[发明专利]一种非连续基底结构声表面波滤波器及其制备方法

说明书

本发明提供了一种非连续基底结构声表面波滤波器，包括以下结构：1)衬底层1；2)设置在所述衬底层上压电薄膜层2和其中包含的声阻抗非连续层3；3)设置在所述压电薄膜层上的叉指换能器4。通过本发明的方案，可以在声表面波器件(SAW)传播路径上改变声阻抗条件或者进行周期性设计，对声表面波传播特性进行调制，从而最终实现声表面波滤波器的品质因子(Q值)，带宽以及插入损耗等性能指标的提升。本发明中采用压电薄膜，相比于传统单晶材料，价格更加低廉，并且无论采用剥离，还是刻蚀工艺都很容易制备出非连续声阻抗的空隙空间。

技术领域

本发明涉及半导体材料及器件制备技术领域，具体涉及一种非连续基底结构声表面波滤波器及其制备方法。

背景技术

声表面波(Surface acoustic wave SAW)是一种沿弹性固体表面或介质表面传播的弹性波。声表面波滤波器是利用压电效应和声表面波传播的物理特性制成的频率选择性器件。SAW滤波器设计灵活、模拟/数字兼容、带内衰减小、抗电磁干扰(EMI)性能好、体积小、重量轻且可靠性高等，这些特点使得SAW滤波器在基站、导航、移动通信等众多领域得到广泛的应用。

声表面波滤波器通过输入IDT通过逆压效应将输入的电信号转化为声信号，该声信号沿基片表面传播，沿着基片到达输出IDT，最终由输出IDT将此声信号转化为电信号输出。为了实现频率选择功能，绝大部分的技术是通过设计优化换能器，即叉指换能器(interdigital transducers，IDT)部分，例如通过设计指条的孔径，宽度，厚度，数目等，相对来看，对声表面波传播路径结构的设计较为少见，特别是传播表面均采用连续或近似连续设计，其中中北大学公开号为CN 110971210 A的专利提出了一种在两个换能器之间设计金属点阵的结构，实现选频的信号处理技术。但这种方法可调控参数有限，对工艺控制要求高，对滤波器性能提升有限。目前来看，对于声表面波滤波器传播路径的非连续性结构技术目前还是空白。

发明内容

针对目前公布的现有技术中在SAW传播方向上均采用连续均匀基底结构，本发明提出了一种在传播方向非连续，即声阻抗发生突变的新型基底结构，并采用如下技术方案实现：

一种非连续基底结构声表面波滤波器，包括以下结构：

1)衬底层；

2)设置在所述衬底层上的压电薄膜层和其中包含的声阻抗非连续层；

3)设置在所述压电薄膜层上的叉指换能器。

可选的，所述衬底层为硅、锗、砷化镓、碳化硅、蓝宝石、氮化镓或氮化铝。

可选的，所述压电薄膜层为AlN压电薄膜，或者掺杂Sc、Cr、Er中一种或多种元素的AlN压电薄膜。

优选的，所述AlN压电薄膜或者掺杂AlN压电薄膜的厚度为100nm-10um。

可选的，所述声阻抗非连续层的材料为低声速材料、高声速材料以及中空结构。

可选的，所述声阻抗非连续层所在区域为均匀结构、渐变性结构或者周期性变化结构。

可选的，所述声阻抗非连续层为单层或多层结构。

可选的，所述叉指换能器的电极材料为电极层的材料，包括Al、Pt、Ti、Au、Mo或者W。

可选的，所述电极层厚度为30nm-2um。

本发明还提供了上述非连续基底结构声表面波滤波器的制备方法：