声表面波谐振器、MEMS设备的制作方法

声表面波谐振器、mems设备
技术领域
1.本技术涉及谐振器技术领域，例如涉及一种声表面波谐振器、mems设备。


背景技术：

2.通常，声表面波谐振器由压电衬底和设置在压电衬底上的叉指电极结构构成。叉指电极结构包括彼此相互平行的两个汇流条和分别垂直连接两个汇流条的多个电极指。其中，两个汇流条连接的电极指相互交替设置呈叉指状，且各电极指之间存在一定的间隙，用于形成电压差。但是仅仅具有压电衬底和叉指电极结构的声表面波谐振器存在很强的横向模式杂波。


技术实现要素：

3.为了对披露的实施例的一些方面有基本的理解，下面给出了简单的概括。所述概括不是泛泛评述，也不是要确定关键/重要组成元素或描绘这些实施例的保护范围，而是作为后面的详细说明的序言。
4.本发明实施例提供一种声表面波谐振器、mems设备，以抑制声表面波谐振器的横向模式杂波。
5.在一些实施例中，声表面波谐振器，包括：压电衬底，用于声电换能；压电衬底的外表面设置有叉指电极结构；叉指电极结构，通过施加电压以激励声电换能；叉指电极结构包括两个汇流条和垂直连接汇流条的多个电极指；第一活塞部，设置在有效区域靠近连接部的边缘；有效区域为电极指中属于有效孔径的区域；连接部为第一活塞部所处电极指连接的汇流条；第二活塞部，设置在各电极指的末端所处区域；第二活塞部与第一活塞部的俯视形状不同。
6.在一些实施例中，第一活塞部的俯视形状与第二活塞部的俯视形状为相对设置的梯形。
7.在一些实施例中，第一活塞部的俯视形状与第二活塞部的俯视形状为大小不同的矩形。
8.在一些实施例中，第二活塞部远离电极指的末端边缘预设波长。
9.在一些实施例中，第一矩形长度是第二矩形长度的预设倍数；第一矩形长度是第一俯视形状中与电极指平行的矩形边的长度；第一俯视形状为第一活塞部的俯视形状；第二矩形长度是第二俯视形状中与电极指平行的矩形边的长度；第二俯视形状为第二活塞部的俯视形状。
10.在一些实施例中，压电衬底由铌酸锂晶体、钽酸锂晶体、氮化铝、氧化锌或压电陶瓷制成。
11.在一些实施例中，叉指电极结构由钛、铬、银、铜、钼、铂、钨和铝中的一种或多种金属构成。
12.在一些实施例中，第一活塞部由钛、铬、银、铜、钼、铂、钨和铝中的一种或多种金属
构成。
13.在一些实施例中，第二活塞部由钛、铬、银、铜、钼、铂、钨和铝中的一种或多种金属构成。
14.在一些实施例中，mems设备包括上述的声表面波谐振器。
15.本发明实施例提供一种声表面波谐振器、mems设备。可以实现以下技术效果：通过在压电衬底的外表面设置叉指电极结构；叉指电极结构通过施加电压以激励声电换能，且叉指电极结构包括两个汇流条和垂直连接汇流条的多个电极指。在有效区域靠近连接部的边缘设置第一活塞部。其中，有效区域为电极指中属于有效孔径的区域，连接部为第一活塞部所处电极指连接的汇流条。在各电极指的末端所处区域设置第二活塞部。第二活塞部与第一活塞部的俯视形状不同。这样，通过设置第二活塞部与第一活塞部的俯视形状不同，能够使得声波在声表面波谐振器的不同区域具有更大的声速差，从而更好地抑制声表面波谐振器的横向模式杂波，进而改善声表面波谐振器的声学性能。
16.以上的总体描述和下文中的描述仅是示例性和解释性的，不用于限制本技术。
附图说明
17.一个或多个实施例通过与之对应的附图进行示例性说明，这些示例性说明和附图并不构成对实施例的限定，附图中具有相同参考数字标号的元件示为类似的元件，附图不构成比例限制，并且其中：
18.图1是本发明实施例提供的一个现有的叉指电极结构及其活塞部的俯视示意图；
19.图2是本发明实施例提供的一个有效孔径的范围的示意图；
20.图3是本发明实施例提供的一个叉指电极结构及其活塞部的俯视示意图；
21.图4是本发明实施例提供的另一个叉指电极结构及其活塞部的俯视示意图；
22.图5是本发明实施例提供的第一个导纳响应示意图；
23.图6是本发明实施例提供的第一个电导响应示意图；
24.图7是本发明实施例提供的第二个导纳响应示意图；
25.图8是本发明实施例提供的第二个电导响应示意图；
26.图9是本发明实施例提供的第三个导纳响应示意图；
27.图10是本发明实施例提供的第三个电导响应示意图。
28.附图标记：
29.1：第一汇流条；2：第二汇流条；3：第二电极指；4：第一电极指；5：第二假指；6：第一假指；7：第二活塞部；8：第一活塞部。
具体实施方式
30.为了能够更加详尽地了解本发明实施例的特点与技术内容，下面结合附图对本发明实施例的实现进行详细阐述，所附附图仅供参考说明之用，并非用来限定本发明实施例。在以下的技术描述中，为方便解释起见，通过多个细节以提供对所披露实施例的充分理解。然而，在没有这些细节的情况下，一个或多个实施例仍然可以实施。在其它情况下，为简化附图，熟知的结构和装置可以简化展示。
31.本发明实施例的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用
于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的本发明实施例的实施例。此外，术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含。
32.本发明实施例中，术语“上”、“下”、“内”、“中”、“外”、“前”、“后”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系。这些术语主要是为了更好地描述本发明实施例及其实施例，并非用于限定所指示的装置、元件或组成部分必须具有特定方位，或以特定方位进行构造和操作。并且，上述部分术语除了可以用于表示方位或位置关系以外，还可能用于表示其他含义，例如术语“上”在某些情况下也可能用于表示某种依附关系或连接关系。对于本领域普通技术人员而言，可以根据具体情况理解这些术语在本发明实施例中的具体含义。
33.另外，术语“设置”、“连接”、“固定”应做广义理解。例如，“连接”可以是固定连接，可拆卸连接，或整体式构造；可以是机械连接，或电连接；可以是直接相连，或者是通过中间媒介间接相连，又或者是两个装置、元件或组成部分之间内部的连通。对于本领域普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明实施例中的具体含义。
34.除非另有说明，术语“多个”表示两个或两个以上。
35.本发明实施例中，字符“/”表示前后对象是一种“或”的关系。例如，a/b表示：a或b。
36.术语“和/或”是一种描述对象的关联关系，表示可以存在三种关系。例如，a和/或b，表示：a或b，或，a和b这三种关系。
37.需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明实施例中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
38.在一些实施例中，图1为现有的叉指电极结构及其活塞部的俯视示意图。结合图1所示，叉指电极结构包括两个汇流条、多个电极指和多个假指。两个汇流条分为第一汇流条1和第二汇流条2。第一汇流条1上垂直连接的电极指为第一电极指4，第一汇流条1上垂直连接的假指为第一假指6。第一汇流条1上的第一电极指4和第一假指6交错分布。第二汇流条2上垂直连接的电极指为第二电极指3，第二汇流条2上垂直连接的假指为第二假指5。第二汇流条2上的第二电极指3和第二假指5交错分布。第一汇流条1和第二汇流条2彼此相互平行，第一汇流条1的第一电极指4和第二汇流条2的第二电极指3相互交替设置呈叉指状。第一汇流条1的第一假指6与第二汇流条2的第二电极指3对齐。第二汇流条2的第二假指5与第一汇流条1的第一电极指4对齐。在叉指电极结构上设置有第一活塞部8和第二活塞部7。第一活塞部8和第二活塞部7的俯视形状均为矩形，且矩形的大小相同。其中，第一活塞部位于有效区域靠近连接部的边缘。第二活塞部设置在各电极指的末端所处区域。有效区域为属于有效孔径的范围的电极指中的区域，连接部为第一活塞部所处电极指连接的汇流条。结合图2所示，第一电极指和第二电极指交叉重叠的区域为有效孔径的范围。这样，通过在叉指电极上设置俯视形状均为矩形且矩形的大小相同的第一活塞部和第二活塞部，能够降低横向模式杂波。但是，具有这种俯视形状相同的结构的声表面波谐振器仍然还存在较大的横向模式杂波，其中，俯视形状相同，即从俯视的角度看声表面波谐振器，形状一致且形状的大小一致。
39.在一些实施例中，将电极指上的电极指末端边缘至距离电极指末端边缘预设长度的区域作为电极指末端所处区域。
40.本发明实施例提供一个声表面波谐振器，包括：压电衬底、叉指电极结构、第一活塞部和第二活塞部。压电衬底用于声电换能。压电衬底的外表面设置有叉指电极结构。叉指电极结构通过施加电压以激励声电换能，叉指电极结构包括两个汇流条和垂直连接汇流条的多个电极指。第一活塞部设置在有效区域靠近连接部的边缘。有效区域为电极指中属于有效孔径的区域。连接部为第一活塞部所处电极指连接的汇流条。第二活塞部设置在各电极指的末端所处区域。第二活塞部与第一活塞部的俯视形状不同。
41.采用本技术实施例提供的声表面波谐振器，通过在压电衬底的外表面设置叉指电极结构；叉指电极结构通过施加电压以激励声电换能，且叉指电极结构包括两个汇流条和垂直连接汇流条的多个电极指。在有效区域靠近连接部的边缘设置第一活塞部。其中，有效区域为电极指中属于有效孔径的区域，连接部为第一活塞部所处电极指连接的汇流条。在各电极指的末端所处区域设置第二活塞部。第二活塞部与第一活塞部的俯视形状不同。这样，通过设置第二活塞部与第一活塞部的俯视形状不同，能够使得声波在声表面波谐振器的不同区域具有更大的声速差，从而更好地抑制声表面波谐振器的横向模式杂波，进而改善声表面波谐振器的声学性能。
42.可选地，第一活塞部的俯视形状与第二活塞部的俯视形状为相对设置的梯形。其中，第一活塞部的俯视形状与第二活塞部的俯视形状为相对设置的梯形，即在声表面波谐振器的第二汇流条作为底边且从俯视的角度看声表面波谐振器的情况下，第一活塞部的俯视形状为正梯形，第二活塞部的俯视形状为倒梯形。这样，通过设置第一活塞部的俯视形状与第二活塞部的俯视形状为相对设置的梯形，能够使得声波在声表面波谐振器的不同区域具有更大的声速差，从而更好地抑制声表面波谐振器的横向模式杂波，进而改善声表面波谐振器的声学性能。
43.在一些实施例中，图3为一种叉指电极结构及其活塞部的俯视示意图，结合图3所示，叉指电极结构包括两个汇流条、多个电极指和多个假指。两个汇流条分为第一汇流条1和第二汇流条2。第一汇流条1上垂直连接的电极指为第一电极指4，第一汇流条1上垂直连接的假指为第一假指6。第一汇流条1上的第一电极指4和第一假指6交错分布。第二汇流条2上垂直连接的电极指为第二电极指3，第二汇流条2上垂直连接的假指为第二假指5。第二汇流条2上的第二电极指3和第二假指5交错分布。第一汇流条1和第二汇流条2彼此相互平行，第一汇流条1的第一电极指4和第二汇流条2的第二电极指3相互交替设置呈叉指状。第一汇流条1的第一假指6与第二汇流条2的第二电极指3对齐。第二汇流条2的第二假指5与第一汇流条1的第一电极指4对齐。在叉指电极结构上设置有第一活塞部8和第二活塞部7。第一活塞部8的俯视形状与第二活塞部7的俯视形状为相对设置的梯形。其中，第一活塞部位于有效区域靠近连接部的边缘。第二活塞部设置在各电极指的末端所处区域。有效区域为电极指中属于有效孔径的范围的区域，连接部为第一活塞部所处电极指连接的汇流条。这样，通过设置第二活塞部与第一活塞部的俯视形状为相对设置的梯形，能够使得声表面波谐振器的中间区域与两侧区域具有更大的声速差，从而更好地抑制声表面波谐振器的横向模式杂波，进而改善声表面波谐振器的声学性能。其中，两侧区域为第一假指、第二假指、第一汇流条和第二汇流条所在区域。中间区域即有效孔径所在范围。连接部为第一活塞部所处电极指连接的汇流条，即当第一活塞部所处电极指为第一电极指的情况下，该第一活塞部对应的连接部为第一汇流条。当第一活塞部所处电极指为第二电极指的情况下，该第一活塞部
对应的连接部为第二汇流条。
44.可选地，第一活塞部的俯视形状与第二活塞部的俯视形状为大小不同的矩形。这样，通过设置第一活塞部的俯视形状与第二活塞部的俯视形状为大小不同的矩形，能够使得声表面波谐振器的中间区域与两侧区域具有更大的声速差，从而更好地抑制声表面波谐振器的横向模式杂波，进而改善声表面波谐振器的声学性能。
45.可选地，第二活塞部远离电极指的末端边缘预设波长。其中，预设波长例如：0.01波长或0.1个波长。在一些实施例中，预设波长的范围处于0.01波长至0.1个波长之间。这样，通过第二活塞部设置在电极指的末端所处区域，并且使第二活塞部远离电极指的末端边缘预设波长。能够更进一步地抑制声表面波谐振器的横向模式杂波。
46.可选地，第一矩形长度是第二矩形长度的预设倍数；第一矩形长度是第一俯视形状中与电极指平行的矩形边的长度；第一俯视形状为第一活塞部的俯视形状；第二矩形长度是第二俯视形状中与电极指平行的矩形边的长度；第二俯视形状为第二活塞部的俯视形状。其中，预设倍数，例如：1.5或2。在一些实施例中，预设倍数的取值范围处于1.5至2之间。
47.在一些实施例中，图4为另一种叉指电极结构及其活塞部的俯视示意图，结合图4所示，叉指电极结构包括两个汇流条、多个电极指和多个假指。两个汇流条分为第一汇流条1和第二汇流条2。第一汇流条1上垂直连接的电极指为第一电极指4，第一汇流条1上垂直连接的假指为第一假指6。第一汇流条1上的第一电极指4和第一假指6交错分布。第二汇流条2上垂直连接的电极指为第二电极指3，第二汇流条2上垂直连接的假指为第二假指5。第二汇流条2上的第二电极指3和第二假指5交错分布。第一汇流条1和第二汇流条2彼此相互平行，第一汇流条1的第一电极指4和第二汇流条2的第二电极指3相互交替设置呈叉指状。第一汇流条1的第一假指6与第二汇流条2的第二电极指3对齐。第二汇流条2的第二假指5与第一汇流条1的第一电极指4对齐。在叉指电极结构上设置有第一活塞部8和第二活塞部7。第一活塞部位于有效区域靠近连接部的边缘。第二活塞部设置在各电极指的末端所处区域，且第二活塞部远离电极指的末端边缘预设波长。第一活塞部8和第二活塞部7的俯视形状为大小不同的矩形。其中，第一矩形长度是第二矩形长度的预设倍数。第一矩形长度是第一俯视形状中与电极指平行的矩形边的长度，第一俯视形状为第一活塞部的俯视形状。第二矩形长度是第二俯视形状中与电极指平行的矩形边的长度，第二俯视形状为第二活塞部的俯视形状。这样，通过设置第二活塞部与第一活塞部的俯视形状为大小不同的矩形，并且使得第二活塞部远离电极指的末端边缘预设波长。能够使得声表面波谐振器的中间区域与两侧区域具有更大的声速差，从而更好地抑制声表面波谐振器的横向模式杂波，进而改善声表面波谐振器的声学性能。
48.可选地，压电衬底由铌酸锂晶体、钽酸锂晶体、氮化铝、氧化锌或压电陶瓷制成。
49.可选地，叉指电极结构由钛、铬、银、铜、钼、铂、钨和铝中的一种或多种构成。
50.可选地，第一活塞部由钛、铬、银、铜、钼、铂、钨和铝中的一种或多种构成。
51.可选地，第二活塞部由钛、铬、银、铜、钼、铂、钨和铝中的一种或多种构成。
52.在一些实施例中，采用具有如图1所示的叉指电极结构及其活塞部的声表面波谐振器，获得如图5所示的导纳响应示意图和如图6所示的电导响应示意图。图5中，横坐标代表频率，纵坐标代表导纳。图6中，横坐标代表频率，纵坐标代表电导。采用具有如图3所示的叉指电极结构及其活塞部的声表面波谐振器，获得如图7所示的导纳响应示意图和如图8所
示的电导响应示意图。图7中，横坐标代表频率，纵坐标代表导纳。图8中，横坐标代表频率，纵坐标代表电导。采用具有如图4所示的叉指电极结构及其活塞部的声表面波谐振器，获得如图9所示的导纳响应示意图和如图10所示的电导响应示意图。图9中，横坐标代表频率，纵坐标代表导纳。图10中，横坐标代表频率，纵坐标代表电导。根据图5和图7所示，具有如图3所示的叉指电极结构及其活塞部的声表面波谐振器相较于具有如图1所示的叉指电极结构及其活塞部的声表面波谐振器，导纳线条更光滑。根据图6和图8所示，具有如图3所示的叉指电极结构及其活塞部的声表面波谐振器相较于具有如图1所示的叉指电极结构及其活塞部的声表面波谐振器，电导线条的波动幅度更缓。根据图5和图9所示，具有如图4所示的叉指电极结构及其活塞部的声表面波谐振器相较于具有如图1所示的叉指电极结构及其活塞部的声表面波谐振器，导纳线条更光滑、波纹更少。根据图6和图10所示，具有如图4所示的叉指电极结构及其活塞部的声表面波谐振器相较于具有如图1所示的叉指电极结构及其活塞部的声表面波谐振器，电导线条的波动幅度更小。由此可见，本公开实施例提供的声表面波谐振器相较于现有的声表面波谐振器的横向模式得到抑制，谐振器的声学性能得到改善。
53.本发明实施例提供一种mems设备，包括上述的声表面波谐振器。声表面波谐振器，包括压电衬底、叉指电极结构、第一活塞部和第二活塞部。压电衬底的外表面设置有叉指电极结构。叉指电极结构通过施加电压以激励声电换能，叉指电极结构包括汇流条和垂直连接汇流条的多个电极指。第一活塞部设置在有效区域靠近连接部的边缘。有效区域为电极指中属于有效孔径的区域。连接部为第一活塞部所处电极指连接的汇流条。第二活塞部设置在各电极指的末端所处区域。第二活塞部与第一活塞部的俯视形状不同。
54.采用本公开实施例提供的mems设备，通过在压电衬底的外表面设置叉指电极结构；叉指电极结构通过施加电压以激励声电换能，且叉指电极结构包括汇流条和垂直连接汇流条的多个电极指。在有效区域靠近连接部的边缘设置第一活塞部。其中，有效区域为电极指中属于有效孔径的区域，连接部为第一活塞部所处电极指连接的汇流条。在各电极指的末端所处区域设置第二活塞部。第二活塞部与第一活塞部的俯视形状不同。这样，通过设置第二活塞部与第一活塞部的俯视形状不同，能够使得声表面波谐振器的中间区域与两侧区域具有更大的声速差，从而更好地抑制声表面波谐振器的横向模式杂波，进而改善声表面波谐振器的声学性能。
55.可选地，mems(micro-electro-mechanicalsystem，微机电系统)设备例如：液位传感器、振荡器、麦克风、射频开关或滤波器等。
56.以上描述和附图充分地示出了本发明的实施例，以使本领域的技术人员能够实践它们。其他实施例可以包括结构的、逻辑的、电气的、过程的以及其他的改变。实施例仅代表可能的变化。除非明确要求，否则单独的部件和功能是可选的，并且操作的顺序可以变化。一些实施例的部分和特征可以被包括在或替换其他实施例的部分和特征。而且，本技术中使用的用词仅用于描述实施例并且不用于限制权利要求。如在实施例以及权利要求的描述中使用的，除非上下文清楚地表明，否则单数形式的“一个”(a)、“一个”(an)和“所述”(the)旨在同样包括复数形式。类似地，如在本技术中所使用的术语“和/或”是指包含一个或一个以上相关联的列出的任何以及所有可能的组合。另外，当用于本技术中时，术语“包括”(comprise)及其变型“包括”(comprises)和/或包括(comprising)等指陈述的特征、整体、
步骤、操作、元素，和/或组件的存在，但不排除一个或一个以上其它特征、整体、步骤、操作、元素、组件和/或这些的分组的存在或添加。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个
…”
限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法或者设备中还存在另外的相同要素。本文中，每个实施例重点说明的可以是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分可以互相参见。对于实施例公开的方法、产品等而言，如果其与实施例公开的方法部分相对应，那么相关之处可以参见方法部分的描述。

技术特征：
1.一种声表面波谐振器，其特征在于，包括：压电衬底，用于声电换能；压电衬底的外表面设置有叉指电极结构；叉指电极结构，通过施加电压以激励声电换能；叉指电极结构包括两个汇流条和垂直连接汇流条的多个电极指；第一活塞部，设置在有效区域靠近连接部的边缘；有效区域为电极指中属于有效孔径的区域；连接部为第一活塞部所处电极指连接的汇流条；第二活塞部，设置在各电极指的末端所处区域；所述第二活塞部与所述第一活塞部的俯视形状不同。2.根据权利要求1所述的声表面波谐振器，其特征在于，第一活塞部的俯视形状与第二活塞部的俯视形状为相对设置的梯形。3.根据权利要求1所述的声表面波谐振器，其特征在于，第一活塞部的俯视形状与第二活塞部的俯视形状为大小不同的矩形。4.根据权利要求3所述的声表面波谐振器，其特征在于，第二活塞部远离电极指的末端边缘预设波长。5.根据权利要求3所述的声表面波谐振器，其特征在于，第一矩形长度是第二矩形长度的预设倍数；第一矩形长度是第一俯视形状中与电极指平行的矩形边的长度；第一俯视形状为第一活塞部的俯视形状；第二矩形长度是第二俯视形状中与电极指平行的矩形边的长度；第二俯视形状为第二活塞部的俯视形状。6.根据权利要求1至5任一项所述的声表面波谐振器，其特征在于，压电衬底由铌酸锂晶体、钽酸锂晶体、氮化铝、氧化锌或压电陶瓷制成。7.根据权利要求1至5任一项所述的声表面波谐振器，其特征在于，叉指电极结构由钛、铬、银、铜、钼、铂、钨和铝中的一种或多种金属构成。8.根据权利要求1至5任一项所述的声表面波谐振器，其特征在于，第一活塞部由钛、铬、银、铜、钼、铂、钨和铝中的一种或多种金属构成。9.根据权利要求1至5任一项所述的声表面波谐振器，其特征在于，第二活塞部由钛、铬、银、铜、钼、铂、钨和铝中的一种或多种金属构成。10.一种mems设备，其特征在于，所述mems设备包括如权利要求1至9任一项所述的声表面波谐振器。

技术总结
本申请涉及谐振器技术领域，公开一种声表面波谐振器，包括：压电衬底，用于声电换能；压电衬底的外表面设置有叉指电极结构；叉指电极结构，通过施加电压以激励声电换能；叉指电极结构包括两个汇流条和垂直连接汇流条的多个电极指；第一活塞部，设置在有效区域靠近连接部的边缘；有效区域为电极指中属于有效孔径的区域；连接部为第一活塞部所处电极指连接的汇流条；第二活塞部，设置在各电极指的末端所处区域；第二活塞部与第一活塞部的俯视形状不同。这样，能够使得声波在声表面波谐振器的不同区域具有更大的声速差，从而更好地抑制声表面波谐振器的横向模式杂波，进而改善声表面波谐振器的声学性能。本申请还公开一种MEMS设备。备。备。


技术研发人员：吴淑娴 鲍飞鸿 吴宗霖 钱航宇 胡昭 邹洁
受保护的技术使用者：深圳新声半导体有限公司
技术研发日：2023.06.02
技术公布日：2023/8/13