一种声表面波谐振器及包含该声表面波谐振器的滤波器的制作方法

1.本技术涉及微电子器件制备技术领域，具体而言，涉及一种生表面波谐振器及包含该声表面波谐振器的滤波器。


背景技术：

2.作为搭载于便携式电话机等通信设备中的rf(radio frequency，射频)电路的带通滤波器、双工器，利用了声表面波(saw：surface acoustic wave) 的声表面波滤波器已被实用化。
3.作为声表面波滤波器，已知有将多个声表面波谐振器串联以及并联地交替连接形成了梯型滤波器的结构。在上述梯型滤波器中，对于声表面波谐振器利用具有一对梳齿电极(以下，也称为
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idt(inter digital transducer，叉指换能器)电极
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)的单端口型的谐振器。在相关技术中，作为由输入电力引起的机械应力容易集中的谐振器，利用了多个声表面波谐振器被串联连接的结构。换言之，上述谐振器被分割为多个声表面波谐振器。相关技术中通过对集中施加于上述谐振器的机械应力进行分散，由此抑制迁移来谋求耐电力性的提高。然而，发明人(们)发现在被分割为多个声表面波谐振器的结构中，根据被分割的各声表面波谐振器不同，有时散热的容易度不同，起因于此，有时在多个声表面波元件间热应力不同。因而，在与其他声表面波谐振器相比热应力相对大的声表面波谐振器中，迁移被热加速，在idt电极(叉指电极)发生放电击穿的可能性变高。甚至由此，会使声表面波滤波器整体的耐电力性下降。发明人们认为有必要提出一种热应力同步迁移的声表面谐振器。


技术实现要素：

4.本技术正是鉴于上述的问题而完成的，其主要目的在于，提供一种能够提高热同步迁移的声表面波谐振器、声表面波滤波器。
5.根据本技术的一个方面，提供一种声表面波谐振器，所述声表面波谐振器包括：压电膜，及位于所述压电膜上表面的顶电极；覆设于所述顶电极之上的均热层，其中，所述均热层为石墨烯层，当所述声表面波谐振器工作时，在顶电极产生的热被所述均热层分散，防止局部热效应过高造成顶电极损坏。
6.根据本技术的又一个方面，提供一种包含如上所述的声表面波谐振器的滤波器，所述滤波器在工作过程中的热分散效果好，可靠性高。
7.本技术的有益效果将在以下具体实施方式中详细说明。
附图说明
8.图1是本技术一实施例声表面波谐振器的立体结构示意图；
9.图2是图1中本技术实施例声表面波谐振器的剖面示意图；
10.图3是本技术另一实施例声表面波谐振器的结构示意图；
11.图4是图3中本技术实施例声表面波谐振器的剖面示意图；
acoustic wave，saw)属于固态电子器件，其主要是利用声-电换能器在压电材料层上完成从电信号-声信号-电信号的信号转换和处理。目前，基于声表面波谐振器具有稳定的频率源功能和滤波功能而被广泛应用，而随着技术的不断发展，对声表面波谐振器的要求也越来越高。发明人认为，相关技术中，声表面波谐振器工作频繁，在电声转换过程中产生大量的热，甚至于，在电极层所述大量的热并非均匀分布的，局部大量的热可导致电极层损坏，导致电极损坏，使得滤波器的滤波性能底下，滤波器的可靠性受到极大的挑战。
23.本技术实施例提供可均热的声表面波谐振器，通过在电极层上覆设均热层，所述均热层的热传导性能优异，使得电极层或整个谐振器的局部热量得以传导至均热层，避免电极层等局部温度过高而导致声表面波谐振器性能的严重损毁。容易理解，本技术所提出的声表面波谐振器被广泛应用于通信器件且在通信系统系统作为滤波器的主要组成器件之一用于过滤杂波外，该声表面波谐振器也可以用于其他需要需要滤频的系统中，例如：射频振荡器、滤波器和双工器，此处不作限制。
24.如图1所示为本技术一实施例声表面波谐振器100的立体结构示意图，如图2所示为图1中实施例声表面波谐振器100的剖面示意图，必要时结合其它附图，对本技术声表面波谐振器的具体实施方式进行说明。
25.本技术一实施例声表面波谐振器100包括压电膜层10、设置于所述压电膜层10上的叉指电极20、均温层30，所述均温层30至少部分覆设于所述叉指电极20之上。其中，所述均温层30的热导系数大于所述叉指电极20，和/或，所述均温层30的热导系数大于所述压电膜层10，如此，当所述声表面波谐振器100工作时，所述均温层30能将热快速导致均温层，避免局部过热。在一些实施例中，所述均温层30的材质可以选择为石墨烯材质，一方面石墨烯的导热性能优异，另一方面石墨烯具有一定的机械强度，对所述电极20 及所述声波表面谐振器能起到保护作用。在一些实施例中，所述均热层的厚度为20纳米～100微米，例如，所述石墨烯层的厚度为20纳米～100微米，如此设置，既能快速导热又不影响声表面波谐振器的散热。在一些实施例中，所述石墨烯层的厚度为50纳米，如此可以使得电极处的热量很快传导至该层，同时，该层厚度较薄，利于将热量散出。在一些实施例中，所述石墨烯层的厚度为100纳米。在一些实施例中，所述均热层30至少部分覆设于所述电极 20上。在本实施例中，所述石墨烯30覆设与所述电极20的中部，此处为声表面波谐振器的主工作区域，因易产热而亟需速度导热。
26.所述压电膜层10包括压电单晶，所述压电单晶可以为石英单晶，或者、铌酸锂(linbo3)、铌酸钾、钽酸锂(litao3)、氮化铝、石英或氧化锌。等压电单晶，厚度为1～2mm。在一些实施例中，所述压电单晶其在各个方向上弹性性能和电学性能都不同，在st切石英平面上可通过改变叉指电极 idt的方向实现声表面模式和传播方向的调控，在此不再细述。
27.所述电极20为叉指电极，其材质为cu或al等，其厚度为50～100nm。如图5所示为叉指电极20的结构示意图，在所述叉指电极中，金属化率η＝ d1/d2＝0.2～0.8，其中，d1为电极线宽，d2为叉指电极的半个周期。此处需要说明一下，常见的电极金属化率因产热不均等客观因素的存在而导致其选择受限，本技术中因均热层的存在，使得所述电极的金属化率可以在一定程度上有更宽的选择范围。在另外一些实施例中，所述电极20可以为叉指电极、圆环形条状电极、扇形条状电极或多边形板状电极中的一种或多种组合，此处不受限制。
28.如图3所示为另一示例性的声表面波谐振器200，如图4所示为示例性的声表面波
谐振器200的剖面结构示意图。所述声表面波谐振器200包括压电膜层10、设置于所述压电膜层10上的叉指电极20、均温层30，所述均温层30至少部分覆设于所述叉指电极20之上。所述声表面波谐振器200还包括衬底40，所述压电膜层10设置于所述衬底40上。所述声表面波谐振器200 还包括电极保护层50和布拉格反射层，所述电极保护层50设置于所述电极20与所述均温层之间，所述布拉格反射层设置于所述压电膜层10与所述衬底40之间。所述衬底40的材质包括碳化硅、金刚石、类金刚石、蓝宝石、石英、硅或氮化铝中的一种或几种的组合，根据需要设置即可。所述衬底40 的厚度为100微米～300微米，根据需要设置即可。在另外一些实施例中，所述衬底40的厚度可以大于300微米，衬底40的存在能为压电膜提供更好的支撑作用，理论上，衬底40的厚度不受限制。在另外一些实施例中，衬底 40的厚度的大于300微米。但是衬底400的厚度过厚的话会导致成本增加，另外也会导致散热不良。
29.所述电极保护层50可以保证电极的机械强度，其材质可以为碳化硅、金刚石、类金刚石、蓝宝石、石英、硅或氮化铝中的一种或几种的组合，其厚度可以为10～40纳米，其材质和厚度根据需要设置即可。所述在另外一些实施例中，所述声表面波谐振器可以不设置所述电极保护层50。
30.所述布拉格反射层又称为布拉格反射栅，其主要材质是将高、低声阻抗的两种材料交替设置，以此实现声反射避免能量泄露。所述布拉格结构一般有两层以上，层数越多反射效果越好，但相对成本也会增加很多，因此一般设置为四层，每一层的高度为四分之一的波长周期，如此设置使得所述该结构能够更大程度上实现波的全反射。在另外一些实施例中，所述声表面波谐振器可以不设置所述布拉格反射层，此处不受限制。如图3和图4所示的布拉格反射栅，一共包含4层，相邻的两层之间采用声阻抗相差较大的材料，每层的厚度大体相同，为四分之一的周期(λ)。
31.如图6所示为示意性地表示本发明的实施方式涉及的声表面波滤波器的电路结构的图。声表面波滤波器装置1000具备输入端子11、输出端子12、和连接在输入端子11与输出端子12之间的滤波器部13。滤波器部13构成为对输入至输入端子11的信号进行滤波并输出至输出端子12。输入端子11 构成
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第1信号端子
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，输出端子12构成
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第2信号端子
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。
32.滤波器部13为梯型声表面波滤波器。滤波器部13包括串联臂谐振器 s1～s4、并联臂谐振器p1～p3和电感器l11、l12。
33.串联臂谐振器s1～s4串联连接在输入端子11与输出端子12之间。具体地，串联臂谐振器s1的一个端子与输入端子11连接，另一个端子与串联臂谐振器s2的一个端子连接。串联臂谐振器s2的另一个端子与串联臂谐振器s3的一个端子连接。串联臂谐振器s3的另一个端子与串联臂谐振器s4 的一个端子连接。串联臂谐振器s4的另一个端子与输出端子12连接。
34.并联臂谐振器p1电连接在串联臂谐振器s1、s2的连接节点14与接地布线gnd之间。并联臂谐振器p2电连接在串联臂谐振器s2、s3的连接节点15与接地布线gnd之间。并联臂谐振器p3电连接在串联臂谐振器s3、 s4的连接节点16与接地布线gnd之间。
35.在并联臂谐振器p1、p2与接地布线gnd之间连接有电感器l11。在并联臂谐振器p3与接地布线gnd之间连接有电感器l12。另外，在滤波器部 13，除了电感器l11、l12以外，还可以在适当的位置设置有电感器、电容器以及电阻。
36.滤波器部13中的串联臂谐振器s1～s4以及并联臂谐振器p1～p3形成声表面波滤
波器芯片13a。虽然图示省略，但声表面波滤波器芯片13a通过凸块而倒装芯片安装在布线基板的芯片安装面(die-attach surface)上。声表面波滤波器芯片13a由树脂密封。即，声表面波滤波器装置10为csp(chip sizepackage，芯片尺寸封装)型的声表面波滤波器。
37.串联臂谐振器s1～s4以及并联臂谐振器p1～p3各自由单端口型声表面波谐振器构成。其中，串联臂谐振器s1、s2、s4以及并联臂谐振器p1～p3 通过将多个单端口型声表面波谐振器串联连接来构成。换言之，将一个谐振器分割为多个分割谐振器。通过将一个谐振器分割为多个分割谐振器，从而能够将在激励出声表面波时产生的机械应力分散到多个分割谐振器。另外，在图5的例子中，将分割数设为2或3，但分割数可以适当地设定。串联臂谐振器s1、s2、s4以及并联臂谐振器p1～p3各自对应于由多个分割谐振器构成的
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谐振器组
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的一个实施例。
38.以上所述仅是本技术的较佳实施例而已，并非对本技术做任何形式上的限制，虽然本技术已以较佳实施例揭露如上，然而并非用以限定本技术，任何熟悉本专业的技术人员，在不脱离本技术技术方案的范围内，当可利用上述揭示的技术内容做出些许更动或修饰为等同变化的等效实施例，但凡是未脱离本技术技术方案的内容，依据本技术的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均仍属于本技术技术方案的范围内。