一种温度补偿型声表面波器件结构的制作方法

allin2025-12-28  49


本技术涉及声表面波器件,尤其涉及一种温度补偿型声表面波器件结构。


背景技术:

1、声表面波(surface acoustic wave,saw)器件的基本结构是在压电基片材料上制作声电换能器,它具有电声转换损耗低、设计灵活,便于采用半导体工艺大规模生产等优势,而温度补偿型声表面波(temperature compensation surface acoustic wave,tcsaw)器件又由于具有高温稳定性、低插入损耗、高选择性等优点,在高频段和宽带通讯系统中得到广泛的应用。

2、目前,温度补偿型声表面波器件的技术有两种路线,一种是晶片键合的温补方法,将芯片键合在温度稳定性较好的晶圆基底,然而,这种制备方法的成本比较高,甚至可能是普通声表面波(standard surface acoustic wave,stdsaw)器件成本的5~10倍。另一种是目前广泛采用的表面覆盖温补层的方法,即在叉指换能器(interdigital transducer,idt)上覆盖一层如二氧化硅、二氧化锗等具有正的温度系数的材料,然后再镀上一层钝化层,通过有效的控制各层厚度,能够抵消原压电基片的负温度系数,从而使滤波器在较宽的温度范围内实现较好的频率稳定性。然而,这种温补层的加入方法将会产生不必要的横向杂散模式(横模),这些横模产生的杂散响应引起通带内波动,增加器件的插入损耗、降低器件q值,从而导致整体器件性能的恶化。

3、因此,如何提供一种温度补偿型声表面波器件结构,能够抑制横模对器件性能的影响,已成为本领域人员亟需解决的技术问题之一。


技术实现思路

1、本技术旨在至少在一定程度上解决相关技术中的技术问题之一。

2、为此,本技术的第一个目的在于提出一种温度补偿型声表面波器件结构,能够抑制横模对器件性能的影响,减小横模对器件的q值的影响,提高器件性能。

3、为达上述目的,本技术第一方面实施例提出了一种温度补偿型声表面波器件结构,包括自下而上依次层叠的压电衬底、idt电极层、温度补偿层和钝化层,以及位于所述idt电极层之上,或位于所述压电衬底与所述电极层之间的负载层;

4、所述负载层包括沿第一方向间隔设置的多个第一负载单元和多个第二负载单元;在第二方向上,所述第一负载单元与所述第二负载单元一一对应,且相互对称;在第三方向上,所述第一负载单元和第二负载单元的投影在所述第一方向上分别将所述idt电极层的指条两端覆盖,且投影均为具有凹槽的多边异形结构;其中,所述第一方向与所述第二方向正交,且与所述压电衬底的表面平行,所述第三方向分别与所述第一方向和所述第二方向垂直。

5、可选地,所述idt电极层包括多个沿第一方向间隔设置的叉指电极组,所述叉指电极组至少包括一对沿第二方向交错延伸的第一电极指和第二电极指;在所述第三方向上,所述第一负载单元和所述第二负载单元的投影在所述第一方向上覆盖所述叉指电极组。

6、可选地,所述idt电极层还包括相互平行且在第二方向上相互间隔设置的第一汇流条和第二汇流条,所述第一电极指自所述第一汇流条的一侧向靠近所述第二汇流条的一侧延伸,所述第二电极指自所述第二汇流条的一侧向靠近所述第一汇流条的一侧延伸;在所述第三方向上,所述第二电极指的端部投影边界位于所述第一负载单元靠近所述第一汇流条一侧的投影边界上,所述第一电极指的端部投影边界位于所述第二负载单元靠近所述第二汇流条一侧的投影边界上。

7、可选地,在所述第三方向上,所述第一负载单元在所述第一电极指与所述第二电极指之间的投影沿所述第二方向的延伸长度小于所述第一负载单元分别在所述第一电极指和所述第二电极指上的投影沿所述第二方向的延伸长度。

8、可选地,所述第一负载单元至少包括沿第一方向依次连接的第一负载块、第二负载块和第三负载块,所述第一负载块的第一端与所述第二电极指的端部边界对应,所述第一负载块的第二端沿所述第二方向延伸第一预设长度;所述第三负载块与所述第一负载块对称设置,所述第二负载块位于所述第一负载块和所述第三负载块之间。

9、可选地,在所述第三方向上,所述第一负载块的投影位于所述第二电极指的投影面内,所述第三负载块的投影位于所述第一电极指的投影面内,所述第二负载块的投影位于所述第一电极指和所述第二电极指之间的间隙内。

10、可选地,所述第二负载块的第一端与所述第一负载块的第一端的边界在所述第二方向上相对应,所述第二负块的第二端沿所述第二方向延伸第二预设长度,且第二预设长度小于所述第一预设长度。

11、可选地,所述第二负载块的第二端与所述第一负载块的第二端的边界在所述第二方向上相对应,所述第二负载块的第一端沿所述第二方向延伸第二预设长度,且第二预设长度小于所述第一预设长度。

12、可选地,所述第二负载块的第一端和第二端的边界分别位于所述第一负载块的第一端和第二端的边界之间;且所述第二负载块的第二端沿所述第二方向延伸的第二预设长度小于所述第一预设长度。

13、可选地,所述第一负载单元还包括沿第一方向对称设置的第一辅助负载块和第二辅助负载块,且所述第一辅助负载块和所述第二辅助负载块分别设置在相邻的两个所述叉指电极组的间隙之间;

14、所述第一辅助负载块的第一端与所述第一负载块的第一端的边界在所述第二方向上相对应,所述第一辅助负载块的第二端沿所述第二方向延伸第三预设长度,所述第三预设长度小于所述第一预设长度。

15、可选地,还包括反射栅电极层,所述反射栅电极层形成与所述压电衬底上,并沿所述第一方向间隔设置在所述idt电极层的两侧,所述第一负载单元和所述第二负载单元在所述第三方向的投影在所述第一方向上还延伸上覆盖所述反射栅电极层。

16、可选地,所述负载层位于所述压电衬底与所述idt电极层之间,且所述idt电极层形成于所述负载层上,并延伸覆盖所述压电衬底显露的部分表面。

17、可选地,所述负载层形成于所述压电衬底与所述温度补偿层之间,且所述负载层形成于所述idt电极层上,并将所述idt电极层显露的所述压电衬底的部分表面覆盖,所述温度补偿层形成于所述负载层上,并将所述idt电极层和所述压电衬底显露的表面覆盖。

18、可选地,所述温度补偿层包括在第三方向上相对的第一表面和第二表面,所述负载层形成于所述第一表面和所述的第二表面之间的所述温度补偿层中。

19、可选地,所述负载层形成于所述温度补偿层与所述钝化层之间。

20、可选地,所述负载层形成于所述钝化层上。

21、本技术提供的tc-saw器件结构至少包括如下有益效果:

22、本技术提供了一种tc-saw器件结构,该器件结构包括自下而上依次层叠的压电衬底、idt电极层、温度补偿层和钝化层,以及位于idt电极层之上,或位于压电衬底与电极层之间的负载层。通过将负载层在垂直于压电衬底厚度方向上的投影设置为具有凹槽的多边异形结构,且满足投影的凹槽与idt电极层的指条间隙一一对应,以及投影分别将idt电极层的指条两端覆盖,以使负载层能够对器件结构中的横模进行抑制,以及对声表面波主模式之外的其他杂散波的传播路径进行阻断和反射,从而起到提高器件性能的效果。

23、进一步地,本技术提供tc-saw器件结构通过将负载层150设置在idt电极层上,且不与idt电极层直接接触,还可以避免直接对idt电极层的指条端头的处理,降低了直接对idt电极层的指条端头的处理所导致的工艺复杂程度,且对不会破坏原有idt电极层的指条结构,优化了tc-saw器件结构工艺流程,降低了生产成本。

24、本技术附加的方面和优点将在下面的描述中部分给出,部分将从下面的描述中变得明显,或通过本技术的实践了解到。


技术特征:

1.一种温度补偿型声表面波器件结构,其特征在于,包括自下而上依次层叠的压电衬底、idt电极层、温度补偿层和钝化层,以及位于所述idt电极层之上,或位于所述压电衬底与所述电极层之间的负载层;

2.根据权利要求1所述的器件结构,其特征在于,所述idt电极层包括多个沿第一方向间隔设置的叉指电极组,所述叉指电极组至少包括一对沿第二方向交错延伸的第一电极指和第二电极指;在所述第三方向上,所述第一负载单元和所述第二负载单元的投影在所述第一方向上覆盖所述叉指电极组。

3.根据权利要求2所述的器件结构,其特征在于,所述idt电极层还包括相互平行且在第二方向上相互间隔设置的第一汇流条和第二汇流条,所述第一电极指自所述第一汇流条的一侧向靠近所述第二汇流条的一侧延伸,所述第二电极指自所述第二汇流条的一侧向靠近所述第一汇流条的一侧延伸;在所述第三方向上,所述第二电极指的端部投影边界位于所述第一负载单元靠近所述第一汇流条一侧的投影边界上,所述第一电极指的端部投影边界位于所述第二负载单元靠近所述第二汇流条一侧的投影边界上。

4.根据权利要求2所述的器件结构,其特征在于,在所述第三方向上,所述第一负载单元在所述第一电极指与所述第二电极指之间的投影沿所述第二方向的延伸长度小于所述第一负载单元分别在所述第一电极指和所述第二电极指上的投影沿所述第二方向的延伸长度。

5.根据权利要求4所述的器件结构,其特征在于,所述第一负载单元至少包括沿第一方向依次连接的第一负载块、第二负载块和第三负载块,所述第一负载块的第一端与所述第二电极指的端部边界对应,所述第一负载块的第二端沿所述第二方向延伸第一预设长度;所述第三负载块与所述第一负载块对称设置,所述第二负载块位于所述第一负载块和所述第三负载块之间。

6.根据权利要求5所述的器件结构,其特征在于,在所述第三方向上,所述第一负载块的投影位于所述第二电极指的投影面内,所述第三负载块的投影位于所述第一电极指的投影面内,所述第二负载块的投影位于所述第一电极指和所述第二电极指之间的间隙内。

7.根据权利要求5所述的器件结构,其特征在于,所述第二负载块的第一端与所述第一负载块的第一端的边界在所述第二方向上相对应,所述第二负块的第二端沿所述第二方向延伸第二预设长度,且第二预设长度小于所述第一预设长度。

8.根据权利要求5所述的器件结构,其特征在于,所述第二负载块的第二端与所述第一负载块的第二端的边界在所述第二方向上相对应,所述第二负载块的第一端沿所述第二方向延伸第二预设长度,且第二预设长度小于所述第一预设长度。

9.根据权利要求5所述的器件结构,其特征在于,所述第二负载块的第一端和第二端的边界分别位于所述第一负载块的第一端和第二端的边界之间;且所述第二负载块的第二端沿所述第二方向延伸的第二预设长度小于所述第一预设长度。

10.根据权利要求8所述的器件结构,其特征在于,所述第一负载单元还包括沿第一方向对称设置的第一辅助负载块和第二辅助负载块,且所述第一辅助负载块和所述第二辅助负载块分别设置在相邻的两个所述叉指电极组的间隙之间;

11.根据权利要求2所述的器件结构,其特征在于,还包括反射栅电极层,所述反射栅电极层形成与所述压电衬底上,并沿所述第一方向间隔设置在所述idt电极层的两侧,所述第一负载单元和所述第二负载单元在所述第三方向的投影在所述第一方向上还延伸上覆盖所述反射栅电极层。

12.根据权利要求1~11任意一项所述的器件结构,其特征在于,所述负载层位于所述压电衬底与所述idt电极层之间,且所述idt电极层形成于所述负载层上,并延伸覆盖所述压电衬底显露的部分表面。

13.根据权利要求1~11任意一项所述的器件结构,其特征在于,所述负载层形成于所述压电衬底与所述温度补偿层之间,且所述负载层形成于所述idt电极层上,并将所述idt电极层显露的所述压电衬底的部分表面覆盖,所述温度补偿层形成于所述负载层上,并将所述idt电极层和所述压电衬底显露的表面覆盖。

14.根据权利要求1~11任意一项所述的器件结构,其特征在于,所述温度补偿层包括在第三方向上相对的第一表面和第二表面,所述负载层形成于所述第一表面和所述的第二表面之间的所述温度补偿层中。

15.根据权利要求1~11任意一项所述的器件结构,其特征在于,所述负载层形成于所述温度补偿层与所述钝化层之间。

16.根据权利要求1~11任意一项所述的器件结构,其特征在于,所述负载层形成于所述钝化层上。


技术总结
本申请提供了一种温度补偿型声表面波器件结构,该器件结构包括自下而上依次层叠的压电衬底、IDT电极层、温度补偿层和钝化层,以及位于IDT电极层之上,或位于压电衬底与电极层之间的负载层。通过将负载层在垂直于压电衬底厚度方向上的投影设置为具有凹槽的多边异形结构,且投影分别将IDT电极层的指条两端覆盖,以使负载层能够有效抑制器件结构中的横模,并对声表面波主模式之外的其他杂散波的传播路径进行阻断和反射,从而起到提高温度补偿型声表面波器件结构性能的效果。

技术研发人员:汪泉,王园园,张树民
受保护的技术使用者:左蓝微(江苏)电子技术有限公司
技术研发日:
技术公布日:2024/10/31
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