本發(fā)明涉及微電子器件，具體地，涉及一種聲表面波諧振器件及濾波器，尤其是一種高聲速高性能聲表面波諧振器件。

背景技術(shù)：

1、聲表面波濾波器、諧振器是移動(dòng)通信設(shè)備的重要組成部分，在傳感、檢測等領(lǐng)域也有重要應(yīng)用。在4g、5g技術(shù)使用更高頻段的載波頻率實(shí)現(xiàn)大帶寬、低延遲通信的背景下，行業(yè)迫切需要更高頻率、更高品質(zhì)因數(shù)的聲表濾波器。

2、現(xiàn)有的聲表面波濾波器、諧振器存在如下缺點(diǎn)：a、常見壓電基片上的聲速較低，達(dá)到較高頻率所需的電極寬度已逼近工藝線寬理論極限，不能滿足制造較高頻率諧振器、濾波器的需求；b、在常見壓電基片(如鈮酸鋰、鉭酸鋰)的部分切型中存在聲速較高的漏波、縱漏波聲波模式，但受限于其物理性質(zhì)，單獨(dú)使用相應(yīng)塊狀基片時(shí)聲波能量將向片內(nèi)泄漏，造成器件品質(zhì)因數(shù)下降，不利于其在工程領(lǐng)域中的應(yīng)用；c、部分利用其他層狀結(jié)構(gòu)形式實(shí)現(xiàn)的聲表面波器件存在較多的明顯帶外雜模，在載波聚合等方面應(yīng)用時(shí)需復(fù)雜的雜模抑制手段。

3、文獻(xiàn)1，公開號(hào)為cn215581082u的專利文獻(xiàn)公開了一種聲表面波諧振器及包含該聲表面波諧振器的濾波器，所述聲表面波諧振器包括：壓電膜層及形成于所述壓電膜層上的電極，所述電極上形成有均熱層，所述均熱層至少部分覆設(shè)于所述電極上，所述均熱層為石墨烯層。但是該專利文獻(xiàn)仍然存在上述缺陷。

4、文獻(xiàn)2，公開號(hào)為cn110120794a公開了一種彈性波裝置，利用板波s0模式，具備：支承基板；聲反射層，直接或間接地層疊在支承基板上；壓電體，直接或間接地層疊在聲反射層上；以及idt電極，直接或間接地設(shè)置在壓電體上，在聲反射層中，在低聲阻抗層與高聲阻抗層在層疊方向上相鄰的部分中的至少一個(gè)部分，將用彈性波裝置的動(dòng)作頻率處的在低聲阻抗層中傳播的橫波體波的波長的厚度方向上的分量進(jìn)行了歸一化的低聲阻抗層的厚度設(shè)為t1，將用彈性波裝置的動(dòng)作頻率處的在高聲阻抗層中傳播的橫波體波的波長的厚度方向上的分量進(jìn)行了歸一化的高聲阻抗層的厚度設(shè)為t2，此時(shí)，t1+t2為0.40以上且0.60以下，t1/(t1+t2)為0.35以上且0.65以下。但是該專利文獻(xiàn)仍然存在上述缺陷。

5、文獻(xiàn)3，公開號(hào)為cn108493325a公開了一種高頻高性能聲表面波器件及其制備方法，所述聲表面波器件包括依次疊加的碳化硅單晶襯底、壓電薄膜和叉指電極；壓電薄膜為鉭酸鋰單晶薄膜或鈮酸鋰單晶薄膜；碳化硅單晶襯底為4hsic單晶基片、6hsic單晶基片、3csic單晶基片或3csic外延單晶基片。該專利文獻(xiàn)使用了yz-linbo3等切型上的縱漏聲表面波模式，利用相關(guān)切型建模開展仿真計(jì)算，結(jié)果如下：在如該專利文獻(xiàn)設(shè)計(jì)三層層狀結(jié)構(gòu)中應(yīng)用yzln時(shí)，發(fā)現(xiàn)在無sio2隔離層(原始文獻(xiàn)報(bào)道情況)時(shí)，除低頻處的低速模式(瑞利模式或sh模式)以外，縱漏模主諧振附近尚存在1個(gè)雜模，與主模的距離極近，不利于實(shí)際應(yīng)用，且此時(shí)無sio2隔離層，無對器件的溫度補(bǔ)償效果，加入sio2隔離層時(shí)，隨sio2隔離層的厚度增加，雜模數(shù)量增加，無論是否具有sio2隔離層，該專利文獻(xiàn)的機(jī)電耦合系數(shù)均顯著低于本技術(shù)提出的設(shè)計(jì)。

6、文獻(xiàn)4，t.kimura?et?al.,"a?high?velocity?and?wideband?saw?on?a?thinlinbo3plate?bonded?on?a?si?substrate?in?the?shf?range,"2019ieee?internationalultrasonics?symposium(ius),2019,pp.1239-1248,doi:10.1109/ultsym.2019.8926065。該文獻(xiàn)使用x-40y?linbo3切型，實(shí)際結(jié)構(gòu)為多層(5層以上)bragg聲反射器結(jié)構(gòu)，在其文獻(xiàn)報(bào)道中，所設(shè)計(jì)的器件具有1.7um波長，經(jīng)對其相同結(jié)構(gòu)進(jìn)行仿真，所得器件的工作頻率為3620mhz，機(jī)電耦合系數(shù)為22.113％，該文獻(xiàn)所提出器件結(jié)構(gòu)的聲速與本技術(shù)相近，但本技術(shù)設(shè)計(jì)器件的機(jī)電耦合系數(shù)高于其機(jī)電耦合系數(shù)。

7、文獻(xiàn)5，t.takai?et?al.,"high-performance?saw?resonator?with?simplifiedlitao3/sio2?double?layer?structure?on?si?substrate,"in?ieee?transactions?onultrasonics,ferroelectrics,and?frequency?control,vol.66,no.5,pp.1006-1013,may2019,doi:10.1109/tuffc.2019.2898046。相比于該文獻(xiàn)的i.h.p-saw器件，本技術(shù)提供了一種利用更高速聲波模式的技術(shù)方案，在同樣的指條線寬下本設(shè)計(jì)可提供更高的聲波頻率，計(jì)算可知本技術(shù)中使用的s0模式聲波聲速約為6106m/s，遠(yuǎn)高于i.h.p-saw器件中不足4000m/s的聲速，在現(xiàn)有工藝條件可提供的最小線寬(約0.3um電極指寬)下，器件的諧振頻率將可達(dá)約5088mhz，遠(yuǎn)高于使用瑞利波、sh波等低速聲波模式的技術(shù)方案，同時(shí)，本技術(shù)中的設(shè)計(jì)相比文獻(xiàn)4中的設(shè)計(jì)擁有更優(yōu)的帶外雜模特性。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、針對現(xiàn)有技術(shù)中的缺陷，本發(fā)明的目的是提供一種聲表面波諧振器件及濾波器。

2、根據(jù)本發(fā)明提供的一種聲表面波諧振器件，包括：器件叉指電極層、壓電層、反射器層以及支撐基底層；

3、所述反射器層設(shè)置在所述支撐基底層上，所述壓電層設(shè)置在所述反射器層上，所述器件叉指電極層設(shè)置在所述壓電層上；

4、所述反射器層包括疊加設(shè)置的低聲阻抗層和高聲阻抗層。

5、優(yōu)選的，所述反射器層包括多個(gè)所述低聲阻抗層和多個(gè)所述高聲阻抗層；

6、一個(gè)所述低聲阻抗層和一個(gè)所述高聲阻抗層構(gòu)成一個(gè)反射結(jié)構(gòu)，所述反射器層包括多個(gè)反射結(jié)構(gòu)；

7、多個(gè)所述反射結(jié)構(gòu)均位于所述壓電層和所述支撐基底層之間。

8、優(yōu)選的，所述反射器層包括三個(gè)所述低聲阻抗層和二個(gè)所述高聲阻抗層；

9、三個(gè)所述低聲阻抗層分別為第一低聲阻抗層、第二低聲阻抗層以及第三低聲阻抗層；兩個(gè)所述高聲阻抗層分別為第一高聲阻抗層和第二高聲阻抗層；

10、所述第一低聲阻抗層、所述第一高聲阻抗層、所述第二低聲阻抗層、所述第二高聲阻抗層以及所述第三低聲阻抗層依次疊加設(shè)置；

11、所述第一低聲阻抗層和所述第一高聲阻抗層構(gòu)成第一反射結(jié)構(gòu)，所述第二低聲阻抗層和所述第二高聲阻抗層構(gòu)成第二反射結(jié)構(gòu)；

12、所述第三低聲阻抗層位于所述第二反射結(jié)構(gòu)和所述壓電層之間。

13、優(yōu)選的，所述器件叉指電極層的材料為鋁，所述器件叉指電極層的厚度為3％～10％器件波長。

14、優(yōu)選的，所述壓電層為鈮酸鋰薄膜。

15、優(yōu)選的，鈮酸鋰薄膜切型的歐拉角表示為[30°，90°，150°]，所述壓電層的厚度為10％～30％器件波長。

16、優(yōu)選的，所述低聲阻抗層的材質(zhì)為二氧化硅，所述低聲阻抗層的厚度為5％～50％器件波長。

17、優(yōu)選的，所述高聲阻抗層的材質(zhì)為金屬鉑、金屬鎢、氧化鎢或二氧化鉿，所述高聲阻抗層的厚度為5％～50％器件波長。

18、優(yōu)選的，所述支撐基底層的材質(zhì)為硅。

19、本發(fā)明還提供一種濾波器，包括上述的聲表面波諧振器件。

20、與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有如下的有益效果：

21、1、本發(fā)明提供了一種新型高頻、高性能、低雜散模式的聲表面波器件，器件設(shè)計(jì)采用硅單晶基片、多層聲反射器層、鈮酸鋰壓電薄膜、多組交叉擺放的金屬叉指電極疊加的結(jié)構(gòu)形式，具有高頻率、高品質(zhì)因數(shù)、高功率耐受性、低溫度系數(shù)、低帶外雜模的特點(diǎn)，在通訊領(lǐng)域有巨大的應(yīng)用前景；

22、2、本發(fā)明提供了一種新型層狀基底的聲表面波器件，采用叉指電極-鈮酸鋰-多層聲反射器層-硅支撐襯底疊加的結(jié)構(gòu)形式，可以實(shí)現(xiàn)高頻、高性能、低雜散模式的特點(diǎn)；

23、3、本發(fā)明提出了新型的鈮酸鋰壓電薄膜層晶體切角方向[30°，90°，150°]，該切角方向下聲表面波模式機(jī)電耦合系數(shù)較高，可顯著減少帶外聲波雜模的數(shù)目；

24、4、本發(fā)明提出了利用多層聲反射器結(jié)構(gòu)的聲禁帶實(shí)現(xiàn)聲波能量導(dǎo)向的技術(shù)方案，在有效抑制縱漏聲表面波模式的能量向基底內(nèi)輻射的同時(shí)防止了工作頻帶內(nèi)雜模的激發(fā)；

25、5、本發(fā)明提出了利用二氧化硅為聲反射器結(jié)構(gòu)低聲速中間層的技術(shù)方案，在調(diào)節(jié)器件主模式聲速、提升波導(dǎo)形成效果、減小能量泄漏的同時(shí)也有利于改善器件的溫度系數(shù)；

26、6、本發(fā)明采用了不同的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與壓電基底切型，有效減少了帶外雜模數(shù)目，有利于器件在移動(dòng)通信領(lǐng)域的應(yīng)用。