一种声表面波器件及电子设备的制作方法

    技术2025-11-08  2


    本技术涉及电力电子,尤其涉及一种声表面波器件及电子设备。


    背景技术:

    1、声表面波滤波器、谐振器等声表面波器件是移动通信设备的重要组成部分,声表面波器件在传感、检测等领域也有重要应用。随着4g、5g等技术的不断发展,在使用高频段的载波频率实现大带宽、低延迟通信的背景下,行业迫切需要更高频率、更高品质因数、低杂模或无杂模的声表面波器件。其中,载波聚合技术需要不同频段信号通路同时工作,需要所使用的声表面波器件具有较好的阻带抑制性能。


    技术实现思路

    1、本技术实施例提供一种声表面波器件及电子设备,以提高声表面波器件的阻带抑制性能。

    2、第一方面,本技术实施例提供一种声表面波器件,本技术实施例提供的声表面波器件可以包括:衬底、位于衬底之上的反射层、位于反射层背离衬底一侧的第一压电层和第二压电层,以及位于第一压电层背离衬底一侧的电极层。第一压电层位于第二压电层背离衬底的一侧,第一压电层的欧拉角可以为[α,θ,β],第二压电层的欧拉角可以为[α,θ-180°,β+180°],其中,-30°≦α≦30°,-30°≦β≦30°,θ可以为任意角度。示例性地,第一压电层的欧拉角可以为[0°,132°,0°],第二压电层的欧拉角可以为[0°,-48°,180°]。

    3、本技术实施例提供的声表面波器件中,向电极层施加电压后,在第一压电层和第二压电层中可以产生声波。通过设置双层压电层,并合理设置压电层的欧拉角,将第一压电层的欧拉角设置为[α,θ,β],将第二压电层的欧拉角设置为[α,θ-180°,β+180°],其中,-30°≦α≦30°,-30°≦β≦30°,θ可以为任意角度。可以使第一压电层与第二压电层中的主模的声波振动方向相同,杂模的声波振动方向相反,这样,可以在维持主模正常激发的情况下,使得杂模模式的声波可以达到反向相消的效果,从而减弱或消除声表面波器件的杂模,提高声表面波器件的阻带抑制性能。其中,主模模式可以指水平剪切声表面波的模式。

    4、在具体实施时,衬底可以包括玻璃、硅、氧化铝或碳化硅等材料。衬底的厚度可以在100μm~1000μm的范围内,例如,衬底的厚度可以为100μm左右。

    5、在本技术实施例中,第一压电层和第二压电层包括相同的压电材料,这样,可以使声表面波器件的主模不受影响。示例性地,第一压电层和第二压电层的材料可以为钽酸锂(litao3,lt)或铌酸锂(linbo3,ln)单晶。

    6、在本技术的一些实施例中,第一压电层和第二压电层可以均包括钽酸锂材料,第一压电层的厚度可以占第一压电层和第二压电层的总厚度的10%~40%,例如该厚度比例可以为30%。这样,可以使声表面波器件对高阶模的抑制效果较好。

    7、在本技术的另一些实施例中,第一压电层和第二压电层可以均包括铌酸锂材料,铌酸锂材料可以提供较大的机电耦合系数,使本技术实施例中的声表面波器件应用于大带宽滤波器中。第一压电层的厚度可以占第一压电层和第二压电层的总厚度的10%~90%,例如该厚度比例可以为40%。这样,可以使声表面波器件对高阶模的抑制效果较好。

    8、在一种可能的实现方式中,第一压电层和第二压电层的总厚度可以为器件波长的10%~50%,器件波长为声表面波器件产生的声表面波在主模处的波长。举例来说,器件波长可以为2000μm,第一压电层和第二压电层的总厚度可以为器件波长的30%左右。

    9、本技术实施例中的声表面波器件还可以包括:位于第一压电层与第二压电层之间的缓冲层。由于第一压电层和第二压电层一般为单晶材料,在制作工艺过程中,第一压电层与第二压电层之间的键合强度较低,因而,制作直接接触的第一压电层与第二压电层的工艺难度较大。本技术实施例中,通过在第一压电层与第二压电层之间设置缓冲层,可以提高第一压电层与第二压电层之间的键合强度,降低工艺难度和工艺成本,提高声表面波器件的强度。

    10、可选地,缓冲层可以包括二氧化硅材料、氮化硅材料或多晶硅材料。缓冲层的厚度可以在50nm~500nm的范围内,例如,缓冲层的厚度可以为100nm左右。

    11、在本技术的实施例中,在第二压电层与衬底之间设置反射层,可以将朝向衬底传输的声波返回至声表面波器件的表面,使声波的能量集中在声表面波器件的表面,降低声表面波器件的声波损耗,提高声表面波器件的品质因数(q值)。

    12、在一种可能的实现方式中,反射层可以包括:高声速层和低声速层,低声速层位于高声速层靠近第二压电层的一侧。其中,高声速层的水平剪切体声波速度高于第二压电层的水平剪切声表面波声速,低声速层的水平剪切体声波速度低于第二压电层的水平剪切声表面波声速。通过在反射层中设置声速不同的高声速层和低声速层,可以使声波在低声速层与高声速层之间的界面产生反射,从而将朝向衬底传输的声波返回至声表面波器件的表面,使声波的能量集中在声表面波器件的表面,降低声表面波器件的声波损耗,提高声表面波器件的品质因数(q值)。并且,反射层中可以设置一层高声速层和一层低声速层,可以在成本较低的情况下,达到较好的反射效果。当然,在一些情况下,也可以在反射层中设置多层高声速层和多层低声速层,此处不做限定。

    13、可选地,高声速层可以包括氮化硅材料、多晶硅材料或氮化铝材料,低声速层可以包括二氧化硅材料。高声速层的厚度可以为器件波长的10%~100%,低声速层的厚度可以为器件波长的10%~100%,器件波长为声表面波器件产生的声表面波在主模处的波长。举例来说,器件波长可以为2000μm,高声速层的厚度可以为器件波长的50%,低声速层的厚度可以为器件波长的25%。

    14、在本技术的一些实施例中,衬底的水平剪切体声波速度高于第二压电层的水平剪切声表面波声速,衬底复用为高声速层。通过采用水平剪切体声波速度较高的材料制作衬底,可以使衬底起到高声速层的作用,以使衬底复用为高声速层,从而可以省略高声速层,减小声表面波器件的总厚度。

    15、在一种可能的实现方式中,电极层可以包括铝、铜、铂等金属材料,当然,电极层也可以包括其他导电材料,此处不做限定。可选地,电极层的厚度可以为器件波长的5%~15%。示例性地,器件波长可以为2000μm,电极层的厚度可以为器件波长的8%。

    16、在一些应用场景中,电极层可以包括一个插指电极,通过向插指电极施加电压,可以在第一压电层和第二压电层中产生声波。在另一些应用场景中,电极层可以包括两个插指电极,其中一个插指电极可以作为发射换能器,另一个插指电极可以作为接收换能器。在声表面波器件工作过程中,发射换能器将射频信号转换为声表面波,声表面波传输至接收换能器后,接收换能器将声表面波转换为电信号输出。

    17、在具体实施时,可以对声表面波器件进行切片,并进行透射电子显微镜(transmission electron microscope,tem)、x射线衍射(diffraction of x-rays,xrd)及电子背散射衍射(electron backscattered diffraction,ebsd)等分析,以分析声表面波器件的薄膜叠层结构和组分信息,从而确定声表面波器件的内部结构。

    18、第二方面,本技术实施例还提供了一种电子设备,本技术实施例中的电子设备可以包括:上述第一方面中任一声表面波器件,以及壳体,声表面波器件位于壳体内部。由于本技术实施例中的上述声表面波器件的阻带抑制性能较好,因而包括上述声表面波器件的电子设备的性能也较好。


    技术特征:

    1.一种声表面波器件,其特征在于,包括:

    2.如权利要求1所述的声表面波器件,其特征在于,所述第一压电层和所述第二压电层包括相同的压电材料。

    3.如权利要求2所述的声表面波器件,其特征在于,所述第一压电层和所述第二压电层均包括钽酸锂材料;

    4.如权利要求2所述的声表面波器件,其特征在于,所述第一压电层和所述第二压电层均包括铌酸锂材料;

    5.如权利要求3或4所述的声表面波器件,其特征在于,所述第一压电层和所述第二压电层的总厚度为器件波长的10%~50%;

    6.如权利要求1~5任一项所述的声表面波器件,其特征在于,还包括:位于所述第一压电层与所述第二压电层之间的缓冲层。

    7.如权利要求6所述的声表面波器件,其特征在于,所述缓冲层包括二氧化硅材料、氮化硅材料或多晶硅材料。

    8.如权利要求1~7任一项所述的声表面波器件,其特征在于,所述反射层包括:高声速层和低声速层,所述低声速层位于所述高声速层靠近所述第二压电层的一侧;

    9.如权利要求8所述的声表面波器件,其特征在于,所述衬底的水平剪切体声波速度高于所述第二压电层的水平剪切声表面波声速;

    10.如权利要求8或9所述的声表面波器件,其特征在于,所述高声速层包括氮化硅材料、多晶硅材料或氮化铝材料;

    11.如权利要求8~10任一项所述的声表面波器件,其特征在于,所述高声速层的厚度为器件波长的10%~100%,所述低声速层的厚度为所述器件波长的10%~100%;

    12.一种电子设备,其特征在于,包括:如权利要求1~11任一项所述的声表面波器件,以及壳体,所述声表面波器件位于所述壳体内部。


    技术总结
    本申请提供一种声表面波器件及电子设备,声表面波器件包括:衬底、位于衬底之上的反射层、位于反射层背离衬底一侧的第一压电层和第二压电层,以及位于第一压电层背离衬底一侧的电极层。第一压电层位于第二压电层背离衬底的一侧,第一压电层的欧拉角为[α,θ,β],第二压电层的欧拉角为[α,θ‑180°,β+180°],其中,‑30°≦α≦30°,‑30°≦β≦30°。本申请实施例中,通过设置双层压电层,并合理设置压电层的欧拉角,可以使第一压电层与第二压电层中的主模的声波振动方向相同,杂模的声波振动方向相反,这样,可以在维持主模正常激发的情况下,使得杂模模式的声波可以达到反向相消的效果,从而减弱或消除声表面波器件的杂模,提高声表面波器件的阻带抑制性能。

    技术研发人员:栾仲智,刘伟,甘学诚,鄢有泉,唐戴平
    受保护的技术使用者:华为技术有限公司
    技术研发日:
    技术公布日:2024/10/24
    转载请注明原文地址:https://symbian.8miu.com/read-36368.html

    最新回复(0)