【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及半导体技术，尤其涉及一种基于ε相氧化镓薄膜的saw滤波器及其制备方法。
技术介绍
1、在便携式通信装置中，各种声表面波(saw)滤波器被广泛用作于带通滤波器，其中包括窄带滤波器。传统的窄带saw滤波器较多采用石英(quartz)材料。然而，目前传统的声表面波滤波器在制作方面还存在一定不足，因此也就无法满足移动终端等一些特殊场合对高精度窄带滤波器的需求。
2、ε-ga2o3 saw滤波器的基本单元是saw谐振器，saw谐振器的基本结构是由叉指电极、反射栅－压电层－衬底构成的复合膜结构。当交变电压施加在叉指电极对时，在压电材料内建立起交变电场，激发起相应的弹性振动，形成了弹性波。当激励信号与机械振动频率相同时形成驻波，驻波频率即谐振频率。saw滤波器的带宽定义为δf/f0，其中δf为并联谐振器的反谐振频率fap和串联谐振器的谐振频率frs之间的差值，f0为最小插入损耗点。
3、saw滤波器通常是由多个saw谐振器梯形级联构成。一个梯形滤波器的基本单元是一个“l-section”——由两个单端对声表面波谐振器组成，谐振器a作为串联单元，另一个谐振器b作为并联单元，如图1所示。“l-section”的带通滤波功能合成如图2和图3所示。在图2中的曲线zs是串联谐振器的阻抗特性，曲线zp是并联谐振器的阻抗特性。滤波功能合成后带通滤波器的频率响应曲线如图4所示。
4、叉指电极的指宽对saw的声速有直接影响，指宽增大时声速下降，从而令谐振频率下降。因此为了实现串联滤波器的谐振频率与并联谐振器的反
5、问题在于，实际工作中受限于工艺精度，谐振频率frs和反谐振频率fap在器件制作中很难做到精准。设计时一般使frs比fap稍大一点，可以留出工艺修正空间。如文献[2]中串联谐振器设计800nm指宽，并联谐振器设计1100nm指宽，相差300nm；文献[3]中高频谐振器设计指宽290nm与316nm，相差26nm。现有的工艺技术是通过普通光刻工艺实现不同的叉指宽度差，其对光刻精度识别要求较高，甚至是更高精度的电子束光刻才能达到制备叉指宽度差略小的谐振器要求。ε-ga2o3的机电耦合系数较小，意味着其带宽极窄，对于谐振频率为1.36ghz谐振器，其反谐振频率与谐振频率的差值仅有～6mhz，若实际制造工艺中的偏差达到±1mhz会影响器性能，难以达到高精度要求[4]。
6、为了实现窄带滤波效果，δf的精准控制难度非常高，严重依赖于光刻技术的精度控制。对于指宽为500nm的串联谐振器，并联谐振器应当设置为502nm的指宽，仅仅相差2nm，如图4所示。现有技术中电子束光刻的精度一般只能做到5nm以上的指宽差，若实现2nm的指宽差难度极大。
7、参考文献
8、[1]f.hollerweger et al.,"design and performance of a saw ladder-typefilter at 3.15ghz using saw mass production technology,"1999ieee mtt-sinternational microwave symposium digest(cat.no.99ch36282),anaheim,ca,usa,1999,pp.1441-1444vol.4,doi:10.1109/mwsym.1999.780220.
9、[2]t.-h.hsu,k.-j.tseng and m.-h.li,"large coupling acoustic waveresonators based on /si functional substrate,"in ieee electrondevice letters,vol.41,no.12,pp.1825-1828,dec.2020,doi:10.1109/led.2020.3030797.
10、[3]makkonen,t.；plessky,v.p.；steichen,w.；chamaly,s.；poirel,c.；solal,m.；salomaa,m.m.(2003).fundamental mode 5ghz surface-acoustic-wave filtersusing optical lithography.applied physics letters,83(17),3596-.doi:10.1063/1.1618366
11、[4]y.tu et al.,"surface acoustic wave resonators using a novelε-ga2o3piezoelectric film grown on sapphire,"in ieee electron device letters,vol.44,no.6,pp.895-898,june 2023,doi:10.1109/led.2023.3269040.
技术实现思路
1、本专利技术目的在于提供一种基于ε相氧化镓薄膜的saw滤波器及其制备方法，以解决上述现有技术存在的问题。
2、本专利技术中所述一种基于ε相氧化镓薄膜的saw滤波器包括层叠设置的压电薄膜和衬底；在所述压电薄膜远离衬底的端面设有两对互相独立的叉指电极；其中一对叉指电极与压电薄膜对应区域组合成为串联谐振器，另一对叉指电极与压电薄膜对应区域组合成为并联谐振器；在所述并联谐振器或串联谐振器上方还铺设有一覆盖层，所述覆盖层的声速大于压电薄膜的声速；所述覆盖层用于根据压电薄膜厚度h与声波波长λ的比值调制saw复合声速。
3、当h/λ＞0.52时，所述覆盖层用于提升saw复合声速。所述覆盖层铺设于串联谐振器上方。
4、当h/λ＜0.52时，所述覆盖层用于降低saw复合声速。所述覆盖层铺设于并联谐振器上方。
5、所述覆盖层的材质为si3n4或sio2。
6、所述覆盖层的厚度范围在150nm至800nm之间。
7、本专利技术中所述一种制备方法，用于制备如上所述一种基于ε相氧化镓薄膜的saw滤波器，包括以下步骤：
8、s1.在衬底上生长压电薄膜；
9、s2.通过图形化的电子胶掩膜在压电薄膜上制备两对叉指电极以及对应的金属连线以形成串联谐振器和并联谐振器；
10、s3.去除所述电子胶掩膜；
11、s4.通过图形化的光刻胶掩膜在压电薄膜上制备覆盖层；根据压电薄膜厚度h与声波波长λ的比值以选择覆盖所述并联谐振器，或覆盖所述串联谐振器；
12、s5.去除所述光刻胶掩膜后得到目标器件。
13、当h/λ＜0.52时，所述覆盖层覆盖所述并联谐振器。当h/λ＞0.52时，所述覆盖层覆盖所述串联谐振器。<本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种基于ε相氧化镓薄膜的SAW滤波器，其特征在于，包括层叠设置的压电薄膜(102)和衬底(101)；在所述压电薄膜(102)远离衬底(101)的端面设有两对互相独立的叉指电极(103)；其中一对叉指电极(103)与压电薄膜(102)对应区域组合成为串联谐振器(105)，另一对叉指电极(103)与压电薄膜(102)对应区域组合成为并联谐振器(106)；
2.根据权利要求1所述一种基于ε相氧化镓薄膜的SAW滤波器，其特征在于，当h/λ＞0.52时，所述覆盖层(113)用于提升SAW复合声速。
3.根据权利要求2所述一种基于ε相氧化镓薄膜的SAW滤波器，其特征在于，所述覆盖层(113)铺设于串联谐振器(105)上方。
4.根据权利要求1所述一种基于ε相氧化镓薄膜的SAW滤波器，其特征在于，当h/λ＜0.52时，所述覆盖层(113)用于降低SAW复合声速。
5.根据权利要求4所述一种基于ε相氧化镓薄膜的SAW滤波器，其特征在于，所述覆盖层(113)铺设于并联谐振器(106)上方。
6.根据权利要求1所述一种基于ε相氧化镓薄膜
7.根据权利要求1所述一种基于ε相氧化镓薄膜的SAW滤波器，其特征在于，所述覆盖层(113)的厚度范围在150nm至800nm之间。
8.一种制备方法，其特征在于，用于制备如根据权利要求1-7任一项所述一种基于ε相氧化镓薄膜的SAW滤波器，包括以下步骤：
9.根据权利要求8所述一种制备方法，其特征在于，当h/λ＜0.52时，所述覆盖层(113)覆盖所述并联谐振器(106)。
10.根据权利要求8所述一种制备方法，其特征在于，当h/λ＞0.52时，所述覆盖层(113)覆盖所述串联谐振器(105)。
...【技术特征摘要】
1.一种基于ε相氧化镓薄膜的saw滤波器，其特征在于，包括层叠设置的压电薄膜(102)和衬底(101)；在所述压电薄膜(102)远离衬底(101)的端面设有两对互相独立的叉指电极(103)；其中一对叉指电极(103)与压电薄膜(102)对应区域组合成为串联谐振器(105)，另一对叉指电极(103)与压电薄膜(102)对应区域组合成为并联谐振器(106)；
2.根据权利要求1所述一种基于ε相氧化镓薄膜的saw滤波器，其特征在于，当h/λ＞0.52时，所述覆盖层(113)用于提升saw复合声速。
3.根据权利要求2所述一种基于ε相氧化镓薄膜的saw滤波器，其特征在于，所述覆盖层(113)铺设于串联谐振器(105)上方。
4.根据权利要求1所述一种基于ε相氧化镓薄膜的saw滤波器，其特征在于，当h/λ＜0.52时，所述覆盖层(113)用于降低saw复合声速。
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【专利技术属性】
技术研发人员：王钢，罗稼宏，卢星，陈梓敏，黄琛泓，涂雨佳，
申请(专利权)人：中山大学，
类型：发明
国别省市：
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