CN100586010C - 声体波滤波器及消去不要的侧通带方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种由薄膜声体波振荡器所制成的声体波滤波器(40)，以及一种消除不要的侧通带的方法。此BAW滤波器乃包括一衬底(14)，一振荡器区段(11)，以及一声学镜象(12)。更进一步地是，其乃包括位在该振荡器区域(11)中的一解谐构件(31)，其用以提供精准的通带特征，以及包括位在该声学镜象区段(12)中的一额外解谐构件(41)，以抑制不要的侧通带特征。
Description
技术领域
本发明系相关于一种声体波滤波器，例如，由牢固架设之薄膜声体波振荡器所制成的格子滤波器(lattice filters)、或梯型滤波器(ladder filters)，以及一种用于消除在该滤波器响应中之不要的侧通带的方法。
背景技术
正如图1所示，已知状态之一牢固架设的、或声学镜象型态的薄膜声体波振荡器滤波器10系包括一振荡器区段11，乃是以压电材质，例如，ZnO、或AlN，的一压层(piezolayer)19作为基础，以及系包括一声学镜象(acoustic mirror)12，而这些则是全都架设于由，举例而言，玻璃，所制成的一衬底14之上，再者，所述薄膜声体波振荡器16，18乃会将音波(sound waves)转变成为电信号，反之亦然，并且，也可以因为其依赖电性阻抗的频率，而被使用作为在电子电路中的一滤波器。
典型地，该薄膜声体波振荡器滤波器10的该声学镜象12乃是由不同声学阻抗(acoustic impedance)材质之反射层24至30所组成的一结合所制成，并且，一声学镜象12乃是借助沉积其不同材质的各层24至30而会被建立在该衬底14之上，因而在该衬底14上形成不同材质之反射层24至30的一堆栈，接下来，一底部电极20，32系会被沉积在该声学镜象12之上，以及压电材质的该压层19接着会被沉积于该底部电极20，32之上，以形成一所谓的压层19，最终，一顶部电极21，33系会被沉积于该压层19之上，其中，所述顶部与底部电极21，20；33，32以及该压层19的结合乃被称之为该装置的该振荡器区段11，该声学镜象12系用以反射该振荡器区段11所产生的声波，以响应跨越所述电极20，21；32，33而施加于该压层19的一电压，并藉此将该衬底14与该压层19进行声隔绝。
根本上，所述反射层24至30所需具备的是，对在该压电材质中所产生之声能(acoustic energy)的一良好反射，因而使得此能量不会具有最终将造成一不要的能量损失之自该振荡器的泄漏。
一薄膜声体波振荡器滤波器10的机械振荡频率乃是借助其让该声波完成一自该顶部表面到达该底部、经历一反射、再回到该顶部之旅程所需要的时间所加以决定，而该装置越薄，则该波就越快返回。若是以一简化的方式来看，该振荡、或是共振乃会发生在一被输入于该装置的波系建构性地增加至先前循环中被导入但现在被送回其原先位置的该波之上时的频率，因此，该声体波振荡器的该振荡频率乃是借助所述所沉积之膜的厚度以及特性(亦即，速度，密度)而加以设定。
声体波振荡器系被使用作为用于在，例如，一移动电话之RF区段中之带通滤波器的构件，而如此的一滤波器则可以为一所谓的梯型滤波器，但也可以为格子形式，其中，一梯型滤波器，举例而言，系包括至少一所谓的L区段，其中，一L区段系包括一串联振荡器(seriesresonator)22以及一分流振荡器(shunt resonator)23，以及系因此会包含偶数数量的振荡器，然而，在一些应用中，一滤波器则是会包含奇数数量的振荡器，举例而言，一21/2级的滤波器乃可以具有两个串联振荡器22以及三个分流振荡器23、或是具有三个串联振荡器22以及两个分流振荡器23。
为了自如此的薄膜声体波振荡器中产生一声体波通带滤波器，该分流以及串联声体波振荡器22，23乃加以制造为在不同的频率进行振荡(典型地，但并不需要所有的该串联声体波振荡器22皆处于一个频率，以及所有的该分流声体波振荡器皆处于另一个频率)，而此乃是借助增加该分流声体波振荡器层堆栈23的声学厚度(acousticthickness)所加以建立，如图1以及相对应的叙述所示，典型地，该分流声体波振荡器的振荡频率乃会借助将一较大的材质厚度Δde增加至其顶部电极33而获得降低，举例而言，借助将一分流解谐层(shuntdetuning layer)31沉积在该顶部电极33的顶部之上。
典型地，声体波振荡器的这些滤波器应用乃是于基础的，亦即，第一级，振荡模式M1R，M2R，如图2所示，中操作，因为这些第一级振荡M1R，M2R对于激发电场具有最强的耦接，因此，这些第一级振荡模式M1R，M2R乃会达成最宽广的滤波器响应，不过，除了这些第一级模式M1R，M2R之外，也可以观察到其它的声模(acoustic-modes)M1S，M2S，其中，这些在该声体波振荡器结构之该层堆栈中的较高模式乃可以在较高的频率处受到激发，图2系举例说明此现象，并且，系显示分别形成一梯型滤波器之一分流以及一串联声体波振荡器的两个声体波振荡器的一阻抗标绘图，其中，在大约1800MHz处的强烈峰值P1S，P2S乃是对应于在图1中所显示之该两个声体波振荡器16，18的基础振荡模式M1R，M2R，反之，在大约2800MHz处的两个虚弱峰值P1S，P2S则是会对应于上面所提及的声学过模(acoustic overmodes)M1S，M2S，此外，该虚线34乃是对应于该串联声体波振荡器22，反之，该实线则是对应于在图1中所显示的该分流声体波振荡器23。
值得注意的是，在图3中所显示的该过模(over-mode)MS并不对应于该第一级通带振荡模式MR的第二、或第三、或更高的谐波，实际上，该声学过模MS的频率乃是位在该第一级通带振荡模式MR以及未显示于图3中的该第二谐波振荡模式之间，并且，正如该分流以及该串联振荡器的所述基础振荡模式M1R以及M2R会根据该滤波器规格而产生该滤波器通带一样，所述声学振荡M1S以及M2S也会在图3所显示的该滤波器响应中引起一“侧通带(side passband)”，且在图3中，该声体波通带滤波器之相对应传输乃被绘制成为该频率的一函数。
即使此侧通带系典型地为相当窄带(narrow-banded)、且并非为非常明显，但其却可能会落在一频率区域之中，且在该频率区域里，严谨的阻带限制乃会用以在，举例而言，图3中所显示之分别应用里维持一适当之预先决定滤波器特征，因此，系有需要自多个串联声体波振荡器以及分流声体波振荡器中形成一新的声体波滤波器，且其中，该多个声体波振荡器的每一个乃具有一组振荡频率。
发明内容
所以，本发明的一个目的即在于提供一种具有受抑制之侧通带(特别是在该阻带范围内)的声体波滤波器，以及提供一种用于制造如此之一声体波滤波器的方法。
以下目的系借助本案的主题内容而加以达成，至于较佳实施例的特征则是于下进行定义。
根据本发明的一种声体波滤波器，包括：一衬底，承载有：
-一第一组压电振荡器装置，其具有一薄膜振荡器结构，包括：
-一压层；
-底部电极以及顶部电极，其电连接以形成一串联振荡器分支；
-一第二组压电振荡器装置，其具有一薄膜振荡器结构，与该第一组振荡器装置相似，且底部电极以及顶部电极电连接以形成一分流振荡器分支，其中，
-基础振荡频率乃会借助在压中等平面上的一位置处施加至少一差异解谐层而位移至较低的频率，进而决定该声体波滤波器的带宽Δf，以及
-该第二组振荡器装置乃与该第一组振荡器装置并列配置；
-声学镜象层，位在该衬底以及该压电振荡器装置间，包括相间隔的低声学阻抗以及高声学阻抗的堆栈层；
其中，该薄膜声体波振荡器滤波器乃具有一过模解谐构件，且在其中，至少一额外的差异层乃会针对在该第一组压电振荡器装置中的至少其中一个振荡器而被施加在该压中等平面下方的一位置处，
且其中，串联振荡器的过模频率会有关于分流振荡器的过模频率而被降低，以提供过模解谐。
本发明还通过一种产生一声体波滤波器的方法，包括下列步骤：
-提供一衬底；
-在该衬底上沉积相间隔有低声学阻抗以及高声学阻抗；
-在所述声学镜象层的顶部制造一第一以及一第二组压电振荡装置，且所述装置乃具有朝向所述声学镜象层的底部电极以及顶部电极；其中该第一组振荡器的底部电极及顶部电极电连接以形成一串联振荡器分支，而该第二组振荡器的底部电极及顶部电极电连接以形成一分流振荡器分支，
-利用在一压中等平面上方的一位置处施加至少一差异解谐层而将一基础振荡频率位移至较低的频率，进而解谐所述声体波滤波器的带宽，
其特征在于，
一过模解谐构件乃是针对在该第一组压电振荡器装置中之所述振荡器的至少其一而借助在该压中等平面下方的一位置处执行一额外差异层而增加，且其中，串联振荡器的过模频率会有关于分流振荡器的过模频率而被降低，以提供过模解谐。
本发明系提供一种包括一衬底的声体波滤波器，而此衬底乃会承载声学镜象层，且所述声学镜象层系典型地具有，但不必须的，一大约为处于该声学振荡频率之该波长之四分之一的厚度，并且，所述声学镜象层乃是利用一低声学阻抗层以及高声学阻抗层相间隔的方式而进行堆栈。
在该最上层的声学镜象层之上，第一以及第二压电振荡器装置系加以并排放置，且这些压电振荡器装置乃会具有一薄膜振荡器结构，而如此的一薄膜振荡器结构则是会包括一压层以及位在该最上层声学镜象层之上的底部电极，并且，顶部电极系会被设置在该压层的顶部之上，再者，该第一压电振荡器装置的所述电极系可以被电连接至一串联振荡器分支，以及该第二压电振荡器装置的所述电极系可以被电连接至一分流振荡器分支。
所述分流振荡器的一频率移位、或解谐乃是借助增加在该压中等线(piezo median line)Lm上方之该分流振荡器之该层堆栈的厚度而加以建立，并且，此系可以借助增加该分流振荡器的该压厚度、或是借助增加该顶部电极的该厚度、或是借助在所述分流顶部电极之顶部之上沉积一额外介电层，而加以完成，或者，二者择一地，该串联振荡器的一相对应层系可以借助适当的蚀刻装置而进行薄化，而为了简化，如此的一层乃被称之为“一特定振荡器(振荡器的一分别特定次组)的一差异层”，即表示，其系可以借助沉积一额外层仅在此振荡器(振荡器的分别次组)之下、或覆盖于上、或是借助薄化所有其它振荡器的一相对应层，而加以形成。
因此，用于在该第二组压电振荡器装置中之所述振荡器的至少其中之一的该基础振荡频率乃会借助将至少一差异解谐层施加在该压中等平面(piezo median plane)Lm之上的一位置处而被移位至较低的频率，以决定该声体波滤波器的带宽Δf，并且，该第一、以及第二组压电振荡器乃是并排地加以设置，所述声学镜象层系被设置于该衬底以及包括间隔有低声学阻抗与高声学阻抗之堆栈层的该压电振荡器装置之间。
再者，本发明的该薄膜声体波振荡器滤波器系包括一过模解谐构件，而在其中，至少一额外的差异层乃会被施加于该压中等平面Lm下方的一位置处，以用于在该第一组压电振荡器装置中之所述振荡器的至少其中之一。
特别地是，该声体波滤波器系会具有一过模解谐构件，且在其中，位在该压中等平面Lm下方之该分流振荡器的所述层的至少其中之一的厚度乃会被提供以一薄化程序，而此最方便地是借助蚀刻该分流振荡器之该最上层低阻抗镜层的一小部分、或者，二者择一地，借助在该串联振荡器之该最上层低阻抗镜层之上沈积一薄的额外层，而加以建立，此系完全地对比于传统的解谐计画(亦即，对该基础振荡模式而言)，因为在根据本发明的该方法中，该串联振荡器的该频率系会有关于所述分流振荡器的振荡频率而被降低，而该传统解谐计画的目标则是完全地相反。
该所提议的方法乃是基于该基础模式以及该过模对于在Lm上方以及下方之层厚度的一改变的一不同频率敏感度，该基础模式对于在Lm上方之该层堆栈中的改变系高度地敏感，反之，该过模则是对于Lm下方的改变为高度敏感，因此，其系亦有可能亦在所述其它镜层的其中之一中，以及在该底部电极之中，建立该过模解谐。
此声体波滤波器所具有的优点系为，在该第一以及该第二级振荡频率之间之所述前面所提及之过模乃会特别地受到抑制，并且，不会有侧通带发生在该所需滤波器规格的该阻带区域之中，特别地是，对相关于移动电话、或其它蜂窝、无线、或光纤通信，以及在计算机、或相关于信息交换、或信息分享系统的计算机之中的规格而言。
根据本发明的较具优势的配置，交替地为一串联以及一分流关系的一第一以及第二压电振荡器装置系会形成一梯型架构，其中，该第一压电振荡器装置的该串联振荡器分支乃会承载自一输入朝向一输出端口的信号，反之，该第二压电振荡器装置的该分流振荡器分支则是会提供所述信号到达接地的一替代路径，且串联以及分流组件两者的传输或区块化特征都会影响自该输入到达该输出端口的该最终信号，不过，虽然本发明系相关于一通带滤波器，但是，一解谐借助一根据本发明之解谐构件的此抑制行为系可应用于改善任何数量之需要多数不同频率振荡器之滤波器。
另外，根据本发明的该声体波滤波器所具有的优点是，允许一精准的滤波，特别是，在不断增加之拥挤的无线频率频谱的背景之中，其系符合了要极为坚实、能够大量生产、以及小型的严格实体需求，更进一步地，其乃是借助其大的阻带衰减、利用包括所述最上层声学镜象层之厚度的一误配的该过模解谐构件而有效地清除在移动电话之前端处之信号，进而维持的所述严格的拒绝以及传输特征。
在一较佳实施例中，该压层系为一包括多结晶CdS，AlN，及/或ZnO的层，而该压层的这些结晶压电材质则是会将电能转变成为机械能，反之亦然，因而使得在其机械振荡频率处，根据本发明之该装置的该电性行为系会突然地改变，所以，特别之频率的电性信号乃会轻易地通过本发明之声体波滤波器的所述振荡器，而在此同时，其它的将会由于本发明而成功地停止，并且将不会进行传输。
本发明的一另一较佳实施例则是包括声学镜象层的一堆栈，而所述声学镜象层系具有2至8层的低声学阻抗层，以及1至7层的高声学阻抗层，较佳地是，3至5层的低声学阻抗层，以及2至4层的高声学阻抗层，且其中，每一层系皆会具有一大约为在该声学振荡频率处之一波长的四分之一的厚度，并且，交替声学镜象层的数量越高，则该声体波滤波器之该通带的边缘就会越尖锐，较佳地是，声学镜象层的该堆栈包括作为低声学阻抗层的SiO2、或Si3N4，以及作为高声学阻抗材质之选自包括AlN，Cr，W，或Mo之群组的其中之一。
在根据本发明之一声体波滤波器的一另一较佳实施例中，对所述顶部电极以及所述底部电极的每一个来说，系皆会包括至少两层的一三文治式结构，且这些层的一第一层系会与该压电层紧密接触，而同时，该第二层则是会与该第一层紧密接触，其中，该第一层在每一个电极范围内的材质乃会加以选择，并且，系会被用以增加在该振荡器中之该压电层材质，以及源自施加至所述电极之电压的电场之间的有效耦接系数，至于该第二层在每一个电极范围内的材质则会加以选择，并会被用以减少在所述电极范围内的电性耗损，因此，该第一层乃是由相较于该第二层而为高的声学阻抗材质，例如，W，Ta，或Au，较佳地是，W，所制成，以及该第二层乃是由相较于该第一层而为高的导电材质，例如，Al，Ag，或Cu，较佳地是，Al，所制成。
一种用以产生一声体波滤波器的方法系包括下列步骤：
一衬底系加以提供，而在该衬底之上，则是进行相间隔有低声学阻抗以及高声学阻抗之堆栈层的沉积，接着，在所述声学镜象层的顶部，系加以制造具有朝向所述声学镜象层的底部电极以及具有顶部电极的一第一以及一第二组压电振荡装置，且该声体波滤波器的该带宽Δf乃是借助在一压中等平面(Lm)上方的一位置处施加至少一差异解谐层，且利用将所述分流振荡器的该基础振荡频率移位至较低的频率而加以决定，再者，一过模解谐构件的增加乃是借助在该压中等平面(Lm)下方的一位置处执行一额外的差异层，以用于在该第一组压电振荡器装置中之所述振荡器之至少其中一。
接着，一传统的解谐步骤系加以施加，以借助在该串联、或分流分支中、利用薄化或增厚该压电振荡器装置之预先定义区域的薄膜振荡器构件而产生一组振荡频率，因此，系会有关于所述分流振荡器分支薄膜振荡器构件的振荡频率，而加以执行一压层自所述串联振荡器分支薄膜振荡器构件的一薄化，进而向上位移它们组之振荡频率，或是会执行该顶部电极自所述分流振荡器分支薄膜振荡器构件之厚度的一增厚。
借助在介于该声学振荡频率处之该波长之四分之一的大约五十分之一至三百分之一之一范围之中薄化此声学镜象层，以解谐该声学过模振荡频率，该声学过模振荡频率的一过模解谐步骤乃会利用执行在该分流振荡器分支之所述区域中、该最上层声学镜象层的至少其中之一在厚度上的一薄化而加以实行。
此方法所具有的优点是，过模，特别是，位在该第一以及该第二级振荡频率之间，乃会利用没有侧通带会发生在用于该所需滤波器规格，特别是，相关于移动电话、或相关于其它蜂窝、无线、或光纤通信，以及在计算机、或有关信息交换、或信息分享系统的计算机之中的规格，之该停止区域之中的方式而在频率之中进行移位。
此方法所具有的额外优点系在于，该最上层声学镜象层的一短暂薄化步骤系会在底部电极的沉积举行之前先行执行，而此薄化乃是借助从该分流振荡器分支的该区域之中的该最上层声学镜象层蚀刻仅数个奈米而加以执行，进而抑制在该通带区域中的侧通带频率，实际上，该薄化范围乃会介于处于该声学振荡频率之一波长之四分之一的三百分之一至五十分之一之间，再者，该薄化系可以简单地借助湿蚀刻、电浆蚀刻、溅镀蚀刻、或是活性离子蚀刻而加以执行，并且，在该串联振荡器分支区域的该薄化程序期间，所述串联振荡器分支的该区域乃可以借助一阻抗层而受到保护。
该借助放大该分流振荡器分支的该顶部电极的厚度而解谐的步骤所具有的优点系为，其系为一具成本效益的方法，因为，此步骤系可以被执行为一非常后面的沉积步骤，因此，其系有可能借助变化该几乎完成之装置的这些电极的厚度而执行一后、或再调整，以达成该声体波滤波器之带宽的一适当决定。
该借助薄化该压层的解谐步骤系包括，自所述串联分支薄膜振荡器构件选择性地蚀刻压电材质，以降低薄膜振荡器构件厚度，其中，该选择性蚀刻步骤乃会产生该滤波器之通带响应的所需形状，以及会决定该声体波滤波器的该带宽，而如此之定义该声体波滤波器之该带宽的一薄化则是可以在该压层一被沉积在所述底部电极之上时，即加以执行，且此薄化乃会选择性地在该串联振荡器分支的该区域之中执行，而在此薄化步骤期间，乃会蚀刻介于该压层之厚度的十分之一至二十分之一范围之间的一厚度差异，且其系至少为大于该过模解谐程序之该薄化强度的等级，因此，用于决定在该压层范围内所执行之该声体波滤波器之该通带宽度的该解谐需求并无法与在该声学镜象层范围内所执行之该过模解谐需求进行比较。
当在一衬底上产生如此之薄膜振荡器区域之后，该多个薄膜振荡器构件系会进行电连接，而耦接成为该滤波器的串联以及分流分支，进行形成一网络，此网络系包括T单元，其中，每一个T单元系包含多个耦接成为串联以及分流分支的薄膜振荡器构件，且所述薄膜振荡器构件的每一个系皆会具有一组振荡频率，而此乃是借助相关于在所述分流分支薄膜振荡器构件中的所述振荡频率、而将在所述T单元之所述串联分支中的所述薄膜振荡器构件的该组振荡频率向上位移所加以达成，且压电材质系自所述串联分支薄膜振荡器构件的一表面被移除。
用于解谐一薄磨振荡器滤波器的一替代方法是，借助在形成所述分流分支薄膜振荡器构件的一区域之中沉积额外压电材质，并相关于所述串联分支薄膜振荡器构件，而将在该滤波器之所述分流分支中之所述薄膜振荡器构件的该组振荡频率向下位移，此方法系些许的不同于已经讨论过的所述解谐方法，因为其系必须要放大在该分流振荡器分支大约为处于一声学振荡频率之一波长之一半的一半至十二分之一的该区域之中的该压层的厚度，而此则是可以借助利用化学气相沉积、或物理器想沉积的压电材质沉积而加以执行，并且，此系必须在所述分流电极的沉积之前先行完成。
附图说明
本发明将会借助所附附图以及接下来于此所提出的详细叙述而获得完全的了解，其中，相同的组件系代表仅为了举例说明所提出并因此未限制本发明的相同参考数字，以及其中：
图1：其系显示根据已知技术，一声学镜象形式之声体波振荡器滤波器的一示意图；
图2：其系显示形成图1之该声体波通带滤波器的一串联以及一分流声体波振荡器的一阻抗标绘图；
图3：其系显示图1之该声体波通带滤波器的传输特征；
图4：其系显示根据本发明的一第一实施例，一声学镜象形式之声体波振荡器滤波器的一示意图；
图5：其系显示处于第一振荡频率1870MHz时，在一串联振荡器范围内之一声体波其相关于自一衬底的距离所产生的位移；
图6：其系显示处于第二振荡频率2800MHz时，在一串联振荡器范围内之一声体波其相关于自一衬底的距离所产生的位移；
图7：其系显示在该分流振荡器分支的区域以及该串联振荡器分支的区域之间的最上层声学镜象层，其在2nm至14nm范围中之一误配的影响；
图8：其系显示图4之该声体波通带滤波器的传输特征；以及
图9：其系显示根据本发明的一第二实施例，一声学镜象形式之声体波振荡器滤波器的一示意图。
具体实施方式
图1系显示根据上述已知技术的一声学镜象形式薄膜声体波振荡器滤波器10的一示意图，以及图2系显示形成图1之该薄膜声体波振荡器滤波器10的一串联以及一分流声体波振荡器22，23的阻抗标绘图，再者，图3则是显示图1之该薄膜声体波振荡器滤波器的传输特征。而正如可以由图2以及图3所看出，该声学镜象形式之薄膜声体波振荡器滤波器10系显示了形成在该第一级振荡频率以及该第二谐波振荡频率之间之一虚弱侧通带滤波器的一过模振荡(over-moderesonance)，且该滤波器的此侧通带系有可能违反各种滤波器应用所需要的该阻带规格，因此，即有需要自多个串联声体波振荡器以及分流声体波振荡器之中形成一新的声体波振荡器滤波器。
图4系显示根据本发明的一第一实施例，一声学镜象形式之薄膜声体波振荡器滤波器40的一示意图。此薄膜声体波振荡器滤波器40系包括一衬底14，且在其上系沉积有声学镜象层24至30的一堆栈，以形成一声学镜象12，其中，每一组声学镜象层24至30则是具有处于该声学振荡频率之一波长λ的大约四分之一λ/4的一厚度dm，并且，此声学镜象层24至30的堆栈乃包含了四层低声学阻抗层24，26，28，以及30，以及位在其间之高声学阻抗的三层声学镜象层25，27，以及29。
低声学阻抗的该最上层声学镜象层30系包括一过模解谐构件(overmode-detuning component)41，以在一第一压电振荡器装置16以及第二压电振荡器装置18所占据的一区域之间提供一误配，再者，此过模解谐构件41乃会提供在该最上层声学镜象层30之该厚度dm中的一误配Δdm，且此厚度误配Δdm乃会落在该声波长λ之四分之一λ/4的大约百分之一至两百分之一的范围之间，而此过模解谐构件41在该第一压电振荡器装置16以及该第二压电振荡器装置18之间的一厚度差异则是会具有上面所提及之侧通带滤波器特征受到抑制的效果。
分别用于一串联振荡器分支22以及一分流振荡器分支23的底部电极20以及32系会被沉积在此最上层声学镜象层30之上，而在此底部电极的顶部之上，则是会沉积具有一大约该振荡波长λ之四分之一λ/4的厚度的一压层(piezolayer)19，以及在此压层19的顶部之上，则是会接着沉积该串联振荡器分支22以及该分流振荡器分支23的已知顶部电极21以及33，此外，为了达成该薄膜声体波振荡器滤波器40的该解谐，该顶部电极33乃会被覆盖以具有该顶部电极33之厚度的一半至十二分之一的一厚度Δde的解谐构件31，因此，根据本发明之该装置的该振荡器区段11乃会相同于图1所显示的该已知振荡器区段11。
图5系显示当处于第一振荡器频率1870MHz时，在一串联振荡器范围内的一声体波所产生之、与自一衬底14之距离成函数的位移。在图3中所显示之该侧通带的原因是，图1的串联以及分流振荡器22以及23的所述过模振荡系显示了引起一侧通带之形成的一适当频率区分，而该侧通带的实际体现则为此区分的一强大功能(strongfunction)，具有于一规格的最小插入损耗(或是相对应地，该通带规格的一最大违背)，在此，所述分流振荡器并联振荡以及该串联振荡器的串联振荡系具有大约相同的频率。
本发明的想法系在于提供一种改变所述过模之此频率区分的方法，而利用如此之方法，该所得的侧通带特性将不会违背特别应用的规格，同时间，该主要通带的效能也不会失真。
相较于图5，图6系显示了当处于第二振荡器频率2800MHz时，在一串联振荡器范围内的一声体波所产生之、与自一衬底14之距离成函数的位移，而此比较则清楚地揭示了该过模乃是来自在所述镜层本身中的一声学振荡，而非来自该压层19之该基础振荡频率的一真实过模，其中，该压层19之该基础振荡频率的该真实过模乃被预期是处于高上许多的频率，像该第二谐波振荡处于大约3.6GHz、或是该第三谐波振荡处于5.4GHz。
实际上，处于2.8GHz之不要的第一过模振荡系主要是由于在自衬底表面的0μm至大约3μm的场节点(field node)附近之上部两层低声学阻抗镜层的一呼吸(breathing)所造成，而如此的结果是，该不要的过模的该振荡频率乃会成为所述各声学镜象层，特别是，该最上层低声学阻抗镜层30以及该低声学阻抗镜层28，之层厚度的一敏感函数。
而该过模在所述镜层中之此局部化的另一个结果则是，该过模振荡频率乃会显示出对该振荡器区段11，特别是，在该压中等平面(piezomedian plane)上方的层，之层厚度之变动的非常小敏感度，再者，由于所述过模之小振荡器带宽(或是低耦接)的本性，因此，为了引起一显著的侧通带，实际上仅需要一相当小的过模解谐，所以，层堆栈以及解谐的配合将会具有一广泛的变化，为此，最先进的解谐将会为了所述基础模式及所述过模式两者产生一适应的解谐。
所述串联振荡器以及所述分流振荡器乃会借助在顶部、或是在该振荡器区段11的范围内增加一额外的解谐构件，以建立该所需的通带，而此解谐构件则是借助在该顶部、或是在该振荡器区段11的范围内产生一大的厚度差异而加以执行，并且，其乃会造成该第一振荡频率、或是该基础模式的该大的频率移位必须要形成一具有一带宽Δf的精准通带振荡模式MR，显示于图3中，而若是未受到根据本发明之该方法的补偿时，则其乃会于同时间导致该第一过模之引起一不要的过模侧通带滤波器MS，如图3所示，的一小的移位。
由于该不要的侧通带系主要是由于该低声学阻抗镜层30所造成，而非由于该压层19、或是由于该顶部电极所造成，因此，本发明的想法即在于，轻微的改变所述显示出对在该薄的声体波振荡器膜中之该串联、或是该分流振荡器分支的该过模频率之一敏感影响的声学镜象层之其中之一的该层厚度，并且，借助导入在图4中所显示的该过模解谐构件41，如图2所示，该串联振荡器分支的一第一级振荡模式M1R之该声学过模M1S之如图2所示的该过模振荡峰值P1S，以及分流振荡分支之一第一级振荡模式M2R的一声学过模M2S的该过模振荡峰值P2S，即可以自上述不适宜且不想要的例子中被移除，因此，该侧通带系可以至少充分地受到抑制，至于图4之该过模解谐构件41对于一侧通带滤波器之一过模抑制的效果则是显示于下一图之中。
图7系显示该侧通带以dB表示之该插入损耗作为以GH表示之频率的一函数，而在此例子中，该阻带的该插入损耗系必须为负15dB。现在，图7系显示在该分流振荡器分支的区域以及该串联振荡器分支的区域之间之该最上层声学镜象层其介于2至14nm之间之一厚度误配(过模解谐构件41)的影响，而正如可由此图表看出，一仅4nm的误配就已经足够以将该侧通带减少至接近该阻带规格，所以，在图4中所显示之该过模解谐构件41的一6nm的误配即已经具有该阻带绝不会被违背的效果。
在传统解谐方案以及根据本发明之该过模抑制解谐方案之间的基本差异系在于，传统的方法乃是企图借助在所述分流振荡器的该区域之中沉积至少一额外的材质层、或是借助让所述共同层的至少其中之一比在等该串联振荡器中的相同层更厚，而增加该分流层堆栈的有效厚度(以及藉此降低其振荡频率)，至于本发明所提出的方案则是会包括一具有完全相反之厚度策略(亦即，所述串联振荡器较厚)的额外差异层，以降低所述过模的该频率解谐，以及最终消除在该滤波器响应中之该不要的侧通带。
此误配系可以借助使用在应该要具有一较小层厚度之该些区域上打开的微影屏蔽而于加工时聪颖的加以达成，然后，在一接续的蚀刻步骤中，该已曝光之层的一适当部分乃会借助标准的半导体处理方法，例如，干、或湿蚀刻，或是离子束研磨，而进行蚀刻，最终，该阻抗屏蔽乃会被移除，并且，该用于一薄膜声体波振荡器滤波器的生产程序乃会以一般的方式而继续进行，或者，二者择一地，其也是有可能将该阻抗屏蔽使用作为一举离屏蔽(lift-off mask)，以将一额外的材质薄层沉积在该已曝光之表面区域的顶部之上，不过，在此例子中，该屏蔽乃需要打开相反的振荡器形式。
实际上，所述分流振荡器的该最上层声学镜象层30系可以进行如此多之薄化，以致于会发生该过模解谐的一反相，而如此之一反相乃会导致该分流过模频率较该串联过模频率为高的事实，此例子则是由于其会完全地消除该侧通带滤波器效应而为较佳(比较处于14nm厚度误配的图7)。
再者，所述声学镜象层在层厚度上的此一改变系亦会对所述串联以及分流振荡器之基础振荡的该解谐具有效果，不过，由于所述基础振荡频率对于所述最上层声学镜象层的这些厚度系相当的不敏感，以及因为在该厚度上之改变系为极端微小的事实，因此，此一效果也是非常的微小，所以，即有可能借助调整在该振荡器区域中之所述基础模式解谐层的厚度而补偿此微小的“抗解谐(anti-detuning)”。
于图7之中，该最上层声学镜象层的一薄化对于该侧通带之体现的影响乃显示了，该层厚度的一6nm减少系已经迫使该峰值PS插入损耗低于该规格的该阻带，而一更进一步的薄化甚至会使得该侧通带更进一步地转好，至于对于此特别例子的一理想薄化则是介于10nm+/-4nm的一范围之内，此外，此误配系可以借助上述所提及之蚀刻程序而加以达成，并且，乃会具有一+/-4nm的可接受容忍度。
图8系显示图4之该声体波滤波器的传输特征，再次地，以dB表示的该插入损耗系加以显示为以GHz表示之该频率的一函数，该阻带则是借助接近一负15dB之插入耗损的一水平线而加以描绘，并且，正如可以由此图表所看出，该侧通带系借助薄化在图4中以大约10nm所显示之该最上层声学镜象层30而受到足够的抑制，以产生对于在该分流振荡器分支的该区域以及该串联振荡器分支的该区域之间之该最上层声学镜象层30之厚度的一误配。
图9系显示根据本发明之一第二实施例，一声学镜象形式之薄膜声体波振荡器滤波器50的一示意图，在本发明的该第二实施例之中，所有的电极20，21，32，以及33的厚度系因为在其上不具有解谐构件而维持为未改变，而根据本发明之此第二实施例的该解谐构件31则是借助在该串联振荡器分支22的区域中，该压层19的该厚度dp介于十分之一至十二分之一范围内的一厚度差异Δdp而加以提供，并且，当此用于该第一、或基础振荡频率之一精准通带的解谐系加以建立于该压层19之中的同时，该用于借助一过模解谐构件41而抑制该侧通带的过模解谐将会类似于根据本发明之图4的该第一实施例而加以达成。
Claims (26)
1.一种声体波滤波器，包括：
-一衬底(14)，承载有：
-一第一组压电振荡器装置(16)，其具有一薄膜振荡器结构(17)，所述薄膜振荡器结构包括：一压层(19)；底部电极(20)以及顶部电极(21)，其电连接以形成一串联振荡器分支；
-一第二组压电振荡器装置(18)，其具有一薄膜振荡器结构(17)，所述第二组压电振荡器装置具有的薄膜振荡器结构包括：一压层以及底部电极和顶部电极，且底部电极(32)以及顶部电极(33)电连接以形成一分流振荡器分支，其中，
-基础振荡频率借助在压中等平面(Lm)上的一位置处施加至少一差异解谐层而位移至较低的频率，进而决定该声体波滤波器的带宽Δf，以及
-该第二组压电振荡器装置与该第一组压电振荡器装置并列配置；
-声学镜象层(24至30)，位在该衬底(14)与该第一组压电振荡器装置和第二组压电振荡器装置(16，18)间，包括相间隔的低声学阻抗(24，26，28，30)以及高声学阻抗(25，27，29)的堆栈层(24至30)；
其中，该声体波滤波器具有一过模解谐构件(41)，且在其中，至少一额外的差异层针对在该第一组压电振荡器装置(16)中的薄膜振荡器结构而被施加在该压中等平面(Lm)下方的一位置处，
且其中，串联振荡器分支的过模频率相对于分流振荡器分支的过模频率而被降低，以提供过模解谐。
2.根据权利要求1所述的声体波滤波器，其中，
该过模解谐构件提供在该压中等平面下方的底部电极的厚度的一误配。
3.根据权利要求1所述的声体波滤波器，其中，
该过模解谐构件提供在该压中等平面下方的声学镜象层的厚度的一误配。
4.根据权利要求3所述的声体波滤波器，其中，
该过模解谐构件提供在该压中等平面下方的最上层声学镜象层的厚度的一误配。
5.根据权利要求1所述的声体波滤波器，其中，
该第一组压电振荡器装置所具有的薄膜振荡器结构和该第二组压电振荡器装置所具有的薄膜振荡器结构中的压层(19)包括结晶CdS，PZT，AlN及ZnO中的至少一者。
6.根据权利要求1所述的声体波滤波器，其中，
该第一组压电振荡器装置所具有的薄膜振荡器结构和该第二组压电振荡器装置所具有的薄膜振荡器结构中的压层(19)的厚度(dp)为所述基础振荡频率的一波长(λ)的四分之一，以及其中，该压中等平面(Lm)的厚度是该波长(λ)的八分之一。
7.根据权利要求1所述的声体波滤波器，其中，
声学镜象层(24至30)的一堆栈包括2至8层低声学阻抗层(24，26，28，30)，以及1至7层高声学阻抗层(23，25，27，29)。
8.根据权利要求1所述的声体波滤波器，其中，
声学镜象层(24至30)的堆栈包括作为低声学阻抗材料的SiO2，以及作为高声学阻抗材料而选自包括Si3N4，AlN，Cr，W或Mo的群组的其一物质。
9.根据权利要求1所述的声体波滤波器，其中，
所述声学镜象层(24至30)的厚度(dm)为该基础振荡频率之波长(λ)的四分之一。
10.根据权利要求6所述的声体波滤波器，其中，
在具有介于所述基础振荡频率的该波长(λ)的四分之一的三百分之一至五十分之一间的一范围内的一厚度误配(Δdm)的该分流振荡器分支及/或该串联振荡器分支的区域中，该过模解谐构件(41)会提供位在所述声学镜象层的至少其一的该压中等平面(Lm)下方的该厚度误配(Δdm)。
11.根据权利要求2所述的声体波滤波器，其中，
所述第一组压电振荡器装置和第二组压电振荡器装置的顶部电极(21，31)以及底部电极(20，32)包括至少两层的一三文治式结构，其具有与该压层紧密接触的一第一层，以及与该第一层紧密接触的一第二层，其中，该第一层是由声学阻抗值高于该第二层的材质的声学阻抗值的一种材质所制成，该第二层是由导电性高于该第一层的材质的导电性的一种材质所制成。
12.根据权利要求11所述的声体波滤波器，其中，
该第一层是由W，Mo，Ta或Au制成，以及该第二层是由Al，Ag或Cu制成。
13.根据权利要求11或12所述的声体波滤波器，其中，
所述底部电极的厚度的误配是借助该第二层厚度的一误配所提供。
14.一种产生一声体波滤波器的方法，包括下列步骤：
-提供一衬底；
-在该衬底上沉积相间隔有低声学阻抗(24，26，28，30)以及高声学阻抗(25，27，29)堆栈形成的声学镜象层(24至30)；
-在所述声学镜象层(24至30)的顶部制造一第一组压电振荡器装置以及一第二组压电振荡器装置(16，18)，且所述第一组压电振荡器装置和所述第二组压电振荡器装置分别具有薄膜振荡器结构，所述薄膜振荡器结构包括压层、底部电极(20，32)以及顶部电极(21，33)，所述底部电极比所述顶部电极更接近所述声学镜象层；其中该第一组压电振荡器装置的底部电极(20)及顶部电极(21)电连接以形成一串联振荡器分支，而该第二组压电振荡器装置的底部电极(32)及顶部电极(33)电连接以形成一分流振荡器分支，
-利用在一压中等平面(Lm)上方的一位置处施加至少一差异解谐层而将一基础振荡频率位移至较低的频率，进而解谐所述声体波滤波器的带宽(Δf)，
其特征在于，
一过模解谐构件(41)是针对在该第一组压电振荡器装置中的薄膜振荡器结构而借助在该压中等平面(Lm)下方的一位置处执行一额外差异层而增加，且其中，串联振荡器分支的过模频率相对于分流振荡器分支的过模频率而被降低，以提供过模解谐。
15.根据权利要求14所述的方法，其中，
该过模解谐构件提供在该压中等平面下方的底部电极的厚度的一误配。
16.根据权利要求14所述的方法，其中，
该过模解谐构件提供在该压中等平面下方的声学镜象层的厚度的一误配。
17.根据权利要求16所述的方法，其中，
该过模解谐构件提供在该压中等平面下方的最上层声学镜象层的厚度的一误配。
18.根据权利要求16所述的方法，其中，
在具有介于所述基础振荡频率的波长(λ)的四分之一的三百分之一至五十分之一间的一范围内的一厚度误配(Δdm)的该分流振荡器分支及/或该串联振荡器分支的区域中，该过模解谐构件(41)会提供位在所述声学镜象层的至少其一的该压中等平面(Lm)下方的该厚度误配(Δdm)。
19.根据权利要求14所述的方法，其中，该解谐步骤是借助利用对所述串联振荡器分支进行压电材质的选择性蚀刻而薄化该压层(19)的方式执行，进而降低薄膜振荡器结构厚度(dp)以及决定该声体波滤波器(10，40，50)的带宽。
20.根据权利要求19所述的方法，其中该选择性蚀刻步骤会产生该声体波滤波器的所需带通响应的形状。
21.根据权利要求20所述的方法，
其中，所述薄膜振荡器结构(22，23)各自借助在所述底部电极与所述顶部电极(20，21；32，33)之间插入压电材质而形成；以及
其中，该解谐步骤包括自形成薄膜振荡器结构(22)的区域移除压电材质。
22.一种将权利要求14至21其一所述的方法用于解谐由多个利用薄膜技术而被制造于一单独衬底(14)上并被耦接成一网络的薄膜振荡器构件(22，23)所形成的薄膜振荡器滤波器的方法，其中，该多个薄膜振荡器构件(22，23)各自借助一所需的差异振荡频率组而制成，进以借助自一总体起始数值增加某些薄膜振荡器构件的振荡频率组而提供一滤波功能，且该增加步骤受到为了减少薄膜振荡器构件厚度(dp)而自所述薄膜振荡器构件(22)进行压电材质的选择性蚀刻的影响，并且，相对于该薄膜振荡器滤波器中的其它薄膜振荡器构件(23)的振荡频率组，该压电材质的移除会向上位移具有所述已降低的构件厚度(dp-Δdp)的某些薄膜振荡器构件的所述振荡频率组。
23.根据权利要求22所述的方法，其中，该多个薄膜振荡器构件(22，23)被耦接成该滤波器的串联振荡器分支以及分流振荡器分支，从而形成该网络。
24.一种将权利要求14至21其一所述的方法用于解谐自多个相连接的薄膜振荡器T单元所形成的一梯型滤波器的方法，每一个T单元会包括多个被耦接成为串联以及分流分支的薄膜振荡器构件(22，23)，以及各薄膜振荡器构件具有一组振荡频率，该方法包括下列步骤：
借助自所述串联分支薄膜振荡器构件(22)的一表面移除压电材质，相对于所述分流分支薄膜振荡器构件(23)中的振荡频率，向上位移在所述T单元的所述串联分支中的薄膜振荡器构件(22，23)的该组振荡频率。
25.根据权利要求24所述的方法，
其中，所述薄膜振荡器构件(22，23)各自是借助在顶部电极与底部电极(20，21，32，33)间插入压电材质而形成；以及
其中，该解谐步骤包括从下述区域移除压电材质：所述区域将会形成串联分支的薄膜振荡器构件(22)，但不会形成分流分支的薄膜振荡器构件(23)。
26.一种将权利要求14至21其一所述的方法用于解谐自多个电连接为串联及分流分支的薄膜振荡器构件(22，23)所形成的一薄膜振荡器滤波器的方法，各薄膜振荡器构件(22，23)包括插入于两个电极(20，21；32，33)间的压电材质的一压层(19)，每一个薄膜振荡器构件具有一组振荡频率，该方法包括下列步骤：
借助在形成所述分流分支薄膜振荡器构件(23)的一区域中沉积额外的压电材质，相对于所述串联分支薄膜振荡器构件(22)中的振荡频率，向下位移在该滤波器的所述分流分支(23)中的薄膜振荡器构件的该组振荡频率。
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