声表面波滤波器及其制造方法技术

本发明专利技术涉及一种声表面波滤波器(1)，具有：第一衬底层(100)，所述第一衬底层(100)利用由钽酸锂构成的压电晶体来形成，且在所述第一衬底层(100)中利用离子注入技术对所述压电晶体掺杂锂离子或氧化锂来形成掺杂结构(102)；电极层(103)，所述电极层(103)形成在所述第一衬底层(100)的上方，且由叉指电极构成；以及覆盖层(104)，所述覆盖层(104)形成在所述电极层(103)的上方，且覆盖整个所述电极层(103)。且覆盖整个所述电极层(103)。且覆盖整个所述电极层(103)。

Surface acoustic wave filter and its manufacturing method

【技术实现步骤摘要】
声表面波滤波器及其制造方法


[0001]本专利技术涉及声表面波滤波器及其制造方法，尤其涉及一种耐强热释电效应的声表面波滤波器及其制造方法。

技术介绍

[0002]声表面波(SAW：surface acoustic wave)器件是基于压电材料的压电效应，是利用压电材料表面的声表面波进行工作的电子器件，其利用形成于压电材料表面的叉指换能器(IDT：interdigital transducer，一种金属电极周期结构，其形状如同双手交叉)将电输入信号转换为声表面波。随着信息技术的高速发展，声表面波滤波器广泛应用钽酸锂(LiTaO3)来形成，并用于各类通讯设备、数据传输设备、视听设备和定位导航设备等。尤其是，半导体技术的日渐成熟满足了高性能、小型化声表面波滤波器的制造需求量，以及射频前端模块的需求量的与日俱增，都为声表面波滤波器的发展带来良好的市场前景和机遇。但是，面对机遇的同时，同样也需要面临挑战，当前的挑战主要来源于人们对性能的要求，对于例如品质因素Q、有效机电耦合系数、插入损耗、带宽、频率温度系数TCF(Temperature Coefficients of Frequency)、耐功率性等的要求也逐步提高。
[0003]钽酸锂(简称为LT)衬底的热稳定性好，具有优良的压电性能，是声表面波滤波器最重要的衬底材料之一，因此，目前钽酸锂衬底最广泛的应用是制作声表面波滤波器。然而，钽酸锂衬底自身具有强烈的热释电效应，温度的变化会引起材料表面的放电现象而使器件性能恶化。
[0004]现有技术主要从优化钽酸锂晶圆的制造工艺的方向着手解决，如各类黑化工艺，或者直接使用未经处理的钽酸锂衬底。
[0005]然而，钽酸锂晶圆的制造工艺中，黑化工艺复杂，工艺条件不易调控，可操作性小。现有技术、例如下述的专利文献1中，黑化工艺通过钽酸锂晶体与金属片堆叠进行，对还原性气体和温度都具有一定的要求，甚至需要对钽酸锂晶体粗糙化处理以获得良好的堆叠效果。这些增加了晶圆的制造成本进一步增加声表面波器件的制造成本，不利于声波的传播，甚至可能产生杂波或能量从衬底泄露而导致器件性能的恶化。
[0006]另外，声表面波滤波器在制造或使用过程中，环境温度会发生变化，因钽酸锂材料自身的强热释电效应会使得钽酸锂衬底表面静电聚集甚至发生放电现象，破坏金属电极或引线而使器件性能恶化。现有技术文献专利文献
[0007]专利文献1：中国专利申请CN109327200A

技术实现思路

专利技术所要解决的技术问题
[0008]本专利技术正是为了解决上述问题而完成的，其目的在于，制备一种高性能的声表面
波滤波器，采用离子注入技术在钽酸锂压电晶体中掺杂一定浓度的锂离子或氧化锂以提高氧空位浓度，由此得到一种提高了压电晶体电导率、削弱热释电性质、提升频率温度系数和耐功率性的钽酸锂衬底，并利用掺杂后的钽酸锂衬底制备得到本专利技术的声表面波滤波器。用于解决技术问题的技术手段
[0009]在本专利技术的第一方面，提供一种声表面波滤波器，具有：第一衬底层，所述第一衬底层利用由钽酸锂构成的压电晶体来形成，且在所述第一衬底层中利用离子注入技术对所述压电晶体掺杂锂离子或氧化锂来形成掺杂结构；电极层，所述电极层形成在所述第一衬底层的上方，且由叉指电极构成；以及覆盖层，所述覆盖层形成在所述电极层的上方，且覆盖整个所述电极层。
[0010]进一步地，在所述第一衬底层的深度方向上局部地形成所述掺杂结构。
[0011]进一步地，在所述第一衬底层的深度方向上，所述掺杂结构的深度在5μm以内。
[0012]进一步地，在所述第一衬底层的表面方向上局部地形成所述掺杂结构。
[0013]进一步地，在所述第一衬底层的表面方向上全部地形成所述掺杂结构。
[0014]进一步地，所述覆盖层为保护层、调频层及温度补偿层中的一种或多种的组合。
[0015]进一步地，所述电极层由钛、铝、铜、铬、金、铂、银、钯、镍等金属或合金、或者这些金属或合金的层叠体构成，且所述层叠体自上而下分别为钛或镍、以及铝或铂。
[0016]进一步地，在所述第一衬底层的下方形成第二衬底层，所述第二衬底层是蓝宝石、尖晶石和碳化硅中的一种或多种的单层或复合层。
[0017]在本专利技术的第二方面，还提供一种声表面波滤波器的制造方法，包括：步骤S1：利用由钽酸锂构成的压电晶体来形成第一衬底层，且在所述第一衬底层中利用离子注入技术对所述压电晶体掺杂锂离子或氧化锂来形成掺杂结构；步骤S2：在所述第一衬底层的上方，形成由叉指电极构成的电极层；以及步骤S3：在所述电极层的上方，形成覆盖整个所述电极层的覆盖层。
[0018]进一步地，在所述步骤S1中，在所述第一衬底层的深度方向上局部地形成所述掺杂结构。
[0019]进一步地，在所述步骤S1中，在所述第一衬底层的深度方向上，所述掺杂结构的深度在5μm以内。
[0020]进一步地，在所述步骤S1中，在所述第一衬底层的表面方向上局部地形成所述掺杂结构。
[0021]进一步地，在所述步骤S1中，在所述第一衬底层的表面方向上全部地形成所述掺杂结构。
[0022]进一步地，在所述步骤S3中，作为所述覆盖层，形成保护层、调频层及温度补偿层中的一种或多种的组合。
[0023]进一步地，在所述步骤S3中，由钛、铝、铜、铬、金、铂、银、钯、镍等金属或合金、或者这些金属或合金的层叠体来构成所述电极层，且所述层叠体自上而下分别为钛或镍、以及铝或铂。
[0024]进一步地，进一步包括步骤S4，在所述步骤S4中，在所述第一衬底层的下方形成第二衬底层，所述第二衬底层是蓝宝石、尖晶石和碳化硅中的一种或多种的单层或复合层。专利技术效果
[0025]本专利技术通过在钽酸锂衬底中掺杂锂离子或氧化锂以提高氧空位浓度，进一步提高压电晶体电导率，从而削弱热释电效应。
[0026]进一步地，本专利技术通过在钽酸锂衬底中掺杂锂离子或氧化锂来削弱热释电效应，由此，当声表面波器件在大功率条件下工作时，因热释电效应的削弱，环境温度的变化不易使钽酸锂衬底表面积聚静电荷，大大削弱了静电荷对叉指电极的影响，从而提升了耐功率性。
[0027]更进一步地，本专利技术通过在钽酸锂衬底中掺杂锂离子或氧化锂之后，随着温度的升高，Li
‑
O键的拉伸更容易被限制而使得刚度系数有所提升，并降低钽酸锂衬底的温度膨胀系数，最终提升器件的频率温度系数TCF特性。
附图说明
[0028]图1是示出了从俯视的视角观察本专利技术实施方式1所涉及的声表面波滤波器时得到的俯视图。图2是示出了从X
‑
X方向观察本专利技术实施方式1所涉及的声表面波滤波器时得到的剖面图。图3是图2的局部放大图。图4是示出了在本专利技术实施方式1所涉及的声表面波滤波器的未掺杂结构101一侧形成了复合衬底105后的结构的图。图5是示出了从X
‑
X方向观察本专利技术实施方式2所涉及的声表面波滤波器时得到的局部放大剖面图。图6是示出了在本本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种声表面波滤波器，其特征在于，具有：第一衬底层，所述第一衬底层利用由钽酸锂构成的压电晶体来形成，且在所述第一衬底层中利用离子注入技术对所述压电晶体掺杂锂离子或氧化锂来形成掺杂结构；电极层，所述电极层形成在所述第一衬底层的上方，且由叉指电极构成；以及覆盖层，所述覆盖层形成在所述电极层的上方，且覆盖整个所述电极层。2.如权利要求1所述的声表面波滤波器，其特征在于，在所述第一衬底层的深度方向上局部地形成所述掺杂结构。3.如权利要求2所述的声表面波滤波器，其特征在于，在所述第一衬底层的深度方向上，所述掺杂结构的深度在5μm以内。4.如权利要求2所述的声表面波滤波器，其特征在于，在所述第一衬底层的表面方向上局部地形成所述掺杂结构。5.如权利要求2所述的声表面波滤波器，其特征在于，在所述第一衬底层的表面方向上全部地形成所述掺杂结构。6.如权利要求1至5中任一项所述的声表面波滤波器，其特征在于，所述覆盖层为保护层、调频层及温度补偿层中的一种或多种的组合。7.如权利要求1至5中任一项所述的声表面波滤波器，其特征在于，所述电极层由钛、铝、铜、铬、金、铂、银、钯、镍等金属或合金、或者这些金属或合金的层叠体构成，且所述层叠体自上而下分别为钛或镍、以及铝或铂。8.如权利要求1至5中任一项所述的声表面波滤波器，其特征在于，在所述第一衬底层的下方形成第二衬底层，所述第二衬底层是蓝宝石、尖晶石和碳化硅中的一种或多种的单层或复合层。9.一种声表面波滤波器的制造方法，其特征在于，包括如下步骤：步骤S1：利用由钽酸锂构成的压电晶体来形成第一衬底层，且在所述第一衬底层中利用离子注...

【专利技术属性】
技术研发人员：许欣，
申请(专利权)人：广东广纳芯科技有限公司，
类型：发明
国别省市：