具有可控制通带宽的解耦层叠体声谐振器带通滤波器制造技术

一种带通滤波器（１００）具有下薄膜体声谐振器ＦＢＡＲ（１１０）、层叠在下ＦＢＡＲ上的上ＦＢＡＲ（１２０）以及在ＦＢＡＲ之间的、包括一个声解耦材料层（１３１）的声解耦器（１３０）。每个ＦＢＡＲ具有相对的平面电极（１１２，１１４）和在电极之间的压电元件（１１６）。声解耦器控制ＦＢＡＲ之间的声能耦合。具体地，声解耦器在ＦＢＡＲ之间耦合比ＦＢＡＲ之间的直接接触耦合更少的声能。减少的声耦合赋予带通滤波器令人满意的带内和带外性能。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
技术介绍
在许多不同类型的用电设备和工业电子产品中使用电气带通滤波器来选择或抑制在一定频率范围内的电信号。近些年来，这种产品的物理尺寸倾向于显著降低，同时产品的电路复杂性倾向于增加。因此，存在对高度小型化、高性能的带通滤波器的需要。在移动电话中存在对这种带通滤波器的特殊需要，其中天线通过包括两个带通滤波器的双工器而与发射器的输出端和接收器的输入端连接。现代移动电话含有一双工器，在双工器中每个带通滤波器包括梯形电路，其中梯形电路的每个元件是薄膜体声谐振器(FBAR)。这种双工器由Bradley等人在题为Duplexer Incorporating Thin-filmBulk Acoustic Resonators(FBAR)的美国专利No.6262637中公开了，该专利被转让给了本公开的受让人。这种双工器由在发射器的输出端与天线之间串联连接的发射器带通滤波器和在天线与接收器的输入端之间具有90°移相器串联连接的接收器带通滤波器构成。发射器带通滤波器和接收器带通滤波器的通带的中心频率彼此偏移。图1示出了适合用作双工器的发射器带通滤波器的FBAR基带通滤波器10的代表性实施方式。发射器带通滤波器由连接在梯形电路中的串联FBAR12和并联FBAR14构成。FBAR12具有比并联FBAR14高的谐振频率。Ruby等人在专利技术名称为Tunable Thin Film AcousticResonators and Method of Making Same的美国专利No.5587620中公开了FBAR，该专利现在转让给了本公开的受让人。图2示出了FBAR的代表性实施方式20。FBAR20由一对电极24和26以及夹在电极之间的一层压电材料22构成。压电材料和电极悬浮于在基底30中形成的空腔28的上方。这种悬浮FBAR的方式使得FBAR能够响应于在电极之间施加的电信号而机械谐振。能够使FBAR机械谐振的其它悬浮方案也是可行的。在上面提及的美国专利No.5587620中还公开了一种层叠薄膜体声谐振器(SBAR)。图3示出了在美国专利No.5587620中公开的SBAR的代表性实施方式40。SBAR40由和三个电极24、26、44交错的两层压电材料22、42构成。在电极44和26之间施加输入电信号并且在电极24和26之间提供输出电信号。中心电极26对于输入和输出是共用的。在美国专利No.5587620中公开的SBAR被认为有希望用作带通滤波器，因为它具有固有带通特性。然而，SBAR的实用实施例表现出极其窄的通带宽，这使得SBAR不适合应用在大多数带通滤波应用中，包括上面提及的移动电话双工器的应用。SBAR窄的通带宽可以在图4中看出，图4将图3中示出的SBAR40的实用实施例的频率响应(曲线46)与图1中示出的FBAR基带通梯形滤波器的实用实施例的频率响应(曲线48)相比较。图4也示出了，虽然图1中示出的梯形滤波器的频率响应很有利地在通频带之外显著下降，但是随着与中心频率的频率差进一步增加，频率响应不令人希望地再一次上升了。因此所需要的是一种在其通频带内具有低插入损失和平坦的频率响应、从约0.5GHz到约10GHz任何处的中心频率的约3％到约5％范围内的通带以及优良的带外抑制的带通滤波器。还需要的是具有结构简化的SBAR这种带通滤波器。
技术实现思路
本专利技术在一个方面提供一种具有下薄膜体声谐振器(FBAR)、层叠在下FBAR上的上FBAR以及在FBAR之间的、包括一层声解耦材料的声解耦器的带通滤波器。每个FBAR具有相对的平面电极和在电极之间的压电元件。声解耦器控制FBAR之间的声能耦合。具体地，声解耦器在FBAR之间耦合比如图3中示出的常规SBAR中FBAR之间的直接接触耦合的声能更少的声能。减少的声耦合赋予带通滤波器如低插入损失和在其通带内平坦的频率响应、在中心频率的约3％到约5％的范围内的通带宽以及优良的带外抑制的令人满意的性能。在另一个方面，本专利技术提供一种带通滤波器，该带通滤波器的特征在于中心频率。带通滤波器包括下薄膜体声谐振器(FBAR)、层叠在下FBAR上的上FBAR以及在FBAR之间的一层声解耦材料。每个FBAR包括相对的平面电极和在电极之间的压电元件。该层声解耦材料具有等于频率与该中心频率相等的声信号在该声解耦材料中的波长的四分之一的标称厚度。声解耦材料的声阻抗比压电元件低。附图说明 图1是包括FBAR的带通滤波器的示意图。图2是FBAR的示意侧面图。图3是常规SBAR的示意侧面图。图4是比较图3中示出的常规SBAR的计算频率响应和图1中示出的FBAR基带通滤波器的计算频率响应的图。图5A是根据本专利技术带通滤波器的第一实施方式的实施例的平面图。图5B是图5A中示出的带通滤波器沿截线5B-5B的横截面图。图5C是图5A中示出的带通滤波器的一部分沿截线5B-5B的放大横截面图，示出根据本专利技术的声解耦器。图5D是图5A中示出的带通滤波器的一部分沿截线5B-5B的放大横截面图，示出可选择的声解耦器。图6是比较根据本专利技术的带通滤波器的实施方式的计算频率响应的图，他们包括具有不同声阻抗的声解耦材料的声解耦器。图7A-7J是图示制作根据本专利技术的带通滤波器的工艺的平面图。图7K-7S分别是沿图7A-7J中截线7K-7K、7L-7L、7M-7M、7N-7N、7O-7O、7P-7P、7Q-7Q、7R-7R、7S-7S和7T-7T的横截面图。图8是根据本专利技术带通滤波器的第二实施方式的实施例的示意图。图9是比较图8中示出的带通滤波器的实施方式和图5A和5B中示出的带通滤波器的实施方式的计算频率响应的图。具体实施例方式在图3中示出的常规SBAR可以认为是由一个层叠在另一个的顶端并与其接触的两个FBAR构成。一个FBAR由夹在电极24和26之间的压电层22构成。另一个FBAR由夹在电极26和44之间的压电层42构成。两个FBAR共用的电极26提供FBAR之间声能的强耦合。这导致FBAR严重过临界声耦合，使得SBAR40表现出图4的曲线46中示出的单个洛仑兹谐振。单个洛仑兹谐振使设计具有例如宽通带、平坦的带内频率响应和通带之外尖锐的马脊岭这样的令人满意的特性的带通滤波器很困难或者不可能。图5A是示出根据本专利技术的带通滤波器的代表性实施方式100的结构的示意侧面图。图5B是图5A中沿截线5B-5B的横截面图。带通滤波器100由薄膜体声谐振器(FBAR)的层叠对110和120以及在FBAR110和120之间的声解耦器130构成。在示出的实施例中，FBAR120层叠在FBAR110的顶端。由FBAR的层叠对和FBAR之间的声解耦器构成的结构将被称为解耦层叠体声谐振器(DSBARdecoupled stacked bulk acoustic resonator)，以将它与上面描述的在其中FBAR相互直接接触的常规SBAR区别开。FBAR110由相对的平面电极112和114以及在电极之间的一层116压电材料构成。FBAR120由相对的平面电极122和124以及在电极之间的一层126压电材料构成。声解耦器130位于FBAR110的电极114与FBAR120的电极122之间。该声解耦器控制FBAR110与120之间的声能耦合。具体地，声解耦器在本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种带通滤波器，包括：　　　　下薄膜体声谐振器（ＦＢＡＲ）、层叠在下ＦＢＡＲ上的上ＦＢＡＲ，每个ＦＢＡＲ包括相对的平面电极和在电极之间的压电元件；以及　　　　在ＦＢＡＲ之间的、包括一层声解耦材料的声解耦器。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员：JD拉森三世，SL艾利斯，
申请(专利权)人：阿瓦戈科技通用IP新加坡股份有限公司，
类型：发明
国别省市：SG[新加坡]