声学谐振器制造技术

本申请公开了声学谐振器。一种用于IC封装的集成电路(IC)谐振器模块(100)包括具有表面的声学谐振器(102)和粘附到声学谐振器(102)的表面的布拉格反射器(120)。布拉格反射器(102)包括由具有第一声学阻抗的第一材料形成的低阻抗层(152、154、160)和由具有第二声学阻抗的第二材料形成的高阻抗层(148)。第二声学阻抗大于第一声学阻抗。布拉格反射器(120)进一步包括布拉格光栅层(104)，该布拉格光栅层(104)由第二材料的随机或周期性间隔的贴片(164)形成，这些贴片由填充有第一材料的通孔(168)分隔。(168)分隔。(168)分隔。

【技术实现步骤摘要】
声学谐振器


[0001]本说明书涉及声学谐振器，更具体地说，本说明书涉及用于IC封装的集成电路(IC)谐振器模块。

技术介绍

[0002]压电谐振器是实施声学谐振器的电气部件。压电谐振器由压电材料形成，压电材料在某些频率(称为谐振频率)下以比其他频率更大的幅度自然振荡。实施声学谐振器的电气器件具有两个谐振频率，串联谐振频率f
s
和并联谐振频率f
p
。在串联谐振频率f
s
处，声学谐振器的阻抗最小，在并联谐振频率f
p
处，声学谐振器的阻抗最大。
[0003]体声波(BAW)谐振器是一种机电器件，其中驻声波由压电材料体中的电信号生成。在一些示例中，BAW谐振器包括压电材料，诸如夹在两个金属电极之间的石英、氮化铝(AlN)或氧化锌(ZnO)。压电材料的谐振(固有)频率和压电材料的厚度可用作设计参数，以获得所需的操作频率。BAW谐振器相对于夹在用作声学反射镜的两个电极层之间的压电薄膜垂直移动信号。当频率被引入BAW谐振器时，该结构就会发生谐振。BAW谐振器以高电品质因数(Q)存储最大声能，并且机械振动被转换并作为低噪声电信号输出。

技术实现思路

[0004]第一示例涉及一种用于IC封装的集成电路(IC)谐振器模块。IC谐振器模块包括具有表面的声学谐振器。IC谐振器模块还包括粘附到声学谐振器的第一表面的布拉格反射器。布拉格反射器包括由具有第一声学阻抗的第一材料形成的低阻抗层和由具有第二声学阻抗的第二材料形成的高阻抗层，第二声学阻抗大于第一声学阻抗。布拉格反射器还包括布拉格光栅层，该布拉格光栅层由第二材料的随机间隔的贴片形成，该第二材料由填充有第一材料的通孔分隔。
[0005]第二示例涉及一种用于形成IC封装的声学谐振器的方法。该方法包括在衬底上形成布拉格反射器。布拉格反射器包括布拉格光栅层，该布拉格光栅层具有带有第一声学阻抗的第一材料的随机间隔的贴片，该随机间隔的贴片由填充有具有第二声学阻抗的第二材料的通孔分隔，其中第一声学阻抗大于第二声学阻抗。该方法还包括在布拉格反射器上形成声波谐振器。
附图说明
[0006]图1图示了用于IC封装的集成电路(IC)谐振器模块的示意图。
[0007]图2图示了将杂散模式的影响展示为声学谐振器中频率函数的曲线图。
[0008]图3A
‑
图3D图示了描绘当声波通过布拉格光栅层时声波的衍射的序列。
[0009]图4图示了阻抗曲线图和增益曲线图，它们将测量阻抗和测量增益表示为覆盖(overlay)布拉格光栅层的声学谐振器的频率的函数。
[0010]图5图示了用于IC封装的IC谐振器模块的替代示例。
[0011]图6A
‑
图6D图示了用于IC封装的IC谐振器的其他替代示例。
[0012]图7图示了一种IC封装，该IC封装包括其上安装有IC谐振器模块的腔体绝缘体上硅(C
‑
SOI)晶圆。
[0013]图8A
‑
图8D图示了用于形成包括IC谐振器模块的IC封装的方法。
[0014]图9A
‑
图9H图示了用于形成具有布拉格光栅层的布拉格反射器的示例子方法。
[0015]图10图示了用于生成采用IC谐振器模块的温度稳定基准时钟信号的振荡器电路的框图。
[0016]图11图示了用于形成IC谐振器模块的示例方法的流程图。
具体实施方式
[0017]本说明涉及一种用于集成电路(IC)封装的IC谐振器模块。IC谐振器模块是一种包括声学谐振器(诸如BAW谐振器或表面声波(SAW)谐振器)的固态器件。声学谐振器包括压电材料，诸如夹在两个电极之间的氮化铝(AlN)。电极被配置为耦合到IC谐振器模块的节点(例如，端子)，以使IC谐振器模块能够与外部部件(诸如IC封装上的其他部件或IC封装外部的部件)通信。
[0018]声学谐振器包括第一表面和第二表面，第一表面与第二表面相对。第一布拉格反射器粘附到声学谐振器的第一表面，并且第二布拉格反射器粘附到声学谐振器的第二表面。第一布拉格反射器和第二布拉格反射器包括由具有第一声学阻抗的第一材料形成的低阻抗层。在一些示例中，第一种材料是二氧化硅(SiO2)。此外，第一布拉格反射器和第二布拉格反射器包括由具有第二声学阻抗的第二材料形成的高阻抗层(或多个高阻抗层)，第二声学阻抗大于第一声学阻抗。在各种示例中，第二种材料为钨(W)或钛钨(TiW)。此外，第一布拉格反射器包括布拉格光栅层，该布拉格光栅层由被填充有第一材料的通孔分隔的第二材料的随机间隔的贴片形成。IC谐振器模块安装在衬底上，使得第一布拉格反射器(包括布拉格光栅层)覆盖在衬底上。此外，在一些示例中，将端盖(例如，诸如塑料的IC封装材料)应用于IC谐振器模块，使得第二布拉格反射器位于端盖下方。
[0019]在操作过程中，施加在声学谐振器的电极上的电信号导致声波从压电层并朝向衬底和端盖发射。第一布拉格反射器和第二布拉格反射器将部分声波反射回压电材料，以将IC谐振器模块与衬底声学隔离。然而，声波的一些部分穿过第一布拉格反射器传播并到达布拉格光栅层。布拉格光栅层的通孔衍射声波的这些部分以改变其轨迹，防止衬底反射这些声波，并防止在声学谐振器处引入杂散模式信号。
[0020]图1图示了IC谐振器模块100，该模块包括声学谐振器102，诸如包括用于抑制杂散模式信号的布拉格光栅层104的BAW谐振器或SAW谐振器。IC谐振器模块100可用于振荡器电路中以生成基准时钟信号，使得在一些示例中，IC谐振器模块100耦合到外部电路。此外，IC谐振器模块100可用于滤波器中。在一些示例中，IC谐振器模块100安装在IC封装中。声学谐振器102被实施为具有串联谐振频率f
s
和并联谐振频率f
p
的固态器件。声学谐振器102包括由压电膜形成的压电层108，例如氮化铝(AlN)层或氧化锌(ZnO)层。压电层108夹在耦合到IC谐振器模块100的第一节点(例如，端子)的第一电极112和耦合到IC谐振器模块100的第二节点(例如，第二端子)的第二电极116之间。第一电极112和第二电极116由导电材料形成，诸如铜(Cu)、铝(Al)、金(Au)、铂(Pt)或钼(Mo)。
[0021]IC谐振器模块100包括第一布拉格反射器120和第二布拉格反射器124。在所图示的取向中，第一布拉格反射器120位于声学谐振器102的下方，并且第二布拉格反射器124覆盖声学谐振器102。因此，在所图示的示例中，第一布拉格反射器120粘附到声学谐振器102的第一表面，并且第二布拉格反射器124粘附到声学谐振器102的第二表面，并且第二表面与第一表面相对。然而，在其他示例中，其他取向是可能的。第一布拉格反射器120夹在声学谐振器102和衬底128之间。在一些示例中，衬底128由硅形成，诸如IC谐振器模块100的硅晶圆中的硅(Si)。第二布拉格反射器124夹在声学本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种用于集成电路封装即IC封装的IC谐振器模块，其包括：具有表面的声学谐振器；以及布拉格反射器，其粘附到所述声学谐振器的所述表面，所述布拉格反射器包括：低阻抗层，其由具有第一声学阻抗的第一材料形成；高阻抗层，其由具有第二声学阻抗的第二材料形成，所述第二声学阻抗大于所述第一声学阻抗；以及布拉格光栅层，其由被填充有所述第一材料的通孔分隔的所述第二材料的随机或周期性间隔的贴片形成。2.根据权利要求1所述的IC谐振器模块，其中所述布拉格反射器是第一布拉格反射器，并且所述声学谐振器的所述表面是第一表面，所述声学谐振器具有与所述第一表面相对的第二表面，并且所述IC谐振器模块进一步包括粘附到所述声学谐振器的所述第二表面的第二布拉格反射器。3.根据权利要求2所述的IC谐振器模块，其中所述第二布拉格反射器进一步包括：由所述第一材料形成的低阻抗层；以及由所述第二材料形成的高阻抗层。4.根据权利要求2所述的IC谐振器模块，其进一步包括粘附到所述第一布拉格反射器的衬底。5.根据权利要求4所述的IC谐振器模块，其中所述衬底是第一衬底，并且所述第一衬底的一部分覆盖用于所述IC封装的第二衬底的腔体。6.根据权利要求1所述的IC谐振器模块，其中所述声学谐振器是体声波谐振器即BAW谐振器或表面声波谐振器即SAW谐振器。7.根据权利要求1所述的IC谐振器模块，其中所述布拉格光栅层是第一布拉格光栅层；其中所述第二布拉格反射器进一步包括：低阻抗层，其由所述第一材料形成；高阻抗层，其由所述第二材料形成；第二布拉格光栅层，其由被填充有所述第一材料的通孔分隔的所述第二材料的随机或周期性间隔的贴片形成。8.根据权利要求1所述的IC谐振器模块，其中所述高阻抗层是第一高阻抗层，所述布拉格反射器进一步包括由所述第二材料形成的第二高阻抗层，其中所述第一高阻抗层和所述第二高阻抗层由所述低阻抗层的第一低阻抗层分隔，并且所述布拉格光栅层由所述低阻抗层的第二低阻抗层与所述第二高阻抗层分隔。9.根据权利要求1所述的IC谐振器模块，其中所述高阻抗层是第一高阻抗层，所述布拉格反射器进一步包括由所述第二材料形成的第二高阻抗层，其中所述第一高阻抗层和所述第二高阻抗层由所述低阻抗层的两个低阻抗层和所述布拉格反射器的所述布拉格光栅层分隔。10.根据权利要求1所述的IC谐振器模块，其中所述布拉格反射器的所述布拉格光栅层被配置为衍射从所述声学谐振器...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈辉耀，TT，
申请(专利权)人：德克萨斯仪器股份有限公司，
类型：发明
国别省市：