[發(fā)明專利]復(fù)合擴(kuò)張模式諧振器

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201380054292.0
• 申請日: 2013-08-26
• 公開（公告）號: CN104737449B
• 公開（公告）日: 2017-12-08
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 左誠杰;龍?！そ?/a>;章漢·霍比·云;樸相俊;菲利普·賈森·斯蒂法諾;智升·羅;羅伯特·保羅·米庫爾卡;馬里奧·弗朗西斯科·韋萊茲;其他發(fā)明人請求不公開姓名
• 申請（專利權(quán)）人: 追蹤有限公司
• 主分類號: H03H9/24
• 分類號: H03H9/24;H03H9/205;H03H9/02
• 代理公司: 北京律盟知識產(chǎn)權(quán)代理有限責(zé)任公司11287
• 代理人: 林彥

優(yōu)先權(quán)數(shù)據(jù)

本發(fā)明主張Zuo等人于2012年10月22上申請的標(biāo)題為“復(fù)合擴(kuò)張模式諧振器(COMPOSITE DILATION MODE RESONATORS)”的第13/657,653號共同未決美國專利申請案(代理人案號121365/QUALP158)的優(yōu)先權(quán)，所述申請案特此以全文引用的方式并入且出于所有目的。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明大體上涉及機(jī)電聲學(xué)裝置，且更具體來說，涉及包含復(fù)合轉(zhuǎn)換層的聲學(xué)諧振器。

背景技術(shù)

機(jī)電系統(tǒng)(EMS)包含具有電氣及機(jī)械元件、例如致動器及傳感器等換能器、光學(xué)組件(包含鏡面)及電子裝置的裝置?？砂窗?但不限于)微尺度及納米尺度的多種尺度制造EMS。舉例來說，微機(jī)電系統(tǒng)(MEMS)裝置可包含大小在約一微米到數(shù)百微米或更大的范圍內(nèi)的結(jié)構(gòu)。納米機(jī)電系統(tǒng)(NEMS)裝置可包含大小小于一微米(包含(例如)小于數(shù)百納米的大小)的結(jié)構(gòu)?？墒褂贸练e、蝕刻、光刻或蝕刻掉襯底及/或所沉積材料層的部分或添加層以形成電氣、機(jī)械及機(jī)電裝置的其它微機(jī)械加工過程來創(chuàng)造機(jī)電元件。

在包含頻率控制應(yīng)用的多種應(yīng)用中利用彈性(或聲)波裝置。舉例來說，可在發(fā)射器、接收器、收發(fā)器、濾波器、時鐘振蕩器、延遲線、延遲線振蕩器以及其它實(shí)例應(yīng)用中利用聲波裝置。在一些實(shí)施方案中，聲波裝置為具有一或多個諧振頻率的聲波諧振裝置或“諧振器”。在此些聲波裝置(也被稱作機(jī)電聲波裝置)的許多實(shí)施方案中，將電能轉(zhuǎn)換為機(jī)械能(例如，振動或彈性波)，且反之亦然。

聲波諧振器及其它聲波裝置在濾波應(yīng)用中也是典型的。舉例來說，在由例如消費(fèi)者移動手持機(jī)等無線裝置使用的無線電架構(gòu)中利用頻率帶通濾波器?，F(xiàn)代手持機(jī)可跨越多個通信標(biāo)準(zhǔn)及多個頻帶而操作。這些需求使將多個離散濾波器集成于此些手持機(jī)或其它無線裝置的射頻前端模塊(RF-FEM)內(nèi)成為必要。為了滿足必要的性能規(guī)范，已從例如表面聲波(SAW)裝置、膜體聲波諧振器(FBAR)及體聲波(BAW)諧振器等機(jī)電裝置“構(gòu)建塊”合成這些濾波器。傳統(tǒng)的SAW、FBAR及BAW裝置為本身離散的裝置。隨著所利用的帶的數(shù)目的增加，將增加數(shù)目的所要離散濾波器組件及其它組件集成到單個系統(tǒng)級封裝(SiP)中變?yōu)樵谀K成本及大小以及系統(tǒng)設(shè)計(jì)及供應(yīng)鏈管理復(fù)雜性方面逐漸有問題的嘗試。

已提出概念解決方案的其它實(shí)例以實(shí)現(xiàn)更高水平的多頻集成，其包含：具有實(shí)質(zhì)上由經(jīng)微影界定的平面內(nèi)尺寸確定的操作頻率的輪廓模式諧振器(CMR)；涉及陰影掩蔽或埋式蝕刻終止層的多結(jié)構(gòu)層FBAR實(shí)施方案；及頂上有經(jīng)微影界定的“調(diào)諧圖案”的類FBAR結(jié)構(gòu)。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的系統(tǒng)、方法及裝置各自具有若干創(chuàng)新方面，其中沒有單個方面單獨(dú)負(fù)責(zé)本文所揭示的合乎需要的屬性。

本發(fā)明中所描述的標(biāo)的物的一個創(chuàng)新方面可實(shí)施于諧振器結(jié)構(gòu)中，所述諧振器結(jié)構(gòu)包含：包含一或多個第一電極的第一導(dǎo)電層、包含一或多個第二電極的第二導(dǎo)電層及布置于第一導(dǎo)電層與第二導(dǎo)電層之間的轉(zhuǎn)換層。轉(zhuǎn)換層具有沿著z軸的厚度、沿著x軸的寬度及沿著y軸的長度。轉(zhuǎn)換層包含多個構(gòu)成層。在一些實(shí)施方案中，多個構(gòu)成層包含各自由具有壓電系數(shù)的第一集合及硬度系數(shù)的第一集合的第一壓電材料形成的一或多個第一壓電層的第一集合。在一些實(shí)施方案中，多個構(gòu)成層進(jìn)一步包含各自由具有壓電系數(shù)的第二集合及硬度系數(shù)的第二集合的第二壓電材料形成的一或多個第二壓電層的第二集合。在一些實(shí)施方案中，轉(zhuǎn)換層經(jīng)配置以響應(yīng)于被提供到第一電極及第二電極中的一或多者中的每一者的一或多個信號提供具有沿著z軸的位移分量的轉(zhuǎn)換層的至少第一振動模式及具有沿著x軸及y軸的平面的位移分量的轉(zhuǎn)換層的至少第二振動模式。

在一些實(shí)施方案中，構(gòu)成層可包含相對于沿著y及z軸的轉(zhuǎn)換層的中平面對稱地布置的三個或三個以上構(gòu)成層。在一些此類實(shí)施方案中，構(gòu)成層可從中平面沿著x軸周期性地交替。在一些實(shí)施方案中，構(gòu)成層可布置成“ABA”圖案、“ABABA”圖案或“ABABABA”圖案，其中“A”表示來自第一集合的第一壓電層，且“B”表示來自第二集合的第二壓電層。在一些實(shí)施方案中，構(gòu)成層可包含各自由具有硬度系數(shù)的第三集合的第三材料形成的一或多個層的第三集合。在一些實(shí)施方案中，構(gòu)成層可包含在構(gòu)成層中的鄰近者之間的一或多個間隙或空隙。在各種實(shí)施方案中，構(gòu)成層中的每一者可具有沿著z軸實(shí)質(zhì)上相同的高度及沿著y軸實(shí)質(zhì)上相同的長度。在此些實(shí)施方案中，構(gòu)成層中的每一者的上表面可與構(gòu)成層中的其它者的上表面實(shí)質(zhì)上水平對準(zhǔn)。