[发明专利]采用畴反转区的声表面波谐振结构滤波器

说明书

本发明属于通信领域，具体涉及一种谐振结构滤波器。本发明中的一种声表面波谐振结构滤波器，包括：铁电晶片，晶片表面制作的多个谐振器单元和电连接金属电极结构等，谐振器单元由周期金属电极和汇流导电金属电极构成，所述铁电晶片是采用铁电单晶体加工制作的晶圆；所述铁电晶片表面，其上制作了至少一个畴反转区；至少有一个谐振器单元制作在畴反转区上；制作非接地谐振器单元的畴反转区与其他畴反转区是隔离的；电连接金属电极结构不制作在畴反转区上。该方案减少了声表面波传播时向晶片衬底散射的能量损耗，并且降低了滤波器匹配电容制造的工艺难度。

技术领域

本发明属于通信领域，具体涉及一种谐振结构滤波器。

背景技术

在现代通信中需要对空间存在的各种波段的电磁波进行选择与筛选，滤波器所起到的作用就是获取特定波段的电磁波。目前每台移动电话中所需要的滤波器的数量约为几十只，频段更多所需的滤波器的数量也会增加。声表面波滤波器作为滤波器重要的分支，工艺简单，成本低廉。声表面波滤波器的频率特性和温度特性是滤波器的重要参数指标，极大的影响了滤波的性能。因此，研究和获得声表滤波器优良的频率特性和温度特性极为重要。

电畴是铁电单晶材料对外展现宏观铁电性的微观实质机理。在铁电材料内部存在多个电畴，电畴中正负电荷中心不重合，正负电荷中心位于电畴的两侧，所以单个电畴对外会显示出带电性，电畴中成180°角度的电荷极性相反。由于电畴的方向和角度随机排列，因此整个铁电材料对外不显示出带电性，内部不积累电荷。

铌酸锂、钽酸锂是单畴铁电单晶，其畴取向仅有两个方向，正极性畴表示畴极化方向为+Z。制作器件一般采用单畴晶片，即整个晶片内部所有电畴极化方向一致，此时畴取向与晶片表面不一定垂直，与晶片切型相关；单畴晶片内部不存在畴壁，没有电荷积累。

畴反转是指：在晶片表面特定区域，采用专门工艺使该区域内的电畴极性反转180度。由此会形成畴界面，在此界面两侧，电畴取向相反，导致界面积累同极性电荷，构成畴界面电荷区。畴界面电荷区，电导高，等效于铁电单晶加入了一层金属层，对声表面波传播产生限制与反射。铁电单晶电畴反转形成带电畴壁示意如图2所示，畴壁如⑥所示。

由此，本专利所指的畴反转区，是指：在铌酸锂、钽酸锂等单畴铁电单晶的单畴化晶片表面，采用微电子工艺技术制作出与单畴晶片的电畴极性相反的薄层区。该畴反转区薄层与晶片形成的畴界面，具有高导电性，限制了在此畴反转区内传播的声表面波，即构成声表面波的波导结构。

目前，已有文献研究了畴反转区对声表面波器件频率和温度特性的影响。KiyoshiNakamura等【1】理论分析和试验研究证明，畴反转区提高了声表面波器件的温度特性。钽酸锂晶片上，畴反转区的存在将温度延迟系数减小到12.6ppm/°C，相对于没有畴反转区时的2/3。Michio Miura等【2】在铁电晶片衬底上形成畴反转区，通过改变谐振器的结构和畴反转区之间对应关系，证明了畴反转区对频率特性的优化和对温度稳定性的提高。但同时，Michio Miura等也发现，如果将谐振滤波器整个制作在铁电晶片衬底表面畴极化反转区上，则将会导致声表滤波器的插入损耗大并且频率特性差，因而，在其专利权利要求中，明确提出，谐振滤波器的组成谐振器单元，只能一部分而非全部，可制作在表面畴反转区上。

【1】Kiyoshi Nakamura, Ailie Tourlog, ”Effect of a FerroelectricInversion Layer on the Temperature Characteristics of SH-Type SurfaceAcoustic Waves on 36Y-X LiTaO3 Substrates”, IEEE transactions on ultrasonics,ferroelectrics, and frequency control, 1994 , 41 (6) :872-875.

【2】US Patent No: US6903630 (B2), Date of patent: Jun7,2005。