滤波器芯片及制造滤波器芯片的方法技术

技术编号:15625870 阅读:360 留言:0更新日期:2017-06-14 06:38
本发明专利技术涉及一种滤波器芯片(1),其包括至少一个通过体声波工作的第一谐振器(2)与通过体声波工作的第二谐振器(3)的电路系统,其中,所述通过体声波工作的第一谐振器(2)包括第一压电层(4),其如此被结构化,使得所述第一谐振器(2)具有低于所述第二谐振器(3)的谐振频率。所述通过体声波工作的第二谐振器(3)的第一压电层(4)和/或第二压电层(7)能够如此被结构化,使得凹穴(14)在竖向上延伸穿过所述第一和/或第二压电层。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】滤波器芯片及制造滤波器芯片的方法本专利技术涉及一种滤波器芯片,其包括通过体声波工作的第一谐振器以及通过体声波工作的第二谐振器。针对诸多应用而言,需要具有频响特性相异的两个谐振器的滤波电路。例如,可能涉及双工器的谐振器或者阶梯型结构的谐振器。需通过十分繁复的方法才能实现具有频响特性相异的谐振器的滤波器芯片。举例而言,改变这两个谐振器的压电层中的至少一个的厚度,因为通过压电层的厚度可以调节体波谐振器的谐振频率。还可以在谐振器中的至少一个上涂覆修整层。然而,这种方法十分繁复并且需要对两个谐振器进行不同的处理,而通常须在分开的工序中实现这两种不同的处理。本专利技术的目的在于,提出一种改善的滤波器芯片,其例如实现更加简单的制造方法,以及提出一种相应的制造方法。本专利技术用以达成上述目的的解决方案为权利要求1所述的主题。本专利技术用以达成上述目的的解决方案还有第二个独立权利要求所述的方法。本专利技术的其他实施方案及优选实施方式参阅其他权利要求的主题。本专利技术提出一种滤波器芯片,其包括至少一个通过体声波工作的第一和第二谐振器的电路系统,其中,所述通过体声波工作的第一谐振器包括第一压电层,其如此被结构化,使得所述第一谐振器具有低于所述第二谐振器的谐振频率。所述通过体声波工作的第二谐振器还包括第二压电层。所述第二压电层可以是非结构化的或者也可以是结构化的。通过体声波工作的谐振器是所谓的BAW谐振器(BAW=BulkAcousticWaveResonator,体声波谐振器)。在BAW谐振器中,借助压电效应,使电子信号转换成在衬底(块体)中传播的声波。所述两个谐振器中的每一个都包括下电极和上电极,其中,各压电层被布置于所述下电极与所述上电极之间,以及其中,所述下电极被布置于相应压电层面向芯片衬底的一侧上,并且所述上电极被布置于所述压电层的相反侧上。自此,可以在所述下电极与所述上电极之间施加交流电压,由此,如果交流电压的频率处于相应压电层的固有谐振的范围内,便能够在相应压电层中激励声波。所述第一谐振器及所述第二谐振器可以是膜型体声波谐振器(FBAR)或者固态装配型体声波谐振器(SMR)。膜型体声波谐振器以悬臂方式布置,其中空腔位于谐振器之下。固态装配型谐振器被布置于声反射镜上。所述第一和第二压电层可以分别包括氮化铝或者由氮化铝组成。也可以将其他压电材料用于压电层。所述第一压电层以及也可能所述第二压电层可以被结构化。这就能够有针对性地调节所述第一和第二谐振器各自的谐振频率。在此,结构化是指有针对性地移除相应压电层的一部分。在结构化之前,相应压电层可能由不具有开口或空腔的非结构化块体组成。此后,在结构化过程中,从这种块体中移除材料,具体方式例如是,由块体构成凹穴,其中,移除该凹穴中的压电材料。特别是,所述第一谐振器以及也可能所述第二谐振器如此被结构化,使得它们具有相互不同的谐振频率。这是通过使所述第一压电层及也可能所述第二压电层结构化得以实现,这样就能利用显著简化的制备过程制成滤波器芯片。特别是,首先,可以在同一工序中将所述第一和第二压电层以非结构化的方式施加于芯片上。随后,可以通过光刻法将所述第一压电层结构化,以便更大幅地降低所述第一谐振器的谐振频率。视需要,还可以在同一工序中通过光刻法将所述第二压电层结构化,其中,对所述第一压电层的结构化强于所述第二压电层,以便更大幅地降低所述第一谐振器的谐振频率。相应地,能够省略诸如施加修正层或者改变压电层之一的厚度的繁复工序。此外,这种对第一压电层以及也可能第二压电层进行结构化的优势还在于,易于实现并且能够在高精度下实施。特别是,与借助改变层厚相比,借助对压电层进行结构化能够更加精确地调节谐振频率。所述第一压电层以及也可能第二压电层可以如此被结构化,即在结构化过程中移除相应压电层材料的5%至90%,其中,从所述第一压电层移除多于所述第二压电层上的材料。除有针对性地调节谐振频率之外,对相应压电层进行结构化的优势还在于,提高了相应谐振器的耦合因数。高耦合因数能够实现滤波器的大带宽。所述通过体声波工作的第一谐振器可以具有厚度方向上的主模式,以及其中,所述通过体声波工作的第二谐振器也可能具有厚度方向上的主模式。在本文中,厚度方向可以指从布置于压电层的一侧上的上电极到布置于该压电层的相反侧上的下电极的方向。所述第一压电层可以被结构化成具有贯穿该第一压电层的凹穴。替选地或补充地,所述第二压电层可以被结构化成具有贯穿该第二压电层的凹穴。在本文中,凹穴是指延伸穿过相应压电层的凹口。此外,所述凹穴还可以延伸穿过相应上电极以及也可能延伸穿过相应下电极。所述凹穴能够易于在光刻工序中制成。通过选择所述凹穴的直径和/或通过选择所述凹穴的数目,能够有针对性地调节对相应压电层进行结构化的所需程度。将压电层结构化的程度越强,则谐振频率下降的幅度越大。在此,所述凹穴可以具有任意形状。例如,它们可以是圆柱体形状或者长方体形状。然而,也可以考虑其他形状的凹穴。在光刻工序中,首先,可以将漆层施加于所述第一和第二谐振器上。然后,可以借助掩模使所述漆层部分曝光并且随后使其显影。此后,可以进行蚀刻过程,例如干法蚀刻、等离子蚀刻、离子铣削、反应离子蚀刻或者化学液蚀刻。在此情形下,能够获得所需的结构化。结构化可以产生xy平面中的图案,该图案因其构造于xy平面中而也可称作横向结构化。蚀刻可以确保这种凹穴形式的图案沿竖向穿过相应谐振器。在替选的实施方式中,所述凹穴并未完全穿过所述第一或可能第二压电层,而是逐渐变窄,这样它们就能在相应压电层中形成开口,但并非完全穿透压电层。在某些实施方式中,首先,可以在光刻工序中产生硬掩模,然后可以再将其用于蚀刻。这种多步程序在侵蚀性的蚀刻过程中会十分有利。有利地,所述凹穴是未填充的。替选地,所述凹穴可以填充有填充层,其中,所述填充层例如可以具有异常热机械行为。相应地,所述填充层可以补偿相应压电层的热机械行为。在替选的实施方案中,所述凹穴的内侧可以覆有覆盖层。所述覆盖层可以具有异常热机械行为和/或用于防护所述凹穴不受环境影响。所述第一和/或第二压电层能够如此被结构化,使得所述凹穴在竖向上延伸穿过所述第一和/或第二压电层。平行于电极曲面法线的方向是竖向。此外,可以将横向定义成垂直于电极曲面法线的方向。所述第一和第二压电层可以具有相同的厚度。通过对所述第一和第二压电层进行不同的结构化而能对所述第一和第二谐振器的谐振频率进行不同的调节,因此不再需要将两层的厚度配置成相互不同。确切而言,可以在同一工序中将所述第一和第二压电层以相同的厚度制成,并且无需后续再更改它们的厚度。然而,所述第一和第二压电层也可以在其厚度上有所区别。针对某些应用而言,所述第一和第二压电层具有相互不同的厚度可能有利于更加有力地区分两个谐振频率。此外,所述第一和/或第二谐振器可以包括修整层。如上所述,由于所述第一和第二压电层受到彼此不同的结构化,因此原则上不再需要为实现不同的谐振频率而施加修整层。尽管如此,针对某些应用而言,额外设置修整层可能有利于更加有力地区分两个谐振频率。据此,在所述两个谐振器中的至少一个上施加额外的修整层提高了设计灵活性。在本文中,修整层是指不同于压电层的层。所述修整层能够通过选择其厚度而调节谐振器的频率。所述修整层通常位于所述压电本文档来自技高网...
滤波器芯片及制造滤波器芯片的方法

【技术保护点】
一种滤波器芯片(1),包括至少一个通过体声波工作的第一和第二谐振器(2、3)的电路系统,其中,所述通过体声波工作的第一谐振器(2)包括第一压电层(4),其如此被结构化,使得所述第一谐振器(2)具有低于所述第二谐振器(3)的谐振频率。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2014.08.28 DE 102014112372.71.一种滤波器芯片(1),包括至少一个通过体声波工作的第一和第二谐振器(2、3)的电路系统,其中,所述通过体声波工作的第一谐振器(2)包括第一压电层(4),其如此被结构化,使得所述第一谐振器(2)具有低于所述第二谐振器(3)的谐振频率。2.根据权利要求1所述的滤波器芯片(1),其中,所述通过体声波工作的第一谐振器(2)具有厚度方向上的主模式,以及其中,所述通过体声波工作的第二谐振器(3)具有厚度方向上的主模式。3.根据前述权利要求中任一项所述的滤波器芯片(1),其中,所述第一压电层(4)被结构化成具有贯穿所述第一压电层(4)的凹穴(14)。4.根据前述权利要求中任一项所述的滤波器芯片(1),其中,所述第二压电层(7)是非结构化或结构化的。5.根据前述权利要求中任一项所述的滤波器芯片(1),其中,所述第一和/或第二压电层(4、7)如此被结构化,使得凹穴(14)在竖向上延伸穿过所述第一和/或第二压电层(4、7)。6.根据前述权利要求中任一项所述的滤波器芯片(1),其中,所述第一压电层(4)与所述第二压电层(7)具有相同的厚度。7.根据前述权利要求中任一项所述的滤波器芯片(1),其中,所述第一和/或第二谐振器(2、3)具有修整层。8.根据前述权利要求中任一项所述的滤波器芯片(1),其中,所述第一谐振器(2)和/或所述第二谐振器(3)被布置于声反射镜(11)上。9.根据前述权利要求中任一项所述的滤波器芯片(1),其中,所述第一谐振器(2)和/或所述第二谐振器(3)以悬臂方式布置。10...

【专利技术属性】
技术研发人员:菲利普·迈克尔·耶格维尔纳·吕勒
申请(专利权)人:追踪有限公司
类型:发明
国别省市:美国,US

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