TW202222033A - 聲波共振器濾波器 - Google Patents

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TW202222033A
TW202222033A TW110110486A TW110110486A TW202222033A TW 202222033 A TW202222033 A TW 202222033A TW 110110486 A TW110110486 A TW 110110486A TW 110110486 A TW110110486 A TW 110110486A TW 202222033 A TW202222033 A TW 202222033A
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金性泰
成重宇
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南韓商三星電機股份有限公司
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Abstract

本發明提供一種聲波共振器濾波器，包含：串聯單元，包含串聯電連接於第一埠與第二埠之間的至少一個串聯聲波共振器，第一埠及第二埠經組態以傳輸射頻（RF）信號；第一分路單元，安置於至少一個串聯聲波共振器與接地之間的第一分路連接路徑上，第一分路單元包含彼此串聯連接且具有不同共振頻率的多個分路聲波共振器；以及第二分路單元，安置於至少一個串聯聲波共振器與接地之間的第二分路連接路徑中，第二分路單元包含至少一個分路聲波共振器且具有比第一分路單元的電感更高的電感。

Description

聲波共振器濾波器
以下描述是關於一種聲波共振器濾波器。 [相關申請案的交叉引用]
本申請案主張2020年11月16日在韓國智慧財產局（Korean Intellectual Property Office）申請的韓國專利申請案第10-2020-0152505號的優先權，所述申請案的全部揭露內容出於所有目的以引用的方式併入本文中。
近來，隨著行動通信裝置、化學及生物測試裝置及其他電子裝置的快速發展，對用於此等裝置中的小型及輕型濾波器、振盪器、共振元件、聲波共振質量感測器的需求已增加。
諸如體聲波（bulk acoustic wave；BAW）濾波器的聲波共振器可組態為用於實施小型及輕型濾波器、振盪器、共振元件、聲波共振質量感測器以及其他組件的構件，此是由於相較於例如介電濾波器、金屬空腔濾波器以及波導，聲波共振器極小且具有良好效能。此聲波共振器廣泛用於需要良好效能（例如，寬傳輸頻寬）的現代行動裝置的通信模組中。
提供此發明內容以按簡化形式引入下文在實施方式中進一步描述的概念選擇。此發明內容並不意欲識別所主張主題的關鍵特徵或必需特徵，亦不意欲在判定所主張主題的範圍時用作輔助。
在一個通用態樣中，一種聲波共振器濾波器包含：串聯單元，包含串聯電連接於第一埠與第二埠之間的至少一個串聯聲波共振器，所述第一埠及所述第二埠經組態以傳輸射頻（radio frequency；RF）信號；第一分路單元，安置於所述至少一個串聯聲波共振器與接地之間的第一分路連接路徑上，所述第一分路單元包含彼此串聯連接且具有不同共振頻率的多個分路聲波共振器；以及第二分路單元，安置於所述至少一個串聯聲波共振器與所述接地之間的第二分路連接路徑中，所述第二分路單元包含至少一個分路聲波共振器且具有比所述第一分路單元的電感更高的電感。
所述聲波共振器濾波器可更包含：第三分路單元，安置於所述至少一個串聯聲波共振器與所述接地之間的第三分路連接路徑中，且包含具有共振頻率的至少一個分路聲波共振器，所述共振頻率低於包含於所述第一分路單元中的所述多個分路聲波共振器的多個共振頻率當中的較高共振頻率，且低於包含於所述第二分路單元中的所述至少一個分路聲波共振器的至少一個共振頻率。
包含於所述第三分路單元中的所述至少一個分路聲波共振器的所述至少一個共振頻率可與包含於所述第一分路單元中的所述多個分路聲波共振器的所述多個共振頻率當中的較低共振頻率相同。
包含於所述第一分路單元中的所述多個分路聲波共振器的所述多個共振頻率當中的所述較高共振頻率可等於或高於所述至少一個串聯聲波共振器的至少一個共振頻率。
所述第一分路單元的所述多個分路聲波共振器的所述多個共振頻率當中的所述較高共振頻率可高於所述第二分路單元的所述至少一個分路聲波共振器的所述至少一個共振頻率。
所述聲波共振器濾波器可更包含：多個第三分路單元，分別配置於所述至少一個串聯聲波共振器與所述接地之間的多個第三分路連接路徑中。所述多個第三分路單元可各自包含具有共振頻率的至少一個分路聲波共振器，所述共振頻率低於包含於所述第一分路單元中的所述多個分路聲波共振器的所述不同共振頻率當中的較高共振頻率。
包含於所述串聯單元中的所述至少一個串聯聲波共振器可包含電連接於所述多個第三分路單元之間的多個串聯聲波共振器。所述第一分路單元可電連接於所述多個串聯聲波共振器之間的節點與所述接地之間。
所述第一分路單元包含多個第一分路單元，所述多個第一分路單元配置於所述至少一個串聯聲波共振器與所述接地之間的多個第一分路連接路徑中。所述多個第一分路單元中的一者可包含所述多個分路聲波共振器。所述多個第一分路單元中的另一者可包含彼此串聯連接且具有不同共振頻率的另一多個分路聲波共振器。
所述串聯單元的所述至少一個串聯聲波共振器可包含電連接於所述多個第一分路單元之間的一或多個串聯聲波共振器。
所述第二分路單元可更包含電感器，所述電感器串聯電連接至包含於所述第二分路單元中的所述至少一個分路聲波共振器。
在另一通用態樣中，一種聲波共振器濾波器包含：至少一個串聯聲波共振器，串聯電連接於第一埠與第二埠之間，所述第一埠及所述第二埠經組態以傳輸射頻（RF）信號；至少一個第二分路聲波共振器，電分路連接於所述至少一個串聯聲波共振器與接地之間；多個第一分路聲波共振器，電分路連接於所述至少一個串聯聲波共振器與所述接地之間，且具有高於所述至少一個第二分路聲波共振器的共振頻率的共振頻率；以及電感器，串聯電連接至所述多個第一分路聲波共振器的一部分。所述多個第一分路聲波共振器的其餘部分當中的至少一個第一分路聲波共振器串聯電連接至所述至少一個第二分路聲波共振器。
所述多個第一分路聲波共振器的所述其餘部分當中的所述至少一個第一分路聲波共振器的共振頻率可等於或高於所述至少一個串聯聲波共振器的共振頻率。
所述多個第一分路聲波共振器的所述部分的共振頻率可低於所述多個第一分路聲波共振器的其餘部分當中的至少一個第一分路聲波共振器的共振頻率。
所述至少一個第二分路聲波共振器可包含多個第二分路聲波共振器。所述多個第二分路聲波共振器的數目可大於所述多個第一分路聲波共振器的數目。
所述多個第一分路聲波共振器的所述其餘部分當中的串聯電連接至所述至少一個第二分路聲波共振器的所述至少一個第一分路聲波共振器的數目可大於所述多個第一分路聲波共振器的所述部分當中的串聯電連接至所述電感器的第一分路聲波共振器的數目。
安置所述電感器的分路連接路徑的電感可大於分別安置所述多個第二分路聲波共振器的多個分路連接路徑的多個電感中的每一者。
其他特徵及態樣將自以下詳細描述、圖式以及申請專利範圍而顯而易見。
提供以下詳細描述以輔助讀者獲得對本文中所描述的方法、設備及/或系統的全面理解。然而，在理解本揭露內容之後，本文中所描述的方法、設備及/或系統的各種改變、修改以及等效物將顯而易見。舉例而言，本文中所描述的操作順序僅為實例，且不限於本文中所闡述的實例，但除了必須按某一次序發生的操作之外，可改變操作順序，如在理解本揭露內容之後將顯而易見的。此外，出於提高清晰性及簡潔性起見，可省略對所屬技術領域中已知的特徵的描述。
本文中所描述的特徵可以不同形式體現，且不應解釋為限於本文中所描述的實例。實情為，僅提供本文中所描述的實例以示出實施本文中所描述的方法、設備及/或系統的許多可能方式中的在理解本揭露內容之後將會顯而易見的一些方式。在下文中，儘管將參考隨附圖式詳細描述本揭露內容的實施例，但應注意，實例不限於所述隨附圖式。
貫穿本說明書，當將諸如層、區或基板的元件描述為「在」另一元件「上」、「連接至」另一元件或「耦接至」另一元件時，所述元件可直接「在」另一元件「上」、「連接至」另一元件或「耦接至」另一元件，或其間可介入一或多個其他元件。相比之下，當將元件描述為「直接在」另一元件「上」、「直接連接至」另一元件或「直接耦接至」另一元件時，其間可不介入其他元件。如本文中所使用，元件的「部分」可包含整個元件或少於整個元件。
如本文中所使用，術語「及/或」包含相關聯所列項中的任何兩者或大於兩者中的任一者及任何組合；同樣，「中的至少一者」包含相關聯所列項中的任何兩者或大於兩者中的任一者及任何組合。
儘管諸如「第一」、「第二」以及「第三」的術語可在本文中用以描述各種部件、組件、區、層或區段，但此等部件、組件、區、層或區段並不受限於此等術語。實情為，此等術語僅用以區分一個部件、組件、區、層或區段與另一部件、組件、區、層或區段。因此，在不脫離實例的教示的情況下，本文中所描述的實例中所指代的第一部件、組件、區、層或區段亦可稱為第二部件、組件、區、層或區段。
為易於描述，本文中可使用諸如「在......上方（above）」、「上部（upper）」、「在......下方（below）」、「下部（lower）」以及類似者的空間相對術語以描述如在圖式中所示出的一個元件與另一元件的關係。除圖式中所描繪的定向之外，空間相對術語亦意欲涵蓋裝置在使用或操作中的不同定向。舉例而言，若圖式中的裝置翻轉，則描述為相對於另一元件在「上方」或「上部」的元件接著將描述為相對於另一元件在「下方」或「下部」。因此，視裝置的空間定向而定，術語「上方」涵蓋上方定向及下方定向兩者。裝置亦可以其他方式定向（旋轉90度或處於其他定向），且本文中所使用的空間相對術語將相應地進行解釋。
本文中所使用的術語僅用於描述各種實例，且不用於限制本揭露內容。除非上下文另有明確指示，否則冠詞「一（a/an）」及「所述（the）」亦意欲包含複數形式。術語「包括」、「包含」以及「具有」指定存在所陳述特徵、數目、操作、部件、元件及/或其組合，但並不排除存在或添加一或多個其他特徵、數目、操作、部件、元件及/或其組合。
如在理解本揭露內容之後將顯而易見的，本文中所描述的實例的特徵可以各種方式組合。另外，儘管本文中所描述的實例具有各種組態，但如在理解本揭露內容之後將顯而易見的，其他組態是可能的。
在本文中，應注意，關於實例（例如關於實例可包含或實施的內容）使用術語「可」意謂存在至少一個實例，其中包含或實施此特徵，但所有實例不限於此。
圖1A為示出根據實施例的聲波共振器濾波器50a的視圖。
參考圖1A，聲波共振器濾波器50a可包含串聯單元10a、第一分路單元20g以及第二分路單元30。根據射頻（RF）信號的頻率，RF信號可能允許穿過第一埠P1及第二埠P2，或可能處於第一埠P1與第二埠P2之間或阻擋於第一埠P1與第二埠P2之間。
聲波共振器濾波器50a可包含至少一個串聯聲波共振器12、多個第一分路聲波共振器21及第一分路聲波共振器31，以及至少一個第二分路聲波共振器22。
至少一個串聯聲波共振器12、多個第一分路聲波共振器21及第一分路聲波共振器31以及至少一個第二分路聲波共振器22之間的電連接節點可藉由具有相對低電阻率的材料實施，所述材料諸如金（Au）、金錫（Au-Sn）合金、銅（Cu）、銅錫（Cu-Sn）合金、鋁（Al）、鋁合金等，但不限於前述實例。
至少一個串聯聲波共振器12、多個第一分路聲波共振器21及第一分路聲波共振器31以及至少一個第二分路聲波共振器22可各自經由壓電屬性將RF信號的電能轉換成機械能，且可經由壓電屬性將機械能轉換成電能。隨著RF信號的頻率變得更接近聲波共振器的共振頻率，多個電極之間的能量轉移速率可顯著增大。隨著RF信號的頻率變得更接近聲波共振器的反共振頻率，多個電極之間的能量轉移速率可顯著減小。根據壓電屬性，反共振頻率可高於共振頻率。
至少一個串聯聲波共振器12可串聯電連接於第一埠P1與第二埠P2之間。隨著RF信號的頻率變得更接近共振頻率，第一埠P1與第二埠P2之間的RF信號的傳輸速率可增大。隨著RF信號的頻率變得更接近反共振頻率，RF信號的第一埠P1與第二埠P2之間的RF信號的傳輸速率可減小。
至少一個第二分路聲波共振器22可電分路連接於至少一個串聯聲波共振器12與接地之間。RF信號至接地的傳輸速率可隨著RF信號的頻率變得更接近共振頻率而增大，且可隨著RF信號的頻率變得更接近反共振頻率而減小。
第一埠P1與第二埠P2之間的RF信號的傳輸速率可隨著RF信號至接地的傳輸速率增大而減小。第一埠P1與第二埠P2之間的RF信號的傳輸速率可隨著導向接地的RF信號的傳輸速率減小而增大。
亦即，第一埠P1與第二埠P2之間的RF信號的傳輸速率可隨著RF信號的頻率變得更接近至少一個第二分路聲波共振器22的共振頻率或更接近至少一個串聯聲波共振器12的反共振頻率而減小。
由於反共振頻率高於共振頻率，故聲波共振器濾波器50a可具有傳輸頻寬，所述傳輸頻寬具有對應於至少一個第二分路聲波共振器22的共振頻率的最低頻率及對應於至少一個串聯聲波共振器12的反共振頻率的最高頻率。
傳輸頻寬可隨著至少一個第二分路聲波共振器22的共振頻率與至少一個串聯聲波共振器12的反共振頻率之間的差增大而增大。然而，若至少一個第二分路聲波共振器22的共振頻率與至少一個串聯聲波共振器12的反共振頻率之間的差過高，則可分裂傳輸頻寬。
若至少一個串聯聲波共振器12的共振頻率略微高於至少一個第二分路聲波共振器22的反共振頻率，則聲波共振器濾波器50a的頻寬可較寬，但不分裂。
在聲波共振器中，可基於kt 2（機電耦合因數）（聲波共振器的物理屬性）來判定共振頻率與反共振頻率之間的差，且若聲波共振器的大小或形狀改變，則共振頻率及反共振頻率可一起改變。
串聯單元10a可包含串聯電連接於第一埠P1與第二埠P2之間的至少一個串聯聲波共振器12。
第一分路單元20g可安置於至少一個串聯聲波共振器12與接地之間的第一分路連接路徑上，且可包含彼此串聯連接且具有不同共振頻率的第一分路聲波共振器21及第二分路聲波共振器22。第一分路聲波共振器21的共振頻率可高於第二分路聲波共振器22的共振頻率。
當第一分路聲波共振器21及第二分路聲波共振器22彼此串聯電連接時，第一分路聲波共振器21及第二分路聲波共振器22可彼此充當電容器，且因此，第一分路聲波共振器21及第二分路聲波共振器22可增大彼此的共振頻率。因此，第一分路聲波共振器21及第二分路聲波共振器22的共振頻率可更接近第一分路聲波共振器21及第二分路聲波共振器22的反共振頻率。
因此，傳輸零極（transmission zero pole）可接近第一分路聲波共振器21及第二分路聲波共振器22的共振頻率形成，可接近聲波共振器濾波器50a的頻寬形成，且可改良頻寬的衰減特性。亦即，傳輸零極可根據頻寬的最低頻率及/或最高頻率下的頻率（freq）的改變來增大導納的改變速率，且提供聲波共振器濾波器50a的陡峭邊緣特性（skirt characteristic）。
第二分路單元30可安置於至少一個串聯聲波共振器12與接地之間的第二分路連接路徑中，且可包含至少一個第一分路聲波共振器31。第二分路單元30可具有高於第一分路單元20g的電感的電感。舉例而言，第二分路單元30可更包含電感器36，所述電感器36串聯電連接至至少一個第一分路聲波共振器31。
第一分路聲波共振器31（其為多個第一分路聲波共振器的一部分）可串聯電連接至電感器36，且第一分路聲波共振器21（其為多個第一分路聲波共振器的另一部分）可串聯電連接至第二分路聲波共振器22。
歸因於第二分路單元30的電感器36的添加的額外電感可貢獻於第二分路單元30的共振頻率，且實質上可能不貢獻於第二分路單元30的反共振頻率。亦即，具有增加的電感的第二分路單元30的特性可類似於具有增加的kt 2的聲波共振器的特性。
隨著kt 2增大，聲波共振器50a的共振頻率與反共振頻率之間的差增大，使得第二分路單元30的共振頻率與反共振頻率之間的差可大於第一分路單元20g的共振頻率與反共振頻率之間的差。
由於第二分路單元30的共振頻率與反共振頻率之間的差大於第一分路單元20g的共振頻率與反共振頻率之間的差，故第二分路單元30可補償因第一分路單元20g的第二分路聲波共振器22的共振頻率與至少一個串聯聲波共振器12的反共振頻率之間的差的顯著增大所致的傳輸頻寬的分裂。因此，可進一步加寬聲波共振器濾波器50a的傳輸頻寬。
第二分路單元30可進一步加寬根據第一分路單元20g與串聯單元10a的組合形成的頻寬，且第一分路單元20g可使根據第二分路單元30與串聯單元10a的組合形成的頻寬的邊緣特性更陡。
聲波共振器濾波器50a根據第二分路單元30獲得更寬傳輸頻寬，且根據第一分路單元20g獲得更陡邊緣特性。此外，由於聲波共振器濾波器50a可具有其中第一分路單元20g與第二分路單元30彼此互補的結構，故可有效地獲得寬傳輸頻寬及陡峭邊緣特性，且傳輸頻寬與邊緣特性之間的平衡可根據聲波共振器濾波器50a所需的標準來更有效地匹配。
舉例而言，第二分路單元30的第一分路聲波共振器31的共振頻率可高於第一分路單元20g的第二分路聲波共振器22的共振頻率。舉例而言，第一分路單元20g的第一分路聲波共振器21的共振頻率可高於第二分路單元30的第一分路聲波共振器31的共振頻率，或第一分路單元20g的第一分路聲波共振器21的共振頻率可高於或等於至少一個串聯聲波共振器12的共振頻率。
因此，可進一步改良第一分路單元20g與第二分路單元30之間的互補性，且因此，聲波共振器濾波器50a可更有效地獲得寬傳輸頻寬及陡峭邊緣特性。
圖1B至圖1H為分別示出根據實施例的聲波共振器濾波器50b至聲波共振器濾波器50h的視圖。
參考圖1B，相較於圖1A中所示出的至少一個串聯聲波共振器12，聲波共振器濾波器50b的串聯單元10b的至少一個串聯聲波共振器12可安置為更接近第一埠P1。因此，第一分路單元20g及第二分路單元30可在第一分路單元20g與第二分路單元30之間未安置至少一個串聯聲波共振器12的情況下彼此連接。亦即，串聯單元10b可連接於第一埠P1與第一分路單元20g之間。
參考圖1C，在聲波共振器濾波器50c中，串聯單元10c可包含多個串聯聲波共振器12及串聯聲波共振器16，且第一分路單元20g可串聯電連接於多個串聯聲波共振器12與串聯聲波共振器16之間的節點與接地之間。可根據聲波共振器濾波器50c所需的標準來適當地設定多個串聯聲波共振器12及串聯聲波共振器16的數目。
參考圖1D，聲波共振器濾波器50d可包含串聯單元10d（其包含多個串聯聲波共振器12、串聯聲波共振器13以及串聯聲波共振器16），且可更包含除第一分路單元20g及第二分路單元30之外的第三分路單元40d。
第三分路單元40d可安置於多個串聯聲波共振器12、串聯聲波共振器13以及串聯聲波共振器16與接地之間的第三分路連接路徑中，且可包含第二分路聲波共振器42-1。舉例而言，第三分路單元40d可連接於串聯聲波共振器12與串聯聲波共振器13之間的節點與接地之間。第二分路共振器42-1可具有共振頻率，所述共振頻率低於第一分路單元20g的第一分路聲波共振器21及第二分路聲波共振器22的多個共振頻率當中的較高共振頻率，且低於第二分路單元30的第一分路聲波共振器31的共振頻率。
因此，第三分路單元40d的第二分路聲波共振器42-1可形成接近聲波共振器濾波器50d的頻寬的最低頻率的極，且接近聲波共振器濾波器50d的頻寬的最低頻率的邊緣特性可更陡。舉例而言，第三分路單元40d的第二分路聲波共振器42-1的至少一個共振頻率可與第一分路單元20g的第一分路聲波共振器21及第二分路聲波共振器22的多個共振頻率當中的較低共振頻率相同。
隨著串聯單元10d的多個串聯聲波共振器12、串聯聲波共振器13以及串聯聲波共振器16的數目增大，接近聲波共振器濾波器50d的頻寬的最高頻率的邊緣特性可變得更陡。
第二分路單元30的電感可大於第一分路單元20g及第三分路單元40d中的每一者的電感。
參考圖1E，根據本揭露內容中的例示性實施例的聲波共振器濾波器50e的第三分路單元40e可包含各自安置於多個串聯聲波共振器11、串聯聲波共振器12、串聯聲波共振器13以及串聯聲波共振器16與接地之間的多個第三分路連接路徑中的一者中的多個第三分路單元40-1及第三分路單元40-4。
多個第三分路單元40-1及第三分路單元40-4可分別包含第二分路聲波共振器42-1及第二分路聲波共振器42-4，所述第二分路聲波共振器42-1及第二分路聲波共振器42-4具有低於第一分路單元20g的第一分路聲波共振器21及第二分路聲波共振器22的多個共振頻率當中的較高共振頻率的共振頻率。
串聯單元10e可包含電連接於多個第三分路單元40-1與第三分路單元40-4之間的串聯聲波共振器11及串聯聲波共振器12，且第一分路單元20g可電連接於串聯聲波共振器11與串聯聲波共振器12之間的節點與接地之間。
因此，第一分路單元20g可比多個第三分路單元40-1及第三分路單元40-4更遠離第一埠P1及第二埠P2安置，且可相對較少受由RF信號的功率產生的外來雜訊或熱的影響。因此，由第一分路單元20g形成的傳輸零極可更穩定地形成（例如，對溫度改變更具有抗性）且聲波共振器濾波器50e可具有更穩定邊緣特性。
參考圖1F，聲波共振器濾波器50f的第三分路單元40f可包含多個第三分路單元40-2、第三分路單元40-3以及第三分路單元40-4，所述多個第三分路單元40-2、第三分路單元40-3以及第三分路單元40-4分別包含第二分路聲波共振器42-2、第二分路聲波共振器42-3以及第二分路聲波共振器42-4，且串聯單元10f可包含多個串聯聲波共振器11、串聯聲波共振器12、串聯聲波共振器14、串聯聲波共振器15以及串聯聲波共振器16。第三分路單元40-2、第三分路單元40-3以及第三分路單元40-4可電連接於串聯聲波共振器11、串聯聲波共振器12、串聯聲波共振器14、串聯聲波共振器15以及串聯聲波共振器16之間的節點與接地之間的各別連接路徑中。舉例而言，第三分路單元40-2可連接於串聯聲波共振器14與串聯聲波共振器15之間的節點處，第三分路單元40-3可連接於串聯聲波共振器15與串聯聲波共振器16之間的節點處，且第三分路單元40-4可連接於串聯聲波共振器11與串聯聲波共振器14之間的節點處。
第二分路聲波共振器22、第二分路聲波共振器42-2、第二分路聲波共振器42-3以及第二分路聲波共振器42-4的數目可大於第一分路聲波共振器21及第一分路聲波共振器31的數目。
因此，第二分路聲波共振器22、第二分路聲波共振器42-2、第二分路聲波共振器42-3以及第二分路聲波共振器42-4可形成聲波共振器濾波器50f的主頻寬，且第一分路聲波共振器21及第一分路聲波共振器31可加寬聲波共振器濾波器50f的主頻寬或使主頻寬的邊緣特性更陡。
參考圖1G，聲波共振器濾波器50g的第三分路單元40g可包含多個第三分路單元40-1、第三分路單元40-2、第三分路單元40-3以及第三分路單元40-4，所述多個第三分路單元40-1、第三分路單元40-2、第三分路單元40-3以及第三分路單元40-4分別包含第二分路聲波共振器42-1、第二分路聲波共振器42-2及第二分路聲波共振器42-3以及第二分路聲波共振器42-4。聲波共振器濾波器50g的串聯單元10g可包含多個串聯聲波共振器11、串聯聲波共振器12、串聯聲波共振器13、串聯聲波共振器14、串聯聲波共振器15以及串聯聲波共振器16。
參考圖1H，聲波共振器濾波器50h的第一分路單元20h可包含多個第一分路單元20-1及第一分路單元20-2，所述多個第一分路單元20-1及第一分路單元20-2安置於至少一個串聯聲波共振器11、串聯聲波共振器12、串聯聲波共振器13、串聯聲波共振器14、串聯聲波共振器15以及串聯聲波共振器16與接地之間的多個第一分路連接路徑中。
多個第一分路單元20-1及第一分路單元20-2可分別包含第一分路聲波共振器21-1及第一分路聲波共振器21-2，且分別包含第二分路聲波共振器22-1及第二分路聲波共振器22-2。
串聯單元10h的多個串聯聲波共振器11、串聯聲波共振器12、串聯聲波共振器13、串聯聲波共振器14、串聯聲波共振器15以及串聯聲波共振器16中的至少一個串聯聲波共振器11可電連接於多個第一分路單元20-1與第一分路單元20-2之間。
分別串聯電連接至第二分路聲波共振器22-1及第二分路聲波共振器22-2的第一分路聲波共振器21-1及第一分路聲波共振器21-2的數目可大於串聯電連接至電感器36的第一分路聲波共振器31的數目。因此，聲波共振器濾波器50h的邊緣特性可更陡。
圖2A為示出繪示於圖1G中的聲波共振器濾波器50g的頻寬的曲線圖。圖2B為示出繪示於圖1G中的聲波共振器濾波器50g的S參數的曲線圖。圖3A為示出繪示於圖1H中的聲波共振器濾波器50h的頻寬的曲線圖。圖3B為示出繪示於圖1H中的聲波共振器濾波器50h的S參數的曲線圖。
參考圖2A及圖3A，對應於聲波共振器濾波器的頻寬中的第一埠與第二埠之間的S參數FSg及S參數FSh的變化性的漣波特性（傳輸頻帶漣波）可更穩定，且對應於頻寬中的S參數FSg及S參數FSh的總值的插入損耗可較低。
參考圖2B，第一埠與第二埠之間的S參數FSg可具有接近頻寬的最低頻率形成的傳輸零極FL2及接近頻寬的最高頻率形成的傳輸零極FH2，且第一埠與第一埠之間的S參數RSg可具有根據第二分路單元的極RL3及極RH3以及根據第一分路單元及/或第三分路單元的極RL2、極RH2、極RL2s以及極RH2s。
傳輸零極FL2及傳輸零極FH2可歸因於第一分路單元的第一分路聲波共振器及第二分路聲波共振器的共振頻率的差而形成。歸因於傳輸零極FL2，在3.58吉赫至3.60吉赫頻率範圍內的S參數FSg的斜率可更陡，且歸因於傳輸零極FH2，在3.80吉赫至3.82吉赫頻率範圍內的S參數FSg的斜率可甚至更陡。
根據第二分路單元的極RL3及極RH3可藉由第一分路聲波共振器與電感器之間的串聯連接形成，可相對更接近頻寬的中心頻率（例如，3.70吉赫）定位，且可減小可能隨著頻寬增大而發生的S參數FSg的插入損耗。
參考圖3B，第一埠與第二埠之間的S參數FSh可具有接近頻寬的最低頻率形成的傳輸零極FL2h及接近頻寬的最高頻率形成的傳輸零極FH2h，且第一埠與第一埠之間的S參數RSh可具有根據第二分路單元的極RL3h及極RH3h以及根據第一分路單元及/或第三分路單元的極RL2-1、極RH2-1、極RL2sh、極RH2sh、極RL2-2以及極RH2-2。
根據第一分路單元及/或第三分路單元的極RL2-1、極RH2-1、極RL2sh、極RH2sh、極RL2-2以及極RH2-2中的一些RL2-2及RH2-2可藉由用第一分路單元替換第三分路單元中的一者來形成，且可使在3.58吉赫至3.60吉赫頻率範圍及3.80吉赫至3.82吉赫頻率範圍內的S參數FSg的斜率更陡。
圖4為示出根據實施例的聲波共振器濾波器的聲波共振器10的詳細結構的側視圖。
參考圖4，聲波共振器10可為體聲波共振器、膜體聲波共振器（film bulk acoustic resonator；FBAR）或牢固安裝共振器（solidly mounted resonator；SMR）型共振器。出於方便起見，聲波共振器10將在下文中稱作體聲波共振器。
體聲波共振器10可包含堆疊結構，所述堆疊結構包含基板110、絕緣層120、空氣空腔112以及共振零件135，以及耦接至堆疊結構的頂蓋200。
基板110可包含習知矽基板，且絕緣層120可設置於基板110的上部表面上以使共振零件135與基板110電隔離。絕緣層120可使用二氧化矽（SiO 2）及氧化鋁（Al 2O 3）中的一者藉由化學氣相沈積、RF磁控濺鍍或蒸發形成於基板110上。
空氣空腔112可安置於絕緣層120上。空氣空腔112可位於共振零件135下方，使得共振零件135可在預定方向上振動。空氣空腔112可藉由以下製程形成：在絕緣層120上形成犧牲層；在犧牲層上形成薄膜130；以及蝕刻犧牲層以移除犧牲層。薄膜130可充當氧化物保護層或充當保護基板110的保護層。
蝕刻終止層125可另外形成於絕緣層120與空氣空腔112之間。蝕刻終止層125保護基板110及絕緣層120免受蝕刻製程影響，且可充當用於在蝕刻終止層125上沈積其他層的基底。
用於改良壓電層150的晶向的晶種層可另外安置於第一電極140下方。晶種層可由氮化鋁(AlN)、氧化鋅(ZnO)以及鉛鋯鈦氧化物（PZT；PbZrTiO）中的任一者形成，其具有與壓電層150相同的結晶度。
共振零件135可包含活動區及不活動區。當將諸如射頻信號的電能施加至第一電極140及第二電極160時在壓電層150中發生的藉由壓電現象振動以在預定方向上共振的共振零件135的活動區為其中第一電極140、壓電層150以及第二電極160在空氣空腔112上方豎直地重疊的區。共振零件135的不活動區為即使當將電能施加至第一電極140及第二電極160時亦不藉由壓電現象共振且安置於活動區外部的區。
共振零件135使用壓電現象輸出具有特定頻率的射頻信號。舉例而言，共振零件135可輸出具有對應於由壓電層150的壓電現象引起的振動的共振頻率的射頻信號。
第一電極140及第二電極160可使用諸如鉬（Mo）或其合金的導電材料形成，以便改良與壓電層150的耦合效率，但不限於此。亦即，第一電極140及第二電極160可由以下導電材料形成：諸如釕（Ru）、鎢（W）、銥（Ir）、鉑（Pt）、銅（Cu）、鈦（Ti）、鉭（Ta）、鎳（Ni）、鉻（Cr），或釕（Ru）、鎢（W）、銥（Ir）、鉑（Pt）、銅（Cu）、鈦（Ti）、鉭（Ta）、鎳（Ni）或鉻（Cr）的合金。
壓電層150可包含壓電材料以產生壓電效應，所述壓電效應將電能轉換成呈彈性波形式的機械能。舉例而言，壓電材料可包含氮化鋁（AlN）、氧化鋅（ZnO）以及鉛鋯鈦氧化物（PZT；PbZrTiO）中的任一者，可更包含稀土金屬及過渡金屬中的一或兩者，且可包含鎂（Mg），其為二價金屬。舉例而言，稀土金屬可包含鈧（Sc）、鉺（Er）、釔（Y）以及鑭（La）中的任兩者或大於兩者中的任一者或任何組合，且過渡金屬可包含鈦（Ti）、鋯（Zr）、鉿（Hf）、鉭（Ta）以及鈮（Nb）中的任兩者或大於兩者中的任一者或任何組合。
保護層170可安置於共振零件135的第二電極160上以防止第二電極160暴露於外部。保護層170可由氧化矽類絕緣材料、氮化矽類絕緣材料以及氮化鋁類絕緣材料中的任一者形成。在圖4中，一個堆疊結構繪示為容納於一個頂蓋200中，但多個堆疊結構可容納於一個頂蓋200中，且多個堆疊結構可根據設計互連。在多個堆疊結構中，佈線電極可設置於第一電極140及第二電極160的外部暴露部分上，且可互連。
頂蓋200可接合至堆疊結構以保護共振零件135免受外部環境影響。頂蓋200可形成為具有容納共振零件135的內部空間的罩蓋的形狀。舉例而言，頂蓋200可具有形成於其中心處的容納零件以容納共振零件135，且可在其邊緣處耦接至堆疊結構。在圖4中，頂蓋200繪示為接合至堆疊於基板110上的保護層170，但替代地，頂蓋200可經由保護層170接合至薄膜130及蝕刻終止層125、絕緣層120以及基板110中的任兩者或大於兩者中的任一者或任何組合。
頂蓋200可藉由共晶接合而接合至基板110。在此情況下，在實現與基板110的共晶接合的接合劑250沈積於堆疊結構上之後，可按壓及加熱基板晶圓及頂蓋晶圓以接合。接合劑250可包含銅（Cu）-錫（Sn）的共晶材料，且亦可包含焊料球。
在厚度方向上穿透基板110的至少一個貫通孔113可形成於基板110的下部表面上。貫通孔113可在厚度方向上穿透絕緣層120、蝕刻終止層125及膜130以及基板110的部分。連接圖案114可形成於貫通孔113內部，且連接圖案114可形成於貫通孔113的內表面上，亦即貫通孔113的整個內壁上。可根據設計省略貫通孔113，且可用線接合結構替換連接圖案114的結構。
連接圖案114可藉由在貫通孔113的內表面上形成導電層來製造。舉例而言，連接圖案114可藉由沿著貫通孔113的內壁沈積、塗佈或填充諸如金或銅的導電金屬來形成。舉例而言，連接圖案114可由鈦（Ti）-銅（Cu）合金形成。
連接圖案114可連接至第一電極140及第二電極160中的一或兩者。舉例而言，連接圖案114可經由基板110、薄膜130、第一電極140以及壓電層150的至少部分電連接至第一電極140及第二電極160中的一或兩者。形成於貫通孔113的內表面上的連接圖案114可朝向基板110的下部表面延伸，且可連接至用於基板的設置於基板110的下部表面上的連接墊115。因此，連接圖案114可將第一電極140及第二電極160電連接至用於基板的連接墊115。
連接墊115可電連接至外部基板，所述外部基板可經由凸塊安置於體聲波共振器10下方。體聲波共振器10可藉由經由連接墊115施加至第一電極110及第二電極120的信號進行RF信號的濾波操作。
如上文所闡述，聲波共振器濾波器可一起獲得更寬傳遞頻寬及更陡峭邊緣特性。
在根據本文中所揭露的實施例的聲波共振器濾波器中，用於獲得更寬傳遞頻寬的結構與用於獲得更陡峭邊緣特性的結構彼此互補，使得可有效地獲得寬傳遞頻寬及陡峭邊緣特性，且可根據聲波共振器濾波器所需的標準更有效地調整傳遞頻寬與邊緣特性之間的平衡。
儘管本揭露內容包含具體實例，但在理解本申請案的揭露內容之後，將顯而易見的是，可在不脫離申請專利範圍及其等效物的精神及範圍的情況下在此等實例中對形式及細節進行各種改變。應僅以描述性意義而非出於限制性目的考慮本文中所描述的實例。應將每一實例中的特徵或態樣的描述視為適用於其他實例中的類似特徵或態樣。若以不同次序進行所描述技術，及/或若以不同方式組合所描述系統、架構、裝置或電路中的組件及/或藉由其他組件或其等效物來替換或補充，則可達成合適結果。因此，本揭露內容的範圍並非由實施方式定義，而是由申請專利範圍及其等效物定義，且應將屬於申請專利範圍及其等效物的範圍內的所有變化解釋為包含於本揭露內容中。
10:聲波共振器/體聲波共振器 10a、10b、10c、10d、10e、10f、10g、10h:串聯單元 11、12、13、14、15、16:串聯聲波共振器 20g、20-1、20-2:第一分路單元 21、21-1、21-2、31:第一分路聲波共振器 22、22-1、22-2、42-1、42-2、42-3、42-4:第二分路聲波共振器 30:第二分路單元 36:電感器 40d、40e、40f、40g、40-1、40-2、40-3、40-4:第三分路單元 50a、50b、50c、50d、50e、50f、50g、50h:聲波共振器濾波器 110:基板 112:空氣空腔 113:貫通孔 114:連接圖案 115:連接墊 120:絕緣層 125:蝕刻終止層 130:薄膜 135:共振零件 140:第一電極 150:壓電層 160:第二電極 170:保護層 200:頂蓋 250:接合劑 FH2、FH2h、FL2、FL2h:傳輸零極 FSg、FSh、RSg、RSh:S參數 P1:第一埠 P2:第二埠 RH2、RH2s、RH2sh、RH2-1、RH2-2、RH3、RH3h、RL2、RL2s、RL2sh、RL2-1、RL2-2、RL3、RL3h:極
圖1A至圖1H為示出根據實施例的聲波共振器濾波器的圖。 圖2A為示出根據實施例的繪示於圖1G中的聲波共振器濾波器的頻寬的曲線圖。 圖2B為示出根據實施例的繪示於圖1G中的聲波共振器濾波器的S參數的曲線圖。 圖3A為示出根據實施例的繪示於圖1H中的聲波共振器濾波器的頻寬的曲線圖。 圖3B為示出根據實施例的繪示於圖1H中的聲波共振器濾波器的S參數的曲線圖。 圖4為示出根據實施例的聲波共振器濾波器的聲波共振器的詳細結構的側視圖。 貫穿圖式及詳細描述，相同附圖標號指代相同元件。圖式可能未按比例繪製，且出於清晰、示出以及便利起見，可放大圖式中的元件的相對大小、比例以及描繪。
10a:串聯單元
12:串聯聲波共振器
20g:第一分路單元
21、31:第一分路聲波共振器
22:第二分路聲波共振器
30:第二分路單元
36:電感器
50a:聲波共振器濾波器
P1:第一埠
P2:第二埠

Claims (16)

  1. 一種聲波共振器濾波器，包括： 串聯單元，包含串聯電連接於第一埠與第二埠之間的至少一個串聯聲波共振器，所述第一埠及所述第二埠經組態以傳輸射頻（RF）信號； 第一分路單元，安置於所述至少一個串聯聲波共振器與接地之間的第一分路連接路徑上，所述第一分路單元包含彼此串聯連接且具有不同共振頻率的多個分路聲波共振器；以及 第二分路單元，安置於所述至少一個串聯聲波共振器與所述接地之間的第二分路連接路徑中，所述第二分路單元包含至少一個分路聲波共振器且具有比所述第一分路單元的電感更高的電感。
  2. 如請求項1所述的聲波共振器濾波器，更包括： 第三分路單元，安置於所述至少一個串聯聲波共振器與所述接地之間的第三分路連接路徑中，且包含具有共振頻率的至少一個分路聲波共振器，所述共振頻率低於包含於所述第一分路單元中的所述多個分路聲波共振器的多個共振頻率當中的較高共振頻率，且低於包含於所述第二分路單元中的所述至少一個分路聲波共振器的至少一個共振頻率。
  3. 如請求項2所述的聲波共振器濾波器，其中包含於所述第三分路單元中的所述至少一個分路聲波共振器的所述至少一個共振頻率與包含於所述第一分路單元中的所述多個分路聲波共振器的所述多個共振頻率當中的較低共振頻率相同。
  4. 如請求項2所述的聲波共振器濾波器，其中包含於所述第一分路單元中的所述多個分路聲波共振器的所述多個共振頻率當中的所述較高共振頻率等於或高於所述至少一個串聯聲波共振器的至少一個共振頻率。
  5. 如請求項2所述的聲波共振器濾波器，其中所述第一分路單元的所述多個分路聲波共振器的所述多個共振頻率當中的所述較高共振頻率高於所述第二分路單元的所述至少一個分路聲波共振器的所述至少一個共振頻率。
  6. 如請求項1所述的聲波共振器濾波器，更包括： 多個第三分路單元，分別配置於所述至少一個串聯聲波共振器與所述接地之間的多個第三分路連接路徑中， 其中所述多個第三分路單元各自包含具有共振頻率的至少一個分路聲波共振器，所述共振頻率低於包含於所述第一分路單元中的所述多個分路聲波共振器的所述不同共振頻率當中的較高共振頻率。
  7. 如請求項6所述的聲波共振器濾波器，其中包含於所述串聯單元中的所述至少一個串聯聲波共振器包含電連接於所述多個第三分路單元之間的多個串聯聲波共振器，且 其中所述第一分路單元電連接於所述多個串聯聲波共振器之間的節點與所述接地之間。
  8. 如請求項1所述的聲波共振器濾波器，其中所述第一分路單元包含多個第一分路單元，所述多個第一分路單元配置於所述至少一個串聯聲波共振器與所述接地之間的多個第一分路連接路徑中， 其中所述多個第一分路單元中的一者包含所述多個分路聲波共振器，且 其中所述多個第一分路單元中的另一者包含彼此串聯連接且具有不同共振頻率的另一多個分路聲波共振器。
  9. 如請求項8所述的聲波共振器濾波器，其中所述串聯單元的所述至少一個串聯聲波共振器包含電連接於所述多個第一分路單元之間的一或多個串聯聲波共振器。
  10. 如請求項1所述的聲波共振器濾波器，其中所述第二分路單元更包含電感器，所述電感器串聯電連接至包含於所述第二分路單元中的所述至少一個分路聲波共振器。
  11. 一種聲波共振器濾波器，包括： 至少一個串聯聲波共振器，串聯電連接於第一埠與第二埠之間，所述第一埠及所述第二埠經組態以傳輸射頻（RF）信號； 至少一個第二分路聲波共振器，電分路連接於所述至少一個串聯聲波共振器與接地之間； 多個第一分路聲波共振器，電分路連接於所述至少一個串聯聲波共振器與所述接地之間，且具有高於所述至少一個第二分路聲波共振器的共振頻率的共振頻率；以及 電感器，串聯電連接至所述多個第一分路聲波共振器的一部分， 其中所述多個第一分路聲波共振器的其餘部分當中的至少一個第一分路聲波共振器串聯電連接至所述至少一個第二分路聲波共振器。
  12. 如請求項11所述的聲波共振器濾波器，其中所述多個第一分路聲波共振器的所述其餘部分當中的所述至少一個第一分路聲波共振器的共振頻率等於或高於所述至少一個串聯聲波共振器的共振頻率。
  13. 如請求項11所述的聲波共振器濾波器，其中所述多個第一分路聲波共振器的所述部分的共振頻率低於所述多個第一分路聲波共振器的其餘部分當中的至少一個第一分路聲波共振器的共振頻率。
  14. 如請求項11所述的聲波共振器濾波器，其中所述至少一個第二分路聲波共振器包含多個第二分路聲波共振器，且 其中所述多個第二分路聲波共振器的數目大於所述多個第一分路聲波共振器的數目。
  15. 如請求項14所述的聲波共振器濾波器，其中所述多個第一分路聲波共振器的所述其餘部分當中的串聯電連接至所述至少一個第二分路聲波共振器的所述至少一個第一分路聲波共振器的數目大於所述多個第一分路聲波共振器的所述部分當中的串聯電連接至所述電感器的第一分路聲波共振器的數目。
  16. 如請求項11所述的聲波共振器濾波器，其中安置所述電感器的分路連接路徑的電感大於分別安置所述多個第二分路聲波共振器的多個分路連接路徑的多個電感中的每一者。
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