[发明专利]一种多阶横模抑制的声表面波换能器及制造方法

说明书

本发明公开了一种多阶横模抑制的声表面波换能器及制造方法，声表面波换能器包括从下到上依次设置的晶圆基底、叉指金属层和温补层；还包括负载层，负载层采用如下结构之一或组合；结构一：负载层设置于温补层上或温补层中，负载层不与叉指金属层接触，负载层覆盖叉指金属层中的全部或部分指条端头；结构二：负载层在晶圆基底内，负载层位于叉指金属层的指条端头位置对应处，负载层为导电材料；结构三：负载层位于叉指金属层和温补层之间，负载层覆盖叉指金属层中的全部或部分指条端头，负载层采用非金属材料制成。对指条端头区域进行处理阻断横向模，提高电性能指标和品质Q值；结构一负载层通过温补层与叉指金属层隔离，不与叉指金属层相连短路。

技术领域

本发明涉及声表面波器件及其制造工艺领域，特别是涉及一种多阶横模抑制的声表面波换能器及制造方法。

背景技术

移动通信由最初的2G发展到3G，再到如今的4G/5G，频率资源越来越拥挤，不同通信系统频带间的保护间隔越来越小。比如，对于发射端(Tx)和接收端(Rx)双工器频段(Band2、3、8、25)等，Tx和Rx之间的频率间隔非常窄，长时间加载功率的工况下，温度变化则频率可能发生漂移，Tx和Rx将会相互影响，造成整体性能严重恶化。因此，对作为射频信号主要滤波器件的声表面波滤波器提出了温度稳定性要求。在较宽的温度范围下保持声表面波滤波器频率温度稳定性的技术，已成为当前声表面波滤波器技术发展和器件应用的关键问题之一。

普通声表滤波器(STD－SAW)采用LiTaO3为芯片晶圆基底1时，对温度变化很敏感，温度系数在大约－40ppm/K左右。若LiNbO3材料为芯片晶圆基底1，则芯片的温度系数则达到－75ppm/K。为满足通信系统对温度稳定性的要求，通常需要在芯片的叉指换能器(IDT)表面覆盖正温度系数的材料以抵消晶圆基底1材料的温度漂移。通过这种工艺技术制作出来的滤波器则可以达到降低频率温度依赖性，同时实现低差损、高抑制度等要求。但是，当在声表滤波器芯片的叉指换能器表面镀上一层用于温度补偿材料(如SiO2等)之后，虽然温度特性有较大改善，但是会带来芯片性能的变化，加入温补层之后，整个芯片结构中声波的传播及工作模式将会不同于常规STD－SAW，如果仍然采用常规SAW的设计方法，谐振器和RF滤波器会出现很强的横向模式波纹，通带杂波严重，影响原器件中的主要波模，从而对声表面波器件性能造成较大的影响。

现有的横模抑制方法中，如改变dummy指长度从而改变IDT火地电极重叠区域长度加权的方法，可能会影响谐振器的Q值，使滤波器损耗增大。又如村田，高通等国外厂商主导的在金属指条末端增加占空比，或者增加第二层金属的方法，这种方法对横模抑制不错，但也对工艺制作精度有要求，若占空比太大或者第二层对位不准有可能出现短路的现象。

发明内容

本发明旨在至少解决现有技术中存在的技术问题，特别创新地提出了一种多阶横模抑制的声表面波换能器及制造方法。

为了实现本发明的上述目的，根据本发明的第一个方面，本发明提供了一种多阶横模抑制的声表面波换能器，包括从下到上依次设置的晶圆基底、叉指金属层和温补层；还包括负载层，所述负载层采用如下结构之一或它们的任意组合；结构一：所述负载层设置于所述温补层上或温补层中，所述负载层不与所述叉指金属层接触，所述负载层覆盖所述叉指金属层中的全部或部分指条端头；结构二：所述负载层在所述晶圆基底内，所述负载层位于叉指金属层的指条端头位置对应处；结构三：所述负载层位于叉指金属层和温补层之间，所述负载层覆盖所述叉指金属层中的全部或部分指条端头。

上述技术方案：该声表面波换能器通过负载层能够有效阻断温度补偿层中横向杂模信号叠加进入声表面波器件的通带内及带外抑制处，该负载层能阻断指条端头区域横向模的产生，提高声表面波换能器电性能指标，提高品质因素Q值；结构一中的负载层设置在温补层中或温补层上，负载层可通过温补层与叉指金属层隔离，使得负载层可以做成任意形状而不会与叉指金属层相连造成短路现象。

在本发明的一种优选实施方式中，在所述结构一中，所述负载层为设置在所述温补层上或所述温补层中的导电层或不导电层；或者所述负载层为设置在温补层中的空洞层。