配置有使用薄膜传递工艺的单晶压电谐振器和滤波器结构的无线通信基础设施系统技术方案

一种使用单晶装置的用于无线通信基础设施的系统。该无线系统可以包括控制器(被耦合到电源)、信号处理模块和多个收发器模块。每个收发器模块包括被配置在发射路径上的发射模块和被配置在接收路径上的接收模块。发射模块各自包括具有一个或多个滤波器设备的至少一个发射滤波器，而接收模块各自包括至少一个接收滤波器。这些滤波器设备中的每一个包括利用至少第一电极材料、单晶材料和第二电极材料，用薄膜传递工艺形成的单晶声学谐振器装置。使用本单晶技术的无线基础设施在高功率密度应用中表现更好、能够实现更高的带外抑制(OOBR)、并且还能够实现更高的线性。并且还能够实现更高的线性。并且还能够实现更高的线性。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】配置有使用薄膜传递工艺的单晶压电谐振器和滤波器结构的无线通信基础设施系统
[0001]相关申请的交叉引用
[0002]本申请要求于2020年3月13日提交的美国专利专利申请No.16/818,841的优先权。

技术介绍

[0003]根据本申请，提供了总体与电子设备相关的技术。更具体地，本申请提供了与关于无线通信系统的方法和设备相关的技术，该无线通信系统使用单晶装置、体声波谐振器装置、单晶滤波器和谐振器装置、功率放大器(PA)、低噪声放大器(LNA)、开关等等。仅作为示例，本申请已经应用于单晶谐振器装置，该单晶谐振器装置用于通信设备、移动设备、计算设备等。
[0004]移动电信设备已经在世界范围内成功部署。一年内生产了超过10亿台移动设备(包括移动电话和智能电话)，并且单位容积持续逐年增加。随着2012年左右4G/LTE的兴起和移动数据流量的爆炸式增长，数据丰富的内容正在推动智能电话市场的增长，预计在未来几年内将达到每年2B。新旧标准的共存和对更高数据速率要求的渴望正在推动智能电话中的无线通信的复杂性。不幸的是，传统无线技术存在限制，这是有问题的，并且可能在未来引发缺陷。
[0005]根据上述内容，用于改进电子通信设备的技术是非常需要的。

技术实现思路

[0006]根据本申请，提供了总体与电子设备相关的技术。更具体地，本申请提供了与关于无线通信系统的方法和设备相关的技术，该无线通信系统使用单晶装置、体声波谐振器装置、单晶滤波器和谐振器装置、功率放大器(PA)、低噪声放大器(LNA)、开关等等。仅作为示例，本申请已经应用于单晶谐振器装置，该单晶谐振器装置用于通信设备、移动设备、计算设备等。
[0007]根据示例，本申请提供了一种使用单晶装置的无线通信基础设施。无线系统可以包括控制器(被耦合到电源)、信号处理模块和多个收发器模块。收发器模块中的每一个包括配置在发射路径上的发射模块和配置在接收路径上的接收模块。发射模块各自包括具有一个或多个滤波器设备的至少一个发射滤波器，而接收模块各自包括至少一个接收滤波器。在具体示例中，电源可以包括电源供应器、基于电池的电源供应器、或与备用电池组合的电源供应器等。信号处理模块可以是基带信号处理模块。此外，收发器模块可以包括RF发射和接收模块。本领域普通技术人员将认识到其他变化、修改和替代。
[0008]这些滤波器设备中的每一个都包括单晶声学谐振器装置。作为示例，每个装置可以包括衬底、支撑层、压电膜、底部电极、顶部电极、顶部金属、第一接触金属和第二接触金属。衬底包括衬底表面区域。支撑层形成为上覆于衬底表面区域并具有形成在支撑层内的气腔。压电膜形成为上覆于支撑层和衬底，并且压电膜具有形成在其内的接触过孔。底部电极形成在压电膜的一部分下方，使得底部电极被配置在支撑层的气腔内并且在压电膜的接
触过孔的下方。顶部电极形成为上覆于压电膜的一部分。顶部金属形成为上覆于压电膜的一部分，使得顶部金属被配置在压电膜的接触过孔内。第一接触金属形成为上覆于压电膜的一部分，使得第一接触金属被电耦合到顶部电极。第二接触金属形成为上覆于压电膜的一部分，使得第二接触金属通过压电膜的接触过孔被电耦合到顶部金属和底部电极。如上文所述，这些装置可以有变化、修改和替代。
[0009]天线被耦合到发射模块中的每一个和接收模块中的每一个。天线控制模块被耦合到接收路径、发射路径和收发器模块的每一个。天线控制模块被配置为选择接收路径之一或发射路径之一以促进通信类型操作。
[0010]在示例中，功率放大器模块可以被耦合到控制器、电源和收发器模块。功率放大器模块可以被配置在发射路径中的每一个和接收路径中的每一个上。该功率放大器模块还可以包括多个通信频带，每个通信频带可以具有功率放大器。收发器模块的滤波器可以各自被配置到一个或多个通信频带。
[0011]相对于之前的技术，使用本申请实现了一个或多个益处。使用本单晶技术的无线基础设施实现了更好的导热性，这使此类基础设施能够在高功率密度应用中表现更好。本单晶基础设施还提供了低损耗，从而实现了更高的带外抑制(OOBR)。利用更好的热性能和更高功率上的弹性，此类单晶基础设施也实现了更高的线性。根据实施例，可以实现这些益处中的一个或多个益处。当然，可以有其他变化、修改和替代。
[0012]通过参考说明书的后半部分和附图，可以进一步理解本申请的本质和优点。
附图说明
[0013]为了更全面地理解本申请，参考附图。应理解，这些附图不应该被认为是对本申请范围的限制，本申请的当前描述的实施例和当前理解的最佳模式通过使用附图更详细地描述，附图中：
[0014]图1A是根据本申请示例的示出具有顶侧互连的声学谐振器装置的简化图。
[0015]图1B是根据本申请示例的示出具有底侧互连的声学谐振器装置的简化图。
[0016]图1C是根据本申请示例的示出具有无内插器/帽盖结构互连的声学谐振器装置的简化图。
[0017]图1D是根据本申请示例的示出具有无内插器/帽盖结构互连的声学谐振器装置的简化图，该无内插器/帽盖结构互连具有共享背侧沟槽。
[0018]图2和图3是根据本申请示例的示出制造声学谐振器装置的方法的步骤的简化图。
[0019]图4A是根据本申请示例的示出创建顶侧微沟槽的方法的步骤的简化图。
[0020]图4B和图4C是示出执行图4A中所述的形成顶侧微沟槽的方法步骤的替代方法的简化图。
[0021]图4D和图4E是示出执行图4A中所述的形成顶侧微沟槽的方法步骤的替代方法的简化图。
[0022]图5至图8是根据本申请示例的示出声学谐振器装置的制造方法的步骤的简化图。
[0023]图9A是根据本申请示例的示出形成背侧沟槽的方法步骤的简化图。
[0024]图9B和图9C是根据本申请实施例的示出用于执行图9A中所述的形成背侧沟槽的方法步骤，同时使种晶衬底分离的替代方法的简化图。
[0025]图10是根据本申请示例的示出在谐振器的顶侧和底侧之间形成背侧金属化和电互连的方法步骤的简化图。
[0026]图11A和图11B是根据本申请示例的示出声学谐振器装置的制造方法的替代步骤的简化图。
[0027]图12A至图12E是根据本申请示例的示出使用盲孔(blind via)内插器来制造声学谐振器装置的方法的步骤的简化图。
[0028]图13是根据本申请示例的示出声学谐振器装置的制造方法的步骤的简化图。
[0029]图14A至图14G是根据本申请示例的示出声学谐振器装置的帽盖晶圆工艺的方法步骤的简化图。
[0030]图15A至图15E是根据本申请示例的示出用于制造具有共享背侧沟槽的声学谐振器装置的方法步骤的简化图，其可以在无内插器/帽盖版本和无内插器版本两者中实现。
[0031]图16A
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图16C至图31A
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图31C是根据本申请示例的示出单晶声学谐振器装置的各个截面图、以及用于单晶声学谐振器装置本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种固定无线通信系统，包括：控制器；电源，被耦合到所述控制器；基带信号处理模块，被耦合到所述控制器；一个或多个收发器模块，每个所述收发器模块包括：RF发射模块，被耦合到所述基带信号处理模块并被配置在发射路径上，其中，所述RF发射模块包括具有一个或多个滤波器设备的发射滤波器，所述一个或多个滤波器设备中的每一个包括单晶声学谐振器装置；RF接收模块，被耦合到所述基带信号处理模块并被配置在接收路径上，其中，所述RF接收模块包括接收滤波器；天线，被耦合到每个所述RF发射模块和每个所述RF接收模块；天线控制装置，被耦合到每条所述接收路径和每条所述发射路径，并且被配置为选择所述接收路径之一或所述发射路径之一，其中，所述天线控制装置被耦合到所述一个或多个收发器模块；功率放大器模块，被耦合到所述控制器、所述电源和所述一个或多个收发器模块；所述功率放大器模块被配置在每条所述发射路径和每条所述接收路径上，其中，所述功率放大器模块包括多个通信频带，每个通信频带具有功率放大器，其中，每个收发器模块的所述一个或多个滤波器设备被配置到所述多个通信频带中的一个或多个；其中，所述滤波器设备的每个单晶声学谐振器装置包括：衬底，具有衬底表面区域；支撑层，形成为上覆于所述衬底表面区域，所述支撑层具有形成在所述支撑层内的气腔；压电膜，形成为上覆于所述支撑层和所述衬底，所述压电膜具有形成在所述压电膜内的接触过孔；底部电极，形成在所述压电膜的一部分下方，所述底部电极被配置在所述支撑层的气腔内并且在所述压电膜的接触过孔的下方；顶部电极，形成为上覆于所述压电膜的一部分；顶部金属，形成为上覆于所述压电膜的一部分，所述顶部金属被配置在所述压电膜的接触过孔内；第一接触金属，形成为上覆于所述压电膜的一部分，所述第一接触金属被电耦合到所述顶部电极；以及第二接触金属，形成为上覆于所述压电膜的一部分，所述第二接触金属通过所述压电膜的接触过孔被电耦合到所述顶部金属和所述底部电极。2.根据权利要求1所述的系统，还包括：冷却模块，被耦合到所述电源、所述一个或多个收发器模块和所述功率放大器模块。3.根据权利要求1所述的系统，其中，所述电源包括：电源供应器、基于电池的电源供应器、或与备用电池组合的电源供应器。4.根据权利要求1所述的系统，被配置为基站，其中，根据范围、容量和功率容量，所述基站的特征在于宏、微、纳米、微微或毫微微。
5.根据权利要求1所述的系统，被配置为Wi
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Fi接入点。6.根据权利要求1所述的系统，其中，所述衬底包括硅(S)、碳化硅(SiC)、蓝宝石(Al2O3)、二氧化硅(SiO2)或其他硅材料。7.根据权利要求1所述的系统，其中，所述压电膜是单晶或多晶压电膜，包括：氮化铝(AlN)、氮化铝钪(AlScN)、氮化镓(GaN)、氮化铝镓(AlGaN)、Al
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Sc1‑
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N或Al
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Ga1‑
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N材料，特征是其成分为0≤X<1.0；或者氮化镁铪铝(MgHfAlN)。8.根据权利要求1所述的系统，其中，所述压电膜是多晶压电膜的上部，包括：氮化铝(AlN)、氮化铝钪(AlScN)、氮化镓(GaN)、氮化铝镓(AlGaN)、Al
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N或Al
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N材料，特征是其成分为0≤X<1.0；或者氮化镁铪铝(MgHfAlN)。9.根据权利要求1所述的系统，其中，所述第一电极、所述第二电极和所述顶部金属包括钼(Mo)、钌(Ru)、钨(W)或其他导电材料；并且其中，所述第一接触金属和所述第二接触金属包括金(Au)、铝(Al)、铜(Cu)、镍(Ni)、铝青铜(AlCu)或其他金属材料。10.根据权利要求1所述的系统，其中，所述衬底包括裸露且暴露的晶体材料；并且其中，所述压电膜被配置为以6000米/秒和更高的声速传播纵向信号；并且其中，所述第一接触金属和所述第二接触金属被配置为共面布置。11.一种固定无线通信系统，包括：控制器；信号处理模块，被耦合到所述控制器；一个或多个收发器模块，被耦合到所述控制器，每个所述收发器模块包括：发射模块，被耦合到所述信号处理模块并被配置在发射路径上，其中，所述发射模块包括具有一个或多个滤波器设备的发射滤波器，所述一个或多个滤波器设备中的每一个包括单晶声学谐振器装置；接收模块，被耦合到所述信号处理模块并被配置在接收路径上，其中，所述接收模块包括接收滤波器；天线，被耦合到每个所述发射模块和每个所述接收模块；天线控制装置，被耦合到每条所述接收路径和每条所述发射路径，并且被配置为选择所述接收路径之一或所述发射路径之一，其中，所述天线控制装置被耦合到所述一个或多个收发器模块；其中，所述滤波器设备的每个单晶声学谐振器装置包括：衬底，具有衬底表面区域；支撑层，形成为上覆于所述衬底表面区域，所述支撑层具有形成在所述支撑层内的气腔；压电膜，形成为上覆于所述支撑层和所述衬底，所述压电膜具有形成在所述压电膜内的接触过孔；底部电极，形成在所述压电膜的一部分下方，所述底部电极被配置在所述支撑层的气腔内并且在所述压电膜的接触过孔...

【专利技术属性】
技术研发人员：罗摩克里希那，
申请(专利权)人：阿库斯蒂斯有限公司，
类型：发明
国别省市：