CN113014224A - 使用结合至带有陷阱富集层的高电阻率硅衬底的压电薄膜的滤波器 - Google Patents

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CN113014224A CN202011510981.6A CN202011510981A CN113014224A CN 113014224 A CN113014224 A CN 113014224A CN 202011510981 A CN202011510981 A CN 202011510981A CN 113014224 A CN113014224 A CN 113014224A
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Abstract

公开了一种声学谐振器装置和滤波器。声学谐振器包括一衬底，具有与一表面相邻的陷阱富集区，和一单晶压电板，具有平行的正面和背面，除了形成隔膜的压电板部分外(其中，所述隔膜跨越在所述衬底中形成的空腔)，背面附接到所述衬底的表面。在单晶压电板的正面上形成叉指式换能器(IDT)，使得IDT的交错的指状物设置在隔膜上。单晶压电板和IDT配置成使得施加到IDT上的射频信号激发隔膜内的一剪切主要声模。

Description

使用结合至带有陷阱富集层的高电阻率硅衬底的压电薄膜的 滤波器
技术领域
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
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被称为滤波器的“通带”。由这种滤波器阻止的频率范围被称为滤波器的“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。
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(IoT)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。
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要求中的一个或几个受益。
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，例如更大的单元尺寸、更长的电池寿命、更高的数据速率、更大的网络容量、更低的成本、增强的安全性、更高的可靠性等。可以在无线系统的各个层面上单独或组合地实现这些改进，例如在RF模块、RF 收发器、移动或固定子系统或网络层面实现这些改进。
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。
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。
发明内容
本发明公开了一种声学谐振器装置，包括：一衬底，具有与一表面相邻的陷阱富集区；一单晶压电板，具有平行的正面和背面，除了形成隔膜的压电板部分外，其中，所述隔膜跨越在所述衬底中形成的空腔，所述背面附接到所述衬底的表面；和一叉指式换能器(IDT)，其在所述单晶压电板的所述正面上形成，使得IDT的交错的指状物设置在所述隔膜上，所述单晶压电板和所述IDT配置成使得施加到IDT上的射频信号激发所述隔膜内的一剪切主要声模。
其中，所述隔膜围绕所述空腔的周边的至少50％处与所述压电板邻接。
其中，所述衬底包括单晶硅板。
其中，所述陷阱富集区是所述硅板的一部分，所述硅板的该部分进行了辐照，以在所述晶体结构中产生缺陷。
其中，所述陷阱富集区是所述硅板的包含深陷阱杂质的一部分。
其中，所述陷阱富集区是在所述硅板的表面上形成的一层陷阱富集材料。
其中，所述陷阱富集材料是非晶硅或多晶硅。
其中，所述陷阱富集区的深度大于在不存在所述陷阱富集区的情况下在所述衬底中形成的反型层的深度。
本发明还公开了一种滤波器装置，包括：一衬底，具有与一表面相邻的陷阱富集区；一单晶压电板，具有平行的正面和背面，所述背面附接到所述衬底的表面上，所述单晶压电板的一部分形成跨越所述衬底中的各个空腔的一个或多个隔膜；和一导体图案，在所述正面上形成，所述导体图案包括相应的多个声学谐振器的多个叉指式换能器(IDT)，所述多个IDT中的每个IDT的交错的指状物设置在一个或多个隔膜的其中一个上，其中所述单晶压电板和所有IDT配置成使得施加到每个IDT上的相应的射频信号激发相应隔膜内的相应剪切主要声模。
其中，所述一个或多个隔膜中的每个隔膜围绕所述相应空腔的周边的至少 50％处与所述压电板邻接。
其中，所述衬底包括单晶硅板。
其中，所述陷阱富集区是所述硅板的一部分，所述硅板的该部分进行了辐照，以在所述晶体结构中产生缺陷。
其中，所述陷阱富集区是所述硅板的包含深陷阱杂质的一部分。
其中，所述陷阱富集区是在所述硅板的表面上形成的一层陷阱富集材料。
其中，所述陷阱富集材料是非晶硅或多晶硅。
其中，所述陷阱富集区的深度大于在不存在所述陷阱富集区的情况下在所述衬底中形成的反型层的深度。
本发明更公开了一种在具有与一表面邻近的陷阱富集区的衬底上制造声学谐振器装置的方法，该方法包括：将单晶压电板的背面附接到所述衬底的表面；在所述衬底中形成空腔，使得所述单晶压电板的一部分形成横跨所述空腔的隔膜；以及在所述单晶压电板的所述正面上形成叉指式换能器(IDT)，使得IDT 的交错的指状物设置在所述隔膜上，所述单晶压电板和所有IDT配置成使得施加到IDT上的射频信号激发所述隔膜内的一剪切主要声模。18.根据权利要求 17所述的方法，其特征在于，所述隔膜围绕所述空腔的周边的至少50％处与所述压电板邻接。
其中，在将所述单晶压电板附接到所述衬底的表面之前形成所述空腔。
其中，在将所述单晶压电板附接到所述衬底的表面之后形成所述空腔。
附图说明
图1包括横向激励薄膜体声波谐振器(XBAR)的示意性平面图和两个示意性横截面图。
图2是图1的XBAR的局部放大示意性横截面图。
图3是图1的XBAR的替代性示意性横截面图。
图4是示出XBAR中的剪切水平声学模式的图。
图5是使用XBAR的滤波器的示意性截面图和两个详细横截面图。
图6是比较使用高电阻率和低电阻率衬底制造的滤波器的输入/输出传递函数的图。
图7是用于在结合到具有陷阱富集层的硅衬底的压电板上制造滤波器的过程的流程图。
在整个说明书中，附图中出现的元件分配有三位数或四位数的附图标记，其中两个最低有效位是该元件特有的，而一个或两个最高有效位是首先示出元件的图号。可以假定未结合附图描述的元件具有与具有相同附图标记的先前描述的元件相同的特性和功能。
具体实施方式
装置的描述
图1示出了横向激励薄膜体声波谐振器(XBAR)100的简化的示意性俯视图和正交横截面图。诸如谐振器100的XBAR谐振器可用于各种RF滤波器， RF滤波器包括带阻滤波器、带通滤波器、双工器和多路复用器。XBAR特别适合用于频率高于3GHz的通信频段的滤波器中。
XBAR 100由在压电板110的表面上形成的薄膜导体图案组成，所述压电板分别具有平行的正面和背面112、114。压电板是压电材料的薄单晶层，所述压电材料例如有铌酸锂、钽酸锂、硅酸镧镓、氮化镓或氮化铝。切割压电板，以使 X，Y和Z晶轴相对于正面和背面的方向已知且一致。在该专利中提出的示例中，压电板是Z形切割的，也就是说Z轴垂直于正面和背面112、114。但是，可以在具有其他晶体学取向的压电板上制造XBAR，其中其他晶体学取向包括旋转的 Z形切割和旋转的YX形切割。
除了形成隔膜115的压电板110部分外(其中，隔膜115跨越在衬底中形成的空腔140)，压电板110的背面114附接到衬底120的表面。压电板跨越空腔的部分由于其与麦克风的隔膜的物理相似而在本文中被称为“隔膜”115。如图 1所示，隔膜115在空腔140的整个周边145周围与压电板110的其余部分邻接。在这种情况下，“邻接”是指“连续连接而没有任何中间物品”。
衬底120为压电板110提供机械支撑。衬底120可以是例如硅、蓝宝石，石英或某种其他材料或材料的组合。可以使用晶片结合工艺将压电板110的背面 114结合至衬底120。替代地，压电板110可以在衬底120上生长或以某种其他方式附接到衬底。压电板110可以直接附接到衬底，或者可以经由一个或多个中间材料层附接到衬底120。
“空腔”具有其常规含义，即“固体内的空白空间”。空腔140可以是完全穿过衬底120的孔(如在A-A和B-B截面所示)，或者也可以是衬底120中的凹槽。例如，可以通过在附接压电板110和衬底120之前或之后选择性地蚀刻衬底 120来形成空腔140。
XBAR 100的导体图案包括叉指式换能器(IDT)130。IDT130包括第一多个平行指状物，例如指状物136，和第二多个指状物，其中第一多个平行指状物从第一母线132延伸，第二多个指状物从第二母线134延伸。第一和第二多个平行指状物交错。交错的指状物重叠一段距离AP，其通常被称为IDT的“孔径”。 IDT 130的最外处的指状物之间的中心到中心距离L是IDT的“长度”。
第一和第二母线132、134用作XBAR 100的端子。在IDT 130的两个母线 132、134之间施加的射频或微波信号激发压电板110内的主要声模。如接下来将详细讨论的，主要声模是体剪切模式，其中声能在基本垂直于压电板110表面的方向上传播，该方向也与IDT指状物所产生的电场方向垂直或横向。因此， XBAR被认为是横向激励薄膜体波谐振器。
IDT 130设置在压电板110上，使得至少IDT 130的指状物设置在压电板的隔膜115上，该隔膜跨过或悬挂在空腔140上。如图1所示，空腔140具有矩形横截面，该矩形横截面大于IDT130的孔径AP和长度L。XBAR的空腔可以具有不同的横截面形状，例如规则或不规则的多边形。XBAR的空腔可以多于或少于四个侧面，这些侧面可以是直的或弯曲的。
为了更好地示出图1，相对于XBAR的长度(尺寸L)和孔径(尺寸AP)， IDT指状物的几何间距和宽度被大大放大。典型的XBAR在IDT中具有十个以上的平行的指状物。一个XBAR在IDT中可能有数百个，甚至数千个平行的指状物。类似地，在横截面图中的指状物的厚度被极大地放大了。
图2示出了图1的XBAR 100的详细示意性横截面图。压电板110是厚度为 ts的压电材料的单晶层。ts可以是，例如100nm至1500nm。当用于从3.4GHZ 到6GHz的LTETM频段(例如，频段42、43、46)的滤波器中时，厚度ts可以是例如200nm至1000nm。
可选地，可以在压电板110的正面上形成正面介电层214。根据定义，XBAR 的“正面”是指背离衬底的表面。正面介电层214具有厚度tfd。正面介电层214 在IDT指状物238之间形成。虽然图2中未示出，但是正面介电层214也可以沉积在IDT指状物238上。背面介电层216可以可选地在压电板110的背面上形成。背面介电层216具有厚度tbd。正面介电层214和背面介电层216可以是非压电介电材料，例如二氧化硅或氮化硅。tfd和tbd可以是，例如0至500nm。 tfd和tbd通常小于压电板的厚度ts。tfd和tbd不必相等，并且正面和背面介电层214、216不必是相同的材料。正面介电层214和/或背面介电层216可以由两种或更多种材料的多层形成。
IDT指状物238可以是铝或基本铝合金，铜或基本铜合金，铍，金或某种其他导电材料。可以在指状物的下方和/或上方形成其他金属(例如铬或钛)的薄 (相对于导体的总厚度)层，以改善指状物与压电板110之间的粘附力和/或钝化或封装指状物。IDT的母线(图1中的132、134)可以由与指状物相同或不同的材料制成。
尺寸p是IDT指状物的中心至中心间隔或“间距”，可以称为IDT的间距和 /或XBAR的间距。尺寸w是IDT指状物的宽度或“标记”。XBAR的IDT与表面声波(SAW)谐振器中使用的IDT明显不同。在SAW谐振器中，IDT的节距是谐振频率处声波波长的一半。另外，SAW谐振器IDT的标记间距比通常接近 0.5(即，标记或指状物的宽度约为谐振时声波波长的四分之一)。在XBAR中， IDT的间距p通常为指状物宽度w的2至20倍。另外，IDT的间距p通常是压电板110的厚度ts的2至20倍。XBAR中的IDT指状物的宽度不被限制为谐振时的声波波长的四分之一。例如，XBAR IDT指状物的宽度可以为500nm或更大，从而可以使用光刻技术制造IDT。IDT指状物的厚度tm可以从100nm到大约等于宽度w。IDT的母线(图1中的132、134)的厚度可以等于或大于IDT 指状物的厚度tm。
图3示出了沿图1中限定的截面A-A的替代横截面图。在图3中，压电板 310附接到衬底320。压电板310的一部分形成跨过衬底中的空腔340的隔膜315。空腔340没有完全穿透衬底320。IDT指状物设置在隔膜315上。例如，可以通过在附接压电板310之前蚀刻衬底320来形成空腔340。或者，通过用选择性蚀刻剂蚀刻衬底320来形成空腔340，该选择性蚀刻剂通过设置在压电板310中的一个或多个开口(未示出)到达衬底。在这种情况下，隔膜315可以围绕空腔 340的周边345的大部分与压电板310的其余部分邻接。例如，隔膜315可以围绕空腔340的周边的至少50％处与压电板310的其余部分邻接。
图4是XBAR中感兴趣的主要声学模式的图示。图4示出了XBAR 400的一小部分，其包括压电板410和三个交错的IDT指状物430。RF电压施加到交错的指状物430。该电压在指状物之间产生时变电场。如标记为“电场”的箭头所示，电场的方向是横向的或平行于压电板410的表面。由于压电板的高介电常数，相对于空气，电场高度集中在板中。横向电场在压电板410中引入剪切变形，从而强烈激发剪切模式声学模式。在本文中，“剪切变形”定义为材料中平行平面保持平行并在相对于彼此平移时保持恒定距离的变形。“剪切声模”被定义为导致介质的剪切变形的介质中的声波振动模式。XBAR 400中的剪切变形由曲线 460表示，相邻的小箭头指示了原子运动方向和大小。为了易于观察，原子运动的程度以及压电板410的厚度被大大地夸大了。尽管原子运动主要是横向运动 (即，如图4所示是水平的)，但激发的主要剪切声模的声能流方向基本与压电板表面垂直，如箭头465所示。
如图4所示，IDT指状物430正下方基本上没有电场，因此在指状物下面的区域470中仅最小地激发了声模。在这些区域中可能会出现短暂的声运动。由于在IDT指状物430下没有激发声振动，因此耦合到IDT指状物430的声能很低 (例如，与SAW谐振器中的IDT指状物相比)，这使IDT指状物中的粘性损失最小。
基于剪切声波谐振的声波谐振器与当前最新的薄膜体声波谐振器(FBAR) 和固体安装的谐振器体声波(SMR BAW)装置(其中电场沿厚度方向施加)相比，它的性能更佳。在这样的设备中，声模在原子运动和声能沿厚度方向流动的方向上是压缩的。此外，与其他声波谐振器相比，用于剪切波XBAR谐振的压电耦合可以更高(>20％)。因此，高压电耦合可以设计和实现带宽可观的微波和毫米波滤波器。
图5示出了使用XBAR的滤波器500的示意性横截面图和两个详细的横截面图。压电板510附接到衬底520。可选的介电层525可以夹在压电板510和衬底520之间。压电板510的一部分形成跨越衬底中的空腔540的隔膜515。如图所示，空腔540没有完全穿透衬底520。替代地，如图1所示，空腔540可穿透衬底。IDT的指状物设置在隔膜515上。在压电板510的表面上，在去除了空腔540的位置处，形成两个导体550和555。两个导体550、555可以是将XBAR和/或滤波器500的其他部件互相连起来的信号导体。导体550和555可以是信号导体和接地导体。尽管图5仅示出了单个XBAR和两个导体，但是滤波器可以包括多个XBAR以及两个以上的信号导体和接地导体。
衬底520的优选材料是硅。硅晶片容易获得且便宜。此外，用于处理硅晶片的工艺和设备得到了很好的开发。但是，硅是半导体材料。硅晶片可以被掺杂或负载有杂质，以具有期望的体电阻率。未掺杂的或本征的硅晶片可以沿着硅与某种其他材料之间的边界形成导电反型层，例如沿着硅晶片520和滤波器装置500 的介电层525的边界形成导电反型层。如果不存在介电层525，则可以沿着硅晶片520和压电板510之间的边界形成反型层。
如图5的细节所示，导体550和555通过压电板510和介电层525(如果存在的话)电容性地耦合到衬底520。如果衬底520是导电的，或者如果在衬底520 中形成导电反型层，则导体550、555将通过寄生电阻560在RF频率上有效地连接。电阻560中耗散的功率将有助于滤波器500的插入损耗。
图6示出了由于衬底电导率引起的滤波器退化的放大示例。图6是S21(输入-输出传递函数)的大小与两个滤波器的频率之间的关系的图，其中这两个滤波器除了衬底材料不同外，其他都相同。实线610是在体电阻率为5000ohm-cm 的几乎绝缘的硅衬底上制造的滤波器的S21的图。虚线620是在体电阻率为15 ohm-cm的导电硅衬底上制造的滤波器的S21的图。这两个图均基于使用有限元方法对滤波器的仿真。这两个滤波器的区别很明显。在滤波器通带中，衬底电导率使S21降低6dB或更多(即增加插入损耗)。高电阻率衬底中的导电反型层的影响对插入损耗的影响较小，但仍然很明显。
回到图5，细节B示出了在衬底520上形成的滤波器的局部横截面图，其包括高电阻率硅晶片522和陷阱富集区524。陷阱富集区524可以是高电阻率硅晶片522内的区域或在高电阻率硅晶片522的表面上形成的层。在任一种情况下，如果不存在介电层525，则陷阱富集区紧邻介电层525或压电板510。陷阱富集区522具有捕获自由载流子并减少载流子寿命至陷阱富集区的电导率接近零的程度的大量陷阱。
可通过用中子、质子或各种离子(硅、氩、氮、氖、氧等)照射衬底表面在硅衬底内形成陷阱富集区，以在衬底的晶体结构中形成缺陷。或者，可以通过引入深的陷阱杂质，例如金、铜或其他金属离子，在硅衬底内形成陷阱富集区。可以通过离子注入，扩散或一些其他方法来引入这样的杂质。可以通过这些技术的组合来形成陷阱富集区域。当滤波器500中包括介电层525时，可以在衬底520 上形成介电层之前形成陷阱富集区524。或者，可以通过穿过介电层525的离子注入来形成陷阱富集区524。
可以通过沉积一层例如非晶硅或多晶硅(多晶硅)的富陷阱材料在硅衬底上形成陷阱区域层。当陷阱富集区是多晶硅时，多晶硅的平均晶粒尺寸应实质上小于电极550、555之间的最小间距。在高电阻率硅衬底上或内部形成的陷阱富集区的厚度应大于在没有陷阱富集层的情况下可能形成的反型层的厚度。
方法的描述
图7是示出了用于制造结合了XBAR和具有陷阱富集区的衬底的滤波器的过程700的简化流程图。该过程700在705处以衬底和压电材料板开始，并在 795处以完成的XBAR或滤波器结束。图7的流程图仅包括主要处理步骤。可以在图7中所示的步骤之前，之间，之后以及过程中执行各种常规的工艺步骤(例如，表面准备、清洁、检查、烘烤、退火、监测、测试等)。
图7的流程图捕获了用于制造XBAR的过程700的三个变型，这三个变型的不同之处在于何时以及如何在衬底中形成空腔。可以在步骤715A，715B或 715C处形成空腔。在过程700的三个变型中的每个变型中，仅执行这些步骤中的其中一个步骤。
压电板可以是例如Z切铌酸锂或钽酸锂。压电板可以旋转的Z切割或旋转的YX切割的铌酸锂。压电板可以是其他材料和/或其他切割。衬底可以优选地是高电阻率的硅。衬底可以是允许通过蚀刻或其他处理形成深空腔的其他材料。
在710处，可以在衬底上形成陷阱富集区。可以通过用中子、质子或各种离子(硅、氩、氮、氖、氧等)辐照衬底表面在硅衬底内形成陷阱富集区，以破坏衬底的晶体结构。可以通过引入例如金、铜或其他金属离子的深陷阱杂质在硅衬底内形成陷阱富集区。可以通过离子注入，扩散或一些其他方法来引入这样的杂质。可以通过这些技术的组合来形成陷阱富集区。当滤波器500中包括介电层 525时，可以在衬底520上形成介电层之前形成陷阱富集区524。或者，可以通过穿过介电层525的离子注入来形成陷阱富集区524。
或者，在710处，可以通过沉积一层例如非晶硅或多晶硅之类的富陷阱材料来在硅衬底上形成陷阱富集区。当陷阱富集区是多晶硅时，多晶硅的平均颗粒尺寸应实质上小于电极550、555之间的最小间距。
在所有情况下，在710处形成的陷阱富集区的厚度应大于在缺少陷阱富集区的情况下可以形成的反型层的厚度。
在过程700的一种变型中，在720处将压电板结合至衬底之前，在715A处在衬底中形成一个或多个空腔。可以针对滤波器装置中的每个谐振器形成单独的空腔。可以使用常规的光刻和蚀刻技术来形成一个或多个空腔。通常，在715A 处形成的空腔将不穿透衬底，并且所得到的谐振器装置将具有横截面。
在720处，将压电板粘合到衬底。可以通过晶片结合工艺将压电板和衬底粘合。通常，衬底和压电板的配合表面被高度抛光。一层或多层中间材料，例如氧化物或金属，可以形成或沉积在压电板和/或衬底配合表面上。可以使用例如等离子工艺来活化一个或两个配合表面。然后可以用相当大的力将配合表面压在一起，以在压电板与衬底或中间材料层之间建立分子键。
在730处，通过在压电板的正面上沉积和构图一个或多个导体层来形成包括每个XBAR的IDT的导体图案。导体层可以是例如铝、铝合金、铜、铜合金或某种其他导电金属。可选地，一层或多层其他材料可以设置在导体层的下方(即，在导体层和压电板之间)和/或在导体层的顶部。例如，可以使用钛、铬或其他金属的薄膜来改善导体层与压电板之间的粘附性。可以在导体图案的部分上方 (例如，IDT母线和IDT之间的互连)形成金、铝、铜或其他更高电导率的金属的导电增强层。
可在730处通过在压电板的表面上依次沉积导体层以及可选的一个或多个其他金属层来形成导体图案。然后可以通过蚀刻通过图案化的光致抗蚀剂来去除多余的金属。可以例如通过等离子体蚀刻、反应离子蚀刻、湿化学蚀刻和其他蚀刻技术来蚀刻导体层。
或者，可以在730处使用剥离工艺形成导体图案。光致抗蚀剂可以沉积在压电板上并进行图案化以定义导体图案。可以在压电板的表面上依次沉积导体层以及可选的一个或多个其他层。然后可以去除光致抗蚀剂，这去除了多余的材料，留下了导体图案。
在740处，可以通过在压电板的正面上沉积一层或多层介电材料来形成正面介电层。可以使用溅射、蒸发或化学气相沉积之类的常规沉积技术来沉积一个或多个介电层。一个或多个介电层可以沉积在压电板的整个表面上，包括在导体图案的顶部上。或者，可以使用一种或多种光刻工艺(使用光掩模)来将介电层的沉积限制到压电板的选定区域，例如限制在仅在IDT的交错指状物之间。掩模也可以用于允许将不同厚度的介电材料沉积在压电板的不同部分上。
在过程700的第二变型中，在715B处在衬底的背面中形成一个或多个空腔。可以为滤波器装置中的每个谐振器形成单独的空腔。可以使用各向异性或取向相关的干法或湿法蚀刻来形成一个或多个空腔，以打开穿过衬底的背面到达压电板的孔。在这种情况下，所得的谐振器装置将具有如图1所示的横截面。
在过程700的第二变型中，可以在750处形成背面介电层。在715B处形成的空腔作为穿过衬底的孔时，可以使用常规的沉积技术，例如溅射、蒸发或化学气相沉积，通过该空腔来沉积背面介电层。
在过程700的第三变型中，可以通过使用经由压电板中的开口引入的蚀刻剂蚀刻衬底在715C处形成衬底中的凹槽形式的一个或多个空腔。可以为滤波器装置中的每个谐振器形成单独的空腔。在715C处形成的一个或多个空腔将不穿透衬底，并且所得到的谐振器装置将具有如图3所示的横截面。
在过程700的所有变型中，可以在760处完成滤波器器件。在760处可能发生的动作包括：在整个或部分器件上沉积诸如SiO2或Si3O4的封装/钝化层；形成焊盘或焊料凸块或其他用于在装置和外部电路之间建立连接的装置；从包含多个器件的晶片中切出单个器件；其他包装步骤；和测试。在760处可能发生的另一动作是通过从器件的正面添加或去除金属或介电材料来调谐器件内的谐振器的谐振频率。滤波器器件完成后，在795处结束该过程。
总结
在整个说明书中，所示的实施例和示例应被认为是示例，而不是对所公开或要求保护的设备和过程的限制。尽管本文提供的许多示例涉及方法动作或系统元素的特定组合，但应当理解，可以以其他方式组合那些动作和那些元素以实现相同的目标。关于流程图，可以采取额外的步骤和更少的步骤，并且可以组合或进一步细化所示的步骤以实现本文所述的方法。仅结合一个实施例讨论的动作、要素和特征不旨在排除其在其他实施例中的相似作用。
如本文所用，“多个”是指两个或更多个。如本文所用，“一组”项目可以包括一个或多个这样的项目。如本文所用，无论在书面具体实施方式中还是在权利要求中，术语“包括”，“包含”，“携带”，“具有”，“含有”，“涉及”等应被理解为开放式的，即，指的是包括但不限于。相对于权利要求，仅过渡短语“由…组成”和“基本上由…组成”是封闭式或半封闭式的过渡短语。权利要求中用到的序数词，例如“第一”、“第二”、“第三”等是用来修饰权利要求元素，这本身不表示一个权利要求元素相较于另一个权利要求元素的优先权，或顺序，或执行方法动作的先后顺序，而只是用于区分具有相同名称的一个权利要求元素与另一个具有相同名称的元素(但是有用到序数词)，从而区分权利要求元素。如本文所用，“和/或”是指所列项目是替代方案，但是替代方案也包括所列项目的任何组合。

Claims (20)

1.一种声学谐振器装置，包括：
一衬底，具有与一表面相邻的陷阱富集区；
一单晶压电板，具有平行的正面和背面，除了形成隔膜的压电板部分外，其中，所述隔膜跨越在所述衬底中形成的空腔，所述背面附接到所述衬底的表面；和
一叉指式换能器(IDT)，其在所述单晶压电板的所述正面上形成，使得IDT的交错的指状物设置在所述隔膜上，所述单晶压电板和所述IDT配置成使得施加到IDT上的射频信号激发所述隔膜内的一剪切主要声模。
2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述隔膜围绕所述空腔的周边的至少50％处与所述压电板邻接。
3.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述衬底包括单晶硅板。
4.根据权利要求3所述的装置，其特征在于，所述陷阱富集区是所述硅板的一部分，所述硅板的该部分进行了辐照，以在所述晶体结构中产生缺陷。
5.根据权利要求3所述的装置，其特征在于，所述陷阱富集区是所述硅板的包含深陷阱杂质的一部分。
6.根据权利要求3所述的装置，其特征在于，所述陷阱富集区是在所述硅板的表面上形成的一层陷阱富集材料。
7.根据权利要求6所述的装置，其特征在于，所述陷阱富集材料是非晶硅或多晶硅。
8.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述陷阱富集区的深度大于在不存在所述陷阱富集区的情况下在所述衬底中形成的反型层的深度。
9.一种滤波器装置，包括：
一衬底，具有与一表面相邻的陷阱富集区；
一单晶压电板，具有平行的正面和背面，所述背面附接到所述衬底的表面上，所述单晶压电板的一部分形成跨越所述衬底中的各个空腔的一个或多个隔膜；和
一导体图案，在所述正面上形成，所述导体图案包括相应的多个声学谐振器的多个叉指式换能器(IDT)，所述多个IDT中的每个IDT的交错的指状物设置在一个或多个隔膜的其中一个上，其中
所述单晶压电板和所有IDT配置成使得施加到每个IDT上的相应的射频信号激发相应隔膜内的相应剪切主要声模。
10.根据权利要求9所述的滤波器装置，其特征在于，所述一个或多个隔膜中的每个隔膜围绕所述相应空腔的周边的至少50％处与所述压电板邻接。
11.根据权利要求9所述的滤波器装置，其特征在于，所述衬底包括单晶硅板。
12.根据权利要求11所述的滤波器装置，其特征在于，所述陷阱富集区是所述硅板的一部分，所述硅板的该部分进行了辐照，以在所述晶体结构中产生缺陷。
13.根据权利要求11所述的滤波器装置，其特征在于，所述陷阱富集区是所述硅板的包含深陷阱杂质的一部分。
14.根据权利要求11所述的滤波器装置，其特征在于，所述陷阱富集区是在所述硅板的表面上形成的一层陷阱富集材料。
15.根据权利要求14所述的滤波器装置，其特征在于，所述陷阱富集材料是非晶硅或多晶硅。
16.根据权利要求9所述的滤波器装置，其特征在于，所述陷阱富集区的深度大于在不存在所述陷阱富集区的情况下在所述衬底中形成的反型层的深度。
17.一种在具有与一表面邻近的陷阱富集区的衬底上制造声学谐振器装置的方法，该方法包括：
将单晶压电板的背面附接到所述衬底的表面；
在所述衬底中形成空腔，使得所述单晶压电板的一部分形成横跨所述空腔的隔膜；以及
在所述单晶压电板的所述正面上形成叉指式换能器(IDT)，使得IDT的交错的指状物设置在所述隔膜上，所述单晶压电板和所有IDT配置成使得施加到IDT上的射频信号激发所述隔膜内的一剪切主要声模。
18.根据权利要求17所述的方法，其特征在于，所述隔膜围绕所述空腔的周边的至少50％处与所述压电板邻接。
19.根据权利要求17所述的方法，其特征在于，在将所述单晶压电板附接到所述衬底的表面之前形成所述空腔。
20.根据权利要求17所述的方法，其特征在于，在将所述单晶压电板附接到所述衬底的表面之后形成所述空腔。
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