[发明专利]声表面波谐振器及其制造方法、以及声表面波滤波器

说明书

本发明提供一种声表面波谐振器及其制造方法、以及声表面波滤波器，具有高品质因素Q、高机电耦合系数、良好的TCF特性和耐功率性。本发明的声表面波谐振器，包括：复合压电衬底，该复合压电衬底具有：LGS基底层，该LGS基底层由单晶LGS形成，及形成在所述LGS基底层之上的ZnO压电层，该ZnO压电层由c轴择优取向的单晶ZnO形成；以及形成在所述ZnO压电层上的叉指电极。

技术领域

本发明涉及声表面波器件技术领域。更具体地，涉及一种使用复合压电衬底的声表面波谐振器及其制造方法、以及声表面波滤波器

背景技术

随着信息技术的高速发展，尤其是在无线通信领域，广泛应用于各类通讯设备、数据传输设备、视听设备和定位导航设备等的射频前端显得愈发重要。射频前端是指射频收发器和天线之间的功能区域，由功率放大器、天线开关、滤波器、双工器和低噪声放大器等器件组成。而为了适应通信领域的飞速发展，对于射频前端的各种性能提出了更高要求。

声表面波(SAW：surface acoustic wave)滤波器作为射频前端的关键器件，基于压电材料的压电效应并通过声表面波来进行工作，其利用形成于压电材料表面的叉指换能器(IDT：interdigital transducer)将输入的电信号转换为声波信号或将声波信号转换为电信号，以此来提取和处理信号，具有尺寸小、成本低、轻量化、一致性好以及兼容半导体工艺而适于大批量生产的优势。

其中，压电材料的种类、机电耦合系数、温度系数、高温电阻率、声表面波波速等等都决定了声表面波滤波器的性能优劣。目前常用的压电材料有单片石英、铌酸锂或钽酸锂晶体制成的晶片、氮化铝薄膜等。其中，石英在温度达到573℃时会丧失压电特性，无法用于高温环境；铌酸锂晶体的居里温度为1210℃，但在600℃以上的温度下，其低电阻率也限制了其在高温环境下的应用；氮化铝是非铁电材料，其薄膜在1150℃以下具有良好的压电特性，但难以制备高质量和大尺寸的氮化铝薄膜。此外，也有选用硅酸镓镧(LGS)的压电单晶材料。硅酸镓镧具有良好的温度特性，机电耦合系数是石英的2至3倍，声表面波波速小于石英，有利于降低损耗，提高声表面波器件的工作带宽并减小器件尺寸。并且，硅酸镓镧在室温到熔点1470℃之间不会发生相变，温度稳定性好，十分适合在高温环境下工作。

在使用上述压电材料时，由于其对温度的高敏感性、以及弱机电耦合，导致所制备的声表面波滤波器的通带特性不佳。而随着通信技术的发展，尤其是5G通信技术的进步，对于声表面波滤波器的性能及相应的结构、材料提出了更高的要求，例如品质因素Q、有效机电耦合系数、插入损耗、带宽、TCF、耐功率性等指标均需要改善和提升。

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。

为了解决上述问题，本发明的目的在于提供一种使用复合压电衬底的声表面波谐振器及其制造方法、以及声表面波滤波器，利用LGS(硅酸镓镧)与ZnO复合层为复合压电衬底，结合LGS的低温度系数、高电阻率、低声速以及ZnO的优良压电性、高声速的特点，得到一种低TCF、低损耗的高性能声表面波滤波器。

本发明的声表面波谐振器包括：复合压电衬底，该复合压电衬底具有：LGS基底层，该LGS基底层由单晶LGS形成，及形成在所述LGS基底层之上的ZnO压电层，该ZnO压电层由c轴择优取向的单晶ZnO形成；以及形成在所述ZnO压电层上的叉指电极。