一種用于無線通信的具有橋接器的耦合諧振濾波器的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實用新型涉及無線通信領(lǐng)域，尤其涉及具有橋接器的耦合諧振濾波器。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著薄膜與微納制造技術(shù)的發(fā)展，電子元件正朝著微型化、高頻率、高密集復(fù)用和低功耗的方向發(fā)展；電子諧振器被運用于電子通信領(lǐng)域的許多應(yīng)用中；例如，許多無線通信設(shè)備、射頻設(shè)備(RF)和微頻率諧振器都用于濾波器以改善信號的接收和傳輸。通常，濾波器包括電感器、電容器以及近期的諧振器。
[0003]目前，濾波器所要達(dá)到的理想狀態(tài)是減少電子器件組件的尺寸。所公知的過濾器技術(shù)提出了一種勢皇以使濾波器整體最小化；隨著電子元件尺寸減少的需要，已經(jīng)出現(xiàn)了基于壓電效應(yīng)的諧振器，所述諧振器的壓電材料中產(chǎn)生的聲共振模式被轉(zhuǎn)換成電波應(yīng)用于電子通信領(lǐng)域。典型的有體聲波諧振器(BAW)和使用壓電材料的BAW形成的薄膜體聲波諧振器(FBAR)。FBARs是和石英類似的體聲波諧振器，按比例縮小至具有GHz共振頻率，由于FBARs的厚度、長度和寬度具有微米數(shù)量級，因此有利于一些公知的諧振器的緊湊性；基于FBAR技術(shù)的濾波器稱為耦合諧振濾波器(CRF)，如果形成CRF的兩個FBAR之間的耦合程度過大(過耦合)時，其通帶的寬度過大，過深，則在其通帶中心的插入損耗過高；如果兩個FBAR之間的耦合程度過低(低于耦合)時，則CRF的通帶太窄。
【實用新型內(nèi)容】
[0004]針對上述問題，本實用新型的目的是提供，解決濾波器中的薄膜體聲波諧振器過于耦合或耦合不足引起通帶中心損耗過高或過低的技術(shù)問題。
[0005]為解決上述技術(shù)問題，本實用新型采用的技術(shù)方案是:一種用于無線通信的具有橋接器的耦合諧振濾波器，通過連接側(cè)與連接體連接；連接體向第二頂部電極提供電信號以在電壓層內(nèi)激發(fā)聲波；第二頂部電極位于耦合諧振濾波器的最上方，第二頂部電極包括第二橋接器，第二橋接器設(shè)置在耦合諧振濾波器的各個面上，在所需的頻率范圍內(nèi)，插于耦合諧振濾波器周邊的第二橋接器有助于減少插入損耗和提高品質(zhì)因數(shù)Q。
[0006]耦合諧振濾波器形成于具有空腔的襯底上，包括第一底部電極、第一壓電層、整平層、第一頂部電極、聲耦合層、第二底部電極、第二壓電層、第二頂部電極、連接側(cè)和連接體；襯底中設(shè)置有高聲阻抗和低聲阻抗交替層用于聲學(xué)隔離；第一頂部電極內(nèi)左對稱設(shè)置著第一橋接器，第二頂部電極內(nèi)左右對稱設(shè)置著第二橋接器；第一底部電極位于襯底上方，部分橫跨空腔；第一壓電層位于第一底部電極上方；整平層位于第一壓電層上方，由不可刻蝕的硼硅酸玻璃組成，不與空腔重疊；第一底部電極、第一壓電層和第一頂部電極構(gòu)成耦合諧振濾波器的第一個體聲波諧振器，將體聲波諧振器放置于空腔上方，成為薄膜體聲波諧振器，也即耦合諧振濾波器的底部薄膜體聲波諧振器；將體聲波諧振器放置于回聲板上方，成為固態(tài)諧振器；本實用新型可使用薄膜體聲波諧振器或固態(tài)諧振器。
[0007]第一橋接器設(shè)置于第一頂部電極內(nèi)，和整平層部分相接，第一橋接器和第二橋接器設(shè)置于耦合諧振濾波器周邊；橋接器的橫截面形狀為梯形或其他形狀；第一橋接器和第二橋接器的斜面有益于位于第一橋接器和第二橋接器上的層的質(zhì)量；第一橋接器和第二橋接器的形狀可以各自不同；第一橋接器和第二橋接器的大小和相對位置可不同；第一橋接器和第二橋接器的寬度為2.0 μπι?10.0 μπι，高度為30nm?150nm，高度的下限通過在形成第一橋接器和第二橋接器過程中的犧牲材料釋放情況來界定；高度上限由第一橋接器和第二橋接器上的層的質(zhì)量或非平面結(jié)構(gòu)的后續(xù)處理的質(zhì)量決定；第一橋接器和第二橋接器必須足夠?qū)挘源_保損耗波在耦合諧振濾波器區(qū)域邊界或去耦合區(qū)域的適度衰減，以盡量減少操作頻率中存在的傳播波型進(jìn)入磁場區(qū)域。另一方面，如果橋接器太寬，會出現(xiàn)可靠性的問題，限制類似的耦合諧振濾波器布置在一起，從而增加芯片不必要的總面積；第一橋接器和第二橋接器延伸至空腔外，形成搭接區(qū)，搭接區(qū)的寬度為0.0 μ m?5.0 μ m。此外，第一橋接器、第二橋接器和空腔的搭接區(qū)的寬度和位置可選擇，以提高諧振模式的品質(zhì)因數(shù)Q ;耦合諧振濾波器的搭接區(qū)越大，其品質(zhì)因數(shù)Q提升越快。
[0008]聲耦合層位于第一頂部電極上方，聲耦合層包括摻雜碳氧化物、碳摻雜氧化硅或其他介電材料，例如，多空硅癢氮化物、多孔摻硼硅酸鹽玻璃或多孔磷硅玻璃。一般來說，用于制造聲耦合層的材料選擇性提供相對低的聲阻抗和損耗，以便達(dá)到期望的通帶特性。
[0009]第二底部電極位于聲耦合層上方，第二壓電層位于第二底部電極上方，第二頂部電極位于第二壓電層上方；第二底部電極、第二壓電層和第二頂部電極構(gòu)成耦合諧振濾波器的第二個體聲波諧振器，也即為耦合諧振濾波器的頂部薄膜體聲波諧振器；第一底部電極和第二頂部電極為鉬層制造，鉬層厚度為300nm?lOOOnm。第一壓電層和第二壓電層為氮化銷層，氮化銷層厚度為500nm?1500nm ;第一頂部電極和第二底部電極為鶴層，鶴層厚度為 300nm ?lOOOnm。
[0010]第一橋接器和第二橋接器通過對位于第一壓電層和第二壓電層上的犧牲材料進(jìn)行圖案化成型后形成在第一壓電層和第二壓電層上；耦合諧振濾波器的各個層成型后，犧牲材料從第一橋接器和第二橋接器上去除，而被空氣填充；第一橋接器和第二橋接器在耦合諧振濾波器周圍形成一個有源區(qū)；該有源區(qū)包括第一體聲波諧振器的一部分、第二體聲波諧振器、位于空腔上方的聲耦合層、第一橋接器的周邊界限和第二橋接器。也即有源區(qū)圍繞在耦合諧振濾波器的周邊，由于空氣存在于，有源區(qū)通過第一橋接器、第二橋接器和空腔106而構(gòu)成不連續(xù)聲阻抗，因此，在耦合諧振濾波器的有源區(qū)中形成一個有利的共振腔；此夕卜，第一橋接器和第二橋接器可以像空腔一樣不填充任何物質(zhì)；第一橋接器和第二橋接器還可以其中一個或兩個完全填充材料以產(chǎn)生不連續(xù)的聲阻抗。
[0011]第一橋接器、第二橋接器或二者都不一定必須沿著耦合諧振濾波器的所有邊緣延伸，也即不必沿著耦合諧振濾波器的整個周邊。
[0012]綜上所述，由第一橋接器和第二橋接器所提供的聲阻抗不匹配會導(dǎo)致聲波在耦合諧振濾波器的邊界發(fā)射，進(jìn)而以其他方式從有源區(qū)中傳播出去和丟失，從而導(dǎo)致能量損失；第一橋接器和第二橋接器用于限制耦合諧振濾波器的有源區(qū)模組，減少耦合諧振濾波器的能量損失，進(jìn)而增加耦合諧振濾波器的品質(zhì)因數(shù)Q，提高在耦合諧振濾波器通帶特性。
【附圖說明】
[0013]圖1為本實用新型俯視示意圖。
[0014]其中:耦合諧振濾波器100、第二頂部電極101、連接側(cè)102、連接體103、第二橋接器104、分隔線IB-1Bo
[0015]圖2為本實用新型沿圖1所示的分隔線1B-1B的剖視圖。
[0016]其中:第二頂部電極101、連接側(cè)102、連接體103、第二橋接器104、襯底105、空腔106、第一底部電極107、第一壓電層108、整平層109、第一橋接器110、第一頂部電極111、聲耦合層112、第二底部電極113、第二壓電層114、搭接區(qū)115。
【具體實施方式】
[0017]下面結(jié)合附圖所描述的實施方式對本實用新型作進(jìn)一步詳細(xì)說明。
[0018]一種用于無線通信的具有橋接器的耦合諧振濾波器，如圖1所示為具有橋接器的耦合諧振濾波器(CRF) 100的俯視圖，CRF100為五邊形，通過位于五邊形一端的連接側(cè)102與連接體103連接；連接體103向第二頂部電極101提供電信號以在電壓層(圖1未示出)內(nèi)激發(fā)聲波；第二頂部電極101于水平面平鋪排列為一層，位于CRF 100的最上方，第二頂部電極101包括第二橋接器104，第二橋接器104設(shè)置在CRF100的各個面上(在連接側(cè)102的第二橋接器104在圖1中不可見)，在所需的頻率范圍內(nèi)，插于CRF 100周邊的第二橋接器104有助于減少插入損耗和提高品質(zhì)因數(shù)Q。
[0019]圖2所示為CRF100沿圖1中的分割線1B-1B的橫截面圖。如圖所示，CRF100形成于具有空腔106的襯底105上，包括第一底部電極107、第一壓電層108、整平層109、第一頂部電極111、聲耦合層112、第二底部電極113、第二壓電層114、第二頂部電極101、連接側(cè)102和連接體103 ;襯底105中設(shè)置有高聲阻抗和低聲阻抗交替層(未示出)以用于聲學(xué)隔離；第一頂部電極111內(nèi)左對稱設(shè)置著第一橋接器110，第二頂部電極101內(nèi)左對稱設(shè)置著第二橋接器104。
[0020]第一底部電極107位于襯底105上方，部分橫跨空腔106 ;第一壓電層108位于第一底部電極107上方；整平層109位于第一壓電層108上方，由不可刻蝕的硼硅酸玻璃組成，不和空腔106重疊，整平層109的一側(cè)從下至上依次排列為第一頂部電極111、聲耦合層112和第二底部電極113，第一頂部電極111和整平層109的下側(cè)在同一水平線上，位于第一壓電層108上方，第二底部電極113上方和整平層109的上側(cè)平齊；第一底部電極107、第一壓電層108和第一頂部電極111構(gòu)成CRF100的第一個BAW諧振器，將BAW諧振器放置于空腔