谐振器结构制造技术

无线电通讯装置的谐振器结构。将至少一个谐振器元件和至少一个开关元件在同一处理过程期间集成在同一基片中。这在采用桥式ＢＡＷ谐振器和微型机械开关的时候是特别有利的。将开关结构和谐振器集成在同一基片上，能够制造出非常紧凑、为多系统移动通信装置所需的滤波器和谐振器结构。另一方面，利用ＢＡＷ谐振器的特殊性能，即ＢＡＷ谐振器可以集成在基片，比如硅和砷化镓的表面上。这些开关可以用ＭＥＳＦＥＴ晶体管实现。（*该技术在2019年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及无线电通讯设备的谐振器结构。移动通讯的发展使得手持装置更加趋于小型化和复杂化。最近这一发展对手持装置提出了新的要求，即手持装置应当支持数种不同的标准和电信系统。对数种不同的系统予以支持即意味着在手持装置的RF部件中需要几套滤波器和其它RF组件。除此较为复杂以外，手持装置的尺寸不应因如此广泛的支持而有所增加。现有技术移动电话所采用的RF滤波器通常是分立的声表面波(SAW)滤波器或陶瓷滤波器。这一方案对于单个标准电话来说已经足够，但它不能在不增加移动电话的尺寸的基础上支持数种电信系统。声表面波(SAW)谐振器的结构类似于附图说明图1所示结构。声表面波谐振器利用固体表面的表面声学振动模式，在这些模式中振动局限在固体的表面，离开表面则很快地衰减。SAW谐振器通常包括压电层100和两个电极122、124。利用SAW谐振器可以产生诸如滤波器之类的各种谐振器结构。SAW谐振器的优点是尺寸非常小，缺点是不能承受大功率。在半导体晶片，比如硅(Si)或砷化镓(GaAs)晶片上制造薄膜体声波谐振器的技术已经公知。例如，在K.M.Lakin和J.S.Wang于Feb.1,1981发表于Applied Physics Letters,Vol.38,No.3，第125-127页的题目为“Acoustic Bulk Wave Composite Resonators”的文章中，披露了一种体声波谐振器，它包括溅射于硅(Si)薄膜片上的氧化锌(ZnO)薄膜压电层。另外，在Hiroaki Satoh、Yasuo Ebata、Hitoshi Suzuki和Choji Narahara于1985年发表于I5 Proc.39thAnnual Symp.Freq.Control，第36l-366页的题目为“An Air-Gap TypeComposite Thin Film Resonators”的文章中，披露了具有桥结构的体声波谐振器。图2表示了具有桥结构的体声波谐振器的一个例子。该结构包括淀积于基片200上的薄膜130。谐振器还包括位于该薄膜上的底电极110，压电层100和顶电极120。刻蚀去牺牲层，可以在薄膜和基片之间产生一个间隙210。该间隙起声学隔离器的作用，基本上将振动谐振器结构与基片隔离开。体声波谐振器还未得到广泛的应用，部分是由于目前还没有可行的方法将这样的谐振器和其它电路组合在一起。但是，BAW谐振器与SAW谐振器相比有一些优点。例如，BAW结构对大功率电平有较好的耐受力。目前微型机械装置也在开发之中。微型机械装置通常是利用淀积、构图和刻蚀技术在硅基片上产生所需要的结构而获得的。例如，图3示意了一种微型机械开关的结构。微型机械开关包括悬臂400、位于基片200上的接触焊盘430和接触条440，接触条440在接触焊盘430之间产生接触用，以及两个电极410、420。悬臂电极410形成于悬臂上，而基片电极420形成于基片上。接触条形成于悬臂的一端，而悬臂的另一端固定到基片上，固定装置优选采用支撑件405，以便将悬臂从基片表面上抬起。在微型机械开关工作的时候在悬臂和基片电极之间耦合有DC电压。该DC电压在悬臂和开关的基片电极之间产生静电力。静电力使悬臂弯曲，导致接触条与基片接触焊盘430接触。在D.L.Polla和L.F.Francis于July 1996发表于MRS Bulletin，第59-65页的题目为“Ferroelectric Thin Films in Microelctromechanical SystemsApplications”的文章中，披露了其它几种微型机械结构，该文章在本文引用为参考。本专利技术的目的是制造能够允许体声波谐振器和其它电路以有利的方式集成在一起的结构。本专利技术的另一个目的是提供开关式谐振器结构。本专利技术的另一个目的是提供很小尺寸的这类结构。本专利技术的进一步目的在于减少多系统移动通讯装置所需要的滤波器结构的尺寸。这些目的可以通过将谐振器元件和开关元件集成在同一基片中而达到。优选在同一处理过程期间将谐振器元件和开关元件集成在该基片中。根据本专利技术的谐振器结构的特征在于，在独立权利要求的特征部分针对谐振器结构所描述的内容。根据本专利技术的移动通讯装置的特征在于，在独立权利要求的特征部分针对移动通讯装置所描述的内容。从属权利要求描述了本专利技术的具有进一步优点的实施例。根据本专利技术，将至少一个谐振器元件和至少一个开关元件在同一处理过程期间集成在同一基片中。这在采用桥式BAW谐振器和微型机械开关的时候是特别有利的，因为用于产生桥结构的同样处理步骤可以被用于产生微型机械开关结构。将开关结构和谐振器组合在同一基片上，能够制造出非常紧凑、为多系统移动通讯装置所需的滤波器和谐振器结构。根据本专利技术的另一方面，利用的BAW谐振器的特殊性能，即BAW谐振器可以集成在通常用于有源电路的基片，比如硅(Si)和砷化镓(GaAs)的表面上。根据本专利技术的该方面，这些开关可以用晶体管例如MESFET晶体管实现。下面结合附图对本专利技术作详细描述。附图中图1示意了根据现有技术的声表面波谐振器；图2示意了根据现有技术的体声波谐振器；图3示意了根据现有技术的微型机械开关结构；图4是具有桥结构的体声波谐振器的剖面图；图5是图4结构的顶视图；图6是另一具有桥结构的体声波谐振器的剖面图；图7示意了具有通孔结构的体声波谐振器；图8示意了经声学镜结构与基片隔离的体声波谐振器；图9示意了具有堆叠结构的体声波谐振器；图10示意了根据本专利技术的一个开关和谐振器结构；图11示意了根据本专利技术的又一个开关和谐振器结构；图12a,12b,12c示意了用体声波谐振器可以获得的各种滤波器结构；图13示意了根据本专利技术体声波谐振器和微型机械开关在调制器结构中的用途；图14示意了体声波谐振器和开关元件在振荡器结构中的用途；图15示意了根据本专利技术开关式谐振器组在移动通讯装置中的应用；以及图16示意了可以在本专利技术有利实施例中使用的MOSFET晶体管开关。附图中相同的参考标号指代相同的部件。根据本专利技术，在单个基片上实现了开关装置，比如微型机械开关和谐振器。所述谐振器是声表面波(SAW)或体声波(BAW)谐振器。体声波谐振器通常制造在硅(Si)、砷化镓(GaAs)、玻璃或陶瓷基片上。广泛使用的一类陶瓷基片是氧化铝。BAW装置通常利用各种薄膜制造技术，例如溅射、真空蒸发或化学汽相淀积加以制造。BAW装置利用压电薄膜层来产生体声波。典型BAW装置的谐振频率范围在0.5GHz和5GHz之间，具体数值取决于装置的尺寸和材料。BAW谐振器具有晶体谐振器的典型串联和并联谐振特点。谐振频率主要由谐振器的材料和谐振器的各层的尺度确定。典型的BAW谐振器由三个基本元件组成声学方式工作的压电层，压电层的相对端上的电极，以及与基片的声学隔离。压电层可以例如是ZnO、AlN、ZnS或其它任何可以按薄膜形状制造的压电材料。进一步的例子是，铁电陶瓷也可以作为压电材料使用。例如，PbTiO3和Pb(ZrxTi1-x)03和所谓的锆钛酸镧铅家族的其它成员也可以使用。优选情况是，用来构成电极层的材料是具有高声学阻抗的导电材料。这些电极可以由任何适当的金属材料构成，比如钨(W)，铝(Al)，铜(Cu)，钼(本文档来自技高网...

【技术保护点】
谐振器结构，包括具有在一基片上的至少一个谐振器，所述谐振器是至少经过在基片上淀积多层并加以构图而制备的，其特征在于所述谐振器结构包括通过至少在该基片上淀积多层并加以构图而制备的至少一个开关元件。

【技术特征摘要】
...

【专利技术属性】
技术研发人员：H波赫约恩，J埃拉，
申请(专利权)人：诺基亚流动电话有限公司，
类型：发明
国别省市：FI[芬兰]