DE102021121329A1

DE102021121329A1 - Transversal angeregter akustischer filmvolumenresonator mit verbindungselement gestützter membran

Info

Publication number: DE102021121329A1
Application number: DE102021121329.0A
Authority: DE
Inventors: Ventsislav Yantchev
Original assignee: Resonant Inc
Current assignee: Murata Manufacturing Co Ltd
Priority date: 2020-08-19
Filing date: 2021-08-17
Publication date: 2022-02-24
Also published as: US20220060166A1; US11271540B1; US11750168B2; CN114079435A; US11271539B1; US20220060168A1; US20220149805A1

Abstract

Eine akustische Resonatorvorrichtung umfasst ein Substrat und eine piezoelektrische Platte. Ein erster Teil der piezoelektrischen Platte ist an dem Substrat angebracht. Ein zweiter Teil der piezoelektrischen Platte bildet eine Membran, die über einem Hohlraum im Substrat aufgehängt ist. Auf einer Oberfläche der piezoelektrischen Platte ist ein Interdigitalwandler (IDT) gebildet, der eine erste und eine zweite Sammelschiene, die auf dem ersten Teil angeordnet sind, sowie ineinandergreifende IDT-Finger, die auf der Membran angeordnet sind, umfasst. Eine Vielzahl von Verbindungselementen stützt die Membran über dem Hohlraum, wobei jedes Verbindungselement eine elektrische Verbindung zwischen einem entsprechenden der ineinandergreifenden IDT-Finger und der ersten oder der zweiten Sammelschienen herstellt.

Description

HINWEIS AUF URHEBERRECHTE UND HANDELSAUFMACHUNG
Ein Teil der Offenbarung dieser Patentschrift enthält Material, das dem Urheberrechtsschutz unterliegt. Diese Patentschrift kann Material zeigen und/oder beschreiben, das Handelsaufmachung des Inhabers ist oder werden kann. Der Inhaber des Urheberrechts und der Handelsaufmachung hat keine Einwände gegen die Faksimile-Reproduktion der Patentoffenbarung, wie sie in den Patent- und Markenamts-Patentakten oder -Aufzeichnungen erscheint, behält sich aber ansonsten alle Urheberrechte und Handelsaufmachungsrechte vor, gleich welcher Art.
INFORMATION ZU VERWANDTEN ANMELDUNGEN
Dieses Patent beansprucht Priorität der am 19. August 2020 eingereichten provisorischen Patentanmeldung 63/067,326 mit dem Titel XBAR MIT VERBINDUNGSELEMENT GESTÜTZTER MEMBRAN (XBAR WITH TETHER-SUPPORTED DIAPHRAGM), die hier durch Bezugnahme aufgenommen ist.
HINTERGRUND
Gebiet
Diese Offenbarung bezieht sich auf Hochfrequenzfilter, die akustische Wellenresonatoren verwenden, und insbesondere auf Filter zur Verwendung in Kommunikationsgeräten.
Beschreibung des Standes der Technik
Ein Hochfrequenzfilter (HF-Filter) ist ein Zwei-Port-Gerät, das so eingerichtet ist, dass es einige Frequenzen durchlässt und andere Frequenzen sperrt, wobei „Durchlassen“ Übertragen mit relativ geringem Signalverlust bedeutet und „Sperren“ Blockieren oder wesentliches Dämpfen bedeutet. Der Bereich der von einem Filter durchgelassenen Frequenzen wird als „Durchlassband“ des Filters bezeichnet. Der Bereich der von einem solchen Filter gesperrten Frequenzen wird als „Sperrband“ des Filters bezeichnet. Ein typisches HF-Filter hat mindestens ein Durchlassband und mindestens ein Sperrband. Spezifische Anforderungen an ein Durchlass- oder Sperrband hängen von der Anwendung ab. Zum Beispiel kann ein „Durchlassband“ als ein Frequenzbereich definiert werden, in dem die Einfügungsdämpfung eines Filters besser als ein definierter Wert wie 1 dB, 2 dB oder 3 dB ist. Ein „Sperrband“ kann als ein Frequenzbereich definiert werden, in dem die Unterdrückung eines Filters je nach Anwendung größer als ein definierter Wert wie 20 dB, 30 dB, 40 dB oder mehr ist.
HF-Filter werden in Kommunikationssystemen verwendet, in denen Informationen über drahtlose Verbindungen übertragen werden. HF-Filter finden sich beispielsweise in den HF-Frontends von Mobilfunk-Basisstationen, Mobiltelefonen und Computergeräten, Satellitentransceivern und Bodenstationen, IoT-Geräten (Internet der Dinge), Laptops und Tablets, Festpunktfunkverbindungen und anderen Kommunikationssystemen. HF-Filter werden auch in Radar- und elektronischen und informationstechnischen Kriegsführungssystemen eingesetzt.
HF-Filter erfordern in der Regel viele Design-Kompromisse, um für jede spezifische Anwendung den besten Kompromiss zwischen Leistungsparametern wie Einfügungsdämpfung, Unterdrückung, Isolierung, Belastbarkeit, Linearität, Größe und Kosten zu erzielen. Spezifische Design- und Fertigungsmethoden und -verbesserungen können gleichzeitig einer oder mehreren dieser Anforderungen zugutekommen.
Leistungsverbesserungen an den HF-Filtern in einem Drahtlossystem können sich auf die Systemleistung auf breiter Front auswirken. Verbesserungen bei HF-Filtern können genutzt werden, um die Systemleistungsverbesserungen vorzusehen, wie z. B. größere Zellen, längere Batterielebensdauer, höhere Datenraten, größere Netzwerkkapazität, niedrigere Kosten, verbesserte Sicherheit, höhere Zuverlässigkeit usw. Diese Verbesserungen können auf vielen Ebenen des Drahtlossystems sowohl einzeln als auch in Kombination realisiert werden, wie zum Beispiel auf der Ebene des HF-Moduls, des HF-Transceivers, des mobilen oder festen Subsystems oder des Netzwerks.
Hochleistungs-HF-Filter für aktuelle Kommunikationssysteme enthalten üblicherweise akustische Wellenresonatoren, einschließlich akustische Oberflächenwellenresonatoren (Surface Acoustic Wave Resonator, SAW-Resonator), akustische Volumenwellenresonatoren (Bulk Acoustic Wave Resonator, BAW-Resonator), akustische Filmvolumenwellenresonatoren (Film Bulk Acoustic Wave Resonator, FBAR-Resonator) und andere Arten von akustischen Resonatoren. Diese bestehenden Technologien sind jedoch nicht gut für den Einsatz bei den höheren Frequenzen und Bandbreiten geeignet, die für zukünftige Kommunikationsnetze vorgeschlagen werden.
Der Wunsch nach größeren Kommunikationskanalbandbreiten führt unweigerlich zur Nutzung höherer Frequenzkommunikationsbänder. Die Funkzugangstechnologie für Mobilfunknetze wurde von der 3GPP (3rd Generation Partnership Project) standardisiert. Die Funkzugangstechnologie für Mobilfunknetze der 5. Generation (5G) ist im Standard 5G NR (New Radio) definiert. Der 5G NR-Standard definiert mehrere neue Kommunikationsbänder. Zwei dieser neuen Kommunikationsbänder sind n77, das den Frequenzbereich von 3300 MHz bis 4200 MHz nutzt, und n79, das den Frequenzbereich von 4400 MHz bis 5000 MHz nutzt. Sowohl das Band n77 als auch das Band n79 verwenden das Zeitduplexverfahren (TDD), so dass ein Kommunikationsgerät, das im Band n77 und/oder Band n79 arbeitet, dieselben Frequenzen für Uplink- und Downlink-Übertragungen verwendet. Die Bandpassfilter für die Bänder n77 und n79 müssen in der Lage sein, die Sendeleistung des Kommunikationsgeräts zu verarbeiten. WiFi-Bänder bei 5 GHz und 6 GHz erfordern ebenfalls eine hohe Frequenz und große Bandbreite. Der 5G NR-Standard definiert auch Millimeterwellen-Kommunikationsbänder mit Frequenzen zwischen 24,25 GHz und 40 GHz.
Der transversal angeregte akustische Filmvolumenresonator (XBAR) ist eine Struktur eines akustischen Resonators zur Verwendung bei Mikrowellenfiltern. Der XBAR ist im Patent US 10,491,291 mit dem Titel TRANSVERSAL ANGEREGTER AKUSTISCHER FILMVOLUMENRESONATOR (TRANSVERSELY EXCITED FILM BULK ACOUSTIC RESONATOR) beschrieben. Ein XBAR-Resonator umfasst einen Interdigitalwandler (Interdigital Transducer, IDT), der auf einer dünnen schwimmenden Schicht oder Membran aus einem einkristallinen piezoelektrischen Material gebildet ist. Der IDT enthält einen ersten Satz paralleler Finger, die sich von einer ersten Sammelschiene erstrecken, und einen zweiten Satz paralleler Finger, die sich von einer zweiten Sammelschiene erstrecken. Der erste und der zweite Satz von parallelen Fingern sind ineinander verschachtelt. Ein an den IDT angelegtes Mikrowellensignal regt eine primäre akustische Scherwelle in der piezoelektrischen Membran an. XBAR-Resonatoren bieten eine sehr hohe elektromechanische Kopplung und Hochfrequenzfähigkeit. XBAR-Resonatoren können in einer Vielzahl von HF-Filtern eingesetzt werden, darunter Bandsperrfilter, Bandpassfilter, Duplexer und Multiplexer. XBAR sind gut geeignet zur Verwendung in Filtern für Kommunikationsbänder mit Frequenzen über 3 GHz.
Figurenliste

1 enthält eine schematische Draufsicht, zwei schematische Querschnittsansichten und eine Detailansicht eines transversal angeregten akustischen Filmvolumenresonators (XBAR).
2 ist eine Draufsicht eines XBAR mit einer Verbindungselement gestützter Membran.
3A ist eine schematische Querschnittsansicht des XBAR mit einer Verbindungselement gestützten Membran in einem in 2 definierten Abschnitt C-C.
3B ist eine schematische Querschnittsansicht des XBAR mit einer Verbindungselement gestützten Membran in einem in 2 definierten Abschnitt D-D.
4A ist eine schematische Querschnittsansicht des XBAR mit einer Verbindungselement gestützten Membran in einem in 2 definierten Abschnitt E-E.
4B ist eine alternative schematische Querschnittsansicht des XBAR mit einer Verbindungselement gestützten Membran in einem in 2 definierten Abschnitt E-E.
5 ist eine schematische Draufsicht, die die Krümmung eines einzelnen Verbindungselements zeigt.
6 ist ein Graph der Verlagerung der Membran eines herkömmlichen XBAR und einer Verbindungselement gestützten Membran aufgrund einer Temperaturänderung von zwanzig Grad.
7 ist ein Flussdiagramm eines Verfahrens zur Herstellung eines XBAR mit Verbindungselement gestützten Membran.

In dieser Beschreibung werden Elemente, die in Figuren vorkommen, mit drei- oder vierstelligen Bezugszeichen versehen, wobei die beiden niedrigstwertigen Ziffern spezifisch für das Element sind und die ein- oder zweistellige höchstwertige Ziffer die Nummer der Figur ist, in der das Element erstmals vorgestellt wird. Bei einem Element, das nicht in Verbindung mit einer Figur beschrieben wird, kann davon ausgegangen werden, dass es die gleichen Eigenschaften und die gleiche Funktion hat, wie ein zuvor beschriebenes Element mit dem gleichen Bezugszeichen.
AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG
Vorrichtungsbeschreibung
1 zeigt eine vereinfachte schematische Draufsicht und orthogonale Querschnittsansichten eines XBAR 100. XBAR-Resonatoren wie der Resonator 100 können in einer Vielfalt von HF-Filtern verwendet werden, darunter Bandsperrfilter, Bandpassfilter, Duplexer und Multiplexer.
Der XBAR 100 besteht aus einer Dünnfilm-Leiterstruktur, das auf einer Oberfläche einer piezoelektrischen Platte 110 mit parallelen Vorder- und Rückflächen 112 bzw. 114 gebildet wird. Die piezoelektrische Platte ist eine dünne einkristalline Schicht aus einem piezoelektrischen Material wie Lithiumniobat, Lithiumtantalat, Lanthangalliumsilikat, Galliumnitrid oder Aluminiumnitrid. Die piezoelektrische Platte wird so geschnitten, dass die Orientierung der X-, Y- und Z-Kristallachsen in Bezug auf die Vorder- und Rückfläche bekannt und konsistent ist. Die piezoelektrische Platte kann Z-geschnitten sein, d. h. die Z-Achse steht senkrecht zu der Vorder- und Rückfläche. Die piezoelektrische Platte kann gedreht Z-geschnitten oder gedreht YX-geschnitten sein. XBAR können auf piezoelektrischen Platten mit anderen kristallographischen Ausrichtungen hergestellt werden.
Die Rückfläche 114 der piezoelektrischen Platte 110 ist an einer Fläche eines Substrats 120 angebracht, mit Ausnahme eines Bereichs der piezoelektrischen Platte 110, der eine Membran 115 bildet, die einen im Substrat gebildeten Hohlraum 140 überspannt. Der Bereich der piezoelektrischen Platte, der den Hohlraum überspannt, wird hier aufgrund seiner physikalischen Ähnlichkeit mit der Membran eines Mikrophons als „Membran“ 115 bezeichnet. Wie in 1 gezeigt, grenzt die Membran 115 an den Rest der piezoelektrischen Platte 110 um den gesamten Umfang 145 des Hohlraums 140 an. In diesem Zusammenhang bedeutet „angrenzend“ „durchgehend verbunden ohne ein dazwischenliegendes Element“. In anderen Konfigurationen kann die Membran 115 um mindestens 50 % des Umfangs 145 des Hohlraums 140 an die piezoelektrische Platte angrenzen.
Das Substrat 120 bietet eine mechanische Unterstützung für die piezoelektrische Platte 110. Das Substrat 120 kann zum Beispiel aus Silizium, Saphir, Quarz oder einem anderen Material oder einer Kombination von Materialien bestehen. Die Rückfläche 114 der piezoelektrischen Platte 110 kann mit Hilfe eines Waferbondverfahrens auf das Substrat 120 gebondet werden. Alternativ kann die piezoelektrische Platte 110 auf dem Substrat 120 aufgewachsen oder auf andere Weise auf dem Substrat angebracht werden. Die piezoelektrische Platte 110 kann direkt auf dem Substrat oder über eine oder mehrere Materialzwischenschichten (in 1 nicht gezeigt) auf dem Substrat 120 angebracht werden.
„Hohlraum“ hat die herkömmliche Bedeutung von „einem leeren Raum innerhalb eines festen Körpers“. Der Hohlraum 140 kann ein Loch sein, das vollständig durch das Substrat 120 geht (wie in Abschnitt A-A und Abschnitt B-B gezeigt), oder eine Aussparung im Substrat 120 unter der Membran 115 (wie in 4B gezeigt). Der Hohlraum 140 kann zum Beispiel durch selektives Ätzen des Substrats 120 vor oder nach dem Anbringen der piezoelektrischen Platte 110 und des Substrats 120 gebildet werden.
Die Leiterstruktur des XBAR 100 enthält einen Interdigitalwandler (IDT) 130. Der IDT 130 umfasst eine erste Vielzahl von parallelen Fingern, wie z. B. Finger 136, die sich von einer ersten Sammelschiene 132 erstrecken, und eine zweite Vielzahl von Fingern, die sich von einer zweiten Sammelschiene 134 erstrecken. Der Begriff „Sammelschiene“ bezeichnet einen Leiter, von dem aus sich die Finger eines IDTs erstrecken. Die erste und zweite Vielzahl von parallelen Fingern sind ineinander verschachtelt. Die ineinander verschachtelten Finger überlappen über eine Distanz AP, die allgemein als „Apertur“ des IDT bezeichnet wird. Der Mitte-zu-Mitte-Abstand L zwischen den äußersten Fingern des IDT 130 ist die „Länge“ des IDT.
Die erste und zweite Sammelschiene 132, 134 dienen als Anschlüsse des XBAR 100. Ein Hochfrequenz- oder Mikrowellensignal, das zwischen den beiden Sammelschienen 132, 134 des IDT 130 angelegt wird, regt eine primäre akustische Mode innerhalb der piezoelektrischen Platte 110 an. Die primäre akustische Mode ist eine Volumen-Schermode, bei der sich akustische Energie entlang einer Richtung ausbreitet, die im Wesentlichen orthogonal zur Oberfläche der piezoelektrischen Platte 110 verläuft, die auch senkrecht bzw. quer zur Richtung des von den IDT-Fingern erzeugten elektrischen Feldes verläuft. Daher wird der XBAR als transversal angeregter Filmvolumenwellenresonator betrachtet.
Der IDT 130 ist auf der piezoelektrischen Platte 110 so positioniert, dass zumindest die Finger des IDT 130 auf der Membran 115 angeordnet sind, die den Hohlraum 140 überspannt oder darüber aufgehängt ist. Wie in 1 gezeigt, weist der Hohlraum 140 eine rechteckige Form mit einer Ausdehnung auf, die größer ist als die Apertur AP und Länge L des IDT 130. Ein Hohlraum eines XBAR kann eine andere Form aufweisen, wie z. B. ein regelmäßiges oder unregelmäßiges Vieleck. Der Hohlraum eines XBAR kann mehr oder weniger als vier Seiten aufweisen, die gerade oder gekrümmt sein können.
Zur Vereinfachung der Darstellung in 1 ist der geometrische Abstand und die geometrische Breite der IDT-Finger in Bezug auf die Länge (Dimension L) und Apertur (Dimension AP) des XBAR stark übertrieben. Ein typischer XBAR hat mehr als zehn parallele Finger im IDT 130. Ein XBAR kann Hunderte, möglicherweise Tausende, parallele Fingern im IDT 130 aufweisen. Ebenso sind die Dicken der IDT-Finger und der piezoelektrischen Platte in den Querschnittsansichten stark übertrieben dargestellt.
Bezug nehmend auf die detaillierte schematische Querschnittsansicht kann eine vorderseitige dielektrische Schicht 150 optional auf der Vorderseite der piezoelektrischen Platte 110 gebildet werden. Die „Vorderseite“ des XBAR ist per Definition die vom Substrat abgewandte Fläche. Die vorderseitige dielektrische Schicht 150 kann nur zwischen den IDT-Fingern (z. B. IDT-Finger 138b) gebildet werden oder als Deckschicht aufgebracht werden, so dass die dielektrische Schicht sowohl zwischen als auch über den IDT-Fingern (z. B. IDT-Finger 138a) gebildet wird. Die vorderseitige dielektrische Schicht 150 kann ein nichtpiezoelektrisches dielektrisches Material sein, wie z. B. Siliziumdioxid, Aluminium oder Siliziumnitrid. Eine Dicke der vorderseitigen piezoelektrischen Schicht 150 ist typischerweise kleiner als ein Drittel der Dicke der piezoelektrischen Platte 110. Die vorderseitige dielektrische Schicht 150 kann aus mehreren Schichten von zwei oder mehr Materialien gebildet werden. Bei einigen Anwendungen kann eine rückseitige dielektrische Schicht (nicht gezeigt) auf der Rückseite der dielektrischen Platte 110 gebildet werden.
Die IDT-Finger 138a und 138b können aus einer oder mehreren Schichten aus Aluminium, einer Aluminiumlegierung, Kupfer, einer Kupferlegierung, Beryllium, Gold, Wolfram, Molybdän, Chrom, Titan oder einem anderen leitfähigen Material bestehen. Die IDT-Finger werden als „im Wesentlichen aus Aluminium“ betrachtet, wenn sie aus Aluminium oder einer Legierung mit mindestens 50 % Aluminium bestehen. Die IDT-Finger werden als „im Wesentlichen aus Kupfer“ betrachtet, wenn sie aus Kupfer oder einer Legierung mit mindestens 50 % Kupfer bestehen. Dünne (im Verhältnis zur Gesamtdicke der Leiter) Schichten aus Metallen, wie z. B. Chrom oder Titan, können unter und/oder über und/oder als Schichten innerhalb der Finger gebildet werden, um die Haftung zwischen den Fingern und der piezoelektrischen Platte 110 zu verbessern und/oder die Finger zu passivieren oder zu verkapseln und/oder die Leistungsaufnahme zu verbessern. Die Sammelschienen (132, 134 in 1) des IDT können aus den gleichen oder anderen Materialien wie die Finger bestehen.
Dimension p ist der Mitte-zu-Mitte-Abstand oder „Abstand“ („Pitch“) der IDT-Finger, die als der Abstand des IDT und/oder als der Abstand des XBAR bezeichnet werden kann. Dimension w ist die Breite oder „Marke“ („Mark“) der IDT-Finger. Die Geometrie des IDT eines XBAR unterscheidet sich wesentlich von den in Oberflächenwellenresonatoren (Surface Acoustic Wave Resonatoren, SAW-Resonatoren) verwendeten IDT. In einem SAW-Resonator beträgt der Abstand des IDT die Hälfte der akustischen Wellenlänge bei der Resonanzfrequenz. Darüber hinaus liegt das Marke-zu-Abstand-Verhältnis eines SAW-Resonator-IDT typischerweise nahe 0,5 (d. h. die Marke oder Fingerbreite beträgt etwa ein Viertel der akustischen Wellenlänge bei Resonanzfrequenz). Bei einem XBAR ist der Abstand p des IDT typischerweise das 2- bis 20-Fache der Breite w der Finger. Darüber hinaus ist der Abstand p des IDT typischerweise das 2- bis 20-Fache der Dicke der piezoelektrischen Platte 210. Die Breite der IDT-Finger in einem XBAR ist nicht auf etwa ein Viertel der akustischen Wellenlänge bei Resonanz beschränkt. Beispielsweise kann die Breite der XBAR-IDT-Finger 500 nm oder mehr betragen, so dass der IDT ohne Weiteres mittels optischer Lithographie hergestellt werden kann. Die Dicke der IDT-Finger kann von 100 nm bis etwa gleich der Breite w betragen. Die Dicke der Sammelschienen (132, 134) des IDT kann gleich oder größer als die Dicke tm der IDT-Finger sein.
2 ist eine Draufsicht auf einen XBAR 200 mit einer Verbindungselement (Tether) gestützten Membran. Wie der XBAR 100 von 1 hat der XBAR 200 eine piezoelektrische Platte 210. Ein Hohlraum 240 mit einem Umfang 245 ist in einem Substrat (nicht sichtbar) unterhalb der piezoelektrischen Platte 210 gebildet. Ein erster Teil (d. h. der Teil außerhalb des Hohlraum-Umfangs 245) der piezoelektrischen Platte 210 ist an dem Substrat angebracht. Ein anderer Teil der piezoelektrischen Platte 210 bildet eine über dem Hohlraum 240 aufgehängte Membran 215. Anders als die Membran 115 in 1 ist die Membran 215 nicht mit dem Rest der piezoelektrischen Platte 210 verbunden. Vielmehr ist die Membran 215 von der piezoelektrischen Platte durch einen zum Hohlraum 240 offenen Raum getrennt. Der offene Raum wird nur durch eine Vielzahl von Verbindungselementen überbrückt, von denen die Verbindungselemente 250 und 252 in 2 gekennzeichnet sind.
Die Verbindungselemente, wie z. B. die Verbindungselemente 250, 252, dienen drei Zwecken. Erstens bieten sie eine mechanische Stütze, um die Membran 215 über dem Hohlraum 240 aufzuhängen. Zweitens bieten die Verbindungselemente durch Krümmung ein Mittel, um Spannungen zu absorbieren, die durch Änderungen der Vorrichtungstemperatur auf die Membran wirken. Drittens stellen die Verbindungselemente elektrische und thermische Verbindungen von der ersten und der zweiten IDT-Sammelschiene 232, 234 zu den ineinandergreifenden IDT-Fingern (von denen in 2 nur die IDT-Finger 236, 238 gekennzeichnet sind) her, die auf der Membran 215 angeordnet sind. Die erste und die zweite Sammelschiene 232, 234 sind auf dem ersten Teil (dem am Substrat angebrachten Teil) der piezoelektrischen Platte 210 auf gegenüberliegenden Seiten des Hohlraums 240 angeordnet. Da jeder IDT-Finger mit einer der Sammelschienen 232, 234 verbunden sein muss, besteht eine Eins-zu-Eins-Entsprechung zwischen IDT-Fingern und Verbindungselementen. Abwechselnde IDT-Finger sind entweder mit der Sammelschiene 232 oder der Sammelschiene 234 über die jeweiligen Verbindungselemente verbunden.
3A und 3B sind Querschnittsansichten des XBAR 200 in den Abschnitten C-C bzw. D-D. Wie in 2 gekennzeichnet, sind die Abschnitte C-C und D-D nicht planar. Der Abschnitt C-C folgt einem Weg entlang der Mitte des Verbindungselements 250 und des IDT-Fingers 236. Der Abschnitt D-D folgt einem Weg entlang der Mitte des Verbindungselements 252 und des IDT-Fingers 238.
Wieder Bezug nehmend auf 3A und 3B ist die piezoelektrische Platte 210 an einem Substrat 320 angebracht. Die piezoelektrische Platte 210 kann aus einkristallinem Lithiumniobat, Lithiumtantalat oder einem anderen piezoelektrischen Material bestehen. Die Ausrichtung der Achsen der piezoelektrischen Platte 210 ist bekannt und konsistent. Die piezoelektrische Platte 210 kann Z-geschnitten, gedreht Z-geschnitten, gedreht YX-geschnitten oder in einer anderen Ausrichtung sein. Das Substrat 320 kann aus Silizium oder einem anderen Material bestehen, das anisotrop geätzt werden kann, um den Hohlraum 240 zu bilden.
Die Membran 215 ist ein Teil der piezoelektrischen Platte 210. Die IDT-Finger 236/238 werden durch eine erste Leiterebene 362 gebildet. Die erste Leiterebene 362 kann aus einer oder mehreren Metallschichten bestehen, wie zuvor beschrieben. Die Membran 215 ist über dem Hohlraum 240 aufgehängt und wird von den Verbindungselementen 250, 252 gestützt. Die Verbindungselemente 250, 252 werden durch Teile der piezoelektrischen Platte 210 und der ersten Leiterebene 362 gebildet. Eine zweite Leiterebene 364 kann über alle oder Teile der Sammelschienen 232, 234 gebildet sein, um die thermische und elektrische Leitfähigkeit zu verbessern.
4A und 4B sind alternative Querschnittsansichten des XBAR 200 im in 2 definierten Abschnitt E-E. Diese Ansichten des XBAR 200 sind vergleichbar mit der Querschnittsansicht A-A des in 1 gezeigten XBAR 100.
Teile der piezoelektrischen Platte 210 sind an dem Substrat 320 angebracht und werden von diesem gestützt. Ein Teil der piezoelektrischen Platte 210 bildet die Membran 215, die über einem im Substrat 320 gebildeten Hohlraum 240, 240' aufgehängt ist. Im Gegensatz zum XBAR 100 von 1 ist die Membran 215 des XBAR 200 nicht mit den gestützten Teilen der piezoelektrischen Platte 210 verbunden, sondern ist von den gestützten Teilen der piezoelektrischen Platte 210 durch Zwischenräume 410, 415 getrennt. Ineinandergreifende IDT-Finger, wie z. B. die Finger 236, 238, sind auf der Membran 215 angeordnet. Die IDT-Finger sind aus einer ersten Leiterebene 362 gebildet.
In 4A durchdringt der Hohlraum 240 das Substrat 320 vollständig. In 4B ist der Hohlraum 240' eine Aussparung im Substrat 320. In diesem Fall kann der Hohlraum 240' durch Ätzen des Substrats mit einem Ätzmittel gebildet werden, das durch die Räume um die Membran 215 und die Räume zwischen den Verbindungselementen (in 4A oder 4B nicht sichtbar) eingeführt wird.
Obwohl in 3A, 3B, 4A und 4B nicht gezeigt, kann der XBAR 200 eine oder mehrere dielektrische Schichten enthalten. Beispielsweise kann der XBAR 200 eine Bondingschicht enthalten, die zwischen dem Substrat 320 und der piezoelektrischen Platte 210 angeordnet ist. Wenn das Substrat aus Silizium besteht, kann die Bondingschicht zum Beispiel aus Siliziumdioxid bestehen. Wenn eine Bondingschicht zwischen dem Substrat 320 und der piezoelektrischen Platte 210 vorhanden ist, kann die Bondingschicht auf der Rückseite (d. h. der dem Hohlraum 240 zugewandten Seite) der Membran 215 verbleiben oder entfernt werden.
Wenn mehrere XBAR in einer Leiterfilterschaltung verbunden sind, kann eine dielektrische frequenzeinstellende Schicht über den Membranen und IDT-Fingern der Shunt-Resonatoren gebildet werden, um die Resonanzfrequenzen der Shunt-Resonatoren im Verhältnis zu den Resonanzfrequenzen der Serienresonatoren zu senken. Außerdem kann eine dünne dielektrische Passivierungsschicht auf den größten Teil oder den gesamten XBAR 200 aufgebracht werden, um die Oberfläche zu passivieren und zu versiegeln.
5 ist eine erweiterte Draufsicht auf ein einzelnes Verbindungselement 550. Die Linie 515 ist der Rand einer Membran, und die Linie 532 ist der Rand einer IDT-Sammelschiene und eines Hohlraums. Der Bereich zwischen dem Rand der Membran 515 und dem Rand der Sammelschiene 532 ist ein Raum, der zu einem Hohlraum 540 unterhalb der Membran offen ist. Eine Vielzahl von Verbindungselementen, einschließlich des Verbindungselements 550, überspannt diesen Raum und hält die Membran 515 über dem Hohlraum 540 aufgehängt. Das Verbindungselement 550 stellt elektrische und thermische Verbindungen zwischen der Sammelschiene 532 und einem IDT-Finger 536 her, der auf der Oberfläche der Membran 515 angeordnet ist.
Das Verbindungselement 550 enthält ein erstes Segment 552, das sich von der Sammelschiene 532 erstreckt, ein drittes Segment 556, das sich von der Membran 515 erstreckt, und ein zweites Segment 554, das das erste und das dritte Segment 552, 556 verbindet. Das zweite Segment 554 ist derart eingerichtet, dass es sich in der Ebene der Membran krümmt. Zu diesem Zweck bildet das zweite Segment 554 einen schrägen Winkel in Bezug auf die Seite der Sammelschiene 532 und die Längsrichtung des IDT-Fingers 536, d. h. das zweite Segment 554 ist weder parallel noch senkrecht zu der Seite der Sammelschiene 532 und der Längsrichtung des IDT-Fingers 536. Zum Beispiel kann der Winkel θ zwischen der Seite des zweiten Segments 554 und der Längsrichtung des IDT-Fingers 536 30 bis 60 Grad betragen.
Im Beispiel von 5 erstreckt sich das erste Segment 552 senkrecht von der Kante der Stromschiene 532. Das erste Segment 552 kann sich auch in einem anderen Winkel von der Seite der Sammelschiene 532 erstrecken. Das erste Segment 552 kann auch fehlen; in diesem Fall erstreckt sich das zweite Segment 554 in einem schrägen Winkel von der Seite der Sammelschiene 532.
Im Beispiel von 5 erstreckt sich das dritte Segment 556 senkrecht von dem Rand der Membran 515 und ist kolinear mit dem entsprechenden IDT-Finger 536. Das dritte Segment 556 kann sich auch in einem anderen Winkel von der Seite der Membran 515 erstrecken. Das dritte Segment 556 kann auch nicht vorhanden sein, wobei sich in diesem Fall das zweite Segment 554 von der Seite der Membran 515 in einem schrägen Winkel erstreckt.
Der Abstand zwischen der Seite der Sammelschiene 532 und der Seite der Membran 515 bei einer Nenntemperatur ist die Dimension d4, die die gesamte von dem Verbindungselement 550 überspannte Distanz darstellt. Das zweite Segment 554 des Verbindungselements 550 überspannt eine Distanz d2, die größer als oder gleich 50 % von d4 ist. Mit anderen Worten: d2 ≥ d1 + d3, wobei d1 und d3 die Distanzen sind, die von dem ersten und dem dritten Verbindungselement 552, 556 überspannt werden. Einer oder beide der Werte d1 und d3 können Null sein. Alle Werte von d1, d2, d3 und d4 werden senkrecht zur Seite der Sammelschiene 532 gemessen.
Das Verbindungselement 550 kann auch eine andere Form als drei gerade Segmente haben. So können beispielsweise einige oder alle Ecken, an denen sich die Segmente 552, 554, 556 schneiden, abgerundet sein. Das Verbindungselement 550 kann kontinuierlich gekrümmt sein, wobei zumindest ein Teil des gekrümmten Verbindungselements einen schrägen Winkel in Bezug auf die Seite der Sammelschiene 532 und die Längsrichtung des IDT-Fingers 536 bildet.
Wenn ein XBAR in einem Filter verwendet wird, wird aufgrund von Widerstandsverlusten in den IDT-Fingern und akustischen oder viskosen Verlusten in den IDT-Fingern und der Membran selbst ein Teil der Energie an der Membran abgeleitet. Der primäre Weg zur Ableitung von Wärme von der Membran ist die Leitung entlang der IDT-Finger zur Sammelschiene und dann zum Vorrichtungssubstrat. Das Vorhandensein von Verbindungselementen erhöht die Länge des Wärmeflussweges von der Membran zum Substrat im Vergleich zu einem herkömmlichen XBAR. Um die Auswirkung des längeren Wärmeflusswegs zu verringern, kann die Breite (Dimension wt in 5) des Verbindungselements größer als die Breite (Dimension w in 5) der IDT-Finger sein. Die Breite der Verbindungselemente kann z. B. p/2 betragen, wobei p der Abstand des IDT ist.
Alle Komponenten eines XBAR haben einen entsprechenden Temperaturausdehnungskoeffizienten (Temperature Coefficient of Expansion, TCE). Ein bevorzugtes Substrat für XBAR-Vorrichtungen ist ein Silizium-Wafer, der kostengünstig ist und über gut entwickelte Prozesse zur Herstellung von Hohlräumen verfügt. Der TCE von Silizium ist jedoch wesentlich niedriger als der TCE von Lithiumniobat oder Lithiumtantalat, den bevorzugten Materialien für die piezoelektrische Platte. Die Ausdehnung oder Kontraktion der Membran eines XBAR als Reaktion auf eine Temperaturänderung ist größer als die Ausdehnung oder Kontraktion des umgebenden Bereichs (die durch den niedrigen TCE des Siliziumsubstrats dominiert wird). Der Unterschied in der Ausdehnung oder Kontraktion kann zu einer Verformung oder Wellung der Membran führen.
In 5 stellt die gestrichelte Linie 515' die Position des Randes der Membran (relativ zum Rand der Sammelschiene 532) nach einem Temperaturanstieg von 25 Grad Celsius dar. Die Dimension d4' ist die neue Distanz zwischen dem Rand der Sammelschiene 532 und dem Rand der Membran 515', der geringer ist als die ursprüngliche Distanz d4. Die neue Position und Form des Verbindungselements 550' ist in gestrichelten Linien dargestellt. Das Verbindungselement 550' hat sich gekrümmt, um die Änderung in der Distanz zwischen dem Rand der Sammelschiene und dem Rand der Membran aufzufangen.
6 ist ein Graph der Verlagerung der Membran eines herkömmlichen XBAR und einer Verbindungselement gestützten Membran aufgrund einer Temperaturänderung von zwanzig Grad. Insbesondere ist die durchgezogene Linie 610 ein Diagramm der Verlagerung senkrecht zur Ebene der Membran für eine Membran, die vollständig mit dem Rest der piezoelektrischen Platte verbunden ist, wie in 1 gezeigt. Eine Temperaturänderung von 20 Grad verursacht, dass sich die Membran mit einer Spitze-zu-Spitze-Amplitude von 850 nm wellt. Die Verlagerung entlang der Mitte der Membran wurde durch Simulation mit einer Finite-Elemente-Methode bestimmt. In diesem Beispiel betragen die Apertur und die Länge des IDT 50 Mikrometer bzw. 325 Mikrometer.
Die gestrichelte Linie 620 ist ein Diagramm der Verlagerung senkrecht zur Ebene der Membran für eine Verbindungselement gestützte Membran, wie in 2 gezeigt. Eine Temperaturänderung von 20 Grad verursacht, dass sich die Membran an den Enden des IDT um etwa 40 nm aufrollt. Der Unterschied zwischen der durchgezogenen Linie 610 und der gestrichelten Linie 620 ist ein Beweis für die Wirksamkeit der Verbindungselemente, die Unterschiede im TCE der Membran und des Substrats absorbieren und somit die Spannung in der Membran verringern.
Verfahrensbeschreibung
7 ist ein vereinfachtes Flussdiagramm eines Prozesses 700 zur Herstellung eines XBAR mit einer Verbindungselement gestützten Membran oder eines Filters, der solche XBAR enthält. Der Prozess 700 beginnt bei 705 mit einem Substrat und einer Platte aus piezoelektrischem Material und endet bei 795 mit einem fertigen XBAR oder Filter. Das Flussdiagramm in 7 enthält nur die wichtigsten Prozessschritte. Verschiedene herkömmliche Prozessschritte (z. B. Oberflächenvorbereitung, Reinigung, Inspektion, Einbrennen, Glühen, Überwachung, Prüfung usw.) können vor, zwischen, nach und während der in 7 gezeigten Schritte durchgeführt werden.
Die piezoelektrische Platte kann z. B. aus Lithiumniobat oder Lithiumtantalat bestehen. Die piezoelektrische Platte kann im Z-Schnitt, im gedrehten Z-Schnitt oder im gedrehten YX-Schnitt sein. Die piezoelektrische Platte kann auch aus einem anderen Material bestehen und/oder in einem anderen Schnitt sein. Das Substrat kann ein Silizium-Wafer oder ein Silizium-auf-Isolator-Wafer sein. Das Substrat kann ein Wafer aus einem anderen Material sein, das die Bildung tiefer Hohlräume durch Ätzen oder eine andere Bearbeitung ermöglicht.
Das Substrat und die piezoelektrische Platte werden bei 720 zusammen gebondet. Vor dem Bonden können optionale Schritte durchgeführt werden, um das Substrat vorzubereiten. Beispielsweise können bei 710A laterale und/oder vertikale Ätzstopps in das Substrat eingebracht werden. Ein lateraler Ätzstopp ist eine Struktur, die die laterale Ausdehnung eines anschließend geätzten Hohlraums einschränkt. Ein vertikaler Ätzstopp ist eine Struktur, die die Tiefe eines anschließend geätzten Hohlraums begrenzt. Laterale und vertikale Ätzstopps können im Substrat ausgebildet werden, wie in der anhängigen Patentanmeldung 16/913,417 mit dem Titel TRANSVERSAL ANGEREGTER AKUSTISCHER FILMVOLUMENRESONATOR MIT LATERALEM ÄTZSTOPP (TRANSVERSELY-EXCITED FILM BULK ACOUSTIC RESONATOR WITH LATERAL ETCH STOP) beschrieben, die hier durch Bezugnahme aufgenommen ist. Alternativ können bei 710B die Hohlräume im Substrat gebildet und dann mit einem Opfermaterial gefüllt werden, das anschließend entfernt wird.
Bei 720 wird die piezoelektrische Platte an ein Substrat gebondet. Die piezoelektrische Platte und das Substrat können durch ein Waferbondverfahren gebondet werden. In der Regel sind die Kontaktflächen des Substrats und der piezoelektrischen Platte hochglanzpoliert. Eine oder mehrere Schichten aus Zwischenmaterialien, wie z. B. ein Oxid oder Metall, können auf der Kontaktfläche der piezoelektrischen Platte und/oder des Substrats gebildet oder abgeschieden werden. Eine oder beide Kontaktflächen können z. B. durch ein Plasmaverfahren aktiviert werden. Die Kontaktflächen können dann mit erheblicher Kraft zusammengepresst werden, um molekulare Bindungen zwischen der piezoelektrischen Platte und dem Substrat oder den Zwischenschichten herzustellen.
Eine Leiterstruktur, einschließlich der IDT der einzelnen XBAR, wird bei 730 durch Abscheiden und Strukturieren einer oder mehrerer Leiterschichten auf der Vorderseite der piezoelektrischen Platte gebildet. Die Leiterschichten können z. B. aus Aluminium, einer Aluminiumlegierung, Kupfer, einer Kupferlegierung, Titan, Chrom, Wolfram, Molybdän oder einem anderen leitfähigen Metall bestehen. Optional können eine oder mehrere Schichten aus anderen Materialien unterhalb (d. h. zwischen der Leiterschicht und der piezoelektrischen Platte) und/oder oberhalb der Leiterschicht angeordnet werden. So kann beispielsweise ein dünner Film aus Titan, Chrom oder einem anderen Metall verwendet werden, um die Haftung zwischen einer Leiterschicht und der piezoelektrischen Platte zu verbessern. Die bei 730 gebildete Leiterstruktur umfasst die erste Metallebene 362 der IDT-Finger, die Verbindungselemente und die Sammelschienen. Die bei 730 gebildete Leiterstruktur kann auch die zweite Leiterebene 364 enthalten, um die elektrische und thermische Leitfähigkeit von Teilen der Leiterstruktur zu verbessern (z. B. die IDT-Sammelschienen und die Zwischenverbindungen zwischen den IDT).
Die Leiterstruktur kann bei 730 gebildet werden, indem die Leiterschichten und optional eine oder mehrere andere Metallschichten nacheinander auf die Oberfläche der piezoelektrischen Platte abgeschieden werden. Das überschüssige Metall kann dann durch Ätzen durch strukturiertes Photoresist entfernt werden. Die Leiterschicht kann z. B. durch Plasmaätzen, reaktives Ionenätzen, nasschemisches Ätzen und andere Ätztechniken geätzt werden.
Alternativ kann die Leiterstruktur bei 730 mit einem Lift-off-Prozess gebildet werden. Photoresist kann auf die piezoelektrische Platte abgeschieden und strukturiert werden, um die Leiterstruktur zu definieren. Die Leiterschichten und gegebenenfalls eine oder mehrere andere Schichten können nacheinander auf die Oberfläche der piezoelektrischen Platte abgeschieden werden. Der Photoresist kann dann entfernt werden, wodurch das überschüssige Material entfernt wird und die Leiterstruktur übrig bleibt.
Die beiden Metallebenen 362, 364 (in 3A und 3B) und/oder Schichten innerhalb einer der beiden Metallebenen können mit unterschiedlichen Prozessen abgeschieden und strukturiert werden.
Bei 740 kann eine vorderseitige dielektrische Schicht gebildet werden, indem eine oder mehrere Schichten aus dielektrischem Material auf der Vorderseite der piezoelektrischen Platte abgeschieden werden. Die eine oder mehreren dielektrischen Schichten können mit einer herkömmlichen Abscheidungstechnik wie Sputtern, Aufdampfen oder chemischer Gasphasenabscheidung abgeschieden werden. Die eine oder mehreren dielektrischen Schichten können auf der gesamten Oberfläche der piezoelektrischen Platte, einschließlich der Leiterstruktur, abgeschieden werden. Alternativ können eine oder mehrere lithographische Prozesse (unter Verwendung von Photomasken) eingesetzt werden, um die Abscheidung der dielektrischen Schichten auf ausgewählte Bereiche der piezoelektrischen Platte zu beschränken, z. B. nur zwischen den ineinandergreifenden Fingern der IDT. Masken können auch verwendet werden, um die Abscheidung unterschiedlich dicker dielektrischer Materialien auf verschiedenen Teilen der piezoelektrischen Platte zu ermöglichen.
Nachdem die Leiterstruktur und die dielektrischen Schichten gebildet sind, können die Verbindungselemente bei 745 durch Ätzen der piezoelektrischen Platte zwischen den Verbindungselementen und um den Umfang der Membran herum definiert werden.
Bei 750 werden dann ein oder mehrere Hohlräume in dem Substrat gebildet. Für jeden Resonator in einer Filtervorrichtung kann ein eigener Hohlraum gebildet werden. Die ein oder mehreren Hohlräume können beispielsweise durch Ätzen des Substrats mit einem Ätzmittel gebildet werden, das durch Öffnungen in der bei 745 gebildeten piezoelektrischen Platte eingeführt wird. Für jeden Resonator in einer Filtervorrichtung kann ein separater Hohlraum gebildet werden. Die Ausdehnung der Hohlräume kann durch laterale und/oder vertikale Ätzstopps definiert werden, die zuvor bei 710A in dem Substrat gebildet wurden. Alternativ können die Hohlräume bei 750 durch Ätzen oder anderweitiges Entfernen des Opfermaterials gebildet werden, das die zuvor bei 710B gebildeten Hohlräume füllt.
In allen Varianten des Prozesses 700 wird die Filtervorrichtung bei 760 fertiggestellt. Zu den Maßnahmen, die bei 760 durchgeführt werden können, gehören das Abscheiden einer Verkapselungs-/Passivierungsschicht wie SiO₂ oder Si₃O₄ auf die gesamte Vorrichtung oder einen Teil davon, das Bilden von Bondpads oder Lötstellen oder anderen Mitteln zur Herstellung einer Verbindung zwischen der Vorrichtung und einer externen Schaltungsanordnung, das Herausschneiden einzelner Vorrichtungen aus einem Wafer, der mehrere Vorrichtungen enthält, andere Verpackungsschritte und das Testen. Eine weitere Maßnahme, die bei 760 durchgeführt werden kann, ist die Abstimmung der Resonanzfrequenzen der Resonatoren innerhalb der Vorrichtung durch Hinzufügen oder Entfernen von Metall oder dielektrischem Material von/auf der Vorderseite der Vorrichtung. Nachdem die Filtervorrichtung fertiggestellt ist, endet der Prozess bei 795.
Abschließende Bemerkungen
In dieser gesamten Beschreibung sollten die gezeigten Ausführungsformen und Beispiele als Muster betrachtet werden und nicht als Einschränkungen der offenbarten oder beanspruchten Vorrichtungen und Vorgehensweisen. Obwohl viele der hier dargestellten Beispiele spezifische Kombinationen von Verfahrenstätigkeiten oder Systemelementen beinhalten, sollte verstanden werden, dass diese Tätigkeiten und diese Elemente auf andere Weise kombiniert werden können, um die gleichen Ziele zu erreichen. Im Hinblick auf Flussdiagramme können zusätzliche und weniger Schritte unternommen werden, und die gezeigten Schritte können kombiniert oder weiter verfeinert werden, um die hier beschriebenen Verfahren zu erreichen. Tätigkeiten, Elemente und Merkmale, die nur im Zusammenhang mit einer Ausführungsform diskutiert werden, sollen nicht von einer ähnlichen Rolle in anderen Ausführungsformen ausgeschlossen werden.
Wie hier verwendet, bedeutet „Vielzahl“ zwei oder mehr. Wie hier verwendet, kann ein „Satz“ von Elementen einen oder mehrere solcher Elemente umfassen. In der hier verwendeten Form, sei es in der schriftlichen Beschreibung oder in den Ansprüchen, sind die Begriffe „umfassend“, „einschließend“, „tragend“, „aufweisend“, „enthaltend“, „einbeziehend“ und dergleichen so zu verstehen, dass sie unbegrenzt sind, d. h. dass sie einschließen, aber nicht darauf beschränkt sind. Nur die Übergangsphrasen „bestehend aus“ bzw. „bestehend im Wesentlichen aus“ sind geschlossene oder halbgeschlossene Übergangsphrasen mit Bezug auf Ansprüche. Die Verwendung von ordinalen Ausdrücken wie „erster“, „zweiter“, „dritter“ usw. in den Ansprüchen, um ein Anspruchselement zu ändern, bedeutet an sich keine Priorität, keinen Vorrang oder keine Reihenfolge eines Anspruchselements gegenüber einem anderen oder die zeitliche Reihenfolge, in der die Tätigkeiten eines Verfahrens ausgeführt werden, sondern sie werden lediglich als Kennzeichnungen verwendet, um ein Anspruchselement mit einem bestimmten Namen von einem anderen Element mit demselben Namen zu unterscheiden (aber für die Verwendung des ordinalen Ausdrucks), um die Anspruchselemente zu unterscheiden. Wie hier verwendet, bedeutet „und/oder“, dass die aufgelisteten Elemente Alternativen sind, aber die Alternativen enthalten auch jede Kombination der aufgelisteten Elemente.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

WO 63/067326 [0002]
US 10491291 [0010]
WO 16/913417 [0047]

Claims

Akustische Resonatorvorrichtung, umfassend: ein Substrat; eine piezoelektrische Platte, wobei ein erster Teil der piezoelektrischen Platte an dem Substrat angebracht ist und ein zweiter Teil der piezoelektrischen Platte eine Membran bildet, die über einem Hohlraum in dem Substrat aufgehängt ist, einen Interdigitalwandler (IDT), der auf einer Oberfläche der piezoelektrischen Platte gebildet ist, wobei der IDT eine erste und eine zweite Sammelschiene, die auf dem ersten Teil angeordnet sind, und ineinandergreifende IDT-Finger enthält, die auf der Membran angeordnet sind; und eine Vielzahl von Verbindungselementen, die die Membran über dem Hohlraum stützen, wobei jedes Verbindungselement eine elektrische Verbindung zwischen einem entsprechenden der ineinandergreifenden IDT-Finger und der ersten oder der zweiten Sammelschiene herstellt.
Vorrichtung nach Anspruch 1, wobei die erste und die zweite Sammelschiene auf gegenüberliegenden Seiten des Hohlraums angeordnet sind.
Vorrichtung nach Anspruch 2, wobei die ineinandergreifenden IDT-Finger abwechselnd mit der ersten und der zweiten Stromschiene verbunden sind.
Vorrichtung nach Anspruch 1, wobei die ineinandergreifenden IDT-Finger eine erste Leiterebene umfassen, und jedes Verbindungselement die erste Leiterebene und einen entsprechenden Abschnitt der piezoelektrischen Platte umfasst, der den ersten und den zweiten Teil verbindet.
Vorrichtung nach Anspruch 4, wobei jede der ersten und zweiten Sammelschienen die ersten Leiterebene und eine zweite Leiterebene umfasst.
Vorrichtung nach Anspruch 1, wobei ein Teil jedes Verbindungselements einen schrägen Winkel mit einer Längsrichtung des entsprechenden ineinandergreifenden IDT-Fingers bildet.
Vorrichtung nach Anspruch 6, wobei der schräge Winkel größer als oder gleich 30 Grad und kleiner als oder gleich 60 Grad ist.
Vorrichtung nach Anspruch 1, wobei mindestens ein Teil jedes Verbindungselements gekrümmt ist.
Vorrichtung nach Anspruch 1, wobei jedes Verbindungselement kontinuierlich gekrümmt ist.
Vorrichtung nach Anspruch 1, wobei jedes Verbindungselement umfasst: ein erstes Segment, das sich von der ersten oder zweiten Sammelschiene erstreckt; ein drittes Segment, das sich von der Membran kolinear mit dem entsprechenden IDT-Finger erstreckt; und ein zweites Segment, das das erste Segment und das dritte Segment verbindet, wobei das zweite Segment einen schrägen Winkel mit der Längsrichtung des entsprechenden IDT-Fingers bildet.
Vorrichtung nach Anspruch 1, wobei eine Breite jedes Verbindungselements größer als die Breite des entsprechenden IDT-Fingers ist.
Vorrichtung nach Anspruch 11, wobei eine Breite eines jeden Verbindungselements die Hälfte des Abstandes der IDT-Finger ist.
Akustische Resonatorvorrichtung, umfassend: eine piezoelektrische Platte, die an einem Substrat angebracht ist, wobei ein Teil der piezoelektrischen Platte eine Membran bildet, die über einem Hohlraum in dem Substrat aufgehängt ist; einen Interdigitalwandler (IDT) auf der piezoelektrischen Platte, wobei der IDT ineinandergreifende IDT-Finger, die auf der Membran angeordnet sind, und eine erste und, eine zweite Sammelschiene umfasst, die nicht auf der Membran liegen; und eine Vielzahl von Verbindungselementen, die die Membran über dem Hohlraum stützen, wobei jedes Verbindungselement einen entsprechenden der ineinandergreifenden IDT-Finger und die erste oder die zweite Sammelschiene elektrisch verbindet, indem es einen offenen Raum zwischen der Membran und der piezoelektrischen Platte überspannt.
Vorrichtung nach Anspruch 13, wobei die erste und die zweite Sammelschiene auf gegenüberliegenden Seiten des Hohlraums angeordnet sind.
Vorrichtung nach Anspruch 14, wobei die ineinandergreifenden IDT-Finger abwechselnd mit der ersten oder der zweiten Sammelschiene verbunden sind.
Vorrichtung nach Anspruch 13, wobei die ineinandergreifenden IDT-Finger eine erste Leiterebene umfassen, und jedes Verbindungselement die erste Leiterebene und einen entsprechenden Teil der piezoelektrischen Platte umfasst.
Vorrichtung nach Anspruch 16, wobei jede der ersten und zweiten Sammelschienen eine erste und eine zweite Leiterebene umfasst.
Vorrichtung nach Anspruch 13, wobei ein Abschnitt jedes Verbindungselements einen schrägen Winkel mit einer Längsrichtung des entsprechenden ineinandergreifenden IDT-Fingers bildet.
Vorrichtung nach Anspruch 18, wobei der schräge Winkel größer als oder gleich 30 Grad und kleiner als oder gleich 60 Grad ist.
Vorrichtung nach Anspruch 18, wobei jedes Verbindungselement umfasst: ein erstes Segment, das sich von der ersten oder der zweiten Sammelschiene erstreckt; ein drittes Segment, das sich von der Membran kolinear zu einem entsprechenden IDT-Finger erstreckt; und ein zweites Segment, das das erste Segment und das dritte Segment verbindet, wobei das zweite Segment den schrägen Winkel mit der Längsrichtung des entsprechenden ineinandergreifenden IDT-Fingers bildet.
Vorrichtung nach Anspruch 13, wobei mindestens ein Teil jedes Verbindungselements gekrümmt ist.
Vorrichtung nach Anspruch 13, wobei jedes Verbindungselement kontinuierlich gekrümmt ist.
Vorrichtung nach Anspruch 13, wobei die Breite jedes Verbindungselements größer als die Breite des entsprechenden ineinandergreifenden IDT-Fingers ist.
Vorrichtung nach Anspruch 23, wobei die Breite jedes Verbindungselements der Hälfte des Abstandes der ineinandergreifenden IDT-Finger ist.