一种蜘蛛网状的声学谐振器

本发明属于射频微机电系统，具体涉及一种蜘蛛网状的声学谐振器。

背景技术：

1、随着现代通信和射频应用的迅速发展，对于高性能、小型化、集成化的射频器件的需求不断增加。在射频领域，谐振器是一种常用的器件，用于选择性地放大或抑制特定频率的信号。传统的射频谐振器通常基于电感、电容或介质谐振的原理，但随着频率的增加和器件尺寸的缩小，传统谐振器面临着一些限制，例如高损耗、大尺寸、制造复杂等问题。

2、为了解决上述存在的问题，如公开号为cn112803910a的中国专利公开了一种单晶薄膜体声波谐振器的制备方法，在压电薄膜上沉积电极，然后与制备有同样金属电极图案的晶圆通过金属原子键合工艺连接在一起，其中制备有同样金属电极图案的晶圆下方含有待释放的空腔或布拉格反射层；然后去掉压电薄膜的衬底晶圆，再沉积金属上电极形成谐振器，优点是工艺制备流程中不对单晶的压电薄膜直接操作，保证了单晶压电薄膜的质量，进而提高器件的性能，缺点是在高频率下q值不够高。又如公开号为cn112532195a的中国专利公开了一种无源空腔型单晶薄膜体声波谐振器结构及制备方法，优点是采用单晶压电材料作为fbar的压电薄膜，能够获得更小的损耗、更大的q值，缺点是制备工艺较为复杂。

技术实现思路

1、针对现有技术中的上述不足，本发明提出一种蜘蛛网状的声学谐振器，可解决现有技术存在的锚点损耗较大、品质因数难以提高以及可靠性低的问题，能有效降低传统声学谐振器的锚点损耗，提高器件的品质因数和可靠性。

2、为了达到上述发明目的，本发明采用的技术发明为：

3、一种蜘蛛网状的声学谐振器，包括支撑台，以及位于支撑台顶端的谐振体、外接输入电极、外接输出电极、外接地电极以及蜘蛛网状结构；

4、外接输入电极和外接输出电极对称设置在支撑台顶端的两侧，且外接输入电极和外接输出电极的两侧均对称设置有外接地电极；

5、谐振体设置在支撑台顶端的中心处，且其两侧分别通过对应的金属导线与外接输入电极和外接输出电极电性连接，金属导线设置于支撑梁顶端；

6、蜘蛛网状结构围绕中心的环形谐振体向外均匀设置。

7、进一步地，支撑台包括从上至下依次设置的相应材料基地基底、第一埋氧化层以及背衬底材料，环形谐振体、外接输入电极、外接输出电极、外接地电极以及蜘蛛网状结构设置于相应材料基底顶端。

8、进一步地，外接输入电极和外接输出电极与相应材料基底的接触部分，均设置有第二埋氧化层。

9、进一步地，谐振体包括输入金属电极薄膜、输出金属电极薄膜以及压电薄膜，输入金属电极薄膜通过金属导线与外接输入电极电性连接，输出金属电极薄膜通过金属导线与外接输出电极电性连接，输入金属电极薄膜和输出金属电极薄膜与相应材料基底的接触部分均设置有压电薄膜。

10、进一步地，所述相应材料基底的材质为硅或者碳化硅，其厚度为8-12μm。

11、进一步地，所述背衬底材料的材质为硅，其厚度为300-600μm。

12、进一步地，所述第一埋氧化层和第二埋氧化层的材质均为二氧化硅，且其厚度均为1μm。

13、进一步地，所述输入金属电极薄膜和输出金属电极薄膜的材质均为铝和铬掺杂材质，包括依次设置的金属铝薄膜层和金属铬薄膜层。

14、进一步地，所述金属铝薄膜层的厚度为1μm，金属铬薄膜层的厚度为0.02μm。

15、进一步地，所述压电薄膜的材质为氮化铝或者铌酸锂，且其厚度为300-800nm。

16、与现有技术相比，本发明具有如下技术优势：

17、(1)本发明提供的蜘蛛网状的声学谐振器，在支撑梁上增加了蜘蛛网状结构，可以有效地存储耗散出来的声波能量，使外围基底上的位移显著减少，甚至消失，从而可以极大地减少谐振器的锚点损耗，提高它的品质因数。

18、(2)在本发明中，使用了一种环形声学谐振器，该谐振器配备了优化过的环形电极，优化电极的存在有助于平衡表面电荷密度和位移电流密度在z方向的分布，可以显著抑制环形谐振器的不对称谐振模式，从而提高其余谐振模式的品质因子。

19、(3)避免了现有技术中为了减少传统谐振器的锚点损耗，支撑梁的宽度设置的比较小，使谐振器的可靠性会显著下降，容易损坏的问题；本发明采用了蜘蛛网状减振外框结构，支撑梁的宽度可以增加几倍，且上下左右均设置了支撑梁，提高了谐振器的可靠性。

技术特征：

1.一种蜘蛛网状的声学谐振器，其特征在于，包括支撑台(1)，以及位于支撑台(1)顶端的环形谐振体(2)、外接输入电极(3)、外接输出电极(4)、外接地电极(5)以及蜘蛛网状结构(6)；

2.根据权利要求1所述的具有蜘蛛网状减振外框的体声波谐振器，其特征在于，所述支撑台(1)包括从上至下依次设置的相应材料基底(11)、第一埋氧化层(12)以及背衬底材料(13)，所述环形谐振体(2)、外接输入电极(3)、外接输出电极(4)、外接地电极(5)以及蜘蛛网状结构(6)设置于相应材料基底(11)顶端。

3.根据权利要求2所述的具有蜘蛛网状结构的声学谐振器，其特征在于，所述外接输入电极(3)和外接输出电极(4)与相应材料基底(11)的接触部分，均设置有第二埋氧化层(31)。

4.根据权利要求2所述的具有蜘蛛网状结构的声学谐振器，其特征在于，所述环形谐振体(2)包括输入金属电极薄膜(21)、输出金属电极薄膜(22)以及压电薄膜(23)，所述输入金属电极薄膜(21)通过金属导线与外接输入电极(3)电性连接，所述输出金属电极薄膜(22)通过金属导线与外接输出电极(4)电性连接，所述输入金属电极薄膜(21)和输出金属电极薄膜(22)与相应材料基底(11)的接触部分均设置有压电薄膜(23)。

5.根据权利要求2或4所述的具有蜘蛛网状结构的声学谐振器，其特征在于，所述相应材料基底(11)的材质为硅或者碳化硅，其厚度为8-12μm。

6.根据权利要求2所述的具有蜘蛛网状结构的声学谐振器，其特征在于，所述背衬底材料(13)的材质为硅，其厚度为300-600μm。

7.根据权利要求3所述的具有蜘蛛网状结构的声学谐振器，其特征在于，所述第一埋氧化层(12)和第二埋氧化层(31)的材质均为二氧化硅，且其厚度均为1μm。

8.根据权利要求4所述的具有蜘蛛网状结构的声学谐振器，其特征在于，所述输入金属电极薄膜(21)和输出金属电极薄膜(22)的材质均为铝和铬掺杂材质，包括依次设置的金属铝薄膜层和金属铬薄膜层。

9.根据权利要求8所述的具有蜘蛛网状结构的声学谐振器，其特征在于，所述金属铝薄膜层的厚度为1μm，金属铬薄膜层的厚度为0.02μm。

10.根据权利要求4所述的具有蜘蛛网状结构的声学谐振器，其特征在于，所述压电薄膜(23)的材质为氮化铝或者铌酸锂，且其厚度为300-800nm。

技术总结本发明公开了一种蜘蛛网状结构的声学谐振器，包括支撑台，以及位于支撑台顶端的蜘蛛网状结构的谐振体及外框、外接输入电极、外接输出电极；环形谐振体设置在支撑台顶端的中心处，且其左右两侧分别通过对应的金属导线绕过蜘蛛网状结构与外接输入电极和外接输出电极电性连接，环形谐振体上下左右分布着对称的支撑台以支撑蜘蛛网状结构；蜘蛛网状外框结构围绕中心的环形谐振体均匀设置；本发明解决了现有技术存在的锚点损耗较大、品质因数难以提高以及机械可靠性低的问题，能有效降低传统声学谐振器的锚点损耗，提高器件的品质因数和可靠性。技术研发人员：鲍飞鸿,冯阳,周冶迪,陈依军,林先其受保护的技术使用者：电子科技大学长三角研究院（湖州）技术研发日：技术公布日：2024/7/18