CN114826195A - 5、6GHz Wi-Fi共存声波谐振器RF双工器 - Google Patents

5、6GHz Wi-Fi共存声波谐振器RF双工器 Download PDF

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吉列尔莫·莫雷诺·格拉纳多
罗恩·W·豪顿
大卫·M·艾歇尔
杰弗里·B·希利
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Abstract

本公开涉及5、6GHz Wi‑Fi共存声波谐振器RF双工器。使用修改的网格、网格和梯形电路拓扑的RF双工器电路装置。双工器可包括一对滤波器电路，每个滤波器电路具有多个串联谐振器装置和并联谐振器装置。在梯形拓扑中，串联谐振器装置串联连接，并联谐振器装置并联耦合到谐振器装置之间的节点。在网格拓扑中，顶部和底部串联配置各包括多个串联谐振器装置，一对并联谐振器交叉耦合在每对顶部串联配置谐振器和底部串联配置谐振器之间。修改的网格拓扑在网格配置的顶部和底部串联配置的顶部和底部节点之间添加平衡不平衡转换器或电感器装置。复用装置或电感器装置可被配置为在来自第一和第二滤波器电路的信号之间进行选择。

Description

5、6GHz Wi-Fi共存声波谐振器RF双工器
相关申请的交叉引用
出于所有目的，本申请还通过引用并入以下专利申请，所有这些申请 都是共同拥有的：2014年6月6日提交的题为“采用单晶电容器介电材料 的谐振电路(RESONANCECIRCUIT WITH A SINGLE CRYSTAL CACAPITOR DIELECTRIC MATERIAL)”的美国专利申请第14/298,057 号，现为美国专利第9,673,384号；2014年6月6日提交的题为“用于谐 振电路的单晶电容器电介质的制造方法(METHOD OF MANUFACTURE FOR SINGLE CRYSTALCAPACITOR DIELECTRIC FOR A RESONANCE CIRCUIT)”的美国专利申请第14/298,076号，现为美国专利第9,537,465 号；2014年6月6日提交的题为“配置有两个或更多单个晶体声谐振器装 置的集成电路(INTEGRATED CIRCUIT CONFIGURED WITH TWO OR MORE SINGLECRYSTAL ACOUSTIC RESONATOR DEVICES)”的美 国专利申请第14/298,100号，现为美国专利第9,571,061号；2014年7月 25日提交的题为“晶圆级封装(WAFER SCALE PACKAGING)”的美国 专利申请第14/341,314号，现为美国专利第9,805,966号；2014年7月31 日提交的题为“配置有单晶压电谐振器结构的移动通信设备(MOBILE COMMUNICATION DEVICECONFIGURED WITH A SINGLE CRYSTAL PIEZO RESONATOR STRUCTURE)”的美国专利申请第14/449,001号， 现为美国专利第9,716,581号；2014年8月26日提交的题为“用于单晶声 谐振器装置的膜基板结构(MEMBRANE SUBSTRATE STRUCTURE FOR SINGLE CRYSTAL ACOUSTICRESONATOR DEVICE)”的美国专利申 请第14/469,503号，现为美国专利第9,917,568号；和2020年8月17日提 交的题为“用于6.5GHz WI-FI 6E共存和其他超宽带应用的RF BAW谐振器滤波器架构(RF BAW RESONATOR FILTER ARCHITECTURE FOR 6.5GHZ WI-FI 6ECOEXISTENCE AND OTHER ULTRA-WIDEBAND APPLICATIONS)”的美国专利申请第16/995,598号。
技术领域
本发明总体上涉及电子装置。更具体地，本发明提供与体声波谐振器 装置、单晶体声波谐振器装置、单晶滤波器和谐振器装置等的制造方法和 结构有关的技术。仅作为示例，本发明已经应用于用于通信装置、移动装 置、计算装置等的单晶谐振器装置。
背景技术
移动电信装置已在世界范围内成功部署。一年内生产了超过10亿台 移动装置，包括手机和智能电话，并且单位数量继续逐年增加。随着2012 年左右4G/LTE的兴起以及移动数据流量的爆炸式增长，数据丰富的内容 正在推动智能电话市场的增长——预计在未来几年内将达到每年2B。新 旧标准的共存以及对更高数据速率要求的渴望正在推动智能电话的RF复 杂性。不幸的是，传统的RF技术存在局限性，这是有问题的，并且可能 在未来导致缺陷。
随着4G LTE和5G日益流行，无线数据通信需要具有大约5GHz和更 高频率的高性能RF滤波器。使用晶体压电薄膜的体声波谐振器 (BAWR)是满足此类需求的主要候选者。当前使用多晶压电薄膜的 BAWR足以用于工作在1至3GHz频率范围内的体声波(BAW)滤波 器；然而，多晶压电薄膜的质量会随着厚度降低到大约0.5um以下而迅速 下降，而该厚度降低对于工作在大约5GHz及以上频率的谐振器和滤波器 是必需的。在兼容的晶体基板上生长的单晶或外延压电薄膜表现出良好的 晶体质量和高压电性能，即使厚度非常薄，例如0.4um。即便如此，在 BAWR和BAW滤波器的制造中使用和转移单晶压电薄膜仍存在挑战。
从上面可以看出，用于改进声谐振器装置的制造方法和结构的技术是 非常需要的。
发明内容
根据本发明，提供了总体上涉及电子装置的技术。更具体地，本发明 提供与体声波谐振器装置、单晶谐振器装置、单晶滤波器和谐振器装置等 的制造方法和结构有关的技术。仅作为示例，本发明已经应用于用于通信 装置、移动装置、计算装置等的单晶谐振器装置。
在示例中，本发明提供了一种RF双工器电路装置。双工器可以包括 耦合到复用器或电感器装置的第一滤波器电路和第二滤波器电路。第一滤 波器电路可以被配置为接收第一输入信号并产生第一滤波信号，而第二滤 波器电路被配置为接收第二输入信号并产生第二滤波信号。这些滤波器电 路中的每一个包括多个串联谐振器和多个并联谐振器。复用器或电感器装 置耦合到第一滤波器电路和第二滤波器电路并且可以被配置为在第一滤波 信号和第二滤波信号之间进行选择。
每个谐振器可以包括基板构件，该基板构件具有腔区域和与第一腔区 域中的开口邻接的上表面区域。每个谐振器装置可以包括在腔区域的一部 分内的底部电极以及在上表面区域和底部电极之上的压电材料。此外，每 个谐振器可以包括在压电材料和底部电极之上的顶部电极，以及在顶部电 极之上并配置有厚度以调谐谐振器的绝缘材料。如所使用的，术语“顶 部”和“底部”不是关于重力方向的术语。相反，这些术语在本装置和相 关电路的上下文中相互参考使用。本领域普通技术人员将认识到其他修 改、变型和替代。
在示例中，压电材料可以包括单晶材料、多晶材料或它们的组合等。 压电材料还可以包括表现出某些多晶品质的基本上单晶材料，即基本单晶 材料。在具体示例中，第一、第二、第三和第四压电材料各自基本是单晶 氮化铝(AlN)承载材料或氮化铝钪(AlScN)承载材料、单晶氮化镓 (GaN)承载材料或氮化镓铝(GaAlN)承载材料、镁铪氮化铝 (MgHfAlN)材料等。在其他具体示例中，这些压电材料各自包括多晶氮 化铝(AlN)承载材料或氮化铝钪(AlScN)承载材料、或多晶氮化镓 (GaN)承载材料或氮化铝镓(GaAlN)承载材料、镁铪氮化铝 (MgHfAlN)材料等。在其他示例中，压电材料可以包括氮化铝镓 (AlxGa1-xN)材料或氮化铝钪(AlxSc1-xN)材料，其特征在于0≤X<1.0 的组成。如前所述，压电材料的厚度可以变化，在某些情况下可以大于 250nm。
在具体示例中，每个绝缘材料包括配置有氮化硅材料和氧化物承载材 料的氮化硅承载材料或氧化物承载材料。
此外，第一电路响应可以被配置在第一输入端口和输出端口之间并且 根据串联配置和并联配置而配置以实现来自第一通带的传输损耗，第一通 带具有以5.5225GHz为中心的特征频率并具有从5.150GHz到5.895GHz 的带宽，使得以5.5225GHz为中心的特征频率从约4.9GHz到5.4GHz范 围的较低频率被调谐。此外，第二电路响应可以配置在第二输入端口和输 出端口之间并且根据串联配置和并联配置而配置以实现来自第二通带的传 输损耗，第二通带具有以6.530GHz为中心的特征频率并具有从5.935 GHz到7.125GHz的带宽，使得以6.530GHz为中心的特征频率从约5.9 GHz到6.4GHz范围的较低频率被调谐。
在具体示例中，每个通带的特征在于通带的每一侧上的带边缘并且具 有范围从10dB到60dB的幅度差。每个通带具有一对带边缘；每个带边 缘具有从通带到阻带的过渡区域，使得过渡区域不大于250MHz。在另一 个示例中，每个通带可以包括一对带边缘，并且这些带边缘中的每一个可 以具有从通带到阻带的过渡区域，使得过渡区域的范围为从5MHz到250 MHz。
在具体示例中，本双工器装置可以进一步包括与第一滤波器装置和第 二滤波器装置相关联的若干特征。该装置还可以包括与第一滤波器装置相 关联的第一抑制带，抑制低于5.150GHz以及高于5.895GHz的信号，以 及与第二滤波器装置相关联的第二抑制带，抑制低于5.935GHz以及高于 7.125GHz的信号。双工器装置还可包括在每个滤波器装置的每个通带内 的3.0dB的最大插入损耗和表征每个滤波器装置的每个通带的2dB的最 大幅度变化。此外，第一滤波器装置可以具有：对于700MHz至2400 MHz的频率范围，最小衰减为25dB；对于2400MHz至2500MHz的频 率范围，最小衰减为30dB；对于3300MHz至5000MHz的频率范围，最 小衰减为25dB；对于5935MHz至6015MHz的频率范围，最小衰减为35dB；对于6015MHz至7125MHz的频率范围，最小衰减为45dB；对 于7200MHz至12000MHz的频率范围，最小衰减为25dB。此外，第二 滤波器装置可以具有：对于700MHz到2400MHz的频率范围，最小衰减 为25dB；对于2400MHz至2500MHz的频率范围，最小衰减为30dB； 对于3300MHz至5000MHz的频率范围，最小衰减为25dB；对于5150 MHz至5815MHz的频率范围，最小衰减为45dB；对于5815MHz至 5895MHz的频率范围，最小衰减为35dB；对于6000MHz至12000MHz 的频率范围，最小衰减为45dB。该装置还可以包括表征每个通带的10dB 的最小回波损耗，并且该装置可以在-40摄氏度到85摄氏度的范围内操 作。该装置还可以包括至少+27dBm或0.5瓦的通带内最大功率处理能 力。此外，可以为5GHz和6GHz Wi-Fi应用配置通带。
在具体示例中，本装置可以被配置为体声波(BAW)滤波器装置。每 个谐振器可以是BAW谐振器。类似地，每个并联谐振器也可以是BAW 谐振器。本装置还可以包括一个或多个从N到M编号的附加谐振器装 置，其中N是4，M是20。类似地，本装置还可以包括一个或多个从N 到M编号的附加并联谐振器装置，其中N是4，M是20。
在示例中，第一和第二滤波器装置的谐振器可以配置为梯形配置。在 这种情况下，多个串联谐振器被配置为串联配置，并且多个并联谐振器被 配置为并联配置。在具体示例中，串联配置形成谐振曲线和反谐振曲线。 并联配置也形成谐振曲线和反谐振曲线。这些曲线使得来自串联配置的谐 振曲线与并联配置的反谐振曲线偏离以形成通带。
在示例中，第一和第二滤波器装置的谐振器可以被配置为网格配置。 在这种情况下，多个串联谐振器包括配置为第一串联配置的第一多个串联 谐振器和配置为第二串联配置的第二多个串联谐振器。多个并联谐振器包 括多个并联谐振器对，每个并联谐振器对交叉耦合在第一串联配置中的第 一多个串联谐振器之一和第二串联配置中的第二多个串联谐振器之一之 间。在具体示例中，该网格配置可以包括多个平衡不平衡转换器或电感器，其中的每一个耦合在第一和第二串联配置之间并且配置在多个并联谐 振器对的每一个之间。
与现有技术相比，使用本发明实现了一种或多种益处。具体地，本装 置可以以相对简单且成本高效的方式，并使用根据本领域普通技术人员的 常规材料和/或方法来制造。本装置提供了具有高抑制、高额定功率和低插 入损耗的超小形状因子RF谐振器滤波器。这样的滤波器或谐振器可以在 RF滤波器装置、RF滤波器系统等中实现。根据实施例，可以实现这些益 处中的一个或多个。
可以通过参考说明书的后半部分和附图来实现对本发明的本质和优点 的进一步理解。
附图说明
为了更全面地理解本发明，参考附图。应理解，这些附图不应被视为 对本发明范围的限制，通过使用附图更详细地描述了当前描述的实施例和 当前理解的本发明的最佳模式，其中：
图1A是示出根据本发明示例的具有顶侧互连的声谐振器装置的简化 图。
图1B是示出根据本发明示例的具有底侧互连的声谐振器装置的简化 图。
图1C是示出根据本发明示例的具有内插器/无盖结构互连的声谐振器 装置的简化图。
图1D是示出根据本发明示例的具有包括共享背侧沟槽的内插器/无盖 结构互连的声谐振器装置的简化图。
图2和图3是示出根据本发明示例的声谐振器装置的制造方法的步骤 的简化图。
图4A是示出根据本发明示例的用于创建顶侧微沟槽的方法的步骤的 简化图。
图4B和图4C是示出用于进行如图4A中所述的形成顶侧微沟槽的方 法步骤的替代方法的简化图。
图4D和图4E是示出用于进行如图4A中所述的形成顶侧微沟槽的方 法步骤的替代方法的简化图。
图5至图8是示出根据本发明示例的声谐振器装置的制造方法的步骤 的简化图。
图9A是示出根据本发明示例的用于形成背侧沟槽的方法步骤的简化 图。
图9B和图9C是示出根据本发明实施例的用于进行如图9A中所述的 形成背侧沟槽的方法步骤并同时对晶种基板进行单片化(singulating)的 替代方法的简化图。
图10是示出根据本发明示例的在谐振器的顶侧和底侧之间形成背侧 金属化和电互连的方法步骤的简化图。
图11A和图11B是示出根据本发明示例的声谐振器装置的制造方法的 替代步骤的简化图。
图12A至图12E是示出根据本发明示例的用于使用盲孔(blind via) 内插器的声谐振器装置的制造方法的步骤的简化图。
图13是示出根据本发明示例的声谐振器装置的制造方法的步骤的简 化图。
图14A到图14G是示出根据本发明示例的用于声谐振器装置的盖晶圆 工艺的方法步骤的简化图。
图15A-图15E是示出根据本发明示例的用于制造具有共享背侧沟槽的 声谐振器装置的方法步骤的简化图，其可以在内插器/盖和无内插器的版本 中实现。
图16A-图16C至图31A-图31C是示出根据本发明示例的单晶声谐振 器装置和使用用于单晶声谐振器装置的牺牲层的转移工艺的方法步骤的各 种截面图的简化图。
图32A-图32C至图46A-图46C是示出根据本发明示例的单晶声谐振 器装置和用于单晶声谐振器装置的空腔键转移工艺的方法步骤的各种截面 图的简化图。
图47A-图47C至图59A-图59C是示出根据本发明示例的单晶声谐振 器装置和用于单晶声谐振器装置的牢固安装转移工艺的方法步骤的各种截 面图的简化图。
图60是示出根据本发明示例的射频频谱中的滤波器通带要求的简化 图。
图61是示出根据本发明示例的作为声波RF滤波器的应用的关键市场 的概览的简化图。
图62是示出根据本发明示例的移动应用中RF滤波器的应用领域的简 化图。
图63A-图63C是示出根据本发明各种示例的谐振器装置的截面图的 简化图。
图64A是根据本发明示例的双工器装置的简化电路图。
图64B是根据本发明示例的双工器装置的简化电路图。
图65A-图65C是示出根据本发明示例的用于声滤波器设计的代表性 网格和梯形(ladder)配置的简化电路图。
图66A-图66B是示出根据本发明各种示例的封装方法的简化图。
图67A-图67B是示出根据本发明示例的封装方法的简化图。
图68是示出根据本发明示例的3端口BAW RF电路的简化电路图。
图69是根据本发明示例的滤波器参数的简化表。
图70A和图70B是表示根据本发明示例的频率上的插入损耗的简化 图。
具体实施方式
根据本发明，提供了总体上涉及电子装置的技术。更具体地，本发明 提供与体声波谐振器装置、单晶谐振器装置、单晶滤波器和谐振器装置等 的制造方法和结构有关的技术。仅作为示例，本发明已经应用于用于通信 装置、移动装置、计算装置等的单晶谐振器装置。
图1A是示出根据本发明示例的具有顶侧互连的声谐振器装置101的 简化图。如图所示，装置101包括具有上覆单晶压电层120的减薄晶种基 板112，上覆单晶压电层120具有微过孔129。微过孔129可以包括顶侧 微沟槽121、顶侧金属插塞146、背侧沟槽114和背侧金属插塞147。虽然 装置101被描绘为具有单个微过孔129，但是装置101可以具有多个微过孔。顶侧金属电极130形成在压电层120之上。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过孔151的内插基板119，该一个或 多个过孔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和具有顶侧金属插塞146的顶侧金属145。焊球170电耦合到一个或多 个顶部接合焊盘143。
减薄基板112具有第一背侧沟槽113和第二背侧沟槽114。背侧金属 电极131形成在减薄晶种基板112的一部分、第一背侧沟槽113和顶侧金 属电极130之下。背侧金属插塞147形成在减薄晶种基板112的一部分、 第二背侧沟槽114和顶侧金属145之下。该背侧金属插塞147电耦合到顶 侧金属插塞146和背侧金属电极131。背侧盖结构161接合到减薄晶种基 板112，位于第一背侧沟槽113和第二背侧沟槽114之下。将从图2开始 讨论与该装置的制造方法有关的进一步细节。
图1B是示出根据本发明示例的具有背侧互连的声谐振器装置102的 简化图。如图所示，装置101包括具有上覆压电层120的减薄晶种基板 112，上覆压电层120具有微过孔129。微过孔129可以包括顶侧微沟槽 121、顶侧金属插塞146、背侧沟槽114和背侧金属插塞147。虽然装置 102被描绘为具有单个微过孔129，但是装置102可以具有多个微过孔。 顶侧金属电极130形成在压电层120之上。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 侧金属145的接合焊盘。顶侧金属145包括顶侧金属插塞146。
减薄基板112具有第一背侧沟槽113和第二背侧沟槽114。背侧金属 电极131形成在减薄晶种基板112的一部分、第一背侧沟槽113和顶侧金 属电极130之下。背侧金属插塞147形成在减薄晶种基板112的一部分、 第二背侧沟槽114和顶侧金属插塞146之下。该背侧金属插塞147电耦合 到顶侧金属插塞146。背侧盖结构162接合到减薄晶种基板112，位于第一背侧沟槽和第二背侧沟槽之下。一个或多个背侧接合焊盘(171、172、 173)形成在背侧盖结构162的一个或多个部分内。焊球170电耦合到一 个或多个背侧接合焊盘171-173。将从图14A开始讨论与该装置的制造方 法有关的进一步细节。
图1C是示出根据本发明示例的具有内插器/无盖结构互连的声谐振器 装置的简化图。如图所示，装置103包括具有上覆单晶压电层120的减薄 晶种基板112，上覆单晶压电层120具有微过孔129。微过孔129可以包 括顶侧微沟槽121、顶侧金属插塞146、背侧沟槽114和背侧金属插塞 147。虽然装置103被描绘为具有单个微过孔129，但是装置103可以具有 多个微过孔。顶侧金属电极130形成在压电层120之上。减薄基板112具 有第一背侧沟槽113和第二背侧沟槽114。背侧金属电极131形成在减薄 晶种基板112的一部分、第一背侧沟槽113和顶侧金属电极130之下。背 侧金属插塞147形成在减薄晶种基板112的一部分、第二背侧沟槽114和 顶侧金属145之下。该背侧金属插塞147电耦合到顶侧金属插塞146和背 侧金属电极131。将从图2开始讨论与该装置的制造方法有关的进一步细 节。
图1D是示出根据本发明示例的具有包括共享背侧沟槽的内插器/无盖 结构互连的声谐振器装置的简化图。如图所示，装置104包括具有上覆单 晶压电层120的减薄晶种基板112，上覆单晶压电层120具有微过孔 129。微过孔129可以包括顶侧微沟槽121、顶侧金属插塞146和背侧金属 147。虽然装置104被描绘为具有单个微过孔129，但是装置104可以具有 多个微过孔。顶侧金属电极130形成在压电层120之上。减薄基板112具 有第一背侧沟槽113。背侧金属电极131形成在减薄晶种基板112的一部 分、第一背面沟槽113和顶侧金属电极130之下。背侧金属147形成在减 薄晶种基板112的一部分、第二背侧沟槽114和顶侧金属145之下。该背 侧金属147电耦合到顶侧金属插塞146和背侧金属电极131。将从图2开 始讨论与该装置的制造方法有关的更多细节。
图2和图3是示出根据本发明示例的声谐振器装置的制造方法的步骤 的简化图。该方法说明了用于制造类似于图1A中所示的声谐振器装置的 过程。图2可以表示提供部分处理的压电基板的方法步骤。如图所示，装 置102包括晶种基板110，其上形成有压电层120。在具体示例中，晶种 基板可以包括硅、碳化硅、氧化铝或单晶氮化铝镓材料等。压电层120可 以包括压电单晶层或薄膜压电单晶层。
图3可以表示形成顶侧金属化或顶部谐振器金属电极130的方法步 骤。在具体示例中，顶侧金属电极130可以包括钼、铝、钌或钛材料等， 以及它们的组合。该层可以通过剥离工艺、湿法蚀刻工艺、干法蚀刻工 艺、金属印刷工艺、金属层压工艺等被沉积和图案化在压电层的顶部。剥 离工艺可以包括光刻图案化、金属沉积和剥离步骤的顺序工艺以产生顶侧 金属层。湿法/干法蚀刻工艺可以包括金属沉积、光刻图案化、金属沉积和 金属蚀刻步骤的顺序工艺以产生顶侧金属层。本领域普通技术人员将认识 到其他变型、修改和替代。
图4A是示出根据本发明示例的声谐振器装置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侧微 沟槽121的方法步骤。该顶侧微沟槽121可以用作声膜的顶侧和底侧之间 的主要互连结，这将在后面的方法步骤中形成。在示例中，顶侧微沟槽 121一直延伸穿过压电层120并停止在晶种基板110中。该顶侧微沟槽121 可以通过干法蚀刻工艺、激光钻孔工艺等形成。图4B和图4C更详细地描 述了这些选项。
图4B和图4C是示出用于进行如图4A中描述的方法步骤的替代方法 的简化图。如图所示，图4B表示使用激光钻孔的方法步骤，其可以快速 准确地在压电层120中形成顶侧微沟槽121。在示例中，激光钻孔可用于 形成标称50um的孔，或直径在10um和500um之间的孔，孔穿过压电层 120并在层120和110之间的界面下方停止在晶种基板110中。保护层122可以形成在压电层120和顶侧金属电极130之上。该保护层122可用于保 护装置免受激光碎屑的影响，并为顶侧微过孔121的蚀刻提供掩模。在具 体示例中，激光钻孔可以是11W高功率二极管泵浦UV激光器等。该掩膜 122可以随后在进行其他步骤之前被移除。激光钻孔过程中也可以省略掩 模，并且可以使用气流去除激光碎屑。
图4C可以表示使用干法蚀刻工艺在压电层120中形成顶侧微沟槽121 的方法步骤。如图所示，光刻掩模层123可以形成在压电层120和顶侧金 属电极130之上。可以通过暴露于等离子体等来形成顶侧微沟槽121。
图4D和图4E是示出用于进行如图4A中所述的方法步骤的替代方法 的简化图。这些图可以表示同时制造多个声谐振器装置的方法步骤。在图 4D中，两个装置分别显示在管芯#1和管芯#2上。图4E示出了在这些管芯 中的每一个上形成微过孔121，同时还蚀刻划线124或切割线的工艺。在 示例中，划线124的蚀刻单片化压电单晶层120并减轻压电单晶层120中 的应力。
图5至图8是示出根据本发明示例的声谐振器装置的制造方法的步骤 的简化图。图5可以表示形成一个或多个接合焊盘140和形成电耦合到接 合焊盘140中的至少一个的顶侧金属141的方法步骤。顶侧金属141可以 包括形成在顶侧微沟槽121内的顶侧金属插塞146。在具体示例中，顶侧 金属插塞146填充顶侧微沟槽121以形成微过孔的顶侧部分。
在示例中，接合焊盘140和顶侧金属141可以包括金材料或其他互连 金属材料，这取决于装置的应用。这些金属材料可以通过剥离工艺、湿法 蚀刻工艺、干法蚀刻工艺、丝网印刷工艺、电镀工艺、金属印刷工艺等形 成。在具体示例中，沉积的金属材料也可以用作盖结构的接合焊盘，这将 在下面描述。
图6可以表示用于准备声谐振器装置以用于接合的方法步骤，该接合 可以是密封接合。如图所示，顶盖结构位于经部分处理的声谐振器装置上 方，如前面的图中所述。顶盖结构可以使用内插基板119以两种配置形 成：完全处理的内插版本601(通过玻璃过孔)和部分处理的内插版本 602(盲孔版本)。在601版本中，内插基板119包括过孔结构151，其延伸穿过内插基板119并电耦合到底部接合焊盘142和顶部接合焊盘143。 在602版本中，内插基板119包括盲孔结构152，其仅从底侧延伸穿过内 插基板119的一部分。这些盲孔结构152还电耦合到底部接合焊盘142。 在具体示例中，内插基板可以包括硅、玻璃、智能玻璃或其他类似材料。
图7可以表示将顶盖结构结合到经部分处理的声谐振器装置的方法步 骤。如图所示，内插基板119通过接合焊盘(140、142)和顶侧金属141 (现在表示为接合焊盘144和顶侧金属145)接合到压电层。该接合工艺 可以使用压缩接合法等来完成。图8可以表示减薄晶种基板110(现在表 示为减薄的晶种基板111)的方法步骤。该基板减薄工艺可以包括研磨和 蚀刻工艺等。在具体示例中，该工艺可以包括晶圆背磨工艺，然后是应力 去除，这可以涉及干法蚀刻、CMP抛光或退火工艺。
图9A是示出根据本发明示例的声谐振器装置901的制造方法的步骤 的简化图。图9A可以表示用于形成背侧沟槽113和114以允许从减薄晶 种基板111的背侧接近压电层的方法步骤。在示例中，第一背侧沟槽113 可以形成在减薄晶种基板111内并在顶侧金属电极130之下。第二背侧沟 槽114可以形成在减薄晶种基板111内并在顶侧微沟槽121和顶侧金属插 塞146之下。该基板现在表示为减薄基板112。在具体示例中，这些沟槽 113和114可以使用深反应离子蚀刻(DRIE)工艺、波希(Bosch)工艺 等来形成。沟槽的尺寸、形状和数量可以随着声谐振器装置的设计而变 化。在各种示例中，第一背侧沟槽可以形成为具有类似于顶侧金属电极的 形状或背侧金属电极的形状的沟槽形状。第一背侧沟槽还可以形成为具有 与顶侧金属电极和背侧金属电极的形状都不同的沟槽形状。
图9B和图9C是示出用于进行如图9A中描述的方法步骤的替代方法 的简化图。与图4D和图4E一样，这些图可以表示同时制造多个声谐振器 装置的方法步骤。在图9B中，两个具有盖结构的装置分别显示在管芯#1 和管芯#2上。图9C示出了在这些管芯中的每一个上形成背侧沟槽(113、 114)，同时还蚀刻划线115或切割线的工艺。在示例中，划线115的蚀刻提供了对背侧晶圆112进行单片化的可选方式。
图10是示出根据本发明示例的声谐振器装置1000的制造方法的步骤 的简化图。该图可以表示在减薄晶种基板112的背侧沟槽内形成背侧金属 电极131和背侧金属插塞147的方法步骤。在示例中，背侧金属电极131 可以形成在减薄基板112的一个或多个部分之下、第一背侧沟槽113内以 及顶侧金属电极130之下。该过程完成了声谐振器装置内的谐振器结构。 背侧金属插塞147可以形成在减薄基板112的一个或多个部分之下、第二 背侧沟槽114内以及顶侧微沟槽121之下。背侧金属插塞147可以电耦合 到顶侧金属插塞146和背侧金属电极131。在具体示例中，背侧金属电极 130可以包括钼、铝、钌或钛材料等及其组合。背侧金属插塞可以包括金 材料、低电阻率互连金属、电极金属等。这些层可以使用前面描述的沉积 方法来沉积。
图11A和图11B是示出根据本发明示例的声谐振器装置的制造方法的 替代步骤的简化图。这些图显示了在减薄晶种基板112下方接合背侧盖结 构的方法。在图11A中，背侧盖结构是干膜盖161，其可以包括永久性光 成像干膜，例如焊接掩模、聚酰亚胺等。接合该盖结构可以是成本高效且 可靠的，但可能不会产生气密密封。在图11B中，背侧盖结构是基板 162，其可以包括硅、玻璃或其他类似材料。接合该基板可以提供气密密 封，但可能成本更高并且需要额外的工艺。根据应用，这些背侧盖结构中 的任何一个都可以接合在第一和第二背侧过孔下方。
图12A至图12E是示出根据本发明示例的声谐振器装置的制造方法的 步骤的简化图。更具体地说，这些图描述了用于处理顶盖结构的盲孔内插 器“602”版本的附加步骤。图12A示出了在顶盖结构中具有盲孔152的 声谐振器装置1201。在图12B中，内插基板119被减薄，这形成减薄的内 插基板118，以暴露盲孔152。该减薄工艺可以是如针对减薄晶种基板所 述的研磨工艺和蚀刻工艺的组合。在图12C中，可以应用再分布层 (RDL)工艺和金属化工艺来创建顶盖接合焊盘160，其形成在盲孔152 之上并电耦合到盲孔152。如图12D所示，可以应用球栅阵列(BGA)工 艺来形成焊球170，该焊球170在顶盖接合焊盘160之上并电耦合至顶盖 接合焊盘160。该工艺使声谐振器装置准备好用于引线接合171，如图12E 所示。
图13是示出根据本发明示例的声谐振器装置的制造方法的步骤的简 化图。如图所示，装置1300包括两个经完全处理的声谐振器装置，它们 准备好单片化以创建单独的装置。在示例中，可以使用晶圆切割锯工艺、 激光切割单片化工艺、或其他工艺及其组合来完成管芯单片化工艺。
图14A至图14G是示出根据本发明示例的声谐振器装置的制造方法的 步骤的简化图。该方法说明了用于制造类似于图1B中所示的声谐振器装 置的过程。此声学谐振器示例的方法可以经历与图1-图5中所述类似的步 骤。图14A显示了该方法与前面描述的方法的不同。这里，顶盖结构基板 119仅包括具有一个或多个底部接合焊盘142的一层金属化层。与图6相 比，顶盖结构中没有过孔结构，因为互连将形成在声谐振器装置的底侧。
图14B至图14F描绘了与第一工艺流程中描述的那些相似的方法步 骤。图14B可以表示通过接合焊盘(140、142)和顶侧金属141(现在表 示为接合焊盘144和具有顶侧金属插塞146的顶侧金属145)将顶盖结构 接合到压电层120的方法步骤。图14C可以表示减薄晶种基板110的方法 步骤，其形成减薄的晶种基板111，类似于图8中所述。图14D可以表示 形成第一和第二背侧沟槽的方法步骤，类似于图9A中所述。图14E可以 表示形成背侧金属电极131和背侧金属插塞147的方法步骤，类似于图10 中所述。图14F可以表示接合背侧盖结构162的方法步骤，类似于图11A 和图11B中所述。
图14G显示了与先前描述的工艺流程不同的另一个步骤。这里，背侧 接合焊盘171、172和173形成在背侧盖结构162内。在示例中，这些背侧 接合焊盘171-173可以通过与用于形成其他金属材料类似的掩模、蚀刻和 金属沉积工艺来形成。可以应用BGA工艺来形成与这些背侧接合焊盘 171-173接触的焊球170，这使声谐振器装置1407准备好用于引线接合。
图15A至图15E是示出根据本发明示例的声谐振器装置的制造方法的 步骤的简化图。该方法说明了用于制造类似于图1B中所示的声谐振器装 置的过程。此示例的方法可以经历与图1-图5中所述类似的步骤。图15A 显示了这种方法与前面描述的方法的不同。具有一层临时粘合剂217的临 时载体218附接到基板。在具体示例中，临时载体218可以包括玻璃晶 圆、硅晶圆或其他晶圆等。
图15B至图15E描绘了与第一工艺流程中描述的那些相似的方法步 骤。图15B可以表示减薄晶种基板110的方法步骤，其形成减薄基板 111，类似于图8中所述。在具体示例中，晶种基板110的减薄可以包括 背面研磨工艺，然后是应力去除工艺。应力去除工艺可以包括干法蚀刻、 化学机械平坦化(CMP)和退火工艺。
图15C可以表示形成共享背侧沟槽113的方法步骤，类似于图9A中 描述的技术。主要区别在于共享背侧沟槽配置在顶侧金属电极130、顶侧 微沟槽121和顶侧金属插塞146之下。在示例中，共享背侧沟槽113是尺 寸、形状(所有可能的几何形状)和侧壁轮廓(渐缩凸面、渐缩凹面或直 角)可以变化的背侧谐振腔。在具体示例中，共享背侧沟槽113的形成可以包括光刻工艺，该工艺可以包括背侧基板111的从后到前的对准和干法 蚀刻。压电层120可以用作用于形成共享背侧沟槽113的蚀刻停止层。
图15D可以表示形成背侧金属电极131和背侧金属147的方法步骤， 类似于图10中所述。在示例中，背侧金属电极131的形成可以包括在共 享背侧沟槽113内沉积和图案化金属材料。此处，背侧金属131用作微过 孔121内的电极和背侧插塞/连接金属147。金属的厚度、形状和类型可以 根据谐振器/滤波器设计的功能而变化。作为示例，背侧电极131和过孔插 塞金属147可以是不同的金属。在具体示例中，这些背侧金属131、147 可以在压电层120的表面上沉积和图案化，或者重新布线到基板112的背 侧。在示例中，背侧金属电极可以被图案化以使它配置在共享背侧沟槽的 边界内，使得背侧金属电极不与在形成共享背侧沟槽期间产生的晶种基板 的一个或多个侧壁接触。
图15E可以表示在临时载体218的分离和装置的顶侧清洁以去除临时 粘合剂217之后结合背侧盖结构162的方法步骤，与图11A和图11B中描 述的类似。本领域普通技术人员将认识到先前描述的方法步骤的其他变 型、修改和替代。
如本文所用，术语“基板”可以指体基板或可以包括上覆生长结构， 例如铝、镓或含铝和镓和氮的三元化合物的外延区、或功能区、组合等。
与现有技术相比，使用本发明实现了一种或多种益处。具体地，本装 置可以以相对简单且成本高效的方式，并使用根据本领域普通技术人员的 常规材料和/或方法来制造。使用本方法，可以通过晶圆级工艺使用多种三 维堆叠方式来创建可靠的基于单晶的声谐振器。这样的滤波器或谐振器可 以在RF滤波器装置、RF滤波器系统等中实现。根据实施例，可以实现这 些益处中的一个或多个。当然，可以有其他变型、修改和替代。
随着4G LTE和5G日益流行，无线数据通信需要频率约为5GHz或更 高的高性能RF滤波器。广泛用于工作频率约为3GHz或更低的此类滤波 器的体声波谐振器(BAWR)是满足此类需求的主要候选者。当前的体声 波谐振器使用多晶压电AlN薄膜，其中每个晶粒的c轴垂直于膜表面对齐 以实现高压电性能，而晶粒的a轴或b轴是随机分布的。当压电膜的厚度约为1um及以上时，这种特殊的晶粒分布效果很好，1um及以上是工作 在1至3GHz频率范围内的体声波(BAW)滤波器的完美厚度。然而，多 晶压电膜的质量随着厚度减小到0.5um以下而迅速下降，该厚度减小对于 工作在约5GHz及以上频率的谐振器和滤波器是必需的。
在兼容的晶体基板上生长的单晶或外延压电薄膜表现出良好的晶体质 量和高压电性能，甚至低至非常薄的厚度，例如0.4um。本发明提供用于 高频BAW滤波器应用的具有单晶或外延压电薄膜的高质量体声波谐振器 的制造工艺和结构。
BAWR需要晶体形式(即多晶或单晶)的压电材料，例如AlN。膜的 质量很大程度取决于在其上生长膜的层的化学、结晶或形貌质量。在传统 的BAWR工艺(包括膜体声谐振器(FBAR)或牢固安装谐振器(SMR) 几何结构)中，压电膜生长在图案化底部电极上，该图案化底部电极通常 由钼(Mo)、钨(W)或钌(Ru)制成。图案化底部电极的表面几何形 状显著影响压电膜的晶体取向和晶体质量，需要对结构进行复杂的修改。
因此，本发明使用单晶压电膜和薄膜转移工艺来产生具有增强的最终 品质因数和用于RF滤波器的机电耦合的BAWR。这种方法和结构有助于 使用单晶或外延压电膜的RF滤波器的制造方法和结构，以满足当代数据 通信不断增长的需求。
在示例中，本发明提供用于声谐振器装置的转移结构和工艺，其提供 平坦、高质量的单晶压电膜以用于出色的声波控制和高频中的高Q。如上 所述，多晶压电层限制高频中的Q。此外，在图案化电极上生长外延压电 层会影响压电层的晶体取向，这限制了对所得谐振器进行严格边界控制的 能力。如下文进一步描述的，本发明的实施例可以克服这些限制并且表现 出改进的性能和成本效率。
图16A-图16C至图31A-图31C示出使用具有牺牲层的转移结构的声 谐振器装置的制造方法。在以下描述的这些图系列中，“A”图显示示出 根据本发明各个实施例的单晶谐振器装置的俯视截面图的简化图。“B” 图显示示出“A”图中相同装置的纵向截面图的简化图。类似地，“C”图 显示示出“A”图中相同装置的横向截面图的简化图。在某些情况下，某些特征被省略以突出其他特征以及这些特征之间的关系。本领域普通技术 人员将认识到这些图系列中所示示例的变型、修改和替代。
图16A-图16C是示出根据本发明示例的单晶声谐振器装置和使用用 于单晶声谐振器装置的牺牲层的转移工艺的方法步骤的各种截面图的简化 图。如图所示，这些图说明了在生长基板1610之上形成压电膜1620的方 法步骤。在示例中，生长基板1610可以包括硅(S)、碳化硅(SiC)或 其他类似材料。压电膜1620可以是包括氮化铝(AlN)、氮化镓(GaN) 或其他类似材料的外延膜。此外，该压电基板可以进行厚度修整。
图17A-图17C是示出根据本发明示例的单晶声谐振器装置和使用用 于单晶声谐振器装置的牺牲层的转移工艺的方法步骤的各种截面图的简化 图。如图所示，这些图说明了在压电膜1620的表面区域之上形成第一电 极1710的方法步骤。在示例中，第一电极1710可以包括钼(Mo)、钌 (Ru)、钨(W)、或其他类似材料。在具体示例中，第一电极1710可 以进行具有斜率的干法蚀刻。例如，斜率可以是大约60度。
图18A-图18C是示出根据本发明示例的单晶声谐振器装置和使用用 于单晶声谐振器装置的牺牲层的转移工艺的方法步骤的各种截面图的简化 图。如图所示，这些图说明了在第一电极1710和压电膜1620之上形成第 一钝化层1810的方法步骤。在示例中，第一钝化层1810可以包括氮化硅 (SiN)、氧化硅(SiO)、或其他类似材料。在具体示例中，第一钝化层 1810可以具有范围从大约50nm到大约100nm的厚度。
图19A-图19C是示出根据本发明示例的单晶声谐振器装置和使用用 于单晶声谐振器装置的牺牲层的转移工艺的方法步骤的各种截面图的简化 图。如图所示，这些图说明了在第一电极1810的一部分和压电膜1620的 一部分之上形成牺牲层1910的方法步骤。在示例中，牺牲层1910可以包 括多晶硅(poly-Si)、非晶硅(a-Si)或其他类似材料。在具体示例中， 该牺牲层1910可以进行具有斜率的干法蚀刻并且以大约1um的厚度沉 积。此外，掺杂磷的SiO2(PSG)可以用作具有不同组合的支撑层(例如SiNx)的牺牲层。
图20A-图20C是示出根据本发明示例的单晶声谐振器装置和使用用 于单晶声谐振器装置的牺牲层的转移工艺的方法步骤的各种截面图的简化 图。如图所示，这些图说明了在牺牲层1910、第一电极1710和压电膜 1620之上形成支撑层2010的方法步骤。在示例中，支撑层2010可以包括 二氧化硅(SiO2)、氮化硅(SiN)或其他类似材料。在具体示例中，该 支撑层2010可以沉积为大约2-3um的厚度。如上所述，在PSG牺牲层的 情况下，可以使用其他支撑层(例如，SiNx)。
图21A-图21C是示出根据本发明示例的单晶声谐振器装置和使用用 于单晶声谐振器装置的牺牲层的转移工艺的方法步骤的各种截面图的简化 图。如图所示，这些图说明了对支撑层2010进行抛光以形成抛光支撑层 2011的方法步骤。在示例中，抛光工艺可以包括化学机械平坦化工艺等。
图22A-图22C是示出根据本发明示例的单晶声谐振器装置和使用用 于单晶声谐振器装置的牺牲层的转移工艺的方法步骤的各种截面图的简化 图。如图所示，这些图说明了翻转装置和将支撑层2011实体耦合在接合 基板2210之上。在示例中，接合基板2210可以包括在具有硅(Si)、蓝 宝石(Al2O3)、二氧化硅(SiO2)、碳化硅(SiC)或其他类似材料的基板之上的接合支撑层2220(SiO2或类似材料)。在具体实施例中，接合基 板2210的接合支撑层2220实体耦合到抛光支撑层2011。此外，实体耦合 工艺可以包括室温接合工艺，随后是300摄氏度的退火工艺。
图23A-图23C是示出根据本发明示例的单晶声谐振器装置和使用用 于单晶声谐振器装置的牺牲层的转移工艺的方法步骤的各种截面图的简化 图。如图所示，这些图说明了去除生长基板1610或以其他方式转移压电 膜1620的方法步骤。在示例中，去除工艺可以包括研磨工艺、覆盖蚀刻 工艺、膜转移工艺、离子注入转移工艺、激光裂纹转移工艺等及其组合。
图24A-图24C是示出根据本发明的示例的单晶声谐振器装置和使用 用于单晶声谐振器装置的牺牲层的转移工艺的方法步骤的各种截面图的简 化图。如图所示，这些图说明了在第一电极1710之上的压电膜1620(变 成压电膜1621)内形成电极接触过孔2410，并在牺牲层1910之上的压电 膜1620和第一钝化层1810内形成一个或多个释放孔2420的方法步骤。过 孔形成工艺可以包括各种类型的蚀刻工艺。
图25A-图25C是示出根据本发明示例的单晶声谐振器装置和使用用 于单晶声谐振器装置的牺牲层的转移工艺的方法步骤的各种截面图的简化 图。如图所示，这些图说明了在压电膜1621之上形成第二电极2510的方 法步骤。在示例中，第二电极2510的形成包括沉积钼(Mo)、钌 (Ru)、钨(W)或其他类似材料；然后蚀刻第二电极2510以形成电极 腔2511并从第二电极去除部分2511以形成顶部金属2520。此外，顶部金 属2520通过电极接触过孔2410实体耦合到第一电极1720。
图26A-图26C是示出根据本发明示例的单晶声谐振器装置和使用用 于单晶声谐振器装置的牺牲层的转移工艺的方法步骤的各种截面图的简化 图。如图所示，这些图说明了在第二电极2510的一部分和压电膜1621的 一部分之上形成第一接触金属2610，以及在顶部金属2520的一部分和压 电膜1621的一部分之上形成第二接触金属2611的方法步骤。在示例中， 第一和第二接触金属可以包括金(Au)、铝(Al)、铜(Cu)、镍 (Ni)、铝青铜(AlCu)、或这些材料或其他类似材料的相关合金。
图27A-图27C是示出根据本发明示例的单晶声谐振器装置和使用用 于单晶声谐振器装置的牺牲层的转移工艺的方法步骤的各种截面图的简化 图。如图所示，这些图说明了在第二电极2510、顶部金属2520和压电膜 1621之上形成第二钝化层2710的方法步骤。在示例中，第二钝化层2710 可以包括氮化硅(SiN)、氧化硅(SiOx)或其他类似材料。在具体示例 中，第二钝化层2710可以具有范围从大约50nm到大约100nm的厚度。
图28A-图28C是示出根据本发明示例的单晶声谐振器装置和使用用 于单晶声谐振器装置的牺牲层的转移工艺的方法步骤的各种截面图的简化 图。如图所示，这些图说明了去除牺牲层1910以形成空气腔2810的方法 步骤。在示例中，去除工艺可以包括多晶硅蚀刻或a-Si蚀刻等。
图29A-图29C是示出根据本发明另一示例的单晶声谐振器装置和使 用用于单晶声谐振器装置的牺牲层的转移工艺的方法步骤的各种截面图的 简化图。如图所示，这些图说明了处理第二电极2510和顶部金属2520以 形成经处理的第二电极2910和经处理的顶部金属2920的方法步骤。该步 骤可以在第二电极2510和顶部金属2520的形成之后。在示例中，这两个 组件的处理包括沉积钼(Mo)、钌(Ru)、钨(W)或其他类似材料； 然后蚀刻(例如，干法蚀刻等)该材料以形成具有电极腔2912的经处理 的第二电极2910、和经处理的顶部金属2920。经处理的顶部金属2920通 过去除部分2911而保持与经处理的第二电极2910分离。在具体示例中， 经处理的第二电极2910的特征在于增加了配置在经处理的第二电极2910上的能量限制结构以增加Q。
图30A-图30C是示出根据本发明另一示例的单晶声谐振器装置和使 用用于单晶声谐振器装置的牺牲层的转移工艺的方法步骤的各种截面图的 简化图。如图所示，这些图说明了处理第一电极1710以形成经处理的第 一电极2310的方法步骤。该步骤可以在第一电极1710的形成之后。在示 例中，这两个组件的处理包括沉积钼(Mo)、钌(Ru)、钨(W)或其他类似材料；然后蚀刻(例如，干法蚀刻等)该材料以形成具有电极腔的 经处理的第一电极3010，类似于经处理的第二电极2910。空气腔2811显 示由于经处理的第一电极3010导致的腔体形状的变化。在具体示例中， 经处理的第一电极3010的特征在于增加了配置在经处理的第二电极3010 上的能量限制结构以增加Q。
图31A-图31C是示出根据本发明另一示例的单晶声谐振器装置和使 用用于单晶声谐振器装置的牺牲层的转移工艺的方法步骤的各种截面图的 简化图。如图所示，这些图说明了处理第一电极1710以形成经处理的第 一电极2310以及处理第二电极2510/顶部金属2520以形成经处理的第二 电极2910/经处理的顶部金属2920的方法步骤。这些步骤可以在如针对图 29A-图29C和图30A-图30C所述的形成每个相应的电极之后。本领域普 通技术人员将认识到其他变型、修改和替代。
图32A-图32C至图46A-图46C示出使用没有牺牲层的转移结构的声 谐振器装置的制造方法。在以下描述的这些图系列中，“A”图显示示出 根据本发明各个实施例的单晶谐振器装置的俯视截面图的简化图。“B” 图显示示出“A”图中相同装置的纵向截面图的简化图。类似地，“C”图 显示示出“A”图中相同装置的横向截面图的简化图。在某些情况下，某些特征被省略以突出其他特征以及这些特征之间的关系。本领域普通技术 人员将认识到这些图系列中所示示例的变型、修改和替代。
图32A-图32C是示出根据本发明示例的单晶声谐振器装置和用于单 晶声谐振器装置的转移工艺的方法步骤的各种截面图的简化图。如图所 示，这些图说明了在生长基板3210之上形成压电膜3220的方法步骤。在 示例中，生长基板3210可以包括硅(S)、碳化硅(SiC)或其他类似材 料。压电膜3220可以是包括氮化铝(AlN)、氮化镓(GaN)或其他类似 材料的外延膜。此外，该压电基板可以进行厚度修整。
图33A-图33C是示出根据本发明示例的单晶声谐振器装置和用于单 晶声谐振器装置的转移工艺的方法步骤的各种截面图的简化图。如图所 示，这些图说明了在压电膜3220的表面区域之上形成第一电极3310的方 法步骤。在示例中，第一电极3310可以包括钼(Mo)、钌(Ru)、钨 (W)、或其他类似材料。在具体示例中，第一电极3310可以进行具有斜 率的干法蚀刻。例如，斜率可以是大约60度。
图34A-图34C是示出根据本发明示例的单晶声谐振器装置和用于单 晶声谐振器装置的转移工艺的方法步骤的各种截面图的简化图。如图所 示，这些图说明了在第一电极3310和压电膜3220之上形成第一钝化层 3410的方法步骤。在示例中，第一钝化层3410可以包括氮化硅(SiN)、 氧化硅(SiOx)、或其他类似材料。在具体示例中，第一钝化层3410可 以具有范围从大约50nm到大约100nm的厚度。
图35A-图35C是示出根据本发明示例的单晶声谐振器装置和用于单 晶声谐振器装置的转移工艺的方法步骤的各种截面图的简化图。如图所 示，这些图说明了在第一电极3310和压电膜3220之上形成支撑层3510的 方法步骤。在示例中，支撑层3510可以包括二氧化硅(SiO2)、氮化硅 (SiN)或其他类似材料。在具体示例中，该支撑层3510可以以大约2-3um的厚度沉积。如上所述，在PSG牺牲层的情况下，可以使用其他支撑 层(例如，SiNx)。
图36A-图36C是示出根据本发明示例的单晶声谐振器装置和用于单 晶声谐振器装置的转移工艺的方法步骤的各种截面图的简化图。如图所 示，这些图说明了处理区域3610中的支撑层3510(以形成支撑层3511) 的可选方法步骤。在示例中，该处理可以包括对支撑层3510的部分蚀刻 以产生平坦的接合表面。在具体示例中，该处理可以包括腔区域。在其他 示例中，该步骤可以用诸如化学机械平坦化工艺等的抛光工艺代替。
图37A-图37C是示出根据本发明示例的单晶声谐振器装置和用于单 晶声谐振器装置的转移工艺的方法步骤的各种截面图的简化图。如图所 示，这些图说明了在支撑层3511的一部分内形成空气腔3710(以形成支 撑层3512)的方法步骤。在示例中，腔形成可以包括在第一钝化层3410 处停止的蚀刻工艺。
图38A-图38C是示出根据本发明示例的单晶声谐振器装置和用于单 晶声谐振器装置的转移工艺的方法步骤的各种截面图的简化图。如图所 示，这些图说明了穿过第一钝化层3410在压电膜3220的一部分内形成一 个或多个腔排气孔3810的方法步骤。在示例中，腔排气孔3810连接到空 气腔3710。
图39A-图39C是示出根据本发明示例的单晶声谐振器装置和用于单 晶声谐振器装置的转移工艺的方法步骤的各种截面图的简化图。如图所 示，这些图说明了翻转装置和将支撑层3512实体耦合在接合基板3910之 上。在示例中，接合基板3910可以包括在具有硅(Si)、蓝宝石 (Al2O3)、二氧化硅(SiO2)、碳化硅(SiC)或其他类似材料的基板之 上的接合支撑层3920(SiO2或类似材料)。在具体实施例中，接合基板 3910的接合支撑层3920实体耦合到抛光支撑层3512。此外，实体耦合工 艺可以包括室温接合工艺，随后是300摄氏度的退火工艺。
图40A-图40C是示出根据本发明示例的单晶声谐振器装置和用于单 晶声谐振器装置的转移工艺的方法步骤的各种截面图的简化图。如图所 示，这些图说明了去除生长基板3210或以其他方式转移压电膜3220的方 法步骤。在示例中，去除工艺可以包括研磨工艺、无图形蚀刻工艺、膜转 移工艺、离子注入转移工艺、激光裂纹转移工艺等及其组合。
图41A-图41C是示出根据本发明示例的单晶声谐振器装置和用于单 晶声谐振器装置的转移工艺的方法步骤的各种截面图的简化图。如图所 示，这些图说明了在第一电极3310之上的压电膜3220内形成电极接触过 孔4110的方法步骤。过孔形成工艺可以包括各种类型的蚀刻工艺。
图42A-图42C是示出根据本发明示例的单晶声谐振器装置和用于单 晶声谐振器装置的转移工艺的方法步骤的各种截面图的简化图。如图所 示，这些图说明了在压电膜3220之上形成第二电极4210的方法步骤。在 示例中，第二电极4210的形成包括沉积钼(Mo)、钌(Ru)、钨(W) 或其他类似材料；然后蚀刻第二电极4210以形成电极腔4211并从第二电 极去除部分4211以形成顶部金属4220。此外，顶部金属4220通过电极接 触过孔4110实体耦合到第一电极3310。
图43A-图43C是示出根据本发明示例的单晶声谐振器装置和用于单 晶声谐振器装置的转移工艺的方法步骤的各种截面图的简化图。如图所 示，这些图说明了在第二电极4210的一部分和压电膜3220的一部分之上 形成第一接触金属4310，以及在顶部金属4220的一部分和压电膜3220的 一部分之上形成第二接触金属4311的方法步骤。在示例中，第一和第二 接触金属可以包括金(Au)、铝(Al)、铜(Cu)、镍(Ni)、铝青铜 (AlCu)或其他类似材料。该图还显示了在第二电极4210、顶部金属 4220和压电膜3220之上形成第二钝化层4320的方法步骤。在示例中，第 二钝化层4320可以包括氮化硅(SiN)、氧化硅(SiOx)或其他类似材 料。在具体示例中，第二钝化层4320可以具有范围从大约50nm到大约 100nm的厚度。
图44A-图44C是示出根据本发明另一示例的单晶声谐振器装置和用 于单晶声谐振器装置的转移工艺的方法步骤的各种截面图的简化图。如图 所示，这些图说明了处理第二电极4210和顶部金属4220以形成经处理的 第二电极4410和经处理的顶部金属4420的方法步骤。该步骤可以在第二 电极4210和顶部金属4220的形成之后。例如，这两个组件的处理包括沉 积钼(Mo)、钌(Ru)、钨(W)或其他类似材料；然后蚀刻(例如， 干法蚀刻等)该材料以形成具有电极腔4412的经处理的第二电极4410、 和经处理的顶部金属4420。经处理的顶部金属4420通过去除部分4411保 持与经处理的第二电极4410分离。在具体示例中，经处理的第二电极 4410的特征在于增加了配置在经处理的第二电极4410上的能量限制结构 以增加Q。
图45A-图45C是示出根据本发明另一示例的单晶声谐振器装置和使 用用于单晶声谐振器装置的牺牲层的转移工艺的方法步骤的各种截面图的 简化图。如图所示，这些图说明了处理第一电极3310以形成经处理的第 一电极4510的方法步骤。该步骤可以在第一电极3310的形成之后。在示 例中，这两个组件的处理包括沉积钼(Mo)、钌(Ru)、钨(W)或其他类似材料；然后蚀刻(例如，干法蚀刻等)该材料以形成具有电极腔的 经处理的第一电极4510，类似于经处理的第二电极4410。空气腔3711显 示由于经处理的第一电极4510而导致的腔形状的变化。在具体示例中， 经处理的第一电极4510的特征在于增加了配置在经处理的第二电极4510 上的能量限制结构以增加Q。
图46A-图46C是示出根据本发明另一示例的单晶声谐振器装置和使 用用于单晶声谐振器装置的牺牲层的转移工艺的方法步骤的各种截面图的 简化图。如图所示，这些图说明了处理第一电极3310以形成经处理的第 一电极4510，以及处理第二电极4210/顶部金属4220以形成经处理的第二 电极4410/经处理的顶部金属4420的方法步骤。这些步骤可以在如针对图 44A-图44C和图45A-图45C所述的形成每个相应的电极之后。本领域普 通技术人员将认识到其他变型、修改和替代。
图47A-图47C至图59A-图59C示出使用具有多层镜结构的转移结构 的声谐振器装置的制造方法。在以下描述的这些图系列中，“A”图显示 示出根据本发明各个实施例的单晶谐振器装置的俯视截面图的简化图。 “B”图显示示出“A”图中相同装置的纵向截面图的简化图。类似地， “C”图显示示出“A”图中相同装置的横向截面图的简化图。在某些情况下，某些特征被省略以突出其他特征以及这些特征之间的关系。本领域普 通技术人员将认识到这些图系列中所示示例的变型、修改和替代。
图47A-图47C是示出根据本发明示例的单晶声谐振器装置和使用用 于单晶声谐振器装置的多层镜的转移工艺的方法步骤的各种截面图的简化 图。如图所示，这些图说明了在生长基板4710之上形成压电膜4720的方 法步骤。在示例中，生长基板4710可以包括硅(S)、碳化硅(SiC)或 其他类似材料。压电膜4720可以是包括氮化铝(AlN)、氮化镓(GaN) 或其他类似材料的外延膜。此外，该压电基板可以进行厚度修整。
图48A-图48C是示出根据本发明示例的单晶声谐振器装置和使用用 于单晶声谐振器装置的多层镜的转移工艺的方法步骤的各种截面图的简化 图。如图所示，这些图说明了在压电膜4720的表面区域之上形成第一电 极4810的方法步骤。在示例中，第一电极4810可以包括钼(Mo)、钌 (Ru)、钨(W)或其他类似材料。在具体示例中，第一电极4810可以 进行具有斜率的干法蚀刻。例如，斜率可以是大约60度。
图49A-图49C是示出根据本发明示例的单晶声谐振器装置和使用用 于单晶声谐振器装置的多层镜的转移工艺的方法步骤的各种截面图的简化 图。如图所示，这些图说明了形成多层镜或反射器结构的方法步骤。在示 例中，多层镜包括至少一对具有低阻抗层4910和高阻抗层4920的层。在 图49A-图49C中，示出两对低/高阻抗层(低：4910和4911；高：4920和 4921)。在示例中，镜/反射器区域可以大于谐振器区域并且可以包围谐振 器区域。在具体实施例中，每一层的厚度约为目标频率下声波波长的1/4。 这些层可以依次沉积并随后被蚀刻，或者每一层可以单独沉积和蚀刻。在 另一个示例中，第一电极4810可以在镜结构被图案化之后被图案化。
图50A-图50C是示出根据本发明示例的单晶声谐振器装置和使用用 于单晶声谐振器装置的多层镜的转移工艺的方法步骤的各种截面图的简化 图。如图所示，这些图说明了在镜结构(层4910、4911、4920和 4921)、第一电极4810和压电膜4720之上形成支撑层5010的方法步骤。 在示例中，支撑层5010可以包括二氧化硅(SiO2)、氮化硅(SiN)或其 他类似材料。在具体示例中，该支撑层5010可以以大约2-3um的厚度沉 积。如上所述，可以使用其他支撑层(例如，SiNx)。
图51A-图51C是示出根据本发明示例的单晶声谐振器装置和使用用 于单晶声谐振器装置的多层镜的转移工艺的方法步骤的各种截面图的简化 图。如图所示，这些图说明了对支撑层5010进行抛光以形成抛光支撑层5011的方法步骤。在示例中，抛光工艺可以包括化学机械平坦化工艺等。
图52A-图52C是示出根据本发明示例的单晶声谐振器装置和使用用 于单晶声谐振器装置的多层镜的转移工艺的方法步骤的各种截面图的简化 图。如图所示，这些图说明了翻转装置和将支撑层5011实体耦合在接合 基板5210之上。在示例中，接合基板5210可以包括在具有硅(Si)、蓝 宝石(Al2O3)、二氧化硅(SiO2)、碳化硅(SiC)或其他类似材料的基板之上的接合支撑层5220(SiO2或类似材料)。在特定实施例中，接合基 板5210的接合支撑层5220实体耦合到抛光支撑层5011。此外，实体耦合 工艺可以包括室温接合工艺，随后是300摄氏度的退火工艺。
图53A-图53C是示出根据本发明示例的单晶声谐振器装置和使用用 于单晶声谐振器装置的多层镜的转移工艺的方法步骤的各种截面图的简化 图。如图所示，这些图说明了去除生长基板4710或以其他方式转移压电 膜4720的方法步骤。在示例中，去除工艺可以包括研磨工艺、覆盖蚀刻 工艺、膜转移工艺、离子注入转移工艺、激光裂纹转移工艺等及其组合。
图54A-图54C是示出根据本发明示例的单晶声谐振器装置和使用用 于单晶声谐振器装置的多层镜的转移工艺的方法步骤的各种截面图的简化 图。如图所示，这些图说明了在第一电极4810之上的压电膜4720内形成 电极接触过孔5410的方法步骤。过孔形成工艺可以包括各种类型的蚀刻 工艺。
图55A-图55C是示出根据本发明示例的单晶声谐振器装置和使用用 于单晶声谐振器装置的多层镜的转移工艺的方法步骤的各种截面图的简化 图。如图所示，这些图说明了在压电膜4720之上形成第二电极5510的方 法步骤。在示例中，第二电极5510的形成包括沉积钼(Mo)、钌 (Ru)、钨(W)或其他类似材料；然后蚀刻第二电极5510以形成电极 腔5511并从第二电极去除部分5511以形成顶部金属5520。此外，顶部金 属5520通过电极接触过孔5410实体耦合到第一电极5520。
图56A-图56C是示出根据本发明示例的单晶声谐振器装置和使用用 于单晶声谐振器装置的多层镜的转移工艺的方法步骤的各种截面图的简化 图。如图所示，这些图说明了在第二电极5510的一部分和压电膜4720的 一部分之上形成第一接触金属5610，以及在顶部金属5520的一部分和压 电膜4720的一部分之上形成第二接触金属5611的方法步骤。在示例中， 第一和第二接触金属可以包括金(Au)、铝(Al)、铜(Cu)、镍 (Ni)、铝青铜(AlCu)或其他类似材料。该图还示出了在第二电极 5510、顶部金属5520和压电膜4720之上形成第二钝化层5620的方法步 骤。在示例中，第二钝化层5620可以包括氮化硅(SiN)、氧化硅(SiOx)或其他类似材料。在具体示例中，第二钝化层5620可以具有范 围从大约50nm到大约100nm的厚度。
图57A-图57C是示出根据本发明另一个示例的单晶声谐振器装置和 使用用于单晶声谐振器装置的多层镜的转移工艺的方法步骤的各种截面图 的简化图。如图所示，这些图说明了处理第二电极5510和顶部金属5520 以形成经处理的第二电极5710和经处理的顶部金属5720的方法步骤。该 步骤可以在第二电极5710和顶部金属5720的形成之后。在示例中，这两 个组件的处理包括沉积钼(Mo)、钌(Ru)、钨(W)或其他类似材 料；然后蚀刻(例如，干法蚀刻等)该材料以形成具有电极腔5712的经 处理的第二电极5410、和经处理的顶部金属5720。经处理的顶部金属 5720通过去除部分5711保持与经处理的第二电极5710分离。在具体示例 中，该处理使第二电极和顶部金属具有更大的厚度，同时产生电极腔 5712。在具体示例中，经处理的第二电极5710的特征在于添加了配置在 经处理的第二电极5710上的能量限制结构以增加Q。
图58A-图58C是示出根据本发明另一个示例的单晶声谐振器装置和 使用用于单晶声谐振器装置的多层镜的转移工艺的方法步骤的简化图。如 图所示，这些图说明了处理第一电极4810以形成经处理的第一电极5810 的方法步骤。该步骤可以在第一电极4810的形成之后。在示例中，这两 个组件的处理包括沉积钼(Mo)、钌(Ru)、钨(W)或其他类似材料；然后蚀刻(例如，干法蚀刻等)该材料以形成具有电极腔的经处理的 第一电极5810，类似于经处理的第二电极5710。与之前的两个示例相 比，没有空气腔。在具体示例中，经处理的第一电极5810的特征在于增 加了配置在经处理的第二电极5810上的能量限制结构以增加Q。
图59A-图59C是示出根据本发明另一示例的单晶声谐振器装置和使 用用于单晶声谐振器装置的多层镜的转移工艺的方法步骤的各种截面图的 简化图。如图所示，这些图说明了处理第一电极4810以形成经处理的第 一电极5810，以及处理第二电极5510/顶部金属5520以形成经处理的第二 电极5710/经处理的顶部金属5720的方法步骤。这些步骤可以在如针对图 57A-图57C和图58A-图58C所述的形成每个相应的电极之后。本领域普 通技术人员将认识到其他变型、修改和替代。
在涉及转移工艺的前述示例中的每一个中，能量限制结构可以形成在 第一电极、第二电极或两者上。在示例中，这些能量限制结构是围绕谐振 器区域的质量负载区域。谐振器区域是第一电极、压电层和第二电极交叠 的区域。能量限制结构中的较大质量负载降低了谐振器的截止频率。截止 频率是声波可以在平行于压电膜表面的方向上传播的频率的下限或上限。 因此，截止频率是波沿厚度方向传播的谐振频率，因此由谐振器沿竖直方向的总堆叠结构决定。在压电薄膜(如AlN)中，频率低于截止频率的声 波可以在沿膜表面的平行方向上传播，即声波表现出高频带截止型色散特 性。在这种情况下，谐振器周围的质量负载区域提供了阻止声波传播到谐 振器外部的屏障。通过这样做，该特征增加了谐振器的品质因数并提高了 谐振器的性能，从而提高了滤波器的性能。
此外，顶部单晶压电层可以由多晶压电膜代替。在这样的膜中，靠近 与基板的界面的下部结晶质量差，并且与靠近表面的膜的上部相比，晶粒 尺寸更小并且压电极化取向的分布更宽。这是由于压电膜的多晶生长，即 成核和初始膜具有随机的晶体取向。考虑AlN作为压电材料，沿c轴或极 化取向的生长速率高于其他晶体取向，随着膜生长更厚，垂直于生长表面 的c轴的晶粒比例增加。在厚度约为1um的典型多晶AlN膜中，靠近表 面的膜上部具有更好的结晶质量以及压电极化方面的更好对准。通过使用 本发明所设想的薄膜转移工艺，可以在具有非常薄的压电膜的高频BAW 谐振器中使用多晶膜的上部。这可以通过在生长基板去除过程中去除压电 层的一部分来完成。当然，可以有其他变型、修改和替代。
在示例中，本发明提供了一种用于5GHz和6GHz Wi-Fi应用的高性 能、超小通带体声波(BAW)射频(RF)双工器。该电路装置有两个通 带，第一通带覆盖U-NII-1至U-NII-4带并且第二通带覆盖U-NII-5至U- NII-8带，以及两个阻带，第一阻带抑制U-NII-5到U-NII-8带中的高于 5.935GHz的信号并且第二阻带抑制U-NII-1到U-NII-4带中的低于5.895 GHz的信号。图60显示了这些带的更多详细信息。
图60是示出根据本发明示例的射频频谱中的滤波器通带要求的简化 图。如图所示，频谱6000显示了从大约3.3GHz到大约7.125GHz的范 围。此处，第一应用带(3.3GHz-4.2GHz)6010配置用于5G n77应用。 该带包括5G子带(3.3GHz-3.8GHz)6011，其进一步包括LTE子带(3.4 GHz-3.6GHz)6012、B43(3.6GHz-3.8GHz)6013和CBRS(3.55GHz- 3.7GHz)6014。CBRS带6014涵盖CBRS LTE B48和B49带。第二应用 带(4.4GHz-5.0GHz)6020配置用于5G n79应用。本领域普通技术人员 将认识到其他变型、修改和替代。
标记为(5.15GHz-5.925)的第三应用带6030可以被配置用于5.5 GHz Wi-Fi和5G应用。在示例中，该带可以包括B252子带(5.15GHz- 5.25GHz)6031、B255子带(5.735GHz-5.850GHz)6032和B47子带 (5.855GHz-5.925GHz)6033。这些子带可以与UNII-1带(5.15GHz- 5.25GHz)6034、UNII-2A带(5.25GHz-5.33GHz)6035、UNII-2C带 (5.49GHz-5.735GHz)6036、UNII-3带(5.725GHz-5.835GHz)6037和 UNII-4带(5.85GHz-5.925GHz)6038一起配置。这些带可以与在第三应 用带6030之后为其他应用配置的其他带共存。在示例中，可以有UNII-5 带(5.925GHz-6.425GHz)6040、UNII-6带(6.425GHz-6.525GHz) 6050、UNII-7带(6.525GHz-6.875GHz)6060、以及UNII-8带(6.875 GHz-7.125GHz)6070。当然，可以有其他变型、修改和替代方案。
在实施例中，本双工器利用高纯度压电XBAW技术，如在前面的图 中所描述的，其提供领先的RF双工器性能。该滤波器在U-NII-1至U- NII-4带和U-NII-5至U-NII-8带上提供低插入损耗并满足严格的抑制要 求，使得能够与U-NII-1至U-NII-4带和U-NII-5至U-NII-8带共存。高额 定功率满足最新Wi-Fi和5G标准的所需功率要求。
图61是示出根据本发明示例的作为声波RF滤波器应用的关键市场的 概览的简化图。5.5GHz BAW RF滤波器的应用图表6100显示了移动装 置、智能电话、汽车、Wi-Fi三频路由器、三频移动装置、三频智能电 话、集成电缆调制解调器、Wi-Fi三频接入点、5G小蜂窝等。图62提供 了Wi-Fi/5G系统中使用的频谱的示意图。
图62是示出根据本发明示例的三频Wi-Fi无线电中的RF滤波器的应 用领域的简化图。如图所示，通信装置6210使用的RF滤波器可以针对处 于三个单独的操作频带的特定应用进行配置。在具体示例中，应用区域 6220在2.4GHz下操作并且包括计算和移动设备，应用区域6230在5.5 GHz下操作并且包括电视和显示设备，并且应用区域6240在6.5GHz下操 作并且包括视频游戏控制台和手持设备。本领域普通技术人员将认识到其 他变型、修改和替代。
本发明包括使用纹理化多晶材料(使用PVD方法沉积)和单晶压电 材料(使用CVD技术在晶种基板上生长)两者的谐振器和RF滤波器装 置。各种基板可用于制造声学装置，例如各种晶体取向的硅基板等。另 外，本方法可以使用蓝宝石基板、碳化硅基板、氮化镓(GaN)体基板或 氮化铝(AlN)体基板。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)。这些基板和模板可以具有极 性、非极性或半极性晶体取向。此外，沉积在基板上的压电材料可以包括 选自下列项中的至少一种：AlN、AlGaN、MgHfAlN、GaN、InN、 InGaN、AlInN、AlInGaN、ScAlN、ScAlGaN、ScGaN、ScN、BAlN、 BAlScN和BN。
谐振器和滤波器装置可以采用包括但不限于牢固安装谐振器 (SMR)、薄膜体声谐振器(FBAR)或XBAW技术的工艺技术。下面在 图63A-图63C中示出了代表性截面。为了清楚起见，在本说明书中使用 的术语“顶部”和“底部”通常不是指重力方向的术语。相反，在本装置 和相关电路的上下文中，术语“顶部”和“底部”是相互参照使用的。本 领域普通技术人员将认识到其他变型、修改和替代。
在示例中，压电层的范围在0.1和2.0um之间，并被优化以产生电阻 和声学损失的最佳组合。顶部和底部电极的厚度的范围可以在
Figure BDA0003472858320000321
和
Figure BDA0003472858320000322
之间，金属由具有高声速和低电阻率的难熔金属组成。在具体示例 中，谐振器可以用由氮化物和/或氧化物组成并且其范围在
Figure BDA0003472858320000323
到
Figure BDA0003472858320000324
Figure BDA0003472858320000325
之间的电介质(图63A-图63C中未示出)进行“钝化”。在这种情况 下，电介质层用于调整谐振器谐振频率。需要特别注意降低称为互连金属 的金属层上的相邻谐振器之间的金属电阻率。互连金属的厚度可以在
Figure BDA0003472858320000326
Figure BDA0003472858320000327
和5um之间的范围内。谐振器在SMR的情况下包含至少一个空气腔界 面，并且在FBAR和XBAW的情况下包含两个空气腔界面。在示例中， 谐振器的形状可以选自包括椭圆、矩形和多边形等的不对称形状。此外， 谐振器在谐振器一侧或两侧在谐振器边缘附近包含反射特征。
图63A-图63C是示出根据本发明各种示例的谐振器装置的截面图的 简化图。更具体地，图63A的装置6301示出了包括SMR的BAW谐振器 装置，图63B示出了包括FBAR的BAW谐振器装置，并且图63C示出了 具有高纯度XBAW的BAW谐振器装置。如SMR装置6301中所示，反射 器装置6320配置在基板构件6310之上。反射器装置6320可以是布拉格 (Bragg)反射器等。底部电极6330配置在反射器装置6320之上。多晶压 电层6340配置在底部电极6330之上。此外，顶部电极6350配置在多晶层 6340之上。如FBAR装置6302所示，包括底部电极6330、多晶层6340 和顶部电极6350的分层结构保持不变。基板构件6311包含空气腔6312，并且电介质层形成于基板构件6311之上并覆盖空气腔6312。如XBAW装 置6303所示，基板构件6311也包含空气腔6312，但底部电极6330形成 在空气腔6312的区域内。高纯度压电层6341形成在基板构件6311、空气 腔6312和底部电极6341之上。此外，顶部电极6350形成在高纯度压电层 6341的一部分之上。该高纯度压电层6341可以包括如本说明书通篇所述 的压电材料。这些谐振器可以按比例缩放并配置成图65A-图65C所示的 电路配置。
图64A是根据本发明示例的双工器装置的简化电路图。如图所示，装 置6401包括第一BAW谐振器装置6411和第二BAW谐振器装置6412。 这些BAW谐振器装置中的每一个都具有耦合到两端的电感器(耦合到第 一BAW谐振器6411的电感器6421和6423；以及耦合到第二BAW谐振 器6412的电感器6422和6424)。电感器6423和6424还耦合到公共节 点，该公共节点还耦合到另一个电感器6425。第一端口(P1)6441耦合 到电感器6421并且第二端口(P2)6442耦合到BAW谐振器装置6410。 可以是天线端口的第三端口耦合到电感器6425。本领域普通技术人员将认 识到其他变型、修改和替代。
在示例中，本发明提供了一种RF双工器电路装置。双工器可以包括 耦合到复用器或电感器装置的第一滤波器电路和第二滤波器电路。第一滤 波器电路可以被配置为接收第一输入信号并产生第一滤波信号，而第二滤 波器电路被配置为接收第二输入信号并产生第二滤波信号。这些滤波器电 路中的每一个包括多个串联谐振器和多个并联谐振器。复用器或电感器装 置耦合到第一滤波器电路和第二滤波器电路并且可以被配置为在第一滤波 信号和第二滤波信号之间进行选择。示例电感器配置如图64B所示。
在示例中，第一和第二滤波器装置的谐振器可以被配置为梯形配置。
在这种情况下，多个串联谐振器被配置为串联配置，并且多个并联谐振器 被配置为并联配置。在具体示例中，串联配置形成谐振曲线和反谐振曲 线。并联配置也形成谐振曲线和反谐振曲线。这些曲线使得来自串联配置 的谐振曲线与并联配置的反谐振曲线偏离以形成通带。
在示例中，第一和第二滤波器装置的谐振器可以被配置为网格配置。
在这种情况下，多个串联谐振器包括配置为第一串联配置的第一多个串联 谐振器和配置为第二串联配置的第二多个串联谐振器。多个并联谐振器包 括多个并联谐振器对，每个并联谐振器对交叉耦合在第一串联配置中的第 一多个串联谐振器之一和第二串联配置中的第二多个串联谐振器之一之 间。在具体示例中，该网格配置可以包括多个平衡不平衡转换器或电感 器，其中的每个耦合在第一和第二串联配置之间并且配置在多个并联谐振 器对的每一个之间。
图64B是根据本发明示例的双工器装置的简化电路图。如图所示，装 置6402包括第一BAW谐振器装置6441和第二BAW谐振器装置6442。 这些BAW谐振器装置中的每一个都具有耦合到两端的电感器(耦合到第 一BAW谐振器6441的电感器6451和6453；以及耦合到第二BAW谐振 器6442的电感器6452和6454)。电感器6453和6454还耦合到公共节 点，该公共节点还耦合到另一个电感器6445。第一端口(P1)6431耦合 到电感器6451并且第二端口(P2)6432耦合到电感器6452。可以是天线 端口的第三端口(P3)6433耦合到电感器6455。图64A的滤波器电路 6411/6412和图64B中的谐振器装置6441/6442的拓扑可以包括下面讨论的 那些。
RF滤波器电路可以包括各种电路拓扑，包括修改的网格(“I”) 6501、网格(“II”)6502和梯形(“III”)6503电路配置，分别如图 65A、图65B和图65C所示。这些图是包括谐振器和其他无源元件的声学 滤波器设计的代表性网格和梯形图。网格和修改的网格配置包括差分输入 端口6510和差分输出端口6550，而梯形配置包括单端输入端口6511和单 端输出端口6550。在网格配置中，节点由顶部节点(t1-t3)和底部节点 (b1-b3)表示，而在梯形配置中，节点表示为一组节点(n1-n4)。串联 谐振器元件(在情况I、II和III中)显示为具有白色中心元件6521- 6524，并联谐振器元件具有深色中心电路元件6531-6534。修改的网格电 路图(图65A)包括电感器6541-6543。滤波器电路包含具有至少两个谐 振频率的谐振器。通带频率的中心可以通过修整步骤(使用离子铣削技术 或其他类似技术)进行调整，并且可以通过修整电路中各个谐振器元件来 调整滤波器裙的形状(以改变一个或多个元件的谐振频率)。在频率上具 有急剧的阻抗变化的BAW谐振器可能是滤波器电路装置的高滤波器陡度 的原因。
在示例中，图64B和图65A-图65C中所示的电感器和电容器以及任 何其他匹配元件可以在芯片上(靠近谐振器元件)或芯片外(靠近谐振器 芯片)实现，并且可以用于调整滤波器电路的频率通带和/或阻抗匹配(以 实现回波损耗规范)。此外，并联谐振器路径中的电感器可用作附加设计 参数。在各种示例中，这已被证明对于控制滤波器的宽带响应以实现高抑 制特别有效。
此外，表面安装器件(Surface Mount Device，SMD)组件(例如电感 器和电容器)可以在装置外部使用以提高其整体电性能。在图64B中，这 些元件表示为滤波器输入和输出处的串联电感器。当然，可以有变型、修 改和替代。
在示例中，本发明提供了一种使用梯形配置的RF滤波器电路装置， 该梯形配置包括多个谐振器装置和多个并联配置谐振器装置。多个谐振器 装置中的每一个至少包括根据前述谐振器示例中的任一个配置的电容器装 置、底部电极、压电材料、顶部电极和绝缘材料。多个谐振器装置被配置 为串联配置，而多个并联配置谐振器被配置为并联配置，使得多个并联配 置谐振器之一在多个谐振器装置中的每一个之后耦合到串联配置。
在示例中，梯形配置的RF滤波器电路装置还可以描述如下。该装置 可以包括输入端口、耦合到输入端口的第一节点、耦合在第一节点和输入 端口之间的第一谐振器。第二节点耦合到第一节点并且第二谐振器耦合在 第一节点和第二节点之间。第三节点耦合到第二节点并且第三谐振器耦合 在第二节点和第三节点之间。第四节点耦合到第三节点并且第四谐振器耦 合在第三节点和输出端口之间。此外，输出端口耦合到第四节点。本领域普通技术人员将认识到其他变型、修改和替代。
第一、第二、第三和第四谐振器中的每一个可以包括电容器装置。每 个这样的电容器装置可以包括基板构件，该基板构件具有腔区域和与第一 腔区域中的开口邻接的上表面区域。每个电容器装置可以包括在腔区域的 一部分内的底部电极和在上表面区域和底部电极之上的压电材料。此外， 每个电容器装置可以包括在压电材料和底部电极之上的顶部电极，以及在 顶部电极之上并配置有厚度以调谐谐振器的绝缘材料。
该装置还包括串联配置，包括输入端口、第一节点、第一谐振器、第 二节点、第二谐振器、第三节点、第三谐振器、第四谐振器、第四节点和 输出港口。单独的并联配置谐振器耦合到第一、第二、第三、第四节点中 的每一个。并联配置包括第一、第二、第三和第四并联配置谐振器。此 外，第一电路响应可以在第一输入端口和输出端口之间配置，并根据串联 配置和并联配置而配置，以实现来自第一通带的传输损耗，该第一通带具 有以5.5225GHz为中心的特征频率并具有从5.150GHz到5.895GHz的带 宽，使得以5.5225GHz为中心的特征频率从大约4.9GHz到5.4GHz范围 的较低频率被调谐。此外，第二电路响应可以在第二输入端口和输出端口 之间配置，并根据串联配置和并联配置而配置，以实现来自第二通带的传 输损耗，该第二通带具有以6.530GHz为中心的特征频率并具有从5.935 GHz到7.125GHz的带宽，使得以6.530GHz为中心的特征频率从大约5.9 GHz到6.4GHz范围的较低频率被调谐。
在示例中，压电材料可以包括单晶材料、多晶材料或它们的组合等。 压电材料还可以包括表现出某些多晶品质的基本上单晶材料，即基本单晶 材料。在具体示例中，第一、第二、第三和第四压电材料各自基本是单晶 氮化铝(AlN)承载材料或氮化铝钪(AlScN)承载材料、单晶氮化镓 (GaN)承载材料或氮化镓铝(GaAlN)承载材料、镁铪氮化铝 (MgHfAlN)材料等。在其他具体示例中，这些压电材料各自包括多晶氮 化铝(AlN)承载材料或氮化铝钪(AlScN)承载材料、或多晶氮化镓 (GaN)承载材料或氮化铝镓(GaAlN)承载材料、镁铪氮化铝 (MgHfAlN)材料等。在其他示例中，压电材料可以包括氮化铝镓 (AlxGa1-xN)材料或氮化铝钪(AlxSc1-xN)材料，其特征在于0≤X<1.0 的组成。如前所述，压电材料的厚度可以变化，在某些情况下可以大于 250nm。
在具体示例中，压电材料可以被配置为层，其特征在于x射线衍射 (XRD)摇摆曲线半峰全宽范围为0度至2度。x射线摇摆曲线FWHM参 数可以取决于用于压电层和基板的材料的组合，以及这些材料的厚度。此 外，FWHM曲线用于表征材料特性和表面完整性特征，并且是晶体质量/ 纯度的指标。与使用多晶材料的装置相比，使用单晶材料的声谐振器装置 表现出较低的FWHM，即单晶材料具有更高的晶体质量或晶体纯度。
在具体示例中，串联配置形成谐振曲线和反谐振曲线。并联配置也形 成谐振曲线和反谐振曲线。这些曲线使得来自串联配置的谐振曲线与并联 配置的反谐振曲线偏离以形成通带。
在具体示例中，每个通带的特征在于通带的每一侧上的带边缘并且具 有范围从10dB到60dB的幅度差。每个通带具有一对带边缘；每个带边 缘具有从通带到阻带的过渡区域，使得过渡区域不大于250MHz。在另一 个示例中，每个通带可以包括一对带边缘，并且这些带边缘中的每一个可 以具有从通带到阻带的过渡区域，使得过渡区域的范围为从5MHz到250 MHz。
在具体示例中，第一、第二、第三和第四绝缘材料中的每一个包括配 置有氮化硅材料和氧化物承载材料的氮化硅承载材料或氧化物承载材料。
在具体示例中，本双工器装置可以进一步包括与第一滤波器装置和第 二滤波器装置相关联的若干特征。该装置还可以包括与第一滤波器装置相 关联的第一抑制带，其抑制低于5.150GHz以及高于5.895GHz的信号， 以及与第二滤波器装置相关联的第二抑制带，其抑制低于5.935GHz以及 高于7.125GHz的信号。双工器装置还可包括在每个滤波器装置的每个通 带内的3.0dB的最大插入损耗和表征每个滤波器装置的每个通带的2dB 的最大幅度变化。此外，第一滤波器装置可以具有：对于700MHz至 2400MHz的频率范围，最小衰减为25dB；对于2400MHz至2500MHz 的频率范围，最小衰减为30dB；对于3300MHz至5000MHz的频率范 围，最小衰减为25dB；对于5935MHz至6015MHz的频率范围，最小衰 减为35dB；对于6015MHz至7125MHz的频率范围，最小衰减为45 dB；对于7200MHz至12000MHz的频率范围，最小衰减为25dB。此 外，第二滤波器装置可以具有：对于700MHz到2400MHz的频率范围， 最小衰减为25dB；对于2400MHz至2500MHz的频率范围，最小衰减为 30dB；对于3300MHz至5000MHz的频率范围，最小衰减为25dB；对 于5150MHz至5815MHz的频率范围，最小衰减为45dB；对于5815 MHz至5895MHz的频率范围，最小衰减为35dB；对于6000MHz至 12000MHz的频率范围，最小衰减为45dB。该装置还可以包括表征每个 通带的10dB的最小回波损耗，并且该装置可以在-40摄氏度到85摄氏度 的范围内操作。该装置还可以包括至少+27dBm或0.5瓦的通带内最大功 率处理能力。此外，可以为5GHz和6GHz Wi-Fi应用配置通带。
在具体示例中，本装置可以被配置为体声波(BAW)滤波器装置。第 一、第二、第三和第四谐振器中的每一个都可以是BAW谐振器。类似 地，第一、第二、第三和第四并联谐振器中的每一个可以是BAW谐振 器。本装置还可以包括一个或多个从N到M编号的附加谐振器装置，其 中N是4，M是20。类似地，本装置还可以包括一个或多个从N到M编 号的附加并联谐振器装置，其中N是4，M是20。在其他示例中，本装置 可以包括多个谐振器装置，该多个谐振器装置配置有梯形配置、网格配置 或如前所述的其他配置的多个并联谐振器装置。
在示例中，本发明提供了一种使用网格配置的RF滤波器电路装置， 该网格配置包括多个顶部谐振器装置、多个底部谐振器装置和多个并联配 置谐振器装置。类似于梯形配置RF滤波器电路，多个顶部和底部谐振器 装置中的每一个至少包括根据前述谐振器示例中的任一个配置的电容器装 置、底部电极、压电材料、顶部电极和绝缘材料。多个顶部谐振器装置被 配置为顶部串联配置，并且多个底部谐振器装置被配置为底部串联配置。 此外，多个并联配置谐振器被配置为交叉耦合配置，使得一对多个并联配 置谐振器交叉耦合在顶部串联配置和底部串联配置之间以及多个顶部谐振 器装置之一和多个底部谐振器装置之一之间。在具体示例中，该装置还包 括多个电感器装置，其中多个电感器装置被配置为使得多个电感器装置之 一耦合在差分输入端口之间，多个电感器装置之一耦合在差分输出端口之 间，并且多个电感器装置之一在多个并联配置谐振器的每个交叉耦合对之 间耦合到顶部串联配置和底部串联配置。
在示例中，网格配置的RF电路装置还可以描述如下。该装置可以包 括差分输入端口、顶部串联配置、底部串联配置、第一网格配置、第二网 格配置和差分输出端口。顶部串联配置可以包括第一顶部节点、第二顶部 节点和第三顶部节点。第一顶部谐振器可以耦合在第一顶部节点和第二顶 部节点之间，而第二顶部谐振器可以耦合在第二顶部节点和第三顶部节点 之间。类似地，底部串联配置可以包括第一底部节点、第二底部节点和第 三底部节点。第一底部谐振器可以耦合在第一底部节点和第二底部节点之 间，而第二底部谐振器可以耦合在第二底部节点和第三底部节点之间。
在示例中，第一网格配置包括第一并联谐振器，该第一并联谐振器与 第二并联谐振器交叉耦合并且耦合在顶部串联配置的第一顶部谐振器和底 部串联配置的第一底部谐振器之间。类似地，第二网格配置可以包括第一 并联谐振器，该第一并联谐振器与第二并联谐振器交叉耦合并且耦合在顶 部串联配置的第二顶部谐振器和底部串联配置的第二底部谐振器之间。顶 部串联配置和底部串联配置均可以耦合到差分输入端口和差分输出端口两 者。
在具体示例中，该装置还包括耦合到差分输入端口的第一平衡不平衡 转换器和耦合到差分输出端口的第二平衡不平衡转换器。该装置还可包括 耦合在差分输入和输出端口之间的电感器装置。在具体示例中，该装置还 可以包括耦合在顶部串联配置的第一顶部节点和底部串联配置的第一底部 节点之间的第一电感器装置；耦合在顶部串联配置的第二顶部节点和底部 串联配置的第二底部节点之间的第二电感器装置；以及耦合在顶部串联配 置的第三顶部节点和底部串联配置的第三底部节点之间的第三电感器装 置。
封装方法包括但不限于晶圆级封装(WLP)、WLP加盖晶圆方法、 倒装芯片、芯片和接合线，如图66A、图66B、图67A和图67B所示。一 个或多个RF滤波器芯片和一个或多个滤波器带可以封装在同一外壳配置 内。封装内的每个RF滤波器带可以包括一个或多个谐振器滤波器芯片， 并且可以使用无源元件(电容器、电感器)来调整带宽和频谱特性。对于 5G-Wi-Fi系统应用，包括5个RF滤波器带的封装配置(包括n77、n78、 n79和5.17-5.835GHz(U-NII-1、U-NII-2A、UNII-2C和U-NII-3)带通解 决方案)能够使用BAW RF滤波器技术。对于三频Wi-Fi系统应用，包含 3个RF滤波器带的封装配置(包括2.4-2.5GHz、5.17-5.835GHz和5.925- 7.125GHz带通解决方案)能够使用BAW RF滤波器技术。2.4-2.5GHz滤 波器解决方案可以是表面声波(SAW)或BAW，而鉴于BAW的高频能 力，5.17-5.835GHz和5.925-7.125GHz带可能是BAW。
图66A是示出根据本发明示例的封装方法的简化图。如图所示，使用 RF滤波器管芯6610到封装的底座6620的常规管芯接合以及从电路接口 6640到RF滤波器芯片的金属接合线6630来封装装置6601。
图66B是示出根据本发明示例的封装方法的简化图。如图所示，装置6602使用倒装晶圆级封装(WLP)进行封装，示出了RF滤波器硅管芯 6610使用铜柱6631或其他高导电性互连安装到电路接口6640。
图67A-图67B是示出根据本发明示例的封装方法的简化图。在图67A 中，装置6701示出了WLP的替代版本，其利用BAW RF滤波器电路 MEMS装置6731和基板6711以及盖晶圆6741。在示例中，盖晶圆6741 可以包括硅过孔(TSV)将RF滤波器MEMS装置6731电连接到盖晶圆 的顶侧(图中未显示)。盖晶圆6741可以耦合到在基板6711之上并由密 封材料6751密封的电介质层6721。
在图67B中，装置6702显示了WLP的另一个版本，其将已处理的 BAW基板6712接合到盖层6742。如前所述，盖晶圆6742可以包括在空 间上穿过电介质层6722配置的硅过孔(TSV)6732，以将BAW基板6712 内的BAW谐振器电连接到盖晶圆的顶侧。类似于图67A的装置，盖晶圆 6742可以耦合到在BAW基板6712之上并由密封材料6752密封的电介质 层。当然，可以有其他变型、修改和替代。
在示例中，本双工器通过5.150到5.895GHz和5.935到7.125GHz这 两个范围内的频率并且抑制这些通带之外的频率。下面提供了5和6GHz 声波双工器电路的附加特征。图68提供了用于参考RF双工器构建块的电 路符号。图69提供了双工器的电气性能规格，以及图70A和图70B提供 了双工器的通带性能。
在各种示例中，本双工器可以具有某些特征。多RF谐振滤波器电路 芯片管芯配置可以小于2mm×2mm×0.5mm；在具体示例中，管芯配置 通常小于1mm×1mm×0.2mm。封装装置具有超小形状因子，例如用于 WLP方法的1.1mm×0.9mm×0.3mm，如图66B、67A和67B所示。更 大的形状因子(例如2mm×2.5mm×0.9mm)可以使用引线接合方法获 得，如图66A所示，以用于更高功率的应用。在具体示例中，该装置配置 有单端50欧姆天线和发射器/接收器(Tx/Rx)端口。该装置的高抑制能力 能够与相邻的Wi-Fi UNII 1至4和U-NII-5至U-NII-8带共存。该装置的特 征还在于高额定功率(最大大于+31dBm)、具有小于2.5dB传输损耗的低插入损耗通带滤波器、以及在-40摄氏度至+85摄氏度温度范围内的性 能。此外，在具体示例中，该装置符合RoHS(Restriction of Hazardous Substances，有害物质限制)标准并使用无Pb(无铅)封装。
图68是示出根据本发明示例的3端口BAW RF双工器电路的简化电 路图。如图所示，电路6800包括耦合到第一滤波器6821的第一端口 (“端口1”)6811和耦合到第二滤波器6822的第二端口(“端口2”) 6812。第三端口(“端口3”)也耦合到第一滤波器6821和第二滤波器 6821两者。在示例中，第一端口6811表示从5GHz发射器(TX)或接收 器(RX)到第一滤波器6821的连接，第二端口表示连接从6GHz TX或 RX到第二滤波器6822的连接，以及第三端口表示从双工器(包括第一滤 波器6821和第二滤波器6822)到天线(ANT)的连接。
图69是根据本发明示例的双工器参数的简化表。如图所示，表6900 包括用于5和6GHz RF谐振器双工器电路的电气规格，包括用于第一滤 波器和第二滤波器的参数。电路参数与规格单位、最小、典型和最大规格 值一起提供。
图70A是表示根据本发明示例的频率上的插入损耗的简化图。如图所 示，曲线图7001表示使用梯形RF滤波器配置的5和6GHz RF双工器的 通带建模响应7011、7012(曲线7011表示双工器的5GHz滤波器，曲线 7012表示双工器的6GHz滤波器)。建模曲线7011和7012是从结合非线 性、全3维(3D)电磁(EM)仿真的线性仿真工具预测的传输损耗 (s21)。
图70B是表示根据本发明示例的频率上的插入损耗的简化图。如图所 示，曲线图7002表示使用梯形RF滤波器配置的5和6GHz RF双工器的 宽带建模响应7013(曲线7013表示双工器的5GHz滤波器，曲线7014表 示双工器的6GHz滤波器)。建模曲线7013和7014是从结合非线性、全 3维(3D)电磁(EM)仿真的线性仿真工具预测的传输损耗(s21)。
虽然以上是具体实施例的完整描述，但是可以使用各种修改、替代构 造和等效物。作为示例，封装的装置可以包括上述元件的任何组合，以及 本说明书之外的元件。因此，以上描述和说明不应被视为限制本发明的范 围，本发明的范围由所附权利要求限定。

Claims (20)

1.一种RF双工器装置，所述装置包括：
第一滤波器电路，被配置为接收第一输入信号并产生第一滤波信号；
第二滤波器电路，被配置为接收第二输入信号并产生第二滤波信号；
其中，所述第一滤波器电路和所述第二滤波器电路中的每一个包括多个串联谐振器和多个并联谐振器；
其中，所述串联谐振器中的每一个包括：
具有腔区域和与所述腔区域的开口邻接的上表面区域的基板构件，
在所述腔区域的一部分内的底部电极，
在所述上表面区域和所述底部电极之上的压电材料，
在所述压电材料之上并在所述底部电极之上的顶部电极，以及
在所述顶部电极之上的绝缘材料；以及
复用器，耦合到所述第一滤波器电路和所述第二滤波器电路，并且被配置为在所述第一滤波信号和所述第二滤波信号之间进行选择。
2.根据权利要求1所述的装置，其中，所述压电材料包括基本单晶氮化铝(AlN)承载材料、基本单晶氮化铝钪(AlScN)承载材料、基本单晶氮化镓(GaN)承载材料、基本单晶氮化镓铝(GaAlN)承载材料、或基本单晶镁铪氮化铝(MgHfAlN)材料。
3.根据权利要求1所述的装置，其中，所述压电材料包括多晶氮化铝(AlN)承载材料、多晶氮化铝钪(AlScN)承载材料、多晶氮化镓(GaN)承载材料、多晶氮化铝镓(GaAlN)承载材料、或多晶镁铪氮化铝(MgHfAlN)材料。
4.根据权利要求1所述的装置，其中，所述绝缘材料包括氮化硅承载材料或氧化物承载材料；
其中，所述第一滤波器电路和所述第二滤波器电路中的每一个被配置为体声波(BAW)滤波器装置；
其中，所述多个串联谐振器中的每一个是BAW谐振器；并且
其中，所述多个并联谐振器中的每一个是BAW谐振器。
5.根据权利要求1所述的装置，其中，所述第一滤波器电路具有根据所述第一滤波器电路的串联配置和所述第一滤波器电路的并联配置而配置的第一电路响应，以实现来自第一通带的第一传输损耗，所述第一通带具有以5.5225GHz为中心的第一特征频率，并具有从5.150GHz到5.895GHz的带宽；并且
其中，所述第二滤波器电路具有根据所述第二滤波器电路的串联配置和所述第二滤波器电路的并联配置而配置的第二电路响应，以实现来自第二通带的第二传输损耗，所述第二通带具有以6.530GHz为中心的第二特征频率，并具有从5.935GHz到7.125GHz的带宽。
6.根据权利要求5所述的装置，其中，所述第一通带和所述第二通带中的每一个的特征在于通带的每一侧上的带边缘具有范围从10dB到60dB的幅度差；并且
其中，所述第一通带和所述第二通带中的每一个具有一对带边缘，所述带边缘中的每一个具有从通带到阻带的过渡区域，使得所述过渡区域的范围为从5MHz到250MHz；
其中，所述第一滤波器电路具有低于5.150GHz和高于5.895GHz的阻带抑制信号；并且
其中，所述第二滤波器电路具有低于5.935GHz和高于7.125GHz的阻带抑制信号。
7.根据权利要求5所述的装置，
其中，所述第一滤波器电路包括：在所述第一通带内的3.0dB的最大插入损耗，表征通带的小于2.0dB的最大幅度变化，以及表征通带的9dB的最小回波损耗；并且
其中，所述第二滤波器电路包括：在所述第二通带内的3.0dB的最大插入损耗，表征通带的小于2.0dB的最大幅度变化，以及表征通带的10dB的最小回波损耗。
8.根据权利要求1所述的装置，
其中，所述第一滤波器电路包括：
对于700MHz至2400MHz的频率范围，最小衰减为25dB，
对于2400MHz至2500MHz的频率范围，最小衰减为30dB，
对于3300MHz至5000MHz的频率范围，最小衰减为25dB，
对于5935MHz至6015MHz的频率范围，最小衰减为35dB，
对于6015MHz至7125MHz的频率范围，最小衰减为45dB，
对于7200MHz至12000MHz的频率范围，最小衰减为25dB；
其中，所述第二滤波器电路包括：
对于700MHz至2400MHz的频率范围，最小衰减为25dB，
对于2400MHz至2500MHz的频率范围，最小衰减为30dB，
对于3300MHz至5000MHz的频率范围，最小衰减为25dB，
对于5150MHz至5815MHz的频率范围，最小衰减为45dB，
对于5815MHz至5895MHz的频率范围，最小衰减为35dB，
对于6000MHz至12000MH的频率范围，最小衰减为45dB；并且
进一步包括从-40摄氏度到85摄氏度的工作温度、50欧姆的微波特征阻抗、+27dBm或0.5瓦的通带内最大功率处理能力。
9.根据权利要求1所述的装置，其中，对于所述第一滤波器电路和所述第二滤波器电路中的每一个，所述多个串联谐振器被配置为串联配置并且所述多个并联谐振器被配置为并联配置，所述串联配置和所述并联配置被配置为梯形配置；
其中，所述第一滤波器电路的串联配置形成谐振曲线和反谐振曲线；并且所述第一滤波器电路的并联配置形成谐振曲线和反谐振曲线，使得来自所述第一滤波器电路的串联配置的谐振曲线与所述第一滤波器电路的并联配置的反谐振曲线偏离以形成所述第一通带；并且
其中，所述第二滤波器电路的串联配置形成谐振曲线和反谐振曲线；并且所述第二滤波器电路的并联配置形成谐振曲线和反谐振曲线，使得来自所述第二滤波器电路的串联配置的谐振曲线与所述第二滤波器电路的并联配置的反谐振曲线偏离以形成所述第二通带。
10.根据权利要求1所述的装置，其中，对于所述第一滤波器电路和所述第二滤波器电路中的每一个，所述多个串联谐振器包括第一多个串联谐振器和第二多个串联谐振器，所述第一多个串联谐振器被配置为第一串联配置并且所述第二多个串联谐振器被配置为第二串联配置；并且
其中，对于所述第一滤波器电路和所述第二滤波器电路中的每一个，所述多个并联谐振器包括呈网格配置的多个并联谐振器对，所述多个并联谐振器对中的每一个交叉耦合在所述第一多个串联谐振器之一和所述第二多个串联谐振器之一之间。
11.根据权利要求10所述的装置，其中，所述第一滤波器电路和所述第二滤波器电路中的每一个包括多个平衡不平衡转换器；并且
其中，对于所述第一滤波器电路和所述第二滤波器电路中的每一个，所述多个平衡不平衡转换器中的每一个耦合在所述第一串联配置和所述第二串联配置之间，并且所述多个平衡不平衡转换器中的每一个被配置在所述多个并联谐振器对中的每一个之间。
12.一种RF双工器装置，所述装置包括：
第一输入电感器；
第一滤波器电路，耦合到所述第一输入电感器，所述第一滤波器电路被配置为通过所述第一输入电感器接收第一输入信号并产生第一滤波信号；
第二输入电感器；
第二滤波器电路，耦合到所述第二输入电感器，所述第二滤波器电路被配置为通过所述第二输入电感器接收第二输入信号并产生第二滤波信号；
其中，所述第一滤波器电路和所述第二滤波器电路中的每一个包括多个串联谐振器和多个并联谐振器；
其中，所述谐振器中的每个包括：
具有腔区域和与所述腔区域的开口邻接的上表面区域的基板构件，
在所述腔区域的一部分内的底部电极，
在所述上表面区域和所述底部电极之上的压电材料，
在所述压电材料之上并在所述底部电极之上的顶部电极，以及
在所述顶部电极之上的绝缘材料；
第一输出电感器，耦合到所述第一滤波器电路；
第二输出电感器，耦合到所述第二滤波器电路；以及
第三输出电感器，耦合到所述第一输出电感器和所述第二输出电感器；
其中，所述第三输出电感器被配置为通过所述第一输出电感器接收所述第一滤波信号并且通过所述第二输出电感器接收所述第二滤波信号。
13.根据权利要求12所述的装置，其中，对于所述第一滤波器和所述第二滤波器电路中的每一个，所述多个串联谐振器被配置为串联配置并且所述多个并联谐振器被配置为并联配置，所述串联配置和所述并联配置被配置为梯形配置。
14.根据权利要求12所述的装置，其中，对于所述第一滤波器和所述第二滤波器电路中的每一个，所述多个串联谐振器包括第一多个串联谐振器和第二多个串联谐振器，所述第一多个串联谐振器被配置为第一串联配置并且所述第二多个串联谐振器被配置为第二串联配置；并且
其中，对于所述第一滤波器电路和所述第二滤波器电路中的每一个，所述多个并联谐振器包括呈网格配置的多个并联谐振器对，所述多个并联谐振器对中的每一个交叉耦合在所述第一多个串联谐振器之一和所述第二多个串联谐振器之一之间。
15.根据权利要求14所述的装置，其中，所述第一滤波器电路和所述第二滤波器电路中的每一个包括多个平衡不平衡转换器；并且
其中，对于所述第一滤波器电路和所述第二滤波器电路中的每一个，所述多个平衡不平衡转换器中的每一个耦合在所述第一串联配置和所述第二串联配置之间，并且所述多个平衡不平衡转换器中的每一个被配置在所述多个并联谐振器对中的每一个之间。
16.根据权利要求12所述的装置，其中，所述压电材料包括基本单晶氮化铝(AlN)承载材料、基本单晶氮化铝钪(AlScN)承载材料、基本单晶氮化镓(GaN)承载材料、基本单晶氮化铝镓(GaAlN)承载材料、或基本单晶镁铪氮化铝(MgHfAlN)材料。
17.根据权利要求12所述的装置，其中，所述压电材料包括多晶氮化铝(AlN)承载材料、多晶氮化铝钪(AlScN)承载材料、多晶氮化镓(GaN)承载材料、多晶氮化铝镓(GaAlN)承载材料、或多晶镁铪氮化铝(MgHfAlN)材料。
18.根据权利要求12所述的装置，其中，所述绝缘材料包括氮化硅承载材料或氧化物承载材料。
19.根据权利要求12所述的装置，其中，所述第一滤波器电路和所述第二滤波器电路中的每一个被配置为体声波(BAW)滤波器装置；
其中，所述多个串联谐振器中的每一个是BAW谐振器；并且
其中，所述多个并联谐振器中的每一个是BAW谐振器。
20.根据权利要求12所述的装置，其中，所述第一滤波器电路具有根据所述第一滤波器电路的串联配置和所述第一滤波器电路的并联配置而配置的第一电路响应，以实现来自第一通带的第一传输损耗，所述第一通带具有以5.5225GHz为中心的特征频率，并具有5.150GHz至5.895GHz的带宽；并且
其中，所述第二滤波器电路具有根据所述第二滤波器电路的串联配置和所述第二滤波器电路的并联配置而配置的第二电路响应，以实现来自第二通带的第二传输损耗，所述第二通带具有以6.530GHz为中心的第二特征频率，并具有从5.935GHz到7.125GHz的带宽。
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