配置有晶体声谐振器设备的集成电路制造技术

一种可配置的单晶声谐振器(SCAR)设备集成电路。该电路包括标号从1到N的多个SCAR设备，其中，N为2和大于2的整数。每个SCAR设备具有形成为覆盖衬底构件的表面区域的一定厚度的单晶压电材料。该单晶压电材料的特征是小于1012缺陷/cm2的位错密度。

Integrated circuit with crystal acoustic resonator device

Configurable single crystal acoustic resonator (SCAR) device integrated circuit. The circuit includes a plurality of SCAR devices labeled from 1 to N, wherein N is an integer of greater than 2 and greater than 2. Each SCAR device has a single crystal piezoelectric material that is formed to cover a certain thickness of the surface region of the substrate member. The single crystal piezoelectric material is characterized by dislocation density less than 1012 defect /cm2.

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】相关申请的交叉引用本申请要求在2014年6月6日递交的美国申请No.14/298,057和在2014年6月6日递交的美国申请No.14/298,100的优先权。
技术介绍
本专利技术总体涉及电子设备。更具体地，本专利技术提供与单晶声谐振器有关的技术。仅通过示例方式，本专利技术已经被应用于谐振器设备，尤其，该谐振器设备用于通信设备、移动设备、计算设备。已经成功地遍及全世界部署移动电信设备。一年内制造了超过十亿的移动设备(包括蜂窝手机和智能手机)，且单位量继续逐年增长。由于大约2012年中的4G/LTE的爬坡量产、以及移动数据业务的激增，数据丰富的内容驱动智能手机领域的成长—有望在未来几年内达到每年2B。新的标准和遗留的标准的共存以及对于较高数据速率需求的渴望驱动了智能手机中的RF复杂性。遗憾地，传统的RF技术中存在限制，这是有问题的且可能在未来造成缺陷。从上文可知，非常期望用于改进电子设备的技术。
技术实现思路
根据本专利技术，提供总体涉及电子设备的技术。更具体地，本专利技术提供涉及单晶声谐振器的技术。仅通过示例方式，本专利技术已经被应用于谐振器设备，尤其，该谐振器设备用于通信设备、移动设备、计算设备。在示例中，本专利技术通过有限的区域外延提供配置在衬底上的单晶电容器介电材料。该材料联接在一对电极之间，在示例中，从衬底构件的上侧和背侧配置该对电极。在示例中，使用金属有机物化学气相沉积、分子束外延、原子层沉积、脉冲激光沉积、化学气相沉积、或晶圆键合工艺来提供单晶电容器介电材料。在示例中，有限的区域外延被剥离(lifted-off)该衬底且被转移到另一衬底。在示例中，该材料的特征是小于1E+11缺陷/平方厘米的缺陷密度。在示例中，单晶电容器材料选自AlN、AlGaN、InN、BN或其它三族氮化物中的至少一者。在示例中，单晶电容器材料选自包括高K电介质的单晶氧化物ZnO或MgO中的至少一者。在示例中，提供一种单晶声电子设备。该设备具有衬底，该衬底具有表面区域。该设备具有联接到衬底的一部分的第一电极材料以及单晶电容器介电材料，该单晶电容器介电材料具有大于0.4微米的厚度且覆盖表面区域的暴露部分且联接到第一电极材料。在示例中，该单晶电容器介电材料的特征是小于1012缺陷/cm2的位错密度。第二电极材料覆盖单晶电容器介电材料。在示例中，本专利技术提供一种可配置的单晶声谐振器(SCAR)设备集成电路。该电路包括标号从1到N的多个SCAR设备，其中，N为2以及大于2的整数。每个SCAR设备具有形成为覆盖衬底构件的表面区域的一定厚度的单晶压电材料。该单晶压电材料的特征是小于1012缺陷/cm2的位错密度。使用本专利技术实现超出已有技术的一个或多个益处。特别地，本专利技术能够实现用于通信应用的成本有效的谐振器设备。在具体实施方式中，本设备可以采用相对简单且成本有效的方式来制造。根据实施方式，本装置和方法可以根据本领域的普通技术人员使用传统材料和/或方法来制造。本设备使用包含镓和氮的材料，该材料为单晶体。根据实施方式，可以实现这些益处中的一者或多者。当然，可以存在其它变型、修改和替选。可以参考说明书的后续部分以及附图来实现对本专利技术的性质和优势的进一步理解。附图说明为了更全面地理解本专利技术，参照附图。应当理解这些附图不被视为本专利技术的范围的限制，通过使用附图更详细地描述目前描述的实施方式和目前理解的本专利技术的最好模式，附图中：图1为示出根据本专利技术的示例的表面单晶声谐振器的简化图。图2为示出根据本专利技术的示例的体单晶声谐振器的简化图。图3为示出根据本专利技术的示例的体单晶声谐振器的特征的简化图。图4为示出根据本专利技术的示例的压电结构的简化图。图5为示出根据本专利技术的替选示例的压电结构的简化图。图6为示出根据本专利技术的替选示例的压电结构的简化图。图7为示出根据本专利技术的替选示例的压电结构的简化图。图8为示出根据本专利技术的替选示例的压电结构的简化图。图9为示出根据本专利技术的替选示例的压电结构的简化图。图10为示出根据本专利技术的替选示例的压电结构的简化图。图11为根据本专利技术的示例的衬底构件的简化图。图12为根据本专利技术的示例的衬底构件的简化图。图13为示出根据本专利技术的示例的本示例相比传统滤波器的特征的简化表。图14至图22示出用于本专利技术的示例中的单晶声谐振器设备的制造方法。图23示出本专利技术的示例中的单晶声谐振器设备的电路图。图24至图32示出用于本专利技术的示例中的单晶声谐振器设备的制造方法。图33示出本专利技术的示例中的单晶声谐振器设备的电路图。图34和图35示出本专利技术的示例中的单晶声谐振器设备上配置的反射器结构。图36示出与上述图中的单晶声谐振器设备集成的反射器结构的电路图。图37和图38示出本专利技术的示例中的单晶声谐振器设备上配置的反射器结构。图39示出与上述图中的单晶声谐振器设备集成的反射器结构的电路图。图40示出本专利技术的示例中的单晶声谐振器设备的底面区域和顶面区域的简化图。图41和图44示出配置在本专利技术的示例中的滤波器梯形网络中的单晶声谐振器设备的简化示例。图45至图52示出根据本专利技术的示例的两元件式单晶声谐振器设备和三元件式单晶声谐振器设备的简化示例。具体实施方式根据本专利技术，提供总体涉及电子设备的技术。更具体地，本专利技术提供涉及单晶声谐振器的技术。仅通过示例方式，本专利技术已经被应用于谐振器设备，尤其，该谐振器设备用于通信设备、移动设备、计算设备。作为附加背景，相比于传统技术，估计智能手机所支持的频带的数量以7倍增长。因此，更多频带意味着高选择性滤波性能日益变为智能手机的RF前端中的微分器。遗憾地，传统技术具有严格的限制。即，传统的滤波器技术基于非晶形材料，其机电耦合效率很差(对于不含铅材料仅为7.5％)，这导致近一半的发射功率消散在高选择性滤波器中。另外，单晶声波设备有望实现邻道抑制的改进。由于在目前的智能手机中存在二十(20)或更多滤波器且这些滤波器被插入在功率放大器和天线方案之间，于是具有通过降低热耗散、功率放大器的尺寸同时提高智能手机接收器的信号质量来改进RF前端以及使系统内的频谱效率最大化的机会。利用单晶声波设备(以下称为“SAW”设备)和滤波器方案，可以实现如下益处中的一者或多者：(1)大直径硅晶圆(高达200mm)有望实现成本效益好的高性能方案，(2)利用新设计的应变压电材料，机电耦合效率有望超过三倍，(3)滤波器插入损耗有望减小1dB，从而能够延长电池使用寿命，利用更小的RF封装改进热管理以及改善信号质量和用户体验。这些益处和其它益处可以通过如贯穿本说明书且下文更具体地进一步提供的本专利技术的设备和方法来实现。图1为示出根据本专利技术的示例的表面单晶声谐振器的简化图。该图仅为示例，其不应当不适当地限制权利要求的范围。示出了具有本专利技术的覆盖衬底110的晶体压电材料120的表面单晶声谐振器设备100。如图所示，声波沿着基本上平行于一对电气端口140的横向方向从第一空间区域传播到第二空间区域，这形成叉指换能器配置130，该叉指换能器配置130具有空间上布置在该对电气端口140之间的多条金属线131。在示例中，左侧的电气端口可以被指定用于信号输入，而右侧的电气端口被指定用于信号输出。在示例中，一对电极区域被配置且路由到平行于联接至第二电极材料的触点区域的平面附近。在SAW设备示例中，表面本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种单片滤波器梯形网络，包括：配置在公共衬底构件上的标号从R1到RN的多个单晶声谐振器设备，其中，N为大于1的整数，每个所述声谐振器设备包括：具有表面区域和一厚度的材料的体衬底结构，所述体衬底结构具有第一凹陷区域和第二凹陷区域、以及布置在所述第一凹陷区域和所述第二凹陷区域之间的支撑构件；形成为覆盖所述表面区域的一厚度的单晶压电材料，所述厚度的单晶压电材料具有配置有所述第一凹陷区域的暴露的背侧区域以及配置有所述第二凹陷区域的触点区域，所述单晶压电材料具有大于0.4微米的厚度，所述单晶压电材料的特征是小于1012缺陷/cm2的位错密度；第一电极构件，所述第一电极构件形成为覆盖所述厚度的单晶压电材料的上部；第二电极构件，所述第二电极构件形成为覆盖所述厚度的单晶压电材料的下部，以利用所述第一电极构件和所述第二电极构件夹入所述厚度的单晶压电材料，所述第二电极构件从包括所述暴露的背侧区域的所述下部延伸到所述触点区域；配置有所述触点区域的第二电极结构；配置有所述第一电极构件的第一电极结构；覆盖形成结构的上部表面区域的介电材料，所述形成结构覆盖所述体衬底构件；以及声反射器结构，所述声反射器结构配置成覆盖所述第一电极构件、所述上部、所述下部和所述第二电极构件。...

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2014.06.06 US 14/298,057;2014.06.06 US 14/298,1001.一种单片滤波器梯形网络，包括：配置在公共衬底构件上的标号从R1到RN的多个单晶声谐振器设备，其中，N为大于1的整数，每个所述声谐振器设备包括：具有表面区域和一厚度的材料的体衬底结构，所述体衬底结构具有第一凹陷区域和第二凹陷区域、以及布置在所述第一凹陷区域和所述第二凹陷区域之间的支撑构件；形成为覆盖所述表面区域的一厚度的单晶压电材料，所述厚度的单晶压电材料具有配置有所述第一凹陷区域的暴露的背侧区域以及配置有所述第二凹陷区域的触点区域，所述单晶压电材料具有大于0.4微米的厚度，所述单晶压电材料的特征是小于1012缺陷/cm2的位错密度；第一电极构件，所述第一电极构件形成为覆盖所述厚度的单晶压电材料的上部；第二电极构件，所述第二电极构件形成为覆盖所述厚度的单晶压电材料的下部，以利用所述第一电极构件和所述第二电极构件夹入所述厚度的单晶压电材料，所述第二电极构件从包括所述暴露的背侧区域的所述下部延伸到所述触点区域；配置有所述触点区域的第二电极结构；配置有所述第一电极构件的第一电极结构；覆盖形成结构的上部表面区域的介电材料，所述形成结构覆盖所述体衬底构件；以及声反射器结构，所述声反射器结构配置成覆盖所述第一电极构件、所述上部、所述下部和所述第二电极构件。2.如权利要求1所述的设备，其中，所述支撑构件被配置在与所述体衬底结构的底面区域一致的平面中。3.如权利要求1所述的设备，其中，所述支撑构件被配置在相对于所述体衬底结构的底面区域偏移且凹陷的平面中。4.如权利要求1所述的设备，其中，所述单晶压电材料的特征是在与单晶膜相关联的检测器角度(2-θ)处具有清晰峰值的X射线衍射，且所述单晶压电材料的半高全宽(FWHM)被测量为小于1.0°。5.如权利要求1所述的设备，其中，N至少等于7，R1、R3、R5和R7以串联方式来配置，使得R1的所述第二电极结构联接到R3的所述第一电极结构，R3的所述第二电极结构联接到R5的所述第一电极结构，R5的所述第二电极结构联接到R7的所述第一电极结构；所述设备还包括：配置在R2的所述第二电极结构和R3的所述第一电极结构之间的第一节点；配置在R3的所述第二电极结构和R5的所述第一电极结构之间的第二节点；以及配置在R5的所述第二电极结构和R7的所述第一电极结构之间的第三节点。6.如权利要求1所述的设备，其中，N至少等于7，R1、R3、R5和R7以串联方式来配置，使得R1的所述第二电极结构联接到R3的所述第一电极结构，R3的所述第二电极结构联接到R5的所述第一电极结构，R5的所述第二电极结构联接到R7的所述第一电极结构；所述设备还包括：配置在R2的所述第二电极结构和R3的所述第一电极结构之间的第一节点；配置在R3的所述第二电极结构和R5的所述第一电极结构之间的第二节点；以及配置在R5的所述第二电极结构和R7的所述第一电极结构之间的第三节点；其中，R2被配置在所述第一节点和下部公共电极之间；R4被配置在所述第二节点和所述下部公共电极之间；以及R6被配置在所述第三节点和所述下部公共电极之间。7.如权利要求1所述的设备，其中，N至少等于7，R1、R3、R5和R7以串联方式来配置，使得R1的所述第二电极结构联接到R3的所述第一电极结构，R3的所述第二电极结构联接到R5的所述第一电极结构，以及R5的所述第二电极结构联接到R7的所述第一电极结构；所述设备还包括：配置在R2的所述第二电极结构和R3的所述第一电极结构之间的第一节点；配置在R3的所述第二电极结构和R5的所述第一电极结构之间的第二节点；以及配置在R5的所述第二电极结构和R7的所述第一电极结构之间的第三节点；其中，R2被配置在所述第一节点和下部公共电极之间，使得R2的所述第一电极结构连接到所述第一节点且R2的所述第二电极结构连接到所述下部公共电极；R4被配置在所述第二节点和所述下部公共电极之间，使得所述第一电极结构连接到所述第二节点且所述第二电极结构连接到所述下部公共电极；以及R6被配置在所述第三节点和所述下部公共电极之间，使得R6的所述第一电极结构连接到所述第三节点且R6的所述第二电极结构连接到所述下部公共电极。8.如权利要求1所述的设备，其中，N至少等于7，R1、R2和R3被配置成共享第一公共节点；其中，R5、R6和R7被配置成共享所述第一公共节点；其中，R1、R2和R3被配置成共享第二公共节点；其中，R5、R6和R7被配置成共享第二公共节点；以及R4被配置成共享所述第一公共节点。9.如权利要求1所述的设备，其中，包括R1、R2、R3、R4、R5、R6或R7的所述多个声谐振器设备中的至少一者包括用于触点结构的通孔结构。10.如权利要求1所述的设备，其中，N至少等于7，R1、R2和R3被配置成共享第一公共节点；其中，R5、R6和R7被配置成共享所述第一公共节点；其中，R1、R2和R3被配置成共享第二公共节点；其中，R5、R6和R7被配置成共享第二公共节点；R4被配置成共享所述第一公共节点；以及R4配置有联接到所述第一公共节点的通孔结构。11.如权利要求1所述的设备，其中，所述厚度的单晶压电材料选自AlN、AlGaN、InN、BN或其它三族氮化物中的至少一者。12.如权利要求1所述的设备，其中，所述厚度的单晶压电材料选自包括高K电介质的单晶氧化物ZnO或MgO中的至少一者。13.如权利要求1所述的设备，其中，所述第一电极结构和所述第二电极结构中的每一者选自...

【专利技术属性】
技术研发人员：杰弗里·B·希利，
申请(专利权)人：阿库斯蒂斯有限公司，
类型：发明
国别省市：美国;US