KR20220034037A - 저지 대역 공진기들을 포함하는 벌크 음향파 공진기 필터들 - Google Patents
저지 대역 공진기들을 포함하는 벌크 음향파 공진기 필터들 Download PDFInfo
- Publication number
- KR20220034037A KR20220034037A KR1020217040262A KR20217040262A KR20220034037A KR 20220034037 A KR20220034037 A KR 20220034037A KR 1020217040262 A KR1020217040262 A KR 1020217040262A KR 20217040262 A KR20217040262 A KR 20217040262A KR 20220034037 A KR20220034037 A KR 20220034037A
- Authority
- KR
- South Korea
- Prior art keywords
- resonator
- baw resonator
- passband
- frequency
- filter
- Prior art date
Links
- 238000000034 method Methods 0.000 claims description 318
- 238000011068 loading method Methods 0.000 claims description 9
- 230000008878 coupling Effects 0.000 claims description 8
- 238000010168 coupling process Methods 0.000 claims description 8
- 238000005859 coupling reaction Methods 0.000 claims description 8
- 230000008569 process Effects 0.000 description 151
- 239000010410 layer Substances 0.000 description 147
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 147
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 147
- 239000013078 crystal Substances 0.000 description 137
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 118
- 239000000758 substrate Substances 0.000 description 107
- 239000000463 material Substances 0.000 description 72
- 239000010408 film Substances 0.000 description 70
- 238000012546 transfer Methods 0.000 description 67
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 33
- 238000005530 etching Methods 0.000 description 25
- VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N Silicium dioxide Chemical compound O=[Si]=O VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 22
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 21
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 21
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 20
- 229910052581 Si3N4 Inorganic materials 0.000 description 18
- 238000002161 passivation Methods 0.000 description 18
- HQVNEWCFYHHQES-UHFFFAOYSA-N silicon nitride Chemical compound N12[Si]34N5[Si]62N3[Si]51N64 HQVNEWCFYHHQES-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 18
- 238000012545 processing Methods 0.000 description 17
- 230000004044 response Effects 0.000 description 17
- 235000012431 wafers Nutrition 0.000 description 16
- ZOKXTWBITQBERF-UHFFFAOYSA-N Molybdenum Chemical compound [Mo] ZOKXTWBITQBERF-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 15
- KJTLSVCANCCWHF-UHFFFAOYSA-N Ruthenium Chemical compound [Ru] KJTLSVCANCCWHF-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 15
- 238000001312 dry etching Methods 0.000 description 15
- 229910052750 molybdenum Inorganic materials 0.000 description 15
- 239000011733 molybdenum Substances 0.000 description 15
- 229910052707 ruthenium Inorganic materials 0.000 description 15
- WFKWXMTUELFFGS-UHFFFAOYSA-N tungsten Chemical compound [W] WFKWXMTUELFFGS-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 13
- 229910052721 tungsten Inorganic materials 0.000 description 13
- 239000010937 tungsten Substances 0.000 description 13
- XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N Silicon Chemical compound [Si] XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 12
- 229910052782 aluminium Inorganic materials 0.000 description 12
- XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N aluminium Chemical compound [Al] XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 12
- 239000003990 capacitor Substances 0.000 description 12
- 229910052710 silicon Inorganic materials 0.000 description 12
- 239000010703 silicon Substances 0.000 description 12
- 238000013459 approach Methods 0.000 description 11
- 239000010409 thin film Substances 0.000 description 11
- 229910004298 SiO 2 Inorganic materials 0.000 description 10
- PMHQVHHXPFUNSP-UHFFFAOYSA-M copper(1+);methylsulfanylmethane;bromide Chemical compound Br[Cu].CSC PMHQVHHXPFUNSP-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 10
- 229910052814 silicon oxide Inorganic materials 0.000 description 10
- PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N Nickel Chemical compound [Ni] PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 9
- JMASRVWKEDWRBT-UHFFFAOYSA-N Gallium nitride Chemical compound [Ga]#N JMASRVWKEDWRBT-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 8
- 239000010931 gold Substances 0.000 description 8
- 238000001465 metallisation Methods 0.000 description 8
- HBMJWWWQQXIZIP-UHFFFAOYSA-N silicon carbide Chemical compound [Si+]#[C-] HBMJWWWQQXIZIP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 8
- 239000010949 copper Substances 0.000 description 7
- 150000002739 metals Chemical class 0.000 description 7
- 238000004891 communication Methods 0.000 description 6
- 238000000227 grinding Methods 0.000 description 6
- 235000012239 silicon dioxide Nutrition 0.000 description 6
- 239000000377 silicon dioxide Substances 0.000 description 6
- 229910002601 GaN Inorganic materials 0.000 description 5
- 238000000137 annealing Methods 0.000 description 5
- 238000000151 deposition Methods 0.000 description 5
- 238000013461 design Methods 0.000 description 5
- PCHJSUWPFVWCPO-UHFFFAOYSA-N gold Chemical compound [Au] PCHJSUWPFVWCPO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 5
- 229910052737 gold Inorganic materials 0.000 description 5
- 238000003780 insertion Methods 0.000 description 5
- 230000037431 insertion Effects 0.000 description 5
- 239000007769 metal material Substances 0.000 description 5
- 238000012856 packing Methods 0.000 description 5
- 229910000679 solder Inorganic materials 0.000 description 5
- PIGFYZPCRLYGLF-UHFFFAOYSA-N Aluminum nitride Chemical compound [Al]#N PIGFYZPCRLYGLF-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N Copper Chemical compound [Cu] RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- GYHNNYVSQQEPJS-UHFFFAOYSA-N Gallium Chemical compound [Ga] GYHNNYVSQQEPJS-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 229910004205 SiNX Inorganic materials 0.000 description 4
- 229910052802 copper Inorganic materials 0.000 description 4
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 4
- 229910052733 gallium Inorganic materials 0.000 description 4
- 239000011521 glass Substances 0.000 description 4
- TWNQGVIAIRXVLR-UHFFFAOYSA-N oxo(oxoalumanyloxy)alumane Chemical compound O=[Al]O[Al]=O TWNQGVIAIRXVLR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 238000004806 packaging method and process Methods 0.000 description 4
- 239000002245 particle Substances 0.000 description 4
- 238000001228 spectrum Methods 0.000 description 4
- 230000007704 transition Effects 0.000 description 4
- 238000009966 trimming Methods 0.000 description 4
- 229910016570 AlCu Inorganic materials 0.000 description 3
- 229910000906 Bronze Inorganic materials 0.000 description 3
- 229910021417 amorphous silicon Inorganic materials 0.000 description 3
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 description 3
- 239000010974 bronze Substances 0.000 description 3
- 230000008859 change Effects 0.000 description 3
- KUNSUQLRTQLHQQ-UHFFFAOYSA-N copper tin Chemical compound [Cu].[Sn] KUNSUQLRTQLHQQ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 238000005468 ion implantation Methods 0.000 description 3
- 229910052759 nickel Inorganic materials 0.000 description 3
- 230000010287 polarization Effects 0.000 description 3
- 238000005498 polishing Methods 0.000 description 3
- 238000007517 polishing process Methods 0.000 description 3
- 229910021420 polycrystalline silicon Inorganic materials 0.000 description 3
- 238000001039 wet etching Methods 0.000 description 3
- IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N Atomic nitrogen Chemical compound N#N IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- RTAQQCXQSZGOHL-UHFFFAOYSA-N Titanium Chemical compound [Ti] RTAQQCXQSZGOHL-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000000853 adhesive Substances 0.000 description 2
- 230000001070 adhesive effect Effects 0.000 description 2
- LUKDNTKUBVKBMZ-UHFFFAOYSA-N aluminum scandium Chemical compound [Al].[Sc] LUKDNTKUBVKBMZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 230000007423 decrease Effects 0.000 description 2
- 238000000708 deep reactive-ion etching Methods 0.000 description 2
- 239000003989 dielectric material Substances 0.000 description 2
- 238000009826 distribution Methods 0.000 description 2
- 230000006872 improvement Effects 0.000 description 2
- 239000011810 insulating material Substances 0.000 description 2
- 238000001459 lithography Methods 0.000 description 2
- 230000000873 masking effect Effects 0.000 description 2
- 239000012528 membrane Substances 0.000 description 2
- 238000010295 mobile communication Methods 0.000 description 2
- 238000007639 printing Methods 0.000 description 2
- 239000011241 protective layer Substances 0.000 description 2
- 229910010271 silicon carbide Inorganic materials 0.000 description 2
- 238000004088 simulation Methods 0.000 description 2
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 2
- 238000010897 surface acoustic wave method Methods 0.000 description 2
- 239000010936 titanium Substances 0.000 description 2
- 229910052719 titanium Inorganic materials 0.000 description 2
- 238000009623 Bosch process Methods 0.000 description 1
- OAICVXFJPJFONN-UHFFFAOYSA-N Phosphorus Chemical compound [P] OAICVXFJPJFONN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000004642 Polyimide Substances 0.000 description 1
- 229910045601 alloy Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000000956 alloy Substances 0.000 description 1
- RNQKDQAVIXDKAG-UHFFFAOYSA-N aluminum gallium Chemical compound [Al].[Ga] RNQKDQAVIXDKAG-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000004888 barrier function Effects 0.000 description 1
- 230000000903 blocking effect Effects 0.000 description 1
- 238000004140 cleaning Methods 0.000 description 1
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 description 1
- 230000006835 compression Effects 0.000 description 1
- 238000007906 compression Methods 0.000 description 1
- 238000010276 construction Methods 0.000 description 1
- 230000001419 dependent effect Effects 0.000 description 1
- 230000008021 deposition Effects 0.000 description 1
- 238000001514 detection method Methods 0.000 description 1
- 239000006185 dispersion Substances 0.000 description 1
- 238000005553 drilling Methods 0.000 description 1
- 238000009713 electroplating Methods 0.000 description 1
- 239000002360 explosive Substances 0.000 description 1
- 238000001424 field-emission electron microscopy Methods 0.000 description 1
- 230000005484 gravity Effects 0.000 description 1
- 239000000383 hazardous chemical Substances 0.000 description 1
- 238000010030 laminating Methods 0.000 description 1
- 238000003698 laser cutting Methods 0.000 description 1
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 1
- 150000004767 nitrides Chemical class 0.000 description 1
- 229910052757 nitrogen Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000006911 nucleation Effects 0.000 description 1
- 238000010899 nucleation Methods 0.000 description 1
- 238000000059 patterning Methods 0.000 description 1
- 229910052698 phosphorus Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000011574 phosphorus Substances 0.000 description 1
- 229920001721 polyimide Polymers 0.000 description 1
- 230000001902 propagating effect Effects 0.000 description 1
- 239000003870 refractory metal Substances 0.000 description 1
- 229910052594 sapphire Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010980 sapphire Substances 0.000 description 1
- 238000007650 screen-printing Methods 0.000 description 1
- 239000003566 sealing material Substances 0.000 description 1
- 239000004984 smart glass Substances 0.000 description 1
- 239000007787 solid Substances 0.000 description 1
- 230000003595 spectral effect Effects 0.000 description 1
- 238000000992 sputter etching Methods 0.000 description 1
- 238000012360 testing method Methods 0.000 description 1
- 230000035922 thirst Effects 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H03—ELECTRONIC CIRCUITRY
- H03H—IMPEDANCE NETWORKS, e.g. RESONANT CIRCUITS; RESONATORS
- H03H9/00—Networks comprising electromechanical or electro-acoustic devices; Electromechanical resonators
- H03H9/46—Filters
- H03H9/54—Filters comprising resonators of piezoelectric or electrostrictive material
- H03H9/56—Monolithic crystal filters
- H03H9/566—Electric coupling means therefor
- H03H9/568—Electric coupling means therefor consisting of a ladder configuration
-
- H—ELECTRICITY
- H03—ELECTRONIC CIRCUITRY
- H03H—IMPEDANCE NETWORKS, e.g. RESONANT CIRCUITS; RESONATORS
- H03H3/00—Apparatus or processes specially adapted for the manufacture of impedance networks, resonating circuits, resonators
- H03H3/007—Apparatus or processes specially adapted for the manufacture of impedance networks, resonating circuits, resonators for the manufacture of electromechanical resonators or networks
- H03H3/02—Apparatus or processes specially adapted for the manufacture of impedance networks, resonating circuits, resonators for the manufacture of electromechanical resonators or networks for the manufacture of piezoelectric or electrostrictive resonators or networks
-
- H—ELECTRICITY
- H03—ELECTRONIC CIRCUITRY
- H03H—IMPEDANCE NETWORKS, e.g. RESONANT CIRCUITS; RESONATORS
- H03H9/00—Networks comprising electromechanical or electro-acoustic devices; Electromechanical resonators
- H03H9/02—Details
- H03H9/05—Holders; Supports
- H03H9/10—Mounting in enclosures
- H03H9/1007—Mounting in enclosures for bulk acoustic wave [BAW] devices
- H03H9/105—Mounting in enclosures for bulk acoustic wave [BAW] devices the enclosure being defined by a cover cap mounted on an element forming part of the BAW device
-
- H—ELECTRICITY
- H03—ELECTRONIC CIRCUITRY
- H03H—IMPEDANCE NETWORKS, e.g. RESONANT CIRCUITS; RESONATORS
- H03H9/00—Networks comprising electromechanical or electro-acoustic devices; Electromechanical resonators
- H03H9/46—Filters
- H03H9/54—Filters comprising resonators of piezoelectric or electrostrictive material
- H03H9/542—Filters comprising resonators of piezoelectric or electrostrictive material including passive elements
-
- H—ELECTRICITY
- H03—ELECTRONIC CIRCUITRY
- H03H—IMPEDANCE NETWORKS, e.g. RESONANT CIRCUITS; RESONATORS
- H03H3/00—Apparatus or processes specially adapted for the manufacture of impedance networks, resonating circuits, resonators
- H03H3/007—Apparatus or processes specially adapted for the manufacture of impedance networks, resonating circuits, resonators for the manufacture of electromechanical resonators or networks
- H03H3/02—Apparatus or processes specially adapted for the manufacture of impedance networks, resonating circuits, resonators for the manufacture of electromechanical resonators or networks for the manufacture of piezoelectric or electrostrictive resonators or networks
- H03H2003/021—Apparatus or processes specially adapted for the manufacture of impedance networks, resonating circuits, resonators for the manufacture of electromechanical resonators or networks for the manufacture of piezoelectric or electrostrictive resonators or networks the resonators or networks being of the air-gap type
-
- H—ELECTRICITY
- H03—ELECTRONIC CIRCUITRY
- H03H—IMPEDANCE NETWORKS, e.g. RESONANT CIRCUITS; RESONATORS
- H03H3/00—Apparatus or processes specially adapted for the manufacture of impedance networks, resonating circuits, resonators
- H03H3/007—Apparatus or processes specially adapted for the manufacture of impedance networks, resonating circuits, resonators for the manufacture of electromechanical resonators or networks
- H03H3/02—Apparatus or processes specially adapted for the manufacture of impedance networks, resonating circuits, resonators for the manufacture of electromechanical resonators or networks for the manufacture of piezoelectric or electrostrictive resonators or networks
- H03H2003/025—Apparatus or processes specially adapted for the manufacture of impedance networks, resonating circuits, resonators for the manufacture of electromechanical resonators or networks for the manufacture of piezoelectric or electrostrictive resonators or networks the resonators or networks comprising an acoustic mirror
-
- H—ELECTRICITY
- H03—ELECTRONIC CIRCUITRY
- H03H—IMPEDANCE NETWORKS, e.g. RESONANT CIRCUITS; RESONATORS
- H03H9/00—Networks comprising electromechanical or electro-acoustic devices; Electromechanical resonators
- H03H9/02—Details
- H03H9/05—Holders; Supports
- H03H9/10—Mounting in enclosures
- H03H9/1007—Mounting in enclosures for bulk acoustic wave [BAW] devices
- H03H9/1035—Mounting in enclosures for bulk acoustic wave [BAW] devices the enclosure being defined by two sealing substrates sandwiching the piezoelectric layer of the BAW device
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
- Acoustics & Sound (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Crystallography & Structural Chemistry (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Manufacturing & Machinery (AREA)
- Piezo-Electric Or Mechanical Vibrators, Or Delay Or Filter Circuits (AREA)
Abstract
BAW 공진기 필터는 BAW 공진기 통과 대역 필터 래더를 포함할 수 있으며, BAW 공진기 통과 대역 필터 래더는 BAW 공진기 통과 대역 필터 래더의 입력 노드에서 수신된 주파수 통과 대역 내의 입력 신호의 주파수 성분들을 BAW 공진기 통과 대역 필터 래더의 출력 노드로 통과시키도록 구성될 수 있다. 제1 저지 대역 직렬 공진기는 BAW 공진기 통과 대역 필터 래더의 입력 포트와 입력 노드 사이에 직렬로 결합될 수 있고, 제1 저지 대역 직렬 공진기는 주파수 통과 대역보다 작은 주파수 저지 대역에서 제1 반-공진 주파수 피크를 가질 수 있다. 제2 저지 대역 직렬 공진기는 BAW 공진기 필터의 출력 포트와 출력 노드 사이에 직렬로 결합될 수 있고, 제2 저지 대역 직렬 공진기는 주파수 저지 대역에서 제2 반-공진 주파수 피크를 가질 수 있다.
Description
관련 출원들에 대한 상호 참조들
본 출원은 2019년 5월 8일자로 U.S.P.T.O.에 출원되고 발명의 명칭이 "저지 향상을 위한 와이파이 5GHz의 새로운 접근법(WiFi 5GHz NEW APPROACH FOR REJECTION IMPROVEMENT)"인 미국 가출원 일련 번호 제62/845,009호(대리인 문서 번호 제181246-00009호), 및 2019년 8월 9일자로 U.S.P.T.O.에 출원되고 발명의 명칭이 "저지 대역 공진기들을 포함하는 벌크 음향파 공진기 필터들(BULK ACOUSTIC WAVE RESONATOR FILTERS INCLUDING REJECTION-BAND RESONATORS)"인 미국 가출원 일련 번호 제62/885,047호(대리인 문서 번호 제181246-00011호)의 우선권을 주장하며, 2016년 3월 11일자로 출원된 미국 출원 일련번호 제15/068,510호의 부분 계속 출원인, 2017년 10월 16일자로 출원되고 발명의 명칭이 "압전 박막 전사 프로세스로 제조된 압전 음향 공진기(PIEZOELECTRIC ACOUSTIC RESONATOR MANUFACTURED WITH PIEZOELECTRIC THIN FILM TRANSFER PROCESS)"인 미국 특허 출원 일련번호 제15/784,919호(대리인 문서 번호 제969RO0007US2호)의 부분 계속 출원인, 2018년 6월 26일자로 출원되고 발명의 명칭이 5.2GHz 와이파이 음향파 공진기 RF 필터 회로(5.2 GHz Wi-Fi ACOUSTIC WAVE RESONATOR RF FILTER CIRCUIT)"인 미국 특허 출원 일련번호 제16/019,267호(대리인 문서 번호 제969RO0007US3호)의 부분 계속 출원인, 2018년 9월 19일자로 출원되고 발명의 명칭이 "5.2GHz 와이파이 음향파 공진기 RF 필터 회로를 위한 프론트 엔드 모듈(FRONT END MODULE FOR 5.2 GHZ WI-FI ACOUSTIC WAVE RESONATOR RF FILTER CIRCUIT)"인 미국 특허 출원 일련번호 제16/135,276호(대리인 문서 번호 제969RO0007US7호)의 부분 계속 출원이다.
본 출원은 모든 목적을 위해, 모두 공동 소유인 이하의 동시 출원된 특허 출원들을 참조로 포함한다: 2014년 6월 6일자로 출원되고 발명의 명칭이 "단결정 커패시터 유전체 재료를 갖는 공진 회로(RESONANCE CIRCUIT WITH A SINGLE CRYSTAL CAPACITOR DIELECTRIC MATERIAL)"인 미국 특허 출원 일련번호 제14/298,057호(대리인 문서 번호 A969RO-000100US)(현재, 2017년 6월 6일자로 발행된 미국 특허 제9,673,384호); 2014년 6월 6일자로 출원되고 발명의 명칭이 "공진 회로를 위한 단결정 커패시터 유전체를 위한 제조 방법(METHOD OF MANUFACTURE FOR SINGLE CRYSTAL CAPACITOR DIELECTRIC FOR A RESONANCE CIRCUIT)"인 미국 특허 출원 일련번호 제14/298,076호(대리인 문서 번호 A969RO-000200US)(현재, 2017년 1월 3일자로 발행된 미국 특허 제9,537,465호); 2014년 6월 6일자로 출원되고 발명의 명칭이 "둘 이상의 단결정 음향 공진기 디바이스로 구성된 집적 회로(INTEGRATED CIRCUIT CONFIGURED WITH TWO OR MORE SINGLE CRYSTAL ACOUSTIC RESONATOR DEVICES)"인 미국 특허 출원 일련번호 제14/298,100호(대리인 문서 번호 A969RO-000300US)(현재, 2017년 2월 14일자로 발행된 미국 특허 제9,571,061호); 2014년 7월 25일자로 출원되고 발명의 명칭이 "웨이퍼 스케일 패키징(WAFER SCALE PACKAGING)"인 미국 특허 출원 일련번호 제14/341,314호(대리인 문서 번호 A969RO-000400US)(현재, 2017년 10월 31일자로 발행된 미국 특허 제9,805,966호); 2014년 7월 31일자로 출원되고 발명의 명칭이 "단결정 압전 공진기 구조물로 구성된 이동 통신 디바이스(MOBILE COMMUNICATION DEVICE CONFIGURED WITH A SINGLE CRYSTAL PIEZO RESONATOR STRUCTURE)"인 미국 특허 출원 일련번호 제14/449,001호(대리인 문서 번호 A969RO-000500US)(현재, 2017년 7월 25일자로 발행된 미국 특허 제9,716,581호); 2014년 8월 26일자로 출원되고 발명의 명칭이 "단결정 음향 공진기 디바이스를 위한 멤브레인 기판 구조물(MEMBRANE SUBSTRATE STRUCTURE FOR SINGLE CRYSTAL ACOUSTIC RESONATOR DEVICE)"인 미국 특허 출원 일련번호 제14/469,503호(대리인 문서 번호 A969RO-000600US)(현재, 2018년 3월 13일자로 발행된 미국 특허 제9,917,568호). 위의 모든 출원 및 특허의 개시내용은 여기에 참조로 포함된다.
본 발명은 일반적으로 전자 디바이스들에 관한 것이다. 보다 구체적으로, 본 발명은 벌크 음향파 공진기 디바이스들(bulk acoustic wave resonator devices), 단결정 벌크 음향파 공진기 디바이스들, 단결정 필터 및 공진기 디바이스들, 및 그와 유사한 것을 위한 제조 방법 및 구조물에 관한 기술을 제공한다. 단지 예로서, 본 발명은 무엇보다도 통신 디바이스, 모바일 디바이스, 컴퓨팅 디바이스를 위한 단결정 공진기 디바이스에 적용되었다.
이동 통신 디바이스들은 세계적으로 성공적으로 배치되었다. 셀 폰들 및 스마트폰들을 포함하여, 10억 개 초과의 모바일 디바이스가 한 해에 제조되었으며 단위 수량은 매년 계속 증가하고 있다. 2012년 경에 4G/LTE가 증가하고 모바일 데이터 트래픽이 폭발적으로 증가하면서, 데이터 풍부 콘텐츠가 스마트폰 부문의 성장을 주도하고 있으며, 이는 향후 몇 년 내에 연간 2B에 도달할 것으로 예상된다. 새로운 표준과 기존 표준의 공존, 및 더 높은 데이터 레이트 요건들 대한 갈증은 스마트폰들에서의 RF 복잡성을 주도하고 있다. 불행히도, 문제가 있는 종래의 RF 기술에는 한계가 있고, 이는 장래에 결점으로 이어질 수 있다.
4G LTE 및 5G가 날로 대중화됨에 따라, 무선 데이터 통신은 약 5GHz 이상의 주파수를 갖는 고성능 RF 필터들을 요구한다. 결정질 압전 박막들을 사용하는 벌크 음향파 공진기(Bulk Acoustic Wave Resonator)(BAWR)는 이러한 요구들을 충족하기 위한 주요 후보들이다. 다결정질 압전 박막들을 사용하는 현재의 BAWR들은 1 내지 3GHz 범위의 주파수들에서 동작하는 벌크 음향파(bulk acoustic wave)(BAW) 필터들에 적합하지만; 다결정질 압전 막들의 품질은 약 5GHz 이상의 주파수들에서 동작하는 공진기 및 필터에 대해 요구되는 약 0.5um 미만으로 두께가 감소함에 따라 급속하게 저하된다. 호환가능한 결정질 기판들에서 성장된 단결정질 또는 에피택셜 압전 박막들은 매우 얇은 두께들, 예를 들어, 0.4um까지도 우수한 결정 품질과 높은 압전 성능을 나타낸다. 그럼에도 불구하고, BAWR 및 BAW 필터들의 제조에 단결정 압전 박막들을 사용하고 전사하는 데에 어려움이 있다.
본 발명에 따른 실시예들은 저지 대역 공진기들을 포함하는 벌크 음향파 공진기 필터들을 제공할 수 있다. 이러한 실시예들에 따라, 본 발명에 따른 일부 실시예들에서, 벌크 음향파(BAW) 공진기 필터는 BAW 공진기 통과 대역 필터 회로(BAW resonator pass-band filter circuit)를 포함할 수 있고, BAW 공진기 통과 대역 필터 회로는 BAW 공진기 통과 대역 필터 회로의 입력 노드에서 수신된 주파수 통과 대역 내의 입력 신호의 주파수 성분들을 BAW 공진기 통과 대역 필터 회로의 출력 노드로 통과시키도록 구성된다. 제1 저지 대역 직렬 공진기(rejection-band series resonator)는 BAW 공진기 통과 대역 필터 회로의 입력 포트와 입력 노드 사이에 직렬로 결합될 수 있고, 제1 저지 대역 직렬 공진기는 주파수 통과 대역보다 작은 주파수 저지 대역에서 제1 반-공진 주파수 피크(anti-resonant frequency peak)를 갖는다. 제2 저지 대역 직렬 공진기는 BAW 공진기 필터의 출력 포트와 출력 노드 사이에 직렬로 결합될 수 있고, 제2 저지 대역 직렬 공진기는 주파수 저지 대역에서 제2 반-공진 주파수 피크를 갖는다.
본 발명에 따른 일부 실시예들에서, 벌크 음향파(BAW) 공진기 필터는 BAW 공진기 통과 대역 필터 회로를 포함할 수 있고, BAW 공진기 통과 대역 필터 회로는 BAW 공진기 통과 대역 필터 회로의 입력 포트에서 수신된 주파수 통과 대역 내의 입력 신호의 주파수 성분들을 BAW 공진기 통과 대역 필터 회로의 출력 포트로 통과시키도록 구성된다. 제1 저지 대역 션트 공진기는 BAW 공진기 통과 대역 필터 회로의 입력 포트와 BAW 공진기 통과 대역 필터 회로의 기준 노드에 걸쳐 병렬로 결합될 수 있고, 제1 저지 대역 션트 공진기는 주파수 통과 대역보다 큰 주파수 저지 대역에서 제1 공진 주파수 피크를 갖는다. 제2 저지 대역 션트 공진기는 BAW 공진기 필터의 출력 포트와 기준 노드 사이에 병렬로 결합될 수 있고, 제2 저지 대역 션트 공진기는 주파수 저지 대역에서 제2 공진 주파수 피크를 갖는다.
본 발명에 따른 일부 실시예들에서, 벌크 음향파(BAW) 공진기 필터는 BAW 공진기 통과 대역 필터 회로를 포함할 수 있고, BAW 공진기 통과 대역 필터 회로는 BAW 공진기 통과 대역 필터 회로의 입력 노드에서 수신된 주파수 통과 대역 내의 입력 신호의 주파수 성분들을 BAW 공진기 통과 대역 필터 회로의 출력 노드로 통과시키도록 구성된다. 제1 저지 대역 직렬 공진기는 BAW 공진기 통과 대역 필터 회로의 입력 포트 또는 BAW 공진기 통과 대역 필터 회로의 출력 포트와 직렬로 결합될 수 있고, 제1 저지 대역 직렬 공진기는 주파수 통과 대역보다 작은 주파수 저지 대역에서 제1 반-공진 주파수 피크를 갖는다.
본 발명에 따른 일부 실시예들에서, 벌크 음향파(BAW) 공진기 필터는 BAW 공진기 통과 대역 필터 회로를 포함할 수 있고, BAW 공진기 통과 대역 필터 회로는 BAW 공진기 통과 대역 필터 회로의 입력 포트에서 수신된 주파수 통과 대역 내의 입력 신호의 주파수 성분들을 BAW 공진기 통과 대역 필터 회로의 출력 포트로 통과시키도록 구성된다. 제1 저지 대역 션트 공진기는 BAW 공진기 통과 대역 필터 회로의 입력 포트와 BAW 공진기 통과 대역 필터 회로의 기준 노드에 걸쳐 병렬로 결합되거나 BAW 공진기 통과 대역 필터 회로의 출력 포트와 기준 노드 사이에 병렬로 결합될 수 있고, 제1 저지 대역 션트 공진기는 주파수 통과 대역보다 큰 주파수 저지 대역에서 제1 공진 주파수 피크를 갖는다.
본 발명에 따른 일부 실시예들에서, 벌크 음향파(BAW) 공진기 필터는 제1 BAW 공진기 통과 대역 필터 회로를 포함할 수 있고, 제1 BAW 공진기 통과 대역 필터 회로는 제1 BAW 공진기 통과 대역 필터 회로의 입력 포트에서 수신된 제1 주파수 통과 대역 내의 BAW 공진기 필터의 입력 신호의 주파수 성분들을 제1 BAW 공진기 통과 대역 필터 회로의 출력 포트로 통과시키도록 구성된다. 제1 저지 대역 직렬 공진기는 BAW 공진기 통과 대역 필터 회로의 입력 포트 또는 BAW 공진기 통과 대역 필터 회로의 출력 포트와 직렬로 결합될 수 있고, 제1 저지 대역 직렬 공진기는 제1 주파수 통과 대역보다 작은 제1 주파수 저지 대역에서 제1 반-공진 주파수 피크를 갖는다. 제2 BAW 공진기 통과 대역 필터 회로는 제2 BAW 공진기 통과 대역 필터 회로의 입력 포트에서 수신된 제2 주파수 통과 대역 내의 입력 신호의 주파수 성분들을 제2 BAW 공진기 통과 대역 필터 회로의 출력 포트로 통과시키도록 구성될 수 있다. 제1 저지 대역 션트 공진기는 제2 BAW 공진기 통과 대역 필터 회로의 입력 포트와 제2 BAW 공진기 통과 대역 필터 회로의 기준 노드에 걸쳐 병렬로 결합될 수 있거나, 제2 BAW 공진기 필터의 출력 포트와 기준 노드 사이에 병렬로 결합될 수 있고, 제1 저지 대역 션트 공진기는 제2 주파수 통과 대역보다 큰 제2 주파수 저지 대역에서 제1 공진 주파수 피크를 갖는다. 스위치는 제1 상태에서, 입력 신호를 제1 저지 대역 직렬 공진기에 결합하도록 구성되고, 제2 상태에서, 입력 신호를 제1 저지 대역 션트 공진기에 결합하도록 구성될 수 있다.
본 발명을 보다 완전하게 이해하기 위해, 첨부 도면들이 참조된다. 이러한 도면들은 본 발명의 범위에서 제한으로 간주되어서는 안 된다는 것을 이해하고서, 현재 설명된 실시예들 및 본 발명의 현재 이해되는 최상의 모드는 첨부 도면들의 사용을 통해 추가로 상세하게 설명된다.
도 1a는 본 발명의 예에 따른 상부측 상호연결부들을 갖는 음향 공진기 디바이스를 도시하는 단순화된 도면이다.
도 1b는 본 발명의 예에 따른 하부측 상호연결부를 갖는 음향 공진기 디바이스를 도시한 단순화된 도면이다.
도 1c는 본 발명의 예에 따른 인터포저/캡이 없는 구조물 상호연결부들을 갖는 음향 공진기 디바이스를 도시하는 단순화된 도면이다.
도 1d는 본 발명의 예에 따른 공유된 후면측 트렌치를 갖는 인터포저/캡이 없는 구조물 상호연결부들을 갖는 음향 공진기 디바이스를 도시하는 단순화된 도면이다.
도 2 및 도 3은 본 발명의 예에 따른 음향 공진기 디바이스를 위한 제조 방법에 대한 단계들을 도시하는 단순화된 도면들이다.
도 4a는 본 발명의 예에 따른 상부측 마이크로-트렌치를 생성하는 방법을 위한 단계를 도시하는 단순화된 도면이다.
도 4b 및 도 4c는 도 4a에 설명된 바와 같은 상부측 마이크로-트렌치를 형성하는 방법 단계를 수행하기 위한 대안적인 방법들을 도시하는 단순화된 도면들이다.
도 4d 및 도 4e는 도 4a에 설명된 바와 같이 상부측 마이크로-트렌치를 형성하는 방법 단계를 수행하기 위한 대안적인 방법을 도시하는 단순화된 도면들이다.
도 5 내지 도 8은 본 발명의 예에 따른 음향 공진기 디바이스의 제조 방법을 위한 단계들을 도시하는 단순화된 도면들이다.
도 9a는 본 발명의 예에 따른 후면측 트렌치들을 형성하기 위한 방법 단계를 도시하는 단순화된 도면이다.
도 9b 및 도 9c는 본 발명의 실시예에 따라 도 9a에 설명된 바와 같이 후면측 트렌치들을 형성하고 시드 기판을 동시에 싱귤레이션하는 방법 단계를 수행하기 위한 대안적인 방법을 도시하는 단순화된 도면들이다.
도 10은 본 발명의 예에 따른 공진기의 상부측과 하부측 사이에 후면측 금속화 및 전기적 상호연결부들을 형성하는 방법 단계를 도시하는 단순화된 도면이다.
도 11a 및 도 11b는 본 발명의 예에 따른 음향 공진기 디바이스를 위한 제조 방법을 위한 대안적인 단계들을 도시하는 단순화된 도면들이다.
도 12a 내지 도 12e는 본 발명의 예에 따른 블라인드 비아 인터포저를 사용하는 음향 공진기 디바이스를 위한 제조 방법을 위한 단계들을 도시하는 단순화된 도면들이다.
도 13은 본 발명의 예에 따른 음향 공진기 디바이스를 위한 제조 방법을 위한 단계를 도시하는 단순화된 도면이다.
도 14a 내지 도 14g는 본 발명의 예에 따른 음향 공진기 디바이스를 위한 캡 웨이퍼 프로세스를 위한 방법 단계들을 도시하는 단순화된 도면들이다.
도 15a 내지 도 15e는 본 발명의 예들에 따른, 인터포저/캡 버전 및 인터포저가 없는 버전 둘 다에서 구현될 수 있는 공유 후면측 트렌치를 갖는 음향 공진기 디바이스를 제조하기 위한 방법 단계들을 도시하는 단순화된 도면들이다.
도 16a 내지 도 16c, 내지 도 31a 내지 도 31c는 본 발명의 예에 따른 단결정 음향 공진기 디바이스, 및 단결정 음향 공진기 디바이스들을 위한 희생 층을 사용하는 전사 프로세스를 위한 방법 단계들의 다양한 단면도를 도시하는 단순화된 도면들이다.
도 32a 내지 도 32c, 내지 도 46a 내지 도 46c는 본 발명의 예에 따른 단결정 음향 공진기 디바이스, 및 단결정 음향 공진기 디바이스들을 위한 캐비티 본드 전사 프로세스를 위한 방법 단계들의 다양한 단면도를 도시하는 단순화된 도면들이다.
도 47a 내지 도 47c, 내지 도 59a 내지 도 59c는 본 발명의 예에 따른 단결정 음향 공진기 디바이스, 및 단결정 음향 공진기 디바이스들을 위한 견고하게 장착된 전사 프로세스를 위한 방법 단계들의 다양한 단면도를 도시하는 단순화된 도면들이다.
도 60은 본 발명의 예에 따른 무선 주파수 스펙트럼에서의 필터 통과 대역 요건들을 도시하는 단순화된 도면이다.
도 61은 본 발명의 예에 따른 음향파 RF 필터들에 대한 응용들인 주요 시장들의 개요를 도시하는 단순화된 도면이다.
도 62는 본 발명의 예들에 따른 3-대역 와이파이 라디오들 내의 5.2GHz RF 필터들에 대한 적용 영역들을 나타내는 단순화된 도면이다.
도 63a 내지 도 63c는 본 발명의 다양한 예들에 따른 공진기 디바이스들의 단면도들을 도시하는 단순화된 도면들이다.
도 64a 내지 도 64c는 본 발명의 예들에 따른 음향 필터 설계들을 위한 대표적인 격자 및 래더 구성들을 도시하는 단순화된 회로도들이다.
도 65a 내지 도 65b는 본 발명의 다양한 예들에 따른 패킹 접근법들을 도시하는 단순화된 도면이다.
도 66은 본 발명의 예에 따른 패킹 접근법을 도시하는 단순화된 도면이다.
도 67은 본 발명의 예에 따른 2-포트 BAW RF 필터 회로를 도시하는 단순화된 회로도이다.
도 68은 본 발명의 예에 따른 필터 파라미터들의 단순화된 테이블이다.
도 69는 본 발명의 예에 따른 주파수에 걸친 삽입 손실을 나타내는 단순화된 그래프이다.
도 70 내지 도 74는 본 발명의 다양한 예들에 따른 프론트 엔드 모듈을 도시하는 단순화된 회로 블록도이다.
도 75는 본 발명에 따른 일부 실시예들에서의 BAW 공진기 통과 대역 필터 래더, 및 제1 및 제2 저지 대역 직렬 공진기들을 포함하는 BAW 공진기 필터의 개략도이다.
도 76은 본 발명에 따른 일부 실시예들에서 도 75의 BAW 공진기 필터 내의 제1 및 제2 저지 대역 직렬 공진기들의 반-공진 주파수들을 나타내는 그래프이다.
도 77은 본 발명에 따른 일부 실시예들에서 BAW 공진기 통과 대역 필터 래더, 및 제1 및 제2 저지 대역 션트 공진기들을 포함하는 BAW 공진기 필터의 개략도이다.
도 78은 본 발명에 따른 일부 실시예들에서 도 77의 BAW 공진기 필터 내의 제1 및 제2 저지 대역 션트 공진기들의 공진 주파수들을 나타내는 그래프이다.
도 79는 본 발명에 따른 일부 실시예들에서 제1 및 제2 저지 대역 직렬 공진기들을 갖는 BAW 공진기 통과 대역 필터 래더, 및 스위치에 의해 제어되는 제1 및 제2 저지 대역 션트 공진기들을 갖는 BAW 공진기 통과 대역 필터 래더를 포함하는 결합된 BAW 공진기 필터의 개략도이다.
도 80은 본 발명에 따른 일부 실시예들에서 제1 및 제2 저지 대역 직렬 공진기들을 포함하는 도 64a의 BAW 공진기 통과 대역 필터 격자를 포함하는 BAW 공진기 필터의 개략도이다.
도 81은 본 발명에 따른 일부 실시예들에서 제1 및 제2 저지 대역 직렬 공진기들을 포함하는 도 64b의 BAW 공진기 통과 대역 필터 격자를 포함하는 BAW 공진기 필터의 개략도이다.
도 82는 본 발명에 따른 일부 실시예들에서 제1 및 제2 저지 대역 직렬 공진기들의 반-공진 주파수들을 포함하는 도 80 및 도 81의 BAW 공진기 필터 응답을 나타내는 그래프이다.
도 83은 본 발명에 따른 일부 실시예들에서 제1 및 제2 저지 대역 션트 공진기들을 포함하는 도 64a의 BAW 공진기 통과 대역 필터 격자를 포함하는 BAW 공진기 필터의 개략도이다.
도 84는 본 발명에 따른 일부 실시예들에서 제1 및 제2 저지 대역 션트 공진기들을 포함하는 도 64b의 BAW 공진기 통과 대역 필터 격자를 포함하는 BAW 공진기 필터의 개략도이다.
도 85는 본 발명에 따른 일부 실시예들에서 제1 및 제2 저지 대역 션트 공진기들의 반-공진 주파수들을 포함하는 도 83 및 도 84의 BAW 공진기 필터 응답을 나타내는 그래프이다.
도 1a는 본 발명의 예에 따른 상부측 상호연결부들을 갖는 음향 공진기 디바이스를 도시하는 단순화된 도면이다.
도 1b는 본 발명의 예에 따른 하부측 상호연결부를 갖는 음향 공진기 디바이스를 도시한 단순화된 도면이다.
도 1c는 본 발명의 예에 따른 인터포저/캡이 없는 구조물 상호연결부들을 갖는 음향 공진기 디바이스를 도시하는 단순화된 도면이다.
도 1d는 본 발명의 예에 따른 공유된 후면측 트렌치를 갖는 인터포저/캡이 없는 구조물 상호연결부들을 갖는 음향 공진기 디바이스를 도시하는 단순화된 도면이다.
도 2 및 도 3은 본 발명의 예에 따른 음향 공진기 디바이스를 위한 제조 방법에 대한 단계들을 도시하는 단순화된 도면들이다.
도 4a는 본 발명의 예에 따른 상부측 마이크로-트렌치를 생성하는 방법을 위한 단계를 도시하는 단순화된 도면이다.
도 4b 및 도 4c는 도 4a에 설명된 바와 같은 상부측 마이크로-트렌치를 형성하는 방법 단계를 수행하기 위한 대안적인 방법들을 도시하는 단순화된 도면들이다.
도 4d 및 도 4e는 도 4a에 설명된 바와 같이 상부측 마이크로-트렌치를 형성하는 방법 단계를 수행하기 위한 대안적인 방법을 도시하는 단순화된 도면들이다.
도 5 내지 도 8은 본 발명의 예에 따른 음향 공진기 디바이스의 제조 방법을 위한 단계들을 도시하는 단순화된 도면들이다.
도 9a는 본 발명의 예에 따른 후면측 트렌치들을 형성하기 위한 방법 단계를 도시하는 단순화된 도면이다.
도 9b 및 도 9c는 본 발명의 실시예에 따라 도 9a에 설명된 바와 같이 후면측 트렌치들을 형성하고 시드 기판을 동시에 싱귤레이션하는 방법 단계를 수행하기 위한 대안적인 방법을 도시하는 단순화된 도면들이다.
도 10은 본 발명의 예에 따른 공진기의 상부측과 하부측 사이에 후면측 금속화 및 전기적 상호연결부들을 형성하는 방법 단계를 도시하는 단순화된 도면이다.
도 11a 및 도 11b는 본 발명의 예에 따른 음향 공진기 디바이스를 위한 제조 방법을 위한 대안적인 단계들을 도시하는 단순화된 도면들이다.
도 12a 내지 도 12e는 본 발명의 예에 따른 블라인드 비아 인터포저를 사용하는 음향 공진기 디바이스를 위한 제조 방법을 위한 단계들을 도시하는 단순화된 도면들이다.
도 13은 본 발명의 예에 따른 음향 공진기 디바이스를 위한 제조 방법을 위한 단계를 도시하는 단순화된 도면이다.
도 14a 내지 도 14g는 본 발명의 예에 따른 음향 공진기 디바이스를 위한 캡 웨이퍼 프로세스를 위한 방법 단계들을 도시하는 단순화된 도면들이다.
도 15a 내지 도 15e는 본 발명의 예들에 따른, 인터포저/캡 버전 및 인터포저가 없는 버전 둘 다에서 구현될 수 있는 공유 후면측 트렌치를 갖는 음향 공진기 디바이스를 제조하기 위한 방법 단계들을 도시하는 단순화된 도면들이다.
도 16a 내지 도 16c, 내지 도 31a 내지 도 31c는 본 발명의 예에 따른 단결정 음향 공진기 디바이스, 및 단결정 음향 공진기 디바이스들을 위한 희생 층을 사용하는 전사 프로세스를 위한 방법 단계들의 다양한 단면도를 도시하는 단순화된 도면들이다.
도 32a 내지 도 32c, 내지 도 46a 내지 도 46c는 본 발명의 예에 따른 단결정 음향 공진기 디바이스, 및 단결정 음향 공진기 디바이스들을 위한 캐비티 본드 전사 프로세스를 위한 방법 단계들의 다양한 단면도를 도시하는 단순화된 도면들이다.
도 47a 내지 도 47c, 내지 도 59a 내지 도 59c는 본 발명의 예에 따른 단결정 음향 공진기 디바이스, 및 단결정 음향 공진기 디바이스들을 위한 견고하게 장착된 전사 프로세스를 위한 방법 단계들의 다양한 단면도를 도시하는 단순화된 도면들이다.
도 60은 본 발명의 예에 따른 무선 주파수 스펙트럼에서의 필터 통과 대역 요건들을 도시하는 단순화된 도면이다.
도 61은 본 발명의 예에 따른 음향파 RF 필터들에 대한 응용들인 주요 시장들의 개요를 도시하는 단순화된 도면이다.
도 62는 본 발명의 예들에 따른 3-대역 와이파이 라디오들 내의 5.2GHz RF 필터들에 대한 적용 영역들을 나타내는 단순화된 도면이다.
도 63a 내지 도 63c는 본 발명의 다양한 예들에 따른 공진기 디바이스들의 단면도들을 도시하는 단순화된 도면들이다.
도 64a 내지 도 64c는 본 발명의 예들에 따른 음향 필터 설계들을 위한 대표적인 격자 및 래더 구성들을 도시하는 단순화된 회로도들이다.
도 65a 내지 도 65b는 본 발명의 다양한 예들에 따른 패킹 접근법들을 도시하는 단순화된 도면이다.
도 66은 본 발명의 예에 따른 패킹 접근법을 도시하는 단순화된 도면이다.
도 67은 본 발명의 예에 따른 2-포트 BAW RF 필터 회로를 도시하는 단순화된 회로도이다.
도 68은 본 발명의 예에 따른 필터 파라미터들의 단순화된 테이블이다.
도 69는 본 발명의 예에 따른 주파수에 걸친 삽입 손실을 나타내는 단순화된 그래프이다.
도 70 내지 도 74는 본 발명의 다양한 예들에 따른 프론트 엔드 모듈을 도시하는 단순화된 회로 블록도이다.
도 75는 본 발명에 따른 일부 실시예들에서의 BAW 공진기 통과 대역 필터 래더, 및 제1 및 제2 저지 대역 직렬 공진기들을 포함하는 BAW 공진기 필터의 개략도이다.
도 76은 본 발명에 따른 일부 실시예들에서 도 75의 BAW 공진기 필터 내의 제1 및 제2 저지 대역 직렬 공진기들의 반-공진 주파수들을 나타내는 그래프이다.
도 77은 본 발명에 따른 일부 실시예들에서 BAW 공진기 통과 대역 필터 래더, 및 제1 및 제2 저지 대역 션트 공진기들을 포함하는 BAW 공진기 필터의 개략도이다.
도 78은 본 발명에 따른 일부 실시예들에서 도 77의 BAW 공진기 필터 내의 제1 및 제2 저지 대역 션트 공진기들의 공진 주파수들을 나타내는 그래프이다.
도 79는 본 발명에 따른 일부 실시예들에서 제1 및 제2 저지 대역 직렬 공진기들을 갖는 BAW 공진기 통과 대역 필터 래더, 및 스위치에 의해 제어되는 제1 및 제2 저지 대역 션트 공진기들을 갖는 BAW 공진기 통과 대역 필터 래더를 포함하는 결합된 BAW 공진기 필터의 개략도이다.
도 80은 본 발명에 따른 일부 실시예들에서 제1 및 제2 저지 대역 직렬 공진기들을 포함하는 도 64a의 BAW 공진기 통과 대역 필터 격자를 포함하는 BAW 공진기 필터의 개략도이다.
도 81은 본 발명에 따른 일부 실시예들에서 제1 및 제2 저지 대역 직렬 공진기들을 포함하는 도 64b의 BAW 공진기 통과 대역 필터 격자를 포함하는 BAW 공진기 필터의 개략도이다.
도 82는 본 발명에 따른 일부 실시예들에서 제1 및 제2 저지 대역 직렬 공진기들의 반-공진 주파수들을 포함하는 도 80 및 도 81의 BAW 공진기 필터 응답을 나타내는 그래프이다.
도 83은 본 발명에 따른 일부 실시예들에서 제1 및 제2 저지 대역 션트 공진기들을 포함하는 도 64a의 BAW 공진기 통과 대역 필터 격자를 포함하는 BAW 공진기 필터의 개략도이다.
도 84는 본 발명에 따른 일부 실시예들에서 제1 및 제2 저지 대역 션트 공진기들을 포함하는 도 64b의 BAW 공진기 통과 대역 필터 격자를 포함하는 BAW 공진기 필터의 개략도이다.
도 85는 본 발명에 따른 일부 실시예들에서 제1 및 제2 저지 대역 션트 공진기들의 반-공진 주파수들을 포함하는 도 83 및 도 84의 BAW 공진기 필터 응답을 나타내는 그래프이다.
본 발명에 따르면, 일반적으로 전자 디바이스들에 관련된 기술들이 제공된다. 보다 구체적으로, 본 발명은 벌크 음향파 공진기 디바이스들, 단결정 공진기 디바이스들, 단결정 필터 및 공진기 디바이스들, 및 그와 유사한 것을 위한 제조 방법 및 구조물에 관한 기술들을 제공한다. 단지 예로서, 본 발명은 무엇보다도 통신 디바이스, 모바일 디바이스, 컴퓨팅 디바이스를 위한 단결정 공진기 디바이스에 적용되었다.
도 1a는 본 발명의 예에 따른 상부측 상호연결부들을 갖는 음향 공진기 디바이스(101)를 도시하는 단순화된 도면이다. 도시된 바와 같이, 디바이스(101)는 마이크로-비아(129)를 갖는 위에 가로놓인 단결정 압전 층(120)을 갖는 박형화된 시드 기판(112)을 포함한다. 마이크로-비아(129)는 상부측 마이크로-트렌치(121), 상부측 금속 플러그(146), 후면측 트렌치(114), 및 후면측 금속 플러그(147)를 포함할 수 있다. 디바이스(101)가 단일 마이크로-비아(129)로 도시되어 있지만, 디바이스(101)는 복수의 마이크로-비아를 가질 수 있다. 상부측 금속 전극(130)은 압전 층(120) 위에 형성된다. 상부 캡 구조물은 압전 층(120)에 본딩된다. 이러한 상부 캡 구조물은 하나 이상의 상부 본드 패드(143), 하나 이상의 본드 패드(144), 및 상부측 금속 플러그(146)를 갖는 상부측 금속(145)에 연결된 하나 이상의 관통 비아(151)를 갖는 인터포저 기판(119)을 포함한다. 솔더 볼들(170)은 하나 이상의 상부 본드 패드(143)에 전기적으로 결합된다.
박형화된 기판(112)은 제1 및 제2 후면측 트렌치들(113, 114)을 갖는다. 후면측 금속 전극(131)은 박형화된 시드 기판(112), 제1 후면측 트렌치(113), 및 상부측 금속 전극(130)의 일부 아래에 형성된다. 후면측 금속 플러그(147)는 박형화된 시드 기판(112), 제2 후면측 트렌치(114) 및 상부측 금속(145)의 일부 아래에 형성된다. 이러한 후면측 금속 플러그(147)는 상부측 금속 플러그(146) 및 후면측 금속 전극(131)에 전기적으로 결합된다. 후면측 캡 구조물(161)은 제1 및 제2 후면측 트렌치들(113, 114) 아래에서, 박형화된 시드 기판(112)에 본딩된다. 이러한 디바이스의 제조 방법에 관한 추가 상세들은 도 2로부터 시작하여 논의될 것이다.
도 1b는 본 발명의 예에 따른 후면측 상호연결부들을 갖는 음향 공진기 디바이스(102)를 도시하는 단순화된 도면이다. 도시된 바와 같이, 디바이스(101)는 마이크로-비아(129)를 갖는 위에 가로놓인 압전 층(120)을 갖는 박형화된 시드 기판(112)을 포함한다. 마이크로-비아(129)는 상부측 마이크로-트렌치(121), 상부측 금속 플러그(146), 후면측 트렌치(114), 및 후면측 금속 플러그(147)를 포함할 수 있다. 디바이스(102)가 단일 마이크로-비아(129)로 도시되어 있지만, 디바이스(102)는 복수의 마이크로-비아를 가질 수 있다. 상부측 금속 전극(130)은 압전 층(120) 위에 형성된다. 상부 캡 구조물은 압전 층(120)에 본딩된다. 이러한 상부 캡 구조물(119)은 압전 층(120) 상의 하나 이상의 본드 패드(144) 및 상부측 금속(145)에 연결되는 본드 패드들을 포함한다. 상부측 금속(145)은 상부측 금속 플러그(146)를 포함한다.
박형화된 기판(112)은 제1 및 제2 후면측 트렌치들(113, 114)을 갖는다. 후면측 금속 전극(131)은 박형화된 시드 기판(112), 제1 후면측 트렌치(113), 및 상부측 금속 전극(130)의 일부 아래에 형성된다. 후면측 금속 플러그(147)는 박형화된 시드 기판(112), 제2 후면측 트렌치(114) 및 상부측 금속 플러그(146)의 일부 아래에 형성된다. 이러한 후면측 금속 플러그(147)는 상부측 금속 플러그(146)에 전기적으로 결합된다. 후면측 캡 구조물(162)은 제1 및 제2 후면측 트렌치들 아래에서, 박형화된 시드 기판(112)에 본딩된다. 하나 이상의 후면측 본드 패드들(171, 172, 173)은 후면측 캡 구조물(162)의 하나 이상의 부분 내에 형성된다. 솔더 볼들(170)은 하나 이상의 후면측 본드 패드(171-173)에 전기적으로 결합된다. 이러한 디바이스의 제조 방법에 관한 추가 상세들은 도 14a로부터 시작하여 논의될 것이다.
도 1c는 본 발명의 예에 따른 인터포저/캡이 없는 구조물 상호연결부들(interposer/cap-free structure interconnections)을 갖는 음향 공진기 디바이스를 도시하는 단순화된 도면이다. 도시된 바와 같이, 디바이스(103)는 마이크로-비아(129)를 갖는 위에 가로놓인 단결정 압전 층(120)을 갖는 박형화된 시드 기판(112)을 포함한다. 마이크로-비아(129)는 상부측 마이크로-트렌치(121), 상부측 금속 플러그(146), 후면측 트렌치(114), 및 후면측 금속 플러그(147)를 포함할 수 있다. 디바이스(103)가 단일 마이크로-비아(129)로 도시되어 있지만, 디바이스(103)는 복수의 마이크로-비아를 가질 수 있다. 상부측 금속 전극(130)은 압전 층(120) 위에 형성된다. 박형화된 기판(112)은 제1 및 제2 후면측 트렌치들(113, 114)을 갖는다. 후면측 금속 전극(131)은 박형화된 시드 기판(112), 제1 후면측 트렌치(113), 및 상부측 금속 전극(130)의 일부 아래에 형성된다. 후면측 금속 플러그(147)는 박형화된 시드 기판(112), 제2 후면측 트렌치(114) 및 상부측 금속(145)의 일부 아래에 형성된다. 이러한 후면측 금속 플러그(147)는 상부측 금속 플러그(146) 및 후면측 금속 전극(131)에 전기적으로 결합된다. 이러한 디바이스의 제조 방법에 관한 추가 상세들은 도 2로부터 시작하여 논의될 것이다.
도 1d는 본 발명의 예에 따른 공유 후면측 트렌치(shared backside trench)를 갖는 인터포저/캡이 없는 구조물 상호연결부들을 갖는 음향 공진기 디바이스를 도시하는 단순화된 도면이다. 도시된 바와 같이, 디바이스(104)는 마이크로-비아(129)를 갖는 위에 가로놓인 단결정 압전 층(120)을 갖는 박형화된 시드 기판(112)을 포함한다. 마이크로-비아(129)는 상부측 마이크로-트렌치(121), 상부측 금속 플러그(146), 및 후면측 금속 플러그(147)를 포함할 수 있다. 디바이스(104)가 단일 마이크로-비아(129)로 도시되어 있지만, 디바이스(104)는 복수의 마이크로-비아를 가질 수 있다. 상부측 금속 전극(130)은 압전 층(120) 위에 형성된다. 박형화된 기판(112)은 제1 후면측 트렌치(113)를 갖는다. 후면측 금속 전극(131)은 박형화된 시드 기판(112), 제1 후면측 트렌치(113), 및 상부측 금속 전극(130)의 일부 아래에 형성된다. 후면측 금속(147)은 박형화된 시드 기판(112), 제2 후면측 트렌치(114) 및 상부측 금속(145)의 일부 아래에 형성된다. 이러한 후면측 금속(147)은 상부측 금속 플러그(146) 및 후면측 금속 전극(131)에 전기적으로 결합된다. 이러한 디바이스의 제조 방법에 관한 추가 상세들은 도 2로부터 시작하여 논의될 것이다.
도 2 및 도 3은 본 발명의 예에 따른 음향 공진기 디바이스의 제조 방법을 위한 단계들을 도시하는 단순화된 도면들이다. 이 방법은 도 1a에 도시된 것과 유사한 음향 공진기 디바이스를 제조하기 위한 프로세스를 도시한다. 도 2는 부분적으로 처리된 압전 기판을 제공하는 방법 단계를 나타낼 수 있다. 도시된 바와 같이, 디바이스(102)는 위에 놓여 형성된 압전 층(120)을 갖는 시드 기판(110)을 포함한다. 특정 예에서, 시드 기판은 실리콘, 실리콘 탄화물, 알루미늄 산화물, 또는 단결정 알루미늄 갈륨 질화물 재료, 또는 그와 유사한 것을 포함할 수 있다. 압전 층(120)은 압전 단결정 층 또는 박막 압전 단결정 층을 포함할 수 있다.
도 3은 상부측 금속화 또는 상부 공진기 금속 전극(130)을 형성하는 방법 단계를 나타낼 수 있다. 특정 예에서, 상부측 금속 전극(130)은 몰리브덴, 알루미늄, 루테늄 또는 티타늄 재료, 또는 그와 유사한 것, 및 이들의 조합을 포함할 수 있다. 이 층은 리프트-오프 프로세스, 습식 에칭 프로세스, 건식 에칭 프로세스, 금속 인쇄 프로세스, 금속 라미네이팅 프로세스, 또는 그와 유사한 것에 의해 압전 층의 상부에 퇴적되고 패터닝될 수 있다. 리프트-오프 프로세스는 상부측 금속층을 생성하기 위해 리소그래피 패터닝, 금속 퇴적, 및 리프트-오프 단계의 순차적 프로세스를 포함할 수 있다. 습식/건식 에칭 프로세스들은 상부측 금속층을 생성하기 위해 금속 퇴적, 리소그래피 패터닝, 금속 퇴적, 및 금속 에칭 단계의 순차적인 프로세스들을 포함할 수 있다. 본 기술분야의 통상의 기술자들은 다른 변형들, 수정들 및 대안들을 인식할 것이다.
도 4a는 본 발명의 예에 따른 음향 공진기 디바이스(401)를 위한 제조 방법을 위한 단계를 도시하는 단순화된 도면이다. 이 도면은 압전 층(120)의 일부 내에 하나 이상의 상부측 마이크로-트렌치(121)를 형성하는 방법 단계를 나타낼 수 있다. 이러한 상부측 마이크로-트렌치(121)는 이후의 방법 단계들에서 전개될 음향 멤브레인의 상부측과 하부측 사이의 주요 상호연결 접합부의 역할을 수 있다. 예에서, 상부측 마이크로-트렌치(121)는 압전 층(120) 전체를 통해 연장되고 시드 기판(110)에서 멈춘다. 이러한 상부측 마이크로-트렌치(121)는 건식 에칭 프로세스, 레이저 드릴 프로세스 또는 그와 유사한 것을 통해 형성될 수 있다. 도 4b 및 4c는 이러한 옵션을 더 상세하게 설명한다.
도 4b 및 도 4c는 도 4a에 설명된 바와 같은 방법 단계를 수행하기 위한 대안적인 방법들을 도시하는 단순화된 도면들이다. 도시된 바와 같이, 도 4b는 압전 층(120)에 상부측 마이크로-트렌치(121)를 빠르고 정확하게 형성할 수 있는 레이저 드릴을 사용하는 방법 단계를 나타낸다. 예에서, 압전 층(120)을 통해 공칭 50um 홀, 또는 10um 내지 500um 직경의 홀들을 형성하고 층들(120 및 110) 사이의 계면 아래의 시드 기판(110)에서 정지하도록 레이저 드릴이 사용될 수 있다. 보호 층(122)은 압전 층(120)과 상부측 금속 전극(130) 위에 가로놓여 형성될 수 있다. 이 보호 층(122)은 레이저 파편으로부터 디바이스를 보호하고 상부측 마이크로-비아(121)의 에칭을 위한 마스크를 제공하는 역할을 할 수 있다. 특정 예에서, 레이저 드릴은 11W 고출력 다이오드 펌프식 UV 레이저 또는 그와 유사한 것일 수 있다. 이 마스크(122)는 다른 단계들로 진행하기 전에 후속하여 제거될 수 있다. 마스크는 또한 레이저 드릴 프로세스에서 생략될 수 있으며, 레이저 파편을 제거하기 위해 공기 흐름이 사용될 수 있다.
도 4c는 압전 층(120) 내에 상부측 마이크로-트렌치(121)를 형성하기 위해 건식 에칭 프로세스를 사용하는 방법 단계를 나타낼 수 있다. 도시된 바와 같이, 리소그래피 마스킹 층(123)은 압전 층(120) 및 상부측 금속 전극(130) 위에 가로놓여 형성될 수 있다. 상부측 마이크로-트렌치(121)는 플라즈마에의 노출, 또는 그와 유사한 것에 의해 형성될 수 있다.
도 4d 및 도 4e는 도 4a에 설명된 바와 같은 방법 단계들을 수행하기 위한 대안적인 방법을 도시하는 단순화된 도면들이다. 이러한 도면들은 복수의 음향 공진기 디바이스를 동시에 제조하는 방법 단계를 나타낼 수 있다. 도 4d에서, 다이 #1 및 다이 #2 상에 각각 2개의 디바이스가 도시되어 있다. 도 4e는 스크라이브 라인(124) 또는 다이싱 라인을 또한 에칭하면서 이들 각각의 다이 상에 마이크로-비아(121)를 형성하는 프로세스를 도시한다. 예에서, 스크라이브 라인(124)의 에칭은 압전 단결정 층(120)을 싱귤레이션하고 그것의 응력을 완화한다.
도 5 내지 도 8은 본 발명의 예에 따른 음향 공진기 디바이스에 대한 제조 방법을 위한 단계들을 도시하는 단순화된 도면들이다. 도 5는 하나 이상의 본드 패드(140)를 형성하고 본드 패드들(140) 중 적어도 하나에 전기적으로 결합된 상부측 금속(141)을 형성하는 방법 단계를 나타낼 수 있다. 상부측 금속(141)은 상부측 마이크로-트렌치(121) 내에 형성된 상부측 금속 플러그(146)를 포함할 수 있다. 특정 예에서, 상부측 금속 플러그(146)는 마이크로-비아의 상부측 부분을 형성하기 위해 상부측 마이크로-트렌치(121)를 채운다.
예에서, 본드 패드들(140) 및 상부측 금속(141)은 디바이스의 응용에 따라 금 재료 또는 다른 상호연결부 금속 재료를 포함할 수 있다. 이러한 금속 재료들은 리프트-오프 프로세스, 습식 에칭 프로세스, 건식 에칭 프로세스, 스크린 인쇄 프로세스, 전기 도금 프로세스, 금속 인쇄 프로세스, 또는 그와 유사한 것에 의해 형성될 수 있다. 특정 예에서, 퇴적된 금속 재료들은 또한 아래에 설명될 캡 구조물을 위한 본드 패드들의 역할을 할 수 있다.
도 6은 기밀 본딩(hermetic bonding)일 수 있는 본딩을 위해 음향 공진기 디바이스를 준비하기 위한 방법 단계를 나타낼 수 있다. 도시된 바와 같이, 상부 캡 구조물은 앞의 도면들에서 설명된 바와 같이 부분적으로 처리된 음향 공진기 디바이스 위에 위치된다. 상부 캡 구조물은 두 가지 구성, 즉 완전히 처리된 인터포저 버전(601)(글래스 비아를 통함) 및 부분적으로 처리된 인터포저 버전(602)(블라인드 비아 버전)으로 인터포저 기판(119)을 사용하여 형성될 수 있다. 601 버전에서, 인터포저 기판(119)은 인터포저 기판(119)을 통해 연장되고 하부 본드 패드들(142) 및 상부 본드 패드들(143)에 전기적으로 결합되는 관통 비아 구조물들(151)을 포함한다. 602 버전에서, 인터포저 기판(119)은 하부측으로부터 인터포저 기판(119)의 일부를 통해서만 연장되는 블라인드 비아 구조물들(152)을 포함한다. 이러한 블라인드 비아 구조물들(152)은 또한 하부 본드 패드들(142)에 전기적으로 결합된다. 특정 예에서, 인터포저 기판은 실리콘, 글래스, 스마트 글래스, 또는 다른 유사한 재료를 포함할 수 있다.
도 7은 상부 캡 구조물을 부분적으로 처리된 음향 공진기 디바이스에 본딩하는 방법 단계를 나타낼 수 있다. 도시된 바와 같이, 인터포저 기판(119)은 본드 패드들(140, 142) 및 상부측 금속(141)에 의해 압전 층에 본딩되며, 이들은 이제 본드 패드(144) 및 상부측 금속(145)으로 표시된다. 이러한 본딩 프로세스는 압축 본드 방법 또는 그와 유사한 것을 사용하여 수행될 수 있다. 도 8은 시드 기판(110)을 박형화하는 방법 단계를 나타낼 수 있으며, 그것은 이제 박형화된 시드 기판(111)으로 지칭된다. 이러한 기판 박형화 프로세스는 그라인딩 및 에칭 프로세스들 또는 그와 유사한 것을 포함할 수 있다. 특정 예에서, 이러한 프로세스는 건식 에칭, CMP 연마 또는 어닐링 프로세스들을 수반할 수 있는, 응력 제거가 뒤따르는 웨이퍼 백그라인딩 프로세스를 포함할 수 있다.
도 9a는 본 발명의 예에 따른 음향 공진기 디바이스(901)를 위한 제조 방법을 위한 단계를 도시하는 단순화된 도면이다. 도 9a는 박형화된 시드 기판(111)의 후면측으로부터의 압전 층에 대한 접근을 허용하도록 후면측 트렌치들(113 및 114)을 형성하기 위한 방법 단계를 나타낼 수 있다. 예에서, 제1 후면측 트렌치(113)는 박형화된 시드 기판(111) 내에, 그리고 상부측 금속 전극(130) 아래에 형성될 수 있다. 제2 후면측 트렌치(114)는 박형화된 시드 기판(111) 내에, 그리고 상부측 마이크로-트렌치(121) 및 상부측 금속 플러그(146) 아래에 형성될 수 있다. 이 기판은 이제 박형화된 기판(112)으로 표시된다. 특정 예에서, 이러한 트렌치들(113 및 114)은 심층 반응성 이온 에칭(deep reactive ion etching)(DRIE) 프로세스, Bosch 프로세스, 또는 그와 유사한 것을 사용하여 형성될 수 있다. 트렌치들의 크기, 형상 및 수는 음향 공진기 디바이스의 설계에 따라 다를 수 있다. 다양한 예들에서, 제1 후면측 트렌치는 상부측 금속 전극의 형상 또는 후면측 금속 전극의 형상과 유사한 트렌치 형상으로 형성될 수 있다. 제1 후면측 트렌치는 또한 상부측 금속 전극 및 후면측 금속 전극의 형상 둘 다와 상이한 트렌치 형상으로 형성될 수 있다.
도 9b 및 도 9c는 도 9a에 설명된 바와 같은 방법 단계를 수행하기 위한 대안적인 방법을 도시하는 단순화된 도면들이다. 도 4d 및 도 4e와 같이, 이러한 도면들은 복수의 음향 공진기 디바이스를 동시에 제조하는 방법 단계를 나타낼 수 있다. 도 9b에서, 캡 구조물들을 갖는 2개의 디바이스가 각각 다이 #1 및 다이 #2에 도시되어 있다. 도 9c는 스크라이브 라인(115) 또는 다이싱 라인을 또한 에칭하면서 이들 각각의 다이 상에 후면측 트렌치들(113 및 114)을 형성하는 프로세스를 도시한다. 예에서, 스크라이브 라인(115)의 에칭은 후면측 웨이퍼(112)를 싱귤레이션하는 임의적인 방식을 제공한다.
도 10은 본 발명의 예에 따른 음향 공진기 디바이스(1000)를 위한 제조 방법을 위한 단계를 도시하는 단순화된 도면이다. 이 도면은 박형화된 시드 기판(112)의 후면측 트렌치들 내에 후면측 금속 전극(131) 및 후면측 금속 플러그(147)를 형성하는 방법 단계를 나타낼 수 있다. 예에서, 후면측 금속 전극(131)은 박형화된 기판(112)의 하나 이상의 부분 아래에, 제1 후면측 트렌치(113) 내에, 및 상부측 금속 전극(130) 아래에 형성될 수 있다. 이러한 프로세스는 음향 공진기 디바이스 내의 공진기 구조물을 완성한다. 후면측 금속 플러그(147)는 박형화된 기판(112)의 하나 이상의 부분 아래에, 제2 후면측 트렌치(114) 내에, 및 상부측 마이크로-트렌치(121) 아래에 형성될 수 있다. 후면측 금속 플러그(147)는 상부측 금속 플러그(146) 및 후면측 금속 전극(131)에 전기적으로 결합될 수 있다. 특정 예에서, 후면측 금속 전극(130)은 몰리브덴, 알루미늄, 루테늄 또는 티타늄 재료 또는 그와 유사한 것, 및 이들의 조합을 포함할 수 있다. 후면측 금속 플러그는 금 재료, 저-비저항 상호연결부 금속들, 전극 금속들 또는 그와 유사한 것을 포함할 수 있다. 이러한 층들은 앞에서 설명된 퇴적 방법들을 사용하여 퇴적될 수 있다.
도 11a 및 도 11b는 본 발명의 예에 따른 음향 공진기 디바이스를 위한 제조 방법을 위한 대안적인 단계들을 도시하는 단순화된 도면들이다. 이러한 도면들은 박형화된 시드 기판(112) 아래에 후면측 캡 구조물을 본딩하는 방법들을 도시한다. 도 11a에서, 후면측 캡 구조물은 솔더 마스크, 폴리이미드 또는 그와 유사한 것과 같은 영구 광-이미지화 건식 막(permanent photo-imageable dry film)을 포함할 수 있는 건식 막 캡(161)이다. 이러한 캡 구조물의 본딩은 비용 효율적이고 신뢰가능할 수 있지만, 기밀 밀봉을 생성하지는 않을 수 있다. 도 11b에서, 후면측 캡 구조물은 실리콘, 글래스, 또는 다른 유사한 재료를 포함할 수 있는 기판(162)이다. 이러한 기판의 본딩은 기밀 밀봉을 제공할 수 있지만, 비용이 더 많이 들고 추가 프로세스들을 필요로 할 수 있다. 응용에 따라, 이러한 후면측 캡 구조물들 중 어느 것이 제1 및 제2 후면측 비아들 아래에 본딩될 수 있다.
도 12a 내지 도 12e는 본 발명의 예에 따른 음향 공진기 디바이스를 위한 제조 방법을 위한 단계들을 도시하는 단순화된 도면들이다. 보다 구체적으로, 이러한 도면들은 상부 캡 구조물의 블라인드 비아 인터포저("602") 버전을 처리하기 위한 추가 단계들을 설명한다. 도 12a는 상부 캡 구조물 내의 블라인드 비아들(152)을 갖는 음향 공진기 디바이스(1201)를 도시한다. 도 12b에서, 인터포저 기판(119)은 박형화되고, 이는 박형화된 인터포저 기판(118)을 형성하여 블라인드 비아들(152)을 노출시킨다. 이러한 박형화 프로세스는 시드 기판의 박형화에 대해 설명된 것과 같은 그라인딩 프로세스 및 에칭 프로세스의 조합일 수 있다. 도 12c에서, 블라인드 비아들(152) 위에 가로놓여 형성되고 블라인드 비아들(152)에 전기적으로 결합되는 상부 캡 본드 패드들(160)을 생성하기 위해 재배선 층(RDL) 프로세스 및 금속화 프로세스가 적용될 수 있다. 도 12d에 도시된 바와 같이, 볼 그리드 어레이(BGA) 프로세스는 상부 캡 본드 패드들(160) 위에 가로놓이고 그에 전기적으로 결합되는 솔더 볼들(170)을 형성하기 위해 적용될 수 있다. 이러한 프로세스는 도 12e에 도시된 바와 같이, 와이어 본딩(171)을 위해 준비된 음향 공진기 디바이스를 남긴다.
도 13은 본 발명의 예에 따른 음향 공진기 디바이스를 위한 제조 방법을 위한 단계를 도시하는 단순화된 도면이다. 도시된 바와 같이, 디바이스(1300)는 개별 디바이스들을 생성하기 위해 싱귤레이션할 준비가 된 2개의 완전히 처리된 음향 공진기 디바이스를 포함한다. 예에서, 다이 싱귤레이션 프로세스는 웨이퍼 다이싱 쏘 프로세스(wafer dicing saw process), 레이저 절단 싱귤레이션 프로세스, 또는 다른 프로세스들 및 이들의 조합을 사용하여 행해질 수 있다.
도 14a 내지 도 14g는 본 발명의 예에 따른 음향 공진기 디바이스를 위한 제조 방법을 위한 단계들을 도시하는 단순화된 도면들이다. 이 방법은 도 1b에 도시된 것과 유사한 음향 공진기 디바이스를 제조하기 위한 프로세스를 도시한다. 음향 공진기의 이 예에 대한 방법은 도 1 내지 도 5에 설명된 것과 유사한 단계들을 거칠 수 있다. 도 14a는 이 방법이 이전에 설명된 방법과 다른 부분들을 보여준다. 여기서, 상부 캡 구조물 기판(119)은 하나 이상의 하부 본드 패드(142)를 갖는 하나의 금속화 층만을 포함한다. 도 6과 비교할 때, 상호연결부들은 음향 공진기 디바이스의 하부측에 형성될 것이기 때문에, 상부 캡 구조물에는 비아 구조물이 없다.
도 14b 내지 도 14f는 제1 프로세스 흐름에서 설명된 것들과 유사한 방법 단계들을 도시한다. 도 14b는 본드 패드들(140, 142) 및 상부측 금속(141)을 통해 압전 층(120)에 상부 캡 구조물을 본딩하는 방법 단계를 나타낼 수 있고, 이들은 이제 상부측 금속 플러그(146)를 갖는 상부측 금속(145) 및 본드 패드들(144)로 표시된다. 도 14c는 시드 기판(110)을 박형화하는 방법 단계를 나타낼 수 있고, 이는 도 8에 설명된 것과 유사한 박형화된 시드 기판(111)을 형성한다. 도 14d는 도 9a에 설명된 것과 유사한 제1 및 제2 후면측 트렌치들을 형성하는 방법 단계를 나타낼 수 있다. 도 14e는 도 10에 설명된 것과 유사한 후면측 금속 전극(131) 및 후면측 금속 플러그(147)를 형성하는 방법 단계를 나타낼 수 있다. 도 14f는 도 11a 및 도 11b에 설명된 것과 유사한 후면측 캡 구조물(162)을 본딩하는 방법 단계를 나타낼 수 있다.
도 14g는 앞에서 설명된 프로세스 흐름과 상이한, 또 다른 단계를 보여준다. 여기서, 후면측 본드 패드들(171, 172 및 173)은 후면측 캡 구조물(162) 내에 형성된다. 예에서, 이러한 후면측 본드 패드들(171-173)은 다른 금속 재료들을 형성하기 위해 사용되는 것들과 유사한 마스킹, 에칭 및 금속 퇴적 프로세스들을 통해 형성될 수 있다. BGA 프로세스는 이러한 후면측 본드 패드들(171-173)과 접촉하는 솔더 볼들(170)을 형성하기 위해 적용될 수 있고, 이는 와이어 본딩을 위해 음향 공진기 디바이스(1407)를 준비한다.
도 15a 내지 도 15e는 본 발명의 예에 따른 음향 공진기 디바이스를 위한 제조 방법을 위한 단계들을 도시하는 단순화된 도면들이다. 이 방법은 도 1b에 도시된 것과 유사한 음향 공진기 디바이스를 제조하기 위한 프로세스를 도시한다. 이 예를 위한 방법은 도 1 내지 도 5에 설명된 것과 유사한 단계들을 거칠 수 있다. 도 15a는 이 방법이 앞에서 설명된 것과 다른 부분을 보여준다. 임시 접착제(217)의 층을 갖는 임시 캐리어(218)가 기판에 부착된다. 특정 예에서, 임시 캐리어(218)는 글래스 웨이퍼, 실리콘 웨이퍼, 또는 다른 웨이퍼 및 그와 유사한 것을 포함할 수 있다.
도 15b 내지 도 15f는 제1 프로세스 흐름에서 설명된 것들과 유사한 방법 단계들을 도시한다. 도 15b는 시드 기판(110)을 박형화하는 방법 단계를 나타낼 수 있고, 이는 도 8에 설명된 것과 유사한 박형화된 기판(111)을 형성한다. 특정 예에서, 시드 기판(110)의 박형화는 응력 제거 프로세스가 뒤따르는 후면측 그라인딩 프로세스를 포함할 수 있다. 응력 제거 프로세스는 건식 에칭, 화학적 기계적 평탄화(Chemical Mechanical Planarization)(CMP) 및 어닐링 프로세스들을 포함할 수 있다.
도 15c는 도 9a에 설명된 기술들과 유사한 공유 후면측 트렌치(113)를 형성하는 방법 단계를 나타낼 수 있다. 주요 차이점은 공유 후면측 트렌치가 상부측 금속 전극(130), 상부측 마이크로-트렌치(121) 및 상부측 금속 플러그(146) 모두의 아래에 구성된다는 것이다. 예에서, 공유 후면측 트렌치(113)는 크기, 형상(모든 가능한 기하학적 형상들) 및 측벽 프로파일(테이퍼 볼록, 테이퍼 오목, 또는 직각)이 변할 수 있는 후면측 공진기 캐비티이다. 특정 예에서, 공유 후면측 트렌치(113)의 형성은 후면측 기판(111)의 후면-전면 정렬 및 건식 에칭을 포함할 수 있는 리소-에칭 프로세스를 포함할 수 있다. 압전 층(120)은 공유 후면측 트렌치(113)의 형성을 위한 에칭 정지 층의 역할을 할 수 있다.
도 15d는 도 10에 설명된 것과 유사한 후면측 금속 전극(131) 및 후면측 금속(147)을 형성하는 방법 단계를 나타낼 수 있다. 예에서, 후면측 금속 전극(131)의 형성은 공유 후면측 트렌치(113) 내의 금속 재료들의 퇴적 및 패터닝을 포함할 수 있다. 여기서, 후면측 금속(131)은 마이크로-비아(121) 내의 전극 및 후면측 플러그/연결 금속(147)의 역할을 한다. 금속의 두께, 형상, 및 유형은 공진기/필터 설계의 기능에 따라 달라질 수 있다. 예로서, 후면측 전극(131) 및 비아 플러그 금속(147)은 상이한 금속들일 수 있다. 특정 예에서, 이러한 후면측 금속들(131, 147)은 압전 층(120)의 표면 상에 퇴적 및 패터닝될 수 있거나, 기판(112)의 후면측으로 재라우팅될 수 있다. 예에서, 후면측 금속 전극은, 후면측 금속 전극이 공유 후면측 트렌치의 형성 동안 생성된 시드 기판의 하나 이상의 측벽과 접촉하지 않게끔 공유 후면측 트렌치의 경계들 내에 구성되도록 패터닝될 수 있다.
도 15e는 임시 캐리어(218)의 본딩 해제, 및 임시 접착제(217)를 제거하기 위한 디바이스의 상부측의 세척 이후의, 도 11a 및 도 11b에 설명된 것과 유사한 후면측 캡 구조물(162)을 본딩하는 방법 단계를 나타낼 수 있다. 본 기술분야의 통상의 기술자는 앞에서 설명된 방법 단계들의 다른 변형들, 수정들 및 대안들을 인식할 것이다.
본 명세서에 사용될 때, 용어 "기판"은 벌크 기판을 의미할 수 있거나, 알루미늄, 갈륨, 또는 알루미늄 및 갈륨 및 질소의 삼원 화합물을 함유하는 에피택셜 영역, 또는 기능 영역, 조합들, 및 유사한 것과 같은 위에 가로놓인 성장 구조물들을 포함할 수 있다.
본 발명을 사용하여, 기존 기술들에 비해 하나 이상의 이점이 달성된다. 특히, 본 디바이스는 본 기술분야의 통상의 기술자에 따라 통상적인 재료들 및/또는 방법들을 사용하면서 비교적 간단하고 비용 효율적인 방식으로 제조될 수 있다. 본 방법을 사용하면, 웨이퍼 레벨 프로세스를 통해 3차원 적층의 복수의 방식을 사용하여 신뢰가능한 단결정 기반 음향 공진기를 생성할 수 있다. 이러한 필터들 또는 공진기들은 RF 필터 디바이스, RF 필터 시스템, 또는 그와 유사한 것으로 구현될 수 있다. 실시예에 따라, 이러한 이점들 중 하나 이상이 달성될 수 있다. 물론, 다른 변형들, 수정들 및 대안들이 존재할 수 있다.
4G LTE 및 5G가 나날이 더 대중화됨에 따라, 무선 데이터 통신은 약 5GHz 이상의 주파수들을 갖는 고성능 RF 필터들을 요구한다. 약 3GHz 이하의 주파수들에서 동작하는 이러한 필터들에 널리 사용되는 벌크 음향파 공진기들(BAWR)은 이러한 요구들을 충족시키기 위한 주요 후보이다. 현재 벌크 음향파 공진기들은 다결정질 압전 AlN 박막들을 사용하고, 여기서 각각의 입자의 c축은 막의 표면에 수직으로 정렬되어 높은 압전 성능을 허용하는 반면, 입자의 a 또는 b축은 무작위로 분포된다. 이러한 독특한 입자 분포는 압전 막의 두께가 1 내지 3GHz 범위의 주파수들에서 동작하는 벌크 음향파(BAW) 필터들을 위한 완벽한 두께인 약 1um 이상일 때 잘 작동한다. 그러나, 다결정질 압전 막들의 품질은 두께들이 약 5GHz 이상의 주파수에서 동작하는 공진기들 및 필터들에 요구되는 약 0.5um 미만으로 감소함에 따라 빠르게 저하된다.
호환가능한 결정질 기판 상에서 성장된 단결정질 또는 에피택셜 압전 박막들은 매우 얇은 두께, 예를 들어 0.4 um까지 우수한 결정 품질 및 높은 압전 성능을 나타낸다. 본 발명은 고주파 BAW 필터 적용을 위한 단결정질 또는 에피택셜 압전 박막들을 갖는 고품질 벌크 음향파 공진기들의 제조 프로세스들 및 구조들을 제공한다.
BAWR들은 결정 형태, 즉 다결정질 또는 단결정질의 압전 재료, 예를 들어 AlN을 필요로 한다. 막의 품질은 막이 성장되는 층의 화학적, 결정학적 또는 지형적 품질에 크게 의존한다. 종래의 BAWR 프로세스들(FBAR(film bulk acoustic resonator) 또는 SMR(solidly mounted resonator) 기하형상을 포함함)에서, 압전 막은 통상적으로 몰리브덴(Mo), 텅스텐(W) 또는 루테늄(Ru)으로 이루어진 패터닝된 하부 전극 상에 성장된다. 패터닝된 하부 전극의 표면 기하형상은 압전 막의 결정 배향 및 결정 품질에 상당한 영향을 미쳐서, 구조물의 복잡한 수정을 요구한다.
따라서, 본 발명은 RF 필터들에 대한 향상된 궁극적 품질 인자 및 전기-기계적 결합을 갖는 BAWR을 생성하기 위해 단결정 압전 막들 및 박막 전사 프로세스들을 사용한다. 이러한 방법들 및 구조물들은 현대 데이터 통신의 증가하는 요구를 충족시키기 위해 단결정질 또는 에피택셜 압전 막들을 사용하는 RF 필터들의 제조 방법들 및 구조물들을 용이하게 한다.
예에서, 본 발명은 고주파수에서 우수한 음향파 제어 및 높은 Q를 위한, 평탄하고 고품질인 단결정 압전 막을 제공하는 음향 공진기 디바이스들을 위한 전사 구조물들 및 프로세스들을 제공한다. 위에서 설명된 바와 같이, 다결정질 압전 층들은 고주파수에서 Q를 제한한다. 또한, 패터닝된 전극들 상에 에피택셜 압전 층들을 성장시키면, 압전 층의 결정질 배향에 영향을 미치고, 이는 결과적인 공진기들의 엄격한 경계 제어를 갖는 능력을 제한한다. 이하에 더 설명되는 바와 같이, 본 발명의 실시예들은 이러한 한계들을 극복할 수 있고, 개선된 성능 및 비용 효율성을 나타낼 수 있다.
도 16a 내지 도 16c, 내지 도 31a 내지 도 31c는 희생 층을 갖는 전사 구조물을 사용하는 음향 공진기 디바이스를 위한 제조 방법을 도시한다. 아래에 설명되는 이러한 일련의 도면들에서, "A" 도면들은 본 발명의 다양한 실시예들에 따른 단결정 공진기 디바이스들의 상부 단면도들을 도시하는 단순화된 도면들을 보여준다. "B" 도면들은 "A" 도면들에서와 동일한 디바이스들의 길이 방향 단면도들을 도시하는 단순화된 도면들을 보여준다. 마찬가지로, "C" 도면들은 "A" 도면들에서와 동일한 디바이스들의 폭 방향 단면도들을 도시하는 단순화된 도면들을 보여준다. 일부 경우들에서, 다른 특징들, 및 그러한 특징들 간의 관계들을 강조하기 위해 특정 특징들이 생략된다. 본 기술분야의 통상의 기술자는 이러한 일련의 도면들에 도시된 예들에 대한 변형들, 수정들 및 대안들을 인식할 것이다.
도 16a 내지 도 16c는 본 발명의 예에 따른 단결정 음향 공진기 디바이스, 및 단결정 음향 공진기 디바이스들을 위한 희생 층을 사용하는 전사 프로세스를 위한 방법 단계들의 다양한 단면도들을 도시하는 단순화된 도면들이다. 도시된 바와 같이, 이러한 도면들은 성장 기판(1610) 위에 가로놓인 압전 막(1620)을 형성하는 방법 단계들을 도시한다. 예에서, 성장 기판(1610)은 실리콘(S), 실리콘 탄화물(SiC), 또는 다른 유사한 재료들을 포함할 수 있다. 압전 막(1620)은 알루미늄 질화물(AlN), 갈륨 질화물(GaN), 또는 다른 유사한 재료들을 포함하는 에피택셜 막일 수 있다. 추가적으로, 이러한 압전 기판은 두께 트리밍(thickness trim)에 종속될 수 있다.
도 17a 내지 도 17c는 본 발명의 예에 따른 단결정 음향 공진기 디바이스, 및 단결정 음향 공진기 디바이스들을 위한 희생 층을 사용하는 전사 프로세스를 위한 방법 단계들의 다양한 단면도들을 도시하는 단순화된 도면들이다. 도시된 바와 같이, 이러한 도면들은 압전 막(1620)의 표면 영역 위에 가로놓이는 제1 전극(1710)을 형성하는 방법 단계들을 도시한다. 예에서, 제1 전극(1710)은 몰리브덴(Mo), 루테늄(Ru), 텅스텐(W), 또는 다른 유사한 재료들을 포함할 수 있다. 특정 예에서, 제1 전극(1710)은 기울기를 갖는 건식 에칭에 종속될 수 있다. 예를 들어, 기울기는 약 60도일 수 있다.
도 18a 내지 도 18c는 본 발명의 예에 따른 단결정 음향 공진기 디바이스, 및 단결정 음향 공진기 디바이스들을 위한 희생 층을 사용하는 전사 프로세스를 위한 방법 단계들의 다양한 단면도들을 도시하는 단순화된 도면들이다. 도시된 바와 같이, 이러한 도면들은 제1 전극(1710) 및 압전 막(1620) 위에 가로놓이는 제1 패시베이션 층(1810)을 형성하는 방법 단계를 도시한다. 예에서, 제1 패시베이션 층(1810)은 실리콘 질화물(SiN), 실리콘 산화물(SiOx), 또는 다른 유사한 재료들을 포함할 수 있다. 특정 예에서, 제1 패시베이션 층(1810)은 약 50 nm 내지 약 100 nm 범위의 두께를 가질 수 있다.
도 19a 내지 도 19c는 본 발명의 예에 따른 단결정 음향 공진기 디바이스, 및 단결정 음향 공진기 디바이스들을 위한 희생 층을 사용하는 전사 프로세스를 위한 방법 단계들의 다양한 단면도들을 도시하는 단순화된 도면들이다. 도시된 바와 같이, 이러한 도면들은 제1 전극(1810)의 일부 및 압전 막(1620)의 일부 위에 가로놓이는 희생 층(1910)을 형성하는 방법 단계를 도시한다. 예에서, 희생 층(1910)은 다결정질 실리콘(폴리-Si), 비정질 실리콘(a-Si), 또는 다른 유사한 재료들을 포함할 수 있다. 특정 예에서, 이 희생 층(1910)은 기울기를 갖는 건식 에칭에 종속될 수 있고, 약 1 um의 두께로 퇴적될 수 있다. 또한, 인 도핑된 SiO2(PSG)는 지지 층(예를 들어, SiNx)의 상이한 조합들을 갖는 희생 층으로서 사용될 수 있다.
도 20a 내지 도 20c는 본 발명의 예에 따른 단결정 음향 공진기 디바이스, 및 단결정 음향 공진기 디바이스를 위한 희생 층을 사용하는 전사 프로세스를 위한 방법 단계들의 다양한 단면도들을 도시하는 단순화된 도면들이다. 도시된 바와 같이, 이러한 도면들은 희생 층(1910), 제1 전극(1710), 및 압전 막(1620) 위에 지지 층(2010)을 형성하는 방법 단계를 도시한다. 예에서, 지지 층(2010)은 실리콘 이산화물(SiO2), 실리콘 질화물(SiN), 또는 다른 유사한 재료들을 포함할 수 있다. 특정 예에서, 이러한 지지 층(2010)은 약 2-3 um의 두께로 퇴적될 수 있다. 위에서 설명된 바와 같이, PSG 희생 층의 경우, 다른 지지 층들(예를 들어, SiNx)이 사용될 수 있다.
도 21a 내지 도 21c는 본 발명의 예에 따른 단결정 음향 공진기 디바이스, 및 단결정 음향 공진기 디바이스들을 위한 희생 층을 사용하는 전사 프로세스를 위한 방법 단계들의 다양한 단면도들을 도시하는 단순화된 도면들이다. 도시된 바와 같이, 이러한 도면들은 연마된 지지 층(2011)을 형성하기 위해 지지 층(2010)을 연마하는 방법 단계를 도시한다. 예에서, 연마 프로세스는 화학적-기계적 평탄화 프로세스 또는 그와 유사한 것을 포함할 수 있다.
도 22a 내지 도 22c는 본 발명의 예에 따른 단결정 음향 공진기 디바이스, 및 단결정 음향 공진기 디바이스들을 위한 희생 층을 사용하는 전사 프로세스를 위한 방법 단계들의 다양한 단면도들을 도시하는 단순화된 도면들이다. 도시된 바와 같이, 이러한 도면들은 디바이스를 뒤집고, 본드 기판(2210) 위에, 위에 가로놓이는 지지 층(2011)을 물리적으로 결합하는 것을 도시한다. 예에서, 본드 기판(2210)은 실리콘(Si), 사파이어(Al2O3), 실리콘 이산화물(SiO2), 실리콘 탄화물(SiC), 또는 다른 유사한 재료들을 갖는 기판 위에 가로놓이는 본딩 지지 층(2220)(SiO2 또는 유사한 재료)을 포함할 수 있다. 특정 실시예에서, 본드 기판(2210)의 본딩 지지 층(2220)은 연마된 지지 층(2011)에 물리적으로 결합된다. 또한, 물리적 결합 프로세스는 300℃ 어닐링 프로세스가 뒤따르는 실온 본딩 프로세스를 포함할 수 있다.
도 23a 내지 도 23c는 본 발명의 예에 따른 단결정 음향 공진기 디바이스, 및 단결정 음향 공진기 디바이스들을 위한 희생 층을 사용하는 전사 프로세스를 위한 방법 단계들의 다양한 단면도들을 도시하는 단순화된 도면들이다. 도시된 바와 같이, 이러한 도면들은 성장 기판(1610)의 제거, 또는 그렇지 않으면 압전 막(1620)의 전사의 방법 단계를 도시한다. 예에서, 제거 프로세스는 그라인딩 프로세스, 블랭킷 에칭 프로세스, 막 전사 프로세스, 이온 주입 전사 프로세스, 레이저 크랙 전사 프로세스, 또는 그와 유사한 것, 및 이들의 조합들을 포함할 수 있다.
도 24a 내지 도 24c는 본 발명의 예에 따른 단결정 음향 공진기 디바이스, 및 단결정 음향 공진기 디바이스들을 위한 희생 층을 사용하는 전사 프로세스를 위한 방법 단계들의 다양한 단면도들을 도시하는 단순화된 도면들이다. 도시된 바와 같이, 이러한 도면들은 제1 전극(1710) 위에 가로놓이는 압전 막(1620)(압전 막(1621)이 됨) 내에 전극 접촉 비아(2410)를 형성하고, 압전 막(1620), 및 희생 층(1910) 위에 가로놓이는 제1 패시베이션 층(1810) 내에 하나 이상의 릴리스 홀(2420)을 형성하는 방법 단계를 도시한다. 비아 형성 프로세스들은 다양한 유형의 에칭 프로세스들을 포함할 수 있다.
도 25a 내지 도 25c는 본 발명의 예에 따른 단결정 음향 공진기 디바이스, 및 단결정 음향 공진기 디바이스들을 위한 희생 층을 사용하는 전사 프로세스를 위한 방법 단계들의 다양한 단면도들을 도시하는 단순화된 도면들이다. 도시된 바와 같이, 이러한 도면들은 압전 막(1621) 위에 가로놓이는 제2 전극(2510)을 형성하는 방법 단계를 도시한다. 예에서, 제2 전극(2510)의 형성은 몰리브덴(Mo), 루테늄(Ru), 텅스텐(W), 또는 다른 유사한 재료들을 퇴적하고; 다음으로, 제2 전극(2510)을 에칭하여 전극 캐비티(2511)를 형성하고 제2 전극으로부터 부분(2511)을 제거하여 상부 금속(2520)을 형성하는 것을 포함한다. 또한, 상부 금속(2520)은 전극 접촉 비아(2410)를 통해 제1 전극(1720)에 물리적으로 결합된다.
도 26a 내지 도 26c는 본 발명의 예에 따른 단결정 음향 공진기 디바이스, 및 단결정 음향 공진기 디바이스들을 위한 희생 층을 사용하는 전사 프로세스를 위한 방법 단계들의 다양한 단면도들을 도시하는 단순화된 도면들이다. 도시된 바와 같이, 이러한 도면들은 제2 전극(2510)의 일부 및 압전 막(1621)의 일부 위에 가로놓이는 제1 접촉 금속(2610)을 형성하고, 상부 금속(2520)의 일부 및 압전 막(1621)의 일부 위에 놓이는 제2 접촉 금속(2611)을 형성하는 방법 단계를 도시한다. 예에서, 제1 및 제2 접촉 금속들은 금(Au), 알루미늄(Al), 구리(Cu), 니켈(Ni), 알루미늄 청동(AlCu), 또는 이러한 재료들의 관련 합금들 또는 다른 유사한 재료들을 포함할 수 있다.
도 27a 내지 도 27c는 본 발명의 예에 따른 단결정 음향 공진기 디바이스, 및 단결정 음향 공진기 디바이스들을 위한 희생 층을 사용하는 전사 프로세스를 위한 방법 단계들의 다양한 단면도들을 도시하는 단순화된 도면들이다. 도시된 바와 같이, 이러한 도면들은 제2 전극(2510), 상부 금속(2520), 및 압전 막(1621) 위에 가로놓이는 제2 패시베이션 층(2710)을 형성하는 방법 단계를 도시한다. 예에서, 제2 패시베이션 층(2710)은 실리콘 질화물(SiN), 실리콘 산화물(SiOx) 또는 다른 유사한 재료들을 포함할 수 있다. 특정 예에서, 제2 패시베이션 층(2710)은 약 50 nm 내지 약 100 nm 범위의 두께를 가질 수 있다.
도 28a 내지 도 28c는 본 발명의 예에 따른 단결정 음향 공진기 디바이스, 및 단결정 음향 공진기 디바이스들을 위한 희생 층을 사용하는 전사 프로세스를 위한 방법 단계들의 다양한 단면도들을 도시하는 단순화된 도면들이다. 도시된 바와 같이, 이러한 도면들은 희생 층(1910)을 제거하여 에어 캐비티(2810)를 형성하는 방법 단계를 도시한다. 예에서, 제거 프로세스는 폴리-Si 에칭 또는 a-Si 에칭, 또는 그와 유사한 것을 포함할 수 있다.
도 29a 내지 도 29c는 본 발명의 다른 예에 따른 단결정 음향 공진기 디바이스, 및 단결정 음향 공진기 디바이스들을 위한 희생 층을 사용하는 전사 프로세스를 위한 방법 단계들의 다양한 단면도들을 도시하는 단순화된 도면들이다. 도시된 바와 같이, 이러한 도면들은 제2 전극(2510) 및 상부 금속(2520)을 처리하여, 처리된 제2 전극(2910) 및 처리된 상부 금속(2920)을 형성하는 방법 단계를 도시한다. 이 단계는 제2 전극(2510) 및 상부 금속(2520)의 형성에 후속할 수 있다. 예에서, 이러한 두 개의 컴포넌트의 처리는 몰리브덴(Mo), 루테늄(Ru), 텅스텐(W) 또는 다른 유사한 재료들을 퇴적하고; 다음으로 이 재료를 에칭(예를 들어, 건식 에칭 또는 그와 유사한 것)하여 전극 캐비티(2912) 및 처리된 상부 금속(2920)을 갖는 처리된 제2 전극(2910)을 형성하는 것을 포함한다. 처리된 상부 금속(2920)은 부분(2911)의 제거에 의해, 처리된 제2 전극(2910)으로부터 분리된 채로 남아있는다. 특정 예에서, 처리된 제2 전극(2910)은 Q를 증가시키기 위해, 처리된 제2 전극(2910) 상에 구성된 에너지 제한 구조물을 추가하는 것을 특징으로 한다.
도 30a 내지 도 30c는 본 발명의 다른 예에 따른 단결정 음향 공진기 디바이스, 및 단결정 음향 공진기 디바이스들을 위한 희생 층을 사용하는 전사 프로세스를 위한 방법 단계들의 다양한 단면도들을 도시하는 단순화된 도면들이다. 도시된 바와 같이, 이러한 도면들은 제1 전극(1710)을 처리하여, 처리된 제1 전극(2310)을 형성하는 방법 단계를 도시한다. 이 단계는 제1 전극(1710)의 형성에 후속할 수 있다. 예에서, 이러한 두 개의 컴포넌트의 처리는 몰리브덴(Mo), 루테늄(Ru), 텅스텐(W) 또는 다른 유사한 재료들을 퇴적하고; 다음으로 이 재료를 에칭(예를 들어, 건식 에칭 또는 그와 유사한 것)하여, 처리된 제2 전극(2910)과 유사하게, 전극 캐비티를 갖는 처리된 제1 전극(3010)을 형성하는 것을 포함한다. 에어 캐비티(2811)는 처리된 제1 전극(3010)으로 인한 캐비티 형상의 변화를 보여준다. 특정 예에서, 처리된 제1 전극(3010)은 Q를 증가시키기 위해, 처리된 제2 전극(3010) 상에 구성된 에너지 제한 구조물을 추가하는 것을 특징으로 한다.
도 31a 내지 도 31c는 본 발명의 다른 예에 따른 단결정 음향 공진기 디바이스, 및 단결정 음향 공진기 디바이스들을 위한 희생 층을 사용하는 전사 프로세스를 위한 방법 단계들의 다양한 단면도들을 도시하는 단순화된 도면들이다. 도시된 바와 같이, 이러한 도면들은 제1 전극(1710)을 처리하여, 처리된 제1 전극(2310)을 형성하고, 제2 전극(2510)/상부 금속(2520)을 처리하여, 처리된 제2 전극(2910)/처리된 상부 금속(2920)을 형성하는 방법 단계를 도시한다. 이러한 단계들은 도 29a 내지 도 29c, 및 도 30a 내지 도 30c에 대해 설명된 바와 같이, 각각의 개별 전극의 형성에 후속할 수 있다. 본 기술분야의 통상의 기술자는 다른 변형들, 수정들 및 대안들을 인식할 것이다.
도 32a 내지 도 32c, 내지 도 46a 내지 도 46c는 희생 층이 없는 전사 구조물을 사용하는 음향 공진기 디바이스를 위한 제조 방법을 도시한다. 아래에 설명되는 이러한 일련의 도면들에서, "a" 도면들은 본 발명의 다양한 실시예들에 따른 단결정 공진기 디바이스들의 상부 단면도들을 도시하는 단순화된 도면들을 보여준다. "b" 도면들은 "a" 도면들에서와 동일한 디바이스들의 길이 방향 단면도들을 도시하는 단순화된 도면들을 보여준다. 마찬가지로, "c" 도면들은 "a" 도면들에서와 동일한 디바이스들의 폭 방향 단면도들을 도시하는 단순화된 도면들을 보여준다. 일부 경우들에서, 다른 특징들, 및 그러한 특징들 간의 관계들을 강조하기 위해 특정 특징들이 생략된다. 본 기술분야의 통상의 기술자는 이러한 일련의 도면들에 도시된 예들에 대한 변형들, 수정들 및 대안들을 인식할 것이다.
도 32a 내지 도 32c는 본 발명의 예에 따른 단결정 음향 공진기 디바이스, 및 단결정 음향 공진기 디바이스들을 위한 전사 프로세스를 위한 방법 단계들의 다양한 단면도들을 도시하는 단순화된 도면들이다. 도시된 바와 같이, 이러한 도면들은 성장 기판(3210) 위에 가로놓인 압전 막(3220)을 형성하는 방법 단계들을 도시한다. 예에서, 성장 기판(3210)은 실리콘(S), 실리콘 탄화물(SiC), 또는 다른 유사한 재료들을 포함할 수 있다. 압전 막(3220)은 알루미늄 질화물(AlN), 갈륨 질화물(GaN), 또는 다른 유사한 재료들을 포함하는 에피택셜 막일 수 있다. 추가적으로, 이러한 압전 기판은 두께 트리밍에 종속될 수 있다.
도 33a 내지 도 33c는 본 발명의 예에 따른 단결정 음향 공진기 디바이스, 및 단결정 음향 공진기 디바이스들을 위한 전사 프로세스를 위한 방법 단계들의 다양한 단면도들을 도시하는 단순화된 도면들이다. 도시된 바와 같이, 이러한 도면들은 압전 막(3220)의 표면 영역 위에 가로놓이는 제1 전극(3310)을 형성하는 방법 단계를 도시한다. 예에서, 제1 전극(3310)은 몰리브덴(Mo), 루테늄(Ru), 텅스텐(W), 또는 다른 유사한 재료들을 포함할 수 있다. 특정 예에서, 제1 전극(3310)은 기울기를 갖는 건식 에칭에 종속될 수 있다. 예를 들어, 기울기는 약 60도일 수 있다.
도 34a 내지 도 34c는 본 발명의 예에 따른 단결정 음향 공진기 디바이스, 및 단결정 음향 공진기 디바이스들을 위한 전사 프로세스를 위한 방법 단계들의 다양한 단면도들을 도시하는 단순화된 도면들이다. 도시된 바와 같이, 이러한 도면들은 제1 전극(3310) 및 압전 막(3220) 위에 가로놓이는 제1 패시베이션 층(3410)을 형성하는 방법 단계를 도시한다. 예에서, 제1 패시베이션 층(3410)은 실리콘 질화물(SiN), 실리콘 산화물(SiOx), 또는 다른 유사한 재료들을 포함할 수 있다. 특정 예에서, 제1 패시베이션 층(3410)은 약 50 nm 내지 약 100 nm 범위의 두께를 가질 수 있다.
도 35a 내지 도 35c는 본 발명의 예에 따른 단결정 음향 공진기 디바이스, 및 단결정 음향 공진기 디바이스들을 위한 전사 프로세스를 위한 방법 단계들의 다양한 단면도들을 도시하는 단순화된 도면들이다. 도시된 바와 같이, 이러한 도면들은 제1 전극(3310) 및 압전 막(3220) 위에 가로놓이는 지지 층(3510)을 형성하는 방법 단계를 도시한다. 예에서, 지지 층(3510)은 실리콘 이산화물(SiO2), 실리콘 질화물(SiN), 또는 다른 유사한 재료들을 포함할 수 있다. 특정 예에서, 이러한 지지 층(3510)은 약 2-3 um의 두께로 퇴적될 수 있다. 위에서 설명된 바와 같이, PSG 희생 층의 경우, 다른 지지 층들(예를 들어, SiNx)이 사용될 수 있다.
도 36a 내지 도 36c는 본 발명의 예에 따른 단결정 음향 공진기 디바이스, 및 단결정 음향 공진기 디바이스들을 위한 전사 프로세스를 위한 방법 단계들의 다양한 단면도들을 도시하는 단순화된 도면들이다. 도시된 바와 같이, 이러한 도면들은 영역(3610) 내에 (지지 층(3511)을 형성하기 위해) 지지 층(3510)을 처리하는 임의적 방법 단계를 도시한다. 예에서, 처리는 평평한 본드 표면을 생성하기 위한 지지 층(3510)의 부분적 에칭을 포함할 수 있다. 특정 예에서, 처리는 캐비티 영역을 포함할 수 있다. 다른 예들에서, 이러한 단계는 화학적-기계적 평탄화 프로세스 또는 그와 유사한 것과 같은 연마 프로세스로 대체될 수 있다.
도 37a 내지 도 37c는 본 발명의 예에 따른 단결정 음향 공진기 디바이스, 및 단결정 음향 공진기 디바이스들을 위한 전사 프로세스를 위한 방법 단계들의 다양한 단면도들을 도시하는 단순화된 도면들이다. 도시된 바와 같이, 이러한 도면들은 (지지 층(3512)을 형성하기 위해) 지지 층(3511)의 일부 내에 에어 캐비티(3710)를 형성하는 방법 단계를 도시한다. 예에서, 캐비티 형성은 제1 패시베이션 층(3410)에서 정지하는 에칭 프로세스를 포함할 수 있다.
도 38a 내지 도 38c는 본 발명의 예에 따른 단결정 음향 공진기 디바이스, 및 단결정 음향 공진기 디바이스들을 위한 전사 프로세스를 위한 방법 단계들의 다양한 단면도들을 도시하는 단순화된 도면들이다. 도시된 바와 같이, 이러한 도면들은 제1 패시베이션 층(3410)을 통해 압전 막(3220)의 일부 내에 하나 이상의 캐비티 통기구(cavity vent hole)(3810)를 형성하는 방법 단계를 도시한다. 예에서, 캐비티 통기구(3810)는 에어 캐비티(3710)에 연결된다.
도 39a 내지 도 39c는 본 발명의 예에 따른 단결정 음향 공진기 디바이스, 및 단결정 음향 공진기 디바이스들을 위한 전사 프로세스를 위한 방법 단계들의 다양한 단면도들을 도시하는 단순화된 도면들이다. 도시된 바와 같이, 이러한 도면들은 디바이스를 뒤집고, 본드 기판(3910) 위에, 위에 가로놓이는 지지 층(3512)을 물리적으로 결합하는 것을 도시한다. 예에서, 본드 기판(3910)은 실리콘(Si), 사파이어(Al2O3), 실리콘 이산화물(SiO2), 실리콘 탄화물(SiC), 또는 다른 유사한 재료들을 갖는 기판 위에 가로놓이는 본딩 지지 층(3920)(SiO2 또는 유사한 재료)을 포함할 수 있다. 특정 실시예에서, 본드 기판(3910)의 본딩 지지 층(3920)은 연마된 지지 층(3512)에 물리적으로 결합된다. 또한, 물리적 결합 프로세스는 300℃ 어닐링 프로세스가 뒤따르는 실온 본딩 프로세스를 포함할 수 있다.
도 40a 내지 도 40c는 본 발명의 예에 따른 단결정 음향 공진기 디바이스, 및 단결정 음향 공진기 디바이스들을 위한 전사 프로세스를 위한 방법 단계들의 다양한 단면도들을 도시하는 단순화된 도면들이다. 도시된 바와 같이, 이러한 도면들은 성장 기판(3210)의 제거, 또는 그렇지 않으면 압전 막(3220)의 전사의 방법 단계를 도시한다. 예에서, 제거 프로세스는 그라인딩 프로세스, 블랭킷 에칭 프로세스, 막 전사 프로세스, 이온 주입 전사 프로세스, 레이저 크랙 전사 프로세스, 또는 그와 유사한 것, 및 이들의 조합들을 포함할 수 있다.
도 41a 내지 도 41c는 본 발명의 예에 따른 단결정 음향 공진기 디바이스, 및 단결정 음향 공진기 디바이스들을 위한 전사 프로세스를 위한 방법 단계들의 다양한 단면도들을 도시하는 단순화된 도면들이다. 도시된 바와 같이, 이러한 도면들은 제1 전극(3310) 위에 가로놓이는 압전 막(3220) 내에 전극 접촉 비아(4110)를 형성하는 방법 단계를 도시한다. 비아 형성 프로세스들은 다양한 유형들의 에칭 프로세스들을 포함할 수 있다.
도 42a 내지 도 42c는 본 발명의 예에 따른 단결정 음향 공진기 디바이스, 및 단결정 음향 공진기 디바이스들을 위한 전사 프로세스를 위한 방법 단계들의 다양한 단면도들을 도시하는 단순화된 도면들이다. 도시된 바와 같이, 이러한 도면들은 압전 막(3220) 위에 가로놓이는 제2 전극(4210)을 형성하는 방법 단계를 도시한다. 예에서, 제2 전극(4210)의 형성은 몰리브덴(Mo), 루테늄(Ru), 텅스텐(W), 또는 다른 유사한 재료들을 퇴적하고; 다음으로, 제2 전극(4210)을 에칭하여 전극 캐비티(4211)를 형성하고 제2 전극으로부터 부분(4211)을 제거하여 상부 금속(4220)을 형성하는 것을 포함한다. 또한, 상부 금속(4220)은 전극 접촉 비아(4110)를 통해 제1 전극(3310)에 물리적으로 결합된다.
도 43a 내지 도 43c는 본 발명의 예에 따른 단결정 음향 공진기 디바이스, 및 단결정 음향 공진기 디바이스들을 위한 전사 프로세스를 위한 방법 단계들의 다양한 단면도들을 도시하는 단순화된 도면들이다. 도시된 바와 같이, 이러한 도면들은 제2 전극(4210)의 일부 및 압전 막(3220)의 일부 위에 가로놓이는 제1 접촉 금속(4310)을 형성하고, 상부 금속(4220)의 일부 및 압전 막(3220)의 일부 위에 놓이는 제2 접촉 금속(4311)을 형성하는 방법 단계를 도시한다. 예에서, 제1 및 제2 접촉 금속들은 금(Au), 알루미늄(Al), 구리(Cu), 니켈(Ni), 알루미늄 청동(AlCu), 또는 다른 유사한 재료들을 포함할 수 있다. 이러한 도면은 또한 제2 전극(4210), 상부 금속(4220), 및 압전 막(3220) 위에 가로놓이는 제2 패시베이션 층(4320)을 형성하는 방법 단계를 도시한다. 예에서, 제2 패시베이션 층(4320)은 실리콘 질화물(SiN), 실리콘 산화물(SiOx) 또는 다른 유사한 재료들을 포함할 수 있다. 특정 예에서, 제2 패시베이션 층(4320)은 약 50 nm 내지 약 100 nm 범위의 두께를 가질 수 있다.
도 44a 내지 도 44c는 본 발명의 다른 예에 따른 단결정 음향 공진기 디바이스, 및 단결정 음향 공진기 디바이스들을 위한 전사 프로세스를 위한 방법 단계들의 다양한 단면도들을 도시하는 단순화된 도면들이다. 도시된 바와 같이, 이러한 도면들은 제2 전극(4210) 및 상부 금속(4220)을 처리하여, 처리된 제2 전극(4410) 및 처리된 상부 금속(4420)을 형성하는 방법 단계를 도시한다. 이 단계는 제2 전극(4210) 및 상부 금속(4220)의 형성에 후속할 수 있다. 예에서, 이러한 두 개의 컴포넌트의 처리는 몰리브덴(Mo), 루테늄(Ru), 텅스텐(W) 또는 다른 유사한 재료들을 퇴적하고; 다음으로 이 재료를 에칭(예를 들어, 건식 에칭 또는 그와 유사한 것)하여 전극 캐비티(4412) 및 처리된 상부 금속(4420)을 갖는 처리된 제2 전극(4410)을 형성하는 것을 포함한다. 처리된 상부 금속(4420)은 부분(4411)의 제거에 의해, 처리된 제2 전극(4410)으로부터 분리된 채로 남아있는다. 특정 예에서, 처리된 제2 전극(4410)은 Q를 증가시키기 위해, 처리된 제2 전극(4410) 상에 구성된 에너지 제한 구조물을 추가하는 것을 특징으로 한다.
도 45a 내지 도 45c는 본 발명의 다른 예에 따른 단결정 음향 공진기 디바이스, 및 단결정 음향 공진기 디바이스들을 위한 희생 층을 사용하는 전사 프로세스를 위한 방법 단계들의 다양한 단면도들을 도시하는 단순화된 도면들이다. 도시된 바와 같이, 이러한 도면들은 제1 전극(3310)을 처리하여, 처리된 제1 전극(4510)을 형성하는 방법 단계를 도시한다. 이 단계는 제1 전극(3310)의 형성에 후속할 수 있다. 예에서, 이러한 두 개의 컴포넌트의 처리는 몰리브덴(Mo), 루테늄(Ru), 텅스텐(W) 또는 다른 유사한 재료들을 퇴적하고; 다음으로 이 재료를 에칭(예를 들어, 건식 에칭 또는 그와 유사한 것)하여, 처리된 제2 전극(4410)과 유사하게, 전극 캐비티를 갖는 처리된 제1 전극(4510)을 형성하는 것을 포함한다. 에어 캐비티(3711)는 처리된 제1 전극(4510)으로 인한 캐비티 형상의 변화를 보여준다. 특정 예에서, 처리된 제1 전극(4510)은 Q를 증가시키기 위해, 처리된 제2 전극(4510) 상에 구성된 에너지 제한 구조물을 추가하는 것을 특징으로 한다.
도 46a 내지 도 46c는 본 발명의 다른 예에 따른 단결정 음향 공진기 디바이스, 및 단결정 음향 공진기 디바이스들을 위한 희생 층을 사용하는 전사 프로세스를 위한 방법 단계들의 다양한 단면도들을 도시하는 단순화된 도면들이다. 도시된 바와 같이, 이러한 도면들은 제1 전극(3310)을 처리하여, 처리된 제1 전극(4510)을 형성하고, 제2 전극(4210)/상부 금속(4220)을 처리하여, 처리된 제2 전극(4410)/처리된 상부 금속(4420)을 형성하는 방법 단계를 도시한다. 이러한 단계들은 도 44a 내지 도 44c, 및 도 45a 내지 도 45c에 대해 설명된 바와 같이, 각각의 개별 전극의 형성에 후속할 수 있다. 본 기술분야의 통상의 기술자는 다른 변형들, 수정들 및 대안들을 인식할 것이다.
도 47a 내지 도 47c, 내지 도 59a 내지 도 59c는 다층 미러 구조물을 갖는 전사 구조물을 사용하는 음향 공진기 디바이스를 위한 제조 방법을 도시한다. 아래에 설명되는 이러한 일련의 도면들에서, "a" 도면들은 본 발명의 다양한 실시예들에 따른 단결정 공진기 디바이스들의 상부 단면도들을 도시하는 단순화된 도면들을 보여준다. "b" 도면들은 "a" 도면들에서와 동일한 디바이스들의 길이 방향 단면도들을 도시하는 단순화된 도면들을 보여준다. 마찬가지로, "c" 도면들은 "a" 도면들에서와 동일한 디바이스들의 폭 방향 단면도들을 도시하는 단순화된 도면들을 보여준다. 일부 경우들에서, 다른 특징들, 및 그러한 특징들 간의 관계들을 강조하기 위해 특정 특징들이 생략된다. 본 기술분야의 통상의 기술자는 이러한 일련의 도면들에 도시된 예들에 대한 변형들, 수정들 및 대안들을 인식할 것이다.
도 47a 내지 도 47c는 본 발명의 예에 따른 단결정 음향 공진기 디바이스, 및 단결정 음향 공진기 디바이스들을 위한 다층 미러를 사용하는 전사 프로세스를 위한 방법 단계들의 다양한 단면도들을 도시하는 단순화된 도면들이다. 도시된 바와 같이, 이러한 도면들은 성장 기판(4710) 위에 가로놓인 압전 막(4720)을 형성하는 방법 단계를 도시한다. 예에서, 성장 기판(4710)은 실리콘(S), 실리콘 탄화물(SiC), 또는 다른 유사한 재료들을 포함할 수 있다. 압전 막(4720)은 알루미늄 질화물(AlN), 갈륨 질화물(GaN), 또는 다른 유사한 재료들을 포함하는 에피택셜 막일 수 있다. 추가적으로, 이러한 압전 기판은 두께 트리밍에 종속될 수 있다.
도 48a 내지 도 48c는 본 발명의 예에 따른 단결정 음향 공진기 디바이스, 및 단결정 음향 공진기 디바이스들을 위한 다층 미러를 사용하는 전사 프로세스를 위한 방법 단계들의 다양한 단면도들을 도시하는 단순화된 도면들이다. 도시된 바와 같이, 이러한 도면들은 압전 막(4720)의 표면 영역 위에 가로놓이는 제1 전극(4810)을 형성하는 방법 단계를 도시한다. 예에서, 제1 전극(4810)은 몰리브덴(Mo), 루테늄(Ru), 텅스텐(W), 또는 다른 유사한 재료들을 포함할 수 있다. 특정 예에서, 제1 전극(4810)은 기울기를 갖는 건식 에칭에 종속될 수 있다. 예를 들어, 기울기는 약 60도일 수 있다.
도 49a 내지 도 49c는 본 발명의 예에 따른 단결정 음향 공진기 디바이스, 및 단결정 음향 공진기 디바이스들을 위한 다층 미러를 사용하는 전사 프로세스를 위한 방법 단계들의 다양한 단면도들을 도시하는 단순화된 도면들이다. 도시된 바와 같이, 이러한 도면들은 다층 미러 또는 반사기 구조물을 형성하는 방법 단계를 도시한다. 예에서, 다층 미러는 저 임피던스 층(4910) 및 고 임피던스 층(4920)을 갖는 적어도 한 쌍의 층들을 포함한다. 도 49a 내지 도 49c에서, 두 쌍의 저/고 임피던스 층들이 도시된다(저 임피던스(4910 및 4911); 고 임피던스(4920 및 4921)). 예에서, 미러/반사기 영역은 공진기 영역보다 클 수 있으며, 공진기 영역을 포함할 수 있다. 특정 실시예에서, 각각의 층 두께는 목표 주파수에서 음향파 파장의 약 1/4이다. 층들은 순서대로 퇴적될 수 있고 그 후에 에칭될 수 있거나, 각각의 층은 개별적으로 퇴적되고 에칭될 수 있다. 다른 예에서, 제1 전극(4810)은 미러 구조물이 패터닝된 후에 패터닝될 수 있다.
도 50a 내지 도 50c는 본 발명의 예에 따른 단결정 음향 공진기 디바이스, 및 단결정 음향 공진기 디바이스들을 위한 다층 미러를 사용하는 전사 프로세스를 위한 방법 단계들의 다양한 단면도들을 도시하는 단순화된 도면들이다. 도시된 바와 같이, 이러한 도면들은 미러 구조물(층들(4910, 4911, 4920, 및 4921)), 제1 전극(4810), 및 압전 막(4720) 위에 가로놓이는 지지 층(5010)을 형성하는 방법 단계를 도시한다. 예에서, 지지 층(5010)은 실리콘 이산화물(SiO2), 실리콘 질화물(SiN), 또는 다른 유사한 재료들을 포함할 수 있다. 특정 예에서, 이러한 지지 층(5010)은 약 2-3 um의 두께로 퇴적될 수 있다. 위에서 설명된 바와 같이, 다른 지지 층들(예를 들어, SiNx)이 사용될 수 있다.
도 51a 내지 도 51c는 본 발명의 예에 따른 단결정 음향 공진기 디바이스, 및 단결정 음향 공진기 디바이스를 위한 다층 미러를 사용하는 전사 프로세스를 위한 방법 단계들의 다양한 단면도들을 도시하는 단순화된 도면들이다. 도시된 바와 같이, 이러한 도면들은 연마된 지지 층(5011)을 형성하기 위해 지지 층(5010)을 연마하는 방법 단계를 도시한다. 예에서, 연마 프로세스는 화학적-기계적 평탄화 프로세스 또는 그와 유사한 것을 포함할 수 있다.
도 52a 내지 도 52c는 본 발명의 예에 따른 단결정 음향 공진기 디바이스, 및 단결정 음향 공진기 디바이스들을 위한 다층 미러를 사용하는 전사 프로세스를 위한 방법 단계들의 다양한 단면도들을 도시하는 단순화된 도면들이다. 도시된 바와 같이, 이러한 도면들은 디바이스를 뒤집고, 본드 기판(5210) 위에, 위에 가로놓이는 지지 층(5011)을 물리적으로 결합하는 것을 도시한다. 예에서, 본드 기판(5210)은 실리콘(Si), 사파이어(Al2O3), 실리콘 이산화물(SiO2), 실리콘 탄화물(SiC), 또는 다른 유사한 재료들을 갖는 기판 위에 가로놓이는 본딩 지지 층(5220)(SiO2 또는 유사한 재료)을 포함할 수 있다. 특정 실시예에서, 본드 기판(5210)의 본딩 지지 층(5220)은 연마된 지지 층(5011)에 물리적으로 결합된다. 또한, 물리적 결합 프로세스는 300℃ 어닐링 프로세스가 뒤따르는 실온 본딩 프로세스를 포함할 수 있다.
도 53a 내지 도 53c는 본 발명의 예에 따른 단결정 음향 공진기 디바이스, 및 단결정 음향 공진기 디바이스들을 위한 다층 미러를 사용하는 전사 프로세스를 위한 방법 단계들의 다양한 단면도들을 도시하는 단순화된 도면들이다. 도시된 바와 같이, 이러한 도면들은 성장 기판(4710)의 제거, 또는 그렇지 않으면 압전 막(4720)의 전사의 방법 단계를 도시한다. 예에서, 제거 프로세스는 그라인딩 프로세스, 블랭킷 에칭 프로세스, 막 전사 프로세스, 이온 주입 전사 프로세스, 레이저 크랙 전사 프로세스, 또는 그와 유사한 것, 및 이들의 조합들을 포함할 수 있다.
도 54a 내지 도 54c는 본 발명의 예에 따른 단결정 음향 공진기 디바이스, 및 단결정 음향 공진기 디바이스들을 위한 다층 미러를 사용하는 전사 프로세스를 위한 방법 단계들의 다양한 단면도들을 도시하는 단순화된 도면들이다. 도시된 바와 같이, 이러한 도면들은 제1 전극(4810) 위에 가로놓이는 압전 막(4720) 내에 전극 접촉 비아(5410)를 형성하는 방법 단계를 도시한다. 비아 형성 프로세스들은 다양한 유형들의 에칭 프로세스들을 포함할 수 있다.
도 55a 내지 도 55c는 본 발명의 예에 따른 단결정 음향 공진기 디바이스, 및 단결정 음향 공진기 디바이스들을 위한 다층 미러를 사용하는 전사 프로세스를 위한 방법 단계들의 다양한 단면도들을 도시하는 단순화된 도면들이다. 도시된 바와 같이, 이러한 도면들은 압전 막(4720) 위에 가로놓이는 제2 전극(5510)을 형성하는 방법 단계를 도시한다. 예에서, 제2 전극(5510)의 형성은 몰리브덴(Mo), 루테늄(Ru), 텅스텐(W), 또는 다른 유사한 재료들을 퇴적하고; 다음으로, 제2 전극(5510)을 에칭하여 전극 캐비티(5511)를 형성하고 제2 전극으로부터 부분(5511)을 제거하여 상부 금속(5520)을 형성하는 것을 포함한다. 또한, 상부 금속(5520)은 전극 접촉 비아(5410)를 통해 제1 전극(5520)에 물리적으로 결합된다.
도 56a 내지 도 56c는 본 발명의 예에 따른 단결정 음향 공진기 디바이스, 및 단결정 음향 공진기 디바이스들을 위한 다층 미러를 사용하는 전사 프로세스를 위한 방법 단계들의 다양한 단면도들을 도시하는 단순화된 도면들이다. 도시된 바와 같이, 이러한 도면들은 제2 전극(5510)의 일부 및 압전 막(4720)의 일부 위에 가로놓이는 제1 접촉 금속(5610)을 형성하고, 상부 금속(5520)의 일부 및 압전 막(4720)의 일부 위에 가로놓이는 제2 접촉 금속(5611)을 형성하는 방법 단계를 도시한다. 예에서, 제1 및 제2 접촉 금속들은 금(Au), 알루미늄(Al), 구리(Cu), 니켈(Ni), 알루미늄 청동(AlCu), 또는 다른 유사한 재료들을 포함할 수 있다. 이러한 도면은 또한 제2 전극(5510), 상부 금속(5520) 및 압전 막(4720) 위에 가로놓이는 제2 패시베이션 층(5620)을 형성하는 방법 단계를 보여준다. 예에서, 제2 패시베이션 층(5620)은 실리콘 질화물(SiN), 실리콘 산화물(SiOx) 또는 다른 유사한 재료들을 포함할 수 있다. 특정 예에서, 제2 패시베이션 층(5620)은 약 50 nm 내지 약 100 nm 범위의 두께를 가질 수 있다.
도 57a 내지 도 57c는 본 발명의 다른 예에 따른 단결정 음향 공진기 디바이스, 및 단결정 음향 공진기 디바이스들을 위한 다층 미러를 사용하는 전사 프로세스를 위한 방법 단계들의 다양한 단면도들을 도시하는 단순화된 도면들이다. 도시된 바와 같이, 이러한 도면들은 제2 전극(5510) 및 상부 금속(5520)을 처리하여, 처리된 제2 전극(5710) 및 처리된 상부 금속(5720)을 형성하는 방법 단계를 도시한다. 이 단계는 제2 전극(5710) 및 상부 금속(5720)의 형성에 후속할 수 있다. 예에서, 이러한 두 개의 컴포넌트의 처리는 몰리브덴(Mo), 루테늄(Ru), 텅스텐(W) 또는 다른 유사한 재료들을 퇴적하고; 다음으로 이 재료를 에칭(예를 들어, 건식 에칭 또는 그와 유사한 것)하여 전극 캐비티(5712) 및 처리된 상부 금속(5720)을 갖는 처리된 제2 전극(5410)을 형성하는 것을 포함한다. 처리된 상부 금속(5720)은 부분(5711)의 제거에 의해, 처리된 제2 전극(5710)으로부터 분리된 채로 남아있는다. 특정 예에서, 이러한 처리는 전극 캐비티(5712)를 생성하는 동안, 제2 전극 및 상부 금속에 더 큰 두께를 제공한다. 특정 예에서, 처리된 제2 전극(5710)은 Q를 증가시키기 위해, 처리된 제2 전극(5710) 상에 구성된 에너지 제한 구조물을 추가하는 것을 특징으로 한다.
도 58a 내지 도 58c는 본 발명의 다른 예에 따른 단결정 음향 공진기 디바이스, 및 단결정 음향 공진기 디바이스들을 위한 다층 미러를 사용하는 전사 프로세스를 위한 방법 단계들의 다양한 단면도들을 도시하는 단순화된 도면들이다. 도시된 바와 같이, 이러한 도면들은 제1 전극(4810)을 처리하여, 처리된 제1 전극(5810)을 형성하는 방법 단계를 도시한다. 이 단계는 제1 전극(4810)의 형성에 후속할 수 있다. 예에서, 이러한 두 개의 컴포넌트의 처리는 몰리브덴(Mo), 루테늄(Ru), 텅스텐(W) 또는 다른 유사한 재료들을 퇴적하고; 다음으로 이 재료를 에칭(예를 들어, 건식 에칭 또는 그와 유사한 것)하여, 처리된 제2 전극(5710)과 유사하게, 전극 캐비티를 갖는 처리된 제1 전극(5810)을 형성하는 것을 포함한다. 앞의 두 개의 예와 비교하여, 에어 캐비티는 존재하지 않는다. 특정 예에서, 처리된 제1 전극(5810)은 Q를 증가시키기 위해, 처리된 제2 전극(5810) 상에 구성된 에너지 제한 구조물을 추가하는 것을 특징으로 한다.
도 59a 내지 도 59c는 본 발명의 다른 예에 따른 단결정 음향 공진기 디바이스, 및 단결정 음향 공진기 디바이스들을 위한 다층 미러를 사용하는 전사 프로세스를 위한 방법 단계들의 다양한 단면도들을 도시하는 단순화된 도면들이다. 도시된 바와 같이, 이러한 도면들은 제1 전극(4810)을 처리하여, 처리된 제1 전극(5810)을 형성하고, 제2 전극(5510)/상부 금속(5520)을 처리하여, 처리된 제2 전극(5710)/처리된 상부 금속(5720)을 형성하는 방법 단계를 도시한다. 이러한 단계들은 도 57a 내지 도 57c, 및 도 58a 내지 도 58c에 대해 설명된 바와 같이, 각각의 개별 전극의 형성에 후속할 수 있다. 본 기술분야의 통상의 기술자는 다른 변형들, 수정들 및 대안들을 인식할 것이다.
전사 프로세스들에 관한 이전의 예들 각각에서, 에너지 제한 구조물들은 제1 전극, 제2 전극, 또는 둘 다에 형성될 수 있다. 예에서, 이러한 에너지 제한 구조물은 공진기 영역을 둘러싸는 질량 부하 영역들(mass loaded areas)이다. 공진기 영역은 제1 전극, 압전 층 및 제2 전극이 중첩되는 영역이다. 에너지 제한 구조물 내의 더 큰 질량 부하는 공진기의 차단 주파수를 낮춘다. 차단 주파수는 압전 막의 표면에 평행한 방향으로 음향파가 전파될 수 있는 주파수의 하한 또는 상한이다. 따라서, 차단 주파수는 파동이 두께 방향을 따라 진행하는 공진 주파수이므로 수직 방향을 따른 공진기의 전체 적층 구조물에 의해 결정된다. 압전 막들(예를 들어, AlN)에서, 차단 주파수보다 낮은 주파수의 음향파는 막의 표면을 따라 평행한 방향으로 전파될 수 있는데, 즉 음향파는 고대역 차단형 분산 특성을 나타낸다. 이 경우, 공진기를 둘러싼 질량 부하 영역은 음향파가 공진기 외부로 전파되는 것을 방지하는 장벽을 제공한다. 이렇게 함으로써, 이러한 특성은 공진기의 품질 인자를 증가시키고, 공진기의 성능을 향상시키며, 결과적으로 필터의 성능을 향상시킨다.
추가로, 상부 단결정 압전 층은 다결정질 압전 막으로 대체될 수 있다. 이러한 막들에서, 기판과의 계면에 가까운 하측 부분은 표면에 가까운 막의 상측 부분보다 더 작은 입자 크기들 및 더 넓은 압전 분극 배향 분포와 함께, 불량한 결정 품질을 갖는다. 이것은 압전 막의 다결정질 성장에 기인하는 것인데, 즉 핵 생성 및 초기 막은 무작위의 결정 배향을 갖기 때문이다. AlN을 압전 재료로서 고려할 때 c축 또는 분극 배향을 따른 성장 속도는 다른 결정 배향들보다 높고, 이는 막이 두껍게 성장함에 따라 성장 표면에 수직인 c축의 입자들의 비율을 증가시킨다. 약 1um 두께의 전형적인 다결정질 AlN 막에서, 표면에 가까운 막의 상측 부분은 압전 분극 측면에서 더 나은 결정 품질과 더 나은 정렬을 갖는다. 본 발명에서 고려되는 박막 전사 프로세스를 사용함으로써, 매우 얇은 압전 막들을 갖는 고주파 BAW 공진기들에서 다결정질 막의 상측 부분을 사용하는 것이 가능하다. 이것은 성장 기판 제거 프로세스 동안 압전 층의 일부를 제거함으로써 수행될 수 있다. 물론, 다른 변형들, 수정들 및 대안들이 존재할 수 있다.
예에서, 본 발명은 U-NII-1 플러스 U-NII-2A 대역을 커버하는 5.2 GHz 와이파이 응용들에서 사용하기 위한 고성능 초소형 통과 대역 벌크 음향파(BAW) 무선 주파수(RF) 필터를 제공한다.
도 60은 본 발명의 예에 따른 무선 주파수 스펙트럼에서 필터 통과 대역 요건들을 도시하는 단순화된 도면이다. 도시된 바와 같이, 주파수 스펙트럼(6000)은 3.0GHz 내지 6.0GHz의 범위를 나타낸다. 여기서, 제1 적용 대역(6010)(3.3GHz-4.2GHz)은 5G 응용들을 위해 구성된다. 이러한 대역은 5G 하위-대역(6011)(3.3GHz-3.8GHz)을 포함하며, 이는 추가 LTE 하위-대역(6012)(3.4GHz-3.6GHz), 하위-대역(6013)(3.6GHz-3.8GHz) 및 하위-대역(6014)(3.55GHz-3.7GHz)을 포함한다. 제2 적용 대역(6020)(4.4GHz-5.0GHz)은 중국 특정 응용들을 위한 하위-대역(6021)을 포함한다. 제3 적용 대역(6030)은 UNII-1 대역(6031)(5.15GHz-5.25GHz) 및 UNII-2A 대역(6032)(5.25GHz 5.33GHz)을 포함한다. LTE 대역(6033)은 UNII-1 대역(6031)과 동일한 주파수 범위와 중첩된다. 마지막으로, 제4 적용 대역(6040)은 UNII-2C 대역(6041)(5.490GHz-5.735GHz), UNII-3 대역(6042)(5.735GHz-5.85GHz) 및 UNII-4 대역(6043)(5.85GHz-5.925GHz)을 포함한다. LTE 대역(6044)은 UNII-2C 대역(6041)과 동일한 주파수 범위를 공유하는 반면, 하위-대역(6045)은 UNII-4 대역(6043)과 동일한 주파수 범위와 중첩되고, LTE 대역(6046)은 동일한 주파수 범위의 더 작은 하위섹션(5.855GHz-5.925GHz)과 중첩된다. 본 기술분야의 통상의 기술자는 다른 변형들, 수정들 및 대안들을 인식할 것이다.
실시예에서, 본 필터는 앞의 도면들에서 설명된 바와 같이 단결정 BAW 기술을 이용한다. 이러한 필터는 낮은 삽입 손실을 제공하고 엄격한 저지 요건들을 충족하여, U-NII-2C 및 U-NII-3 대역과의 공존을 가능하게 한다. 높은 정격 전력(high-power rating)은 최신 와이파이 표준들의 까다로운 전력 요건들을 충족한다.
도 61은 본 발명의 예에 따른 음향파 RF 필터들에 대한 응용들인 주요 시장들의 개요를 도시하는 단순화된 도면이다. 5.2GHz BAW RF 필터들에 대한 응용 차트(6100)는 모바일 디바이스, 스마트폰, 자동차, 와이파이 3-대역 라우터, 3-대역 모바일 디바이스, 3-대역 스마트폰, 통합 케이블 모뎀, 와이파이 3-대역 액세스 포인트, LTE/LAA 소형 셀, 및 그와 유사한 것을 보여준다. 3-대역 와이파이 시스템에서 사용되는 주파수 스펙트럼의 개략도가 도 62에 제공된다.
도 62는 본 발명의 예들에 따른 3-대역 와이파이 라디오들에서 5.2GHz RF 필터들에 대한 응용 영역들을 도시하는 단순화된 도면이다. 도시된 바와 같이, 통신 디바이스들(6210)에 의해 사용되는 RF 필터들은 3개의 개별 동작 대역에서 특정 응용들을 위해 구성될 수 있다. 특정 예에서, 응용 영역(6220)은 2.4GHz에서 동작하고 컴퓨팅 및 모바일 디바이스를 포함하고, 응용 영역(6230)은 5.2GHz에서 동작하고 텔레비전 및 디스플레이 디바이스를 포함하고, 응용 영역(6240)은 5.6GHz에서 동작하고 비디오 게임 콘솔 및 핸드헬드 디바이스를 포함한다. 본 기술분야의 통상의 기술자는 다른 변형들, 수정들 및 대안들을 인식할 것이다.
본 발명은 텍스쳐화된 다결정질 압전 재료들(PVD 방법들을 사용하여 퇴적됨) 및 단결정 압전 재료들(시드 기판 상에 CVD 기술을 사용하여 성장됨) 둘 다를 사용하는 공진기 및 RF 필터 디바이스들을 포함한다. 다양한 결정학적 배향들의 실리콘 기판들 및 그와 유사한 것과 같은 다양한 기판들이 음향 디바이스들을 제조하기 위해 사용될 수 있다. 추가적으로, 본 방법은 사파이어 기판들, 실리콘 탄화물 기판들, 갈륨 질화물(GaN) 벌크 기판들, 또는 알루미늄 질화물(AlN) 벌크 기판들을 사용할 수 있다. 본 방법은 또한 GaN 템플릿, AlN 템플릿 및 AlxGal-xN 템플릿(여기서 x는 0.0과 1.0 사이에서 다양함)을 사용할 수 있다. 이러한 기판들 및 템플릿들은 극성, 비-극성 또는 반-극성 결정학적 배향들을 가질 수 있다. 또한, 기판 상에 퇴적된 압전 재료들은 AlN, AlN, GaN, InN, InGaN, AlInN, AlInGaN, ScAlN, ScAlGaN, ScGaN, ScN, BAlN, BAlScN 및 BN 중 적어도 하나로부터 선택된 허용을 포함할 수 있다.
공진기 및 필터 디바이스들은 SMR(Solidly-Mounted Resonator), FBAR(Film Bulk Acoustic Resonator) 또는 XBAW(Single Crystal Bulk Acoustic Resonator)를 포함하지만 이에 제한되지 않는 프로세스 기술들을 사용할 수 있다. 대표적인 단면들이 아래에서 도 63a 내지 도 63c에 도시되어 있다. 명확성을 위해, 본 명세서에서 사용된 용어 "상부" 및 "하부"는 일반적으로 중력 방향을 지칭하는 용어가 아니다. 오히려, "상부" 및 "하부"라는 용어는 본 디바이스 및 관련 회로들의 맥락에서 서로 참조하여 사용된다. 본 기술분야의 통상의 기술자는 다른 변형들, 수정들 및 대안들을 인식할 것이다.
예에서, 압전 층은 0.1 내지 2.0um 범위이고, 저항 및 음향 손실의 최적 조합을 생성하도록 최적화된다. 상부 및 하부 전극의 두께는 250.ANG. 내지 2500.ANG. 범위이고, 금속은 높은 음향 속도 및 낮은 비저항을 갖는 내화 금속으로 구성된다. 공진기들은 질화물 및/또는 산화물로 구성되고, 범위가 100.ANG. 내지 2000.ANG.인 유전체(도 63a 내지 도 63c에는 도시되지 않음)로 "패시베이션"된다. 유전체 층은 공진기 공진 주파수를 조절하기 위해 사용된다. 상호연결 금속이라고 지칭되는 금속 층에서 인접한 공진기들 사이의 금속 저항을 줄이기 위해 각별한 주의가 취해진다. 상호연결 금속의 두께는 500.ANG. 내지 5um 범위이다. 공진기들은 SMR들의 경우에서 적어도 하나의 에어 캐비티 인터페이스를 포함하고, FBAR들 및 XBAW들의 경우에서 두 개의 에어 캐비티 인터페이스를 포함한다. 선택된 공진기들의 형상은 타원, 직사각형 및 다각형을 포함한 비대칭 형상에서 나온다. 또한, 공진기들은 공진기의 일 측 또는 양 측 상의 공진기 에지 근처에 반사 특징부들을 포함한다.
도 63a 내지 도 63c는 본 발명의 다양한 예들에 따른 공진기 디바이스들의 단면도들을 도시하는 단순화된 도면들이다. 보다 구체적으로, 도 63a의 디바이스(6301)는 SMR을 포함하는 BAW 공진기 디바이스를 보여주고, 도 63b는 FBAR을 포함하는 BAW 공진기 디바이스를 보여주고, 도 63c는 단결정 XBAW를 가진 BAW 공진기 디바이스를 보여준다. SMR 디바이스(6301)에 도시된 바와 같이, 반사기 디바이스(6320)는 기판 부재(6310) 위에 가로놓이도록 구성된다. 반사기 디바이스(6320)는 브래그 반사기 또는 그와 유사한 것일 수 있다. 하부 전극(6330)은 반사기 디바이스(6320) 위에 가로놓이도록 구성된다. 다결정질 압전 층(6340)은 하부 전극(6330) 위에 가로놓이도록 구성된다. 또한, 상부 전극(6350)은 다결정질 층(6340) 위에 가로놓이도록 구성된다. FBAR 디바이스(6302)에 도시된 바와 같이, 하부 전극(6330), 다결정질 층(6340) 및 상부 전극(6350)을 포함하는 층 구조물이 동일하게 유지된다. 기판 부재(6311)는 에어 캐비티(6312)를 포함하고, 유전체 층은 기판 부재(6311) 위에 가로놓이며 에어 캐비티(6312)를 커버하도록 형성된다. XBAW 디바이스(6303)에 도시된 바와 같이, 기판 부재(6311)는 또한 에어 캐비티(6312)를 포함하지만, 하부 전극(6330)이 에어 캐비티(6312)의 영역 내에 형성된다. 단결정 압전 층은 기판 부재(6311), 에어 캐비티(6312) 및 하부 전극(6341) 위에 가로놓여 형성된다. 또한, 상부 전극(6350)은 단결정 층(6341)의 일부 위에 가로놓여 형성된다. 이러한 공진기들은 도 64a 내지 도 64c에 도시된 회로 구성들로 스케일링 및 구성될 수 있다.
RF 필터 회로는 도 64a, 도 64b, 및 도 64c에 각각 도시된 바와 같이, 수정된 격자("I")(6401), 격자("II")(6402), 및 래더("III")(6403) 회로 구성을 포함하는 다양한 회로 토폴로지들을 포함할 수 있다. 이러한 도면들은 공진기들 및 다른 수동 컴포넌트들을 포함한 음향 필터 설계들에 대한 대표적인 격자 및 래더 도면들이다. 격자 및 수정된 격자 구성들은 차동 입력 포트들(6410) 및 차동 출력 포트들(6450)을 포함하는 한편, 래더 구성들은 단일 종단 입력 포트(6411) 및 단일 종단 출력 포트(6450)를 포함한다. 격자 구성들에서, 노드들은 상부 노드들(t1-t3) 및 하부 노드들(b1-b3)로 표시되는 한편, 래더 구성들에서, 노드들은 노드들(n1-n4)의 한 세트로 표시된다. 직렬 공진기 요소들(경우들 I, II 및 III)은 흰색 중심 요소들(6421-6424)로 도시되고, 션트 공진기 요소들은 어두운 중심 회로 요소들(6431-6434)을 갖는다. 통과 대역 주파수에서 필터 스커트를 형성하기 위해, 직렬 요소 공진 주파수는 션트 요소 공진 주파수보다 높다. 수정된 격자 회로도(도 64a)에 보여진 인덕터들(6441-6443) 및 임의의 다른 정합 요소들은 온-칩(공진기 요소들에 인접) 또는 오프칩(공진기 칩의 근처)으로 포함될 수 있으며, 필터 회로에 대한 주파수 통과 대역 및/또는 (리턴 손실 사양을 달성하기 위한) 임피던스 정합을 조절하기 위해 사용될 수 있다. 필터 회로는 적어도 두 개의 공진 주파수를 갖는 공진기들을 포함한다. 통과 대역 주파수의 중심은 트리밍 단계(이온 밀링 기술 또는 다른 유사한 기술을 사용함)에 의해 조절될 수 있으며, 필터 스커트의 형상은 회로 내에서 (하나 이상의 요소의 공진 주파수를 변경하기 위해) 개별 공진기 요소들을 트리밍함으로써 조절될 수 있다.
예에서, 본 발명은 래더 구성의 RF 필터 회로 디바이스를 제공한다. 디바이스는 입력 포트, 입력 포트에 결합된 제1 노드, 제1 노드와 입력 포트 사이에 결합된 제1 공진기를 포함할 수 있다. 제2 노드는 제1 노드에 결합되고, 제2 공진기는 제1 노드와 제2 노드 사이에 결합된다. 제3 노드는 제2 노드에 결합되고, 제3 공진기는 제2 노드와 제3 노드 사이에 결합된다. 제4 노드는 제3 노드에 결합되고, 제4 공진기는 제3 노드와 출력 포트 사이에 결합된다. 또한, 출력 포트는 제4 노드에 결합된다. 본 기술분야의 통상의 기술자는 다른 변형들, 수정들 및 대안들을 인식할 것이다.
제1, 제2, 제3 및 제4 공진기들 각각은 커패시터 디바이스를 포함할 수 있다. 각각의 이러한 커패시터 디바이스는 캐비티 영역 및 제1 캐비티 영역 내의 개구와 인접한 상부 표면 영역을 갖는 기판 부재를 포함할 수 있다. 각각의 커패시터 디바이스는 캐비티 영역의 일부 내의 하부 전극, 및 상부 표면 영역 및 하부 전극 위에 가로놓이는 압전 재료를 포함할 수 있다. 또한, 각각의 커패시터 디바이스는 단결정 재료 위에 가로놓이는 상부 전극, 및 하부 전극은 물론, 상부 전극 위에 가로놓이고 공진기를 튜닝하기 위한 두께로 구성된 절연 재료를 포함할 수 있다.
디바이스는 또한 입력 포트, 제1 노드, 제1 공진기, 제2 노드, 제2 공진기, 제3 노드, 제3 공진기, 제4 공진기, 제4 노드 및 출력 포트를 포함하는 직렬 구성을 포함한다. 별도의 션트 구성 공진기가 제1, 제2, 제3, 제4 노드 각각에 결합된다. 병렬 구성은 제1, 제2, 제3 및 제4 션트 구성 공진기를 포함한다. 또한, 회로 응답은 입력 포트와 출력 포트 사이에 구성될 수 있으며, 약 4GHz 내지 5.1GHz 범위의 더 낮은 주파수로부터 대략 5.2GHz를 중심으로 하는 특성 주파수가 튜닝되도록, 대략 5.2GHz를 중심으로 하는 특성 주파수를 갖고 5.170GHz 내지 5.330GHz의 대역폭을 갖는 통과 대역으로부터 전송 손실을 달성하기 위해, 직렬 구성 및 병렬 구성으로 구성될 수 있다.
특정 예에서, 제1, 제2, 제3, 및 제4 압전 재료는 각각 본질적으로 단결정 알루미늄 질화물 함유 재료 또는 알루미늄 스칸듐 질화물 함유 재료, 단결정 갈륨 질화물 함유 재료 또는 갈륨 알루미늄 함유, 또는 그와 유사한 것이다. 다른 특정 실시예에서, 이러한 압전 재료들은 각각 다결정질 알루미늄 질화물 함유 재료 또는 알루미늄 스칸듐 함유 재료, 또는 다결정질 갈륨 질화물 함유 재료 또는 갈륨 알루미늄 함유 재료, 또는 그와 유사한 것을 포함한다.
특정 예에서, 직렬 구성은 공진 프로파일 및 반-공진 프로파일을 형성한다. 병렬 구성은 또한 공진 프로파일 및 반-공진 프로파일을 형성한다. 이러한 프로파일들은 통과 대역을 형성하기 위해 직렬 구성으로부터의 공진 프로파일이 병렬 구성의 반-공진 프로파일과 오프셋되도록 하는 것이다.
특정 예에서, 통과 대역은 통과 대역의 각각의 측면 상의 대역 에지를 특징으로 하고, 10dB 내지 60dB 범위의 진폭 차이를 갖는다. 통과 대역은 한 쌍의 대역 에지를 갖는데, 이들 각각은 전이 영역이 250MHz보다 크지 않도록, 통과 대역으로부터 정지 대역으로의 전이 영역을 갖는다. 다른 예에서, 통과 대역은 한 쌍의 대역 에지를 포함할 수 있고, 이러한 대역 에지들 각각은 전이 영역이 5MHz 내지 250MHz의 범위이도록, 통과 대역으로부터 정지 대역으로의 전이 영역을 가질 수 있다.
특정 예에서, 제1, 제2, 제3 및 제4 절연 재료 각각은 실리콘 질화물 함유 재료, 또는 산화물 함유 재료, 실리콘 질화물 재료로 구성된 산화물 함유 재료를 포함한다.
특정 예에서, 본 디바이스는 몇 가지 특징을 더 포함할 수 있다. 디바이스는 통과 대역보다 큰 주파수에서 저지 대역을 더 포함할 수 있다. 이러한 저지 대역은 5.490GHz 내지 5.835GHz 범위일 수 있다. 디바이스는 0.7dB의 통과 대역을 특징짓는 진폭 변동 및 2.1dB의 삽입 손실을 더 포함할 수 있다. 또한, 디바이스는 1GHz 내지 5GHz의 주파수 범위에 대해 최대 40dB의 감쇠, 또는 5.9GHz 내지 11GHz의 주파수 범위에 대해 최대 48dB의 감쇠를 포함할 수 있다. 디바이스는 최대 15dB의 통과 대역을 특징짓는 리턴 손실을 더 포함할 수 있으며, 디바이스는 섭씨 -40도 내지 섭씨 85도에서 동작가능할 수 있다. 디바이스는 30dBm 또는 1 와트의 통과 대역 내에서 최대 전력을 더 포함할 수 있다. 또한, 통과 대역은 U-NII-1+U-NII-2.ANG. 대역 및 IEEE 802.11a 채널 플랜에 대해 구성될 수 있다.
특정 예에서, 본 디바이스는 벌크 음향파(BAW) 필터 디바이스로서 구성될 수 있다. 제1, 제2, 제3 및 제4 공진기 각각은 BAW 공진기일 수 있다. 마찬가지로, 제1, 제2, 제3 및 제4 션트 공진기 각각은 BAW 공진기일 수 있다. 본 디바이스는 N 내지 M으로 번호가 매겨진 하나 이상의 추가 공진기 디바이스를 더 포함할 수 있으며, 여기서 N은 4이고, M은 20이다. 마찬가지로, 본 디바이스는 N 내지 M으로 번호가 매겨진 하나 이상의 추가 션트 공진기 디바이스를 더 포함할 수 있으며, 여기서 N은 4이고, M은 20이다.
예에서, 본 발명은 격자 구성의 RF 회로 디바이스를 제공한다. 디바이스는 차동 입력 포트, 상단 직렬 구성, 하단 직렬 구성, 제1 격자 구성, 제2 격자 구성, 및 차동 출력 포트를 포함할 수 있다. 상부 직렬 구성은 제1 상부 노드, 제2 상부 노드, 및 제3 상부 노드를 포함할 수 있다. 제1 상부 공진기는 제1 상부 노드와 제2 상부 노드 사이에 결합될 수 있는 한편, 제2 상부 공진기는 제2 상부 노드와 제3 상부 노드 사이에 결합될 수 있다. 마찬가지로, 하부 직렬 구성은 제1 하부 노드, 제2 하부 노드, 및 제3 하부 노드를 포함할 수 있다. 제1 하부 공진기는 제1 하부 노드와 제2 하부 노드 사이에 결합될 수 있는 한편, 제2 하부 공진기는 제2 하부 노드와 제3 하부 노드 사이에 결합될 수 있다.
예에서, 제1 격자 구성은 제2 션트 공진기와 교차 결합되고 상부 직렬 구성의 제1 상부 공진기와 하부 직렬 구성의 제1 하부 공진기 사이에 결합된 제1 션트 공진기를 포함한다. 마찬가지로, 제2 격자 구성은 제2 션트 공진기와 교차 결합되고 상부 직렬 구성의 제2 상부 공진기와 하부 직렬 구성의 제2 하부 공진기 사이에 결합된 제1 션트 공진기를 포함할 수 있다. 상단 직렬 구성과 하단 직렬 구성은 각각 차동 입력 포트와 차동 출력 포트 둘 다에 결합될 수 있다.
특정 예에서, 디바이스는 차동 입력 포트에 결합된 제1 발룬(balun) 및 차동 출력 포트에 결합된 제2 발룬을 더 포함한다. 디바이스는 차동 입력 및 출력 포트 사이에 결합된 인덕터 디바이스를 더 포함할 수 있다. 특정 예에서, 디바이스는 상부 직렬 구성의 제1 상부 노드와 하부 직렬 구성의 제1 하부 노드 사이에 결합된 제1 인덕터 디바이스; 상부 직렬 구성의 제2 상부 노드와 하부 직렬 구성의 제2 하부 노드 사이에 결합된 제2 인덕터 디바이스; 및 상부 직렬 구성의 제3 상부 노드와 하부 직렬 구성의 제3 하부 노드 사이에 결합된 제3 인덕터 디바이스를 더 포함할 수 있다.
패키징 접근법은 도 65 및 도 66에 도시된 바와 같이 웨이퍼 레벨 패키징(WLP), WLP-플러스-캡 웨이퍼 접근법, 플립-칩, 칩 및 본드 와이어를 포함하지만 이에 제한되지는 않는다. 하나 이상의 RF 필터 칩과 하나 이상의 필터 대역이 동일한 하우징 구성 내에 패키징될 수 있다. 패키지 내의 각각의 RF 필터 대역은 하나 이상의 공진기 필터 칩을 포함할 수 있으며, 수동 요소들(커패시터들, 인덕터들)은 대역폭 및 주파수 스펙트럼 특성을 조정하기 위해 사용될 수 있다. 3-대역 와이파이 시스템 응용에 대해, BAW RF 필터 기술을 사용하여, 2.4GHz, 5.2GHz 및 5.6GHz 대역 통과 솔루션을 포함한 세 개의 RF 필터 대역을 포함하는 패키지 구성이 가능하다. 2.4GHz 필터 솔루션은 표면 음향파(SAW) 또는 BAW 중 어느 하나일 수 있는 반면, 5.2GHz 및 5.6GHz 대역은 BAW의 고주파수 능력을 고려할 때 BAW일 가능성이 높다.
도 65a는 본 발명의 예에 따른 패킹 접근법을 도시하는 단순화된 도면이다. 도시된 바와 같이, 디바이스(6501)는 패키지의 베이스(6520)에 대한 RF 필터 다이(6510)의 통상적인 다이 본드, 및 회로 인터페이스(6540)로부터 RF 필터 칩으로의 금속 본드 와이어들(6530)을 사용하여 패키징된다.
도 65b는 본 발명의 예에 따른 패킹 접근법을 도시하는 단순화된 도면이다. 도시된 바와 같이, 디바이스(6602)는 구리 기둥들(6531) 또는 다른 고전도성 상호연결부들을 사용하여 회로 인터페이스(6540)에 장착된 RF 필터 실리콘 다이(6510)를 보여주는 플립-마운트 웨이퍼 레벨 패키지(WLP)를 사용하여 패키징된다.
도 66은 본 발명의 예에 따른 패킹 접근법을 도시하는 단순화된 도면이다. 디바이스(6600)는 캡 웨이퍼(6640)에 대해 BAW RF 필터 회로 MEMS 디바이스(6630) 및 기판(6610)을 사용하는 WLP의 다른 버전을 보여준다. 예에서, 캡 웨이퍼(6640)는 RF 필터 MEMS 디바이스(6630)를 캡 웨이퍼(도면에 도시되지 않음)의 상부측에 전기적으로 연결하기 위해 TSV들(thru-silicon-vias)을 포함할 수 있다. 캡 웨이퍼(6640)는 기판(6610) 위에 가로놓이는 유전체 층(6620)에 결합될 수 있고 밀봉 재료(6650)에 의해 밀봉될 수 있다.
예에서, 본 필터는 5.17 내지 5.33GHz 범위의 주파수들을 통과시키고, 이 통과 대역 밖의 주파수들을 저지한다. 5.2GHz 음향파 필터 회로의 추가 특징들은 아래에 제공된다. RF 필터 빌딩 블록을 참조하는 데 사용되는 회로 기호는 도 67에 제공된다. 5.2GHz 필터의 전기적 성능 사양은 도 68에 제공되고, 필터의 통과 대역 성능은 도 69에 제공된다.
다양한 예들에서, 본 필터는 특정 특징들을 가질 수 있다. 다이 구성은 2mm×2mm×0.5mm 미만일 수 있고; 특정 예에서, 다이 구성은 전형적으로 1mm×1mm×0.2mm 미만이다. 패키징된 디바이스는 도 65에 도시된, 종래의 칩 및 본드 와이어 접근법을 사용하여 2mm×2.5mm×0.9mm와 같은 초소형 폼 팩터를 갖는다. WLP 패키지 접근법들은 더 작은 폼 팩터들을 제공할 수 있다. 특정 예에서, 디바이스는 단일 종단형 50옴 안테나 및 송신기/수신기(Tx/Rx) 포트로 구성된다. 디바이스의 높은 저지는 인접한 와이파이 UNIT 대역들과의 공존을 가능하게 한다. 디바이스는 또한 높은 정격 전력(최대 +30dBm), 2.5dB 미만의 전송 손실을 갖는 낮은 삽입 손실 통과 대역 필터, 섭씨 -40도 내지 섭씨 +85도의 온도 범위에 걸친 성능을 특징으로 한다. 또한, 특정 예에서, 디바이스는 RoHS(유해 물질 제한)를 준수하고 무-Pb(무연) 패키징을 사용한다.
도 67은 본 발명의 예에 따른 2-포트 BAW RF 필터 회로를 도시하는 단순화된 회로도이다. 도시된 바와 같이, 회로(6700)는 제1 포트("포트 1")(6711), 제2 포트("포트 2")(6712), 및 필터(6720)를 포함한다. 제1 포트는 송신기(TX) 또는 수신(RX)으로부터 필터(6720)로의 연결을 나타내고, 제2 포트는 필터(6720)로부터 안테나(ANT)로의 필터 연결을 나타낸다.
도 68은 본 발명의 예에 따른 필터 파라미터들의 단순화된 테이블이다. 도시된 바와 같이, 테이블(6800)은 5.2GHz RF 공진기 필터 회로에 대한 전기 사양들을 포함한다. 회로 파라미터들은 표준 및 최대 사양 값들과 함께 최소의 사양 유닛들과 함께 제공된다.
도 69는 본 발명의 예에 따른 주파수에 따른 삽입 손실을 나타내는 단순화된 그래프이다. 도시된 바와 같이, 그래프(6900)는 래더 RF 필터 회로 구성을 사용하는 5.2GHz RF 필터에 대한 협대역 측정 대 모델링 응답을 나타낸다. 모델링된 곡선(6910)은 비선형 완전 3차원(3D) 전자기(EM) 시뮬레이션을 통합한 선형 시뮬레이션 도구로부터 예측된 전송 손실(s21)이다. 측정된 곡선(6920)은 네트워크 분석기 테스트 시스템으로부터 취해진 산란 파라미터들(s-파라미터들)로부터 측정된 s21이다.
예에서, 본 발명은 5.2GHz 와이파이 음향파 공진기 RF 필터 회로를 위한 프론트 엔드 모듈(FEM)을 제공한다. 디바이스는 전력 증폭기(PA), 5.2GHz 공진기 및 다이버시티 스위치를 포함할 수 있다. 특정 예에서, 디바이스는 저잡음 증폭기(LNA)를 더 포함할 수 있다. PA는 입력 노드에 전기적으로 결합되고, DC 전력 검출기 또는 RF 전력 검출기로 구성될 수 있다. 공진기는 PA와 다이버시티 스위치 사이 또는 다이버시티 스위치와 안테나 사이에 구성될 수 있다. LNA는 다이버시티 스위치로 구성되거나 스위치로부터 전기적으로 분리될 수 있다. 다이버시티 스위치와 LNA 사이에 또 다른 5.2GHz 공진기가 구성될 수 있다. 특정 예에서, 이 디바이스는 5.2GHz PA, 5.2GHz 벌크 음향파(BAW) RF 필터, SP2T(single pole two throw) 스위치, 및 임의적인 바이패스가능한 저잡음 증폭기(LNA)를 단일 디바이스로 통합한다. 도 70 내지 도 74는 본 발명의 다양한 실시예에 따른 FEMS의 다섯 가지의 예를 보여준다. 각각의 예에서, 전송 모듈만을 생성하기 위해 LNA는 생략될 수 있다. 다음 도면들에서, 이러한 FEM들의 요소들에 대한 참조 번호 체계는 도면 번호에 대응하는 처음 두 개의 숫자를 제외하고는 도 70 내지 도 74에 걸쳐 동일하게 유지된다.
도 70은 본 발명의 예에 따른 프론트 엔드 모듈을 도시하는 단순화된 회로 블록도이다. 도시된 바와 같이, 디바이스(7000)는 PA(7010), 5.2GHz 공진기(7020), 다이버시티 스위치(7030), 및 LNA(7040)를 포함한다. 여기서, PA(7010)의 입력은 입력 노드(TX_IN[2]로서 도시됨)에 전기적으로 결합된다. 특정 예에서, PA는 5.2GHz PA일 수 있다. 인덕터(7011)는 또한 입력 노드에 전기적으로 결합될 수 있다. 5.2GHz 공진기(7020)는 PA(7010)의 출력에 전기적으로 결합된다. 특정 예에서, 공진기(7020)는 5.2 BAW 공진기일 수 있다.
여기에 도시된 다이버시티 스위치(7030)는 SP2T(single pole two throw) 스위치이다. 스로우들(throws) 중 하나는 5.2GHz 공진기 7020에 전기적으로 결합되는 한편, 다른 스로우는 출력 노드(RX OUT[14]로서 도시됨)에 전기적으로 결합된다. 특정 예에서, 결합 커패시터(7031)는 스위치(7030)와 출력 노드 사이에 구성될 수 있다. 두 개의 스로우 사이를 전환할 수 있는 폴(pole)은 안테나(ANT[12]로서 도시됨)에 전기적으로 결합된다. 특정 예에서, 결합 커패시터(7032)는 스위치(7030)와 안테나 사이에 구성될 수 있다.
이 경우, LNA(7040)는 이전 회로 요소들로부터 별도로 구성되고, LNA 입력(LNA_IN[16]으로서 도시됨) 및 LNA 출력(LNA_OUT[17]으로서 도시됨)에 전기적으로 결합된다. 앞에서 논의된 바와 같이, LNA(7040)는 생략될 수 있으며, 이는 전송 모듈 전용의 디바이스를 초래할 것이다. 특정 실시예에서, 결합 커패시터들(7041 및 7042)은 LNA(7040)와 LNA 입력 및 LNA 출력 사이에 각각 구성될 수 있다. 신호 필터(7043)는 LNA와 결합 용량(7041) 사이에 구성될 수 있다. 이 경우, 신호 필터(7043)는 대역저지 필터이다. 또한, LNA(7040)는 스위칭된 피드백 루프(7044)에 구성될 수 있다. 특정 예에서, LNA(7040)는 바이패스가능한 LNA일 수 있다.
예에서, 디바이스(7000)는 DC 전력 검출기 또는 RF 전력 검출기일 수 있는 전력 검출기로 구성될 수 있다. DC 전력 검출기는 전압 출력을 가지며, DC 전력 검출 노드(DC_PDET[6]으로서 도시됨)에서 PA에 전기적으로 결합된다. 특정 예에서, 다이오드는 PA와 DC 전력 검출기 사이에 구성된다. RF 전력 검출기는 PA의 출력에서 구성된 방향성 결합기(7013)로부터의 RF 출력을 갖는다.
예에서, 본 디바이스 설계는 소형 폼 팩터를 제공하고, 통합된 매칭은 응용들에서 레이아웃 영역을 최소화한다. PA는 높은 선형 출력 전력 및 처리량을 유지하면서 전력 소비를 보존하는 5V 공급 전압에 최적화될 수 있다. 또한, 통합된 BAW 필터는 와이파이 무선 응용들을 위한 전체 크기를 줄이고, 3-대역 라우터 구성에서 5.2GHz 무선 대역과 인접 2.4GHz 및 5.6GHz 대역 간의 공존을 허용한다. 본 기술분야의 통상의 기술자들은 위에 대한 다른 변형들, 수정들 및 대안들을 인식할 것이다.
도 71은 본 발명의 예에 따른 프론트 엔드 모듈을 도시하는 단순화된 회로 블록도이다. 참조 번호 체계는 처음 두 개의 숫자가 "71"을 참조한다는 점을 제외하고는 도 70에서와 동일하다. 도시된 바와 같이, 디바이스(7100)는 5.2GHz 공진기(7120)의 구성을 제외하고는 도 70의 디바이스(7000)와 유사하다. 여기서, 공진기(7120)는 다이버시티 스위치(7130)의 폴과 안테나는 물론, 결합 커패시터(7132) 사이에 구성된다. 물론, 다른 변형들, 수정들, 및 대안들이 존재할 수 있다.
도 72는 본 발명의 예에 따른 프론트 엔드 모듈을 도시하는 단순화된 회로 블록도이다. 참조 번호 체계는 처음 두 개의 숫자가 "72"를 참조한다는 점을 제외하고는 도 70에서와 동일하다. 도시된 바와 같이, 디바이스(7200)는 다이버시티 스위치(7230)의 스로우들 중 하나와 LNA(7240)에 대한 입력은 물론, 신호 필터(7243) 사이에 구성된 추가 5.2GHz 공진기(7221)가 있다는 점을 제외하고는 디바이스(7000)와 유사하다. 이 예에서, 스위치(7230)는 출력 노드에 결합되지 않고, LNA는 LNA 입력 노드에 결합되지 않는다. 제1 공진기(7220)와 마찬가지로, 제2 공진기(7221)도 5.2GHz BAW 공진기일 수 있다. 물론, 다른 변형들, 수정들 및 대안들이 존재할 수 있다.
도 73은 본 발명의 예에 따른 프론트 엔드 모듈을 도시하는 단순화된 회로 블록도이다. 참조 번호 체계는 처음 두 개의 숫자가 "73"을 참조한다는 점을 제외하고는 도 70에서와 동일하다. 도시된 바와 같이, 디바이스(7300)는 다이버시티 스위치(7330)가 SP3T(single pole three throw) 스위치이고 LNA(7340)가 더 이상 스위칭된 피드백 루프를 포함하지 않는다는 점을 제외하고 도 72의 디바이스(7200)와 유사하다. 오히려, LNA(7340)의 출력은 스위치(7340)의 제3 스로우에 전기적으로 결합된다. 물론, 다른 변형들, 수정들 및 대안들이 존재할 수 있다.
도 74는 본 발명의 예에 따른 프론트 엔드 모듈을 도시하는 단순화된 회로 블록도이다. 참조 번호 체계는 처음 두 개의 숫자가 "74"를 참조한다는 점을 제외하고는 도 70에서와 동일하다. 도시된 바와 같이, 디바이스(7400)는 스위치(7030)와 안테나 사이에 구성된 5.2GHz 공진기(7420)를 갖는 것에 의해 도 71의 디바이스(7100)와 유사하지만, LNA(7440)의 출력이 SP3T 스위치인 스위치(7430)의 제3 스로우에 전기적으로 결합되도록 하는 것에 의해 도 73의 디바이스(7300)와도 유사하다. 물론, 다른 변형들, 수정들 및 대안들이 존재할 수 있다.
본 발명자들에 의해 인식된 바와 같이, 본 발명에 따른 일부 실시예들에서, 위에서 설명된 압전 기반 BAW 공진기 필터(예를 들어, 도 64a 내지 도 64c를 참조)는 공진기(6421)를 통과 대역보다 낮은 주파수 저지 대역에서 반-공진 주파수를 갖도록 구성된 저지 대역 직렬 공진기(또는 추가 저지 대역 직렬 공진기)로 대체함으로써 더 개선될 수 있다. 일부 접근법들에서, 저지 대역 션트 공진기는 공진기(6421)에 대한 입력에 걸쳐 추가될 수 있으며, 여기서 저지 대역 션트 공진기는 통과 대역보다 높은 저지 대역에서 공진 주파수를 갖도록 구성된다. 필터의 입력들 및 출력들에 결합된 저지 대역 직렬 공진기들의 반-공진 주파수들은 상이할 수 있고 서로 중첩될 수 있음이 이해될 것이다. 또한, 필터의 입력들 및 출력들에 결합된 저지 대역 션트 공진기들의 공진 주파수들은 상이할 수 있고 서로 중첩될 수 있다.
따라서, 본 발명의 실시예들에 따른 BAW 공진기 필터들은 5.17GHz 내지 5.33GHz의 통과 대역을 제공하도록 구성된 필터들의 저지 대역 성능을 개선하기 위해 사용될 수 있다. 본 발명의 실시예들에 따른 BAW 공진기 필터들은 또한 5.49GHz 내지 5.835GHz의 통과 대역을 제공하도록 구성된 필터들의 저지 대역 성능을 개선하기 위해 사용될 수 있다. 본 발명에 따른 실시예들은 BAW 공진기 필터의 입력 또는 출력들에 결합된 적어도 하나의 저지 대역 직렬 또는 션트 공진기의 포함에 의해 제공될 수 있다는 것이 이해될 것이다. 또한, BAW 공진기 필터는 래더 또는 격자 토폴로지와 같은 임의의 토폴로지 필터 회로일 수 있다.
또 다른 실시예들에서, 저지 대역 직렬 공진기들을 포함하는 BAW 공진기 필터는 동작을 위한 BAW 공진기 필터들 중 하나를 선택하는 스위치와 함께 저지 대역 션트 공진기를 포함하는 BAW 공진기 필터와 결합될 수 있다. 예를 들어, 제1 상태에서 스위치는 저지 대역 직렬 공진기들을 포함하는 BAW 공진기 필터에 입력 신호를 결합할 수 있는 반면, 제2 상태에서 스위치는 입력 신호를 저지 대역 션트 공진기들을 포함하는 BAW 공진기 필터에 결합할 수 있다. 따라서, 일부 실시예들에서, 2개의 상이한 BAW 공진기 필터(각각 상이한 주파수 통과 대역을 가짐)는 단일 디바이스로 통합될 수 있고, 여기서 스위치는 특정 응용에 대해 특정 BAW 공진기 필터를 선택하기 위해 사용될 수 있다.
저지 대역 직렬 공진기들은 통과 대역 직렬 공진기들의 통과 대역 질량 부하 구조물보다 질량이 큰 저지 대역 질량 부하 구조물을 사용하여 형성될 수 있음이 더 이해될 것이다. 따라서, 통과 대역 공진기들을 형성하기 위해 사용되는 방법들은 통과 대역 공진기들을 형성하는 데 사용된 것에 비해 저지 대역 공진기의 질량 부하를 증가시킴으로써 여기에 설명된 저지 대역 직렬 공진기들을 형성하도록 적응될 수 있다. 예를 들어, 제1 저지 대역 직렬 공진기들은 통과 대역 션트 공진기의 통과 대역 질량 부하 구조물보다 질량이 큰 저지 대역 질량 부하 구조물로 형성될 수 있다. 또한, 저지 대역 직렬 공진기는 통과 대역 질량 부하 구조물보다 질량이 큰 저지 대역 질량 부하 구조물을 포함할 수 있다.
도 75는 본 발명에 따른 일부 실시예들에서, BAW 공진기 통과 대역 필터 래더(7505)와 제1 및 제2 저지 대역 직렬 공진기들(7510, 7515)을 포함하는 BAW 공진기 필터(7500)의 개략도이다. 도 75에 따르면, BAW 공진기 통과 대역 필터 래더(7505)의 입력 노드는 제1 저지 대역 직렬 공진기(7510)에 결합되고, BAW 공진기 통과 대역 필터 래더(7505)의 출력 노드는 제2 저지 대역 직렬 공진기(7515)에 결합된다.
도 76은 본 발명의 따른 일부 실시예들에서 도 75의 BAW 공진기 필터 내의 제1 및 제2 저지 대역 직렬 공진기들(7510 및 7515)의 반-공진 주파수들을 도시하는 그래프이다. 도 76에 따르면, 도 75의 BAW 공진기 필터는 약 5.49GHz 내지 약 5.835GHz의 통과 대역 주파수 범위를 갖는 통과 대역 필터를 제공한다. 제1 및 제2 저지 대역 직렬 공진기들(7510 및 7515)은 통과 대역의 하부 에지 아래에 및 그에 인접하여 반-공진 주파수 피크들(7520 및 7525) 및 저지 널들(7607 및 7608)을 제공하도록 구성된다. 도 76의 저지 널(7607 및 7608)이 통과 대역의 하부 에지 아래에 및 그에 인접해 있지만, 일부 실시예들에서 대응하는 저지 널들은 통과 대역의 하부 에지 아래에 있을 수 있지만 반드시 그에 인접하지는 않을 수 있음이 이해될 것이다. 일부 실시예들에서, 반-공진 주파수 피크들(7520 및 7525)은 주파수 통과 대역의 하부 에지 아래에 및 그에 인접해 있는 주파수 저지 대역에서 BAW 공진기 필터 응답(7524)의 저지 널들(7607 및 7608)과 대략적으로 정렬된다.
여기에 설명된 바와 같이, 본 발명에 따른 일부 실시예들에서, 직렬 또는 션트 저지 대역 공진기들에 연관된 공진 또는 반-공진 주파수 피크들은 필터 회로의 응답에서 나타나는 저지 널들과 정렬될 수 있다. 그러나, 일부 실시예들에서, 직렬 또는 션트 저지 대역 공진기들에 연관된 공진 또는 반-공진 주파수 피크들은 필터 응답에 포함된 그 밖의 기존 저지 널들에 대한 정렬 없이 필터 응답의 일부로 저지 널들을 제공할 수 있다는 것이 이해될 것이다.
본 발명자들이 인식하는 바와 같이, 제1 및 제2 저지 대역 직렬 공진기들(7510 및 7515)로부터의 반-공진 주파수 피크들(7520 및 7525)을 필터 응답의 저지 널들과 정렬하면, 도 76의 필터 응답(7524)에 의해 도시된 바와 같이, 제1 및 제2 저지 대역 직렬 공진기들(7510 및 7515)을 포함하지 않고서 제공될 감쇠보다 큰, 주파수 저지 대역에서의 결합된 감쇠를 제공할 수 있다. 일부 실시예들에서, 여기에 설명된 정렬과 함께 저지 대역 직렬 공진기들(7510 및 7515)을 포함하면, 제1 및 제2 저지 대역 직렬 공진기들(7510 및 7515)을 포함하지 않고서 제공될 감쇠의 적어도 약 5dB의 추가를 제공할 수 있다. 일부 실시예들에서, 여기에 설명된 정렬과 함께 저지 대역 직렬 공진기들(7510 및 7515)을 포함하면, 필터 응답에 적어도 약 10dB의 추가 감쇠가 제공될 수 있다.
일부 실시예들에서, 통과 대역 직렬 공진기들의 공진 주파수 피크들(7526)과 통과 대역 션트 공진기들의 반-공진 주파수 피크들(7530)은 주파수 통과 대역의 대략 중심에 위치된다. 또한, 통과 대역 션트 공진기들의 공진 주파수 피크들(7535)은 통과 대역의 하부 에지 부근에 또는 그 아래에 위치되고, 통과 대역 직렬 공진기들의 반-공진 주파수 피크들(7609, 7610)은 통과 대역의 상부 에지 부근에 또는 그 위에 위치된다.
도 80은 본 발명에 따른 일부 실시예들에서, 제1 및 제2 저지 대역 직렬 공진기들(8010 및 8015)을 포함하는 도 64a의 BAW 공진기 통과 대역 필터 격자를 포함하는 BAW 공진기 필터의 개략도이다. 도 81은 본 발명에 따른 일부 실시예들에서 제1 및 제2 저지 대역 직렬 공진기들(8110 및 8115)을 포함하는 도 64b의 BAW 공진기 통과 대역 필터 격자를 포함하는 BAW 공진기 필터의 개략도이다. 도 80 및 81에 따르면, 제1 및 제2 저지 대역 직렬 공진기들은 저지 성능을 더 향상시키기 위해, 도 64a 및 도 64b에 도시된 것과 같은 BAW 공진기 통과 대역 필터 격자의 입력 및 출력 노드에 각각 또한 추가될 수 있다.
도 82는 본 발명에 따른 일부 실시예들에서 제1 및 제2 저지 대역 직렬 공진기들(8010/8015 및 8110/8115)의 반-공진 주파수들을 포함하는 도 80 및 도 81의 BAW 공진기 필터 응답(8420)을 나타내는 그래프이다. 도 82에 따르면, 제1 및 제2 저지 대역 직렬 공진기들(8010/8015 및 8110/8115)에 연관된 반-공진 주파수 피크들(8225 및 8220)은 주파수 통과 대역의 하부 에지의 아래에 및 그에 인접해 있는 주파수 저지 대역 내의 BAW 공진기 필터 응답(8240)의 저지 널들(7607 및 7608)에 대략적으로 정렬될 수 있다. 도 82의 저지 널들(7607 및 7608)이 통과 대역의 하부 에지 아래에 및 그에 인접해 있지만, 일부 실시예들에서 대응하는 저지 널들은 통과 대역의 하부 에지 아래에 있을 수 있지만 반드시 인접하지는 않을 수 있음이 이해될 것이다. 본 발명자들이 인식하는 바와 같이, 제1 및 제2 저지 대역 직렬 공진기들(8010/8015 및 8110/8115)로부터의 반-공진 주파수 피크들을 저지 널들(7607 및 7608)과 정렬하면, 제1 및 제2 저지 대역 직렬 공진기들(8010/8015 및 8110/8115)을 포함하지 않고서 제공될 감쇠보다 큰, 주파수 저지 대역에서의 결합된 감쇠를 제공할 수 있다. 일부 실시예들에서, 여기에 설명된 정렬과 함께 저지 대역 직렬 공진기들(8010/8015 및 8110/8115)을 포함하면, 제1 및 제2 저지 대역 직렬 공진기들(8010/8015 및 8110/8115)을 포함하지 않고서 제공될 감쇠의 적어도 약 5dB의 추가를 제공할 수 있다. 일부 실시예들에서, 여기에 설명된 정렬과 함께 저지 대역 직렬 공진기들(8010/8015 및 8110/8115)을 포함하면, 적어도 약 10dB의 추가 감쇠를 제공할 수 있다.
도 77은 본 발명에 따른 일부 실시예들에서 BAW 공진기 통과 대역 필터 래더(7705)와 제1 및 제2 저지 대역 션트 공진기들(7710 및 7715)을 포함하는 BAW 공진기 필터(7700)의 개략도이다. 도 77에 따르면, BAW 공진기 통과 대역 필터 래더(7505)의 입력 노드는 제1 저지 대역 션트 공진기(7710)에 결합되고, BAW 공진기 통과 대역 필터 래더(7505)의 출력 노드는 제2 저지 대역 션트 공진기(7515)에 결합된다.
도 78은 본 발명에 따른 일부 실시예에서, 도 77의 BAW 공진기 필터(7700) 내의 제1 및 제2 저지 대역 션트 공진기들(7710 및 7715)의 공진 주파수들을 나타내는 그래프이다. 도 78에 따르면, 도 77의 BAW 공진기 필터는 약 5.17GHz 내지 약 5.33GHz의 통과 대역 주파수 범위를 갖는 통과 대역 필터를 제공한다. 제1 및 제2 저지 대역 션트 공진기들(7710 및 7715)은 공진 주파수 피크들(7805 및 7806)을 제공하도록 구성되고, 통과 대역 위의 필터 응답(7824)에서 저지 널들(7807 및 7808)과 정렬될 수 있다. 도 78의 저지 널들(7807 및 7808)이 통과 대역 위에 있지만, 일부 실시예에서 대응하는 저지 널들은 통과 대역의 상부 에지에 인접하여 및 그 위에 있을 수 있음이 이해될 것이다. 일부 실시예들에서, 통과 대역 직렬 공진기들의 공진 주파수 피크들(7815) 및 통과 대역 션트 공진기들의 반-공진 주파수 피크들(7810)은 주파수 통과 대역의 대략 중심에 위치한다. 또한, 통과 대역 션트 공진기들의 공진 주파수 피크들(7820)은 통과 대역의 하부 에지 아래에 위치되고, 통과 대역 직렬 공진기들의 반-공진 주파수 피크들(7811 및 7812)은 통과 대역의 상부 에지 위에 및 그에 인접하여 위치될 수 있다.
본 발명자들이 인식하는 바와 같이, 제1 및 제2 저지 대역 션트 공진기들(7710 및 7715)로부터의 공진 주파수 피크들(7805 및 7806)을 필터 응답의 저지 널들(7807 및 7808)과 정렬하면, 제1 및 제2 저지 대역 션트 공진기들(7710 및 7715)을 포함하지 않고서 제공될 감쇠보다 큰, 주파수 저지 대역에서의 결합된 감쇠를 제공할 수 있다. 일부 실시예들에서, 여기에 설명된 정렬과 함께 저지 대역 션트 공진기들(7710 및 7715)을 포함하면, 제1 및 제2 저지 대역 션트 공진기들(7710 및 7715)을 포함하지 않고서 제공될 감쇠의 적어도 약 5dB의 추가를 제공할 수 있다. 일부 실시예들에서, 여기에 설명된 정렬과 함께 저지 대역 션트 공진기들(7710 및 7715)을 포함하면, 적어도 약 10dB의 추가 감쇠를 제공할 수 있다.
도 83은 본 발명에 따른 일부 실시예들에서, 제1 및 제2 저지 대역 션트 공진기들(8310 및 8315)을 포함하는 도 64a의 BAW 공진기 통과 대역 필터 격자(6401)를 포함하는 BAW 공진기 필터의 개략도이다. 도 84는 본 발명에 따른 일부 실시예들에서, 제1 및 제2 저지 대역 션트 공진기들(8410 및 8415)을 포함하는 도 64b의 BAW 공진기 통과 대역 필터 격자(6402)를 포함하는 BAW 공진기 필터의 개략도이다. 도 83 및 도 84에 따르면, 제1 및 제2 저지 대역 션트 공진기들은 저지 성능을 더 향상시키기 위해, 도 64a 및 도 64b에 도시된 것과 같은 BAW 공진기 통과 대역 필터 격자의 입력 및 출력 노드에 각각 또한 추가될 수 있다.
도 85는 본 발명에 따른 일부 실시예들에서 제1 및 제2 저지 대역 션트 공진기들(8310/8315 및 8410/8415)의 공진 주파수들을 포함하는 도 83 및 도 84의 BAW 공진기 필터 응답(8524)을 나타내는 그래프이다. 도 85에 따르면, 제1 및 제2 저지 대역 션트 공진기들(8310/8315 및 8410/8415)에 연관된 공진 주파수 피크들(7805 및 7806)은 주파수 통과 대역의 상부 에지의 위에 있는 주파수 저지 대역 내의 BAW 공진기 필터 응답(8524)의 저지 널들(7807 및 7808)에 대략적으로 정렬될 수 있다. 도 85의 저지 널들(7807 및 7808)이 통과 대역 위에 있지만, 일부 실시예들에서 대응하는 저지 널들은 통과 대역의 상부 에지에 인접하여 및 그 위에 있을 수 있음이 이해될 것이다. 본 발명자들이 인식하는 바와 같이, 제1 및 제2 저지 대역 션트 공진기들(8310/8315 및 8410/8415)로부터의 공진 주파수 피크들을 저지 널들(8707 및 8708)과 정렬하면, 제1 및 제2 저지 대역 션트 공진기들(8310/8315 및 8410/8415)을 포함하지 않고서 제공될 감쇠보다 큰, 주파수 저지 대역에서의 결합된 감쇠를 제공할 수 있다. 일부 실시예들에서, 여기에 설명된 정렬과 함께 저지 대역 션트 공진기들(8310/8315 및 8410/8415)을 포함하면, 제1 및 제2 저지 대역 션트 공진기들(8310/8315 및 8410/8415)을 포함하지 않고서 제공될 감쇠의 적어도 약 5dB의 추가를 제공할 수 있다. 일부 실시예들에서, 여기에 설명된 정렬과 함께 저지 대역 션트 공진기들(8310/8315 및 8410/8415)을 포함하면, 적어도 약 10dB의 추가 감쇠를 제공할 수 있다.
도 79는 제1 및 제2 저지 대역 직렬 공진기들에 결합된 BAW 공진기 통과 대역 필터 래더(7505)와 제1 및 제2 저지 대역 션트 공진기들에 결합된 BAW 공진기 통과 대역 필터 래더(7705)를 포함하는 결합된 BAW 공진기 필터(7900)의 개략도이다. 본 발명에 따른 일부 실시예들에서, BAW 공진기 통과 대역 필터 래더(7505) 및 BAW 공진기 통과 대역 필터 래더(7705)의 입력 및 출력은 스위치들(7905/7910)을 설정함으로써 제어된다. 도 79에 따르면, 제1 상태에서 스위치들(7905/7910)은 입력 신호를 입력 저지 대역 직렬 공진기를 통해 BAW 공진기 통과 대역 필터 래더(7505)에 결합하고 BAW 공진기 통과 대역 필터 래더(7505)의 출력을 출력 저지 대역 직렬 공진기를 통해 BAW 공진기 필터(7900)의 출력 신호에 결합할 수 있는 반면, 제2 상태에서 스위치들(7905/7910)은 입력 신호를 입력 저지 대역 션트 공진기를 통해 BAW 공진기 통과 대역 필터 래더(7705)에 결합하고 BAW 공진기 통과 대역 필터 래더(7705)의 출력을 출력 저지 대역 션트 공진기를 통해 BAW 공진기 필터(7900)의 출력 신호에 결합할 수 있다. 도 79의 결합된 BAW 공진기 필터(7900)는 제1 및 제2 래더 유형들의 필터 회로 토폴로지를 도시하지만, 격자 또는 수정된 격자와 같은 임의의 토폴로지 필터 회로가 또한 본 발명에 따른 일부 실시예들에서 사용될 수 있음이 이해될 것이다. 또한, 일부 실시예들에서, 래더 필터 회로들과 격자 필터 회로들의 조합이 BAW 공진기 필터(7900)에 포함될 수 있다. 또한, 두 개 초과의 필터 회로가, 사용될 필터를 선택하도록 구성되고 동작되는 더 많은 스위치들과 함께 BAW 공진기 필터(7900)에 포함될 수 있다.
상기는 특정 실시예들의 완전한 설명이지만, 다양한 수정들, 대안적 구성들 및 균등물들이 사용될 수 있다. 예로서, 패키징된 디바이스는 본 명세서의 외부뿐만 아니라 위에서 설명된 요소들의 임의의 조합을 포함할 수 있다. 따라서, 상기 설명 및 도시들은 첨부된 청구항들에 의해 정의되는 본 발명의 범위를 제한하는 것으로 간주되어서는 안 된다.
Claims (33)
- 벌크 음향파(Bulk Acoustic Wave)(BAW) 공진기 필터로서,
BAW 공진기 통과 대역 필터 회로(BAW resonator pass-band filter circuit) - 상기 BAW 공진기 통과 대역 필터 회로는 상기 BAW 공진기 통과 대역 필터 회로의 입력 노드에서 수신된 주파수 통과 대역 내의 입력 신호의 주파수 성분들을 상기 BAW 공진기 통과 대역 필터 회로의 출력 노드로 통과시키도록 구성됨 - ;
상기 BAW 공진기 통과 대역 필터 회로의 입력 포트와 상기 입력 노드 사이에 직렬로 결합되는 제1 저지 대역 직렬 공진기(rejection-band series resonator) - 상기 제1 저지 대역 직렬 공진기는 상기 주파수 통과 대역보다 작은 주파수 저지 대역에서 제1 반-공진 주파수 피크(anti-resonant frequency peak)를 가짐 - ; 및
상기 BAW 공진기 필터의 출력 포트와 상기 출력 노드 사이에 직렬로 결합되는 제2 저지 대역 직렬 공진기 - 상기 제2 저지 대역 직렬 공진기는 상기 주파수 저지 대역에서 제2 반-공진 주파수 피크를 가짐 -
를 포함하는 BAW 공진기 필터. - 제1항에 있어서, 상기 BAW 공진기 통과 대역 필터 회로는 래더 토폴로지(ladder topology), 격자 토폴로지(lattice topology), 또는 수정된 격자 토폴로지(modified lattice topology)를 포함하는, BAW 공진기 필터.
- 제2항에 있어서, 상기 BAW 공진기 통과 대역 필터 회로는 BAW 공진기 통과 대역 필터 래더를 포함하고, 상기 BAW 공진기 통과 대역 필터 래더는:
상기 입력 노드와 상기 출력 노드 사이에 직렬로 결합되는 복수의 통과 대역 직렬 공진기 - 상기 통과 대역 직렬 공진기들은 상기 주파수 통과 대역에서 개개의 공진 주파수 피크들을 가짐 - ; 및
상기 BAW 공진기 필터의 상기 출력 노드 및 상기 기준 노드와 병렬로, 또는 상기 입력 노드 및 기준 노드와 병렬로 결합되는 복수의 통과 대역 션트 공진기(pass-band shunt resonator) - 상기 통과 대역 션트 공진기들은 상기 주파수 통과 대역에서 개별 반-공진 주파수 피크들을 가짐 -
를 포함하는, BAW 공진기 필터. - 제3항에 있어서, 상기 통과 대역 직렬 공진기들의 상기 개별 공진 주파수 피크들, 및 상기 통과 대역 션트 공진기들의 상기 개별 반-공진 주파수 피크들은 상기 주파수 통과 대역의 중심 부근에 있는, BAW 공진기 필터.
- 제4항에 있어서, 상기 통과 대역 션트 공진기들의 상기 개별 공진 주파수 피크들은 상기 주파수 통과 대역의 하부 에지 부근이거나 하부 에지보다 작고, 상기 통과 대역 직렬 공진기들의 상기 개별 반-공진 주파수 피크들은 상기 주파수 통과 대역의 상부 에지 부근이거나 상부 에지보다 큰, BAW 공진기 필터.
- 제1항에 있어서, 상기 주파수 통과 대역은 약 5.49GHz 내지 약 5.835GHz인, BAW 공진기 필터.
- 제6항에 있어서, 상기 주파수 저지 대역은 약 5.17GHz 내지 약 5.33GHz인, BAW 공진기 필터.
- 제1항에 있어서, 상기 BAW 공진기 통과 대역 필터 회로는 상기 주파수 통과 대역의 하부 에지에 인접한 상기 주파수 저지 대역에서 제1 및 제2 저지 널(rejection null)들을 제공하고;
상기 제1 및 제2 저지 대역 직렬 공진기들의 상기 제1 및 제2 반-공진 주파수 피크들은 개개의 주파수들에서 상기 제1 및 제2 저지 널들과 대략적으로 정렬되어, 상기 개개의 주파수들에서 상기 주파수 저지 대역 내의 입력 신호의 결합된 감쇠를 제공하는, BAW 공진기 필터. - 제8항에 있어서, 상기 제1 및 제2 반-공진 주파수 피크들은 상기 결합된 감쇠의 적어도 약 5dB 추가 감쇠를 제공하는, BAW 공진기 필터.
- 제1항에 있어서, 상기 제1 저지 대역 직렬 공진기는 상기 BAW 공진기 통과 대역 필터 회로에 포함된 통과 대역 션트 공진기 상의 통과 대역 질량 부하 구조물(mass load structure)보다 질량이 더 큰 제1 저지 대역 질량 부하 구조물을 포함하는, BAW 공진기 필터.
- 제10항에 있어서, 상기 제2 저지 대역 직렬 공진기는 상기 BAW 공진기 통과 대역 필터 회로에 포함된 상기 통과 대역 션트 공진기 상의 상기 통과 대역 질량 부하 구조물보다 질량이 더 큰 제2 저지 대역 질량 부하 구조물을 포함하는, BAW 공진기 필터.
- 제1항에 있어서, 상기 제1 및 제2 반-공진 주파수 피크들은 약 5.17GHz 내지 약 5.33GHz의 범위 내에 있는, BAW 공진기 필터.
- 벌크 음향파(BAW) 공진기 필터로서,
BAW 공진기 통과 대역 필터 회로 - 상기 BAW 공진기 통과 대역 필터 회로는 상기 BAW 공진기 통과 대역 필터 회로의 입력 포트에서 수신된 주파수 통과 대역 내의 입력 신호의 주파수 성분들을 상기 BAW 공진기 통과 대역 필터 회로의 출력 포트로 통과시키도록 구성됨 - ;
상기 BAW 공진기 통과 대역 필터 회로의 입력 포트와 상기 BAW 공진기 통과 대역 필터 회로의 기준 노드에 걸쳐 병렬로 결합되는 제1 저지 대역 션트 공진기 - 상기 제1 저지 대역 션트 공진기는 상기 주파수 통과 대역보다 큰 주파수 저지 대역에서 제1 공진 주파수 피크를 가짐 - ; 및
상기 BAW 공진기 필터의 상기 출력 포트와 상기 기준 노드 사이에 병렬로 결합되는 제2 저지 대역 션트 공진기 - 상기 제2 저지 대역 션트 공진기는 상기 주파수 저지 대역에서 제2 공진 주파수 피크를 가짐 -
를 포함하는 BAW 공진기 필터. - 제13항에 있어서, 상기 BAW 공진기 통과 대역 필터 회로는 래더 토폴로지, 격자 토폴로지, 또는 수정된 격자 토폴로지를 포함하는, BAW 공진기 필터.
- 제14항에 있어서, 상기 BAW 공진기 통과 대역 필터 회로는 BAW 공진기 통과 대역 필터 래더를 포함하고, 상기 BAW 공진기 통과 대역 필터 래더는:
상기 입력 포트와 상기 출력 포트 사이에 직렬로 결합되는 복수의 통과 대역 직렬 공진기 - 상기 통과 대역 직렬 공진기들은 상기 주파수 통과 대역에서 개개의 공진 주파수 피크들을 가짐 - ; 및
상기 BAW 공진기 필터의 상기 출력 포트 및 상기 기준 노드와 병렬로, 또는 상기 입력 포트 및 기준 노드와 병렬로 결합되는 복수의 통과 대역 션트 공진기 - 상기 통과 대역 션트 공진기들은 상기 주파수 통과 대역에서 개별 반-공진 주파수 피크들을 가짐 -
를 포함하는, BAW 공진기 필터. - 제15항에 있어서, 상기 통과 대역 직렬 공진기들의 상기 개별 공진 주파수 피크들, 및 상기 통과 대역 션트 공진기들의 상기 개별 반-공진 주파수 피크들은 상기 주파수 통과 대역의 중심 부근에 있는, BAW 공진기 필터.
- 제16항에 있어서, 상기 통과 대역 션트 공진기들의 상기 개별 공진 주파수 피크들은 상기 주파수 통과 대역의 하부 에지 부근이거나 하부 에지보다 작고, 상기 통과 대역 직렬 공진기들의 상기 개별 반-공진 주파수 피크들은 상기 주파수 통과 대역의 상부 에지 부근이거나 상부 에지보다 큰, BAW 공진기 필터.
- 제13항에 있어서, 상기 주파수 통과 대역은 약 5.17GHz 내지 약 5.33GHz인, BAW 공진기 필터.
- 제18항에 있어서, 상기 주파수 저지 대역은 약 5.49GHz 내지 약 5.835GHz인, BAW 공진기 필터.
- 제13항에 있어서, 상기 BAW 공진기 통과 대역 필터 회로는 상기 주파수 통과 대역의 상부 에지에 인접한 상기 주파수 저지 대역에서 제1 및 제2 저지 널들을 제공하고;
상기 제1 및 제2 저지 대역 션트 공진기들의 상기 제1 및 제2 공진 주파수 피크들은 개개의 주파수들에서 상기 제1 및 제2 저지 널들과 대략적으로 정렬되어, 상기 개개의 주파수들에서 상기 주파수 저지 대역 내의 입력 신호의 결합된 감쇠를 제공하는, BAW 공진기 필터. - 제20항에 있어서, 상기 제1 및 제2 공진 주파수 피크들은 상기 결합된 감쇠의 적어도 약 5dB 추가 감쇠를 제공하는, BAW 공진기 필터.
- 제13항에 있어서, 상기 제1 저지 대역 션트 공진기는 상기 BAW 공진기 통과 대역 필터 회로에 포함된 통과 대역 직렬 공진기 상의 통과 대역 질량 부하 구조물보다 질량이 더 작은 제1 저지 대역 질량 부하 구조물을 포함하는, BAW 공진기 필터.
- 제22항에 있어서, 상기 제2 저지 대역 션트 공진기는 상기 BAW 공진기 통과 대역 필터 회로에 포함된 상기 통과 대역 직렬 공진기 상의 상기 통과 대역 질량 부하 구조물보다 질량이 더 작은 제2 저지 대역 질량 부하 구조물을 포함하는, BAW 공진기 필터.
- 제13항에 있어서, 상기 제1 및 제2 공진 주파수 피크들은 약 5.49GHz 내지 약 5.835GHz의 범위 내에 있는, BAW 공진기 필터.
- 벌크 음향파(BAW) 공진기 필터로서,
BAW 공진기 통과 대역 필터 회로 - 상기 BAW 공진기 통과 대역 필터 회로는 상기 BAW 공진기 통과 대역 필터 회로의 입력 노드에서 수신된 주파수 통과 대역 내의 입력 신호의 주파수 성분들을 상기 BAW 공진기 통과 대역 필터 회로의 출력 노드로 통과시키도록 구성됨 - ; 및
상기 BAW 공진기 통과 대역 필터 회로의 입력 포트 또는 상기 BAW 공진기 통과 대역 필터 회로의 출력 포트와 직렬로 결합되는 제1 저지 대역 직렬 공진기 - 상기 제1 저지 대역 직렬 공진기는 상기 주파수 통과 대역보다 작은 주파수 저지 대역에서 제1 반-공진 주파수 피크를 가짐 -
를 포함하는 BAW 공진기 필터. - 제25항에 있어서, 상기 BAW 공진기 통과 대역 필터 회로는 래더 토폴로지, 격자 토폴로지, 또는 수정된 격자 토폴로지를 포함하는, BAW 공진기 필터.
- 제26항에 있어서, 상기 BAW 공진기 통과 대역 필터 회로는 BAW 공진기 통과 대역 필터 래더를 포함하고, 상기 제1 저지 대역 직렬 공진기는 상기 BAW 공진기 통과 대역 필터 회로의 입력 포트와 상기 입력 노드 사이에 직렬로 결합되고, 상기 BAW 공진기 필터는:
상기 BAW 공진기 통과 대역 필터 회로의 상기 출력 포트와 상기 출력 노드 사이에 직렬로 결합되는 제2 저지 대역 직렬 공진기 - 상기 제2 저지 대역 직렬 공진기는 상기 주파수 저지 대역에서 제2 반-공진 주파수 피크를 가짐 -
를 더 포함하는, BAW 공진기 필터. - 벌크 음향파(BAW) 공진기 필터로서,
BAW 공진기 통과 대역 필터 회로 - 상기 BAW 공진기 통과 대역 필터 회로는 상기 BAW 공진기 통과 대역 필터 회로의 입력 포트에서 수신된 주파수 통과 대역 내의 입력 신호의 주파수 성분들을 상기 BAW 공진기 통과 대역 필터 회로의 출력 포트로 통과시키도록 구성됨 - ; 및
상기 BAW 공진기 통과 대역 필터 회로의 입력 포트와 상기 BAW 공진기 통과 대역 필터 회로의 기준 노드에 걸쳐 병렬로 결합되거나 상기 BAW 공진기 통과 대역 필터 회로의 상기 출력 포트와 상기 기준 노드 사이에 병렬로 결합되는 제1 저지 대역 션트 공진기 - 상기 제1 저지 대역 션트 공진기는 상기 주파수 통과 대역보다 큰 주파수 저지 대역에서 제1 공진 주파수 피크를 가짐 -
를 포함하는 BAW 공진기 필터. - 제28항에 있어서, 상기 BAW 공진기 통과 대역 필터 회로는 래더 토폴로지, 격자 토폴로지, 또는 수정된 격자 토폴로지를 포함하는, BAW 공진기 필터.
- 제29항에 있어서, 상기 BAW 공진기 통과 대역 필터 회로는 BAW 공진기 통과 대역 필터 래더를 포함하고, 상기 제1 저지 대역 션트 공진기는 상기 BAW 공진기 통과 대역 필터 회로의 상기 입력 포트와 상기 기준 노드에 걸쳐 병렬로 결합되고, 상기 BAW 공진기 필터는:
상기 BAW 공진기 통과 대역 필터 회로의 상기 출력 포트와 상기 기준 노드 사이에 병렬로 결합되는 제2 저지 대역 션트 공진기 - 상기 제2 저지 대역 션트 공진기는 상기 주파수 저지 대역에서 제2 공진 주파수 피크를 가짐 -
를 더 포함하는, BAW 공진기 필터. - 벌크 음향파(BAW) 공진기 필터로서,
제1 BAW 공진기 통과 대역 필터 회로 - 상기 제1 BAW 공진기 통과 대역 필터 회로는 제1 BAW 공진기 통과 대역 필터 회로의 입력 포트에서 수신된 제1 주파수 통과 대역 내의 상기 BAW 공진기 필터의 입력 신호의 주파수 성분들을 상기 제1 BAW 공진기 통과 대역 필터 회로의 출력 포트로 통과시키도록 구성됨 - ;
상기 제1 BAW 공진기 통과 대역 필터 회로의 상기 입력 포트 또는 상기 제1 BAW 공진기 통과 대역 필터 회로의 상기 출력 포트와 직렬로 결합되는 제1 저지 대역 직렬 공진기 - 상기 제1 저지 대역 직렬 공진기는 상기 제1 주파수 통과 대역보다 작은 제1 주파수 저지 대역에서 제1 반-공진 주파수 피크를 가짐 - ;
제2 BAW 공진기 통과 대역 필터 회로 - 상기 제2 BAW 공진기 통과 대역 필터 회로는 상기 제2 BAW 공진기 통과 대역 필터 회로의 입력 포트에서 수신된 제2 주파수 통과 대역 내의 입력 신호의 주파수 성분들을 상기 제2 BAW 공진기 통과 대역 필터 회로의 출력 포트로 통과시키도록 구성됨 - ;
상기 제2 BAW 공진기 통과 대역 필터 회로의 상기 입력 포트와 상기 제2 BAW 공진기 통과 대역 필터 회로의 기준 노드에 걸쳐 병렬로 결합되거나, 상기 제2 BAW 공진기 통과 대역 필터 회로의 상기 출력 포트와 상기 제2 BAW 공진기 통과 대역 필터 회로의 상기 기준 노드에 걸쳐 병렬로 결합되는 제1 저지 대역 션트 공진기 - 상기 제1 저지 대역 션트 공진기는 상기 제2 주파수 통과 대역보다 큰 제2 주파수 저지 대역에서 제1 공진 주파수 피크를 가짐 - ; 및
제1 상태에서, 상기 입력 신호를 상기 제1 BAW 공진기 통과 대역 필터 회로의 상기 입력 포트에 결합하고 상기 제1 BAW 공진기 통과 대역 필터 회로의 상기 출력 포트를 상기 BAW 공진기 필터의 출력 신호에 결합하도록 구성되며, 제2 상태에서, 상기 입력 신호를 상기 제2 BAW 공진기 통과 대역 필터 회로의 상기 입력 포트에 결합하고 상기 제2 BAW 공진기 통과 대역 필터 회로의 상기 출력 포트를 상기 BAW 공진기 필터의 상기 출력 신호에 결합하도록 구성되는 스위치
를 포함하는 BAW 공진기 필터. - 제31항에 있어서, 상기 제1 상태에서, 상기 제1 주파수 통과 대역은 약 5.49GHz 내지 약 5.835GHz이고, 상기 제1 주파수 저지 대역은 약 5.17GHz 내지 약 5.33GHz인, BAW 공진기 필터.
- 제31항에 있어서, 상기 제2 상태에서, 상기 제2 주파수 통과 대역은 약 5.17GHz 내지 약 5.33GHz이고, 상기 제2 주파수 저지 대역은 약 5.49GHz 내지 약 5.835GHz인, BAW 공진기 필터.
Applications Claiming Priority (5)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| US201962885047P | 2019-08-09 | 2019-08-09 | |
| US62/885,047 | 2019-08-09 | ||
| US16/660,227 US10873317B2 (en) | 2016-03-11 | 2019-10-22 | Bulk acoustic wave resonator filters including rejection-band resonators |
| US16/660,227 | 2019-10-22 | ||
| PCT/US2020/040985 WO2020227729A1 (en) | 2019-05-08 | 2020-07-07 | Bulk acoustic wave resonator filters including rejection-band resonators |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| KR20220034037A true KR20220034037A (ko) | 2022-03-17 |
Family
ID=80054372
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| KR1020217040262A KR20220034037A (ko) | 2019-08-09 | 2020-07-07 | 저지 대역 공진기들을 포함하는 벌크 음향파 공진기 필터들 |
Country Status (2)
| Country | Link |
|---|---|
| KR (1) | KR20220034037A (ko) |
| CN (1) | CN114026786A (ko) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US20210273630A1 (en) * | 2020-05-18 | 2021-09-02 | Akoustis, Inc. | Bulk acoustic wave resonator filters including a high impedance shunt branch and methods of forming the same |
-
2020
- 2020-07-07 CN CN202080034291.XA patent/CN114026786A/zh active Pending
- 2020-07-07 KR KR1020217040262A patent/KR20220034037A/ko unknown
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US20210273630A1 (en) * | 2020-05-18 | 2021-09-02 | Akoustis, Inc. | Bulk acoustic wave resonator filters including a high impedance shunt branch and methods of forming the same |
| US12028046B2 (en) * | 2020-05-18 | 2024-07-02 | Akoustis, Inc. | Bulk acoustic wave resonator filters including a high impedance shunt branch and methods of forming the same |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CN114026786A (zh) | 2022-02-08 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US10979025B2 (en) | 5G band n79 acoustic wave resonator RF filter circuit | |
| US11031989B2 (en) | Front end module for 5.2 GHz Wi-Fi acoustic wave resonator RF filter circuit | |
| US10979026B2 (en) | 5.5 GHz Wi-fi 5G coexistence acoustic wave resonator RF filter circuit | |
| US10979023B2 (en) | 5.9 GHz c-V2X and DSRC acoustic wave resonator RF filter circuit | |
| US11418169B2 (en) | 5G n41 2.6 GHz band acoustic wave resonator RF filter circuit | |
| US10979022B2 (en) | 5.2 GHz Wi-Fi acoustic wave resonator RF filter circuit | |
| US10979024B2 (en) | 5.2 GHz Wi-Fi coexistence acoustic wave resonator RF filter circuit | |
| US11476825B2 (en) | 5.5 GHz Wi-Fi coexistence acoustic wave resonator RF filter circuit | |
| US20190326885A1 (en) | 5g 3.5-3.6ghz band acoustic wave resonator rf filter circuit | |
| US11349453B2 (en) | Bulk acoustic wave resonator filters including rejection-band resonators | |
| US11184079B2 (en) | Front end module for 5.5 GHz Wi-Fi acoustic wave resonator RF filter circuit | |
| US11451213B2 (en) | 5G n79 Wi-Fi acoustic triplexer circuit | |
| US20220103239A1 (en) | FRONT END MODULES FOR 5.6 GHz & 6.6 GHz Wi-Fi ACOUSTIC WAVE RESONATOR RF FILTER CIRCUITS | |
| US11063576B2 (en) | Front end module for 5.6 GHz Wi-Fi acoustic wave resonator RF filter circuit | |
| US11177868B2 (en) | Front end module for 6.5 GHz Wi-Fi acoustic wave resonator RF filter circuit | |
| US20220311502A1 (en) | FRONT END MODULE FOR 6.1 GHz Wi-Fi ACOUSTIC WAVE RESONATOR RF FILTER CIRCUIT | |
| KR20220104651A (ko) | 5 ＆ 6 GHz Wi-Fi 공존 음향파 공진기 RF 다이플렉서 회로 | |
| KR20220022106A (ko) | 6.5ＧＨｚ ＷＩ-ＦＩ 6Ｅ 공존 및 다른 초 광대역 애플리케이션을 위한 ＲＦ ＢＡＷ 공진기 필터 아키텍처 | |
| WO2020227729A1 (en) | Bulk acoustic wave resonator filters including rejection-band resonators | |
| KR20220034037A (ko) | 저지 대역 공진기들을 포함하는 벌크 음향파 공진기 필터들 | |
| KR20230003544A (ko) | 고 임피던스 션트 분기를 포함하는 벌크 탄성파 공진기 필터들 및 그 형성 방법들 | |
| WO2020006578A1 (en) | 5G 3.5-3.6 GHz BAND ACOUSTIC WAVE RESONATOR RF FILTER CIRCUIT | |
| US20220231666A1 (en) | 5.1-7.1GHz Wi-Fi6E COEXISTENCE ACOUSTIC WAVE RESONATOR RF DIPLEXER CIRCUIT | |
| CN112585871A (zh) | 5G 3.5-3.6GHz频带声波谐振器射频滤波器电路 |