CN116458060A - 声波装置中的压电层布置和相关方法 - Google Patents

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Abstract

公开声波装置，并且具体地，公开声波装置中的压电层布置和相关方法。声波装置可包含载体衬底上的压电层。所述压电层形成有跨所述载体衬底的不同部分变化或定形的厚度。针对整体地形成的不同表面声波(SAW)滤波器结构，针对单个滤波器结构内的谐振器的不同集合，以及针对单个SAW装置内在横向方向或传播方向中的一个方向或多个方向上的不同区域，可在共同载体衬底上提供不同压电层厚度。使压电层定形可包含选择性地去除或添加所述压电层的部分。以此方式，可调适SAW装置和滤波器内的不同分级层级处的压电层厚度以提供不同声谐振器性质，而不需要在单独衬底上单独形成的装置。

Description

声波装置中的压电层布置和相关方法
技术领域
本公开涉及声波装置，并且具体地，涉及声波装置中的压电层布置和相关方法。
背景技术
声波装置广泛用于现代电子件中。在很大程度上，声波装置包含与一个或多个电极接触的压电材料。压电材料在被压缩、扭转或扭曲时获取电荷，并且类似地，在电荷施加于压电材料时会压缩、扭转或扭曲。因此，当交变电信号施加于与压电材料接触的一个或多个电极时，对应的机械信号(即，振荡或振动)在其中转导。基于压电材料上的一个或多个电极的特性、压电材料的性质以及例如声波装置和提供于装置上的其它结构的形状等其它因素，在压电材料中转导的机械信号呈现出对交变电信号的频率依赖性。声波装置利用此频率依赖性来提供一个或多个功能。
示例性声波装置包含表面声波(SAW)谐振器和体声波(BAW)谐振器，所述谐振器越来越多地用于形成用于射频(RF)信号的发射和接收以进行通信的滤波器。SAW滤波器的广泛使用至少部分是由于SAW滤波器表现出低插入损耗和良好的抑制，可实现宽带宽，并且大小是传统腔体和陶瓷滤波器大小的一小部分。与任何电子装置一样，SAW装置相对于目标应用的性能可影响系统整体性能。由于对现代RF通信系统的滤波器的严格要求，这些应用的声波装置必须提供高品质因子(Q)、宽带宽、高机电耦合系数(k2)、有利的频率温度系数(TCF)以及对具有不同操作条件的各种不同应用的带外杂散模式的抑制。
本领域继续寻求能够克服与常规装置相关联的挑战的改进的声波装置。
发明内容
本公开涉及声波装置，并且具体地，涉及声波装置中的压电层布置和相关方法。公开了在载体衬底上包含压电层的声波装置。所述压电层形成有跨所述载体衬底的不同部分变化或定形的厚度。针对整体地形成的不同表面声波(SAW)滤波器结构，针对单个滤波器结构内的谐振器的不同集合，以及针对单个SAW装置内在横向方向或传播方向中的一个方向或多个方向上的不同区域，可在共同载体衬底上提供不同压电层厚度。使压电层定形可包含选择性地去除或添加所述压电层的部分。以此方式，可调适SAW装置和滤波器内的不同分级层级处的压电层厚度以提供不同声谐振器性质，而不需要在单独衬底上单独形成的装置。
在一个方面，一种SAW装置包括：载体衬底；压电层，其处于所述载体衬底上，其中所述压电层的第一部分具有在垂直于所述载体衬底的方向上测量的第一厚度，所述压电层的第二部分具有在垂直于所述载体衬底的方向上测量的第二厚度，并且其中所述第一厚度不同于所述第二厚度；以及至少一个电极，其处于所述压电层的与所述载体衬底相对的表面上。在某些实施例中，所述至少一个电极包括所述压电层上的多个电极，所述多个电极限定所述载体衬底上的第一SAW滤波器结构和第二SAW滤波器结构，并且所述第一SAW滤波器结构包括所述压电层的第一部分，并且所述第二SAW滤波器结构包括所述压电层的第二部分。在某些实施例中，所述第一SAW滤波器结构和所述第二SAW滤波器结构各自包括数个SAW谐振器。在某些实施例中，所述第一SAW滤波器结构和所述第二SAW滤波器结构另外包括数个SAW耦合谐振器滤波器。在某些实施例中，所述至少一个电极包括所述压电层上的多个电极，所述多个电极限定SAW滤波器结构，并且所述SAW滤波器结构包括多个SAW谐振器。所述多个SAW谐振器可形成包括所述压电层的第一部分的数个串联谐振器，以及包括所述压电层的第二部分的数个并联谐振器。在某些实施例中，所述至少一个电极包括叉指式换能器(IDT)，并且所述SAW装置另外包括布置在所述压电层上的第一和第二反射结构，使得所述IDT定位在第一反射结构与第二反射结构之间。在某些实施例中，所述IDT布置在所述压电层的第一部分上，并且所述第一和第二反射结构布置在所述压电层的第二部分上。在某些实施例中，所述压电层的第一部分与所述IDT的单个电极指对齐，并且所述压电层的第二部分在所述单独电极指的邻近对之间对齐。在某些实施例中，所述压电层的第一部分和所述压电层的第二部分沿着所述SAW装置的横向方向布置，使得所述IDT的电极指布置在所述压电层的第一部分和所述压电层的第二部分两者上。在某些实施例中，所述压电层的第三部分包括在垂直于所述载体衬底的方向上测量的第三厚度，其中所述第三厚度不同于所述第一厚度和所述第二厚度，并且所述电极指布置在所述压电层的第一、第二和第三部分上。
在另一方面，一种方法包括：提供载体衬底；在所述载体衬底上提供压电层；使所述压电层定形以使得所述压电层的第一部分形成有在垂直于所述载体衬底的方向上测量的第一厚度，所述压电层的第二部分形成有在垂直于所述载体衬底的方向上测量的第二厚度，并且其中所述第一厚度不同于所述第二厚度；以及在所述压电层的与所述载体衬底相对的表面上提供至少一个电极。在某些实施例中，使所述压电层定形包括应用选择性去除过程以形成所述压电层的第二部分，使得所述第二厚度小于所述第一厚度。在某些实施例中，选择性去除过程包括在所述压电层的第一部分上形成图案化蚀刻掩模，以及选择性地蚀刻压电层的第二部分。在某些实施例中，所述至少一个电极形成于所述压电层的第二部分上。在某些实施例中，所述至少一个电极包括所述压电层上的多个电极，所述多个电极限定所述载体衬底上的第一SAW滤波器结构和第二SAW滤波器结构，并且所述第一SAW滤波器结构包括所述压电层的第一部分，并且所述第二SAW滤波器结构包括所述压电层的第二部分。在某些实施例中，所述第一SAW滤波器结构和所述第二SAW滤波器结构各自包括数个SAW谐振器。在某些实施例中，所述至少一个电极包括所述压电层上的多个电极，所述多个电极限定SAW滤波器结构，并且所述SAW滤波器结构包括多个SAW谐振器。在某些实施例中，所述多个SAW谐振器形成包括所述压电层的第一部分的数个串联谐振器，以及包括所述压电层的第二部分的数个并联谐振器。在某些实施例中，所述至少一个电极包括叉指式换能器(IDT)，并且所述SAW装置另外包括布置在所述压电层上的第一和第二反射结构，使得所述IDT定位在第一反射结构与第二反射结构之间。在某些实施例中，所述IDT布置在所述压电层的第一部分上，并且所述第一和第二反射结构布置在所述压电层的第二部分上。在某些实施例中，所述压电层的第一部分和所述压电层的第二部分沿着所述SAW装置的横向方向布置，使得所述IDT的电极指布置在所述压电层的第一部分和所述压电层的第二部分两者上。
在另一方面，可以单独地或一起地组合前述方面中的任一方面，和/或如本文所描述的各种单独方面和特征，以获得额外优点。除非本文相反指示，否则本文所公开的各种特征和元件中的任一者可以与一个或多个其它公开的特征和元件组合。
本领域技术人员在阅读以下对于优选实施例的具体说明以及相关的附图后，将会认识到本公开的范围并且了解其另外的方面。
附图说明
并入本说明书中并形成本说明书的一部分的附图说明了本公开的几个方面，并且连同说明书一起用于解释本公开的原理。
图1是代表性表面声波(SAW)装置的透视图图解。
图2是图1的SAW装置的代表性横截面。
图3A是示出模拟结果的曲线图，所述模拟结果展示SAW谐振器的耦合系数k2如何随着不同压电层厚度而变化。
图3B是基于测得的SAW谐振器响应的曲线图，示出k2对不同压电层厚度的响应。
图4A示出根据本公开的原理在SAW滤波器制造之后并在切割之前的晶片的一部分的俯视图，并且示出图4A中的分解框以提供在切割后可从晶片单分的单个SAW装置的细节。
图4B示出图4A的晶片和单个SAW装置的替代性配置的俯视图。
图4C是图4A的SAW装置的另一替代性配置的俯视图图解。
图5是示出应用于本公开的原理的梯形滤波器的实施例的示意图。
图6是根据本公开的原理的单个SAW装置的横截面图解，其中压电层沿着波传播方向形成有不同厚度。
图7A是根据本公开的原理的类似于图6的SAW装置但其中不同厚度部分也可提供于叉指式换能器(IDT)的电极指之间的SAW装置的横截面图解。
图7B是类似于图7A的SAW装置但在IDT下方具有压电层的反向配置的SAW装置的横截面图解。
图8A是根据本公开的原理的SAW装置的俯视图图解，其中压电层沿着SAW装置的横向方向形成有不同厚度。
图8B是SAW装置的俯视图图解，其中在图8A的SAW装置的替代性配置中，压电层沿着横向方向形成有不同厚度。
图8C是根据本公开的原理的SAW装置的俯视图图解，其中压电层沿着SAW装置的传播方向形成有不同厚度。
图8D是SAW装置的俯视图图解，其中在图8C的SAW装置的替代性配置中，压电层沿着传播方向形成有不同厚度。
图9A是曲线图，示出对于被配置成用于B41操作的示例性SAW谐振器堆叠的有限元(FEM)模拟，谐振频率和其对压电层厚度的依赖性。
图9B是曲线图，示出对于FEM模拟，所得耦合系数和其对压电层厚度的依赖性。
图9C是曲线图，示出对于FEM模拟，在反谐振下的所得品质因子和其对压电层厚度的依赖性。
图10A是示出跨压电层厚度值范围的谐振频率温度系数(TCFs)和反谐振频率温度系数(TCFp)测量值的曲线图。
图10B是示出图10A的TCFs与TCFp值之间的差(ΔTCF)的曲线图。
图11A是制造步骤处的横截面图解，其中SAW装置具备压电层，所述压电层在衬底上具有第一厚度并在其间具有中间层。
图11B是在后续制造步骤处的横截面图解，其中蚀刻掩模选择性地涂覆在压电层的各部分上，并且未被蚀刻掩模覆盖的压电层的其它部分被选择性地去除。
图11C是后续制造步骤处的横截面图解，其中蚀刻掩模被去除，并且其余的SAW结构形成于压电层上。
图12A是指示包含压电层的大面积接合晶片上的厚度差异的去除图的图解。
图12B是应用于图12A的晶片的理想化蚀刻过程的既定或理论蚀刻后图的图解。
图12C是图12A的晶片的测得蚀刻后图。
图13A是晶片图，指示针对来自图12C的晶片的品质因子测量值而选择的修整和未修整谐振器装置位置的相对晶片位置。
图13B是指示来自图13A的修整和未修整晶片区域的谐振器展示相当的品质因子的图示。
图13C是指示基于针对来自图13A的修整和未修整晶片区域的谐振器去除的压电层量无显著品质因子减小的图示。
图13D是指示装置之间的压电层厚度变化在图13A的修整与未修整晶片区域之间相当的图示。
图13E是指示来自图13A的修整和未修整晶片区域的谐振器展示相当的反谐振品质因子的图示。
图13F是指示基于针对来自图13A的修整和未修整晶片区域的谐振器去除的压电层量无显著反谐振品质因子减小的图示。
图13G是指示装置之间的压电层厚度变化在图13A的修整与未修整晶片区域之间相当的图示。
图13H是指示来自图13A的修整和未修整晶片区域的谐振器展示相当的耦合的图示。
图13I是指示基于针对来自图13A的修整和未修整晶片区域的谐振器去除的压电层量无显著反谐振品质因子减小的图示。
图13J是指示滤波的装置之间的压电层厚度变化在图13A的修整与未修整晶片区域之间相当的图示。
图14A是晶片图，指示以与图13A类似的方式针对品质因子测量值但关于高频装置而选择的修整和未修整谐振器装置位置的相对晶片位置。
图14B是指示来自图14A的修整和未修整晶片区域的谐振器展示相当的品质因子的图示。
图14C是指示基于针对来自图14A的修整和未修整晶片区域的谐振器去除的压电层量无显著品质因子减小的图示。
图14D是指示滤波的装置之间的压电层厚度变化在图14A的修整与未修整晶片区域之间相当的图示。
图14E是指示来自图14A的修整和未修整晶片区域的谐振器展示相当的反谐振品质因子的图示。
图14F是指示基于针对来自图14A的修整和未修整晶片区域的谐振器去除的压电层量无显著反谐振品质因子减小的图示。
图14G是指示装置之间的压电层厚度变化在图14A的修整与未修整晶片区域之间相当的图示。
图14H是指示来自图14A的修整和未修整晶片区域的谐振器展示相当的耦合的图示。
图14I是指示基于针对来自图14A的修整和未修整晶片区域的谐振器去除的压电层量无显著反谐振品质因子减小的图示。
图14J是指示滤波的装置之间的压电层厚度变化在图14A的修整与未修整晶片区域之间相当的图示。
具体实施方式
下文阐述的实施例表示使本领域技术人员能够实践实施例并且说明实践实施例的最佳模式所必需的信息。在根据附图阅读以下描述时，本领域技术人员将理解本公开的概念，并将认识到这些概念在此未特别述及的应用。应理解，这些概念和应用落入本公开和所附权利要求的范围内。
应理解，尽管术语第一、第二等在本文中可以用于描述各种元件，但这些元件不应受这些术语限制。这些术语仅用于区分一个元件与另一个元件。例如，在不脱离本公开的范围的情况下，第一元件可以被称为第二元件，并且类似地，第二元件可以被称为第一元件。如本文所用，术语“和/或”包含相关联所列项目中的一个或多个项目的任何和所有组合。
应当理解，当例如层、区域或基板的元件被称为“在另一元件上”或“延伸到”另一元件上时，其可以直接在另一元件上或直接延伸到另一元件上，或者也可以存在中间元件。相反，当元件被称为“直接在另一元件上”或“直接延伸到另一元件上”时，不存在中间元件。同样，应理解，当例如层、区域或基板的元件被称为“在另一元件上方”或“在另一元件上方延伸”时，其可以直接在另一元件上方或直接在另一元件上方延伸，或者也可以存在中间元件。相反，当元件被称为“直接在另一元件上方”或“直接在另一元件上方”延伸时，不存在中间元件。还将理解，当元件被称为“连接”或“耦合”到另一元件时，其可以直接连接或耦合到另一元件，或者可以存在中间元件。相反，当元件被称为“直接连接”或“直接耦合”到另一元件时，不存在中间元件。
例如“以下”或“以上”或“上”或“下”或“水平”或“竖直”的相对术语在本文中可以用于描述一个元件、层或区域与如图所示的另一元件、层或区域的关系。应理解，这些术语和上面讨论的那些旨在包括除附图中描绘的朝向之外的装置的不同朝向。
本文所用的术语仅用于描述特定实施例的目的，并且不旨在限制本公开。如本文所用，除非上下文另外明确指示，否则单数形式“一(a/an)”和“所述”也旨在包含复数形式。还应理解，当在本文中使用时，项“包括(comprises/comprising)”和/或包含(includes/including)指定存在所述特征、整数、步骤、操作、元件和/或组件，但不排除存在或添加一个或多个其它特征、整数、步骤、操作、元件、组件和/或它们的群组。
除非另外定义，否则本文使用的所有术语(包含技术和科学术语)具有与本公开所属领域的普通技术人员通常理解的相同含义。将进一步理解的是，除非本文明确地定义，否则本文使用的术语应被解释为具有与其在本说明书的上下文和相关技术中的含义一致的含义，并且将不以理想化或过于正式的意义来解释。
本文中参考本公开的实施例的示意性图示来描述实施例。这样，层和元件的实际尺寸可以不同，并且预期会由于例如制造技术和/或公差而与图示的形状不同。例如，说明或描述为正方形或矩形的区可以具有圆形或弯曲特征，并且示出为直线的区可以具有一些不规则性。因此，图中所说明的区是示意性的，并且其形状不旨在说明装置的区的精确形状，并且不旨在限制本公开的范围。另外，为了说明目的，结构或区的大小可以相对于其它结构或区放大，并且因此提供结构或区以说明本发明的一般结构，且可以按比例绘制或可以不按比例绘制。附图之间的共同元件在本文中可以用共同的元件标号示出，并且随后不再描述。
本公开涉及声波装置，并且具体地，涉及声波装置中的压电层布置和相关方法。公开了在载体衬底上包含压电层的声波装置。所述压电层形成有跨所述载体衬底的不同部分变化或定形的厚度。针对整体地形成的不同表面声波(SAW)滤波器结构，针对单个滤波器结构内的谐振器的不同集合，以及针对单个SAW装置内在横向方向或传播方向中的一个方向或多个方向上的不同区域，可在共同载体衬底上提供不同压电层厚度。使压电层定形可包含选择性地去除或添加所述压电层的部分。以此方式，可调适SAW装置和滤波器内的不同分级层级处的压电层厚度以提供不同声谐振器性质，而不需要在单独衬底上单独形成的装置。
在进一步描述本公开的特定实施例之前，提供对SAW装置的一般性论述。图1是代表性SAW装置10的透视图图解。SAW装置10包含衬底12、衬底12上的压电层14、在压电层14的与衬底12相对的表面上的叉指式换能器(IDT)6、在压电层14的邻近于IDT 16的表面上的第一反射器结构18A以及在压电层14的邻近于IDT 16的表面上与第一反射器结构18A相对的第二反射器结构18B。在某些方面，衬底12可称作载体衬底，并且整个SAW装置10可称作导引SAW装置。
IDT 16包含第一电极20A和第二电极20B，其中的每个电极包含如所示彼此交错的数个电极指22。第一电极20A和第二电极20B也可称作梳状电极。第一电极20A和第二电极20B的邻近电极指22之间的侧向距离限定IDT 16的电极间距P。电极间距P可至少部分地限定SAW装置10的中心频率波长λ，其中所述中心频率是在压电层14中由IDT 16产生的机械波的主频率。对于如图1所示的其中电极间距P对于所有电极指22都相同的IDT 16，中心频率波长λ等于电极间距P的两倍。对于双电极IDT 16，中心频率波长λ等于电极间距P的四倍。邻近电极指22的指宽度W与电极间距P之比可限定IDT 16的金属化比或占空因数，这可指定SAW装置10的某些操作特性。
在操作中，在第一电极20A处提供的交变电输入信号被转导成压电层14中的机械信号，从而在其中产生一个或多个声波。在SAW装置10的情况下，所得声波主要是表面声波。如上文所论述，由于IDT 16的电极间距P和金属化比、压电层14的材料的特性以及其它因素，在压电层14中转导的声波的量值和频率取决于交变电输入信号的频率。这种频率依赖性通常在第一电极20A与第二电极20B之间相对于交变电输入信号的频率的阻抗变化和/或相移方面进行描述。两个电极20A与20B之间的交变电势在压电材料中产生电场，所述电场产生声波。声波在表面处行进并且最终传回成电极20A与20B之间的电信号。第一反射器结构18A和第二反射器结构18B朝向IDT 16反射回压电层14中的声波，以将声波限制在IDT 16周围的区域中。
衬底12可包括各种材料，包含玻璃、蓝宝石、石英、硅(Si)或砷化镓(GaAs)等，其中Si是常见的选择。压电层14可由任何合适的压电材料形成。在本文所描述的某些实施例中，压电层14由钽酸锂(LT)或铌酸锂(LiNbO3)形成，但不限于此。在某些实施例中，压电层14足够厚或足够刚性以充当压电衬底。因此，可省略图1中的衬底12。本领域的技术人员应了解，本公开的原理可应用于衬底12和压电层14的其它材料。IDT 16、第一反射器结构18A和第二反射器结构18B可包括呈单层或多层布置的铝(Al)、铜(Cu)、钛(Ti)、铂(Pt)和其合金中的一种或多种。虽然未示以避免使附图混淆不清，但可在压电层14的暴露表面、IDT 16、第一反射器结构18A和第二反射器结构18B的全部或一部分上提供额外钝化层、频率微调层或任何其它层。可提供此类额外钝化层用于温度补偿目的和/或改善热导率，以及其它用途。此外，在各种实施例中，一个或多个层可提供于衬底12与压电层14之间。
图2是图1的SAW装置10的代表性横截面。为了抑制这种体辐射和相关联传播损耗，SAW装置10可具备分层衬底结构，其中本文中也可称作压电材料或膜的压电层14接合或沉积在衬底12上。SAW装置10可包含IDT 16、第一反射器结构18A和第二反射器结构18B，如先前所描述。如果衬底12在SAW装置10的传播方向上的体声波(BAW)速度适当大，则可在压电层14内导引声能，并且可减少或消除进入体中的损耗(即，进入衬底12中的损耗)。中间层24或多个中间层24可布置在压电层14与载体衬底12之间。中间层24可用于改善声学导引或压电耦合、温度补偿、热导率以及应力和/或应变减轻中的一者或多者，或所述中间层可能是特定制造过程所需要的。在某些实施例中，中间层24可包含一个或多个介电层、金属层、压电层以及其组合。在一个示例中，中间层24可包括一层或多层二氧化硅(SiO2)和/或氮化硅(SiN)。SAW装置10还可在IDT 16上包括介电层26或多个介电层26、第一反射器结构18A、第二反射器结构18B以及压电层14的暴露表面。如所示，IDT 16、第一反射器结构18A和第二反射器结构18B可嵌入于介电层26内。在某些实施例中，介电层26可包括一层或多层SiO2、SiN和铝的氧化物以提供钝化。
基于分层衬底的SAW装置或SAW谐振器通常适合用作跨例如中/高频带(MHB)频率范围等挑战性的频带以及其它挑战性频带的滤波器。取决于特定频带，利用具有不同压电层配置的SAW装置配置来提供不同的声谐振器性质。对于高性能声滤波器和相关产品至关重要的SAW装置的声谐振器性质包含耦合系数(k2)、品质因子(Q)、频率温度系数(TCF)和对带外杂散模式的抑制等。在常规导引SAW装置中，通常针对同一晶片上形成的所有谐振器和滤波器提供恒定的压电层厚度，因此在重要的声谐振器性质之间可能存在权衡。这些权衡可能潜在地限制所得SAW装置和滤波器的性能。或者，由不同的晶片提供的不同的SAW谐振器和滤波器可组装在一起，以解决此类权衡，但与单独形成的装置相关联的成本和制造复杂性会增加。在此类配置中，具有组装在一起的不同SAW谐振器和滤波器的间隔要求可能需要更长的互连长度，这会导致额外的损耗。
根据本公开的原理，可调适SAW装置和滤波器内的不同分级层级处的压电层厚度，而不需要在单独衬底上单独形成的装置。在这点上，与单独形成的SAW装置和滤波器的布置相比，具有不同性质的SAW装置和滤波器可更紧密地形成在一起，并且互连损耗减少。在某些方面，可针对共同衬底上整体地形成的不同SAW滤波器结构提供不同的压电层厚度，使得针对不同频带的声谐振器性质调适滤波器结构中的不同滤波器结构。在某些方面，可针对滤波器内的不同谐振器集合(例如，并联谐振器和串联谐振器)提供不同的压电层厚度。而在其它方面，可针对单个SAW装置内在横向方向或传播方向中的一个或多个方向上的不同区域提供不同的压电层厚度。例如，可相对于IDT针对反射器或针对耦合谐振器滤波器(CRF)内的某些区域提供不同的压电层厚度。为了实施此类调适的压电层厚度，在压电层的顶部形成电极结构之前，可对接合晶片的压电层进行图案化。在其它实施方案中，可在提供电极结构之后对压电层进行图案化。在任一实施方案中，提供了常规装置无法获得的额外自由度。虽然针对分层衬底上的导引SAW装置描述了本公开的实施例，但本公开的原理也适用于依赖体压电晶片的其它SAW技术(例如LT SAW或温度补偿式SAW)以及BAW技术。
图3A是示出模拟结果的曲线图28，所述模拟结果展示SAW谐振器的耦合系数k2如何随着不同压电层厚度而变化。出于模拟的目的，选择SAW谐振器的示例性结构，包含硅衬底(例如，图2的12)、埋置SiO2层(例如，图2的24)、包括LT的压电层(例如，图2的14)、由铝铜形成的IDT(例如，图2的16)和由SiN形成的介电层(例如，图2的26)。在模拟中，压电层的厚度是变化的，而SAW谐振器的所有其它结构方面对于埋置SiO2层的两个不同厚度(/>以及/>)保持恒定。如所示，k2略微取决于埋置SiO2层的厚度。虽然SiO2层对于温度补偿、应力/应变减轻以及与界面处或装置内的导电沟道的耦合的减少可能是重要的，但压电层厚度可充当主要参数用于针对某一应用调适SAW谐振器的耦合。
图3B是基于测得的SAW谐振器响应的曲线图30，示出k2对不同压电层厚度的响应。如所示，测量结果证实了图3A的模拟结果，表明SAW谐振器的耦合系数k2可与压电层的厚度直接相关。通过使用不同的压电层厚度，可针对SAW谐振器的各集合选择不同工作点。这可实现在共同衬底上形成的串联和并联谐振器的单独优化。例如，可针对两个滤波器裙边(filter skirt)中的一个的陡峭转变提供较小的耦合但较高的Q，而另一组谐振器可结构化以提供大的带宽。根据本公开的原理，具有两个谐振器的SAW装置可整体地形成在同一衬底上，其中一个谐振器具备20的值，而另一谐振器具备40的/>值。因此，这可实现避免使用其它技术的SAW装置和滤波器结构，例如与谐振器并联的去耦合电容器(具有潜在的低Q)，由此节省管芯上的空间并提高滤波器性能。
图4A示出根据本公开的原理在SAW滤波器制造之后并在切割之前的装置晶片32的一部分的俯视图。示出图4A中的分解框以提供在切割后可从装置晶片32单分的单个SAW装置36的细节。SAW装置36包含第一SAW滤波器36A和第二SAW滤波器36B的单片集成，其中第一SAW滤波器36A的压电层厚度与SAW滤波器36B的压电层厚度不同。例如，第一SAW滤波器36A可被配置为射频接收(Rx)滤波器，用于在MHB频率范围的频带3中以1842.5兆赫(MHz)的操作频率目标操作，并且第二SAW滤波器36B可被配置为Rx滤波器，用于在MHB频率范围的频带1中以2140MHz的操作频率目标操作。第一SAW滤波器36A和第二SAW滤波器36B可包含各种数目的SAW谐振器38A、38B以及SAW耦合谐振器滤波器(SAW CRF)40A、40B。例如，第一SAW滤波器36A中的压电层的厚度(表示为14T1)可设置为660纳米(nm)，而第二SAW滤波器36B中的压电层的厚度(表示为14T2)可设置为500nm，由此在其间形成160nm的梯级高度。以此方式，根据本公开的原理，具有不同滤波器拓扑的第一SAW滤波器36A和第二SAW滤波器36B可形成在具有不同压电层厚度的共同衬底(例如，图2的12)上。在晶片级，压电层的第一和第二厚度(14T1和14T2)可表现为跨装置晶片32的带区。在又一实施例中，当压电层呈现围绕表面法线180度的旋转对称时，压电层的第一和第二厚度(14T1和14T2)可以棋盘图案形成，使得SAW滤波器36A和36B的位置可从SAW装置36到SAW装置36交替。
在某些实施例中，压电层可选择性地去除或选择性地添加到装置晶片32上与第一SAW滤波器36A和第二SAW滤波器36B对应的不同位置。选择性地去除压电层的部分可包含选择性地蚀刻压电层以形成较薄区域(例如，在第二SAW滤波器36B中)。例如，示例性制造过程可包括对装置晶片32的压电层应用图案化蚀刻和/或图案化修整程序。在某些实施例中，这种压电材料的去除可用商业设备进行，例如离子束等离子体工具，其通常在标准SAW过程内用于修整介电层。选择性地添加压电层的部分可包含选择性地沉积或生长压电层的部分以形成较厚区域(例如，在第一SAW滤波器36A中)。上文所描述的制造步骤可重复任意次数，以跨装置晶片32(或在单分之后图2的衬底12)提供不同的压电层厚度。以此方式，可调适声谐振器性质之间的权衡以便在包含不同数目的SAW滤波器结构的单片管芯中实施，以在例如分集接收(DRx)模块等模块内提供较小的整体管芯大小。在替代的制造步骤实施例中，压电层厚度可利用包含束扫描能力的工具来改变，除了离散的厚度梯级之外，束扫描能力还可在不同厚度的区域之间提供厚度梯度。
图4B示出图4A的晶片32的替代性配置的俯视图，所述替代性配置在图4B中标记为32'。示出图4B中的分解框提供对应SAW装置36'的细节，所述对应SAW装置是图4A的单个SAW装置36的替代性配置。在图4B中，压电层的第二部分的不同厚度14T2仅提供于SAW滤波器36B的一部分上。在这点上，针对SAW滤波器36A并且沿着SAW滤波器36B的部分，例如围绕SAW滤波器36B的周边，提供压电层的第一部分的厚度14T1。在晶片级，压电层的第一部分的厚度14T1可跨晶片32'连续出现，而压电层第二部分的厚度14T2可表现为不连续区域的图案。
图4C是SAW装置26"的俯视图图解，它是图4A的SAW装置36'的替代性配置，在图4C中标记为36”。胜于对于整个第一SAW滤波器36A和整个第二SAW滤波器36B具有不同的压电层厚度，可在SAW滤波器36A、36B中的一个SAW滤波器内提供不同的压电层厚度。例如，在图4C的SAW装置36”中，SAW滤波器36A可包含用于每个SAW谐振器38A-1到38A-3和用于SAW CRF40A的不同压电层厚度(表示为14T1到14T4(例如14T1≠14T2≠14T3≠14T4))。在其它实施例中，每个SAW谐振器38A-1到38A-3可具有与SAW CRF 40A的压电层厚度(例如14T2)不同的相同压电层厚度(例如14T1＝14T3＝14T4)。
图5是示出应用于本公开的原理的梯形滤波器42的实施例的示意图。如所示，梯形滤波器42可包含连接在电路内部的若干SAW谐振器44-1到44-7。每个SAW谐振器44-1到44-1可如先前所描述在共同衬底上整体地形成。通常，梯形滤波器42被设计成使得并联谐振器(即，SAW谐振器44-1、44-3、44-5和44-7)具有接近梯形滤波器42的中心频率的反谐振频率，并且串联谐振器(即，SAW谐振器44－2、44－4和44－6)被设计成使其谐振频率接近梯形滤波器42的中心频率。因此，在中心频率，并联谐振器充当开路，串联谐振器充当短路，并且在梯形滤波器42的输入与输出之间存在直接连接。在其谐振频率下，并联谐振器充当短路，从而在梯形滤波器42的传递函数中在通带下方产生陷波。类似地，在其反谐振频率下，串联谐振器充当开路并在阻带上方产生陷波。为了调适声谐振器性质之间的权衡，并联SAW谐振器(44-1、44-3、44-5和44-7)可布置有与串联SAW谐振器(44-2、44-4和44-6)不同的压电厚度。取决于应用，相对于串联SAW谐振器，压电层在并联SAW谐振器中可较厚或较薄。图中未示的梯形滤波器42的许多替代性配置也是可能的。例如但不限于，在一些情况下，梯形滤波器42可具有不同数目的谐振器和/或具有若干连续的串联谐振器或并联谐振器。
图6是根据本公开的原理的单个SAW装置46的横截面图解，其中压电层14沿着SAW装置46的波传播方向形成有不同厚度。如所示，SAW装置46以与图2的SAW装置10类似的方式配置，但压电层14并非以恒定厚度形成。相反，与IDT 16对齐的压电层14的第一厚度T1不同于与第一反射器结构18A和第二反射器结构18B对齐的压电层14的第二厚度T2。如所示，在垂直于衬底12和中间层24的方向上测得第一厚度T1和第二厚度T2。例如，图6中的第一厚度T1大于第二厚度T2。在其它实施例中，厚度可反转，使得第二厚度T2大于第一厚度T1。通过使第二厚度T2与第一厚度T1不同，SAW装置46可具备额外自由度来调适反射率和限制响应，以减少各种应用中的泄漏和损耗。为了制造SAW装置46，可选择性地去除压电层14的部分以形成第二厚度T2，或可选择性地添加压电层14的部分以形成第一厚度T1。在任一情况下，在压电层14上形成并图案化IDT 16和反射器结构18A、18B之前，压电层14可具备第一厚度T1和第二厚度T2。
图7A是根据本公开的原理的类似于图6的SAW装置46但其中第二厚度T2也可提供于IDT 16的单对电极指22之间的SAW装置48-1的横截面图解。以此方式，可首先在压电层14上形成IDT 16，然后选择性地去除压电层14中对齐于IDT 16的电极指22之间的部分。中间制造步骤可包含在IDT 16的电极指22上涂覆掩模，以在压电层14的去除步骤期间充分保护IDT 16。以此方式，压电层14中具有第一厚度T1的部分与每个单独电极指22对齐，并且压电层14中具有第二厚度T2的部分在邻近电极指对22之间对齐。如所示，压电层14中与反射器结构18A、18B对齐的其它部分也可具备第二厚度T2。在针对不同反射率和限制响应的其它实施例中，压电层14中与反射器结构18A、18B对齐的部分可另外具备不同于第一厚度T1和第二厚度T2的厚度。
图7B是类似于图7A的SAW装置48-1但在IDT 16下方具有压电层14的反向配置的SAW装置48-2的横截面图解。在图7B中，反射器结构18A、18B和IDT 16形成于压电层14中具有第二厚度T2的部分上，并且压电层14中具有第一厚度T1的部分在电极指22的邻近对之间对齐。在另外的实施例中，IDT 16和对应电极指22可提供于压电层14中具有与厚度T1或T2不同的厚度的部分上。
图8A是根据本公开的原理的SAW装置50的俯视图图解，其中压电层沿着SAW装置50的横向方向形成有不同厚度。SAW装置50可包含如先前所描述的IDT 16和反射器结构18A、18B。压电层可沿着横向方向形成有变化的厚度分布，使得压电层的不同部分14-1到14-9沿着电极指22的方向具有不同厚度。以此方式，电极指22中的单个电极指可布置在压电层的至少两个或更多个、或至少三个或更多个、或至少七个或更多或个或在从两个到七个的范围内的不同部分14-2到14-8上。取决于实施例，压电层部分14-1到14-9的厚度可跨横向方向逐渐增加或减小。在其它实施例中，压电层部分14-1到14-9的厚度可在SAW装置50的水平中心线上方和下方(例如，沿着传播方向)彼此成镜像。图8B是SAW装置52的俯视图图解，其中在图8A的SAW装置50的替代性配置中，压电层沿着横向方向形成有不同厚度。如所示，SAW装置52可形成有跨横向方向呈某一图案的压电层厚度。例如，SAW装置52的压电层部分14-1到14-3的厚度以对称图案形成。图8A和8B中所示的实施例展示了通过能够改变压电层厚度而提供的单个SAW装置内的额外自由度。此类额外自由度可提供调适不同波性质的能力，例如，主谐振器模式相对于其它模式(例如杂散模式)在跨装置的不同位置处的速度、耦合和频率。这些布置可有利于调适杂散模式抑制，例如当主模式是剪切模式时抑制瑞利模式(Rayleigh mode)，以及当主模式处于瑞利模式时抑制剪切模式。另外，这些布置可提供用于抑制主模式的横向模式和抑制另一杂散模式的横向模式的调适，以及用于抑制在横向方向上或进入分层衬底中的能量泄漏的调适。
图8C是根据本公开的原理的SAW装置54的俯视图图解，其中压电层沿着SAW装置54的传播方向形成有不同厚度。压电层可沿着横向方向形成有变化的厚度分布，使得压电层的不同部分14-1到14-9沿着传播方向具有不同厚度。压电层的每个部分14-到14-9的厚度可沿着传播方向逐渐增加或减小。在其它实施例中，压电层部分14-1到14-9的厚度可在SAW装置54的中心线的右侧和左侧(例如，沿着横向方向)彼此成镜像。图8D是SAW装置56的俯视图图解，其中在图8C的SAW装置54的替代性配置中，压电层沿着传播方向形成有不同厚度。如所示，SAW装置56可形成有跨传播方向呈某一图案的压电层厚度。例如，SAW装置56的压电层部分14-1到14-3的厚度以对称图案形成。图8C和8D中所示的实施例还展示了通过能够改变压电层厚度而提供的单个SAW装置内的额外自由度。此类额外自由度可提供调适不同波性质的能力，例如速度、耦合和频率。因此，可调适某一谐振器的有效耦合，例如，针对fs与fp之间的较短转变的较小耦合。对于可在滤波器拓扑中使用的SAW装置，这些原理可用于提供所得滤波器裙边的更陡峭转变。还可在传播方向、横向方向或分层衬底中提供对能量泄漏的抑制。
图8E和8F是根据本公开的原理的SAW装置58、60的俯视图图解，其中压电层沿SAW装置58、60的传播方向和横向方向形成有不同厚度，由此组合了上文针对图8A到8D所描述的一个或多个调适的谐振器性质的优点。在图8F中，SAW装置60展示形成关于传播方向和横向方向的对称图案的不同压电层厚度部分14-1到14-5。
对于图8A到8F的任一上述实施例，压电层部分(例如，14-1到14-9)之间的厚度转变可以任何数目的配置来布置。例如，厚度转变可包括倾斜或连续递变的厚度转变，其能以更连续的方式促进电极指22的形成，由此通过减少原本可能在电极指22中形成的更薄或更窄的区段来提高传导率。在其它实施例中，压电层部分(例如，14-1到14-9)之间的厚度转变可以其它配置来布置，例如针对每个厚度转变的单梯级或多梯级配置。
本公开的实施例可应用于射频(RF)应用中的各种操作频带。在大约2.55千兆赫(GHz)的频率下的194MHz的带宽的情况下，具有挑战性的频带的示例是频带41(B41)。对于B41，可能需要超过10％的耦合以及高Q值来提供良好的滤波器性能。图9A-9C提供了被配置用于B41操作的示例性SAW谐振器堆叠的有限元(FEM)模拟的结果。出于FEM模拟的目的，SAW谐振器结构包含在厚度为240nm的SiO2中间层上的具有在厚度范围100nm-400nm中的可变厚度hLT的LT压电层，以及硅衬底。另外，SAW谐振器通过具有变化的IDT间距、占空因数(DF)为50％并且包括厚度为150nm的铝铜合金的IDT电极指来实施。
图9A是曲线图62，示出对于FEM模拟，谐振频率fs和其对LT压电层厚度hLT的依赖性。图9B是示出所得耦合系数k2的曲线图64，并且图9C是示出对于FEM模拟在反谐振Qp下的所得品质因子的曲线图66。如图9B和9C中所示，对于各种IDT间距中的每一者，在反谐振Qp下在耦合与品质因子之间存在权衡。对于LT压电层厚度hLT，当耦合k2减小时，在反谐振Qp下可实现更高的品质因子。同时，对于不同的IDT间距，对于相同的LT厚度，不会出现最大的耦合k2值。在这点上，针对同一管芯上的装置利用不同的LT压电层厚度hLT，有可能为B41滤波器内的每个谐振器选择不同的工作点。在此示例中，为一些谐振器提供高耦合k2(例如，在图9B中高于12％的耦合)，而在同一管芯上为其它谐振器提供反谐振Qp下的更大品质因子。在实践中，声学参数权衡的实际优化可以是多维的，同时考虑额外的装置要求。如本文所公开，压电层厚度的选择自由度提供了目前在常规SAW滤波器设计和优化程序中不可用的新自由度。
可利用压电层厚度调谐的SAW装置的另一重要声谐振器性质是频率温度系数(TCF)。图10A和10B是展示基于不同压电层厚度值在谐振(TCFs)、反谐振(TCFp)时测得的SAW谐振器的TCF值以及其差(ΔTCF)的曲线图。在图10A和10B中，针对SiO2中间层的两个不同厚度值(例如，170nm和360nm)提供SAW谐振器装置的测量值。图10A是示出对于每个SiO2厚度值跨LT压电层厚度的范围的TCFs和TCFp测量值的曲线图68。图10B是示出图10A的TCFs与TCFp值之间的差ΔTCF的曲线图70。通过针对滤波器管芯内的不同谐振器调整LT压电层厚度/>调适滤波器管芯的热行为变得更灵活。例如，某些谐振器可被配置成具有比其它谐振器小得多的TCF值，其中对于接近40％的/>值，TCFs几乎为零。另一方面，对于接近15％的/>值，TCFp接近零。根据本公开的原理，不同/>值和具有不同TCF值的相应SAW谐振器堆叠可在单个滤波器内或单片芯片上的若干滤波器内组合。以此方式，可实现目前对于常规SAW谐振器无法实现的新解决方案，在常规SAW谐振器中，谐振器在某一频率下的TCF值是必须在滤波器设计中予以考虑的固定值。本公开的原理还可适用于其它滤波器特性，包含电压驻波比(VSWR)随温度的变化等。在这点上，可实施根据本公开的调适压电层厚度以更好地调整并联和串联谐振器在通带中心的温度偏移，以便在目标温度范围内具有更稳定的响应。
还已知SAW谐振器呈现杂散模式，例如主模式的fs下方的瑞利模式、fs上方的纵向极化模式，以及在甚至更高频率下的较高阶模式。此类带外模式可落入其它频带的频率范围中，从而为模块内的多路复用SAW滤波器带来挑战。随着载波聚合需求的进一步增加，这可能变得更加具有挑战性。由于每个模式对压电层厚度具有不同的灵敏度，本公开针对滤波器结构内的不同SAW谐振器调适压电层厚度的原理可提供新的自由度来抑制滤波器内的谐振器的带外模式，或将所述带外模式变换到对应用更有利的频率，例如相关频带之间的窄频率范围。
如先前所描述，在SAW装置内调适或定形压电层厚度可涉及通过选择性蚀刻制造步骤选择性地去除压电层的部分。例如，图11A-11C是涉及SAW装置72的图案化蚀刻和/或图案化修整程序的各种顺序制造步骤处的横截面图解。在图11A中，SAW装置72具备处于衬底12上的压电层14，并且在其间有中间层24，如先前所描述。压电层14可接合到或以其它方式形成于衬底12和中间层24上。如所示，压电层14形成有跨SAW装置72的第一厚度T1。在图11B的制造步骤中，例如硬掩模或图案化抗蚀剂的蚀刻掩模74选择性地涂覆在压电层14的部分上。然后，可在SAW装置72上施加离子束等离子体75以选择性地去除未被蚀刻掩模74覆盖的压电层14的部分。以此方式，压电层14的蚀刻区域具备第二厚度T2。虽然仅示出压电层14的厚度分布中的单个步骤，但选择性去除的制造步骤可重复任何次数以提供跨衬底12的许多不同压电层厚度。在图11C的制造步骤中，图11B的蚀刻掩模74已被去除，并且各种SAW结构可通过图案化压电层14上的IDT 16-1和16-2以及对应反射器结构18A-1、18B-1和18A-2、18B-2而形成。接着可在SAW装置72上方形成介电层26。以此方式，由IDT 16-2和对应反射器结构18A-2和18B-2形成的SAW结构提供于压电层14的蚀刻表面上。在另外的实施例中，例如图11B的蚀刻掩模74的额外蚀刻掩模可在施加介电层26之前提供于至少一个图案化IDT16-1、16-2的每个电极指22上方。对于此类实施例，接着可执行选择性去除在邻近对电极指22之间对齐的压电层14的部分以提供类似于图7的SAW装置48的结构。
为了评估压电层的蚀刻表面上形成的SAW结构的相对质量，提供用于接合晶片的大面积分层衬底结构，包含SiO2中间层上的LT压电层。对于此类大面积晶片，整个晶片中可能存在厚度变化。在这点上，压电层晶片经受选择性蚀刻，使得某些蚀刻区域可具有与晶片的未蚀刻的其它区域类似的厚度。具有相同LT压电层厚度(和SiO2厚度)的对应SAW谐振器其中然后选择用于品质因子比较。图12A是指示跨晶片的厚度差异的去除图76的图解。在晶片上图案化蚀刻掩模78，并且未被蚀刻掩模78覆盖的晶片部分经受离子等离子体蚀刻。图12B是用于理想化蚀刻过程的潜在或理论蚀刻后图80的图解，并且图12C是晶片的测得蚀刻后图82。测得蚀刻后图82与理论蚀刻后图80之间预期存在一些差异，因为有限离子束大小可能导致不可修整的短距离厚度差异。可能导致差异的其它因素可以是蚀刻速率的变化或波动，以及厚度测量工具的有限精度。针对多达230nm或总压电层厚度的约30％的量执行压电层的薄化。
图13A-13J是示出在图12A-12C的图中表征的选择性去除步骤之后制造的SAW谐振器的品质因子和耦合的比较的曲线图。在具有SiO2层和压电层的相当薄膜厚度的蚀刻和未蚀刻(或修整和未修整)晶片位置处选择SAW谐振器。为了进行比较，在限值内对SiO2层和压电层厚度进行滤波，以提供适当的比较，并且针对谐振频率约为1GHz的谐振器提取品质因子(图13B到13D中的QMAX、图13E到13G中的Qp)和耦合(图13H到13J中的k2)。图13A是晶片图84，其指示针对测量值而选择的修整和未修整谐振器装置位置的相对晶片位置。图13B是指示来自修整和未修整晶片区域的谐振器在1GHz下展示约2400的相当品质因子的图示86。图13C是指示基于去除的压电层量(LT修整量)无显著品质因子减小的图示88。最终，图13D是指示滤波的装置之间的压电层厚度(LT厚度)变化在修整与未修整晶片区域之间相当的图示90。图13E是指示来自修整和未修整晶片区域的谐振器在1GHz下展示相当的反谐振品质因子Qp的图示92。图13F是指示基于去除的压电层量(LT修整量)无显著反谐振品质因子减小的图示94。图13G是指示滤波的装置之间的压电层厚度(LT厚度)变化在修整与未修整晶片区域之间相当的图示96。图13H是指示来自修整和未修整晶片区域的谐振器在1GHz下展示相当的耦合的图示98。图13I是指示基于去除的压电层量(LT修整量)无显著反谐振品质因子减小的图示100。最终，图13J是指示滤波的装置之间的压电层厚度(LT厚度)变化在修整与未修整晶片区域之间相当的图示102。在这点上，可在包含超过200nm的某些区域中实现压电材料的选择性去除，而不对所得装置的性能产生可观测到的影响。因此，导引SAW谐振器可制造在压电层的修整或蚀刻区域上，并且与在未修整区域上制造的相当导引SAW谐振器不存在可观测到的品质因子和耦合差异。
为了评估形成于压电层的蚀刻表面上以用于较高频带应用的SAW结构的相对质量，以与上文针对图12A-12C所描述的类似方式提供并选择性地蚀刻分层衬底结构。具有相同LT压电层厚度(和SiO2厚度)的对应SAW谐振器其中然后选择用于品质因子比较。图14A-14J是示出在选择性去除步骤之后制造的SAW谐振器的品质因子和耦合的比较的曲线图。在具有SiO2层和压电层的相当薄膜厚度的蚀刻和未蚀刻(或修整和未修整)晶片位置处选择SAW谐振器。为了进行比较，在限值内对SiO2层和压电层厚度进行滤波，以提供适当的比较，并且针对谐振频率约为1.7GHz的谐振器提取品质因子(图14B到14D中的QMAX、图14E到14G中的Qp)和耦合(图14H到14J中的k2)。图14A是晶片图104，其指示针对测量值而选择的修整和未修整谐振器装置位置的相对晶片位置。图14B是指示来自修整和未修整晶片区域的谐振器在1.7GHz下展示约2200的相当品质因子的图示106。图14C是指示基于去除的压电层量(LT修整量)无显著品质因子减小的图示108。最终，图14D是指示滤波的装置之间的压电层厚度(LT厚度)变化在修整与未修整晶片区域之间相当的图示110。图14E是指示来自修整和未修整晶片区域的谐振器在1.7GHz下展示相当的反谐振品质因子Qp的图示112。图14F是指示基于去除的压电层量(LT修整量)无显著反谐振品质因子减小的图示114。图14G是指示滤波的装置之间的压电层厚度(LT厚度)变化在修整与未修整晶片区域之间相当的图示116。图14H是指示来自修整和未修整晶片区域的谐振器在1.7GHz下展示相当的耦合的图示118。图14I是指示基于去除的压电层量(LT修整量)无显著反谐振品质因子减小的图示120。最终，图14J是指示滤波的装置之间的压电层厚度(LT厚度)变化在修整与未修整晶片区域之间相当的图示122。在这点上，可提供压电材料的选择性去除以用于例如在约600-1000MHz的范围内的低频带应用，如图13A-13J中所示，以及用于高于1.4GHz的中高频带应用，如图14A-14J中所示，并且在所得装置中无可观测到的质量影响。由此，导引SAW谐振器可制造在压电层的修整或蚀刻区域上，并且与在跨各种频带的未修整区域上制造的相当导引SAW谐振器不存在可观测到的品质因子和耦合差异。
本公开的原理可适用于所有声谐振器，包含上文所公开的导引SAW装置。跨此类装置的分层衬底的不同压电薄膜厚度可实现原本不可获得的自由度。有利的效果包含能够通过针对形成于共同衬底上的谐振器集合提供不同压电膜厚度以及单片管芯内的滤波器中的不同压电膜厚度来提供改进和调适的性能特性，包含改进的单片二合一双工器、四合一四路复用器或更高阶的多路复用器以及其它滤波器组合。
可以设想，可以组合前述方面中的任一方面，和/或如本文所描述的各种单独方面和特征以获得额外优点。除非本文相反指示，否则本文所公开的各种实施例中的任一实施例可以与一个或多个其他公开的实施例组合。
本领域技术人员将认识到对本公开的优选实施例的改进和修改。所有此类改进和修改都认为是在本文公开的概念和以下权利要求的范围内。

Claims (22)

1.一种表面声波(SAW)装置，其包括：
载体衬底；
压电层，其处于所述载体衬底上，其中所述压电层的第一部分具有在垂直于所述载体衬底的方向上测量的第一厚度，所述压电层的第二部分具有在垂直于所述载体衬底的方向上测量的第二厚度，并且其中所述第一厚度不同于所述第二厚度；以及
至少一个电极，其处于所述压电层的与所述载体衬底相对的表面上。
2.根据权利要求1所述的SAW装置，其中所述至少一个电极包括所述压电层上的多个电极，所述多个电极限定所述载体衬底上的第一SAW滤波器结构和第二SAW滤波器结构，并且所述第一SAW滤波器结构包括所述压电层的所述第一部分，并且所述第二SAW滤波器结构包括所述压电层的所述第二部分。
3.根据权利要求2所述的SAW装置，其中所述第一SAW滤波器结构和所述第二SAW滤波器结构各自包括数个SAW谐振器。
4.根据权利要求3所述的SAW装置，其中所述第一SAW滤波器结构和所述第二SAW滤波器结构另外包括数个SAW耦合谐振器滤波器。
5.根据权利要求1所述的SAW装置，其中所述至少一个电极包括所述压电层上的多个电极，所述多个电极限定SAW滤波器结构，并且所述SAW滤波器结构包括多个SAW谐振器。
6.根据权利要求5所述的SAW装置，其中所述多个SAW谐振器形成包括所述压电层的所述第一部分的数个串联谐振器，以及包括所述压电层的所述第二部分的数个并联谐振器。
7.根据权利要求1所述的SAW装置，其中所述至少一个电极包括叉指式换能器(IDT)，并且所述SAW装置另外包括布置在所述压电层上的第一反射结构和第二反射结构，使得所述IDT定位在所述第一反射结构与所述第二反射结构之间。
8.根据权利要求7所述的SAW装置，其中所述IDT布置在所述压电层的所述第一部分上，并且所述第一反射结构和所述第二反射结构布置在所述压电层的所述第二部分上。
9.根据权利要求7所述的SAW装置，其中所述压电层的所述第一部分与所述IDT的单个电极指对齐，并且所述压电层的所述第二部分在所述单个电极指的邻近对之间对齐。
10.根据权利要求7所述的SAW装置，其中所述压电层的所述第一部分和所述压电层的所述第二部分沿着所述SAW装置的横向方向布置，使得所述IDT的电极指布置在所述压电层的所述第一部分和所述压电层的所述第二部分两者上。
11.根据权利要求10所述的SAW装置，其中所述压电层的第三部分包括在垂直于所述载体衬底的方向上测量的第三厚度，其中所述第三厚度不同于所述第一厚度和所述第二厚度，并且所述电极指布置在所述压电层的所述第一部分、所述第二部分和所述第三部分上。
12.一种方法，其包括：
提供载体衬底；
在所述载体衬底上提供压电层；
使所述压电层定形以使得所述压电层的第一部分形成有在垂直于所述载体衬底的方向上测量的第一厚度，所述压电层的第二部分形成有在垂直于所述载体衬底的方向上测量的第二厚度，并且其中所述第一厚度不同于所述第二厚度；以及
在所述压电层的与所述载体衬底相对的表面上提供至少一个电极。
13.根据权利要求12所述的方法，其中使所述压电层定形包括应用选择性去除过程以形成所述压电层的所述第二部分，使得所述第二厚度小于所述第一厚度。
14.根据权利要求13所述的方法，其中所述选择性去除过程包括在所述压电层的所述第一部分上形成图案化蚀刻掩模，以及选择性地蚀刻压电层的所述第二部分。
15.根据权利要求13所述的方法，其中所述至少一个电极形成于所述压电层的所述第二部分上。
16.根据权利要求12所述的方法，其中所述至少一个电极包括所述压电层上的多个电极，所述多个电极限定所述载体衬底上的第一表面声波(SAW)滤波器结构和第二SAW滤波器结构，并且所述第一SAW滤波器结构包括所述压电层的所述第一部分，并且所述第二SAW滤波器结构包括所述压电层的所述第二部分。
17.根据权利要求16所述的方法，其中所述第一SAW滤波器结构和所述第二SAW滤波器结构各自包括数个SAW谐振器。
18.根据权利要求12所述的方法，其中所述至少一个电极包括所述压电层上的多个电极，所述多个电极限定表面声波(SAW)滤波器结构，并且所述SAW滤波器结构包括多个SAW谐振器。
19.根据权利要求18所述的方法，其中所述多个SAW谐振器形成包括所述压电层的所述第一部分的数个串联谐振器，以及包括所述压电层的所述第二部分的数个并联谐振器。
20.根据权利要求12所述的方法，其中所述至少一个电极包括叉指式换能器(IDT)，并且所述方法另外包括提供布置在所述压电层上的第一反射结构和第二反射结构，使得所述IDT定位在所述第一反射结构与所述第二反射结构之间。
21.根据权利要求20所述的方法，其中所述IDT布置在所述压电层的所述第一部分上，并且所述第一反射结构和所述第二反射结构布置在所述压电层的所述第二部分上。
22.根据权利要求20所述的方法，其中所述压电层的所述第一部分和所述压电层的所述第二部分沿着所述压电层的横向方向布置，使得所述IDT的电极指布置在所述压电层的所述第一部分和所述压电层的所述第二部分两者上。
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