[发明专利]异质集成弹性波滤波器和射频芯片

说明书

本发明提供了一种异质集成弹性波滤波器和射频芯片，异质集成弹性波滤波器包括压电衬底、声表面波谐振器和横向激励薄膜体声波谐振器；压电衬底包括支撑层、牺牲层和压电层，牺牲层为多晶硅或二氧化硅制成；压电层为压电材料制成；声表面波谐振器包括第一叉指换能器和第一汇流条；横向激励薄膜体声波谐振器包括第二叉指换能器和第二汇流条，第二汇流条分别与第二叉指换能器和第一汇流条电连接；压电衬底还设有由牺牲层刻蚀形成的空腔，横向激励薄膜体声波谐振器向压电衬底的正投影完全位于空腔内，声表面波谐振器向压电衬底的正投影完全位于空腔范围以外。与相关技术相比,本发明的技术方案的工作频率范围宽、带外抑制性能好、集成度高且体积小。

技术领域

本发明涉及弹性波滤波器技术领域，尤其涉及一种异质集成弹性波滤波器和射频芯片。

背景技术

目前，移动通信技术的发展，5G时代的到来，弹性波滤波器应用越来越广，弹性波滤波器是一种借助压电材料，将电信号转换为弹性波，再通过弹性波共振特性，实现对特定频段滤波的一种装置。弹性波滤波器是5G移动通信技术重要的核心器件。

相关技术的弹性波滤波器一般分为两种，一种是声表面波(Surface AcousticWave，简称SAW)谐振器是一种极为常用的弹性波滤波器组成单元，但是，由于高频下插指过细带来的电迁移造成的潜在可靠性问题，声表面波谐振器只能用于低于3GHz频段的场景；另一种是横向激励薄膜体声波谐振器由于极高的频率和机电耦合系数，得到了工业界极大的关注和发展；横向激励薄膜体声波谐振器在5GHz左右频段的机电耦合系数可达20％以上，完美覆盖了N77，N79等频段。

然而，相关技术的声表面波滤波器由于谐振频率的限制，在较高频段下，如N77，N79频段，通常抑制表现不尽人意。相关技术中，通常采用一定的电容电感匹配来加强高频抑制。但是，这种做法会使得弹性波滤波器的匹配代价提高，多个电容电感会带来成本和空间上的代价。而横向激励薄膜体声波则只能在高频发挥作用，在较低频率，如3GHz以下的抑制则不尽人意。另外，虽然都需要插指换能器结构，但是声表面波谐振器和横向激励薄膜体声波谐振器存在原理和结构上的差别。原理上主要差别在于：声表面波谐振器顾名思义，一般使用声表面波作为谐振弹性波；横向激励薄膜体声波谐振器则使用体声波作为谐振弹性波。二者在结构上同样具有较大差别：声表面波谐振器不需要空腔，光刻工艺制造的金属反射栅将作为反射界面，使得顺利谐振并提升谐振器的Q值；横向激励薄膜体声波谐振器则需要下部拥有空腔状结构以反射体声波。如何将声表面波谐振器和横向激励薄膜体声波谐振器集成到一个芯片内是个需要解决技术问题。

因此，实有必要提供一种弹性波滤波器和芯片解决上述问题。

发明内容

针对以上现有技术的不足，本发明提出一种工作频率范围宽、带外抑制性能好、集成度高且体积小的异质集成弹性波滤波器和射频芯片。

为了解决上述技术问题，第一方面，本发明实施例提供了一种异质集成弹性波滤波器，所述异质集成弹性波滤波器包括压电衬底以及分别形成于所述压电衬底的同一侧的声表面波谐振器和横向激励薄膜体声波谐振器；

所述压电衬底包括支撑层、由所述支撑层的一侧延伸的牺牲层以及由所述牺牲层向远离所述支撑层延伸的压电层，所述牺牲层为多晶硅或二氧化硅制成；所述压电层为压电材料制成，所述声表面波谐振器和所述横向激励薄膜体声波谐振器均位于所述压电层远离所述支撑层的一侧；

所述声表面波谐振器包括分别固定于所述压电层的第一叉指换能器和与所述第一叉指换能器电连接的第一汇流条；

所述横向激励薄膜体声波谐振器包括分别固定于所述压电层的第二叉指换能器和第二汇流条，所述第二汇流条分别与所述第二叉指换能器和所述第一汇流条电连接；

所述压电衬底还设有由所述牺牲层刻蚀形成的空腔，所述横向激励薄膜体声波谐振器向所述压电衬底的正投影完全位于所述空腔内，所述声表面波谐振器向所述压电衬底的正投影完全位于所述空腔范围以外。