CN108023569B - 声谐振器或滤波器设备的制造方法 - Google Patents

声谐振器或滤波器设备的制造方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种用于使用改进的制作条件和周界结构修改的声谐振器或滤波器设备的结构和制造方法。在一个示例中，本方法可以包括形成具有不同几何区域和轮廓形状的金属电极，这些金属电极联接到衬底上面的压电层。这些金属电极还可以形成在具有变化几何区域的压电层或衬底的空腔内。结合具体的维度比例和离子注入，这类技术可以提高设备性能指标。在一个示例中，本方法可以包括形成围绕金属电极的各种类型的周界结构，该金属电极可以在压电层的顶部或底部。这些周界结构可以使用对形状、材料和连续性的多种修改的各种组合。这些周界结构还可以与沙洲结构、压电层空腔、先前讨论的几何变形组合以提高设备性能指标。

Description

声谐振器或滤波器设备的制造方法
相关申请的交叉引用
本申请出于所有目的而通过引用并入如下同时递交的、全部共同拥有的专利申请：在2014年6月6日递交的名称为“RESONANCE CIRCUIT WITH ASINGLE CRYSTALCAPACITOR DIELECTRIC MATERIAL”的美国专利申请No.14/298,057(代理方案号No.A969RO-000100US)，在2014年6月6日递交的名称为“METHOD OF MANUFACTURE FORSINGLE CRYSTAL CAPACITOR DIELECTRIC FOR A RESONANCE CIRCUIT”的美国专利申请No.14/298,076(代理方案号No.A969RO-000200US)，在2014年6月6日递交的名称为“INTEGRATED CIRCUIT CONFIGURED WITH TWO OR MORE SINGLE CRYSTAL ACOUSTICRESONATOR DEVICES”的美国专利申请No.14/298,100(代理方案号No.A969RO-000300US)，在2014年7月25日递交的名称为“WAFER SCALE PACKAGING”的美国专利申请No.14/341,314(代理方案号No.A969RO-000400US)，在2014年7月31日递交的名称为“MOBILECOMMUNICATION DEVICE CONFIGURED WITH A SINGLE CRYSTAL PIEZO RESONATORSTRUCTURE”的美国专利申请No.14/449,001(代理方案号No.A969RO-000500US)，在2014年8月26日递交的名称为“MEMBRANE SUBSTRATE STRUCTURE FOR SINGLE CRYSTAL ACOUSTICRESONATOR DEVICE”的美国专利申请No.14/469,503(代理方案号No.A969RO-000600US)，以及在2016年3月11日递交的名称为“METHOD OF MANUFACTURE FOR SINGLE CRYSTALACOUSTIC RESONATOR DEVICES USING MICRO-VIAS”的美国专利申请No.15/068,510(代理方案号No.A969RO-000700US)。
技术领域
本发明总体涉及电子设备。更具体地，本发明提供涉及用于体声波谐振器设备、单晶体声波谐振器设备、单晶滤波器和谐振器设备等的制造方法的技术。仅通过示例方式，本发明已应用于用于尤其通信设备、移动设备、计算设备的单晶谐振器设备。
背景技术
已成功地遍及全世界部署移动通信设备。在一年中制造超过10亿的移动设备(包括移动手机和智能手机)，而且单位容量继续逐年增长。随着4G/LTE在大约2012年的蔓延以及移动数据流量的激增，数据丰富的内容正在驱动智能手机领域的增长，这在未来几年内期望到达2B/年。新标准和遗留标准的共存以及对于更高数据速率要求的渴望正在驱动智能手机中的RF复杂度。遗憾地，传统的RF技术存在限制，这是有问题的且在未来可能导致弊端。
由上可见，用于改进电子设备的技术是高度引人注意的。
发明内容
根据本发明，提供了总体涉及电子设备的技术。更具体地，本发明提供涉及使用晶圆级技术的单晶声谐振器或滤波器。仅通过示例方式，本发明已应用于用于尤其通信设备、移动设备、计算设备的谐振器设备。
在一个示例中，本方法提供用于使用具有变化几何区域的设备层和空腔的声谐振器或滤波器设备的制造方法。具体地，本方法可以包括形成具有不同几何区域和轮廓形状的金属电极，这些金属电极联接到衬底上面的压电层。这些金属电极还可以形成在具有变化几何区域的压电层或衬底的空腔内。结合具体的维度比例和离子注入，这类技术可以提高设备性能指标。
在一个示例中，本方法提供用于使用配置在电极附近的周界结构的声谐振器或滤波器设备的制造方法。在一个示例中，本方法可以包括形成围绕一个或多个金属电极的各种类型的周界结构，该一个或多个金属电极可以形成在压电层的顶部或底部。这些周界结构可以使用对形状、材料和连续性的多种修改的各种组合。这些周界结构还可以与沙洲结构、压电层空腔、先前讨论的几何变形组合以提高设备性能指标。
可以通过参看说明书的后续部分和附图来实现对本发明的性质和优势的进一步理解。
附图说明
为了更全面地理解本发明，参照附图。要理解，这些附图不被视为限制本发明的范围，以及通过使用附图更加详细地描述目前描述的实施方式和目前理解的本发明的最佳模式，附图中：
图1A为示出根据本发明的示例的具有顶部互连的声谐振器设备的简化图。
图1B为示出根据本发明的示例的具有底部互连的声谐振器设备的简化图。
图1C为示出根据本发明的示例的具有无中介层/盖的结构互连的声谐振器设备的简化图。
图1D为示出根据本发明的示例的具有与共享背部沟槽的无中介层/盖的结构互连的声谐振器设备的简化图。
图2和图3为示出根据本发明的示例的用于声谐振器设备的制造方法的步骤的简化图。
图4A为示出根据本发明的示例的创建顶部微沟槽的方法的步骤的简化图。
图4B和图4C为示出用于进行如图4A中所描述的形成顶部微沟槽的方法步骤的替选方法的简化图。
图4D和图4E为示出用于进行如图4A中所描述的形成顶部微沟槽的方法步骤的替选方法的简化图。
图5至图8为示出根据本发明的示例的用于声谐振器设备的制造方法的步骤的简化图。
图9A为示出根据本发明的示例的用于形成背部沟槽的方法步骤的简化图。
图9B和图9C为示出根据本发明的示例的用于进行如图9A中所描述的形成背部沟槽的方法步骤、同时分离种子衬底的替选方法的简化图。
图10为示出根据本发明的示例的在谐振器的顶部和底部之间形成背部金属化和电气互连的方法步骤的简化图。
图11A和图11B为示出根据本发明的示例的用于声谐振器设备的制造方法的替选步骤的简化图。
图12A至图12E为示出根据本发明的示例的用于使用盲孔中介层的声谐振器设备的制造方法的步骤的简化图。
图13为示出根据本发明的示例的用于声谐振器设备的制造方法的步骤的简化图。
图14A至图14G为示出根据本发明的示例的用于声谐振器设备的盖晶圆工艺的方法步骤的简化图。
图15A至图15E为示出根据本发明的示例的可在无中介层/盖的变体和无中介层的变体中实现的用于制作具有共享背部沟槽的声谐振器设备的方法步骤的简化图。
图16为示出根据本发明的示例的用于制造单晶压电层的方法的简化流程图。
图17为示出根据本发明的示例的形成用于声谐振器设备的压电层的结果的简化图。该图突出了针对给定铝摩尔分数定制材料的声学特性的能力。这类灵活性允许形成的谐振器特性适应个体化应用。
图18A为示出根据本发明的示例的用于形成用于声谐振器设备的压电层的方法的简化图。
图18B为示出根据本发明的示例的用于形成用于声谐振器设备的压电层的方法的简化图。
图18C为示出根据本发明的示例的用于形成用于声谐振器设备的压电层的方法的简化图。
图19A为示出根据本发明的示例的声谐振器设备的俯视图的简化图。
图19B为示出在图19A中所示的声谐振器设备的横截面视图的简化图。
图20A为示出根据本发明的示例的具有电极边界修改的声谐振器设备的横截面视图的简化图。
图20B至图20G为示出根据本发明的示例的具有电极边界修改的声谐振器设备的多个部分的横截面视图的简化图。
图21A为示出根据本发明的示例的具有槽形电极边界修改的声谐振器设备的横截面视图的简化图。
图21B至图21G为示出根据本发明的示例的具有槽形电极边界修改的声谐振器设备的多个部分的横截面视图的简化图。
图22A为示出根据本发明的示例的具有槽形压电层的声谐振器设备的横截面视图的简化图。
图22B和图22C为示出根据本发明的示例的具有槽形压电层的声谐振器设备的多个部分的横截面视图的简化图。
图23A为示出根据本发明的示例的具有槽形压电次表面层的声谐振器设备的横截面视图的简化图。
图23B和图23C为示出根据本发明的示例的具有槽形压电次表面层的声谐振器设备的多个部分的横截面视图的简化图。
图24A为示出根据本发明的示例的具有电极周界结构修改的声谐振器设备的横截面视图的简化图。
图24B至图24E为示出根据本发明的示例的具有电极周界结构修改的声谐振器设备的多个部分的横截面视图的简化图。
图25A至图25D为示出根据本发明的示例的经历离子注入过程的声谐振器设备的横截面视图的简化图。
图26A为示出根据本发明的示例的具有空间修改的声谐振器设备的横截面视图的简化图。
图26B至图26E为示出根据本发明的示例的具有空间修改的声谐振器设备的多个部分的横截面视图的简化图。
图27A为示出根据本发明的示例的声谐振器设备的横截面视图的简化图。
图27B为示出根据本发明的示例的具有频率偏移结构的声谐振器设备的横截面视图的简化图。
图28A为示出根据本发明的示例的多声谐振器设备的俯视图的简化图。
图28B为示出在图28A中所示的多声谐振器设备的横截面视图的简化图。
图29A为示出根据本发明的示例的多声谐振器设备的俯视图的简化图。
图29B为示出在图29A中所示的多声谐振器设备的横截面视图的简化图。
图30A为示出根据本发明的示例的声谐振器设备的俯视图的简化图，这在图31A至图39D中进一步描述。
图30B为示出在图30A中所示的声谐振器设备的横截面视图的简化图，这在图31A至图39D中进一步描述。
图31A为示出根据本发明的示例的具有顶部金属周界结构修改的声谐振器设备的第一横截面视图的简化图。
图31B为示出在图31A中所示的声谐振器设备的第二横截面视图的简化图。
图31C为示出根据本发明的示例的具有背部金属周界结构修改的声谐振器设备的第一横截面视图的简化图。
图31D为示出在图31C中所示的声谐振器设备的第二横截面视图的简化图。
图32A为示出根据本发明的示例的具有顶部金属周界结构修改的声谐振器设备的第一横截面视图的简化图。
图32B为示出在图32A中所示的声谐振器设备的第二横截面视图的简化图。
图32C为示出根据本发明的示例的具有背部金属周界结构修改的声谐振器设备的第一横截面视图的简化图。
图32D为示出在图32C中所示的声谐振器设备的第二横截面视图的简化图。
图33A为示出根据本发明的示例的具有顶部电介质周界结构修改的声谐振器设备的第一横截面视图的简化图。
图33B为示出在图33A中所示的声谐振器设备的第二横截面视图的简化图。
图33C为示出根据本发明的示例的具有背部电介质周界结构修改的声谐振器设备的第一横截面视图的简化图。
图33D为示出在图33C中所示的声谐振器设备的第二横截面视图的简化图。
图34A为示出根据本发明的示例的具有顶部电介质周界结构修改的声谐振器设备的第一横截面视图的简化图。
图34B为示出在图34A中所示的声谐振器设备的第二横截面视图的简化图。
图34C为示出根据本发明的示例的具有背部电介质周界结构修改的声谐振器设备的第一横截面视图的简化图。
图34D为示出在图34C中所示的声谐振器设备的第二横截面视图的简化图。
图35A为示出根据本发明的示例的具有顶部电介质和金属周界结构修改的声谐振器设备的第一横截面视图的简化图。
图35B为示出在图35A中所示的声谐振器设备的第二横截面视图的简化图。
图35C为示出根据本发明的示例的具有背部电介质和金属周界结构修改的声谐振器设备的第一横截面视图的简化图。
图35D为示出在图35C中所示的声谐振器设备的第二横截面视图的简化图。
图36A为示出根据本发明的示例的具有顶部电介质和金属周界结构修改的声谐振器设备的第一横截面视图的简化图。
图36B为示出在图36A中所示的声谐振器设备的第二横截面视图的简化图。
图36C为示出根据本发明的示例的具有背部电介质和金属周界结构修改的声谐振器设备的第一横截面视图的简化图。
图36D为示出在图36C中所示的声谐振器设备的第二横截面视图的简化图。
图37A为示出根据本发明的示例的具有顶部电介质和金属周界结构修改的声谐振器设备的第一横截面视图的简化图。
图37B为示出在图37A中所示的声谐振器设备的第二横截面视图的简化图。
图37C为示出根据本发明的示例的具有背部电介质和金属周界结构修改的声谐振器设备的第一横截面视图的简化图。
图37D为示出在图37C中所示的声谐振器设备的第二横截面视图的简化图。
图38A为示出根据本发明的示例的具有顶部电介质和金属周界结构修改的声谐振器设备的第一横截面视图的简化图。
图38B为示出在图38A中所示的声谐振器设备的第二横截面视图的简化图。
图38C为示出根据本发明的示例的具有背部电介质和金属周界结构修改的声谐振器设备的第一横截面视图的简化图。
图38D为示出在图38C中所示的声谐振器设备的第二横截面视图的简化图。
图39A为示出根据本发明的示例的具有顶部电介质和金属周界结构修改的声谐振器设备的第一横截面视图的简化图。
图39B为示出在图39A中所示的声谐振器设备的第二横截面视图的简化图。
图39C为示出根据本发明的示例的具有背部电介质和金属周界结构修改的声谐振器设备的第一横截面视图的简化图。
图39D为示出在图39C中所示的声谐振器设备的第二横截面视图的简化图。
图40A为示出根据本发明的示例的具有次表面修改的声谐振器设备的俯视图的简化图。
图40B为示出在图40A中所示的声谐振器设备的横截面视图的简化图。
图41A为示出根据本发明的示例的具有周界结构修改的声谐振器设备的俯视图的简化图。
图41B为示出在图41A中所示的声谐振器设备的横截面视图的简化图。
图42为示出根据本发明的示例的具有周界结构修改的声谐振器设备的俯视图的简化图。
图43为示出根据本发明的示例的具有周界结构修改的声谐振器设备的俯视图的简化图。
图44A为示出根据本发明的示例的具有周界结构修改的声谐振器设备的俯视图的简化图。
图44B为示出在图44A中所示的声谐振器设备的横截面视图的简化图。
图44C为示出在图44A和图44B中所示的声谐振器设备的一部分的横截面视图的简化图。
图44D为示出在图44A和图44B中所示的声谐振器设备的一部分的横截面视图的简化图。
具体实施方式
根据本发明，提供了总体涉及电子设备的技术。更具体地，本发明提供涉及使用晶圆级技术的单晶声谐振器。仅通过示例方式，本发明已应用于用于尤其通信设备、移动设备、计算设备的谐振器设备。
图1A为示出根据本发明的示例的具有顶部互连的声谐振器设备101的简化图。如所示，设备101包括具有上覆的单晶压电层120的薄种子衬底112，该单晶压电层120具有微通孔129。微通孔129可以包括顶部微沟槽121、顶部金属插头(metal plug)146、背部沟槽114、和背部金属插头147。尽管设备101被绘制具有单一微通孔129，但是设备101可以具有多个微通孔。顶部金属电极130形成在压电层120的上面。顶盖结构接合到压电层120。该顶盖结构包括具有一个或多个通孔151的插入式衬底119，该一个或多个通孔151连接到一个或多个顶部接合焊盘143、一个或多个接合焊盘144、以及具有顶部金属插头146的顶部金属145。焊锡球170电联接到一个或多个顶部接合焊盘143。
薄衬底112具有第一背部沟槽113和第二背部沟槽114。背部金属电极131形成在一部分薄种子衬底112、第一背部沟槽113、和顶部金属电极130的下面。背部金属插头147形成在一部分薄种子衬底112、第二背部沟槽114、和顶部金属145的下面。该背部金属插头147电联接到顶部金属插头146和背部金属电极131。背部盖结构161在第一背部沟槽113和第二背部沟槽114的下面接合到薄种子衬底112。从图2开始将讨论关于该设备的制造方法的其它细节。
图1B为示出根据本发明的示例的具有背部互连的声谐振器设备102的简化图。如所示，设备101包括具有上覆的压电层120的薄种子衬底112，该压电层120具有微通孔129。微通孔129可以包括顶部微沟槽121、顶部金属插头146、背部沟槽114、和背部金属插头147。尽管设备102被绘制具有单一微通孔129，但是设备102可以具有多个微通孔。顶部金属电极130形成在压电层120的上面。顶盖结构接合到压电层120。该顶盖结构119包括连接到压电层120上的一个或多个接合焊盘144和顶部金属145的接合焊盘。顶部金属145包括顶部金属插头146。
薄衬底112具有第一背部沟槽113和第二背部沟槽114。背部金属电极131形成在一部分薄种子衬底112、第一背部沟槽113、和顶部金属电极130的下面。背部金属插头147形成在一部分薄种子衬底112、第二背部沟槽114、和顶部金属插头146的下面。该背部金属插头147电联接到顶部金属插头146。背部盖结构162在第一背部沟槽和第二背部沟槽的下面接合到薄种子衬底112。一个或多个背部接合焊盘(171、172、173)形成在背部盖结构162的一个或多个部分内。焊锡球170电联接到一个或多个背部接合焊盘171-173。从图14A开始将讨论关于该设备的制造方法的其它细节。
图1C为示出根据本发明的示例的具有无中介层/盖的结构互连的声谐振器设备的简化图。如所示，设备103包括具有上覆的单晶压电层120的薄种子衬底112，该单晶压电层120具有微通孔129。微通孔129可以包括顶部微沟槽121、顶部金属插头146、背部沟槽114、和背部金属插头147。尽管设备103被绘制具有单一微通孔129，但是设备103可以具有多个微通孔。顶部金属电极130形成在压电层120的上面。薄衬底112具有第一背部沟槽113和第二背部沟槽114。背部金属电极131形成在一部分薄种子衬底112、第一背部沟槽113、和顶部金属电极130的下面。背部金属插头147形成在一部分薄种子衬底112、第二背部沟槽114、和顶部金属145的下面。该背部金属插头147电联接到顶部金属插头146和背部金属电极131。从图2开始将讨论关于该设备的制造方法的其它细节。
图1D为示出根据本发明的示例的具有与共享背部沟槽的无中介层/盖的结构互连的声谐振器设备的简化图。如所示，设备104包括具有上覆的单晶压电层120的薄种子衬底112，该单晶压电层120具有微通孔129。微通孔129可以包括顶部微沟槽121、顶部金属插头146、和背部金属插头147。尽管设备104被绘制具有单一微通孔129，但是设备104可以具有多个微通孔。顶部金属电极130形成在压电层120的上面。薄衬底112具有第一背部沟槽113。背部金属电极131形成在一部分薄种子衬底112、第一背部沟槽113、和顶部金属电极130的下面。背部金属147形成在一部分薄种子衬底112、第二背部沟槽114、和顶部金属145的下面。该背部金属147电联接到顶部金属插头146和背部金属电极131。从图2开始将讨论关于该设备的制造方法的其它细节。
图2和图3为示出根据本发明的示例的用于声谐振器设备的制造方法的步骤的简化图。该方法示出了用于制作与图1A中所示的声谐振器设备类似的声谐振器设备的过程。图2可以表示提供部分加工的压电衬底的方法步骤。如所示，设备102包括具有形成在上面的压电层120的种子衬底110。在具体示例中，种子衬底可以包括硅、碳化硅、氧化铝、或单晶氮化镓铝材料等。压电层120可以包括压电单晶层或薄膜压电单晶层。
图3可以表示形成顶部金属化体或顶部谐振器金属电极130的方法步骤。在具体示例中，顶部金属电极130可以包括钼、铝、钌、或钛材料等及其组合。可以通过剥离工艺、湿刻蚀工艺、干刻蚀工艺、金属印制工艺、金属压层工艺等将该层沉积在压电层的顶部上并使其图案化。剥离工艺可以包括平版印刷图案化、金属沉积、和剥离步骤的顺序过程以生产顶部金属层。湿/干刻蚀工艺可以包括金属沉积、平版印刷图案化、金属沉积、和金属刻蚀步骤的顺序过程以生产顶部金属层。本领域的普通技术人员将认识到其它变型、修改和替选。
图4A为示出根据本发明的示例的用于声谐振器设备401的制造方法的步骤的简化图。该图可以表示在压电层120的一部分内形成一个或多个顶部微沟槽121的方法步骤。该顶部微沟槽121可以用作声膜的顶侧和底侧之间的主要互连接合点，在后续方法步骤中将使该声膜显影。在一个示例中，顶部微沟槽121一直延伸通过压电层120且在种子衬底110中停止。该顶部微沟槽121可以通过干刻蚀工艺、激光钻孔工艺等来形成。图4B和图4C更详细地描述了这类选项。
图4B和图4C为示出用于进行如图4A中所描述的方法步骤的替选方法的简化图。如所示，图4B表示使用激光钻机的方法步骤，这可以快速地且准确地在压电层120中形成顶部微沟槽121。在一个示例中，激光钻机可以用于形成通过压电层120的标称50um的孔或直径在10um和500um之间的孔，且在层120和层110之间的界面下的种子衬底110中停止。保护层122可以形成在压电层120和顶部金属电极130的上面。该保护层122可以用于保护设备免受激光碎片且提供用于顶部微通孔121的刻蚀的掩膜。在具体示例中，激光钻机可以为11W的高功率二极管泵浦UV激光器等。随后可以在进行其它步骤之前去除该掩膜122。也可以从激光钻孔工艺省略掩膜，以及可以使用气流来去除激光碎片。
图4C可以表示使用干刻蚀工艺来在压电层120中形成顶部微沟槽121的方法步骤。如所示，平版印刷的掩蔽层123可以形成在压电层120和顶部金属电极130的上面。顶部微沟槽121可以通过暴露于等离子体等来形成。
图4D和图4E为示出用于进行如图4A中所描述的方法步骤的替选方法的简化图。这些图可以表示同时制造多个声谐振器设备的方法步骤。在图4D中，两个设备分别被显示在裸片#1和裸片#2上。图4E示出了在这些裸片中的每一者上形成微通孔121同时还刻蚀切割线124或分割线的过程。在一个示例中，切割线124的刻蚀分离且减轻压电单晶层120中的应力。
图5至图8为示出根据本发明的示例的用于声谐振器设备的制造方法的步骤的简化图。图5可以表示形成一个或多个接合焊盘140且形成电联接到至少一个接合焊盘140的顶部金属141的方法步骤。顶部金属141可以包括形成在顶部微沟槽121内的顶部金属插头146。在具体示例中，顶部金属插头146填充顶部微沟槽121以形成微通孔的顶部。
在一个示例中，接合焊盘140和顶部金属141可以根据设备的应用而包括金材料或其它互连金属材料。这些金属材料可以通过剥离工艺、湿刻蚀工艺、干刻蚀工艺、丝网印刷工艺、电镀工艺、金属印制工艺等来形成。在具体示例中，沉积的金属材料也可以用作用于盖结构的接合焊盘，这将在下文描述。
图6可以表示用于制备用于接合的声谐振器设备的方法步骤，该接合可以为密封接合。如所示，顶盖结构置于如在前图中所描述的部分加工的声谐振器设备之上。顶盖结构可以使用插入式衬底119、以两种配置来形成：完全加工的插入式变体(version)601(通过玻璃通孔)和部分加工的插入式变体602(盲孔变体)。在601变体中，插入式衬底119包括通孔结构115，该通孔结构115延伸通过插入式衬底119且电联接到底部接合焊盘142和顶部接合焊盘143。在602变体中，插入式衬底119包括盲孔结构152，该盲孔结构152仅从底侧延伸通过插入式衬底119的一部分。这些盲孔结构152还电联接到底部接合焊盘142。在具体示例中，插入式衬底可以包括硅、玻璃、智能玻璃、或其它类似材料。
图7可以表示将顶盖结构接合到部分加工的声谐振器设备的方法步骤。如所示，插入式衬底119通过接合焊盘(140、142)和顶部金属141接合到压电层，接合焊盘(140、142)和顶部金属141现在被记为接合焊盘144和顶部金属145。该接合过程可以使用压缩接合方法等来完成。图8可以表示使种子衬底110变薄的方法步骤，种子衬底110现在被记为薄种子衬底111。该衬底变薄过程可以包括研磨过程和刻蚀过程等。在具体示例中，该过程可以包括晶圆背面研磨过程、之后应力解除，这可以涉及干刻蚀过程、CMP抛光过程、或退火过程。
图9A为示出根据本发明的示例的用于声谐振器设备901的制造方法的步骤的简化图。图9A可以表示用于形成背部沟槽113和背部沟槽114以允许从薄种子衬底111的背部接近压电层的方法步骤。在一个示例中，第一背部沟槽113可以形成在薄种子衬底111内以及在顶部金属电极130的下面。第二背部沟槽114可以形成在薄种子衬底111内以及在顶部微沟槽121和顶部金属插头146的下面。该衬底现在被记为薄衬底112。在具体示例中，这些沟槽113和沟槽114可以使用深反应离子刻蚀(Deep Reactive Ion Etching，DRIE)工艺、博世工艺等来形成。沟槽的尺寸、形状和数量可以按照声谐振器设备的设计而改变。在各种示例中，第一背部沟槽可以形成有与顶部金属电极的形状和背部金属电极的形状类似的沟槽形状。第一背部沟槽也可以形成有与顶部金属电极的形状和背部金属电极的形状不同的沟槽形状。
图9B和图9C为示出用于进行如图9A中所描述的方法步骤的替选方法的简化图。如同图4D和图4E，这些图可以表示同时制造多个声谐振器设备的方法步骤。在图9B中，具有盖结构的两个设备分别被显示在裸片#1和裸片#2上。图9C示出了在这些裸片中的每一者上形成背部沟槽(113、114)同时还刻蚀切割线115或分割线的过程。在一个示例中，切割线115的刻蚀提供了分离背部晶圆112的可选方式。
图10为示出根据本发明的示例的用于声谐振器设备1000的制造方法的步骤的简化图。该图可以表示在薄种子衬底112的背部沟槽内形成背部金属电极131和背部金属插头147的方法步骤。在一个示例中，背部金属电极131可以形成在薄衬底112的一个或多个部分的下面、在第一背部沟槽113内、以及在顶部金属电极130的下面。该过程完成声谐振器设备内的谐振器结构。背部金属插头147形成在薄衬底112的一个或多个部分的下面、在第二背部沟槽114内、以及在顶部微沟槽121的下面。背部金属插头147可以电联接到顶部金属插头146和背部金属电极131。在具体示例中，背部金属电极130可以包括钼、铝、钌、或钛材料等及其组合。背部金属插头可以包括金材料、低电阻率互连金属、电极金属等。可以使用先前所描述的沉积方法来沉积这些层。
图11A和图11B为示出根据本发明的示例的用于声谐振器设备的制造方法的替选步骤的简化图。这些图示出了将背部盖结构接合在薄种子衬底112下面的方法。在图11A中，背部盖结构为干膜盖161，该干膜盖161可以包括永久性光可成像的干膜，诸如焊接掩模、聚酰亚胺等。接合该盖结构可以为有成本效益的且可靠的，但是可能不产生气密封口。在图11B中，背部盖结构为衬底162，该衬底162可以包括硅、玻璃、或其它类似材料。接合该结构可以提供气密封口，但是可能花费更多且需求附加工艺。根据应用，这些背部盖结构中的任一者可以接合在第一背部通孔和第二背部通孔的下面。
图12A至图12E为示出根据本发明的示例的用于声谐振器设备的制造方法的步骤的简化图。更具体地，这些图描述了用于加工顶部盖结构的盲孔中介层“602”变体的附加步骤。图12A示出在顶盖结构中具有盲孔152的声谐振器设备1201。在图12B中，使插入式衬底119变薄，这形成薄插入式衬底118，以暴露盲孔152。该变薄过程可以为如针对种子衬底的变薄所描述的研磨过程和刻蚀过程的组合。在图12C中，重新分配层(RedistributionLayer，RDL)工艺或金属化工艺可以应用于创建顶盖接合焊盘160，该顶盖接合焊盘160形成在盲孔152上面且电联接到盲孔152。如图12D所示，球状网格阵列(Ball Grid Array，BGA)工艺可以应用于形成焊锡球170，该焊锡球170在顶盖接合焊盘160上面且电联接到顶盖接合焊盘160。该工艺留下准备好引线接合171的声谐振器设备，如图12E所示。
图13为示出根据本发明的示例的用于声谐振器设备的制造方法的步骤的简化图。如所示，设备1300包括准备分离以创建单独设备的两个完全加工的声谐振器设备。在一个示例中，裸片分离过程可以使用晶圆切割锯工艺、激光切割分离工艺、或其它工艺及其组合来完成。
图14A至图14G为示出根据本发明的示例的用于声谐振器设备的制造方法的步骤的简化图。该方法示出了用于制作与图1B中所示的声谐振器设备类似的声谐振器设备的过程。用于声谐振器的该示例的方法可以进行类似于如图1至图5中所描述的类似步骤。图14A示出该方法区分于先前所描述的方法之处。在此，顶盖结构衬底119仅包括具有一个或多个底部接合焊盘142的金属化的一层。相比于图6，在顶盖结构中不具有通孔结构，这是因为互连将形成在声谐振器的底部。
图14B至图14F示出与在第一工艺流程中所描述的方法步骤类似的方法步骤。图14B可以表示通过接合焊盘(140、142)和顶部金属141将顶盖结构接合到压电层120的方法步骤，接合焊盘(140、142)和顶部金属141被记为接合焊盘144和具有顶部金属插头146的顶部金属145。图14C可以表示使种子衬底110变薄的方法步骤，这形成薄种子衬底111，类似于图8中所描述的方法步骤。图14D可以表示形成第一背部沟槽和第二背部沟槽的方法步骤，类似于图9A中所描述的方法步骤。图14E可以表示形成背部金属电极131和背部金属插头147的方法步骤，类似于图10中所描述的方法步骤。图14F可以表示接合背部盖结构162的方法步骤，类似于图11A和图11B中所描述的方法步骤。
图14G示出了区别于先前所描述的工艺流程的另一步骤。在此，背部接合焊盘171、背部接合焊盘172、和背部接合焊盘173形成在背部盖结构162内。在一个示例中，这些背部接合焊盘171-173可以通过类似于用于形成其它金属材料的工艺的掩蔽工艺、刻蚀工艺和金属沉积工艺来形成。BGA工艺可以应用于形成与这些背部接合焊盘171-173接触的焊锡球170，这使声谐振器设备1407准备进行引线接合。
图15A至图15E为示出根据本发明的示例的用于声谐振器设备的制造方法的步骤的简化图。该方法示出了用于制作与图1B中所示的声谐振器设备类似的声谐振器设备的过程。用于该示例的方法可以进行类似于如图1至图5中所描述的类似步骤。图15A示出该方法区分于先前所描述的方法之处。具有一层临时粘结剂217的临时载体218附接到衬底。在具体示例中，临时载体218可以包括玻璃晶圆、硅晶圆、或其它晶圆等。
图15B至图15E示出与在第一工艺流程中所描述的方法步骤类似的方法步骤。图15B可以表示使种子衬底110变薄的方法步骤，这形成薄衬底111，类似于图8中所描述的方法步骤。在具体示例中，种子衬底110的变薄可以包括背面研磨过程、之后应力解除过程。该应力解除过程可包括干刻蚀过程、化学机械抛光(Chemical Mechanical Planarization，CMP)过程和退火过程。
图15C可以表示形成共享背部沟槽113的方法步骤，类似于图9A中所描述的技术。主要区别在于，共享背部沟槽配置在顶部金属电极130、顶部微沟槽121和顶部金属插头146的下面。在一个示例中，共享背部沟槽113为尺寸、形状(所有可能的几何形状)和侧壁轮廓(锥形凸面、锥形凹面、或直角)可改变的背部谐振器空腔。在具体示例中，共享背部沟槽113的形成可以包括平版印刷蚀刻过程，这可以包括背部衬底111的前后对齐和干刻蚀。压电层120可以用作用于形成共享背部沟槽113的刻蚀停止层。
图15D可以表示形成背部金属电极131和背部金属147的方法步骤，类似于图10中所描述的方法步骤。在一个示例中，背部金属电极131的形成可以包括金属材料在共享背部沟槽113内的沉积和图案化。在此，背部金属131用作电极，以及背部丝刷/连接金属147在微通孔121内。金属的厚度、形状和类型可以根据谐振器/滤波器设计而改变。例如，背部电极131和通孔丝刷金属147可以为不同的金属。在具体示例中，这些背部金属131、147可以沉积在压电层120的表面上且被图案化，或以新路线被发送到衬底112的背部。在一个示例中，背部金属电极可以被图案化，使得其配置在共享背部沟槽的边界内，从而背部金属电极不接触在形成共享背部沟槽的期间所创建的种子衬底的一个或多个侧壁。
图15E可以表示接合背部盖结构162的方法步骤，类似于图11A和图11B中所描述的方法步骤，跟随临时载体218的去接合和设备顶部的清洁以去除临时粘结剂217。本领域的普通技术人员将认识到先前所描述的方法步骤的其它变型、修改和替选。
根据示例，本发明包括用于形成制作声谐振器设备的压电层的方法。更具体地，本方法包括形成用于制造声谐振器设备的单晶材料。通过修改III族氮化物(III-N)晶格的应变状态，本方法可以改变单晶材料的压电特性以调整从该材料制作的后续设备的声学特性。在具体示例中，用于形成应变单晶材料的方法可以包括通过采用如下参数之一或组合来修改个体层的生长条件：气相反应物比例、生长压力、生长温度、和杂质的引入。
在一个示例中，在衬底上外延地生长单晶材料。用于生长单晶材料的方法可以包括金属有机物化学气相沉积(Metal-Organic Chemical Vapor Deposition，MOCVD)、分子束外延(Molecular Beam Epitaxy，MBE)、氢化物气相外延(Hydride Vapor PhaseEpitaxy，HVPE)、原子层沉积(Atomic Layer Deposition，ALD)等。各种加工条件可以选择性地改变以改变单晶材料的压电特性。这些加工条件可以包括温度、压力、层厚度、气相比例等。例如，用于包含铝(Al)和镓(Ga)及其合金的薄膜的温度条件的范围可以从大约800摄氏度到大约1500摄氏度。用于包含Al、Ga、和铟(In)及其合金的薄膜的温度条件的范围可以从大约600摄氏度到大约1000摄氏度。在另一示例中，用于包含Al、Ga、和In及其合金的薄膜的压力条件的范围可以从大约1E-4托到大约900托。
图16为示出根据本发明的示例的用于制造单晶压电层的方法的流程图。如下步骤仅为示例且不应当过度地限制本文中的权利要求的范围。本领域的普通技术人员将认识到许多其它变型、修改和替选。例如，下文概述的各个步骤可以被添加、去除、修改、重排、重复、和/或重叠，如在本发明的范围内所期望的。典型的生长过程1600可以如下概述：
1601、提供具有所需材料特性和晶向的衬底。各种衬底可以被用在用于制作声谐振器设备的本方法中，诸如硅、蓝宝石、碳化硅、氮化镓(GaN)或氮化铝(AlN)大块衬底。本方法还可以使用GaN模板、AlN模板、和AlxGa1-xN模板(其中，x在0.0和1.0之间变化)。这些衬底和模板可以具有极性的、非极性的、或半极性的晶向。本领域的普通技术人员将认识到其它变型、修改和替选；
1602、将所选的衬底放置到受控环境内的处理腔中；
1603、将衬底加热到第一期望温度。在500毫巴至800毫巴的减小压力下，在存在纯净氢气(作为清洁衬底的暴露表面的手段)的情况下，将衬底加热到在1100℃到1350℃的范围内的温度。该纯净氢气流将在5slpm(标准升/分钟)到30slpm的范围内，以及气体的纯度应当超过99.9995％；
1604、将衬底冷却到第二期望温度。在处于提高温度的10分钟到15分钟之后，衬底表面温度应当下降了100℃至200℃；在此，温度偏移量通过衬底材料和待生长的初始层的选择来确定(在图18A至图18C中突出)；
1605、将反应物引入处理腔。在温度已稳定之后，将III族反应物和V族反
应物引入处理腔，并开始生长；
1606、在完成成核层之后，可以进一步调整生长腔压力、温度和气相混合
物以生长对于声谐振器设备是重要的一层或多层；
1607、在薄膜生长过程期间，可以借助修改生长条件或通过将杂质控制地引入薄膜中(有别于薄膜的电子特性的修改)来调节材料的应变状态；
1608、在生长过程的结尾，III族反应物被关闭且形成一个或多个薄膜的温度可控制地降低到室温。热改变的速率取决于生长的一层或多层，以及在优选实施方式中被平衡使得包括薄膜的衬底的物理参数适合于后续处理。
参照步骤1605，可以通过多个生长方法之一在衬底上开始单晶材料的生长：在成核层上的直接生长、在超晶格成核层上的生长、以及在分级过渡成核层上的生长。单晶材料的生长可以为同质外延的、异质外延的等。在同质外延方法中，在衬底和薄膜之间具有最小晶格失配，诸如用于天然的III-N单晶衬底材料的情况。在异质外延方法中，基于平面内的晶格参数，在衬底和薄膜之间具有可变晶格失配。如下文进一步描述，成核层中的多层的组合可以用于设计后续形成的结构中的应变。
参照步骤1606，各种衬底可以被用在用于制作声谐振器设备的本方法中。可以使用各种晶向的硅衬底。另外，本方法可以使用蓝宝石衬底、碳化硅衬底、氮化镓(GaN)大块衬底、或氮化铝(AlN)大块衬底。本方法还可以使用GaN模板、AlN模板、和AlxGa1-xN模板(其中，x在0.0和1.0之间变化)。这些衬底和模板可以具有极性的、非极性的、或半极性的晶向。本领域的普通技术人员将认识到其它变型、修改和替选。
在一个示例中，本方法涉及控制成核层和压电层的材料特性。在具体示例中，这些层可以包括配置有小于1E+11缺陷/平方厘米的缺陷密度的单晶材料。单晶材料可以包括选自如下项的至少一者的合金：AlN、AlGaN、GaN、InN、InGaN、AlInN、AlInGaN和BN。在各种示例中，上述材料的任何单品或组合可以用于设备结构的一个或多个成核层和/或一个或多个压电层。
根据示例，本方法涉及借助生长参数修改的应变工程。更具体地，该方法涉及借助薄膜生长条件的修改来改变压电层中的外延膜的压电特性(可以借助压电膜的声速来测量和比较这些修改)。这些生长条件可以包括成核条件和压电层条件。成核条件可以包括温度、厚度、生长速率、气相比例(V/III)等。压电层条件可以包括从成核层的转变条件、生长温度、层厚度、生长速率、气相比例(V/III)、生长后退火等。下文可以发现本方法的其它细节。
图17为示出根据本发明的示例的形成用于声谐振器设备的压电层的结果的简化图。该图突出了针对给定铝摩尔分数定制材料的声学特性的能力。参照上文步骤1607，这类灵活度允许形成的谐振器特性适应个体化应用。如所示，图1700示出了关于铝摩尔分数(％)的声速(m/s)的曲线图。标记区域1720示出了声速在0.4的铝摩尔分数下借助压电层的应变工程的调节。在此，该数据示出了声速变化的范围从大约7,500m/s到大约9,500m/s，其在8,500m/s的初始声速附近大约为±1,000m/s。因此，生长参数的修改提供了用于声谐振器设备的声速的大调谐范围。该调谐范围对于从0到1.0的全部铝摩尔分数将是存在的以及为在本技术的其它传统实施方式中不存在的自由度。
本方法还包括通过杂质引入或掺杂的应变工程，以影响声波将传播通过该材料所用的速率。参照上文步骤1607，可以专门引入杂质以提高声波将传播通过该材料所用的速率。在一个示例中，杂质种类可以包括但不限于如下项：硅(Si)、镁(Mg)、碳(C)、氧(O)、铒(Er)、铷(Rb)、锶(Sr)、钪(Sc)、铍(Be)、钼(Mo)、锆(Zr)、铪(Hf)和钒(Va)。硅、镁、碳和氧为用在生长过程中的常规杂质，这些常规杂质的浓度可以针对不同压电特性而改变。在具体示例中，杂质浓度的范围从大约1E+10/立方厘米到大约1E+21/立方厘米。用于传送杂质的杂质源可以为源气，该源气可以在从有机金属源导出之后直接传送或通过其它相似过程直接传送。
本方法还包括通过引入合金元素的应变工程，以影响声波将传播通过该材料所用的速率。参照上文步骤1607，可以专门引入合金元素以提高声波将传播通过该材料所用的速率。在一个示例中，合金元素可以包括但不限于如下项：镁(Mg)、铒(Er)、铷(Rb)、锶(Sr)、钪(Sc)、钛(Ti)、锆(Zr)、铪(Hf)、钒(Va)、铌(Nb)和钽(Ta)。在具体示例中，一种合金元素(三元合金)或多种合金元素(在四元合金的情况下)浓度范围从大约0.01％到大约50％。类似于上文，用于传送合金元素的合金源可以为源气，该源气可以在从有机金属源导出之后直接传送或通过其它相似过程直接传送。本领域的普通技术人员将认识到对这些过程的其它变型、修改和替选。
用于引入杂质的方法可以在薄膜生长期间(原位)或生长后(非原位)。在薄膜生长期间，用于引入杂质的方法可以包括体掺杂、δ掺杂、共掺杂等。对于体掺杂，可以使用工序流程来创建均匀的掺杂剂并入。对于δ掺杂，可以故意地操纵工序流程用于更高掺杂剂并入的局部区域。对于共掺杂，可以使用任何掺杂方法来在薄膜生长过程期间同时引入多于一种掺杂剂种类。跟随薄膜生长，用于杂质引入的方法可以包括离子注入、化学处理、表面修改、扩散、共掺杂等。本领域的普通技术人员将认识到其它变型、修改和替选。
图18A为示出根据本发明的示例的用于形成用于声谐振器设备的压电层的方法的简化图。如在设备1801中所示，压电层1831或薄膜直接生长在成核层1821上，该成核层1821形成在衬底1810的表面区域的上面。成核层1821可以为与压电层1831相同或不同的原子组成。在此，压电膜1831可以在生长期间(原位)或生长后(非原位)被掺杂一个或多个种类，如上所述。
图18B为示出根据本发明的示例的用于形成用于声谐振器设备的压电层的方法的简化图。如在设备1802中所示，压电层1832或薄膜生长在超晶格成核层1822上，该超晶格成核层1822包括具有替选组成和厚度的层。该超晶格层1822形成在衬底1810的表面区域的上面。设备1802的应变可以通过超晶格层1822中的时段或交替对的数量、或通过改变构成层的原子组成来定制。类似地，压电膜1832可以在生长期间(原位)或生长后(非原位)被掺杂一个或多个种类，如上所述。
图18C为示出根据本发明的示例的用于形成用于声谐振器设备的压电层的方法的简化图。如在设备1803中所示，压电层1833或薄膜生长在分级过渡层1823上。形成在衬底1810的表面区域的上面的这些过渡层1823可以用于定制设备1803的应变。在一个示例中，合金(二元或三元)含量可以根据生长方向上的生长而降低。该函数可以是线性的、阶梯式的、或连续的。类似地，压电膜1833可以在生长期间(原位)或生长后(非原位)被掺杂一个或多个种类，如上所述。
在一个示例中，本发明提供用于制造声谐振器设备的方法。如上所述，该方法可以包括压电膜生长过程，诸如在成核层上的直接生长、在超晶格成核层上的生长、或在分级过渡成核层上的生长。每个过程都可以使用成核层，该成核层可以包括但不限于具有如下项中至少一者的材料或合金：AlN、AlGaN、GaN、InN、InGaN、AlInN、AlInGaN和BN。本领域的普通技术人员将认识到其它变型、修改和替选。
使用本发明获得了超过现存技术的一个或多个益处。具体地，本设备可以以相对简单且有成本效益的方式同时使用根据本领域的普通技术人员的传统材料和/或方法来制造。使用本方法，可以通过晶圆级工艺、使用三维堆叠的多种方式创建可靠的基于单晶的声谐振器。这类滤波器或谐振器可以被实施在RF过滤设备、RF过滤系统等中。根据实施方式，可以实现这些益处中的一者或多者。当然，可以存在其它变型、修改和替选。
在一个示例中，本发明提供了使用对生产条件、加工条件的修改以及周界结构修改来制造声谐振器或滤波器设备的方法。图19A至图44D使用俯视图、横截面视图和设备部分的特写的组合描述了这类制造方法的具体示例。贯穿这些图，除非另有指示，否则设备元件的任何标号的前两位对应于图号，而设备元件的任何标号的后两位或用带连字符的数字补充的后两位对应于所有图上的相同设备元件(例如，1920、2020和2120全部指代压电层)。
图19A为示出根据本发明的示例的声谐振器设备的俯视图的简化图。如所示，设备1901示出了形成在压电层1920(未示出)的相对侧的顶部金属电极1930和背部金属电极1970，该压电层1920形成在衬底1910的上面。在此，省略压电层1920以示出设备元件的相对空间位置，但是下文在图19B中示出了压电层1920。顶部金属电极1930和背部金属电极1970均电联接到一个或多个金属焊盘1950。背部金属电极1970还电联接到形成在顶部微沟槽1940内的顶部金属插头1941。顶部金属插头1941电联接到金属焊盘1950。另外，背部金属电极1970形成在背部沟槽1960内，该背部沟槽1960限定衬底1910的空腔侧壁或背部沟槽边缘1911。
图19B为示出在图19A中所示的声谐振器设备的横截面视图的简化图。在此，沿着在图19A中的A-A’虚线，设备1902示出了与针对设备1901所描述相同的设备元件。图19A和图19B提供了讨论在图20A至图27B中发现的修改的基础。另外注意，上文或下文所描述的任何谐振器/滤波器可以包含可用作温度补偿层或任何其它介电层的各种钝化层。这些钝化层可以用于保护顶部电极和背部电极，且可以包括硅材料、介电材料等及其组合。
在一个示例中，本发明提供了使用不同几何形状或几何区域来表征顶部金属电极1930、背部金属电极1970和背部沟槽/空腔1960的方法。放弃限制这些设备元件的形状的潜在益处可以减小寄生模式和放松约束对工艺的影响。
可以通过使用掩膜使电极(1930、1970)和背部沟槽1960图案化来创建不同的几何区域而形成不同的几何图形。可以使用光刻工艺、刻蚀工艺或其它类似工艺或其组合来使这些几何区域图案化。几何区域可以包括具有‘n’条边的多边形形状，其中，‘n’大于或等于3。在具体示例中，这些几何区域可以包括具有平行边缘或不平行边缘的倾斜或规则的多边形形状。在其它情况下，几何区域可以包括圆形、椭圆形、非多边形、斜交的非多边形、或不规则形状、或任何其它形状。这些几何区域可以特征在于具有类似的或非类似的形状。在具体示例中，顶部金属电极的几何区域和背部金属电极的几何区域之间的区域比例可以在大约0.1到大约10之间。另外，电极和背部沟槽的几何区域可以在空间上被配置使得顶部金属电极或背部金属电极与任一背部沟槽边缘之间的距离在大约0.1微米和大约500微米之间。上文所描述的设备元件、方法和技术可以与在下图中所描述的任何设备元件、方法和技术进行组合。本领域的普通技术人员将认识到其它变型、修改和替选。
图20A为示出根据本发明的示例的具有电极边界修改的声谐振器设备的横截面视图的简化图。如所示，设备2001示出了形成有修改边缘的顶部金属电极2031。该方法还可以应用于背部或顶部和背部二者。
图20B至图20G为示出根据本发明的示例的具有电极边界修改的声谐振器设备的多个部分的横截面视图的简化图。在各个如下示例中，电极边缘轮廓修改可以被实施在顶部电极、背部电极、或二者上。还可以使用不同的金属材料和介电材料。在图20B中，设备2002包括具有“下坡”边缘的顶部金属电极2031和底部金属电极2071。在图20C中，设备2003包括具有“上坡”边缘的顶部金属电极2033和底部金属电极2073。在图20D中，设备2004包括具有“上下坡”边缘的顶部金属电极2034和底部金属电极2074。在图20E中，设备2005包括具有“上平下坡”边缘的顶部金属电极2035和底部金属电极2075。在图20F中，设备2006包括具有“阶梯”边缘的顶部金属电极2036和底部金属电极2076。在图20G中，设备2007包括具有“圆形”边缘的顶部金属电极2037和底部金属电极2077。也可以使用其它形状。
在一个示例中，本发明提供了使用加法过程和/或减法过程来修改金属电极或谐振器的边缘以实现谐振器或电极边界处的期望轮廓的方法。这还可以包括使谐振器边界变细或成形以及在边界处使用离子注入工艺。另外，本方法可以包括在衬底和电极之间的形成期望间隙以及在顶部电极和底部电极之间配置期望的相对封闭。这些方法可以单独地或组合地使用以增大期望模式的能含量。其它潜在益处尤其包括增大的Q因子以及相比于寄生模式抑制的其它方法而言减少掩模层次或过程步骤的能力。
在具体示例中，可以使用标准的多个光刻工艺和刻蚀工艺来实现电极金属中的图案化。电极边缘的期望轮廓可以通过建立或去除方法来实现，这些方法使用传统层沉积法(诸如溅射、蒸发、印刷等)、随后利用特定掩膜层对电极金属的干或湿刻蚀来实现期望比例或去除速率。这类工艺可以用于形成锥形轮廓。加法过程可以涉及沉积工艺，诸如图案化溅射、图案化蒸发和剥离、蒸发或图案化刻蚀等。减法过程可以包括覆盖层沉积和非掩膜去除工艺，诸如激光烧蚀、离子束研磨等。上文所描述的设备元件、方法和技术可以与在下图中所描述的任何设备元件、方法和技术进行组合。本领域的普通技术人员将认识到其它变型、修改和替选。
图21A为示出根据本发明的示例的具有槽形电极边界修改的声谐振器设备的横截面视图的简化图。图21A类似于图20A，除了形成在电极边缘的附近的凹槽。在各个如下示例中，可以在顶部电极、背部电极、或二者上实施修改。还可以使用不同的金属材料和介电材料。
图21B至图21G为示出根据本发明的示例的具有槽形电极边界修改的声谐振器设备的多个部分的横截面视图的简化图。这些图中的每个图示出了相同的边缘轮廓形状，除了在边缘附近形成的凹槽。上文所描述的设备元件、方法和技术可以与在下图中所描述的任何设备元件、方法和技术进行组合。本领域的普通技术人员将认识到其它变型、修改和替选。
图22A为示出根据本发明的示例的具有槽形压电层的声谐振器设备的横截面视图的简化图。如所示，设备2201的压电层2221具有形成在电极边缘的附近的凹槽。在各个如下示例中，可以在压电层的顶部、压电层的背部、或二者上实施修改。
图22B和图22C为示出根据本发明的示例的具有槽形压电层的声谐振器设备的多个部分的横截面视图的简化图。图22B示出了具有形成在压电层2222的顶部和背部的单一凹槽的示例。图22C示出了具有形成在压电层2223的顶部和背部的双凹槽的示例。上文所描述的设备元件、方法和技术可以与在下图中所描述的任何设备元件、方法和技术进行组合。本领域的普通技术人员将认识到其它变型、修改和替选。
图23A为示出根据本发明的示例的具有槽形压电次表面层的声谐振器设备的横截面视图的简化图。如所示，设备2301的顶部金属电极2331形成在压电层2321内的凹槽或空腔内。在各个如下示例中，可以在压电层的顶部、压电层的背部、或二者上实施修改。
图23B和图23C为示出根据本发明的示例的具有槽形压电次表面层的声谐振器设备的多个部分的横截面视图的简化图。图23B示出了在压电层2322中具有顶部凹槽和背部凹槽的示例。图23C示出了顶部凹槽和背部凹槽的组合以及形成在顶部凹槽和背部凹槽的边缘附近的每侧上的附加凹槽。上文所描述的设备元件、方法和技术可以与在下图中所描述的任何设备元件、方法和技术进行组合。本领域的普通技术人员将认识到其它变型、修改和替选。
图24A为示出根据本发明的示例的具有电极边缘边界材料的声谐振器设备的横截面视图的简化图。如所示，设备2401示出了形成在顶部金属电极2430附近或邻接顶部金属电极2430的边缘边界材料2441的使用。在各个如下示例中，可以在压电层的顶部、压电层的背部、或二者上实施修改。
图24B至图24E为示出根据本发明的示例的具有电极边缘边界材料的声谐振器设备的多个部分的横截面视图的简化图。图24B示出了使用顶部边缘边界材料2441和背部边缘边界材料2441的示例。图24C示出了附加地在电极2433中形成邻接边缘边界材料2441的凹槽的示例。图24D示出了与电极重叠的边缘边界材料2444的示例。图24E示出了仅使用背部电极边缘边界材料2441的示例。上文所描述的设备元件、方法和技术可以与在下图中所描述的任何设备元件、方法和技术进行组合。本领域的普通技术人员将认识到其它变型、修改和替选。
图25A至图25D为示出根据本发明的示例的经历离子注入过程的声谐振器设备的横截面视图的简化图。如上所述，可以使用离子注入工艺来增大期望模式的能含量。掩蔽离子注入涉及沉积掩膜材料以及借助光刻和刻蚀步骤选择性地去除该材料的多个部分。特定种类的离子注入可以用于实现期望k2所需的期望压电系数参数值。在各个如下示例中，可以在压电层的顶部、压电层的背部、或二者上实施修改。
图25A示出了在形成顶部金属电极之前使用离子注入工艺的示例。图25B示出了在形成顶部金属电极之后使用离子注入工艺的示例。图25C示出了在形成背部金属电极之前使用离子注入工艺的示例，而图25D示出了在形成背部金属电极之后使用离子注入工艺的示例。在后两个图中，通过使用临时粘结剂2580将设备安装在临时载体2590上。在具体示例中，掩蔽离子注入工艺可以被界定到由中心谐振器区域外部的500um所表征的区段。该注入工艺的特征还可以为在1E+14离子/平方厘米和1E+20离子/平方厘米之间的剂量。另外，该工艺可以使用如下种类中的一者或多者：H、He、B、C、O、Fe、Mo、Ta、W、或其它过渡金属或其组合。上文所描述的设备元件、方法和技术可以与在下图中所描述的任何设备元件、方法和技术进行组合。本领域的普通技术人员将认识到其它变型、修改和替选。
图26A为示出根据本发明的示例的具有空间修改的声谐振器设备的横截面视图的简化图。如所示，设备2601示出了空腔侧壁或背部沟槽侧壁间隙的具体维度以及背部金属电极相比于顶部金属电极的封闭距离。这些修改可以潜在地改善所有的谐振器性能指标。在各个如下示例中，可以在压电层的顶部、压电层的背部、或二者上实施修改。
图26B至图26E为示出根据本发明的示例的具有空间修改的声谐振器设备的多个部分的横截面视图的简化图。图26B示出了形成具有x1的侧壁间隙距离的设备2602的示例。在具体示例中，距离x1的范围可以从大约0.1um到大约500um。上文所描述的设备元件、方法和技术可以与在下图中所描述的任何设备元件、方法和技术进行组合。本领域的普通技术人员将认识到其它变型、修改和替选。
图26C示出了侧壁间隙与前文所描述的电极边缘轮廓成形的组合。图26D示出了形成设备2604使得背部接触件或金属电极2670大于顶部接触件或金属电极2630(具有x2的重叠距离)的示例。在具体示例中，x2的范围可以从大约0.1um到大约500um。上文所描述的设备元件、方法和技术可以与在下图中所描述的任何设备元件、方法和技术进行组合。本领域的普通技术人员将认识到其它变型、修改和替选。
图27A为示出根据本发明的示例的声谐振器设备的横截面视图的简化图。类似于图19A的该图被视为系列谐振器且被用作对于下面图27B的比较。
图27B为示出根据本发明的示例的具有频率偏移结构的声谐振器设备的横截面视图的简化图。如所示，设备2702包括形成附加的频率偏移结构电极层，该频率偏移结构电极层电联接到顶部金属电极2730、背部金属电极2770或二者。这形成并联谐振器。在具体示例中，频率偏移结构层可以包括诸如Mo、Al、W、Ru、AlN、SiN或SiO2的金属和材料。上文所描述的设备元件、方法和技术可以与在下图中所描述的任何设备元件、方法和技术进行组合。本领域的普通技术人员将认识到其它变型、修改和替选。
图28A为示出根据本发明的示例的多声谐振器设备的俯视图的简化图。如所示，设备2801包括三个单独的谐振器，每个谐振器具有顶部金属电极(2831、2832、2833)和背部金属电极(2871、2872、2873)。每个顶部金属电极联接到从背部沟槽2860向外延伸的金属焊盘2850，以及全部的顶部金属电极通过另一金属焊盘2850联接在一起。
图28B为示出在图28A中所示的多声谐振器设备的横截面视图的简化图。上文所描述的设备元件、方法和技术可以与在下图中所描述的任何设备元件、方法和技术进行组合。本领域的普通技术人员将认识到其它变型、修改和替选。
图29A为示出根据本发明的示例的多声谐振器设备的俯视图的简化图。如所示，设备2901同样包括三个单独的谐振器，每个谐振器具有顶部金属电极(2931、2932、2933)和背部金属电极(2971、2972、2973)。在此，每个顶部金属电极联接到金属焊盘2950，该金属焊盘2950电联接到背部空腔区域内的通孔2951。
图29B为示出在图29A中所示的多声谐振器设备的横截面视图的简化图。上文所描述的设备元件、方法和技术可以与在下图中所描述的任何设备元件、方法和技术进行组合。本领域的普通技术人员将认识到其它变型、修改和替选。
图30A为示出根据本发明的示例的声谐振器设备的俯视图的简化图。图30A类似于图19A，除了顶部金属电极3030与金属焊盘3050中一者之间的和背部金属电极3070与金属焊盘3050中另一者之间的连接在空间上未配置在同一水平面内。顶部连接(TopsideConnection，TC)被区域3039掩蔽，而背部连接(Backside Connection，BC)被区域3079掩蔽。尽管该图示出了这个具体偏移配置，但是本发明设想，TC连接区域和BC连接区域可以配置成分别沿着顶部金属电极和背部金属电极的任何边缘。在各个如下示例中，可以在压电层的顶部、压电层的背部、或二者上实施修改。
图30B为示出在图30A中所示的声谐振器设备的横截面视图的简化图。虚线分离示出TC区域附近的横截面的设备部分3002(在图30A中如由部分3039限定)和示出BC区域附近的横截面的设备部分3003(在图30A中如由部分3040限定)。上文所描述的设备元件、方法和技术可以与在下图中所描述的任何设备元件、方法和技术进行组合。本领域的普通技术人员将认识到其它变型、修改和替选。
在一个示例中。本发明提供用于通过在顶部、背部或二者上的各种结构配置改善谐振器Q因子的多种方法。注意，谐振器的中心区域被限定为谐振器的包括顶部电极、压电层和背部电极这三层的区域，其中，顶部电极和背部电极不具有修改。这意味着，根据本发明的示例，可以以各种各样的方式修改谐振器的中心部分的该均匀区域，除了谐振器的边缘(周界)。另外，压电层可以指的是单晶或多晶压电层。在各个如下示例中，可以在压电层的顶部、压电层的背部、或二者上实施修改。
图31A为示出根据本发明的示例的具有顶部金属周界结构修改的声谐振器设备的第一横截面视图的简化图。图31A类似于图30B，除了在顶部金属电极附近且在顶部金属电极周界外部、在顶部压电表面区域的一部分的上面形成顶部立柱结构3131。
在一个示例中，顶部立柱结构3131(如同任何立柱结构或立柱)可以包括金属材料、介电材料或其组合。该立柱结构3131可以在空间上配置在顶部金属电极的周界周围且可以为连续的立柱结构或包括一个或多个非连续立柱。在具体示例中，顶部立柱结构包括在TC区域或BC区域附近的间隙区域。在该情况下，顶部立柱结构包括金属材料。另外，一个或多个可选背部立柱3179可以形成在底部压电表面区域的一部分下面。设备3101还可以包括形成在顶部电极表面区域的一部分上面的一个或多个组合电极立柱。组合电极立柱包括形成在介电立柱3134上面的金属立柱3133。设备3101还可以包括形成在顶部电极表面区域的一部分上面且顶部金属电极周界内的顶部电极立柱结构。顶部电极立柱结构可以在空间上配置成基本上沿着顶部金属电极周界且也可以为连续的立柱结构或包括一个或多个非连续立柱。该顶部电极立柱结构还可以包括在TC或BC区域附近的间隙区域。
图31B为示出在图31A中所示的声谐振器设备的第二横截面视图的简化图。该视图示出了靠近BC的区域，BC靠近微沟槽3140。如所示，设备3102包括顶部立柱结构3131和顶部电极立柱结构3132。
图31C为示出根据本发明的示例的具有背部金属周界结构修改的声谐振器设备的第一横截面视图的简化图。如所示，设备3103为图31B中的设备3102的背部配置。在此，连同可选的顶部立柱3139，背部金属立柱结构3171和背部金属电极立柱结构3172形成为靠近TC区域。
图31D为示出在图31C中所示的声谐振器设备的第二横截面视图的简化图。如所示，设备3104为图31A中的设备3101的背部配置。在此，连同组合背部立柱(3173、3174)，背部金属立柱结构3171和背部金属电极立柱结构3172形成为靠近BC区域。上文所描述的设备元件、方法和技术可以与在下图中所描述的任何设备元件、方法和技术进行组合。本领域的普通技术人员将认识到其它变型、修改和替选。
图32A为示出根据本发明的示例的具有顶部金属周界结构修改的声谐振器设备的第一横截面视图的简化图。图32A类似于图31A，除了省略了顶部电极立柱结构。
图32B为示出在图32A中所示的声谐振器设备的第二横截面视图的简化图。图32B类似于图31B，除了省略了顶部电极立柱结构。
图32C为示出根据本发明的示例的具有背部金属周界结构修改的声谐振器设备的第一横截面视图的简化图。图32C类似于图31C，除了省略了背部电极立柱结构。
图32D为示出在图32C中所示的声谐振器设备的第二横截面视图的简化图。图32D类似于图31D，除了省略了背部电极立柱结构。上文所描述的设备元件、方法和技术可以与在下图中所描述的任何设备元件、方法和技术进行组合。本领域的普通技术人员将认识到其它变型、修改和替选。
图33A为示出根据本发明的示例的具有顶部电介质周界结构修改的声谐振器设备的第一横截面视图的简化图。如所示，设备3301包括形成在顶部电极周界附近或邻接顶部金属电极3330的顶部介电立柱结构3335。另一介电立柱3336也可以形成为邻接顶部电极立柱结构3332。可选的介电立柱3378也可以形成为邻接背部金属电极3370。
图33B为示出在图33A中所示的声谐振器设备的第二横截面视图的简化图。如所示，设备3302包括邻接顶部金属电极3330形成的顶部介电立柱结构3335。
图33C为示出根据本发明的示例的具有背部电介质周界结构修改的声谐振器设备的第一横截面视图的简化图。如所示，设备3303为图33B中的设备3302的背部配置。
图33D为示出在图33C中所示的声谐振器设备的第二横截面视图的简化图。如所示，设备3304为图33A中的设备3301的背部配置。上文所描述的设备元件、方法和技术可以与在下图中所描述的任何设备元件、方法和技术进行组合。本领域的普通技术人员将认识到其它变型、修改和替选。
图34A为示出根据本发明的示例的具有顶部电介质周界结构修改的声谐振器设备的第一横截面视图的简化图。图34A类似于图33A，除了省略了顶部电极立柱结构。
图34B为示出在图34A中所示的声谐振器设备的第二横截面视图的简化图。图34B类似于图33B，除了省略了顶部电极立柱结构。
图34C为示出根据本发明的示例的具有背部电介质周界结构修改的声谐振器设备的第一横截面视图的简化图。图34C类似于图33C，除了省略了背部电极立柱结构。
图34D为示出在图34C中所示的声谐振器设备的第二横截面视图的简化图。图34D类似于图33D，除了省略了背部电极立柱结构。上文所描述的设备元件、方法和技术可以与在下图中所描述的任何设备元件、方法和技术进行组合。本领域的普通技术人员将认识到其它变型、修改和替选。
图35A为示出根据本发明的示例的具有顶部电介质和金属周界结构修改的声谐振器设备的第一横截面视图的简化图。如所示，设备3501包括顶部电极金属立柱结构3532以及邻接该立柱结构3532形成的顶部组合立柱(3533、3534)。该设备3501还包括介电立柱结构3535-1和金属立柱结构3531-1，该介电立柱结构3535-1具有覆在顶部金属电极3530的一部分上面的重叠部分，该金属立柱结构3531-1具有覆在介电立柱结构3535-1的一部分上面的重叠部分。可选立柱类似地配置有介电立柱3578-1和金属立柱3579-1。
图35B为示出在图35A中所示的声谐振器设备的第二横截面视图的简化图。在此，包括介电立柱结构3535-1和金属立柱结构3531-1的组合立柱结构类似地配置且邻近顶部电极金属立柱结构3532。
图35C为示出根据本发明的示例的具有背部电介质和金属周界结构修改的声谐振器设备的第一横截面视图的简化图。如所示，设备3503为图35B中的设备3502的背部配置。
图35D为示出在图35C中所示的声谐振器设备的第二横截面视图的简化图。如所示，设备3504为图35A中的设备3501的背部配置。上文所描述的设备元件、方法和技术可以与在下图中所描述的任何设备元件、方法和技术进行组合。本领域的普通技术人员将认识到其它变型、修改和替选。
图36A为示出根据本发明的示例的具有顶部电介质和金属周界结构修改的声谐振器设备的第一横截面视图的简化图。图36A类似于图35A，除了省略了顶部电极立柱结构。
图36B为示出在图36A中所示的声谐振器设备的第二横截面视图的简化图。图36B类似于图35B，除了省略了顶部电极立柱结构。
图36C为示出根据本发明的示例的具有背部电介质和金属周界结构修改的声谐振器设备的第一横截面视图的简化图。图36C类似于图35C，除了省略了背部电极立柱结构。
图36D为示出在图36C中所示的声谐振器设备的第二横截面视图的简化图。图36D类似于图35D，除了省略了背部电极立柱结构。上文所描述的设备元件、方法和技术可以与在下图中所描述的任何设备元件、方法和技术进行组合。本领域的普通技术人员将认识到其它变型、修改和替选。
图37A为示出根据本发明的示例的具有顶部电介质和金属周界结构修改的声谐振器设备的第一横截面视图的简化图。如所示，设备3701包括具有介电立柱结构3735-1与上覆的金属立柱结构3731-2的组合立柱结构。在此，金属立柱结构3731-2不与介电立柱结构3735-1重叠。
图37B为示出在图37A中所示的声谐振器设备的第二横截面视图的简化图。如所示，设备3702包括形成在顶部金属电极3730的一部分上面的组合立柱，该组合立柱包括介电立柱3734和上覆的金属立柱3733。
图37C为示出根据本发明的示例的具有背部电介质和金属周界结构修改的声谐振器设备的第一横截面视图的简化图。如所示，设备3703为图37B中的设备3702的背部配置。
图37D为示出在图37C中所示的声谐振器设备的第二横截面视图的简化图。如所示，设备3704为图37A中的设备3701的背部配置。上文所描述的设备元件、方法和技术可以与在下图中所描述的任何设备元件、方法和技术进行组合。本领域的普通技术人员将认识到其它变型、修改和替选。
图38A为示出根据本发明的示例的具有顶部电介质和金属周界结构修改的声谐振器设备的第一横截面视图的简化图。图38A类似于图35A，除了顶部金属立柱结构3831-3不与介电立柱结构3835-1重叠，该介电立柱结构3835-1与顶部金属电极3830的一部分重叠。
图38B为示出在图38A中所示的声谐振器设备的第二横截面视图的简化图。图38B类似于图35B，除了顶部金属立柱结构3831-3不与介电立柱结构3835-1重叠，该介电立柱结构3835-1与顶部金属电极3830的一部分重叠。
图38C为示出根据本发明的示例的具有背部电介质和金属周界结构修改的声谐振器设备的第一横截面视图的简化图。如所示，设备3803为图38B中的设备3802的背部配置。
图38D为示出在图38C中所示的声谐振器设备的第二横截面视图的简化图。如所示，设备3804为图38A中的设备3801的背部配置。上文所描述的设备元件、方法和技术可以与在下图中所描述的任何设备元件、方法和技术进行组合。本领域的普通技术人员将认识到其它变型、修改和替选。
图39A为示出根据本发明的示例的具有顶部电介质和金属周界结构修改的声谐振器设备的第一横截面视图的简化图。图39A类似于图38A，除了省略了顶部电极立柱结构。
图39B为示出在图39A中所示的声谐振器设备的第二横截面视图的简化图。图39B类似于图38B，除了省略了顶部电极立柱结构。
图39C为示出根据本发明的示例的具有背部电介质和金属周界结构修改的声谐振器设备的第一横截面视图的简化图。图39C类似于图38C，除了省略了背部电极立柱结构。
图39D为示出在图39C中所示的声谐振器设备的第二横截面视图的简化图。图39D类似于图38D，除了省略了背部电极立柱结构。上文所描述的设备元件、方法和技术可以与在下图中所描述的任何设备元件、方法和技术进行组合。本领域的普通技术人员将认识到其它变型、修改和替选。
图40A为示出根据本发明的示例的具有次表面修改的声谐振器设备的俯视图的简化图。图40A类似于图30A，除了压电层4020具有形成在顶部和背部上的凹槽。顶部金属电极4030部分地形成在顶部压电凹槽内，而背部金属电极4070部分地形成在背部压电凹槽内。凹槽用虚线区域4021/4022示出。
图40B为示出在图40A中所示的声谐振器设备的横截面视图的简化图。在此可以清楚地看见前文所描述的压电凹槽，用区域4021和区域4022标记。上文所描述的设备元件、方法和技术可以与在下图中所描述的任何设备元件、方法和技术进行组合。本领域的普通技术人员将认识到其它变型、修改和替选。
图41A为示出根据本发明的示例的具有周界结构修改的声谐振器设备的俯视图的简化图。如所示，设备4101包括围绕或邻接顶部金属电极4130形成的顶部能量约束结构4190。该能量约束结构4190包括去除以形成结构打断区域的至少一个部分。尽管在此示出了一个打断区域，但是能量约束结构4190可以包括多个打断区域。该设备4101还包括在顶部结构打断区域附近、在顶部压电表面区域上面的顶部沙洲结构4191。在此，沙洲结构4191偏移到能量约束结构4190的周界外部。在具体示例中，顶部沙洲结构可以在空间上配置有到顶部金属电极4130大约0.1um到大约100um的间隙距离。在各个如下示例中，可以在压电层的顶部、压电层的背部、或二者上实施修改。
图41B为示出在图41A中所示的声谐振器设备的横截面视图的简化图。设备4102示出了沙洲结构4191偏离能量约束结构4190。上文所描述的设备元件、方法和技术可以与在下图中所描述的任何设备元件、方法和技术进行组合。本领域的普通技术人员将认识到其它变型、修改和替选。
图42为示出根据本发明的示例的具有周界结构修改的声谐振器设备的俯视图的简化图。图42类似于图41A，除了沙洲结构4291-1为弯曲的。也可以使用其它形状，包括反向弯曲的结构、带角度结构等。
图43为示出根据本发明的示例的具有周界结构修改的声谐振器设备的俯视图的简化图。如所示，设备4300包括具有材料组合的能量约束结构4390。能量约束结构4390可以包括介电材料、金属材料或其组合。在此，介电部分被标记为项目4390-1以及金属部分被标记为项目4390-2。
图44A为示出根据本发明的示例的具有周界结构修改的声谐振器设备的俯视图的简化图。如所示，设备4401包括配置有城堡状建筑图案4492的能量约束结构，该图案4492具有重复的城堡状建筑形状的特征。该城堡状建筑形状可以包括正方形、三角形、多边形、非多边形、或其它形状。
图44B为示出在图44A中所示的声谐振器设备的横截面视图的简化图。如所示，设备4402包括城堡状建筑图案的能量约束结构，其具有较矮的城堡状建筑图案4492-1和较高的城堡状建筑图案4492-2。重复的城堡状建筑图案的高度可以在不同示例之间改变。
图44C为示出在图44A和图44B中所示的声谐振器设备的一部分的横截面视图的简化图。设备4403示出了示例性城堡状建筑图案，其中，水平部分为竖直部分(标为‘d’)的距离的二倍。重复的城堡状建筑图案的长高比可以在不同示例之间改变。该图还示出了城堡状建筑图案4492-1与顶部金属电极4430(用虚线示出)的相对高度。
图44D为示出在图44A和图44B中所示的声谐振器设备的一部分的横截面视图的简化图。该图示出了城堡状建筑图案4492-2与顶部金属电极4430(用虚线示出)的相对高度。上文所描述的设备元件、方法和技术可以与在下图中所描述的任何设备元件、方法和技术进行组合。本领域的普通技术人员将认识到其它变型、修改和替选。
根据示例，本发明提供制造声谐振器或滤波器设备的结构和方法。该方法可以包括：提供具有衬底表面区域的衬底；在所述衬底表面区域的上面形成单晶压电层，所述压电层具有顶部压电表面区域和底部压电表面区域；在所述顶部压电表面区域的上面形成顶部金属电极，所述顶部金属电极的特征在于顶部电极几何区域；在所述单晶压电层的一部分内形成顶部微沟槽；在所述顶部微沟槽内形成具有顶部金属插头的顶部金属；在所述衬底内形成使所述底部压电表面区域暴露的背部沟槽，所述背部沟槽在所述顶部金属电极和所述顶部微沟槽的下面，所述背部沟槽的特征在于空腔几何区域且具有一个或多个背部沟槽边缘；在所述背部沟槽内、在所述底部压电表面区域的下面或附近形成背部金属电极，所述背部金属电极电联接到所述顶部金属，所述背部金属电极的特征在于背部电极几何区域；形成用于电连接的至少两个金属焊盘，其中，至少一个金属焊盘电联接到所述顶部金属电极，且至少一个金属焊盘电联接到所述背部金属电极；在所述背部沟槽内、在所述底部压电表面区域的下面形成背部金属插头，所述背部金属插头电联接到所述顶部金属插头和所述背部金属电极，其中，所述顶部微沟槽、所述顶部金属插头和所述背部金属插头形成微通孔；以及其中，所述顶部电极几何区域和所述背部电极几何区域之间的面积比在大约0.1到大约10之间。
在一个示例中，所述顶部电极几何区域、所述背部电极几何区域和所述空腔几何区域中的每一者包括具有n条边的多边形形状，其中，n大于或等于3。在一个示例中，所述顶部电极几何区域、所述背部电极几何区域和所述空腔几何区域中的每一者包括具有平行边缘或不平行边缘的倾斜的或规则的多边形形状。在一个示例中，所述顶部电极几何区域、所述背部电极几何区域和所述空腔几何区域中的每一者包括圆形、椭圆形、斜交的非多边形、或不规则形状；其中，所述顶部电极几何区域、所述背部电极几何区域和所述空腔几何区域能够特征在于具有类似的或非类似的形状的几何区域。在一个示例中，所述顶部电极几何区域、所述背部电极几何区域和所述空腔几何区域在空间上被配置使得所述顶部金属电极或所述背部金属电极与所述一个或多个背部沟槽边缘中的任一者之间的距离在大约0.1微米和大约500微米之间。根据示例，本发明可以提供从前文所描述的方法形成的设备结构。
根据示例，本发明提供制造声谐振器或滤波器设备的结构和方法。该方法可以包括：提供具有衬底表面区域的衬底；在所述衬底表面区域的上面形成单晶压电层，所述单晶压电层具有顶部压电表面区域和底部压电表面区域；在所述顶部压电表面区域的上面形成顶部金属电极，所述顶部金属电极具有一个或多个顶部金属电极边缘，所述一个或多个顶部金属电极边缘的特征在于顶部电极边缘几何形状；在所述单晶压电层的一部分内形成顶部微沟槽；在所述顶部微沟槽内形成具有顶部金属插头的顶部金属；在所述衬底内形成使所述底部压电表面区域暴露的背部沟槽，所述背部沟槽在所述顶部金属电极和所述顶部微沟槽的下面；在所述背部沟槽内、在所述底部压电表面区域的下面或附近形成背部金属电极，所述背部金属电极电联接到所述顶部金属，所述背部金属电极具有一个或多个背部金属电极边缘，所述一个或多个背部金属电极边缘的特征在于背部电极边缘几何形状；形成用于电连接的至少两个金属焊盘，其中，至少一个金属焊盘电联接到所述顶部金属电极，且至少一个金属焊盘电联接到所述背部金属电极；以及在所述背部沟槽内、在所述底部压电表面区域的下面形成背部金属插头，所述背部金属插头电联接到所述顶部金属插头和所述背部金属电极，其中，所述顶部微沟槽、所述顶部金属插头和所述背部金属插头形成微通孔。
在一个示例中，形成所述顶部金属电极和所述背部金属电极包括用于形成所述一个或多个顶部金属电极边缘的边缘轮廓制造过程，其中，所述边缘轮廓制造过程能够选自如下项：图案化溅射过程、图案化蒸发和剥离过程、蒸发和图案化刻蚀过程、修整过程、激光烧蚀过程、离子束研磨过程。在一个示例中，所述顶部电极边缘几何形状包括如下形状中的一者：下坡边缘、上坡边缘、上下坡边缘、上平下坡边缘、阶梯边缘、和圆形边缘。在一个示例中，形成所述顶部金属电极包括形成所述顶部金属电极使得顶部电极边缘几何形状在空间上配置在所述顶部压电表面区域的上方、内部或下方。在一个示例中，所述顶部金属电极包括在所述一个或多个顶部电极边缘附近、在所述顶部金属电极内形成的凹槽。在一个示例中，所述背部电极边缘几何形状包括如下形状中的一者：下坡边缘、上坡边缘、上下坡边缘、上平下坡边缘、阶梯边缘、和圆形边缘。在一个示例中，所述背部金属电极包括在所述一个或多个背部电极边缘附近、在所述背部金属电极内形成的凹槽。在一个示例中，形成所述背部金属电极包括形成所述背部金属电极使得背部电极边缘几何形状在空间上配置在所述底部压电表面区域的上方、内部或下方。
在一个示例中，所述顶部电极边缘几何形状和所述背部电极边缘形状中的每一者包括如下形状中的一者：下坡边缘、上坡边缘、上下坡边缘、上平下坡边缘、阶梯边缘、和圆形边缘；其中，所述顶部金属电极包括在所述一个或多个顶部电极边缘附近、在所述顶部金属电极内形成的凹槽；以及其中，所述背部金属电极包括在所述一个或多个背部电极边缘附近、在所述背部金属电极内形成的凹槽。在一个示例中，所述方法还包括去除所述压电层的一部分以在所述顶部压电表面区域上形成第一顶部凹槽。在一个示例中，所述第一顶部凹槽在空间上配置在所述背部沟槽的上面。在一个示例中，所述方法还包括：去除所述压电层的一部分以在所述顶部压电表面区域上形成第二顶部凹槽；其中，所述第二顶部凹槽在空间上配置在所述顶部金属电极的边缘和所述第一凹槽的附近。在一个示例中，所述第一顶部凹槽在空间上配置在所述背部沟槽的一部分上面以及所述第二顶部凹槽在空间上配置在所述衬底的一部分上面。在一个示例中，所述方法还包括：去除所述压电层的一部分以在所述底部压电表面区域上形成第一背部凹槽。在一个示例中，所述第一背部凹槽在空间上配置在所述背部沟槽内。在一个示例中，所述方法还包括：去除所述压电层的一部分以在所述底部压电表面区域上形成第二背部凹槽；其中，所述第二背部凹槽在空间上配置在所述背部金属电极的边缘和所述第一背部凹槽的附近。在一个示例中，所述第一背部凹槽在空间上配置在所述背部沟槽的一部分内以及所述第二背部凹槽在空间上配置在所述背部沟槽的一部分内。
在一个示例中，所述方法还包括：去除所述压电层的一部分以在所述顶部压电表面区域上形成第一顶部凹槽；以及去除所述压电层的一部分以在所述底部压电表面区域上形成第一背部凹槽。在一个示例中，所述方法还包括：去除所述单晶压电层的一部分以在所述顶部压电表面区域上形成顶部凹槽；以及其中，形成所述顶部金属电极包括：在所述顶部凹槽内、在所述顶部压电表面区域的上面形成所述顶部金属电极。在一个示例中，本方法还包括：去除所述单晶压电层的一部分以在所述底部压电表面区域上形成背部凹槽；以及其中，形成所述背部金属电极包括：在所述背部凹槽内、在所述底部压电表面区域的下面形成所述背部金属电极。在一个示例中，所述方法还包括：去除所述单晶压电层的一部分以在所述顶部压电表面区域上形成顶部凹槽；其中，形成所述顶部金属电极包括：在所述顶部凹槽内、在所述顶部压电表面区域的上面形成所述顶部金属电极；去除所述单晶压电层的一部分以在所述底部压电表面区域上形成背部凹槽；以及其中，形成所述背部金属电极包括：在所述背部凹槽内、在所述底部压电表面区域的下面形成所述背部金属电极。
在一个示例中，所述方法还包括：形成顶部边缘边界材料，所述顶部边缘边界材料在所述顶部压电表面区域的一部分上面且物理地联接到所述顶部压电表面区域的该部分以及物理地联接到所述顶部金属电极的一部分。在一个示例中，所述顶部边缘边界材料包括金属材料或介电材料。在一个示例中，形成所述顶部边缘边界材料包括在所述顶部金属电极的一部分上面形成所述顶部边缘边界材料。在一个示例中，所述方法还包括：在所述顶部边缘边界材料的附近去除所述顶部金属电极的一部分以形成顶部电极凹槽。在一个示例中，所述方法还包括：形成背部边缘边界材料，所述背部边缘边界材料在所述底部压电表面区域的一部分下面且物理地联接到所述底部压电表面区域的该部分以及物理地联接到所述背部金属电极的一部分。在一个示例中，所述背部边缘边界材料包括金属材料或介电材料。在一个示例中，形成所述背部边缘边界材料包括在所述背部金属电极的一部分上面形成所述背部边缘边界材料。在一个示例中，所述方法还包括：在所述背部边缘边界材料的附近去除所述背部金属电极的一部分以形成背部电极凹槽。在一个示例中，所述方法还包括：形成顶部边缘边界材料，所述顶部边缘边界材料在所述顶部压电表面区域的一部分上面且物理地联接到所述顶部压电表面区域的该部分以及物理地联接到所述顶部金属电极的一部分；以及形成背部边缘边界材料，所述背部边缘边界材料在所述底部压电表面区域的一部分下面且物理地联接到所述底部压电表面区域的该部分以及物理地联接到所述背部金属电极的一部分。根据示例，本发明可以提供从前文所描述的方法形成的设备结构。
根据示例，本发明提供制造声谐振器或滤波器设备的结构和方法。该方法可以包括：提供具有衬底表面区域的衬底；在所述衬底表面区域的上面形成单晶压电层，所述单晶压电层具有顶部压电表面区域和底部压电表面区域；在所述顶部压电表面区域的上面形成顶部金属电极；在所述单晶压电层的一部分内形成顶部微沟槽；在所述顶部微沟槽内形成具有顶部金属插头的顶部金属；在所述衬底内形成使所述底部压电表面区域暴露的背部沟槽，所述背部沟槽在所述顶部金属电极和所述顶部微沟槽的下面；在所述背部沟槽内、在所述底部压电表面区域的下面或附近形成背部金属电极，所述背部金属电极电联接到所述顶部金属；形成用于电连接的至少两个金属焊盘，其中，至少一个金属焊盘电联接到所述顶部金属电极，且至少一个金属焊盘电联接到所述背部金属电极；在所述背部沟槽内、在所述底部压电表面区域的下面形成背部金属插头，所述背部金属插头电联接到所述顶部金属插头和所述背部金属电极，其中，所述顶部微沟槽、所述顶部金属插头和所述背部金属插头形成微通孔；以及使所述声谐振器设备经历掩蔽离子注入过程；其中，所述顶部金属电极、所述单晶压电层、和所述背部金属电极形成中心谐振器区域。
在一个示例中，在如下阶段中的一个阶段期间使所述声谐振器设备经历所述离子注入过程：在形成所述顶部金属电极之前、在形成所述背部金属电极之前、在形成所述顶部金属电极之后、以及在形成所述背部金属电极之后。在一个示例中，所述掩蔽离子注入过程被界定到由所述中心谐振器区域外部的500um所表征的区段。在一个示例中，所述掩蔽离子注入过程使用如下种类中的一者或多者：H、He、B、C、O、Fe、Mo、Ta、W、或其它过渡金属。在一个示例中，所述离子注入过程的特征在于在1E+14离子/平方厘米和1E+20离子/平方厘米之间的剂量。根据示例，本发明可以提供从前文所描述的方法形成的设备结构。
根据示例，本发明提供制造声谐振器或滤波器设备的结构和方法。该方法可以包括：提供具有衬底表面区域的衬底；在所述衬底表面区域的上面形成单晶压电层，所述单晶压电层具有顶部压电表面区域和底部压电表面区域；在所述顶部压电表面区域的上面形成顶部金属电极；在所述单晶压电层的一部分内形成顶部微沟槽；在所述顶部微沟槽内形成具有顶部金属插头的顶部金属；在所述衬底内形成使所述底部压电表面区域暴露的背部沟槽且形成衬底侧壁，所述背部沟槽在所述顶部金属电极和所述顶部微沟槽的下面；在所述背部沟槽内、在所述底部压电表面区域的下面或附近形成背部金属电极，所述背部金属电极电联接到所述顶部金属；形成用于电连接的至少两个金属焊盘，其中，至少一个金属焊盘电联接到所述顶部金属电极，且至少一个金属焊盘电联接到所述背部金属电极；以及在所述背部沟槽内、在所述底部压电表面区域的下面形成背部金属插头，所述背部金属插头电联接到所述顶部金属插头和所述背部金属电极，其中，所述顶部微沟槽、所述顶部金属插头和所述背部金属插头形成微通孔；其中，所述背部金属电极在空间上被配置使得所述背部金属电极与所述衬底侧壁之间的距离的范围从大约0.1微米到大约500微米。
在一个示例中，所述顶部金属电极包括顶部电极表面区域以及所述背部金属电极包括背部电极表面区域；其中，所述背部电极表面区域大于所述顶部电极表面区域，使得所述背部电极表面区域的边缘与所述顶部电极表面区域的边缘之间的横向距离的范围从大约0.1微米到大约500微米。在一个示例中，所述顶部金属电极包括顶部电极表面区域以及所述背部金属电极包括背部电极表面区域；其中，所述顶部电极表面区域大于所述背部电极表面区域，使得所述顶部电极表面区域的边缘与所述背部电极表面区域的边缘之间的横向距离的范围从大约0.1微米到大约500微米。根据示例，本发明可以提供从前文所描述的方法形成的设备结构。
根据示例，本发明提供制造声谐振器或滤波器设备的结构和方法。该方法可以包括：提供具有衬底表面区域的衬底；在所述衬底表面区域的上面形成单晶压电层，所述单晶压电层具有顶部压电表面区域和底部压电表面区域；在所述顶部压电表面区域的上面形成顶部金属电极；在所述单晶压电层的一部分内形成顶部微沟槽；在所述顶部微沟槽内形成具有顶部金属插头的顶部金属；在所述衬底内形成使所述底部压电表面区域暴露的背部沟槽，所述背部沟槽在所述顶部金属电极和所述顶部微沟槽的下面；在所述背部沟槽内、在所述底部压电表面区域的下面或附近形成背部金属电极，所述背部金属电极电联接到所述顶部金属；在所述单晶压电层的附近形成一个或多个频率偏移结构层；形成用于电连接的至少两个金属焊盘，其中，至少一个金属焊盘电联接到所述顶部金属电极，且至少一个金属焊盘电联接到所述背部金属电极；以及在所述背部沟槽内、在所述底部压电表面区域的下面形成背部金属插头，所述背部金属插头电联接到所述顶部金属插头和所述背部金属电极，其中，所述顶部微沟槽、所述顶部金属插头和所述背部金属插头形成微通孔。
在一个示例中，形成一个或多个频率偏移结构层包括在所述顶部金属电极的上面形成频率偏移结构层。在一个示例中，形成所述一个或多个频率偏移结构层包括如下项中的一者：图案化溅射过程、图案化蒸发和剥离过程、蒸发和图案化刻蚀过程、修整过程、激光烧蚀过程、离子束研磨过程。在一个示例中，形成一个或多个频率偏移结构层包括在所述背部金属电极的下面或附近形成频率偏移结构层。在一个示例中，所述频率偏移结构层能够包括Mo、Al、W、Ru、AlN、SiN或SiO2。在一个示例中，形成一个或多个频率偏移结构层包括：在所述顶部金属电极的上面形成顶部频率偏移结构层，以及在所述背部金属电极的下面或附近形成背部频率偏移结构层。根据示例，本发明可以提供从前文所描述的方法形成的设备结构。
根据示例，本发明提供制造声谐振器或滤波器设备的结构和方法。该方法可以包括：提供具有衬底表面区域的衬底；在所述衬底表面区域的上面形成单晶压电层，所述单晶压电层具有顶部压电表面区域和底部压电表面区域；在所述顶部压电表面区域的第一部分上面形成第一顶部金属电极；在所述顶部压电表面区域的第二部分上面形成第二顶部金属电极；在所述顶部压电表面区域的第三部分上面形成第三顶部金属电极；在所述衬底内形成使所述底部压电表面区域暴露的背部沟槽且形成衬底侧壁，所述背部沟槽在所述第一顶部金属电极、所述第二顶部金属电极、和所述第三顶部金属电极的下面；在所述背部沟槽内、在所述底部压电表面区域的下面形成背部金属插头；在所述背部沟槽内、在所述底部压电表面区域和所述第一顶部金属电极的下面或附近形成第一背部金属电极，所述第一背部金属电极电联接到所述背部金属插头；在所述背部沟槽内、在所述底部压电表面区域和所述第二顶部金属电极的下面或附近形成第二背部金属电极，所述第二背部金属电极电联接到所述背部金属插头；在所述背部沟槽内、在所述底部压电表面区域和所述第三顶部金属电极的下面或附近形成第三背部金属电极，所述第三背部金属电极电联接到所述背部金属插头；形成用于电连接的至少三个金属焊盘，其中，至少一个金属焊盘电联接到所述第一顶部金属电极，其中，至少一个金属焊盘电联接到所述第二顶部金属电极，以及其中，至少一个金属焊盘电联接到所述第三顶部金属电极；以及使所述多声谐振器设备经历掩蔽离子注入过程；其中，所述第一顶部金属电极、所述第二顶部金属电极、所述第三顶部金属电极、所述单晶压电层、所述第一背部金属电极、所述第二背部金属电极、和所述第三背部金属电极形成中心谐振器区域。
在一个示例中，使所述多声谐振器设备经历掩蔽离子注入过程包括：在如下阶段中的一个阶段期间使所述多声谐振器设备经历所述掩蔽离子注入过程：在形成所述顶部金属电极之前、在形成所述背部金属电极之前、在形成所述顶部金属电极之后、以及在形成所述背部金属电极之后。在一个示例中，所述掩蔽离子注入过程被界定到由所述中心谐振器区域外部的500um所表征的区段。在一个示例中，所述掩蔽离子注入过程使用如下种类中的一者或多者：H、He、B、C、O、Fe、Mo、Ta、W、或其它过渡金属。在一个示例中，所述离子注入过程的特征在于在1E+14离子/平方厘米和1E+20离子/平方厘米之间的剂量。根据示例，本发明可以提供从前文所描述的方法形成的设备结构。
根据示例，本发明提供制造声谐振器或滤波器设备的结构和方法。该方法可以包括：提供具有衬底表面区域的衬底；在所述衬底表面区域的上面形成单晶压电层，所述单晶压电层具有顶部压电表面区域和底部压电表面区域；在所述顶部压电表面区域的一部分上面形成顶部金属电极，所述顶部金属电极具有顶部电极表面区域、顶部电极周界、和一个或多个顶部电极边缘；在所述顶部金属电极附近且在所述顶部金属电极周界外部、在所述顶部压电表面区域的一部分上面形成顶部立柱结构；在所述单晶压电层的一部分内形成顶部微沟槽；在所述顶部微沟槽内形成具有顶部金属插头的顶部金属；在所述衬底内形成使所述底部压电表面区域暴露的背部沟槽且形成衬底侧壁，所述背部沟槽在所述顶部金属电极和所述顶部微沟槽的下面；在所述背部沟槽内、在所述底部压电表面区域的下面或附近形成背部金属电极，所述背部金属电极电联接到所述顶部金属，所述背部金属电极具有背部电极表面区域、背部电极周界、和一个或多个背部电极边缘；形成用于电连接的至少两个金属焊盘，其中，至少一个金属焊盘电联接到所述顶部金属电极，且至少一个金属焊盘电联接到所述背部金属电极；以及在所述背部沟槽内、在所述底部压电表面区域的下面形成背部金属插头，所述背部金属插头电联接到所述顶部金属插头和所述背部金属电极，其中，所述顶部微沟槽、所述顶部金属插头和所述背部金属插头形成微通孔。
在一个示例中，所述顶部立柱结构包括金属材料、介电材料或其组合。在一个示例中，所述顶部立柱结构在空间上配置成基本上围绕所述顶部电极周界。在一个示例中，所述顶部立柱结构包括连续立柱结构或者一个或多个非连续立柱。在一个示例中，所述顶部金属电极包括顶部电极连接区域；其中，形成所述顶部立柱结构包括：形成所述顶部立柱结构使得所述顶部立柱结构包括在所述顶部电极连接区域附近的顶部立柱间隙区域。在一个示例中，所述方法还包括在所述顶部立柱结构的一部分和所述底部压电表面区域的一部分下面形成一个或多个背部立柱，其中，所述一个或多个背部立柱包括金属材料、介电材料或其组合。在一个示例中，所述方法还包括在所述顶部电极表面区域的一部分上面形成一个或多个组合顶部电极立柱；其中，所述一个或多个组合顶部电极立柱包括形成在介电立柱的上面的金属立柱。在一个示例中，所述方法还包括在所述顶部电极表面区域的一部分上面形成一个或多个顶部介电电极立柱。在一个示例中，所述一个或多个顶部介电立柱在空间上配置成距离所述顶部电极周界大约0.1um到大约100um的距离。在一个示例中，所述方法还包括在所述顶部电极表面区域的一部分上面且在所述顶部金属电极周界内形成顶部电极立柱结构。在一个示例中，所述顶部电极立柱结构包括金属材料、介电材料或其组合。在一个示例中，所述顶部电极立柱结构在空间上配置成基本上沿着所述顶部电极周界。在一个示例中，所述顶部电极立柱结构包括连续立柱结构或者一个或多个非连续立柱。在一个示例中，形成所述顶部电极立柱结构包括：形成所述顶部电极立柱结构使得所述顶部电极立柱结构包括在所述顶部电极连接区域附近的顶部电极立柱间隙区域。
在一个示例中，所述方法还包括在所述顶部电极表面区域的一部分上面形成一个或多个顶部介电电极立柱；其中，至少一个顶部介电电极立柱物理地接触所述顶部电极立柱结构。所述方法还包括，其中，所述顶部电极立柱结构在空间上配置在距离所述顶部电极周界大约0.1um到大约100um的距离处。在一个示例中，形成所述顶部立柱结构包括：形成顶部介电立柱结构和顶部金属立柱结构；其中，所述顶部介电立柱结构形成为邻接所述顶部金属电极以及所述顶部金属立柱结构形成为邻接所述顶部介电立柱结构。在一个示例中，所述顶部介电立柱结构包括在所述顶部电极表面区域的一个或多个部分上面的一个或多个重叠部分。在一个示例中，所述顶部金属立柱结构包括在所述顶部介电立柱结构的一个或多个部分上面的一个或多个重叠部分。
在一个示例中，所述方法还包括：在所述顶部立柱结构的一部分和所述底部压电表面区域的一个或多个部分的下面形成一个或多个背部介电立柱；以及在所述顶部立柱结构的一部分和所述底部压电表面区域的一个或多个部分的下面形成一个或多个背部金属立柱；其中，所述一个或多个背部介电立柱形成为邻接所述背部金属电极以及所述一个或多个背部金属立柱形成为邻接所述一个或多个背部介电立柱。在一个示例中，至少一个背部介电立柱包括在所述底部金属电极的一部分下面的欠重叠部分。在一个示例中，至少一个背部介电立柱包括在所述底部金属电极的一部分下面的欠重叠部分。在一个示例中，形成所述顶部立柱结构包括：形成顶部介电立柱结构和顶部金属立柱结构；其中，所述顶部介电立柱结构形成为邻接所述顶部金属电极以及所述顶部金属立柱结构形成在所述顶部介电立柱结构的上面。在一个示例中，所述顶部介电立柱结构包括在所述顶部电极表面区域的一个或多个部分上面的一个或多个重叠部分。在一个示例中，所述方法还包括：去除所述单晶压电层的一部分以形成顶部压电腔；其中，形成所述顶部金属电极包括：形成所述顶部金属电极使得所述顶部金属电极的至少一部分在空间上配置在所述顶部压电腔内。在一个示例中，形成所述顶部立柱结构包括在所述顶部压电腔内形成所述顶部立柱结构。根据示例，本发明可以提供从前文所描述的方法形成的设备结构。
根据示例，本发明提供制造声谐振器或滤波器设备的结构和方法。该方法可以包括：提供具有衬底表面区域的衬底；在所述衬底表面区域的上面形成单晶压电层，所述单晶压电层具有顶部压电表面区域和底部压电表面区域；在所述顶部压电表面区域的一部分上面形成顶部金属电极，所述顶部金属电极具有顶部电极表面区域、顶部电极周界、和一个或多个顶部电极边缘；在所述单晶压电层的一部分内形成顶部微沟槽；在所述顶部微沟槽内形成具有顶部金属插头的顶部金属；在所述衬底内形成使所述底部压电表面区域暴露的背部沟槽且形成衬底侧壁，所述背部沟槽在所述顶部金属电极和所述顶部微沟槽的下面；在所述背部沟槽内、在所述底部压电表面区域的下面或附近形成背部金属电极，所述背部金属电极电联接到所述顶部金属，所述背部金属电极具有背部电极表面区域、背部电极周界、和一个或多个背部电极边缘；在所述背部金属电极附近且在所述背部金属电极周界外部、在所述底部压电表面区域的一部分下面形成背部立柱结构；形成用于电连接的至少两个金属焊盘，其中，至少一个金属焊盘电联接到所述顶部金属电极，且至少一个金属焊盘电联接到所述背部金属电极；以及在所述背部沟槽内、在所述底部压电表面区域的下面形成背部金属插头，所述背部金属插头电联接到所述顶部金属插头和所述背部金属电极，其中，所述顶部微沟槽、所述顶部金属插头和所述背部金属插头形成微通孔。
在一个示例中，所述背部立柱结构包括金属材料、介电材料或其组合。在一个示例中，所述背部立柱结构在空间上配置成基本上围绕所述顶部电极周界。在一个示例中，所述背部立柱结构包括连续立柱结构或者一个或多个非连续立柱。在一个示例中，所述背部金属电极包括背部电极连接区域；其中，形成所述背部立柱结构包括：形成所述背部立柱结构使得所述背部立柱结构包括在所述背部电极连接区域附近的背部立柱间隙区域。在一个示例中，所述方法还包括在所述顶部立柱结构的一部分和所述顶部压电表面区域的一部分上面形成一个或多个顶部立柱，其中，所述一个或多个顶部立柱包括金属材料、介电材料或其组合。在一个示例中，在所述背部电极表面区域的一部分下面形成一个或多个绝缘的背部电极立柱；其中，所述一个或多个绝缘的背部电极立柱包括形成在介电立柱下面的金属立柱。在一个示例中，所述方法还包括在所述背部电极表面区域的一部分下面形成一个或多个背部介电电极立柱。在一个示例中，所述一个或多个背部介电立柱在空间上配置在距离所述背部电极周界大约0.1um到大约100um的距离处。
在一个示例中，所述方法还包括在所述背部电极表面区域的一部分下面且在所述背部金属电极周界内形成背部电极立柱结构。在一个示例中，所述背部电极立柱结构包括金属材料、介电材料或其组合。在一个示例中，所述背部电极立柱结构在空间上配置成基本上沿着所述背部电极周界。在一个示例中，所述背部电极立柱结构包括连续立柱结构或者一个或多个非连续立柱。在一个示例中，形成所述背部电极立柱结构包括：形成所述背部电极立柱结构使得所述背部电极立柱结构包括在所述背部电极连接区域附近的背部电极立柱间隙区域。在一个示例中，所述方法还包括在所述背部电极表面区域的一部分下面形成一个或多个背部介电电极立柱；其中，至少一个背部介电电极立柱物理地接触所述背部电极立柱结构。在一个示例中，所述背部电极立柱结构在空间上配置在距离所述背部电极周界大约0.1um到大约100um的距离处。在一个示例中，形成所述背部立柱结构包括：形成背部介电立柱结构和背部金属立柱结构；其中，所述背部介电立柱结构形成为邻接所述背部金属电极以及所述背部金属立柱结构形成为邻接所述背部介电立柱结构。在一个示例中，所述背部介电立柱结构包括在所述背部电极表面区域的一个或多个部分下面的一个或多个欠重叠部分。在一个示例中，所述背部金属立柱结构包括在所述背部介电立柱结构的一个或多个部分下面的一个或多个欠重叠部分。
在一个示例中，所述方法还包括：在所述背部立柱结构的一部分和所述顶部压电表面区域的一个或多个部分的上面形成一个或多个顶部介电立柱；以及在所述背部立柱结构的一部分和所述顶部压电表面区域的一个或多个部分的上面形成一个或多个顶部金属立柱；其中，所述一个或多个顶部介电立柱形成为邻接所述顶部金属电极以及所述一个或多个顶部金属立柱形成为邻接所述一个或多个顶部介电立柱。在一个示例中，至少一个顶部介电立柱包括在所述顶部金属电极的一部分上面的重叠部分。在一个示例中，至少一个顶部金属立柱包括在至少一个顶部介电立柱上面的重叠部分。在一个示例中，形成所述背部立柱结构包括：形成背部介电立柱结构和背部金属立柱结构；其中，所述背部介电立柱结构形成为邻接所述背部金属电极以及所述背部金属立柱结构形成在所述背部介电立柱结构的下面。在一个示例中，所述背部介电立柱结构包括在所述背部电极表面区域的一个或多个部分下面的一个或多个欠重叠部分。
在一个示例中，所述方法还包括：去除所述单晶压电层的一部分以形成背部压电腔；其中，形成所述背部金属电极包括：形成所述背部金属电极使得所述背部金属电极的至少一部分在空间上配置在所述背部压电腔内。在一个示例中，形成所述背部立柱结构包括在所述背部压电腔内形成所述背部立柱结构。根据示例，本发明可以提供从前文所描述的方法形成的设备结构。
根据示例，本发明提供制造声谐振器或滤波器设备的结构和方法。该方法可以包括：提供具有衬底表面区域的衬底；在所述衬底表面区域的上面形成单晶压电层，所述单晶压电层具有顶部压电表面区域和底部压电表面区域；在所述顶部压电表面区域的一部分上面形成顶部金属电极，所述顶部金属电极具有顶部电极表面区域、顶部电极周界、和一个或多个顶部电极边缘；在所述顶部金属电极附近且在所述顶部金属电极周界外部、在所述顶部压电表面区域的一部分上面形成顶部立柱结构；在所述顶部电极表面区域的一部分上面且在所述顶部金属电极周界内形成顶部电极立柱结构；在所述单晶压电层的一部分内形成顶部微沟槽；在所述顶部微沟槽内形成具有顶部金属插头的顶部金属；在所述衬底内形成使所述底部压电表面区域暴露的背部沟槽且形成衬底侧壁，所述背部沟槽在所述顶部金属电极和所述顶部微沟槽的下面；在所述背部沟槽内、在所述底部压电表面区域的下面或附近形成背部金属电极，所述背部金属电极电联接到所述顶部金属，所述背部金属电极具有背部电极表面区域、背部电极周界、和一个或多个背部电极边缘；在所述背部金属电极附近且在所述背部金属电极周界外部、在所述底部压电表面区域的一部分下面形成背部立柱结构；在所述背部电极表面区域的一部分下面且在所述背部金属电极周界内形成背部电极立柱结构；形成用于电连接的至少两个金属焊盘，其中，至少一个金属焊盘电联接到所述顶部金属电极，且至少一个金属焊盘电联接到所述背部金属电极；以及在所述背部沟槽内、在所述底部压电表面区域的下面形成背部金属插头，所述背部金属插头电联接到所述顶部金属插头和所述背部金属电极，其中，所述顶部微沟槽、所述顶部金属插头和所述背部金属插头形成微通孔。根据示例，本发明可以提供从前文所描述的方法形成的设备结构。
根据示例，本发明提供制造声谐振器或滤波器设备的结构和方法。该方法可以包括：提供具有衬底表面区域的衬底；在所述衬底表面区域的上面形成单晶压电层，所述压电层具有顶部压电表面区域和底部压电表面区域；在所述顶部压电表面区域的上面形成顶部能量约束结构，所述顶部能量约束结构的特征在于顶部结构几何区域和顶部结构周界，所述顶部能量约束结构具有被去除而形成顶部结构打断区域的至少一部分；在所述顶部压电表面区域的上面且在所述顶部能量约束结构内形成顶部金属电极，所述顶部金属电极的特征在于顶部电极几何区域；以及在所述衬底内形成使所述底部压电表面区域暴露的背部沟槽，所述背部沟槽在所述顶部金属电极的下面，所述背部沟槽的特征在于空腔几何区域。
在一个示例中，其中，所述顶部金属电极形成为邻接所述顶部能量约束结构。在一个示例中，在所述顶部结构打断区域附近、在所述顶部压电表面区域上面形成顶部沙洲结构；其中，所述顶部沙洲结构在空间上配置在所述顶部能量约束结构的所述顶部结构周界之外。在一个示例中，所述顶部沙洲结构在空间上配置有间隙，所述间隙具有距离所述顶部金属电极大约0.1um到大约100um的距离。在一个示例中，所述顶部能量约束结构包括介电材料、金属材料、或介电材料和金属材料的组合。在一个示例中，所述顶部能量约束结构包括城堡状建筑图案，所述城堡状建筑图案的特征在于重复的城堡状建筑形状，其中，所述城堡状建筑形状包括正方形、三角形、多边形、或非多边形。在一个示例中，所述顶部沙洲结构包括介电材料、金属材料、或介电材料和金属材料的组合。在一个示例中，所述顶部沙洲结构包括笔直的沙洲结构、弯曲的沙洲结构、或带角度的沙洲结构。在一个示例中，所述顶部电极几何区域、所述顶部结构几何区域和所述空腔几何区域中的每一者包括圆形、椭圆形、斜交的非多边形、不规则形状、或具有n条边的多边形，其中，n大于或等于3；其中，所述顶部电极几何区域、所述顶部结构几何区域和所述空腔几何区域可以特征在于具有类似的或非类似的形状的几何区域。根据示例，本发明可以提供从前文所描述的方法形成的设备结构。
根据示例，本发明提供制造声谐振器或滤波器设备的结构和方法。该方法可以包括：提供具有衬底表面区域的衬底；在所述衬底表面区域的上面形成单晶压电层，所述压电层具有顶部压电表面区域和底部压电表面区域；在所述衬底内形成使所述底部压电表面区域暴露的背部沟槽，所述背部沟槽的特征在于空腔几何区域；在所述底部压电表面区域的下面形成背部能量约束结构，所述背部能量约束结构的特征在于背部结构几何区域和背部结构周界，所述背部能量约束结构具有被去除而形成背部结构打断区域的至少一部分；以及在所述底部压电表面区域的下面且在所述背部能量约束结构内形成背部金属电极，所述背部金属电极的特征在于背部电极几何区域。
在一个示例中，其中，所述背部金属电极形成为邻接所述背部能量约束结构。在一个示例中，所述方法还包括：在所述背部结构打断区域附近、在所述底部压电表面区域下面形成背部沙洲结构；其中，所述背部沙洲结构在空间上配置在所述背部能量约束结构的所述背部结构周界之外。在一个示例中，所述背部沙洲结构在空间上配置有间隙，所述间隙具有距离所述背部金属电极大约0.1um到大约100um的距离。在一个示例中，所述背部能量约束结构包括介电材料、金属材料、或介电材料和金属材料的组合。在一个示例中，所述背部能量约束结构包括城堡状建筑图案，所述城堡状建筑图案的特征在于重复的城堡状建筑形状，其中，所述城堡状建筑形状包括正方形、三角形、多边形、或非多边形。在一个示例中，所述背部沙洲结构包括介电材料、金属材料、或介电材料和金属材料的组合。在一个示例中，所述背部沙洲结构包括笔直的沙洲结构、弯曲的沙洲结构、或带角度的沙洲结构。在一个示例中，所述背部电极几何区域、所述背部结构几何区域和所述空腔几何区域中的每一者包括圆形、椭圆形、斜交的非多边形、不规则形状、或具有n条边的多边形，其中，n大于或等于3；其中，所述背部电极几何区域、所述背部周界结构几何区域和所述空腔几何区域可以特征在于具有类似的或非类似的形状的几何区域。根据示例，本发明可以提供从前文所描述的方法形成的设备结构。
根据示例，本发明提供制造声谐振器或滤波器设备的结构和方法。该方法可以包括：提供具有衬底表面区域的衬底；在所述衬底表面区域的上面形成单晶压电层，所述压电层具有顶部压电表面区域和底部压电表面区域；在所述顶部压电表面区域的上面形成顶部能量约束结构，所述顶部能量约束结构的特征在于顶部结构几何区域和顶部结构周界，所述顶部能量约束结构具有被去除而形成顶部结构打断区域的至少一部分；在所述顶部压电表面区域的上面且在所述顶部能量约束结构内形成顶部金属电极，所述顶部金属电极的特征在于顶部电极几何区域；在所述顶部结构打断区域附近、在所述顶部压电表面区域的上面形成顶部沙洲结构；在所述衬底内形成使所述底部压电表面区域暴露的背部沟槽，所述背部沟槽在所述顶部金属电极和所述顶部微沟槽的下面，所述背部沟槽的特征在于空腔几何区域；在所述底部压电表面区域的下面形成背部能量约束结构，所述背部能量约束结构的特征在于背部结构几何区域，所述背部能量约束结构具有被去除而形成背部结构打断区域的至少一部分；在所述底部压电表面区域的下面且在所述背部能量约束结构内形成背部金属电极，所述背部金属电极的特征在于背部电极几何区域；以及在所述背部结构打断区域附近、在所述背部压电表面区域的下面形成背部沙洲结构。根据示例，本发明可以提供从前文所描述的方法形成的设备结构。
根据示例，本发明可以提供用于通过平版印刷将将互相交叉的特征放置在单晶材料的顶面或底面上来制造单晶基于III族氮化物、表面声波谐振器或滤波器设备的方法。该声谐振器或滤波器设备可以先前所描述的任何特征组合。根据示例，本发明可以提供从前文所描述的方法形成的设备结构。
尽管上文为具体实施方式的全面描述，但是可以使用各种修改、替选结构和等同物。例如，封装的设备可以包括上文所描述的以及本说明书之外的元件的任何组合。如在本文中所使用，术语“衬底”可以指大块衬底，或可以包括上覆的生长结构，诸如铝、镓、或铝和镓的三元化合物以及含氮的外延区、或功能区、组合等。因此，以上描述和说明不应当被视为限制本发明的范围，本发明的范围由所附权利要求书限定。

Claims (10)

1.一种用于制造声谐振器或滤波器设备的方法，所述方法包括：
提供具有衬底表面区域的衬底；
在所述衬底表面区域的上面形成单晶压电层，所述单晶压电层具有顶部压电表面区域和底部压电表面区域；
在所述顶部压电表面区域的上面形成顶部金属电极，所述顶部金属电极具有一个或多个顶部金属电极边缘，所述一个或多个顶部金属电极边缘的特征在于具有顶部电极边缘几何形状；
在所述单晶压电层的一部分内形成顶部微沟槽；
在所述顶部微沟槽内形成具有顶部金属插头的顶部金属；
在所述衬底内形成使所述底部压电表面区域暴露的背部沟槽，所述背部沟槽在所述顶部金属电极和所述顶部微沟槽的下面；
在所述背部沟槽内、在所述底部压电表面区域的下面或附近形成背部金属电极，所述背部金属电极电联接到所述顶部金属，所述背部金属电极具有一个或多个背部金属电极边缘，所述一个或多个背部金属电极边缘的特征在于具有背部电极边缘几何形状；
形成用于电连接的至少两个金属焊盘，其中，至少一个金属焊盘电联接到所述顶部金属电极，且至少一个金属焊盘电联接到所述背部金属电极；以及
在所述背部沟槽内、在所述底部压电表面区域的下面形成背部金属插头，所述背部金属插头电联接到所述顶部金属插头和所述背部金属电极，其中，所述顶部微沟槽、所述顶部金属插头和所述背部金属插头形成微通孔，
其中，所述顶部电极边缘几何形状和所述背部电极边缘几何形状中的每一者包括如下形状中的一者：下坡边缘、上坡边缘、上下坡边缘、上平下坡边缘、阶梯边缘、和圆形边缘。
2.如权利要求1所述的方法，其中，形成所述顶部金属电极和所述背部金属电极包括用于形成所述一个或多个顶部金属电极边缘的边缘轮廓制造过程，其中，所述边缘轮廓制造过程能够选自如下项：图案化溅射过程、图案化蒸发和剥离过程、蒸发和图案化刻蚀过程、修整过程、激光烧蚀过程和离子束研磨过程。
3.如权利要求1所述的方法，其中，所述顶部金属电极包括在所述一个或多个顶部金属电极边缘附近、在所述顶部金属电极内形成的凹槽；以及
其中，所述背部金属电极包括在所述一个或多个背部金属电极边缘附近、在所述背部金属电极内形成的凹槽。
4.如权利要求1所述的方法，还包括：
去除所述单晶压电层的一部分以在所述顶部压电表面区域上形成第一顶部凹槽。
5.如权利要求1所述的方法，还包括：
去除所述单晶压电层的一部分以在所述底部压电表面区域上形成第一背部凹槽。
6.如权利要求1所述的方法，还包括：
去除所述单晶压电层的一部分以在所述顶部压电表面区域上形成第一顶部凹槽；以及
去除所述单晶压电层的一部分以在所述底部压电表面区域上形成第一背部凹槽。
7.如权利要求1所述的方法，还包括：
去除所述单晶压电层的一部分以在所述顶部压电表面区域上形成顶部凹槽；以及
其中，形成所述顶部金属电极包括：在所述顶部凹槽内、在所述顶部压电表面区域的上面形成所述顶部金属电极。
8.如权利要求1所述的方法，还包括：
去除所述单晶压电层的一部分以在所述底部压电表面区域上形成背部凹槽；以及
其中，形成所述背部金属电极包括：在所述背部凹槽内、在所述底部压电表面区域的下面形成所述背部金属电极。
9.如权利要求1所述的方法，还包括：
去除所述单晶压电层的一部分以在所述顶部压电表面区域上形成顶部凹槽；
其中，形成所述顶部金属电极包括：在所述顶部凹槽内、在所述顶部压电表面区域的上面形成所述顶部金属电极；
去除所述单晶压电层的一部分以在所述底部压电表面区域上形成背部凹槽；以及
其中，形成所述背部金属电极包括：在所述背部凹槽内、在所述底部压电表面区域的下面形成所述背部金属电极。
10.如权利要求1所述的方法，还包括：
形成顶部边缘边界材料，所述顶部边缘边界材料在所述顶部压电表面区域的一部分上面且物理地联接到所述顶部压电表面区域的该部分以及物理地联接到所述顶部金属电极的一部分。
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Families Citing this family (21)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US10110190B2 (en) * 2016-11-02 2018-10-23 Akoustis, Inc. Structure and method of manufacture for acoustic resonator or filter devices using improved fabrication conditions and perimeter structure modifications
US11558023B2 (en) * 2016-03-11 2023-01-17 Akoustis, Inc. Method for fabricating an acoustic resonator device
US11411168B2 (en) 2017-10-16 2022-08-09 Akoustis, Inc. Methods of forming group III piezoelectric thin films via sputtering
US11411169B2 (en) 2017-10-16 2022-08-09 Akoustis, Inc. Methods of forming group III piezoelectric thin films via removal of portions of first sputtered material
US10855250B2 (en) * 2016-07-11 2020-12-01 Akoustis, Inc. Communication filter for LTE band 41
US11895920B2 (en) 2016-08-15 2024-02-06 Akoustis, Inc. Methods of forming group III piezoelectric thin films via removal of portions of first sputtered material
US11856858B2 (en) * 2017-10-16 2023-12-26 Akoustis, Inc. Methods of forming doped crystalline piezoelectric thin films via MOCVD and related doped crystalline piezoelectric thin films
WO2020041219A1 (en) 2018-08-20 2020-02-27 Woolsey David An acoustic resonator
CN109150135A (zh) * 2018-11-13 2019-01-04 杭州左蓝微电子技术有限公司 基于键合的薄膜体声波谐振器及其加工方法
CN109889179A (zh) * 2018-12-26 2019-06-14 天津大学 谐振器和梯形滤波器
CN111010100A (zh) * 2019-03-02 2020-04-14 天津大学 压电层带凹陷结构的体声波谐振器、滤波器及电子设备
CN111010099A (zh) * 2019-03-02 2020-04-14 天津大学 带凹陷结构和凸结构的体声波谐振器、滤波器及电子设备
US10797681B1 (en) * 2019-07-25 2020-10-06 Zhuhai Crystal Resonance Technologies Co., Ltd. Method of fabricating novel packages for electronic components
DE102019120558A1 (de) * 2019-07-30 2021-02-04 RF360 Europe GmbH BAW-Resonator mit reduzierten seitlichen Moden
CN112117979B (zh) * 2019-08-16 2022-05-17 中芯集成电路（宁波）有限公司 谐振器及其制造方法、滤波器、电子设备
CN111092605B (zh) * 2019-12-31 2021-06-01 诺思(天津)微系统有限责任公司 具有声学干涉阵列的体声波谐振器及组、滤波器及电子设备
CN112039465B (zh) * 2020-03-10 2024-03-12 中芯集成电路（宁波）有限公司 一种薄膜体声波谐振器及其制造方法
CN113497596B (zh) * 2020-04-08 2023-05-12 诺思(天津)微系统有限责任公司 体声波谐振器、体声波谐振器组件、滤波器及电子设备
CN111883645B (zh) * 2020-04-29 2021-09-21 诺思(天津)微系统有限责任公司 具有叠置单元的半导体结构及制造方法、电子设备
KR20230003544A (ko) * 2020-05-18 2023-01-06 어쿠스티스, 인크. 고 임피던스 션트 분기를 포함하는 벌크 탄성파 공진기 필터들 및 그 형성 방법들
CN111817679B (zh) * 2020-06-09 2021-10-15 见闻录(浙江)半导体有限公司 一种薄膜体声波谐振器及其制作工艺

Family Cites Families (57)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5231327A (en) 1990-12-14 1993-07-27 Tfr Technologies, Inc. Optimized piezoelectric resonator-based networks
JP2873256B2 (ja) 1991-02-01 1999-03-24 シャープ 株式会社 液晶表示装置
US6051907A (en) 1996-10-10 2000-04-18 Nokia Mobile Phones Limited Method for performing on-wafer tuning of thin film bulk acoustic wave resonators (FBARS)
US5894647A (en) 1997-06-30 1999-04-20 Tfr Technologies, Inc. Method for fabricating piezoelectric resonators and product
US6114635A (en) 1998-07-14 2000-09-05 Tfr Technologies, Inc. Chip-scale electronic component package
US6262637B1 (en) 1999-06-02 2001-07-17 Agilent Technologies, Inc. Duplexer incorporating thin-film bulk acoustic resonators (FBARs)
FI107660B (fi) 1999-07-19 2001-09-14 Nokia Mobile Phones Ltd Resonaattorirakenne
US6384697B1 (en) 2000-05-08 2002-05-07 Agilent Technologies, Inc. Cavity spanning bottom electrode of a substrate-mounted bulk wave acoustic resonator
US6377137B1 (en) 2000-09-11 2002-04-23 Agilent Technologies, Inc. Acoustic resonator filter with reduced electromagnetic influence due to die substrate thickness
DE10058339A1 (de) 2000-11-24 2002-06-06 Infineon Technologies Ag Bulk-Acoustic-Wave-Filter
US6649287B2 (en) 2000-12-14 2003-11-18 Nitronex Corporation Gallium nitride materials and methods
US6472954B1 (en) 2001-04-23 2002-10-29 Agilent Technologies, Inc. Controlled effective coupling coefficients for film bulk acoustic resonators
DE10124349A1 (de) 2001-05-18 2002-12-05 Infineon Technologies Ag Piezoelektrische Resonatorvorrichtung mit Verstimmungsschichtfolge
EP1410503B1 (de) 2001-07-30 2005-02-09 Infineon Technologies AG Piezoelektrische resonatorvorrichtung mit akustischem reflektor
US6879224B2 (en) 2002-09-12 2005-04-12 Agilent Technologies, Inc. Integrated filter and impedance matching network
DE10262056B4 (de) 2002-11-07 2008-08-28 Infineon Technologies Ag BAW-Resonator mit akustischem Reflektor und Filterschaltung
US7112860B2 (en) 2003-03-03 2006-09-26 Cree, Inc. Integrated nitride-based acoustic wave devices and methods of fabricating integrated nitride-based acoustic wave devices
DE10310617B4 (de) 2003-03-10 2006-09-21 Infineon Technologies Ag Elektronisches Bauteil mit Hohlraum und ein Verfahren zur Herstellung desselben
US8097565B2 (en) 2003-06-30 2012-01-17 Johnson & Johnson Vision Care, Inc. Silicone hydrogels having consistent concentrations of multi-functional polysiloxanes
EP1673860B1 (en) 2003-10-06 2009-11-18 Nxp B.V. Ladder-type thin-film bulk acoustic wave filter
EP1702407A1 (en) * 2003-10-06 2006-09-20 Philips Intellectual Property & Standards GmbH Resonator structure and method of producing it
KR20050066104A (ko) * 2003-12-26 2005-06-30 삼성전기주식회사 Ｆｂａｒ 소자 및 그 제조방법
US7514759B1 (en) 2004-04-19 2009-04-07 Hrl Laboratories, Llc Piezoelectric MEMS integration with GaN technology
JP4077805B2 (ja) 2004-04-23 2008-04-23 松下電器産業株式会社 共振器の製造方法
US20080116993A1 (en) * 2005-02-28 2008-05-22 Takehiko Yamakawa Piezoelectric Filter, and Duplexer and Communications Apparatus Using the Same
US7250360B2 (en) 2005-03-02 2007-07-31 Cornell Research Foundation, Inc. Single step, high temperature nucleation process for a lattice mismatched substrate
DE102005028927B4 (de) 2005-06-22 2007-02-15 Infineon Technologies Ag BAW-Vorrichtung
JP4435049B2 (ja) 2005-08-08 2010-03-17 株式会社東芝 薄膜圧電共振器及びその製造方法
US7893793B2 (en) * 2006-08-25 2011-02-22 Panasonic Corporation Film bulk acoustic wave resonator and method for manufacturing the same
US7982363B2 (en) 2007-05-14 2011-07-19 Cree, Inc. Bulk acoustic device and method for fabricating
JP5136834B2 (ja) 2007-10-16 2013-02-06 株式会社村田製作所 Ｒｆ電力増幅装置およびｒｆ電力増幅器の電源電圧を制御する電源供給回路
WO2009081651A1 (ja) * 2007-12-25 2009-07-02 Murata Manufacturing Co., Ltd. 複合圧電基板の製造方法
JP2010068109A (ja) 2008-09-09 2010-03-25 Sumitomo Electric Ind Ltd 弾性表面波素子
CN101465628B (zh) * 2009-01-15 2011-05-11 电子科技大学 一种薄膜体声波谐振器及其制备方法
US8854156B2 (en) * 2009-02-20 2014-10-07 Ube Industries, Ltd. Thin-film piezoelectric resonator and thin-film piezoelectric filter using the same
US9048811B2 (en) * 2009-03-31 2015-06-02 Sand 9, Inc. Integration of piezoelectric materials with substrates
US8304271B2 (en) 2009-05-20 2012-11-06 Jenn Hwa Huang Integrated circuit having a bulk acoustic wave device and a transistor
US8085117B1 (en) * 2009-07-29 2011-12-27 Triquint Semiconductor, Inc. Slotted boundary acoustic wave device
US8787020B2 (en) 2011-05-09 2014-07-22 Bae Systems Information And Electronic Systems Integration Inc. Module cooling method and plenum adaptor
CN102223142B (zh) * 2011-08-13 2019-09-10 张�浩 声波谐振器
US8896395B2 (en) * 2011-09-14 2014-11-25 Avago Technologies General Ip (Singapore) Pte. Ltd. Accoustic resonator having multiple lateral features
JP2013223025A (ja) * 2012-04-13 2013-10-28 Taiyo Yuden Co Ltd フィルタ装置、フィルタ装置の製造方法及びデュプレクサ
US9337799B2 (en) * 2012-11-02 2016-05-10 Qualcomm Mems Technologies, Inc. Selective tuning of acoustic devices
US9548438B2 (en) * 2014-03-31 2017-01-17 Avago Technologies General Ip (Singapore) Pte. Ltd. Acoustic resonator comprising acoustic redistribution layers
US9912314B2 (en) 2014-07-25 2018-03-06 Akoustics, Inc. Single crystal acoustic resonator and bulk acoustic wave filter
US9716581B2 (en) 2014-07-31 2017-07-25 Akoustis, Inc. Mobile communication device configured with a single crystal piezo resonator structure
US20160191015A1 (en) * 2014-12-27 2016-06-30 Avago Technologies General Ip (Singapore) Pte. Ltd. Split current bulk acoustic wave (baw) resonators
US20160197593A1 (en) * 2015-01-06 2016-07-07 Zhuhai Advanced Chip Carriers & Electronic Substrate Solutions Technologies Co. Ltd. Method for fabricating film bulk acoustic resonator filters
US9588574B2 (en) 2015-01-28 2017-03-07 Qualcomm Incorporated Power saving mode fallback during concurrency scenarios
WO2016195695A1 (en) * 2015-06-04 2016-12-08 Hewlett Packard Enterprise Development Lp Monolithic wdm vcsels with spatially varying gain peak and fabry perot wavelength
US9948272B2 (en) * 2015-09-10 2018-04-17 Qorvo Us, Inc. Air gap in BAW top metal stack for reduced resistive and acoustic loss
WO2017095437A1 (en) * 2015-12-04 2017-06-08 Intel Corporation Film bulk acoustic resonator (fbar) devices for high frequency rf filters
US10164605B2 (en) * 2016-01-26 2018-12-25 Avago Technologies International Sales Pte. Limited Bulk acoustic wave resonator with piezoelectric layer comprising lithium niobate or lithium tantalate
US10200013B2 (en) * 2016-02-18 2019-02-05 X-Celeprint Limited Micro-transfer-printed acoustic wave filter device
US10608611B2 (en) * 2016-03-10 2020-03-31 Qorvo Us, Inc. Bulk acoustic wave resonator with electrically isolated border ring
US10110190B2 (en) * 2016-11-02 2018-10-23 Akoustis, Inc. Structure and method of manufacture for acoustic resonator or filter devices using improved fabrication conditions and perimeter structure modifications
KR102642910B1 (ko) * 2016-05-18 2024-03-04 삼성전기주식회사 음향 공진기 및 그 제조 방법

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US20190036504A1 (en) 2019-01-31

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