本發(fā)明涉及表面聲波(saw)諧振器。

背景技術(shù)：

電諧振器廣泛并入現(xiàn)代電子裝置中。例如，在無(wú)線通信裝置中，射頻(rf)及微波頻率諧振器用于濾波器中，用于例如具有形成梯形及晶格結(jié)構(gòu)的電串聯(lián)及并聯(lián)諧振器的濾波器中。濾波器可包含在例如連接在天線(可存在如同用于mimo的若干個(gè)天線)與收發(fā)器之間的雙工器(雙工器、三工器、四工器、五工器等)中用于對(duì)所接收信號(hào)及所傳輸信號(hào)進(jìn)行濾波。

各種類型的濾波器使用機(jī)械諧振器，例如表面聲波(saw)諧振器。諧振器將電信號(hào)轉(zhuǎn)換成機(jī)械信號(hào)或振動(dòng)，及/或?qū)C(jī)械信號(hào)或振動(dòng)轉(zhuǎn)換成電信號(hào)。

雖然需要特定表面模，但特定駐波亂真?？纱嬖谟趕aw諧振器的壓電材料的相對(duì)面之間。這些亂真模是寄生的，且可影響包括saw諧振器的濾波器的性能。

因此，需要一種至少克服上文描述的已知saw諧振器的缺點(diǎn)的saw諧振器結(jié)構(gòu)。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

一方面，本發(fā)明描述一種設(shè)備，其包括：硅(si)襯底，其具有第一表面及第二表面，所述硅襯底在室溫下具有大于約1000ω-cm且小于約15000ω-cm的電阻率；及壓電層，其安置在所述襯底上方且具有第一表面及第二表面。

另一方面，本發(fā)明描述一種包括多個(gè)表面聲波(saw)諧振器結(jié)構(gòu)的saw濾波器，所述多個(gè)saw諧振器結(jié)構(gòu)中的一或多者包括：硅(si)襯底，其具有第一表面及第二表面，所述硅襯底在室溫下具有大于約1000ω-cm且小于約15000ω-cm的電阻率；及壓電層，其安置在所述襯底上方且具有第一表面及第二表面。

附圖說(shuō)明

從結(jié)合附圖中的圖閱讀的以下詳細(xì)描述最佳地理解示例性實(shí)施例。應(yīng)強(qiáng)調(diào)的是，各種特征未必按比例繪制。事實(shí)上，為了論述清晰，可任意地增大或減小尺寸。在適用且實(shí)用的情況下，相同參考符號(hào)指相同元件。

圖1a是根據(jù)代表性實(shí)施例的saw諧振器結(jié)構(gòu)的俯視圖。

圖1b是導(dǎo)納對(duì)頻率的圖。

圖2是圖1a的saw諧振器結(jié)構(gòu)沿線2-2的橫截面視圖。

圖3是根據(jù)代表性實(shí)施例的saw諧振器的一部分的橫截面視圖。

圖4是根據(jù)代表性實(shí)施例的saw諧振器的一部分的橫截面視圖。

圖5是根據(jù)代表性實(shí)施例的包括saw諧振器結(jié)構(gòu)的濾波器的簡(jiǎn)化示意框圖。

具體實(shí)施方式

在以下詳細(xì)描述中，出于解釋且非限制的目的，闡述揭示具體細(xì)節(jié)的代表性實(shí)施例以便透徹理解本發(fā)明。然而，對(duì)于受益于本發(fā)明的一般技術(shù)人員將顯而易見的是，背離本文中揭示的具體細(xì)節(jié)的根據(jù)本發(fā)明的其它實(shí)施例保持在所附權(quán)利要求書的范圍內(nèi)。此外，可省略熟知設(shè)備及方法的描述以免模糊代表性實(shí)施例的描述。這些方法及設(shè)備顯然在本發(fā)明的范圍內(nèi)。

應(yīng)理解，本文中使用的術(shù)語(yǔ)出于僅描述特定實(shí)施例的目的，且并非意圖為限制性的。任何所定義術(shù)語(yǔ)又含所定義術(shù)語(yǔ)的如本發(fā)明的技術(shù)領(lǐng)域中通常理解及接受的技術(shù)及科技意義。

如本說(shuō)明書及所附權(quán)利要求書中使用，除非上下文另外清楚地指明，否則術(shù)語(yǔ)‘一’及‘所述’包含單數(shù)指示物及復(fù)數(shù)指示物兩者。因此，例如，‘一裝置’包含一個(gè)裝置及多個(gè)裝置。

如本說(shuō)明書及所附權(quán)利要求書中所使用，且除其普通意義外，術(shù)語(yǔ)‘基本’或‘基本上’意指具有可接受限度或程度。例如，‘基本上取消’意指所屬領(lǐng)域的一般技術(shù)人員將認(rèn)為取消是可接受的。

如本說(shuō)明書及所附權(quán)利要求書中所使用，且除其普通意義外，術(shù)語(yǔ)‘約’意指在所屬領(lǐng)域的一般人員可接受的限度或量?jī)?nèi)。例如，‘約相同’意指所屬領(lǐng)域的一般人員將認(rèn)為項(xiàng)被比作相同。

相對(duì)術(shù)語(yǔ)(例如“上方”、“下方”、“頂部”、“底部”、“上”及“下”)可用來(lái)描述各種元件相對(duì)于彼此的關(guān)系，如附圖中說(shuō)明。這些相對(duì)術(shù)語(yǔ)意圖涵蓋除附圖中描繪的定向外的不同裝置及/或元件的定向。例如，如果裝置相對(duì)于附圖中的視圖反轉(zhuǎn)，那么被描述為在另一元件“上方”的元件例如現(xiàn)將在所述元件“下方”。相似地，如果裝置相對(duì)于附圖中的視圖旋轉(zhuǎn)達(dá)90°，那么被描述為在另一元件“上方”或“下方”的元件現(xiàn)將“相鄰”于另一元件；其中“相鄰”意指鄰接另一元件，或在元件之間具有一或多個(gè)層、材料、結(jié)構(gòu)等。

根據(jù)代表性實(shí)施例，一種設(shè)備包括：硅(si)襯底，其具有第一表面及第二表面，所述硅襯底具有在約1000ω-cm到約15000ω-cm的范圍內(nèi)的電阻率(在室溫下)；及壓電層，其安置在所述襯底上方且具有第一表面及第二表面。

一種表面聲波(saw)濾波器包括多個(gè)saw諧振器結(jié)構(gòu)。所述多個(gè)saw諧振器結(jié)構(gòu)中的一或多者包括：硅(si)襯底，其具有第一表面及第二表面，所述硅襯底具有在1000ω-cm到約15000ω-cm的范圍內(nèi)的電阻率(在室溫下)；及壓電層，其安置在所述襯底上方且具有第一表面及第二表面。

圖1a是根據(jù)代表性實(shí)施例的saw諧振器結(jié)構(gòu)100的俯視圖。應(yīng)注意，saw諧振器結(jié)構(gòu)100意圖僅說(shuō)明可受益于本發(fā)明的裝置的類型。本發(fā)明預(yù)期到其它類型的saw諧振器，包含但不限于雙模saw(dms)諧振器及其結(jié)構(gòu)。預(yù)期到本發(fā)明的saw諧振器結(jié)構(gòu)100用于各種應(yīng)用。舉例來(lái)說(shuō)且如結(jié)合圖5所描述，多個(gè)saw諧振器結(jié)構(gòu)100可以串聯(lián)/并聯(lián)布置連接以提供梯式濾波器。

saw諧振器結(jié)構(gòu)100包括安置在襯底(圖1a中未展示)上方的壓電層103。根據(jù)代表性實(shí)施例，壓電層103包括下列項(xiàng)中的一者：鈮酸鋰(linbo3)，其常縮寫為ln；或鉭酸鋰(litao3)，其?？s寫為lt。

saw諧振器結(jié)構(gòu)100包括有源區(qū)域101，其包括安置在壓電層103上方的多個(gè)互相交叉的電極102，其中聲反射器104位于有源區(qū)域101的任一端上。在當(dāng)前描述的代表性實(shí)施例中，使用母線排結(jié)構(gòu)105進(jìn)行到saw諧振器結(jié)構(gòu)100的電連接。

如已知曉，諧振器電極的節(jié)距確定saw諧振器結(jié)構(gòu)100的諧振條件且因此確定操作頻率。具體來(lái)說(shuō)，互相交叉的電極在其之間布置有特定節(jié)距，且表面波在其波長(zhǎng)λ與電極的節(jié)距相同時(shí)被最強(qiáng)地激發(fā)。方程式f0＝v/λ描述諧振頻率(f0)(其通常是saw諧振器結(jié)構(gòu)100的操作頻率)與表面波的傳播速度(v)之間的關(guān)系。這些saw波包括如所屬領(lǐng)域的一般人員已知的瑞利(rayleigh)或李克(leaky)波，且形成saw諧振器結(jié)構(gòu)100的功能的基礎(chǔ)。

大體來(lái)說(shuō)，saw諧振器結(jié)構(gòu)100需要所要基模，所述基模通常是李克模。舉例來(lái)說(shuō)，如果壓電層103是42°旋轉(zhuǎn)lt，那么在互相交叉的電極102的平面(圖1a的坐標(biāo)系的x-y平面)中具有位移的剪切水平模是基模。此基模的位移基本上限于在壓電層103的上表面(例如，如圖2中描繪的第一表面210)附近。應(yīng)強(qiáng)調(diào)的是，42°旋轉(zhuǎn)lt壓電層103及剪切水平模僅說(shuō)明壓電層103及所要基模，且預(yù)期到其它材料及所要基模。

然而，建立常常稱為亂真模的其它非所要模。轉(zhuǎn)至圖1b，描繪說(shuō)明性42°旋轉(zhuǎn)lt壓電層103的導(dǎo)納對(duì)頻率的圖。所要基模(剪切水平模106)基本上限于壓電層103的上表面且具有串聯(lián)諧振頻率(fs)。然而，具有大于并聯(lián)諧振頻率(fp)的頻率的多個(gè)亂真模107可存在于壓電層103中。例如，如在全部揭示內(nèi)容以引用方式具體并入本文中的共同擁有的待審第14/835,679號(hào)美國(guó)專利申請(qǐng)案中描述，這些亂真模107通過壓電層103中產(chǎn)生的建立各種模(具有不同模形狀及頻率)的駐波的聲波來(lái)產(chǎn)生。更具體來(lái)說(shuō)，這些亂真模107通過壓電層103與saw諧振器結(jié)構(gòu)100的襯底的界面處的反射來(lái)產(chǎn)生。

亂真?？捎泻Φ赜绊憇aw諧振器及包含saw諧振器的裝置(例如，濾波器)的性能(如果沒有減輕)。更應(yīng)注意，如果第一濾波器包括一或多個(gè)saw諧振器且連接到具有與亂真模的頻率重疊的通帶的第二濾波器，那么第二濾波器的品質(zhì)(q)的銳減將發(fā)生。在s11參數(shù)的史密斯圓圖的所謂q圓上觀察到亂真模。q因數(shù)的這些銳減稱為“震動(dòng)”，且在q圓的東南象限中最強(qiáng)。如下文更充分地描述，壓電層103的厚度影響亂真模的頻率間隔以及其量值。根據(jù)代表性實(shí)施例，壓電層的厚度被選為相對(duì)薄以改良saw諧振器結(jié)構(gòu)100的熱消散，但不能過薄以便避免特定相對(duì)高量值的體波亂真模。有利地，通過如下文描述的本發(fā)明的各個(gè)方面實(shí)現(xiàn)這些亂真模的不利影響的顯著減輕。

圖2是圖1a中描繪的saw諧振器結(jié)構(gòu)100沿線2-2的橫截面視圖。saw諧振器結(jié)構(gòu)200包括安置在壓電層203下面的襯底208及安置在襯底208與壓電層203之間的層209。

如上文提及，壓電層203說(shuō)明性地包括ln或lt中的一者。大體來(lái)說(shuō)，在下文描述的代表性實(shí)施例中，壓電層203是先前制造且通過原子鍵合粘附到層209的晶片，如下文更充分地描述。

為壓電層203選擇的材料可劃分為兩種類型：已被長(zhǎng)期使用且具有高設(shè)計(jì)自由度的一種類型用于瑞利波襯底；具有較小設(shè)計(jì)自由度且設(shè)計(jì)受限的另一類型用于具有低損耗特性的李克波襯底且通過高聲速容易達(dá)到更高頻率，并且主要用于移動(dòng)通信。ln及l(fā)t材料常常用于寬帶濾波器，且根據(jù)濾波器規(guī)格，制造材料及切割角度不同。用于要求相對(duì)低損耗的應(yīng)用的濾波器通常需要李克波材料，而瑞利波材料主要用于要求低脈動(dòng)及低群延時(shí)特性的通信裝備。在瑞利波材料當(dāng)中，st切晶體具有如壓電材料的最佳溫度特性。

用于已知saw諧振器/濾波器應(yīng)用中的許多已知lt及l(fā)n壓電層摻雜有鐵(fe)以改良材料的結(jié)構(gòu)/機(jī)械強(qiáng)度。雖然在處理已知lt或ln壓電層期間有利，但這些機(jī)械加強(qiáng)的已知lt及l(fā)n壓電材料在其晶格結(jié)構(gòu)中具有偶極。經(jīng)fe摻雜的lt或ln層中產(chǎn)生的自由載流子增大安置這些已知lt及l(fā)n層所在的saw諧振器結(jié)構(gòu)的損耗角正切，從而最終負(fù)面地影響saw諧振器濾波器的品質(zhì)(q)因數(shù)及插入損耗。

相比之下，圖2的代表性實(shí)施例的壓電層203并非有意摻雜有鐵(fe)或任何其它材料以提供結(jié)構(gòu)/機(jī)械硬度及強(qiáng)度。換句話來(lái)說(shuō)，壓電層203基本上不含鐵(fe)，或其中不含鐵(fe)。應(yīng)注意，壓電層203直接鍵合到襯底208，或如下文及在上文并入的第14/835,679號(hào)美國(guó)專利申請(qǐng)案中所描述，壓電層203通過壓電層203與襯底208之間的層209鍵合到襯底208。襯底208或襯底208與層209的組合在進(jìn)一步處理期間提供合適結(jié)構(gòu)強(qiáng)度以制造saw諧振器結(jié)構(gòu)200從而允許壓電層203不摻雜有鐵或任何其它摻雜劑。

另外，在處理期間，將用于已知saw諧振器結(jié)構(gòu)中的許多已知lt及l(fā)n層引入到相對(duì)高溫、高還原氣氛。高還原氣氛在常稱為“黑化”的處理中歸因于還原步驟之后出現(xiàn)lt或ln層而將氧供體引入到壓電層。進(jìn)行黑化過程以提供與通過熱電效應(yīng)產(chǎn)生的表面電荷重組的供體。因而，通過在已知saw諧振器結(jié)構(gòu)中用氧摻雜lt或ln層，由襯底內(nèi)的電荷消散歸因于溫度梯度積累在表面上的任何電壓。然而，由氧摻雜劑提供的額外自由載流子增大寄生損耗，其顯示在不可接受損耗角正切、降低的插入損耗及降低的已知saw諧振器的q中。

相比之下，壓電層203未經(jīng)受高溫、高還原氣氛。因而，壓電層203并非有意摻雜有氧。有利地，與上文描述的已知所謂的經(jīng)黑化lt或ln層相比，壓電層203具有低損耗角正切。由如下文描述是硅的襯底208消散通過熱電效應(yīng)產(chǎn)生的任何表面電荷。

根據(jù)代表性實(shí)施例，代表性實(shí)施例的壓電層203并非有意摻雜有鐵或引入到高溫、高還原氣氛中以產(chǎn)生供體部位(即，并非有意摻雜有氧)。因而，壓電層具有大于約10¹²ω-cm且小于約10¹⁵ω-cm的直流電(dc)電阻率(在室溫下測(cè)量)；且在約500nm的光學(xué)波長(zhǎng)下具有大于約0.1cm^-1到小于約1.0cm^-1的光學(xué)吸收率。有利地，與已知鐵摻雜及氧摻雜壓電層相比，代表性實(shí)施例的壓電層203的損耗角正切是極低的。因此，顯著減輕與不良損耗角正切相關(guān)聯(lián)的損耗。

壓電層203(所謂‘白色’lt或lt層)使用上文并入的專利申請(qǐng)案或共同擁有的第14/866,394號(hào)及第15/009,801號(hào)美國(guó)專利申請(qǐng)案中描述的方法鍵合到襯底208，所述申請(qǐng)案的揭示內(nèi)容以引用方式具體并入到本文中。應(yīng)注意，壓電層203在背部研磨到所要厚度之后相對(duì)快速地鍵合到襯底208，且如上文提及的專利申請(qǐng)案中的一或多者中描述般進(jìn)行cmp拋光。應(yīng)注意，在室溫或接近室溫下執(zhí)行鍵合及背部研磨，借此避免歸因于熱電效應(yīng)的顯著電荷積累。然后對(duì)經(jīng)組合lt(或ln)/si襯底執(zhí)行進(jìn)一步處理以提供saw諧振器結(jié)構(gòu)。

如上文所提及，壓電層203的厚度被選為相對(duì)薄以改良saw諧振器結(jié)構(gòu)200的熱消散，但不能過薄以便避免特定相對(duì)高量值的體波亂真模。根據(jù)代表性實(shí)施例，壓電層具有在約5.0μm到約30.0μm的范圍內(nèi)的厚度。除提供在saw諧振器結(jié)構(gòu)及包括代表性實(shí)施例的saw諧振器結(jié)構(gòu)的saw濾波器中支持所要聲模的條件外，相對(duì)薄壓電層203可相對(duì)容易經(jīng)由硅襯底208消散熱。為此目的，lt及l(fā)n具有相對(duì)高熱阻。因此，lt或ln層(壓電層203)的厚度越大，消散其中產(chǎn)生的熱越難，且熱電電荷將積累的可能性越高。然而，通過將相對(duì)薄壓電層203提供在具有相對(duì)低熱阻的硅襯底208上方，將有效消散壓電層203中產(chǎn)生的熱。因而，硅襯底將起作用以始終保持跨壓電層203及襯底208的溫度梯度相對(duì)低。

根據(jù)代表性實(shí)施例，襯底208包括具有約100.0μm到約800.0μm的厚度的結(jié)晶硅，所述結(jié)晶硅可為多晶或單晶。如上文并入的申請(qǐng)案中描述，為了便于使用各種已知技術(shù)中的一或多者進(jìn)行微加工，選擇除其它考慮外還供用作襯底208而選擇的材料。大體來(lái)說(shuō)，襯底208包括具有相對(duì)高電阻率的材料。說(shuō)明性地，襯底208的電阻率(在室溫下測(cè)量)在約1000ω-cm到約15000ω-cm的范圍內(nèi)，以便改良包括saw諧振器結(jié)構(gòu)200的濾波器的性能。相對(duì)高電阻率起因于相對(duì)低載流子濃度，相對(duì)低載流子濃度減少saw諧振器到襯底208的耦合。有利地，可經(jīng)由代表性實(shí)施例的襯底208的并入避免實(shí)質(zhì)寄生損耗。說(shuō)明性地，襯底208可包括摻雜到相對(duì)高電阻率的單晶硅。

說(shuō)明性地，層209是氧化物材料，例如sio2或磷硅酸鹽玻璃(psg)、硼硅酸鹽玻璃(bsg)、熱生長(zhǎng)氧化物或承受拋光到高平滑程度的其它材料，如下文更充分地描述。層209通過例如化學(xué)氣相沉積(cvd)或等離子體增強(qiáng)化學(xué)氣相沉積(pecvd)的已知方法而沉積，或可熱生長(zhǎng)出。如上文并入的申請(qǐng)案中更充分地描述，層209拋光到在約0.05μm到約6.0μm的范圍內(nèi)的厚度。

壓電層203具有第一表面210及與第一表面210相對(duì)的第二表面211。相似地，層209具有第一表面212及第二表面213。如圖2中描繪，層209的第一表面212原子鍵合到壓電層203的第二表面211，如下文更充分描述。

襯底208具有第一表面214及與第一表面214相對(duì)的第二表面215。第一表面214具有跨越其的多個(gè)特征216。如上文所提及，非所要亂真模在壓電層203中開始且向下傳播到第一表面214。如第14/835,679號(hào)美國(guó)專利申請(qǐng)案中所描述，多個(gè)特征216以各種角度且在各種距離上反射非所要亂真模以相消地干擾壓電層203中的非所要亂真波，且可能使這些波的一部分能夠有利地轉(zhuǎn)換成所要saw波。又如下文更充分地描述，由多個(gè)特征216提供的反射促成通過聲波在壓電層203的第二表面211與層209的第一表面212的界面處的的反射產(chǎn)生的亂真模(即，駐波)的程度的降低。最終，由多個(gè)特征216提供的反射用來(lái)改良包括多個(gè)saw諧振器結(jié)構(gòu)200的裝置(例如，濾波器)的性能。

如上文并入的專利申請(qǐng)案中的一或多者中所描述，例如通過化學(xué)-機(jī)械拋光來(lái)拋光層209的第一表面212以便獲得如同具有相對(duì)低的高度均方根(rms)變差的表漆的“鏡面”。此低的高度rms變差顯著改良層209的第一表面212與壓電層203的第二表面211之間的接觸面積以改良第一表面212與第二表面211之間的原子鍵合。如已知曉，通過原子鍵合達(dá)成的鍵合強(qiáng)度與兩個(gè)表面之間的接觸面積成正比例。因而，改良第一表面212的平坦度/平滑度促成接觸面積的增大，借此改良層209到壓電層203的鍵合。如本文中所使用，術(shù)語(yǔ)原子平滑意指足夠平滑以提供足夠大接觸面積以提供層209與壓電層203之間(分別在層209的第一表面212與壓電層203的第二表面211的界面處)的足夠強(qiáng)的鍵合強(qiáng)度。

如上文并入的專利申請(qǐng)案中所描述，寄生亂真模對(duì)包括saw諧振器的裝置(例如，濾波器)的性能的影響的一個(gè)度量是品質(zhì)(q)因數(shù)。例如，寄生亂真模耦合在壓電層203的界面處且移除可用于所要saw模的能量且借此降低諧振器裝置的q因數(shù)。如已知曉，史密斯圓圖的q圓沿其圓周具有統(tǒng)一值。通過單位圓外的s11參數(shù)的降低描繪能量消耗(及因此q降低)的程度。應(yīng)注意，因?yàn)榧纳鷣y真模及其它聲損耗，所以可在s11參數(shù)的史密斯圓圖的所謂q圓上觀察到已知裝置的q的銳減。q因數(shù)的這些銳減被稱為“震動(dòng)”且在q圓的東南象限中最強(qiáng)。有利地，因?yàn)橥ㄟ^多個(gè)特征216達(dá)成的經(jīng)反射聲波的漫反射及隨附相位失配，與此類已知裝置相比，包括本發(fā)明的代表性實(shí)施例的saw諧振器結(jié)構(gòu)100的濾波器展示更小量值的“震動(dòng)”，且經(jīng)歷降低的“震動(dòng)”的稍微“擴(kuò)散”。

圖3是根據(jù)代表性實(shí)施例的saw諧振器結(jié)構(gòu)300的橫截面視圖。在上文中及在上文并入的第14/866,394號(hào)美國(guó)專利申請(qǐng)案中描述saw諧振器結(jié)構(gòu)300的許多方面及細(xì)節(jié)。常常，不重復(fù)這些共同方面及細(xì)節(jié)以便避免模糊當(dāng)前描述的代表性實(shí)施例的描述。

saw諧振器結(jié)構(gòu)300包括安置在壓電層303下面的襯底308及安置在襯底308與壓電層303之間的層309。

如上文所提及，壓電層303說(shuō)明性地包括ln或lt中的一者。大體來(lái)說(shuō)，在下文描述的代表性實(shí)施例中，壓電層303是先前制造且通過原子鍵合粘附到層309的晶片，如下文更充分地描述。

為壓電層303選擇的材料可劃分為兩種類型：已被長(zhǎng)期使用且具有高設(shè)計(jì)自由度的一種類型用于瑞利波襯底；具有更小設(shè)計(jì)自由度且設(shè)計(jì)受限的另一類型用于具有低損耗特性的李克波襯底且通過高聲速容易達(dá)到更高頻率，并且主要用于移動(dòng)通信。ln及l(fā)t材料常常用于寬帶濾波器，且根據(jù)濾波器規(guī)格，制造材料及切割角度不同。用于要求相對(duì)低損耗的應(yīng)用的濾波器通常要求李克波材料，而瑞利波材料主要用于要求低脈動(dòng)及低群延時(shí)特性的通信裝備。在瑞利波材料當(dāng)中，st切晶體具有如壓電材料的最佳溫度特性。

圖3的代表性實(shí)施例的壓電層303并非有意摻雜有鐵(fe)或任何其它材料以提供結(jié)構(gòu)/機(jī)械硬度及強(qiáng)度。換句話來(lái)說(shuō)，壓電層303基本上不含鐵(fe)，或其中不含鐵(fe)。應(yīng)注意，壓電層303直接鍵合到襯底308，或如在下文中及在上文并入的第14/835,679號(hào)美國(guó)專利申請(qǐng)案中所描述，壓電層303通過壓電層303與襯底308之間的層309鍵合到襯底308。襯底308或襯底308與層309的組合在進(jìn)一步處理期間提供合適結(jié)構(gòu)強(qiáng)度以制造saw諧振器結(jié)構(gòu)300以允許壓電層303不摻雜有鐵或任何其它摻雜劑。

另外，在處理期間，將用于已知saw諧振器結(jié)構(gòu)中的許多已知lt及l(fā)n層引入到相對(duì)高溫、高還原氣氛。高還原氣氛在常稱為“黑化”的處理中歸因于還原步驟之后出現(xiàn)lt或ln層而將氧供體引入到壓電層。進(jìn)行黑化過程以提供與由熱電效應(yīng)產(chǎn)生的表面電荷重組的供體。因而，在已知saw諧振器結(jié)構(gòu)中用氧摻雜lt或ln層，由襯底內(nèi)的電荷消散歸因于溫度梯度積累在表面上的任何電壓。然而，由氧摻雜劑提供的額外自由載流子增大寄生損耗，其顯示在不可接受損耗角正切、降低的插入損耗及已知saw諧振器的降低的q。

相比之下，壓電層303未經(jīng)受高溫、高還原氣氛。因而，壓電層303并非有意摻雜有氧。有利地，與上文描述的已知所謂的經(jīng)黑化lt或ln層相比，壓電層303具有低損耗角正切。由如下文描述是硅的襯底308消散通過熱電效應(yīng)產(chǎn)生的任何表面電荷。

根據(jù)代表性實(shí)施例，代表性實(shí)施例的壓電層303并非有意摻雜有鐵或引入到高溫、高還原氣氛中以產(chǎn)生供體部位(即，并非有意摻雜有氧)。因而，壓電層具有大于約10¹²ω-cm且小于約10¹⁵ω-cm的直流電(dc)電阻率(在室溫下測(cè)量)；且在約500nm的光學(xué)波長(zhǎng)下具有大于約0.1cm^-1到小于約1.0cm^-1的光學(xué)吸收率。有利地，與已知經(jīng)鐵摻雜及氧摻雜壓電層相比，代表性實(shí)施例的壓電層303的損耗角正切是極低的。因此，顯著減輕與不良損耗角正切相關(guān)聯(lián)的損耗。

壓電層303(所謂‘白色’lt或lt層)使用上文并入的專利申請(qǐng)案或共同擁有的第14/866,394號(hào)及第15/009,801號(hào)美國(guó)專利申請(qǐng)案中描述的方法鍵合到襯底308，所述案的揭示內(nèi)容以引用方式具體并入到本文中。應(yīng)注意，壓電層303在背部研磨到所要厚度之后相對(duì)快速地鍵合到襯底308，且如上文提及的專利申請(qǐng)案中的一或多者中描述般進(jìn)行cmp拋光。應(yīng)注意，在室溫或接近室溫下執(zhí)行鍵合及背部研磨，借此避免歸因于熱電效應(yīng)的顯著電荷積累。然后對(duì)經(jīng)組合lt(或ln)/si襯底執(zhí)行進(jìn)一步處理以提供saw諧振器結(jié)構(gòu)。

如上文所提及，壓電層303的厚度被選為相對(duì)薄以改良saw諧振器結(jié)構(gòu)300的熱消散，但不能過薄以便避免特定相對(duì)高量值的體波亂真模。根據(jù)代表性實(shí)施例，壓電層具有在約5.0μm到約30.0μm的范圍內(nèi)的厚度。除提供在saw諧振器結(jié)構(gòu)及包括代表性實(shí)施例的saw諧振器結(jié)構(gòu)的saw濾波器中支持所要聲模的條件外，相對(duì)薄壓電層303可相對(duì)容易經(jīng)由硅襯底308消散熱。為此目的，lt及l(fā)n具有相對(duì)高熱阻。因此，lt或ln層(壓電層303)的厚度越大，消散lt或ln層中產(chǎn)生的熱越難，且熱電電荷將積累的可能性越高。然而，通過將相對(duì)薄壓電層303提供在具有相對(duì)低熱阻的硅襯底308上方，將有效地消散壓電層303中產(chǎn)生的熱。因而，硅襯底將起作用以始終保持跨壓電層303及襯底308的溫度梯度相對(duì)低。

根據(jù)代表性實(shí)施例，襯底308包括具有約100.0μm到約800.0μm的厚度的結(jié)晶硅，所述結(jié)晶硅可為多晶或單晶。如上文并入的申請(qǐng)案中所描述，為了便于使用各種已知技術(shù)中的一或多者進(jìn)行微加工，選擇除其它考慮外還供用作襯底308選擇的材料。大體來(lái)說(shuō)，襯底308包括具有相對(duì)高電阻率的材料。說(shuō)明性地，襯底308的電阻率(在室溫下測(cè)量)在約1000ω-cm到約15000ω-cm的范圍內(nèi)，以便改良包括saw諧振器結(jié)構(gòu)300的濾波器的性能。相對(duì)高電阻率起因于相對(duì)低載流子濃度，相對(duì)低載流子濃度減少saw諧振器到襯底308的耦合。有利地，可經(jīng)由代表性實(shí)施例的襯底308的并入避免實(shí)質(zhì)寄生損耗，襯底308可包括相對(duì)高電阻率材料。說(shuō)明性地，襯底308可包括摻雜到相對(duì)高電阻率的單晶硅。

說(shuō)明性地，層309是氧化物材料，例如二氧化硅(sio2)或磷硅酸鹽玻璃(psg)、硼硅酸鹽玻璃(bsg)、熱生長(zhǎng)氧化物或承受拋光到高平滑程度的其它材料，如下文更充分地描述。層309通過例如化學(xué)氣相沉積(cvd)或等離子體增強(qiáng)化學(xué)氣相沉積(pecvd)的已知方法而沉積，或可熱生長(zhǎng)出。如下文更充分地描述，層309拋光到在約0.05μm到約6.0μm的范圍內(nèi)的厚度。

壓電層303具有第一表面310及與第一表面310相對(duì)的第二表面311。第二表面311具有跨越其的多個(gè)特征316。如上文所提及，非所要亂真模在壓電層303中開始且向下傳播到第二表面311。如第14/866,394號(hào)美國(guó)專利申請(qǐng)案中所描述，多個(gè)特征316以各種角度且在各種距離上反射非所要亂真模以相消地干擾壓電層303中的非所要亂真波，且可能使這些波的一部分能夠有利地轉(zhuǎn)換成所要saw波。又如下文更充分地描述，由多個(gè)特征316提供的反射促成通過聲波在壓電層303的第二表面311與層309的第一表面312的界面處的反射產(chǎn)生的亂真模(即，駐波)的程度的降低。最終，由多個(gè)特征316提供的反射用來(lái)改良包括多個(gè)saw諧振器結(jié)構(gòu)300的裝置(例如，濾波器)的性能。

襯底308具有第一表面314及與第一表面314相對(duì)的第二表面315。在代表性實(shí)施例中，襯底308經(jīng)歷化學(xué)-機(jī)械拋光(cmp)序列以制備第一表面以鍵合到層309，如下文所描述。

層309具有第一表面312及第二表面313。如上文所提及且如第14/866,394號(hào)美國(guó)專利申請(qǐng)案中更充分地描述，例如通過化學(xué)-機(jī)械拋光來(lái)拋光層309的第二表面313以便獲得如同具有相對(duì)低的高度均方根(rms)變差的表漆的“鏡面”。此低的高度rms變差顯著改良層309的第二表面313與襯底308的第一表面314之間的接觸面積以改良第一表面314與第二表面313之間的原子鍵合。如已知曉，通過原子鍵合達(dá)成的鍵合強(qiáng)度與兩個(gè)表面之間的接觸面積成正比例。因而，改良第二表面313的平坦度/平滑度促成接觸面積的增大，借此改良層309到襯底308的鍵合。如本文中所使用，術(shù)語(yǔ)原子平滑意指足夠平滑以提供足夠接觸面積以提供層309與襯底308之間(分別在層309的第二表面313與襯底308的第一表面314的界面處)的足夠強(qiáng)的鍵合強(qiáng)度。

圖4是根據(jù)代表性實(shí)施例描繪的saw諧振器結(jié)構(gòu)400的橫截面視圖。在上文中及在上文并入的第15/009,801號(hào)美國(guó)專利申請(qǐng)案中描述saw諧振器結(jié)構(gòu)400的許多方面及細(xì)節(jié)。常常，不重復(fù)這些共同方面及細(xì)節(jié)以便避免模糊當(dāng)前描述的代表性實(shí)施例的描述。

saw諧振器結(jié)構(gòu)400包括安置在壓電層403下面的襯底408、安置在襯底408上方的層409及安置在層409與壓電層403之間的硅層430。

如上文所提及，壓電層403說(shuō)明性地包括ln或lt中的一者。大體來(lái)說(shuō)，在下文描述的代表性實(shí)施例中，壓電層403是先前制造且通過原子鍵合粘附到層409的晶片，如下文更充分地描述。

為壓電層403選擇的材料可劃分為兩種類型：已被長(zhǎng)期使用且具有高設(shè)計(jì)自由度的一種類型用于瑞利波襯底；具有更小設(shè)計(jì)自由度且設(shè)計(jì)受限的另一類型用于具有低損耗特性的李克波襯底且通過高聲速容易達(dá)到更高頻率，并且主要用于移動(dòng)通信。ln及l(fā)t材料常常用于寬帶濾波器，且根據(jù)濾波器規(guī)格，制造材料及切割角度不同。用于要求相對(duì)低損耗的應(yīng)用的濾波器通常要求李克波材料，而瑞利波材料主要用于要求低脈動(dòng)及低群延時(shí)特性的通信裝備。在瑞利波材料當(dāng)中，st切晶體具有如壓電材料的最佳溫度特性。

壓電層403未經(jīng)受高溫、高還原氣氛。因而，與上文描述的已知所謂的經(jīng)黑化lt或ln層相比，壓電層403具有低損耗角正切。由如下文所描述是硅的襯底408消散通過熱電效應(yīng)產(chǎn)生的任何表面電荷。

根據(jù)代表性實(shí)施例，代表性實(shí)施例的壓電層403并非有意摻雜有鐵或引入到高溫、高還原氣氛中以產(chǎn)生供體部位(即，并非有意摻雜有氧)。因而，壓電層具有大于約10¹²ω-cm且小于約10¹⁵ω-cm的直流電(dc)電阻率(在室溫下測(cè)量)；且在約500nm的光學(xué)波長(zhǎng)下具有大于約0.1cm^-1到小于約1.0cm^-1的光學(xué)吸收率。有利地，與已知鐵摻雜及氧摻雜壓電層相比，代表性實(shí)施例的壓電層403的損耗角正切是極低的。因此，顯著減輕與不良損耗角正切相關(guān)聯(lián)的損耗。

壓電層403(所謂‘白色’lt或lt層)使用第15/009,801號(hào)美國(guó)專利申請(qǐng)案中描述的方法鍵合到襯底408，所述申請(qǐng)案的揭示內(nèi)容以引用方式具體并入到本文中。應(yīng)注意，壓電層403在背部研磨到所要厚度之后相對(duì)快速地鍵合到襯底408，且如上文提及的專利申請(qǐng)案中的一或多者中描述般進(jìn)行cmp拋光。應(yīng)注意，在室溫或接近室溫下執(zhí)行鍵合及背部研磨，借此避免歸因于熱電效應(yīng)的顯著電荷積累。然后對(duì)經(jīng)組合lt(或ln)/si襯底執(zhí)行進(jìn)一步處理以提供saw諧振器結(jié)構(gòu)。

如上文所提及，壓電層403的厚度被選為相對(duì)薄以改良saw諧振器結(jié)構(gòu)400的熱消散，但不能過薄以便避免特定相對(duì)高量值的體波亂真模。根據(jù)代表性實(shí)施例，壓電層具有在約5.0μm到約30.0μm的范圍內(nèi)的厚度。除提供在saw諧振器結(jié)構(gòu)及包括代表性實(shí)施例的saw諧振器結(jié)構(gòu)的saw濾波器中支持所要聲模的條件外，相對(duì)薄壓電層403可相對(duì)容易地經(jīng)由硅襯底408消散熱。為此目的，lt及l(fā)n具有相對(duì)高熱阻。因此，lt或ln層(壓電層403)的厚度越大，消散lt或ln層中產(chǎn)生的熱越難，且熱電電荷將積累的可能性越高。然而，通過將相對(duì)薄壓電層403提供在具有相對(duì)低熱阻的硅襯底408上方，將有效地消散壓電層403中產(chǎn)生的熱。因而，硅襯底將起作用以始終保持跨壓電層403及襯底408的溫度梯度相對(duì)低。

根據(jù)代表性實(shí)施例，襯底408包括具有約100.0μm到約800.0μm的厚度的結(jié)晶硅，結(jié)晶硅可為多晶或單晶。如上文并入的申請(qǐng)案中所描述，為了便于使用各種已知技術(shù)中的一或多者進(jìn)行微加工，選擇除其它考慮外還供用作襯底408選擇的材料。大體來(lái)說(shuō)，襯底408包括具有相對(duì)高電阻率的材料。說(shuō)明性地，襯底408的電阻率(在室溫下測(cè)量)在約1000ω-cm到約15000ω-cm的范圍內(nèi)，以便改良包括saw諧振器結(jié)構(gòu)400的濾波器的性能。相對(duì)高電阻率起因于相對(duì)低載流子濃度，相對(duì)低載流子濃度減少saw諧振器到襯底408的耦合。有利地，可經(jīng)由代表性實(shí)施例的襯底408的并入避免實(shí)質(zhì)寄生損耗，襯底408可包括相對(duì)高電阻率材料。說(shuō)明性地，襯底408可包括摻雜到相對(duì)高電阻率的單晶硅。

說(shuō)明性地，層409是氧化物材料，例如sio2或磷硅酸鹽玻璃(psg)、硼硅酸鹽玻璃(bsg)、熱生長(zhǎng)氧化物或承受拋光到高平滑程度的其它材料，如下文更充分地描述。層409通過例如化學(xué)氣相沉積(cvd)或等離子體增強(qiáng)化學(xué)氣相沉積(pecvd)的已知方法而沉積，或可熱生長(zhǎng)出。如第15/009,801號(hào)美國(guó)專利申請(qǐng)案中更充分地描述，層409拋光到約0.05μm到約6.0μm的范圍內(nèi)的厚度。

說(shuō)明性地，硅層430是多晶硅(多晶si)且使用例如等離子體增強(qiáng)化學(xué)氣相沉積(pecvd)或相似方法的已知方法沉積。在沉積完成之后，實(shí)行清潔步驟(例如已知濺鍍步驟)以從硅層430的第一表面431移除任何氧化物或碎片。此清潔步驟促成第一表面鍵合到壓電層403。此鍵合提供硅層430與壓電層403之間的良好粘附。

說(shuō)明性地，硅層430具有在約到saw波的波長(zhǎng)的約三分之一(λ/3)的范圍內(nèi)的厚度，其中由互相交叉的電極402(idt)的節(jié)距及聲音在媒體中的速度界定波長(zhǎng)(l＝va/2*pitch)。大體來(lái)說(shuō)，硅層430的厚度被選為足夠厚使得其是原子平滑且連續(xù)的，且不能過厚以免來(lái)自特征416的亂真模的所要散射不發(fā)生。為此目的，如果硅層430過薄，那么跨厚度的不均勻性可導(dǎo)致跨第一表面431的相對(duì)峰及谷以及下伏層的不完全覆蓋。這些峰及谷有害地減小第一表面431與壓電層403的第二表面411之間的接觸區(qū)域。相比之下，如果硅層430太厚，那么硅層430如同無(wú)特征416的襯底，從而允許非所要亂真模在無(wú)如由本發(fā)明的結(jié)構(gòu)達(dá)成的非相干反射的情況下傳播。

壓電層403具有第一表面410及與第一表面410相對(duì)的第二表面411。層409具有第一表面412及第二表面413，且硅層430具有第一表面431及第二表面432。如圖4中所描繪，硅層430的第一表面431原子鍵合到壓電層403的第二表面411，如第15/009,801號(hào)美國(guó)專利申請(qǐng)案中更充分地描述。

襯底408具有第一表面414及與第一表面414相對(duì)的第二表面415。第一表面414具有跨其的多個(gè)特征416。如上文所提及，非所要亂真模在壓電層403中開始且向下傳播到第一表面414。如第15/009,801號(hào)美國(guó)專利申請(qǐng)案中更充分地描述，多個(gè)特征416以各種角度且在各種距離上反射非所要亂真模以相消地干擾壓電層403中的非所要亂真波，且可能使這些波的一部分能夠有利地轉(zhuǎn)換成所要saw波。又如第15/009,801號(hào)美國(guó)專利申請(qǐng)案中更充分地描述，由多個(gè)特征416提供的反射促成通過聲波的在壓電層403的第二表面411與層409的第一表面412的界面處的反射產(chǎn)生的亂真模(即，駐波)的程度的降低。最終，由多個(gè)特征416提供的反射用來(lái)改良包括多個(gè)saw諧振器結(jié)構(gòu)400的裝置(例如，濾波器)的性能。

如第15/009,801號(hào)美國(guó)專利申請(qǐng)案中更多地描述，根據(jù)代表性實(shí)施例，例如通過化學(xué)-機(jī)械拋光來(lái)拋光硅層430的第一(上)表面431以便獲得如同具有相對(duì)低的高度均方根(rms)變差的表漆的“鏡面”。此低的高度rms變差顯著改良硅層430的第一表面431與壓電層403的第二表面411之間的接觸面積。因此，提供低的高度rms變差改良第一表面431與第二表面411之間的原子鍵合。如已知曉，通過原子鍵合達(dá)成的鍵合強(qiáng)度與兩個(gè)表面之間的接觸面積成正比例。因而，改良第一表面431的平坦度/平滑度促成接觸面積的增大，借此改良硅層430到壓電層403的鍵合。如本文中使用，術(shù)語(yǔ)原子平滑意指足夠平滑以提供足夠大接觸面積以提供硅層430與壓電層403之間(分別在硅層430的第一表面431與壓電層403的第二表面411的界面處)的足夠強(qiáng)的鍵合強(qiáng)度。

應(yīng)注意，如果用來(lái)形成硅層430的沉積序列導(dǎo)致原子平滑的第一側(cè)431，那么上文描述的用來(lái)提供硅層430的第一側(cè)431的所要平滑度的拋光序列可是不可避免的。

如上文所提及，在以選定拓?fù)溥B接時(shí)，多個(gè)saw諧振器可充當(dāng)電濾波器。圖5展示根據(jù)代表性實(shí)施例的電濾波器500的簡(jiǎn)化示意框圖。電濾波器500包括串聯(lián)saw諧振器501及并聯(lián)saw諧振器502。串聯(lián)saw諧振器501及并聯(lián)saw諧振器502可各自包括結(jié)合圖1a到4的代表性實(shí)施例描述的saw諧振器結(jié)構(gòu)100、200、300或400。如可了解，包括電濾波器500的saw諧振器結(jié)構(gòu)(例如，多個(gè)saw諧振器結(jié)構(gòu)100)可提供在共同襯底(例如，襯底108)上方，或可為安置在一個(gè)以上襯底(例如，一個(gè)以上襯底108)上方的多個(gè)個(gè)別saw諧振器結(jié)構(gòu)(例如，saw諧振器結(jié)構(gòu)100)。電濾波器500常稱為梯式濾波器，且可用于例如雙工器應(yīng)用中。應(yīng)強(qiáng)調(diào)的是，電濾波器500的拓?fù)鋬H是說(shuō)明性的且預(yù)期到其它拓?fù)?。此外，在各種應(yīng)用(包含但不限于雙工器)中預(yù)期到代表性實(shí)施例的聲諧振器。

各種組件、材料、結(jié)構(gòu)及參數(shù)僅通過說(shuō)明及實(shí)例且并非以任何限制意義而被包含?？紤]到本發(fā)明，所屬領(lǐng)域的技術(shù)人員可在保持于所附權(quán)利要求書的范圍內(nèi)同時(shí)確定其自身應(yīng)用以及所需組件、材料、結(jié)構(gòu)及裝備以實(shí)施這些應(yīng)用中來(lái)實(shí)施本發(fā)明。