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悬置框架体声波器件

文献发布时间:2023-06-19 19:16:40


悬置框架体声波器件

优先权申请的交叉引用

本申请要求于2021年10月1日提交,标题为“SUSPENDED FRAME BULK ACOUSTICWAVE DEVICES”的美国临时专利申请63/251,316的优先权,并且还要求于2021年10月1日提交,标题为“BUK ACOUSTIC WAVE DEVICES WITH GAP FOR IMPROVED PERFORMANCE”的美国临时专利申请63/251,259的优先权,其内容均通过引用整体并入本文。

技术领域

本文公开的一些实施例涉及声波器件,诸如体声波器件,并且涉及包括体声波器件的滤波器。

背景技术

声波滤波器可在射频电子系统中实现。例如,移动电话的射频前端中的滤波器可包括一个或多个声波滤波器。可将多个声波滤波器布置为多路复用器。例如,可将两个声波滤波器设置为双工器。

声波滤波器可包括被布置成对射频信号进行滤波的多个谐振器。示例声波滤波器包括表面声波(SAW)滤波器和体声波(BAW)滤波器。BAW滤波器可包括BAW谐振器。在BAW谐振器中,声波在压电层的本体中传播。示例BAW谐振器包括薄膜体声波谐振器(FBAR)和固定安装谐振器(SMR)。

尽管存在各种BAW器件,但仍需要改进的BAW器件和滤波器。

发明内容

权利要求中描述的创新每一个都具有几个方面,其中没有一个单独对其期望的属性负责。在不限制权利要求的范围的情况下,现在将简要描述本公开的一些突出特征。

根据本公开的一个方面,体声波器件可包括第一电极、第二电极以及第一电极和第二电极之间的压电层。该器件可具有其中压电层与第一电极和第二电极重叠的有源区域(active region)。有源区域可包括中间区域。该器件可在有源区域的中间区域外部具有凸起框架结构。凸起框架结构可包括在第一电极和第二电极之间的间隙,使得凸起框架结构的至少一部分是悬置在间隙上方的悬置框架。

压电层可在第一电极上方,第二电极可在压电层上方,且间隙可在第一电极和压电层之间。压电层可在第一电极上方,第二电极可在压电层上方,且间隙可在第二电极和压电层之间。凸起框架结构可包括在中间区域外部且在悬置框架内部的内部凸起框架部分。悬置框架可具有高于内部凸起框架部分的高度的高度。凸起框架结构可包括在间隙的至少一部分上方延伸的凸起框架层。凸起框架层可向间隙内延伸以形成凸起框架结构的内部凸起框架部分的至少一部分。凸起框架层可具有比第一电极、第二电极和压电层中的至少一个更低的声阻抗。体声波器件还可包括在第一电极、第二电极、压电层和凸起框架结构上方的钝化层。凹陷框架区域可在凸起框架结构和中间区域之间,并且在凹陷框架区域处的钝化层可比在中间区域处更薄。体声波器件可包括设置在钝化层的一部分上方的导电层,并且导电层的一部分可延伸到钝化层中的开口中以电接触第二电极。钝化层中的开口可直接位于间隙上方。间隙的一部分可横向向外延伸经过压电层的端部。间隙的一部分可向下延伸经过压电层的下表面。第一电极的一部分可横向延伸经过压电层的端部,第二电极的一部分可横向延伸经过压电层的端部,并且间隙可设置在第一电极的该部分和第二电极的该部分之间。第一电极的该部分和第二电极的该部分之间的距离可小于压电层的厚度。

根据本公开的一个方面,体声波器件可包括第一电极、第二电极、第一电极和第二电极之间的压电层、以及凸起框架结构,该凸起框架结构包括在第一电极和第二电极之间的间隙上方的悬置框架部分和悬置框架部分横向向内的内部凸起框架部分。

凸起框架结构可包括第一电极和第二电极之间的凸起框架层。内部凸起框架部分可包括凸起框架层的不在间隙上方的第一部分,且悬置框架部分可包括凸起框架层的在间隙上方延伸的第二部分。凸起框架层可具有比第一电极、第二电极和压电层中的至少一个更低的声阻抗。体声波器件还可包括在第一电极、第二电极、压电层和凸起框架结构上方的钝化层。体声波器件还可包括设置在钝化层的一部分上方的导电层,导电层的一部分延伸到钝化层中的开口中以电接触第二电极。钝化层中的开口可直接位于间隙上方。间隙的一部分可横向向外延伸经过压电层的端部。第一电极的一部分可横向延伸经过压电层的端部,第二电极的一部分可横向延伸经过压电层的端部,并且间隙可设置在第一电极的该部分和第二电极的该部分之间。第一电极的该部分和第二电极的该部分之间的距离可小于压电层的厚度。体声波器件还可包括反射器腔体,且第一电极可在反射器腔体和压电层之间。体声波器件可包括声布拉格反射器,并且第一电极可在声布拉格反射器和压电层之间。

根据本公开的一个方面,一种滤波器包括一个或多个本文公开的体声波器件。滤波器可以是带通滤波器、带阻滤波器、梯形滤波器和格型(lattice)滤波器中的至少一种。包括本文公开的一个或多个体声波器件的滤波器可形成双信器、双工器、多路复用器和开关多路复用器中的至少一个的一部分。射频模块可包括声波芯片和射频电路元件,该声波芯片包括至少一个滤波器,该滤波器包括一个或多个本文公开的体声波器件,射频电路元件耦接到所述声波芯片。声波芯片和射频电路元件可封装在共同的模块封装内。无线通信设备可包括:声波滤波器,其包括一个或多个本文公开的体声波器件;天线,其可操作地耦接到声波滤波器;射频放大器,其可操作地耦接到声波滤波器并且被配置为放大无线电频率信号;以及与射频放大器通信的收发器。无线通信设备可包括与收发器通信的基带处理器。声波滤波器可被包括在射频前端中。无线通信设备可以是用户设备。

根据本公开的一个方面,体声波器件可包括:第一电极;第二电极;在第一电极和第二电极之间的压电层,其中第一电极的一部分横向延伸经过压电层的端部,第二电极的一部分横向延伸经过压电层的端部;以及间隙,其设置在第一电极的该部分和第二电极的该部分之间。

体声波器件可包括悬置框架结构,该悬置框架结构包括间隙的一部分。体声波器件可包括凸起框架结构,该凸起框架结构包括悬置在间隙的一部分上方的悬置框架部分和在悬置框架部分的横向向内的内部凸起框架部分。凸起框架结构可包括在第一电极和第二电极之间的凸起框架层。内部凸起框架部分可包括凸起框架层的不在间隙上方的第一部分,并且悬置框架部分可包括凸起框架层的在间隙上方延伸的第二部分。凸起框架层可具有比第一电极、第二电极和压电层中的至少一个更低的声阻抗。悬置框架部分可具有大于内部凸起框架部分的高度。第一电极的横向延伸经过压电层的端部的部分与第二电极的横向延伸经过压电层的端部的部分之间的距离可小于压电层的厚度。间隙的第一部分可在压电层的顶部的一部分上方延伸,并且间隙的第二部分可沿着压电层的横向端部延伸,并且间隙的第三部分可低于压电层的底部延伸。间隙的第一部分可在压电层和第二电极之间,并且间隙的第二部分可横向延伸经过压电层的端部。第二电极可包括沿压电层的上表面延伸的第一部分、远离第一电极延伸的第二部分、以及延伸经过压电层的上表面并朝向第一电极的第三部分。体声波器件可包括在第一电极、第二电极和压电层上方的钝化层。体声波器件可包括设置在钝化层的一部分上方的导电层,其中导电层的一部分延伸到钝化层中的开口中以电接触第二电极。钝化层中的开口可直接位于间隙上方。

根据本公开的一个方面,体声波器件可包括:第一电极;第二电极;第一电极和第二电极之间的压电层;第一电极和第二电极之间的间隙;钝化层,其中第二电极在压电层和钝化层之间;以及导电层,其中钝化层在导电层的第一部分和第二电极之间,并且导电层的第二部分延伸到在钝化层中的开口以电接触第二电极。钝化层中的开口可直接设置在第一电极和第二电极之间的间隙上方。

钝化层中的开口可直接设置在第一电极、压电层和第二电极上方。体声波器件可包括其中压电层与第一电极和第二电极重叠的有源区域。上电极的端部可限定有源区域的第一端部,且压电层的端部可限定有源区域的与第一端部相对的第二端部。体声波器件可包括悬置框架结构,该悬置框架结构包括间隙的一部分。体声波器件可包括凸起框架结构,该凸起框架结构包括悬置在间隙的一部分上方的悬置框架部分和在悬置框架部分的横向向内的内部凸起框架部分。凸起框架结构可包括在第一电极和第二电极之间的凸起框架层,内部凸起框架部分可包括凸起框架层的不在间隙上方的第一部分,并且悬置框架部分可包括凸起框架层的在间隙上方延伸的第二部分。凸起框架层可具有比第一电极、第二电极和压电层中的至少一个更低的声阻抗。悬置框架部分可具有大于内部凸起框架部分的高度。第一电极的一部分可横向延伸经过压电层的端部,第二电极的一部分可横向延伸经过压电层的端部,并且间隙可设置在第一电极的该部分和第二电极的该部分之间。第一电极的横向延伸经过压电层的端部的部分与第二电极的横向延伸经过压电层的端部的部分之间的距离可小于压电层的厚度。间隙的第一部分可在压电层的顶部的一部分上方延伸,并且间隙的第二部分可沿着压电层的横向端部延伸,并且间隙的第三部分可低于压电层的底部延伸。间隙的第一部分可在压电层和第二电极之间,并且间隙的第二部分可横向延伸经过压电层的端部。第二电极可包括沿压电层的上表面延伸的第一部分、远离第一电极延伸的第二部分、以及延伸经过压电层的上表面并朝向第一电极的第三部分。体声波器件可包括反射器腔体,其中第一电极位于反射器腔体和压电层之间。体声波器件可包括声布拉格反射器,其中第一电极位于声布拉格反射器和压电层之间。

滤波器可包括一个或多个本文公开的体声波器件。滤波器可以是带通滤波器、带阻滤波器、梯形滤波器和格型滤波器中的至少一种。包括本文公开的一个或多个体声波器件的滤波器可形成双信器、双工器、多路复用器和开关多路复用器中的至少一个的一部分。射频模块可包括:声波芯片,其具有至少一个滤波器,该滤波器具有本文公开的一个或多个体声波器件;以及射频电路元件,其耦接到所述声波芯片。声波芯片和射频电路元件可封装在共同的模块封装内。无线通信设备可包括:声波滤波器,其包括一个或多个本文公开的体声波器件;天线,其可操作地耦接到声波滤波器;射频放大器,其可操作地耦接到声波滤波器并且被配置为放大无线电频率信号;以及与射频放大器通信的收发器。无线通信设备可包括与收发器通信的基带处理器。声波滤波器可被包括在射频前端中。无线通信设备可以是用户设备。

根据本公开的一个方面,一种制造体声波器件的方法可包括:在基板上方形成第一电极;在第一电极上方形成压电层;在压电层上方形成牺牲层;在牺牲层上方形成第二电极;并且去除牺牲层以在第一电极和第二电极之间产生间隙,该间隙抬高第二电极的一部分以提供悬置框架。

该方法可包括形成内部凸起框架部分,该内部凸起框架部分设置在悬置框架的横向向内。悬置框架可形成有高于内部凸起框架的高度。该方法可包括形成凸起框架层,其具有在压电层上方但不在牺牲层上方延伸的第一部分和在牺牲层上方延伸的第二部分。该方法可包括在压电层上方形成第一凸起框架层,其中第二电极形成在第一凸起框架层上方。该方法可包括在第二电极上方形成第二凸起框架层。第一凸起框架层可具有比第二凸起框架层低的声阻抗。该方法可包括在第二电极上方形成钝化层。该方法可包括形成穿过钝化层的开口并在钝化层的一部分上方形成导电层,其中导电层的一部分延伸到钝化层中的开口中以电接触第二电极。穿过钝化层的开口可直接设置在间隙上方。牺牲层的一部分可被形成为横向向外延伸经过压电层的端部,并且牺牲层的去除可形成横向向外延伸经过压电层的端部的间隙。该方法可包括在基板的一部分上方形成腔体牺牲层,其中第一电极形成在腔体牺牲层上方,并且该方法可包括去除腔体牺牲层以产生在基板和第一电极之间的腔体。可在去除牺牲层以形成间隙的同时去除腔体牺牲层以形成腔体。

根据本公开的一个方面,一种制造体声波器件的方法可包括:在基板上方形成第一电极;在第一电极上方形成压电层,其中第一电极的一部分延伸经过压电层的端部;在压电层的一部分上方和下电极的一部分的上方形成牺牲层;在牺牲层上方形成第二电极,其中第二电极的一部分延伸经过压电层的端部;以及去除牺牲层以在第一电极的该部分与第二电极的该部分之间产生间隙。

间隙可提升第二电极的一部分以提供悬置框架。该方法可包括形成设置在悬置框架横向向内的内部凸起框架部分。悬置框架可形成有高于内部凸起框架的高度的高度。该方法可包括形成凸起框架层,其具有在压电层上方但不在牺牲层上方延伸的第一部分和在牺牲层上方延伸的第二部分。该方法可包括在压电层上方形成第一凸起框架层,第二电极形成在第一凸起框架层上方,并且该方法可包括在第二电极上方形成第二凸起框架层。第一凸起框架层可具有比第二凸起框架层低的声阻抗。该方法可包括在第二电极上方形成钝化层。该方法可包括形成穿过钝化层的开口并在钝化层的一部分上方形成导电层,其中导电层的一部分延伸到钝化层中的开口中以电接触第二电极。穿过钝化层的开口可直接设置在间隙上方。该方法可包括在基板的一部分上方形成腔体牺牲层。第一电极可形成在腔体牺牲层上方。该方法可包括去除腔体牺牲层以在基板和第一电极之间产生腔体。可在去除牺牲层以形成间隙的同时去除腔体牺牲层以形成腔体。

本申请在一方面提供一种体声波器件,包括:第一电极;第二电极;所述第一电极与所述第二电极之间的压电层;有源区域,其中所述压电层与所述第一电极和所述第二电极重叠,所述有源区域包括中间区域;以及在所述有源区域的所述中间区域外部的凸起框架结构,所述凸起框架结构包括在所述第一电极与所述第二电极之间的间隙,使得所述凸起框架结构的至少一部分为悬置于所述间隙上方的悬置框架。

本申请还提供如上述方面所述的体声波器件,其中,所述压电层在所述第一电极上方,所述第二电极在所述压电层上方,并且所述间隙在所述第一电极和所述压电层之间。

本申请还提供如上述方面所述的体声波器件,其中,所述压电层在所述第一电极上方,所述第二电极在所述压电层上方,并且所述间隙在所述第二电极和所述压电层之间。

本申请还提供如上述方面中任一项所述的体声波器件,其中,所述凸起框架结构包括在所述中间区域外部且在所述悬置框架内部的内部凸起框架部分。

本申请还提供如上所述的体声波器件,其中,所述悬置框架具有高于所述内部凸起框架部分的高度的高度。

本申请还提供如上任一项所述的体声波器件,其中,所述凸起框架结构包括在所述间隙的至少一部分上方延伸的凸起框架层。

本申请还提供如上所述的体声波器件,其中,所述凸起框架层向所述间隙的内部延伸以形成所述凸起框架结构的所述内部凸起框架部分的至少一部分。

本申请还提供如上任一项所述的体声波器件,其中,所述凸起框架层具有比所述第一电极、所述第二电极和所述压电层中的至少一个更低的声阻抗。

本申请还提供如上任一项所述的体声波器件,还包括在所述第一电极、所述第二电极、所述压电层和所述凸起框架结构上方的钝化层。

本申请还提供如上所述的体声波器件,包括位于所述凸起框架结构和所述中间区域之间的凹陷框架区域,所述凹陷框架区域处的所述钝化层比所述中间区域处的更薄。

本申请还提供如上任一项所述的体声波器件,还包括设置在所述钝化层的一部分上方的导电层,所述导电层的一部分延伸到所述钝化层中的开口中以电接触所述第二电极。

本申请还提供如上所述的体声波器件,其中,所述钝化层中的所述开口直接位于所述间隙上方。

本申请还提供如上任一项所述的体声波器件,其中,所述间隙的一部分横向向外延伸经过所述压电层的端部。

本申请还提供如上任一项所述的体声波器件,其中,所述间隙的一部分向下延伸经过所述压电层的下表面。

本申请还提供如上任一项所述的体声波器件,其中,所述第一电极的一部分横向延伸经过所述压电层的端部,所述第二电极的一部分横向延伸经过所述压电层的端部,并且所述间隙设置在第一电极的所述部分和第二电极的所述部分之间。

本申请还提供如上所述的体声波器件,其中,所述第一电极的所述部分和所述第二电极的所述部分之间的距离小于所述压电层的厚度。

本申请在另一方面还提供一种体声波器件,包括:第一电极;第二电极;在所述第一电极与所述第二电极之间的压电层;以及凸起框架结构,其包括在所述第一电极和所述第二电极之间的间隙上方的悬置框架部分和在所述悬置框架部分横向向内的内部凸起框架部分。

本申请还提供如上所述的体声波器件,其中,所述凸起框架结构包括在所述第一电极和所述第二电极之间的凸起框架层,所述内部凸起框架部分包括所述不在所述间隙上方的所述凸起框架层的第一部分,所述悬置框架部分包括在所述间隙上方延伸的所述凸起框架层的第二部分。

本申请还提供如上所述的体声波器件,其中,所述凸起框架层具有比所述第一电极、所述第二电极和所述压电层中的至少一个更低的声阻抗。

本申请还提供如上任一项所述的体声波器件,还包括在所述第一电极、所述第二电极、所述压电层和所述凸起框架结构上方的钝化层。

本申请还提供如上所述的体声波器件,还包括设置在所述钝化层的一部分上方的导电层,所述导电层的一部分延伸到所述钝化层中的开口中以电接触所述第二电极。

本申请还提供如上所述的体声波器件,其中,所述钝化层中的所述开口直接位于所述间隙上方。

本申请还提供如上任一项所述的体声波器件,其中,所述间隙的一部分横向向外延伸经过所述压电层的端部。

本申请还提供如上任一项所述的体声波器件,其中,所述第一电极的一部分横向延伸经过所述压电层的端部,所述第二电极的一部分横向延伸经过所述压电层的端部,并且所述间隙设置在第一电极的所述部分和第二电极的所述部分之间。

本申请还提供如上所述的体声波器件,其中,所述第一电极的所述部分与所述第二电极的所述部分之间的距离小于所述压电层的厚度。

本申请还提供如上任一项所述的体声波器件,还包括反射器腔体,所述第一电极在所述反射器腔体和所述压电层之间。

本申请还提供如上任一项所述的体声波器件,还包括声布拉格反射器,所述第一电极在所述声布拉格反射器和所述压电层之间。

本申请还在另一方面提供一种滤波器,其包括如上任一项所述的体声波器件中的一个或多个,其中所述滤波器是带通滤波器、带阻滤波器、梯形滤波器和格型滤波器中的至少一种。

本申请还提供一种滤波器,其包括如上任一项所述的一个或多个体声波器件,其中所述滤波器形成双信器、双工器、多路复用器和开关多路复用器中的至少一个的一部分。

本申请在再一方面提供一种射频模块,包括:声波芯片,其包括至少一个滤波器,所述至少一个滤波器包括如上任一项所述的一个或多个体声波器件;以及射频电路元件,其耦接到所述声波芯片,所述声波芯片和所述射频电路元件被封装在共同的模块封装内。

本申请还提供一种无线通信设备,包括:声波滤波器,包括如上任一项所述的一个或多个体声波器件;天线,其可操作地耦接到所述声波滤波器;射频放大器,其可操作地耦接到所述声波滤波器并被配置为放大射频信号;以及收发器,其与所述射频放大器通信。

本申请还提供如上所述的无线通信设备,还包括与所述收发器通信的基带处理器。

本申请还提供如上所述的无线通信设备,其中,所述声波滤波器被包括在射频前端中。

本申请还提供如上所述的无线通信设备,其中,所述无线通信设备是用户设备。

本申请在又一方面提供一种体声波器件,包括:第一电极;第二电极;以及所述第一电极和所述第二电极之间的压电层,所述第一电极的一部分横向延伸经过所述压电层的端部,所述第二电极的一部分横向延伸经过所述压电层的端部,以及间隙,其设置在所述第一电极的所述部分和所述第二电极的所述部分之间。

本申请还提供如上所述的体声波器件,还包括包含所述间隙的一部分的悬置框架结构。

本申请还提供如上所述的体声波器件,还包括凸起框架结构,所述凸起框架结构包括悬置在所述间隙的一部分上方的悬置框架部分和在所述悬置框架部分横向向内的内部凸起框架部分。

本申请还提供如上所述的体声波器件,其中,所述凸起框架结构包括在所述第一电极和所述第二电极之间的凸起框架层,所述内部凸起框架部分包括所述凸起框架层的不在所述间隙上方的第一部分,所述悬置框架部分包括所述凸起框架层的在所述间隙上方延伸的第二部分。

本申请还提供如上所述的体声波器件,其中,所述凸起框架层具有比所述第一电极、所述第二电极和所述压电层中的至少一个更低的声阻抗。

本申请还提供如上任一项所述的体声波器件,其中,所述悬置框架部分具有大于所述内部凸起框架部分的高度的高度。

本申请还提供如上任一项所述的体声波器件,其中,所述第一电极的横向延伸经过所述压电层的端部的部分与所述第二电极的横向延伸经过所述压电层的端部的部分之间的距离小于所述压电层的厚度。

本申请还提供如上任一项所述的体声波器件,其中,所述间隙的第一部分在所述压电层的顶部的一部分的上方延伸,并且所述间隙的第二部分沿着所述压电层的横向端部延伸,且所述间隙的第三部分低于所述压电层的底部延伸。

本申请还提供如上任一项所述的体声波器件,其中,所述间隙的第一部分在所述压电层和所述第二电极之间,并且所述间隙的第二部分横向延伸经过所述压电层的端部。

本申请还提供如上任一项所述的体声波器件,其中,所述第二电极包括沿所述压电层的上表面延伸的第一部分、远离所述第一电极延伸的第二部分、以及延伸经过所述压电层的上表面并朝向所述第一电极的第三部分。

本申请还提供如上任一项所述的体声波器件,还包括在所述第一电极、所述第二电极和所述压电层上方的钝化层。

本申请还提供如上所述的体声波器件,还包括设置在所述钝化层的一部分上方的导电层,所述导电层的一部分延伸到所述钝化层中的开口中以电接触所述第二电极。

本申请还提供如上所述的体声波器件,其中,所述钝化层中的所述开口直接在所述间隙上方。

本申请在再一个方面提供一种体声波器件,包括:第一电极;第二电极;

在所述第一电极与所述第二电极之间的压电层;在所述第一电极与所述第二电极之间的间隙;钝化层,所述第二电极在所述压电层与所述钝化层之间;以及导电层,所述钝化层在所述导电层的第一部分和所述第二电极之间,所述导电层的第二部分延伸到所述钝化层中的开口中以电接触所述第二电极,其中,所述钝化层中的开口直接在所述第一电极和所述第二电极之间的间隙上方。

本申请还提供如上所述的体声波器件,其中,所述钝化层中的所述开口直接设置在所述第一电极、所述压电层和所述第二电极上方。

本申请还提供如上任一项所述的体声波器件,包括:有源区域,其中所述压电层与所述第一电极和所述第二电极重叠;所述上部电极的端部,其限定所述有源区域的第一端部;以及压电层的端部,其限定所述有源区域的与所述第一端部相对的第二端部。

本申请还提供如上任一项所述的体声波器件,还包括悬置框架结构,所述悬置框架结构所述包括所述间隙的一部分。

本申请还提供如上任一项所述的体声波器件,还包括凸起框架结构,其包括悬置在所述间隙的一部分上方的悬置框架部分和在所述悬置框架的横向向内的内部凸起框架部分。

本申请还提供如上所述的体声波器件,其中,所述凸起框架结构包括在所述第一电极和所述第二电极之间的凸起框架层,所述内部凸起框架部分包括所述凸起框架层的不在所述间隙上方的第一部分,所述悬置框架部分包括在所述间隙上方延伸的凸起框架层的第二部分。

本申请还提供如上所述的体声波器件,其中,所述凸起框架层具有比所述第一电极、所述第二电极和所述压电层中的至少一个更低的声阻抗。

本申请还提供如上任一项所述的体声波器件,其中,所述悬置框架部分具有大于所述内部凸起框架部分的高度的高度。

本申请还提供如上任一项所述的体声波器件,其中,所述第一电极的一部分横向延伸经过所述压电层的端部,所述第二电极的一部分横向延伸经过所述压电层的端部,并且所述间隙设置在第一电极的所述部分和第二电极的所述部分之间。

本申请还提供如上所述的体声波器件,其中,所述第一电极的横向延伸经过所述压电层的端部的部分与所述第二电极的横向延伸经过所述压电层的端部的部分之间的距离小于所述压电层的厚度。

本申请还提供如上任一项所述的体声波器件,其中,所述间隙的第一部分在所述压电层的顶部的一部分上方延伸,并且所述间隙的第二部分沿着所述压电层的横向端部延伸,且所述间隙的第三部分低于所述压电层的底部延伸。

本申请还提供如上任一项所述的体声波器件,其中,所述间隙的第一部分在所述压电层和所述第二电极之间,并且所述间隙的第二部分横向延伸经过所述压电层的端部。

本申请还提供如上任一项所述的体声波器件,其中,所述第二电极包括沿所述压电层的上表面延伸的第一部分、远离所述第一电极延伸的第二部分、以及延伸经过压电层的上表面并朝向所述第一电极的第三部分。

本申请还提供如上任一项所述的体声波器件,还包括反射器腔体,所述第一电极在所述反射器腔体和所述压电层之间。

本申请还提供如上任一项所述的体声波器件,还包括声布拉格反射器,所述第一电极在所述声布拉格反射器和所述压电层之间。

本申请还在一个方面提供一种滤波器,包括如上任一项所述的一个或多个体声波器件中,其中,所述滤波器是带通滤波器、带阻滤波器、梯形滤波器和格型滤波器中的至少一种。

本申请还提供一种滤波器,其包括如上任一项所述的一个或多个体声波器件,其中所述滤波器形成双信器、双工器、多路复用器和开关多路复用器中的至少一个的一部分。

本申请还在又一个方面提供一种射频模块,包括:声波芯片,其包括至少一个滤波器,所述至少一个滤波器包括如上任一项所述的一个或多个体声波器件;以及射频电路元件,其耦接到所述声波芯片,所述声波芯片和所述射频电路元件被封装在共同的模块封装内。

本申请还提供一种无线通信设备,包括:声波滤波器,包括如上任一项所述的一个或多个体声波器件;天线,其可操作地耦接到所述声波滤波器;射频放大器,其可操作地耦接到所述声波滤波器并被配置为放大射频信号;以及收发器,其与所述射频放大器通信。

本申请还提供如上所述的无线通信设备,还包括与所述收发器通信的基带处理器。

本申请还提供如上所述的无线通信设备,其中,所述声波滤波器被包括在射频前端中。

本申请还提供如上所述的无线通信设备,其中,所述无线通信设备是用户设备。

附图说明

现在将参考附图以非限制性示例的方式描述本公开的各实施例,其中相似的附图标记可始终指代相似的特征。

图1是体声波器件的示例实施例的平面图。

图2是悬置框架体声波器件的示例实施例的截面图。

图3是悬置框架体声波器件的另一个示例实施例的截面图。

图3A是悬置框架体声波器件的另一个示例实施例的截面图。

图3B是悬置框架体声波器件的另一个示例实施例的截面图。

图4是凸起框架体声波器件的示例实施例的截面图。

图4A是凸起框架体声波器件的另一个示例实施例的截面图。

图5是显示比较BAW器件的品质因子(Q)值的实验数据的曲线图。

图6是显示比较BAW器件的杂散模式或噪声的实验数据的曲线图。

图7是显示比较具有不同机电耦接系数(k

图8是悬置框架体声波器件的另一个示例实施例的截面图。

图9是悬置框架体声波器件的另一个示例实施例的截面图。

图9A是悬置框架体声波器件的另一个示例实施例的截面图。

图9B是悬置框架体声波器件的另一个示例实施例的截面图。

图10是悬置框架体声波器件的另一个示例实施例的截面图。

图11是悬置框架体声波器件的另一个示例实施例的截面图。

图12是悬置框架体声波器件的另一个示例实施例的截面图。

图12A是悬置框架体声波器件的另一个示例实施例的截面图。

图12B是体声学装置的示例实施例的平面图。

图12C显示了示例BAW器件的截面图。

图13是声波梯形滤波器的示例的示意图。

图14是双工器的示例的示意图。

图15是多路复用器的示例的示意图。

图16是包括天线开关和双工器的模块的示意框图,其中双工器包括一个或多个凸起框架体声波器件。

图17A是包括功率放大器、射频开关和双工器的模块的示意框图,其中双工器包括一个或多个凸起框架体声波器件。

图17B是包括低噪声放大器、射频开关和声波滤波器的模块的示意框图,该声波滤波器包括一个或多个凸起框架体声波器件。

图18是包括功率放大器、射频开关、双工器的模块的示意框图,其中双工器包括一个或多个凸起框架体声波器件。

图19A是包括滤波器的无线通信设备的示意框图,所述滤波器包括一个或多个凸起框架体声波器件。

图19B是包括滤波器的另一无线通信设备的示意框图,所述滤波器包括一个或多个凸起框架体声波器件。

具体实施方式

以下对某些实施例的描述呈现了对特定实施例的各种描述。然而,本文描述的创新可以以例如如权利要求所定义和涵盖的多种不同的方式来体现。在本说明书中,参考附图,其中相似的附图标记可指示相同或功能相似的元件。应当理解,附图中所示的元件不一定按比例绘制。此外,应当理解,某些实施例可包括比附图中所示元件和/或附图中所示元件的子集更多的元件。此外,一些实施例可结合来自两个或更多个附图的特征的任何合适组合。

本文所述的位置和方向可针对于图中所示的方向来描述,并且在一些情况下,所示的装置可在使用期间以不同的方向定位。例如,在某些情况下,基板显示在器件的底部,且即使基板以倒置配置安装,仍可被视为器件的底部。

为了开发高性能体声波(BAW)滤波器,通常需要高品质因子(Q)。体声波(BAW)器件可包括凸起和/或悬置框架结构。凸起和/或悬置框架结构可减少从体声波器件的主要声学有源区域的横向能量泄漏。在一些实施方式中,BAW器件可包括单层凸起框架结构。在一些实施方式中,BAW器件可包括多层凸起框架结构。BAW器件可包括具有层的凸起框架结构,该层包括具有相对低的声阻抗(例如,低于电极和/或压电层之一或两者)的材料,诸如二氧化硅。BAW器件可包括在凸起框架结构下方的间隙(例如,填充有空气),使得凸起框架结构的至少一部分是悬置框架。BAW器件的悬置框架结构可便于实现相对较高的Q(在某些情况下,对于高于谐振频率和/或反谐振频率的区域)。在一些情况下,具有本文公开的凸起和/或悬置框架结构的BAW器件可实现低插入损耗和/或低伽马损耗。在某些情况下,具有本文所公开的凸起和/或悬置框架结构的BAW器件可实现相对高的机电耦接系数(k

为了实现高Q,可被称为边界环的凸起框架可阻止从BAW谐振器的有源域到BAW谐振器的无源域的横向能量泄漏。凸起框架可提高Q,尽管它可能无法捕获所有泄漏能量。在一些情况下,凸起框架可能产生可被称为凸起框架模式的相对大的TE杂散模式,其可低于BAW谐振器的主谐振频率。这可能会导致滤波器的载波聚合频带中的伽玛退化。伽玛可指反射系数。在某些情况下,可使用更宽的凸起框架来提供更高的Q值。然而,较宽的凸起框架也会降低机电耦接系数(k

本公开的一些方面涉及一种体声波谐振器,如本文所讨论的,该体声波谐振器包括悬置框架结构,该悬置框架结构可改善诸如低于谐振频率的Q。与其他没有悬置框架结构的BAW器件相比,悬置框架结构还可提供更高的k

在一些实施方式中,可使用远离载波聚合频带的框架杂散模式来实现低伽马损耗。本文公开的一些实施例可包括凸起框架部分,其可包括低声阻抗材料,该材料可在低于其他类型的BAW器件的频率下产生杂散模式。BAW器件可被配置为使得用于杂散模式的框架模式可在载波聚合频带之外,以便在某些情况下不提供伽马损耗,或者提供低伽马损耗。举例来说,在载波聚合应用中,多路复用器可包括:公共节点,其被布置为接收载波聚合信号;第一滤波器,其具有与载波聚合信号的第一载波相关联的通带;以及第二滤波器,其在公共节点处耦接到第一滤波器,并具有与载波聚合信号的第二载波相关联的第二通带。第一滤波器可包括具有凸起框架结构的BAW谐振器,该结构具有如本文所公开的具有低声阻抗的材料,这可增加第一滤波器在第二滤波器的通带中的伽玛。此外,本文公开的一些BAW器件可包括悬置框架部分(例如,附加于凸起框架部分),并且悬置框架部分可被配置为抑制杂散模式。因此,在一些实施例中,凸起框架部分和悬置框架部分都可有助于降低伽马损耗和提高BAW器件的性能。

此外,本文公开的一些凸起框架结构可具有低声阻抗材料,该材料被配置为使得凸起框架区域和有源区域的有效声阻抗之间的差异可提供高Q。在一些实施例中,凸起框架结构可提供横向能量的高模反射,并且可减少从主模式到反谐振频率附近的其他横向模式的模式转换。因此,凸起框架结构中的低声阻抗层或材料的配置可导致Q例如相对于其他BAW器件或其他凸起框架结构显著增加。在一些实施例中,如本文讨论的,悬置框架的间隙可至少部分地将一个或多个结构与压电层隔离或绝缘,以减少它们之间的振动传递,这增加了BAW器件的Q值和/或其他性能参数。

尽管本文公开的一些实施例可参考具有单层的单个凸起框架结构进行讨论,例如低声阻抗材料,但是本文讨论的各种合适的原理和优点可应用于包括两个或三个或更多凸起框架层的多层凸起框架结构。例如,在一些情况下,第一凸起框架层可包括相对低的声阻抗材料,而第二凸起框架层可包括相对高的声阻抗材料。第二凸起框架层可包括比第一凸起框架层的材料更重或更致密的材料。在一些情况下,第二凸起框架层可以是与体声波谐振器的电极相同的材料。悬置框架可包括诸如在第一和第二凸起框架层下方的间隙。

图1是凸起框架体声波器件100的平面图。如图1中所示,体声波器件100可包括围绕体声波器件100的有源区域的周边的框架区域102。在某些情况下,框架区域102可被称为边界环。悬置框架结构和/或凸起框架结构可在框架区域102中。凸起和/或悬置框架结构可根据本文公开的任何合适的原理和优点来实施。框架区域102可在体声波器件100的有源区域的中间区域104之外。一个或多个凸起框架层和/或间隙可在框架区域102中并且可在金属电极上方延伸。图1示出了中间区域104处的金属电极和框架区域102处的凸起框架层。在金属电极和凸起框架层上方可包括一个或多个其他层。例如,可在金属电极和凸起框架层上方包括二氧化硅。图1还示出体声波器件100的压电层106可位于金属电极和凸起框架层下方。

将参考图1中沿从A到A’的线的示例横截面来讨论凸起框架体声波器件的一些实施例。本文公开的体声波器件的特征的任何合适组合可彼此组合。本文所公开的任何体声波器件可以是诸如被布置为对射频信号进行滤波的滤波器中的体声波谐振器。

图2是具有凸起框架结构的示例体声波(BAW)器件100的示意性截面图。BAW器件100可包括支撑基板110、腔体112(例如,反射器腔体)、位于支撑基板110上方的第一或下电极114、位于下电极114上方的压电层116、位于压电层116上方的第二或上电极118、至少部分位于压电层116和上电极118之间的凸起框架结构或层120、以及位于上电极118上方的钝化层124。

支撑基板110可以是硅基板,并且可替代地实施其他合适的基板来代替硅基板。诸如钝化层这样的一层或多层可位于下电极114和支撑基板110之间。在一些实施例中,腔体112可以是空气腔体。

压电层116可设置在第一电极114和第二电极118之间。压电层116可以是氮化铝(AlN)层或任何其他合适的压电层。BAW器件100的有源区域130或有源域可由压电层116的与下电极114和上电极118两者重叠的部分限定,例如在诸如腔体112这样的声反射器上方。下电极114和/或上电极118可具有相对高的声阻抗。例如,下电极114和/或上电极118可包括钼(Mo)、钨(W)、钌(Ru)、铱(Ir)、铂(Pt)、包括Ir和Pt的合金、或这些材料任何合适的合金和/或任何组合,但可使用其他合适的导电材料。在某些情况下,上电极118可由与下电极114相同的材料形成,但在某些情况下下电极114和上电极118可使用不同的材料。

图示的BAW器件100可包括:有源区域130,其具有主声学有源区域132;以及凸起框架区域134,其至少部分或完全围绕主声学有源区域132(例如,在平面图中)。在图2的横截面视图中,凸起框架区域134可在主声学有源区域132的相对侧上。主声学有源区域132可被称为有源区域130的中心区域或中间区域。主声学有源区域132可设置BAW器件100的主谐振频率。对于框架区域134中的主模式来说,相对于主声学有源区域132,压电层116中的声能量明显(例如以指数)降低。凹陷框架区域140可定位在主声学有源区域132和凸起框架区域134之间。

凸起框架层120可位于第一或下电极114和第二或上电极118之间。如图2中所示,凸起框架层120可位于压电层116和第二电极118之间。如图2中所示,凸起框架层120可延伸超出体声波器件100的有源区域130,这在某些情况下对于可制造性的原因是有益的。

凸起框架层120可以是低声阻抗材料。该低声阻抗材料可具有比第一电极114的材料更低的声阻抗。该低声阻抗材料具有比第二电极118的材料更低的声阻抗。低声阻抗材料可具有比压电层116的材料更低的声阻抗。作为示例,第一凸起框架层120可以是二氧化硅(SiO

BAW器件100可在凸起框架结构的至少一部分下方具有间隙122(例如,腔体或凹槽)。间隙122可形成在凸起框架层120和压电层116之间。在一些实施例中,间隙122可填充有空气,但它可包含任何合适的材料。间隙122可以是空气间隙或腔体。间隙122可以是空隙。间隙122可使用牺牲层,诸如使用多晶硅,或者可在制造过程期间去除的任何其他合适的材料以产生间隙122,来形成。间隙122可悬置上面的层。该间隙可提升一层或多层以至少部分地限定凸起框架结构134。

凸起框架结构134可具有悬置框架部分136和内部凸起框架部分138。悬置框架部分136可定位在间隙122上方。间隙122可悬置凸起框架层120、上电极118和/或钝化层124中的一个或多个。在一些配置中,内部凸起框架部分138不位于间隙122上方。内部凸起框架部分138可设置在悬置框架部分136的内部(例如,更靠近主声学有源区域132)和/或间隙122内侧。悬置框架部分136可比内部凸起框架高。例如,悬置框架部分136可比内部凸起框架部分138在垂直于压电层116的方向上延伸得更远。内部凸起框架部分138可升高凸起框架层120的厚度。悬置框架部分136可以以间隙122的厚度以及凸起框架层120的厚度升高。间隙122可增加BAW器件100在凸起框架区域134中的高度。因此,BAW器件100在悬置框架区域136中可具有比在有源区域130的其他部分诸如有源域的中间区域更大的高度。

内部凸起框架部分138可具有梯度区域137和非梯度区域139。内部凸起框架部分138的非梯度部分139可基本平行于压电层116(例如,平行于其上表面)。在非梯度部分139处的凸起框架层120可具有基本上均匀的厚度。梯度部分137处的凸起框架层120可向下倾斜和/或逐渐变细。内部凸起框架部分138(或凸起框架层120)的梯度部分137的上表面可相对于内部凸起框架部分138(或凸起框架层120)的非梯度部分139的上表面形成角度150。第一凸起框架层120可具有沿从凸起框架结构朝向主声学有源区域132(或中间区域)的方向移动的递减厚度。

悬置框架部分136可具有梯度区域133和非梯度区域135。悬置框架部分136的非梯度部分135可基本上平行于压电层116(例如,平行于其上表面)。非梯度部分135处的凸起框架层120可具有基本均匀的厚度。在悬置框架136的梯度部分137处的凸起框架层120可具有基本均匀的厚度。间隙122的锥度可为梯度部分133提供梯度。间隙122的厚度可沿向内方向逐渐变细或变窄。悬置框架部分136的梯度部分133的上表面(或凸起框架层120的下侧)可相对于悬置框架部分136的非梯度部分135(或凸起框架层120)的上表面形成角度150。悬置框架部分136可具有沿从凸起框架结构朝向主声学有源区域132(或中间区域)的方向逐渐减小的厚度或高度。

在一些实施例中,间隙122可在第一侧(例如,图2的右侧)上开口,间隙122可在第二侧(例如,图2的左侧)上闭合。间隙122可具有具有锥形厚度(例如,其可对应于梯度部分133)的内部锥形侧,并且间隙122可具有具有锥形厚度(例如,其可在有源区域130之外)的外部锥形侧。凸起框架层120可在(例如,与内部凸起框架部分138相关联的)内部区域抵接压电层116。径向向外移动,凸起框架层120可与压电层116成一定角度(例如,在梯度部分133处)远离,并且可大致平行于压电层116延伸(例如,在非梯度部分135处)。凸起框架层120可成角度往回来,且然后(例如,在有源区域130的径向外侧的区域处)抵接压电层116。因此,间隙122可例如被封闭在诸如凸起框架层120和压电层116之间。许多变型是可能的。例如,间隙122可在两侧(例如,类似于图2的左侧)上闭合。或者,间隙122可在两侧(例如,类似于图2的右侧)开口。

间隙122可围绕BAW器件100周向地延伸,诸如沿着有源区域130的周边,或者沿着凸起框架区的周边延伸。间隙122可以是围绕(例如,以完整360度)BAW器件100延伸的单个连续腔体,或者间隙122可具有可诸如通过壁或结构支撑件等彼此隔离的多个子部分或腔体。在某些情况下,通过BAW器件100截取的横截面(例如,沿图1中从A到A’的线)可具有第一间隙部分(例如,图2左侧的间隙122部分)和第二间隙部分(例如图2右侧的间隙122部分)。主声学有源区域132可在第一和第二间隙部分之间。至少对于有源区域130内的第一和第二间隙部分的部分,第一和第二间隙部分可具有基本对称的横截面区域和/或形状。在一些情况下,第一间隙部分或第二间隙部分在有源区130之外的部分(例如,下电极114的外侧、压电层116的外侧和/或上电极118的外侧)可以是相对于第二间隙部分或第一间隙部分中另一个的对应部分不对称的。举例来说,参考图2,第一和第二间隙部分的向内锥形部分(例如,对应于梯度部分133)可以是基本对称的。一些或所有非梯度部分或均匀厚度部分(例如,对应于非梯度区域135)可在第一和第二间隙部分之间基本对称。在图2的示例中,左侧间隙部分可具有外部锥形部分,而右侧间隙部分没有。例如,右侧间隙部分的外侧可以是开口的。间隙部分的对称性可有利于BAW器件的性能。

许多变型是可能的。在一些实施例中,两个间隙部分都可闭合。例如,图2右侧上的间隙部分可以是封闭的,并且可与图2左侧上的间隙部分相似或对称。在一些实施例中,间隙部分可以是开口的。例如,图2左侧上的间隙部分可以是开口的,并且可与图2右侧上的间隙部分相似或对称。

钝化层124可位于上电极118上方,和/或凸起框架层120上方,和/或间隙122上方。钝化层124可以是二氧化硅层,但可使用任何合适的钝化材料。钝化层124可在BAW器件100的不同区域中以不同的厚度形成。例如,如图2中所示,在凹陷框架区域140中的钝化层124可比在主声学有源区域132中的更薄,或者比在诸如凸起框架区域134这样的其他部分中的更薄。在一些情况下,凹陷框架区域140可有助于实现诸如低于谐振频率这样的相对高的Q值。举例来说,BAW器件100的凹陷框架区域140和凸起框架结构的组合可有助于实现诸如低于谐振频率这样的相对高的Q。在一些实施例中,可例如通过使用具有基本均匀厚度的钝化层124来省略凹陷框架区域140。此外,在一些实施例中,可省略钝化层124。

凸起框架结构的梯度部分可具有相对于水平方向的角度150。角度150可相对于下面的层(例如,压电层)。凸起框架层120或上覆的层的梯度部分可具有以角度150成角度(例如,向下或朝向压电层116或下电极114)的上表面。凸起框架层120的梯度角150可影响凸起框架层120上方的各层。间隙122还可具有具有梯度角150的梯度部分,这可类似地影响上覆的一层或多层。悬置框架部分136的梯度部分133可具有梯度角150。内部凸起框架部分138的梯度部分137可具有梯度角150,其可与悬置框架的梯度角相同或不同。上电极118和/或钝化层124也可具有梯度角150。在一些实施例中,梯度角150可小于90°或小于约40°。在一些情况下,锥角可以是大约5°、大约10°、大约15°、大约20°、大约30°、大约45°、大约60°、大约75°、或者其之间的任何值,或者这些值之间的任何范围。例如,在一些情况下,对于在梯度区域中的凸起框架部分和/或悬置框架部分的梯度部分,或对于其他相关层,角度150可在从大约10°到大约30°的范围内。在一些实施例中,梯度角150可沿着相关梯度部分的长度变化。例如,梯度部分可从较小的角度开始,并且可过渡到较大的角度。在某些情况下,梯度部分可具有曲率。

图3显示了BAW器件101的横截面图,该BAW器件可类似于图2的BAW器件100,不同之处在于本文所讨论的。图3A显示了BAW器件101的横截面图,其可类似于图2的BAW器件100或图3的BAW器件101,不同之处在于本文所讨论的。图3B显示了BAW器件101的横截面图,其可类似于图2的BAW器件100或图3和/或3A的BAW器件101,不同之处在于本文所讨论的。BAW器件101可包括支撑基板110、腔体112(例如,反射器腔体)、位于支撑基板110上方的第一或下电极114、位于下电极114上方的压电层116、位于压电层116上方的第二或上电极118、至少部分位于压电层116和上电极118之间的凸起框架结构或层120、压电层116和凸起框架层120之间的间隙122(例如,腔体)、以及位于上电极118上方的钝化层124。

BAW器件101可具有有源区域130或有源域,其可由与下电极114和上电极118两者重叠的压电层116的部分限定。主声学有源区域132可在有源区域130的中心区域或中间区域。凹陷框架区域140可设置在主声学有源区域132之外。凸起框架区域134或结构可设置在凹陷框架区域140之外。

凸起框架区域134可包括第一凸起框架部分160、可设置在第一凸起框架部分160之外的第二凸起框架部分162和可设置在第二凸起框架部分162之外的悬置框架部分136。第一凸起框架部分160可具有第一高度,并且第二凸起框架部分162可具有大于第一高度的第二高度。凸起框架层120可沿第一区域抵靠压电层116,且凸起框架层120可沿第二区域向上抬起以形成凸起框架层120与压电层116之间的间隙122。第二区域可设置在第一区域的外侧。在一些实施例中,第一凸起框架部分160的高度可与凸起框架层120(例如,至少在抵接压电层116的第一区域处)的厚度基本相同。第一凸起框架部分160可通过至少上电极118向上抬起并由凸起框架层120(例如,凸起框架层120的第一区域)抬高来产生。

在一些实施例中,第二凸起框架部分162的高度可与间隙122和凸起框架层120(例如,至少在间隙122上方的第二区域处)的组合厚度基本相同。第二凸起框架部分162与第一凸起框架部分160的高度差可与间隙122的厚度基本相同。第二凸起框架部分162可通过至少上电极118向上抬起,且被凸起框架层120(例如,其第二区域)和间隙122抬高而形成。

在一些实施例中,悬置框架部分136可具有与第二凸起框架部分162相同的高度。悬置框架部分136可以是在间隙122正上方的凸起框架结构的部分。诸如由于层的梯度部分或倾斜台阶处的材料厚度,第二凸起框架部分162可以是在第一凸起框架部分160上方(例如,由间隙122)升高的凸起框架结构的部分,但不是直接在间隙122上方。在一些实施例中,悬置框架部分136可被认为是位于间隙122上方的第二凸起框架部分162的一部分。在一些配置中,整个第二凸起框架部分162可设置在间隙122上方,使得第二凸起框架部分162也是悬置框架部分136(例如,类似于图2的配置)。

在一些实施例中,凸起框架区域134可包括悬置框架部分136,其对应于凸起框架结构的直接在间隙122上方或悬置在间隙122上方的部分。悬置框架部分可对应于凸起框架层120的通过间隙122与压电层116间隔开的第二区域。第二凸起框架部分162可对应于凸起框架层120的第一区域,其可抵靠第一凸起框架部分160或不在间隙122上方。第一凸起框架部分160可对应于由凸起框架层120升高的上电极118的区域。在一些实施例中,升高的上电极118的一部分可诸如因为在梯度部分或倾斜台阶处的材料厚度从第一升高的框架层120向内设置。

在一些实施例中,压电层116可具有台阶(例如,其可由压电层116向上抬高以设置在下电极114上方来限定)。间隙122可包括对应于压电层116中的台阶的台阶。间隙122的上部的至少一部分设置在下电极114的上方,并且间隙122的下部的至少一部分不设置在下电极114的上方。间隙的下部可向外延伸经过下电极114的端部。如图3的左侧所示,台阶可在间隙122的上部和下部之间。在一些实施例中,间隙122中的台阶可被省略(例如,如图2所示)。在一些实施例中,悬置框架136的一侧(例如,图3中的左侧)可大于另一侧(例如,图3中的右侧)。在一些实施例中,上电极118可在间隙122中的台阶上方延伸。在一些实施例中,有源区域130可在间隙122中的台阶上方延伸。在一些配置中,间隙部分(例如,间隙部分的至少与有源区域130重叠的部分)可以是不对称的(例如,如图3所示),或者它们可如本文所讨论的基本上对称。

在一些实施例中,间隙122的一部分可以是开口的(例如,如图3右侧所示)。钝化层124可延伸跨过上电极118的一端或两端并且可与设置在上电极118下方的凸起框架层120会合。在一些实施例中,凸起框架层120和钝化层124可由相同的材料(例如二氧化硅或其他氧化物材料)制成。凸起框架层120和/或钝化层124可在间隙122外侧的位置处向下延伸到压电层116(或其他下面的层),这可闭合间隙122的至少一部分(例如,如图3左侧所示)。

在一些实施例中,第一导电层166可设置在钝化层124的至少一部分上方。钝化层124可具有开口,该开口可允许第一导电层166和上电极之间的电连接118。第一导电层166可延伸进入或穿过开口以接触上电极118。第一导电层166和上电极118之间的开口或电接触可直接设置在间隙122上方,但也可也使用其他位置。导电层166可接触上电极118,可延伸穿过钝化层124中的开口,和/或可从开口向外延伸(例如,在钝化层124上方)。电信号和/或电力可通过第一导电层传送到上电极118和/或从上电极118传送。第一导电层166和上电极118之间的开口或电接触可直接设置在下电极114、压电层116、上电极118、间隙122的一部分和/或凸起框架层120的一部分的上方。如图3A和3B所示,在实施例中,有源区域130可省略由第一导电层166覆盖的区域,即使该区域包括压电层116、下电极114、和上电极118的重叠。

在一些实施例中,第二导电层168可设置在下电极114的一部分的上方。例如,下电极114的一部分可向外延伸经过压电层116的端部(例如,在图3的右侧)。第二导电层168可位于(例如,直接接触)下电极114的该部分上方。第二导电层168可向下电极168和/或从下电极168提供电信号和/或电力。在一些实施例中,可省略第一导电层166和第二导电层168中的一个或两个。例如,在一些实施方式中,电信号可直接传送到电极114、118中的一个或两个电极或从电极114、118中的一个或两个传送。

第一导电层166和/或第二导电层168可由电导率比上电极118或下电极114高的材料制成。例如,第一导电层166和/或第二导电层168可由金或另一种导电金属(例如,铜或铝)制成。在一些实施例中,即使电导率不是优选的,用于上电极118和/或下电极114的材料也可具有相对高的声阻抗。在一些实施例中,上电极118和/或下电极114可包括具有比第一导电层166和/或第二导电层168的材料更高声阻抗和/或更低电导率的材料。与使用电极114、118的相对高声阻抗材料来传递电信号的BAW器件相比,第一导体层166和/或第二导电层168对声振动的影响较小。导电层166可设置于间隙122上方,且间隙122可将导电层166隔绝于振动。此外,与使用电极114、118的较低电导率材料来传递电信号的BAW器件相比,第一导电层166和/或第二导电层168可降低欧姆损耗。图2的BAW器件100和本文公开的其他实施例可包括第一导电层166和/或第二导电层168,类似于图3的BAW器件101。

如图2、3和3B所显示的,腔体112可以是形成在基板110中的凹槽。下电极114可从与第二导电层168的连接处沿平面延伸。如图3A所示,在一些实施例中,腔体112可形成在基板110上方。基板110的顶表面可以是平面的。下电极114和/或压电层116可包括具有下部区域(例如,其可靠近腔体112)和上部区域(例如,其可在腔体112上方)的台阶。在一些实施例中,间隙122可具有台阶(例如,如图3所示),其具有下部(例如,其可邻近压电层116的一部分)和上部(例如,其可与压电层116的一部分相邻)。如图2、3A和3B中所示,在一些实施例中,在诸如没有图3所示的台阶的情况下,间隙122可设置在单个平面上。

在一些实施例中,BAW器件101可包括在基板110和下电极114之间的氧化物层170(例如,二氧化硅)。氧化物层170可部分或完全包围腔体112。本文公开的其他BAW器件可包括氧化物层170。在一些实施例中,可省略氧化物层170。

本文公开的BAW器件设计可诸如通过改进Q值、改进k

图5显示了将类似于图4和4A的BAW器件103的且由线502表示的Q值与类似于图3至图3B的BAW器件101的且由线504表示的Q值进行比较的曲线图。如图5中可见,具有间隙122和悬置框架136的BAW器件101可具有比没有间隙122和悬置框架136的BAW器件103更高的Q值和更高的最大Q值。例如,在图5中,BAW器件101可具有比BAW器件103的最大Q值高约45%的最大Q值。

图6显示了将类似于图4和4A的BAW器件103的电导率(conductance)(dB)(由线602表示)与类似于图3至3B的BAW器件101的电导(由线604表示)进行比较的曲线图。如图6中可见,具有间隙122和悬置框架136的BAW器件101可比没有间隙122和悬置框架136的BAW器件103具有更低的杂散噪声(例如,对于大部分频率范围低于谐振频率)。例如,在图6中,在大约1.285GHz处,BAW设备103可具有比BAW器件101更高的电导率。在大约1.285GHz处,BAW设备101可具有比BAW器件103低大约22%的电导率(以dB为单位)(例如杂散噪声)。此外,在大约1.54GHz处,BAW器件103可具有比BAW器件101更高的电导率。对于高于谐振频率的频率,如图6所示,BAW器件101的电导率可以低于BAW器件103的电导。

图7显示了比较类似于图4和4A的BAW器件103的导纳(admittance)(由线702表示)与类似于图3至3B的BAW器件101的导纳(其由线704表示)的曲线图。机电耦合系数(k

图8显示了BAW器件105的横截面图,除了本文所讨论的以外,其可类似于图3的BAW器件101。BAW器件105可包括支撑基板110、腔体112、位于支撑基板110上方的第一或下电极114、位于下电极114上方的压电层116、位于压电层上方的第二或上电极118、至少部分位于压电层116和上电极118之间的凸起框架结构或层120、压电层116和凸起框架层120之间的间隙122、以及位于上电极118上方的钝化层124。

BAW器件105可具有有源区域130或有源域,其可由压电层116的与下电极114和上电极118两者重叠的部分限定。主声学有源区域132可位于有源区域130的中心区域或中间区域。凹陷框架区域140可设置在主声学有源区域132之外。凸起框架区域134或结构可设置在凹陷框架区域140之外。BAW器件105可包括悬置框架结构或部分136,其可悬置在间隙122上方。

BAW器件105的压电层116可具有比一些其他BAW设计更小的横向宽度。比较图8和图3可看出,BAW器件101(图3)的压电层116可向外延伸经过上电极118和下电极114(例如,在图3的左侧),而上电极118和下电极114都可向外延伸经过BAW器件105中的压电层116(例如,在图8的左侧)。间隙122可设置在上电极118和下电极114的横向延伸超出压电层116的部分之间。在一些配置中,间隙122可将上电极118的一部分与下电极114的一部分隔离开,使得压电层116不需要在上电极118和下电极114的那些部分之间延伸。在区域或区174,上电极118的一部分可与下电极114的一部分重叠,而在它们之间没有压电层。间隙122可延伸穿过区域174的一些或全部。间隙122可向外延伸经过压电层116、经过下电极114和/或经过上电极118。

上电极118可向外延伸经过压电层116。在一些实施例中,上电极118的一部分可向下延伸以覆盖压电层116的横向端部的至少一部分。上电极118可具有横向延伸的第一部分(例如,BAW器件105的中间或主要声学有源区域132);沿远离压电层116的第一方向纵向延伸的第二部分(例如,在图8中向上,或远离下电极114),诸如以形成凸起框架134和/或悬置框架136的一部分;以及沿与第一方向相反的第二方向纵向(例如,在图8中向下,或朝向下电极114)延伸的第三部分。第二部分可在第一部分的横向外侧,且第三部分可在第二部分的横向外侧。上电极118的第三部分可围绕压电层116的横向端部缠绕。上电极118的第三部分可比第二部分在第一方向上延伸更远地在第二方向上延伸。在一些实施例中,下电极114可比上电极118横向延伸更远。

上电极118的一部分可与下电极114的一部以距离176分隔开,该距离176小于压电层116的厚度178。在一些实施例中,绝缘材料180可诸如在上电极118和/或下电极114的向外延伸经过压电层116的一侧上覆盖在压电层116的横向端部的至少一部分。绝缘材料180可以是二氧化硅,或另一种合适的氧化物材料。在一些实施例中,绝缘材料180可以是氧化层170、凸起框架层120和/或钝化层124的一部分,或者由相同的材料与氧化层170、凸起框架层120和/或钝化层124互连。绝缘材料170可设置在下电极114和间隙122之间。绝缘材料170可设置在上电极118和间隙122之间。在一些实施例中,绝缘材料170可覆盖在BAW器件105的一侧上的间隙122的横截面区域,除了压电层116在悬置框架区域136处的暴露区域之外。上电极118和下电极114之间(例如,纵向或垂直于由压电层116限定的平面,例如在图8中垂直地和离开图1中的页面)延伸的线可与间隙122相交而不与压电层116相交。该线可从上电极118延伸,通过绝缘材料180,通过间隙122,通过绝缘材料180,到达下电极114。间隙122可横向延伸经过上电极118的端部,经过下电极114的端部,和/或经过压电层116的端部(例如,在图8的左侧)。间隙122的一部分可向下延伸经过上电极118的下表面。间隙122的一部分可向下延伸经过压电层116的下表面。间隙122的各部分可定位为横向于电极118、压电层116和下电极114的侧面。间隙的高度可高于压电层116的厚度。在一些实施例中,间隙122的第一部分在压电层116的顶部的一部分上方延伸,并且间隙122的第二部分沿着压电层116的横向端部延伸,和/或间隙122的第三部分低于压电层116的底部而延伸。

在一些实施例中,压电层116可没有台阶、没有凸起或凹陷部分、和/或没有凹槽。压电层在主声学有源区域132处可没有延伸经过或穿过由压电层116的上表面限定的平面的部分。压电层116在主声学有源区域132处可没有延伸经过或穿过由压电层116的下表面限定的平面的部分。

图8的BAW器件105可比一些其他BAW设计更对称,这可提高BAW器件105的性能。在一些实施例中,(例如,如图8中所显示的)压电层116的横截面可以是诸如跨越纵向线(例如,图8中的垂直线)对称的。在一些实施例中,有源区域130的端部可由压电层116的横向端部限定。例如,图8的有源区域130可比图3的有源区域更对称。因为压电层116的端部切断图8中的有源区域130,所以有源区域130的悬置框架部分136可在BAW器件105的两侧具有相似的宽度,即使上电极118和/或间隙122的一侧(例如,图8的左侧)可比BAW器件105的另一侧(例如图8的右侧)横向向外延伸得更远。对于通过BAW器件105的中间或主要声学有源区域132截取的横截面,一侧(例如,图8的左侧)上的间隙122部分(或悬置框架区域136)可具有是在另一侧(例如,图8的右侧)上的间隙122部分(或悬置框架区域136)的横向宽度约1.25倍、约1.5倍、约1.75倍、约2倍、约2.5倍、约3倍、约3.5倍、约4倍、约4.5倍、约5倍、约6倍、约7倍、约8倍、约9倍、约10倍、或者它们之间的任何值或范围的横向宽度,但其他配置也是可能的。在一些实施例中,悬置框架136在一侧(例如,图8的左侧)上的有源区域130中的一部分的横向宽度可以是在悬置框架136在另一侧的有源区域130中(例如,图8的右侧)的横向宽度的约50%、约40%、约30%、约25%、约20%、约15%、约10%、约7.5%、约5%、约4%、约3%、约2%或约1%,或者它们之间的任何值或范围的一部分内,但其他配置也是可能的。在一些实施例中,第一导电材料166、钝化层124中的开口、和/或上电极118与第一导电层166之间的电互连可设置在压电层116的横向外侧和/或有源区域130的横向外侧。上电极118可在一侧(例如,图8的左侧)比另一侧进一步横向延伸,诸如以与第一导电层166电耦接。图8的较小压电层116可切断该侧的有源区域130以弱化该侧的较长电极118的不对称性。

如图2-4和8中所示,BAW器件可以是薄膜体声波谐振器(FBAR)。腔体112可包括在例如在第一或下电极114下方。在某些实施方式中,腔体112可填充有空气。腔体112可由第一电极114和/或基板110的几何形状限定。腔体112可以是声反射器腔体。腔体112可与本文公开的间隙122分隔。腔体112可设置在下电极114下方。间隙122可设置在下电极114的下表面上方、下电极114上方和/或压电层116上方。

尽管本文示出和描述的一些BAW器件是FBAR器件,但是本文讨论的任何合适的原理和优点都可应用于固定安装谐振器(SMR)。图9是BAW器件107的示例实施例的截面图,其可类似于图3的BAW器件101,不同之处在于BAW器件107是SMR而不是FBAR。在图9的BAW器件107中,固体声反射镜(solid acoustic mirror)可设置在第一电极114和硅基板110之间。图示的声反射镜包括声布拉格反射器。图示的声布拉格反射器包括交替的低阻抗层152和高阻抗层154。作为示例,布拉格反射器可包括交替的作为低阻抗层152的二氧化硅层和作为高阻抗层154的钨层,但也可使用其他合适的材料。图9实施例的凸起框架层结构可具有与图3实施例中的凸起框架或悬置框架结构相似的特征和功能。

图10是BAW器件109的示例实施例的截面图,其可类似于图8的BAW器件103,不同之处在于BAW器件107是SMR而不是FBAR。在图10的BAW器件109中,固体声反射镜可设置在第一电极114和硅基板110之间。图示的声反射镜包括声布拉格反射器。图示的声布拉格反射器包括交替的低阻抗层152和高阻抗层154。作为示例,布拉格反射器可包括交替的二氧化硅层作为低阻抗层152和钨层作为高阻抗层154,但也可使用其他合适的材料。图10的实施例的凸起框架层结构可具有与图8的实施例中的凸起框架或悬置框架结构相似的特征和功能。本文公开的任何其他实施例可以是FBAR或SMR。例如,包括腔体112的实施例可替代地包括诸如类似于图9和10的布拉格反射器。

图11是BAW器件111的示例实施例的截面图,其可类似于本文公开的其他BAW器件,不同之处在于BAW器件111可包括设置在上电极118上方的凸起框架层121。凸起框架层121可以是相对高的声阻抗材料。凸起框架层121可包括相对高密度的材料。例如,凸起框架层121可包括钼(Mo)、钨(W)、钌(Ru)、铂(Pt)、铱(Ir)、Ir/Pt等,或者这些材料中的任何一种的任何合适的合金。凸起框架层121可为金属层。或者,凸起框架层121可以是具有相对高密度和/或声阻抗的合适的非金属材料。凸起框架层121的密度和/或声阻抗可类似于或大于下电极114、上电极118或压电层116的密度和/或声阻抗。

在一些情况下,凸起框架结构121可具有与BAW器件111的下电极114和/或上电极118相同的材料。在一些实施方式中,凸起框架层121可与上电极118邻接。上电极118可具有基本均匀的厚度,尽管在某些情况下它可以是倾斜的(例如,向下或朝向压电层116)。凸起框架层121可以是构成上电极118的相同材料的加厚区域。上电极118和凸起框架层121可通过不同的工艺步骤形成,并且在某些情况下可以是上电极118和相同材料的凸起框架层121之间产生的可识别过渡,尽管一些实施方式可能在上电极和凸起框架层121之间没有可识别的过渡。钝化层124可位于上电极118上方并且/或在凸起框架层121上方。凸起框架层121可诸如在有源区域130中至少部分地与间隙122重叠。凸起框架层121可位于上电极118上方。在一些实施例中,BAW器件111不包括凸起框架层120。间隙122可形成在压电层116和上电极118之间。在一些实施例中,BAW器件111可包括由间隙122升高的悬置框架136。

图12是BAW器件113的示例实施例的截面图,其可类似于本文公开的其他BAW器件,不同之处在于BAW器件113可具有可包括第一凸起框架层120和第二凸起框架层121的双层凸起框架结构。第一凸起框架层120的密度和/或声阻抗可低于下电极114、上电极118、压电层116和/或第二凸起框架层121的密度和/或声阻抗。第二凸起框架层121可诸如在BAW器件113的有源区域130中至少部分地与第一凸起框架层120重叠。第二凸起框架层121可位于上电极118上方。上电极118可位于第一凸起框架层120和第二凸起框架层121之间。第一凸起框架层120、上电极118、第二凸起框架层121可设置于间隙122上方。第二凸起框架层121可为相对高声阻抗材料。第二凸起框架层121可包括相对高密度的材料。例如,第二凸起框架层121可包括钼(Mo)、钨(W)、钌(Ru)、铂(Pt)、铱(Ir)等,或任何这些材料的任何合适的合金。第二凸起框架层121可为金属层。或者,第二凸起框架层121可为诸如具有相对高的密度的合适的非金属材料。第二凸起框架层121的密度和/或声阻抗可类似于或大于BAW器件113的下电极114、上电极118、压电层116和/或第一凸起框架层120的密度和/或声阻抗。在一些情况下,第二凸起框架结构121可具有与下电极114和/或上电极118相同的材料。在一些实施方式中,第二凸起框架层上电极121可与上电极118相邻。上电极118可具有基本均匀的厚度,尽管在某些情况下它可是倾斜的(例如,向下或朝向压电层116)。第二凸起框架层121可以是构成上电极118的相同材料的加厚区域。上电极118和第二凸起框架层121可通过不同的工艺步骤形成,并且在某些情况下可以是在上电极118和相同材料的第二凸起框架层121之间得到可识别的过渡,但一些实施方式可能在上电极和第二凸起框架层121之间没有可识别的过渡。钝化层124可定位在上电极118上方和/或第二凸起框架层121上方。

许多变型是可能的。在一些实施例中,凸起框架层120和/或间隙122可处于与本文所示实施例不同的位置。凸起框架层120和/或间隙122可位于第一或下电极114和压电层116之间。图12A显示体声波器件115的示例实施例的截面图。BAW器件115除了所描述的以外,可类似于本文公开的其他实施例。间隙122可设置在压电层116下方。间隙122可设置在压电层116和基板110之间,或设置在压电层116和下电极114之间。悬置框架部分136可定位于间隙122的上方。内部凸起框架部分138可设置在悬置框架部分136的内侧,并且可对应于由凸起框架层120升高但不位于间隙122上方的部分。凸起框架层120可设置在压电层116上方,诸如在压电层116和上电极118之间。在一些实施例中,第二凸起框架层123可设置在压电层116下方,诸如在压电层116和下电极114或基板110之间。第二凸起框架层123可以是二氧化硅,或另一种氧化物材料,或一些其他绝缘或低声阻抗材料。间隙122可设置在第二凸起框架层123上方。第二凸起框架层123可位于间隙122与第一或下电极114之间。在一些实施例中,可省略第二凸起框架层123。在一些实施例中,可省略凸起框架层120。例如,压电层116下方的层123可以是凸起框架层,并且在某些情况下,压电层116上方可能没有凸起框架层。在一些实施例中,凸起框架层123可向内延伸超过间隙122。凸起框架层123可诸如在内部凸起框架部分138处与压电层116和第一电极114物理接触。凸起框架层123可与下电极114接触并且可通过间隙122(例如,在悬置框架部分136处)与压电层116隔开。凸起框架层123可诸如在悬置框架部分136处与压电层116接触并且通过间隙122与下电极114隔开。由于凸起框架层123和/或间隙122,压电层116可具有阶梯形横截面形状。压电层116可具有台阶,其中压电层116被凸起框架层123和/或间隙122升高。在一些实施例中,凸起的一个或多个框架层120或间隙122可在压电层116和下电极114之间,并且间隙122和凸起框架层120中的另一个可在压电层116和上电极118之间。

此外,在图12和12A的BAW器件113中,省略了凹陷框架区域140。例如,钝化层124可在凸起框架区域138和/或悬置框架区域136内部具有基本均匀的厚度。在一些实施例中,BAW器件的中间部分或主要声学有源区域可以是凸起框架区域138和/或悬置框架区域136的内部的区域。在一些其他实施例中,可省略钝化层124。在一些实施例中,类似于本文公开的其他实施例,BAW器件113可具有凹陷的框架区域140。

图2-4和8-12的BAW器件的各种特征可被组合。例如,任何BAW设备都可以是SMR而不是FBAR,反之亦然。图2-4和8-12的任何BAW器件都可具有设置在下电极114和压电层116之间的凸起框架层120和/或间隙122。任何BAW器件都可具有设置在上电极118上方(例如,如图11所示)的凸起框架层121。任何BAW器件可包括多层凸起框架结构,诸如具有第一凸起框架层120和第二凸起框架层121(例如,如图12中所示)。任何BAW器件都可省略凹陷框架区域140(例如,如图12所示)或可省略钝化层124。BAW器件可包括这些特征的任何组合。

本文公开的BAW器件可使用任何合适的技术或工艺来制成。在一些情况下,可通过任何合适的技术来沉积材料或层,并且可诸如通过蚀刻来去除所沉积材料的选定部分,而可诸如通过使用掩模来屏蔽材料免受蚀刻以保留沉积材料的其他部分。可使用各种其他制造工艺。

描述了示例制造过程,但其他变型也是可能的。在一些实施例中,可提供基板(例如基板110),诸如硅(Si)晶片。钝化层(例如,氧化物层170)可形成(例如,沉积)到基板上或基板上方。钝化层可以是二氧化硅。可在基板或钝化层上或上方形成(例如,沉积和图案化)腔体牺牲层(例如,以形成腔体112的形状)。可在腔体牺牲层上或上方形成(例如,沉积)膜层。膜层可以是与钝化层相同的材料(例如二氧化硅)。可在基板、腔体牺牲材料或膜上或上方形成(例如,沉积和图案化)导电层(例如,金属),诸如以提供下电极114。可在下电极114的导电层上或上方形成(例如,沉积)压电层116。可例如在压电层116上或上方形成(例如,沉积)悬置框架牺牲层。悬置框架牺牲层可被图案化以提供间隙122的形状。可形成(例如,沉积和图案化)第一凸起框架层以提供第一凸起框架层120。可在第一凸起框架层120或悬置框架牺牲材料上方或上方形成(例如,沉积)导电层(例如,金属),诸如以形成上电极118。在一些实施例中,可例如在上电极118上或上方形成(例如,沉积和图案化)第二凸起框架层121。可形成(例如,图案化)导电层以提供上电极118的形状。可形成(例如,图案化)压电材料以形成压电层116的形状。可诸如在上电极118或第二凸起框架层121上或上方形成(例如,沉积)钝化层124。在一些实施例中,钝化层可被图案化以形成凹陷框架区域140。在一些实施例中,钝化层124可被形成(例如,图案化)以提供开口。可形成(例如,沉积和图案化)导电(例如,金属)层,使得导电层166延伸到钝化层中的开口中并接触上电极118或第二凸起框架层121。导电材料还可形成与下电极114电接触的第二导电层168。在一些实施例中,可形成触电(例如,金属焊盘),其可被配置为向和/或从下电极114(例如,通过导电层168)和上电极(例如,通过导电层166)提供信号。可去除腔体牺牲层以形成腔体112。可去除悬置框架牺牲层以形成间隙122。在一些实施例中,可例如在同一工艺步骤期间,或在同一时间一起去除腔体牺牲层和悬置框架牺牲层。

图12B显示了体声学装置的示例实施例的平面图。图12C显示了图12B沿从B到B'的线截取的BAW器件的截面图。BAW器件101可具有基板100、钝化层或氧化物层170、腔体牺牲层182、下电极层114、压电层116、悬置框架牺牲层184、凸起框架层120、上电极层118、钝化层124和/或导电层166。这些层可被沉积和/或图案化以形成本文公开的形状和配置。在图12C所示的截面中,腔体牺牲层182和悬置框架牺牲层184都可被暴露,从而可去除牺牲层(例如,通过干法蚀刻或湿法蚀刻,或任何其他合适的技术)。由于腔体牺牲层182和悬置框架牺牲层184都被暴露,它们都可在相同的工艺步骤和/或同时被去除。在一些实施例中,腔体牺牲层182可延伸到或横向经过压电层116和基板110之间的间隙或空间。悬置框架牺牲层184可延伸到或横向经过压电层116和凸起框架层120之间的间隙或空间。

本文公开的BAW谐振器可在声波滤波器中实现。在某些应用中,声波滤波器可以是带通滤波器,该带通滤波器被布置成通过射频频带并且衰减射频频带之外的频率。两个或更多个声波滤波器可在公共节点处耦接在一起并布置为多路复用器,诸如双工器。

图13是声波梯形滤波器220的示例的示意图。声波梯形滤波器220可以是发射滤波器或接收滤波器。声波梯形滤波器220可以是被布置为对射频信号进行滤波的带通滤波器。声波滤波器220可包括串联谐振器R1、R3、R5、R7和R9以及耦接在射频输入/输出端口RFI/O和天线端口ANT之间的并联谐振器R2、R4、R6和R8。射频输入/输出端口RFI/O可以是发射滤波器中的发射端口或接收滤波器中的接收端口。一个或多个所示声波谐振器可以是根据本文讨论的任何合适原理和优点的体声波谐振器。声波梯形滤波器可包括任何合适数量的串联谐振器和任何合适数量的并联谐振器。

声波滤波器可布置在任何其他合适的滤波器拓扑中,诸如格型拓扑或混合梯形和格型拓扑。根据本文公开的任何合适原理和优点的体声波谐振器可在带通滤波器中实现。在一些其他应用中,根据本文公开的任何合适原理和优点的体声波谐振器可在带阻滤波器中实现。

图14是双工器230的示例的示意图。双工器230可包括在天线节点ANT处彼此耦接的发射滤波器231和接收滤波器232。分流电感器L1可连接到天线节点ANT。发射滤波器231和接收滤波器232都可以是双工器230中的声波梯形滤波器。

发射滤波器131可对射频信号进行滤波并且将滤波后的射频信号提供给天线节点ANT。串联电感器L2可耦接在发射输入节点TX和发射滤波器131的声波谐振器之间。所示的发射滤波器131可包括声波谐振器T01到T09。这些谐振器中的一个或多个可以是根据本文公开的任何合适原理和优点的体声波谐振器。所示的接收滤波器可包括声波谐振器R01到R09。这些谐振器中的一个或多个可以是根据本文公开的任何合适原理和优点的体声波谐振器。接收滤波器可对在天线节点ANT处接收到的射频信号进行滤波。串联电感器L3可耦接在谐振器和接收输出节点RX之间。接收滤波器的接收输出节点RX提供射频接收信号。

图15是根据实施例的包括声波滤波器的多路复用器235的示意图。多路复用器235可包括在公共节点COM处耦接在一起的多个滤波器236A至236N。多个滤波器可包括任何合适数量的滤波器,包括例如3个滤波器、4个滤波器、5个滤波器、6个滤波器、7个滤波器、8个滤波器或更多个滤波器。多个声波滤波器中的一些或全部可以是声波滤波器。所示滤波器236A、236B和236N中的每一个可耦接在公共节点COM和相应的输入/输出节点RFI/O1、RFI/O2和RFI/ON之间。

在一些情况下,多路复用器235的所有滤波器都可以是接收滤波器。根据一些其他实例,多路复用器235的所有滤波器都可以是发射滤波器。在各种应用中,多路复用器235可包括一个或多个发射滤波器和一个或多个接收滤波器。因此,多路复用器235可包括任何合适数量的发射滤波器和任何合适数量的接收滤波器。所示滤波器中的每一个可以是具有不同相应通带的带通滤波器。

多路复用器235被图示为硬多路复用,该硬多路复用具有带有到公共节点COM的固定连接的滤波器236A至236N。在一些其他应用中,多路复用器的一个或多个滤波器可通过相应的开关电连接到公共节点。任何这样的滤波器可包括根据本文公开的任何合适原理和优点的体声波谐振器。

第一滤波器236A可以是声波滤波器,其具有第一通带并且被布置为对射频信号进行滤波。第一滤波器236A可包括根据本文公开的任何合适原理和优点的一个或多个体声波谐振器。第二滤波器236B具有第二通带。在一些实施例中,第一滤波器236A的一个或多个体声波谐振器的凸起框架结构可将一个或多个体声波谐振器的凸起框架模式从第二通带移开。这可增加第一滤波器236A在第二滤波器236B的通带中的反射系数(Gamma)。第一滤波器236A的体声波谐振器的凸起框架结构还可将凸起框架模式从多路复用器235的一个或多个其他滤波器的通带移开。

在某些情况下,多路复用器235的公共节点COM可被布置为接收载波聚合信号,该载波聚合信号至少包括与第一滤波器236A的第一通带相关联的第一载波和与第二滤波器236B的第二通带相关联的第二载波。第一滤波器236A的体声波谐振器的多层凸起框架结构可保持和/或增加第一滤波器236A在与载波聚合信号的第二载波相关联的第二滤波器236B的第二通带中的反射系数。

多路复用器235的滤波器236B到236N可包括一个或多个声波滤波器、包括至少一个具有凸起框架结构的体声波谐振器的一个或多个声波滤波器、一个或多个LC滤波器、一个或多个混合声波LC滤波器、或其任何合适的组合。

本文公开的凸起框架体声波谐振器可在多种封装模块中实现。现在将讨论一些示例封装模块,其中可实现本文公开的体声波器件的任何合适的原理和优点。示例封装模块可包括封装所示电路元件的封装。图示的电路元件可设置在共同的封装基板上。例如,封装基板可以是层压基板。图16、17A、17B和18是根据某些实施例的说明性封装模块的示意框图。某些示例封装模块可包括一个或多个射频放大器,诸如一个或多个功率放大器和/或一个或多个低噪声放大器。这些模块的任何合适的特征组合都可相互实现。虽然双工器在图16、17A和18的示例封装模块中示出,但是可实现包括耦接到公共节点的多个声波滤波器的任何其他合适的多路复用器来代替一个或多个双工器。例如,可在某些应用中实现四工器。替代地或附加地,封装模块的一个或多个滤波器可被布置为不被包括在多路复用器中的发射滤波器或接收滤波器。

图16是包括双工器241A到241N和天线开关242的示例模块240的示意框图。双工器241A到241N的一个或多个滤波器可包括根据本文讨论的任何合适的原理和优点的任何合适数量的多层凸起体声波谐振器波。可实现任何合适数量的双工器241A到241N。天线开关242可具有与双工器241A至241N的数量相对应的掷数。天线开关242可将选定的双工器电耦接到模块240的天线端口。

图17A是根据一个或多个实施例的包括功率放大器252、射频开关254和双工器241A至241N的示例模块250的示意框图。功率放大器252可放大射频信号。射频开关254可以是多掷射频开关。射频开关254可将功率放大器252的输出电耦接到双工器241A至241N的选定发射滤波器。双工器241A至241N的一个或多个滤波器可包括根据本文讨论的任何合适原理和优点的任何合适数量的凸起框架体声波谐振器。可实现任何合适数量的双工器241A到241N。

图17B是根据一个或多个实施例的包括滤波器256A至256N、射频开关257和低噪声放大器258的示例模块255的示意框图。根据本文公开的任何合适原理和优点,滤波器256A至256N中的一个或多个滤波器可包括任何合适数量的凸起框架体声波谐振器。可实现任何合适数量的滤波器256A到256N。所示滤波器256A至256N可以是接收滤波器。在一些实施例(未示出)中,滤波器256A至256N中的一个或多个可被包括在还包括发射滤波器的多路复用器中。射频开关257可以是多掷射频开关。射频开关257可将滤波器256A到256N中的选定滤波器的输出电耦接到低噪声放大器257。在一些实施例(未示出)中,可实现多个低噪声放大器。模块255可在某些应用中包括分集接收特征。

图18是包括功率放大器252、射频开关254和双工器241以及天线开关242的示例模块260的示意框图,双工器241包括根据一个或多个实施例的凸起框架体声波器件。模块260可包括模块240的元件和模块250的元件。

可在各种无线通信设备中实施具有任何合适数量的凸起框架体声学设备的一个或多个滤波器。图19A是示例性无线通信设备270的示意框图,该无线通信设备270包括具有一个或多个根据本文公开的任何合适原理和优点的凸起框架体声波谐振器的滤波器273。无线通信设备270可以是任何合适的无线通信设备。例如,无线通信设备270可以是移动电话,诸如智能电话。如图所示,无线通信设备270包括天线271、包括滤波器273的射频(RF)前端272、RF收发器274、处理器275、存储器276和用户接口277。天线271可发射RF前端272提供的RF信号。天线271可将接收到的RF信号提供给RF前端272进行处理。

RF前端272可包括一个或多个功率放大器、一个或多个低噪声放大器、RF开关、接收滤波器、发射滤波器、双工滤波器、多路复用器的滤波器、双工器的滤波器或其他频率多路复用电路,或其任何合适的组合。RF前端272可发射和接收与任何合适的通信标准相关联的RF信号。本文公开的任何多层凸起框架体声波谐振器都可在RF前端272的滤波器273中实现。

RF收发器274可向RF前端272提供RF信号以用于放大和/或其他处理。RF收发器274还可处理由RF前端272的低噪声放大器提供的RF信号。RF收发器274与处理器275通信。处理器275可以是基带处理器。处理器275可为无线通信设备270提供任何合适的基带处理功能。存储器276可被处理器275访问。存储器276可为无线通信设备270存储任何合适的数据。处理器275也在与用户接口277通信。用户接口277可以是任何合适的用户界面,诸如显示器。

图19B是无线通信设备280的示意图,其包括射频前端272中的滤波器273和分集接收模块282中的第二滤波器283。无线通信设备280类似于图19A的无线通信设备270,不同之处在于无线通信设备280还包括分集接收特征。如图19B中所示,无线通信设备280可包括分集天线281、被配置为处理由分集天线281接收的信号并包括滤波器283的分集模块282、以及与射频前端272通信的收发器274和分集接收模块282。第二滤波器283中的一个或多个可包括具有根据本文公开的任何合适原理和优点的多层凸起框架结构的体声波谐振器。

本文公开的体声波器件可被包括在滤波器和/或多路复用器中,该滤波器和多路复用器被布置为对频率范围1(FRl)内的第五代(5G)新无线电(NR)工作频带中的射频信号进行滤波。例如,按照当前5G NR规范中的规定,FR1可从410兆赫(MHz)到7.125吉赫(GHz)。布置成对5G NR FR1工作频带中的射频信号进行滤波的滤波器可包括根据本文公开的任何合适的原理和优点来实现的一个或多个体声波谐振器。

5G NR载波聚合规范可带来技术挑战。例如,5G载波聚合可具有比第四代(4G)长期演进(LTE)载波聚合更宽的带宽和/或信道间隔。某些5G FR1应用中的载波聚合带宽可在120MHz到400MHz的范围内,诸如在120MHz到200MHz的范围内。某些5G FR1应用中的载波间隔可高至100MHz。在一些实施例中,如本文所公开的具有凸起框架结构的体声波谐振器可实现低插入损耗和低伽马损耗。这种体声波谐振器的凸起框架模式的频率可显著地远离体声波谐振器的谐振频率。因此,即使在5G规范中的FR1内具有更宽的载波聚合带宽和/或信道间隔,凸起框架模式也可在载波聚合频带之外。这可减少和/或消除载波聚合的另一载波的工作频带中的伽玛劣化。在某些情况下,可在载波聚合的其他载波的工作频带中增加Gamma。

上述任何实施例都可与诸如蜂窝手机的移动设备相关联地实现。实施例的原理和优点可被用于可受益于本文描述的任何实施例的任何系统或装置,诸如任何上行链路无线通信设备。本文的教导适用于多种系统。尽管本公开包括一些示例实施例,但是本文描述的教导可应用于多种结构。本文讨论的任何原理和优点可与被配置为处理在从大约30kHz到300GHz的频率范围内的信号,诸如在从大约450MHz到8.5GHz的频率范围内的信号的RF电路相关联地实现。

本公开的各方面可在各种电子设备中实现。电子设备的示例可包括但不限于消费电子产品、诸如封装射频模块的消费电子产品的部件、上行链路无线通信设备、无线通信基础设施、电子测试设备等。电子设备的示例可包括但不限于诸如智能手机这样的移动电话、诸如智能手表或耳机这样的可穿戴计算设备、电话、电视、计算机监视器、计算机、调制解调器、手持电脑、膝上型电脑、平板电脑、微波炉、冰箱、诸如汽车电子系统这样的车载电子系统、立体声系统、数字音乐播放器、收音机、照相机如数码相机、便携式存储器芯片、洗衣机、干衣机、洗衣机/干衣机、复印机、传真机、扫描仪、多功能外围设备、腕表、时钟等。此外,电子设备可包括未完成的产品。

除非上下文另有说明,否则在整个说明书和权利要求书中,词语“包括”、“包括了”、“包含”、“包括”等通常应被解释为包容性,而不是排他性或详尽的意义;也就是说,在“包括但不限于”的意义上。除非另有明确说明,否则本文使用的条件语言,诸如“可”、“可能”、“可以”、“可能地”、“例”、“例如”、“诸如”等,或在所使用的上下文中以其他方式理解的“其他实施方式”通常旨在传达某些实施例包括,而其他实施例不包括某些特征、元件和/或状态。如本文一般使用的,词语“耦接”是指可直接连接或通过一个或多个中间元件连接的两个或更多个元件。同样地,如本文一般使用的,词语“连接”是指可直接连接,或通过一个或多个中间元件连接的两个或更多个元件。此外,当在本申请中使用时,词语“本文”、“上文”、“下文”和类似含义的词语应指整个本申请,而不是指本申请的任何特定部分。在上下文允许的情况下,上述详述中使用单数或复数的词语也可分别包括复数或单数。

虽然已经描述了某些实施例,但这些实施例仅以示例的方式呈现,并不旨在限制本公开的范围。实际上,本文描述的新颖的谐振器、器件、模块、装置、方法和系统可以以多种其他形式体现。此外,在不背离本公开的精神的情况下,可对本文描述的谐振器、器件、模块、装置、方法和系统的形式进行各种省略、替换和改变。例如,虽然框以给定的布置呈现,但是替代实施例可采用不同的部件和/或电路拓扑来执行类似的功能,并且可删除、移动、添加、细分、组合和/或修改一些框。这些框中的每一个可以以各种不同的方式实现。可组合上述各种实施例的元件和/或动作的任何合适的组合以提供进一步的实施例。所附权利要求及其等价物旨在覆盖落入本公开的范围和精神内的此类形式或修改。

相关技术
  • 具有凸起框架结构的体声波器件
  • 薄膜体声波器件和制造薄膜体声波器件的方法
技术分类

06120115849649