蘭姆波諧振器的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明設(shè)及諧振器領(lǐng)域，具體來說，設(shè)及一種蘭姆波諧振器。
【背景技術(shù)】
[0002] 隨著人類需求的增長，未來的射頻器件需要滿足小型化、低功率和片上多功能等 要求。近年來被廣泛研究的MEMS蘭姆波諧振器化ambwaveresonator,LWR)具有其特定 的聲學(xué)特征和諧振結(jié)構(gòu)，日益成為較滿意的中頻器件。在蘭姆波諧振器中，因?yàn)閷?duì)稱蘭姆波 模式S。的波速較高且色散較低，因此最常被使用。然而，在蘭姆波諧振器中，主模的諧振峰 附近常會(huì)存在由橫向傳播的聲波引發(fā)的寄生諧振峰。運(yùn)些寄生模式會(huì)在濾波器中產(chǎn)生紋波 和毛刺，從而降低諧振器的品質(zhì)。
[0003] 下面對(duì)傳統(tǒng)的蘭姆波諧振器關(guān)于橫向模式進(jìn)行詳細(xì)闡述：
[0004] 傳統(tǒng)的氮化侶（AlN)蘭姆波諧振器的結(jié)構(gòu)如圖1所示，由氮化侶構(gòu)成的壓電層上 下都存在著金屬鋼（Mo)構(gòu)成的叉指電極（如圖1(b))，運(yùn)樣的結(jié)構(gòu)是為了使諧振器獲得最 高的機(jī)電禪合系數(shù)（)。如圖1(a)所示建立直角坐標(biāo)系：電極寬度方向?yàn)閄軸，電極長 度方向?yàn)閥軸，器件厚度方向?yàn)閆軸。圖2(a)中，平行于X軸傳播的蘭姆波S。被前后自由 邊界反射后疊加形成駐波，運(yùn)種會(huì)引發(fā)最強(qiáng)的電學(xué)響應(yīng)的模式成為主模；如果聲波W如圖 2化）所示的非垂直的角度入射到邊界并被反射，在諧振腔中疊加后會(huì)形成沿著y軸傳播的 橫向模式，運(yùn)種橫向模式的諧振頻率可被表示為：
[0006] 運(yùn)里v。^是蘭姆波S。在氮化侶和鋼的組合層中的波速，W是叉指電極的空間周期 間距（指狀物的寬度和指狀物之間的間距之和）；f。是橫向模式的截止頻率；k是橫向模式 在y方向上的波數(shù)。公式（1)表明橫向模式的頻率高于其截止頻率，因此蘭姆波諧振器是 "類型I"的器件，橫向模式的色散關(guān)系如圖4中的實(shí)線所示。
[0007] 對(duì)于諧振器中任意的諧振模式，其機(jī)電禪合系數(shù)屯2均能夠反映諧振的強(qiáng)度，可由 下式定義：
[0009]其中d，sE，￡t，t，和E分別是壓電應(yīng)變常數(shù)、順度常數(shù)、介電常數(shù)、應(yīng)力和電場強(qiáng) 度。在傳統(tǒng)的蘭姆波諧振器中，主模和=階橫向模式X方向的位移分布如圖5(a)所示（實(shí) 線為主模，虛線為=階橫向模式）。因?yàn)楦鶕?jù)公式（2)，由于各奇數(shù)階的橫向模式的都 不為0,所W，在傳統(tǒng)的蘭姆波諧振器中各奇數(shù)階的橫向模式都會(huì)被激發(fā)。圖3中是一個(gè) 傳統(tǒng)的142MHz蘭姆波諧振器的實(shí)測對(duì)數(shù)導(dǎo)納曲線，由于各奇數(shù)階的橫向模式在傳統(tǒng)的蘭 姆波諧振器中都會(huì)被激發(fā)，所W，從圖3可W看出，主模右側(cè)存在諧振幅度約12地(-60地 和-48地的差值）的=階橫向寄生模式。
[0010] 由此可見，傳統(tǒng)的蘭姆波諧振器存在著寄生模式，從而在濾波器中產(chǎn)生紋波和毛 刺，降低濾波器的品質(zhì)。
[0011] 針對(duì)相關(guān)技術(shù)中的上述問題，目前尚未提出有效的解決方案。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0012] 針對(duì)相關(guān)技術(shù)中的上述問題，本發(fā)明提出一種蘭姆波諧振器，能夠消除蘭姆波諧 振器中的寄生模式，提高諧振器的品質(zhì)。
[0013] 本發(fā)明的技術(shù)方案是運(yùn)樣實(shí)現(xiàn)的：
[0014] 根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)方面，提供了一種蘭姆波諧振器。
[0015] 該蘭姆波諧振器包括：
[0016] 壓電層，包括在第二方向上的兩側(cè)壁；
[0017] 叉指電極，包括位于壓電層上表面的頂電極和位于壓電層下表面的底電極，底電 極和頂電極均包括在第二方向上的多個(gè)指狀物；
[001引多個(gè)凸起結(jié)構(gòu)，設(shè)置在壓電層的兩側(cè)壁的側(cè)向；和/或，
[0019] 設(shè)置在底電極的多個(gè)指狀物的下方；和/或，
[0020] 設(shè)置在頂電極的多個(gè)指狀物的上方；
[0021] 其中，多個(gè)凸起結(jié)構(gòu)使蘭姆波諧振器的橫向模式的機(jī)電禪合系數(shù)為零。
[0022] 其中，多個(gè)凸起結(jié)構(gòu)包括：
[0023] 多個(gè)第一凸起結(jié)構(gòu)，在第一方向上對(duì)稱的設(shè)置在兩側(cè)壁的端側(cè)的側(cè)向；和/或
[0024] 多個(gè)第二凸起結(jié)構(gòu)，在第一方向上對(duì)稱的設(shè)置在頂電極的多個(gè)指狀物的端側(cè)的上 表面，和/或底電極的多個(gè)指狀物的端側(cè)的下表面；
[00巧]其中，第一方向垂直于第二方向。
[0026] 其中，多個(gè)第一凸起結(jié)構(gòu)和多個(gè)第二凸起結(jié)構(gòu)在第一方向上相互對(duì)準(zhǔn)，且多個(gè)第 一凸起結(jié)構(gòu)和多個(gè)第二凸起結(jié)構(gòu)在第二方向上的側(cè)邊的長度1。相同。
[0027] 其中，
[0028]多個(gè)第一凸起結(jié)構(gòu)在第=方向上的長度與壓電層的厚度相同；
[0029]多個(gè)第二凸起結(jié)構(gòu)在第一方向上的長度與相應(yīng)的多個(gè)指狀物的寬度相同；
[0030] 其中，第一方向、第二方向和第=方向兩兩垂直。
[0031] 其中，多個(gè)第一凸起結(jié)構(gòu)在第一方向上具有寬度Wip,多個(gè)第二凸起結(jié)構(gòu)在第=方 向上具有厚度Typ。
[0032] 并且，多個(gè)第一凸起結(jié)構(gòu)和多個(gè)第二凸起結(jié)構(gòu)在第=方向上在蘭姆波諧振器上的 投影，將蘭姆波諧振器在第二方向上分為=個(gè)區(qū)域：第一區(qū)域、第二區(qū)域和第=區(qū)域。
[0033] 其中，第一區(qū)域和第S區(qū)域在第二方向上的長度為1。。
[0034] 此外，多個(gè)第一凸起結(jié)構(gòu)和多個(gè)第二凸起結(jié)構(gòu)在第二方向上的側(cè)邊的長度10、多 個(gè)第一凸起結(jié)構(gòu)在第一方向上的寬度Wip、多個(gè)第二凸起結(jié)構(gòu)在第=方向上的厚度Typ使第 一區(qū)域和第=區(qū)域的截止頻率f。小于第二區(qū)域的截止頻率f。。
[003引其中，L與f。的差值不大于fe的2%。
[0036] 另外，多個(gè)第一凸起結(jié)構(gòu)和多個(gè)第二凸起結(jié)構(gòu)在第二方向上的側(cè)邊的長度10不 大于壓電層在第二方向上的總長度I的20%。
[0037] 其中，多個(gè)第一凸起結(jié)構(gòu)在第一方向上的寬度Wip、多個(gè)第二凸起結(jié)構(gòu)在第=方向 上的厚度Typ的設(shè)計(jì)原則根據(jù)W下公式來確定：
[0039] 其中，f。為第一區(qū)域和第S區(qū)域的截止頻率；n=We/W為電極覆蓋率，其中，We為 電極寬度，W為叉指電極的空間周期間距；N為叉指電極的對(duì)數(shù)；Vp,為壓電層中蘭姆波S。的 波速；Ep,為壓電層的組成材料的楊氏模量；Epi為叉指電極的組成材料的楊式模量；PP,為 壓電層的組成材料的密度；P為叉指電極的組成材料的密度；T為壓電層在第S方向上的 厚度；Tte為頂電極在第=方向上的厚度；TW為底電極在第=方向上的厚度。
[0040] 可選的，多個(gè)第一凸起結(jié)構(gòu)的組成材料與壓電層的組成材料相同或不同。
[0041] 可選的，多個(gè)第二凸起結(jié)構(gòu)的組成材料與叉指電極的組成材料相同或不同。
[0042] 本發(fā)明通過在壓電層的側(cè)壁或叉指電極的表面設(shè)置多個(gè)凸起結(jié)構(gòu)，能夠顯著的消 除蘭姆波諧振器中的寄生模式，從而避免在濾波器中產(chǎn)生紋波和毛刺，提高諧振器的品質(zhì)。
【附圖說明】
[0043]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(duì)實(shí)施例中所 需要使用的附圖作簡單地介紹，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(duì)于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動(dòng)的前提下，還可W根據(jù)運(yùn)些附圖獲 得其他的附圖。
[0044] 圖Ia是根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)的蘭姆波諧振器的示意圖；
[0045] 圖化是根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)的蘭姆波諧振器的截面圖；
[0046] 圖2a是根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)的主模的聲波傳播方式的示意圖；
[0047]圖化是根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)的橫向寄生模式的聲波傳播方式的示意圖；
[0048] 圖3是根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)的蘭姆波諧振器的對(duì)數(shù)導(dǎo)納示意圖；
[0049] 圖4中實(shí)線曲線是根據(jù)本發(fā)明實(shí)例中第二區(qū)域中的色散曲線圖W及根據(jù)現(xiàn)有技 術(shù)的蘭姆波諧振器的色散曲線圖；
[0050]圖4中虛線曲線是根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的第一區(qū)域、第S區(qū)域中的色散曲線圖；
[0051] 圖5a是根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)的蘭姆波諧振器的X方向的位移分布圖；
[0052] 圖化是根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的蘭姆波諧振器的=個(gè)區(qū)域在y軸方向的分布圖；
[0053] 圖5c是根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的蘭姆波諧振器的截止頻率的變化圖；
[0054] 圖5d是根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的蘭姆波諧振器的X方向的位移分布圖；
[0055] 圖6a是根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的蘭姆波諧振器的示意圖；
[0056] 圖化是根據(jù)本發(fā)明另一實(shí)施例的蘭姆波諧振器的示意圖；
[0057] 圖7是根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的蘭姆波諧振器的凸起結(jié)構(gòu)所引起的第一區(qū)域、第S區(qū) 域中的截止頻率的變化圖；
[0058] 圖8是通過有限元分析仿真得到的本發(fā)明實(shí)施例的蘭姆波諧振器對(duì)寄生模式的 抑制效果圖；
[0059] 圖9是根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的帶有不同凸起結(jié)構(gòu)的蘭姆波諧振器的實(shí)測的對(duì)數(shù)導(dǎo) 納曲線圖。
【具體實(shí)施方式】
[0060] 下面將結(jié)合本發(fā)明實(shí)施例中的附圖，對(duì)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