具有多隔膜厚度的横向激励薄膜体声波谐振器及制作方法与流程

本公开涉及使用声波谐振器的射频滤波器，尤其涉及用于通信设备的滤波器。

背景技术：

1、射频(rf)滤波器是双端器件，其被配置为通过一些频率，阻止其它频率，其中“通过”意味着以相对低的信号损耗进行传输，而“阻止”意味着阻塞或基本上衰减。滤波器通过的频率范围称为滤波器的“通带”。由这种滤波器阻止的频率范围称为滤波器的“阻带”。典型的rf滤波器具有至少一个通带和至少一个阻带。通带或阻带的具体要求取决于具体应用。例如，“通带”可以定义为一个频率范围，其中滤波器的插入损耗优于诸如1db、2db或3db的定义值。“阻带”可以定义为一个频率范围，其中滤波器的抑制大于定义值，例如20db、30db、40db或更大的值，这取决于具体的应用。

2、rf滤波器用于通过无线链路传输信息的通信系统中。例如，rf滤波器可见于蜂窝基站、移动电话和计算设备、卫星收发器和地面站、物联网(1ot)设备、膝上型计算机和平板电脑、定点无线电链路和其它通信系统的rf前端中。rf滤波器也用于雷达和电子和信息战系统。

3、rf滤波器通常需要许多设计方面的权衡，以针对每个特定应用实现诸如插入损耗、拒绝、隔离、功率处理、线性、尺寸和成本之类的性能参数之间的最佳折中。具体的设计和制造方法和增强可以同时使这些需求中的一个或几个受益。

4、无线系统中rf滤波器的性能的增强可对系统性能产生广泛影响。可以通过改进rf滤波器来改进系统性能，例如单元尺寸更大、电池续航时间更长、数据速率更高、网络容量更大、成本更低、安全性增强、可靠性更高等。可在无线系统的各个级别上单独地或组合地实现这些改进点，例如在rf模块、rf收发器、移动或固定子系统或网络级别实现这些改进点。

5、要想获得更宽的通信信道带宽，就势必要用到更高频率的通信频带。当前的ltetm(长期演进)规范定义频段在3.3ghz到5.9ghz之间。这些频段目前未使用。无线通信的未来建议包括频率高达28ghz的毫米波通信频段。

6、用于当前通信系统的高性能rf滤波器通常结合声波谐振器，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)和其他类型声波谐振器。但是，这些现有技术不适合在更高的频率下使用，未来的通信网络需要用到更高的频率。

技术实现思路

1、本发明公开了一种滤波器器件，包括：一衬底，具有一表面；一单晶压电板，具有正面和背面，所述背面附接到所述衬底的表面，所述单晶压电板的部分形成跨越所述衬底中的各个空腔的多个隔膜；和一导体图案，在所述正面上形成，所述导体图案包括多个谐振器的多个叉指换能器(idt)，其中所述多个idt中的至少一个第一idt的交错指状物设置在具有第一厚度的隔膜上，并且所述多个idt中的至少一个第二idt的交错指状物设置在具有第二厚度的隔膜上，所述第二厚度小于所述第一厚度。

2、其中，所述多个idt中的一个或多个的交错指状物设置在具有介于所述第一厚度和所述第二厚度之间的其他厚度的各个隔膜上。

3、其中，所述多个隔膜包括：至少一个具有第一厚度的隔膜；至少一个具有第二厚度的隔膜；和一个或多个隔膜，具有介于所述第一厚度和所述第二厚度之间的一个或多个附加厚度。

4、其中，所述单晶压电板和所有idt被配置成使得施加到每个idt的相应射频信号在相应隔膜内激发相应剪切主声模。

5、其中，所有所述剪切主声模的声能流的方向基本上正交于各个隔膜的所述正面和所述背面。

6、其中，所述单晶压电板是铌酸锂和钽酸锂中的一种。

7、其中，所述第二厚度大于或等于200nm，并且所述第一厚度小于或等于1000nm。

8、其中，所述多个idt中的每一个设置在跨越相应空腔的相应隔膜上。

9、其中，所述多个谐振器包括至少一个并联谐振器和至少一个串联谐振器，所述至少一个并联谐振器的idt指状物设置在具有所述第一厚度的隔膜上，并且所述至少一个串联谐振器的idt指状物设置在具有所述第二厚度的隔膜上。

10、其中，所述多个谐振器包括多个并联谐振器和多个串联谐振器，所有并联谐振器的idt指状物设置在具有所述第一厚度的隔膜上，并且所有串联谐振器的idt指状物设置在具有所述第二厚度的隔膜上。

11、本发明还公开了一种制造滤波器器件的方法，包括：将具有相对的正面和背面和第一厚度的压电板的背面附接到衬底的表面；选择性地将所述压电板的部分从所述第一厚度减薄到第二厚度，所述第二厚度小于所述第一厚度；在所述衬底中形成空腔，使得所述单晶压电板的部分形成跨越各个空腔的多个隔膜；和在所述正面上形成导体图案，该导体图案包括多个谐振器的多个叉指换能器(idt)，其中，所述多个idt中的至少一个第一idt的交错指状物设置在一个或多个具有所述第一厚度的隔膜上，并且所述多个idt中的至少一个第二idt的交错指状物设置在一个或多个具有所述第二厚度的隔膜上。

12、其中，还包括，选择性地将所述压电板的附加部分减薄至第三厚度，所述第三厚度介于所述第一厚度和所述第二厚度之间，其中所述多个idt中的至少一个第三idt的交错指状物设置在具有所述第三厚度的隔膜上。

13、其中，还包括：选择性地将所述压电板的附加部分减薄至一个或多个附加厚度，所述一个或多个附加厚度介于所述第一厚度和所述第二厚度之间。

14、其中，所述单晶压电板和所有idt被配置为使得施加到每个idt的相应射频信号在所述相应隔膜内激发相应剪切主声模。

15、其中，所有所述剪切主声模的声能流的方向基本上正交于各个隔膜的正面和背面。

16、其中，所述单晶压电板是铌酸锂和钽酸锂中的一种。

17、其中，所述第二厚度大于或等于200nm，并且所述第一厚度小于或等于1000nm。

18、其中，所述多个idt中的每一个设置在跨越相应空腔的相应隔膜上。

19、其中，所述多个谐振器包括至少一个并联谐振器和至少一个串联谐振器，所述至少一个并联谐振器的idt指状物设置在具有所述第一厚度的隔膜上，并且所述至少一个串联谐振器的idt指状物设置在具有所述第二厚度的隔膜上。

20、其中，所述多个谐振器包括多个并联谐振器和多个串联谐振器，所有并联谐振器的idt指状物设置在具有所述第一厚度的隔膜上，并且所有串联谐振器的idt指状物设置在具有所述第二厚度的隔膜上。

技术特征：

1.一种滤波器器件，包括：

2.根据权利要求1所述的滤波器器件，还包括一个或多个附加横向激励体声波谐振器的交错指状物，所述一个或多个附加横向激励体声波谐振器具有相应隔膜，所述相应隔膜具有以下厚度之一：所述第一厚度、所述第二厚度、以及不同于所述第一厚度或所述第二厚度的第三厚度。

3.根据权利要求2所述的滤波器器件，其中每个附加横向激励体声波谐振器包括跨越相应空腔的相应隔膜。

4.根据权利要求1所述的滤波器器件，其中所述压电层和所有idt被配置成使得施加到所述第一idt和所述第二idt的相应射频信号在相应隔膜内主要地且横向地激发相应剪切声模。

5.根据权利要求4所述的滤波器器件，其中每个相应剪切声模的声能流的方向基本上正交于相应隔膜的相对表面。

6.根据权利要求1所述的滤波器器件，其中所述压电层是铌酸锂和钽酸锂中的一种。

7.根据权利要求1所述的滤波器器件，其中所述第二厚度小于所述第一厚度且大于或等于100nm，并且所述第一厚度小于或等于1500nm。

8.根据权利要求1所述的滤波器器件，还包括设置在相应附加隔膜处的一个或多个附加idt的交错指状物，所述附加隔膜具有不同于所述第一厚度和所述第二厚度的相应厚度。

9.根据权利要求1所述的滤波器器件，还包括一个或多个附加并联谐振器和一个或多个附加串联谐振器，其中所有并联谐振器的相应隔膜具有所述第一厚度，并且所有串联谐振器的相应隔膜具有所述第二厚度。

10.根据权利要求1所述的滤波器器件，其中所述第一厚度和所述第二厚度之间的差与所述串联谐振器和所述并联谐振器之间的频率偏移相关联。

11.根据权利要求10所述的滤波器器件，还包括在所述串联谐振器和所述并联谐振器中的每一个谐振器上方的相应介电层，并且其中所述串联谐振器和所述并联谐振器之间的频率偏移还与所述串联谐振器和所述并联谐振器的相应介电层的不同厚度相关联。

12.根据权利要求10所述的滤波器器件，其中，以下两者与所述第一横向激励体声波谐振器和所述第二横向激励体声波谐振器之间的频率偏移相关联：所述第一厚度和所述第二厚度之间的差；以及与所述第二横向激励体声波谐振器的第二间距不同的所述第一横向激励体声波谐振器的第一间距。

13.根据权利要求11所述的滤波器器件，其中，所述串联谐振器上方的相应介电层的厚度小于所述并联谐振器的相应介电层的厚度。

14.根据权利要求1所述的滤波器器件，还包括在所述串联谐振器和所述并联谐振器中的每一个谐振器上方的相应介电层，并且其中，以下项与所述第一横向激励体声波谐振器和所述第二横向激励体声波谐振器之间的频率偏移相关联：所述第一厚度和所述第二厚度之间的差、在每个相应idt之间变化的间距、以及所述第一横向激励体声波谐振器和所述第二横向激励体声波谐振器的相应介电层的不同厚度。

15.根据权利要求1所述的滤波器器件，其中，所述第二厚度小于所述第一厚度。

16.一种滤波器器件，包括：

17.根据权利要求16所述的滤波器器件，其中，所述声布拉格反射器夹在所述衬底的表面和所述单晶压电层的背面之间。

18.根据权利要求17所述的滤波器器件，其中，所述单晶压电层和所有idt被配置成使得施加到第一idt和所述第二idt的相应射频信号在相应隔膜内激发相应剪切主声模，并且其中所述相应剪切主声模的声能流的方向基本上正交于相应隔膜的相对表面。

19.根据权利要求16所述的滤波器器件，其中所述单晶压电层是铌酸锂和钽酸锂中的一种。

20.根据权利要求16所述的滤波器器件，还包括一个或多个附加idt的交错指状物，所述一个或多个附加idt设置在相应附加隔膜上，所述相应附加隔膜具有不同于所述第一厚度和所述第二厚度的相应厚度。

21.根据权利要求16所述的滤波器器件，其中所述第一横向激励体声波谐振器是梯形滤波器电路中的并联谐振器，并且所述第二横向激励体声波谐振器是所述梯形滤波器电路中的串联谐振器。

22.根据权利要求21所述的滤波器器件，其中所述第一厚度和所述第二厚度之间的差与所述串联谐振器和所述并联谐振器之间的频率偏移相关联。

23.根据权利要求22所述的滤波器器件，还包括在所述串联谐振器和所述并联谐振器中的每一个谐振器上方的相应介电层，并且其中所述串联谐振器和所述并联谐振器之间的频率偏移还与所述串联谐振器和所述并联谐振器的相应介电层的不同厚度相关联。

24.根据权利要求16所述的滤波器器件，其中，以下两者与所述第一横向激励体声波谐振器和所述第二横向激励体声波谐振器之间的频率偏移相关联：所述第一厚度和所述第二厚度之间的差；以及与所述第二横向激励体声波谐振器的第二间距不同的所述第一横向激励体声波谐振器的第一间距。

25.根据权利要求16所述的滤波器器件，还包括在所述第一横向激励体声波谐振器和所述第二横向激励体声波谐振器中的每一个谐振器上方的相应介电层，并且其中，以下项与所述第一横向激励体声波谐振器和所述第二横向激励体声波谐振器之间的频率偏移相关联：所述第一厚度和所述第二厚度之间的差、在不同谐振器的相应idt之间变化的间距、以及所述第一横向激励体声波谐振器和所述第二横向激励体声波谐振器的相应介电层的不同厚度。

技术总结
公开了滤波器器件和方法。滤波器器件包括具有表面的衬底。单晶压电板的背面附接到衬底的表面，单晶压电板的部分形成跨越衬底中的各个空腔的多个隔膜。导体图案在压电板的正面上形成，该导体图案包括多个谐振器的多个叉指换能器(IDT)。多个IDT中的至少一个第一IDT的交错指状物设置在具有第一厚度的隔膜上，并且多个IDT中的至少一个第二IDT的交错指状物设置在具有小于第一厚度的第二厚度的隔膜上。

技术研发人员：温切斯拉夫·扬捷切夫,帕特里克·特纳,罗伯特·B·哈蒙德
受保护的技术使用者：株式会社村田制作所
技术研发日：
技术公布日：2024/1/15