具有用于机械和工艺补偿的反啁啾叉指换能器（IDT）的横向激发薄膜体声波谐振器的制作方法

本公开涉及使用声波谐振器的射频滤波器，具体涉及用于通信设备的滤波器。

背景技术：

1、射频(rf)滤波器是双端口设备，该双端口设备被配置为通过某些频率并阻止其他频率，其中“通过”意味着以相对较低的信号损失进行传输，并且“停止”意味着阻止或基本衰减。滤波器所通过的频率范围被称为滤波器的“通带”。这种滤波器所停止的频率范围被称为滤波器的“阻带”。典型的rf滤波器具有至少一个通带和至少一个阻带。对通带或阻带的具体要求取决于具体应用。例如，“通带”可以被定义为滤波器的插入损耗优于诸如1db、2db或3db的定义值的频率范围。“阻带”可以被定义为滤波器的抑制大于诸如20db、30db、40db或更大的定义值的频率范围，具体取决于应用。

2、rf滤波器用于通过无线链接来传输信息的通信系统。例如，rf滤波器可以在蜂窝基站、移动电话和计算设备、卫星收发器和地面站、iot(物联网)设备、膝上型计算机和平板电脑、定点无线电链接和其他通讯系统的rf前端中找到。rf滤波器也用于雷达、电子和信息战系统。

3、rf滤波器通常需要许多设计权衡，以针对每个特定应用实现诸如插入损耗、抑制、隔离、功率处理、线性度、尺寸之类的性能参数与成本之间的最佳折衷。特定设计和制造方法以及增强可以同时受益于这些要求中的一项或多项。

4、无线系统中对rf滤波器的性能增强可以对系统性能产生广泛影响。rf滤波器的改进可以用于提供系统性能改进，例如更大的单元尺寸、更长的电池寿命、更高的数据速率、更大的网络容量、更低的成本、增强的安全性、更高的可靠性等。这些改进可以在无线系统的多个级别(例如，在rf模块、rf收发器、移动或固定子系统、或网络级别)单独和组合地实现。

5、用于当前通信系统的高性能rf滤波器通常包含声波谐振器，该声波谐振器包括表面声波(saw)谐振器、体声波(baw)谐振器、薄膜体声波谐振器(fbar)和其他类型的声波谐振器。然而，这些现有技术并不非常适合于在针对未来通信网络所提出的更高频率和带宽下使用。

6、对更宽通信信道带宽的期望将不可避免地导致使用更高频率的通信频带。移动电话网络的无线电接入技术已经由3gpp(第三代合作伙伴计划)进行了标准化。用于第5代移动网络的无线电接入技术在5g nr(新无线电)标准中进行了定义。5g nr标准定义了若干个新的通信频带。这些新的通信频带中的两个是：n77，其使用从3300mhz至4200mhz的频率范围；以及n79，其使用从4400mhz至5000mhz的频率范围。频带n77和频带n79都使用时分双工(tdd)，使得在频带n77和/或频带n79中操作的通信设备使用相同的频率进行上行链路和下行链路传输。频带n77和n79的带通滤波器必须能够处理通信设备的传输功率。5ghz和6ghz的wifi频带也需要高频率和宽带宽。5g nr标准还定义了频率在24.25ghz与40ghz之间的毫米波通信频带。

7、横向激发的薄膜体声波谐振器(xbar)是用于微波滤波器的声波谐振器结构。xbar在题为“transversely excited film bulk acoustic resonator(横向激发的薄膜体声波谐振器)”的专利us10,491,291中进行了描述。xbar谐振器包括叉指换能器(idt)，该idt形成在单晶压电材料的薄浮层或振膜上，或者形成在具有单晶压电材料的薄浮层或振膜上。idt包括从第一母线延伸的第一集合的平行指和从第二母线延伸的第二集合的平行指。第一集合的平行指和第二集合的平行指是交错的。施加到idt的微波信号在压电振膜中激发剪切主声波。xbar谐振器提供非常高的机电耦合和高频能力。xbar谐振器可以用于包括带阻滤波器、带通滤波器、双工器和多路复用器在内的各种rf滤波器。xbar非常适合用于频率高于3ghz的通信频带的滤波器。

技术实现思路

1、根据本申请的第一方面，提供一种声波谐振器，包括：压电板，具有彼此相对的第一表面和第二表面，所述第二表面面对基板，所述压电板的振膜跨越空腔；以及导体图案，设置在所述第一表面和所述第二表面中的至少一个表面上，所述导体图案包括叉指换能器idt，所述叉指换能器在所述压电板的振膜上具有交错指，其中，交错idt指的间距或所述交错idt指的标记中的至少一个在所述idt的区域上变化，以补偿所述压电板的振膜由于工艺引起的变形。

2、根据本申请的第二方面，提供一种滤波器设备，包括：具有彼此相对的第一表面和第二表面的压电板，所述第二表面面对基板，所述压电板的部分形成跨越所述基板的中间层中的相应空腔的多个振膜；在所述第一表面和所述第二表面中的至少一个表面上的导体图案，所述导体图案包括多个叉指换能器idt，每个idt的交错指在所述多个振膜的相应振膜上，其中，每个idt的交错指的间距或标记中的至少一个在相应振膜上变化以补偿所述相应振膜由于工艺引起的变形。

3、根据本申请的第三方面，提供一种制造声波谐振器设备的方法，包括：将基板的中间层附接到压电板；以及在压电板的至少一个表面上形成叉指换能器idt，所述idt包括交错指，所述交错指的重叠距离限定所述声波谐振器设备的孔径；形成在所述孔径上变化的所述交错idt指的间距或所述交错idt指的标记中的至少一个，以补偿所述振膜的由于工艺引起的变形；以及在所述孔径下方形成空腔，其中，形成所述空腔产生所述振膜的由于工艺引起的变形并导致所述idt指的间距和标记是恒定的。

技术特征：

1.一种声波谐振器，包括：

2.根据权利要求1所述的声波谐振器，其中

3.根据权利要求1所述的声波谐振器，其中，所述交错idt指的间距和标记通过如下方式在所述振膜上变化：在形成空腔之前，预啁啾所述idt的相邻指对的间距和标记以在所述压电板上具有不同的间距和标记，使得在形成所述空腔之后所述相邻指对具有恒定的间距和标记。

4.根据权利要求1所述的声波谐振器，其中，

5.根据权利要求3所述的声波谐振器，其中，所述间距或所述标记中的所述至少一个在多个交错idt指的全部上变化。

6.根据权利要求1所述的声波谐振器，其中，所述交错idt指的间距和所述交错idt指的标记中的所述至少一个沿与所述指的长度相切的方向变化。

7.根据权利要求6所述的声波谐振器，其中，所述idt的间距或标记中的所述至少一个根据pi＝(p2–hi2)1/2沿所述方向变化，其中，i是表示沿所述方向的间距或指的整数，pi是所述指的间距或标记变化，p是所述指沿所述方向由于工艺引起的变形的长度，以及h是所述指由于工艺引起的变形的高度。

8.根据权利要求6所述的声波谐振器，其中，所述振膜由于工艺引起的变形是沿所述方向变化的机械位移或应力之一。

9.根据权利要求1所述的声波谐振器，其中，所述振膜由于工艺引起的变形沿其长度被划分为两个或更多个部分，其中，每个部分的变形与每个其他部分的变形不同。

10.根据权利要求9所述的声波谐振器，其中，对于所述两个或更多个部分，所述振膜由于工艺引起的变形是pi＝(p2–hi2)1/2，其中，i是表示沿所述方向的指的整数，pi是所述指的间距或标记变化，p是所述指的由于工艺引起的变形的长度，以及h是所述指的由于工艺引起的变形的高度。

11.一种滤波器设备，包括：

12.根据权利要求11所述的滤波器设备，其中，所述压电板和所述多个idt被配置为使得施加到每个idt的相应射频信号在所述相应振膜中激发主剪切声学模式。

13.根据权利要求11所述的滤波器设备，其中

14.根据权利要求11所述的滤波器设备，其中，所述间距和所述标记在所述振膜上通过如下方式变化：在形成空腔之前，预啁啾所述idt的相邻指对的间距和标记以在所述压电板上具有不同的间距和标记，使得在形成所述空腔之后所述相邻指对具有恒定的间距和标记。

15.根据权利要求11所述的滤波器设备，其中，

16.一种制造声波谐振器设备的方法，包括：

17.根据权利要求16所述的方法，其中，所述间距和所述标记通过如下方式在所述振膜上变化：在形成空腔之前，预啁啾所述idt的相邻指对的间距和标记以在所述压电板上具有不同的间距和标记，使得在形成所述空腔之后所述相邻指对具有恒定的间距和标记。

18.根据权利要求16所述的方法，还包括：

19.根据权利要求16所述的方法，其中，选择所述交错idt指的间距或所述交错idt指的标记中的所述至少一个是基于以下之一：补偿由于形成所述空腔引起的机械或工艺驱动的空间变化，或补偿在形成所述空腔之后板中的温度变化。

20.根据权利要求16所述的方法，其中，所述压电板和所述idt被配置为使得施加到所述idt的射频信号在所述压电板中激发主剪切声学模式。

技术总结
声波谐振器具有压电板，该压电板具有第一表面和第二表面，第二表面面对基板，并且压电板的振膜跨越空腔。导体图案形成在第一表面和第二表面中的至少一个表面上并且具有叉指换能器(IDT)，该叉指换能器在压电板的振膜部分上具有交错指。交错IDT指的间距或交错IDT指的标记中的至少一个在IDT的区域上变化，以补偿压电板的振膜部分由于工艺引起的变形。

技术研发人员：格雷格·戴尔,陆振华,道格拉斯·雅乔夫斯基,布莱恩特·加西亚
受保护的技术使用者：株式会社村田制作所
技术研发日：
技术公布日：2024/1/13