[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SiC基底层和形成在所述SiC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

声表面波(SAW：surface acoustic wave)器件是基于压电材料的压电效应，利用压电材料表面的声表面波工作的电子器件，其利用形成于压电材料表面的叉指换能器(IDT：interdigital transducer)将电输入信号转换为声表面波。

声表面波器件具有体积小、质量轻、可靠性高以及能在苛刻环境下稳定工作等特点，已被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。特别是，半导体技术的日渐成熟满足了人们对高性能、小型化声表面波器件的制造要求，以及射频前端模块的需求量与日俱增，都为声表面波器件的发展带来良好的市场前景和机遇。

作为评价声表面波器件之一的声表面波滤波器性能的指标，有品质因素Q、有效机电耦合系数、插入损耗、带宽、TCF(频率温度系数)、耐功率性等，这些指标直接取决于声表面波滤波器中的结构、材料、制备方法等。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上述指标及相应的结构提出了更高的要求。

在构成声表面波滤波器的声表面波谐振器的基本结构由压电衬底和金属电极构成。其中，压电衬底的厚度和品质决定了声表面波谐振器的上述性能指标。

当今主流的压电衬底例如有ZnO、AlN等多晶压电薄膜，但多晶薄膜需要足够的厚度才能具有较好的薄膜质量，导致声表面波谐振器的工作频率不高，不利于声表面波谐振器的小型化，而且多晶薄膜内部缺陷较多，声表面波谐振器的插入损耗变大，Q值提升困难。

而随着单晶薄膜制备工艺技术的进步，晶体缺陷少、高质量的单晶压电薄膜可以用来制备更高频率、更高Q值、更低损耗的声表面波谐振器。例如，可以使用钽酸锂(LiTaO3)或铌酸锂(LiNbO3)、AlN、ZnO等单晶压电材料来作为声表面波谐振器中的压电衬底。这些单晶压电材料的使用，可以提高声表面波器件的温度稳定性，降低插入损耗，提高工作带宽，还能减小期间尺寸。

然而，单晶压电薄膜需要在1000℃以上的高温下生长，而且制得的薄膜平坦度低，易断裂，使用这样的薄膜制备的声表面波谐振器会出现品质因素Q、TCF与耐功率性不佳的缺点，从而无法得到高性能的声表面波滤波器。因此，希望通过改进压电衬底的材料和结构来实现高性能的声表面波谐振器。

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。

本发明所要解决的技术问题

为了解决上述问题，本发明的目的在于基于SiC与ZnO结合的复合型衬底制备一种高性能的声表面波谐振器及声表面波滤波器，尤其是使声表面波谐振器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。

本发明的目的还在于提供一种用于制备具有上述复合型衬底的声表面波谐振器的制造方法。

本发明所采用的技术方案

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SiC基底层和形成在所述SiC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。