CN109510607B - 具有碎形电极的声波mems共振器与滤波器及其制造方法 - Google Patents

具有碎形电极的声波mems共振器与滤波器及其制造方法 Download PDF

Info

Publication number
CN109510607B
CN109510607B CN201810959018.2A CN201810959018A CN109510607B CN 109510607 B CN109510607 B CN 109510607B CN 201810959018 A CN201810959018 A CN 201810959018A CN 109510607 B CN109510607 B CN 109510607B
Authority
CN
China
Prior art keywords
fractal
function
electrode
resonator
pattern
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
CN201810959018.2A
Other languages
English (en)
Other versions
CN109510607A (zh
Inventor
H·坎帕内拉-皮内达
钱优
R·库玛
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Singapore Business World Advanced Integrated Circuit Co ltd
Original Assignee
Singapore Business World Advanced Integrated Circuit Co ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Singapore Business World Advanced Integrated Circuit Co ltd filed Critical Singapore Business World Advanced Integrated Circuit Co ltd
Publication of CN109510607A publication Critical patent/CN109510607A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN109510607B publication Critical patent/CN109510607B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H03—ELECTRONIC CIRCUITRY
    • H03H—IMPEDANCE NETWORKS, e.g. RESONANT CIRCUITS; RESONATORS
    • H03H9/00—Networks comprising electromechanical or electro-acoustic devices; Electromechanical resonators
    • H03H9/46—Filters
    • H03H9/54—Filters comprising resonators of piezoelectric or electrostrictive material
    • H—ELECTRICITY
    • H03—ELECTRONIC CIRCUITRY
    • H03H—IMPEDANCE NETWORKS, e.g. RESONANT CIRCUITS; RESONATORS
    • H03H9/00—Networks comprising electromechanical or electro-acoustic devices; Electromechanical resonators
    • H03H9/02—Details
    • H03H9/02007—Details of bulk acoustic wave devices
    • H03H9/02157—Dimensional parameters, e.g. ratio between two dimension parameters, length, width or thickness
    • H—ELECTRICITY
    • H03—ELECTRONIC CIRCUITRY
    • H03H—IMPEDANCE NETWORKS, e.g. RESONANT CIRCUITS; RESONATORS
    • H03H9/00—Networks comprising electromechanical or electro-acoustic devices; Electromechanical resonators
    • H03H9/02—Details
    • H03H9/125—Driving means, e.g. electrodes, coils
    • H03H9/13—Driving means, e.g. electrodes, coils for networks consisting of piezoelectric or electrostrictive materials
    • H03H9/132—Driving means, e.g. electrodes, coils for networks consisting of piezoelectric or electrostrictive materials characterized by a particular shape
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B81—MICROSTRUCTURAL TECHNOLOGY
    • B81B—MICROSTRUCTURAL DEVICES OR SYSTEMS, e.g. MICROMECHANICAL DEVICES
    • B81B7/00—Microstructural systems; Auxiliary parts of microstructural devices or systems
    • B81B7/04—Networks or arrays of similar microstructural devices
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01P—WAVEGUIDES; RESONATORS, LINES, OR OTHER DEVICES OF THE WAVEGUIDE TYPE
    • H01P1/00—Auxiliary devices
    • H01P1/20—Frequency-selective devices, e.g. filters
    • H—ELECTRICITY
    • H03—ELECTRONIC CIRCUITRY
    • H03H—IMPEDANCE NETWORKS, e.g. RESONANT CIRCUITS; RESONATORS
    • H03H3/00—Apparatus or processes specially adapted for the manufacture of impedance networks, resonating circuits, resonators
    • H03H3/007—Apparatus or processes specially adapted for the manufacture of impedance networks, resonating circuits, resonators for the manufacture of electromechanical resonators or networks
    • H03H3/02—Apparatus or processes specially adapted for the manufacture of impedance networks, resonating circuits, resonators for the manufacture of electromechanical resonators or networks for the manufacture of piezoelectric or electrostrictive resonators or networks
    • H—ELECTRICITY
    • H03—ELECTRONIC CIRCUITRY
    • H03H—IMPEDANCE NETWORKS, e.g. RESONANT CIRCUITS; RESONATORS
    • H03H9/00—Networks comprising electromechanical or electro-acoustic devices; Electromechanical resonators
    • H03H9/02—Details
    • H03H9/02007—Details of bulk acoustic wave devices
    • H03H9/02086—Means for compensation or elimination of undesirable effects
    • H03H9/0211—Means for compensation or elimination of undesirable effects of reflections
    • H—ELECTRICITY
    • H03—ELECTRONIC CIRCUITRY
    • H03H—IMPEDANCE NETWORKS, e.g. RESONANT CIRCUITS; RESONATORS
    • H03H9/00—Networks comprising electromechanical or electro-acoustic devices; Electromechanical resonators
    • H03H9/02—Details
    • H03H9/02007—Details of bulk acoustic wave devices
    • H03H9/02086—Means for compensation or elimination of undesirable effects
    • H03H9/02118—Means for compensation or elimination of undesirable effects of lateral leakage between adjacent resonators
    • H—ELECTRICITY
    • H03—ELECTRONIC CIRCUITRY
    • H03H—IMPEDANCE NETWORKS, e.g. RESONANT CIRCUITS; RESONATORS
    • H03H9/00—Networks comprising electromechanical or electro-acoustic devices; Electromechanical resonators
    • H03H9/15—Constructional features of resonators consisting of piezoelectric or electrostrictive material
    • H03H9/205—Constructional features of resonators consisting of piezoelectric or electrostrictive material having multiple resonators

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Acoustics & Sound (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Computer Hardware Design (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • Piezo-Electric Or Mechanical Vibrators, Or Delay Or Filter Circuits (AREA)
  • Micromachines (AREA)

Abstract

本发明涉及具有碎形电极的声波MEMS共振器与滤波器及其制造方法，提供了设计具有碎形几何的体内声波(BAW)共振器的方法以及所形成的装置。实施例包含：提供一碎形产生函数；提供三条或更多条线段；将该碎形产生函数应用于该等三条或更多条线段中的每一线段，而形成三条或更多条各别的碎形线段，该等三条或更多条碎形线段中的每一碎形线段具有一各别的起点及终点、以及至少四条子线段；以及将该等三条或更多条碎形线段中的每一碎形线段的一终点连接到该等三条或更多条碎形线段中的另一碎形线段的一接续的起点，而形成代表一BAW共振器的一电极的面积的一闭合回路轮廓线，该闭合回路轮廓线具有大于一且小于二的一碎形维度。

Description

具有碎形电极的声波MEMS共振器与滤波器及其制造方法
技术领域
本发明的揭示涉及声波滤波器及共振器。本发明的揭示尤其适用于无线行动装置及小型细胞(small cell)应用中使用的体内声波(Bulk Acoustic Wave；简称BAW)共振器及滤波器。
背景技术
BAW共振器、滤波器、及其他组件被广泛用于诸如4G(***移动通信)或长期演进技术(Long Term Evolution；简称LTE)通讯等的高频应用，以便移除不需要的频率且改善信号质量。在2吉赫(gigahertz；简称GHz)至16吉赫的有效工作频率范围内，BAW组件也具有要求减小尺寸而适应较高带宽的设计优势。因而限制了该等组件的电路占位面积(footprint)，同时使该等组件实际运用于要求高的3G、4G、及未来的宽带应用。然而，BAW滤波器易于受到不需要的侧向波(lateral wave)传播的影响，而此种侧向波传播将影响到质量(Q)因子(Q因子是滤波器将某些频率上的信号选择性地滤波的质量的度量)。侧向波也使BAW滤波器呈现将重迭目标(预期的)BAW共振模式的杂散共振(spurious resonance)模式行为。结果通过BAW滤波器的频率或波长范围是不可靠的。
因而存在对能够形成可呈现高Q因子及较佳的侧向波响应的BAW共振器及滤波器的方法及其形成的装置的需求。
发明内容
本发明揭示的一观点是一种设计具有碎形几何(fractal geometry)的BAW共振器的方法。
本发明揭示的另一观点是一种具有碎形维度(fractal dimension)的BAW共振器。
下文的说明中将述及本发明揭示的额外观点及其他特征，且本领域技术人员在研究了下文之后在某种程度上将易于得知该等额外观点及其他特征，或者可自对本发明揭示的实施而学习到该等额外观点及其他特征，并且可实现且获得本发明揭示的该等优点。
根据本发明的揭示，一方法可在某种程度上实现某些技术效果，该方法包含下列步骤：提供一碎形产生函数；提供三条或更多条线段；将该碎形产生函数应用于该等三条或更多条线段中的每一线段，而形成三条或更多条各别的碎形线段，该等三条或更多条碎形线段中的每一碎形线段具有一各别的起点及终点、以及至少四条子线段；以及将该等三条或更多条碎形线段中的每一碎形线段的一终点连接到该等三条或更多条碎形线段中的另一碎形线段的一接续的起点，而形成代表一BAW共振器的一电极的面积(area)的一闭合回路轮廓线，该闭合回路轮廓线具有大于一且小于二的一碎形维度。
本发明揭示的各观点包含：该碎形产生函数是一Koch函数、一其他的参量化碎形函数、或进行参量化及碎形化的一任意适当的函数。其他的观点包含：该Koch函数的一参数包含该等三条或更多条线段的单位长度、一等边三角形的角度值、一等边三角形的周长、一等边三角形的面积、一等边三角形的高度、一迭代阶数(iteration order)值、或以上各项的一组合。另一观点包含：该Koch函数使该等三条或更多条线段形成一雪花形闭合回路轮廓线。进一步的观点包含：根据对该闭合回路轮廓线的分析以及该BAW共振器的规格信息而决定是否符合该BAW共振器的一目标Q因子、一目标面积、及一目标周长。另一观点包含：决定是否符合该目标Q因子、该目标面积、及该目标周长包含根据模型化或粒子计数(particle counting)而分析该闭合回路轮廓线。又一观点包含：将该碎形产生函数应用于该闭合回路轮廓线的该等三条或更多条碎形线段中的每一碎形线段，而形成一更新闭合回路轮廓线，直到符合该BAW共振器的该目标Q因子、该目标面积、及该目标周长为止。
本发明揭示的另一观点是一种装置，该装置包含：由导电材料构成的一第一电极，其中至少一第一电极的周长由大于一且小于二的碎形维度的一闭合回路轮廓以及一参量化碎形函数或进行参量化及碎形化的一任意适当的函数所界定；邻近该第一电极的一声层，该第一电极介接该声层的一第一平面；以及邻近该声层的一第二电极，该第二电极由导电材料构成，且介接该声层的一第二平面。
该装置的观点包含：该第二电极具有该碎形维度，且根据该参量化碎形函数或进行参量化及碎形化的该任意适当的函数而产生该第二电极的图案。其他观点包含：该参量化碎形函数是一Koch函数、一Cesare函数、一Cantor函数、一Sierpienski函数、或一Peano函数。另一观点包含：该声层是一压电材料。进一步的观点包含：该第二电极与该声层的该第二平面的介接以及该第一电极与该声层的该第一平面的介接分别形成一共振器或多个BAW共振器。另一观点包含一些互连，用以在操作上耦合该多个BAW共振器，而形成一声波滤波器，其中该第二电极与该第一电极的介接形成一个以上的共振器。
本发明揭示的一进一步的观点是一种方法，该方法包含下列步骤：提供一共振器的一目标Q因子；提供代表一第一电极的一第一图案，该图案具有一闭合回路轮廓线，该闭合回路轮廓线具有根据一参量化碎形函数或进行参量化及碎形化的一任意适当的函数的碎形维度，该等碎形维度大于一且小于二；提供代表将与该第一电极分层的一第二电极的面积的一第二图案，该第二图案与该第一图案的分层代表该共振器的有效面积；以及根据该面积及该闭合回路轮廓线的周长而决定是否符合该共振器的该目标Q因子。
本发明揭示的各观点包含：决定是否符合该目标Q因子的该步骤包含根据模型化或粒子计数而分析该闭合回路轮廓线。进一步的观点包含下列步骤：更新该第一图案，直到符合该共振器的该目标Q因子为止，其中该目标Q因子是根据该共振器的规格信息；以及一旦符合了该Q因子之后，储存该更新第一图案，作为用于形成该第一电极的最终图案。另一观点包含：其中更新该第一图案的该步骤包含下列步骤：将一碎形产生函数应用于该闭合回路轮廓线，该碎形产生函数具有该闭合回路轮廓线的该碎形维度的自相似性(self-similarity)。又一观点包含下列步骤：更新该第二图案，直到符合该共振器的该目标Q因子为止，其中该目标Q因子是根据该共振器的规格信息；以及一旦符合了该Q因子之后，储存该更新第二图案，作为用于形成该第二电极的最终图案。另一观点包含：其中更新该第二图案的该步骤包含下列步骤：将一碎形产生函数应用于该第二图案的该闭合回路轮廓线，该第二图案的该闭合回路轮廓线具有根据一参量化碎形函数或进行参量化及碎形化的一任意适当的函数的碎形维度，该等碎形维度大于一且小于二。一进一步的观点包含：其中该碎形产生函数具有该第二图案的该闭合回路轮廓线的该等碎形维度的自相似性。
本领域技术人员若参阅下文中的详细说明，将可易于了解本发明揭示的额外观点及技术效果，其中只是以举例说明预期用于实现本发明的揭示的最佳模式的方式说明本发明揭示的实施例。如将可了解的，在不脱离本发明的揭示的情形下，本发明的揭示能够有其他不同的实施例，且其数个细节能够在各明显的方面上被修改。因此，各图式及说明在本质上被视为例示性，且不被视为限制性。
附图说明
将参照各附图而以举例方式且非限制方式说明本发明的揭示，在该等附图中，相像的参考编号参照到类似的组件，且其中：
图1A至1C根据一实施例而以示意方式示出设计具有碎形维度的一BAW共振器的一操作流程；
图2A至2C根据另一实施例而以示意方式示出具有碎形维度的一BAW共振器的例示性能度量；
图3A及3B是根据另一实施例而设计具有碎形维度的一BAW共振器的一程序的流程图；
图4A至4C是根据另一实施例而提高一BAW共振器的Q因子的一程序的流程图；以及
图5根据一进一步的实施例而以示意方式示出有具有碎形几何的电极的一BAW共振器的组件的一重迭图。
主要组件符号说明：
101、101a、101b、101c、101d 线段
101'、101”、101a”、101b”、101c”、101d”、203、211、217 碎形线段
103、103a、103b、103c、103d 起点
105、105a、105b、105c、105d 终点
107、205 产生函数
109、111、113、115、117、119、121、123、125、127、129、131、133、135、137、139、141、143、145、147 子线段
109a、111a、113a、115a 碎形维度
130、201、207、209、213、215、219 闭合回路轮廓线
149 阴影区域
500 体内声波共振器
501a 第一电极
501b 第二电极
503 厚度
505 声层。
具体实施方式
在下文的说明中，为了解说，述及了许多特定细节，以便提供对各实施例的彻底了解。然而，显然可在没有这些特定细节或利用等效安排的情形下实施该等实施例。在其他的情形中，以方块图的形式示出现有的结构及装置，以便避免非必要地模糊了各实施例。此外，除非另有指示，否则本说明书及权利要求中使用的表示成分的量、比率、及数值属性、以及反应条件等的所有数字将被理解为在所有的情况中被术语“大约”修饰。
本发明的揭示处理且解决诸如共振器及滤波器等的BAW组件易于受到将降低性能的不需要的侧向波的影响的目前的问题。尤其通过形成根据一参量化碎形函数或进行参量化及碎形化的一任意适当的函数而设计的以碎形维度为特征的BAW共振器的电极，而解决该问题。本发明的揭示进一步处理且解决设计具有较佳的Q因子的BAW组件的问题。尤其通过根据具有根据一参量化碎形函数或进行参量化及碎形化的一任意适当的函数而产生的碎形维度的一闭合回路轮廓线的面积而决定是否符合一目标Q因子，而解决该问题。
根据本发明揭示的实施例的方法包含：提供一碎形产生函数。提供三条或更多条线段，且将该碎形产生函数应用于该等三条或更多条线段中的每一线段，而形成三条或更多条各别的碎形线段，该等三条或更多条碎形线段中的每一碎形线段具有一各别的起点及终点、以及至少四条子线段。将该等三条或更多条碎形线段中的每一碎形线段的一终点连接到该等三条或更多条碎形线段中的另一碎形线段的一接续的起点，而形成代表一BAW共振器的一电极的面积的一闭合回路轮廓线，该闭合回路轮廓线具有大于一且小于二的一碎形维度。
本领域技术人员若参阅下文中的详细说明，将可易于了解另外的其他观点、特征、及技术效果，其中只是以举例说明所预期的最佳模式的方式示出且说明较佳实施例。本发明的揭示能够有其他不同的实施例，且其数个细节能够在各明显的方面上被修改。因此，各图式及说明在本质上被视为例示性，且不被视为限制性。
图1A至1C根据一实施例而以示意方式示出设计具有碎形维度的一BAW共振器的一操作流程。举例而言，可以一或多个计算机驱动的、机器驱动的、基于设计的、基于制造的、或其他自动化执行(为了图示的方便而未被示出)的方式执行该操作流程。该等图式示出根据一产生函数用于形成代表一例示BAW共振器的面积/周长的一闭合回路轮廓线而执行的处理的各线段之间存在的一自相似关系。在各实施例中，碎形维度参照到根据一参量化碎形函数或进行参量化及碎形化的一任意适当的函数的一电极的图案产生、及/或用于界定一BAW共振器的周长的闭合回路轮廓线的碎形维度。
请参阅图1A，长度为L的一线段101被提供作为一产生函数107的一输入，其中该线段101具有一起点103，且终止于一终点105(迭代i＝0(无碎形化))。产生函数107可以是被执行为用于对被输入的数据进行转换及/或运算而产生预期处理结果的一或多个数学运算的任何已知的参量化碎形函数或进行参量化及碎形化的任意适当的函数。举例而言，在该例子中，产生函数107是能够递归地改变一线段101而产生具有碎形维度的一碎形线段101'(迭代i＝1)的一Koch函数。在某些实施例中，产生函数107的输入可包含线段101的长度L、一角度值、高度、将被以数学方式施加到线段101的一等边三角形的周长或面积、用于处理该输入的一迭代阶数值i、或以上各项的一组合。
碎形线段101'代表由于上述的输入而由产生函数107产生的一输出。在每一例子中，对应于该线段(例如，线段101)的该碎形线段(例如，碎形线段101')将有至少四条新的子线段(例如，子线段109、111、113、及115)。举例而言，输出(碎形线段101')是线段101的一变形，该变形有相同的长度L，但是具有被施加到线段101的一部分而形成一碎形的一个三角形元素。碎形(fractal)是具有自相似结构(亦即，该结构可根据自身而被界定)的任何邻接安排的线或图案。
请参阅图1B，碎形线段101'然后可被输入到产生函数107，而产生一进一步迭代的碎形线段101'(亦即，碎形线段101”(迭代i＝2))，该碎形线段101'具有与线段101及碎形线段101'相同的长度L，但是具有被施加到子线段109、111、113、及115中的每一子线段的一个三角形元素，因而形成了碎形线段101'的每一原始子线段的至少四个新的子线段，例如，分别形成了：117、119、121、及123；125、127、129、及131；133、135、137、及139；以及141、143、145、及147(亦即，子线段109-115中的每一子线段共有24＝16个新的子线段)。请注意，图1B的碎形线段101”的比例只是为了图示的方便，且线段101以及碎形线段101'及101”的长度L是相同的。按照该例子，对于产生函数107的每一迭代i而言，子线段的数目如下式所示：
子线段的数目＝2ixN，
其中该例子中的N＝i＝2。
请参阅图1C，根据以与图1A及1B有关的方式说明的该迭代操作流程而形成一闭合回路轮廓线130。在该例子中，分别提供了诸如线段101a、101b、101c、及101d(为了图示的方便而未被示出)等的四条线段，每一线段有一长度L以及起点及终点103a及105a、103b及105b、103c及105c、以及103d及105d。如前文所述，该等四条线段101a、101b、101c、及101d然后被输入到诸如一Koch函数等的产生函数107，且经由两个迭代而被处理。因此，每一产生的碎形线段101a”、101b”、101c”、及101d”具有与图1B的碎形线段101”的该等子线段相同的16条子线段(2ixN)，例如，具有：子线段117、119、121、及123；125、127、129、及131；133、135、137、及139；以及141、143、145、及147。然后，碎形线段101a”、101b”、101c”、及101d”中的每一碎形线段的一终点(例如，终点105a、105b、105c、及105d被分别连接到四条线段的另一线段的一接续的起点(例如，起点103a、103b、103c、及103d)。例如，碎形线段101d”的终点105d被调整成在一共同点(105d/103a)上与碎形线段101a”的起点103a相交，且其他的碎形线段依此类推，直到所有的碎形线段101a”、101b”、101c”、及101d”形成闭合回路130为止。该等共同点对应于用于界定用于形成闭合回路130的对应的碎形线段101a”、101b”、101c”、及101d”的相对位置及/或定向的二维坐标x及y。因此，自线段101a”、101b”、101c”、及101d”的加入/连接而产生闭合回路轮廓线130。
在该实施例中，图中被示为阴影区域149的该闭合回路轮廓线130包封的产生区域代表一电极的面积。以碎形线段101a”、101b”、101c”、及101d”的长度总和表示的闭合回路轮廓线130的周长代表该电极的周长。按照该方法，闭合回路轮廓线130的特征为根据产生函数107且如图1B中更详细示出的诸如109a、111a、113a、及115a；109b、111b、113b、及115b；109c、111c、113c、及115c；以及109d、111d、113d、及115d等的碎形维度(为了图示的方便，并未示出碎形维度109b、111b、113b、115b至109d、111d、113d、及115d)。如将于本说明书中进一步说明的，将碎形维度包含在BAW共振器的电极的设计及制造内将导致较佳的Q因子。
虽然该等上述实施例有关产生器107的Koch函数，但是亦可替代地采用任何其他的参量化碎形函数或进行参量化及碎形化的一任意适当的函数。例如，产生器107可执行诸如一Cesare函数、Cantor函数、Sierpienski函数、Peano函数、三角脉冲函数、方形脉冲函数、或被碎形化而提高预期共振器的周长与面积比及该共振器的Q因子的任何其他函数等的一参量化碎形函数。
图2A至2C根据另一实施例而示出具有碎形维度的一BAW共振器的例示性能度量(performance metric)。在图2A至2C中，示出与有不同的碎形维度的不同的闭合回路轮廓线相关联的Q因子。滤波器或其他调谐电路(tuned circuit)的质量因子提供了该滤波器或其他调谐电路在高频环境中的性能的指示。具体而言，该Q因子指示一BAW滤波器(亦即，由多个BAW共振器构成的一BAW滤波器)内的能量损失。具有较大的能量保持或Q因子时，BAW滤波器电路变得更为锐滚降(sharper)，且对于与该BAW滤波器电路被设计要滤波的频率范围对应的信号的识别更为切合。相反地，具有较小的能量保持或Q因子时，转化为该滤波器识别其目标带宽范围内的特定信号的较差性能。
与一BAW滤波器相关联的Q因子可能随着其设计特性而改变。除了其他因素外，该滤波器的尺寸及形状影响到其共振能阶。请参阅图2A，决定(例如，经由分析或模拟而决定)由产生函数205的第一阶迭代(i＝1)产生的具有一碎形线段203的自相似性的一闭合回路轮廓线201发生了665的Q因子。碎形线段203的特征为一特定三角形面积、高度等的参数。相同碎形线段203的对应于产生函数205的第二阶(i＝2)迭代的进一步碎形化导致形成了具有一对应的703的Q因子的一闭合回路轮廓线207。该进一步碎形化导致Q因子的6.8％增加。
在图2B中，决定(例如，经由分析或模拟而决定)由产生函数205的第一阶迭代(i＝1)产生的具有一碎形线段211的自相似性的一闭合回路轮廓线209发生了682的Q因子。碎形线段211的特征为一特定三角形面积、高度等的参数。相同碎形线段211的对应于产生函数205的第二阶(i＝2)迭代的进一步碎形化导致形成了具有一对应的691的Q因子的一闭合回路轮廓线213。该进一步碎形化导致Q因子的1.3％增加。
在图2C中，决定(例如，经由分析或模拟而决定)由产生函数205的第一阶迭代(i＝1)产生的具有一碎形线段217的自相似性的一闭合回路轮廓线215发生了603的Q因子。碎形线段217的特征为一特定三角形面积、高度等的参数。相同碎形线段217的对应于产生函数205的第二阶(i＝2)迭代的进一步碎形化导致形成了具有一对应的679的Q因子的一闭合回路轮廓线219。该进一步碎形化导致Q因子的11.2％增加。
在图2A至2C的该等实施例中，自i＝1到i＝2的碎形化(第一阶至第二阶Koch函数结构)导致提高的Q因子。在其他实施例中，可在设计及制造限制内执行额外的迭代。该被决定的Q因子部分地根据分别具有图2A至2C的各别闭合回路轮廓线201及207、209及213、以及215及219的碎形维度的一BAW共振器的一电极的所形成的周长及/或面积。在分析期间可为了评量基准(benchmarking)而校准Q因子，且分析技术可包括模型化、或粒子计数等的技术。
图3A及3B是根据另一实施例而设计具有碎形维度的一BAW共振器的一程序的流程图。在一实施例中，程序300被实施为一或多个软件指令，及/或被实施在诸如包含一处理器及一内存的一芯片组(为了图示的方便而未被示出)中。
在程序300(图3A)的步骤301及303中，分别提供了一碎形产生函数以及三条或更多条线段。如前文所述，该碎形产生函数可以是用于对该等三条或更多条线段操作的一Koch函数、其他的参量化碎形函数或进行参量化及碎形化的一任意适当的函数。该Koch函数的参数可包含该等三条或更多条线段的单位长度、一等边三角形的角度值、一等边三角形的周长、一等边三角形的面积、一等边三角形的高度、一迭代阶数值、或以上各项的一组合。该等碎形维度大于一且小于二，且于使用Koch函数时，该等三条或更多条线段产生的图案像一雪花形闭合回路轮廓线或其他的递归结构。
在步骤305中，该碎形产生函数被应用于该等三条或更多条线段诸的每一线段，而形成三条或更多条各别的碎形线段，该等三条或更多条碎形线段中的每一碎形线段具有一各别的起点及终点、以及至少四条子线段。在步骤307中，该等三条或更多条碎形线段中的一碎形线段的终点被连接到该等三条或更多条碎形线段中的另一碎形线段的一接续的起点，而形成代表一BAW共振器的一电极的面积的一闭合回路轮廓线，该闭合回路轮廓线具有大于一且小于二的一碎形维度。
在程序308(图3B)的步骤309中，根据该闭合回路轮廓线而决定是否符合该BAW共振器的一目标Q因子、一目标面积、及一目标周长。如前文所述，对该闭合回路轮廓线的分析是根据模型化或粒子计数。此外，该目标Q因子、目标面积、及目标周长是根据该BAW共振器的规格信息。
在步骤311中，将该碎形产生函数应用于该闭合回路轮廓线的该等三条或更多条碎形线段中的每一碎形线段，而形成一更新闭合回路结构，直到符合该BAW共振器的该目标Q因子、目标面积、及目标周长为止。该更新闭合回路轮廓线包含三条或更多条具有该碎形产生函数以及该等三条或更多条碎形线段中的每一碎形线段的自相似性的更新碎形线段。如前文所述，该更新闭合回路轮廓线对应于用于实现该BAW共振器的所形成的电极的增加的碎形化的该碎形产生函数的第i阶迭代。
图4A至4C是根据另一实施例而提高一BAW共振器的Q因子的一程序的流程图。在一实施例中，程序400被实施为一或多个软件指令，及/或被实施在诸如包含一处理器及一内存的一芯片组(为了图示的方便而未被示出)中。
在程序400(图4A)的步骤401中，提供一共振器的目标Q因子。在步骤403中，提供代表一第一电极的一第一图案作为诸如一输入。如前文所述，该图案具有一闭合回路轮廓线，该闭合回路轮廓线具有根据一参量化碎形函数或进行参量化及碎形化的一任意适当的函数的碎形维度，该碎形维度大于一且小于二。其中该参量化碎形函数是一Koch函数，且该闭合回路轮廓线的图案为一雪花形闭合回路轮廓线。
在步骤405中，提供代表将与该第一电极分层的一第二电极的面积的一第二图案，该第二图案与该第一图案的分层代表该共振器的有效面积。在步骤407中，根据该面积及该闭合回路轮廓线的周长而决定是否符合该共振器的该目标Q因子。该决定步骤可包含：根据模型化或粒子计数而分析该闭合回路轮廓线。
在程序408(图4B)的步骤409中，更新该第一图案，直到符合该共振器的该目标Q因子为止。例如，更新该第一图案的该步骤包含：将一碎形产生函数应用于该闭合回路轮廓线，该碎形产生函数具有该闭合回路轮廓线的该等碎形维度的自相似性。如前文所述，该目标Q因子是根据该共振器的规格信息。在步骤411中，储存该更新第一图案，作为用于形成该第一电极的最终图案。
在程序412(图4C)的步骤413中，更新该第二图案，直到符合该共振器的该目标Q因子为止，该目标Q因子是根据该共振器的规格信息。该第二图案的设计特性可随着该共振器的应用要求而改变。例如，在一例子中，该第二图案可具有一闭合回路轮廓线，该闭合回路轮廓线具有根据该参量化碎形函数或进行参量化及碎形化的该任意适当的函数的碎形维度。在这种情况下，该等碎形维度大于一且小于二，因而匹配该第一图案及该第一电极的特性。或者，该第二图案可能是没有碎形维度，而将所形成的该共振器的碎形几何降低到只有该第一电极。
在步骤415中，储存该更新第二图案，作为用于形成该第二电极的最终图案。在某些例子中，该等储存步骤411及415可对应于一设计、计划、建造、或制造程序的实现。例如，可将该最终图案提供给一微影处理装置，以便可能将该电极显影。
图5根据一进一步的实施例而以示意方式示出有具有碎形几何的电极的一BAW共振器的组件的一重迭图。BAW共振器500包含由一导电材料构成的一第一电极501a，该电极具有碎形维度，且根据用于提供共振器的有效面积的一参量化碎形函数或进行参量化及碎形化的一任意适当的函数而产生该电极的图案。可以代表该第一电极501a的面积的一闭合回路轮廓线界定共振器500的面积，其中该闭合回路轮廓线具有碎形维度以及对该参量化碎形函数或进行参量化及碎形化的该任意适当的函数的自相似性。
如该图所示，该等碎形维度透过电极501a的厚度503而被蚀刻到电极501a，以便影响通过该第一电极邻近的一声层505而共振的驻波(standing wave)。第一电极501a与声层505的第一平面介接。举例而言，以一薄膜压电材料构成声层505。
BAW共振器500进一步包含由导电材料构成的一第二电极501b。在该例子中，第二电极501b与声层505的一第二平面介接，以便提供共振器的有效面积。请注意，该第一及第二电极501a及501b的重迭面积分别构成了BAW共振器500的总面积。依照该组态，声层505分别被夹在第一与第二电极501a与501b之间。
在该例子中，第二电极501b是没有碎形维度的一方形电极。或者，第二电极501b可具有碎形维度，且根据被用于形成该第一电极501a的该参量化碎形函数或进行参量化及碎形化的该任意适当的函数而产生该第二电极501b的图案。可根据所需的Q因子及/或应用要求而相应地决定且应用任一方法。
作为具有碎形维度的一完全形成的共振器500，该共振器可被进一步配置成具有一或多个布拉格反射器(Bragg reflector)层，且该一或多个布拉格反射器层被进一步分层在一被牢固地安装的BAW共振器的组态中的一衬底(为了图示的方便而未被示出)之上。
或者，一BAW滤波器可包含多个BAW共振器500(为了图示的方便而未被示出)。该等BAW共振器500中的每一BAW共振器500具有根据一参量化碎形函数或进行参量化及碎形化的一任意适当的函数的碎形维度的电极。该BAW滤波器可进一步包含一些互连，用以在操作上耦合该多个BAW共振器，而构成一声波滤波器。该等互连可包括各别BAW共振器500之间的导线、信道、或其他连接点，用以将该等BAW共振器相互耦合而作为一声波滤波器。在某些实施例中，可根据任何已知的设计组态而将该多个BAW共振器500互连，以便实现不同的操作结果。
本发明揭示的该等实施例可实现其中包括能够在无须使用诸如环或细丝等的补充组件的情形下形成及设计具有比已知BAW装置高的Q因子及更平滑的频率响应的BAW组件的数项技术效果。更确切地说，碎形组件被设计且制造到BAW共振器的电极中，而在无须扩大的电路占位面积的情形下实现碎形几何设计。本发明的揭示进一步采用一种可更佳地设计具有用于“弱化”横向模式(lateral mode)效应的有效周长与面积比的电极的方法。本发明的实施例在诸如微处理器、智能型手机、移动电话、便携式手机、机顶盒、数字多功能光盘(DVD)录像机及播放器、汽车导航、打印机及***装置、网络及电信设备、游戏***、及数字相机等的各种产业应用中的任何产业应用中都具有产业利用性。本发明的揭示因而在包括BAW共振器或滤波器的各种类型的装置中的任何装置中都具有产业利用性。
在前文的说明中，参照本发明的特定实施例而说明本发明的揭示。然而，显然可在不脱离权利要求中述及的本发明揭示的较宽广的精神及范围下对该等特定实施例作出各种修改及改变。因此，本说明书及各图式将被视为例示性且非限制性。应当理解：本发明的揭示可使用各种其他组合及实施例，且能够在本说明书中所述的本发明的概念的范围内作出任何改变或修改。

Claims (20)

1.一种声波微机电装置的电极的形成方法，包含下列步骤：
提供一碎形产生函数；
提供三条或更多条线段；
将该碎形产生函数应用于所述三条或更多条线段中的每一线段，而形成三条或更多条各别的碎形线段，所述三条或更多条碎形线段中的每一碎形线段具有一各别的起点及终点、以及至少四条子线段；以及
将所述三条或更多条碎形线段中的每一碎形线段的一终点连接到所述三条或更多条碎形线段中的另一碎形线段的一接续的起点，而形成代表一体内声波BAW共振器的一电极的面积的一闭合回路轮廓线，该闭合回路轮廓线具有大于一且小于二的一碎形维度。
2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，该碎形产生函数是一Koch函数、一其他的参量化碎形函数、或进行参量化及碎形化的一任意适当的函数。
3.如权利要求2所述的方法，其特征在于，该Koch函数的一参数包含所述三条或更多条线段的单位长度、一等边三角形的角度值、一等边三角形的周长、一等边三角形的面积、一等边三角形的高度、一迭代阶数值、或以上各项的一组合。
4.如权利要求2所述的方法，其特征在于，该Koch函数使所述三条或更多条线段形成一雪花形闭合回路轮廓线。
5.如权利要求1所述的方法，进一步包含下列步骤：
根据对该闭合回路轮廓线的分析以及该体内声波BAW共振器的规格信息而决定是否符合该体内声波BAW共振器的一目标质量Q因子、一目标面积、及一目标周长。
6.如权利要求5所述的方法，其特征在于，决定是否符合该目标质量Q因子、该目标面积、及该目标周长的该步骤包含下列步骤：根据模型化或粒子计数而分析该闭合回路轮廓线。
7.如权利要求5所述的方法，进一步包含下列步骤：
将该碎形产生函数应用于该闭合回路轮廓线的所述三条或更多条碎形线段中的每一碎形线段，而形成一更新闭合回路轮廓线，直到符合该体内声波BAW共振器的该目标质量Q因子、目标面积、及目标周长为止。
8.一种声波微机电装置，包含：
由导电材料构成的一第一电极，其中，至少一第一电极的周长由大于一且小于二的碎形维度的一闭合回路轮廓以及一参量化碎形函数或进行参量化及碎形化的一任意适当的函数所界定；
邻近该第一电极的一声层，该第一电极介接该声层的一第一平面；以及
邻近该声层的一第二电极，该第二电极由导电材料构成，且介接该声层的一第二平面。
9.如权利要求8所述的装置，其特征在于，该第二电极具有该碎形维度，且根据该参量化碎形函数或进行参量化及碎形化的该任意适当的函数而产生该第二电极的图案。
10.如权利要求9所述的装置，其特征在于，该参量化碎形函数包含一Koch函数、一Cesare函数、一Cantor函数、一Sierpienski函数、或一Peano函数。
11.如权利要求8所述的装置，其特征在于，该声层是一压电材料。
12.如权利要求8所述的装置，其特征在于，该第二电极与该声层的该第二平面的介接以及该第一电极与该声层的该第一平面的介接分别形成一共振器或多个体内声波BAW共振器。
13.如权利要求12所述的装置，其特征在于，形成该多个BAW共振器，该装置进一步包含：
一些互连，用以在操作上耦合该多个体内声波BAW共振器，而形成一声波滤波器。
14.一种声波微机电装置的共振器的制造方法，包含下列步骤：
提供一共振器的一目标质量Q因子；
提供代表一第一电极的一第一图案，该图案具有一闭合回路轮廓线，该闭合回路轮廓线具有根据一参量化碎形函数或进行参量化及碎形化的一任意适当的函数的碎形维度，所述碎形维度大于一且小于二；
提供代表将与该第一电极分层的一第二电极的面积的一第二图案，该第二图案与该第一图案的分层代表该共振器的有效面积；以及
根据该面积及该闭合回路轮廓线的周长而决定是否符合该共振器的该目标质量Q因子。
15.如权利要求14所述的方法，其特征在于，决定是否符合该目标质量Q因子的该步骤包含下列步骤：根据模型化或粒子计数而分析该闭合回路轮廓线。
16.如权利要求14所述的方法，进一步包含下列步骤：
更新该第一图案，直到符合该共振器的该目标质量Q因子为止，其中，该目标质量Q因子是根据该共振器的规格信息；以及
一旦符合了该目标质量Q因子之后，储存该更新第一图案，作为用于形成该第一电极的最终图案。
17.如权利要求16所述的方法，其特征在于，更新该第一图案的该步骤包含下列步骤：将一碎形产生函数应用于该闭合回路轮廓线，该碎形产生函数具有该闭合回路轮廓线的该碎形维度的自相似性。
18.如权利要求14所述的方法，进一步包含下列步骤：
更新该第二图案，直到符合该共振器的该目标质量Q因子为止，其中，该目标质量Q因子是根据该共振器的规格信息；以及
一旦符合了该目标质量Q因子之后，储存该更新第二图案，作为用于形成该第二电极的最终图案。
19.如权利要求17所述的方法，其特征在于，更新该第二图案的该步骤包含下列步骤：将一碎形产生函数应用于该第二图案的一闭合回路轮廓线，该第二图案的该闭合回路轮廓线具有根据一参量化碎形函数或进行参量化及碎形化的一任意适当的函数的碎形维度，所述碎形维度大于一且小于二。
20.如权利要求19所述的方法，其特征在于，该碎形产生函数具有该第二图案的该闭合回路轮廓线的所述碎形维度的自相似性。
CN201810959018.2A 2017-09-15 2018-08-22 具有碎形电极的声波mems共振器与滤波器及其制造方法 Active CN109510607B (zh)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US15/706,304 2017-09-15
US15/706,304 US10277194B2 (en) 2017-09-15 2017-09-15 Acoustic MEMs resonator and filter with fractal electrode and method for producing the same

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN109510607A CN109510607A (zh) 2019-03-22
CN109510607B true CN109510607B (zh) 2022-11-25

Family

ID=65721585

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201810959018.2A Active CN109510607B (zh) 2017-09-15 2018-08-22 具有碎形电极的声波mems共振器与滤波器及其制造方法

Country Status (3)

Country Link
US (1) US10277194B2 (zh)
CN (1) CN109510607B (zh)
TW (1) TWI655413B (zh)

Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN112151925A (zh) * 2020-09-27 2020-12-29 重庆邮电大学 一种混合分形结构的折叠平行耦合微带带通滤波器
US20230396234A1 (en) * 2022-06-01 2023-12-07 Macom Technology Solutions Holdings, Inc. Semiconductor Device and Method of Forming High KT2 High Q Acoustic Wave Resonator

Citations (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6140975A (en) * 1995-08-09 2000-10-31 Cohen; Nathan Fractal antenna ground counterpoise, ground planes, and loading elements
TWI247452B (en) * 2005-01-21 2006-01-11 Wistron Neweb Corp Multi-band antenna and design method of multi-band antenna
TW200605499A (en) * 2004-07-28 2006-02-01 Tai Saw Technology Co Ltd Surface acoustic wave device with electro-static discharge protection
TWI267228B (en) * 2005-11-18 2006-11-21 Direxion Technology Co Ltd Method for creating miniature broadband antenna fractal elements
TWM334479U (en) * 2007-09-05 2008-06-11 Advance Design Technology Inc A fractal-shaped resonator
TW201031262A (en) * 2008-11-27 2010-08-16 Showa Denko Kk Organic electroluminescent device, display device, and lighting device
TW201236258A (en) * 2011-02-22 2012-09-01 zong-da Wu Micro-antenna radiation element
TW201338265A (zh) * 2012-03-01 2013-09-16 Tai Saw Technology Co Ltd 準碎形天線
CN105244356A (zh) * 2014-07-03 2016-01-13 全视技术有限公司 分形边缘薄膜及其制造方法

Family Cites Families (13)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5903087A (en) * 1997-06-05 1999-05-11 Motorola Inc. Electrode edge wave patterns for piezoelectric resonator
US6215375B1 (en) 1999-03-30 2001-04-10 Agilent Technologies, Inc. Bulk acoustic wave resonator with improved lateral mode suppression
FI107660B (fi) 1999-07-19 2001-09-14 Nokia Mobile Phones Ltd Resonaattorirakenne
WO2001054221A1 (en) 2000-01-19 2001-07-26 Fractus, S.A. Fractal and space-filling transmission lines, resonators, filters and passive network elements
US7466213B2 (en) 2003-10-06 2008-12-16 Nxp B.V. Resonator structure and method of producing it
US7227293B2 (en) * 2005-05-11 2007-06-05 Tai-Saw Technology Co., Ltd. Surface acoustic wave device with electro-static discharge protection
WO2007036897A2 (en) 2005-09-30 2007-04-05 Nxp B.V. Improvements in or relating to thin-film bulk-acoustic wave (baw) resonators
FR2943000A1 (fr) * 2009-03-12 2010-09-17 Peugeot Citroen Automobiles Sa Buse, groupe moto-ventilateur et vehicule equipe de cette buse.
TWI459630B (zh) 2010-09-15 2014-11-01 Ind Tech Res Inst 微機電濾波器
US9148117B2 (en) 2011-02-28 2015-09-29 Avago Technologies General Ip (Singapore) Pte. Ltd. Coupled resonator filter comprising a bridge and frame elements
US9246473B2 (en) 2011-03-29 2016-01-26 Avago Technologies General Ip (Singapore) Pte. Ltd. Acoustic resonator comprising collar, frame and perimeter distributed bragg reflector
US9450565B2 (en) 2013-03-12 2016-09-20 Qorvo Us, Inc. Border ring mode suppression in solidly-mounted bulk acoustic wave resonator
CN103795291B (zh) 2014-01-23 2016-12-07 上海交通大学 微型植入式超声共振无线能量传送接收器及其制备方法

Patent Citations (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6140975A (en) * 1995-08-09 2000-10-31 Cohen; Nathan Fractal antenna ground counterpoise, ground planes, and loading elements
TW200605499A (en) * 2004-07-28 2006-02-01 Tai Saw Technology Co Ltd Surface acoustic wave device with electro-static discharge protection
TWI247452B (en) * 2005-01-21 2006-01-11 Wistron Neweb Corp Multi-band antenna and design method of multi-band antenna
TWI267228B (en) * 2005-11-18 2006-11-21 Direxion Technology Co Ltd Method for creating miniature broadband antenna fractal elements
TWM334479U (en) * 2007-09-05 2008-06-11 Advance Design Technology Inc A fractal-shaped resonator
TW201031262A (en) * 2008-11-27 2010-08-16 Showa Denko Kk Organic electroluminescent device, display device, and lighting device
TW201236258A (en) * 2011-02-22 2012-09-01 zong-da Wu Micro-antenna radiation element
TW201338265A (zh) * 2012-03-01 2013-09-16 Tai Saw Technology Co Ltd 準碎形天線
CN105244356A (zh) * 2014-07-03 2016-01-13 全视技术有限公司 分形边缘薄膜及其制造方法

Also Published As

Publication number Publication date
CN109510607A (zh) 2019-03-22
US20190089327A1 (en) 2019-03-21
TWI655413B (zh) 2019-04-01
US10277194B2 (en) 2019-04-30
TW201915450A (zh) 2019-04-16

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR102226347B1 (ko) 음향파 필터 장치들에 대한 2차원 유한 요소법 시뮬레이션의 계층적 정렬
CN112352382A (zh) 一种横向激励的薄膜体声波谐振器
CN109510607B (zh) 具有碎形电极的声波mems共振器与滤波器及其制造方法
US11722116B2 (en) Acoustic resonators and filters that support fifth generation (5G) wireless communications standards
DE102016112230A1 (de) Simulation von Wirkungen der Temperatur auf Akustikmikrowellenfiler
CN106487351A (zh) 优化表面声波滤波器的输入阻抗的方法
CN113544687A (zh) 快速及高精度的全有限元表面声波仿真
Mezaal et al. A new narrow band dual-mode microstrip slotted patch bandpass filter design based on fractal geometry
US20220103153A1 (en) Method for producing acoustic resonator and filter with electrode having zig-zag edge
US10461720B2 (en) Acoustic filter
Zhou et al. Representation learning-driven fully automated framework for the inverse design of frequency-selective surfaces
Cao et al. Design of a dual‐band waveguide filter based on micromachining fabrication process
Reineri et al. Exploration of superconducting multi-mode cavity architectures for quantum computing
CA2229905C (en) Method for designing an electrical filter and filter thus obtained
Pons-Abenza et al. Frequency correction design technique for additive manufactured cavity filters
Ali et al. A new tunable dual-mode bandpass filter design based on fractally slotted microstrip patch resonator
Lech et al. Tunable waveguide filter with bow-tie metallic posts
De La Rubia Advanced CEM codes for microwave synthesis: Full-wave coupling matrix in electromagnetics
Rolando A lattice-based equivalent circuit model for frequency selective surfaces
Mohd et al. Design of compact bandpass filter based on Moore space-filling geometry
Parellada-Serrano et al. Three-Dimensional Fully Metallic Dual Polarization Frequency Selective Surface Design Using Coupled-Resonator Circuit Information
Tsarev et al. Calculation of Electrodynamic Parameters of Photonic Crystal Resonator for Low-Voltage Multi-Beam Klystrons
Komarov et al. Investigation of Band-Pass Filters of K-Range on Rectangular Concentric Resonators
Parellada et al. Fully Metallic Frequency Selective Surface Design via Electromagnetics Coupling Matrix
CN114553183A (zh) 滤波器结构及其制作方法

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
TA01 Transfer of patent application right

Effective date of registration: 20200305

Address after: Singapore

Applicant after: Singapore business world advanced integrated circuit Co.,Ltd.

Address before: Singapore City

Applicant before: GlobalFoundries Semiconductor Pte. Ltd.

TA01 Transfer of patent application right
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant