專利名稱：一種溫度補(bǔ)償能力可調(diào)節(jié)的壓電聲波諧振器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及電子器件技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種溫度補(bǔ)償能力可調(diào)節(jié)的壓電聲波諧振器。
背景技術(shù)：
隨著無線通訊設(shè)備的快速普及，對尺寸小、質(zhì)量輕、性能優(yōu)的高頻濾波器的需求越來越大，在硅晶圓上制作的壓電聲波濾波器已經(jīng)廣泛地被市場接受。構(gòu)成這種高性能濾波器的壓電聲波諧振器主要包括，薄膜體聲波諧振器(FBAR)，固態(tài)裝配諧振器(SMR)。壓電聲波諧振器的諧振頻率由傳播路徑中各層的厚度和各層中縱向聲波的聲速所決定。其中，諧振頻率主要受壓電層的厚度及其聲速的影響。兩電極的厚度及其內(nèi)的聲速對諧振頻率也有較大影響。由空腔構(gòu)成的聲反射鏡對諧振頻率的影響可以忽略不計，因 為它可以把幾乎所有的聲能都反射回壓電層。如果聲反射鏡由高聲阻抗層和低聲阻抗層相間排列而構(gòu)成，那么反射鏡的最頂層會包含一小部分的聲能，從而使反射鏡的作用在某種程度上會貢獻(xiàn)到諧振頻率中。壓電聲波諧振器的壓電層、金屬或電介層的厚度以及其內(nèi)的聲速都隨溫度的變化而變化，因此壓電聲波諧振器的諧振頻率也隨溫度的變化而變化。盡管各層隨溫度變化而產(chǎn)生的厚度膨脹或收縮會影響諧振頻率，但各層內(nèi)聲波傳播速度隨溫度的改變是影響壓電聲波諧振器諧振頻率隨溫度改變的主要原因。目前應(yīng)用在壓電聲波諧振器中的大部分材料都呈現(xiàn)出負(fù)的溫度系數(shù)，即隨溫度的升高聲速會變小，因?yàn)椴牧显谳^高溫下會變“軟化”(例如，跨原子力被減弱)?？缭恿Φ臏p小會導(dǎo)致材料彈性系數(shù)的減小，從而減小聲速。例如，氮化鋁(AlN)的聲速溫度系數(shù)為_25ppm/°C，鑰(Mo)的聲速溫度系數(shù)為-60ppm/°C。由壓電聲波諧振器構(gòu)成的射頻(RF)濾波器通常有一個通帶頻率響應(yīng)，壓電聲波諧振器的頻率溫度系數(shù)(TCF)會降低射頻(RF)濾波器的制造良率，因?yàn)橛蓧弘娐暡ㄖC振器所構(gòu)成的設(shè)備或器件只有在一定溫度范圍內(nèi)才能滿足通帶帶寬的要求。在大部分所需的雙工器的應(yīng)用中，為了可以在很寬的溫度范圍內(nèi)仍能滿足要求，低的頻率溫度系數(shù)很重要。包含壓電聲波諧振器的高穩(wěn)定振蕩器對壓電聲波諧振器的頻率溫度系數(shù)有更嚴(yán)格的要求，需要頻率溫度系數(shù)極低或是接近零，因?yàn)榇蟛糠终袷幤饔脕硖峁﹨⒖蓟蚨〞r信號，要求溫度變化對這些信號產(chǎn)生極小的影響。為了得到低的頻率溫度系數(shù)，一種常用的方法是在壓電聲波諧振器層疊結(jié)構(gòu)中增加一層二氧化娃(SiO2)溫度補(bǔ)償層材料。構(gòu)成壓電聲波諧振器層疊結(jié)構(gòu)的主要材料基本上都具有負(fù)的聲速溫度系數(shù)，而SiO2材料具有正的聲速溫度系數(shù)，通過調(diào)整層疊結(jié)構(gòu)中SiO2以及其它各層材料的厚度，在某些濾波器應(yīng)用中可以有效降低壓電聲波諧振器頻率隨溫度漂移。然而，在其它一些濾波器應(yīng)用中需要壓電諧振器諧振頻率、機(jī)電耦合系數(shù)、諧振器品質(zhì)因數(shù)、諧振器頻率溫度系數(shù)同時滿足一定要求，通過單純調(diào)節(jié)諧振器層疊結(jié)構(gòu)中各層厚度難以實(shí)現(xiàn)。所以，目前如何實(shí)現(xiàn)能調(diào)節(jié)溫度補(bǔ)償層材料的溫度補(bǔ)償能力，即調(diào)節(jié)溫度補(bǔ)償層材料的聲速溫度系數(shù)，使得諧振器設(shè)計過程具有更強(qiáng)的靈活性，成為目前亟待解決的技術(shù)問題。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明提供一種溫度補(bǔ)償能力可調(diào)節(jié)的壓電聲波諧振器，用以解決現(xiàn)有技術(shù)中采用的溫度補(bǔ)償方法不能調(diào)節(jié)補(bǔ)償層的聲速溫度系數(shù)的問題，從而為壓電聲波諧振器提供靈活的設(shè)計參數(shù)。為了解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明采用的技術(shù)方案如下一方面，本發(fā)明提供一種溫度補(bǔ)償能力可調(diào)節(jié)的壓電聲波諧振器，包括壓電聲波反射結(jié)構(gòu)、第一電極、第二電極和位于兩個電極之間的壓電層，進(jìn)一步地，所述壓電聲波諧振器還包括溫度補(bǔ)償層；所述溫度補(bǔ)償層，采用由SixOy材料構(gòu)成的單層溫度補(bǔ)償層，或者，采用由正聲速溫度系數(shù)材料和負(fù)聲速溫度系數(shù)材料疊層構(gòu)成的復(fù)合溫度補(bǔ)償層，用于對所述壓電聲波諧 振器中第一電極、壓電層和第二電極的引起的溫度頻率偏移進(jìn)行逆向補(bǔ)償；其中，X:y不等于 1:2。進(jìn)一步地，本發(fā)明所述壓電聲波諧振器中當(dāng)所述溫度補(bǔ)償層采用由SixOy材料構(gòu)成的單層溫度補(bǔ)償層時，所述溫度補(bǔ)償層的聲速溫度系數(shù)隨著SixOy中氧比例的增加而增加、隨著所述SixOy中硅比例的增加而減少；當(dāng)所述溫度補(bǔ)償層采用由正聲速溫度系數(shù)材料和負(fù)聲速溫度系數(shù)材料疊層構(gòu)成的復(fù)合溫度補(bǔ)償層時，所述溫度補(bǔ)償層的聲速溫度系數(shù)隨著正聲速溫度系數(shù)材料厚度的增加而增加、隨著負(fù)聲速溫度系數(shù)材料厚度的增加而減少。優(yōu)選地，本發(fā)明所述壓電聲波諧振器中，當(dāng)所述溫度補(bǔ)償層采用由正聲速溫度系數(shù)材料和負(fù)聲速溫度系數(shù)材料疊層構(gòu)成的復(fù)合溫度補(bǔ)償層時，所述溫度補(bǔ)償層中正聲速溫度系數(shù)材料采用SiO2,負(fù)聲速溫度系數(shù)材料采用電介質(zhì)或者金屬材料。進(jìn)一步地，本發(fā)明所述壓電聲波諧振器中，所述溫度補(bǔ)償層的布置方式采用如下方式中的一種所述溫度補(bǔ)償層布置在所述壓電聲波反射結(jié)構(gòu)和第一電極之間；所述溫度補(bǔ)償層布置在所述第一電極與壓電層之間；所述溫度補(bǔ)償層布置在所述壓電層與第二電極之間；所述溫度補(bǔ)償層布置在所述第二電極之上。進(jìn)一步地，本發(fā)明所述壓電聲波諧振器中，所述溫度補(bǔ)償層采用薄膜沉積工藝制備。進(jìn)一步地，本發(fā)明所述壓電聲波諧振器中，所述第一電極與第二電極采用相同或者不同的金屬材料；所述金屬材料包括金、鎢、鑰、鉬、釕、銥、鈦鎢、鋁或鈦。進(jìn)一步地，本發(fā)明所述壓電聲波諧振器中，所述壓電層采用如下材料中的一種氮化鋁、氧化鋅、壓電陶瓷、鈮酸鋰、鈮酸鉀和鉭酸鋰。本發(fā)明有益效果如下本發(fā)明所述技術(shù)方案，通過調(diào)節(jié)溫度補(bǔ)償層材料的聲速溫度系數(shù)，或者采用由正聲速溫度系數(shù)材料和負(fù)聲速溫度系數(shù)材料疊層構(gòu)成的復(fù)合溫度補(bǔ)償層來調(diào)節(jié)溫度補(bǔ)償層溫度補(bǔ)償能力的方法，使得諧振器設(shè)計過程具有更強(qiáng)的靈活性。


為了更清楚地說明本發(fā)明實(shí)施例或現(xiàn)有技術(shù)中的技術(shù)方案，下面將對實(shí)施例或現(xiàn)有技術(shù)描述中所需要使用的附圖作一簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本發(fā)明的一些實(shí)施例，對于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其他的附圖。圖I為本發(fā)明實(shí)施例一提供的一種溫度補(bǔ)償能力可調(diào)節(jié)的壓電聲波諧振器的結(jié)構(gòu)圖；圖2為本發(fā)明實(shí)施例一中不同x:y比例下壓電聲波諧振器的頻率溫度曲線；
圖3為本發(fā)明實(shí)施例二提供的一種溫度補(bǔ)償能力可調(diào)節(jié)的壓電聲波諧振器的結(jié)構(gòu)圖；圖4為本發(fā)明實(shí)施例三提供的一種溫度補(bǔ)償能力可調(diào)節(jié)的壓電聲波諧振器的結(jié)構(gòu)圖；圖5為本發(fā)明實(shí)施例四提供的一種溫度補(bǔ)償能力可調(diào)節(jié)的壓電聲波諧振器的結(jié)構(gòu)圖；圖6為本發(fā)明實(shí)施例四中具有復(fù)合溫度補(bǔ)償層的壓電聲波諧振器的頻率溫度曲線.圖7為本發(fā)明實(shí)施例五提供的一種溫度補(bǔ)償能力可調(diào)節(jié)的壓電聲波諧振器的結(jié)構(gòu)圖；圖8為本發(fā)明實(shí)施例六提供的一種溫度補(bǔ)償能力可調(diào)節(jié)的壓電聲波諧振器的結(jié)構(gòu)圖。
具體實(shí)施例方式下面將結(jié)合本發(fā)明實(shí)施例中的附圖，對本發(fā)明實(shí)施例中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實(shí)施例僅僅是本發(fā)明一部分實(shí)施例，而不是全部的實(shí)施例?；诒景l(fā)明中的實(shí)施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有做出創(chuàng)造性勞動前提下所獲得的所有其他實(shí)施例，都屬于本發(fā)明保護(hù)的范圍。為了解決現(xiàn)有技術(shù)中存在的技術(shù)問題，本發(fā)明實(shí)施例提供一種溫度補(bǔ)償能力可調(diào)節(jié)的壓電聲波諧振器。本發(fā)明實(shí)施例通過特定薄膜沉積工藝控制諧振器層疊結(jié)構(gòu)中的溫度補(bǔ)償層的聲速溫度系數(shù)，得到可以調(diào)節(jié)溫度補(bǔ)償能力的溫度補(bǔ)償層；或者在諧振器層疊結(jié)構(gòu)中放置復(fù)合溫度補(bǔ)償層，通過調(diào)整復(fù)合層中具有正聲速溫度系數(shù)的薄膜和具有負(fù)聲速溫度系數(shù)薄膜的厚度，同樣得到可以調(diào)節(jié)溫度補(bǔ)償能力的溫度補(bǔ)償層，為設(shè)計具有溫度補(bǔ)償層的壓電聲波諧振器提供靈活多變的參量。具體地，本發(fā)明實(shí)施例提供一種溫度補(bǔ)償能力可調(diào)節(jié)的壓電聲波諧振器，包括壓電聲波反射結(jié)構(gòu)、第一電極、第二電極和位于兩個電極之間的壓電層，進(jìn)一步地，所述壓電聲波諧振器還包括溫度補(bǔ)償層；所述溫度補(bǔ)償層，采用由SixOy材料構(gòu)成的單層溫度補(bǔ)償層，或者，采用由正聲速溫度系數(shù)材料和負(fù)聲速溫度系數(shù)材料疊層構(gòu)成的復(fù)合溫度補(bǔ)償層，用于對所述壓電聲波諧振器中第一電極、壓電層和第二電極的引起的溫度頻率偏移進(jìn)行逆向補(bǔ)償；其中，x:y不等于 1:2。其中，當(dāng)溫度補(bǔ)償層采用由SixOy材料構(gòu)成的單層溫度補(bǔ)償層時，溫度補(bǔ)償層的聲速溫度系數(shù)隨著SixOy中氧比例的增加而增加、隨著所述SixOy中硅比例的增加而減少；當(dāng)溫度補(bǔ)償層采用由正聲速溫度系數(shù)材料和負(fù)聲速溫度系數(shù)材料疊層構(gòu)成的復(fù)合溫度補(bǔ)償層時，溫度補(bǔ)償層的聲速溫度系數(shù)隨著正聲速溫度系數(shù)材料厚度的增加而增力口、隨著負(fù)聲速溫度系數(shù)材料厚度的增加而減少。其中，溫度補(bǔ)償層的布置方式采用如下方式中的一種溫度補(bǔ)償層布置在壓電聲波反射結(jié)構(gòu)和第一電極之間；溫度補(bǔ)償層布置在第一電極與壓電層之間；溫度補(bǔ)償層布置在壓電層與第二電極之間；溫度補(bǔ)償層布置在第二電極之上。
優(yōu)選地，當(dāng)溫度補(bǔ)償層采用由正聲速溫度系數(shù)材料和負(fù)聲速溫度系數(shù)材料疊層構(gòu)成的復(fù)合溫度補(bǔ)償層時，溫度補(bǔ)償層中正聲速溫度系數(shù)材料采用SiO2，負(fù)聲速溫度系數(shù)材料采用電介質(zhì)或者金屬材料。優(yōu)選地，溫度補(bǔ)償層采用薄膜沉積工藝制備。綜上所述，本發(fā)明實(shí)施例通過薄膜沉積工藝，在制作壓電聲波諧振器過程中通過采取調(diào)節(jié)補(bǔ)償材料中的元素的比例來調(diào)節(jié)溫度補(bǔ)償層材料的聲速溫度系數(shù)，即改變溫度補(bǔ)償層材料的溫度補(bǔ)償能力；或者采用由正聲速溫度系數(shù)和負(fù)聲速溫度系數(shù)的薄膜材料組成的復(fù)合溫度補(bǔ)償層，通過調(diào)節(jié)兩種薄膜的厚度，也能得到可以調(diào)節(jié)溫度補(bǔ)償能力的溫度補(bǔ)償層，為設(shè)計具有溫度補(bǔ)償層的壓電聲波諧振器提供靈活多變的參量。下面通過幾個具體實(shí)施例對本發(fā)明所述裝置進(jìn)一步詳細(xì)闡述。實(shí)施例一如圖I所示，本發(fā)明實(shí)施例提供一種溫度補(bǔ)償能力可調(diào)節(jié)的壓電聲波諧振器，該壓電聲波諧振器100包括聲波反射結(jié)構(gòu)110,位于聲波反射結(jié)構(gòu)110上的第一電極120,位于第一電極120上的溫度補(bǔ)償層130，位于溫度補(bǔ)償層130上的壓電層140，位于壓電層140上的第二電極150。壓電聲波諧振器100的諧振頻率由組成諧振器的各層材料厚度以及各層材料中的聲波波速等因素共同決定。聲波反射結(jié)構(gòu)110為空氣腔時,壓電聲波諧振器100稱為薄膜體聲波諧振器；聲波反射結(jié)構(gòu)110為由低聲阻抗和高聲阻抗交錯疊加而成的布拉格聲波反射鏡時，壓電聲波諧振器100稱為固態(tài)裝配諧振器。第一電極120和第二電極150可以由相同或不同的金屬材料形成,金屬材料可以為金(Au)、鎢(W)、鑰(Mo)、鉬(Pt)、釕(Ru)、銥(Ir)、鈦鎢(TiW)、鋁(Al)或鈦(Ti)，或是類似材料。壓電層140可以由下述材料形成，如氮化鋁(AlN)、氧化鋅(ZnO)、壓電陶瓷(PZT)、鈮酸鋰(LiNb03)、鈮酸鉀(KNb03)或鉭酸鋰(LiTa03)，但并不局限于這些材料。構(gòu)成壓電聲波諧振器100的第一電極120、壓電層140以及第二電極150具有負(fù)的聲速溫度系數(shù)。當(dāng)溫度升高時，在第一電極120、壓電層140以及第二電極150中聲波傳播速度降低，諧振器的諧振頻率降低。因此未經(jīng)溫度補(bǔ)償?shù)膲弘娐暡ㄖC振器100(無溫度補(bǔ)償層130)的頻率溫度系數(shù)為負(fù)。例如，在由氮化鋁(AlN)層和兩個鑰(Mo)電極所組成的壓電聲波諧振器中，如果兩個鑰電極的厚度比氮化鋁的厚度小很多，那么諧振器的頻率溫度系數(shù)接近于氮化鋁的聲波頻率系數(shù)，_25ppm/°C。如果鑰電極的厚度與氮化鋁的厚度相近，那么鑰的溫度系數(shù)會很大地貢獻(xiàn)到壓電聲波諧振器的頻率溫度系數(shù)當(dāng)中，其頻率溫度系數(shù)(TCF)在-30ppm/°C到_40ppm/°C之間。諧振器結(jié)構(gòu)中的鑰與氮化招的厚度比越大，諧振器的頻率溫度系數(shù)(TCF)的負(fù)值越大。為補(bǔ)償當(dāng)溫度變化引起的諧振器諧振頻率變化，在第一電極120與壓電層140之間添加溫度補(bǔ)償層130，該溫度補(bǔ)償層130采用SixOy材料，其聲速溫度系數(shù)符號與第一電極120、壓電層140以及第二電極150相反，即具有正聲速溫度系數(shù)。其中，x:y不等于1:2。本發(fā)明實(shí)施例中，通過薄膜沉積工藝可以改變氧化硅溫度補(bǔ)償層130的硅氧原子比例。具體地，可以采用化學(xué)氣相沉積，通過改變反應(yīng)氣體N2O與SiH4的流速，可以得到具有不同硅氧原子比例的氧化硅薄膜。本發(fā)明實(shí)施例中，當(dāng)x:y的比例改變時，SixOy的聲速溫度系數(shù)發(fā)生變化。x:y比例越小，即SixOy中氧的比例越大時,材料的聲速溫度系數(shù)越大；x:y比例越大，即SixOy中娃的 比例越大時，材料的聲速溫度系數(shù)越小甚至變?yōu)樨?fù)數(shù)。總之，通過特定薄膜沉積工藝改變溫度補(bǔ)償層SixOy的硅氧原子比例，即可改變溫度補(bǔ)償層130的聲速溫度系數(shù)，在壓電聲波諧振器100中體現(xiàn)為溫度補(bǔ)償層130的溫度補(bǔ)償能力可以調(diào)節(jié)。本發(fā)明實(shí)施例通過調(diào)節(jié)溫度補(bǔ)償層130材料的溫度補(bǔ)償能力，可以為具有溫度補(bǔ)償層130的壓電聲波諧振器100提供更多設(shè)計變量，使得諧振器設(shè)計過程具有更強(qiáng)的靈活性。如圖2所示，為采用本發(fā)明實(shí)施例所述方案得到的壓電聲波諧振器100的頻率溫度曲線，各曲線所代表的壓電聲波諧振器的區(qū)別僅在于溫度補(bǔ)償層130中的硅氧原子比例。壓電層材料為氮化鋁，第一電極和第二電極為鑰。溫度補(bǔ)償層130的硅氧原子比x:y= 1:2時,壓電聲波諧振器的頻率溫度系數(shù)為+9ppm/°C ;娃氧原子比x:y=l: I時,壓電聲波諧振器的頻率溫度系數(shù)為0ppm/°C ;硅氧原子比x:y = 2:1時，壓電聲波諧振器的頻率溫度系數(shù)為_8ppm/°C ;因此，采用這種特殊的二氧化硅薄膜沉積工藝可以在一定范圍內(nèi)準(zhǔn)確地控制壓電聲波諧振器的頻率溫度系數(shù)。需要說明的是，本發(fā)明實(shí)施例所述的溫度補(bǔ)償層130并不采用硅氧原子比為x:y = 1:2的比例，圖2中提及的“硅氧原子比x:y=l:2”僅僅是作為本發(fā)明的比對曲線。實(shí)施例二如圖3所示，為本發(fā)明實(shí)施例提供的一種溫度補(bǔ)償能力可調(diào)節(jié)的壓電聲波諧振器，這個典型實(shí)施例中，壓電聲波諧振器300包括聲波反射結(jié)構(gòu)310,位于聲波反射結(jié)構(gòu)310上的第一電極320，位于第一電極320上的壓電層330，位于壓電層330上的溫度補(bǔ)償層340，位于溫度補(bǔ)償層340上的第二電極350。其中，溫度補(bǔ)償層340采用SixOy材料，x:y不等于1:2。本發(fā)明實(shí)施例中，第一電極320和第二電極350可以由相同或不同的金屬材料形成，金屬材料可以為金(Au)、鎢(W)、鑰(Mo)、鉬(Pt)、釕(Ru)、銥(Ir)、鈦鎢(TiW)、鋁(Al)或鈦(Ti)，或是類似材料。壓電層330可以由下述材料形成，如氮化鋁(AlN)、氧化鋅(ZnO)、壓電陶瓷(PZT)、鈮酸鋰(LiNb03)、鈮酸鉀(KNb03)或鉭酸鋰(LiTa03)，但并不局限于這些材料。實(shí)施例三
如圖4所示，為本發(fā)明實(shí)施例提供的一種溫度補(bǔ)償能力可以調(diào)節(jié)的壓電聲波諧振器，在這個典型實(shí)施例中，壓電聲波諧振器400包括聲波反射結(jié)構(gòu)410,位于聲波反射結(jié)構(gòu)410上的第一電極420,位于第一電極420上的壓電層430,位于壓電層430上的第二電極440，位于第二電極440上的溫度補(bǔ)償層450。其中，溫度補(bǔ)償層450采用SixOy材料，x:y不等于1:2。本發(fā)明實(shí)施例中，第一電極420和第二電極440可以由相同或不同的金屬材料形成，金屬材料可以為金(Au)、鎢(W)、鑰(Mo)、鉬(Pt)、釕(Ru)、銥(Ir)、鈦鎢(TiW)、鋁(Al)或鈦(Ti)，或是類似材料。壓電層430可以由下述材料形成，如氮化鋁(AlN)、氧化鋅(ZnO)、壓電陶瓷(PZT)、鈮酸鋰(LiNb03)、鈮酸鉀(KNb03)或鉭酸鋰(LiTa03)，但并不局限于這些材料。實(shí)施例四如圖5所示，為本發(fā)明實(shí)施例提供的一種溫度補(bǔ)償能力可調(diào)節(jié)的壓電聲波諧振 器，在這個典型實(shí)施例中，壓電聲波諧振器500包括聲波反射結(jié)構(gòu)510,位于聲波反射結(jié)構(gòu)510上的第一電極520，位于第一電極520上的復(fù)合溫度補(bǔ)償層530，位于復(fù)合溫度補(bǔ)償層530上的壓電層540，位于壓電層540上的第二電極550。壓電聲波諧振器500的諧振頻率由組成諧振器的各層材料厚度以及各層材料中的聲波波速等因素共同決定。第一電極520和第二電極550可以由相同或不同的金屬材料形成,金屬材料可以為金(Au)、鎢(W)、鑰(Mo)、鉬(Pt)、釕(Ru)、銥(Ir)、鈦鎢(TiW)、鋁(Al)或鈦(Ti)，或是類似材料。壓電層540可以由下述材料形成，如氮化鋁(AlN)、氧化鋅(ZnO)、壓電陶瓷(PZT)、鈮酸鋰(LiNb03)、鈮酸鉀(KNb03)或鉭酸鋰(LiTa03)，但并不局限于這些材料。本發(fā)明實(shí)施例中，構(gòu)成壓電聲波諧振器500的第一電極520、壓電層540以及第二電極550具有負(fù)的聲速溫度系數(shù)。當(dāng)溫度升高時，在第一電極520、壓電層540以及第二電極550中聲波傳播速度降低，諧振器的諧振頻率降低。為補(bǔ)償溫度變化引起的諧振器諧振頻率變化，在第一電極520與壓電層540之間添加復(fù)合溫度補(bǔ)償層530。復(fù)合溫度補(bǔ)償層530包括一層具有正聲速溫度系數(shù)的材料層和一層具有負(fù)聲速溫度系數(shù)的材料層構(gòu)成,其中530_1如果是正聲速溫度系數(shù)材料層，530_2則是負(fù)聲速溫度系數(shù)材料層，530_1如果是負(fù)聲速溫度系數(shù)材料層，530_2則是正聲速溫度系數(shù)材料層。優(yōu)選地，復(fù)合溫度補(bǔ)償層530中正聲速溫度系數(shù)材料為SiO2，負(fù)聲速溫度系數(shù)材料可以是電介質(zhì)或金屬材料。在復(fù)合溫度補(bǔ)償層530中，假設(shè)530_1和530_2分別具有正的和負(fù)的聲速溫度系數(shù)，如果530_1與530_2的厚度比增大，壓電諧振器500的頻率溫度系數(shù)朝正的方向變化，如果530_1與530_2的厚度比減小，壓電諧振器500的頻率溫度系數(shù)朝負(fù)的方向變化。因此，通過改變復(fù)合溫度補(bǔ)償層530中正聲速溫度系數(shù)材料層與負(fù)聲速溫度系數(shù)材料層的厚度比，即可改變復(fù)合溫度補(bǔ)償層530的聲速溫度系數(shù)，在壓電聲波諧振器500中體現(xiàn)為溫度補(bǔ)償層530的溫度補(bǔ)償能力可以調(diào)節(jié)。通過調(diào)節(jié)復(fù)合溫度補(bǔ)償層530材料的溫度補(bǔ)償能力，可以為具有復(fù)合溫度補(bǔ)償層530的壓電聲波諧振器500提供更多設(shè)計變量，使得諧振器設(shè)計過程具有更強(qiáng)的靈活性。如圖6所示，是壓電聲波諧振器500的頻率溫度曲線，各曲線所代表的壓電聲波諧振器的區(qū)別僅在于復(fù)合溫度補(bǔ)償層530中的正聲速溫度系數(shù)薄膜和負(fù)聲速溫度系數(shù)薄膜厚度比值，曲線601至604表示正聲速溫度系數(shù)薄膜與負(fù)聲速溫度系數(shù)薄膜厚度比值逐步增大。在溫度為25°C時，各壓電聲波諧振器的諧振頻率相等或者相近。該壓電聲波諧振器的壓電層材料為氮化鋁，第一電極和第二電極材料為鑰。復(fù)合溫度補(bǔ)償層530中，負(fù)聲速溫度系數(shù)材料為氮化硅，正聲速溫度系數(shù)材料為二氧化硅。實(shí)施例五如圖7所示，為本發(fā)明實(shí)施例提供的一種溫度補(bǔ)償能力可調(diào)節(jié)的壓電聲波諧振器，該壓電聲波諧振器與圖6所示壓電聲波諧振器區(qū)別在于復(fù)合溫度補(bǔ)償層在諧振器層疊結(jié)構(gòu)中的位置不同。具體地，壓電聲波諧振器700包括聲波反射結(jié)構(gòu)710，位于聲波反射結(jié)構(gòu)710上的第一電極720,位于第一電極720上的壓電層730,位于壓電層730上的復(fù)合溫度補(bǔ)償層740，位于復(fù)合溫度補(bǔ)償層740上的第二電極750。
實(shí)施例六如圖8所示，為本發(fā)明實(shí)施例提供的一種溫度補(bǔ)償能力可調(diào)節(jié)的壓電聲波諧振器，該壓電聲波諧振器與圖6所示壓電聲波諧振器區(qū)別在于復(fù)合溫度補(bǔ)償層在諧振器層疊結(jié)構(gòu)中的位置不同。具體地，壓電聲波諧振器800包括聲波反射結(jié)構(gòu)810，位于聲波反射結(jié)構(gòu)810上的第一電極820，位于第一電極820上的壓電層830，位于壓電層830上的第二電極840，位于第二電極840上的復(fù)合溫度補(bǔ)償層850?？梢姡景l(fā)明實(shí)施例通過調(diào)節(jié)溫度補(bǔ)償層材料的溫度補(bǔ)償能力，可以為具有溫度補(bǔ)償層的壓電聲波諧振器提供更多設(shè)計變量，使得諧振器設(shè)計過程具有更強(qiáng)的靈活性；或者，本發(fā)明實(shí)施例通過調(diào)節(jié)復(fù)合溫度補(bǔ)償層材料的溫度補(bǔ)償能力，可以為具有復(fù)合溫度補(bǔ)償層的壓電聲波諧振器提供更多設(shè)計變量，使得諧振器設(shè)計過程具有更強(qiáng)的靈活性。顯然，本領(lǐng)域的技術(shù)人員可以對本發(fā)明進(jìn)行各種改動和變型而不脫離本發(fā)明的精神和范圍。這樣，倘若本發(fā)明的這些修改和變型屬于本發(fā)明權(quán)利要求及其等同技術(shù)的范圍之內(nèi)，則本發(fā)明也意圖包含這些改動和變型在內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種溫度補(bǔ)償能力可調(diào)節(jié)的壓電聲波諧振器,包括壓電聲波反射結(jié)構(gòu)、第一電極、第二電極和位于兩個電極之間的壓電層，其特征在于，還包括溫度補(bǔ)償層； 所述溫度補(bǔ)償層，采用由SixOy材料構(gòu)成的單層溫度補(bǔ)償層，或者，采用由正聲速溫度系數(shù)材料和負(fù)聲速溫度系數(shù)材料疊層構(gòu)成的復(fù)合溫度補(bǔ)償層，用于對所述壓電聲波諧振器中第一電極、壓電層和第二電極的引起的溫度頻率偏移進(jìn)行逆向補(bǔ)償；其中，X:y不等于1:2。
2.如權(quán)利要求I所述的溫度補(bǔ)償能力可調(diào)節(jié)的壓電聲波諧振器，其特征在于， 當(dāng)所述溫度補(bǔ)償層采用由SixOy材料構(gòu)成的單層溫度補(bǔ)償層時，所述溫度補(bǔ)償層的聲速溫度系數(shù)隨著SixOy中氧比例的增加而增加、隨著所述SixOy中硅比例的增加而減少； 當(dāng)所述溫度補(bǔ)償層采用由正聲速溫度系數(shù)材料和負(fù)聲速溫度系數(shù)材料疊層構(gòu)成的復(fù)合溫度補(bǔ)償層時，所述溫度補(bǔ)償層的聲速溫度系數(shù)隨著正聲速溫度系數(shù)材料厚度的增加而增加、隨著負(fù)聲速溫度系數(shù)料厚度的增加而減少。
3.如權(quán)利要求I所述的溫度補(bǔ)償能力可調(diào)節(jié)的壓電聲波諧振器，其特征在于， 當(dāng)所述溫度補(bǔ)償層采用由正聲速溫度系數(shù)材料和負(fù)聲速溫度系數(shù)材料疊層構(gòu)成的復(fù)合溫度補(bǔ)償層時，所述溫度補(bǔ)償層中正聲速溫度系數(shù)材料采用SiO2，負(fù)聲速溫度系數(shù)材料采用電介質(zhì)或者金屬材料。
4.如權(quán)利要求I至3任一項(xiàng)所述的溫度補(bǔ)償能力可調(diào)節(jié)的壓電聲波諧振器，其特征在于，所述溫度補(bǔ)償層的布置方式采用如下方式中的一種 所述溫度補(bǔ)償層布置在所述壓電聲波反射結(jié)構(gòu)和第一電極之間； 所述溫度補(bǔ)償層布置在所述第一電極與壓電層之間； 所述溫度補(bǔ)償層布置在所述壓電層與第二電極之間； 所述溫度補(bǔ)償層布置在所述第二電極之上。
5.如權(quán)利要求I至3任一項(xiàng)所述的溫度補(bǔ)償能力可調(diào)節(jié)的壓電聲波諧振器，其特征在于，所述溫度補(bǔ)償層采用薄膜沉積工藝制備。
6.如權(quán)利要求I所述的溫度補(bǔ)償能力可調(diào)節(jié)的壓電聲波諧振器，其特征在于，所述第一電極與第二電極采用相同或者不同的金屬材料； 所述金屬材料包括金、鶴、鑰、怕、釘、依、欽鶴、招、或欽。
7.如權(quán)利要求I所述的溫度補(bǔ)償能力可調(diào)節(jié)的壓電聲波諧振器，其特征在于，所述壓電層采用如下材料中的一種氮化鋁、氧化鋅、壓電陶瓷、鈮酸鋰、鈮酸鉀和鉭酸鋰。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種溫度補(bǔ)償能力可調(diào)節(jié)的壓電聲波諧振器，所述壓電聲波諧振器包括壓電聲波反射結(jié)構(gòu)、第一電極、第二電極、位于兩個電極之間的壓電層、以及溫度補(bǔ)償層；所述溫度補(bǔ)償層，采用由SixOy材料構(gòu)成的單層溫度補(bǔ)償層，或者，采用由正聲速溫度系數(shù)材料和負(fù)聲速溫度系數(shù)材料疊層構(gòu)成的復(fù)合溫度補(bǔ)償層，用于對所述壓電聲波諧振器中第一電極、壓電層和第二電極引起的溫度頻率偏移進(jìn)行逆向補(bǔ)償；其中，x:y不等于1:2。本發(fā)明通過調(diào)節(jié)溫度補(bǔ)償層材料的溫度補(bǔ)償能力，可以為具有溫度補(bǔ)償層的壓電聲波諧振器提供更多設(shè)計變量，使得諧振器設(shè)計過程具有更強(qiáng)的靈活性。
文檔編號H03H9/17GK102904546SQ201210314229
公開日2013年1月30日 申請日期2012年8月30日 優(yōu)先權(quán)日2012年8月30日
發(fā)明者張 浩, 杜良楨, 龐慰, 李建邦, 胡念楚, 康凱 申請人:中興通訊股份有限公司, 天津大學(xué)