專利名稱：薄膜聲耦合變壓器的制作方法
背景技術(shù)：
變壓器用于許多種電子器件，起到象轉(zhuǎn)變阻抗、將單端電路與平衡電路相連或者將平衡電路與單端電路連接并提供電隔離的作用。但是，不是所有變壓器具有所有這些性質(zhì)。例如，自耦變壓器變壓器不提供電隔離。
在高到VHF的聲頻和射頻下工作的變壓器通常制造成圍線圈高導(dǎo)磁率磁芯的耦合初級(jí)和次級(jí)線圈組。該磁芯容納該磁通并提高繞組之間的耦合?？稍谶@種頻段工作的變壓器還可以使用光學(xué)耦合器來實(shí)現(xiàn)。以這種方式使用的光耦合器在本領(lǐng)域稱為光隔離器。
在以耦合繞組或者光耦合器為基礎(chǔ)的變壓器中，輸入的電信號(hào)轉(zhuǎn)變?yōu)榕c適當(dāng)?shù)淖儞Q結(jié)構(gòu)(即另一個(gè)繞組或光探測器)互相作用的不同形式(即磁通或者光子)，并且在輸出處再形成為電信號(hào)。例如，光耦合器用發(fā)光二極管將輸入電信號(hào)轉(zhuǎn)換為光子。光子穿過光纖或者提供隔離的自由空間。被光子照射的光電二極管由光子流產(chǎn)生輸出電信號(hào)。輸出電信號(hào)是輸入電信號(hào)的重復(fù)。
在UHF和微波頻率下，由于象磁芯損耗、線圈損耗、線圈之間的電容這種因素，所以基于線圈的變壓器變得不實(shí)用，并且難以將它們制造得足夠小，以防止與波長有關(guān)的問題。用于這種頻率的變壓器是以四分之一波長傳送線為基礎(chǔ)的，例如Marchand型，串聯(lián)輸入/并聯(lián)輸出連接線等等。還存在以微型電機(jī)耦合線圈組為基礎(chǔ)、并且足夠小因而波長效應(yīng)不重要的變壓器。但是這種變壓器具有插入損耗高的問題。
剛才所述用于UHF和微波頻率的所有變壓器的尺寸使得它們較少適用于現(xiàn)代小型化、高密度應(yīng)用例如蜂窩電話。因?yàn)樗鼈儾荒芡ㄟ^批量生產(chǎn)來制造和因?yàn)樗鼈兓旧鲜敲撾x芯片制造的，所以這種變壓器還會(huì)成本高。此外，雖然這種變壓器典型地具有可用于蜂窩電話的頻寬，但是它們典型地具有大于1分貝的插入損耗，該插入損耗太高。
由于輸入LED的結(jié)電容、光探測器固有的非線性、和隔離不足以得到優(yōu)良的共模抑制比，所以光耦合器不用于UHF和微波頻率。
因此，所需的是一種能夠在從UHF到微波范圍內(nèi)的電頻率下提供一個(gè)或多個(gè)下列屬性的變壓器阻抗變換、在平衡和不平衡電路之間的耦合和電隔離。還需要的是這種變壓器，具有低插入損耗、足以適應(yīng)蜂窩電話RF信號(hào)的頻段的頻寬、例如小于當(dāng)前蜂窩電話中使用的變壓器的尺寸和低生產(chǎn)成本。
發(fā)明內(nèi)容
在第一方面，本發(fā)明提供一種具有去耦層疊體聲諧振器(DSBAR)的薄膜聲耦合變壓器(FACT)，該去耦層疊體聲諧振器(DSBAR)包括下部薄膜體聲諧振器(FBAR)、層疊在下部FBAR上的上部FBAR和在該FBAR之間包括聲去耦材料層的聲去耦器。每個(gè)FBAR包括對置的平面電極和在該電極之間的壓電元件。FACT另外還包括電連接到一個(gè)FBAR的電極的第一端子和電連接到另一個(gè)FBAR的電極的第二端子。根據(jù)本發(fā)明這方面的FACT具有1∶1的阻抗變換比，能夠用平衡電路連接單端電路或反之亦然，并在初級(jí)和次級(jí)之間提供電隔離。
在另一方面，本發(fā)明提供一種包括去耦層疊體聲諧振器(DSBAR)的薄膜聲耦合變壓器(FACT)。每個(gè)DSBAR器件包括下部薄膜體聲諧振器(FBAR)、層疊在下部FBAR上的上部FBAR和在FBAR之間包括聲去耦材料層的聲去耦器。每個(gè)FBAR包括對置的平面電極和在該電極之間的壓電元件。FACT另外還包括互連下部FBAR的第一電路和互連上部FBAR的第二電路。根據(jù)本發(fā)明這方面的FACT的實(shí)施例能夠用平衡電路連接單端電路或反之亦然，并在初級(jí)和次級(jí)之間提供電隔離。
根據(jù)本發(fā)明這方面的FACT的一些實(shí)施例固有地電平衡，并比上述具有單個(gè)DSBAR的實(shí)施例更高的共模抑制比。在這種實(shí)施例中，第一電路反向并聯(lián)或串聯(lián)地電連接第一DSBAR的一個(gè)FBAR和第二DSBAR的一個(gè)FBAR，第二電路反向并聯(lián)或串聯(lián)地電連接第一DSBAR的另一個(gè)FBAR和第二DSBAR的另一個(gè)FBAR。其中第一電路反向并聯(lián)地連接各個(gè)FBAR和第二電路反向并聯(lián)地連接各個(gè)FBAR的FACT的實(shí)施例在第一電路和第二電路之間具有1∶1的阻抗變換比，反之亦然。其中第一電路串聯(lián)地連接各個(gè)FBAR和第二電路串聯(lián)地連接各個(gè)FBAR的實(shí)施例在第一電路和第二電路之間也具有1∶1的阻抗變換比，反之亦然。但是，該阻抗比FBAR反向并聯(lián)的實(shí)施例更高。其中第一電路反向并聯(lián)地連接各個(gè)FBAR和第二電路串聯(lián)地連接各個(gè)FBAR的FACT的實(shí)施例在第一電路和第二電路之間具有1∶4的阻抗變換比，在第二電路和第一電路之間具有4∶1的阻抗變換比。其中第一電路串聯(lián)地連接各個(gè)FBAR和第二電路反向并聯(lián)地連接各個(gè)FBAR的FACT的實(shí)施例在第一電路和第二電路之間具有4∶1的阻抗變換比，在第二電路和第一電路之間具有1∶4的阻抗變換比。
根據(jù)本發(fā)明的其它FACT實(shí)施例電失衡(electricallyunbalanced)，并且可用于高共模抑制比更次要的應(yīng)用中。在這種實(shí)施例中，第一電路并聯(lián)或反向串聯(lián)地電連接第一DSBAR的一個(gè)FBAR和第二DSBAR的一個(gè)FBAR，第二電路并聯(lián)或反向串聯(lián)地電連接第一DSBAR的另一個(gè)FBAR和第二DSBAR的另一個(gè)FBAR。
在另一方面，本發(fā)明提供一種包括去耦層疊體聲諧振器(DSBAR)的薄膜聲耦合變壓器(FACT)。該DSBAR包括下部薄膜體聲諧振器(FBAR)、層疊在下部FBAR上的上部FBAR和包括聲去耦材料層具有大約2Mrayl聲阻抗的聲去耦器。每個(gè)FBAR包括對置的平面電極和在該電極之間的壓電元件。FACT另外還包括電連接到下部FBAR的電極的第一端子和電連接到上部FBAR的電極的第二端子。
圖1A是根據(jù)本發(fā)明薄膜聲耦合變壓器(FACT)的第一實(shí)施例的例子的平面圖；圖1B和1C分別是沿著圖1中截面線1B-1B和1C-1C的FACT橫截面圖；圖1D是沿著截面線1B-1B的部分圖1A所示FACT的放大橫截面圖，顯示根據(jù)本發(fā)明的聲去耦器實(shí)施例；圖1E是沿著截面線1B-1B的部分圖1A所示FACT的放大橫截面圖，顯示根據(jù)聲去耦器的另一個(gè)實(shí)施例；圖2是顯示圖1A-1C所示FACT實(shí)施例的計(jì)算頻率響應(yīng)如何決定于聲去耦材料的聲阻抗的曲線圖；圖3A是根據(jù)本發(fā)明FACT第二實(shí)施例的例子的平面圖；圖3B和3C分別是沿著圖1A中截面線3B-3B和3C-3C的橫截面圖；圖4A到4D是顯示圖3A-3C所示FACT電平衡實(shí)施例的電路的示意圖；
圖4E到4H是顯示圖3A-3C所示FACT電失衡實(shí)施例的電路的示意圖；圖5A-5J是說明制造根據(jù)本發(fā)明FACT的方法的平面圖；圖5K-5S分別是沿著圖5A-5J中截面線5K-5K、5L-5L、5M-5M、5N-5N、5O-5O、5P-5P、5Q-5Q、5R-5R、5S-5S和5T-5T的橫截面圖。
具體實(shí)施例方式
圖1A、1B和1C分別顯示根據(jù)本發(fā)明薄膜聲耦合變壓器(FACT)的第一實(shí)施例100的平面圖和兩個(gè)橫截面圖。FACT 100具有1∶1的阻抗變換比，能夠用平衡電路連接單端電路或反之亦然，并在初級(jí)和次級(jí)之間提供電隔離。
FACT 100由去耦層疊體聲諧振器(DSBAR)106、第一端子132和134以及第二端子136和138組成。DSBAR 106由層疊的一對薄膜體聲諧振器(FBAR)110和120以及在它們之間的聲去耦器130組成。在所示的例子中，F(xiàn)BAR 120層疊在FBAR 110頂上。FBAR 110由對置的平面電極112和114以及在該電極之間的壓電材料層116組成。FBAR120由對置的平面電極122和124以及在該電極之間的壓電材料層126組成。聲去耦器130位于FBAR 110的電極114和FBAR 120的電極122之間。聲去耦器控制FBAR 110和120之間聲能的耦合。
在所示的例子中，第一端子132和134構(gòu)造成結(jié)合片，分別通過導(dǎo)電跡線133的135、分別電連接到FBAR 110的電極112和114。同樣在所示的例子中，第二端子136和138構(gòu)造成結(jié)合片，分別通過導(dǎo)電跡線137和139、分別電連接到FBAR 120的電極122和114。在實(shí)施例中，第一端子132和134構(gòu)成FACT 100的初級(jí)端子，第二端子136和138構(gòu)成FACT 100的次級(jí)端子。在另一個(gè)實(shí)施例中，第一端子132和134構(gòu)成FACT 100的次級(jí)端子，第二端子136和138構(gòu)成FACT100的初級(jí)端子。
在所示的例子中，DSBAR 106架空在襯底102中限定的空腔104上。DSBAR架空在空腔上使得DSBAR的FBAR機(jī)械地諧振。使得FBAR可以機(jī)械地諧振的其它架空方案也可以。例如，如Lakin在美國專利No.6,107,721中公開的那樣，DSBAR可以位于在襯底102中或襯底102上形成的失諧聲布拉格(Bragg)反射器(未顯示)上。
在命名為Tunable Thin Film Acoustic Resonators and Method ofMaking Same的美國專利No.5,587,620中由Ruby等公開了FBAR，現(xiàn)在轉(zhuǎn)讓給本公開的受讓人。Ruby的公開還公開了由用三個(gè)平面電極間隔的兩層壓電材料組成的層疊薄膜體聲諧振器(SBAR)。Ruby的SBAR可以被認(rèn)為是由層疊的一對FBAR組成，其中一個(gè)電極被兩個(gè)FBAR共用，在這里將稱為公共電極SBAR。該共同的電極使得公共電極SBAR不能平衡地連接到不平衡電路，反之亦然，并且不能在初級(jí)和次級(jí)之間提供電隔離。此外，公共電極SBAR呈現(xiàn)極窄的通帶寬度，因而不適用于大多數(shù)應(yīng)用。窄的通帶寬度是過渡耦合FBAR之間的聲能的公共電極的結(jié)果。
如上所述，根據(jù)本發(fā)明的FACT 100包括一對層疊的薄膜體聲諧振器(FBAR)110和120以及在FBAR 110和120之間的聲去耦器130。由一對層疊的FBAR和在該FBAR之間的聲去耦器組成的結(jié)構(gòu)在這里稱為去耦層疊體聲諧振器(DSBAR)，從而使其與上述FBAR直接彼此接觸的傳統(tǒng)公共電極SBAR區(qū)別開。在FACT 100中，聲去耦器130控制在層疊的FBAR 110和120之間的聲能耦合，另外還將FBAR 110與FBAR120電隔離。聲去耦器130提供的電隔離使得FACT 100可以平衡連接到不平衡電路，反之亦然，并且在初級(jí)和次級(jí)之間提供電隔離。聲去耦器130提供的聲耦合顯著地小于在上述公共電極SBAR中的FBAR之間的聲耦合。結(jié)果，F(xiàn)BAR 110和120不過渡耦合，并且FACT 100在通帶中具有相對平坦的響應(yīng)，如下參考圖2所述。
在圖1A-1C所示的聲去耦器130的實(shí)施例是由位于分別屬于FBAR110和120的電極114和122之間的聲去耦材料的聲去耦層131組成的第一實(shí)施例。圖1D是更詳細(xì)地顯示聲去耦器第一實(shí)施例的放大圖。構(gòu)成聲去耦器130的層131的聲去耦材料的重要性能是小于FBAR110、120的材料的聲阻抗、高電阻率、低介電常數(shù)和等于其頻率是FACT100通帶的中心頻率的聲信號(hào)在該聲去耦材料中的四分之一波長的奇數(shù)倍的額定厚度。
聲去耦器130的聲去耦材料的聲阻抗小于FBAR 110和120的材料的聲阻抗，并且顯著地大于空氣的聲阻抗。材料的聲阻抗是材料中應(yīng)力和粒子速度的比，并且按瑞利計(jì)量，縮寫為rayl。FBAR的材料典型地是作為壓電層116、126的材料的氮化鋁(AlN)和作為電極112、114、122和124的材料的鉬(Mo)。該FBAR材料的聲阻抗典型地大于30Mrayl(AlN是35Mrayl，Mo是63Mrayl)，空氣的聲阻抗是大約1krayl。在其中FBAR 110、120的材料是如上所述材料的FACT 100實(shí)施例中，聲阻抗在從大約2Mrayl到大約8Mrayl的范圍內(nèi)的材料適用于聲去耦器130的聲耦合材料。
圖2是顯示FACT 100的計(jì)算頻率響應(yīng)如何決定于構(gòu)成聲去耦器130第一實(shí)施例的層131的聲去耦材料聲阻抗的曲線圖。所述實(shí)施例具有大約1,900MHz的中心頻率。示出其聲去耦器的聲去耦材料聲阻抗是大約4Mrayl(聚酰亞胺曲線140)、8Mrayl(曲線142)和16Mrayl(曲線144)的實(shí)施例的計(jì)算頻率諧振?？梢钥闯?，F(xiàn)ACT 100的頻寬隨著聲去耦材料的聲阻抗提高而增加。在聲阻抗是16Mrayl的實(shí)施例中，F(xiàn)BAR的諧振過渡耦合，引起在通帶響應(yīng)中的特性雙峰。
在圖1B、1C和1D所示聲去耦器130的實(shí)施例由具有額定厚度的聲去耦材料層131組成，該額定厚度等于其頻率等于FACT 100通帶的中心頻率的聲信號(hào)在該聲去耦材料中的四分之一波長，即t≈λn/4，其中t是構(gòu)成聲去耦器130的聲去耦材料的131厚度，λn是其頻率等于中心頻率的聲信號(hào)在該聲去耦材料中的波長?？梢钥蛇x擇地使用在額定厚度大約±10％的范圍內(nèi)的層131厚度。也可以在某些性能降低的情況下可選擇地使用該范圍之外的厚度。但是，層131的厚度應(yīng)該顯著不同于一個(gè)極端的0λn和另一個(gè)極端的λn/2。
一般地說，圖D所示聲去耦器130的第一實(shí)施例由具有額定厚度的聲去耦材料的層131組成，該額定厚度等于其頻率等于FACT 100通帶的中心頻率的聲信號(hào)在該聲去耦材料中的四分之一波長的奇數(shù)倍，即t≈(2m+1)λn/4，其中t和λn是上面所限定的，m是等于或大于零的整數(shù)。在這種情況下，可以可選擇地使用與額定厚度相差大約±10％λn/4的層131厚度?？梢栽谀承┬阅芙档偷那闆r下使用該范圍之外的厚度偏差，但是層131的厚度應(yīng)該遠(yuǎn)遠(yuǎn)不同于λn/2的整倍數(shù)但是，由于這種更厚的層支撐多個(gè)聲模的能力，所以其中聲去耦層131比其頻率等于中心頻率的聲信號(hào)在聲去耦材料中單個(gè)四分之一波長大奇數(shù)倍的聲去耦器130實(shí)施例典型地具有呈現(xiàn)假響應(yīng)假象(spuriousresponse artifacts)的頻率響應(yīng)。
許多塑料材料具有在上述范圍內(nèi)的聲阻抗，并且可以應(yīng)用于在上述厚度范圍內(nèi)的均勻厚度的層中。因此這種塑料材料可能適合用作聲去耦器130的層131的聲去耦材料。但是，聲去耦材料必須還能夠經(jīng)得起在電極114上沉積聲去耦材料層131形成聲去耦器130之后進(jìn)行的制造操作溫度。如下面詳述的那樣，在FACT 100的實(shí)用實(shí)施例中，在沉積聲去耦層131之后，通過濺射沉積電極122和124以及壓電層126。在這些淀積過程期間溫度高達(dá)400℃。因此，在這種溫度下保持穩(wěn)定的塑料用作聲去耦材料。
和FBAR 110和120的其它材料相比，塑料材料典型地具有很高的單位長度聲音衰減。但是，因?yàn)樯鲜雎暼ヱ钇?30的實(shí)施例由一般為1μm數(shù)量級(jí)厚的塑料聲去耦材料的層131組成，所以層131引入的聲音衰減一般地可以忽略。
在一個(gè)實(shí)施例中，聚酰亞胺用作層131的聲去耦材料。聚酰亞胺是E.I.du Pont de Nemours and Company賣的，商標(biāo)為Kapton。在這種實(shí)施例中，聲去耦器130由通過旋涂涂覆在電極114上的聚酰亞胺的層131組成。聚酰亞胺具有大約4Mrayl的聲阻抗。
在另一個(gè)實(shí)施例中，聚(對二甲苯)用作層131的聲去耦材料。在這種實(shí)施例中，聲去耦器130由通過真空沉積涂覆在電極114上的聚(對二甲苯)的層131組成。聚(對二甲苯)在現(xiàn)有技術(shù)中也稱為聚對亞苯基二甲基。用于制造聚對亞苯基二甲基的二聚前驅(qū)物二對二甲苯和用于真空淀積聚對亞苯基二甲基層的裝置可以從許多供應(yīng)商處買到。聚對亞苯基二甲基具有大約2.8Mrayl的聲阻抗。
在另一個(gè)實(shí)施例中，交聯(lián)聚苯撐聚合體用作層131的聲去耦材料。在這種實(shí)施例中，聲去耦器130由通過旋涂涂覆的交聯(lián)聚苯撐聚合體的層131組成。交聯(lián)聚苯撐聚合體已經(jīng)發(fā)展為集成電路中使用的低介電常數(shù)電介質(zhì)材料，因此在隨后的FBAR 120制造過程中聲去耦器130經(jīng)受的高溫下保持穩(wěn)定。發(fā)明人發(fā)現(xiàn)交聯(lián)聚苯撐聚合體另外具有大約2Mrayl的理論聲阻抗。這種聲阻抗在給FACT 100提供有用的通帶寬度的聲阻抗范圍內(nèi)。
包含聚合形成各個(gè)交聯(lián)聚苯撐聚合體的各種低聚物的前驅(qū)物溶液由Midland，MI的Dow化學(xué)公司銷售，商標(biāo)是SiLK。該前驅(qū)物溶液通過旋涂來涂覆。這些前驅(qū)物溶液中另外包含增粘劑、命名為SiLKTMJ的一種獲得的交聯(lián)聚苯撐聚合體具有2.1Mrayl的聲阻抗，即大約2Mrayl。
聚合形成交聯(lián)聚苯撐聚合體的低聚物由含雙環(huán)戊二烯酮(biscyclopentadienone)和芳香乙炔的單體制備成。使用這種單體形成可溶解的低聚物，不需要過度置換反應(yīng)。該前驅(qū)物溶液包含溶于γ丁內(nèi)酯和環(huán)己酮溶劑的特定低聚物。低聚物在前驅(qū)物溶液中的百分比決定前驅(qū)物溶液在旋涂時(shí)的層厚度。在涂覆以后，對溶劑應(yīng)用熱蒸發(fā)，然后固化低聚物形成交聯(lián)聚合物。在形成新的芳環(huán)的4+2環(huán)化加成反應(yīng)中，雙環(huán)戊二烯酮與乙炔發(fā)生反應(yīng)。進(jìn)一步的固化生成交聯(lián)聚苯撐聚合體。上述交聯(lián)聚苯撐聚合體被Godschalx等在美國專利No.5,965,679中公開。在Martin等的Development of Low-DielectricConstant Polymer for the Fabrication of Integrated CircuitInterconnect，12 ADVANCED MATERIALS，1769(2000)中有額外的實(shí)用詳述。與聚酰亞胺相比，交聯(lián)聚苯撐聚合體具有低聲阻抗、低聲音衰減和低介電常數(shù)。此外，前驅(qū)物溶液的旋壓層能夠產(chǎn)生200nm級(jí)厚度的高質(zhì)量交聯(lián)聚苯撐聚合體膜，該厚度是聲去耦器130的典型厚度。
在另一個(gè)實(shí)施例中，構(gòu)成聲去耦器130的聲去耦層131的聲阻抗顯著地大于FBAR 110和120的材料?，F(xiàn)在還沒發(fā)現(xiàn)具有這種性能的材料，但是這種材料將來會(huì)可以得到，或者低聲阻抗FBAR材料將來會(huì)可以得到。這種高聲阻抗聲去耦材料的層131厚度如上所述。
圖1E是顯示安裝有布拉格結(jié)構(gòu)161的聲去耦器130第二實(shí)施例的部分FACT100的放大圖。布拉格結(jié)構(gòu)161由夾在高聲阻抗布拉格元件165和167之間的低聲阻抗布拉格元件163組成。低聲阻抗布拉格元件163是低聲阻抗材料的層，而高聲阻抗布拉格元件165和167都是高聲阻抗材料的層。布拉格元件的聲阻抗表征為彼此之間相對“低”和“高”以及另外相對于層116和126的壓電材料的聲阻抗而言“低”和“高”。至少一個(gè)布拉格元件另外具有高電阻率和低介電常數(shù)，從而在FACT 100的輸入和輸出之間提供電隔離。
構(gòu)成布拉格元件161、163和165的每層的額定厚度等于其頻率等于FACT100通帶中心頻率的聲信號(hào)在該層材料中四分之一波長的奇數(shù)倍。也可以選擇使用與額定厚度相差該四分之一波長的大約±10％的層。也可以在某些性能降低的情況下使用在該范圍之外的厚度偏差，但是該層的厚度應(yīng)該與半波長的整倍數(shù)相差很大。
在實(shí)施例中，低聲阻抗布拉格元件163是具有大約13Mrayl的聲阻抗的二氧化硅(SiO2)層，而且每個(gè)高聲阻抗布拉格元件165和167是分別與電極114和122相同材料的層，即具有大約63Mrayl的聲阻抗的鉬。分別是FBAR 110和120的各個(gè)高聲阻抗布拉格元件165和167以及電極114和122都使用相同材料使高聲阻抗布拉格元件165和167又分別作為電極114和122。
在例子中，高聲阻抗布拉格元件165和167的額定厚度等于頻率等于FACT 100通帶中心頻率的聲信號(hào)在鉬中的四分之一波長，低聲阻抗布拉格元件163的額定厚度等于頻率等于中心頻率的聲信號(hào)在SiO2中的四分之三波長。用四分之三波長厚的SiO2層代替四方之一波長厚的SiO2層作為低聲阻抗布拉格元件163減小FBAR 110和120之間的電容。
在高聲阻抗布拉格元件165和167與低聲阻抗布拉格元件163之間的聲阻抗差值相對低的實(shí)施例中，布拉格結(jié)構(gòu)161可以由一個(gè)以上(例如n個(gè))低聲阻抗布拉格元件組成，該低聲阻抗布拉格元件由相應(yīng)數(shù)量(即n+1個(gè))的高聲阻抗布拉格元件隔開。僅僅一個(gè)布拉格元件需要隔離。例如，該布拉格結(jié)構(gòu)可以由用三個(gè)高聲阻抗布拉格元件隔開的兩個(gè)低聲阻抗布拉格元件組成。
晶片規(guī)模制造用于一次制造上千個(gè)類似于FACT 100的FACT。這種晶片規(guī)模制造使得制造每個(gè)FACT的成本低?？梢杂妙愃朴谌缦聟⒖紙D5A-5T所述的制造方法來制造FACT 100。因此，制造FACT 100的方法將不分開描述。
再參考圖1A-1C，為了使用FACT 100，進(jìn)行第一端子132和134分別電連接電極112和114的電連接，如圖1A和1B所示，并且還進(jìn)行第二端子136和138分別電連接電極122和124的電連接，如圖1A和1C所示。到第一端子132和134的電連接提供到FACT 100初級(jí)的電連接，到第二端子136和138的電連接提供到FACT 100的次級(jí)的電連接。在另一個(gè)實(shí)施例中，到第二端子136和138電連接提供到FACT100的初級(jí)的電連接，到第一端子132和134的電連接提供到FACT 100的次級(jí)的電連接。
在FACT 100工作時(shí)，輸入電信號(hào)施加于構(gòu)成FACT 100初級(jí)端子的第一端子132和134，在FBAR 110的電極112和114之間形成電壓差。在電極112和114之間的電壓差在輸入電信號(hào)的頻率下機(jī)械地變形FBAR 110。根據(jù)輸入電信號(hào)的頻率，聲去耦器130耦合由FBAR 110到FBAR 120的機(jī)械變形引起的全部或部分聲能。來源于FBAR 110的聲能在輸入電信號(hào)的頻率下機(jī)械地變形FBAR 120。FBAR 120的機(jī)械變形在輸入電信號(hào)的頻率下在電極122和124之間產(chǎn)生電壓差。該電壓差在構(gòu)成FACT 100次級(jí)端子的第二端子136和138輸出作為輸出電信號(hào)。壓電現(xiàn)象是線性效應(yīng)，因此施加于第一端子的輸入電信號(hào)的振幅和相位保存在第二端子輸出的輸出電信號(hào)中。
其中第二端子136和138構(gòu)成初級(jí)端子并且第一端子132和134構(gòu)成次級(jí)端子的FACT 100的實(shí)施例同樣地工作，除了聲能通過聲去耦器130從FBAR 120傳送到FBAR 110。
如上所述，F(xiàn)ACT 100提供1∶1的阻抗變換比，能夠用平衡電路連接單端電路或反之亦然，并在初級(jí)和次級(jí)之間提供電隔離。但是，電極112和襯底102之間的電容不同于電極114和襯底之間的電容。結(jié)果，F(xiàn)ACT 100不完全電平衡電，并且對于某些應(yīng)用會(huì)具有不足的共模抑制比(CMRR)。
圖3A-3C分別顯示根據(jù)本發(fā)明薄膜聲耦合變壓器(FACT)的第二實(shí)施例200的平面圖和兩個(gè)橫截面圖。FACT 200能夠用平衡電路連接單端電路，反之亦然，在初級(jí)和次級(jí)之間提供電隔離。FACT 200的某些實(shí)施例是電平衡的，因此具有高共模抑制比其它的實(shí)施例電失衡并具有低共模抑制比。FACT 200具有1∶1、1∶4或4∶1的阻抗變換比，這取決于形成部分FACT的電路的結(jié)構(gòu)。
FACT 200由兩個(gè)去耦層疊體聲諧振器(DSBAR)206和208組成。每個(gè)DSBAR由層疊的一對薄膜體聲諧振器(FBAR)和在FBAR之間的聲去耦器組成。FACT 200另外還包含將DSBAR 206的一個(gè)FBAR連接到DSBAR 208的一個(gè)FBAR的電路和將DSBAR 206的另一個(gè)FBAR連接到DSBAR 208的另一個(gè)FBAR的電路。
DSBAR 206由層疊的一對FBAR 210和220以及在它們之間的聲去耦器230組成。DSBAR 208由層疊的一對FBAR 250和260以及在它們之間的聲去耦器270組成。在所示的例子中，F(xiàn)BAR 220層疊在FBAR 210頂上，F(xiàn)BAR 260層疊在FBAR 250頂上。FBAR 210由對置的平面電極212和214以及在該電極之間的壓電材料層216組成。FBAR 220由對置的平面電極222和224以及在該電極之間的壓電材料層226組成。FBAR 250由對置的平面電極252和254以及在該電極之間的壓電材料層256組成。FBAR 260由對置的平面電極262和264以及在該電極之間的壓電材料層266組成。
如上所述，一個(gè)電路將DSBAR 206的一個(gè)FBAR連接到DSBAR 208的一個(gè)FBAR，一個(gè)電路將DSBAR 206的另一個(gè)FBAR連接到DSBAR 208的另一個(gè)FBAR。每個(gè)電路以并聯(lián)、串聯(lián)、反向并聯(lián)和反向串聯(lián)結(jié)構(gòu)中任何一種形式電連接各個(gè)FBAR。在并聯(lián)、串聯(lián)、反向并聯(lián)和反向串聯(lián)電路結(jié)構(gòu)的十六種可能組合中，僅僅八個(gè)產(chǎn)生起作用的FACT。連接FBAR的電路結(jié)構(gòu)組合決定FACT是否電平衡(高共模抑制比)或電失衡，并且決定FACT的阻抗變換比，即1∶1、1∶4或4∶1。以下表1中概括了電路結(jié)構(gòu)的可能組合
表1在表1中，行標(biāo)題表示一個(gè)電路的結(jié)構(gòu)，例如如下參考圖4C所述電路245，列標(biāo)題表示另一個(gè)電路的結(jié)構(gòu)，例如參考圖4C所述的電路246，B表示FACT是電平衡，U表示FACT是失衡，×表示無功能的FACT。所示阻抗變換比是從連接到行標(biāo)題表示的電路的電氣端子(electricalterminals)到連接到列標(biāo)題表示的電路的電氣端子的阻抗變換。
表1所示電路受到在DSBAR 206和208中電路只可以連接彼此在相同電平的FBAR的限制，即一個(gè)電路只可以連接FBAR 210和250的電極，而另一個(gè)電路只可以連接FBAR 220和260的電極。表1另外還假定壓電層216、226、256和266的c軸全部在相同方向上。在不受到該假定和/或限制的實(shí)施例中還有更多的電路是可能的，例如在電路可以連接FBAR 210和260的電極與FBAR 220和250的電極的實(shí)施例。
在詳細(xì)描述互連FBAR的電路之前，要定義應(yīng)用于連接不同DSBAR的FBAR電極的電路的術(shù)語反向并聯(lián)、并聯(lián)、反向串聯(lián)和串聯(lián)。FBAR是與極性有關(guān)的器件。在FBAR的電極之間施加的給定極性的電壓將使FBAR機(jī)械地縮小，而相同量相反極性的相同電壓將使FBAR機(jī)械地?cái)U(kuò)大。同樣，應(yīng)用于FBAR使FBAR機(jī)械地縮小的機(jī)械應(yīng)力將在FBAR的電極之間產(chǎn)生給定極性的電壓，而使FBAR機(jī)械地?cái)U(kuò)大的機(jī)械應(yīng)力將在FBAR的電極之間產(chǎn)生相反極性的電壓。
參考圖4A-4D，在FACT 200中，電路并聯(lián)連接的FBAR的電極在各個(gè)DSBAR中是相同的電平。施加于關(guān)聯(lián)連接的FBAR的信號(hào)在整個(gè)FBAR上產(chǎn)生同樣相位的信號(hào)。因此該FBAR同相地?cái)U(kuò)大和縮小，并產(chǎn)生同相的聲能。相反，電路反向并聯(lián)連接的FBAR的電極在各個(gè)DSBAR中是不同的電平。施加于反向并聯(lián)連接的FBAR的信號(hào)在整個(gè)FBAR上產(chǎn)生相反相位的信號(hào)。因此FBAR反相地?cái)U(kuò)大和縮小，并產(chǎn)生反相的聲能。
電路串聯(lián)連接的FBAR的電極在各個(gè)DSBAR中是相同的電平。施加于串聯(lián)連接的FBAR的信號(hào)在整個(gè)FBAR上產(chǎn)生相反相位的信號(hào)。FBAR反相地?cái)U(kuò)大和縮小，并產(chǎn)生反相的聲能。另一方面，電路反向串聯(lián)連接的FBAR的電極在各個(gè)DSBAR中是不同的電平。施加于反向串聯(lián)連接的FBAR的信號(hào)在整個(gè)FBAR上產(chǎn)生同樣相位的信號(hào)。因此該FBAR同相地?cái)U(kuò)大和縮小，并產(chǎn)生同相的聲能。
接收使它們同相擴(kuò)大和縮小的聲能的FBAR產(chǎn)生同相信號(hào)。并聯(lián)連接產(chǎn)生同相信號(hào)的FBAR產(chǎn)生的信號(hào)電平等于橫跨單個(gè)FBAR的信號(hào)電平，并且產(chǎn)生的阻抗是單個(gè)FBAR的特性阻抗的二分之一。反向串聯(lián)連接這種FBAR產(chǎn)生的信號(hào)電平是橫跨單個(gè)FBAR的信號(hào)電平的兩倍，并且產(chǎn)生的阻抗是單個(gè)FBAR的特性阻抗的兩倍。但是，反向并聯(lián)或串聯(lián)連接產(chǎn)生同相信號(hào)的FBAR使信號(hào)抵銷。接收使它們反相擴(kuò)大和縮小的聲能的FBAR產(chǎn)生反相信號(hào)。反向并聯(lián)連接產(chǎn)生反相信號(hào)的FBAR產(chǎn)生的信號(hào)電平等于橫跨單個(gè)FBAR的信號(hào)電平，并且產(chǎn)生的阻抗是單個(gè)FBAR的特性阻抗的二分之一。串聯(lián)連接這種FBAR產(chǎn)生的信號(hào)電平是橫跨單個(gè)FBAR的信號(hào)電平的兩倍，并且產(chǎn)生的阻抗是單個(gè)FBAR的特性阻抗的兩倍。但是，并聯(lián)或反相串聯(lián)連接產(chǎn)生反相信號(hào)的FBAR使信號(hào)抵銷。表1表示的無功能的FACT是其中接收聲能的FBAR產(chǎn)生抵銷的信號(hào)的FACT。
圖4A和4B分別示意地說明反向并聯(lián)或串聯(lián)連接DSBAR 206的FBAR 210和220與DSBAR 208的FBAR 250和260、形成具有1∶1阻抗變換比的各個(gè)電平衡FACT實(shí)施例的兩個(gè)電路結(jié)構(gòu)。
圖4A顯示將DSBAR 206的一個(gè)FBAR與DSBAR 208的一個(gè)FBAR反向并聯(lián)地電連接并電連接到第一端子F的電路241，和將DSBAR 206的另一個(gè)FBAR與DSBAR 208的另一個(gè)FBAR反向并聯(lián)地電連接并電連接到第二端子S的電路242。在所示的例子中，電路241將DSBAR 206的FBAR 220與DSBAR 208的FBAR 260反向并聯(lián)電連接，并電連接到第一端子F，電路242將DSBAR 206的FBAR 210與DSBAR 208的FBAR250反向并聯(lián)電連接，并連接到第二端子S。
具體地，電路241電連接FBAR 220的電極222到FBAR 260的電極264和到一個(gè)第一端子F，另外還電連接FBAR 220的電極224到FBAR260的電極262和到另一個(gè)第一端子F。電路242電連接FBAR 210的電極214到FBAR 250的電極252和到一個(gè)第二端子S，另外還電連接FBAR 210的電極212到FBAR 250的電極254和到另一個(gè)第二端子S。
電路241反向并聯(lián)地電連接FBAR 220和260，因此加到第一端子F上的輸入電信號(hào)相等地但是反相地加到FBAR 220和260上。電路241反向并聯(lián)地電連接FBAR 220和260，在某種意義上來說，加在第一端子F上使FBAR 220機(jī)械地收縮的電信號(hào)還使FBAR 260機(jī)械地?cái)U(kuò)大相同量，反之亦然。因此FBAR 260產(chǎn)生的聲能與FBAR 220產(chǎn)生的聲能反相。因此，F(xiàn)BAR 250從FBAR 260收到的聲能與FBAR 210從FBAR 220收到的聲能反相，電極214和212之間的信號(hào)與電極254和252之間的信號(hào)反相。電路242反向并聯(lián)地連接FBAR 210和250，因此輸出到第二端子S的信號(hào)與電極214和212之間的信號(hào)同相，并且還與電極254和252之間的信號(hào)同相。結(jié)果，第二端子S之間的信號(hào)和橫跨FBAR210和250任何一個(gè)的信號(hào)相同。
在每個(gè)第一端子F和襯底202之間存在的電容基本上相同。每個(gè)第一端子連接到接近于襯底的一個(gè)電極和遠(yuǎn)離襯底的一個(gè)電極。在所示的例子中，一個(gè)第一端子具有連接到它的接近于襯底的電極222和遠(yuǎn)離襯底的電極264，另一個(gè)第一端子具有連接到它的接近于襯底的電極262和遠(yuǎn)離襯底的電極224。此外，在每個(gè)第二端子S和襯底202之間存在的電容基本上相同。每個(gè)第二端子具有連接到它的接近于襯底的一個(gè)電極和遠(yuǎn)離襯底的一個(gè)電極。在所示的例子中，一個(gè)第二端子具有連接到它的接近于襯底的電極212和遠(yuǎn)離襯底的電極254，另一個(gè)第二端子具有連接到它的接近于襯底的電極252和遠(yuǎn)離襯底的電極214。因此，圖4A所示FACT 200的實(shí)施例是電平衡，并因此具有足夠高的共模抑制比，用于比如上參考圖1A-1C所述FACT 100多得多的應(yīng)用。
圖4A所示FACT 200的實(shí)施例具有1∶1的阻抗變換比。第一端子F可以用作FACT的初級(jí)端子或次級(jí)端子，第二端子P可以分別用作FACT的次級(jí)端子或初級(jí)端子。加在初級(jí)端子上的輸入電信號(hào)以基本上和次級(jí)端子相同的電平輸出。在所有FBAR 210、220、250和260具有相似特性阻抗的典型實(shí)施例中，在初級(jí)端子和次級(jí)端子的阻抗是并聯(lián)的兩個(gè)FBAR，即單個(gè)FBAR的典型特性阻抗的一半。因此，圖4A所示FACT200的實(shí)施例適用于相對低特性阻抗的應(yīng)用。
圖4B示意地顯示在第一端子F之間將DSBAR 206的一個(gè)FBAR與DSBAR 208的一個(gè)FBAR串聯(lián)地電連接的電路243，和在第二端子S之間將DSBAR 206的另一個(gè)FBAR與DSBAR 208的另一個(gè)FBAR串聯(lián)地電連接的電路244。在圖4B所示的例子中，電路243在第一端子F之間將DSBAR 206的FBAR 220與DSBAR 208的FBAR 260串聯(lián)電連接，電路244在第二端子S之間將DSBAR 206的FBAR 210與DSBAR 208的FBAR 250串聯(lián)電連接。
具體地，電路243電連接FBAR 220的電極222到FBAR 260的電極262，并且還電連接FBAR 220的電極224到一個(gè)第一端子F和電連接FBAR 260的電極264和到另一個(gè)第一端子F。在一種變化中，電路243電連接FBAR 220的電極224到FBAR 260的電極264，并且還電連接FBAR 220的電極222和FBAR 260的電極262到第一端子F。電路244電連接FBAR 210的電極214到FBAR 250的電極252，并且另外還電連接FBAR 210的電極214到一個(gè)第二端子S和另外電連接FBAR250的電極254到另一個(gè)第二端子S。在一種變化中，電路244電連接FBAR 210的電極214到FBAR 250的電極254，并且另外還電連接FBAR210的電極212和FBAR 250的電極252到第二端子S。
串聯(lián)電連接FBAR 220和260的電路243在FBAR 220和260之間大致相等地分配加在第一端子F上的輸入電信號(hào)。FBAR 220和260串聯(lián)地電連接，在某種意義上來說，加在第一端子F上使FBAR 220機(jī)械地收縮的電信號(hào)使FBAR 260機(jī)械地?cái)U(kuò)大相同量，反之亦然。因此FBAR260產(chǎn)生的聲能與FBAR 220產(chǎn)生的聲能反相。因此，F(xiàn)BAR 250從FBAR260收到的聲能與FBAR 210從FBAR 220收到的聲能反相，電極254上的信號(hào)與電極214上的信號(hào)反相。電路244串聯(lián)電連接FBAR 210和250，因此第二端子S的信號(hào)是橫跨FBAR 210和250中任何一個(gè)的信號(hào)的兩倍。
在每個(gè)第一端子F和襯底202之間存在的電容基本上相同。連接到第一端子的電極224和264與襯底相隔相同的距離。此外，在每個(gè)第二端子S和襯底202之間存在的電容基本上相同。連接到第二端子的電極214和254與襯底相隔相同的距離。因此，圖4B所示FACT 200的實(shí)施例是電平衡，并因此具有足夠高的共模抑制比，用于比如上參考圖1A-1C所述FACT 100多得多的應(yīng)用。
圖4B所示FACT 200的實(shí)施例具有1∶1的阻抗變換比。第一端子F可以用作FACT的初級(jí)端子或次級(jí)端子，第二端子P可以分別用作FACT的次級(jí)端子或初級(jí)端子。加在初級(jí)端子上的輸入電信號(hào)以基本上和次級(jí)端子相同的電平輸出。在所有FBAR 210、220、250和260具有相似特性阻抗的典型實(shí)施例中，在初級(jí)端子和次級(jí)端子的阻抗是串聯(lián)的兩個(gè)FBAR的阻抗，即單個(gè)FBAR的典型特性阻抗的兩倍。因此，圖4B所示FACT 200的實(shí)施例適用于比圖4A所示更高的特性阻抗應(yīng)用。
圖4C和4D示意地說明反向并聯(lián)和串聯(lián)連接DSBAR 206的FBAR 210和220與DSBAR 208的FBAR 250和260、形成具有1∶4或4∶1阻抗變換比的各個(gè)FACT實(shí)施例的兩個(gè)電路結(jié)構(gòu)。圖4C顯示將DSBAR 206的一個(gè)FBAR與DSBAR 208的一個(gè)FBAR反向并聯(lián)地電連接并電連接到第一端子F的電路245，和在第二端子S之間將DSBAR 206的另一個(gè)FBAR與DSBAR 208的另一個(gè)FBAR串聯(lián)地電連接的電路246。在所示的例子中，電路245將DSBAR 206的FBAR 220與DSBAR 208的FBAR 260反向并聯(lián)電連接，并電連接到第一端子F，電路246在第二端子S之間將DSBAR 206的FBAR 210與DSBAR 208的FBAR 250串聯(lián)電連接。
具體地，電路245電連接FBAR 220的電極222到FBAR 260的電極264和到一個(gè)第一端子F，另外還電連接FBAR 220的電極224到FBAR260的電極262和到另一個(gè)第一端子F。電路246電連接FBAR 210的電極214到FBAR 250的電極254，并且另外還電連接FBAR 210的電極212到一個(gè)第二端子S和另外電連接FBAR 250的電極252到另一個(gè)第二端子S。在一種變化中，電路246電連接FBAR 210的電極212到FBAR 250的電極252，并且另外還電連接FBAR 210的電極214和FBAR250的電極254到第二端子S。
電路245反向并聯(lián)地電連接FBAR 220和260，因此加到第一端子F上的輸入電信號(hào)相等地但是反相地加到FBAR 220和260上。電路245反向并聯(lián)地電連接FBAR 220和260，在某種意義上來說，加在第一端子F上使FBAR 220機(jī)械地收縮的電信號(hào)還使FBAR 260機(jī)械地?cái)U(kuò)大相同量，反之亦然。因此FBAR 260產(chǎn)生的聲能與FBAR 220產(chǎn)生的聲能反相。因此，F(xiàn)BAR 250從FBAR 260收到的聲能與FBAR 210從FBAR 220收到的聲能反相，電極252上的信號(hào)與電極212上的信號(hào)反相。電路246串聯(lián)電連接FBAR 210和250，因此在第二端子S之間的電壓差是橫跨FBAR 210和250中任何一個(gè)的電壓的兩倍。
在每個(gè)第一端子F和襯底202之間存在的電容基本上相同。每個(gè)第一端子具有連接到它的接近于襯底的一個(gè)電極和遠(yuǎn)離襯底的一個(gè)電極。在所示的例子中，一個(gè)第一端子具有連接到它的接近于襯底的電極222和遠(yuǎn)離襯底的電極264，另一個(gè)第一端子具有連接到它的接近于襯底的電極262和遠(yuǎn)離襯底的電極224。此外，在每個(gè)第二端子S和襯底202之間存在的電容基本上相同。連接到第二端子的電極212和252與襯底相隔相同的距離。因此，圖4C所示FACT 200的實(shí)施例是電平衡，并因此具有足夠高的共模抑制比，用于比如上參考圖1A-1C所述FACT 100多得多的應(yīng)用。
當(dāng)?shù)谝欢俗覨用作初級(jí)端子并且第二端子S用作次級(jí)端子時(shí)，圖4C所示FACT 200的實(shí)施例是升壓FACT。加在初級(jí)端子上的信號(hào)在次級(jí)端子兩倍于該電平輸出。同樣，在所有FBAR 210，220、250和260具有相似特性阻抗的典型的實(shí)施例中，初級(jí)端子處的阻抗是兩個(gè)并聯(lián)FBAR的阻抗的兩倍，即單個(gè)FBAR的典型特性阻抗的一半，而次級(jí)端子處的阻抗等于兩個(gè)串聯(lián)FBAR的阻抗，即單個(gè)FBAR的典型特性阻抗的兩倍。因此，圖4C所示FACT 200的實(shí)施例具有1∶4的初級(jí)/次級(jí)阻抗比。
當(dāng)?shù)谝欢俗覨用作次級(jí)端子并且第二端子S用作初級(jí)端子時(shí)，圖4C所示FACT 200的實(shí)施例是降壓FACT。在這種情況下，在次級(jí)端子處的信號(hào)輸出是加在初級(jí)端子上的輸入電信號(hào)電平的二分之一，并且初級(jí)/次級(jí)阻抗比是4∶1。
圖4D示意地顯示在第一端子F之間將DSBAR 206的FBAR 220與DSBAR 208的FBAR 260串聯(lián)地電連接的電路247和在第二端子S之間將DSBAR 206的FBAR 210與DSBAR 208的FBAR 250反向并聯(lián)地電連接的電路248。
具體地，電路247電連接FBAR 220的電極222到FBAR 260的電極262，并且還電連接FBAR 220的電極224和FBAR 260的電極264到第一端子F。電路248電連接FBAR 210的電極212到FBAR 250的電極254和到一個(gè)第二端子S，另外還電連接FBAR 210的電極214到FBAR 250的電極252和到另一個(gè)第二端子S。在一種變化中，電路247電連接FBAR 220的電極224到FBAR 260的電極264，并且還電連接FBAR 220的電極222和FBAR 260的電極262到第一端子F。
串聯(lián)電連接FBAR 220和260的電路247在FBAR 220和260之間大致相等地分配加在第一端子F上的輸入電信號(hào)。FBAR 220和260串聯(lián)地電連接，在某種意義上來說，加在第一端子F上使FBAR 220機(jī)械地收縮的電信號(hào)使FBAR 260機(jī)械地?cái)U(kuò)大相同量，反之亦然。因此FBAR260產(chǎn)生的聲能與FBAR 220產(chǎn)生的聲能反相。FBAR 250從FBAR 260收到的聲能與FBAR 210從FBAR 220收到的聲能反相，電極252和254之間的電壓與電極212和214之間的電壓反相。電路248反向并聯(lián)地電連接FBAR 210和250，因此在第二端子S輸出的信號(hào)與橫跨電極214和212的信號(hào)同相，并且還與橫跨電極254和252的信號(hào)同相。結(jié)果，在第二端子S處的信號(hào)電平等于橫跨FBAR 210和250中任何一個(gè)的信號(hào)電平，并且等于加在第一端子F上的輸入電信號(hào)的電平的二分之一。
在每個(gè)第一端子F和襯底202之間存在的電容基本上相同。連接到第一端子的電極224和264與襯底相隔相同的距離。此外，在每個(gè)第二端子S和襯底202之間存在的電容基本上相同。每個(gè)第二端子具有連接到它的接近于襯底的一個(gè)電極和遠(yuǎn)離襯底的一個(gè)電極。在所示的例子中，一個(gè)第二端子具有連接到它的接近于襯底的電極212和遠(yuǎn)離襯底的電極254，另一個(gè)第二端子具有連接到它的接近于襯底的電極252和遠(yuǎn)離襯底的電極214。因此，圖4D所示FACT 200的實(shí)施例是電平衡，并因此具有足夠高的共模抑制比，用于比如上參考圖1A-1C所述FACT 100多得多的應(yīng)用。
當(dāng)?shù)谝欢俗覨用作初級(jí)端子并且第二端子S用作次級(jí)端子時(shí)，圖4D所示FACT 200的實(shí)施例是降壓FACT。在次級(jí)端子輸出的信號(hào)電平是加在初級(jí)端子上的輸入電信號(hào)電平的二分之一。同樣，在所有FBAR210、220、250和260具有相似特性阻抗的典型的實(shí)施例中，初級(jí)端子處的阻抗是兩個(gè)串聯(lián)FBAR的阻抗，即單個(gè)FBAR的典型特性阻抗的兩倍，而次級(jí)端子處的阻抗等于兩個(gè)并聯(lián)FBAR的阻抗，即單個(gè)FBAR的典型特性阻抗的二分之一。因此，圖4D所示FACT 200的實(shí)施例具有4∶1的初級(jí)/次級(jí)阻抗比。
當(dāng)?shù)谝欢俗覨用作次級(jí)端子并且第二端子S用作初級(jí)端子時(shí)，圖4D所示FACT 200的實(shí)施例是升壓FACT。在這種情況下，在次級(jí)端子處的信號(hào)電平輸出是加在初級(jí)端子上的輸入電信號(hào)電平的兩倍，并且初級(jí)/次級(jí)阻抗比是1∶4。
低共模抑制比不重要的應(yīng)用中，互連FBAR的電路可以不同于剛才所述那些。在圖4E顯示具有1∶1阻抗變換比的FACT實(shí)施例，其中電路341將DSBAR 206的FBAR 220與DSBAR 208的FBAR 260并聯(lián)連接并連接到第一端子F，電路342將DSBAR 206的FBAR 210與DSBAR 208的FBAR 250并聯(lián)電連接并連接到第二端子S。
在圖4F顯示具有1∶1阻抗變換比的FACT實(shí)施例，其中電路343在第一端子F之間將DSBAR 206的FBAR 220與DSBAR 208的FBAR 260反向串聯(lián)連接，電路344在第二端子S之間將DSBAR 206的FBAR 210與DSBAR 208的FBAR 250反向串聯(lián)連接。
在圖4G顯示其中電路345將DSBAR 206的FBAR 220與DSBAR 208的FBAR 260并聯(lián)電連接并連接到第一端子F、電路346在第二端子S之間將DSBAR 206的FBAR 210與DSBAR 208的FBAR 250反向串聯(lián)電連接的FACT實(shí)施例。當(dāng)?shù)谝欢俗覨用作初級(jí)端子并且第二端子S用作次級(jí)端子時(shí)該實(shí)施例具有1∶4的阻抗變換比，或者當(dāng)?shù)诙俗覵用作初級(jí)端子并且第一端子F用作次級(jí)端子時(shí)該實(shí)施例具有4∶1的阻抗變換比。
在圖4H顯示其中電路347在第一端子F之間將DSBAR 206的FBAR220與DSBAR 208的FBAR 260反向串聯(lián)電連接、并且電路348將DSBAR206的FBAR 210與DSBAR 208的FBAR 250并聯(lián)電連接和電連接到第二端子S的FACT實(shí)施例。當(dāng)?shù)谝欢俗覨用作初級(jí)端子并且第二端子S用作次級(jí)端子時(shí)該實(shí)施例具有4∶1的阻抗變換比，或者當(dāng)?shù)诙俗覵用作初級(jí)端子并且第一端子F用作次級(jí)端子時(shí)該實(shí)施例具有1∶4的阻抗變換比。
圖3A-3C所示FACT 200實(shí)施例的電氣結(jié)構(gòu)類似于圖4C所示電氣結(jié)構(gòu)。結(jié)合片282和結(jié)合片284構(gòu)成FACT 200的第一端子?；ミB片236、從電極222延伸到互連片236的導(dǎo)電跡線237(圖5G)、與互連片236電接觸的互連片278和從電極264延伸到互連片278的導(dǎo)電跡線279構(gòu)成電連接FBAR 220的電極222到FBAR 260的電極264的部分電路245(圖4C)?；ミB片238、從電極224延伸到互連片238的導(dǎo)電跡線239、與互連片238電接觸的互連片276和從電極262延伸到互連片276的導(dǎo)電跡線277(圖5G)構(gòu)成電連接FBAR 220的電極224到FBAR 260的電極262的部分電路245(圖4C)。在電極222和結(jié)合片282之間延伸的導(dǎo)電跡線283與在電極264和結(jié)合片284之間延伸的導(dǎo)電跡線285(圖5G)構(gòu)成將反向并聯(lián)連接的FBAR 220和260連接到結(jié)合片282和284提供的第一端子的部分電路245。
在另一個(gè)實(shí)施例中，省略了結(jié)合片282和284以及跡線283和285，并且互連片238和278設(shè)置成結(jié)合片并提供FACT 200的第一端子。
結(jié)合片232和結(jié)合片272構(gòu)成FACT 200的第二端子。在電極214和電極254之間延伸的導(dǎo)電跡線235(圖5E)構(gòu)成串聯(lián)連接FBAR 210和FBAR 250的部分電路246(圖4C)。在電極212和結(jié)合片232之間延伸的導(dǎo)電跡線233和在電極252和結(jié)合片272之間延伸的導(dǎo)電跡線273(圖5C)構(gòu)成將FBAR 210和FBAR 250連接到結(jié)合片232和272提供的第二端子的部分電路246。
在FACT 200中，聲去耦器230位于FBAR 210和220之間，具體地，在電極214和222之間。聲去耦器230控制FBAR 210和220之間聲能的耦合。另外，聲去耦器270位于FBAR 250和260之間，具體地，在電極254和262之間。聲去耦器270控制FBAR 250和260之間聲能的耦合。聲去耦器230耦合的FBAR 210和220之間的聲能比FBAR彼此直接接觸時(shí)耦合得更少。聲去耦器270耦合的FBAR 250和260之間的聲能比FBAR彼此直接接觸時(shí)耦合得更少。聲去耦器230和270限定的聲能耦合決定FACT 200的通帶寬度。
在圖3A-3C所示的實(shí)施例中，聲去耦器230和270是聲去耦材料層231的各個(gè)的部分。層231的聲去耦材料的重要性能是小于FBAR210、220、250和260聲阻抗的聲阻抗、其頻率等于FACT 200通帶中心頻率的聲信號(hào)在該聲去耦材料中的四分之一波長的奇數(shù)倍的額定厚度以及高電阻率和低介電常數(shù)，從而在FACT的初級(jí)和次級(jí)之間提供電隔離。層231的材料和其它性能類似于如上參考圖1A-1D和圖2所述的材料和其它性能。因此，這里將不再描述提供聲去耦器230和270的層231。在另一個(gè)實(shí)施例(未顯示)中，聲去耦器230和270都包括類似于如上參考圖1E所述布拉格結(jié)構(gòu)161的布拉格結(jié)構(gòu)。聲耦合器230和270可以可選擇地以類似于圖3A-3C所示聲耦合器230和270共用公共層231的實(shí)施例的方式、共用公共的布拉格結(jié)構(gòu)。
DSBAR 206和DSBAR 208彼此相鄰，架空在襯底202中限定的空腔204上。DSBAR架空在空腔上使得各個(gè)DSBAR中層疊的FBAR機(jī)械地諧振。使得層疊的FBAR可以機(jī)械地諧振的其它架空方案也可以。例如，如上述Lakin的美國專利No.6,107,721中公開的那樣，DSBAR可以位于在襯底202中或襯底202上形成的失諧聲布拉格反射器(未顯示)上。
通過晶片規(guī)模制造一次制造成千上萬個(gè)類似于FACT 200的FACT。這種晶片規(guī)模制造使得制造FACT的成本低。下面將參考圖5A-5J的平面圖和圖5K-5T的橫截面圖描述典型的制造方法。如上所述，該制造方法還可以用于制造如上參考圖1A-1C所述的FACT 100。下面將說明其制造的FACT 200實(shí)施例的通帶的額定中心頻率是大約1.9GHz。用于在其它頻率下工作的實(shí)施例的結(jié)構(gòu)和制造與下面舉例說明的那些相仿，但是厚度和截面尺寸不同于下面舉例說明的那些。
提供單晶硅的晶片。對于制造的各個(gè)FACT，一部分晶片構(gòu)成相應(yīng)于FACT 200襯底202的襯底。圖5A-5J和圖5K-5T示出，并且以下的文字說明部分也說明一部分晶片中和上面的FACT 200的制造。在制造FACT 200時(shí)，同樣地制造晶片上的其它的FACT。
構(gòu)成FACT 200的襯底202的部份晶片被有選擇地濕法蝕刻以形成空腔204，如圖5A和5K所示。
充填材料層(未顯示)淀積在晶片表面上，其厚度足以填充該空腔。然后平面化晶片表面，留下充滿充填材料的空腔。圖5B和5L顯示襯底202中裝滿充填材料205的空腔204。
在實(shí)施例中，充填材料是磷硅酸鹽玻璃(PSG)，并且使用傳統(tǒng)的低壓化學(xué)氣相淀積(LPCVD)來淀積。充填材料可選擇地通過濺射或者通過旋涂而淀積。
在晶片和充填材料表面上淀積金屬層。構(gòu)圖該以金屬限定電極212、結(jié)合片232、在電極212和結(jié)合片232之間延伸的導(dǎo)電跡線233、電極252、結(jié)合片272以及在電極212和結(jié)合片272之間延伸的導(dǎo)電跡線273，如圖5C和5M所示。電極212和電極252典型地在平行于晶片主表面的平面中具有非對稱形狀。如Larson III等的美國專利No.6,215,375所述，非對稱形狀使該電極形成其一部分的FBAR 210和FBAR 250中的橫模最小(圖3A)。電極212和電極252定位為暴露部分充填材料205的表面，因此充填材料后來可以如下所述通過蝕刻除去。
構(gòu)圖其中限定了電極212、214、222、224、252、254、262和264的金屬層，使得在平行于晶片主表面的各個(gè)平面中，F(xiàn)BAR 210的電極212和214具有相同形狀、尺寸、方向和位置，F(xiàn)BAR 220的電極222和224具有相同形狀、尺寸、方向和位置，F(xiàn)BAR 250的電極252和254具有相同形狀、尺寸、方向和位置并且FBAR 260的電極262和264具有相同形狀、尺寸、方向和位置。典型地，電極214和222另外具有相同形狀、尺寸、方向和位置，電極254和262另外具有相同形狀、尺寸、方向和位置。
在實(shí)施例中，淀積形成電極212、結(jié)合片232、跡線233、電極252、結(jié)合片272和跡線273的金屬是鉬。鉬通過濺射淀積為大約300nm厚，并且通過干法刻蝕構(gòu)圖以限定五邊形電極，每個(gè)五邊形電極具有大約12,000μm2的面積。其它的高熔點(diǎn)金屬例如鎢、鈮和鈦可以可選擇地用作電極212和252、結(jié)合片232和272以及跡線233和273的材料。該電極、結(jié)合片和跡線可以可選擇地包括一種以上材料的層。
壓電材料層被淀積和構(gòu)圖，從而限定提供FBAR 210的壓電層216和FBAR 250的壓電層256的壓電層217，如圖5D和5N所示。構(gòu)圖壓電層217，從而暴露充填材料205以及結(jié)合片232和272的部分表面。另外還構(gòu)圖壓電層217從而限定窗219，提供到充填材料另外部分表面的通路。
在實(shí)施例中，淀積形成壓電層217的壓電材料是氮化鋁，并且通過濺射淀積大約1.4μm的厚度。壓電材料通過在氫氧化鉀中的濕法蝕刻或者通過氯基干刻蝕來構(gòu)圖。可選擇的用于壓電層217的材料包括氧化鋅和鉛鈦酸鋯。
淀積金屬層并構(gòu)圖，從而限定電極214、電極254以及在電極214和電極254之間延伸的導(dǎo)電跡線235，如圖5E和5O所示。
在實(shí)施例中，淀積形成電極214、電極254和跡線235的金屬是鉬。該鉬通過濺射淀積大約300nm的厚度，并且通過干刻蝕構(gòu)圖。其它高熔點(diǎn)金屬可以可選擇地用作電極214和254以及跡線235的材料。該電極和跡線可以可選擇地包括一種以上材料的層。
然后淀積聲去耦材料層并構(gòu)圖，從而限定提供聲去耦器230和聲去耦器270的聲去耦層231，如圖5F的5P所示。聲去耦層231成形為至少覆蓋電極214和電極254，并且還成形為暴露充填材料205的部分表面以及結(jié)合片232和272。聲去耦層231另外還構(gòu)圖從而限定窗219，該窗219提供到充填材料另外部分表面的通路。
在實(shí)施例中，聲去耦材料是大約200nm厚的聚酰亞胺，即在聚酰亞胺中的四分之一中心頻率波長。通過旋涂淀積聚酰亞胺形成聲去耦層231，并且通過光刻構(gòu)圖。聚酰亞胺是感光性的，因此不需要光刻膠。如上所述，可以使用其它的塑料材料作為聲去耦材料。聲去耦材料可以通過除旋涂之外的方法淀積。
在聲去耦層231的材料是聚酰亞胺的實(shí)施例中，在淀積和構(gòu)圖聚酰亞胺以后，在進(jìn)行下一步的方法之前，首先在大約250℃的空氣中烘焙該晶片，然后在大約415℃的惰性氣氛中烘焙，該惰性氣氛例如是氮?dú)夥铡：姹菏咕埘啺返膿]發(fā)性組分蒸發(fā)，并防止這種揮發(fā)性組分在后續(xù)加工過程中的蒸發(fā)使隨后淀積的層剝落。
淀積一層金屬并構(gòu)圖，從而限定電極222、互連片236、從電極222延伸到互連片236的導(dǎo)電跡線237、結(jié)合片282以及從電極222延伸到結(jié)合片282的導(dǎo)電跡線283，如圖5G和5Q所示。該構(gòu)圖還在金屬電極262層中限定互連片276和從電極262延伸到互連片276的導(dǎo)電跡線277，同樣如圖5G和5Q所示。
在實(shí)施例中，淀積形成電極222和262、結(jié)合片282、互連片236和276以及導(dǎo)電跡線237、277和283的金屬是鉬。該鉬通過濺射淀積大約300nm的厚度，并且通過干刻蝕構(gòu)圖。其它高熔點(diǎn)金屬可以可選擇地用作電極222和262、片236、276和282以及導(dǎo)電跡線237、277和283的材料。該電極、結(jié)合片和跡線可以可選擇地包括一種以上材料的層。
淀積壓電材料層并構(gòu)圖，從而限定提供FBAR 220的壓電層226和FBAR 260的壓電層266的壓電層227。壓電層227成形為暴露片232、236、272、276和282并暴露充填材料205的部分表面，如圖5H和5R所示。另外還構(gòu)圖壓電層227從而限定窗219，提供到充填材料另外部分表面的通路。
在實(shí)施例中，淀積形成壓電層227的壓電材料是氮化鋁，并且通過濺射淀積大約1.4μm的厚度。壓電材料通過在氫氧化鉀中的濕法蝕刻或者通過氯基干刻蝕來構(gòu)圖?？蛇x擇的用于壓電層227的材料包括氧化鋅和鉛鈦酸鋯。
淀積金屬層并構(gòu)圖，從而限定電極224、互連片238和從電極224延伸到互連片238的導(dǎo)電跡線239，如圖5I和5S所示?；ミB片238定位為電接觸互連片276，從而提供連接電極224和262的部分電路245(圖4C)。該構(gòu)圖還在該金屬層中限定電極264、互連片278、從電極264延伸到互連片278的導(dǎo)電跡線279、結(jié)合片284和從電極264延伸到結(jié)合片284的導(dǎo)電跡線285，同樣如圖5I和5S所示?；ミB片278定位為電接觸互連片236，從而提供連接電極222和264的部分電路245(圖4C)。如上所述，如果可以形成到層疊的互連片236和278以及到層疊的互連片276和238的可靠電連接，就可以省略結(jié)合片282和284以及導(dǎo)電跡線283和285。
在實(shí)施例中，淀積形成電極224和264、片238、278和284以及導(dǎo)電跡線237、279和285的金屬是鉬。該鉬通過濺射淀積大約300nm的厚度，并且通過干刻蝕構(gòu)圖。其它這種高熔點(diǎn)金屬可以可選擇地用作電極224和264、片238、278和284以及導(dǎo)電跡線237、279和285的材料。該電極、片和跡線可以可選擇地包括一種以上材料的層。
然后各向同性地濕法蝕刻該晶片，從而從空腔204除去充填材料205。如上所述，充填材料205的部份表面例如通過窗219保持暴露狀態(tài)。蝕刻方法留下架空在空腔204上的FACT 200，如圖5J和5T所示。
在實(shí)施例中，用于除去充填材料205的蝕刻劑是稀釋氫氟酸。
金保護(hù)層淀積在片232、238、272、278、282和284的暴露表面上。
該晶片然后被分成單個(gè)的FACT，包括FACT 200。然后每個(gè)FACT安裝在外殼中，并且使FACT的結(jié)合片232、272、282和284與作為該外殼一部分的片電連接。
類似于所述的方法可用于制造其中FBAR如圖4B-4H所示電連接的FACT 200的實(shí)施例。
在使用時(shí)，電連接到電極222和264的結(jié)合片282與電連接到電極224和262的結(jié)合片284提供FACT 200的第一端子，電連接電極212的結(jié)合片232和電連接到電極252的結(jié)合片272提供FACT 200的第二端子。在一個(gè)實(shí)施例中，第一端子提供FACT 200的初級(jí)端子，第二端子提供次級(jí)端子。在另一個(gè)實(shí)施例中，第一端子提供FACT 200的次級(jí)端子，第二端子提供初級(jí)端子。
以類似于如上所述的方法制造其中聲去耦器130安裝有類似于如上參考圖1E所述的布拉格結(jié)構(gòu)的FACT 200的實(shí)施例。該方法的不同之處如下在淀積和構(gòu)圖壓電材料的層217(圖5D和5N)之后，以類似于圖5E和5O所示的方式，沉淀金屬層并構(gòu)圖，從而限定包括電極214和254的高聲阻抗布拉格元件，另外還限定在電極之間延伸的導(dǎo)電跡線235。該高聲阻抗布拉格元件類似于圖1E所示高聲阻抗布拉格元件165。該淀積的金屬層額定厚度額定厚度等于其頻率等于FACT 200通帶中心頻率的聲信號(hào)在該金屬中四分之一波長的奇數(shù)倍。
在實(shí)施例中，淀積形成包括電極214和254的高聲阻抗布拉格元件的金屬是鉬。該鉬通過濺射淀積大約820nm(在Mo中的四分之一波長)的厚度，并且通過干刻蝕構(gòu)圖。其它高熔點(diǎn)金屬可以可選擇地用作包括電極214和254的高聲阻抗布拉格元件的材料。每個(gè)高聲阻抗布拉格元件都可以可選擇地包括一種以上金屬的層。
然后淀積低聲阻抗材料的層，并且以類似于圖5F和5P所示的方式構(gòu)圖以限定低聲阻抗布拉格元件。該淀積的低聲阻抗材料層的額定厚度等于其頻率等于FACT 200通帶中心頻率的聲信號(hào)在該低聲阻抗材料中四分之一波長的奇數(shù)倍。該低聲阻抗布拉格元件成形為至少覆蓋該高聲阻抗布拉格元件，并且還成形為暴露充填材料205的部分表面以及結(jié)合片232和272。另外還構(gòu)圖該低聲阻抗材料層從而限定窗，提供到充填材料另外部分表面的通路。
在實(shí)施例中，低聲阻抗材料是大約790nm厚的SiO2。該SiO2通過濺射淀積，并且通過蝕刻構(gòu)圖。可用作低聲阻抗布拉格元件材料的其它低聲阻抗材料包括磷硅酸鹽玻璃(PSG)、二氧化鈦和氟化鎂。該低聲阻抗材料可以可選擇地通過除濺射之外的方法淀積。
淀積金屬層并構(gòu)圖，從而限定包括電極222和262的高聲阻抗布拉格元件。該金屬層還以類似于圖7G和7Q所示的方式構(gòu)圖，以限定互連片236、從電極222延伸到互連片236的導(dǎo)電跡線237、結(jié)合片282、從電極222延伸到結(jié)合片282的導(dǎo)電跡線283、互連片276以及從電極262延伸到互連片276的導(dǎo)電跡線277。該淀積的金屬層額定厚度等于其頻率等于FACT 200通帶中心頻率的聲信號(hào)在該金屬中四分之一波長的奇數(shù)倍。
在實(shí)施例中，淀積形成包括電極222和262的高聲阻抗布拉格元件的金屬是鉬。該鉬通過濺射淀積大約820nm(在Mo中的四分之一波長)的厚度，并且通過干刻蝕構(gòu)圖。其它高熔點(diǎn)金屬可以可選擇地用作包括電極222和262的高聲阻抗布拉格元件及其相關(guān)的片和導(dǎo)電跡線的材料。該高聲阻抗布拉格元件、片和導(dǎo)電跡線可以可選擇地包括一種以上材料的層。
然后淀積壓電材料層，并如上所述地構(gòu)圖限定壓電層227，并且如上所述繼續(xù)該方法以完成FACT 200的制造。
在另一個(gè)實(shí)施例中，層231的聲去耦材料是交聯(lián)聚苯撐聚合體。在構(gòu)圖金屬層限定電極214和254以及導(dǎo)電跡線235之后，如上參考圖5E和5O所述，用于交聯(lián)聚苯撐聚合體的前驅(qū)物溶液以類似于如上參考圖5F和5P所述的方式旋涂，但是不構(gòu)圖。選擇前驅(qū)物溶液的成分和旋轉(zhuǎn)速度，使得聚苯撐聚合體形成大約187nm厚的層。這相應(yīng)于其頻率等于FACT 200通帶的中心頻率的聲信號(hào)在交聯(lián)聚苯撐聚合體中的四分之一波長λn。然后在進(jìn)行下一步加工之前，在從大約380℃到450℃溫度范圍內(nèi)的惰性氣氛中烘焙該晶片，該惰性氣氛是例如在真空下或在氮?dú)夥罩?。該烘焙首先從該前?qū)物溶液中分離出有機(jī)溶劑，然后使該低聚物如上所述地交聯(lián)以形成交聯(lián)聚苯撐聚合體。
然后以類似于如上參考圖5G和5Q所述的方式在交聯(lián)聚苯撐聚合體層上淀積金屬層，但是首先類似于圖5F所示聲去耦層231的圖案那樣構(gòu)圖，以限定后面將用于構(gòu)圖交聯(lián)聚苯撐聚合體層以限定聲去耦層231的硬掩模。首先構(gòu)圖的金屬層具有與聲去耦層231相同的范圍，暴露結(jié)合片232和272以及充填材料205的部分表面，并且在聲去耦層231中窗219的預(yù)定位置處具有窗。
然后如圖5F所示用首先構(gòu)圖作為硬蝕刻掩模的層構(gòu)圖交聯(lián)聚苯撐聚合體層。構(gòu)圖交聯(lián)聚苯撐聚合體層限定聲去耦層231的范圍，暴露結(jié)合片232和272以及充填材料205的部分表面，并且形成提供到充填材料另外部分表面的通路的窗219。用氧氣等離子體蝕刻進(jìn)行該構(gòu)圖。
然后如圖5G和5Q所示再構(gòu)圖該金屬層，以限定電極222、電極262、結(jié)合片282、互連片236和276。該再圖案另外限定在電極222和互連片236之間延伸的導(dǎo)電跡線237、在電極262和互連片276之間延伸的導(dǎo)電跡線277以及在電極222和結(jié)合片282之間延伸的導(dǎo)電跡線283。
通過進(jìn)行如上參考圖5H、51、5J、5R、5S和5T所述的方法來完成具有交聯(lián)聚苯撐聚合體聲去耦層作為其聲去耦器的通帶濾波器200
在實(shí)施例中，用于交聯(lián)聚苯撐聚合體的前驅(qū)物溶液是Dow化學(xué)公司出售、命名為SiLKTMJ的前驅(qū)物溶液。可選擇地，該前驅(qū)物溶液可以是Dow化學(xué)公司出售、商標(biāo)為SiLK的前驅(qū)物溶液中任何一種合適的前驅(qū)物溶液。在某些實(shí)施例中，在旋涂前驅(qū)物溶液之前淀積增粘劑層。還可以現(xiàn)在或?qū)韽钠渌?yīng)商那獲得包含固化后形成聲阻抗大約為2Mrayl的交聯(lián)聚苯撐聚合體的低聚物的前驅(qū)物溶液，也可以使用該前驅(qū)物溶液。
本公開用說明性的實(shí)施例詳細(xì)地描述本發(fā)明。但是，由附加的權(quán)利要求限定的本發(fā)明不局限于描述的具體實(shí)施例。
權(quán)利要求
1.一種薄膜聲耦合變壓器(FACT)，包括去耦層疊體聲諧振器(DSBAR)，包括下部薄膜體聲諧振器(FBAR)、層疊在下部FBAR上的上部FBAR，每個(gè)FBAR包括對置的平面電極和在該電極之間的壓電元件，和在該FBAR之間，包括聲去耦材料層的聲去耦器；電連接到下部FBAR的電極的第一端子；和電連接到上部FBAR的電極的第二端子。
2.權(quán)利要求1的FACT，其中該FACT的通帶以中心頻率為特征；和聲去耦材料層的額定厚度等于其頻率等于中心頻率的聲信號(hào)在該聲去耦材料中的四分之一波長的奇數(shù)倍。
3.權(quán)利要求2的FACT，其中奇數(shù)倍是1。
4.一種薄膜聲耦合變壓器(FACT)，包括去耦層疊體聲諧振器(DSBAR)，每個(gè)DSBAR包括下部薄膜體聲諧振器(FBAR)、層疊在下部FBAR上的上部FBAR，每個(gè)FBAR包括對置的平面電極和在該電極之間的壓電元件，和在該FBAR之間，包括聲去耦材料層的聲去耦器；互連下部FBAR的第一電路；和互連上部FBAR的第二電路。
5.權(quán)利要求4的FACT，其中第一電路以(a)串聯(lián)和(b)反向并聯(lián)中的一種互連下部FBAR；和第二電路以(a)串聯(lián)和(b)反向并聯(lián)中的一種互連上部FBAR。
6.前面權(quán)利要求中任何一個(gè)的FACT，其中該聲去耦材料的聲阻抗比該壓電元件更低。
7.前面權(quán)利要求中任何一個(gè)的FACT，其中該聲去耦材料的聲阻抗介于壓電元件和空氣之間。
8.權(quán)利要求1-5中任何一個(gè)的FACT，其中該聲去耦材料的聲阻抗在從大約2Mrayl到大約8Mrayl的范圍內(nèi)。
9.權(quán)利要求1-5中任何一個(gè)的FACT，其中該聲去耦材料包括塑料。
10.權(quán)利要求1-5中任何一個(gè)的FACT，其中該聲去耦材料包括聚酰亞胺。
11.權(quán)利要求1-5中任何一個(gè)的FACT，其中該聲去耦材料包括聚(對二甲苯)。
12.權(quán)利要求1-5中任何一個(gè)的FACT，其中該聲去耦材料包括交聯(lián)聚苯撐聚合體。
13.權(quán)利要求12的FACT，其中該交聯(lián)聚苯撐聚合體由前驅(qū)物溶液組成，該前驅(qū)物溶液可由Dow化學(xué)公司出售、商標(biāo)為SiLK。
14.一種薄膜聲耦合變壓器(FACT)，包括去耦層疊體聲諧振器(DSBAR)，包括下部薄膜體聲諧振器(FBAR)、層疊在下部FBAR上的上部FBAR，每個(gè)FBAR包括對置的平面電極和在該電極之間的壓電元件，和在該FBAR之間，包括聲阻抗大約為2Mrayl的聲去耦材料層的聲去耦器；電連接到下部FBAR的電極的第一端子；和電連接到上部FBAR的電極的第二端子。
15.權(quán)利要求14的FACT，其中該DSBAR是第一DSBAR；和該FACT另外還包括第二DSBAR，該第二DSBAR包括下部薄膜體聲諧振器(FBAR)、層疊在下部FBAR上的上部FBAR，每個(gè)FBAR包括對置的平面電極和在該電極之間的壓電元件；和在該FBAR之間，包括聲阻抗大約為2Mrayl的聲去耦材料層的聲去耦器，互連下部FBAR的第一電路，和互連上部FBAR的第二電路。
16.權(quán)利要求14或15的FACT，其中該FACT的通帶以中心頻率為特征；和聲去耦材料層的額定厚度等于其頻率等于中心頻率的聲信號(hào)在該聲去耦材料中的四分之一波長的奇數(shù)倍。
17.權(quán)利要求16的FACT，其中該奇數(shù)倍是1。
全文摘要
薄膜聲耦合變壓器FACT的一個(gè)實(shí)施例(100)具有去耦層疊體聲諧振器DSBAR，該DSBAR具有下部薄膜體聲諧振器FBAR(110)、層疊在該下部FBAR上的上部FBAR(120)和在FBAR之間包括聲去耦材料層(131)的聲去耦器(130)。每個(gè)FBAR 110具有對置的平面電極(112，114)和在它們之間的壓電元件(116)。該FACT另外還具有電連接到一個(gè)FBAR的電極的第一端子(132，134)和電連接到另一個(gè)FBAR的電極的第二端子(136，138)。另一個(gè)實(shí)施例(200)具有去耦層疊體聲諧振器DSBAR(106，108)，如上所述，每個(gè)DSBAR具有互連下部FBAR的第一電路和互連上部FBAR的第二電路。該FACT提供了阻抗變換，能夠用平衡電路連接單端電路，反之亦然，并且在初級(jí)和次級(jí)之間提供電隔離。某些實(shí)施例以其它方式獲得電平衡。
文檔編號(hào)H03H9/125GK1871769SQ200480030893
公開日2006年11月29日 申請日期2004年10月29日 優(yōu)先權(quán)日2003年10月30日
發(fā)明者J·D·拉森三世, S·L·艾利斯, R·C·拉比 申請人:阿瓦戈科技通用Ip(新加坡)股份有限公司