一种声学谐振器，通过在位于所需的叉指换能器(IDT)图案的位置处的压电板上形成图案化的第一光刻胶掩模来制造。然后在该板和第一光刻胶掩模上沉积蚀刻停止层。去除第一光刻胶掩模以去除部分蚀刻停止层并暴露该板。在蚀刻停止层和暴露的板上沉积IDT导体材料。然后在位于IDT图案的位置处的导体材料上形成图案化的第二光刻胶掩模。然后对导体材料进行蚀刻并蚀刻至蚀刻停止层，以形成在膜片上具有交织的指状物以跨越衬底腔体的IDT图案。板和蚀刻停止层的一部分形成膜片。蚀刻停止层和光刻胶掩模不受该蚀刻的影响。去除第二光刻胶掩模以留下IDT图案。IDT图案。IDT图案。
【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】具有蚀刻的导体图案的横向激发的薄膜体声学谐振器
[0001]本公开涉及使用声波谐振器的射频滤波器，并且具体地，涉及用于通信设备的滤波器。
技术介绍
[0002]射频(RF)滤波器是被配置为通过某些频率并停止其他频率的双端口设备，其中，“通过”是指以相对较低的信号损失进行传输，并且“停止”是指阻止或大幅衰减。由滤波器通过的频率的范围被称为滤波器的“通带”。由这种滤波器停止的频率的范围被称为滤波器的“阻带”。典型的RF滤波器具有至少一个通带和至少一个阻带。对通带或阻带的具体要求取决于具体应用。例如，“通带”可以被定义为滤波器的插入损耗优于定义值(诸如1dB、2dB或3dB)的频率范围。“阻带”可以被定义为滤波器的抑制大于定义值(诸如20dB、30dB、40dB或更大)或取决于应用而更大的频率范围。
[0003]RF滤波器用于通过无线链路传输信息的通信系统。例如，RF滤波器可以在蜂窝基站、移动电话和计算设备、卫星收发器和地面站、IoT(物联网)设备、笔记本电脑和平板电脑、定点无线电链路以及其他通信系统中找到。RF滤波器还用于雷达、电子和信息战系统。
[0004]RF滤波器通常需要许多设计权衡，以针对每个特定应用实现性能参数(诸如插入损耗、抑制、隔离、功率处理、线性度、尺寸和成本)之间的最佳折衷。特定的设计和制造方法以及增强可以同时有益于这些要求中的一项或多项。
[0005]无线系统中的RF滤波器的性能增强可以对系统性能具有广泛影响。RF滤波器的改进可以用于提供系统性能改进，诸如更大的单元尺寸、更长的电池寿命、更高的数据速率、更大的网络容量、更低的成本、增强的安全性、更高的可靠性等。这些改进可以在无线系统的多个级别处(例如，在RF模块、RF收发器、移动或固定子系统或网络级别处)单独地或组合地实现。
[0006]对更宽的通信信道带宽的需求将不可避免地导致使用更高频率的通信频带。当前的LTE
TM
(长期演进)规范定义了从3.3GHz至5.9GHz的频带。目前不使用这些频带。无线通信的未来建议包括频率高达28GHz的毫米波通信频带。
[0007]用于目前的通信系统的高性能RF滤波器通常包含声波谐振器，该声波谐振器包括表面声波(SAW)谐振器、体声波(BAW)谐振器、薄膜体声波谐振器(FBAR)和其他类型的声学谐振器。然而，这些现有技术不适合在为未来通信网络提出的更高频率上使用。
附图说明
[0008]图1包括横向激发的薄膜体声学谐振器(XBAR)的一个示意性平面图和两个示意性截面图。
[0009]图2是具有蚀刻停止层的XBAR的一部分的放大的示意性截面图。
[0010]图3是具有蚀刻停止层的另一XBAR的一部分的放大的示意性截面图。
[0011]图4是示出了XBAR中的剪切水平声学模式的图。
[0012]图5是使用XBAR的滤波器的示意性框图。
[0013]图6是制造XBAR的工艺的流程图。
[0014]图7A和图7B共同地是使用干法蚀刻和蚀刻停止层来形成导体图案的工艺的流程图。
[0015]图8A和图8B共同地是使用干法蚀刻和蚀刻停止层来形成导体图案的另一工艺的流程图。
[0016]贯穿本说明书，图中出现的元件被分配了三位数或四位数的附图标记，其中，两个最低有效数字特定于该元件，并且一个或两个最高有效数字是该元件第一次被引入的图号。可以假定未结合附图描述的元件具有与先前描述的具有相同附图标记的元件相同的特性和功能。
具体实施方式
[0017]装置的描述
[0018]图1示出了横向激发的薄膜体声学谐振器(XBAR)100的简化的示意性顶视图和正交截面图。诸如谐振器100之类的XBAR谐振器可以用于包括带阻滤波器、带通滤波器、双工器和多路复用器的各种RF滤波器。XBAR特别适用于频率高于3GHz的通信频段的滤波器。
[0019]XBAR 100由形成在分别具有平行的前表面112和后表面114的压电板110的表面上的薄膜导体图案组成。压电板是诸如铌酸锂、钽酸锂、硅酸镧镓、氮化镓或氮化铝之类的压电材料的薄单晶层。对压电板进行切割，使得X、Y和Z晶轴相对于前表面和后表面的取向是已知的并且是一致的。在本专利中所呈现的示例中，压电板是Z切割的，也就是说Z轴垂直于前表面112和后表面114。然而，XBAR可以在具有其他晶体取向的压电板上制造。
[0020]除了压电板110的形成跨越形成在衬底中的腔体140的膜片115的部分之外，压电板110的后表面114附接到衬底120的表面。由于压电板的跨越腔体的部分与麦克风的膜片物理相似，因此该部分在本文中被称为“膜片”115。如图1所示，膜片115与压电板110的围绕腔体140的所有周边145的其余部分邻接。在该上下文中，“邻接”是指“连续地连接而没有任何中间项”。
[0021]衬底120为压电板110提供机械支撑。衬底120可以是例如硅、蓝宝石、石英或一些其他材料或材料的组合。压电板110的后表面114可以使用晶片接合工艺接合到衬底120。备选地，压电板110可以在衬底120上生长或以某种其他方式附接到衬底。压电板110可以直接附接到衬底，或可以经由一个或多个中间材料层附接到衬底120。
[0022]“腔体”具有其“固体内的空白空间”的传统含义。腔体140可以是完全地穿过衬底120的孔(如部分A
‑
A和部分B
‑
B中所示)或衬底120中的凹槽。腔体140可以例如通过在附接压电板110和衬底120之前或之后蚀刻衬底120的一部分以形成用于谐振器的单独的腔体来形成。该蚀刻可以通过具有蚀刻衬底的材料但不蚀刻压电板的材料的化学物质而具有选择性。
[0023]XBAR 100的导体图案包括叉指换能器(IDT)130。IDT 130包括从第一汇流条132延伸的第一多个平行的指状物(诸如指状物136)和从第二汇流条134延伸的第二多个指状物。第一多个平行的指状物和第二多个平行的指状物是交织的。交织的指状物重叠距离AP，该距离通常被称为IDT的“孔径”。IDT 130的最外面的指状物之间的中心到中心的距离L是IDT
的“长度”。
[0024]第一汇流条132和第二汇流条134用作XBAR 100的端子。施加在IDT 130的两个汇流条132、134之间的射频或微波信号在压电板110内激发主声学模式。如将进一步详细讨论的，主声学模式是声能沿与压电板110的表面基本正交的方向传播的体剪切模式，该方向也垂直于由IDT指状物产生的电场的方向，或横向于该电场的方向。因此，XBAR被认为是横向激发的薄膜体波谐振器。
[0025]IDT 130定位在压电板110上，使得至少IDT 130的指状物设置在压电板的跨越腔体140或悬置在腔体140上方的部分115上。如图1所示，腔体140具有范围大于IDT 130的孔径AP和长度L的矩形形状。XBAR的腔体可以具有不同的形状，诸如规则的多边形或不规则的多边形。本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种声学谐振器设备，包括：衬底，具有表面；单晶压电板，具有前表面和后表面，所述压电板的后表面接合到所述衬底的前表面；叉指换能器IDT，形成在所述单晶压电板的前表面上，所述IDT具有设置在跨越所述衬底中的腔体的膜片上的交织的指状物；并且其特征在于，蚀刻停止层形成在所述压电板的在所述交织的指状物之间的前表面上，所述压电板和所述蚀刻停止层的一部分形成所述膜片，其中，所述蚀刻停止层不受用于形成所述交织的指状物的蚀刻工艺的影响。2.根据权利要求1所述的设备，其中，所述蚀刻停止层形成在所述压电板的在所述交织的指状物之间但不在所述交织的指状物下方的前表面上。3.根据权利要求1所述的设备，其中，所述蚀刻停止层形成在所述压电板的在所述交织的指状物之间且在所述交织的指状物下方的前表面上。4.根据权利要求1所述的设备，其中，所述单晶压电板是铌酸锂和钽酸锂中的一种；并且其中，所述蚀刻停止层是氧化物、蓝宝石、氮化物、碳化硅和金刚石中的一种。5.根据权利要求4所述的设备，其中，所述蚀刻停止层是氧化铝。6.根据权利要求4所述的设备，其中，所述蚀刻停止层是选自氮化铝、氮化硼和金刚石的高导热材料。7.根据权利要求1所述的设备，还包括：正面介电层，在所述蚀刻停止层和所述交织的指状物上，其中，所述膜片包括所述压电板、所述正面介电层和所述蚀刻停止层。8.根据权利要求7所述的设备，其中，所述正面介电层是SiO2、Si3N4或Al2O3。9.根据权利要求7所述的设备，还包括：钝化层，在所述正面介电层上。10.根据权利要求1所述的设备，其中，所述IDT和所述压电板被配置为使得施加到所述IDT的射频信号在所述压电板内激发剪切主声学模式，并且其中，所述剪切主声学模式的声能流的方向与所述单晶压电板的前表面和后表面基本正交。11.一种制造声学谐振器设备的方法，包括：在单晶压电板的前表面上地毯式沉积蚀刻停止层；在所述蚀刻停止层上沉积叉指换能器IDT导体材料；在位于所需的IDT图案的位置处的所述导体材料上形成图案化的光刻胶掩模；其特征在于，使用蚀刻工艺来对所述导体材料进行蚀刻并蚀刻至所述蚀刻停止层，以形成所需的IDT图案，所需的IDT图案具有设置在被配置为跨越衬底中的腔体的膜片上的交织的指状物，所述压电板和所述蚀刻停止层的一部分形成所述膜片，其中...
【专利技术属性】
技术研发人员：帕特里克，
申请(专利权)人：株式会社村田制作所，
类型：发明
国别省市：
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