技术摘要：
本发明涉及一种兰姆波谐振器结构，包括衬底、单晶薄板以及叉指电极，所述衬底上表面具有具有空气腔，所述单晶薄板覆盖在所述衬底上并密封住所述空气腔，所述单晶薄板上表面设有叉指电极。采用表面空腔牺牲层结构，避免体硅工艺的可靠性问题，相比传统的SAW滤波器频率更  全部
背景技术：
射频前端是通信中重要的信号处理部分，滤波器作为射频前端的核心元器件，其 性能关系整个系统的性能好坏。SAW/BAW滤波器由于体积小、选择性好、成本低的压倒性优 势，在2G、2.5G、3G、4G-LTE等传统网络的射频前端中，已经处于无可撼动地位。但是随着5G 技术的发展，频段数目的增加，3.5GHz以上高频频段已经大幅度使用，传统的SAW滤波器声 速为4000m/s，直接限制了其应用频率在3GHz以内。要实现该频段的滤波器，需要采用0.25μ m以下的光刻工艺制作，其功率容量、信号带宽、插入损耗等已经不能满足5G用高频、高功率 的要求；同时可以采用与半导体工艺兼容的硅材料作为衬底，未来有望于半导体集成。采用 BAW/FBAR技术制作的滤波器能够满足高频、高功率的要求，但BAW/FBAR的带宽限制在4％以 内，且成本较高，迫切需要成本更低、性能更好的滤波器满足5G射频前端的要求。而谐振器 作为滤波器的基本组成单元，直接决定了滤波器的性能，因此需要寻找性能更好、成本更 低、带宽更宽、功率容量更高的谐振器作为前提。 同时对于5G射频前端的多频段需求，另一个解决方案是采用可调滤波器来实现多 频段的切换，而制作可调滤波器的前提是实现高频、大机电耦合系数、高Q值的谐振器。 通常的兰姆波谐振器一种方法是采用压电薄膜作为材料，相比压电单晶体材料，Q 值较低，性能较差；另一种方法是采用单晶薄板材料作为振动薄膜，采用体硅工艺，从基体 背面移除大部分体材料实现空腔结构，可靠性较差。 本发明提出一种全新的谐振器结构，由于采用铌酸锂或者钽酸锂单晶薄板材料， 其声速可达14000m/s以上，同时采用表面空腔牺牲层结构，避免体硅工艺的可靠性问题，相 比传统的SAW滤波器频率更高、机电耦合系数更高、功率容量更好；相比BAW-FBAR滤波器，可 实现的相对带宽更宽，可达10％以上；相比通常的兰姆波谐振器，由于其采用优良的单晶材 料，谐振器Q值及机电耦合系数更好。该技术可应用于目前的X-BAR技术。
技术实现要素：
本发明所要解决的技术问题是提供一种兰姆波谐振器结构及其制备方法。 本发明解决上述技术问题的技术方案如下：一种兰姆波谐振器结构，包括衬底、单 晶薄板以及叉指电极，所述衬底上表面具有空气腔，所述单晶薄板覆盖在所述衬底上并密 封住所述空气腔，所述单晶薄板上表面设有所述叉指电极。 本发明的有益效果是：整个谐振器的工作方式是，当IDT上加上一定频率的交变电 压后，该频率会与基板的固有频率发生共振，产生兰姆波，从而在外加交变电压的驱动下， 基板形成与外加电压频率一致的受迫振动；由于薄板上、下层为空气，阻抗为0，因而声波被 上下界面来回发射，形成谐振器。采用表面空腔牺牲层结构，避免体硅工艺的可靠性问题， 相比传统的SAW滤波器频率更高、机电耦合系数更高、功率容量更好；相比BAW-FBAR滤波器， 3 CN 111555733 A 说　明　书 2/5 页 可实现的相对带宽更宽，可达10％以上。该技术可应用于目前的X-BAR技术。 在上述技术方案的基础上，本发明还可以做如下改进： 进一步，还包括过渡层，所述过渡层夹设于所述衬底和所述单晶薄板之间。 采用上述进一步方案的有益效果是添加过渡层使得衬底和单晶薄板更好的配合， 起到缓冲过渡的作用。 进一步，所述单晶薄板材料由铌酸锂或者钽酸锂单晶薄板材料制成。 采用上述进一步方案的有益效果是由于采用铌酸锂或者钽酸锂单晶薄板材料，其 声速可达14000m/s以上，同时采用表面空腔牺牲层结构，避免体硅工艺的可靠性问题，相比 传统的SAW滤波器频率更高、机电耦合系数更高、功率容量更好；相比BAW-FBAR滤波器，可实 现的相对带宽更宽，可达10％以上；相比通常的兰姆波谐振器，由于其采用优良的单晶材 料，谐振器Q值及机电耦合系数更好。该技术可应用于目前的X-BAR技术。 进一步，所述衬底由硅、二氧化硅、氮化硅、氮化铝、碳化硅、三氧化二铝、砷化镓、 氮化镓中一种或者多种材料制成。 进一步，所述叉指换能器的线条宽度为0.25-5微米，所述叉指换能器通过切指加 权处理。 进一步，所述单晶薄板厚度为0.05-5μm，所述单晶薄板上下表面粗糙度在1nm以 内。 本发明还涉及一种所述兰姆波谐振器结构的制备方法，包括以下步骤：步骤1：清 洗单晶材料基板，得到清洁单晶材料基板；在衬底上表面刻蚀凹槽并在凹槽内填充牺牲层， 得到带有所述牺牲层的所述衬底，抛光带有所述牺牲层的所述衬底，得到抛光后衬底，在所 述抛光后衬底上表面生长一层过渡层用于缓冲过渡；步骤2：将所述单晶材料基板与所述过 渡层晶晶键合；步骤3：对所述单晶材料基板进行处理得到单晶薄板，在所述衬底上表面只 留下所述单晶薄板；步骤4：释放所述牺牲层，得到空气腔；步骤5：在所述单晶薄板上表面制 作叉指电极。 采用上述进一步方案的有益效果是现有技术单晶薄板的制成是在基体上进行生 长或沉积，本发明从单晶体材料上直接获取，能够得到性质更佳的单晶薄板，从而极大的提 升了谐振器结构的性能。 进一步，对所述单晶材料基板进行减薄并抛光处理得到所述单晶薄板。 采用上述进一步方案的有益效果是提供一种从单晶体材料上获得单晶薄板的方 式。 进一步，所述步骤1中，得到清洁单晶材料基板之后，在所述清洁单晶材料基板上 形成单晶薄板；所述步骤2中，将清洁单晶材料基板上的所述单晶薄板与所述过渡层晶晶键 合；所述步骤3中，对所述单晶材料基板处理为去除掉所述单晶材料基板。 采用上述进一步方案的有益效果是提供一种从单晶体材料上获得单晶薄板的方 式。 附图说明 图1为本发明高频单晶薄板兰姆波谐振器结构示意图； 图2为本发明空气腔制作流程示意图； 4 CN 111555733 A 说　明　书 3/5 页 图3为本发明先离子注入，后键合制备方式流程图； 图4为本发明先键合、后减薄制备方式流程图； 图5为普通叉指换能器结构示意图； 图6为加权叉指换能器结构示意图； 图7为谐振器的阻抗特性示意图； 图8为仿真结果示意图。 附图中，各标号所代表的部件列表如下： 1、衬底，2、单晶薄板，3、空气腔，4、叉指电极，5、牺牲层，6、单晶材料基板，7、过渡 层。