[发明专利]一种高频双声波模式的双SAW谐振器结构及双SAW滤波器

说明书

本发明公开了一种高频双声波模式的双SAW谐振器结构及双SAW滤波器，该双SAW滤波器结构由下至上依次为衬底、压电薄膜层及换能器叉指电极，其中，衬底采用Si制成，压电薄膜层采用ScAlN制成，换能器叉指电极采用Al制成。采用本发明的双SAW谐振器结构，通过一组通道的叉指换能器布置结构就能够获得双声波模式，大幅减小了谐振器体积和制造成本，同时也有助于简化其应用于双SAW滤波器产品开发的电路设计复杂度，且其压电薄膜材质的选用有助于谐振器结构频率的进一步提升，能够更好的应用于实现双SAW滤波器产品的小型化设计和高频应用；此外，本发明双SAW谐振器结构的制备工艺也容易实现，易于大规模推广应用于具有小型化设计和高频应用需求的双SAW滤波器产品中。

技术领域

本发明涉及信息电子材料技术领域，具体涉及一种高频双声波模式的双SAW谐振器结构及双SAW滤波器。

背景技术

射频前端滤波器用于滤除各类寄生杂波，噪音等多种干扰信号，主要包括滤波器/双工器、功率放大器和标签等器件单元，是移动终端产品的核心组件之一。由于声表面波滤波器(Surface Acoustic Wave，简称SAW滤波器)具有体积小、一致性好、可靠性高、损耗低、滤波性能佳等特点，声表面波滤波器已经成为军用雷达、卫星通信电子和移动终端等最主流的射频前端滤波器。随着5G时代的到来，移动通讯要实现更快速的速率传输和几何级急剧增长的数据流量，移动通信系统的应用频率越来越高，因此急需高频的射频声学滤波器。

SAW滤波器通常是由多个的SAW谐振器级联构成的。目前的SAW谐振器通常是利用均匀叉指单端谐振器的结构，如图1所示，其叉指换能器的叉指电极由两个均匀的梳形叉指换能器叉指电极和两个均匀的短路反射栅构成叉指换能器，两个短路栅分别位于中心梳形叉指换能器叉指电极的两侧且到梳形叉指换能器叉指电极的距离相等，短路反射栅的作用是反射压电材料表面所产生的声表面波，将声表面波束缚在谐振器内，防止其泄漏。而如果要实现声表面波双滤波器(通常简称为双SAW滤波器)，在目前常用的技术条件下，就需要借助具备两个不同通道的叉指换能器的SAW谐振器，来提供两个通带的滤波功能，也就是说，在双SAW滤波器的SAW谐振器上集成两组不同的叉指换能器，这样不仅增加了SAW谐振器的体积和结构复杂度，同时也增加了由此集成双SAW滤波器的电路设计复杂性和结构体积，不利于双SAW滤波器的产品小型化。另一方面，由于SAW滤波器的频率主要取决于其压电基底的声速，而目前传统的双SAW滤波器所用的SAW谐振器主要采用钽酸锂(LiTaO₃)、铌酸锂(LiNbO₃)等单晶体材料作为基体，由于LiTaO₃与LiNbO₃声速均低于4000m/s，限制了SAW谐振器频率的进一步提升，从而也造成了双SAW滤波器在高频率应用领域的限制。

综上所述，如何改进双SAW滤波器中的SAW谐振器结构设计，更有利于实现双SAW滤波器的小型化和频率提升，成为了本领域技术人员急需解决的问题。

发明内容

针对现有技术存在的上述不足，本发明的目的在于提供一种高频双声波模式的双SAW谐振器结构，通过结构设计实现双声波模式且获得高声速，使其能够更好的应用于实现双SAW滤波器的小型化和频率提升，进而解决现有技术的双SAW滤波器产品体积大、高频应用受限的问题。

为了解决上述技术问题，本发明采用了如下的技术方案：

一种高频双声波模式的双SAW谐振器结构，所述双SAW谐振器结构由下至上依次为衬底、压电薄膜层及换能器叉指电极，其中，衬底采用Si制成，压电薄膜层采用ScAlN制成，换能器叉指电极采用Al制成。

上述的高频双声波模式的双SAW谐振器结构中，作为优选方案，换能器叉指电极厚度为0.01-0.15λ。

上述的高频双声波模式的双SAW谐振器结构中，作为优选方案，压电薄膜层厚度为0.02-0.25λ。