KR20220154723A - A wireless communication infrastructure system consisting of a single crystal piezo resonator and filter structure using a thin film transfer process. - Google Patents

A wireless communication infrastructure system consisting of a single crystal piezo resonator and filter structure using a thin film transfer process. Download PDF

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KR20220154723A
KR20220154723A KR1020227035056A KR20227035056A KR20220154723A KR 20220154723 A KR20220154723 A KR 20220154723A KR 1020227035056 A KR1020227035056 A KR 1020227035056A KR 20227035056 A KR20227035056 A KR 20227035056A KR 20220154723 A KR20220154723 A KR 20220154723A
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라마크리슈나 베추리
제프리 비 실리
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어쿠스티스, 인크.
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Abstract

단결정 디바이스들을 사용하는 무선 통신 인프라스트럭처에 대한 시스템. 무선 시스템은, 전원, 신호 프로세싱 모듈, 및 복수의 트랜시버 모듈들에 결합된 제어기를 포함할 수 있다. 트랜시버 모듈들의 각각은 송신 경로 상에 구성된 송신 모듈 및 수신 경로 상에 구성된 수신 모듈을 포함한다. 송신 모듈들 각각은 하나 이상의 필터 디바이스들을 갖는 적어도 송신 필터를 포함하며, 반면 수신 모듈들 각각은 적어도 수신 필터를 포함한다. 이러한 필터 디바이스들의 각각은, 적어도 제1 전극 재료, 단결정 재료, 및 제2 전극 재료를 가지고 박막 전사 프로세스로 형성된 단결정 음향 공진기 디바이스를 포함한다. 본 단결정 기술을 사용하는 무선 인프라스트럭처들은 고 전력 밀도 애플리케이션들에서 더 양호한 성능을 발휘하며, 더 높은 대역 외 거부(out of band rejection; OOBR)를 가능하게 하고, 더 높은 선형성도 달성한다.A system for a wireless communications infrastructure using monocrystalline devices. A wireless system can include a power supply, a signal processing module, and a controller coupled to a plurality of transceiver modules. Each of the transceiver modules includes a transmit module configured on a transmit path and a receive module configured on a receive path. Each of the transmit modules includes at least a transmit filter with one or more filter devices, while each of the receive modules includes at least a receive filter. Each of these filter devices includes a single crystal acoustic resonator device formed in a thin film transfer process with at least a first electrode material, a single crystal material, and a second electrode material. Wireless infrastructures using the present monocrystalline technology perform better in high power density applications, enable higher out of band rejection (OOBR), and also achieve higher linearity.

Description

박막 전사 프로세스를 사용하는 단결정 피에조 공진기 및 필터 구조체로 구성된 무선 통신 인프라스트럭처 시스템A wireless communication infrastructure system consisting of a single crystal piezo resonator and filter structure using a thin film transfer process.

관련 출원들에 대한 상호 참조들CROSS REFERENCES TO RELATED APPLICATIONS

본 출원은, 2020년 03월 13일자로 출원된 미국 특허 출원 제16/818,841호에 대한 우선권을 주장한다.This application claims priority to US Patent Application Serial No. 16/818,841, filed March 13, 2020.

본 발명에 따르면, 전반적으로 전자 디바이스들과 연관된 기술들이 제공된다. 보다 구체적으로, 본 발명은, 단결정 디바이스들, 벌크 음향파(acoustic wave) 공진기 디바이스들, 단결정 필터 및 공진기 디바이스들, 전력 증폭기(Power Amplifier; PA)들, 저잡음 증폭기(Noise Amplifier; LNA)들, 스위치들, 및 유사한 것을 사용하는 무선 통신 시스템들에 관한 방법들 및 디바이스들에 관한 기술들을 제공한다. 단지 예로서, 본 발명은, 다른 것들 중에서도 특히 통신 디바이스, 모바일 디바이스, 컴퓨팅 디바이스에 대한 단결정 공진기 디바이스에 적용되었다.In accordance with the present invention, techniques generally associated with electronic devices are provided. More specifically, the present invention relates to single crystal devices, bulk acoustic wave resonator devices, single crystal filter and resonator devices, power amplifiers (PAs), noise amplifiers (LNAs), Provides techniques for methods and devices for wireless communication systems using switches, and the like. By way of example only, the present invention has been applied to single crystal resonator devices for communication devices, mobile devices, computing devices, among others.

모바일 통신 디바이스들이 전 세계적으로 성공적으로 효율적으로 사용되어 왔다. 셀 폰들 및 스마트 폰들을 포함하여 십억 개가 넘는 모바일 디바이스들이 매년 제조되었으며, 유닛 볼륨(unit volume)이 매년 계속해서 증가하고 있다. 약 2012년의 4G/LTE의 증가(ramp) 및 모바일 데이터 트래픽의 폭발과 함께, 데이터 풍부 컨텐츠(data rich content)가 스마트폰 부분의 성장을 이끌고 있으며 - 이는 다음 수년 내에 연간 2B에 도달할 것으로 예상된다. 새로운 표준과 레거시(legacy) 표준의 공존 및 더 높은 데이터 레이트(rate) 요건들에 대한 갈망이 스마트폰들 내의 무선 통신 복잡성을 이끌고 있다. 불행히도, 통상적인 무선 기술을 이용할 때 문제가 되며 장래에 단점들을 초래할 수 있는 한계들이 존재한다.Mobile communication devices have been used successfully and efficiently all over the world. More than one billion mobile devices, including cell phones and smart phones, are manufactured each year, and unit volume continues to increase each year. With the ramp of 4G/LTE around 2012 and the explosion of mobile data traffic, data rich content is driving growth in the smartphone segment - expected to reach 2B per year in the next few years. do. The coexistence of new and legacy standards and the desire for higher data rate requirements are driving the complexity of wireless communication within smartphones. Unfortunately, there are limitations when using conventional wireless technology that are problematic and can lead to disadvantages in the future.

이상으로부터, 전자 통신 디바이스들을 개선하기 위한 기술들이 강력하게 희망된다는 것이 보여진다.From the foregoing, it can be seen that techniques for improving electronic communication devices are strongly desired.

본 발명에 따르면, 전반적으로 전자 디바이스들과 관련된 기술들이 제공된다. 보다 구체적으로, 본 발명은, 단결정 디바이스들, 벌크 음향파 공진기 디바이스들, 단결정 필터 및 공진기 디바이스들, 전력 증폭기(Power Amplifier; PA)들, 저잡음 증폭기(Noise Amplifier; LNA)들, 스위치들, 및 유사한 것을 사용하는 무선 통신 시스템들에 관한 방법들 및 디바이스들에 관한 기술들을 제공한다. 단지 예로서, 본 발명은, 다른 것들 중에서도, 통신 디바이스, 모바일 디바이스, 컴퓨팅 디바이스에 대한 단결정 공진기 디바이스에 적용되었다.In accordance with the present invention, techniques related to electronic devices generally are provided. More specifically, the present invention relates to single crystal devices, bulk acoustic wave resonator devices, single crystal filter and resonator devices, power amplifiers (PAs), noise amplifiers (LNAs), switches, and Provides techniques for methods and devices for wireless communication systems using the like. By way of example only, the present invention has been applied to single crystal resonator devices for communication devices, mobile devices, computing devices, among others.

일 예에 따르면, 본 발명은 단결정 디바이스들을 사용하는 무선 통신 인프라스트럭처를 제공한다. 무선 시스템은, 전원, 신호 프로세싱 모듈, 및 복수의 트랜시버 모듈들에 결합된 제어기를 포함할 수 있다. 트랜시버 모듈들의 각각은 송신 경로 상에 구성된 송신 모듈 및 수신 경로 상에 구성된 수신 모듈을 포함한다. 송신 모듈들 각각은 하나 이상의 필터 디바이스들을 갖는 적어도 송신 필터를 포함하며, 반면 수신 모듈들 각각은 적어도 수신 필터를 포함한다. 특정 예에서, 전원은 전원 공급장치, 배터리-기반 전원 공급장치, 또는 배터리 백업과 결합된 전원 공급장치, 또는 유사한 것을 포함할 수 있다. 신호 프로세싱 모듈은 기저대역 신호 프로세싱 모듈일 수 있다. 추가로, 트랜시버 모듈들은 RF 송신 및 수신 모듈들을 포함할 수 있다. 당업자들은 다른 변형예들, 수정예들, 및 대안예들을 인식할 것이다.According to one example, the present invention provides a wireless communication infrastructure using monocrystalline devices. A wireless system can include a power supply, a signal processing module, and a controller coupled to a plurality of transceiver modules. Each of the transceiver modules includes a transmit module configured on a transmit path and a receive module configured on a receive path. Each of the transmit modules includes at least a transmit filter with one or more filter devices, while each of the receive modules includes at least a receive filter. In certain instances, the power source may include a power supply, a battery-based power supply, or a power supply coupled with a battery backup, or the like. The signal processing module may be a baseband signal processing module. Additionally, transceiver modules may include RF transmit and receive modules. Those skilled in the art will recognize other variations, modifications, and alternatives.

이러한 필터 디바이스들의 각각은 단결정 음향 공진기 디바이스를 포함한다. 일 예로서, 각각의 디바이스는 기판, 지지 층, 압전 필름, 하단 전극, 상단 전극, 상단 금속, 제1 접촉 금속, 및 제2 접촉 금속을 포함할 수 있다. 기판은 기판 표면 영역을 포함한다. 지지 층은 기판 표면 영역 위에 놓이도록 형성되며, 내부에 형성되는 공기 캐비티를 갖는다. 압전 필름은 지지 층 및 기판 위에 놓이도록 형성되며, 압전 필름은 내부에 형성된 접촉 비아(via)를 갖는다. 하단 전극은, 이것이 지지 층의 공기 캐비티 내에 구성되고 압전 필름의 접촉 비아 아래에 놓이도록 압전 필름의 일 부분 아래에 놓이도록 형성된다. 상단 전극은 압전 필름의 일 부분 위에 놓이도록 형성된다. 상단 금속은, 이것이 압전 필름의 접촉 비아 내에 구성되도록 압전 필름의 일 부분 위에 놓이도록 형성된다. 제1 접촉 금속은, 이것이 상단 전극에 전기적으로 결합되도록 압전 필름의 일 부분 위에 놓이도록 형성된다. 제2 접촉 금속은, 이것이 압전 필름의 접촉 비아를 통해 하단 전극에 그리고 상단 금속에 전기적으로 결합되도록 압전 필름의 일 부분 위에 놓이도록 형성된다. 이상에서 논의된 바와 같이, 이러한 디바이스들의 변형예들, 수정예들, 및 대안예들이 존재할 수 있다.Each of these filter devices includes a single crystal acoustic resonator device. As an example, each device may include a substrate, a support layer, a piezoelectric film, a bottom electrode, a top electrode, a top metal, a first contact metal, and a second contact metal. The substrate includes a substrate surface area. The support layer is formed to overlie the substrate surface area and has air cavities formed therein. A piezoelectric film is formed to overlie the support layer and the substrate, and the piezoelectric film has contact vias formed therein. The bottom electrode is formed to lie under a portion of the piezoelectric film such that it is configured within the air cavity of the support layer and lies below the contact vias of the piezoelectric film. The top electrode is formed to overlie a portion of the piezoelectric film. The top metal is formed overlying a portion of the piezoelectric film so that it is configured within the contact vias of the piezoelectric film. A first contact metal is formed overlying a portion of the piezoelectric film such that it is electrically coupled to the top electrode. A second contact metal is formed overlying a portion of the piezoelectric film such that it is electrically coupled to the top metal and to the bottom electrode through the contact via of the piezoelectric film. As discussed above, there may be variations, modifications, and alternatives to these devices.

안테나는 송신 모듈들의 각각 및 수신 모듈들의 각각에 결합된다. 안테나 제어 모듈은, 수신 경로, 송신 경로, 및 트랜시버 모듈들의 각각에 결합된다. 이러한 안테나 제어 모듈은, 통신 경로 동작들을 가능하게 함에 있어서 수신 경로들 중 하나 또는 송신 경로들 중 하나를 선택하도록 구성된다.An antenna is coupled to each of the transmit modules and each of the receive modules. An antenna control module is coupled to each of the receive path, transmit path, and transceiver modules. This antenna control module is configured to select one of the receive paths or one of the transmit paths in enabling communication path operations.

일 예에서, 전력 증폭기 모듈은 제어기, 전원, 및 트랜시버 모듈들에 결합될 수 있다. 전력 증폭기 모듈은 송신 경로들의 각각 및 수신 경로들의 각각 상에 구성될 수 있다. 이러한 전력 증폭기 모듈은 또한 복수의 통신 대역들을 포함할 수 있으며, 이들의 각각은 전력 증폭기를 가질 수 있다. 트랜시버 모듈들의 필터들은 각각 통신 대역들 중 하나 이상에 구성될 수 있다. In one example, a power amplifier module can be coupled to controller, power supply, and transceiver modules. A power amplifier module may be configured on each of the transmit paths and each of the receive paths. This power amplifier module may also include a plurality of communication bands, each of which may have a power amplifier. The filters of the transceiver modules may each be configured for one or more of the communication bands.

본 발명을 사용하여 기존의 기술들을 뛰어 넘는 하나 이상의 이점들이 달성된다. 본 단결정 기술을 사용하는 무선 인프라스트럭처들은 더 양호한 열 전도율을 달성하며, 이는 이러한 인프라스트럭처들이 높은 전력 밀도 애플리케이션들에서 더 양호하게 작동하는 것을 가능하게 한다. 본 단결정 인프라스트럭처들은 또한 낮은 손실을 제공하며, 따라서 더 높은 대역 외 거부(out of band rejection; OOBR)를 가능하게 한다. 더 높은 전력에 걸친 더 양호한 열적 속성들 및 탄성(resilience)으로, 이러한 단결정 인프라스트럭처들은 더 높은 선형성을 또한 달성한다. 실시예에 의존하여, 이러한 이점들 중 하나 이상이 달성될 수 있다. 물론, 다른 변형예들, 수정예들, 및 대안예들이 존재할 수 있다.One or more advantages over existing techniques are achieved using the present invention. Wireless infrastructures using the present monocrystalline technology achieve better thermal conductivity, which enables these infrastructures to perform better in high power density applications. The present monocrystalline infrastructures also provide low loss, thus enabling higher out of band rejection (OOBR). With better thermal properties and resilience over higher power, these single crystal infrastructures also achieve higher linearity. Depending on the embodiment, one or more of these advantages may be achieved. Of course, other variations, modifications, and alternatives may exist.

본 발명의 성질 및 이점들의 추가적인 이해는 첨부된 도면 및 이후의 상세한 설명의 부분들을 참조함으로써 인식될 수 있다.A further understanding of the nature and advantages of the present invention may be obtained by reference to the accompanying drawings and portions of the detailed description that follow.

본 발명을 더 완전하게 이해하기 위하여, 첨부된 도면들에 대한 참조가 이루어진다. 이러한 도면들이 본 발명의 범위에 있어서의 제한들로서 여겨지지 않아야 하며, 본 발명의 현재 설명되는 실시예들 및 현재 이해되는 최적의 모드가 첨부된 도면들을 사용하여 추가적인 세부사항들과 함께 설명된다는 것이 이해되어야 한다.
도 1a는 본 발명의 일 실시예에 따른 상면 상호연결들을 갖는 음향 공진기 디바이스를 예시하는 간략화된 도면이다.
도 1b는 본 발명의 일 실시예에 따른 저면 상호연결들을 갖는 음향 공진기 디바이스를 예시하는 간략화된 도면이다.
도 1c는 본 발명의 일 예에 따른 인터포저(interposer)/캡-프리(cap-free) 구조체 상호연결들을 갖는 음향 공진기 디바이스를 예시하는 간략화된 도면이다.
도 1d는 본 발명의 일 예에 따른 공유된 후면 트렌치를 갖는 인터포저/캡-프리 구조체 상호연결들을 갖는 음향 공진기 디바이스를 예시하는 간략화된 도면이다.
도 2 및 도 3은 본 발명의 일 예에 따른 음향 공진기 디바이스에 대한 제조 방법에 대한 단계들을 예시하는 간략화된 도면들이다.
도 4a는 본 발명의 일 예에 따른 상면 마이크로-트렌치를 생성하는 방법에 대한 단계를 예시하는 간략화된 도면이다.
도 4b 및 도 4c는 도 4a에서 설명된 바와 같은 상면 마이크로-트렌치를 형성하는 방법 단계를 수행하기 위한 대안적인 방법들을 예시하는 간략화된 도면들이다.
도 4d 및 도 4e는 도 4a에서 설명된 바와 같은 상면 마이크로-트렌치를 형성하는 방법 단계를 수행하기 위한 대안적인 방법을 예시하는 간략화된 도면들이다.
도 5 내지 도 8은 본 발명의 일 예에 따른 음향 공진기 디바이스에 대한 제조 방법에 대한 단계들을 예시하는 간략화된 도면들이다.
도 9a는 본 발명의 일 예에 따른 후면 트렌치들을 형성하기 위한 방법 단계를 예시하는 간략화된 도면이다.
도 9b 및 도 9c는, 본 발명의 일 실시예에 따른, 도 9a에서 설명된 바와 같은 후면 트렌치들을 형성하며 동시에 시드(seed) 기판을 싱귤레이팅(singulate)하는 방법 단계를 수행하기 위한 대안적인 방법을 예시하는 간략화된 도면들이다.
도 10은, 본 발명의 일 예에 따른 공진기의 상면과 저면 사이의 전기적 상호연결들 및 후면 금속화를 형성하는 방법 단계들을 예시하는 간략화된 도면이다.
도 11a 및 도 11b는, 본 발명의 일 예에 따른 음향 공진기 디바이스에 대한 제조 방법에 대한 대안적인 단계들을 예시하는 간략화된 도면들이다.
도 12a 내지 도 12e는, 본 발명의 일 예에 따른 블라인드 비아(blind via) 인터포저를 사용하는 음향 공진기 디바이스에 대한 제조 방법에 대한 단계들을 예시하는 간략화된 도면들이다.
도 13은, 본 발명의 일 예에 따른 음향 공진기 디바이스에 대한 제조 방법에 대한 단계를 예시하는 간략화된 도면이다.
도 14a 내지 도 14g는, 본 발명의 일 예에 따른 음향 공진기 디바이스에 대한 캡(cap) 웨이퍼 프로세스에 대한 방법 단계들을 예시하는 간략화된 도면들이다.
도 15a 내지 도 15e는, 본 발명의 예들에 따른, 인터포저/캡 및 인터포저 프리 버전들 둘 모두로 구현될 수 있는, 공유된 후면 트렌치를 갖는 음향 공진기 디바이스를 만들기 위한 방법 단계들을 예시하는 간략화된 도면들이다.
도 16a-도 16c 내지 도 31a-도 31c는, 본 발명의 일 예에 따른 단결정 음향 공진기 디바이스들에 대한 희생 층을 사용하는 전사 프로세스(transfer process)에 대한 방법 단계들 및 단결정 음향 공진기 디바이스의 다양한 단면도들을 예시하는 간략화된 도면들이다.
도 32a-도 32c 내지 도 46a-도 46c는, 본 발명의 일 예에 따른 단결정 음향 공진기 디바이스들에 대한 캐비티 결합 전사 프로세스에 대한 방법 단계들 및 단결정 음향 공진기 디바이스의 다양한 단면도들을 예시하는 간략화된 도면들이다.
도 47a-도 47c 내지 도 59a-도 59c는, 본 발명의 일 예에 따른 단결정 음향 공진기 디바이스들에 대한 견고 장착형 전사 프로세스(solidly mounted transfer process)에 대한 방법 단계들 및 단결정 음향 공진기 디바이스의 다양한 단면도들을 예시하는 간략화된 도면들이다.
도 60a 내지 도 60e는 본 발명의 다양한 예들에 따른 다양한 모놀리식 단일 칩 단결정 디바이스들을 예시하는 간략화된 회로도들이다.
도 61은 본 발명의 예들에 따른 모놀리식 단일 칩 단결정 디바이스 집적 다중 회로 기능들을 예시하는 간략화된 회로도이다.
도 62a 내지 도 62e는 본 발명의 다양한 예들에 따른 다양한 모놀리식 단일 칩 단결정 디바이스들의 단면도들을 예시하는 간략화된 도면들이다.
도 63은 본 발명의 일 예에 따른 음향 공진기 디바이스를 제조하기 위한 방법을 예시하는 간략화된 순서도이다.
도 64는 본 발명의 일 예에 따른 음향 공진기 디바이스에 대한 압전 층을 형성하는 것의 결과들을 예시하는 간략화된 그래프이다. 그래프는 주어진 알루미늄 몰 분율에 대한 재료의 음향 속성들을 조정하기 위한 능력을 강조한다. 이러한 유연성은 결과적인 공진기 속성들이 개별적인 애플리케이션에 대하여 조정되는 것을 가능하게 한다.
도 65a는 본 발명의 일 예에 따른 음향 공진기 디바이스에 대한 압전 층을 형성하기 위한 방법을 예시하는 간략화된 도면이다.
도 65b는 본 발명의 일 예에 따른 음향 공진기 디바이스에 대한 압전 층을 형성하기 위한 방법을 예시하는 간략화된 도면이다.
도 65c는 본 발명의 일 예에 따른 음향 공진기 디바이스에 대한 압전 층을 형성하기 위한 방법을 예시하는 간략화된 도면이다.
도 66은 본 발명의 일 예에 따른 스마트 폰을 예시하는 간략화된 도면이다.
도 67은 본 발명의 일 예에 따른 스마트 폰을 갖는 간략화된 시스템 도면이다.
도 68은 본 발명의 일 예에 따른 스마트 폰 시스템 도면의 간략화된 도면이다.
도 69는 본 발명의 예들에 따른 송신 모듈 및 수신 모듈의 간략화된 도면이다.
도 70은 본 발명의 일 예에서 필터 응답의 일 예이다.
도 71은 본 발명의 일 예에 따른 스마트 폰 RF 전력 증폭기 모듈의 간략화된 도면이다.
도 72는 본 발명의 일 예에 따른 고정된 무선 통신 인프라스트럭처 시스템의 간략화된 도면이다.
For a more complete understanding of the present invention, reference is made to the accompanying drawings. It is understood that these drawings are not to be regarded as limitations on the scope of the present invention, and that the presently described embodiments of the present invention and the presently understood best mode are described with additional details using the accompanying drawings. It should be.
1A is a simplified diagram illustrating an acoustic resonator device with top surface interconnections according to one embodiment of the present invention.
1B is a simplified diagram illustrating an acoustic resonator device with bottom surface interconnections according to one embodiment of the present invention.
1C is a simplified diagram illustrating an acoustic resonator device with interposer/cap-free structure interconnections according to an example of the present invention.
1D is a simplified diagram illustrating an acoustic resonator device having interposer/cap-free structure interconnections with a shared backside trench in accordance with one example of the present invention.
2 and 3 are simplified diagrams illustrating steps for a manufacturing method for an acoustic resonator device according to an example of the present invention.
4A is a simplified diagram illustrating steps for a method of creating a top surface micro-trench according to an example of the present invention.
4B and 4C are simplified diagrams illustrating alternative methods for performing the method step of forming a top surface micro-trench as described in FIG. 4A.
4D and 4E are simplified diagrams illustrating an alternative method for performing the method step of forming a top surface micro-trench as described in FIG. 4A.
5-8 are simplified diagrams illustrating steps for a manufacturing method for an acoustic resonator device according to an example of the present invention.
9A is a simplified diagram illustrating method steps for forming back surface trenches in accordance with one example of the present invention.
9B and 9C show an alternative method for performing the method step of singulating a seed substrate while simultaneously forming back surface trenches as described in FIG. 9A, in accordance with one embodiment of the present invention. These are simplified drawings illustrating.
10 is a simplified diagram illustrating method steps for forming the back surface metallization and electrical interconnections between the top and bottom surfaces of a resonator according to one example of the present invention.
11A and 11B are simplified diagrams illustrating alternative steps for a manufacturing method for an acoustic resonator device according to an example of the present invention.
12A-12E are simplified diagrams illustrating steps for a manufacturing method for an acoustic resonator device using a blind via interposer according to an example of the present invention.
13 is a simplified diagram illustrating steps for a manufacturing method for an acoustic resonator device according to an example of the present invention.
14A-14G are simplified diagrams illustrating method steps for a cap wafer process for an acoustic resonator device according to an example of the present invention.
15A-15E are simplified diagrams illustrating method steps for making an acoustic resonator device with a shared back surface trench, which can be implemented with both interposer/cap and interposer free versions, according to examples of the present invention. drawings that have been
16A-16C-31A-31C show method steps for a transfer process using a sacrificial layer for single crystal acoustic resonator devices and various single crystal acoustic resonator devices according to an example of the present invention. These are simplified drawings illustrating cross-sectional views.
32A-32C-46A-46C are simplified diagrams illustrating method steps for a cavity coupled transfer process for single crystal acoustic resonator devices and various cross-sectional views of a single crystal acoustic resonator device according to an example of the present invention. admit.
47A-47C-59A-59C show method steps for a solidly mounted transfer process for single crystal acoustic resonator devices and various cross-sectional views of a single crystal acoustic resonator device according to an example of the present invention. These are simplified drawings illustrating them.
60A-60E are simplified circuit diagrams illustrating various monolithic single chip single crystal devices according to various examples of the invention.
61 is a simplified circuit diagram illustrating monolithic single chip single crystal device integrated multiple circuit functions in accordance with examples of the present invention.
62A-62E are simplified diagrams illustrating cross-sectional views of various monolithic single chip single crystal devices according to various examples of the present invention.
63 is a simplified flow chart illustrating a method for manufacturing an acoustic resonator device according to an example of the present invention.
64 is a simplified graph illustrating the results of forming a piezoelectric layer for an acoustic resonator device according to an example of the present invention. The graph highlights the ability to tune the material's acoustic properties for a given aluminum mole fraction. This flexibility allows the resulting resonator properties to be tuned for individual applications.
65A is a simplified diagram illustrating a method for forming a piezoelectric layer for an acoustic resonator device according to an example of the present invention.
65B is a simplified diagram illustrating a method for forming a piezoelectric layer for an acoustic resonator device according to an example of the present invention.
65C is a simplified diagram illustrating a method for forming a piezoelectric layer for an acoustic resonator device according to an example of the present invention.
66 is a simplified diagram illustrating a smart phone according to an example of the present invention.
67 is a simplified system diagram with a smart phone according to an example of the present invention.
68 is a simplified diagram of a smart phone system diagram according to an example of the present invention.
69 is a simplified diagram of a transmit module and a receive module according to examples of the invention.
70 is an example of a filter response in an example of the present invention.
71 is a simplified diagram of a smart phone RF power amplifier module according to an example of the present invention.
72 is a simplified diagram of a fixed wireless communications infrastructure system according to an example of the present invention.

본 발명에 따르면, 전반적으로 전자 디바이스들과 연관된 기술들이 제공된다. 보다 구체적으로, 본 발명은, 단결정 디바이스들, 벌크 음향파 공진기 디바이스들, 단결정 필터 및 공진기 디바이스들, 전력 증폭기(Power Amplifier; PA)들, 저잡음 증폭기(Noise Amplifier; LNA)들, 스위치들, 및 유사한 것을 사용하는 무선 통신 시스템들에 관한 방법들 및 디바이스들에 관한 기술들을 제공한다. 단지 예로서, 본 발명은, 다른 것들 중에서도 특히 통신 디바이스, 모바일 디바이스, 컴퓨팅 디바이스에 대한 단결정 공진기 디바이스에 적용되었다.In accordance with the present invention, techniques generally associated with electronic devices are provided. More specifically, the present invention relates to single crystal devices, bulk acoustic wave resonator devices, single crystal filter and resonator devices, power amplifiers (PAs), noise amplifiers (LNAs), switches, and Provides techniques for methods and devices for wireless communication systems using the like. By way of example only, the present invention has been applied to single crystal resonator devices for communication devices, mobile devices, computing devices, among others.

전형적으로, 기지국들은 모바일 폰들과 더 넓은 전화 네트워크 사이에 음성 및 데이터에 대한 연결들을 제공한다. 이러한 기지국들은 무선 커버리지의 영역에 의존하여 매크로, 마이크로, 나노, 피코, 또는 펨토로서 특징지어진다. 매크로-셀들은 서비스 제공자의 가장 큰 커버리지를 커버하는 기지국들이며, 일반적으로, 시골 영역들 및 고속도로 근처에 위치된다. 마이크로-셀들은, 모바일 네트워크가 가입자들에 대한 서비스의 품질을 유지하기 위해 추가적인 커버리지를 필요로 하는 영역들을 커버하는 저-전력 기지국들이다. 이러한 마이크로-셀들은 일반적으로 교외 및 도심 영역들에 위치된다. 피코-셀들은, 네트워크 품질이 열악한 다수의 사용자들을 갖는 영역들에서 더 국부화된 커버리지를 제공하는 더 작은 기지국들이다. 피코-셀들은 일반적으로 빌딩들 내부에 위치된다. 매크로 기지국들은 최대 35 킬로미터(약 22 마일)의 범위를 가질 수 있다. 이에 비해, 피코-셀들은 200 미터 이하의 범위를 가질 수 있으며, 펨토-셀들은 10 내지 40 미터의 범위를 가질 수 있다.Typically, base stations provide connections for voice and data between mobile phones and the wider telephone network. These base stations are characterized as macro, micro, nano, pico, or femto, depending on the area of wireless coverage. Macro-cells are the base stations that cover the largest coverage of a service provider and are generally located in rural areas and near highways. Micro-cells are low-power base stations that cover areas where the mobile network needs additional coverage to maintain quality of service to subscribers. These micro-cells are generally located in suburban and urban areas. Pico-cells are smaller base stations that provide more localized coverage in areas with large numbers of users where network quality is poor. Pico-cells are generally located inside buildings. Macro base stations can have a range of up to 35 kilometers (about 22 miles). In comparison, pico-cells may have a range of 200 meters or less, and femto-cells may have a range of 10 to 40 meters.

이러한 기지국들은, 특히 모바일 디바이스들에 비해, 상당히 더 높은 전력 레벨들에서 동작한다. 모바일 폰들은 전형적으로 1 밀리와트(mW) 내지 1 와트(W)를 출력할 수 있지만, 기지국은 수 와트 내지 수백 와트를 출력할 수 있다. 산업에서 매우 바람직한 더 작은 디바이스 크기들(예를 들어, 무선 인프라스트럭처에 대해 3x3 sq. mm보다 더 작고 모바일 디바이스들에 대해 1.5x1.5 sq. mm보다 더 작음)을 가지면, 무선 인프라스트럭처 요건들의 전력 밀도, 즉, 단위 면적당 RF 전력은 또한 모바일 디바이스들보다 훨씬 더 높다. 단결정 디바이스들은 통상적인 디바이스들에 비해 더 양호한 열 전도율을 가지며, 이는, 단결정 디바이스들, 예를 들어, 필터들을 구현하는 무선 인프라스트럭처들이 높은 전력 밀도 동작들에 대해 더 적합하다는 것을 의미한다.These base stations operate at significantly higher power levels, especially compared to mobile devices. Mobile phones are typically capable of outputting 1 milliwatt (mW) to 1 watt (W), while base stations can output several watts to hundreds of watts. With smaller device sizes highly desirable in the industry (eg, smaller than 3x3 sq. mm for wireless infrastructure and smaller than 1.5x1.5 sq. mm for mobile devices), the wireless infrastructure requirements The power density, ie RF power per unit area, is also much higher than that of mobile devices. Monocrystalline devices have better thermal conductivity compared to conventional devices, which means that wireless infrastructures implementing monocrystalline devices, eg filters, are better suited for high power density operations.

단결정 디바이스들을 사용하는 무선 인프라스트럭처들은, 희망되지 않는 신호가 희망되는 신호에 비해 감쇠되는 양인, 더 높은 대역 외 거부(OOBR)로부터 이점을 얻는다. 무선 인프라스트럭처 필터들에서, OOBR에 대한 사양은 모바일 디바이스 필터들에 대한 것보다 10 내지 20dB 더 엄격할 수 있다. 전형적으로, 필터 설계들은 삽입 손실과 OOBR 사이의 트레이드-오프를 필요로 한다. 따라서, 삽입 손실의 품질 저하 없이 OOBR을 개선하는 것은 더 낮은 손실의 RF 필터 기술, 즉, 단결정 RF 필터 기술을 필요로 한다.Wireless infrastructures using monocrystalline devices benefit from higher out-of-band rejection (OOBR), which is the amount by which an undesired signal is attenuated relative to a desired signal. In wireless infrastructure filters, the specification for OOBR can be 10 to 20 dB stricter than for mobile device filters. Typically, filter designs require a trade-off between insertion loss and OOBR. Therefore, improving OOBR without deteriorating insertion loss requires a lower loss RF filter technology, i.e. single crystal RF filter technology.

단결정 디바이스들의 개선된 열 전도율은 또한 본 무선 인프라스트럭처들이 더 높은 선형성으로 동작하는 것을 가능하게 한다. 비-선형성의 근본적인 원인은 온도 및 전력 레벨들에 걸친 디바이스 재료들의 속성의 임의의 변화들이다. 본 발명의 예들에 따르면, 단결정 디바이스를 사용하는 무선 인프라스트럭처는, 더 높은 전력 레벨들에 걸친 개선된 열적 속성들 및 일관성으로 인해 더 높은 선형성을 달성한다. 다음의 단락들은 전체적으로 무선 통신 디바이스들의 다양한 구성요소들 및 시스템에서의 그들의 구현들을 설명할 것이다.The improved thermal conductivity of monocrystalline devices also enables present wireless infrastructures to operate with higher linearity. The root cause of non-linearity is any variation in the properties of device materials over temperature and power levels. According to examples of the present invention, a wireless infrastructure using monocrystalline devices achieves higher linearity due to improved thermal properties and consistency across higher power levels. The following paragraphs will generally describe the various components of wireless communication devices and their implementations in a system.

도 1a는 본 발명의 일 실시예에 따른 상면 상호연결들을 갖는 음향 공진기 디바이스(101)를 예시하는 간략화된 도면이다. 도시된 바와 같이, 디바이스(101)는, 마이크로-비아(129)를 갖는, 위에 놓인 단결정 압전 층(120)을 갖는 박화된(thinned) 시드 기판(112)을 포함한다. 마이크로-비아(129)는 상면 마이크로-트렌치(121), 상면 금속 플러그(146), 후면 트렌치(114), 및 후면 금속 플러그(147)를 포함할 수 있다. 디바이스(101)가 단일 마이크로-비아(129)를 가지고 도시되지만, 디바이스(101)는 다수의 마이크로-비아들을 가질 수 있다. 상면 금속 전극(130)이 압전 층(120) 위에 놓이도록 형성된다. 상단 캡 구조체는 압전 층(120)에 결합된다. 이러한 상단 캡 구조체는, 하나 이상의 상단 결합 패드들(143), 하나 이상의 결합 패드들(144), 및 상면 금속 플러그(146)를 갖는 상면 금속(145)에 연결되는 하나 이상의 관통-비아들(151)을 갖는 인터포저 기판(119)을 포함한다. 솔더 볼(solder ball)들(170)은 하나 이상의 상단 결합 패드들(143)에 전기적으로 결합된다.1A is a simplified diagram illustrating an acoustic resonator device 101 with top surface interconnections according to one embodiment of the present invention. As shown, device 101 includes a thinned seed substrate 112 having an overlying single crystal piezoelectric layer 120 with micro-vias 129 . The micro-via 129 may include a top micro-trench 121 , a top metal plug 146 , a back surface trench 114 , and a back surface metal plug 147 . Although device 101 is shown with a single micro-via 129, device 101 may have multiple micro-vias. A top metal electrode 130 is formed to overlie the piezoelectric layer 120 . The top cap structure is coupled to the piezoelectric layer 120 . This top cap structure includes one or more top bond pads 143, one or more bond pads 144, and one or more through-vias 151 connected to a top metal 145 having a top metal plug 146. It includes an interposer substrate 119 having a ). Solder balls 170 are electrically coupled to one or more top bonding pads 143 .

박화된 기판(112)은 제1 및 제2 후면 트렌치들(113, 114)을 갖는다. 후면 금속 전극(131)은, 상면 금속 전극(130), 제1 후면 트렌치(113), 및 박화된 시드 기판(112)의 일 부분 아래에 놓이도록 형성된다. 후면 금속 플러그(147)는, 상면 금속(145), 제2 후면 트렌치(114), 및 박화된 시드 기판(112)의 일 부분 아래에 놓이도록 형성된다. 이러한 후면 금속 플러그(147)는 상면 금속 플러그(146) 및 후면 금속 전극(131)에 전기적으로 결합된다. 후면 캡 구조체(161)는, 제1 및 제2 후면 트렌치들(113, 114) 아래에 놓이도록 박화된 시드 기판(112)에 결합된다. 이러한 디바이스의 제조 방법에 관한 추가적인 세부 사항들이 도 2로부터 시작하여 논의될 것이다.The thinned substrate 112 has first and second back surface trenches 113 and 114 . The back surface metal electrode 131 is formed to lie under a portion of the top surface metal electrode 130 , the first back surface trench 113 , and the thinned seed substrate 112 . A back surface metal plug 147 is formed to underlie the top surface metal 145 , the second back surface trench 114 , and a portion of the thinned seed substrate 112 . The back metal plug 147 is electrically coupled to the top metal plug 146 and the back metal electrode 131 . The back cap structure 161 is bonded to the thinned seed substrate 112 to lie under the first and second back surface trenches 113 and 114 . Additional details regarding the fabrication method of such a device will be discussed starting with FIG. 2 .

도 1b는 본 발명의 일 실시예에 따른 후면 상호연결들을 갖는 음향 공진기 디바이스(102)를 예시하는 간략화된 도면이다. 도시된 바와 같이, 디바이스(102)는, 마이크로-비아(129)를 갖는, 위에 놓인 압전 층(120)을 갖는 박화된 시드 기판(112)을 포함한다. 마이크로-비아(129)는 상면 마이크로-트렌치(121), 상면 금속 플러그(146), 후면 트렌치(114), 및 후면 금속 플러그(147)를 포함할 수 있다. 디바이스(102)가 단일 마이크로-비아(129)를 가지고 도시되지만, 디바이스(102)는 다수의 마이크로-비아들을 가질 수 있다. 상면 금속 전극(130)이 압전 층(120) 위에 놓이도록 형성된다. 상단 캡 구조체는 압전 층(120)에 결합된다. 이러한 상단 캡 구조체(119)는, 압전 층(120) 상의 하나 이상의 결합 패드들(144) 및 상면 금속(145)에 연결되는 결합 패드들을 포함한다. 상면 금속(145)은 상면 금속 플러그(146)를 포함한다.1B is a simplified diagram illustrating an acoustic resonator device 102 with rear surface interconnections according to one embodiment of the present invention. As shown, device 102 includes a thinned seed substrate 112 having an overlying piezoelectric layer 120 with micro-vias 129 . The micro-via 129 may include a top micro-trench 121 , a top metal plug 146 , a back surface trench 114 , and a back surface metal plug 147 . Although device 102 is shown with a single micro-via 129, device 102 may have multiple micro-vias. A top metal electrode 130 is formed to overlie the piezoelectric layer 120 . The top cap structure is coupled to the piezoelectric layer 120 . The top cap structure 119 includes one or more bond pads 144 on the piezoelectric layer 120 and bond pads connected to the top metal 145 . The top metal 145 includes a top metal plug 146 .

박화된 기판(112)은 제1 및 제2 후면 트렌치들(113, 114)을 갖는다. 후면 금속 전극(131)은, 상면 금속 전극(130), 제1 후면 트렌치(113), 및 박화된 시드 기판(112)의 일 부분 아래에 놓이도록 형성된다. 후면 금속 플러그(147)는, 상면 금속 플러그(146), 제2 후면 트렌치(114), 및 박화된 시드 기판(112)의 일 부분 아래에 놓이도록 형성된다. 이러한 후면 금속 플러그(147)는 상면 금속 플러그(146)에 전기적으로 결합된다. 후면 캡 구조체(162)는, 제1 및 제2 후면 트렌치들 아래에 놓이도록 박화된 시드 기판(112)에 결합된다. 하나 이상의 후면 결합 패드들(171, 172, 173)은 후면 캡 구조체(162)의 하나 이상의 부분들 내에 형성된다. 솔더 볼(solder ball)들(170)은 하나 이상의 후면 결합 패드들(171-173)에 전기적으로 결합된다. 이러한 디바이스의 제조 방법에 관한 추가적인 세부 사항들이 도 14a로부터 시작하여 논의될 것이다.The thinned substrate 112 has first and second back surface trenches 113 and 114 . The back surface metal electrode 131 is formed to lie under a portion of the top surface metal electrode 130 , the first back surface trench 113 , and the thinned seed substrate 112 . A rear surface metal plug 147 is formed to underlie the top surface metal plug 146 , the second rear surface trench 114 , and a portion of the thinned seed substrate 112 . The rear metal plug 147 is electrically coupled to the top metal plug 146 . The back cap structure 162 is coupled to the thinned seed substrate 112 to underlie the first and second back surface trenches. One or more back surface bonding pads 171 , 172 , 173 are formed in one or more portions of back cap structure 162 . Solder balls 170 are electrically coupled to one or more back surface bonding pads 171-173. Additional details regarding the fabrication method of such a device will be discussed starting with FIG. 14A.

도 1c는 본 발명의 일 예에 따른 인터포저(interposer)/캡-프리(cap-free) 구조체 상호연결들을 갖는 음향 공진기 디바이스를 예시하는 간략화된 도면이다. 도시된 바와 같이, 디바이스(103)는, 마이크로-비아(129)를 갖는, 위에 놓인 단결정 압전 층(120)을 갖는 박화된 시드 기판(112)을 포함한다. 마이크로-비아(129)는 상면 마이크로-트렌치(121), 상면 금속 플러그(146), 후면 트렌치(114), 및 후면 금속 플러그(147)를 포함할 수 있다. 디바이스(103)가 단일 마이크로-비아(129)를 가지고 도시되지만, 디바이스(103)는 다수의 마이크로-비아들을 가질 수 있다. 상면 금속 전극(130)이 압전 층(120) 위에 놓이도록 형성된다. 박화된 기판(112)은 제1 및 제2 후면 트렌치들(113, 114)을 갖는다. 후면 금속 전극(131)은, 상면 금속 전극(130), 제1 후면 트렌치(113), 및 박화된 시드 기판(112)의 일 부분 아래에 놓이도록 형성된다. 후면 금속 플러그(147)는, 상면 금속(145), 제2 후면 트렌치(114), 및 박화된 시드 기판(112)의 일 부분 아래에 놓이도록 형성된다. 이러한 후면 금속 플러그(147)는 상면 금속 플러그(146) 및 후면 금속 전극(131)에 전기적으로 결합된다. 이러한 디바이스의 제조 방법에 관한 추가적인 세부 사항들이 도 2로부터 시작하여 논의될 것이다.1C is a simplified diagram illustrating an acoustic resonator device with interposer/cap-free structure interconnections according to an example of the present invention. As shown, the device 103 includes a thinned seed substrate 112 having an overlying single crystal piezoelectric layer 120 with micro-vias 129 . The micro-via 129 may include a top micro-trench 121 , a top metal plug 146 , a back surface trench 114 , and a back surface metal plug 147 . Although device 103 is shown with a single micro-via 129, device 103 may have multiple micro-vias. A top metal electrode 130 is formed to overlie the piezoelectric layer 120 . The thinned substrate 112 has first and second back surface trenches 113 and 114 . The back surface metal electrode 131 is formed to lie under a portion of the top surface metal electrode 130 , the first back surface trench 113 , and the thinned seed substrate 112 . A back surface metal plug 147 is formed to underlie the top surface metal 145 , the second back surface trench 114 , and a portion of the thinned seed substrate 112 . The rear metal plug 147 is electrically coupled to the top metal plug 146 and the rear metal electrode 131 . Additional details regarding the fabrication method of such a device will be discussed starting with FIG. 2 .

도 1d는 본 발명의 일 예에 따른 공유된 후면 트렌치를 갖는 인터포저/캡-프리 구조체 상호연결들을 갖는 음향 공진기 디바이스를 예시하는 간략화된 도면이다. 도시된 바와 같이, 디바이스(104)는, 마이크로-비아(129)를 갖는, 위에 놓인 단결정 압전 층(120)을 갖는 박화된 시드 기판(112)을 포함한다. 마이크로-비아(129)는 상면 마이크로-트렌치(121), 상면 금속 플러그(146), 및 후면 금속(147)을 포함할 수 있다. 디바이스(104)가 단일 마이크로-비아(129)를 가지고 도시되지만, 디바이스(104)는 다수의 마이크로-비아들을 가질 수 있다. 상면 금속 전극(130)이 압전 층(120) 위에 놓이도록 형성된다. 박화된 기판(112)은 제1 후면 트렌치(113)를 갖는다. 후면 금속 전극(131)은, 상면 금속 전극(130), 제1 후면 트렌치(113), 및 박화된 시드 기판(112)의 일 부분 아래에 놓이도록 형성된다. 후면 금속(147)은, 상면 금속(145), 제2 후면 트렌치(114), 및 박화된 시드 기판(112)의 일 부분 아래에 놓이도록 형성된다. 이러한 후면 금속(147)은 상면 금속 플러그(146) 및 후면 금속 전극(131)에 전기적으로 결합된다. 이러한 디바이스의 제조 방법에 관한 추가적인 세부 사항들이 도 2로부터 시작하여 논의될 것이다.1D is a simplified diagram illustrating an acoustic resonator device having interposer/cap-free structure interconnections with a shared backside trench in accordance with one example of the present invention. As shown, the device 104 includes a thinned seed substrate 112 having an overlying single crystal piezoelectric layer 120 with micro-vias 129 . The micro-via 129 may include a top micro-trench 121 , a top metal plug 146 , and a back metal 147 . Although device 104 is shown with a single micro-via 129, device 104 may have multiple micro-vias. A top metal electrode 130 is formed to overlie the piezoelectric layer 120 . The thinned substrate 112 has a first backside trench 113 . The back surface metal electrode 131 is formed to lie under a portion of the top surface metal electrode 130 , the first back surface trench 113 , and the thinned seed substrate 112 . A back surface metal 147 is formed to underlie the top surface metal 145 , the second back surface trench 114 , and a portion of the thinned seed substrate 112 . The back metal 147 is electrically coupled to the top metal plug 146 and the back metal electrode 131 . Additional details regarding the fabrication method of such a device will be discussed starting with FIG. 2 .

도 2 및 도 3은 본 발명의 일 예에 따른 음향 공진기 디바이스에 대한 제조 방법에 대한 단계들을 예시하는 간략화된 도면들이다. 이러한 방법은 도 1a에 도시된 것과 유사한 음향 공진기를 제조하기 위한 프로세스를 예시한다. 도 2는 부분적으로 프로세싱된 압전 기판을 제공하는 방법 단계를 나타낼 수 있다. 도시된 바와 같이, 디바이스(200)는 위에 놓이도록 형성된 압전 층(120)을 갖는 시드 기판(110)을 포함한다. 특정 예에 있어서, 시드 기판은 실리콘(Si), 실리콘 탄화물(SiC), 알루미늄 산화물(AlO), 또는 단결정 알루미늄 갈륨 질화물(GaN) 재료들, 또는 유사한 것을 포함할 수 있다. 특정 예에서, SiC 기판은 더 양호한 열 전도율을 제공할 수 있으며, 이는 애플리케이션에 의존하여 바람직할 수 있다. 압전 층(120)은 압전 단결정 층 또는 박막 압전 단결정 층을 포함할 수 있다.2 and 3 are simplified diagrams illustrating steps for a manufacturing method for an acoustic resonator device according to an example of the present invention. This method illustrates a process for fabricating an acoustic resonator similar to that shown in FIG. 1A. 2 may represent method steps for providing a partially processed piezoelectric substrate. As shown, the device 200 includes a seed substrate 110 having a piezoelectric layer 120 formed thereon. In a particular example, the seed substrate may include silicon (Si), silicon carbide (SiC), aluminum oxide (AlO), or monocrystalline aluminum gallium nitride (GaN) materials, or the like. In certain instances, SiC substrates may provide better thermal conductivity, which may be desirable depending on the application. The piezoelectric layer 120 may include a piezoelectric single crystal layer or a thin film piezoelectric single crystal layer.

디바이스(300)에 도시된 바와 같이, 도 3은 상면 금속화(metallization) 또는 상단 공진기 금속 전극(130)을 형성하는 방법 단계를 나타낼 수 있다. 특정 예에 있어서, 상면 금속 전극(130)은 몰리브데넘, 알루미늄, 루테늄, 또는 티타늄 재료, 또는 유사한 것 및 이들의 조합들을 포함할 수 있다. 이러한 층은, 리프트-오프(lift-off) 프로세스, 습식 에칭 프로세스, 건식 에칭 프로세스, 금속 프린팅 프로세스, 금속 적층 프로세스, 또는 유사한 것에 의해 압전 층의 상단 상에 증착되고 패턴화될 수 있다. 리프트-오프 프로세스는, 상면 금속 층을 생성하기 위한 리소그래픽 패턴화, 금속 증착, 및 리프트-오프 단계들의 순차적인 프로세스를 포함할 수 있다. 습식/건식 에칭 프로세스들은, 상면 금속 층을 생성하기 위한 금속 증착, 리소그래픽 패턴화, 금속 증착, 및 금속 에칭 단계들의 순차적인 프로세스들을 포함할 수 있다. 당업자들은 다른 변형예들, 수정예들, 및 대안예들을 인식할 것이다.As shown in device 300 , FIG. 3 may represent method steps for forming top surface metallization or top resonator metal electrode 130 . In certain examples, the top metal electrode 130 may include a molybdenum, aluminum, ruthenium, or titanium material, or the like, and combinations thereof. This layer may be deposited and patterned on top of the piezoelectric layer by a lift-off process, a wet etch process, a dry etch process, a metal printing process, a metal lamination process, or the like. The lift-off process may include a sequential process of lithographic patterning, metal deposition, and lift-off steps to create a top metal layer. Wet/dry etching processes may include sequential processes of metal deposition, lithographic patterning, metal deposition, and metal etching steps to create a top metal layer. Those skilled in the art will recognize other variations, modifications, and alternatives.

도 4a는, 본 발명의 일 예에 따른 음향 공진기 디바이스(401)에 대한 제조 방법에 대한 단계를 예시하는 간략화된 도면이다. 이러한 도면은, 압전 층(120)의 일 부분 내에 하나 이상의 상면 마이크로-트렌치들(121)을 형성하는 방법 단계를 나타낼 수 있다. 이러한 상면 마이크로-트렌치(121)는, 이후의 방법 단계들에서 발달될, 음향 멤브레인(membrane)의 상면과 하면 사이의 주요 상호연결 접합부로서 역할할 수 있다. 일 예에 있어서, 상면 마이크로-트렌치(121)는 압전 층(120)을 통해 완전히 연장하며, 시드 기판(110)에서 정지한다. 이러한 상면 마이크로-트렌치(121)는 건식 에칭 프로세스, 레이저 드릴링 프로세스, 또는 유사한 것을 통해 형성될 수 있다. 도 4b 및 도 4c는 이러한 옵션들을 더 상세하게 설명한다.4A is a simplified diagram illustrating steps for a manufacturing method for an acoustic resonator device 401 according to an example of the present invention. These figures may represent method steps for forming one or more top surface micro-trenches 121 in a portion of the piezoelectric layer 120 . This top surface micro-trench 121 may serve as the primary interconnection junction between the top and bottom surfaces of an acoustic membrane, which will be developed in later method steps. In one example, the top micro-trench 121 extends completely through the piezoelectric layer 120 and stops at the seed substrate 110 . These top surface micro-trenches 121 may be formed through a dry etching process, a laser drilling process, or the like. 4b and 4c describe these options in more detail.

도 4b 및 도 4c는 도 4a에서 설명된 바와 같은 방법 단계를 수행하기 위한 대안적인 방법들을 예시하는 간략화된 도면들이다. 디바이스(402)로 도시된 바와 같이, 도 4b는, 빠르고 정확하게 압전 층(120) 내에 상면 마이크로-트렌치(121)를 형성할 수 있는 레이저 드릴을 사용하는 방법 단계를 나타낸다. 일 예에 있어서, 레이저 드릴은, 압전 층(120)을 관통하며 층들(120 및 110) 사이의 계면 아래의 시드 기판(110)에서 정지하는, 10um 내지 500um 사이의 직경의 홀들 또는 공칭 50um 홀들을 형성하기 위해 사용될 수 있다. 보호 층(122)이 압전 층(120) 및 상면 금속 전극(130) 위에 놓이도록 형성될 수 있다. 이러한 보호 층(122)은 레이저 파편(debris)으로부터 디바이스를 보호하도록 그리고 상면 마이크로-비아(121)의 에칭에 대한 마스크를 제공하도록 역할할 수 있다. 특정 예에 있어서, 레이저 드릴은 11W 고 출력 다이오드-펌프형 UV 레이저, 또는 유사한 것일 수 있다. 이러한 마스크(122)는 그 후에 다른 단계들로 진행하기 이전에 제거될 수 있다. 이러한 마스크가 또한 레이저 드릴링 프로세스로부터 생략될 수 있으며, 공기 흐름이 레이저 파편들을 제거하기 위해 사용될 수 있다.4B and 4C are simplified diagrams illustrating alternative methods for performing a method step as described in FIG. 4A. As shown with device 402 , FIG. 4B shows method steps using a laser drill that can quickly and accurately form a top surface micro-trench 121 in piezoelectric layer 120 . In one example, a laser drill drills holes between 10 um and 500 um in diameter, or nominally 50 um holes, through the piezoelectric layer 120 and stopping in the seed substrate 110 below the interface between the layers 120 and 110. can be used to form A protective layer 122 may be formed to overlie the piezoelectric layer 120 and the top metal electrode 130 . This protective layer 122 may serve to protect the device from laser debris and provide a mask against etching of the top micro-vias 121 . In a specific example, the laser drill may be an 11 W high power diode-pumped UV laser, or similar. This mask 122 can then be removed before proceeding to other steps. This mask can also be omitted from the laser drilling process and an air flow can be used to remove the laser fragments.

도 4c는 압전 층(120) 내에 상면 마이크로-트렌치(121)를 형성하기 위해 건식 에칭 프로세스를 사용하는 방법 단계를 나타낼 수 있다. 디바이스(403)로 도시된 바와 같이, 리소그래픽 마스킹 층(123)이 압전 층(120) 및 상면 금속 전극(130) 위에 놓이도록 형성될 수 있다. 상면 마이크로-트렌치(121)는 플라즈마에 대한 노출, 또는 유사한 것에 의해 형성될 수 있다.4C may represent method steps for using a dry etching process to form top surface micro-trenches 121 in piezoelectric layer 120 . As shown by device 403 , a lithographic masking layer 123 may be formed overlying piezoelectric layer 120 and top metal electrode 130 . The top micro-trench 121 may be formed by exposure to plasma, or the like.

도 4d 및 도 4e는 도 4a에서 설명된 바와 같은 방법 단계를 수행하기 위한 대안적인 방법을 예시하는 간략화된 도면들이다. 이러한 도면들은 다수의 음향 공진기 디바이스들을 동시에 제조하는 방법 단계를 나타낼 수 있다. 도 4d에서, 2개의 디바이스들이 각기 웨이퍼(404)의 다이(die) #1 및 다이 #2 상에 도시된다. 도 4e는 스크라이브(scribe) 라인(124) 또는 다이싱(dicing) 라인을 또한 에칭하면서 웨이퍼(405)의 이러한 다이들의 각각 상에 마이크로-비아(121)를 형성하는 프로세스를 도시한다. 일 예에 있어서, 스크라이브 라인(124)의 에칭은 압전 단결정 층(120)을 싱귤레이팅하고 그 안의 응력을 완화한다.4D and 4E are simplified diagrams illustrating an alternative method for performing a method step as described in FIG. 4A. These figures may represent method steps for simultaneously fabricating multiple acoustic resonator devices. In FIG. 4D , two devices are shown on die #1 and die #2 of wafer 404 , respectively. 4E shows the process of forming a micro-via 121 on each of these dies of wafer 405 while also etching a scribe line 124 or dicing line. In one example, etching of the scribe line 124 singulates the piezoelectric single crystal layer 120 and relieves stress therein.

도 5 내지 도 8은 본 발명의 일 예에 따른 음향 공진기 디바이스에 대한 제조 방법에 대한 단계들을 예시하는 간략화된 도면들이다. 디바이스(500)로 도시된 바와 같이, 도 5는, 하나 이상의 결합 패드들(140)을 형성하고 결합 패드들(140) 중 적어도 하나에 전기적으로 결합되는 상면 금속(141)을 형성하는 방법 단계를 나타낼 수 있다. 상면 금속(141)은 상면 마이크로-트렌치(121) 내에 형성된 상면 금속 플러그(146)를 포함할 수 있다. 특정 예에 있어서, 상면 금속 플러그(146)는 마이크로-비아의 상면 부분을 형성하기 위해 상면 마이크로-트렌치(121)를 충전한다.5-8 are simplified diagrams illustrating steps for a manufacturing method for an acoustic resonator device according to an example of the present invention. As shown with device 500 , FIG. 5 illustrates method steps for forming one or more bond pads 140 and forming a top metal 141 electrically coupled to at least one of bond pads 140 . can indicate The top metal 141 may include a top metal plug 146 formed in the top micro-trench 121 . In a particular example, top metal plug 146 fills top micro-trench 121 to form a top portion of a micro-via.

일 예에 있어서, 결합 패드들(140) 및 상면 금속(141)은 디바이스의 애플리케이션에 의존하여 금 재료 또는 다른 상호연결 금속 재료를 포함할 수 있다. 이러한 금속 재료들은, 리프트-오프 프로세스, 습식 에칭 프로세스, 건식 에칭 프로세스, 금속 프린팅 프로세스, 또는 유사한 것에 의해 형성될 수 있다. 특정 예에 있어서, 증착된 금속 재료들은 또한, 이하에서 설명될 캡 구조체에 대한 결합 패드들로서 역할할 수 있다.In one example, bond pads 140 and top metal 141 may include a gold material or other interconnect metal material depending on the application of the device. These metal materials may be formed by a lift-off process, a wet etch process, a dry etch process, a metal printing process, or the like. In a specific example, the deposited metal materials can also serve as bond pads to a cap structure, which will be described below.

도 6은, 밀폐(hermetic) 결합일 수 있는 결합을 위하여 음향 공진기 디바이스를 준비하기 위한 방법 단계를 나타낼 수 있다. 디바이스(600)로 도시된 바와 같이, 상단 캡 구조체는 이전의 도면들에서 설명된 바와 같이 부분적으로 프로세싱된 음향 공진기 디바이스 위에 위치된다. 상단 캡 구조체는 2개의 구성들의 인터포저 기판(119)을 사용하여 형성될 수 있다: (유리 비아를 통한) 완전히 프로세싱된 인터포저 버전(601) 및 부분적으로 프로세싱된 인터포저 버전(602)(블라인드 비아 버전). 601 버전에서, 인터포저 기판(119)은, 인터포저 기판(119)을 통해 연장하며 하단 결합 패드들(142) 및 상단 결합 패드들(143)에 전기적으로 결합되는 관통-비아 구조체들(151)을 포함한다. 602 버전에서, 인터포저 기판(119)은, 저면으로부터 인터포저 기판(119)의 일 부분만을 통해서 연장하는 블라인드 비아 구조체들(152)을 포함한다. 이러한 블라인드 비아 구조체들(152)은 또한 하단 결합 패드들(142)에 전기적으로 결합된다. 특정 예에 있어서, 인터포저 기판은 실리콘, 유리, 스마트-유리(smart-glass), 또는 다른 유사한 재료를 포함할 수 있다. 6 may represent method steps for preparing an acoustic resonator device for coupling, which may be a hermetic coupling. As shown with device 600, the top cap structure is placed over an acoustic resonator device that has been partially processed as described in previous figures. The top cap structure may be formed using the interposer substrate 119 in two configurations: fully processed interposer version 601 (through glass vias) and partially processed interposer version 602 (blind via version). In the 601 version, interposer substrate 119 includes through-via structures 151 that extend through interposer substrate 119 and are electrically coupled to bottom bond pads 142 and top bond pads 143. includes In the 602 version, the interposer substrate 119 includes blind via structures 152 that extend from the bottom through only a portion of the interposer substrate 119 . These blind via structures 152 are also electrically coupled to bottom bond pads 142 . In certain examples, the interposer substrate may include silicon, glass, smart-glass, or other similar materials.

도 7은 상단 캡 구조체를 부분적으로 프로세싱된 음향 공진기 디바이스에 결합하는 방법 단계를 나타낼 수 있다. 디바이스(700)로 도시된 바와 같이, 인터포저 기판(119)은, 이제 결합 패드(144) 및 상면 금속(145)으로 표시된 결합 패드들(140, 142) 및 상면 금속(141)에 의해 압전 층에 결합된다. 이러한 결합 프로세스는 압축 결합 방법 또는 유사한 것을 사용하여 이루어질 수 있다. 디바이스(800)로 도시된 바와 같이, 도 8은, 이제 박화된 시드 기판(111)으로 표시되는, 시드 기판(110)을 박화하는 방법 단계를 나타낼 수 있다. 이러한 기판 박화 프로세스는 그라인딩 및 에칭 프로세스들 또는 유사한 것을 포함할 수 있다. 특정 예에 있어서, 이러한 프로세스는 응력 제거가 이어지는 웨이퍼 백그라인딩 프로세스를 포함할 수 있으며, 이는 건식 에칭, CMP 연마, 또는 어닐링 프로세스들을 수반할 수 있다. 7 may represent method steps for coupling a top cap structure to a partially processed acoustic resonator device. As shown by device 700, interposer substrate 119 is formed by bonding pads 140, 142 and top metal 141, now indicated as bond pad 144 and top metal 145, to a piezoelectric layer. coupled to This bonding process may be accomplished using a compression bonding method or the like. As shown with device 800 , FIG. 8 may represent method steps for thinning a seed substrate 110 , now indicated as thinned seed substrate 111 . This substrate thinning process may include grinding and etching processes or the like. In a specific example, this process may include a wafer backgrinding process followed by stress relief, which may involve dry etching, CMP polishing, or annealing processes.

도 9a는, 본 발명의 일 예에 따른 음향 공진기 디바이스(901)에 대한 제조 방법에 대한 단계를 예시하는 간략화된 도면이다. 도 9a는, 박화된 시드 기판(111)의 후면으로부터 압전 층에 대한 액세스를 가능하게 하기 위해 후면 트렌치들(113 및 114)을 형성하기 위한 방법 단계를 나타낼 수 있다. 일 예에 있어서, 제1 후면 트렌치(113)는 박화된 시드 기판(111) 내에 그리고 상면 금속 전극(130) 아래에 놓이도록 형성될 수 있다. 제2 후면 트렌치(114)는 박화된 시드 기판(111) 내에 그리고 상면 마이크로-트렌치(121) 및 상면 금속 플러그(146) 아래에 놓이도록 형성될 수 있다. 이러한 기판은 이제 박화된 기판(112)으로 표시된다. 특정 예에 있어서, 이러한 트렌치들(113 및 114)은 딥 반응성 이온 에칭(deep reactive ion etching; DRIE) 프로세스들, 보쉬(Bosch) 프로세스들, 또는 유사한 것을 사용하여 형성될 수 있다. 트렌치들의 크기, 형상, 및 수는 음향 공진기 디바이스의 설계에 따라 변화할 수 있다. 다양한 예들에 있어서, 제1 후면 트렌치는 상면 금속 전극의 형상 또는 후면 금속 전극의 형상과 유사한 트렌치 형상을 가지고 형성될 수 있다. 제1 후면 트렌치는 또한, 상면 금속 전극 및 후면 금속 전극의 형상 둘 모두와는 상이한 트렌치 형상을 가지고 형성될 수 있다.9A is a simplified diagram illustrating steps for a manufacturing method for an acoustic resonator device 901 according to an example of the present invention. 9A may represent method steps for forming backside trenches 113 and 114 to enable access to the piezoelectric layer from the backside of the thinned seed substrate 111 . In one example, the first back surface trench 113 may be formed within the thinned seed substrate 111 and underlying the top metal electrode 130 . A second back surface trench 114 may be formed within the thinned seed substrate 111 and underlying the top surface micro-trench 121 and top surface metal plug 146 . This substrate is now denoted as thinned substrate 112 . In a particular example, these trenches 113 and 114 may be formed using deep reactive ion etching (DRIE) processes, Bosch processes, or the like. The size, shape, and number of trenches may vary depending on the design of the acoustic resonator device. In various examples, the first back surface trench may be formed to have a top metal electrode shape or a trench shape similar to that of the back surface metal electrode. The first back surface trench may also be formed with a trench shape different from the shape of both the top surface metal electrode and the back surface metal electrode.

도 9b 및 도 9c는 도 9a에서 설명된 바와 같은 방법 단계를 수행하기 위한 대안적인 방법을 예시하는 간략화된 도면들이다. 도 4d 및 도 4e와 같이, 이러한 도면들은 다수의 음향 공진기 디바이스들을 동시에 제조하는 방법 단계를 나타낼 수 있다. 도 9b에서, 캡 구조체들을 갖는 2개의 디바이스들이 각기 웨이퍼(902)의 다이 #1 및 다이 #2 상에 도시된다. 도 9c는 스크라이브 라인(115) 또는 다이싱 라인을 또한 에칭하면서 웨이퍼(903)의 이러한 다이들의 각각 상에 후면 트렌치들(113, 114)을 형성하는 프로세스를 도시한다. 일 예에 있어서, 스크라이브 라인(115)의 에칭은 후면 웨이퍼(112)를 싱귤레이팅하기 위한 선택적인 방법을 제공한다.9B and 9C are simplified diagrams illustrating an alternative method for performing a method step as described in FIG. 9A. Like FIGS. 4D and 4E , these figures may represent method steps for simultaneously fabricating multiple acoustic resonator devices. In FIG. 9B , two devices with cap structures are shown on die #1 and die #2 of wafer 902 , respectively. 9C shows the process of forming back surface trenches 113 and 114 on each of these dies of wafer 903 while also etching a scribe line 115 or dicing line. In one example, etching of the scribe line 115 provides an optional method for singulating the backside wafer 112 .

도 10은, 본 발명의 일 예에 따른 음향 공진기 디바이스(1000)에 대한 제조 방법에 대한 단계를 예시하는 간략화된 도면이다. 이러한 도면은, 박화된 시드 기판(112)의 후면 트렌치들 내에 후면 금속 전극(131) 및 후면 금속 플러그(147)를 형성하는 방법 단계를 나타낼 수 있다. 일 예에 있어서, 후면 금속 전극(131)은, 제1 후면 트렌치(113) 내에, 상면 금속 전극(130) 아래에 놓이도록, 그리고 박화된 기판(112)의 하나 이상의 부분들 아래에 놓이도록 형성될 수 있다. 이러한 프로세스는 음향 공진기 디바이스 내에 공진기 구조체를 완성한다. 후면 금속 플러그(147)는, 제2 후면 트렌치(114) 내에, 상면 마이크로-트렌치(121) 아래에 놓이도록, 그리고 박화된 기판(112)의 하나 이상의 부분들 아래에 놓이도록 형성될 수 있다. 이러한 후면 금속 플러그(147)는 상면 금속 플러그(146) 및 후면 금속 전극(131)에 전기적으로 결합될 수 있다. 특정 예에 있어서, 후면 금속 전극(130)은 몰리브데넘, 알루미늄, 루테늄, 또는 티타늄 재료, 또는 유사한 것 및 이들의 조합들을 포함할 수 있다. 후면 금속 플러그는 금 재료, 저 저항률 상호연결 금속들, 전극 금속들, 또는 유사한 것을 포함할 수 있다. 이러한 층들은 이상에서 설명된 증착 방법들을 사용하여 증착될 수 있다.10 is a simplified diagram illustrating steps for a manufacturing method for an acoustic resonator device 1000 according to an example of the present invention. These figures may represent method steps for forming a back surface metal electrode 131 and a back surface metal plug 147 in the back surface trenches of the thinned seed substrate 112 . In one example, the back surface metal electrode 131 is formed within the first back surface trench 113 to overlie the top surface metal electrode 130 and to underlie one or more portions of the thinned substrate 112 . It can be. This process completes the resonator structure within the acoustic resonator device. A back surface metal plug 147 may be formed within the second back surface trench 114 , under the top surface micro-trench 121 , and under one or more portions of the thinned substrate 112 . The rear metal plug 147 may be electrically coupled to the top metal plug 146 and the rear metal electrode 131 . In certain examples, the rear metal electrode 130 may include molybdenum, aluminum, ruthenium, or titanium material, or the like, and combinations thereof. The rear metal plug may include gold material, low resistivity interconnect metals, electrode metals, or the like. These layers may be deposited using the deposition methods described above.

도 11a 및 도 11b는, 본 발명의 일 예에 따른 음향 공진기 디바이스에 대한 제조 방법에 대한 대안적인 단계들을 예시하는 간략화된 도면들이다. 이러한 도면들은 박화된 시드 기판(112) 아래에 놓이도록 후면 캡 구조체를 결합하는 방법들을 도시한다. 도 11a의 디바이스(1101)에서, 후면 캡 구조체는, 솔더 마스크, 폴리이미드, 또는 유사한 것과 같은 영구 포토-이미지화가능(photo-imageable) 드라이 필름(dry film)을 포함할 수 있는 드라이 필름 캡(161)이다. 이러한 캡 구조체를 결합하는 것은 비용-효율적이고 신뢰할 수 있지만, 밀폐 밀봉을 생성하지 않을 수 있다. 도 11b의 디바이스(1102)에서, 후면 캡 구조체는, 실리콘, 유리, 또는 다른 유사한 재료를 포함할 수 있는 기판(162)이다. 이러한 기판을 결합하는 것은 밀폐 밀봉을 제공할 수 있지만, 비용이 더 많이 들고 추가적인 프로세스들을 필요로 할 수 있다. 애플리케이션에 의존하여, 이러한 후면 캡 구조체들 중 하나가 제1 및 제2 후면 비아들 아래에 놓이도록 결합될 수 있다.11A and 11B are simplified diagrams illustrating alternative steps for a manufacturing method for an acoustic resonator device according to an example of the present invention. These figures show methods of bonding the back cap structure to lie underneath the thinned seed substrate 112 . In the device 1101 of FIG. 11A , the back cap structure is a dry film cap 161 that may include a permanent photo-imageable dry film such as solder mask, polyimide, or the like. )to be. Joining such a cap structure is cost-effective and reliable, but may not create a hermetic seal. In the device 1102 of FIG. 11B , the back cap structure is a substrate 162 that may include silicon, glass, or other similar material. Bonding these substrates can provide a hermetic seal, but can be more expensive and require additional processes. Depending on the application, one of these backside cap structures can be combined to underlie the first and second backside vias.

도 12a 내지 도 12e는 본 발명의 일 예에 따른 음향 공진기 디바이스에 대한 제조 방법에 대한 단계들을 예시하는 간략화된 도면들이다. 보다 구체적으로, 이러한 도면들은 상단 캡 구조체의 블라인드 비아 인터포저 "602" 버전을 프로세싱하기 위한 추가적인 단계들을 설명한다. 도 12a는 상단 캡 구조체 내에 블라인드 비아들(152)을 갖는 음향 공진기 디바이스(1201)를 도시한다. 도 12b의 디바이스(1202)에서, 인터포저 기판(119)이 박화되며, 이는 블라인드 비아들(152)을 노출하기 위한 박화된 인터포저 기판(118)을 형성한다. 이러한 박화 프로세스는 시드 기판의 박화에 대하여 설명된 바와 같은 그라인딩 프로세스 및 에칭 프로세스의 조합일 수 있다. 도 12c의 디바이스(1203)에서, 재분배 층(redistribution layer; RDL) 프로세스 및 금속화 프로세스는, 블라인드 비아들(152) 위에 놓이도록 형성되며 블라인드 비아들(152)에 전기적으로 결합되는 상단 캡 결합 패드들(160)에 적용될 수 있다. 도 12d의 디바이스(1204)에 도시된 바와 같이, 볼 그리드 어레이(ball grid array; BGA) 프로세스는, 상단 캡 결합 패드들(160) 위에 놓이고 이에 전기적으로 결합되는 솔더 볼(solder ball)들(170)을 형성하기 위해 적용될 수 있다. 이러한 프로세스는, 도 12e의 디바이스(1205)에 도시된 바와 같이, 음향 공진기 디바이스를 와어어 결합(171)을 위해 준비된 상태로 남긴다.12A-12E are simplified diagrams illustrating steps for a manufacturing method for an acoustic resonator device according to an example of the present invention. More specifically, these figures describe additional steps for processing the blind via interposer “602” version of the top cap structure. 12A shows an acoustic resonator device 1201 with blind vias 152 in the top cap structure. In device 1202 of FIG. 12B , interposer substrate 119 is thinned, which forms a thinned interposer substrate 118 for exposing blind vias 152 . This thinning process may be a combination of a grinding process and an etching process as described for thinning the seed substrate. In the device 1203 of FIG. 12C , the redistribution layer (RDL) process and the metallization process form a top cap bonding pad overlying and electrically coupled to the blind vias 152. s (160). As shown in device 1204 of FIG. 12D , a ball grid array (BGA) process involves placing solder balls overlying and electrically coupled to top cap bonding pads 160 . 170) can be applied to form. This process leaves the acoustic resonator device ready for wire coupling 171 , as shown by device 1205 in FIG. 12E .

도 13은, 본 발명의 일 예에 따른 음향 공진기 디바이스에 대한 제조 방법에 대한 단계를 예시하는 간략화된 도면이다. 도시된 바와 같이, 디바이스(1300)는, 별개의 디바이스들을 생성하기 위해 싱귤레이팅할 준비가 된 2개의 완전히 프로세싱된 음향 공진기 디바이스들을 포함한다. 일 예에 있어서, 다이 싱귤레이션 프로세스는 웨이퍼 다이싱 톱질 프로세스, 레이저 커팅 싱귤레이션 프로세스, 또는 다른 프로세스들 및 이들의 조합들을 사용하여 이루어질 수 있다.13 is a simplified diagram illustrating steps for a manufacturing method for an acoustic resonator device according to an example of the present invention. As shown, device 1300 includes two fully processed acoustic resonator devices ready to singulate to create separate devices. In one example, the die singulation process may be accomplished using a wafer dicing sawing process, a laser cutting singulation process, or other processes and combinations thereof.

도 14a 내지 도 14g는 본 발명의 일 예에 따른 음향 공진기 디바이스에 대한 제조 방법에 대한 단계들을 예시하는 간략화된 도면들이다. 이러한 방법은 도 1b에 도시된 것과 유사한 음향 공진기를 제조하기 위한 프로세스를 예시한다. 음향 공진기의 이러한 예에 대한 방법은 도 1 내지 도 5에서 설명된 것과 유사한 단계들을 겪을 수 있다. 도 14a(디바이스(1401))는, 이러한 방법이 이상에서 설명된 것과는 상이한 점을 도시한다. 여기에서, 상단 캡 구조체 기판(119)은 단지 하나 이상의 하단 결합 패드들(142)을 갖는 금속화의 하나의 층만을 포함한다. 도 6과 비교하면, 상호연결들이 음향 공진기 디바이스의 저면 상에 형성될 것이기 때문에 상단 캡 구조체 내에 어떠한 비아 구조체들도 존재하지 않는다.14A-14G are simplified diagrams illustrating steps for a manufacturing method for an acoustic resonator device according to an example of the present invention. This method illustrates a process for fabricating an acoustic resonator similar to that shown in FIG. 1B. The method for this example of an acoustic resonator may go through steps similar to those described in FIGS. 1-5. 14A (device 1401) shows how this method differs from that described above. Here, the top cap structure substrate 119 includes only one layer of metallization with one or more bottom bond pads 142 . Compared to FIG. 6, there are no via structures in the top cap structure since the interconnections will be formed on the underside of the acoustic resonator device.

도 14b 내지 도 14f는 제1 프로세스 흐름에서 설명된 것들과 유사한 방법 단계들을 도시한다. 도 14b(디바이스(1402))는, 이제 상면 금속 플러그(146)를 갖는 상면 금속(145) 및 결합 패드들(144)로서 표시되는, 금속 패드들(140, 142) 및 상면 금속(141)을 통해 압전 층(120)에 상단 캡 구조체를 결합하는 방법 단계를 나타낼 수 있다. 도 14c(디바이스(1403))는, 도 8에서 설명된 것과 유사한, 박화된 시드 기판(111)을 형성하는, 시드 기판(110)을 박화하는 방법 단계를 나타낼 수 있다. 도 14d(디바이스(1404))는, 도 9a에서 설명된 것과 유사한, 제1 및 제2 후면 트렌치들을 형성하는 방법 단계를 나타낼 수 있다. 도 14e(디바이스(1405))는, 도 10에서 설명된 것과 유사한, 후면 금속 전극(131) 및 후면 금속 플러그(147)를 형성하는 방법 단계를 나타낼 수 있다. 도 14f(디바이스(1406))는, 도 11a 및 도 11b에서 설명된 것과 유사한, 후면 캡 구조체(162)를 결합하는 방법 단계를 나타낼 수 있다.14B-14F show method steps similar to those described in the first process flow. 14B (device 1402) now shows top metal 145 with top metal plug 146 and top metal pads 140, 142 and top metal 141, denoted as bonding pads 144. Through this, steps of a method of coupling the top cap structure to the piezoelectric layer 120 may be indicated. FIG. 14C (device 1403 ) may represent a method step for thinning a seed substrate 110 , forming a thinned seed substrate 111 , similar to that described in FIG. 8 . 14D (device 1404) may represent method steps for forming first and second back surface trenches similar to those described in FIG. 9A. 14E (device 1405) may represent method steps for forming a back metal electrode 131 and a back metal plug 147, similar to those described in FIG. 10 . 14F (device 1406) can represent method steps for bonding the back cap structure 162, similar to those described in FIGS. 11A and 11B.

도 14g(디바이스(1407))는, 이상에서 설명된 프로세스 흐름과는 상이한 다른 단계를 도시한다. 여기에서, 후면 결합 패드들(171, 172, 173)은 후면 캡 구조체(162) 내에 형성된다. 일 예에 있어서, 이러한 후면 결합 패드들(171-173)은 다른 금속 재료들을 형성하기 위해 사용되는 것들과 유사한 마스킹, 에칭, 및 금속 증착 프로세스들을 통해 형성될 수 있다. BGA 프로세스는 이러한 후면 결합 패드들(171-173)과 접촉하는 솔더 볼들(170)을 형성하기 위해 적용될 수 있으며, 이는 와이어 결합을 위해 음향 공진기 디바이스(1407)를 준비한다.14G (device 1407) shows another step different from the process flow described above. Here, the rear bonding pads 171 , 172 , and 173 are formed in the rear cap structure 162 . In one example, these backside bond pads 171-173 may be formed through masking, etching, and metal deposition processes similar to those used to form other metal materials. A BGA process may be applied to form solder balls 170 that contact these backside bonding pads 171-173, which prepares the acoustic resonator device 1407 for wire bonding.

도 15a 내지 도 15e는 본 발명의 일 예에 따른 음향 공진기 디바이스에 대한 제조 방법에 대한 단계들을 예시하는 간략화된 도면들이다. 이러한 방법은 도 1b에 도시된 것과 유사한 음향 공진기를 제조하기 위한 프로세스를 예시한다. 이러한 예에 대한 방법은 도 1 내지 도 5에서 설명된 것과 유사한 단계들을 겪을 수 있다. 도 15a(디바이스(1501))는, 이러한 방법이 이상에서 설명된 것과는 상이한 점을 도시한다. 일시적인 접착제 층(217)을 갖는 일시적인 캐리어(carrier)(218)가 기판에 부착된다. 특정 예에 있어서, 일시적인 캐리어(218)는 유리 웨이퍼, 실리콘 웨이퍼, 또는 다른 웨이퍼 및 유사한 것을 포함할 수 있다.15A-15E are simplified diagrams illustrating steps for a manufacturing method for an acoustic resonator device according to an example of the present invention. This method illustrates a process for fabricating an acoustic resonator similar to that shown in FIG. 1B. The method for this example may undergo steps similar to those described in FIGS. 1-5 . 15A (device 1501) shows the differences of this method from that described above. A temporary carrier 218 having a layer of temporary adhesive 217 is attached to the substrate. In certain examples, the temporary carrier 218 may include a glass wafer, silicon wafer, or other wafer and the like.

도 15b 내지 도 15f는 제1 프로세스 흐름에서 설명된 것들과 유사한 방법 단계들을 도시한다. 도 15b(디바이스(1502))는, 도 8에서 설명된 것과 유사한, 박화된 기판(111)을 형성하는, 시드 기판(110)을 박화하는 방법 단계를 나타낼 수 있다. 특정 예에 있어서, 시드 기판(110)의 박화는 응력 제거 프로세스가 이어지는 후면 그라인딩 프로세스를 포함할 수 있다. 응력 제거 프로세스는, 건식 에칭, 화학적 기계적 평탄화(Chemical Mechanical Planarization; CMP), 및 어닐링 프로세스들을 포함할 수 있다.15B-15F show method steps similar to those described in the first process flow. FIG. 15B (device 1502 ) may represent method steps for thinning a seed substrate 110 , forming a thinned substrate 111 similar to that described in FIG. 8 . In certain examples, thinning of the seed substrate 110 may include a backside grinding process followed by a stress relief process. The stress relief process may include dry etching, chemical mechanical planarization (CMP), and annealing processes.

도 15c(디바이스(1503))는, 도 9a에서 설명된 기술들과 유사한, 공유된 후면 트렌치(113)를 형성하는 방법 단계를 나타낼 수 있다. 주요 차이점은, 공유된 후면 트렌치가 상면 금속 전극(130), 상면 마이크로-트렌치(121), 및 상면 금속 플러그(146) 모두 아래에 놓이도록 구성된다는 점이다. 일 예에 있어서, 공유된 후면 트렌치(113)는, 크기, 형상(모든 가능한 기하학적 형상들), 및 측벽 프로파일(테이퍼진(tapered) 볼록, 테이퍼진 오목, 또는 직각)에서 변화할 수 있는 후면 공진기 캐비티이다. 특정 예에 있어서, 공유된 후면 트렌치(113)의 형성은, 후면 기판(111)의 후방-대-전방 정렬 및 건식 에칭을 포함할 수 있는 리소-에칭(litho-etch) 프로세스를 포함할 수 있다. 압전 층(120)은 공유된 후면 트렌치(113)를 형성하기 위한 에칭 정지 층으로서 역할할 수 있다.15C (device 1503) may represent method steps for forming the shared back surface trench 113, similar to the techniques described in FIG. 9A. The main difference is that the shared back surface trench is configured to underlie all of the top metal electrode 130 , the top micro-trench 121 , and the top metal plug 146 . In one example, the shared back surface trench 113 is a back surface resonator that can vary in size, shape (all possible geometries), and sidewall profile (tapered convex, tapered concave, or right angle). is a cavity In a particular example, formation of the shared back surface trench 113 may include a litho-etch process that may include back-to-front alignment and dry etching of the back surface substrate 111. . The piezoelectric layer 120 may serve as an etch stop layer for forming the shared back surface trench 113 .

도 15d(디바이스(1504))는, 도 10에서 설명된 것과 유사한, 후면 금속 전극(131) 및 후면 금속(147)을 형성하는 방법 단계를 나타낼 수 있다. 일 예에 있어서, 후면 금속 전극(131)의 형성은 공유된 후면 트렌치(113) 내의 금속 재료들의 증착 및 패턴화를 포함할 수 있다. 여기에서, 후면 금속(131)은 마이크로-비아(121) 내의 전극 및 후면 플러그/연결 금속(147)으로서 역할한다. 금속의 두께, 형상, 및 유형은 공진기/필터 설계의 함수로서 변화할 수 있다. 일 예로서, 후면 전극(131) 및 비아 플러그 금속(147)은 상이한 금속들일 수 있다. 특정 예에 있어서, 이러한 후면 금속들(131, 147)은 압전 층(120)의 표면 상에 증착되고 패턴화될 수 있거나 또는 기판(112)의 후면으로 다시 라우팅(reroute)될 수 있다. 일 예에 있어서, 후면 금속 전극은, 후면 금속 전극이 공유된 후면 트렌치를 형성하는 동안 생성된 시드 기판의 하나 이상의 측벽들과 접촉하게 되지 않도록 이것이 공유된 후면 트렌치의 경계들 내에 구성되도록 패턴화될 수 있다.15D (device 1504) may represent method steps for forming back surface metal electrode 131 and back surface metal 147, similar to those described in FIG. 10 . In one example, formation of the back surface metal electrode 131 may include deposition and patterning of metal materials within the shared back surface trench 113 . Here, back surface metal 131 serves as the electrode in micro-via 121 and back surface plug/connection metal 147 . The thickness, shape, and type of metal can vary as a function of resonator/filter design. As an example, the back electrode 131 and the via plug metal 147 may be different metals. In a particular example, these backside metals 131 and 147 may be deposited and patterned on the surface of the piezoelectric layer 120 or routed back to the backside of the substrate 112 . In one example, the back surface metal electrode may be patterned such that it is configured within the boundaries of the shared back surface trench such that the back surface metal electrode does not come into contact with one or more sidewalls of the seed substrate created while forming the shared back surface trench. can

도 15e(디바이스(1505))는, 일시적인 접착제(217)를 제거하기 위한 일시적인 캐리어(218)의 결합-해제(de-bonding) 및 디바이스의 상면의 세정 이후의, 도 11a 및 도 11b에서 설명된 것과 유사한, 후면 캡 구조체(162)를 결합하는 방법 단계를 나타낼 수 있다. 당업자들은 이상에서 설명된 방법 단계들의 다른 변형예들, 수정예들, 및 대안예들을 인식할 것이다.15E (device 1505) is shown in FIGS. 11A and 11B after de-bonding of the temporary carrier 218 to remove the temporary adhesive 217 and cleaning the top surface of the device. Similar method steps for assembling the rear cap structure 162 may be presented. Those skilled in the art will recognize other variations, modifications, and alternatives to the method steps described above.

본원에서 사용되는 용어 "기판"은 벌크 기판을 의미할 수 있거나 또는, 에피택셜 영역들, 또는 기능적 영역들을 포함하는 알루미늄, 갈륨, 또는, 알루미늄 및 갈륨 및 질소의 3원 화합물, 조합들, 및 유사한 것과 같은 위에 놓이는 성장 구조체들을 포함할 수 있다.As used herein, the term “substrate” may refer to a bulk substrate, or aluminum, gallium, or ternary compounds of aluminum and gallium and nitrogen, combinations, and the like comprising epitaxial regions, or functional regions. It may include overlying growth structures such as those.

본 발명을 사용하여 기존의 기술들을 뛰어 넘는 하나 이상의 이점들이 달성된다. 구체적으로, 본 디바이스는 당업계의 일반적인 기술 중 하나에 따라서 통상적인 재료들 및/또는 방법들을 사용하여 상대적으로 간단하고 비용 효율적인 방식으로 제조될 수 있다. 본 방법을 사용하면, 웨이퍼 레벨 프로세스를 통한 3-차원 적층의 다수의 방법들을 사용하여 신뢰할 수 있는 단결정 기반 음향 공진기를 생성할 수 있다. 이러한 필터들 또는 공진기들은 RF 필터 디바이스, RF 필터 시스템, 또는 유사한 것 내에 구현될 수 있다. 실시예에 의존하여, 이러한 이점들 중 하나 이상이 달성될 수 있다. 물론, 다른 변형예들, 수정예들, 및 대안예들이 존재할 수 있다.One or more advantages over existing techniques are achieved using the present invention. Specifically, the device can be fabricated in a relatively simple and cost effective manner using conventional materials and/or methods according to one of the techniques common in the art. Using this method, it is possible to create a reliable single crystal based acoustic resonator using multiple methods of 3-dimensional stacking via a wafer level process. These filters or resonators may be implemented within an RF filter device, RF filter system, or the like. Depending on the embodiment, one or more of these advantages may be achieved. Of course, other variations, modifications, and alternatives may exist.

4G LTE 및 5G가 나날이 대중화됨에 따라, 무선 데이터 통신은 약 5GHz 및 더 높은 주파수들을 갖는 고 성능 RF 필터들을 요구한다. 약 3 GHz 및 그 이하의 주파수들에서 동작하는 이러한 필터들에서 널리 사용되는 벌크 음향파 공진기(bulk acoustic wave resonator; BAWR)들은 이러한 요구들을 충족시키기 위한 선두적인 후보들이다. 현재 벌크 음향파 공진기들은 다결정질 압전 AlN 박막들을 사용하며, 여기에서 각각의 결정립(grain)의 c-축은 필름의 표면에 대해 수직으로 정렬되어 높은 압전 성능을 허용하며, 반면 결정립의 a- 또는 b-축은 랜덤하게 분포된다. 이러한 특별한 결정립 분포는, 압전 필름의 두께가 약 1 um 및 그 이상일 때 잘 작동하며, 이는 1 내지 3 GHz의 범위의 주파수들에서 동작하는 벌크 음향파(bulk acoustic wave; BAW) 필터들에 대한 완벽한 두께이다. 그러나, 다결정질 압전 필름들의 품질은, 약 5 GHz 및 그 이상의 주파수들에서 동작하는 공진기들 및 필터들에 대해 요구되는 약 0.5 um보다 아래로 두께들이 감소함에 따라 빠르게 열화된다.As 4G LTE and 5G become more popular day by day, wireless data communication requires high performance RF filters with frequencies around 5 GHz and higher. Bulk acoustic wave resonators (BAWRs), which are widely used in such filters operating at frequencies of about 3 GHz and below, are leading candidates for meeting these needs. Current bulk acoustic wave resonators use polycrystalline piezoelectric AlN thin films, in which the c-axis of each grain is aligned perpendicular to the surface of the film, allowing high piezoelectric performance, while the a- or b-axis of the grain -Axes are randomly distributed. This particular grain distribution works well when the thickness of the piezoelectric film is about 1 μm and greater, which is perfect for bulk acoustic wave (BAW) filters operating at frequencies ranging from 1 to 3 GHz. is the thickness However, the quality of polycrystalline piezoelectric films degrades rapidly as thicknesses decrease below about 0.5 um required for resonators and filters operating at frequencies of about 5 GHz and above.

호환가능 결정질 기판들 상에 성장된 단결정질 또는 에피택셜 압전 박막들은, 예를 들어, 0.4 um와 같은 매우 얇은 두께들에서도 양호한 결정질 품질 및 높은 압전 성능을 나타낸다. 본 발명은, 고 주파수 BAW 필터 애플리케이션들에 대한 단결정질 또는 에피택셜 압전 박막들을 갖는 고 품질 벌크 음향파 공진기들에 대한 제조 프로세스들 및 구조체들을 제공한다.Monocrystalline or epitaxial piezoelectric thin films grown on compatible crystalline substrates exhibit good crystalline quality and high piezoelectric performance even at very thin thicknesses, for example 0.4 um. The present invention provides fabrication processes and structures for high quality bulk acoustic wave resonators with monocrystalline or epitaxial piezoelectric thin films for high frequency BAW filter applications.

BAWR들은, 결정질 형태, 즉, 다결정질 또는 단결정질 형태의 압전 재료, 예를 들어, AlN을 필요로 한다. 필름의 품질은, 그 위에 필름이 성장되는 층의 화학적, 결정질, 또는 토포그래픽적(topographical) 품질에 강하게 의존한다. (필름 벌크 음향 공진기(film bulk acoustic resonator; FBAR) 또는 견고 장착형 공진기(solidly mounted resonator; SMR) 기하구조를 포함하는) 통상적인 BAWR 프로세스들에 있어서, 압전 필름은 패턴화된 하단 전극 상에 성장되며, 이는 일반적으로 몰리브데넘(Mo), 텅스텐(W), 또는 루테늄(Ru)으로 만들어진다. 패턴화된 하단 전극의 표면 기하구조는 압전 필름의 결정질 배향 및 결정질 품질에 크게 영향을 주며, 이는 구조체의 복잡한 수정을 필요로 한다.BAWRs require a piezoelectric material, eg AlN, in crystalline form, ie polycrystalline or monocrystalline form. The quality of a film strongly depends on the chemical, crystalline, or topographical quality of the layer on which the film is grown. In conventional BAWR processes (including film bulk acoustic resonator (FBAR) or solidly mounted resonator (SMR) geometry), a piezoelectric film is grown on a patterned bottom electrode and , which is usually made of molybdenum (Mo), tungsten (W), or ruthenium (Ru). The surface geometry of the patterned bottom electrode greatly affects the crystalline orientation and crystalline quality of the piezoelectric film, which requires complex modification of the structure.

따라서, 본 발명은, 향상된 궁극적인 품질 인자 및 RF 필터들에 대한 전자-기계적 결합을 갖는 BAWR을 생성하기 위하여 단결정질 압전 필름들 및 박막 전사 프로세스들을 사용한다. 이러한 방법들 및 구조체들은 현대의 데이터 통신의 성장하는 요구들을 충족시키기 위해 단결정질 또는 에피택셜 압전 필름들을 사용하는 RF 필터들에 대한 제조 방법들 및 구조체들을 가능하게 한다.Accordingly, the present invention uses monocrystalline piezoelectric films and thin film transfer processes to create a BAWR with improved ultimate quality factor and electro-mechanical coupling to RF filters. These methods and structures enable fabrication methods and structures for RF filters using monocrystalline or epitaxial piezoelectric films to meet the growing demands of modern data communications.

일 예에 있어서, 본 발명은 음향 공진기 디바이스들에 대한 전사 구조체들 및 프로세스들을 제공하며, 이는 고 주파수에서 뛰어난 음향파 제어 및 높은 Q를 위한 평면, 고-품질, 단결정 압전 필름을 제공한다. 이상에서 설명된 바와 같이, 다결정질 압전 층들은 고 주파수에서 Q를 제한한다. 또한, 패턴화된 전극들 상에 에피택셜 압전 층들을 성장시키는 것은 압전 층의 결정질 배향에 영향을 주며, 이는 결과적인 공진기들의 타이트한 경계 제어를 갖는 능력을 제한한다. 이하에서 추가로 설명되는 바와 같이, 본 발명의 실시예들은 이러한 제한들을 극복할 수 있으며, 개선된 성능 및 비용-효율을 나타낼 수 있다.In one example, the present invention provides transfer structures and processes for acoustic resonator devices, which provide a planar, high-quality, monocrystalline piezoelectric film for high Q and excellent acoustic wave control at high frequencies. As explained above, polycrystalline piezoelectric layers limit Q at high frequencies. Also, growing epitaxial piezoelectric layers on patterned electrodes affects the crystalline orientation of the piezoelectric layer, which limits the ability of the resulting resonators to have tight boundary control. As described further below, embodiments of the present invention may overcome these limitations and exhibit improved performance and cost-effectiveness.

도 16a-도 16c 내지 도 31a-도 31c는 희생 층을 갖는 전사 구조체를 사용하는 음향 공진기 디바이스에 대한 제조 방법을 예시한다. 이하에서 설명되는 이러한 일련의 도면에서, "a" 도면들은 본 발명의 다양한 실시예들에 따른 단결정 공진기 디바이스의 상단 단면도를 예시하는 간략화된 도면들이다. "b" 도면들은 "a" 도면들 내의 동일한 디바이스들의 세로 단면도들을 예시하는 간략화된 도면들을 도시한다. 마찬가지로, "c" 도면들은 "a" 도면들 내의 동일한 디바이스들의 가로 단면도들을 예시하는 간략화된 도면들을 도시한다. 일부 경우들에 있어서, 특정 특징들은 다른 특징들 및 이러한 특징들 사이의 관계들을 강조하기 위해 생략된다. 당업자들은 이러한 일련의 도면들에 도시된 예들에 대한 변형예들, 수정예들, 및 대안예들을 인식할 것이다.16A-16C-31A-31C illustrate a fabrication method for an acoustic resonator device using a transfer structure with a sacrificial layer. In this series of figures described below, the "a" figures are simplified views illustrating a top cross-sectional view of a single crystal resonator device in accordance with various embodiments of the present invention. The "b" figures show simplified diagrams illustrating longitudinal cross-sections of the same devices in the "a" figures. Likewise, the "c" figures show simplified diagrams illustrating transverse cross-sectional views of the same devices in the "a" figures. In some cases, certain features are omitted to emphasize other features and relationships between these features. Those skilled in the art will recognize variations, modifications, and alternatives to the examples shown in this series of figures.

도 16a 내지 도 16c(각각 디바이스들(1601 내지 1603))는, 본 발명의 일 예에 따른 단결정 음향 공진기 디바이스들에 대한 희생 층을 사용하는 전사 프로세스에 대한 방법 단계들 및 단결정 음향 공진기 디바이스의 다양한 단면도들을 예시하는 간략화된 도면들이다. 도시된 바와 같이, 이러한 도면들은 성장 기판(1610) 위에 놓이도록 압전 필름(1620)을 형성하는 방법 단계를 예시한다. 일 예에 있어서, 성장 기판(1610)은 실리콘(S), 실리콘 탄화물(SiC), 또는 다른 유사한 재료들을 포함할 수 있다. 압전 필름(1620)은, 알루미늄 질화물(AlN), 갈륨 질화물(GaN), 또는 다른 유사한 재료들을 포함하는 에피택셜 필름일 수 있다. 추가적으로, 이러한 압전 기판은 두께 트리밍(thickness trim)을 겪을 수 있다.16A-16C (devices 1601-1603, respectively) show method steps for a transfer process using a sacrificial layer for single-crystal acoustic resonator devices and various single-crystal acoustic resonator devices according to an example of the present invention. These are simplified drawings illustrating cross-sectional views. As shown, these figures illustrate method steps for forming a piezoelectric film 1620 to overlie a growth substrate 1610 . In one example, the growth substrate 1610 may include silicon (S), silicon carbide (SiC), or other similar materials. The piezoelectric film 1620 may be an epitaxial film comprising aluminum nitride (AlN), gallium nitride (GaN), or other similar materials. Additionally, such piezoelectric substrates may undergo a thickness trim.

도 17a 내지 도 17c(각각 디바이스들(1701 내지 1703))는, 본 발명의 일 예에 따른 단결정 음향 공진기 디바이스들에 대한 희생 층을 사용하는 전사 프로세스에 대한 방법 단계들 및 단결정 음향 공진기 디바이스의 다양한 단면도들을 예시하는 간략화된 도면들이다. 도시된 바와 같이, 이러한 도면들은, 압전 필름(1620)의 표면 영역 위에 놓이도록 제1 전극(1710)을 형성하는 방법 단계를 예시한다. 일 예에 있어서, 제1 전극(1710)은 몰리브데넘(Mo), 루테늄(Ru), 텅스텐(W), 또는 다른 유사한 재료들을 포함할 수 있다. 특정 예에 있어서, 제1 전극(1710)은 경사도를 갖는 건식 에칭을 겪을 수 있다. 일 예에 있어서, 경사도는 약 60 도일 수 있다.17A-17C (devices 1701-1703, respectively) show method steps for a transfer process using a sacrificial layer for single-crystal acoustic resonator devices and various single-crystal acoustic resonator devices according to an example of the present invention. These are simplified drawings illustrating cross-sectional views. As shown, these figures illustrate method steps for forming the first electrode 1710 to overlie the surface area of the piezoelectric film 1620 . In one example, the first electrode 1710 may include molybdenum (Mo), ruthenium (Ru), tungsten (W), or other similar materials. In a specific example, the first electrode 1710 may undergo dry etching with a gradient. In one example, the slope may be about 60 degrees.

도 18a 내지 도 18c(각각 디바이스들(1801 내지 1803))는, 본 발명의 일 예에 따른 단결정 음향 공진기 디바이스들에 대해 희생 층을 사용하는 전사 프로세스에 대한 방법 단계들 및 단결정 음향 공진기 디바이스의 다양한 단면도들을 예시하는 간략화된 도면들이다. 도시된 바와 같이, 이러한 도면들은 제1 전극(1710) 및 압전 필름(1620) 위에 놓이도록 제1 패시베이션(passivation) 층(1810)을 형성하는 방법 단계를 예시한다. 일 예에 있어서, 제1 패시베이션 층(1810)은 실리콘 질화물(SiN), 실리콘 산화물(SiO), 또는 다른 유사한 재료들을 포함할 수 있다. 특정 예에 있어서, 제1 패시베이션 층(1810)은 약 50 nm 내지 약 100 nm의 범위의 두께를 가질 수 있다.18A-18C (devices 1801-1803, respectively) show method steps for a transfer process using a sacrificial layer for single-crystal acoustic resonator devices according to an example of the present invention and various single-crystal acoustic resonator devices. These are simplified drawings illustrating cross-sectional views. As shown, these figures illustrate method steps for forming a first passivation layer 1810 to overlie the first electrode 1710 and the piezoelectric film 1620 . In one example, the first passivation layer 1810 may include silicon nitride (SiN), silicon oxide (SiO), or other similar materials. In a specific example, the first passivation layer 1810 can have a thickness ranging from about 50 nm to about 100 nm.

도 19a 내지 도 19c(각각 디바이스들(1901 내지 1903))는, 본 발명의 일 예에 따른 단결정 음향 공진기 디바이스들에 대한 희생 층을 사용하는 전사 프로세스에 대한 방법 단계들 및 단결정 음향 공진기 디바이스의 다양한 단면도들을 예시하는 간략화된 도면들이다. 도시된 바와 같이, 이러한 도면들은, 제1 전극(1810)의 일 부분 및 압전 필름(1620)의 일 부분 위에 놓이도록 희생 층(1910)을 형성하는 방법 단계를 예시한다. 일 예에 있어서, 희생 층(1910)은 다결정질 실리콘(폴리-Si), 비정질 실리콘(a-Si), 또는 다른 유사한 재료들을 포함할 수 있다. 특정 예에 있어서, 이러한 희생 층(1910)은 경사도를 갖는 건식 에칭을 겪을 수 있으며, 약 1 um의 두께로 증착될 수 있다. 추가로, 인 도핑형 SiO2(PSG)가 지지 층(예를 들어, SiNx)의 상이한 조합을 갖는 희생 층으로서 사용될 수 있다.19A-19C (devices 1901-1903, respectively) show method steps for a transfer process using a sacrificial layer for single-crystal acoustic resonator devices and various single-crystal acoustic resonator devices according to an example of the present invention. These are simplified drawings illustrating cross-sectional views. As shown, these figures illustrate method steps for forming a sacrificial layer 1910 overlying a portion of the first electrode 1810 and a portion of the piezoelectric film 1620 . In one example, the sacrificial layer 1910 may include polycrystalline silicon (poly-Si), amorphous silicon (a-Si), or other similar materials. In a specific example, this sacrificial layer 1910 may undergo a dry etch with a gradient and may be deposited to a thickness of about 1 um. Additionally, phosphorus-doped SiO 2 (PSG) can be used as a sacrificial layer with different combinations of support layers (eg, SiN x ).

도 20a 내지 도 20c(각각 디바이스들(2001 내지 2003))는, 본 발명의 일 예에 따른 단결정 음향 공진기 디바이스들에 대한 희생 층을 사용하는 전사 프로세스에 대한 방법 단계들 및 단결정 음향 공진기 디바이스의 다양한 단면도들을 예시하는 간략화된 도면들이다. 도시된 바와 같이, 이러한 도면들은, 희생 층(1910), 제1 전극(1710), 및 압전 필름(1620) 위에 놓이도록 지지 층(2010)을 형성하는 방법 단계를 예시한다. 일 예에 있어서, 지지 층(2010)은 실리콘 이산화물(SiO2), 실리콘 질화물(SiN), 또는 다른 유사한 재료들을 포함할 수 있다. 특정 예에 있어서, 이러한 지지 층(2010)은 약 2-3 um의 두께로 증착될 수 있다. 이상에서 설명된 바와 같이, 다른 지지 층들(예를 들어, SiNx)이 PSG 희생 층의 경우에 사용될 수 있다.20A-20C (devices 2001-2003, respectively) show method steps for a transfer process using a sacrificial layer for single crystal acoustic resonator devices and various single crystal acoustic resonator devices according to an example of the present invention. These are simplified drawings illustrating cross-sectional views. As shown, these figures illustrate method steps for forming the support layer 2010 to overlie the sacrificial layer 1910 , the first electrode 1710 , and the piezoelectric film 1620 . In one example, the support layer 2010 may include silicon dioxide (SiO 2 ), silicon nitride (SiN), or other similar materials. In a specific example, this support layer 2010 may be deposited to a thickness of about 2-3 um. As described above, other support layers (eg SiN x ) may be used in the case of the PSG sacrificial layer.

도 21a 내지 도 21c(각각 디바이스들(2101 내지 2103))는, 본 발명의 일 예에 따른 단결정 음향 공진기 디바이스들에 대해 희생 층을 사용하는 전사 프로세스에 대한 방법 단계들 및 단결정 음향 공진기 디바이스의 다양한 단면도들을 예시하는 간략화된 도면들이다. 도시된 바와 같이, 이러한 도면들은 연마된 지지 층(2011)을 형성하기 위해 지지 층(2010)을 연마하는 방법 단계를 예시한다. 일 예에 있어서, 연마 프로세스는 화학적-기계적 평탄화 프로세스 또는 유사한 것을 포함할 수 있다.21A-21C (devices 2101-2103, respectively) show method steps for a transfer process using a sacrificial layer for single-crystal acoustic resonator devices and various single-crystal acoustic resonator devices according to an example of the present invention. These are simplified drawings illustrating cross-sectional views. As shown, these figures illustrate method steps for polishing support layer 2010 to form polished support layer 2011 . In one example, the polishing process may include a chemical-mechanical planarization process or the like.

도 22a 내지 도 22c(각각 디바이스들(2201 내지 2203))는, 본 발명의 일 예에 따른 단결정 음향 공진기 디바이스들에 대한 희생 층을 사용하는 전사 프로세스에 대한 방법 단계들 및 단결정 음향 공진기 디바이스의 다양한 단면도들을 예시하는 간략화된 도면들이다. 도시된 바와 같이, 이러한 도면들은 디바이스를 뒤집는 것 및 결합 기판(2210) 위에 놓이도록 위에 놓이는 지지 층(2011)을 물리적으로 결합하는 것을 예시한다. 일 예에 있어서, 결합 기판(2210)은 실리콘(Si), 사파이어(Al2O3), 실리콘 이산화물(SiO2), 실리콘 탄화물(SiC), 또는 다른 유사한 재료들을 갖는 기판 위에 놓이는 결합 지지 층(2220)(SiO2 또는 유사한 재료)을 포함할 수 있다. 특정 실시예에 있어서, 결합 기판(2210)의 결합 지지 층(2220)은 연마된 지지 층(2011)에 물리적으로 결합된다. 추가적으로, 물리적 결합 프로세스는 섭씨 300 도 어닐링 프로세스가 이어지는 실온 결합 프로세스를 포함할 수 있다.22A-22C (devices 2201-2203, respectively) show method steps for a transfer process using a sacrificial layer for single-crystal acoustic resonator devices and various single-crystal acoustic resonator devices according to an example of the present invention. These are simplified drawings illustrating cross-sectional views. As shown, these figures illustrate turning the device over and physically bonding the overlying support layer 2011 to overlie the bonded substrate 2210 . In one example, the bonding substrate 2210 is a bonding support layer overlying a substrate having silicon (Si), sapphire (Al 2 O 3 ), silicon dioxide (SiO 2 ), silicon carbide (SiC), or other similar materials. 2220) (SiO 2 or similar material). In certain embodiments, bonded support layer 2220 of bonding substrate 2210 is physically bonded to polished support layer 2011 . Additionally, the physical bonding process may include a room temperature bonding process followed by a 300 degree Celsius annealing process.

도 23a 내지 도 23c(각각 디바이스들(2301 내지 2303))는, 본 발명의 일 예에 따른 단결정 음향 공진기 디바이스들에 대한 희생 층을 사용하는 전사 프로세스에 대한 방법 단계들 및 단결정 음향 공진기 디바이스의 다양한 단면도들을 예시하는 간략화된 도면들이다. 도시된 바와 같이, 이러한 도면들은, 성장 기판(1610)을 제거하는 방법 단계 또는 달리 압전 필름(1620)의 전사를 예시한다. 일 예에 있어서, 제거 프로세스는 그라인딩 프로세스, 블랭킷 에칭 프로세스, 필름 전사 프로세스, 이온 주입 전사 프로세스, 레이저 크랙 전사 프로세스 또는 유사한 것 및 이들의 조합들을 포함할 수 있다.23A-23C (devices 2301-2303, respectively) show method steps for a transfer process using a sacrificial layer for single-crystal acoustic resonator devices and various single-crystal acoustic resonator devices according to an example of the present invention. These are simplified drawings illustrating cross-sectional views. As shown, these figures illustrate the method steps of removing the growth substrate 1610 or otherwise transferring the piezoelectric film 1620 . In one example, the removal process may include a grinding process, a blanket etch process, a film transfer process, an ion implantation transfer process, a laser crack transfer process, or the like, and combinations thereof.

도 24a 내지 도 24c(각각 디바이스들(2401 내지 2403))는, 본 발명의 일 예에 따른 단결정 음향 공진기 디바이스들에 대한 희생 층을 사용하는 전사 프로세스에 대한 방법 단계들 및 단결정 음향 공진기 디바이스의 다양한 단면도들을 예시하는 간략화된 도면들이다. 도시된 바와 같이, 이러한 도면들은, 제1 전극(1710) 위에 놓이도록 압전 필름(1620)(압전 필름(1621)이 됨) 내에 전극 접촉 비아(2410)를 형성하고, 희생 층(1910) 위에 놓이도록 압전 필름(1620) 및 제1 패시베이션 층(1810) 내에 하나 이상의 릴리즈(release) 홀들(2420)을 형성하는 방법 단계를 예시한다. 비아 형성 프로세스들은 다양한 유형들의 에칭 프로세스들을 포함할 수 있다.24A-24C (devices 2401-2403, respectively) show method steps for a transfer process using a sacrificial layer for single-crystal acoustic resonator devices and various single-crystal acoustic resonator devices according to an example of the present invention. These are simplified drawings illustrating cross-sectional views. As shown, these figures form an electrode contact via 2410 in a piezoelectric film 1620 (which becomes the piezoelectric film 1621) to overlie the first electrode 1710, and overlying the sacrificial layer 1910. The method step of forming one or more release holes 2420 in the piezoelectric film 1620 and the first passivation layer 1810 to be Via formation processes can include various types of etching processes.

도 25a 내지 도 25c(각각 디바이스들(2501 내지 2503))는, 본 발명의 일 예에 따른 단결정 음향 공진기 디바이스들에 대한 희생 층을 사용하는 전사 프로세스에 대한 방법 단계들 및 단결정 음향 공진기 디바이스의 다양한 단면도들을 예시하는 간략화된 도면들이다. 도시된 바와 같이, 이러한 도면들은 압전 필름(1621) 위에 놓이도록 제2 전극(2510)을 형성하는 방법 단계를 예시한다. 일 예에 있어서, 제2 전극(2510)의 형성은, 몰리브데넘(Mo), 루테늄(Ru), 텅스텐(W), 또는 다른 유사한 재료들을 증착하는 것; 및 그런 다음, 전극 캐비티(2511)을 형성하기 위해, 그리고 상단 금속(2520)을 형성하기 위하여 제2 전극으로부터 부분(2511)을 제거하기 위해 제2 전극(2510)을 에칭하는 것을 포함한다. 추가로, 상단 금속(2520)은 전극 접촉 비아(2410)를 통해 제1 전극(1720)에 물리적으로 결합된다.25A-25C (devices 2501-2503, respectively) show method steps for a transfer process using a sacrificial layer for single-crystal acoustic resonator devices and various single-crystal acoustic resonator devices according to an example of the present invention. These are simplified drawings illustrating cross-sectional views. As shown, these figures illustrate method steps for forming the second electrode 2510 to overlie the piezoelectric film 1621 . In one example, formation of the second electrode 2510 may be accomplished by depositing molybdenum (Mo), ruthenium (Ru), tungsten (W), or other similar materials; and then etching the second electrode 2510 to form the electrode cavity 2511 and to remove the portion 2511 from the second electrode to form the top metal 2520 . Additionally, top metal 2520 is physically coupled to first electrode 1720 via electrode contact via 2410 .

도 26a 내지 도 26c(각각 디바이스들(2601 내지 2603))는, 본 발명의 일 예에 따른 단결정 음향 공진기 디바이스들에 대한 희생 층을 사용하는 전사 프로세스에 대한 방법 단계들 및 단결정 음향 공진기 디바이스의 다양한 단면도들을 예시하는 간략화된 도면들이다. 도시된 바와 같이, 이러한 도면들은, 제2 전극(2510)의 일 부분 및 압전 필름(1621)의 일 부분 위에 놓이도록 제1 접촉 금속(2610)을 형성하고, 및 상단 금속(2520)의 일 부분 및 압전 필름(1621)의 일 부분 위에 놓이도록 제2 접촉 금속(2611)을 형성하는 방법 단계를 예시한다. 일 예에 있어서, 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.26A-26C (devices 2601-2603, respectively) show method steps for a transfer process using a sacrificial layer for single-crystal acoustic resonator devices and various single-crystal acoustic resonator devices according to an example of the present invention. These are simplified drawings illustrating cross-sectional views. As shown, these figures form a first contact metal 2610 to overlie a portion of the second electrode 2510 and a portion of the piezoelectric film 1621, and a portion of the top metal 2520. and a method step of forming the second contact metal 2611 to overlie a portion of the piezoelectric film 1621 . In one example, the first and second contact metals are gold (Au), aluminum (Al), copper (Cu), nickel (Ni), aluminum bronze (AlCu), or related alloys of these materials, or other Similar materials may be included.

도 27a 내지 도 27c(각각 디바이스들(2701 내지 2703))는, 본 발명의 일 예에 따른 단결정 음향 공진기 디바이스들에 대한 희생 층을 사용하는 전사 프로세스에 대한 방법 단계들 및 단결정 음향 공진기 디바이스의 다양한 단면도들을 예시하는 간략화된 도면들이다. 도시된 바와 같이, 이러한 도면들은 제2 전극(2510), 상단 금속(2520), 및 압전 필름(1621) 위에 놓이도록 제2 패시베이션 층(2710)을 형성하는 방법 단계를 예시한다. 일 예에 있어서, 제2 패시베이션 층(2710)은 실리콘 질화물(SiN), 실리콘 산화물(SiO), 또는 다른 유사한 재료들을 포함할 수 있다. 특정 예에 있어서, 제2 패시베이션 층(2710)은 약 50 nm 내지 약 100 nm의 범위의 두께를 가질 수 있다.27A-27C (devices 2701-2703, respectively) show method steps for a transfer process using a sacrificial layer for single-crystal acoustic resonator devices and various single-crystal acoustic resonator devices according to an example of the present invention. These are simplified drawings illustrating cross-sectional views. As shown, these figures illustrate method steps for forming a second passivation layer 2710 to overlie the second electrode 2510 , the top metal 2520 , and the piezoelectric film 1621 . In one example, the second passivation layer 2710 may include silicon nitride (SiN), silicon oxide (SiO), or other similar materials. In certain examples, the second passivation layer 2710 can have a thickness ranging from about 50 nm to about 100 nm.

도 28a 내지 도 28c(각각 디바이스들(2801 내지 2803))는, 본 발명의 일 예에 따른 단결정 음향 공진기 디바이스들에 대한 희생 층을 사용하는 전사 프로세스에 대한 방법 단계들 및 단결정 음향 공진기 디바이스의 다양한 단면도들을 예시하는 간략화된 도면들이다. 도시된 바와 같이, 이러한 도면들은 공기 캐비티(2810)를 형성하기 위해 희생 층(1910)을 제거하는 방법 단계를 예시한다. 일 예에 있어서, 제거 프로세스는 폴리-Si 에칭 또는 a-Si 에칭, 또는 유사한 것을 포함할 수 있다.28A-28C (devices 2801-2803, respectively) show method steps for a transfer process using a sacrificial layer for single-crystal acoustic resonator devices and various single-crystal acoustic resonator devices according to an example of the present invention. These are simplified drawings illustrating cross-sectional views. As shown, these figures illustrate method steps for removing the sacrificial layer 1910 to form the air cavity 2810 . In one example, the removal process may include a poly-Si etch or an a-Si etch, or the like.

도 29a 내지 도 29c(각각 디바이스들(2901 내지 2903))는, 본 발명의 다른 예에 따른 단결정 음향 공진기 디바이스들에 대한 희생 층을 사용하는 전사 프로세스에 대한 방법 단계들 및 단결정 음향 공진기 디바이스의 다양한 단면도들을 예시하는 간략화된 도면들이다. 도시된 바와 같이, 이러한 도면들은 프로세싱된 제2 전극(2910) 및 프로세싱된 상단 금속(2920)을 형성하기 위해 제2 전극(2510) 및 상단 금속(2520)을 프로세싱하는 방법 단계를 예시한다. 이러한 단계는 제2 전극(2510) 및 상단 금속(2520)의 형성 다음일 수 있다. 일 예에 있어서, 이러한 2개의 구성요소들을 프로세싱하는 것은, 몰리브데넘(Mo), 루테늄(Ru), 텅스텐(W), 또는 다른 유사한 재료를 증착하는 것; 및 그런 다음 전극 캐비티(2912)를 갖는 프로세싱된 제2 전극(2910) 및 프로세싱된 상단 금속(2920)을 형성하기 위해 이러한 재료를 에칭(예를 들어, 건식 에칭 또는 유사한 것)하는 것을 포함한다. 프로세싱된 상단 금속(2920)은 부분(2911)의 제거에 의해 프로세싱된 제2 전극(2910)으로부터 분리된 채로 남아 있는다. 특정 예에 있어서, 프로세싱된 제2 전극(2910)은, Q를 증가시키기 위해 프로세싱된 제2 전극(2910) 상에 구성된 에너지 국한(confinement) 구조체의 추가에 의해 특징지어 진다.29A-29C (devices 2901-2903, respectively) show method steps for a transfer process using a sacrificial layer for single-crystal acoustic resonator devices and various single-crystal acoustic resonator devices according to another example of the present invention. These are simplified drawings illustrating cross-sectional views. As shown, these figures illustrate method steps for processing second electrode 2510 and top metal 2520 to form processed second electrode 2910 and processed top metal 2920 . This step may follow the formation of second electrode 2510 and top metal 2520 . In one example, processing these two components may include depositing molybdenum (Mo), ruthenium (Ru), tungsten (W), or other similar material; and then etching (eg, dry etching or the like) these materials to form a processed second electrode 2910 with an electrode cavity 2912 and a processed top metal 2920 . The processed top metal 2920 remains separated from the processed second electrode 2910 by the removal of portion 2911 . In a specific example, the processed second electrode 2910 is characterized by the addition of an energy confinement structure configured on the processed second electrode 2910 to increase Q.

도 30a 내지 도 30c(각각 디바이스들(3001 내지 3003))는, 본 발명의 다른 예에 따른 단결정 음향 공진기 디바이스들에 대한 희생 층을 사용하는 전사 프로세스에 대한 방법 단계들 및 단결정 음향 공진기 디바이스의 다양한 단면도들을 예시하는 간략화된 도면들이다. 도시된 바와 같이, 이러한 도면들은 프로세싱된 제1 전극(2310)을 형성하기 위해 제1 전극(1710)을 프로세싱하는 방법 단계를 예시한다. 이러한 단계는 제1 전극(1710)의 형성 다음일 수 있다. 일 예에 있어서, 이러한 2개의 구성요소들의 프로세싱은, 몰리브데넘(Mo), 루테늄(Ru), 텅스텐(W), 또는 다른 유사한 재료들을 증착하는 것; 및 그런 다음, 프로세싱된 제2 전극(2910)과 유사하게, 전극 캐비티를 갖는 프로세싱된 제1 전극(3010)을 형성하기 위해 이러한 재료를 에칭(예를 들어, 건식 에칭 또는 유사한 것)하는 것을 포함한다. 공기 캐비티(2811)는 프로세싱된 제1 전극(3010)에 기인하는 캐비티 형상의 변화를 도시한다. 특정 예에 있어서, 프로세싱된 제1 전극(3010)은, Q를 증가시키기 위해 프로세싱된 제2 전극(3010) 상에 구성된 에너지 국한 구조체의 추가에 의해 특징지어진다.30A-30C (devices 3001-3003, respectively) show method steps for a transfer process using a sacrificial layer for single-crystal acoustic resonator devices and various single-crystal acoustic resonator devices according to another example of the present invention. These are simplified drawings illustrating cross-sectional views. As shown, these figures illustrate method steps for processing the first electrode 1710 to form the processed first electrode 2310 . This step may follow formation of the first electrode 1710 . In one example, processing of these two components may include depositing molybdenum (Mo), ruthenium (Ru), tungsten (W), or other similar materials; and then etching (eg, dry etching or the like) this material to form a processed first electrode 3010 having an electrode cavity, similar to the processed second electrode 2910. do. Air cavity 2811 shows the change in cavity shape due to the processed first electrode 3010 . In a particular example, the processed first electrode 3010 is characterized by the addition of an energy confinement structure configured on the processed second electrode 3010 to increase Q.

도 31a 내지 도 31c(각각 디바이스들(3101 내지 3103))는, 본 발명의 다른 예에 따른 단결정 음향 공진기 디바이스들에 대한 희생 층을 사용하는 전사 프로세스에 대한 방법 단계들 및 단결정 음향 공진기 디바이스의 다양한 단면도들을 예시하는 간략화된 도면들이다. 도시된 바와 같이, 이러한 도면들은, 프로세싱된 제1 전극(2310)을 형성하기 위해 제1 전극(1710) 및 프로세싱된 제2 전극(2910)/프로세싱된 상단 금속(2920)을 형성하기 위해 제2 전극(2510)/상단 금속(2520)을 프로세싱하는 방법 단계를 예시한다. 이러한 단계들은, 도 29a 내지도 29c 및 도 30a 내지 도 30c에 대하여 설명된 바와 같은 각각의 개별적인 전극의 형성 다음일 수 있다. 당업자들은 다른 변형예들, 수정예들, 및 대안예들을 인식할 것이다.31A-31C (devices 3101-3103, respectively) show method steps for a transfer process using a sacrificial layer for single-crystal acoustic resonator devices and various single-crystal acoustic resonator devices according to another example of the present invention. These are simplified drawings illustrating cross-sectional views. As shown, these figures show a first electrode 1710 to form a processed first electrode 2310 and a second electrode to form a processed second electrode 2910/processed top metal 2920. The method steps for processing the electrode 2510/top metal 2520 are illustrated. These steps may follow the formation of each individual electrode as described with respect to FIGS. 29A-29C and 30A-30C. Those skilled in the art will recognize other variations, modifications, and alternatives.

도 32a 내지 도 32c 내지 도 46a 내지 도 46c는, 희생 층이 없는 전사 구조체를 사용하는 음향 공진기 디바이스에 대한 제조 방법을 예시한다. 이하에서 설명되는 이러한 일련의 도면에서, "a" 도면들은 본 발명의 다양한 실시예들에 따른 단결정 공진기 디바이스의 상단 단면도를 예시하는 간략화된 도면들이다. "b" 도면들은 "a" 도면들 내의 동일한 디바이스들의 세로 단면도들을 예시하는 간략화된 도면들을 도시한다. 마찬가지로, "c" 도면들은 "a" 도면들 내의 동일한 디바이스들의 가로 단면도들을 예시하는 간략화된 도면들을 도시한다. 일부 경우들에 있어서, 특정 특징들은 다른 특징들 및 이러한 특징들 사이의 관계들을 강조하기 위해 생략된다. 당업자들은 이러한 일련의 도면들에 도시된 예들에 대한 변형예들, 수정예들, 및 대안예들을 인식할 것이다.32A-32C-46A-46C illustrate a fabrication method for an acoustic resonator device using a transfer structure without a sacrificial layer. In this series of figures described below, “a” figures are simplified figures illustrating a top cross-sectional view of a single crystal resonator device according to various embodiments of the present invention. The "b" figures show simplified diagrams illustrating longitudinal cross-sections of the same devices in the "a" figures. Likewise, the "c" figures show simplified diagrams illustrating transverse cross-sectional views of the same devices in the "a" figures. In some cases, certain features are omitted to emphasize other features and relationships between these features. Those skilled in the art will recognize variations, modifications, and alternatives to the examples shown in this series of figures.

도 32a 내지 도 32c(각각 디바이스들(3201 내지 3203))는, 본 발명의 일 예에 따른 단결정 음향 공진기 디바이스들에 대한 전사 프로세스에 대한 방법 단계들 및 단결정 음향 공진기 디바이스의 다양한 단면도들을 예시하는 간략화된 도면들이다. 도시된 바와 같이, 이러한 도면들은 성장 기판(3210) 위에 놓이도록 압전 필름(3220)을 형성하는 방법 단계를 예시한다. 일 예에 있어서, 성장 기판(3210)은 실리콘(S), 실리콘 탄화물(SiC), 또는 다른 유사한 재료들을 포함할 수 있다. 압전 필름(3220)은, 알루미늄 질화물(AlN), 갈륨 질화물(GaN), 또는 다른 유사한 재료들을 포함하는 에피택셜 필름일 수 있다. 추가적으로, 이러한 압전 기판은 두께 트리밍을 겪을 수 있다.32A-32C (devices 3201-3203, respectively) are simplified diagrams illustrating method steps for a transfer process for single-crystal acoustic resonator devices and various cross-sectional views of single-crystal acoustic resonator devices according to an example of the present invention. drawings that have been As shown, these figures illustrate method steps for forming a piezoelectric film 3220 to overlie a growth substrate 3210 . In one example, the growth substrate 3210 may include silicon (S), silicon carbide (SiC), or other similar materials. The piezoelectric film 3220 may be an epitaxial film comprising aluminum nitride (AlN), gallium nitride (GaN), or other similar materials. Additionally, such piezoelectric substrates may undergo thickness trimming.

도 33a 내지 도 33c(각각 디바이스들(3301 내지 3303))는, 본 발명의 일 예에 따른 단결정 음향 공진기 디바이스들에 대한 전사 프로세스에 대한 방법 단계들 및 단결정 음향 공진기 디바이스의 다양한 단면도들을 예시하는 간략화된 도면들이다. 도시된 바와 같이, 이러한 도면들은, 압전 필름(3220)의 표면 영역 위에 놓이도록 제1 전극(3310)을 형성하는 방법 단계를 예시한다. 일 예에 있어서, 제1 전극(3310)은 몰리브데넘(Mo), 루테늄(Ru), 텅스텐(W), 또는 다른 유사한 재료들을 포함할 수 있다. 특정 예에 있어서, 제1 전극(3310)은 경사도를 갖는 건식 에칭을 겪을 수 있다. 일 예에 있어서, 경사도는 약 60 도일 수 있다.33A-33C (devices 3301-3303, respectively) are simplified diagrams illustrating method steps for a transfer process for single-crystal acoustic resonator devices and various cross-sectional views of single-crystal acoustic resonator devices according to an example of the present invention. drawings that have been As shown, these figures illustrate method steps for forming the first electrode 3310 to overlie the surface area of the piezoelectric film 3220 . In one example, the first electrode 3310 may include molybdenum (Mo), ruthenium (Ru), tungsten (W), or other similar materials. In a specific example, the first electrode 3310 may undergo dry etching with a gradient. In one example, the slope may be about 60 degrees.

도 34a 내지 도 34c(각각 디바이스들(3401 내지 3403))는, 본 발명의 일 예에 따른 단결정 음향 공진기 디바이스들에 대한 전사 프로세스에 대한 방법 단계들 및 단결정 음향 공진기 디바이스의 다양한 단면도들을 예시하는 간략화된 도면들이다. 도시된 바와 같이, 이러한 도면들은 제1 전극(3310) 및 압전 필름(3220) 위에 놓이도록 제1 패시베이션 층(3410)을 형성하는 방법 단계를 예시한다. 일 예에 있어서, 제1 패시베이션 층(3410)은 실리콘 질화물(SiN), 실리콘 산화물(SiO), 또는 다른 유사한 재료들을 포함할 수 있다. 특정 예에 있어서, 제1 패시베이션 층(3410)은 약 50 nm 내지 약 100 nm의 범위의 두께를 가질 수 있다.34A-34C (devices 3401-3403, respectively) are simplified diagrams illustrating method steps for a transfer process for single-crystal acoustic resonator devices and various cross-sectional views of single-crystal acoustic resonator devices according to an example of the present invention. drawings that have been As shown, these figures illustrate method steps for forming a first passivation layer 3410 to overlie the first electrode 3310 and the piezoelectric film 3220 . In one example, the first passivation layer 3410 may include silicon nitride (SiN), silicon oxide (SiO), or other similar materials. In a specific example, the first passivation layer 3410 can have a thickness ranging from about 50 nm to about 100 nm.

도 35a 내지 도 35c(각각 디바이스들(3501 내지 3503))는, 본 발명의 일 예에 따른 단결정 음향 공진기 디바이스들에 대한 전사 프로세스에 대한 방법 단계들 및 단결정 음향 공진기 디바이스의 다양한 단면도들을 예시하는 간략화된 도면들이다. 도시된 바와 같이, 이러한 도면들은 제1 전극(3310) 및 압전 필름(3220) 위에 놓이도록 지지 층(3510)을 형성하는 방법 단계를 예시한다. 일 예에 있어서, 지지 층(3510)은 실리콘 이산화물(SiO2), 실리콘 질화물(SiN), 또는 다른 유사한 재료들을 포함할 수 있다. 특정 예에 있어서, 이러한 지지 층(3510)은 약 2-3 um의 두께로 증착될 수 있다. 이상에서 설명된 바와 같이, 다른 지지 층들(예를 들어, SiNx)이 PSG 희생 층의 경우에 사용될 수 있다.35A-35C (devices 3501-3503, respectively) are simplified illustrations illustrating method steps for a transfer process for single-crystal acoustic resonator devices and various cross-sectional views of single-crystal acoustic resonator devices according to an example of the present invention. drawings that have been As shown, these figures illustrate method steps for forming a support layer 3510 to overlie the first electrode 3310 and the piezoelectric film 3220 . In one example, the support layer 3510 may include silicon dioxide (SiO 2 ), silicon nitride (SiN), or other similar materials. In a specific example, this support layer 3510 may be deposited to a thickness of about 2-3 um. As described above, other support layers (eg SiN x ) may be used in the case of the PSG sacrificial layer.

도 36a 내지 도 36c(각각 디바이스들(3601 내지 3603))는, 본 발명의 일 예에 따른 단결정 음향 공진기 디바이스들에 대한 전사 프로세스에 대한 방법 단계들 및 단결정 음향 공진기 디바이스의 다양한 단면도들을 예시하는 간략화된 도면들이다. 도시된 바와 같이, 이러한 도면들은 영역(3610) 내에서 (지지 층(3511)을 형성하기 위하여) 지지 층(3510)을 프로세싱하는 선택적인 방법 단계를 예시한다. 일 예에 있어서, 프로세싱하는 것은 평평한 결합 표면을 생성하기 위한 지지 층(3510)의 부분적 에칭을 포함할 수 있다. 특정 예에 있어서, 프로세싱하는 것은 캐비티 영역을 포함할 수 있다. 다른 예들에 있어서, 이러한 단계는 화학적-기계적 평탄화 프로세스 또는 유사한 것과 같은 연마 프로세스들로 대체될 수 있다.36A-36C (devices 3601-3603, respectively) are simplified illustrations illustrating method steps for a transfer process for single-crystal acoustic resonator devices and various cross-sectional views of single-crystal acoustic resonator devices according to an example of the present invention. drawings that have been As shown, these figures illustrate the optional method steps of processing support layer 3510 (to form support layer 3511) within region 3610. In one example, processing may include partial etching of the support layer 3510 to create a planar bonding surface. In certain examples, processing may include a cavity region. In other examples, this step may be replaced with polishing processes such as a chemical-mechanical planarization process or the like.

도 37a 내지 도 37c(각각 디바이스들(3701 내지 3703))는, 본 발명의 일 예에 따른 단결정 음향 공진기 디바이스들에 대한 전사 프로세스에 대한 방법 단계들 및 단결정 음향 공진기 디바이스의 다양한 단면도들을 예시하는 간략화된 도면들이다. 도시된 바와 같이, 이러한 도면들은 (지지 층(3512)을 형성하기 위해) 지지 층(3511)의 일 부분 내에 공기 캐비티(3710)를 형성하는 방법 단계를 예시한다. 일 예에 있어서, 캐비티 형성은 제1 패시베이션 층(3410)에서 정지하는 에칭 프로세스를 포함할 수 있다.37A-37C (devices 3701-3703, respectively) are simplified illustrations illustrating method steps for a transfer process for single-crystal acoustic resonator devices and various cross-sectional views of single-crystal acoustic resonator devices according to an example of the present invention. drawings that have been As shown, these figures illustrate method steps for forming an air cavity 3710 within a portion of support layer 3511 (to form support layer 3512). In one example, cavity formation may include an etching process stopping at the first passivation layer 3410 .

도 38a 내지 도 38c(각각 디바이스들(3901 내지 3903))는, 본 발명의 일 예에 따른 단결정 음향 공진기 디바이스들에 대한 전사 프로세스에 대한 방법 단계들 및 단결정 음향 공진기 디바이스의 다양한 단면도들을 예시하는 간략화된 도면들이다. 도시된 바와 같이, 이러한 도면들은, 제1 패시베이션 층(3410)을 통해 압전 필름(3220)의 일 부분 내에 하나 이상의 캐비티 벤트(vent) 홀들(3810)을 형성하는 방법 단계를 예시한다. 일 예에 있어서, 캐비티 벤트 홀들(3810)은 공기 캐비티(3710)에 연결된다.38A-38C (devices 3901-3903, respectively) are simplified diagrams illustrating method steps for a transfer process for single-crystal acoustic resonator devices and various cross-sectional views of single-crystal acoustic resonator devices according to an example of the present invention. drawings that have been As shown, these figures illustrate method steps for forming one or more cavity vent holes 3810 in a portion of the piezoelectric film 3220 through the first passivation layer 3410 . In one example, cavity vent holes 3810 connect to air cavity 3710.

도 39a 내지 도 39c(각각 디바이스들(3901 내지 3903))는, 본 발명의 일 예에 따른 단결정 음향 공진기 디바이스들에 대한 전사 프로세스에 대한 방법 단계들 및 단결정 음향 공진기 디바이스의 다양한 단면도들을 예시하는 간략화된 도면들이다. 도시된 바와 같이, 이러한 도면들은 디바이스를 뒤집는 것 및 결합 기판(3910) 위에 놓이도록 위에 놓인 지지 층(3512)을 물리적으로 결합하는 것을 예시한다. 일 예에 있어서, 결합 기판(3910)은 실리콘(Si), 사파이어(Al2O3), 실리콘 이산화물(SiO2), 실리콘 탄화물(SiC), 또는 다른 유사한 재료들을 갖는 기판 위에 놓이는 결합 지지 층(3920)(SiO2 또는 유사한 재료)을 포함할 수 있다. 특정 실시예에 있어서, 결합 기판(3910)의 결합 지지 층(3920)은 연마된 지지 층(3512)에 물리적으로 결합된다. 추가적으로, 물리적 결합 프로세스는 섭씨 300 도 어닐링 프로세스가 이어지는 실온 결합 프로세스를 포함할 수 있다.39A-39C (devices 3901-3903, respectively) are simplified diagrams illustrating method steps for a transfer process for single-crystal acoustic resonator devices and various cross-sectional views of single-crystal acoustic resonator devices according to an example of the present invention. drawings that have been As shown, these figures illustrate turning the device over and physically bonding the overlying support layer 3512 to overlie the bonding substrate 3910 . In one example, the bonded substrate 3910 is a bonded support layer overlying a substrate having silicon (Si), sapphire (Al 2 O 3 ), silicon dioxide (SiO 2 ), silicon carbide (SiC), or other similar materials. 3920) (SiO 2 or similar material). In certain embodiments, bonded support layer 3920 of bonding substrate 3910 is physically bonded to polished support layer 3512 . Additionally, the physical bonding process may include a room temperature bonding process followed by a 300 degree Celsius annealing process.

도 40a 내지 도 40c(각각 디바이스들(4001 내지 4003))는, 본 발명의 일 예에 따른 단결정 음향 공진기 디바이스들에 대한 전사 프로세스에 대한 방법 단계들 및 단결정 음향 공진기 디바이스의 다양한 단면도들을 예시하는 간략화된 도면들이다. 도시된 바와 같이, 이러한 도면들은, 성장 기판(3210)을 제거하는 방법 단계 또는 달리 압전 필름(3220)의 전사를 예시한다. 일 예에 있어서, 제거 프로세스는 그라인딩 프로세스, 블랭킷 에칭 프로세스, 필름 전사 프로세스, 이온 주입 전사 프로세스, 레이저 크랙 전사 프로세스 또는 유사한 것 및 이들의 조합들을 포함할 수 있다.40A-40C (devices 4001-4003, respectively) are simplified illustrations illustrating method steps for a transfer process for single-crystal acoustic resonator devices and various cross-sectional views of single-crystal acoustic resonator devices according to an example of the present invention. drawings that have been As shown, these figures illustrate the method steps of removing the growth substrate 3210 or otherwise transferring the piezoelectric film 3220 . In one example, the removal process may include a grinding process, a blanket etch process, a film transfer process, an ion implantation transfer process, a laser crack transfer process, or the like, and combinations thereof.

도 41a 내지 도 41c(각각 디바이스들(4101 내지 4103))는, 본 발명의 일 예에 따른 단결정 음향 공진기 디바이스들에 대한 전사 프로세스에 대한 방법 단계들 및 단결정 음향 공진기 디바이스의 다양한 단면도들을 예시하는 간략화된 도면들이다. 도시된 바와 같이, 이러한 도면들은, 제1 전극(3310) 위에 놓이도록 압전 필름(3220) 내에 전극 접촉 비아(4110)를 형성하는 방법 단계를 예시한다. 비아 형성 프로세스들은 다양한 유형들의 에칭 프로세스들을 포함할 수 있다.41A-41C (devices 4101-4103, respectively) are simplified illustrations illustrating method steps for a transfer process for single-crystal acoustic resonator devices and various cross-sectional views of single-crystal acoustic resonator devices according to an example of the present invention. drawings that have been As shown, these figures illustrate method steps for forming an electrode contact via 4110 in the piezoelectric film 3220 to overlie the first electrode 3310 . Via formation processes can include various types of etching processes.

도 42a 내지 도 42c(각각 디바이스들(4201 내지 4203))는, 본 발명의 일 예에 따른 단결정 음향 공진기 디바이스들에 대한 전사 프로세스에 대한 방법 단계들 및 단결정 음향 공진기 디바이스의 다양한 단면도들을 예시하는 간략화된 도면들이다. 도시된 바와 같이, 이러한 도면들은 압전 필름(3220) 위에 놓이도록 제2 전극(4210)을 형성하는 방법 단계를 예시한다. 일 예에 있어서, 제2 전극(4210)의 형성은, 몰리브데넘(Mo), 루테늄(Ru), 텅스텐(W), 또는 다른 유사한 재료들을 증착하는 것; 및 그런 다음, 전극 캐비티(4211)을 형성하기 위해, 그리고 상단 금속(4220)을 형성하기 위하여 제2 전극으로부터 부분(4211)을 제거하기 위해 제2 전극(4210)을 에칭하는 것을 포함한다. 추가로, 상단 금속(4220)은 전극 접촉 비아(4110)를 통해 제1 전극(3310)에 물리적으로 결합된다.42A-42C (devices 4201-4203, respectively) are simplified diagrams illustrating method steps for a transfer process for single-crystal acoustic resonator devices and various cross-sectional views of single-crystal acoustic resonator devices according to an example of the present invention. drawings that have been As shown, these figures illustrate method steps for forming the second electrode 4210 to overlie the piezoelectric film 3220 . In one example, formation of the second electrode 4210 may be accomplished by depositing molybdenum (Mo), ruthenium (Ru), tungsten (W), or other similar materials; and then etching the second electrode 4210 to form the electrode cavity 4211 and to remove the portion 4211 from the second electrode to form the top metal 4220 . Additionally, top metal 4220 is physically coupled to first electrode 3310 via electrode contact via 4110 .

도 43a 내지 도 43c(각각 디바이스들(4301 내지 4303))는, 본 발명의 일 예에 따른 단결정 음향 공진기 디바이스들에 대한 전사 프로세스에 대한 방법 단계들 및 단결정 음향 공진기 디바이스의 다양한 단면도들을 예시하는 간략화된 도면들이다. 도시된 바와 같이, 이러한 도면들은, 제2 전극(4210)의 일 부분 및 압전 필름(3220)의 일 부분 위에 놓이도록 제1 접촉 금속(4310)을 형성하고, 및 상단 금속(4220)의 일 부분 및 압전 필름(3220)의 일 부분 위에 놓이도록 제2 접촉 금속(4311)을 형성하는 방법 단계를 예시한다. 일 예에 있어서, 제1 및 제2 접촉 금속들은, 금(Au), 알루미늄(Al), 구리(Cu), 니켈(Ni), 알루미늄 청동(AlCu), 또는 다른 유사한 재료들을 포함할 수 있다. 이러한 도면들은 또한 제2 전극(4210), 상단 금속(4220), 및 압전 필름(3220) 위에 놓이도록 제2 패시베이션 층(4320)을 형성하는 방법 단계를 예시한다. 일 예에 있어서, 제2 패시베이션 층(4320)은 실리콘 질화물(SiN), 실리콘 산화물(SiO), 또는 다른 유사한 재료들을 포함할 수 있다. 특정 예에 있어서, 제2 패시베이션 층(4320)은 약 50 nm 내지 약 100 nm의 범위의 두께를 가질 수 있다.43A-43C (devices 4301-4303, respectively) are simplified diagrams illustrating method steps for a transfer process for single-crystal acoustic resonator devices and various cross-sectional views of single-crystal acoustic resonator devices according to an example of the present invention. drawings that have been As shown, these figures form a first contact metal 4310 to overlie a portion of the second electrode 4210 and a portion of the piezoelectric film 3220, and a portion of the top metal 4220. and method steps of forming the second contact metal 4311 to overlie a portion of the piezoelectric film 3220. In one example, the first and second contact metals may include gold (Au), aluminum (Al), copper (Cu), nickel (Ni), aluminum bronze (AlCu), or other similar materials. These figures also illustrate method steps for forming a second passivation layer 4320 to overlie the second electrode 4210 , the top metal 4220 , and the piezoelectric film 3220 . In one example, the second passivation layer 4320 may include silicon nitride (SiN), silicon oxide (SiO), or other similar materials. In certain examples, the second passivation layer 4320 can have a thickness ranging from about 50 nm to about 100 nm.

도 44a 내지 도 44c(각각 디바이스들(4401 내지 4403))는, 본 발명의 다른 예에 따른 단결정 음향 공진기 디바이스들에 대한 전사 프로세스에 대한 방법 단계들 및 단결정 음향 공진기 디바이스의 다양한 단면도들을 예시하는 간략화된 도면들이다. 도시된 바와 같이, 이러한 도면들은 프로세싱된 제2 전극(4410) 및 프로세싱된 상단 금속(4420)을 형성하기 위해 제2 전극(4210) 및 상단 금속(4220)을 프로세싱하는 방법 단계를 예시한다. 이러한 단계는 제2 전극(4210) 및 상단 금속(4220)의 형성 다음일 수 있다. 일 예에 있어서, 이러한 2개의 컴포넌트들을 프로세싱하는 것은, 몰리브데넘(Mo), 루테늄(Ru), 텅스텐(W), 또는 다른 유사한 재료를 증착하는 것; 및 그런 다음 전극 캐비티(4412)를 갖는 프로세싱된 제2 전극(4410) 및 프로세싱된 상단 금속(4420)을 형성하기 위해 이러한 재료를 에칭(예를 들어, 건식 에칭 또는 유사한 것)하는 것을 포함한다. 프로세싱된 상단 금속(4420)은 부분(4411)의 제거에 의해 프로세싱된 제2 전극(4410)으로부터 분리된 채로 남아 있는다. 특정 예에 있어서, 프로세싱된 제2 전극(4410)은, Q를 증가시키기 위해 프로세싱된 제2 전극(4410) 상에 구성된 에너지 국한 구조체의 추가에 의해 특징지어 진다.44A-44C (devices 4401-4403, respectively) are simplified illustrations illustrating method steps for a transfer process for single-crystal acoustic resonator devices and various cross-sectional views of single-crystal acoustic resonator devices according to another example of the present invention. drawings that have been As shown, these figures illustrate method steps for processing second electrode 4210 and top metal 4220 to form processed second electrode 4410 and processed top metal 4420 . This step may follow the formation of second electrode 4210 and top metal 4220 . In one example, processing these two components may include depositing molybdenum (Mo), ruthenium (Ru), tungsten (W), or other similar material; and then etching (eg, dry etching or the like) these materials to form a processed second electrode 4410 with an electrode cavity 4412 and a processed top metal 4420 . The processed top metal 4420 remains separated from the processed second electrode 4410 by the removal of portion 4411 . In a particular example, the processed second electrode 4410 is characterized by the addition of an energy confinement structure configured on the processed second electrode 4410 to increase the Q.

도 45a 내지 도 45c(각각 디바이스들(4501 내지 4503))는, 본 발명의 다른 예에 따른 단결정 음향 공진기 디바이스들에 대한 희생 층을 사용하는 전사 프로세스에 대한 방법 단계들 및 단결정 음향 공진기 디바이스의 다양한 단면도들을 예시하는 간략화된 도면들이다. 도시된 바와 같이, 이러한 도면들은 프로세싱된 제1 전극(4510)을 형성하기 위해 제1 전극(3310)을 프로세싱하는 방법 단계를 예시한다. 이러한 단계는 제1 전극(3310)의 형성 다음일 수 있다. 일 예에 있어서, 이러한 2개의 구성요소들의 프로세싱은, 몰리브데넘(Mo), 루테늄(Ru), 텅스텐(W), 또는 다른 유사한 재료들을 증착하는 것; 및 그런 다음 프로세싱된 제2 전극(4410)과 유사하게, 전극 캐비티를 갖는 프로세싱된 제1 전극(4510)을 형성하기 위해 이러한 재료를 에칭(예를 들어, 건식 에칭 또는 유사한 것)하는 것을 포함한다. 공기 캐비티(3711)는 프로세싱된 제1 전극(4510)에 기인하는 캐비티 형상의 변화를 도시한다. 특정 예에 있어서, 프로세싱된 제1 전극(4510)은, Q를 증가시키기 위해 프로세싱된 제2 전극(4510) 상에 구성된 에너지 국한 구조체의 추가에 의해 특징지어 진다.45A-45C (devices 4501-4503, respectively) show method steps for a transfer process using a sacrificial layer for single-crystal acoustic resonator devices and various single-crystal acoustic resonator devices according to another example of the present invention. These are simplified drawings illustrating cross-sectional views. As shown, these figures illustrate method steps for processing the first electrode 3310 to form the processed first electrode 4510. This step may follow formation of the first electrode 3310 . In one example, processing of these two components may include depositing molybdenum (Mo), ruthenium (Ru), tungsten (W), or other similar materials; and then etching (eg, dry etching or the like) this material to form a processed first electrode 4510 having an electrode cavity, similar to the processed second electrode 4410. . Air cavity 3711 shows the change in cavity shape due to the processed first electrode 4510. In a specific example, the processed first electrode 4510 is characterized by the addition of an energy confinement structure configured on the processed second electrode 4510 to increase Q.

도 46a 내지 도 46c(각각 디바이스들(4601 내지 4603))는, 본 발명의 다른 예에 따른 단결정 음향 공진기 디바이스들에 대한 희생 층을 사용하는 전사 프로세스에 대한 방법 단계들 및 단결정 음향 공진기 디바이스의 다양한 단면도들을 예시하는 간략화된 도면들이다. 도시된 바와 같이, 이러한 도면들은, 프로세싱된 제1 전극(4510)을 형성하기 위해 제1 전극(3310), 및 프로세싱된 제2 전극(4410)/프로세싱된 상단 금속(4420)을 형성하기 위해 제2 전극(4210)/상단 금속(4220)을 프로세싱하는 방법 단계를 예시한다. 이러한 단계들은, 도 44a 내지 도 44c 및 도 45a 내지 도 45c에 대하여 설명된 바와 같은 각각의 개별적인 전극의 형성 다음일 수 있다. 당업자들은 다른 변형예들, 수정예들, 및 대안예들을 인식할 것이다.46A-46C (devices 4601-4603, respectively) show method steps for a transfer process using a sacrificial layer for single-crystal acoustic resonator devices and various single-crystal acoustic resonator devices according to another example of the present invention. These are simplified drawings illustrating cross-sectional views. As shown, these figures show a first electrode 3310 to form a processed first electrode 4510, and a first electrode 3310 to form a processed second electrode 4410/processed top metal 4420. Illustrates method steps for processing the 2 electrode 4210/top metal 4220. These steps may follow formation of each individual electrode as described with respect to FIGS. 44A-44C and 45A-45C. Those skilled in the art will recognize other variations, modifications, and alternatives.

도 47a 내지 도 47c 내지 도 59a 내지 도 59c는 다층 미러(mirror) 구조체를 갖는 전사 구조체를 사용하는 음향 공진기 디바이스에 대한 제조 방법을 예시한다. 이하에서 설명되는 이러한 일련의 도면에서, "a" 도면들은 본 발명의 다양한 실시예들에 따른 단결정 공진기 디바이스의 상단 단면도를 예시하는 간략화된 도면들이다. "b" 도면들은 "a" 도면들 내의 동일한 디바이스들의 세로 단면도들을 예시하는 간략화된 도면들을 도시한다. 마찬가지로, "c" 도면들은 "a" 도면들 내의 동일한 디바이스들의 가로 단면도들을 예시하는 간략화된 도면들을 도시한다. 일부 경우들에 있어서, 특정 특징들은 다른 특징들 및 이러한 특징들 사이의 관계들을 강조하기 위해 생략된다. 당업자들은 이러한 일련의 도면들에 도시된 예들에 대한 변형예들, 수정예들, 및 대안예들을 인식할 것이다.47A-47C-59A-59C illustrate a fabrication method for an acoustic resonator device using a transfer structure with a multilayer mirror structure. In this series of figures described below, “a” figures are simplified figures illustrating a top cross-sectional view of a single crystal resonator device according to various embodiments of the present invention. The "b" figures show simplified diagrams illustrating longitudinal cross-sections of the same devices in the "a" figures. Likewise, the "c" figures show simplified diagrams illustrating transverse cross-sectional views of the same devices in the "a" figures. In some cases, certain features are omitted to emphasize other features and relationships between these features. Those skilled in the art will recognize variations, modifications, and alternatives to the examples shown in this series of figures.

도 47a 내지 도 47c(각각 디바이스들(4701 내지 4703))는, 본 발명의 일 예에 따른 단결정 음향 공진기 디바이스들에 대한 다층 미러를 사용하는 전사 프로세스에 대한 방법 단계들 및 단결정 음향 공진기 디바이스의 다양한 단면도들을 예시하는 간략화된 도면들이다. 도시된 바와 같이, 이러한 도면들은 성장 기판(4710) 위에 놓이도록 압전 필름(4720)을 형성하는 방법 단계를 예시한다. 일 예에 있어서, 성장 기판(4710)은 실리콘(S), 실리콘 탄화물(SiC), 또는 다른 유사한 재료들을 포함할 수 있다. 압전 필름(4720)은, 알루미늄 질화물(AlN), 갈륨 질화물(GaN), 또는 다른 유사한 재료들을 포함하는 에피택셜 필름일 수 있다. 추가적으로, 이러한 압전 기판은 두께 트리밍을 겪을 수 있다.47A-47C (devices 4701-4703, respectively) show method steps for a transfer process using a multi-layer mirror for single-crystal acoustic resonator devices and various single-crystal acoustic resonator devices according to an example of the present invention. These are simplified drawings illustrating cross-sectional views. As shown, these figures illustrate method steps for forming a piezoelectric film 4720 to overlie a growth substrate 4710 . In one example, the growth substrate 4710 may include silicon (S), silicon carbide (SiC), or other similar materials. The piezoelectric film 4720 may be an epitaxial film comprising aluminum nitride (AlN), gallium nitride (GaN), or other similar materials. Additionally, such piezoelectric substrates may undergo thickness trimming.

도 48a 내지 도 48c(각각 디바이스들(4801 내지 4803))는, 본 발명의 일 예에 따른 단결정 음향 공진기 디바이스들에 대한 다층 미러를 사용하는 전사 프로세스에 대한 방법 단계들 및 단결정 음향 공진기 디바이스의 다양한 단면도들을 예시하는 간략화된 도면들이다. 도시된 바와 같이, 이러한 도면들은, 압전 필름(4720)의 표면 영역 위에 놓이도록 제1 전극(4810)을 형성하는 방법 단계를 예시한다. 일 예에 있어서, 제1 전극(4810)은 몰리브데넘(Mo), 루테늄(Ru), 텅스텐(W), 또는 다른 유사한 재료들을 포함할 수 있다. 특정 예에 있어서, 제1 전극(4810)은 경사도를 갖는 건식 에칭을 겪을 수 있다. 일 예에 있어서, 경사도는 약 60 도일 수 있다.48A-48C (devices 4801-4803, respectively) show method steps for a transfer process using a multi-layer mirror for single-crystal acoustic resonator devices and various single-crystal acoustic resonator devices according to an example of the present invention. These are simplified drawings illustrating cross-sectional views. As shown, these figures illustrate method steps for forming the first electrode 4810 to overlie the surface area of the piezoelectric film 4720 . In one example, the first electrode 4810 may include molybdenum (Mo), ruthenium (Ru), tungsten (W), or other similar materials. In a specific example, the first electrode 4810 may undergo a dry etch with a gradient. In one example, the slope may be about 60 degrees.

도 49a 내지 도 49c(각각 디바이스들(4901 내지 4903))는, 본 발명의 일 예에 따른 단결정 음향 공진기 디바이스들에 대한 다층 미러를 사용하는 전사 프로세스에 대한 방법 단계들 및 단결정 음향 공진기 디바이스의 다양한 단면도들을 예시하는 간략화된 도면들이다. 도시된 바와 같이, 이러한 도면들은 다층 미러 또는 반사기 구조체를 형성하는 방법 단계를 예시한다. 일 예에 있어서, 다층 미러는 저 임피던스 층(4910) 및 고 임피던스 층(4920)을 갖는 층들의 적어도 하나의 쌍을 포함한다. 도 49a 내지 도 49c에서, 저/고 임피던스 층들의 2개의 쌍들이 도시된다(저: 4910 및 4911; 고: 4920 및 4921). 일 예에 있어서, 미러/반사기 영역은 공진기 영역보다 더 클 수 있으며, 공진기 영역을 둘러쌀 수 있다. 특정 실시예에 있어서, 각각의 층 두께는 목표 주파수에서 음향파의 파장의 약 1/4이다. 층들은 순차적으로 증착되고 그 이후에 에칭될 수 있거나, 또는 각각의 층이 개별적으로 증착되고 에칭될 수 있다. 다른 예에 있어서, 제1 전극(4810)은, 미러 구조체가 패턴화된 이후에 패턴화될 수 있다.49A-49C (devices 4901-4903, respectively) show method steps for a transfer process using a multi-layer mirror for single-crystal acoustic resonator devices and various single-crystal acoustic resonator devices according to an example of the present invention. These are simplified drawings illustrating cross-sectional views. As shown, these figures illustrate method steps for forming a multilayer mirror or reflector structure. In one example, the multilayer mirror includes at least one pair of layers having a low impedance layer 4910 and a high impedance layer 4920 . In Figures 49A-49C, two pairs of low/high impedance layers are shown (low: 4910 and 4911; high: 4920 and 4921). In one example, the mirror/reflector area may be larger than the resonator area and may surround the resonator area. In certain embodiments, the thickness of each layer is about 1/4 the wavelength of an acoustic wave at the target frequency. The layers can be deposited sequentially and then etched, or each layer can be deposited and etched separately. In another example, the first electrode 4810 may be patterned after the mirror structure is patterned.

도 50a 내지 도 50c(각각 디바이스들(5001 내지 5003))는, 본 발명의 일 예에 따른 단결정 음향 공진기 디바이스들에 대한 다층 미러를 사용하는 전사 프로세스에 대한 방법 단계들 및 단결정 음향 공진기 디바이스의 다양한 단면도들을 예시하는 간략화된 도면들이다. 도시된 바와 같이, 이러한 도면들은, 미러 구조체(층들(4910, 4911, 4920, 및 4921)), 제1 전극(4810), 및 압전 필름(4720) 위에 놓이도록 지지 층(5010)을 형성하는 방법 단계를 예시한다. 일 예에 있어서, 지지 층(5010)은 실리콘 이산화물(SiO2), 실리콘 질화물(SiN), 또는 다른 유사한 재료들을 포함할 수 있다. 특정 예에 있어서, 이러한 지지 층(5010)은 약 2-3 um의 두께로 증착될 수 있다. 이상에서 설명된 바와 같이, 다른 지지 층들(예를 들어, SiNx)이 사용될 수 있다.50A-50C (devices 5001-5003, respectively) show method steps for a transfer process using a multi-layer mirror for single-crystal acoustic resonator devices and various single-crystal acoustic resonator devices according to an example of the present invention. These are simplified drawings illustrating cross-sectional views. As shown, these figures show a method of forming the support layer 5010 to overlie the mirror structure (layers 4910, 4911, 4920, and 4921), the first electrode 4810, and the piezoelectric film 4720. Illustrate the steps. In one example, the support layer 5010 may include silicon dioxide (SiO 2 ), silicon nitride (SiN), or other similar materials. In a specific example, this support layer 5010 may be deposited to a thickness of about 2-3 um. As described above, other support layers (eg SiN x ) may be used.

도 51a 내지 도 51c(각각 디바이스들(5101 내지 5103))는, 본 발명의 일 예에 따른 단결정 음향 공진기 디바이스들에 대한 다층 미러를 사용하는 전사 프로세스에 대한 방법 단계들 및 단결정 음향 공진기 디바이스의 다양한 단면도들을 예시하는 간략화된 도면들이다. 도시된 바와 같이, 이러한 도면들은 연마된 지지 층(5011)을 형성하기 위해 지지 층(5010)을 연마하는 방법 단계를 예시한다. 일 예에 있어서, 연마 프로세스는 화학적-기계적 평탄화 프로세스 또는 유사한 것을 포함할 수 있다.51A-51C (devices 5101-5103, respectively) show method steps for a transfer process using a multi-layer mirror for single-crystal acoustic resonator devices and various single-crystal acoustic resonator devices according to an example of the present invention. These are simplified drawings illustrating cross-sectional views. As shown, these figures illustrate method steps for polishing support layer 5010 to form polished support layer 5011 . In one example, the polishing process may include a chemical-mechanical planarization process or the like.

도 52a 내지 도 52c(각각 디바이스들(5201 내지 5203))는, 본 발명의 일 예에 따른 단결정 음향 공진기 디바이스들에 대한 다층 미러를 사용하는 전사 프로세스에 대한 방법 단계들 및 단결정 음향 공진기 디바이스의 다양한 단면도들을 예시하는 간략화된 도면들이다. 도시된 바와 같이, 이러한 도면들은 디바이스를 뒤집는 것 및 결합 기판(5210) 위에 놓이도록 위에 놓인 지지 층(5011)을 물리적으로 결합하는 것을 예시한다. 일 예에 있어서, 결합 기판(5210)은 실리콘(Si), 사파이어(Al2O3), 실리콘 이산화물(SiO2), 실리콘 탄화물(SiC), 또는 다른 유사한 재료들을 갖는 기판 위에 놓이는 결합 지지 층(5220)(SiO2 또는 유사한 재료)을 포함할 수 있다. 특정 실시예에 있어서, 결합 기판(5210)의 결합 지지 층(5220)은 연마된 지지 층(5011)에 물리적으로 결합된다. 추가적으로, 물리적 결합 프로세스는 섭씨 300 도 어닐링 프로세스가 이어지는 실온 결합 프로세스를 포함할 수 있다.52A-52C (devices 5201-5203, respectively) show method steps for a transfer process using a multi-layer mirror for single-crystal acoustic resonator devices and various single-crystal acoustic resonator devices according to an example of the present invention. These are simplified drawings illustrating cross-sectional views. As shown, these figures illustrate turning the device over and physically bonding the overlying support layer 5011 to overlie the bonded substrate 5210 . In one example, the bonding substrate 5210 is a bonding support layer overlying a substrate having silicon (Si), sapphire (Al 2 O 3 ), silicon dioxide (SiO 2 ), silicon carbide (SiC), or other similar materials. 5220) (SiO 2 or similar material). In certain embodiments, bonded support layer 5220 of bonding substrate 5210 is physically bonded to polished support layer 5011 . Additionally, the physical bonding process may include a room temperature bonding process followed by a 300 degree Celsius annealing process.

도 53a 내지 도 53c(각각 디바이스들(5301 내지 5303))는, 본 발명의 일 예에 따른 단결정 음향 공진기 디바이스들에 대한 다층 미러를 사용하는 전사 프로세스에 대한 방법 단계들 및 단결정 음향 공진기 디바이스의 다양한 단면도들을 예시하는 간략화된 도면들이다. 도시된 바와 같이, 이러한 도면들은, 성장 기판(4710)을 제거하는 방법 단계 또는 달리 압전 필름(4720)의 전사를 예시한다. 일 예에 있어서, 제거 프로세스는 그라인딩 프로세스, 블랭킷 에칭 프로세스, 필름 전사 프로세스, 이온 주입 전사 프로세스, 레이저 크랙 전사 프로세스 또는 유사한 것 및 이들의 조합들을 포함할 수 있다.53A-53C (devices 5301-5303, respectively) show method steps for a transfer process using a multi-layer mirror for single-crystal acoustic resonator devices and various single-crystal acoustic resonator devices according to an example of the present invention. These are simplified drawings illustrating cross-sectional views. As shown, these figures illustrate the method steps of removing the growth substrate 4710 or otherwise transferring the piezoelectric film 4720. In one example, the removal process may include a grinding process, a blanket etch process, a film transfer process, an ion implantation transfer process, a laser crack transfer process, or the like, and combinations thereof.

도 54a 내지 도 54c(각각 디바이스들(5401 내지 5403))는, 본 발명의 일 예에 따른 단결정 음향 공진기 디바이스들에 대한 다층 미러를 사용하는 전사 프로세스에 대한 방법 단계들 및 단결정 음향 공진기 디바이스의 다양한 단면도들을 예시하는 간략화된 도면들이다. 도시된 바와 같이, 이러한 도면들은, 제1 전극(4810) 위에 놓이도록 압전 필름(4720) 내에 전극 접촉 비아(5410)를 형성하는 방법 단계를 예시한다. 비아 형성 프로세스들은 다양한 유형들의 에칭 프로세스들을 포함할 수 있다.54A-54C (devices 5401-5403, respectively) show method steps for a transfer process using a multi-layer mirror for single-crystal acoustic resonator devices and various single-crystal acoustic resonator devices according to an example of the present invention. These are simplified drawings illustrating cross-sectional views. As shown, these figures illustrate method steps for forming an electrode contact via 5410 in the piezoelectric film 4720 to overlie the first electrode 4810 . Via formation processes can include various types of etching processes.

도 55a 내지 도 55c(각각 디바이스들(5501 내지 5503))는, 본 발명의 일 예에 따른 단결정 음향 공진기 디바이스들에 대한 다층 미러를 사용하는 전사 프로세스에 대한 방법 단계들 및 단결정 음향 공진기 디바이스의 다양한 단면도들을 예시하는 간략화된 도면들이다. 도시된 바와 같이, 이러한 도면들은 압전 필름(4720) 위에 놓이도록 제2 전극(5510)을 형성하는 방법 단계를 예시한다. 일 예에 있어서, 제2 전극(5510)의 형성은, 몰리브데넘(Mo), 루테늄(Ru), 텅스텐(W), 또는 다른 유사한 재료들을 증착하는 것; 및 그런 다음, 전극 캐비티(5511)을 형성하기 위해, 그리고 상단 금속(5520)을 형성하기 위하여 제2 전극으로부터 부분(5511)을 제거하기 위해 제2 전극(5510)을 에칭하는 것을 포함한다. 추가로, 상단 금속(5520)은 전극 접촉 비아(5410)를 통해 제1 전극(5520)에 물리적으로 결합된다.55A-55C (devices 5501-5503, respectively) show method steps for a transfer process using a multi-layer mirror for single-crystal acoustic resonator devices and various single-crystal acoustic resonator devices according to an example of the present invention. These are simplified drawings illustrating cross-sectional views. As shown, these figures illustrate method steps for forming the second electrode 5510 to overlie the piezoelectric film 4720. In one example, formation of the second electrode 5510 may be accomplished by depositing molybdenum (Mo), ruthenium (Ru), tungsten (W), or other similar materials; and then etching the second electrode 5510 to form the electrode cavity 5511 and to remove the portion 5511 from the second electrode to form the top metal 5520. Additionally, top metal 5520 is physically coupled to first electrode 5520 via electrode contact via 5410 .

도 56a 내지 도 56c(각각 디바이스들(5601 내지 5603))는, 본 발명의 일 예에 따른 단결정 음향 공진기 디바이스들에 대한 다층 미러를 사용하는 전사 프로세스에 대한 방법 단계들 및 단결정 음향 공진기 디바이스의 다양한 단면도들을 예시하는 간략화된 도면들이다. 도시된 바와 같이, 이러한 도면들은, 제2 전극(5510)의 일 부분 및 압전 필름(4720)의 일 부분 위에 놓이도록 제1 접촉 금속(5610)을 형성하고, 및 상단 금속(5520)의 일 부분 및 압전 필름(4720)의 일 부분 위에 놓이도록 제2 접촉 금속(5611)을 형성하는 방법 단계를 예시한다. 일 예에 있어서, 제1 및 제2 접촉 금속들은, 금(Au), 알루미늄(Al), 구리(Cu), 니켈(Ni), 알루미늄 청동(AlCu), 또는 다른 유사한 재료들을 포함할 수 있다. 이러한 도면들은 또한 제2 전극(5510), 상단 금속(5520), 및 압전 필름(4720) 위에 놓이도록 제2 패시베이션 층(5620)을 형성하는 방법 단계를 예시한다. 일 예에 있어서, 제2 패시베이션 층(5620)은 실리콘 질화물(SiN), 실리콘 산화물(SiO), 또는 다른 유사한 재료들을 포함할 수 있다. 특정 예에 있어서, 제2 패시베이션 층(5620)은 약 50 nm 내지 약 100 nm의 범위의 두께를 가질 수 있다.56A-56C (devices 5601-5603, respectively) show method steps for a transfer process using a multi-layer mirror for single-crystal acoustic resonator devices and various single-crystal acoustic resonator devices according to an example of the present invention. These are simplified drawings illustrating cross-sectional views. As shown, these figures form a first contact metal 5610 to overlie a portion of the second electrode 5510 and a portion of the piezoelectric film 4720, and a portion of the top metal 5520. and method steps of forming the second contact metal 5611 to overlie a portion of the piezoelectric film 4720. In one example, the first and second contact metals may include gold (Au), aluminum (Al), copper (Cu), nickel (Ni), aluminum bronze (AlCu), or other similar materials. These figures also illustrate method steps for forming a second passivation layer 5620 to overlie the second electrode 5510 , the top metal 5520 , and the piezoelectric film 4720 . In one example, the second passivation layer 5620 may include silicon nitride (SiN), silicon oxide (SiO), or other similar materials. In a specific example, the second passivation layer 5620 can have a thickness ranging from about 50 nm to about 100 nm.

도 57a 내지 도 57c(각각 디바이스들(5701 내지 5703))는, 본 발명의 다른 예에 따른 단결정 음향 공진기 디바이스들에 대한 다층 미러를 사용하는 전사 프로세스에 대한 방법 단계들 및 단결정 음향 공진기 디바이스의 다양한 단면도들을 예시하는 간략화된 도면들이다. 도시된 바와 같이, 이러한 도면들은 프로세싱된 제2 전극(5710) 및 프로세싱된 상단 금속(5720)을 형성하기 위해 제2 전극(5510) 및 상단 금속(5520)을 프로세싱하는 방법 단계를 예시한다. 이러한 단계는 제2 전극(5710) 및 상단 금속(5720)의 형성 다음일 수 있다. 일 예에 있어서, 이러한 2개의 컴포넌트들을 프로세싱하는 것은, 몰리브데넘(Mo), 루테늄(Ru), 텅스텐(W), 또는 다른 유사한 재료를 증착하는 것; 및 그런 다음 전극 캐비티(5712)를 갖는 프로세싱된 제2 전극(5410) 및 프로세싱된 상단 금속(5720)을 형성하기 위해 이러한 재료를 에칭(예를 들어, 건식 에칭 또는 유사한 것)하는 것을 포함한다. 프로세싱된 상단 금속(5720)은 부분(5711)의 제거에 의해 프로세싱된 제2 전극(5710)으로부터 분리된 채로 남아 있는다. 특정 예에 있어서, 이러한 프로세싱은, 전극 캐비티(5712)를 생성하면서 제2 전극 및 상단 금속에 더 큰 두께를 제공한다. 특정 예에 있어서, 프로세싱된 제2 전극(5710)은, Q를 증가시키기 위해 프로세싱된 제2 전극(5710) 상에 구성된 에너지 국한 구조체의 추가에 의해 특징지어 진다.57A-57C (devices 5701-5703, respectively) show method steps for a transfer process using a multi-layer mirror for single-crystal acoustic resonator devices and various single-crystal acoustic resonator devices according to another example of the present invention. These are simplified drawings illustrating cross-sectional views. As shown, these figures illustrate method steps for processing second electrode 5510 and top metal 5520 to form processed second electrode 5710 and processed top metal 5720. This step may follow the formation of second electrode 5710 and top metal 5720 . In one example, processing these two components may include depositing molybdenum (Mo), ruthenium (Ru), tungsten (W), or other similar material; and then etching (eg, dry etching or the like) these materials to form a processed second electrode 5410 with an electrode cavity 5712 and a processed top metal 5720 . The processed top metal 5720 remains separated from the processed second electrode 5710 by the removal of portion 5711 . In a particular example, this processing provides a greater thickness to the second electrode and top metal while creating electrode cavity 5712 . In a particular example, the processed second electrode 5710 is characterized by the addition of an energy confinement structure configured on the processed second electrode 5710 to increase the Q.

도 58a 내지 도 58c(각각 디바이스들(5801 내지 5803))는, 본 발명의 다른 예에 따른 단결정 음향 공진기 디바이스들에 대한 다층 미러를 사용하는 전사 프로세스에 대한 방법 단계들 및 단결정 음향 공진기 디바이스의 다양한 단면도들을 예시하는 간략화된 도면들이다. 도시된 바와 같이, 이러한 도면들은 프로세싱된 제1 전극(5810)을 형성하기 위해 제1 전극(4810)을 프로세싱하는 방법 단계를 예시한다. 이러한 단계는 제1 전극(4810)의 형성 다음일 수 있다. 일 예에 있어서, 이러한 2개의 구성요소들의 프로세싱은, 몰리브데넘(Mo), 루테늄(Ru), 텅스텐(W), 또는 다른 유사한 재료들을 증착하는 것; 및 그런 다음 프로세싱된 제2 전극(5710)과 유사하게, 전극 캐비티를 갖는 프로세싱된 제1 전극(5810)을 형성하기 위해 이러한 재료를 에칭(예를 들어, 건식 에칭 또는 유사한 것)하는 것을 포함한다. 2개의 이상의 예들과 비교하여, 어떠한 공기 캐비티도 존재하지 않는다. 특정 예에 있어서, 프로세싱된 제1 전극(5810)은, Q를 증가시키기 위해 프로세싱된 제2 전극(5810) 상에 구성된 에너지 국한 구조체의 추가에 의해 특징지어 진다.58A-58C (devices 5801-5803, respectively) show method steps for a transfer process using a multi-layer mirror for single-crystal acoustic resonator devices and various single-crystal acoustic resonator devices according to another example of the present invention. These are simplified drawings illustrating cross-sectional views. As shown, these figures illustrate method steps for processing the first electrode 4810 to form the processed first electrode 5810. This step may follow formation of the first electrode 4810 . In one example, processing of these two components may include depositing molybdenum (Mo), ruthenium (Ru), tungsten (W), or other similar materials; and then etching (eg, dry etching or the like) this material to form a processed first electrode 5810 having an electrode cavity, similar to the processed second electrode 5710. . Compared to the two more examples, there are no air cavities. In a particular example, the processed first electrode 5810 is characterized by the addition of an energy confinement structure configured on the processed second electrode 5810 to increase Q.

도 59a 내지 도 58c(각각 디바이스들(5901 내지 5903))는, 본 발명의 다른 예에 따른 단결정 음향 공진기 디바이스들에 대한 다층 미러를 사용하는 전사 프로세스에 대한 방법 단계들 및 단결정 음향 공진기 디바이스의 다양한 단면도들을 예시하는 간략화된 도면들이다. 도시된 바와 같이, 이러한 도면들은, 프로세싱된 제1 전극(5810)을 형성하기 위해 제1 전극(4810), 및 프로세싱된 제2 전극(5710)/프로세싱된 상단 금속(5720)을 형성하기 위해 제2 전극(5510)/상단 금속(5520)을 프로세싱하는 방법 단계를 예시한다. 이러한 단계들은, 도 57a 내지 도 57c 및 도 58a 내지 도 58c에 대하여 설명된 바와 같은 각각의 개별적인 전극의 형성 다음일 수 있다. 당업자들은 다른 변형예들, 수정예들, 및 대안예들을 인식할 것이다.59A-58C (devices 5901-5903, respectively) show method steps for a transfer process using a multi-layer mirror for single-crystal acoustic resonator devices and various single-crystal acoustic resonator devices according to another example of the present invention. These are simplified drawings illustrating cross-sectional views. As shown, these figures show a first electrode 4810 to form a processed first electrode 5810, and a first electrode to form a processed second electrode 5710/processed top metal 5720. Illustrates method steps for processing the 2 electrode 5510/top metal 5520. These steps may follow formation of each individual electrode as described with respect to FIGS. 57A-57C and 58A-58C. Those skilled in the art will recognize other variations, modifications, and alternatives.

다양한 예들에 따르면, 본 발명은 (PVD 방법들을 사용하여 증착된) 텍스처링된 다결정질 재료들 및 (시드 기판 상에 CVD 기술을 사용하여 성장된) 단결정 압전 재료들 둘 모두를 사용하는 공진기 및 RF 필터 디바이스들을 포함한다. 다양한 결정학적 배향들의 실리콘 기판 등과 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 템플릿들, AlN 템플릿들, 및 AlxGa1-xN 템플릿들(여기에서 x는 0.0과 1.0 사이에서 변화함)을 사용할 수 있다. 이러한 기판들 및 템플릿들은 극성, 비-극성, 또는 준-극성 결정학적 배향들을 가질 수 있다. 추가로, 기판 상에 배치되는 압전 재료들은 다음의 것들: AlN, MgHfAlN, GaN, InN, InGaN, AlInN, AlInGaN, ScAlN, ScAlGaN, ScGaN, ScN, BAlN, BAlScN, 및 BN 중 적어도 하나로부터 선택된 합금들을 포함할 수 있다.According to various examples, the present invention provides a resonator and RF filter using both textured polycrystalline materials (deposited using PVD methods) and single crystal piezoelectric materials (grown using CVD techniques on a seed substrate). includes devices. A variety of substrates may be used to fabricate acoustic devices, such as silicon substrates of various crystallographic orientations. Additionally, the method may use sapphire substrates, silicon carbide substrates, gallium nitride (GaN) bulk substrates, or aluminum nitride (AlN) bulk substrates. The method may also use GaN templates, AlN templates, and Al x Ga 1-x N templates, where x varies between 0.0 and 1.0. These substrates and templates may have polar, non-polar, or quasi-polar crystallographic orientations. Additionally, the piezoelectric materials disposed on the substrate may be alloys selected from at least one of the following: AlN, MgHfAlN, GaN, InN, InGaN, AlInN, AlInGaN, ScAlN, ScAlGaN, ScGaN, ScN, BAlN, BAlScN, and BN. can include

선행하는 예들의 각각에서, 압전 재료는 단결정 재료들, 다결정질 재료들 또는 이들의 조합 등을 포함할 수 있다. 압전 재료들은 또한 특정 다결정질 품질을 나타내는 실질적으로 단결정 재료, 즉 본질적으로 단결정 재료를 포함할 수 있다. 특정 예에 있어서, 제1, 제2, 제3, 및 제4 압전 재료들은 각기 본질적으로 단결정 알루미늄 질화물(AlN) 함유 재료 또는 알루미늄 스칸듐 질화물(AlScN) 함유 재료, 단결정 갈륨 질화물(GaN) 함유 재료 또는 갈륨 알루미늄 질화물(GaAlN) 함유 재료, 마그네슘 하프늄 알루미늄 질화물(MgHfAlN) 재료, 또는 유사한 것이다. 다른 특정 예에서, 이러한 압전 재료들은 각기 다결정질 알루미늄 질화물(AlN) 함유 재료 또는 알루미늄 스칸듐 질화물(AlScN) 함유 재료, 또는 다결정질 갈륨 질화물(GaN) 함유 재료 또는 갈륨 알루미늄 질화물(GaAlN) 함유 재료, 마그네슘 하프늄 알루미늄 질화물(MgHfAlN) 재료, 또는 유사한 것을 포함한다. 다른 예들에서, 압전 재료들은, 0≤ X < 1.0의 조성을 특징으로 하는 알루미늄 갈륨 질화물(AlxGa1-xN) 재료 또는 알루미늄 스칸듐 질화물(AlxSc1-xN) 재료를 포함할 수 있다. 이상에서 논의된 바와 같이, 압전 재료들의 두께는 변할 수 있고, 일부 경우들에서 250 nm보다 클 수 있다.In each of the preceding examples, the piezoelectric material may include monocrystalline materials, polycrystalline materials, or a combination thereof, or the like. Piezoelectric materials may also include substantially single-crystal materials, ie essentially single-crystal materials, exhibiting certain polycrystalline qualities. In a specific example, the first, second, third, and fourth piezoelectric materials are each essentially a single-crystal aluminum nitride (AlN)-containing material or an aluminum scandium nitride (AlScN)-containing material, a single-crystal gallium nitride (GaN)-containing material, or gallium aluminum nitride (GaAlN) containing material, magnesium hafnium aluminum nitride (MgHfAlN) material, or the like. In another specific example, these piezoelectric materials are a polycrystalline aluminum nitride (AlN)-containing material or an aluminum scandium nitride (AlScN)-containing material, or a polycrystalline gallium nitride (GaN)-containing material or a gallium aluminum nitride (GaAlN)-containing material, magnesium, respectively. hafnium aluminum nitride (MgHfAlN) material, or the like. In other examples, the piezoelectric materials may include an aluminum gallium nitride (Al x Ga 1-x N) material or an aluminum scandium nitride (Al x Sc 1-x N) material characterized by a composition of 0≤X < 1.0. . As discussed above, the thickness of piezoelectric materials can vary and in some cases can be greater than 250 nm.

전사 프로세스들에 관한 선행하는 예들의 각각에 있어서, 에너지 국한 구조체들이 제1 전극, 제2 전극, 또는 둘 모두 상에 형성될 수 있다. 일 예에 있어서, 이러한 에너지 국한 구조체들은 공진기 영역을 둘러싸는 질량 부하(mass loaded) 영역들이다. 공진기 영역은, 제1 전극, 압전 층, 및 제2 전극이 중첩하는 영역이다. 에너지 국한 구조체들 내의 질량 부하가 클 수록 공진기의 차단(cut-off) 주파수가 더 낮아진다. 차단 주파수는, 음향파가 압전 필름의 표면에 평행한 방향으로 전파될 수 있는 주파수의 하한 또는 상한이다. 따라서, 차단 주파수는, 파가 두께 방향을 따라 이동하며 그에 따라서 수직 방향을 따라 공진기의 총 스택 구조체에 의해 결정되는 공진 주파수이다. 압전 필름들(예를 들어, AlN)에 있어서, 차단 주파수보다 더 낮은 주파수를 갖는 음향파들은 필름의 표면을 따라 평행한 방향으로 전파될 수 있으며, 즉, 음향파는 고-대역-차단 유형의 분산 특성을 나타낸다. 이러한 경우에 있어서, 공진기를 둘러싸는 질량 부하 영역은 음향파가 공진기 외부로 전파되는 것을 방지하는 장벽을 제공한다. 이렇게 함으로써, 이러한 특징은 공진기의 품질 계수를 증가시키고, 공진기의 성능을 개선하며, 결과적으로 필터의 성능을 개선한다.In each of the preceding examples of transfer processes, energy confinement structures may be formed on the first electrode, the second electrode, or both. In one example, these energy confinement structures are mass loaded regions surrounding the resonator region. The resonator region is a region where the first electrode, the piezoelectric layer, and the second electrode overlap. The larger the mass load in the energy confinement structures, the lower the cut-off frequency of the resonator. The cutoff frequency is a lower limit or an upper limit of a frequency at which acoustic waves can propagate in a direction parallel to the surface of the piezoelectric film. Thus, the cutoff frequency is the resonant frequency at which the wave travels along the thickness direction and thus is determined by the total stack structure of the resonator along the vertical direction. In piezoelectric films (e.g., AlN), acoustic waves with a frequency lower than the cutoff frequency can propagate in a parallel direction along the surface of the film, that is, the acoustic wave is a high-band-cutoff type of dispersion. represents a characteristic. In this case, the mass loaded region surrounding the resonator provides a barrier that prevents acoustic waves from propagating out of the resonator. In doing so, this feature increases the quality factor of the resonator, improves the performance of the resonator, and consequently improves the performance of the filter.

이에 더하여, 상단 단결정질 압전 층은 다결정질 압전 필름으로 대체될 수 있다. 이러한 필름들에 있어서, 기판과의 계면에 가까운 하부 부분은, 표면에 가까운 필름의 상부 부분보다 더 작은 결정립 크기들 및 압전 분극(polarization) 배향의 더 넓은 분포를 갖는 열악한 결정질 품질을 갖는다. 이는 압전 필름의 다결정질 성장, 즉, 핵형성 및 초기 필름이 랜덤한 결정질 배향들을 갖는 것에 기인한다. 압전 재료로서 AlN을 고려하면, 분극 배향 또는 c-축을 따른 성장률은, 필름이 더 두껍게 성장함에 따라 성장 표면에 수직인 c-축을 갖는 결정립들의 비율을 증가시키는 다른 결정질 배향들보다 더 높다. 약 1 um 두께를 갖는 전형적인 다결정질 AlN 필름에 있어서, 표면에 가까운 필름의 상부 부분은 압전 분극과 관련하여 더 양호한 결정질 품질 및 더 양호한 정렬을 갖는다. 본 발명에서 고려되는 박막 전사 프로세스를 사용함으로써, 매우 얇은 압전 필름들을 갖는 고 주파수 BAW 공진기들에서 다결정질 필름의 상부 부분을 사용하는 것이 가능하다. 이는, 성장 기판 제거 프로세스 동안 압전 층의 일 부분을 제거함으로써 이루어질 수 있다. 물론, 다른 변형예들, 수정예들, 및 대안예들이 존재할 수 있다.In addition to this, the top monocrystalline piezoelectric layer may be replaced with a polycrystalline piezoelectric film. In these films, the lower portion closer to the interface with the substrate has poor crystalline quality with smaller grain sizes and a wider distribution of piezoelectric polarization orientation than the upper portion of the film closer to the surface. This is due to the polycrystalline growth of the piezoelectric film, i.e., nucleation and the initial film having random crystalline orientations. Considering AlN as a piezoelectric material, the polarization orientation or growth rate along the c-axis is higher than other crystalline orientations which increase the proportion of grains with the c-axis perpendicular to the growth surface as the film grows thicker. For a typical polycrystalline AlN film with a thickness of about 1 um, the upper portion of the film close to the surface has better crystalline quality and better alignment with respect to piezoelectric polarization. By using the thin film transfer process contemplated in the present invention, it is possible to use an upper portion of a polycrystalline film in high frequency BAW resonators with very thin piezoelectric films. This can be done by removing a portion of the piezoelectric layer during the growth substrate removal process. Of course, other variations, modifications, and alternatives may exist.

일 예에서, 본 발명은 모놀리식 단일-칩 단결정 디바이스의 구조체 및 제조 방법을 제공한다. 모놀리식 설계는 단일 칩에 수동 및 능동 디바이스 요소들 둘 모두를 통합하기 위해 공통 단결정 재료 층 스택을 사용한다. 이러한 설계는, 단결정 벌크 음향 공진기들, 필터들, 전력 증폭기(PA)들, 스위치들, 저 잡음 증폭기(low noise amplifier; LNA)들, 및 유사한 것과 같은 다양한 디바이스 구성요소들에 적용될 수 있다. 이러한 구성요소들은 모바일 무선 프런트-엔드 모듈(front-end module; FEM) 또는 다른 유형의 FEM으로서 통합될 수 있다. 특정 예에서, 이러한 모놀리식 단일-칩 단결정 디바이스는 단결정 III족-질화물 단일 칩 통합 프런트 엔드 모듈(single chip integrated front end module; SCIFEM)일 수 있다. 또한, CMOS 기반 제어기 칩은 완전한 통신 RF FEM을 제공하기 위해 SCIFEM 칩과 함께 패키지 내에 통합될 수 있다.In one example, the present invention provides a structure and method of fabrication of a monolithic single-chip single crystal device. A monolithic design uses a common single-crystal material layer stack to integrate both passive and active device elements on a single chip. This design can be applied to various device components such as single crystal bulk acoustic resonators, filters, power amplifiers (PAs), switches, low noise amplifiers (LNAs), and the like. These components may be integrated as a mobile radio front-end module (FEM) or other type of FEM. In a specific example, such a monolithic single-chip single crystal device may be a single crystal group III-nitride single chip integrated front end module (SCIFEM). Also, a CMOS based controller chip can be integrated into the package along with the SCIFEM chip to provide a complete communication RF FEM.

도 60a 내지 도 60e는 본 발명의 다양한 예들에 따른 다양한 모놀리식 단일 칩 단결정 디바이스들을 예시하는 간략화된 회로도들이다. 도 60a는, 일련의 스위치들(6010)을 모놀리식적으로 통합하는 안테나 스위치 모듈(6001)을 도시한다. 도 60b는, 필터(6020) 및 PA(6030)을 모놀리식적으로 통합하는 PA 듀플렉서(PA duplexer; PAD)(6002)를 도시한다. 도 60c는, 안테나 스위치 모듈(6001), 필터들(6020), 송신 스위치 모듈(6011), 및 수신 스위치 모듈(6012)을 모놀리식적으로 통합하는 스위칭형 듀플렉서 뱅크(6003)를 도시한다. 도 60d는, 안테나 스위치 모듈(6001), 필터들(6020), 및 PA들(6030)을 모놀리식적으로 통합하는 송신 모듈(6004)을 도시한다. 도 60e는, 필터들(6020), 안테나 스위치 모듈(6001), 고 대역 LNA(6041) 및 저 대역 LNA(6042)를 모놀리식적으로 통합하는 수신 다이버시티 모듈(6005)을 도시한다. 이들은 단지 예들이며, 당업자들은 다른 변형예들, 수정예들, 및 대안예들을 인식할 것이다.60A-60E are simplified circuit diagrams illustrating various monolithic single chip single crystal devices according to various examples of the present invention. 60A shows an antenna switch module 6001 that monolithically incorporates a series of switches 6010. 60B shows a PA duplexer (PAD) 6002 that monolithically integrates a filter 6020 and a PA 6030. 60C shows a switched duplexer bank 6003 that monolithically integrates an antenna switch module 6001, filters 6020, a transmit switch module 6011, and a receive switch module 6012. 60D shows a transmit module 6004 that monolithically integrates an antenna switch module 6001, filters 6020, and PAs 6030. 60E shows a receive diversity module 6005 that monolithically integrates filters 6020, antenna switch module 6001, high band LNA 6041 and low band LNA 6042. These are examples only, and those skilled in the art will recognize other variations, modifications, and alternatives.

도 61은, 송신 및 수신 스위치들(6110)에 결합된, 듀플렉서들 및 필터들(6120)에 결합된 LNA(6140) 및 PA(6130)를 갖는 모놀리식적으로 통합된 시스템(6100)을 도시한다. 이러한 통합된 구성요소들은, 도 61a 내지 도 61e에서 설명된 것들을 포함할 수 있다. 물론, 다른 변형예들, 수정예들, 및 대안예들이 존재할 수 있다.61 shows a monolithically integrated system 6100 having an LNA 6140 and PA 6130 coupled to duplexers and filters 6120 coupled to transmit and receive switches 6110. do. These integrated components may include those described in FIGS. 61A-61E. Of course, other variations, modifications, and alternatives may exist.

도 62a 내지 도 62e는 본 발명의 다양한 예들에 따른 다양한 모놀리식 단일 칩 단결정 디바이스들의 단면도들을 예시하는 간략화된 도면들이다. 도 62a에서, 기판(6210)은 에피택셜 필름 스택에 대한 기초로서 제공된다. 기판은 실리콘, 실리콘 탄화물, 또는 다른 유사한 재료들을 포함할 수 있다. 디바이스(6201)에 도시된 바와 같이, 제1 에피택셜 층(6220)은 기판 위에 놓이도록 형성된다. 특정 예에서, 이러한 제1 에피택셜 층은 단결정 알루미늄 질화물(AlN) 재료들을 포함할 수 있으며, 약 0.01 um 내지 약 10.0 um 범위의 두께를 가질 수 있다. 이러한 에피택셜 필름은 이상에서 설명된 프로세스들을 사용하여 성장될 수 있으며, 스위치/증폭기/필터 디바이스 애플리케이션들에 대해 구성될 수 있다.62A-62E are simplified diagrams illustrating cross-sectional views of various monolithic single chip single crystal devices according to various examples of the present invention. In FIG. 62A, a substrate 6210 serves as the basis for an epitaxial film stack. The substrate may include silicon, silicon carbide, or other similar materials. As shown in device 6201, a first epitaxial layer 6220 is formed overlying the substrate. In a particular example, this first epitaxial layer may include monocrystalline aluminum nitride (AlN) materials and may have a thickness ranging from about 0.01 um to about 10.0 um. Such an epitaxial film may be grown using the processes described above and may be configured for switch/amplifier/filter device applications.

하나 이상의 제2 에피택셜 층들(6230)은 제1 에피택셜 층 위에 놓이도록 형성된다. 일 예에서, 이러한 제2 에피택셜 층들은 단결정 알루미늄 갈륨 질화물(AlxGa1-xN) 재료들을 포함할 수 있으며, 스위치/증폭기/필터 애플리케이션들 또는 다른 수동 또는 능동 구성요소들에 대해 구성될 수 있다. 특정 예에서, 제2 층들 중 적어도 하나는 0 ≤ X < 1.0의 조성을 특징으로 할 수 있으며, 약 200 nm 내지 약 1200 nm 범위의 두께를 가질 수 있다. 다른 특정 예에서, 제2 층들 중 적어도 하나는 0.10 ≤ X < 1.0의 조성을 특징으로 할 수 있으며, 약 10 nm 내지 약 40 nm 범위의 두께를 가질 수 있다. 하나 이상의 제2 에피택셜 층들은 또한 이상에서 설명된 프로세스들을 사용하여 성장될 수 있다. 또한, 모놀리식 디바이스(6201)는, 갈륨 질화물(GaN) 재료들 또는 유사한 것을 포함할 수 있는 캡 층(6240)을 포함할 수 있다. 캡 층은 약 0.10 nm 내지 약 5.0 nm 범위의 두께를 가질 수 있으며, 하나 이상의 제2 에피택셜 층들의 산화를 방지하기 위해 사용될 수 있다.One or more second epitaxial layers 6230 are formed overlying the first epitaxial layer. In one example, these second epitaxial layers may include monocrystalline aluminum gallium nitride (Al x Ga 1-x N) materials and may be configured for switch/amplifier/filter applications or other passive or active components. can In a particular example, at least one of the second layers may be characterized by a composition of 0 ≤ X < 1.0 and may have a thickness ranging from about 200 nm to about 1200 nm. In another specific example, at least one of the second layers can be characterized by a composition of 0.10 < X < 1.0 and can have a thickness ranging from about 10 nm to about 40 nm. One or more second epitaxial layers may also be grown using the processes described above. The monolithic device 6201 can also include a cap layer 6240 that can include gallium nitride (GaN) materials or the like. The cap layer may have a thickness ranging from about 0.10 nm to about 5.0 nm and may be used to prevent oxidation of one or more second epitaxial layers.

도 62b는, 비-리세스된 접촉부들을 갖는 능동 디바이스를 갖는 단결정 디바이스의 일 예의 단면도를 도시한다. 디바이스(6202)에 도시된 바와 같이, 능동 디바이스(6250)는 캡 층(6240) 위에 놓이도록 형성된다. 캡 층이 존재하지 않는 경우, 능동 디바이스는 하나 이상의 제2 단결정 에피택셜 층들(6230)의 상단 층 위에 놓이도록 형성될 것이다. 이러한 능동 디바이스는 PA, LNA, 또는 스위치, 또는 임의의 다른 능동 디바이스 구성요소일 수 있다.62B shows a cross-sectional view of an example of a single crystal device having an active device with non-recessed contacts. As shown in device 6202 , an active device 6250 is formed overlying cap layer 6240 . If no cap layer is present, the active device will be formed overlying the top layer of one or more second single crystal epitaxial layers 6230 . Such an active device may be a PA, LNA, or switch, or any other active device component.

도 62c는, 리세스된 접촉부들을 갖는 능동 디바이스를 갖는 단결정 디바이스의 일 예의 단면도를 도시한다. 디바이스(6203)에 도시된 바와 같이, 능동 디바이스(6251)는 캡 층(6240) 위에 놓이도록 형성된다. 여기서, 요소들 "S" 및 "D"의 접촉부들은 캡 층을 지나 하나 이상의 제2 단결정 에피택셜 층들(1530) 내로 연장한다. 이상에서 언급된 바와 같이, 이러한 능동 디바이스는 PA, LNA, 또는 스위치, 또는 임의의 다른 능동 디바이스 구성요소일 수 있다.62C shows a cross-sectional view of an example of a single crystal device having an active device with recessed contacts. As shown in device 6203, an active device 6251 is formed overlying cap layer 6240. Here, the contacts of elements “S” and “D” extend beyond the cap layer and into one or more second single crystalline epitaxial layers 1530 . As mentioned above, such an active device may be a PA, LNA, or switch, or any other active device component.

도 62d는, 수동 필터 디바이스를 갖는 단결정 디바이스의 일 예의 단면도를 도시한다. 디바이스(6204)에 도시된 바와 같이, 필터 디바이스(6260)는, 기판(6210)에서 아래에 있는 캐비티를 가지고 제1 단결정 에피택셜 층(6220)을 통해 형성된다. 다른 수동 요소들이 또한 여기에 구현될 수 있다.62D shows a cross-sectional view of an example of a single crystal device having a passive filter device. As shown in device 6204 , filter device 6260 is formed through first single crystal epitaxial layer 6220 with a cavity underlying in substrate 6210 . Other passive elements may also be implemented here.

도 62e는, 비-리세스된 접촉부들을 갖는 능동 디바이스 및 수동 필터 디바이스를 갖는 모놀리식 단일 칩 단결정 디바이스의 일 예의 단면도를 도시한다. 도시된 바와 같이, 디바이스(6205)는 도 62b 및 도 62d의 디바이스들을 능동 디바이스 요소(6250) 및 필터 디바이스(6260)와 모놀리식적으로 통합한다. 물론, 다른 변형예들, 수정예들, 및 대안예들이 존재할 수 있다.62E shows a cross-sectional view of an example of a monolithic single chip single crystal device having an active device with non-recessed contacts and a passive filter device. As shown, device 6205 monolithically integrates the devices of FIGS. 62B and 62D with active device element 6250 and filter device 6260 . Of course, other variations, modifications, and alternatives may exist.

일 예에서, 도 60a 내지 도 60e 및 도 61에서 설명된 모놀리식적으로 통합된 구성요소들은 도 62a 내지 도 62e에 도시된 바와 같이 에피택셜 스택 구조체로 구현될 수 있거나 및/또는 음향 공진기 디바이스들을 제조하는 선행하는 방법들 중 임의의 방법과 조합될 수 있다. 다양한 별개의 패키징된 구성요소들을 더 큰 패키징된 디바이스에 결합하는 통상적인 실시예들에 비해, 본 발명은, 패키징되지 않은 능동 및 수동 단결정 구성요소들을 단일 칩 패키지로 모놀리식적으로 통합하기 위하여 다수의 단결정 디바이스 층들을 성장시키기 위한 방법을 제공한다. 이러한 방법은, 이상에서 설명된 것들과 같은 단결정 벌크 제조 프로세스들의 사용으로 인해 가능하다. 이러한 방법을 사용하면, 결과적인 디바이스는 크기 감소, 개선된 성능, 더 낮은 통합 비용, 및 더 빠른 출시 시간으로부터 이득을 얻을 수 있다.In one example, the monolithically integrated components described in FIGS. 60A-60E and 61 may be implemented in an epitaxial stack structure as shown in FIGS. 62A-62E and/or acoustic resonator devices. It may be combined with any of the preceding methods of manufacturing. Compared to conventional embodiments that combine various discrete packaged components into a larger packaged device, the present invention provides multiple unpackaged active and passive single crystal components to monolithically integrate into a single chip package. A method for growing single crystal device layers of This method is possible due to the use of single crystal bulk fabrication processes such as those described above. Using this approach, the resulting device can benefit from reduced size, improved performance, lower integration cost, and faster time to market.

본 발명을 사용하여 기존의 기술들을 뛰어 넘는 하나 이상의 이점들이 달성된다. 특히, 본 디바이스는 더 작은 PCB 면적 및 더 적은 수동 구성요소들을 사용함으로써 더 낮은 통합 비용으로 제조될 수 있다. 본 발명의 모놀리식 단일 칩 설계는 와이어 본드들 및 개별 구성요소 패키징을 제거함으로써 프런트 엔드 모듈의 복잡성을 감소시킨다. 디바이스 성능이 또한 최적 임피던스 매칭, 더 낮은 신호 손실, 및 더 적은 조립 변동성으로 인해 개선될 수 있다. 실시예에 의존하여, 이러한 이점들 중 하나 이상이 달성될 수 있다. 물론, 다른 변형예들, 수정예들, 및 대안예들이 존재할 수 있다.One or more advantages over existing techniques are achieved using the present invention. In particular, the device can be manufactured with lower integration costs by using a smaller PCB area and fewer passive components. The monolithic single chip design of the present invention reduces front end module complexity by eliminating wire bonds and discrete component packaging. Device performance may also be improved due to optimal impedance matching, lower signal loss, and less assembly variability. Depending on the embodiment, one or more of these advantages may be achieved. Of course, other variations, modifications, and alternatives may exist.

일 예에 따르면, 본 발명은 모놀리식 단일 칩 단결정 디바이스의 제조 방법을 제공한다. 방법은, 기판 표면 영역을 갖는 기판을 제공하는 단계; 기판 표면 영역 위에 놓이도록 제1 단결정 에피택셜 층을 형성하는 단계; 하나 이상의 능동 또는 수동 디바이스 구성요소들을 형성하기 위해 제1 단결정 에피택셜 층을 프로세싱하는 단계; 제1 단결정 에피택셜 층 위에 놓이도록 하나 이상의 제2 단결정 에피택셜 층들을 형성하는 단계; 및 하나 이상의 능동 또는 수동 디바이스 구성요소들을 형성하기 위해 하나 이상의 제2 단결정 에피택셜 층들을 프로세싱하는 단계를 포함할 수 있다. 제1 단결정 에피택셜 층 및 하나 이상의 제2 단결정 에피택셜 층들은 다수의 회로 기능들을 통합하는 모놀리식 에피택셜 스택을 형성할 수 있다.According to one example, the present invention provides a method of fabricating a monolithic single chip single crystal device. The method includes providing a substrate having a substrate surface area; forming a first single-crystal epitaxial layer overlying the substrate surface region; processing the first single crystal epitaxial layer to form one or more active or passive device components; forming one or more second single-crystal epitaxial layers to overlie the first single-crystal epitaxial layer; and processing the one or more second single crystal epitaxial layers to form one or more active or passive device components. The first single crystalline epitaxial layer and one or more second single crystalline epitaxial layers may form a monolithic epitaxial stack incorporating multiple circuit functions.

기판은 다음의 것들: 실리콘 기판, 사파이어 기판, 실리콘 탄화물 기판, GaN 벌크 기판, GaN 템플릿, AlN 벌크, AlN 템플릿, 및 AlxGa1-xN 템플릿 중 하나로부터 선택될 수 있다. 특정 예에서, 제1 단결정 에피택셜 층은 RF 필터 기능성에 대해 사용되는 알루미늄 질화물(AlN) 재료를 포함하며, 여기서 제1 단결정 에피택셜 층은 약 0.01 um 내지 약 10.0 um의 두께를 특징으로 한다. 특정 예에서, 하나 이상의 제2 단결정 에피택셜 층들 중 적어도 하나는 단결정 알루미늄 갈륨 질화물(AlxGa1-xN) 재료를 포함하며, 여기서 제2 단결정 에피택셜 층은 0 ≤ X < 1.0의 조성 및 약 200 nm 내지 약 1200 nm의 두께 또는 약 10 nm 내지 약 40 nm의 두께를 특징으로 한다. 하나 이상의 능동 또는 수동 디바이스 구성요소들은 하나 이상의 필터들, 증폭기들, 스위치들, 또는 유사한 것을 포함할 수 있다.The substrate may be selected from one of the following: silicon substrate, sapphire substrate, silicon carbide substrate, GaN bulk substrate, GaN template, AlN bulk, AlN template, and Al x Ga 1-x N template. In a specific example, the first single crystalline epitaxial layer includes an aluminum nitride (AlN) material used for RF filter functionality, wherein the first single crystalline epitaxial layer is characterized by a thickness of about 0.01 um to about 10.0 um. In a specific example, at least one of the one or more second single crystalline epitaxial layers comprises a single crystalline aluminum gallium nitride (Al x Ga 1-x N) material, wherein the second single crystalline epitaxial layer has a composition of 0 ≤ X < 1.0 and characterized by a thickness of about 200 nm to about 1200 nm or about 10 nm to about 40 nm. One or more active or passive device components may include one or more filters, amplifiers, switches, or the like.

일 예에서, 방법은, 제3 에피택셜 층 위에 놓이도록 캡 층을 형성하는 단계로서, 여기서 캡 층은 갈륨 질화물(GaN) 재료들을 포함하는, 단계를 더 포함할 수 있다. 특정 예에서, 캡 층은 약 0.10 nm 내지 약 5.0 nm의 두께를 특징으로 한다.In one example, the method may further include forming a cap layer overlying the third epitaxial layer, wherein the cap layer comprises gallium nitride (GaN) materials. In certain instances, the cap layer is characterized by a thickness of about 0.10 nm to about 5.0 nm.

일 예에 따르면, 본 발명은 또한 모놀리식 단일 칩 단결정 디바이스의 결과적인 구조체를 제공한다. 디바이스는, 기판 표면 영역을 갖는 기판; 기판 표면 영역 위에 놓이도록 형성된 제1 단결정 에피택셜 층으로서, 제1 단결정 에피택셜 층은 하나 이상의 능동 또는 수동 디바이스 구성요소들을 갖는, 제1 단결정 에피택셜 층; 및 제1 단결정 에피택셜 층 위에 놓이도록 형성된 하나 이상의 제2 단결정 에피택셜 층들로서, 하나 이상의 제2 단결정 에피택셜 층은 하나 이상의 능동 또는 수동 디바이스 구성요소들을 갖는, 하나 이상의 제2 단결정 에피택셜 층들을 포함한다. 제1 단결정 에피택셜 층 및 하나 이상의 제2 단결정 에피택셜 층들은 다수의 회로 기능들을 통합하는 모놀리식 에피택셜 스택으로서 형성된다.According to one example, the present invention also provides the resulting structure of a monolithic single chip single crystal device. The device includes a substrate having a substrate surface area; a first single-crystal epitaxial layer formed overlying the substrate surface region, the first single-crystal epitaxial layer having one or more active or passive device components; and one or more second single crystalline epitaxial layers formed overlying the first single crystalline epitaxial layer, the one or more second single crystalline epitaxial layers having one or more active or passive device components. include The first single crystalline epitaxial layer and one or more second single crystalline epitaxial layers are formed as a monolithic epitaxial stack incorporating multiple circuit functions.

도 63은 본 발명의 일 예에 따른 음향 공진기 디바이스를 제조하기 위한 방법을 예시하는 순서도이다. 다음의 단계들은 단지 예들이며, 이들이 본원의 청구항들의 범위를 부당하게 제한하지 않아야만 한다. 당업자는 다수의 다른 변형예들, 수정예들, 및 대안예들을 인식할 것이다. 예를 들어, 이하에서 개괄되는 다양한 단계들은 본 발명의 범위 내에서 고려되는 바와 같이 추가되거나, 제거되거나, 수정되거나, 재배열되거나, 반복되거나, 및/또는 중첩될 수 있다. 전형적인 성장 프로세스(6300)는 다음과 같이 개괄될 수 있다:63 is a flow chart illustrating a method for manufacturing an acoustic resonator device according to an example of the present invention. The following steps are examples only and should not unduly limit the scope of the claims herein. One skilled in the art will recognize many other variations, modifications, and alternatives. For example, the various steps outlined below may be added, removed, modified, rearranged, repeated, and/or overlapped as considered within the scope of the present invention. A typical growth process 6300 can be outlined as follows:

6301. 요구되는 재료 속성들 및 결정학적 배향을 갖는 기판을 제공한다. 실리콘, 사파이어, 실리콘 탄화물, 갈륨 질화물(GaN) 또는 알루미늄 질화물(AlN) 벌크 기판들과 같은 다양한 기판들이 음향 공진기 디바이스를 제조하기 위하여 본 방법에서 사용될 수 있다. 본 방법은 또한 GaN 템플릿들, AlN 템플릿들, 및 AlxGa1-xN 템플릿들(여기에서 x는 0.0과 1.0 사이에서 변화함)을 사용할 수 있다. 이러한 기판들 및 템플릿들은 극성, 비-극성, 또는 준-극성 결정학적 배향들을 가질 수 있다. 당업자들은 다른 변형예들, 수정예들, 및 대안예들을 인식할 것이다;6301. Provides a substrate having the required material properties and crystallographic orientation. A variety of substrates such as silicon, sapphire, silicon carbide, gallium nitride (GaN) or aluminum nitride (AlN) bulk substrates may be used in the method to fabricate the acoustic resonator device. The method may also use GaN templates, AlN templates, and Al x Ga 1-x N templates, where x varies between 0.0 and 1.0. These substrates and templates may have polar, non-polar, or quasi-polar crystallographic orientations. Those skilled in the art will recognize other variations, modifications, and alternatives;

6302. 제어되는 환경 내에서 선택된 기판을 프로세싱 챔버 내에 위치시킨다; 6302. Place the selected substrate into the processing chamber in a controlled environment;

6303. 기판을 제1 희망되는 온도까지 가열한다. 5-800 mbar 사이의 감소된 압력에서, 기판들은, 기판의 노출된 표면을 세정하기 위한 수단으로서 정제된 수소 가스의 존재 하에서 1100° - 1350°C의 범위 내의 온도까지 가열된다. 정제된 수소 흐름은 5-30 slpm(standard liter per minute)(분당 표준 리터)의 범위 내에 있어야 하며, 가스의 순도는 99.9995%를 초과해야 한다; 6303. Heat the substrate to the first desired temperature. At reduced pressure between 5-800 mbar, the substrates are heated to a temperature in the range of 1100° - 1350°C in the presence of purified hydrogen gas as a means to clean the exposed surface of the substrate. The purified hydrogen flow must be in the range of 5-30 slpm (standard liter per minute), and the gas must have a purity greater than 99.9995%;

6304. 기판을 제2 희망되는 온도까지 냉각시킨다. 상승된 온도에서 10-15 분 이후에, 기판 표면 온도는 100-200°C만큼 감소되어야 하며; 여기에서 온도 오프셋은 성장될 초기 층 및 기판 재료의 선택에 의해 결정된다(도 18a 내지 도 18c에서 강조됨); 6304. Cool the substrate to the second desired temperature. After 10-15 minutes at elevated temperature, the substrate surface temperature should decrease by 100-200°C; The temperature offset here is determined by the selection of the substrate material and the initial layer to be grown (highlighted in FIGS. 18A-18C );

6305. 반응물들을 프로세싱 챔버로 도입한다. 온도가 안정화된 이후에, III 족 및 V 족 반응물들이 프로세싱 챔버로 도입되고, 성장이 개시된다. 6305. Reactants are introduced into the processing chamber. After the temperature has stabilized, group III and group V reactants are introduced into the processing chamber and growth is initiated.

6306. 핵형성 층의 완료 시에, 음향 공진기 디바이스에 대한 관심이 있는 층 또는 복수의 층들을 성장시키기 위하여 성장 챔버 압력들, 온도들, 및 가스상 혼합물들이 추가로 조정될 수 있다. 6306. Upon completion of the nucleation layer, the growth chamber pressures, temperatures, and gas phase mixtures may be further adjusted to grow the layer or layers of interest for the acoustic resonator device.

6307. 필름 성장 프로세스 동안, 재료의 변형-상태는 성장 조건들의 수정을 통해 또는 (필름의 전기적 속성들의 수정과는 대조적으로) 필름 내로의 불순물들의 제어되는 도입에 의해 조절될 수 있다. 6307. During the film growth process, the strain-state of the material can be adjusted either through modification of growth conditions or by controlled introduction of impurities into the film (as opposed to modification of the electrical properties of the film).

6308. 성장 프로세스의 종결에서, III 족 반응물들이 턴 오프되고, 온도 결과적인 필름 또는 필름들이 실온으로 제어가능하게 하강된다. 열 변화의 레이트(rate)는 성장되는 층 또는 복수의 층들에 의존하며, 선호되는 실시예에 있어서, 필름들을 포함하는 기판의 물리적 파라미터들이 후속 프로세싱에 적절하도록 밸런싱된다. 6308. At the end of the growth process, the group III reactants are turned off and the temperature resulting film or films are controllably lowered to room temperature. The rate of thermal change depends on the layer or layers being grown, and in a preferred embodiment, the physical parameters of the substrate containing the films are balanced to be suitable for subsequent processing.

단계(6305)를 참조하면, 단결정 재료의 성장은 몇몇 성장 방법들: 핵형성 층 상의 직접 성장, 초격자 핵형성 층 상의 성장, 및 단계화된 전이 핵형성 층 상의 성장 중 하나를 통해 기판 상에서 개시될 수 있다. 단결정 재료의 성장은 호모에피택셜, 헤테로에피택셜, 또는 유사한 것일 수 있다. 호모에피택셜 방법에 있어서, 천연(native) III-N 단결정 기판 재료에 대한 경우와 같이 기판과 필름들 사이에 최소 격자 불일치가 존재한다. 헤테로에피택셜 방법에 있어서, 평면-내(in-plane) 격자 파라미터들에 기초하여 기판과 필름 사이에 가변적인 격자 불일치가 존재한다. 이하에서 추가로 설명되는 바와 같이, 핵형성 층 내의 층들의 조합이 후속하여 형성되는 구조체 내의 변형을 엔지니어링하기 위해 사용될 수 있다.Referring to step 6305, growth of single crystal material is initiated on the substrate via one of several growth methods: direct growth on a nucleation layer, growth on a superlattice nucleation layer, and growth on a staged transition nucleation layer. It can be. Growth of single crystal material may be homoepitaxial, heteroepitaxial, or the like. In the homoepitaxial method, there is minimal lattice mismatch between the substrate and the films, as is the case for native III-N single crystal substrate materials. In heteroepitaxial methods, there is a variable lattice mismatch between the substrate and the film based on in-plane lattice parameters. As described further below, combinations of layers within a nucleation layer may be used to engineer strain within a subsequently formed structure.

단계(6306)를 참조하면, 음향 공진기 디바이스를 제조하기 위하여 다양한 기판들이 본 방법에서 사용될 수 있다. 다양한 결정학적 배향들의 실리콘 기판들이 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 템플릿들, AlN 템플릿들, 및 AlxGa1-xN 템플릿들(여기에서 x는 0.0과 1.0 사이에서 변화함)을 사용할 수 있다. 이러한 기판들 및 템플릿들은 극성, 비-극성, 또는 준-극성 결정학적 배향들을 가질 수 있다. 당업자들은 다른 변형예들, 수정예들, 및 대안예들을 인식할 것이다.Referring to step 6306, a variety of substrates can be used in the method to fabricate an acoustic resonator device. Silicon substrates of various crystallographic orientations may be used. Additionally, the method may use sapphire substrates, silicon carbide substrates, gallium nitride (GaN) bulk substrates, or aluminum nitride (AlN) bulk substrates. The method may also use GaN templates, AlN templates, and Al x Ga 1-x N templates, where x varies between 0.0 and 1.0. These substrates and templates may have polar, non-polar, or quasi-polar crystallographic orientations. Those skilled in the art will recognize other variations, modifications, and alternatives.

일 예에 있어서, 본 방법은 핵형성 및 압전 층(들)의 재료 특성들을 제어하는 단계를 수반한다. 특정 예에 있어서, 이러한 층들은, 제곱 센티미터 당 1E+11 결함들보다 더 적은 결함 밀도들을 가지고 구성된 단결정 재료들을 포함할 수 있다. 단결정 재료들은 다음의 것들: AlN, AlGaN, ScAlN, ScGaN, GaN, InN, InGaN, AlInN, AlInGaN, 및 BN 중 적어도 하나로부터 선택된 합금들을 포함할 수 있다. 다양한 예들에 있어서, 전술된 재료들 중 임의의 하나 또는 조합이 디바이스 구조체의 핵형성 층(들) 및/또는 압전 층(들)에 대하여 사용될 수 있다.In one example, the method involves controlling the nucleation and material properties of the piezoelectric layer(s). In a particular example, these layers may include single crystal materials constructed with defect densities of less than 1E+11 defects per square centimeter. Single crystal materials may include alloys selected from at least one of the following: AlN, AlGaN, ScAlN, ScGaN, GaN, InN, InGaN, AlInN, AlInGaN, and BN. In various examples, any one or combination of the materials described above may be used for the nucleation layer(s) and/or piezoelectric layer(s) of the device structure.

일 예에 따르면, 본 방법은 성장 파라미터 수정을 통한 변형 엔지니어링을 수반한다. 보다 더 구체적으로, 방법은, 필름 성장 조건들의 수정을 통해 압전 층 내의 에피택셜 필름들의 압전 속성들을 변화시키는 단계를 수반한다(이러한 수정들이 압전 필름들의 사운드 속도를 통해 측정되고 비교될 수 있다). 이러한 성장 조건들은 핵형성 조건들 및 압전 층 조건들을 포함할 수 있다. 핵형성 조건들은 온도, 두께, 성장 레이트, 가스상 비율(V/III), 및 유사한 것을 포함할 수 있다. 압전 층 조건들은 핵형성 층으로부터의 전이 조건들, 성장 온도, 층 두께, 성장 레이트, 가스상 비율(V/III), 성장 후 어닐링, 및 유사한 것을 포함할 수 있다. 본 방법의 추가적인 세부사항들이 이하에서 발견될 수 있다.According to one example, the method involves strain engineering through modification of growth parameters. Even more specifically, the method involves changing the piezoelectric properties of the epitaxial films in the piezoelectric layer through modification of the film growth conditions (such modifications can be measured and compared through the speed of sound of the piezoelectric films). These growth conditions may include nucleation conditions and piezoelectric layer conditions. Nucleation conditions may include temperature, thickness, growth rate, gas phase ratio (V/III), and the like. Piezoelectric layer conditions may include transition conditions from the nucleation layer, growth temperature, layer thickness, growth rate, gaseous phase ratio (V/III), annealing after growth, and the like. Additional details of the method can be found below.

도 64는 본 발명의 일 예에 따른 음향 공진기 디바이스에 대한 압전 층을 형성하는 것의 결과들을 예시하는 간략화된 그래프이다. 이러한 그래프는 주어진 알루미늄 몰 분율에 대한 재료의 음향 속성들을 조정하기 위한 능력을 강조한다. 이상의 단계(6307)를 참조하면, 이러한 유연성은 결과적인 공진기 속성들이 개별적인 애플리케이션에 대하여 조정되는 것을 가능하게 한다. 도시된 바와 같이, 그래프(6400)는 알루미늄 몰 분율(%)에 걸친 음향 속도(m/s)의 플롯을 도시한다. 마킹된 영역(6420)은 0.4의 알루미늄 몰 분율에서의 압전 층의 변형 엔지니어링을 통한 음향 속도의 조절을 도시한다. 여기에서, 데이터는, 음향 속도의 변화가 약 7,500 m/s 내지 약 9,500 m/s의 범위이며, 이는 8,500 m/s의 초기 음향 속도 부근에서 대략적으로 ±1,000 m/s임을 보여준다. 따라서, 성장 파라미터들의 수정은 음향 공진기 디바이스의 음향 속도에 대한 큰 튜닝가능한 범위를 제공한다. 이러한 튜닝가능한 범위는 0로부터 1.0까지의 모든 알루미늄 몰 분율들에 대하여 존재할 것이며, 이러한 기술의 다른 통상적인 실시예들에서는 존재하지 않는 자유도이다.64 is a simplified graph illustrating the results of forming a piezoelectric layer for an acoustic resonator device according to an example of the present invention. This graph highlights the ability to tune the material's acoustic properties for a given aluminum mole fraction. Referring to step 6307 above, this flexibility allows the resulting resonator properties to be tuned for individual applications. As shown, graph 6400 shows a plot of sound velocity (m/s) over aluminum mole fraction (%). Marked region 6420 shows the modulation of sound velocity through strain engineering of the piezoelectric layer at an aluminum mole fraction of 0.4. Here, the data show that the change in sound velocity ranges from about 7,500 m/s to about 9,500 m/s, which is approximately ±1,000 m/s around the initial sound velocity of 8,500 m/s. Thus, modification of the growth parameters provides a large tunable range for the acoustic velocity of the acoustic resonator device. This tunable range will exist for all aluminum mole fractions from 0 to 1.0, a degree of freedom that does not exist in other conventional embodiments of this technology.

본 방법은 또한, 음파가 재료를 통해 전파할 레이트에 영향을 주기 위하여 불순물 도입, 또는 도핑에 의한 변형 엔지니어링을 포함한다. 이상의 단계(6307)를 참조하면, 불순물들은, 음파가 재료를 통해 전파할 레이트를 향상시키기 위해 특히 도입될 수 있다. 일 예에 있어서, 불순물 종은, 비제한적으로, 다음의 것들: 실리콘(Si), 마그네슘(Mg), 탄소(C), 산소(O), 에르븀(Er), 루비듐(Rb), 스트론튬(Sr), 스칸듐(Sc), 베릴륨(Be), 몰리브데넘(Mo), 지르코늄(Zr), 하프늄(Hf) 및 바나듐(Va)을 포함할 수 있다. 실리콘, 마그네슘, 탄소, 및 산소는 성장 프로세스에서 사용되는 공통 불순물들이며, 이들의 농도들은 상이한 압전 속성들에 대하여 변화될 수 있다. 특정 예에 있어서, 불순물 농도는 입방 센티미터 당 약 1E+10 내지 약 1E+21의 범위이다. 불순물들을 전달하기 위해 사용되는 불순물 소스는 소스 가스일 수 있으며, 이는 유기금속 소스로부터 유도된 이후에 직접적으로 전달되거나 또는 다른 유사한 프로세스들을 통해 전달될 수 있다.The method also includes strain engineering by introducing impurities, or doping, to affect the rate at which sound waves will propagate through the material. Referring to step 6307 above, impurities may be introduced specifically to enhance the rate at which sound waves will propagate through a material. In one example, the impurity species are, but are not limited to, silicon (Si), magnesium (Mg), carbon (C), oxygen (O), erbium (Er), rubidium (Rb), strontium (Sr) ), scandium (Sc), beryllium (Be), molybdenum (Mo), zirconium (Zr), hafnium (Hf), and vanadium (Va). Silicon, magnesium, carbon, and oxygen are common impurities used in the growth process, and their concentrations can be varied for different piezoelectric properties. In certain instances, the impurity concentration ranges from about 1E+10 to about 1E+21 per cubic centimeter. The impurity source used to deliver the impurities can be a source gas, which can be delivered directly after being derived from an organometallic source or through other similar processes.

본 방법은 또한, 음파가 재료를 통해 전파할 레이트에 영향을 주기 위하여 합금 원소들의 도입에 의한 변형 엔지니어링을 포함한다. 이상의 단계(6407)를 참조하면, 합금 원소들은 음파가 재료를 통해 전파할 레이트를 향상시키기 위해 특히 도입될 수 있다. 일 예에 있어서, 합금 원소들은, 비제한적으로, 다음의 것들: 마그네슘(Mg), 에르븀(Er), 루비듐(Rb), 스트론튬(Sr), 스칸듐(Sc), 티타늄(Ti), 지르코늄(Zr), 하프늄(Hf), 바나듐(Va), 니오븀(Nb), 및 탄탈륨(Ta)을 포함할 수 있다. 특정 실시예에 있어서, 합금 원소(3원 합금들) 또는 원소들(4원 합금들의 경우에 있어서)의 농도는 약 0.01% 내지 약 50%의 범위이다. 이상과 유사하게, 합금 원소들을 전달하기 위해 사용되는 합금 소스는 소스 가스일 수 있으며, 이는 유기금속 소스로부터 유도된 이후에 직접적으로 전달되거나 또는 다른 유사한 프로세스들을 통해 전달될 수 있다. 당업자들은 다른 변형예들, 수정예들, 및 대안예들을 인식할 것이다.The method also includes strain engineering by introduction of alloying elements to affect the rate at which sound waves will propagate through the material. Referring to step 6407 above, alloying elements may be introduced specifically to enhance the rate at which sound waves will propagate through the material. In one example, the alloying elements are, but are not limited to, magnesium (Mg), erbium (Er), rubidium (Rb), strontium (Sr), scandium (Sc), titanium (Ti), zirconium (Zr). ), hafnium (Hf), vanadium (Va), niobium (Nb), and tantalum (Ta). In certain embodiments, the concentration of an alloying element (ternary alloys) or elements (in the case of quaternary alloys) ranges from about 0.01% to about 50%. Similarly to the above, the alloying source used to deliver the alloying elements can be a source gas, which can be delivered directly after being derived from an organometallic source or delivered through other similar processes. Those skilled in the art will recognize other variations, modifications, and alternatives.

불순물들을 도입하기 위한 방법들은 필름 성장 동안(인-시튜(in-situ)) 또는 성장 후(익스-시튜(ex-situ))일 수 있다. 필름 성장 동안, 불순물 도입을 위한 방법들은 벌크 도핑, 델타 도핑, 코-도핑(co-doping), 및 유사한 것을 포함할 수 있다. 벌크 도핑에 대하여, 흐름 프로세스는 균일한 도펀트 혼합을 생성하기 위하여 사용될 수 있다. 델타 도핑에 대하여, 흐름 프로세스들은 더 높은 도펀트 혼합의 국부화된 영역들에 대하여 의도적으로 조작될 수 있다. 코-도핑에 대하여, 필름 성장 프로세스 동안 2개 이상의 도펀트 종들을 동시에 도입하기 위하여 임의의 도핑 방법들이 사용될 수 있다. 필름 성장 다음에, 불순물 도입을 위한 방법들은 이온 주입, 화학적 처리, 표면 개질, 확산, 코-도핑, 또는 유사한 것을 포함할 수 있다. 당업자들은 다른 변형예들, 수정예들, 및 대안예들을 인식할 것이다.Methods for introducing impurities can be during film growth (in-situ) or after growth (ex-situ). During film growth, methods for impurity introduction may include bulk doping, delta doping, co-doping, and the like. For bulk doping, a flow process can be used to create a uniform dopant mix. For delta doping, flow processes can be intentionally manipulated for localized regions of higher dopant mixing. For co-doping, any doping methods can be used to simultaneously introduce two or more dopant species during the film growth process. Following film growth, methods for impurity introduction may include ion implantation, chemical treatment, surface modification, diffusion, co-doping, or the like. Those skilled in the art will recognize other variations, modifications, and alternatives.

도 65a는 본 발명의 일 예에 따른 음향 공진기 디바이스에 대한 압전 층을 형성하기 위한 방법을 예시하는 간략화된 도면이다. 디바이스(6501)에 도시된 바와 같이, 압전 층(6531), 또는 필름은, 기판(6510)의 표면 영역 위에 놓이도록 형성된 핵형성 층(6521) 상에서 직접적으로 성장된다. 핵형성 층(6521)은 압전 층(6531)과 동일하거나 또는 상이한 원자 조성일 수 있다. 여기에서, 압전 필름(6531)은, 이상에서 설명된 바와 같이 성장 동안(인-시튜) 또는 성장-후에(익스-시튜) 하나 이상의 종에 의해 도핑될 수 있다.65A is a simplified diagram illustrating a method for forming a piezoelectric layer for an acoustic resonator device according to an example of the present invention. As shown in device 6501 , a piezoelectric layer 6531 , or film, is grown directly on a nucleation layer 6521 formed overlying a surface region of substrate 6510 . The nucleation layer 6521 can be of the same or different atomic composition as the piezoelectric layer 6531 . Here, the piezoelectric film 6531 may be doped with one or more species during growth (in-situ) or after-growth (ex-situ) as described above.

도 65b는 본 발명의 일 예에 따른 음향 공진기 디바이스에 대한 압전 층을 형성하기 위한 방법을 예시하는 간략화된 도면이다. 디바이스(6502)에 도시된 바와 같이, 압전 층(6532) 또는 필름은, 교번하는 조성 및 두께를 갖는 층으로 구성된 초격자 핵형성 층(6522) 상에 성장된다. 이러한 초격자 층(6522)은 기판(6510)의 표면 영역 위에 놓이도록 형성된다. 디바이스(6502)의 변형은 초격자 층(6522) 내의 교번하는 층들 또는 주기들의 수에 의해 또는 구성 층들의 원자 조성을 변화시킴으로써 조정될 수 있다. 유사하게, 압전 필름(6532)은 이상에서 설명된 바와 같이 성장 동안(인-시튜) 또는 성장-후에(익스-시튜) 하나 이상의 종에 의해 도핑될 수 있다.65B is a simplified diagram illustrating a method for forming a piezoelectric layer for an acoustic resonator device according to an example of the present invention. As shown in device 6502, a piezoelectric layer 6532 or film is grown on a superlattice nucleation layer 6522 composed of layers with alternating compositions and thicknesses. This superlattice layer 6522 is formed overlying the surface area of the substrate 6510. The deformation of the device 6502 can be tuned by the number of alternating layers or cycles in the superlattice layer 6522 or by changing the atomic composition of the constituent layers. Similarly, the piezoelectric film 6532 may be doped with one or more species during growth (in-situ) or post-growth (ex-situ) as described above.

도 65c는 본 발명의 일 예에 따른 음향 공진기 디바이스에 대한 압전 층을 형성하기 위한 방법을 예시하는 간략화된 도면이다. 디바이스(6503)에 도시된 바와 같이, 압전 층(6533) 또는 필름이 단계화된(graded) 전이 층들(6523) 상에 성장된다. 기판(6510)의 표면 영역 상에 놓이도록 형성된 이러한 전이 층들(6523)은 디바이스(6503)의 변형을 조정하기 위해 사용될 수 있다. 일 예에 있어서, 합금(2원 또는 3원) 함량은 성장 방향에서의 성장의 함수로서 감소될 수 있다. 이러한 함수는 선형적이거나, 단계적(step-wise)이거나, 또는 연속적일 수 있다. 유사하게, 압전 필름(6533)은 이상에서 설명된 바와 같이 성장 동안(인-시튜) 또는 성장-후에(익스-시튜) 하나 이상의 종에 의해 도핑될 수 있다.65C is a simplified diagram illustrating a method for forming a piezoelectric layer for an acoustic resonator device according to an example of the present invention. As shown in device 6503, a piezoelectric layer 6533 or film is grown over the graded transition layers 6523. These transition layers 6523 formed to overlie the surface area of the substrate 6510 can be used to adjust the deformation of the device 6503. In one example, the alloy (binary or ternary) content may decrease as a function of growth in the growth direction. These functions can be linear, step-wise, or continuous. Similarly, the piezoelectric film 6533 may be doped with one or more species during growth (in-situ) or post-growth (ex-situ) as described above.

일 예에 있어서, 본 발명은 음향 공진기 디바이스를 제조하기 위한 방법을 제공한다. 이상에서 설명된 바와 같이, 방법은, 핵형성 층 상의 직접 성장, 초격자 핵형성 층 상의 성장, 또는 단계화된 전이 핵형성 층들 상의 성장과 같은 압전 필름 성장 프로세스를 포함할 수 있다. 각각의 프로세스는, 비제한적으로, 다음의 것들: AlN, AlGaN, GaN, InN, InGaN, AlInN, AlInGaN, 및 BN 중 적어도 하나를 갖는 재료들 또는 합금들을 포함하는 핵형성 층들을 사용할 수 있다. 당업자들은 다른 변형예들, 수정예들, 및 대안예들을 인식할 것이다.In one example, the present invention provides a method for manufacturing an acoustic resonator device. As described above, the method may include a piezoelectric film growth process, such as direct growth on a nucleation layer, growth on a superlattice nucleation layer, or growth on staged transition nucleation layers. Each process may use nucleation layers comprising materials or alloys having, without limitation, at least one of the following: AlN, AlGaN, GaN, InN, InGaN, AlInN, AlInGaN, and BN. Those skilled in the art will recognize other variations, modifications, and alternatives.

본 발명을 사용하여 기존의 기술들을 뛰어 넘는 하나 이상의 이점들이 달성된다. 구체적으로, 본 디바이스는 당업계의 일반적인 기술 중 하나에 따라서 통상적인 재료들 및/또는 방법들을 사용하여 상대적으로 간단하고 비용 효율적인 방식으로 제조될 수 있다. 본 방법을 사용하면, 웨이퍼 레벨 프로세스를 통한 3-차원 적층의 다수의 방법들을 사용하여 신뢰할 수 있는 단결정 기반 음향 공진기를 생성할 수 있다. 이러한 필터들 또는 공진기들은 RF 필터 디바이스, RF 필터 시스템, 또는 유사한 것 내에 구현될 수 있다. 실시예에 의존하여, 이러한 이점들 중 하나 이상이 달성될 수 있다. 물론, 다른 변형예들, 수정예들, 및 대안예들이 존재할 수 있다.One or more advantages over existing techniques are achieved using the present invention. Specifically, the device can be manufactured in a relatively simple and cost effective manner using conventional materials and/or methods according to one of the techniques common in the art. Using this method, it is possible to create a reliable single crystal based acoustic resonator using multiple methods of 3-dimensional stacking via a wafer level process. These filters or resonators may be implemented within an RF filter device, RF filter system, or the like. Depending on the embodiment, one or more of these advantages may be achieved. Of course, other variations, modifications, and alternatives may exist.

일 예로서, 패키징된 디바이스는 이상에서 설명된 요소들의 임의의 조합뿐만 아니라, 본 명세서 외부의 것을 포함할 수 있다. 본원에서 사용되는 용어 "기판"은 벌크 기판을 의미할 수 있거나 또는, 에피택셜 영역들, 또는 기능적 영역들을 포함하는 알루미늄, 갈륨 또는 알루미늄 및 갈륨 및 질소의 3원 화합물, 조합들, 및 유사한 것과 같은 위에 놓이는 성장 구조체들을 포함할 수 있다.As an example, a packaged device may include any combination of elements described above, as well as those outside of this specification. As used herein, the term “substrate” may refer to a bulk substrate or a substrate such as aluminum, gallium or a ternary compound of aluminum and gallium and nitrogen, combinations, and the like comprising epitaxial regions, or functional regions. It may include overlying growth structures.

도 66은, 본 발명의 일 실시예에 따른 사용자의 캡처 이미지를 갖는 스마트 폰을 예시하는 간략화된 도면(6600)이다. 도시된 바와 같이, 스마트 폰은 하우징(6610), 디스플레이(6620), 및, 버튼, 마이크로폰, 또는 터치 스크린을 포함할 수 있는 인터페이스 디바이스(6630)를 포함한다. 바람직하게는, 폰은, 다양한 모드들로 사용될 수 있는 고-해상도 카메라 디바이스를 갖는다. 스마트 폰의 일 예는 캘리포니아 쿠퍼티노 소재의 애플 컴퓨터로부터의 아이폰일 수 있다. 대안적으로, 스마트 폰은 삼성으로부터의 갤럭시 또는 다른 것들일 수 있다.66 is a simplified diagram 6600 illustrating a smart phone with a captured image of a user according to one embodiment of the present invention. As shown, a smart phone includes a housing 6610, a display 6620, and an interface device 6630, which may include buttons, a microphone, or a touch screen. Preferably, the phone has a high-resolution camera device that can be used in various modes. One example of a smart phone may be an iPhone from Apple Computer of Cupertino, Calif. Alternatively, the smart phone may be a Galaxy from Samsung or others.

일 예에서, 스마트 폰은 다음의 특징들(애플 컴퓨터의 아이폰 4에서 발견될 수 있지만, 변형들이 존재할 수 있음)을 포함할 수 있다, www.apple.com 참조.In one example, a smart phone may include the following features (as found on Apple Computer's iPhone 4, but variations may exist), see www.apple.com.

● GSM 모델: UMTS/HSDPA/HSUPA(850, 900, 1900, 2100 MHz); GSM/EDGE(850, 900, 1800, 1900 MHz)● GSM models: UMTS/HSDPA/HSUPA (850, 900, 1900, 2100 MHz); GSM/EDGE (850, 900, 1800, 1900 MHz)

● CDMA 모델: CDMA EV-DO Rev. A(800, 1900 MHz)● CDMA model: CDMA EV-DO Rev. A (800, 1900 MHz)

● 802.11b/g/n Wi-Fi(802.11n 2.4GHz 전용)● 802.11b/g/n Wi-Fi (802.11n 2.4GHz only)

● 블루투스 2.1 + EDR 무선 기술● Bluetooth 2.1 + EDR wireless technology

● 보조형 GPS● Assisted GPS

● 디지털 컴퍼스● Digital compass

● Wi-Fi● Wi-Fi

● 셀룰러● Cellular

● 레티나 디스플레이● Retina Display

● 3.5-인치 (대각) 와이드스크린 멀티-터치 디스플레이● 3.5-inch (diagonal) widescreen multi-touch display

● 800:1 콘트라스트 비율(전형적)● 800:1 contrast ratio (typical)

● 500 cd/m2 최대 밝기(전형적)● 500 cd/m2 maximum brightness (typical)

● 전면 및 후면 상의 지문-방지 혐유성 코팅● Anti-fingerprint oleophobic coating on the front and back

● 다수의 언어들 및 문자들의 동시 디스플레이에 대한 지원● Support for simultaneous display of multiple languages and characters

● 5-메가픽셀 iSight 카메라● 5-megapixel iSight camera

● 비디오 레코딩, 오디오와 함께 최대 초당 30 프레임의 HD(720p)● Video recording, HD (720p) up to 30 frames per second with audio

● 전면 카메라로 최대 초당 30 프레임의 VGA-품질 사진 및 비디오● VGA-quality photos and videos up to 30 frames per second with front-facing camera

● 탭하여 비디오 또는 정지 이미지들의 포커싱● Tap to focus video or still images

● LED 플래시● LED flash

● 사진 및 비디오 지오태깅(geotagging)● Photo and video geotagging

● 내장형 재충전가능 리튬-이온 배터리● Built-in rechargeable lithium-ion battery

● USB를 통해 컴퓨터 시스템 또는 전원 어댑터에 충전● Charge to computer system or power adapter via USB

● 통화시간: 3G 최대 7시간, 2G(GSM) 최대 14시간● Call time: 3G up to 7 hours, 2G (GSM) up to 14 hours

● 대기시간: 최대 300시간● Standby time: up to 300 hours

● 인터넷 사용: 3G 최대 6시간, Wi-Fi 최대 10시간● Internet use: 3G up to 6 hours, Wi-Fi up to 10 hours

● 비디오 재생: 최대 10시간● Video playback: up to 10 hours

● 오디오 재생: 최대 40시간● Audio playback: up to 40 hours

● 주파수 응답: 20Hz 내지 20,000Hz● Frequency response: 20Hz to 20,000Hz

● 지원 오디오 포맷들: AAC(8 내지 320Kbps), Protected AAC(iTunes 스토어로부터), HE-AAC, MP3(8 내지 320Kbps), MP3 VBR, Audible(포맷 2, 3, 4, Audible Enhanced Audio, AAX 및 AAX+), Apple Lossless, AIFF 및 WAV● Supported audio formats: AAC (8 to 320 Kbps), Protected AAC (from iTunes Store), HE-AAC, MP3 (8 to 320 Kbps), MP3 VBR, Audible (formats 2, 3, 4, Audible Enhanced Audio, AAX and AAX+), Apple Lossless, AIFF and WAV

● 사용자-구성가능 최대 볼륨 제한● User-configurable maximum volume limit

● Apple 디지털 AV 어댑터 또는 Apple VGA 어댑터로 최대 720p; Apple 구성 요소 AV 케이블로 576p 및 480p; Apple 복합 AV 케이블(케이블 별매)로 576i 및 480i의 비디오 출력 지원● Up to 720p with Apple Digital AV Adapter or Apple VGA Adapter; 576p and 480p with Apple component AV cables; Supports video output for 576i and 480i with Apple Composite AV Cable (cable sold separately)

● 지원 비디오 포맷들: .m4v, .mp4 및 .mov 파일 포맷들의 최대 720p의 H.264 비디오, 초당 30프레임, 최대 160Kbps, 48kHz의 AAC-LC 오디오를 갖는 메인 프로필 레벨 3.1, 스테레오 오디오; .m4v, .mp4 및 .mov 파일 포맷들의 최대 2.5Mbps의 MPEG-4 비디오, 640 x 480픽셀, 초당 30프레임, 채널당 최대 160Kbps의 AAC-LC 오디오를 갖는 심플 프로파일, 48kHz, 스테레오 오디오; .avi 파일 포맷의 Motion JPEG(M-JPEG) 최대 35Mbps, 1280 x 720픽셀, 초당 30프레임, ulaw의 오디오, PCM 스테레오 오디오● Supported video formats: H.264 video up to 720p in .m4v, .mp4 and .mov file formats, Main Profile Level 3.1 with AAC-LC audio at 30 frames per second, up to 160 Kbps, 48 kHz, stereo audio; MPEG-4 video up to 2.5 Mbps in .m4v, .mp4 and .mov file formats, 640 x 480 pixels, 30 frames per second, simple profile with AAC-LC audio up to 160 Kbps per channel, 48 kHz, stereo audio; Motion JPEG (M-JPEG) in .avi file format up to 35 Mbps, 1280 x 720 pixels, 30 frames per second, audio from ulaw, PCM stereo audio

● 3-축 자이로● 3-axis gyro

● 가속도계● Accelerometer

● 근접 센서● Proximity sensor

● 주변 광 센서."● Ambient light sensor."

예시적인 전자 디바이스는 미디어 플레이어, 셀룰러 폰, 개인용 데이터 오거나이저, 또는 유사한 것과 같은 휴대용 전자 디바이스일 수 있다. 실제로, 이러한 실시예들에서, 휴대용 전자 디바이스는 이러한 디바이스들의 기능성들의 조합을 포함할 수 있다. 또한, 전자 디바이스는, 사용자가 근거리 또는 광역 네트워크들과 같은 인터넷 또는 다른 네트워크들을 통해 연결하고 통신하는 것을 가능하게 할 수 있다. 예를 들어, 휴대용 전자 디바이스는, 사용자가 인터넷에 액세스하고 이-메일, 텍스트 메시징, 인스턴트 메시징을 사용하여, 또는 다른 형태들의 전자 통신을 사용하여 통신하는 것을 가능하게 할 수 있다. 예로서, 전자 디바이스는 애플 사로부터 입수할 수 있는 디스플레이 스크린을 갖는 아이팟 또는 아이폰일 수 있다.An exemplary electronic device may be a portable electronic device such as a media player, cellular phone, personal data organizer, or the like. Indeed, in these embodiments, a portable electronic device may include a combination of functionalities of these devices. Additionally, an electronic device may enable a user to connect and communicate over the Internet or other networks, such as local or wide area networks. For example, a portable electronic device may enable a user to access the Internet and communicate using e-mail, text messaging, instant messaging, or other forms of electronic communication. As an example, the electronic device may be an iPod or iPhone with a display screen available from Apple Inc.

특정 실시예들에서, 디바이스는 하나 이상의 재충전가능 및/또는 교체가능 배터리들에 의해 전력이 공급될 수 있다. 이러한 실시예들은 휴대성이 매우 높을 수 있으며, 이는 사용자가 이동하는 동안, 일하는 동안, 운동하는 동안 등에서 전자 디바이스를 휴대하는 것을 가능하게 한다. 이러한 방식으로, 그리고 전자 디바이스에 의해 제공되는 기능성들에 의존하여, 사용자는, 디바이스를 가지고 자유롭게 이동하면서 음악을 청취하고, 게임들 또는 비디오를 플레이하며, 비디오를 녹화하거나 또는 사진을 찍고, 전화를 걸고 받으며, 다른 것들과 통신하고, (예를 들어, 원격 제어 및/또는 블루투스 기능성을 통해) 다른 디바이스들을 제어할 수 있다. 또한, 디바이스는, 디바이스가 사용자의 손 또는 포켓 내에 상대적으로 쉽게 맞춰지도록 크기가 결정될 수 있다. 본 발명의 특정 실시예들이 휴대용 전자 디바이스에 대해 설명되지만, 현재 개시되는 기술들은 데스크탑 컴퓨터와 같은 그래픽 데이터를 렌더링하도록 구성된 광범위한 다수의 다른, 휴대성이 더 적은, 전자 디바이스들 및 시스템들에 적용가능할 수 있음을 유의해야 한다.In certain embodiments, a device may be powered by one or more rechargeable and/or replaceable batteries. Such embodiments may be highly portable, allowing a user to carry the electronic device while traveling, working, exercising, and the like. In this way, and depending on the functionalities provided by the electronic device, the user can listen to music, play games or video, record video or take pictures, make phone calls while moving freely with the device. Send and receive, communicate with others, and control other devices (eg, via remote control and/or Bluetooth functionality). Additionally, the device may be sized so that the device fits relatively easily within a user's hand or pocket. Although particular embodiments of the present invention are described with respect to a portable electronic device, the presently disclosed techniques are applicable to a wide variety of other, less portable, electronic devices and systems configured to render graphics data, such as a desktop computer. It should be noted that there may be

현재 예시되는 실시예에서, 예시적인 디바이스는 인클로저 또는 하우징(6610), 디스플레이, 사용자 입력 구조체들, 및/또는 입력/출력 커넥터들을 포함한다. 인클로저는 플라스틱, 금속, 복합 재료들, 또는 다른 적절한 재료들, 또는 이들의 임의의 조합으로 형성될 수 있다. 인클로저는 전자 디바이스의 내부 구성요소들을 물리적인 손상으로부터 보호할 수 있으며, 또한 내부 구성요소들을 전자기 간섭(electromagnetic interference; EMI)으로부터 차폐할 수 있다.In the presently illustrated embodiment, the exemplary device includes an enclosure or housing 6610, a display, user input structures, and/or input/output connectors. The enclosure may be formed of plastic, metal, composite materials, or other suitable materials, or any combination thereof. The enclosure may protect internal components of the electronic device from physical damage and may also shield internal components from electromagnetic interference (EMI).

디스플레이(6620)는 액정 디스플레이(liquid crystal display; LCD), 발광 다이오드(light emitting diode; LED) 기반 디스플레이, 유기 발광 다이오드(organic light emitting diode; OLED) 기반 디스플레이, 또는 어떤 다른 적절한 디스플레이일 수 있다. 본 발명의 특정 실시예들에 따르면, 디스플레이는, 로고들, 아바타들, 사진들, 앨범 아트, 및 유사한 것과 같은 다양한 다른 이미지들 및 사용자 인터페이스를 디스플레이할 수 있다. 추가적으로, 일 실시예에서, 디스플레이는, 이를 통해 사용자가 사용자 인터페이스와 상호작용할 수 있는 터치 스크린을 포함할 수 있다. 디스플레이는 또한, 사용자에게 전원 상태, 호출 상태, 메모리 상태, 또는 유사한 것과 같은 피드백을 제공하기 위한 다양한 기능 및/또는 시스템 표시기들을 포함할 수 잇다. 이러한 표시기들은 디스플레이 상에 디스플레이되는 사용자 인터페이스 내에 통합될 수 있다.The display 6620 may be a liquid crystal display (LCD), a light emitting diode (LED) based display, an organic light emitting diode (OLED) based display, or some other suitable display. According to certain embodiments of the invention, the display may display various other images and user interfaces, such as logos, avatars, photos, album art, and the like. Additionally, in one embodiment, the display may include a touch screen through which a user may interact with the user interface. The display may also include various functional and/or system indicators to provide feedback to the user, such as power status, call status, memory status, or the like. These indicators may be incorporated into a user interface displayed on a display.

일 실시예에서, 사용자 입력 구조체들(6630) 중 하나 이상은, 예컨대, 다른 것들 중에서도, 동작의 모드, 출력 레벨, 출력 유형을 제어함으로써 디바이스를 제어하도록 구성된다. 예를 들어, 사용자 입력 구조체들은 디바이스를 턴 온하거나 또는 오프하기 위한 버튼을 포함할 수 있다. 추가로, 사용자 입력 구조체들은, 사용자가 디스플레이 상의 사용자 인터페이스와 상호작용하는 것을 가능하게 할 수 있다. 휴대용 전자 디바이스의 실시예들은, 버튼들, 스위치들, 제어 패드, 스크롤 휠, 또는 임의의 다른 적절한 입력 구조체들을 포함하여, 임의의 수의 사용자 입력 구조체들을 포함할 수 있다. 사용자 입력 구조체들은, 디바이스 및/또는 디바이스에 연결되거나 또는 이에 의해 사용되는 임의의 인터페이스들 또는 디바이스들의 기능을 제어하기 위해 디바이스 상에 디스플레이되는 사용자 인터페이스와 함께 동작할 수 있다. 예를 들어, 사용자 입력 구조체들은, 사용자가 디스플레이되는 사용자 인터페이스를 디폴트 또는 홈 스크린으로 복귀시키는 것 또는 디스플레이되는 사용자 인터페이스를 네비게이션하는 것을 가능하게 할 수 있다.In one embodiment, one or more of the user input structures 6630 are configured to control the device, such as by controlling the mode of operation, output level, output type, among other things. For example, user input structures may include a button to turn a device on or off. Additionally, user input structures may enable a user to interact with a user interface on a display. Embodiments of a portable electronic device may include any number of user input structures, including buttons, switches, control pads, scroll wheels, or any other suitable input structures. User input structures can operate in conjunction with a user interface displayed on a device to control the function of the device and/or any interfaces or devices coupled to or used by the device. For example, user input structures may enable a user to return a displayed user interface to a default or home screen or navigate a displayed user interface.

예시적인 디바이스는 또한 추가적인 디바이스들의 연결을 가능하게 하기 위한 다양한 입력 및 출력 포트들을 포함할 수 있다. 예를 들어, 포트는 헤드폰들의 연결을 제공하는 헤드폰 잭일 수 있다. 추가적으로, 포트는 헤드셋(예를 들어, 헤드폰 및 마이크로폰 조합)의 연결을 제공하기 위한 입력/출력 성능들 둘 모두를 가질 수 있다. 본 발명의 실시예들은, 헤드폰 및 헤드셋 잭들, 범용 직렬 버스(universal serial bus; USB) 포트들, IEEE-1394 포트들, AC 및/또는 DC 전원 커넥터들과 같은 임의의 수의 입력 및/또는 출력 포트들을 포함할 수 있다. 추가로, 디바이스는, 다른 휴대용 전자 디바이스들, 개인용 컴퓨터들, 프린터들, 또는 유사한 것과 같은 임의의 다른 디바이스에 연결하고 이와 데이터를 전송하거나 또는 수신하기 위해 입력 및 출력 포트들을 사용할 수 있다. 예를 들어, 일 예에서, 디바이스는 미디어 파일들과 같은 데이터 파일들을 전송하고 수신하기 위해 IEEE-1394 연결을 통해 개인용 컴퓨터에 연결할 수 있다. 디바이스의 추가적인 세부사항들은 Apple, Inc에 양도된 미국 특허 제8,294,730호에서 발견될 수 있다.The example device can also include various input and output ports to enable connection of additional devices. For example, the port may be a headphone jack providing connection of headphones. Additionally, the port may have both input/output capabilities to provide connection of a headset (eg, headphone and microphone combination). Embodiments of the present invention may include any number of inputs and/or outputs, such as headphone and headset jacks, universal serial bus (USB) ports, IEEE-1394 ports, AC and/or DC power connectors. may contain ports. Additionally, the device may use the input and output ports to connect to and transmit or receive data to any other device, such as other portable electronic devices, personal computers, printers, or the like. For example, in one example, a device may connect to a personal computer via an IEEE-1394 connection to send and receive data files, such as media files. Additional details of the device can be found in US Pat. No. 8,294,730 assigned to Apple, Inc.

도 67은 본 발명의 일 실시예에 따른 스마트 폰을 갖는 간략화된 시스템 도면(6700)이다. 서버(6701)는, 프로세서(6707), 메모리(6709), 그래픽 가속기(6711), 가속도계(6713), 통신 인터페이스(6715), 컴퍼스(6717), GPS(6719), 디스플레이(6712), 및 입력 디바이스(6723)와 같은 기능성 구성요소들을 갖는 핸드헬드 전자 디바이스(6705)와 전자 통신한다. 각각의 디바이스는 예시된 구성요소들로 한정되지 않는다. 구성요소들은 하드웨어, 소프트웨어, 또는 둘 모두의 조합일 수 있다.67 is a simplified system diagram 6700 with a smart phone according to one embodiment of the present invention. Server 6701 includes processor 6707, memory 6709, graphics accelerator 6711, accelerometer 6713, communication interface 6715, compass 6717, GPS 6719, display 6712, and input Device 6723 is in electronic communication with a handheld electronic device 6705 having the same functional components. Each device is not limited to the illustrated components. Components may be hardware, software, or a combination of both.

일부 예들에서, 프로세서(6707)가 전자 이미징 애플리케이션에서 기능들을 실행하도록 명령하는 명령들이 입력 디바이스(6723)을 통해 핸드헬드 전자 디바이스(6705)에 입력된다. 하나의 잠재적인 명령은 인간 사용자의 일 부분의 캡처된 이미지의 와이어프레임(wireframe)을 생성하는 것일 수 있다. 이러한 경우에, 프로세서(6707)는, 인터넷(6703) 또는 유사한 것을 통해 서버(6701)와 통신하고 인간 와이어프레임 또는 이미지 데이터를 전송하도록 통신 인터페이스(6715)에 명령한다. 통신 인터페이스(6715)에 의해 전송되는 데이터는 이미지 캡처 직후에 프로세서(6707)에 의해 프로세싱되거나 또는 이후의 사용을 위해 메모리(6709)에 저장되거나 또는 둘 모두이다. 프로세서(6707)는 또한 디스플레이(6712)의 속성들에 관한 정보를 수신하고, 예를 들어, 가속도계(6713)로부터의 정보 및/또는 컴퍼스(6717)로부터의 컴퍼스 헤딩(compass heading) 또는 GPS 칩으로부터의 GPS 위치와 같은 외부 데이터를 사용하여 디바이스의 배향을 계산할 수 있으며, 그런 다음 프로세서는 예에 의존하여 이미지를 디스플레이할 배향을 결정하기 위해 정보를 사용한다.In some examples, instructions that instruct the processor 6707 to execute functions in the electronic imaging application are input to the handheld electronic device 6705 via input device 6723. One potential command could be to create a wireframe of a captured image of a portion of a human user. In this case, the processor 6707 communicates with the server 6701 via the Internet 6703 or the like and instructs the communication interface 6715 to transmit human wireframe or image data. Data transmitted by communication interface 6715 is either processed by processor 6707 immediately after image capture or stored in memory 6709 for later use, or both. Processor 6707 also receives information about attributes of display 6712, for example information from accelerometer 6713 and/or compass heading from compass 6717 or from a GPS chip. External data, such as the GPS location of the device, can be used to calculate the orientation of the device, and the processor then uses the information to determine the orientation to display the image, depending on the example.

일 예에서, 캡처된 이미지는 프로세서(6707)에 의해, 그래픽 가속기(6711)에 의해, 또는 이 둘의 조합에 의해 그려질 수 있다. 일부 실시예들에서, 프로세서(6707)는 그래픽 가속기일 수 있다. 이미지는 메모리(6709), 또는 이용가능한 경우, 그래픽 가속기(6711)와 직접 연관된 메모리에 먼저 그려질 수 있다. 본원에서 설명되는 방법들은, 이미지 및 관련된 와이어프레임을 생성하기 위해 프로세서(6707), 그래픽 가속기(6711), 또는 이 둘의 조합에 의해 구현될 수 있다. 일단, 이미지 또는 와이어 프레임이 메모리에 그려지면, 이것은 디스플레이(6721) 상에 디스플레이될 수 있다.In one example, the captured image may be drawn by the processor 6707, by the graphics accelerator 6711, or by a combination of the two. In some embodiments, processor 6707 may be a graphics accelerator. The image may first be drawn to memory 6709, or, if available, memory directly associated with graphics accelerator 6711. The methods described herein may be implemented by the processor 6707, the graphics accelerator 6711, or a combination of the two to generate images and associated wireframes. Once the image or wire frame is drawn to memory, it can be displayed on the display 6721.

도 68은 본 발명의 일 예에 따른 스마트 폰 시스템 도면의 간략화된 도면이다. 시스템(6800)은, 이상의 개시내용들을 구현하기 위해 사용될 수 있는 하드웨어, 소프트웨어, 및 펌웨어의 일 예이다. 시스템(6800)은, 식별된 계산들을 수행하도록 구성된 소프트웨어, 펌웨어, 및 하드웨어를 실행할 수 있는 임의의 수의 물리적으로 및/또는 논리적으로 별개의 자원들을 나타내는 프로세서(6801)를 포함한다. 프로세서(6801)는, 프로세서(6801)로의 입력 및 이로부터의 출력을 제어할 수 있는 칩셋(6803)과 통신한다. 이러한 예에서, 칩셋(6803)은 디스플레이(6819)로 정보를 출력하며, 예를 들어, 자기 매체 및 고체 상태 매체를 포함할 수 있는 비-휘발성 저장부(6821)로부터 정보를 판독하고 이에 정보를 기입할 수 있다. 칩셋(6803)은 RAM(68213)으로부터 데이터를 판독하고 이에 데이터를 기입할 수 있다. 다양한 사용자 인터페이스 구성요소들과 인터페이스하기 위한 브리지(6809)는 칩셋(6803)과의 인터페이스를 위해 제공될 수 있다. 이러한 사용자 인터페이스 구성요소들은 키보드(6811), 마이크로폰(6813), 터치-검출-및-프로세싱 회로부(6815), 마우스(6817)와 같은 포인팅 디바이스, 등을 포함할 수 있다. 일반적으로, 시스템(6800)에 대한 입력들은 다양한 소스들, 기계-생성형 및/또는 인간-생성형 소스들 중 임의의 것으로부터 올 수 있다.68 is a simplified diagram of a smart phone system diagram according to an example of the present invention. System 6800 is an example of hardware, software, and firmware that can be used to implement the above disclosures. System 6800 includes a processor 6801 representing any number of physically and/or logically discrete resources capable of executing software, firmware, and hardware configured to perform the identified computations. Processor 6801 communicates with chipset 6803, which can control inputs to and outputs from processor 6801. In this example, chipset 6803 outputs information to display 6819, reads information from and writes information to non-volatile storage 6821, which can include, for example, magnetic media and solid state media. can be entered. The chipset 6803 can read data from and write data to the RAM 68213. A bridge 6809 for interfacing with various user interface components may be provided for interfacing with the chipset 6803. These user interface components may include a keyboard 6811, a microphone 6813, touch-detection-and-processing circuitry 6815, a pointing device such as a mouse 6817, and the like. In general, inputs to system 6800 may come from any of a variety of sources, machine-generated and/or human-generated.

칩셋(6803)은 또한, 상이한 물리적 인터페이스들(6807)을 가질 수 있는 하나 이상의 데이터 네트워크 인터페이스들(6805)과 인터페이스할 수 있다. 이러한 데이터 네트워크 인터페이스들은, 유선 및 무선 근거리 네트워크들에 대한, 광대역 무선 네트워크들에 대한, 뿐만 아니라 개인 영역 네트워크들에 대한 인터페이스들을 포함할 수 있다. 본원에서 개시되는 GUI를 생성하고 디스플레이하며 사용하기 위한 방법들의 일부 애플리케이션들은, 물리적 인터페이스(6807)을 통해 데이터를 수신하는 것을 포함할 수 있거나 또는 메모리(6821 또는 68213)에 저장된 데이터를 분석하는 프로세서(6801)에 의해 기계 자체에 의해 생성될 수 있다. 추가로, 기계는 디바이스들 키보드(6811), 마이크로폰(6813), 터치 디바이스(6814) 및 포인팅 디바이스(6817)를 통해 사용자로부터 입력들을 수신하고, 프로세서(6801)를 사용하여 이러한 입력들을 해석함으로써 브라우징 기능들과 같은 적절한 기능들을 실행할 수 있다.Chipset 6803 may also interface with one or more data network interfaces 6805, which may have different physical interfaces 6807. These data network interfaces may include interfaces to wired and wireless local area networks, to broadband wireless networks, as well as to personal area networks. Some applications of the methods for creating, displaying, and using GUIs disclosed herein may include receiving data through a physical interface 6807 or a processor that analyzes data stored in memory 6821 or 68213 ( 6801) can be created by the machine itself. In addition, the machine receives inputs from the user via the devices keyboard 6811, microphone 6813, touch device 6814 and pointing device 6817, and interprets these inputs using the processor 6801 to perform browsing You can execute appropriate functions such as functions.

송신 모듈 및 수신 모듈은 안테나 및 데이터 네트워크 인터페이스들 사이에 결합된다. 일 예에서, 송신 모듈 및 수신 모듈은 별개의 디바이스들이거나, 또는 단일 모듈 내에 서로 통합될 수 있다. 물론, 대안예들, 수정예들, 및 변형예들이 존재할 수 있다. 모듈의 추가적인 세부사항들은 본 명세서 도처에서 그리고 더 구체적으로는 이하에서 발견될 수 있다.A transmitting module and a receiving module are coupled between the antenna and the data network interfaces. In one example, the transmitting module and receiving module may be separate devices or may be integrated with each other in a single module. Of course, alternatives, modifications, and variations may exist. Additional details of the module can be found throughout this specification and more specifically below.

도 69는 본 발명의 예들에 따른 송신 모듈 및 수신 모듈(6910)을 포함하는 디바이스(2200)의 간략화된 도면이다. 일 예에서, 송신 모듈 및 수신 모듈은 하나의 블록 구조체로서 도시된다. 도시된 바와 같이, RF 송신 모듈은 송신 경로(6911) 상에 구성된다. RF 수신 모듈은 수신 경로(6912) 상에 구성된다. 일 예에서, 안테나(6940)는 RF 송신 모듈(6931) 및 RF 수신 모듈(6932)에 결합된다. 도시된 바와 같이, 안테나 제어 디바이스(6950)는 수신 경로(6912) 및 송신 경로(6911)에 결합되며, 수신 경로(6912) 또는 송신 경로(6911)를 선택하도록 구성된다. 다른 예들에서, 안테나 제어부는 다양한 특징들을 포함할 수 있다. 이러한 특징들은 신호 추적, 필터링, 및 유사한 것을 포함한다.69 is a simplified diagram of a device 2200 that includes a transmit module and a receive module 6910 according to examples of the invention. In one example, the transmit module and receive module are shown as one block structure. As shown, an RF transmit module is configured on transmit path 6911. An RF receive module is configured on receive path 6912. In one example, antenna 6940 is coupled to RF transmit module 6931 and RF receive module 6932. As shown, an antenna control device 6950 is coupled to receive path 6912 and transmit path 6911 and is configured to select either receive path 6912 or transmit path 6911 . In other examples, antenna control may include various features. These features include signal tracking, filtering, and the like.

일 예에서, 수신 필터(6932)가 RF 수신 모듈 내에 제공된다. 일 예에서, 저 잡음 증폭기 디바이스(6960)가 RF 수신 모듈에 결합된다. 저 잡음 증폭기는 CMOS, GaAs, SiGe 프로세스 기술, 또는 유사한 것일 수 있다. 일 예에서, 송신 필터(6931)가 RF 송신 모듈 내에 제공된다. 송신 필터는, 단결정 음향 공진기 디바이스를 포함하는 필터(6930)를 포함한다. 도 69에 도시된 바와 같이, 필터(6930)는 송신 및 수신 필터들(6931, 6932) 둘 모두를 포함한다. 일 예에서, 전력 증폭기(6920)는 RF 송신 모듈에 결합되며, 송신 경로(6911)를 통해 안테나(6940)로 신호를 드라이브하도록 구성된다. 일 예에서, 전력 증폭기는 CMOS, GaAs, SiGe 프로세스 기술, 또는 유사한 것이다.In one example, a receive filter 6932 is provided within the RF receive module. In one example, a low noise amplifier device 6960 is coupled to the RF receiving module. The low noise amplifier may be CMOS, GaAs, SiGe process technology, or similar. In one example, transmit filter 6931 is provided within the RF transmit module. The transmit filter includes filter 6930 comprising a single crystal acoustic resonator device. As shown in FIG. 69, filter 6930 includes both transmit and receive filters 6931 and 6932. In one example, power amplifier 6920 is coupled to the RF transmit module and is configured to drive a signal through transmit path 6911 to antenna 6940. In one example, the power amplifier is a CMOS, GaAs, SiGe process technology, or similar.

일 예에서, 대역-대-대역 분리(band-to-band isolation)는, 상대 데시벨(dBc)로 측정된 통과 대역 대 거부 대역 사이의 차이가 10 dBc보다 더 크고 100 dBc보다 더 작도록 송신 필터를 특징짓는다. 다른 예들에서, 차이는 더 넓은 또는 더 좁은 범위를 가질 수 있다. 일 예에서, 송신 필터를 특징짓는 삽입 손실로서, 삽입 손실은 3 dB보다 더 작고 0.5 dB보다 더 크다. 다른 예들에서, 중심 주파수는 통과 대역을 정의하도록 구성된다.In one example, band-to-band isolation is such that the difference between pass band and reject band, measured in relative decibels (dBc), is greater than 10 dBc and less than 100 dBc transmit filter characterize In other examples, the difference may have a wider or narrower range. In one example, as the insertion loss characterizing the transmit filter, the insertion loss is less than 3 dB and greater than 0.5 dB. In other examples, the center frequency is configured to define a passband.

일 예에서, 단결정 음향 공진기 디바이스가 포함된다. 일 예에서, 디바이스는 표면 영역을 갖는 기판을 포함한다. 일 예에서, 공진기 디바이스는, 기판의 일 부분에 결합된 제1 전극 재료, 및 0.4 마이크론보다 더 큰 두께를 가지며 표면 영역의 노출된 부분 위에 놓이고 제1 전극 재료에 결합되는 단결정 커패시터 유전체 재료를 갖는다. 일 예에서, 단결정 커패시터 유전체 재료는 1012 결함/cm2보다 더 작은 전위 밀도를 특징으로 한다. 일 예에서, 디바이스는 단결정 커패시터 유전체 재료 위에 놓이는 제2 전극 재료를 갖는다.In one example, a single crystal acoustic resonator device is included. In one example, a device includes a substrate having a surface area. In one example, the resonator device comprises a first electrode material coupled to a portion of a substrate, and a single crystal capacitor dielectric material having a thickness greater than 0.4 microns and overlying the exposed portion of the surface area and coupled to the first electrode material. have In one example, the monocrystalline capacitor dielectric material is characterized by a dislocation density of less than 10 12 defects/cm 2 . In one example, the device has a second electrode material overlying the single crystal capacitor dielectric material.

도 70은 본 발명의 일 예에서 필터 응답의 일 예이다. 도시된 바와 같이, 응답 그래프(7000)는 주파수에 대해 플롯팅된 감쇠를 도시한다. 감쇠는 데시벨(dB)로 측정되며, 주파수는 헤르츠로 측정된다. 제1 영역은 송신 필터 응답을 나타내며, 반면 제2 영역은 수신 필터 응답을 나타낸다.70 is an example of a filter response in an example of the present invention. As shown, response graph 7000 shows attenuation plotted against frequency. Attenuation is measured in decibels (dB), and frequency is measured in hertz. The first region represents the transmit filter response, while the second region represents the receive filter response.

도 71은 본 발명의 일 예에 따른 스마트 폰 RF 전력 증폭기 모듈(7100)의 간략화된 도면이다. 일 예에서, 도시된 바와 같이, RF 전력 증폭기 모듈(7110)은 도 67 및 도 68에서 이상에서 설명된 바와 같이 프로세서 디바이스에 결합된다. 일 예에서, RF 전력 증폭기 모듈(7110)은 송신 경로 및 수신 경로에 구성된다. 또한, 전력 증폭기 모듈들 중 임의의 것은 하나 이상의 단결정 음향파 필터들을 포함할 수 있다.71 is a simplified diagram of a smart phone RF power amplifier module 7100 according to an example of the present invention. In one example, as shown, the RF power amplifier module 7110 is coupled to the processor device as described above in FIGS. 67 and 68 . In one example, RF power amplifier module 7110 is configured in the transmit path and receive path. Additionally, any of the power amplifier modules may include one or more single crystal acoustic wave filters.

일 예에서, 모듈은 RF 전력 증폭기 모듈(7110)에 결합된 안테나를 갖는다. 일 예에서, 모듈은 RF 전력 증폭기 모듈(7110) 내에 구성된 안테나 제어 디바이스(7150)를 갖는다. 일 예에서, 제어 디바이스(7150)는 수신 경로 및 송신 경로에 결합되며, 수신 경로 또는 송신 경로를 선택하도록 구성된다.In one example, the module has an antenna coupled to the RF power amplifier module 7110. In one example, the module has an antenna control device 7150 configured within the RF power amplifier module 7110. In one example, the control device 7150 is coupled to the receive path and the transmit path and is configured to select either the receive path or the transmit path.

도시된 바와 같이, 모듈은 RF 전력 증폭기 모듈 내에 구성된 복수의 통신 대역들(7110)을 갖는다. 일 예에서, 복수의 통신 대역들은 1 내지 N으로 넘버링될 수 있으며, 여기서 N은 2보다 더 크고 50보다 더 작은 정수이지만, 변형들이 존재할 수 있다. 일 예에서, 통신 대역들의 각각은 전력 증폭기를 포함할 수 있다. 일 예에서, 전력 증폭기는 CMOS, GaAs, SiGe 프로세스 기술, 또는 유사한 것이다.As shown, the module has a plurality of communication bands 7110 configured within the RF power amplifier module. In one example, the plurality of communication bands may be numbered 1 through N, where N is an integer greater than 2 and less than 50, although variations may exist. In one example, each of the communication bands may include a power amplifier. In one example, the power amplifier is a CMOS, GaAs, SiGe process technology, or similar.

일 예에서, 통신 대역들 중 하나 이상은 필터 디바이스를 가지고 구성될 수 있다. 필터 디바이스(7140)는 단결정 음향 공진기 디바이스로부터 구성된다. 이러한 디바이스의 일 예는, 동일한 출원인에게 양도되고 이로써 본원에 참조로서 통합되는 미국 특허출원 일련번호 제14/298,057호에서 발견될 수 있다. 모듈은, 도시된 바와 같이, 복수의 통신 대역들 중 적어도 하나를 가지고 구성된 단결정 음향 공진기 필터 디바이스를 가질 수 있다. 통신 대역들 중 하나 이상은 또한 스위칭 디바이스(7120)를 가지고 구성될 수 있다. 스위칭 디바이스(7120)는, 도시된 바와 같이, 출력 임피던스 매칭 회로에 결합된다. 매칭 회로는, 도시된 바와 같이, 다수의 음향파 필터들(7140)에 구성된다. 스위칭 디바이스(7120)는 또한, 안테나 제어기 회로 디바이스(7150)에 결합된 송신(Tx) 필터 디바이스들(7130)에 결합될 수 있다. 이러한 필터 디바이스들(7130)이 또한 단결정 공진기 디바이스들 또는 이상에서 논의된 음향 공진기 디바이스들 중 임의의 것으로부터 구성될 수 있다. 경로들은 스위칭 디바이스에 의해 제어된다. 일 예에서, 모듈은, 상대 데시벨(dBc)로 측정된 통과 대역 대 거부 대역 사이의 차이가 10 dBc보다 더 크고 100 dBc보다 더 작도록 인접한 통신 대역들의 임의의 쌍 사이의 대역-대-대역 분리를 갖는다. 일 예에서, 모듈은 RF 전력 증폭기 모듈에 결합된 제어 디바이스를 갖는다.In one example, one or more of the communication bands may be configured with a filter device. Filter device 7140 is constructed from a single crystal acoustic resonator device. An example of such a device can be found in US Patent Application Serial No. 14/298,057, assigned to the same applicant and hereby incorporated by reference herein. The module, as shown, may have a single crystal acoustic resonator filter device configured with at least one of a plurality of communication bands. One or more of the communication bands may also be configured with a switching device 7120. Switching device 7120 is coupled to the output impedance matching circuit, as shown. The matching circuit is composed of multiple acoustic wave filters 7140, as shown. Switching device 7120 may also be coupled to transmit (Tx) filter devices 7130 coupled to antenna controller circuit device 7150 . These filter devices 7130 can also be constructed from single crystal resonator devices or any of the acoustic resonator devices discussed above. Paths are controlled by a switching device. In one example, the module performs band-to-band separation between any pair of adjacent communication bands such that the difference between the pass band and the reject band, measured in relative decibels (dBc), is greater than 10 dBc and less than 100 dBc. have In one example, the module has a control device coupled to the RF power amplifier module.

도 72는 본 발명의 일 예에 따른 고정된 무선 통신 인프라스트럭처 시스템의 간략화된 도면이다. 본 발명은, 다양한 단결정 압전 디바이스들을 사용하는 무선 통신 인프라스트럭처 애플리케이션들에 대한 특정 아키텍처들을 포함한다. 전형적인 인프라스트럭처 시스템들은 제어기들, 전원 공급장치들 및/또는 배터리들, 냉각 인프라스트럭처, 트랜시버들(송신 및/또는 수신 모듈들), 전력 증폭기들, 저-잡음 증폭기들, 스위치들, 안테나들, 및 유사한 것을 포함할 수 있다.72 is a simplified diagram of a fixed wireless communications infrastructure system according to an example of the present invention. The present invention includes specific architectures for wireless communications infrastructure applications using a variety of single crystal piezoelectric devices. Typical infrastructure systems include controllers, power supplies and/or batteries, cooling infrastructure, transceivers (transmit and/or receive modules), power amplifiers, low-noise amplifiers, switches, antennas, and the like.

일 예로서, 무선 시스템(7200)은 전원(7221)에 결합된 제어기(7210), 신호 프로세싱 모듈(7230), 및 적어도 하나의 트랜시버 모듈(7240)을 포함한다. 트랜시버 모듈들의 각각은 송신 경로 상에 구성된 송신 모듈(7241) 및 수신 경로 상에 구성된 수신 모듈(7242)을 포함한다. 이러한 경로들은 개별적으로 또는 함께 구현될 수 있다. 송신 모듈들(7241) 각각은 하나 이상의 필터 디바이스들을 갖는 적어도 송신 필터를 포함하며, 반면 수신 모듈들(7242) 각각은 적어도 수신 필터를 포함한다. 신호 프로세싱 모듈(7230)은 기저대역 신호 프로세싱 모듈일 수 있다. 추가로, 트랜시버 모듈들(7240)은 RF 송신 및 수신 모듈들을 포함할 수 있다. 당업자들은 다른 변형예들, 수정예들, 및 대안예들을 인식할 것이다.As an example, wireless system 7200 includes a controller 7210 coupled to a power source 7221, a signal processing module 7230, and at least one transceiver module 7240. Each of the transceiver modules includes a transmit module 7241 configured on the transmit path and a receive module 7242 configured on the receive path. These pathways may be implemented individually or together. Each of the transmit modules 7241 includes at least a transmit filter having one or more filter devices, while each of the receive modules 7242 includes at least a receive filter. The signal processing module 7230 may be a baseband signal processing module. Additionally, transceiver modules 7240 may include RF transmit and receive modules. Those skilled in the art will recognize other variations, modifications, and alternatives.

이러한 필터(또는 다이플렉서) 디바이스들의 각각은 단결정 음향 공진기 디바이스를 포함한다. 일 예로서, 각각의 디바이스는 제1 전극 재료, 단결정 재료, 및 제2 전극 재료를 포함할 수 있다. 제1 전극 재료는 기판의 일 부분에 결합될 수 있다. 또한, 반사기 영역이 제1 전극 재료에 구성될 수 있다. 단결정 재료는 기판 표면 영역의 노출된 영역 위에 놓이도록 형성되고 제1 전극 재료에 결합될 수 있다. 제2 전극 재료는 단결정 재료 위에 놓이도록 형성될 수 있다. 이러한 공진기 디바이스들의 구조는 또한 도 1a 내지 도 12e, 도 62a 내지 도 62e, 및 도 65a 내지 도 65c에서 이상에서 설명된 것들과 유사할 수 있다.Each of these filter (or diplexer) devices includes a single crystal acoustic resonator device. As an example, each device may include a first electrode material, a single crystal material, and a second electrode material. The first electrode material may be bonded to a portion of the substrate. Also, a reflector region may be constructed in the first electrode material. A single crystal material may be formed overlying the exposed areas of the substrate surface area and bonded to the first electrode material. The second electrode material may be formed to overlie the single crystal material. The structure of these resonator devices may also be similar to those described above in FIGS. 1A-12E, 62A-62E, and 65A-65C.

통신 시스템이 주파수 분할 듀플렉스(frequency division duplex; FDD) 유형인지 또는 시간 분할 듀플렉스(time division duplex; TDD) 유형인지 여부에 의존하여, 송신 및 수신 경로들은 분리되거나 또는 공유될 수 있다. FDD 시스템들에서, 필터들은 송신 및 수신을 분리하며 그에 따라 송신 및 수신 경로들을 분리하기 위해 필요하다. TDD 시스템들에서, 송신 및 수신이 동일한 채널에서 발생하기 때문에, 다이플렉서들이 송신 및 수신을 분리할 필요가 없다. 도 72에 도시된 바와 같이, 본 발명은 필터들(7222)을 사용하는 별개의 채널들(FDD 시스템) 또는 다이플렉서들(7222)을 사용하는 공유 통신 채널(TDD 시스템)을 가질 수 있다. 당업자들은 다른 변형예들, 수정예들, 및 대안예들을 인식할 것이다.Depending on whether the communication system is a frequency division duplex (FDD) type or a time division duplex (TDD) type, the transmit and receive paths may be separated or shared. In FDD systems, filters are needed to separate transmit and receive and thus separate transmit and receive paths. In TDD systems, since transmission and reception occur on the same channel, there is no need for diplexers to separate transmission and reception. As shown in FIG. 72 , the present invention can have separate channels using filters 7222 (FDD system) or a shared communication channel using diplexers 7222 (TDD system). Those skilled in the art will recognize other variations, modifications, and alternatives.

안테나 또는 안테나들의 어레이를 갖는 안테나 섹션(7251)은 송신 모듈들(7241)의 각각에 그리고 수신 모듈들(7242)의 각각에 결합될 수 있다. 안테나 제어 모듈(7250)은, 수신 경로, 송신 경로, 및 트랜시버 모듈들(7240)의 각각에 결합된다. 이러한 안테나 제어 모듈(7250)은, 통신 경로 동작들을 가능하게 함에 있어서 수신 경로들 중 하나 또는 송신 경로들 중 하나를 선택하도록 구성된다. 일 예에서, 안테나 제어 모듈(7250)은 (도시된 바와 같이) 제어기 및/또는 신호 프로세싱 모듈을 가지고 물리적으로 구성될 수 있다. 대안적으로, 안테나 제어 모듈(7250)은 프런트-엔드 모듈(7220) 내에, 안테나 섹션(7251) 내에, 또는 달리 안테나 섹션(7251)에 더 가깝게 물리적으로 구성될 수 있다.An antenna section 7251 having an antenna or array of antennas may be coupled to each of the transmit modules 7241 and to each of the receive modules 7242 . An antenna control module 7250 is coupled to each of the receive path, transmit path, and transceiver modules 7240. This antenna control module 7250 is configured to select one of the receive paths or one of the transmit paths in enabling communication path operations. In one example, antenna control module 7250 may be physically configured with a controller and/or signal processing module (as shown). Alternatively, antenna control module 7250 may be physically configured within front-end module 7220, within antenna section 7251, or otherwise closer to antenna section 7251.

일 예에서, 프런트-엔드 모듈(7220)(RF, 블루투스, 또는 유사한 것)은 전원 공급 및 조절 유닛(7220)에 결합될 수 있으며, 트랜시버(7240)와 안테나(7251) 사이에 구성될 수 있다. 스위치 뱅크(7221)는 안테나(7251)에 결합될 수 있으며, 송신 및 수신 필터들은 필터 모듈(7222)(필터들의 뱅크일 수 있음)에 구성될 수 있다. 필터(7222)는, 각각 송신 경로 및 수신 경로 상에 구성된 2개의 스위치들(또는 스위치 뱅크들)(7223, 7224)에 결합될 수 있다. 이러한 스위치들 또는 스위치 뱅크들은 상이한 경로들을 신호 흐름 안으로 또는 밖으로 스위칭하도록 구성된다. 수신 경로 상에서, 스위치(7224)는 전력 증폭기(7225)(또는 PA들의 뱅크)에 그리고 이를 통해 트랜시버(7240)에 결합될 수 있다. 송신 경로 상에서, 스위치(7223)는 저 잡음 증폭기(7226)(또는 LNA들의 뱅크)에 그리고 이를 통해 트랜시버(7240)에 결합될 수 있다.In one example, a front-end module 7220 (RF, Bluetooth, or similar) can be coupled to the power supply and conditioning unit 7220 and can be configured between the transceiver 7240 and the antenna 7251. . A switch bank 7221 may be coupled to an antenna 7251, and transmit and receive filters may be configured in a filter module 7222 (which may be a bank of filters). Filter 7222 may be coupled to two switches (or switch banks) 7223 and 7224 configured on the transmit and receive paths, respectively. These switches or switch banks are configured to switch different paths into or out of the signal flow. On the receive path, a switch 7224 may be coupled to a power amplifier 7225 (or bank of PAs) and through it to a transceiver 7240. On the transmit path, a switch 7223 can be coupled to a low noise amplifier 7226 (or bank of LNAs) and through it to a transceiver 7240.

일 예에서, 전원(7221) 및 전력 증폭기 모듈(7222)은, 제어기(7210), 전원(7220), 및 트랜시버 모듈(7240)에 결합된 전원 공급 및 조절 유닛(7220)의 부분일 수 있다. 전력 증폭기 모듈(7260)은 송신 경로들의 각각 및 수신 경로들의 각각 상에 구성될 수 있다. 이러한 전력 증폭기 모듈은 또한 복수의 통신 대역들을 포함할 수 있으며, 이들의 각각은 전력 증폭기를 가질 수 있다. 트랜시버 모듈들(7240)의 필터들은 각각 통신 대역들 중 하나 이상에 구성될 수 있다. 필터들 및 스위치들의 수는 지원되는 대역들의 수 및 시스템들 설계에서의 다른 트레이드오프들에 의존하여 변화할 수 있다. 추가로, 전원 공급 및 조절 유닛(7220)은 무선 시스템(7200) 또는 기지국(base station; BTS) 시스템(블록(2599)에 의해 표현됨)의 다른 섹션들에 결합될 수 있다.In one example, power supply 7221 and power amplifier module 7222 may be part of a power supply and conditioning unit 7220 coupled to controller 7210, power supply 7220, and transceiver module 7240. A power amplifier module 7260 can be configured on each of the transmit paths and each of the receive paths. This power amplifier module may also include a plurality of communication bands, each of which may have a power amplifier. The filters of transceiver modules 7240 may each be configured for one or more of the communications bands. The number of filters and switches can vary depending on the number of supported bands and other tradeoffs in systems design. Additionally, the power supply and conditioning unit 7220 can be coupled to other sections of the wireless system 7200 or base station (BTS) system (represented by block 2599).

본 발명을 사용하여 기존의 기술들을 뛰어 넘는 하나 이상의 이점들이 달성된다. 본 단결정 기술을 사용하는 무선 인프라스트럭처들은 더 양호한 열 전도율을 달성하며, 이는 이러한 인프라스트럭처들이 높은 전력 밀도 애플리케이션들에서 더 양호하게 작동하는 것을 가능하게 한다. 본 단결정 인프라스트럭처들은 또한 낮은 손실을 제공하며, 따라서 더 높은 대역 외 거부(out of band rejection; OOBR)를 가능하게 한다. 더 양호한 열적 속성들 및 더 높은 전력에 걸친 복원력(resilience)으로, 이러한 단결정 인프라스트럭처들은 더 높은 선형성을 또한 달성한다. 실시예에 의존하여, 이러한 이점들 중 하나 이상이 달성될 수 있다. 물론, 다른 변형예들, 수정예들, 및 대안예들이 존재할 수 있다.One or more advantages over existing techniques are achieved using the present invention. Wireless infrastructures using the present monocrystalline technology achieve better thermal conductivity, which enables these infrastructures to perform better in high power density applications. The present monocrystalline infrastructures also provide low loss, thus enabling higher out of band rejection (OOBR). With better thermal properties and higher resilience over power, these single crystal infrastructures also achieve higher linearity. Depending on the embodiment, one or more of these advantages may be achieved. Of course, other variations, modifications, and alternatives may exist.

이상이 특정한 실시예들의 완전한 설명이지만, 다양한 수정예들, 대안적인 구성들 및 균등물들이 사용될 수 있다. 따라서, 이상의 설명 및 예시들은 첨부된 청구항들에 의해 정의되는 본 발명의 범위를 제한하는 것으로서 취해지지 않아야만 한다.While the above is a complete description of specific embodiments, various modifications, alternative constructions, and equivalents may be used. Accordingly, the above description and examples should not be taken as limiting the scope of the present invention, which is defined by the appended claims.

Claims (20)

고정된 무선 통신 시스템으로서,
제어기;
상기 제어기에 결합된 전원;
상기 제어기에 결합된 기저대역 신호 프로세싱 모듈;
하나 이상의 트랜시버 모듈들로서, 상기 트랜시버 모듈들의 각각은,
상기 기저대역 프로세싱 모듈에 결합되며 송신 경로 상에 구성되는 RF 송신 모듈로서, 상기 RF 송신 모듈은 하나 이상의 필터 디바이스들을 갖는 송신 필터를 포함하며, 상기 하나 이상의 필터 디바이스들의 각각은 단결정 음향 공진기 디바이스를 포함하는, 상기 RF 송신 모듈;
상기 기저대역 신호 프로세싱 모듈에 결합되며 수신 경로 상에 구성되는 RF 수신 모듈로서, 상기 RF 수신 모듈은 수신 필터를 포함하는, 상기 RF 수신 모듈을 포함하는, 상기 하나 이상의 트랜시버 모듈들;
상기 RF 송신 모듈들의 각각 및 상기 RF 수신 모듈들의 각각에 결합되는 안테나;
상기 수신 경로들의 각각 및 상기 송신 경로들의 각각에 결합되며 상기 수신 경로들 중 하나 또는 상기 송신 경로들 중 하나를 선택하도록 구성되는 안테나 제어 디바이스로서, 상기 안테나 제어 디바이스는 상기 하나 이상의 트랜시버 모듈들에 결합되는, 상기 안테나 제어 디바이스;
상기 제어기, 상기 전원, 및 상기 하나 이상의 트랜시버 모듈들에 결합되는 전력 증폭기 모듈로서, 상기 전력 증폭기 모듈은 상기 송신 경로들의 각각 및 상기 수신 경로들 각각 상에 구성되고, 상기 전력 증폭기 모듈은 복수의 통신 대역들을 포함하며, 각각의 통신 대역은 전력 증폭기를 갖고, 각각의 트랜시버 모듈의 상기 하나 이상의 필터 디바이스들은 상기 복수의 통신 대역들 중 하나 이상에 구성되는, 상기 전력 증폭기 모듈을 포함하며,
상기 필터 디바이스들의 각각의 단결정 음향 공진기 디바이스들은,
기판 표면 영역을 갖는 기판;
상기 기판 표면 영역 위에 놓이도록 형성되는 지지 층으로서, 상기 지지 층은 내부에 형성되는 공기 캐비티를 갖는, 상기 지지 층;
상기 지지 층 및 상기 기판 위에 놓이도록 형성되는 압전 필름으로서, 상기 압전 필름은 내부에 형성된 접촉 비아를 갖는, 상기 압전 필름;
상기 압전 필름의 일 부분 아래에 놓이도록 형성되는 하단 전극으로서, 상기 하단 전극은 상기 지지 층의 상기 공기 캐비티 내에 구성되고 상기 압전 필름의 상기 접촉 비아 아래에 놓이는, 상기 하단 전극;
상기 압전 필름의 일 부분 위에 놓이도록 형성되는 상단 전극;
상기 압전 필름의 일 부분 위에 놓이도록 형성되는 상단 금속으로서, 상기 상단 금속은 상기 압전 필름의 상기 접촉 비아 내에 구성되는, 상기 상단 금속;
상기 압전 필름의 일 부분 위에 놓이도록 형성되는 제1 접촉 금속으로서, 상기 제1 접촉 금속은 상기 상단 전극에 전기적으로 결합되는, 상기 제1 접촉 금속; 및
상기 압전 필름의 일 부분 위에 놓이도록 형성되는 제2 접촉 금속으로서, 상기 제2 접촉 금속은 상기 압전 필름의 상기 접촉 비아를 통해 상기 상단 금속에 그리고 상기 하단 전극에 전기적으로 결합되는, 상기 제2 접촉 금속을 포함하는, 시스템.
As a fixed wireless communication system,
controller;
a power source coupled to the controller;
a baseband signal processing module coupled to the controller;
One or more transceiver modules, each of the transceiver modules comprising:
An RF transmit module coupled to the baseband processing module and configured on a transmit path, the RF transmit module comprising a transmit filter having one or more filter devices, each of the one or more filter devices comprising a single crystal acoustic resonator device. To, the RF transmission module;
the one or more transceiver modules comprising an RF receive module coupled to the baseband signal processing module and configured on a receive path, the RF receive module including a receive filter;
an antenna coupled to each of the RF transmit modules and to each of the RF receive modules;
An antenna control device coupled to each of the receive paths and each of the transmit paths and configured to select one of the receive paths or one of the transmit paths, the antenna control device coupled to the one or more transceiver modules. said antenna control device;
a power amplifier module coupled to the controller, the power supply, and the one or more transceiver modules, the power amplifier module configured on each of the transmit paths and each of the receive paths, the power amplifier module comprising a plurality of communication a power amplifier module comprising bands, each communication band having a power amplifier, wherein the one or more filter devices of each transceiver module are configured in one or more of the plurality of communication bands;
Each single crystal acoustic resonator device of the filter devices comprises:
a substrate having a substrate surface area;
a support layer formed overlying the substrate surface region, the support layer having an air cavity formed therein;
a piezoelectric film formed to overlie the support layer and the substrate, the piezoelectric film having a contact via formed therein;
a bottom electrode configured to underlie a portion of the piezoelectric film, the bottom electrode being configured within the air cavity of the support layer and underlying the contact via of the piezoelectric film;
an upper electrode formed to be placed on a portion of the piezoelectric film;
a top metal formed to overlie a portion of the piezoelectric film, the top metal configured within the contact via of the piezoelectric film;
a first contact metal formed overlying a portion of the piezoelectric film, the first contact metal electrically coupled to the top electrode; and
a second contact metal formed to overlie a portion of the piezoelectric film, the second contact metal electrically coupled to the top metal and to the bottom electrode through the contact via of the piezoelectric film; A system containing metal.
청구항 1에 있어서,
상기 시스템은, 상기 전원, 상기 하나 이상의 트랜시버 모듈들, 및 상기 전력 증폭기 모듈에 결합된 냉각 모듈을 더 포함하는, 시스템.
The method of claim 1,
The system further comprises a cooling module coupled to the power supply, the one or more transceiver modules, and the power amplifier module.
청구항 1에 있어서,
상기 전원은 전원 공급장치, 배터리-기반 전원 공급장치, 또는 배터리 백업과 결합된 전원 공급장치를 포함하는, 시스템.
The method of claim 1,
wherein the power source comprises a power supply, a battery-based power supply, or a power supply coupled with a battery backup.
청구항 1에 있어서,
상기 시스템은 기지국으로서 구성되며, 상기 기지국은, 범위, 용량 및 전력 성능에 의존하여, 매크로, 마이크로, 나노, 피코, 또는 펨토로 특징지어지는, 시스템.
The method of claim 1,
The system is configured as a base station, wherein the base station is characterized as macro, micro, nano, pico, or femto, depending on range, capacity, and power capability.
청구항 1에 있어서,
상기 시스템은 Wi-Fi 액세스 포인트로서 구성되는, 시스템.
The method of claim 1,
wherein the system is configured as a Wi-Fi access point.
청구항 1에 있어서,
상기 기판은 실리콘(S), 실리콘 탄화물(SiC), 사파이어(Al2O3), 실리콘 이산화물(SiO2), 또는 다른 실리콘 재료들을 포함하는, 시스템.
The method of claim 1,
wherein the substrate comprises silicon (S), silicon carbide (SiC), sapphire (Al 2 O 3 ), silicon dioxide (SiO 2 ), or other silicon materials.
청구항 1에 있어서,
상기 압전 필름은, 알루미늄 질화물(AlN), 알루미늄 스칸듐 질화물(AlScN), 갈륨 질화물(GaN), 알루미늄 갈륨 질화물(AlGaN), AlxSc1-xN 또는 AlxGa1-xN 재료들(0 ≤ X < 1.0의 조성을 특징으로 함), 또는 마그네슘 하프늄 알루미늄 질화물(MgHfAlN)을 포함하는 단결정 또는 다결정질 압전 필름인, 시스템.
The method of claim 1,
The piezoelectric film is made of aluminum nitride (AlN), aluminum scandium nitride (AlScN), gallium nitride (GaN), aluminum gallium nitride (AlGaN), Al x Sc 1-x N or Al x Ga 1-x N materials (0 ≤ X < 1.0), or a single- or polycrystalline piezoelectric film comprising magnesium hafnium aluminum nitride (MgHfAlN).
청구항 1에 있어서,
상기 압전 필름은, 알루미늄 질화물(AlN), 알루미늄 스칸듐 질화물(AlScN), 갈륨 질화물(GaN), 알루미늄 갈륨 질화물(AlGaN), AlxSc1-xN 또는 AlxGa1-xN 재료들(0 ≤ X < 1.0의 조성을 특징으로 함), 또는 마그네슘 하프늄 알루미늄 질화물(MgHfAlN)을 포함하는 다결정질 압전 필름의 상부 부분인, 시스템.
The method of claim 1,
The piezoelectric film is made of aluminum nitride (AlN), aluminum scandium nitride (AlScN), gallium nitride (GaN), aluminum gallium nitride (AlGaN), Al x Sc 1-x N or Al x Ga 1-x N materials (0 ≤ X < 1.0), or an upper part of a polycrystalline piezoelectric film comprising magnesium hafnium aluminum nitride (MgHfAlN).
청구항 1에 있어서,
상기 제1 전극, 제2 전극, 및 상단 금속은 몰리브데넘(Mo), 루테늄(Ru), 텅스텐(W), 또는 다른 전도성 재료들을 포함하며, 상기 제1 및 제2 접촉 금속들은 금(Au), 알루미늄(Al), 구리(Cu), 니켈(Ni), 알루미늄 청동(AlCu), 또는 다른 금속 재료들을 포함하는, 시스템.
The method of claim 1,
The first electrode, the second electrode, and the upper metal include molybdenum (Mo), ruthenium (Ru), tungsten (W), or other conductive materials, and the first and second contact metals are gold (Au ), aluminum (Al), copper (Cu), nickel (Ni), aluminum bronze (AlCu), or other metallic materials.
청구항 1에 있어서,
상기 기판은 벌거벗고(bare) 노출된 결정질 재료를 포함하며, 상기 압전 필름은 6000 미터/초 이상의 음향 속도로 길이 방향(longitudinal) 신호를 전파시키도록 구성되고, 상기 제1 접촉 금속 및 상기 제2 접촉 금속은 동일-평면 배열로 구성되는, 시스템.
The method of claim 1,
The substrate comprises a bare and exposed crystalline material, the piezoelectric film is configured to propagate a longitudinal signal at an acoustic velocity greater than 6000 meters per second, the first contact metal and the second contact metal. The system of claim 1 , wherein the contacting metals are configured in a co-planar arrangement.
고정된 무선 통신 시스템으로서,
제어기;
상기 제어기에 결합된 신호 프로세싱 모듈;
상기 제어기에 결합되는 하나 이상의 트랜시버 모듈들로서, 상기 트랜시버 모듈들의 각각은,
상기 신호 프로세싱 모듈에 결합되며 송신 경로 상에 구성되는 송신 모듈로서, 상기 송신 모듈은 하나 이상의 필터 디바이스들을 갖는 송신 필터를 포함하며, 상기 하나 이상의 필터 디바이스들의 각각은 단결정 음향 공진기 디바이스를 포함하는, 상기 송신 모듈;
상기 신호 프로세싱 모듈에 결합되며 수신 경로 상에 구성되는 수신 모듈로서, 상기 수신 모듈은 수신 필터를 포함하는, 상기 수신 모듈을 포함하는, 상기 하나 이상의 트랜시버 모듈들;
상기 송신 모듈들의 각각 및 상기 수신 모듈들의 각각에 결합되는 안테나;
상기 수신 경로들의 각각 및 상기 송신 경로들의 각각에 결합되며 상기 수신 경로들 중 하나 또는 상기 송신 경로들 중 하나를 선택하도록 구성되는 안테나 제어 디바이스로서, 상기 안테나 제어 디바이스는 상기 하나 이상의 트랜시버 모듈들에 결합되는, 상기 안테나 제어 디바이스를 포함하며,
상기 필터 디바이스들의 각각의 단결정 음향 공진기 디바이스들은,
기판 표면 영역을 갖는 기판;
상기 기판 표면 영역 위에 놓이도록 형성되는 지지 층으로서, 상기 지지 층은 내부에 형성되는 공기 캐비티를 갖는, 상기 지지 층;
상기 지지 층 및 상기 기판 위에 놓이도록 형성되는 압전 필름으로서, 상기 압전 필름은 내부에 형성된 접촉 비아를 갖는, 상기 압전 필름;
상기 압전 필름의 일 부분 아래에 놓이도록 형성되는 하단 전극으로서, 상기 하단 전극은 상기 지지 층의 상기 공기 캐비티 내에 구성되고 상기 압전 필름의 상기 접촉 비아 아래에 놓이는, 상기 하단 전극;
상기 압전 필름의 일 부분 위에 놓이도록 형성되는 상단 전극;
상기 압전 필름의 일 부분 위에 놓이도록 형성되는 상단 금속으로서, 상기 상단 금속은 상기 압전 필름의 상기 접촉 비아 내에 구성되는, 상기 상단 금속;
상기 압전 필름의 일 부분 위에 놓이도록 형성되는 제1 접촉 금속으로서, 상기 제1 접촉 금속은 상기 상단 전극에 전기적으로 결합되는, 상기 제1 접촉 금속; 및
상기 압전 필름의 일 부분 위에 놓이도록 형성되는 제2 접촉 금속으로서, 상기 제2 접촉 금속은 상기 압전 필름의 상기 접촉 비아를 통해 상기 상단 금속에 그리고 상기 하단 전극에 전기적으로 결합되는, 상기 제2 접촉 금속을 포함하는, 시스템.
As a fixed wireless communication system,
controller;
a signal processing module coupled to the controller;
One or more transceiver modules coupled to the controller, each of the transceiver modules comprising:
a transmit module coupled to the signal processing module and configured on a transmit path, the transmit module comprising a transmit filter having one or more filter devices, each of the one or more filter devices comprising a single crystal acoustic resonator device; transmission module;
the one or more transceiver modules comprising a receive module coupled to the signal processing module and configured on a receive path, the receive module comprising a receive filter;
an antenna coupled to each of the transmit modules and to each of the receive modules;
An antenna control device coupled to each of the receive paths and each of the transmit paths and configured to select one of the receive paths or one of the transmit paths, the antenna control device coupled to the one or more transceiver modules. Including the antenna control device, which is,
Each single crystal acoustic resonator device of the filter devices comprises:
a substrate having a substrate surface area;
a support layer formed overlying the substrate surface region, the support layer having an air cavity formed therein;
a piezoelectric film formed to overlie the support layer and the substrate, the piezoelectric film having a contact via formed therein;
a bottom electrode configured to underlie a portion of the piezoelectric film, the bottom electrode being configured within the air cavity of the support layer and underlying the contact via of the piezoelectric film;
an upper electrode formed to be placed on a portion of the piezoelectric film;
a top metal formed to overlie a portion of the piezoelectric film, the top metal configured within the contact via of the piezoelectric film;
a first contact metal formed overlying a portion of the piezoelectric film, the first contact metal electrically coupled to the top electrode; and
a second contact metal formed to overlie a portion of the piezoelectric film, the second contact metal electrically coupled to the top metal and to the bottom electrode through the contact via of the piezoelectric film; A system containing metal.
청구항 11에 있어서,
상기 시스템은, 상기 제어기, 상기 전원, 및 상기 하나 이상의 트랜시버 모듈들에 결합되는 전력 증폭기 모듈을 더 포함하며, 상기 전력 증폭기 모듈은 상기 송신 경로들의 각각 및 상기 수신 경로들 각각 상에 구성되고, 상기 전력 증폭기 모듈은 복수의 통신 대역들을 포함하며, 각각의 통신 대역은 전력 증폭기를 갖고, 각각의 트랜시버 모듈의 상기 하나 이상의 필터 디바이스들은 상기 복수의 통신 대역들 중 하나 이상에 구성되는, 시스템.
The method of claim 11,
The system further includes a power amplifier module coupled to the controller, the power supply, and the one or more transceiver modules, the power amplifier module configured on each of the transmit paths and each of the receive paths, wherein the power amplifier module is configured on each of the transmit paths and each of the receive paths; The system of claim 1 , wherein a power amplifier module includes a plurality of communication bands, each communication band having a power amplifier, and wherein the one or more filter devices of each transceiver module are configured in one or more of the plurality of communication bands.
청구항 12에 있어서,
상기 시스템은,
상대 데시벨(dBc)로 측정된 통과 대역 대 거부 대역 사이의 차이가 10 dBc보다 더 크고 100 dBc보다 더 작도록 상기 송신 필터들의 각각을 특징짓는 상기 복수의 통신 대역들 내의 인접한 통신 대역들의 임의의 쌍 사이의 대역-대-대역 분리를 더 포함하는, 시스템.
The method of claim 12,
The system,
Any pair of adjacent communication bands within the plurality of communication bands characterizing each of the transmit filters such that the difference between the pass band and the reject band, measured in relative decibels (dBc), is greater than 10 dBc and less than 100 dBc. system further comprising band-to-band separation between
청구항 11에 있어서,
상기 시스템은 상기 제어기에 결합되는 전원을 더 포함하며, 상기 전원은 전원 공급장치, 배터리-기반 전원 공급장치, 또는 배터리 백업과 결합된 전원 공급장치를 포함하는, 시스템.
The method of claim 11,
The system further comprises a power source coupled to the controller, the power source comprising a power supply, a battery-based power supply, or a power supply coupled with a battery backup.
고정된 무선 통신 시스템으로서,
프로세싱 디바이스;
복수의 트랜시버 모듈들로서, 상기 트랜시버 모듈들의 각각은,
상기 프로세싱 디바이스에 결합되며 송신 경로 상에 구성되는 RF 송신 모듈로서, 상기 RF 송신 모듈은 하나 이상의 필터 디바이스들을 갖는 송신 필터를 포함하며, 상기 하나 이상의 필터 디바이스들의 각각은 단결정 음향 공진기 디바이스를 포함하는, 상기 RF 송신 모듈;
상기 프로세싱 디바이스에 결합되며 수신 경로 상에 구성되는 RF 수신 모듈로서, 상기 RF 수신 모듈은 수신 필터를 포함하는, 상기 RF 수신 모듈을 포함하는, 상기 하나 이상의 트랜시버 모듈들;
상기 복수의 트랜시버 모듈들에 결합되는 복수의 안테나들로서, 상기 복수의 안테나들의 각각은 상기 RF 송신 모듈들 중 하나 및 상기 RF 수신 모듈들 중 하나에 결합되는, 상기 복수의 안테나들;
상기 복수의 안테나들에 결합되는 복수의 안테나 제어 디바이스들로서, 상기 복수의 안테나 제어 디바이스들의 각각은 상기 수신 경로들 중 하나 및 상기 송신 경로들 중 하나에 결합되고, 상기 수신 경로들 중 하나 또는 상기 송신 경로들 중 하나를 선택하도록 구성되며, 상기 복수의 안테나 제어 디바이스들은 또한 상기 복수의 트랜시버 모듈들에 결합되는, 상기 복수의 안테나 제어 디바이스들;
상기 프로세싱 디바이스 및 상기 복수의 트랜시버 모듈들에 결합되는 전력 증폭기 모듈로서, 상기 전력 증폭기 모듈은 각각의 트랜시버 모듈의 상기 송신 경로 및 상기 수신 경로 상에 구성되고, 상기 전력 증폭기 모듈은 복수의 통신 대역들을 포함하며, 각각의 통신 대역은 전력 증폭기를 갖고, 각각의 트랜시버 모듈의 상기 하나 이상의 필터 디바이스들은 상기 복수의 통신 대역들 중 하나 이상에 구성되는, 상기 전력 증폭기 모듈;
상대 데시벨(dBc)로 측정된 통과 대역 대 거부 대역 사이의 차이가 10 dBc보다 더 크고 100 dBc보다 더 작도록 상기 송신 필터들의 각각을 특징짓는 상기 복수의 통신 대역들 내의 인접한 통신 대역들의 임의의 쌍 사이의 대역-대-대역 분리;
상기 송신 필터들의 각각을 특징짓는 삽입 손실로서, 상기 삽입 손실은 3 dB보다 더 작고 0.5 dB보다 더 큰, 상기 삽입 손실; 및
상기 통과 대역을 정의하도록 구성되는 중심 주파수를 포함하며,
상기 필터 디바이스들의 각각의 단결정 음향 공진기 디바이스들은,
기판 표면 영역을 갖는 기판;
상기 기판 표면 영역 위에 놓이도록 형성되는 지지 층으로서, 상기 지지 층은 내부에 형성되는 공기 캐비티를 갖는, 상기 지지 층;
상기 지지 층 및 상기 기판 위에 놓이도록 형성되는 압전 필름으로서, 상기 압전 필름은 내부에 형성된 접촉 비아를 갖는, 상기 압전 필름;
상기 압전 필름의 일 부분 아래에 놓이도록 형성되는 하단 전극으로서, 상기 하단 전극은 상기 지지 층의 상기 공기 캐비티 내에 구성되고 상기 압전 필름의 상기 접촉 비아 아래에 놓이는, 상기 하단 전극;
상기 압전 필름의 일 부분 위에 놓이도록 형성되는 상단 전극;
상기 압전 필름의 일 부분 위에 놓이도록 형성되는 상단 금속으로서, 상기 상단 금속은 상기 압전 필름의 상기 접촉 비아 내에 구성되는, 상기 상단 금속;
상기 압전 필름의 일 부분 위에 놓이도록 형성되는 제1 접촉 금속으로서, 상기 제1 접촉 금속은 상기 상단 전극에 전기적으로 결합되는, 상기 제1 접촉 금속; 및
상기 압전 필름의 일 부분 위에 놓이도록 형성되는 제2 접촉 금속으로서, 상기 제2 접촉 금속은 상기 압전 필름의 상기 접촉 비아를 통해 상기 상단 금속에 그리고 상기 하단 전극에 전기적으로 결합되는, 상기 제2 접촉 금속을 포함하는, 시스템.
As a fixed wireless communication system,
processing device;
As a plurality of transceiver modules, each of the transceiver modules,
an RF transmit module coupled to the processing device and configured on a transmit path, the RF transmit module comprising a transmit filter having one or more filter devices, each of the one or more filter devices comprising a single crystal acoustic resonator device. the RF transmission module;
the one or more transceiver modules comprising an RF receive module coupled to the processing device and configured on a receive path, the RF receive module comprising a receive filter;
a plurality of antennas coupled to the plurality of transceiver modules, each of the plurality of antennas coupled to one of the RF transmit modules and one of the RF receive modules;
A plurality of antenna control devices coupled to the plurality of antennas, each of the plurality of antenna control devices coupled to one of the receive paths and one of the transmit paths, and wherein one of the receive paths or the transmit path the plurality of antenna control devices configured to select one of the paths, wherein the plurality of antenna control devices are also coupled to the plurality of transceiver modules;
A power amplifier module coupled to the processing device and the plurality of transceiver modules, the power amplifier module configured on the transmit path and the receive path of each transceiver module, the power amplifier module configured to transmit a plurality of communication bands. wherein each communication band has a power amplifier, wherein the one or more filter devices of each transceiver module are configured in one or more of the plurality of communication bands;
Any pair of adjacent communication bands within the plurality of communication bands characterizing each of the transmit filters such that the difference between the pass band and the reject band, measured in relative decibels (dBc), is greater than 10 dBc and less than 100 dBc. band-to-band separation between;
an insertion loss characterizing each of the transmission filters, wherein the insertion loss is less than 3 dB and greater than 0.5 dB; and
a center frequency configured to define the passband;
Each single crystal acoustic resonator device of the filter devices comprises:
a substrate having a substrate surface area;
a support layer formed overlying the substrate surface region, the support layer having an air cavity formed therein;
a piezoelectric film formed to overlie the support layer and the substrate, the piezoelectric film having a contact via formed therein;
a bottom electrode configured to underlie a portion of the piezoelectric film, the bottom electrode being configured within the air cavity of the support layer and underlying the contact via of the piezoelectric film;
an upper electrode formed to be placed on a portion of the piezoelectric film;
a top metal formed to overlie a portion of the piezoelectric film, the top metal configured within the contact via of the piezoelectric film;
a first contact metal formed overlying a portion of the piezoelectric film, the first contact metal electrically coupled to the top electrode; and
a second contact metal formed to overlie a portion of the piezoelectric film, the second contact metal electrically coupled to the top metal and to the bottom electrode through the contact via of the piezoelectric film; A system containing metal.
청구항 15에 있어서,
상기 기판은 실리콘(S), 실리콘 탄화물(SiC), 사파이어(Al2O3), 실리콘 이산화물(SiO2), 또는 다른 실리콘 재료들을 포함하는, 시스템.
The method of claim 15
wherein the substrate comprises silicon (S), silicon carbide (SiC), sapphire (Al 2 O 3 ), silicon dioxide (SiO 2 ), or other silicon materials.
청구항 15에 있어서,
상기 압전 필름은, 알루미늄 질화물(AlN), 알루미늄 스칸듐 질화물(AlScN), 갈륨 질화물(GaN), 알루미늄 갈륨 질화물(AlGaN), AlxSc1-xN 또는 AlxGa1-xN 재료들(0 ≤ X < 1.0의 조성을 특징으로 함), 또는 마그네슘 하프늄 알루미늄 질화물(MgHfAlN)을 포함하는 단결정 또는 다결정질 압전 필름인, 시스템.
The method of claim 15
The piezoelectric film is made of aluminum nitride (AlN), aluminum scandium nitride (AlScN), gallium nitride (GaN), aluminum gallium nitride (AlGaN), Al x Sc 1-x N or Al x Ga 1-x N materials (0 ≤ X < 1.0), or a single- or polycrystalline piezoelectric film comprising magnesium hafnium aluminum nitride (MgHfAlN).
청구항 15에 있어서,
상기 압전 필름은, 알루미늄 질화물(AlN), 알루미늄 스칸듐 질화물(AlScN), 갈륨 질화물(GaN), 알루미늄 갈륨 질화물(AlGaN), AlxSc1-xN 또는 AlxGa1-xN 재료들(0 ≤ X < 1.0의 조성을 특징으로 함), 또는 마그네슘 하프늄 알루미늄 질화물(MgHfAlN)을 포함하는 다결정질 압전 필름의 상부 부분인, 시스템.
The method of claim 15
The piezoelectric film is made of aluminum nitride (AlN), aluminum scandium nitride (AlScN), gallium nitride (GaN), aluminum gallium nitride (AlGaN), Al x Sc 1-x N or Al x Ga 1-x N materials (0 ≤ X < 1.0), or an upper part of a polycrystalline piezoelectric film comprising magnesium hafnium aluminum nitride (MgHfAlN).
청구항 15에 있어서,
상기 제1 전극, 제2 전극, 및 상단 금속은 몰리브데넘(Mo), 루테늄(Ru), 텅스텐(W), 또는 다른 전도성 재료들을 포함하며, 상기 제1 및 제2 접촉 금속들은 금(Au), 알루미늄(Al), 구리(Cu), 니켈(Ni), 알루미늄 청동(AlCu), 또는 다른 금속 재료들을 포함하는, 시스템.
The method of claim 15
The first electrode, the second electrode, and the upper metal include molybdenum (Mo), ruthenium (Ru), tungsten (W), or other conductive materials, and the first and second contact metals are gold (Au ), aluminum (Al), copper (Cu), nickel (Ni), aluminum bronze (AlCu), or other metallic materials.
청구항 15에 있어서,
상기 기판의 상기 표면 영역은 벌거벗고 노출된 결정질 재료이며, 상기 압전 필름은 6000 미터/초 이상의 음향 속도로 길이 방향 신호를 전파시키도록 구성되고, 상기 제1 접촉 금속 및 상기 제2 접촉 금속은 동일-평면 배열로 구성되는, 시스템.
The method of claim 15
The surface region of the substrate is bare and exposed crystalline material, the piezoelectric film is configured to propagate a longitudinal signal at an acoustic speed of 6000 meters/second or more, and the first contact metal and the second contact metal are identical. -A system, consisting of a planar arrangement.
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