CN117915250A - 用于热传输的声学谐振器盖子 - Google Patents

Abstract

提供了一种用于对射频信号进行滤波的装置。该装置包括基板和耦接到基板的振膜，振膜包括压电材料。该装置还包括耦接到振膜的叉指换能器(IDT)并且包括多个交错指状物。该装置还包括盖子，其中振膜布置在基板和盖子之间，其中，在振膜的第一主表面和盖子之间具有第一空腔，第一空腔具有第一高度，并且在振膜的与第一主表面相对的第二主表面和基板之间具有第二空腔，第二空腔具有第二高度。此外，振膜的第一主表面和盖子之间的第一高度大于多个交错指状物中的至少一对交错指状物的间距，并且至多是第二高度的四倍。

Description

用于热传输的声学谐振器盖子

相关申请的交叉引用

本申请要求于2022年10月19日提交的美国专利临时申请No.63/417,523以及于2023年10月17日提交的美国非临时专利申请No.18/488,277的优先权，其全部内容通过引用并入本文。

技术领域

本公开涉及使用声波谐振器的射频滤波器，并且更具体地，涉及具有用于改进的热传输的盖子的谐振器。

背景技术

射频(RF)滤波器是双端口器件，该双端口器件被配置为使某些频率通过并阻止其他频率，其中，“通过”意味着以相对较低的信号损耗进行传输，并且“阻止”意味着阻挡或大幅衰减。滤波器使其通过的频率的范围被称为滤波器的“通带”。由这种滤波器阻止的频率的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。对通带或阻带的具体要求可以取决于具体应用。例如，在一些情况下，“通带”可以被定义为滤波器的插入损耗优于诸如1dB、2dB或3dB的定义值的频率范围，而“阻带”可以被定义为滤波器的抑制大于诸如20dB、30dB、40dB或更大值(取决于应用)的定义值的频率范围。

RF滤波器用于通过无线链路来传输信息的通信系统。例如，RF滤波器可以出现在蜂窝基站、移动电话和计算设备、卫星收发器和地面站、IoT(物联网)设备、膝上型计算机和平板计算机、固定点无线电链路和其他通信系统的RF前端中。RF滤波器也用于雷达、电子和信息战系统。

无线系统中的RF滤波器的性能增强可以对系统性能产生广泛的影响，特别是对于在较高模式下操作的RF滤波器的声学谐振器。RF滤波器的改进可以用于提供系统性能改进，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。这些改进可以在无线系统的多个级别(例如，在RF模块、RF收发器、移动或固定子系统、或网络级别)处单独或组合地实现。

然而，即使这项技术不断发展，XBAR谐振器在操作期间以高功率驱动时也会遭受高温。例如，对于在高功率操作期间散发的热量，基于独立式薄膜的XBAR谐振器通常具有较大的热阻。这种效应会限制操作功率和产品寿命。

发明内容

因此，根据本公开的示例性方面，公开了一种具有用于改进的热传输的盖子构造的声学谐振器。具体地，声学谐振器可以包括：压电层；叉指换能器(IDT)，在压电层的表面处，并且包括多个交错指状物；盖子，设置在压电层的上方，并且在盖子和压电层之间限定第一空腔；基板，设置在与盖子相对的压电层的下方；以及介电层，设置在基板和压电层之间，并且具有至少部分地在介电层中延伸的第二空腔。在该方面，第一空腔的高度大于多个交错指状物中的至少两个交错指状物的间距，并且至多是第二空腔的高度的四倍。

在另一示例性方面，第一空腔的高度大于或等于第二空腔的高度。

在另一示例性方面，间距对应于至少两个交错指状物之间的中心到中心间隔。

在另一示例性方面，基于盖子和压电层之间的距离被配置为对应于第一空腔的高度，压电层和盖子之间的热传导对应于通过第一空腔的热传导。

在另一示例性方面，压电层和盖子之间的热传导形成与第一空腔的面积和第一空腔的高度成比例的热传导通道。

在又另一示例性方面，盖子包括半导体材料。

在另一示例性方面，压电层和IDT被配置为使得施加到IDT的相应射频信号在压电层内主要激发剪切声学模式。

在另一示例性方面，声学谐振器还包括填充在第一空腔和第二空腔中的气体，气体被配置为增加通过第一空腔和第二空腔的热传导。

在另一示例性方面，第一空腔和第二空腔中的每个空腔的高度是在与压电层的表面实质和/或主要垂直的方向上测量的。

在另一示例性方面，声学谐振器还包括设置在盖子和压电层之间的金属层，使得金属层的内表面在盖子和压电层之间限定第一空腔。此外，声学谐振器可以包括在IDT上以及在IDT的交错指状物之间的附加介电层，使得第一空腔的高度被限定在盖子的底表面和介电层的与IDT相反的表面之间。

根据示例性方面，提供了一种滤波器件，该滤波器件包括：至少一个压电层；多个叉指换能器(IDT)，在至少一个压电层的表面处，并且每个叉指换能器包括多个交错指状物；多个盖子，分别设置在至少一个压电层的上方，并且在相应多个盖子和至少一个压电层之间限定多个第一空腔；至少一个基板，分别设置在至少一个压电层的下方，并且与多个盖子相对；以及至少一个介电层，设置在至少一个基板和至少一个压电层之间，并且具有至少部分地在至少一个介电层中延伸的多个第二空腔。在该方面，多个第一空腔中的每个第一空腔的高度大于多个交错指状物中的至少两个交错指状物的间距，并且至多是多个第二空腔中的每个第二空腔的高度的四倍。

根据示例性方面，提供了一种射频模块，该射频模块包括具有多个声学谐振器的滤波器件，每个声学谐振器包括：压电层；叉指换能器(IDT)，在压电层的表面处，并且包括多个交错指状物；盖子，设置在压电层的上方，并且在盖子和压电层之间限定第一空腔；基板，设置在与盖子相对的压电层的下方；以及介电层，设置在基板和压电层之间，并且具有至少部分地在介电层中延伸的第二空腔。在该方面，射频电路耦接到滤波器件，滤波器件和射频电路被封装在公共封装内。此外，对于多个声学谐振器中的每一个，第一空腔的高度大于多个交错指状物中的至少一对交错指状物的间距，并且至多是第二空腔的高度的四倍。

以上示例方面的简化概述用于提供对本公开的基本理解。该概述不是对所有设想的方面的广泛概述，并且既不旨在确定所有方面的关键或决定性要素，也不旨在划定本公开的任何或所有方面的范围。其唯一目的是以简化形式呈现一个或多个方面，作为后文中的对本公开的更详细描述的前言。为了实现前述目的，本公开的一个或多个方面包括权利要求中描述且示例性指出的特征。

附图说明

并入本说明书并形成其一部分的附图示出了本公开的一个或多个示例方面，并且与具体实施方式一起用于解释本公开的原理和实施方式。

图1A包括横向激发的薄膜体声学谐振器(XBAR)的示意性平面图和两个示意性截面图。

图1B示出了XBAR的备选构造的示意性截面图。

图2A是图1A的XBAR的一部分的放大示意性截面图。

图2B是图1A的XBAR的备选构造的放大示意性截面图。

图2C是图1A的XBAR的另一备选构造的放大示意性截面图。

图2D是图1A的XBAR的另一备选构造的放大示意性截面图。

图3A是根据示例性方面的XBAR的示意性截面图。

图3B是根据示例性方面的XBAR的备选示意性截面图。

图4是示出了XBAR中的剪切水平声学模式的图。

图5A是使用图1A和/或图1B的XBAR的滤波器的示意性框图。

图5B是根据示例性方面的包括声波滤波器件在内的射频模块的示意图。

图6是根据示例性方面的具有用于改进的热传输的盖子630的声学谐振器600的示意性截面图。

图7示出了根据示例性方面的电容相对于板厚度与波长之商而变化的示例性图。

图8示出了根据示例性方面的制造如本文所述的滤波器的方法的流程图。

具体实施方式

现在参考附图描述所公开的声学谐振器、滤波器件和制造该声学谐振器、滤波器件的方法的各个方面，其中，相同的附图标记可以用于始终表示相同的元件。在下面的描述中，出于说明的目的，阐述了许多具体细节以促进对本公开的一个或多个方面的透彻理解。然而，在一些或所有实例中显而易见的是，下面描述的任何方面可以在不采用下面描述的具体设计细节的情况下实践。在其他实例中，以框图形式示出了公知的结构和设备以便于描述一个或多个方面。下面给出了本发明的一个或多个方面的简化概述，以提供对本发明的基本理解。

图1A示出了声学谐振器器件(即，横向激发的薄膜体声学谐振器(XBAR)100)的简化示意性顶视图和正交截面图。诸如谐振器100的XBAR谐振器可以用于包括带阻滤波器、带通滤波器、双工器和多路复用器在内的各种RF滤波器。XBAR特别适合用于频率高于3GHz的通信频段的滤波器。

一般而言，XBAR 100由分别形成在压电层110(本文中，压电层或压电层可以互换使用)的一个表面或两个表面处的薄膜导体图案构成，该压电层110具有平行的前侧112和后侧114(通常也分别被称为第一表面和第二表面)。应当理解，术语“平行”通常是指前侧112和后侧114彼此相对，并且这些表面不一定是平坦的并且不一定彼此平行。例如，由于由沉积工艺导致的制造差异，前侧112和后侧114可以具有如本领域技术人员将理解的表面起伏。

根据示例性方面，压电层是诸如铌酸锂、钽酸锂、硅酸镧镓、氮化镓或氮化铝之类的压电材料的薄单晶层。应当理解，术语“单晶”不一定意味着完全单一的晶体结构，并且可以包括由于制造差异而产生的杂质，只要晶体结构在可接受公差内即可。对压电层进行切割，使得X、Y和Z晶轴相对于前侧和后侧的取向是已知的且是一致的。在本文描述的示例中，压电层是Z-切割的，即，Z轴垂直于前侧112和后侧114。然而，XBAR可以在具有其他晶体取向(包括旋转Z-切割、Z-切割、以及旋转YX-切割)的压电层上制造。

Y-切割系列(例如，120Y和128Y)通常被称为120YX或128YX，其中“切割角”是y轴与层的法线之间的角度。“切割角”等于β+90°。例如，具有欧拉角[0°，30°，0°]的层通常被称为“120°旋转Y-切割”或“120Y”。因此，120YX和128YX的欧拉角分别为(0，120至90，0)和(0，128至90，0)。“Z-切割”通常被称为ZY-切割，并且被理解为意味着层表面垂直于Z轴，但波沿Y轴传播。ZY-切割的欧拉角为(0，0，90)。

除了压电层110的形成振膜(diaphragm)115的部分之外，压电层110的后侧114可以至少部分地由基板120的表面支撑，振膜115位于空腔140上方(例如，跨越空腔140或在空腔140上方延伸)，空腔140在位于压电层110下方的一个或多个层(诸如基板上方或基板中的一个或多个中间层)中。换言之，压电层110的后侧114可以经由一个或多个中间层(例如，介电层)直接或间接地耦接或连接到基板120的表面。此外，本文中可互换使用的短语“由……支撑”和“附接”可以意味着直接附接、间接附接、机械上支撑、结构上支撑或其任何组合。压电层的位于空腔上方(例如，跨越空腔或在空腔上方延伸)的部分在本文中可以被称为“振膜”115，因为它与麦克风的振膜物理上相似。如图1A所示，振膜115与压电层110的在空腔140的整个周边145周围的其余部分邻接。在该上下文中，“邻接”是指“连续地连接而没有任何中间物”。然而，在示例性方面，振膜115可以被配置为使得振膜115的边缘表面的至少50％耦接到压电层110的边缘。

根据示例性方面，基板120被配置为向压电层110提供机械支撑。基板120例如可以是硅、蓝宝石、石英或一些其他材料或材料的组合。压电层110的后侧114可以使用晶片接合工艺接合到基板120。备选地，压电层110可以在基板120上生长，或者以某种其他方式由基板支撑或附接到基板。

出于本公开的目的，“空腔”具有“实体内的空的空间”的常规含义。空腔140可以是完全穿过基板120的孔(如部分A-A所示)、介电层内的孔(如图1B所示)或基板120中的凹槽。例如，可以通过在直接或间接地附接压电层110和基板120之前或之后对基板120进行选择性蚀刻来形成空腔140。

如图所示，XBAR 100的导体图案包括叉指换能器(IDT)130。IDT 130包括从第一母线132延伸的第一多个平行指状物(例如，指状物136)以及从第二母线134延伸的第二多个指状物。第一多个平行指状物和第二多个平行指状物彼此交错。交错指状物的至少一部分重叠距离AP，该距离AP通常被称为IDT的“孔径”(aperture)。IDT 130的最外侧的指状物之间的中心到中心距离L是IDT的“长度”(1ength)。

在图1A的示例中，IDT 130在压电层110的前侧112的表面(例如，第一表面)处。然而，如下所述，在其他构造中，IDT 130可以在压电层110的后侧114的表面(例如，第二表面)处，或者分别在压电层110的前侧112和后侧114两者的表面处。

第一母线132和第二母线134被配置为XBAR 100的端子。在操作中，施加在IDT 130的两个母线132、134之间的射频或微波信号在压电层110内主要激发声学模式。如将进一步详细讨论的，主要激发的声学模式是体剪切模式或体声波，其中，体剪切声波的声能在压电层110中被IDT 130激发并且沿与压电层110的表面实质和/或主要正交的方向传播，该方向也主要垂直于或横向于由IDT指状物产生的电场的方向。即，当在两个母线132、134之间施加射频或微波信号时，施加到各组IDT指状物的RF电压产生相对于压电层110的表面横向激发的时变电场。因此，在一些情况下，主要激发的声学模式通常可以被称为横向激发的体声波，因为与传播相反，位移主要发生在压电层的体的方向上，如下面参考图4更详细讨论的。

出于本公开的目的，“主要声学模式”通常可以指在主要厚度剪切方向(例如，X方向)上引起振动位移的操作模式，因此波实质和/或主要在连接压电层的相对的前表面和后表面的方向上(即，Z方向上)传播。换言之，波的X方向分量显著小于Z方向分量。“主要激发的声学模式”中的术语“主要”的使用不一定指低阶或高阶模式。因此，XBAR被视为横向激发的薄膜体波谐振器。一种物理约束是：当射频或微波信号施加在IDT 130的两个母线132、134之间时，产生的热量必须从谐振器消散以提高性能。一般而言，热量可以通过(例如，电极本身中的)振膜上的横向传导以及通过空腔到基板的竖直传导来消散。下面描述的示例性方面提供了改进的热传输以提高谐振器的性能(例如，Q因子)。

在一种情况下，IDT 130位于压电层110处或位于压电层110上，使得至少IDT的指状物在压电层110的位于空腔140上方的部分(例如，如本文所述的振膜115)处延伸或在该部分上延伸。如图1A所示，空腔140具有矩形截面，其范围大于IDT 130的孔径AP和长度L。根据其他示例性方面，XBAR的空腔可以具有不同的截面形状，例如规则或不规则的多边形。XBAR的空腔可以具有多于或少于四个侧表面，这些侧表面可以是直的或弯曲的。

为了便于在图1A中呈现，IDT指状物的几何间距和宽度相对于XBAR的长度(尺寸L)和孔径(尺寸AP)被大大放大了。典型的XBAR在IDT中具有多于十个平行指状物。例如，根据示例性方面，XBAR在IDT中可以具有数百个甚至数千个平行指状物。类似地，截面图中指状物的厚度被大大放大了。

图1B示出了备选的XBAR构造100′的示意性截面图。在图1B中，谐振器100′的空腔140(其通常可以对应于图1A的空腔140)完全形成在介电层124(例如SiO₂，如图1B所示)内，该介电层124位于基板120(在图1B中被指示为Si)和压电层110(在图1B中被指示为LN)之间。尽管单个介电层124被示出为具有(例如，通过蚀刻)形成在其中的空腔140，但应当理解，介电层124可以由形成在彼此之上的多个单独介电层形成。

此外，在图1B的示例中，空腔140的所有侧面均由介电层124限定。然而，在其他示例性实施例中，空腔140的一个侧面或多个侧面可以由基板120或压电层110限定。在图1B的示例中，空腔140具有梯形形状。然而，如上所述，空腔形状不受限制，并且可以是矩形、椭圆形或其他形状。

图2A示出了图1A或图1B的XBAR 100的详细示意性截面图。压电层110是具有厚度ts的压电材料的单晶层。ts例如可以是100nm至1500nm。当在从3.4GHZ至7GHz的5G NR和Wi-Fi^TM频段的滤波器中使用时，厚度ts例如可以是150nm至500nm。

在该方面，可以在压电层110的前侧112上形成前侧介电层212(例如，第一介电涂层或材料)。根据定义，XBAR的“前侧”是背对基板的表面。前侧介电层212具有厚度tfd。如图2A所示，前侧介电层212覆盖IDT指状物238a、238b，指状物238a、238b可以对应于如上面关于图1A描述的指状物136。尽管未在图2A中示出，但前侧介电层212也可以仅沉积在IDT指状物238a、238b之间。在这种情况下，可以在IDT指状物上沉积附加薄介电层(未示出)以对指状物进行密封和钝化。此外，尽管图2A中也未示出，但前侧介电层212例如也可以仅沉积在选择的IDT指状物238a上。

后侧介电层214(例如，第二介电涂层或材料)也可以形成在压电层110的后侧114的后侧上。通常，出于本公开的目的，术语“后侧”是指在与IDT结构的导体图案相对的一侧和/或与前侧介电层212相对的一侧上。此外，后侧介电层214具有厚度tbd。前侧介电层212和后侧介电层214可以是非压电介电材料，例如二氧化硅或氮化硅。tfd和tbd例如可以是0至500nm。tfd和tbd可以小于压电层的厚度ts。tfd和tbd不一定相等，并且前侧介电层212和后侧介电层214不一定是相同的材料。根据各个示例性方面，前侧介电层212和后侧介电层214中的任一个或两者可以由两种或更多种材料的多层形成。

IDT指状物238a、238b可以是铝、基本铝合金、铜、基本铜合金、铍、金或一些其他导电材料。诸如铬或钛的其他金属的薄(相对于导体的总厚度)层可以形成在这些指状物的下方和/或上方，以提高指状物与压电层110之间的粘合性，和/或钝化或封装这些指状物。IDT的母线(图1A中的132、134)可以由与这些指状物相同或不同的材料制成。在各个示例性方面，IDT指状物的截面形状可以是梯形(指状物238a)、矩形(指状物238b)或一些其他形状。

尺寸p是相邻IDT指状物(诸如图2A至图2C中的IDT指状物238a、238b)之间的中心到中心间隔。如图2A所示，可以在指状物的宽度“w”的中心处测量中心到中心间隔的中心点。在一些情况下，如果给定指状物的宽度沿指状物的长度而改变、如果宽度和延伸方向改变、或其任何变化，则中心到中心间隔可以改变。在这种情况下，对于沿着AP的给定位置，中心到中心间隔可以被测量为平均中心到中心间隔、最大中心到中心间隔、最小中心到中心间隔、或其任何变化。相邻指状物可以各自从不同的母线延伸，并且中心到中心间隔可以是从自第一母线延伸的第一指状物的中心到与第一指状物相邻且从第二母线延伸的第二指状物的中心测量的。中心到中心间隔在IDT的长度上可以是恒定的，在这种情况下，尺寸p可以被称为IDT的间距(pitch)和/或XBAR的间距。然而，根据下面将更详细讨论的示例性方面，中心到中心间隔沿IDT的长度变化，在这种情况下，IDT的间距可以是IDT的长度上的尺寸p的平均值。与其他相邻指状物相比，从一个指状物到相邻指状物的中心到中心间隔可以在多个相邻对的离散部分或其任何组合中连续变化。每个IDT指状物(诸如图2A、图2B和图2C中的IDT指状物238a、238b)具有垂直于每个指状物的长方向测量的宽度w。宽度w在本文中也可以被称为“标记”(mark)。一般而言，IDT指状物的宽度在IDT的长度上可以是恒定的，在这种情况下，尺寸w可以是每个IDT指状物的宽度。然而，在如下面将讨论的示例性方面，各个IDT指状物的宽度沿IDT 130的长度变化，在这种情况下，尺寸w可以是IDT指状物在IDT的长度上的宽度的平均值。注意，IDT指状物的间距p和宽度w是在平行于IDT的长度L的方向上测量的，如图1A中所定义的。

一般而言，XBAR的IDT与表面声波(SAW)谐振器中使用的IDT显著不同，主要在于XBAR的IDT激发如下面关于图4更详细地描述的剪切厚度模式，其中SAW谐振器在操作中激发表面波。此外，在SAW谐振器中，IDT的间距是谐振频率下的声波波长的二分之一。此外，SAW谐振器IDT的标记间距比率通常接近0.5(即，标记或指状物宽度约为在谐振时的声波波长的四分之一)。在XBAR中，IDT的间距p通常是这些指状物的宽度w的2倍至20倍。此外，IDT的间距p通常是压电层110的厚度ts的2倍至20倍。此外，XBAR中IDT指状物的宽度不限于在谐振时声波波长的四分之一。例如，XBAR IDT指状物的宽度可以是500nm或更大，使得IDT可以使用光学光刻来制造。IDT指状物的厚度tm可以从100nm至约等于宽度w，因为光刻工艺通常不能支持厚度大于宽度的构造。IDT的母线(图1A中的132、134)的厚度可以等于IDT指状物的厚度tm、小于IDT指状物的厚度tm、大于IDT指状物的厚度tm、或其任何组合。注意，本文描述的XBAR器件不限于本文描述的尺寸范围。

此外，与SAW滤波器不同，XBAR的谐振频率取决于其振膜的总厚度(即，在竖直或厚度方向上)，包括压电层110以及设置在其上的前侧介电层212和后侧介电层214。在示例性方面，可以改变一个或两个介电层的厚度以改变滤波器中的各种XBAR的谐振频率。例如，梯形滤波器电路中的并联谐振器可以包含较厚的介电层，以相对于具有较薄介电层的串联谐振器降低并联谐振器的谐振频率，从而降低总厚度。

返回参考图2A，IDT指状物238a、238b上方的前侧介电层212的厚度tfd可以大于或等于处理并钝化压电层110的前侧112上的IDT指状物和其他导体所需的最小厚度。根据示例性方面，取决于前侧介电层的材料和沉积的方法，最小厚度例如可以是10nm至50nm。后侧介电层214的厚度可以被构造为特定厚度以调节谐振器的谐振频率，如下面将更详细描述的。

尽管图2A公开了IDT指状物238a和238b在压电层110的前侧112处的构造，但可以提供备选构造。例如，图2B示出了备选构造，其中，IDT指状物238a、238b在压电层110的后侧114处(即，面对空腔)并且被后侧介电层214覆盖。前侧介电层212可以覆盖压电层110的前侧112。在示例性方面，可以修整或蚀刻设置在每个谐振器的振膜上的介电层以调整谐振频率。然而，如果介电层在振膜的面对空腔的一侧上，则存在(例如，由指状物上的涂层产生的)杂散模式的变化。此外，通过IDT的顶部上涂覆的钝化层，标记会改变，这也可以导致杂散。因此，如图2B所示，将IDT指状物238a、238b设置在压电层110的后侧114处，与IDT指状物238a和238b在压电层110的前侧112上时相比，可以消除解决频率的变化以及其对杂散的影响的需要。

图2C示出了备选构造，其中，IDT指状物238a、238b在压电层110的前侧112上并且被前侧介电层212覆盖。IDT指状物238c、238d也在压电层110的后侧114上并且也被后侧介电层214覆盖。如前所述，前侧介电层212和后侧介电层214不一定是相同的厚度或相同的材料。

图2D示出了另一备选构造，其中，IDT指状物238a、238b在压电层110的前侧112上并且被前侧介电层212覆盖。对前侧介电层的表面进行平坦化。可以例如通过抛光或一些其他方法对前侧介电层进行平坦化。具有厚度tp的介电材料薄层可以覆盖IDT指状物238a、238b以对指状物进行密封和钝化。尺寸TP例如可以是10nm至50nm。

图3A和图3B示出了XBAR 100的沿图1A中定义的截面A-A的两个示例性截面图。在图3A中，与压电层110相对应的压电层310直接附接到基板320，该基板320可以对应于图1A的基板120。此外，在压电层310的包含XBAR的IDT的部分(即，振膜315)下方的基板中形成未完全贯穿基板320的空腔340。在示例性方面，空腔340可以对应于图1A和/或图1B的空腔140。在示例性方面，空腔340可以例如通过在附接压电层310之前蚀刻基板320来形成。备选地，空腔340可以通过用选择性蚀刻剂蚀刻基板320而形成，该选择性蚀刻剂通过在压电层310中提供的一个或多个开口到达该基板。

图3B示出了备选方面，其中，基板320包括基底322、以及设置在压电层310和基底322之间的中间层324。例如，基底322可以是硅(例如，硅支撑基板)，并且中间层324可以是二氧化硅或氮化硅或一些其他材料，例如中间介电层。即，在该方面，基底322与中间层324被统称为基板320。如进一步所示，在压电层310的包含XBAR的IDT指状物的部分(即，振膜315)下方的中间层324中形成空腔340。例如可以通过在附接压电层310之前蚀刻中间层324来形成空腔340。备选地，可以通过蚀刻中间层324来形成空腔340。在其他示例实施例中，可以通过其他方式在中间层324中限定空腔340，无论是否蚀刻中间层324来限定空腔340。在一些情况下，可以使用通过在压电层310中设置的一个或多个开口(未示出)到达基板的选择性蚀刻剂来执行蚀刻。

在这种情况下，振膜315(其在示例性方面可以对应于例如图1A的振膜115)可以与压电层310的在空腔340的大部分周边的周围的其余部分邻接。例如，振膜315可以与压电层310的在空腔340的至少50％的周边的周围的其余部分邻接。如图3B所示，空腔340完全延伸穿过中间层324。即，振膜315可以具有面对压电层310的外边缘，其中振膜315的边缘表面的至少50％耦接到压电层310的面对振膜315的边缘。该构造提供了谐振器的增加的机械稳定性。

在其他构造中，空腔340可以部分地延伸到中间层324内但不完全穿过中间层324(即，中间层324可以在基底322的顶部上的空腔的底部上方延伸)，或者可以延伸穿过中间层324并(部分地或全部)进入基底322。如上所述，应当理解，根据各个示例性方面，IDT的交错指状物可以设置在图3A和图3B中的振膜315的任一表面或两个表面上。

图4是XBAR中的感兴趣的主要激发的声波模式的图形说明。图4示出了XBAR 400的一小部分，包括压电层410和三个交错的IDT指状物430。通常，根据示例性方面，XBAR 400的示例性构造可以对应于上面描述并且在图2A至图2D中示出的任一构造。因此，应当理解，压电层410可以对应于压电层110，并且IDT指状物430可以根据例如指状物238a和238b的任一构造来实现。

在操作中，将RF电压施加到交错指状物430。该电压在这些指状物之间产生随时间变化的电场。电场的方向是横向于(即，横向激发的)或主要平行于压电层410的表面，如标记为“电场”的箭头所指示的。由于压电层410的高介电常数，相对于空气而言，电场高度集中在压电层中。横向电场在压电层410中引入剪切变形，因此在压电层410中强烈激发剪切声学模式。在该上下文中，“剪切变形”被定义为材料中的平行平面保持平行并在相对于彼此平移同时保持恒定距离的变形。换言之，材料的平行平面相对于彼此横向移位。“剪切声学模式”被定义为介质中导致介质剪切变形的声学振动模式。XBAR 400中的剪切变形由曲线460表示，其中，相邻小箭头提供原子运动的方向和幅度的示意性指示。注意，为了便于在图4中的可视化，原子运动的程度以及压电层410的厚度已经被放大。虽然原子运动主要是横向的(即，如图4所示的水平方向的)，但主要激发的剪切声学模式的声能流的方向实质和/或主要正交于压电层的表面，如箭头465所指示的。

基于剪切声波谐振的声学谐振器可以实现比当前最先进的其中电场施加在厚度方向的薄膜体声学谐振器(FBAR)和固态安装谐振器体声波(SMR BAW)器件更好的性能。在这种器件中，声学模式是压缩的，其中原子运动和声能流的方向在厚度方向上。另外，与其他声学谐振器相比，剪切波XBAR谐振的压电耦合可以较高(＞20％)。因此，高压电耦合能够设计和实现具有可观带宽的微波和毫米波滤波器。

图5A是使用XBAR(诸如上述通用XBAR构造100)的高频带通滤波器500的示意性电路图和布局。滤波器500具有常规梯形滤波器架构，包括三个串联谐振器510A、510B和510C以及两个并联谐振器520A和520B。串联谐振器510A、510B和510C串联连接在第一端口与第二端口之间(因此被称为“串联谐振器”)。在图5A中，第一端口和第二端口分别被标记为“入(In)”和“出(Out)”。然而，滤波器500是双向的并且任一端口可以用作滤波器的输入或输出。并联谐振器520A和520B从串联谐振器之间的节点连接到地。滤波器可以包含在图5A中未示出的附加电抗组件，例如电感器。在示例性方面，所有并联谐振器和串联谐振器都是XBAR(例如，如上所述的XBAR构造100和/或100’中的任一个)。包括三个串联谐振器和两个并联谐振器是示例。滤波器可以具有多于或少于五个总谐振器、多于或少于三个串联谐振器、以及多于或少于两个并联谐振器。通常，所有串联谐振器串联连接在滤波器的输入与输出之间。所有并联谐振器通常连接在地与输入、输出或两个串联谐振器之间的节点之间。

在示例性滤波器500中，滤波器500的串联谐振器510A、510B和510C以及并联谐振器520A和520B形成在接合到硅基板(不可见)的压电材料的至少一个压电层512(并且在一些情况下为单个压电层512)上。然而，在备选方面，例如，单独的谐振器可以各自形成在接合到单独基板的单独压电层上。此外，每个谐振器包括相应的IDT(未示出)，其中，至少IDT的指状物设置在基板中的空腔上方。在该上下文和类似上下文中，术语“相应的”意味着“将事物彼此相关”，即，具有一对一的对应关系。在图5A中，空腔被示意性地示出为虚线矩形(例如，矩形535)。在该示例中，每个IDT设置在相应的空腔上方。在其他滤波器中，两个或更多个谐振器的IDT可以设置在单个空腔上方。

滤波器500中的谐振器510A、510B、510C、520A和520B中的每个谐振器具有谐振器的导纳非常高的谐振和谐振器的导纳非常低的反谐振。谐振和反谐振分别发生在谐振频率和反谐振频率处，对于滤波器500中的各种谐振器，谐振频率和反谐振频率可以相同或不同。简而言之，每个谐振器在其谐振频率下可以被视为短路，而在其反谐振频率下可以被视为开路。在并联谐振器的谐振频率和串联谐振器的反谐振频率处，输入-输出传输函数将接近于零。在典型滤波器中，并联谐振器的谐振频率位于滤波器通带的下边缘下方，并且串联谐振器的反谐振频率位于通带的上边缘上方。

谐振器的谐振频率和反谐振频率之间的频率范围对应于谐振器的耦合(coupling)。取决于滤波器500的设计参数，谐振器510A、510B、510C、520A和520B中的每个谐振器可以具有相应谐振器被调谐到的特定耦合参数，以便实现滤波器500所需的频率响应。

根据示例性方面，串联谐振器510A、510B和510C以及并联谐振器520A和520B中的每个谐振器可以具有如上面关于图1A至图3B所描述的XBAR构造，其中具有IDT指状物的振膜跨越空腔上方。此外，如下面将讨论的，串联谐振器510A、510B和510C以及并联谐振器520A和520B中的每一个还可以具有图6的用于热传输的盖子结构和特定构造。

图5B是根据示例性方面的包括声波滤波器件在内的射频模块的示意图。具体地，图5B示出了根据示例性方面的包括一个或多个声波滤波器544在内的射频模块540。所示的射频模块540还包括射频(RF)电路(或电路)543。在示例性方面，声波滤波器544可以包括一个或多个滤波器500，该滤波器500包括XBAR，如上面参考图5A所描述的。在示例性方面，声波滤波器544可以包括具有图6的用于热传输的盖子结构和构造的一个或多个声波谐振器，如下面将讨论的。

图5B所示的声波滤波器544包括端子545A和545B(例如，第一端子和第二端子)。端子545A和545B可以用作例如声波滤波器544的输入接触部和输出接触部。尽管示出了两个端子，但对于特定应用，可以实现任何合适数量的端子。声波滤波器544和RF电路543在图5B中的封装基板546(例如，公共基板)上。封装基板546可以是层压基板。端子545A和545B可以分别通过电连接器548A和548B分别电连接到封装基板546上的接触部547A和547B。电连接器548A和548B例如可以是凸块或布线接合。在示例性方面，通过使用或不使用封装基板546，声波滤波器544和RF电路543可以一起封装在公共封装内。

RF电路543可以包括任何合适的RF电路。例如，RF电路可以包括一个或多个射频放大器(例如，一个或多个功率放大器和/或一个或多个低噪声放大器)、一个或多个射频开关、一个或多个附加RF滤波器、一个或多个RF耦接器、一个或多个延迟线、一个或多个移相器或其任何合适的组合。RF电路543可以电连接到一个或多个声波滤波器544。射频模块540可以包括一个或多个封装结构，以例如提供保护和/或有助于更容易地处理射频模块540。这种封装结构可以包括形成在封装基板546上方的包覆成型结构。包覆成型结构可以封装射频模块540的一些或全部组件。

根据上述示例性方面和构造，XBAR声学谐振器(例如，构造100和100’)包括：在声学谐振器的空腔上方形成振膜的压电层(或板)。然而，基于独立式振膜的这种声学谐振器对于高功率操作期间散发的热量通常具有较大的热阻抗。这限制了操作功率和产品寿命。在示例性方面，基于前侧蚀刻的声学滤波器在氦或其他高导热率气体环境中的密闭封装可以用于增加从振膜到基板的热传导。

通过这些构造，声学谐振器(例如，XBAR)存在两个主要热传导通道：振膜上的横向传导，主要在电极中；以及通过振膜(例如，压电层)和基板之间的空气(例如，气体)空腔的竖直传导。为了改进前者路径，可以使用缩小谐振器孔径的方法，但这种修改也可能降低声学Q因子。为了改进后者，可以使空气空腔更浅，但这种修改会降低有效的声学耦合，并且带来压电层从基板不完全脱离的风险。此外，使用较高导热率的气体(例如，氦气或氖气)可以允许孔径和空腔尺寸保持最佳，同时改善散热。

气密密封的声学滤波器还可以包括各种基板、盖子和接合材料，只要其密封地包围氦气即可。电气路由可以穿过具有硅通孔(“TSV”)的盖子(例如，由硅形成)。此外，空腔中的氦气可以提供比空气高六倍的导热率，因此，用氦气代替空气可以将空腔高度降低六倍。空腔还可以具有允许封装环境和密闭空腔中的氦气填充振膜和基板之间的空腔的孔或穿孔。

根据示例性方面，与1.0μm的空腔(具有空气)深度相比，对于约2.0μm和6.0μm的前侧蚀刻(FSE)空腔深度，氖气和氦气分别能够相对于后侧蚀刻(BSE)空腔减少30％的热阻。此外，对于1.0μm的FSE空腔深度，与BSE空腔相比，氖气和氦气的热阻分别降低了45％和72％。因此，可用空腔深度的有效范围可以被估计为0.5μm至5.0μm，具体取决于填充在空腔中的气体和可接受的寄生电容。

如下面将更详细描述的，根据示例性方面，用于声学谐振器的封装可以是除了谐振器之外的封装器件或结构，并且谐振器安装在其中或与其耦接。另外，该封装可以包括谐振器的振膜或压电层下方的空腔。空腔可以是前侧蚀刻(FSE)的或后侧蚀刻(BSE)的。根据示例性方面，气密密封构造可以是气体密封、空气密封和/或液体密封。

具体地，图6是根据示例性方面的具有用于改进的热传输的盖子650的声学谐振器600的示意性截面图。应当理解，图6的声学谐振器600可以基本上对应于图1A的声学谐振器100和/或图1B的声学谐振器100’。此外，尽管图6示出了上述和图2A所示的类似构造(其中，IDT在压电层610的与基板620相反的表面上)，但声学谐振器600通常可以具有上面关于图2A至图2D描述的任何IDT构造。

如图所示，声学谐振器600包括基板620和压电层610，该压电层610通过一个或多个介电层(例如，介电层624)耦接到基板620。在示例性方面，如上所述，基板620可以对应于基板120，并且压电层610可以对应于压电层110。此外，类似于图1B的构造，空腔640A至少部分地设置在介电层624中。尽管图6中未示出，但空腔640A可以完全在介电层624内，如上面参考图1B所讨论的。

在示例性方面，压电层610可以包括压电材料，例如铌酸锂、钽酸锂、硅酸镧镓、氮化镓或氮化铝。此外，介电层624可以是形成在基板620(该基板620可以是硅)上的二氧化硅层，使得空腔640A形成在二氧化硅层624中。根据本公开，空腔640A可以被视为后侧蚀刻(BSE)空腔并且也被称为下(或第二)空腔。

如进一步所示，声学谐振器600包括耦接到压电层610的叉指换能器(IDT)630。在一个实施方式中，IDT 630耦接到压电层610的上表面，使得上(或第一)空腔640B(也可以被视为前侧蚀刻(FSE)空腔)形成在IDT 630上方。在另一实施方式中，IDT 630可以耦接到压电层610的(与上表面相对的)下表面，使得下(或第二)空腔640A形成在IDT 630和基板620之间，即，IDT 630面对基板620，基板620还可以包括设置在其上的介电层624(例如，二氧化硅)。在一个或多个实施方式中，类似于图2C所示的构造和上述构造，XBAR 600可以包括：第一IDT，耦接到压电层610的上表面；以及第二IDT，耦接到压电层610的下表面。还如上所述，IDT 630包括多个交错指状物。如上面参考图4所描述的，可以将射频信号施加到IDT以利用多个交错指状物在压电层610的至少一部分中激发主要剪切声学模式。

根据示例性方面，声学谐振器600包括相对于压电层610布置的盖子650。在示例性方面，盖子650可以包括半导体材料(例如，硅)，其为声学谐振器提供保护盖并且也由被配置用于充分散热的材料形成。如示例性方面进一步所示，压电层610布置在基板620和盖子650之间，其中，上(或第一)空腔640B在盖子650的底表面与压电层610在厚度方向(例如，Z方向)上的上或第一主(或主要)表面之间具有第一高度(被表示为H_顶)，并且下(或第二)空腔640A在介电层624与压电层610的在厚度方向(例如，Z方向)上的下或第二主(或主要)表面之间具有第二高度(被表示为H_底)，其中，第一主表面(即，上表面)和第二主表面(即，下表面)在厚度方向(例如，Z方向)上彼此相对。如进一步所示，在示例性方面，介电层612(例如，二氧化硅)可以形成在压电层610的金属层(即，IDT)630上。因此，例如，上空腔640B可以形成在介电层612中。当介电层612设置在压电层610上时，第一高度(H_顶)是在盖子650的底表面与介电层612的面对盖子650的上表面之间测量的。

通常还应当理解，第一空腔640B的高度(H_顶)和第二空腔640A的高度(H_底)是在声学谐振器的厚度方向(例如，Z轴方向)上测量的，该厚度方向可以被认为是与压电层610的表面实质和/或主要垂直的方向(即，Z方向)。即，出于本公开的目的，术语“垂直”可以被认为是与测量它的对应表面成90度±10度。此外，空腔640B的第一高度(H_顶)可以由沉积在导体图案630(例如，金属1)上的一个或多个金属层632(例如，金属2)的对应厚度(即，在Z方向上)限定。一个或多个金属层632可以是与导体图案630相同或不同的金属材料。此外，可以沉积另一介电物634以围绕IDT结构(例如，导体图案630)。应当理解，在示例性方面，介电层612是均匀沉积的。因此，可以在沉积工艺期间将一个或多个金属层632的高度预定义为对应于并精确地限定空腔640B的第一高度(H_顶)。一个或多个金属层632将有效地具有框架形状，该框架形状具有在盖子650与压电层610之间限定第一空腔640B的内表面。还应注意，虽然出于说明的目的，在介电层612和盖子650之间示出了空间，但在示例性方面，盖子650可以直接耦接到介电层612。

此外，上空腔640B和下空腔640A可以填充有具有高导热率的气体，这增加了通过上空腔640B和下空腔640A的热传导。例如，填充在空腔中的气体可以是氦气或氖气，以提高如上所述的热扩散率。在一个或多个实施方式中，基于第一高度H_顶和第二高度H_底之间的关系，盖子650被布置为距介电层612的上表面一定距离(即，第一高度H_顶)，这增加了压电层610和盖子650之间的热传导。尽管不确定，但薄介电层也可以形成在压电层610的面对介电层624的下表面上，例如，如图1B所示。在这种情况下，第二高度H_底仍将被测量为空腔640A的高度。

一般而言，XBAR器件(例如，声学谐振器600)中的损耗可以导致压电层610的热能增加(或加热)。热量通过形成在声学谐振器600内的多个热传导通道流出。在第一热传导通道中，热量可以从压电层610的孔(W)流出到形成IDT指状物的一部分的金属结构(被表示为金属630)，然后流向基板620。该第一热传导通道(例如，如压电层610的横向虚线箭头所示)可以与器件宽度成比例。在第二热传导通道中(例如，如竖直向下的虚线箭头所示)，热量可以进一步通过填充在下空腔640A中的气体远离压电层610流向基板620。该第二热传导通道可以与器件面积和下(或第二)空腔640A的空腔深度(或空腔高度H_底)成比例。在示例性方面，下空腔640A的空腔高度可以在约0.5μm至约10.0μm的范围内。如果盖子650被布置为紧邻压电层610，则大量热量可以通过填充在上空腔640B中的气体从压电层610传导到盖子650。该第三热传导通道(例如，如竖直向上的虚线箭头所示)可以与器件面积以及压电层610和盖子650之间的距离(或者由上空腔640B的高度H_顶限定的距离)成比例。

根据示例性方面，如图6所示的盖子650的使用和定位可以被布置为紧邻压电层610，使得上(或第一)空腔640B的第一高度H_顶基本上类似于下(或第二)空腔640A的第二高度H_底，从而产生第三热传导通道(例如，如竖直向上的虚线箭头所示)，其承载与第二热传导通道的热负荷相对应的热负荷。

根据示例性方面，上空腔640B或下空腔640A中的任一个内的气体层的导热率可以被定义为气体的导热率乘以((空腔的面积)/(空腔的高度))。压电层610的顶部和底部的导热率和面积可以相同。因此，当上(或第一)空腔640B的第一高度(H_顶)被配置为至少是下(或第二)空腔640A的第二高度(H_底)的四倍时，使用盖子650的益处可能有限。具体地，由上空腔640B的第一高度限定的顶部通道(或第一热传导通道)的导热率小于由下空腔640A的第二高度限定的底部通道(或第二热传导通道)的导热率的四分之一。在这点上，根据示例性方面，从盖子650到压电层610(或者介电层612，如果设置有介电层612的话)的第一主表面的距离可以高达下空腔640A的第二高度(H_底)的四倍。

此外，注意，当上(或第一)空腔640B的第一高度(H_顶)减小到大约零(或减小到可忽略的高度)时，可能出现最大量的热流。然而，将盖子650布置得太靠近压电层610将在声学谐振器600中增加显著的电容和/或损耗。因此，在示例性方面，上(或第一)空腔640B的第一高度(H_顶)被设置为大于声波谐振器结构的IDT的间距的约1倍。这是因为：如果上(或第一)空腔640B的第一高度(H_顶)变得小于该间距，则盖子650的电容可能是不利的。在压电层610上，存在以两倍间距振荡的电场，因此波数可以被定义为k＝2π/(2×间距)，其可以简化为k＝π/间距。在这一点上，电场可以随着远离压电层610而衰减为e^-kz，因此对于以π/间距表示的远离压电层610的距离的每个倍数，电场可以减小约1/e或约0.37。这是因为拉普拉斯方程的解是e^ikxe^-kz，其中，x是沿压电层610的距离(例如，振荡约为该间距的两倍)，并且z是远离压电层610的距离。电容可以与电场的平方成比例，因此当上(或第一)空腔640B的第一高度(H_顶)收敛到或变得小于声学谐振器间距时，电容可以显著增加。

图7示出了根据示例性方面的由板厚度d归一化的反谐振频率相对于板厚度与波长之商而变化的示例性图。反谐振频率对寄生电容敏感，而谐振频率(未示出)不敏感。反谐振频率的任何降低都会直接转化为耦合的降低。具体地，图形700的X轴示出了板厚度d(例如，压电层610的在Z方向上的厚度)除以压电材料的波长λ得到的商，其可以被视为板厚度d除以声学谐振器的交错指状物的间距ρ的两倍得到的商。因此，在图形700中，较大的间距位于X轴的左侧。通常，底部空腔640A的电容的影响与顶部空腔640B的电容的影响相同。

这些图比较了均具有无限远离的盖子的两种结构的反谐振频率。一种结构为后侧蚀刻(BSE)，具有无限深的底部空腔，而另一种结构为前侧蚀刻(FSE)，具有有限的空腔深度。通过从BSE的点到FSE的点的下降(例如，沿Y轴方向)可以看出，当材料靠近板的底部时，反谐振频率降低。BSE和FSE结构之间的反谐振频率的该变化是由于板的底部附近的材料的寄生电容引起的，并且指示底部空腔的材料太接近压电层并增加不期望的电容。此外，当图沿X轴方向从右向左移动时，FSE的点开始以与材料距离相当的间距ρ偏离BSE的点。因此，空腔640A的高度(H_底)也应等于或大于多个交错指状物中的至少一对交错指状物的间距ρ以最小化不期望电容的影响。当考虑盖子时，该结果也适用。当将盖子靠近板时，当高度(H_顶)的值接近间距时，它将引入不期望的电容。因此，空腔640B的高度(H_顶)也应至少等于或大于多个交错指状物中的至少一对交错指状物的间距ρ，以最小化不期望电容的影响。

图8示出了根据示例性方面的制造如本文所述的滤波器的方法800的流程图。具体地，方法800概括了根据示例性方面的用于制造滤波器件的示例性制造工艺，该滤波器件包含具有用于改进的热传输的盖子的XBAR。具体地，如本文所述，工艺800用于制造包括多个XBAR的滤波器件，该多个XBAR具有用于热传输的盖子结构。工艺800开始于805：将器件基板和压电材料的薄层设置在牺牲基板上。工艺800结束于895：完成滤波器件。

注意，图8的流程图800仅包括主要工艺步骤。可以在图8所示的步骤之前、之间、之后和期间执行各种常规工艺步骤(例如，表面准备、清洁、检查、烘烤、退火、监控、测试等)。注意，在805处，可以在将压电材料耦接到牺牲基板之前将材料层(例如，如上所述的用于电容器的浮动金属层)沉积在压电材料上。

此外，注意，虽然图8总体上描述了用于制造单个滤波器件的工艺，但多个滤波器件可以同时在一个共同晶片(包括接合到基板的压电层)上制造。在这种情况下，可以在晶片上的所有滤波器件上并行执行工艺800的每个步骤。

图8的流程图捕捉了用于制造XBAR的工艺800的三种变体，该三种变体在何时以及如何在器件基板中形成空腔方面不同。可以在步骤810A、810B或810C形成空腔。应当理解，在工艺800的三种变体中的每种变体中仅执行这些步骤之一。

在工艺800的一种变体中，先于在815处将压电层接合到基板，在810A处将一个或多个空腔形成在器件基板中。可以针对滤波器件中的每个谐振器形成单独的空腔。此外，空腔可以被成形和形成为使得两个或更多个谐振器可以在一个空腔上方的一个振膜上。共用振膜的这些谐振器在声轨上声学耦接。可以使用常规光刻和蚀刻技术来形成一个或多个空腔。通常，在810A处形成的空腔将不贯穿器件基板。

在815处，将压电层各自接合到器件基板或间接接合到介电层，如上所述。压电层和器件基板可以通过晶片接合工艺来接合。通常，器件基板和压电层的配合表面被高度抛光。中间材料(例如，氧化物或金属)的一个或多个层可以形成或沉积在压电层和器件基板之一或两者的配合表面上。一个或两个配合表面可以使用例如等离子工艺来激活。然后可以用相当大的力将配合表面压在一起，以在压电层和器件基板或中间材料层之间建立分子键。

在820处，可以去除牺牲基板。例如，压电层和牺牲基板可以是压电材料的晶片，该晶片已被离子注入以沿着限定将成为压电层的部分和将成为牺牲基板的部分之间的边界的平面在晶体结构中产生缺陷。在820处，可以例如通过热冲击来沿着缺陷平面分割晶片，从而分离牺牲基板并且留下接合到器件基板的压电层。在牺牲基板被分离之后，可以以某种方式对压电层的暴露表面进行抛光或处理。

在830处，通过在压电层之一(例如，压电层610)的前侧上沉积并图案化一个或多个导体层来形成包括每个XBAR的IDT和电容器电极在内的第一导体图案。该导体层例如可以是铝、铝合金、铜、铜合金或一些其他导电金属。在一些方面，其他材料的一层或多层可以设置在导体层下方(即，在导体层与压电层之间)和/或在导体层的顶部上。例如，钛、铬或其他金属的薄膜可以用于提高导体层与压电层之间的粘合性。金、铝、铜或其他更高导电率金属的第二导体图案可以形成在第一导体图案的一部分(例如，IDT母线以及IDT之间的互连)上方。

在830处，可以通过在压电层的表面上顺序地沉积导体层以及一些方面下的一个或多个其他金属层来形成每个导体图案。然后可以通过图案化的光刻胶进行蚀刻来去除多余的金属。例如，可以通过等离子体蚀刻、反应离子蚀刻、湿法化学蚀刻或其他蚀刻技术来蚀刻导体层。

备选地，在830处，可以使用剥离工艺来形成每个导体图案。光刻胶可以沉积在压电层上方并被图案化以限定导体图案。应当理解，可以限定用于导体图案的光刻胶以实现如上所述的所期望的啁啾构造。此外，导体层以及一些方面下的一个或多个其他层可以顺序地沉积在压电层的表面上。然后，光刻胶可以被去除，这去除了多余的材料，留下导体图案。

在840处，可以在压电层和导体图案的一个或两个相对表面上形成一个或多个介电层。根据示例性方面，可以沉积并修整这些层以配置谐振频率。

在850处，可以在压电层和导体图案上方沉积钝化/调谐介电层(例如，图6的层612)。钝化/调谐介电层可以覆盖滤波器的除了用于电连接到位于滤波器外部的电路的焊盘之外的整个表面。在工艺800的一些实例中，在810B或810C处蚀刻器件基板和/或中间层中的空腔之后，可以形成钝化/调谐介电层。

更具体地，在工艺800的第二变体中，在810B处，在器件基板和/或中间层的后表面中形成一个或多个空腔。可以针对滤波器件中的每个谐振器形成单独的空腔。此外，空腔可以被成形和形成为使得多个谐振器可以在一个空腔上方的一个振膜上。共用振膜的这些谐振器在声轨上声学耦接。可以使用各向异性或依赖于取向的干法或湿法蚀刻以开孔穿过器件基板的后侧直到压电层来形成一个或多个空腔。在这种情况下，所得谐振器件将具有如图1A或图1B所示的截面。

在工艺800的第三变体中，在810C处，可以通过使用通过压电层中的开口引入的蚀刻剂蚀刻基板来在器件基板中形成呈凹槽形式的一个或多个空腔。可以针对滤波器件中的每个谐振器形成单独的空腔。此外，空腔可以被成形和形成为使得两个或更多个谐振器可以在一个空腔上方的一个振膜上。共用振膜的这些谐振器在声轨上声学耦接。在810C处形成的一个或多个空腔将不贯穿器件基板。

在任何情况下，在855处，根据示例性方面，制备盖子并将其附接到声学谐振器。如上面参考图6所述，制备盖子650并将其耦接到声学谐振器，使得空腔640B的高度H_顶被构造用于热传输。例如，金属层632的高度可以被构造为限定上空腔(例如，空腔640B)的深度，使得当盖子650与其耦接时，盖子与介电层的位于压电层顶部上的主表面之间的高度大于至少一对交错指状物的间距并且至多是下空腔(例如，空腔640A)的高度的四倍。

理想情况下，在810B或810C处形成下空腔(例如，空腔640A)之后，晶片上的大部分或全部滤波器件将满足性能要求集合。然而，正常的工艺容差将导致参数(例如，在840和850处形成的介电层的厚度)的变化、在830处形成的导体和IDT指状物的厚度和线宽的变化、以及压电层的厚度的变化。这些变化导致滤波器件性能偏离性能要求集合。

为了提高满足性能要求的滤波器件的产量，可以通过选择性地调整在850处沉积在谐振器上方的钝化/调谐层的厚度来执行频率调谐。可以通过将材料添加到钝化/调谐层来降低滤波器件通带的频率，并且可以通过从钝化/调谐层中去除材料来增加滤波器件通带的频率。通常，对工艺800进行偏置以产生其通带最初低于所需频率范围但可以通过从钝化/调谐层的表面去除材料而被调谐到期望频率范围的滤波器件。

在860处，可以使用探针卡或其他装置与滤波器进行电连接，以允许射频(RF)测试和对滤波器特性(例如，输入-输出传输函数)的测量。通常，在共同压电层和基板上同时制造的所有或大部分滤波器件上进行RF测量。

在865处，如前所述，可以通过使用选择性材料去除工具(例如，扫描离子磨)从钝化/调谐层的表面去除材料来执行全局频率调谐。以等于或大于单个滤波器件的空间分辨率执行“全局”调谐。全局调谐的目的在于将每个滤波器件的通带移向所期望的频率范围。可以对来自860的测试结果进行处理以生成全局等值线图，该等值线图将要去除的材料的量指示为晶片上二维位置的函数。然后使用选择性材料去除工具根据等值线图来去除该材料。

在870处，除了在865处执行的全局频率调谐之外或代替在865处执行的全局频率调谐，可以执行局部频率调谐。以小于单个滤波器件的空间分辨率执行“局部”频率调谐。可以对来自860的测试结果进行处理以生成指示要在每个滤波器件处去除的材料的量的图。局部频率调谐可能需要使用掩模来限制材料被去除的区域的尺寸。例如，第一掩模可以用于将调谐限制为仅针对并联谐振器，第二掩模可以随后用于将调谐限制为仅针对串联谐振器，并且第三掩模可以随后用于将调谐限制为仅针对提取的极谐振器。这将允许对滤波器件的下频段边缘和上频段边缘进行独立调谐。

在865和/或870处进行频率调谐之后，在875处完成滤波器件。在875处可以发生的动作包括：形成接合焊盘、金属迹线和/或焊料凸块或用于在器件和外部电路之间建立连接的其他装置(如果在830处未形成这种焊盘的话)；从包含多个滤波器件的晶片上切除单个滤波器件；其他封装步骤；以及附加测试。在每个滤波器件完成之后，该工艺在895处结束。

通常，应当注意，贯穿本说明书，所示实施例和示例应被视为示例，而不是对所公开或要求保护的装置和过程的限制。尽管本文呈现的许多示例涉及方法动作或系统元素的具体组合，但应当理解，这些动作和这些元素可以以其他方式组合以实现相同的目标。关于流程图，可以采取附加和更少的步骤，并且所示的步骤可以组合或进一步细化以实现本文所描述的方法。仅结合一个实施例讨论的动作、元素和特征不旨在排除在其他实施例中的类似作用。

如本文所使用的，术语“顶部”和“底部”可以与成对的“前”和“后”或“第一”和“第二”互换。此外，如本文所使用的，“多个”意指两个或更多个。如本文所使用的，项目的“集合”可以包括一个或多个这种项目。如本文所使用的，无论是在书面说明书或权利要求书中，术语“包含”、“包括”、“携带”、“具有”、“含有”、“涉及”等应理解为开放式的，即意味着包括但不仅限于。只有过渡短语“由……组成”和“基本由……组成”分别是针对权利要求书的封闭或半封闭过渡短语。在权利要求中使用诸如“第一”、“第二”、“第三”等顺序术语来修饰权利要求元素本身并不意味着一个权利要求元素相对于另一权利要求元素的任何优先性、优先级或顺序或者执行方法的动作的时间顺序，而是仅用作标签，以将具有特定名称的一个权利要求元素与具有相同名称(但使用顺序术语)的另一元素区分开从而区分这些权利要求元素。如本文所使用的，“和/或”意味着所列项目是备选方案，但备选方案也包括所列项目的任何组合。

Claims (20)

1.一种声学谐振器，包括：

压电层；

叉指换能器IDT，在所述压电层的表面处，并且包括多个交错指状物；

盖子，设置在所述压电层的上方，并且在所述盖子和所述压电层之间限定第一空腔；

基板，设置在与所述盖子相对的所述压电层的下方；以及

介电层，设置在所述基板和所述压电层之间，并且具有至少部分地在所述介电层中延伸的第二空腔，

其中，所述第一空腔的高度大于所述多个交错指状物中的至少两个交错指状物的间距，并且至多是所述第二空腔的高度的四倍。

2.根据权利要求1所述的声学谐振器，其中，所述第一空腔的高度大于或等于所述第二空腔的高度。

3.根据权利要求1所述的声学谐振器，其中，所述间距对应于所述至少两个交错指状物之间的中心到中心间隔。

4.根据权利要求1所述的声学谐振器，其中，基于所述盖子和所述压电层之间的距离被配置为对应于所述第一空腔的高度，所述压电层和所述盖子之间的热传导对应于通过所述第一空腔的热传导。

5.根据权利要求1所述的声学谐振器，其中，所述压电层和所述盖子之间的热传导形成与所述第一空腔的面积和所述第一空腔的高度成比例的热传导通道。

6.根据权利要求1所述的声学谐振器，其中，所述盖子包括半导体材料。

7.根据权利要求1所述的声学谐振器，其中，所述压电层和所述IDT被配置为使得施加到所述IDT的相应射频信号在所述压电层内主要激发剪切声学模式。

8.根据权利要求1所述的声学谐振器，还包括填充在所述第一空腔和所述第二空腔中的气体，所述气体被配置为增加通过所述第一空腔和所述第二空腔的热传导。

9.根据权利要求1所述的声学谐振器，其中，所述第一空腔和所述第二空腔中的每一个的高度是在与所述压电层的表面实质和/或主要垂直的方向上测量的。

10.根据权利要求1所述的声学谐振器，还包括设置在所述盖子和所述压电层之间的金属层，使得所述金属层的内表面在所述盖子和所述压电层之间限定所述第一空腔。

11.根据权利要求10所述的声学谐振器，还包括在所述IDT上以及在所述IDT的交错指状物之间的附加介电层，使得所述第一空腔的高度被限定在所述盖子的底表面和所述附加介电层的与所述IDT相反的表面之间。

12.一种滤波器件，包括：

至少一个压电层；

多个叉指换能器IDT，在所述至少一个压电层的表面处，并且每个叉指换能器包括多个交错指状物；

多个盖子，分别设置在所述至少一个压电层的上方，并且在相应多个盖子和所述至少一个压电层之间限定多个第一空腔；

至少一个基板，分别设置在所述至少一个压电层的下方，并且与所述多个盖子相对；以及

至少一个介电层，设置在所述至少一个基板和所述至少一个压电层之间，并且具有至少部分地在所述至少一个介电层中延伸的多个第二空腔；

其中，所述多个第一空腔中的每个第一空腔的高度大于所述多个交错指状物中的至少两个交错指状物的间距，并且至多是所述多个第二空腔中的每个第二空腔的高度的四倍。

13.根据权利要求12所述的滤波器件，其中，所述多个第一空腔中的每个第一空腔的高度大于或等于所述多个第二空腔中的每个第二空腔的高度。

14.根据权利要求12所述的滤波器件，其中，所述间距对应于所述至少两个交错指状物之间的中心到中心间隔。

15.根据权利要求12所述的滤波器件，其中，所述多个盖子各自包括半导体材料。

16.根据权利要求12所述的滤波器件，其中，所述至少一个压电层和所述多个IDT各自被配置为使得施加到相应IDT的相应射频信号在所述至少一个压电层内主要激发剪切声学模式。

17.根据权利要求12所述的滤波器件，还包括填充在所述多个第一空腔中的每个第一空腔和所述多个第二空腔中的每个第二空腔中的气体，所述气体被配置为增加通过相应空腔的热传导。

18.根据权利要求12所述的滤波器件，其中，所述多个第一空腔和所述多个第二空腔的相应高度是在与所述压电层的表面垂直的方向上测量的。

19.根据权利要求12所述的滤波器件，还包括：

多个金属层，分别设置在所述多个盖子和所述至少一个压电层之间，使得所述多个金属层的内表面在所述多个盖子和所述至少一个压电层之间限定所述多个第一空腔；以及

至少一个附加介电层，在所述多个IDT上以及在每个所述IDT的交错指状物之间，使得所述多个第一空腔中的每个第一空腔的高度被限定在所述多个盖子的相应底表面和所述至少一个附加介电层的与所述多个IDT相反的表面之间。

20.一种射频模块，包括：

滤波器件，具有多个声学谐振器，每个声学谐振器包括：

压电层；

叉指换能器IDT，在所述压电层的表面处，并且包括多个交错指状物；

盖子，设置在所述压电层的上方，并且在所述盖子和所述压电层之间限定第一空腔；

基板，设置在与所述盖子相对的所述压电层的下方；以及

介电层，设置在所述基板和所述压电层之间，并且具有至少部分地在所述介电层中延伸的第二空腔，

其中，射频电路耦接到所述滤波器件，所述滤波器件和所述射频电路被封装在公共封装内，并且

其中，对于所述多个声学谐振器中的每一个，所述第一空腔的高度大于所述多个交错指状物中的至少一对交错指状物的间距，并且至多是所述第二空腔的高度的四倍。