【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于无线通信设备及半导体器件领域，涉及一种兰姆波谐振器及其制作方法。
技术介绍
1、随着无线通信技术的迅速发展，对频率选择和射频前端中滤波器的性能要求越来越高。5g通信作为下一代无线通信标准，对射频前端模块提出了更高的要求，包括更高的频率和更大的带宽以及高度精确的频率选择。为了克服传统谐振器的声速低、耦合系数低等问题，基于铌酸锂/钽酸锂的悬空横向激励谐振器(xbar)技术应运而生。横向激励谐振器采用横向激励方式，即通过横向电场的激励来驱动谐振器的振动模式。与传统声表面波谐振器等相比，横向激励谐振器具有高声速、工作频率高、大机电耦合系数等优点，很好的在高频范围弥补了传统声表面波谐振器的缺失，因此在无线通信设备中具有广泛的应用前景。
2、虽然，xbar器件在大耦合系数和高声速方面体现出巨大的优势，但由于该器件的特性，为获得更大的耦合系数和规避高次谐波杂散模式，xbar器件往往采用大波长和低电极占空比的设计，导致电极间距较大，器件单位面积电容相比于声表面波谐振器大幅下降。在实际应用中，为考虑端口阻抗匹配导致使用xbar器件的滤波器具有大得多的面积，导致系统集成度下降和生产成本的上升，严重的影响了xbar的实际应用。
3、因此，如何在不影响器件的谐振性能的前提下增大器件的单位面积电容，从而缩小器件面积以拓展其应用场景，成为本领域技术人员亟待解决的一个重要技术问题。
4、应该注意，上面对技术背景的介绍只是为了方便对本申请的技术方案进行清楚、完整的说明，并方便本领域技术人员的理解而阐述的。不能仅
技术实现思路
1、鉴于以上所述现有技术的缺点，本专利技术的目的在于提供一种兰姆波谐振器及其制作方法，用于解决现有技术中兰姆波谐振器单位面积电容偏低所导致的器件占用面积较大而影响器件可应用性的问题。
2、为实现上述目的及其他相关目的，本专利技术提供一种兰姆波谐振器，包括：
3、衬底，所述衬底上方具有压电薄膜；
4、叉指换能器，位于所述压电薄膜上方，所述叉指换能器包括多个在水平方向上间隔且交错排列的叉指电极，所述叉指电极的金属化率大于0.5；
5、质量负载层，位于所述叉指电极远离所述压电薄膜的一面上方，所述质量负载层包括多个质量负载块，每一所述叉指电极上方均具有至少一所述质量负载块，所述质量负载块的宽度小于所述叉指电极的宽度。
6、可选地，所述叉指电极的厚度范围是10nm-500nm，所述质量负载层的厚度范围是10nm-500nm，所述质量负载块的宽度与所述叉指电极的宽度的比值小于0.5。
7、可选地，所述质量负载层的材料包括金属材料及介电材料中的至少一种，其中，所述金属材料包括铝、铜、金及铂中的至少一种，所述介电材料包括氮化铝、二氧化硅及碳化硅中的至少一种。
8、可选地，所述兰姆波谐振器还包括高声速介电薄膜，所述高声速介电薄膜位于所述压电薄膜的上方和/或位于所述压电薄膜的下方，声波在所述高声速介电薄膜中的传播速度大于声波在所述压电薄膜中的传播速度。
9、可选地，相邻两所述叉指电极的中心间距满足p>2(h1+h2)，其中，p为相邻两所述叉指电极之间的中心间距，h1为所述压电薄膜的厚度，h2为所述高声速介电薄膜的厚度。
10、可选地，所述高声速介电薄膜包括至少一高声速介电层，所述高声速介电层的位置包括位于所述压电薄膜与所述叉指电极之间、位于所述压电薄膜与所述衬底之间、位于所述压电薄膜上方且至少覆盖所述叉指电极的裸露表面中的至少一种，其中，当所述高声速介电层位于所述压电薄膜上方时，所述高声速介电层仅覆盖所述叉指电极的裸露表面或同时覆盖所述叉指电极的裸露表面及所述质量负载层。
11、可选地，所述高声速介电层的材料包括氮化铝、碳化硅及金刚石中的至少一种，当所述高声速介电薄膜包括多个高声速介电层时，各所述高声速介电层的材料相同或不同。
12、可选地，所述兰姆波谐振器还包括空气腔或布拉格反射层，所述空气腔位于所述衬底中且位于所述叉指电极的下方以使所述叉指电极悬设于所述空气腔上方，所述布拉格反射层位于所述衬底上方。
13、可选地，所述压电薄膜的材料包括铌酸锂及钽酸锂中的至少一种。
14、本专利技术还提供一种兰姆波谐振器的制作方法，包括以下步骤：
15、提供一衬底，所述衬底上方具有压电薄膜；
16、形成叉指换能器于所述压电薄膜上方，所述叉指换能器包括多个在水平方向上间隔且交错排列的叉指电极，所述叉指电极的金属化率大于0.5；
17、形成质量负载层于所述叉指换能器远离所述压电薄膜的一面上方，所述质量负载层包括多个质量负载块，每一所述叉指电极上方均具有至少一所述质量负载块，所述质量负载块的宽度小于所述叉指电极的宽度。
18、可选地，还包括形成高声速介电薄膜的步骤，形成高声速介电薄膜的步骤在形成所述压电薄膜之前和/或形成所述压电薄膜之后进行，声波在所述高声速介电薄膜中的传播速度大于声波在所述压电薄膜中的传播速度。
19、如上所述，本专利技术的兰姆波谐振器，通过在常规谐振器结构基础上大幅增加叉指电极的宽度(即叉指电极的金属化率相对较高)以显著增加器件的单位面积电容，有效解决了xbar器件在实际应用中面积过大的问题，有效提升系统集成度并拓展器件应用场景，同时增设质量负载层以保持器件的高工作效率和高机电耦合系数等性能。并且，根据实际需要选择增设高声速介电薄膜以抑制随金属化率增大而产生的杂散模态，从而进一步提升器件的综合工作性能。本专利技术的兰姆波谐振器制作方法，能够制作得到具有高单位面积电容的兰姆波谐振器，制作工艺步骤简单、工艺成熟且成本低廉，实际应用性较强。
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1.一种兰姆波谐振器，其特征在于，包括：
2.根据权利要求1所述的兰姆波谐振器，其特征在于：所述叉指电极的厚度范围是10nm-500nm，所述质量负载层的厚度范围是10nm-500nm，所述质量负载块的宽度与所述叉指电极的宽度的比值小于0.5。
3.根据权利要求1所述的兰姆波谐振器，其特征在于：所述质量负载层的材料包括金属材料及介电材料中的至少一种，其中，所述金属材料包括铝、铜、金及铂中的至少一种，所述介电材料包括氮化铝、二氧化硅及碳化硅中的至少一种。
4.根据权利要求1所述的兰姆波谐振器，其特征在于：所述兰姆波谐振器还包括高声速介电薄膜，所述高声速介电薄膜位于所述压电薄膜的上方和/或位于所述压电薄膜的下方，声波在所述高声速介电薄膜中的传播速度大于声波在所述压电薄膜中的传播速度。
5.根据权利要求4所述的兰姆波谐振器，其特征在于：相邻两所述叉指电极的中心间距满足p>2(h1+h2)，其中，p为相邻两所述叉指电极之间的中心间距，h1为所述压电薄膜的厚度，h2为所述高声速介电薄膜的厚度。
6.根据权利要求4所述的兰姆波
7.根据权利要求6所述的兰姆波谐振器，其特征在于：所述高声速介电层的材料包括氮化铝、碳化硅及金刚石中的至少一种，当所述高声速介电薄膜包括多个高声速介电层时，各所述高声速介电层的材料相同或不同。
8.根据权利要求1所述的兰姆波谐振器，其特征在于：所述兰姆波谐振器还包括空气腔或布拉格反射层，所述空气腔位于所述衬底中且位于所述叉指电极的下方以使所述叉指电极悬设于所述空气腔上方，所述布拉格反射层位于所述衬底上方。
9.根据权利要求1所述的兰姆波谐振器，其特征在于：所述压电薄膜的材料包括铌酸锂及钽酸锂中的至少一种。
10.一种兰姆波谐振器的制作方法，其特征在于，包括以下步骤：
11.根据权利要求10所述的兰姆波谐振器的制作方法，还包括形成高声速介电薄膜的步骤，形成高声速介电薄膜的步骤在形成所述压电薄膜之前和/或形成所述压电薄膜之后进行，声波在所述高声速介电薄膜中的传播速度大于声波在所述压电薄膜中的传播速度。
...【技术特征摘要】
1.一种兰姆波谐振器，其特征在于，包括：
2.根据权利要求1所述的兰姆波谐振器，其特征在于：所述叉指电极的厚度范围是10nm-500nm，所述质量负载层的厚度范围是10nm-500nm，所述质量负载块的宽度与所述叉指电极的宽度的比值小于0.5。
3.根据权利要求1所述的兰姆波谐振器，其特征在于：所述质量负载层的材料包括金属材料及介电材料中的至少一种，其中，所述金属材料包括铝、铜、金及铂中的至少一种，所述介电材料包括氮化铝、二氧化硅及碳化硅中的至少一种。
4.根据权利要求1所述的兰姆波谐振器，其特征在于：所述兰姆波谐振器还包括高声速介电薄膜，所述高声速介电薄膜位于所述压电薄膜的上方和/或位于所述压电薄膜的下方，声波在所述高声速介电薄膜中的传播速度大于声波在所述压电薄膜中的传播速度。
5.根据权利要求4所述的兰姆波谐振器，其特征在于：相邻两所述叉指电极的中心间距满足p>2(h1+h2)，其中，p为相邻两所述叉指电极之间的中心间距，h1为所述压电薄膜的厚度，h2为所述高声速介电薄膜的厚度。
6.根据权利要求4所述的兰姆波谐振器，其特征在于：所述高声速介电薄膜包括至少一高声速介电层，所述高声速介电层的位置包括位于所述压电薄膜与所述叉指电极之...
【专利技术属性】
技术研发人员：邵率，
申请(专利权)人：上海馨欧集成微电有限公司，
类型：发明
国别省市：
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