优选(1-x)Pb(Mg_1/3Nb_2/3)O₃-xPbTiO₃，其中x＝0.38，极化方向为001方向。

衬底材料优选为Si；高声速层材料优选为SiC、SiN、或金刚石；氧化层材料优选为SiO₂或SiFO；电极由Ti、Al、Cu、Au、Pt、Ag、Pd、Ni金属或合金、或者这些金属或合金的层叠体构成，优选三个金属的层叠体，层叠体为第一层为Ti，第二层为Mo，第三层为Al。电极的占空比为0.5，电极对数为1000对。

各层厚度根据产品设计需求调整。衬底厚度优选为350-500μm，高声速层厚度为1-1.6λ或3λ，氧化层厚度优选为0.2λ，压电薄膜的厚度优选为λ，电极厚度优选为180-200nm。其中λ是电极指激发的声波波长，λ＝1μm。

本发明提供的一种声表面波谐振器的制造方法，包括：

采用smart cut对PMNT单晶片进行处理，获得压电薄膜；

在Si衬底上沉积高声速层，并在高声速层上沉积氧化层；

将氧化层和压电薄膜低温键合；以及

在压电薄膜上沉积电极。

本发明利用单晶PMNT62/38材料作为谐振器压电薄膜的压电材料，以充分利用其优良的压电和热释电性能。

通过阅读下面的详细描述并参考相关联的附图，这些及其他特点和优点将变得显而易见。应该理解，前面的概括说明和下面的详细描述只是说明性的，不会对所要求保护的各方面形成限制。

附图说明