CN111740715A - 一种滤波装置、一种射频前端装置及一种无线通信装置 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种滤波装置、一种射频前端装置及一种无线通信装置。其中,滤波装置包括:基底、至少一个谐振装置、无源装置及连接件;其中,至少一个谐振装置包括第一侧及第一侧相对的第二侧,基底位于第一侧,无源装置位于第二侧;其中,至少一个谐振装置与无源装置通过连接件连接。将谐振装置(例如,SAW谐振装置或BAW谐振装置)及无源装置(例如,IPD)集成到一个晶片中形成射频滤波装置,可以拓宽通带带宽,具有高带外抑制,且减少占用射频前端芯片中的空间。
Description
技术领域
本发明涉及半导体技术领域,具体而言,本发明涉及一种滤波装置、一种射频前端装置及一种无线通信装置。
背景技术
无线通信设备的射频(Radio Frequency,RF)前端芯片包括功率放大器、天线开关、射频滤波器、多工器和低噪声放大器等。其中,射频滤波器包括:压电声表面波(SurfaceAcoustic Wave,SAW)滤波器、压电体声波(Bulk Acoustic Wave,BAW)滤波器、微机电系统(Micro-Electro-Mechanical System,MEMS)滤波器、集成无源装置(Integrated PassiveDevices,IPD)滤波器等。
SAW谐振器和BAW谐振器的品质因数值(Q值)较高,由SAW谐振器和BAW谐振器制作成低插入损耗、高带外抑制的射频滤波器。其中,Q值是谐振器的品质因数值,定义为中心频率除以谐振器3dB带宽。由SAW谐振器和BAW谐振器制作的滤波器受制于压电材料的机电耦合系数(electro-mechanical coupling factor),通带(passband)带宽有限,而IPD具有较SAW滤波器和BAW滤波器更宽的通带。
结合谐振器(例如,SAW谐振器或BAW谐振器)和IPD形成的滤波器可以拓宽通带带宽并同时具有高带外抑制。然而,电连接单片谐振器和单片IPD(例如,SAW谐振器或BAW谐振器位于一个晶片中,IPD位于另一个晶片中)会占用更多RF前端芯片中的空间,及引入更高的制作成本。随着5G时代的到来,RF前端芯片会包括比4G时代更多的RF前端模组,每个模组包括多个RF滤波器,芯片的尺寸却需要进一步缩小,因此空间优化会是RF滤波器设计中的一个重要考虑因素。
发明内容
本发明解决的问题是提供一种滤波装置,可以拓宽通带带宽,具有高带外抑制,且减少占用RF前端芯片中的空间。
为解决上述问题,本发明实施例提供一种滤波装置,包括:基底、至少一个谐振装置、无源装置及连接件;其中,所述至少一个谐振装置包括第一侧及所述第一侧相对的第二侧,所述基底位于所述第一侧,所述无源装置位于所述第二侧;其中,所述至少一个谐振装置与所述无源装置通过所述连接件连接。其中,所述基底、所述至少一个谐振装置及所述无源装置位于一个晶片中。
在一些实施例中,所述至少一个谐振装置包括但不限于以下至少之一:声表面波(SAW)谐振装置、体声波(BAW)谐振装置。
在一些实施例中,所述无源装置包括但不限于以下至少之一:电容、电感、电阻、通孔。在一些实施例中,所述无源装置包括但不限于集成无源装置(IPD),其中,所述集成无源装置通过半导体工艺形成。
在一些实施例中,所述连接件包括但不限于以下至少之一:凸块、连接盘、电导线、通孔。
在一些实施例中,所述至少一个谐振装置包括第一谐振装置,所述第一谐振装置包括:第一空腔;第一电极层,所述第一电极层的至少一部分位于所述第一空腔内或所述第一空腔上;第一压电层,覆盖所述第一空腔,所述第一空腔和所述第一压电层位于所述第一电极层的至少一部分的两侧;第二电极层,位于所述第一压电层上,所述第一电极层和所述第二电极层位于所述第一压电层两侧。
在一些实施例中,所述基底包括所述第一空腔及第一凹槽,所述第一凹槽位于所述第一空腔水平方向上的一侧并与所述第一空腔相通;所述第一电极层的第一端位于所述第一空腔内,所述第一电极层的第二端位于所述第一凹槽内,所述第一凹槽的深度等于所述第一电极层的厚度;所述第一压电层位于所述第一电极层上,所述第一压电层为平层,还覆盖所述基底。
在一些实施例中,所述基底包括所述第一空腔;所述第一电极层位于所述第一空腔上,覆盖所述第一空腔;所述第一压电层位于所述基底上方,覆盖所述第一电极层。在一些实施例中,所述第一压电层包括第一突起部,所述第一突起部位于所述第一电极层上方;所述第二电极层包括第二突起部,所述第二突起部位于所述第一突起部上。在一些实施例中,所述第一突起部的形状包括:梯形、矩形;所述第二突起部的形状包括:梯形、矩形。
在一些实施例中,所述第一空腔位于所述基底上;所述第一电极层位于所述基底上,所述第一电极层包括第三突起部,所述第三突起部位于所述第一空腔上,所述第一空腔与所述第一压电层位于所述第三突起部两侧;所述第一压电层位于所述基底上,所述第一压电层包括第四突起部,所述第四突起部位于所述第三突起部上方;所述的第二电极层包括第五突起部,所述第五突起部位于所述第四突起部上。在一些实施例中,所述第三突起部的形状包括:梯形、拱形、矩形;所述第四突起部的形状包括:梯形、拱形、矩形;所述第五突起部的形状包括:梯形、拱形、矩形。
在一些实施例中,所述第一谐振装置还包括:第一中间层,所述基底和所述第一压电层位于所述第一中间层两侧,所述第一中间层用于阻隔漏波,所述第一中间层包括所述第一空腔,所述第一中间层的材料包括但不限于以下至少之一:聚合物、绝缘电介质、多晶硅。在一些实施例中,所述第一中间层还包括第二凹槽,所述第二凹槽位于所述第一空腔水平方向上的一侧并与所述第一空腔相通;所述第一电极层的第一端位于所述第一空腔内,所述第一电极层的第二端位于所述第二凹槽内,所述第二凹槽的深度等于所述第一电极层的厚度;所述第一压电层位于所述第一电极层上,所述第一压电层为平层,还覆盖所述第一中间层。在一些实施例中,所述第一电极层位于所述第一空腔上,覆盖所述第一空腔;所述第一压电层位于所述第一中间层上方,覆盖所述第一电极层。
在一些实施例中,所述第一谐振装置还包括:第二中间层,所述基底和所述第一压电层位于所述第二中间层两侧,所述第二中间层用于阻隔漏波,所述第一空腔位于所述第二中间层上,所述第二中间层的材料包括但不限于以下至少之一:聚合物、绝缘电介质、多晶硅。在一些实施例中,所述第一电极层位于所述第二中间层上,所述第一电极层包括第六突起部,所述第六突起部位于所述第一空腔上,所述第一空腔与所述第一压电层位于所述第六突起部两侧;所述第一压电层位于所述第二中间层上,所述第一压电层包括第七突起部,所述第七突起部位于所述第六突起部上方;所述的第二电极层包括第八突起部,所述第八突起部位于所述第七突起部上。在一些实施例中,所述第六突起部的形状包括:梯形、拱形、矩形;所述第七突起部的形状包括:梯形、拱形、矩形;所述第八突起部的形状包括:梯形、拱形、矩形。
在一些实施例中,所述至少一个谐振装置包括第二谐振装置,所述第二谐振装置包括:第一反射层;第三电极层,位于所述第一反射层上;第二压电层,位于所述第一反射层上方,覆盖所述第三电极层;第四电极层,位于所述第二压电层上,所述第三电极层和所述第四电极层位于所述第二压电层两侧。
在一些实施例中,所述第一反射层,位于所述基底上,包括第一子反射层和第二子反射层,所述第一子反射层和所述第二子反射层交替放置,所述第一子反射层和所述第二子反射层的材料不同。在一些实施例中,所述第一反射层包括布拉格反射层。在一些实施例中,所述第二压电层包括第九突起部,所述第九突起部位于所述第三电极层上方;所述第四电极层包括第十突起部,所述第十突起部位于所述第九突起部上。
在一些实施例中,所述至少一个谐振装置包括第三谐振装置,所述第三谐振装置包括:第三压电层;第五电极层,位于所述第三压电层上。在一些实施例中,所述第五电极层包括但不限于叉指换能装置。在一些实施例中,所述第五电极层包括第一电极条和第二电极条,所述第一电极条和所述第二电极条的极性不同,所述第一电极条和所述第二电极条交替放置。
在一些实施例中,所述第三谐振装置还包括:第三中间层,所述第三压电层位于所述第三中间层上,所述基底和所述第三压电层位于所述第三中间层两侧,所述第三中间层用于阻隔漏波或温度补偿。在一些实施例中,所述第三谐振装置还包括:第四中间层,所述第三中间层位于所述第四中间层上,所述基底和所述第三中间层位于所述第四中间层两侧,所述第四中间层用于阻隔漏波。
在一些实施例中,所述第三谐振装置还包括:第二反射层,所述第三压电层位于所述第二反射层上,所述基底和所述第三压电层位于所述第二反射层两侧。在一些实施例中,所述第二反射层包括第三子反射层和第四子反射层,所述第三子反射层和所述第四子反射层交替放置,所述第三子反射层和所述第四子反射层的材料不同。在一些实施例中,所述第二反射层包括布拉格反射层。
在一些实施例中,所述基底的材料包括但不限于以下至少之一:氮化铝、氧化铝合金、氮化镓、氧化锌、钽酸锂、铌酸锂、锆钛酸铅、铌镁酸铅—钛酸铅。在一些实施例中,所述至少一个谐振装置包括第四谐振装置,所述第四谐振装置包括:第六电极层,位于所述基底上;其中,所述第六电极层包括叉指换能装置。在一些实施例中,所述第四谐振装置还包括:温度补偿层,位于所述基底上,覆盖所述第六电极层。
本发明实施例还提供一种射频前端装置,包括:功率放大装置和至少一个如上述实施例其中之一提供的滤波装置;所述功率放大装置与所述滤波装置连接。
本发明实施例还提供一种射频前端装置,包括:低噪声放大装置和至少一个如上述实施例其中之一提供的滤波装置;所述低噪声放大装置与所述滤波装置连接。
本发明实施例还提供一种射频前端装置,包括:多工装置,所述多工装置包括至少一个如上述实施例其中之一提供的滤波装置。
本发明实施例还提供一种无线通信装置,包括:天线、基带处理装置和如上述实施例其中之一提供的射频前端装置;所述天线与所述射频前端装置的第一端连接;所述基带处理装置与所述射频前端装置的第二端连接。
从上述描述可知,本发明提供一种滤波装置,所述滤波装置包括至少一个谐振装置(例如,BAW谐振装置或SAW谐振装置)及无源装置(例如,IPD),其中,所述至少一个谐振装置和所述无源装置位于一个晶片(die)中,从而可以拓宽通带带宽,具有高带外抑制,且减少占用RF前端芯片中的空间。此外,与电连接单片谐振装置和单片无源装置相比,将谐振装置及无源装置集成到一个晶片中形成滤波装置可以减少电传输的损耗,从而提高滤波装置的性能。
附图说明
图1是本发明实施例的一种滤波装置100的剖面A结构示意图;
图2a是本发明实施例的一种滤波装置200的剖面A结构示意图;
图2b是一种六方晶系晶体的结构示意图;
图2c(i)是一种正交晶系晶体的结构示意图;
图2c(ii)是一种四方晶系晶体的结构示意图;
图2c(iii)是一种立方晶系晶体的结构示意图;
图3是本发明实施例的一种滤波装置300的剖面A结构示意图;
图4是本发明实施例的一种滤波装置400的剖面A结构示意图;
图5是本发明实施例的一种滤波装置500的剖面A结构示意图;
图6是本发明实施例的一种滤波装置600的剖面A结构示意图;
图7是本发明实施例的一种滤波装置700的剖面A结构示意图;
图8是本发明实施例的一种滤波装置800的剖面A结构示意图;
图9是本发明实施例的一种滤波装置900的剖面A结构示意图;
图10是本发明实施例的一种滤波装置1000的剖面A结构示意图;
图11是本发明实施例的一种滤波装置1100的剖面A结构示意图;
图12是本发明实施例的一种滤波装置1200的剖面A结构示意图;
图13是本发明实施例的一种滤波装置1300的剖面A结构示意图;
图14是本发明实施例的一种滤波装置1400的剖面A结构示意图;
图15a是本发明实施例的一种滤波装置1500的剖面A结构示意图;
图15b是本发明实施例的一种滤波装置1500的等效电路示意图;
图16a是本发明实施例的一种滤波装置1600的剖面A结构示意图;
图16b是本发明实施例的一种滤波装置1600的剖面B结构示意图;
图16c是本发明实施例的一种滤波装置1600的等效电路示意图;
图17a是本发明实施例的一种滤波装置1700的剖面A结构示意图;
图17b是本发明实施例的一种滤波装置1700的等效电路示意图;
图18a是本发明实施例的一种滤波装置1800的剖面A结构示意图;
图18b是本发明实施例的一种滤波装置1800的等效电路示意图;
图19是本发明实施例的一种滤波装置的性能示意图1900。
需要说明的是,所述剖面A和所述剖面B为互相正交的两个剖面。
具体实施方式
为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂,下面结合附图对本发明的具体实施方式做详细的说明。
在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明,但是本发明还可以采用其他不同于在此描述的其他方式来实施,因此本发明不受下面公开的具体实施例的限制。
如背景技术部分所述,电连接单片谐振装置及单片无源装置(例如,SAW谐振装置或BAW谐振装置位于一个晶片中,IPD位于另一个晶片中)会占用更多RF前端芯片中的空间,及引入更高的制作成本。
本发明的发明人发现,将谐振装置(例如,SAW谐振装置或BAW谐振装置)及无源装置(例如,IPD)集成到一个晶片中形成RF滤波装置,从而可以拓宽通带带宽,具有高带外抑制,且减少占用RF前端芯片中的空间。
本发明的发明人还发现,与电连接单片谐振装置和单片无源装置相比,将谐振装置和无源装置集成到一个晶片中可以减少电传输的损耗,从而提高滤波性能。
为解决上述问题,本发明实施例提供一种滤波装置,包括:基底、至少一个谐振装置、无源装置及连接件;其中,所述至少一个谐振装置包括第一侧及所述第一侧相对的第二侧,所述基底位于所述第一侧,所述无源装置位于所述第二侧;其中,所述至少一个谐振装置与所述无源装置通过所述连接件连接。
本实施例中,所述基底、所述至少一个谐振装置及所述无源装置位于一个晶片中。本实施例中,所述至少一个谐振装置包括但不限于以下至少之一:声表面波(SAW)谐振装置、体声波(BAW)谐振装置。本实施例中,所述无源装置包括但不限于以下至少之一:电容、电感、电阻、通孔。本实施例中,所述无源装置包括但不限于集成无源装置(IPD),其中,所述集成无源装置通过半导体工艺形成。本实施例中,所述连接件包括但不限于以下至少之一:凸块、连接盘、电导线、通孔。
需要说明的是,将谐振装置(例如,SAW谐振装置或BAW谐振装置)及无源装置(例如,IPD)集成到一个晶片中形成RF滤波装置,可以拓宽通带带宽,具有高带外抑制,且减少占用RF前端芯片中的空间。
此外,与电连接单片谐振装置和单片无源装置相比,将谐振装置和无源装置集成到一个晶片中可以减少电传输的损耗,从而提高滤波性能。
在一些实施例中,所述至少一个谐振装置包括第一谐振装置,所述第一谐振装置包括:第一空腔;第一电极层,所述第一电极层的至少一部分位于所述第一空腔内或所述第一空腔上;第一压电层,覆盖所述第一空腔,所述第一空腔和所述第一压电层位于所述第一电极层的至少一部分的两侧;第二电极层,位于所述第一压电层上,所述第一电极层和所述第二电极层位于所述第一压电层两侧。
在一些实施例中,所述基底包括所述第一空腔及第一凹槽,所述第一凹槽位于所述第一空腔水平方向上的一侧并与所述第一空腔相通;所述第一电极层的第一端位于所述第一空腔内,所述第一电极层的第二端位于所述第一凹槽内,所述第一凹槽的深度等于所述第一电极层的厚度;所述第一压电层位于所述第一电极层上,所述第一压电层为平层,还覆盖所述基底。
在一些实施例中,所述基底包括所述第一空腔;所述第一电极层位于所述第一空腔上,覆盖所述第一空腔;所述第一压电层位于所述基底上方,覆盖所述第一电极层。在一些实施例中,所述第一压电层包括第一突起部,所述第一突起部位于所述第一电极层上方;所述第二电极层包括第二突起部,所述第二突起部位于所述第一突起部上。在一些实施例中,所述第一突起部的形状包括:梯形、矩形;所述第二突起部的形状包括:梯形、矩形。
在一些实施例中,所述第一空腔位于所述基底上;所述第一电极层位于所述基底上,所述第一电极层包括第三突起部,所述第三突起部位于所述第一空腔上,所述第一空腔与所述第一压电层位于所述第三突起部两侧;所述第一压电层位于所述基底上,所述第一压电层包括第四突起部,所述第四突起部位于所述第三突起部上方;所述的第二电极层包括第五突起部,所述第五突起部位于所述第四突起部上。在一些实施例中,所述第三突起部的形状包括:梯形、拱形、矩形;所述第四突起部的形状包括:梯形、拱形、矩形;所述第五突起部的形状包括:梯形、拱形、矩形。
在一些实施例中,所述第一谐振装置还包括:第一中间层,所述基底和所述第一压电层位于所述第一中间层两侧,所述第一中间层用于阻隔漏波,所述第一中间层包括所述第一空腔,所述第一中间层的材料包括但不限于以下至少之一:聚合物、绝缘电介质、多晶硅。在一些实施例中,所述第一中间层还包括第二凹槽,所述第二凹槽位于所述第一空腔水平方向上的一侧并与所述第一空腔相通;所述第一电极层的第一端位于所述第一空腔内,所述第一电极层的第二端位于所述第二凹槽内,所述第二凹槽的深度等于所述第一电极层的厚度;所述第一压电层位于所述第一电极层上,所述第一压电层为平层,还覆盖所述第一中间层。在一些实施例中,所述第一电极层位于所述第一空腔上,覆盖所述第一空腔;所述第一压电层位于所述第一中间层上方,覆盖所述第一电极层。
在一些实施例中,所述第一谐振装置还包括:第二中间层,所述基底和所述第一压电层位于所述第二中间层两侧,所述第二中间层用于阻隔漏波,所述第一空腔位于所述第二中间层上,所述第二中间层的材料包括但不限于以下至少之一:聚合物、绝缘电介质、多晶硅。在一些实施例中,所述第一电极层位于所述第二中间层上,所述第一电极层包括第六突起部,所述第六突起部位于所述第一空腔上,所述第一空腔与所述第一压电层位于所述第六突起部两侧;所述第一压电层位于所述第二中间层上,所述第一压电层包括第七突起部,所述第七突起部位于所述第六突起部上方;所述的第二电极层包括第八突起部,所述第八突起部位于所述第七突起部上。在一些实施例中,所述第六突起部的形状包括:梯形、拱形、矩形;所述第七突起部的形状包括:梯形、拱形、矩形;所述第八突起部的形状包括:梯形、拱形、矩形。
在一些实施例中,所述至少一个谐振装置包括第二谐振装置,所述第二谐振装置包括:第一反射层;第三电极层,位于所述第一反射层上;第二压电层,位于所述第一反射层上方,覆盖所述第三电极层;第四电极层,位于所述第二压电层上,所述第三电极层和所述第四电极层位于所述第二压电层两侧。
在一些实施例中,所述第一反射层,位于所述基底上,包括第一子反射层和第二子反射层,所述第一子反射层和所述第二子反射层交替放置,所述第一子反射层和所述第二子反射层的材料不同。在一些实施例中,所述第一反射层包括布拉格反射层。在一些实施例中,所述第二压电层包括第九突起部,所述第九突起部位于所述第三电极层上方;所述第四电极层包括第十突起部,所述第十突起部位于所述第九突起部上。
在一些实施例中,所述至少一个谐振装置包括第三谐振装置,所述第三谐振装置包括:第三压电层;第五电极层,位于所述第三压电层上。在一些实施例中,所述第五电极层包括但不限于叉指换能装置。在一些实施例中,所述第五电极层包括第一电极条和第二电极条,所述第一电极条和所述第二电极条的极性不同,所述第一电极条和所述第二电极条交替放置。
在一些实施例中,所述第三谐振装置还包括:第三中间层,所述第三压电层位于所述第三中间层上,所述基底和所述第三压电层位于所述第三中间层两侧,所述第三中间层用于阻隔漏波或温度补偿。在一些实施例中,所述第三谐振装置还包括:第四中间层,所述第三中间层位于所述第四中间层上,所述基底和所述第三中间层位于所述第四中间层两侧,所述第四中间层用于阻隔漏波。
在一些实施例中,所述第三谐振装置还包括:第二反射层,所述第三压电层位于所述第二反射层上,所述基底和所述第三压电层位于所述第二反射层两侧。在一些实施例中,所述第二反射层包括第三子反射层和第四子反射层,所述第三子反射层和所述第四子反射层交替放置,所述第三子反射层和所述第四子反射层的材料不同。在一些实施例中,所述第二反射层包括布拉格反射层。
在一些实施例中,所述基底的材料包括但不限于以下至少之一:氮化铝、氧化铝合金、氮化镓、氧化锌、钽酸锂、铌酸锂、锆钛酸铅、铌镁酸铅—钛酸铅。在一些实施例中,所述至少一个谐振装置包括第四谐振装置,所述第四谐振装置包括:第六电极层,位于所述基底上;其中,所述第六电极层包括叉指换能装置。在一些实施例中,所述第四谐振装置还包括:温度补偿层,位于所述基底上,覆盖所述第六电极层。
本发明实施例还提供一种射频前端装置,包括:功率放大装置和至少一个如上述实施例其中之一提供的滤波装置;所述功率放大装置与所述滤波装置连接。
本发明实施例还提供一种射频前端装置,包括:低噪声放大装置和至少一个如上述实施例其中之一提供的滤波装置;所述低噪声放大装置与所述滤波装置连接。
本发明实施例还提供一种射频前端装置,包括:多工装置,所述多工装置包括至少一个如上述实施例其中之一提供的滤波装置。
本发明实施例还提供一种无线通信装置,包括:天线、基带处理装置和如上述实施例其中之一提供的射频前端装置;所述天线与所述射频前端装置的第一端连接;所述基带处理装置与所述射频前端装置的第二端连接。
图1至图14示出了本发明的多个具体实施例,所述多个具体实施例采用不同结构的谐振装置,但是本发明还可以采用其他不同于在此描述的其他方式来实施,因此本发明不受下面公开的具体实施例的限制。
图1是本发明实施例的一种滤波装置100的剖面A结构示意图。
如图1所示,本发明实施例提供一种滤波装置100包括:基底101,所述基底101为晶片基底;至少一个谐振装置103,位于所述基底101上方;以及无源装置105,位于所述至少一个谐振装置103上方;其中,所述至少一个谐振装置103与所述无源装置105电连接。
本实施例中,所述基底101位于所述至少一个谐振装置103的第一侧103a,所述无源装置105位于所述至少一个谐振装置103的第二侧103b。本实施例中,所述基底101、所述至少一个谐振装置103、以及所述无源装置105集成于一个晶片中。
本实施例中,所述基底101的材料包括但不限于以下至少之一:硅、碳化硅、二氧化硅、砷化镓、氮化镓、氧化铝、氧化镁、陶瓷、聚合物。本实施例中,所述聚合物包括但不限于以下至少之一:苯并环丁烯(即,BCB)、光感环氧树脂光刻胶(例如,SU-8)、聚酰亚胺。
本实施例中,所述至少一个谐振装置103包括但不限于以下至少之一:SAW谐振装置、BAW谐振装置。
本实施例中,所述无源装置105包括但不限于以下至少之一:电容、电感、电阻、通孔。需要说明的是,所属技术领域的技术人员知晓的无源装置(例如,IPD)可以应用于本发明实施例。
需要说明的是,将谐振装置及无源装置集成到一个晶片中形成滤波装置,可以拓宽通带带宽,具有高带外抑制,且减少占用RF前端芯片中的空间。
图2是本发明实施例的一种滤波装置200的剖面A结构示意图。
如图2a所示,本发明实施例提供一种滤波装置200包括:基底201,所述基底201为晶片基底;BAW谐振装置203,位于所述基底201上方;以及无源装置205,位于所述BAW谐振装置203上方;其中,所述BAW谐振装置203与所述无源装置205通过连接件207电连接。
本实施例中,所述基底201和所述无源装置205分别位于所述BAW谐振装置203的两侧。本实施例中,所述基底201、所述BAW谐振装置203及所述无源装置205集成于一个晶片中。
本实施例中,所述基底201的材料包括但不限于以下至少之一:硅、碳化硅、二氧化硅、砷化镓、氮化镓、氧化铝、氧化镁、陶瓷、聚合物。本实施例中,所述聚合物包括但不限于以下至少之一:苯并环丁烯(即,BCB)、光感环氧树脂光刻胶(例如,SU-8)、聚酰亚胺。
本实施例中,所述BAW谐振装置203包括:中间层2031,位于所述基底201上,其中,所述中间层2031的上表面侧包括空腔2033a及凹糟2033b,所述凹糟2033b位于所述空腔2033a左右两侧中的一侧(即,水平方向上的一侧)并和所述空腔2033a相通,所述凹糟2033b的深度小于所述空腔2033a的深度;电极层2035,所述电极层2035的第一端2035a位于所述空腔2033a内,所述电极层2035的第二端2035b位于所述凹糟2033b内,所述第二端2035b与所述第一端2035a相对,所述凹槽2033b的深度等于所述电极层2035的厚度;压电层2037,位于所述电极层2035上,所述基底201和所述压电层2037分别位于所述中间层2031的两侧,所述压电层2037为平层,至少覆盖所述空腔2033a;以及电极层2039,位于所述压电层2037上,所述电极层2035和所述电极层2039分别位于所述压电层2037两侧;其中,谐振区(即,所述电极层2035和所述电极层2039的重合区域)相对于所述空腔2033a悬空,与所述中间层2031没有重合部。
本实施例中,所述中间层2031的材料包括但不限于以下至少之一:聚合物、绝缘电介质、多晶硅。本实施例中,所述聚合物包括但不限于以下至少之一:苯并环丁烯(即,BCB)、光感环氧树脂光刻胶(例如,SU-8)、聚酰亚胺。本实施例中,所述绝缘电介质包括但不限于以下至少之一:氮化铝、二氧化硅、氮化硅、氧化钛。
本实施例中,所述电极层2035的材料包括但不限于以下至少之一:钼、钌、钨、铂、铱、铝、铍。
本实施例中,所述压电层2037还覆盖所述中间层2031的上表面侧。本实施例中,所述中间层2031和所述无源装置205分别位于所述压电层2037的两侧。本实施例中,所述压电层2037的材料包括但不限于以下至少之一:氮化铝、氧化铝合金、氮化镓、氧化锌、钽酸锂、铌酸锂、锆钛酸铅、铌镁酸铅—钛酸铅。需要说明的是,所述中间层2031材料的声阻抗和所述压电层2037材料的声阻抗不同,可以阻隔横向模式(lateral mode)漏波。
本实施例中,所述压电层2037包括多个晶体,所述多个晶体包括第一晶体和第二晶体,其中,所述第一晶体和所述第二晶体是所述多个晶体中的任意两个晶体。所属技术领域的技术人员知晓晶体的晶向、晶面等可以基于坐标系表示。如图2b所示,对于六方晶系的晶体,例如氮化铝晶体,采用ac立体坐标系(包括a轴及c轴)表示。如图2c所示,对于(i)正交晶系(a≠b≠c)、(ii)四方晶系(a=b≠c)、(iii)立方晶系(a=b=c)等的晶体,采用xyz立体坐标系(包括x轴、y轴及z轴)表示。除上述两个实例,晶体还可以基于其他所属技术领域的技术人员知晓的坐标系表示,因此本发明不受上述两个实例的限制。
本实施例中,所述第一晶体可以基于第一立体坐标系表示,所述第二晶体可以基于第二立体坐标系表示,其中,所述第一立体坐标系至少包括沿第一方向的第一坐标轴及沿第三方向第三坐标轴,所述第二立体坐标系至少包括沿第二方向的第二坐标轴及沿第四方向的第四坐标轴,其中,所述第一坐标轴对应所述第一晶体的高,所述第二坐标轴对应所述第二晶体的高。
本实施例中,所述第一方向和所述第二方向相同或相反。需要说明的是,所述第一方向和所述第二方向相同指:沿所述第一方向的向量和沿所述第二方向的向量的夹角范围包括0度至5度;所述第一方向和所述第二方向相反指:沿所述第一方向的向量和沿所述第二方向的向量的夹角范围包括175度至180度。
在另一个实施例中,所述第一立体坐标系为ac立体坐标系,其中,所述第一坐标轴为第一c轴,所述第三坐标轴为第一a轴;所述第二立体坐标系为ac立体坐标系,所述第二坐标轴为第二c轴,所述第四坐标轴为第二a轴,其中,所述第一c轴和所述第二c轴的指向相同或相反。
在另一个实施例中,所述第一立体坐标系还包括沿第五方向的第五坐标轴,所述第二立体坐标系还包括沿第六方向的第六坐标轴。在另一个实施例中,所述第一方向和所述第二方向相同或相反,所述第三方向和所述第四方向相同或相反。需要说明的是,所述第三方向和所述第四方向相同指:沿所述第三方向的向量和沿所述第四方向的向量的夹角范围包括0度至5度;所述第三方向和所述第四方向相反指:沿所述第三方向的向量和沿所述第四方向的向量的夹角范围包括175度至180度。
在另一个实施例中,所述第一立体坐标系为xyz立体坐标系,其中,所述第一坐标轴为第一z轴,所述第三坐标轴为第一y轴,所述第五坐标轴为第一x轴;所述第二立体坐标系为xyz立体坐标系,所述第二坐标轴为第二z轴,所述第四坐标轴为第二y轴,所述第六坐标轴为第二x轴。在另一个实施例中,所述第一z轴和所述第二z轴的指向相同,所述第一y轴和所述第二y轴的指向相同。在另一个实施例中,所述第一z轴和所述第二z轴的指向相反,所述第一y轴和所述第二y轴的指向相反。在另一个实施例中,所述第一z轴和所述第二z轴的指向相同,所述第一y轴和所述第二y轴的指向相反。在另一个实施例中,所述第一z轴和所述第二z轴的指向相反,所述第一y轴和所述第二y轴的指向相同。
本实施例中,所述压电层2037包括多个晶体,所述多个晶体的摇摆曲线半峰宽低于2.5度。需要说明的是,摇摆曲线(Rocking curve)描述某一特定晶面(衍射角确定的晶面)在样品中角发散大小,通过平面坐标系表示,其中,横坐标为该晶面与样品面的夹角,纵坐标则表示在某一夹角下,该晶面的衍射强度,摇摆曲线用于表示晶格质量,半峰宽角度越小说明晶格质量越好。此外,半峰宽(Full Width at Half Maximum,FWHM)指在函数的一个峰当中,前后两个函数值等于峰值一半的点之间的距离。
需要说明的是,在平面上形成所述压电层2037可以使所述压电层2037不包括明显转向的晶体,从而有助于提高谐振装置的机电耦合系数以及谐振装置的Q值。
本实施例中,所述压电层2037和所述无源装置205分别位于所述电极层2039的两侧。本实施例中,所述电极层2039的材料包括但不限于以下至少之一:钼、钌、钨、铂、铱、铝、铍。
本实施例中,所述无源装置205包括但不限于以下至少之一:电容、电感、电阻、通孔。需要说明的是,所属技术领域的技术人员知晓的无源装置(例如,IPD)可以应用于本发明实施例。本实施例中,所述无源装置205包括空腔2051,位于所述谐振区上方,对应所述空腔2033a,所述空腔2051可以优化单片滤波装置的高度。在另一个实施例中,可以通过抬高无源装置,在谐振区上侧形成空腔。
本实施例中,两个所述连接件207的第一端分别电连接所述电极层2035和所述电极层2039,所述连接件207的第二端电连接所述无源装置205。本实施例中,所述连接件207包括但不限于以下至少之一:电导线、凸块(bump)、连接盘(pad)、通孔。需要说明的是,所属技术领域的技术人员知晓的连接结构可以应用于本发明实施例。
本实施例中,所述滤波装置200还包括:密封件209,位于所述压电层2037上,位于所述压电层2037与所述无源装置205之间,至少包围所述空腔2051,用于密封所述空腔2051。
需要说明的是,将BAW谐振装置和无源装置集成到一个晶片中形成滤波装置,可以拓宽通带带宽,具有高带外抑制,且减少占用RF前端芯片中的空间。此外,与电连接单片谐振装置和单片无源装置相比,将谐振装置和无源装置集成到一个晶片中可以减少电传输的损耗(电传输路径更短),从而提高滤波性能。
图3是本发明实施例的一种滤波装置300的剖面A结构示意图。
如图3所示,本发明实施例提供一种滤波装置300包括:基底301,所述基底301为晶片基底;BAW谐振装置303,位于所述基底301上;以及无源装置305,位于所述BAW谐振装置303上方;其中,所述BAW谐振装置303与所述无源装置305通过连接件307电连接。
本实施例中,所述BAW谐振装置303的第一侧为所述基底301,所述BAW谐振装置303的第二侧为所述无源装置305,其中,所述BAW谐振装置303的所述第一侧与所述第二侧相对。本实施例中,所述基底301、所述BAW谐振装置303及所述无源装置305集成于一个晶片中。
本实施例中,所述基底301的材料包括但不限于以下至少之一:硅、碳化硅、二氧化硅、砷化镓、氮化镓、氧化铝、氧化镁、陶瓷、聚合物。本实施例中,所述聚合物包括但不限于以下至少之一:苯并环丁烯(即,BCB)、光感环氧树脂光刻胶(例如,SU-8)、聚酰亚胺。
本实施例中,所述BAW谐振装置303包括但不限于:所述基底301上表面侧的空腔3031a及凹槽3031b,所述凹槽3031b位于所述空腔3031a左右两侧中的一侧并和所述空腔3031a相通,所述凹槽3031b的深度小于所述空腔3031a的深度;电极层3033,所述电极层3033的第一端3033a位于所述空腔3031a内,所述电极层3033的第二端3033b位于所述凹槽3031b内,所述第二端3033b与所述第一端3033a相对,所述凹槽3031b的深度等于所述电极层3033的厚度;压电层3035,位于所述电极层3033上,所述压电层3035为平层,至少覆盖所述空腔3031a;以及电极层3037,位于所述压电层3035上,所述电极层3033和所述电极层3037分别位于所述压电层3035两侧;其中,谐振区(即,所述电极层3033和所述电极层3037的重合区域)相对于所述空腔3031a悬空,与所述基底301没有重合部。
本实施例中,所述电极层3033的材料包括但不限于以下至少之一:钼、钌、钨、铂、铱、铝、铍。
本实施例中,所述压电层3035还覆盖所述基底301的上表面侧。本实施例中,所述基底301和所述无源装置305分别位于所述压电层3035的两侧。本实施例中,所述压电层3035的材料包括但不限于以下至少之一:氮化铝、氧化铝合金、氮化镓、氧化锌、钽酸锂、铌酸锂、锆钛酸铅、铌镁酸铅—钛酸铅。
本实施例中,所述压电层3035和所述无源装置305分别位于所述电极层3037的两侧。本实施例中,所述电极层3037的材料包括但不限于以下至少之一:钼、钌、钨、铂、铱、铝、铍。
本实施例中,所述无源装置305包括但不限于以下至少之一:电容、电感、电阻、通孔。需要说明的是,所属技术领域的技术人员知晓的无源装置(例如,IPD)可以应用于本发明实施例。本实施例中,所述无源装置305包括空腔3051,位于所述谐振区上方,对应所述空腔3031a,所述空腔3051可以优化单片滤波装置的高度。在另一个实施例中,可以通过抬高无源装置,在谐振区上侧形成空腔。
本实施例中,两个所述连接件307的第一端分别电连接所述电极层3033和所述电极层3037,所述连接件307的第二端电连接所述无源装置305。本实施例中,所述连接件307包括但不限于以下至少之一:电导线、凸块(bump)、连接盘(pad)、通孔。需要说明的是,所属技术领域的技术人员知晓的连接结构可以应用于本发明实施例。
本实施例中,所述滤波装置300还包括:密封件309,位于所述压电层3035上,位于所述压电层3035与所述无源装置305之间,至少包围所述空腔3051,用于密封所述空腔3051。
需要说明的是,将BAW谐振装置和无源装置集成到一个晶片中形成滤波装置,可以拓宽通带带宽,具有高带外抑制,且减少占用RF前端芯片中的空间。此外,与电连接单片谐振装置和单片无源装置相比,将谐振装置和无源装置集成到一个晶片中可以减少电传输的损耗(电传输路径更短),从而提高滤波性能。
图4是本发明实施例的一种滤波装置400的剖面A结构示意图。
如图4所示,本发明实施例提供一种滤波装置400包括:基底401,所述基底401为晶片基底;BAW谐振装置403,位于所述基底401上方;以及无源装置405,位于所述BAW谐振装置403上方;其中,所述BAW谐振装置403与所述无源装置405通过连接件407电连接。
本实施例中,所述基底401和所述无源装置405分别位于所述BAW谐振装置403的两侧。本实施例中,所述基底401、所述BAW谐振装置403及所述无源装置405集成于一个晶片中。
本实施例中,所述基底401的材料包括但不限于以下至少之一:硅、碳化硅、二氧化硅、砷化镓、氮化镓、氧化铝、氧化镁、陶瓷、聚合物。本实施例中,所述聚合物包括但不限于以下至少之一:苯并环丁烯(即,BCB)、光感环氧树脂光刻胶(例如,SU-8)、聚酰亚胺。
本实施例中,所述BAW谐振装置403包括:中间层4031,位于所述基底401上,其中,所述中间层4031的上表面侧包括空腔4033;电极层4035,位于所述空腔4033上,覆盖所述空腔4033,所述基底401和所述电极层4035分别位于所述中间层4031的两侧;压电层4037,位于所述中间层4031上,覆盖所述电极层4035,所述压电层4037包括突起部4037a,位于所述电极层4035上方;以及电极层4039,位于所述压电层4037上,所述电极层4039包括突起部4039a,位于所述突起部4037a上;其中,谐振区(即,所述电极层4035和所述电极层4039的重合区域)与所述中间层4031有重合部,其中,所述重合部位于所述空腔4033左右两侧中的一侧。
本实施例中,所述中间层4031的材料包括但不限于以下至少之一:聚合物、绝缘电介质、多晶硅。本实施例中,所述聚合物包括但不限于以下至少之一:苯并环丁烯(即,BCB)、光感环氧树脂光刻胶(例如,SU-8)、聚酰亚胺。本实施例中,所述绝缘电介质包括但不限于以下至少之一:氮化铝、二氧化硅、氮化硅、氧化钛。
本实施例中,所述电极层4035还位于所述中间层4031上。本实施例中,所述电极层4035的剖面A呈梯形。在另一个实施例中,下电极层的剖面A呈矩形。本实施例中,所述电极层4035的材料包括但不限于以下至少之一:钼、钌、钨、铂、铱、铝、铍。
本实施例中,所述压电层4037还覆盖所述中间层4031的上表面侧。本实施例中,所述压电层4037的材料包括但不限于以下至少之一:氮化铝、氧化铝合金、氮化镓、氧化锌、钽酸锂、铌酸锂、锆钛酸铅、铌镁酸铅—钛酸铅。需要说明的是,所述中间层4031材料的声阻抗和所述压电层4037材料的声阻抗不同,可以阻隔横向模式漏波。
本实施例中,所述突起部4037a的突起高度大于或等于所述电极层4035的厚度。本实施例中,所述突起部4037a的剖面A呈梯形。在另一个实施例中,第一突起部的剖面A呈矩形。
本实施例中,所述压电层4037和所述无源装置405分别位于所述电极层4039的两侧。本实施例中,所述电极层4039的材料包括但不限于以下至少之一:钼、钌、钨、铂、铱、铝、铍。
本实施例中,所述突起部4039a的突起高度大于或等于所述电极层4035的厚度。本实施例中,所述突起部4039a的剖面A呈梯形。在另一个实施例中,第二突起部的剖面A呈矩形。
本实施例中,所述无源装置405包括但不限于以下至少之一:电容、电感、电阻、通孔。需要说明的是,所属技术领域的技术人员知晓的无源装置(例如,IPD)可以应用于本发明实施例。本实施例中,所述无源装置405包括空腔4051,位于所述谐振区上方,对应所述空腔4033,所述空腔4051可以优化单片滤波装置的高度。在另一个实施例中,可以通过抬高无源装置,在谐振区上侧形成空腔。
本实施例中,两个所述连接件407的第一端分别电连接所述电极层4035和所述电极层4039,所述连接件407的第二端电连接所述无源装置405。本实施例中,所述连接件407包括但不限于以下至少之一:电导线、凸块(bump)、连接盘(pad)、通孔。需要说明的是,所属技术领域的技术人员知晓的连接结构可以应用于本发明实施例。
本实施例中,所述滤波装置400还包括:密封件409,位于所述BAW谐振装置403与所述无源装置405之间,至少包围所述空腔4051,用于密封所述空腔4051。
需要说明的是,将BAW谐振装置和无源装置集成到一个晶片中形成滤波装置,可以拓宽通带带宽,具有高带外抑制,且减少占用RF前端芯片中的空间。此外,与电连接单片谐振装置和单片无源装置相比,将谐振装置和无源装置集成到一个晶片中可以减少电传输的损耗(电传输路径更短),从而提高滤波性能。
图5是本发明实施例的一种滤波装置500的剖面A结构示意图。
如图5所示,本发明实施例提供一种滤波装置500包括:基底501,所述基底501为晶片基底;BAW谐振装置503,位于所述基底501上;以及无源装置505,位于所述BAW谐振装置503上方;其中,所述BAW谐振装置503与所述无源装置505通过连接件507电连接。
本实施例中,所述BAW谐振装置503的第一侧为所述基底501,所述BAW谐振装置503的第二侧为所述无源装置505,其中,所述BAW谐振装置503的所述第一侧与所述第二侧相对。本实施例中,所述基底501、所述BAW谐振装置503及所述无源装置505集成于一个晶片中。
本实施例中,所述基底501的材料包括但不限于以下至少之一:硅、碳化硅、二氧化硅、砷化镓、氮化镓、氧化铝、氧化镁、陶瓷、聚合物。本实施例中,所述聚合物包括但不限于以下至少之一:苯并环丁烯(即,BCB)、光感环氧树脂光刻胶(例如,SU-8)、聚酰亚胺。
本实施例中,所述BAW谐振装置503包括但不限于:所述基底501上表面侧的空腔5031;电极层5033,位于所述空腔5031上,覆盖所述空腔5031;压电层5035,位于所述基底501上,覆盖所述电极层5033,所述压电层5035包括突起部5035a,位于所述电极层5033上方;以及电极层5037,位于所述压电层5035上,所述电极层5037包括突起部5037a,位于所述突起部5035a上;其中,谐振区(即,所述电极层5033和所述电极层5037的重合区域)与所述基底501有重合部,其中,所述重合部位于所述空腔5031左右两侧中的一侧。
本实施例中,所述电极层5033还位于所述基底501上。本实施例中,所述电极层5033的剖面A呈梯形。在另一个实施例中,下电极层的剖面A呈矩形。本实施例中,所述电极层5033的材料包括但不限于以下至少之一:钼、钌、钨、铂、铱、铝、铍。
本实施例中,所述压电层5035还覆盖所述基底501的上表面侧。本实施例中,所述压电层5035的材料包括但不限于以下至少之一:氮化铝、氧化铝合金、氮化镓、氧化锌、钽酸锂、铌酸锂、锆钛酸铅、铌镁酸铅—钛酸铅。
本实施例中,所述突起部5035a的突起高度大于或等于所述电极层5033的厚度。本实施例中,所述突起部5035a的剖面A呈梯形。在另一个实施例中,第一突起部的剖面A呈矩形。
本实施例中,所述压电层5035和所述无源装置505分别位于所述电极层5037的两侧。本实施例中,所述电极层5037的材料包括但不限于以下至少之一:钼、钌、钨、铂、铱、铝、铍。
本实施例中,所述突起部5037a的突起高度大于或等于所述电极层5033的厚度。本实施例中,所述突起部5037a的剖面A呈梯形。在另一个实施例中,第二突起部的剖面A呈矩形。
本实施例中,所述无源装置505包括但不限于以下至少之一:电容、电感、电阻、通孔。需要说明的是,所属技术领域的技术人员知晓的无源装置(例如,IPD)可以应用于本发明实施例。本实施例中,所述无源装置505包括空腔5051,位于所述谐振区上方,对应所述空腔5031,所述空腔5051可以优化单片滤波装置的高度。在另一个实施例中,可以通过抬高无源装置,在谐振区上侧形成空腔。
本实施例中,两个所述连接件507的第一端分别电连接所述电极层5033和所述电极层5037,所述连接件507的第二端电连接所述无源装置505。本实施例中,所述连接件507包括但不限于以下至少之一:电导线、凸块(bump)、连接盘(pad)、通孔。需要说明的是,所属技术领域的技术人员知晓的连接结构可以应用于本发明实施例。
本实施例中,所述滤波装置500还包括:密封件509,位于所述BAW谐振装置503与所述无源装置505之间,至少包围所述空腔5051,用于密封所述空腔5051。
需要说明的是,将BAW谐振装置和无源装置集成到一个晶片中形成滤波装置,可以拓宽通带带宽,具有高带外抑制,且减少占用RF前端芯片中的空间。此外,与电连接单片谐振装置和单片无源装置相比,将谐振装置和无源装置集成到一个晶片中可以减少电传输的损耗(电传输路径更短),从而提高滤波性能。
图6是本发明实施例的一种滤波装置600的剖面A结构示意图。
如图6所示,本发明实施例提供一种滤波装置600包括:基底601,所述基底601为晶片基底;BAW谐振装置603,位于所述基底601上方;以及无源装置605,位于所述BAW谐振装置603上方;其中,所述BAW谐振装置603与所述无源装置605通过连接件607电连接。
本实施例中,所述基底601和所述无源装置605分别位于所述BAW谐振装置603的两侧。本实施例中,所述基底601、所述BAW谐振装置603及所述无源装置605位于一个晶片中。
本实施例中,所述基底601的材料包括但不限于以下至少之一:硅、碳化硅、二氧化硅、砷化镓、氮化镓、氧化铝、氧化镁、陶瓷、聚合物。本实施例中,所述聚合物包括但不限于以下至少之一:苯并环丁烯(即,BCB)、光感环氧树脂光刻胶(例如,SU-8)、聚酰亚胺。
本实施例中,所述BAW谐振装置603包括:中间层6031,位于所述基底601上;反射层6033,位于所述中间层6031上,所述基底601和所述反射层6033分别位于所述中间层6031的两侧;电极层6035,位于所述中间层6031上,所述电极层6035包括突起部6035a,位于所述反射层6033上;压电层6037,位于所述中间层6031上,所述压电层6037包括突起部6037a,位于所述突起部6035a上方;电极层6039,位于所述压电层6037上,所述电极层6039包括突起部6039a,位于所述突起部6037a上;其中,谐振区(即,所述电极层6035和所述电极层6039的重合区域)位于所述反射层6033上方。
本实施例中,所述中间层6031的材料包括但不限于以下至少之一:聚合物、绝缘电介质、多晶硅。本实施例中,所述聚合物包括但不限于以下至少之一:苯并环丁烯(即,BCB)、光感环氧树脂光刻胶(例如,SU-8)、聚酰亚胺。本实施例中,所述绝缘电介质包括但不限于以下至少之一:氮化铝、二氧化硅、氮化硅、氧化钛。
本实施例中,所述反射层6033的剖面A呈梯形。在另一个实施例中,反射层的剖面A呈矩形。本实施例中,所述反射层6033为空腔,即空腔6033。
本实施例中,所述电极层6035的材料包括但不限于以下至少之一:钼、钌、钨、铂、铱、铝、铍。本实施例中,所述突起部6035a的突起高度大于或等于所述反射层6033的厚度(即,所述空腔6033的深度)。本实施例中,所述突起部6035a的剖面A呈梯形。在另一个实施例中,第一突起部的剖面A呈矩形。
本实施例中,所述压电层6037的材料包括但不限于以下至少之一:氮化铝、氧化铝合金、氮化镓、氧化锌、钽酸锂、铌酸锂、锆钛酸铅、铌镁酸铅—钛酸铅。需要说明的是,所述中间层6031材料的声阻抗和所述压电层6037材料的声阻抗不同,可以阻隔横向模式漏波。
本实施例中,所述突起部6037a的突起高度大于或等于所述反射层6033的厚度(即,所述空腔6033的深度)。本实施例中,所述突起部6037a的剖面A呈梯形。在另一个实施例中,第二突起部的剖面A呈矩形。
本实施例中,所述电极层6039的材料包括但不限于以下至少之一:钼、钌、钨、铂、铱、铝、铍。本实施例中,所述突起部6039a的突起高度大于或等于所述反射层6033的厚度(即,所述空腔6033的深度)。本实施例中,所述突起部6039a的剖面A呈梯形。在另一个实施例中,第三突起部的剖面A呈矩形。
本实施例中,所述无源装置605包括但不限于以下至少之一:电容、电感、电阻、通孔。需要说明的是,所属技术领域的技术人员知晓的无源装置(例如,IPD)可以应用于本发明实施例。本实施例中,所述无源装置605包括空腔6051,位于所述谐振区上方,对应所述空腔6033,所述空腔6051可以优化单片滤波装置的高度。在另一个实施例中,可以通过抬高无源装置,在谐振区上侧形成空腔。
本实施例中,两个所述连接件607的第一端分别电连接所述电极层6035和所述电极层6039,所述连接件607的第二端电连接所述无源装置605。本实施例中,所述连接件607包括但不限于以下至少之一:电导线、凸块(bump)、连接盘(pad)、通孔。需要说明的是,所属技术领域的技术人员知晓的连接结构可以应用于本发明实施例。
本实施例中,所述滤波装置600还包括:密封件609,位于所述BAW谐振装置603与所述无源装置605之间,至少包围所述空腔6051,用于密封所述空腔6051。
需要说明的是,将BAW谐振装置和无源装置集成到一个晶片中形成滤波装置,可以拓宽通带带宽,具有高带外抑制,且减少占用RF前端芯片中的空间。此外,与电连接单片谐振装置和单片无源装置相比,将谐振装置和无源装置集成到一个晶片中可以减少电传输的损耗(电传输路径更短),从而提高滤波性能。
图7是本发明实施例的一种滤波装置700的剖面A结构示意图。
如图7所示,本发明实施例提供一种滤波装置700包括:基底701,所述基底701为晶片基底;BAW谐振装置703,位于所述基底701上;以及无源装置705,位于所述BAW谐振装置703上方;其中,所述BAW谐振装置703与所述无源装置705通过连接件707电连接。
本实施例中,所述BAW谐振装置703的第一侧为所述基底701,所述BAW谐振装置703的第二侧为所述无源装置705,其中,所述BAW谐振装置703的所述第一侧与所述第二侧相对。本实施例中,所述基底701、所述BAW谐振装置703及所述无源装置705位于一个晶片中。
本实施例中,所述基底701的材料包括但不限于以下至少之一:硅、碳化硅、二氧化硅、砷化镓、氮化镓、氧化铝、氧化镁、陶瓷、聚合物。本实施例中,所述聚合物包括但不限于以下至少之一:苯并环丁烯(即,BCB)、光感环氧树脂光刻胶(例如,SU-8)、聚酰亚胺。
本实施例中,所述BAW谐振装置703包括:反射层7031,位于所述基底701上;电极层7033,位于所述基底701上,所述电极层7033包括突起部7033a,位于所述反射层7031上;压电层7035,位于所述基底701上,所述压电层7035包括突起部7035a,位于所述突起部7033a上方;电极层7037,位于所述压电层7035上,所述电极层7037包括突起部7037a,位于所述突起部7035a上;其中,谐振区(即,所述电极层7033和所述电极层7037的重合区域)位于所述反射层7031上方。
本实施例中,所述反射层7031的剖面A呈梯形。在另一个实施例中,反射层的剖面A呈矩形。本实施例中,所述反射层7031为空腔,即空腔7031。
本实施例中,所述电极层7033的材料包括但不限于以下至少之一:钼、钌、钨、铂、铱、铝、铍。本实施例中,所述突起部7033a的突起高度大于或等于所述反射层7031的厚度(即,所述空腔7031的深度)。本实施例中,所述突起部7033a的剖面A呈梯形。在另一个实施例中,第一突起部的剖面A呈矩形。
本实施例中,所述压电层7035的材料包括但不限于以下至少之一:氮化铝、氧化铝合金、氮化镓、氧化锌、钽酸锂、铌酸锂、锆钛酸铅、铌镁酸铅—钛酸铅。
本实施例中,所述突起部7035a的突起高度大于或等于所述反射层7031的厚度(即,所述空腔7031的深度)。本实施例中,所述突起部7035a的剖面A呈梯形。在另一个实施例中,第二突起部的剖面A呈矩形。
本实施例中,所述电极层7037的材料包括但不限于以下至少之一:钼、钌、钨、铂、铱、铝、铍。本实施例中,所述突起部7037a的突起高度大于或等于所述反射层7031的厚度(即,所述空腔7031的深度)。本实施例中,所述突起部7037a的剖面A呈梯形。在另一个实施例中,第三突起部的剖面A呈矩形。
本实施例中,所述无源装置705包括但不限于以下至少之一:电容、电感、电阻、通孔。需要说明的是,所属技术领域的技术人员知晓的无源装置(例如,IPD)可以应用于本发明实施例。本实施例中,所述无源装置705包括空腔7051,位于所述谐振区上方,对应所述空腔7031,所述空腔7051可以优化单片滤波装置的高度。在另一个实施例中,可以通过抬高无源装置,在谐振区上侧形成空腔。
本实施例中,两个所述连接件707的第一端分别电连接所述电极层7033和所述电极层7037,所述连接件707的第二端电连接所述无源装置705。本实施例中,所述连接件707包括但不限于以下至少之一:电导线、凸块(bump)、连接盘(pad)、通孔。需要说明的是,所属技术领域的技术人员知晓的连接结构可以应用于本发明实施例。
本实施例中,所述滤波装置700还包括:密封件709,位于所述BAW谐振装置703与所述无源装置705之间,至少包围所述空腔7051,用于密封所述空腔7051。
需要说明的是,将BAW谐振装置和无源装置集成到一个晶片中形成滤波装置,可以拓宽通带带宽,具有高带外抑制,且减少占用RF前端芯片中的空间。此外,与电连接单片谐振装置和单片无源装置相比,将谐振装置和无源装置集成到一个晶片中可以减少电传输的损耗(电传输路径更短),从而提高滤波性能。
图8是本发明实施例的一种滤波装置800的剖面A结构示意图。
如图8所示,本发明实施例提供一种滤波装置800包括:基底801,所述基底801为晶片基底;BAW谐振装置803,位于所述基底801上方;以及无源装置805,位于所述BAW谐振装置803上方;其中,所述BAW谐振装置803与所述无源装置805通过连接件807电连接。
本实施例中,所述基底801和所述无源装置805分别位于所述BAW谐振装置803的两侧。本实施例中,所述基底801、所述BAW谐振装置803及所述无源装置805位于一个晶片中。
本实施例中,所述基底801的材料包括但不限于以下至少之一:硅、碳化硅、二氧化硅、砷化镓、氮化镓、氧化铝、氧化镁、陶瓷、聚合物。本实施例中,所述聚合物包括但不限于以下至少之一:苯并环丁烯(即,BCB)、光感环氧树脂光刻胶(例如,SU-8)、聚酰亚胺。
本实施例中,所述BAW谐振装置803包括:中间层8031,位于所述基底801上;反射层8033,位于所述中间层8031上,所述基底801和所述反射层8033分别位于所述中间层8031的两侧;电极层8035,位于所述中间层8031上,所述电极层8035包括突起部8035a,位于所述反射层8033上;压电层8037,位于所述中间层8031上,所述压电层8037包括突起部8037a,位于所述突起部8035a上方;电极层8039,位于所述压电层8037上,所述电极层8039包括突起部8039a,位于所述突起部8037a上;其中,谐振区(即,所述电极层8035和所述电极层8039的重合区域)位于所述反射层8033上方。
本实施例中,所述中间层8031的材料包括但不限于以下至少之一:聚合物、绝缘电介质、多晶硅。本实施例中,所述聚合物包括但不限于以下至少之一:苯并环丁烯(即,BCB)、光感环氧树脂光刻胶(例如,SU-8)、聚酰亚胺。本实施例中,所述绝缘电介质包括但不限于以下至少之一:氮化铝、二氧化硅、氮化硅、氧化钛。
本实施例中,所述反射层8033的剖面A呈拱形。本实施例中,所述反射层8033为空腔,即空腔8033。
本实施例中,所述电极层8035的材料包括但不限于以下至少之一:钼、钌、钨、铂、铱、铝、铍。本实施例中,所述突起部8035a的突起高度大于或等于所述反射层8033的厚度(即,所述空腔8033的深度)。本实施例中,所述突起部8035a的剖面A呈拱形。
本实施例中,所述压电层8037的材料包括但不限于以下至少之一:氮化铝、氧化铝合金、氮化镓、氧化锌、钽酸锂、铌酸锂、锆钛酸铅、铌镁酸铅—钛酸铅。需要说明的是,所述中间层8031材料的声阻抗和所述压电层8037材料的声阻抗不同,可以阻隔横向模式漏波。
本实施例中,所述突起部8037a的突起高度大于或等于所述反射层8033的厚度(即,所述空腔8033的深度)。本实施例中,所述突起部8037a的剖面A呈拱形。
本实施例中,所述电极层8039的材料包括但不限于以下至少之一:钼、钌、钨、铂、铱、铝、铍。本实施例中,所述突起部8039a的突起高度大于或等于所述反射层8033的厚度(即,所述空腔8033的深度)。本实施例中,所述突起部8039a的剖面A呈拱形。
本实施例中,所述无源装置805包括但不限于以下至少之一:电容、电感、电阻、通孔。需要说明的是,所属技术领域的技术人员知晓的无源装置(例如,IPD)可以应用于本发明实施例。本实施例中,所述无源装置805包括空腔8051,位于所述谐振区上方,对应所述空腔8033,所述空腔8051可以优化单片滤波装置的高度。在另一个实施例中,可以通过抬高无源装置,在谐振区上侧形成空腔。
本实施例中,两个所述连接件807的第一端分别电连接所述电极层8035和所述电极层8039,所述连接件807的第二端电连接所述无源装置805。本实施例中,所述连接件807包括但不限于以下至少之一:电导线、凸块(bump)、连接盘(pad)、通孔。需要说明的是,所属技术领域的技术人员知晓的连接结构可以应用于本发明实施例。
本实施例中,所述滤波装置800还包括:密封件809,位于所述BAW谐振装置803与所述无源装置805之间,至少包围所述空腔8051,用于密封所述空腔8051。
需要说明的是,将BAW谐振装置和无源装置集成到一个晶片中形成滤波装置,可以拓宽通带带宽,具有高带外抑制,且减少占用RF前端芯片中的空间。此外,与电连接单片谐振装置和单片无源装置相比,将谐振装置和无源装置集成到一个晶片中可以减少电传输的损耗(电传输路径更短),从而提高滤波性能。
图9是本发明实施例的一种滤波装置900的剖面A结构示意图。
如图9所示,本发明实施例提供一种滤波装置900包括:基底901,所述基底901为晶片基底;BAW谐振装置903,位于所述基底901上;以及无源装置905,位于所述BAW谐振装置903上方;其中,所述BAW谐振装置903与所述无源装置905通过连接件907电连接。
本实施例中,所述BAW谐振装置903的第一侧为所述基底901,所述BAW谐振装置903的第二侧为所述无源装置905,其中,所述BAW谐振装置903的所述第一侧与所述第二侧相对。本实施例中,所述基底901、所述BAW谐振装置903及所述无源装置905位于一个晶片中。
本实施例中,所述基底901的材料包括但不限于以下至少之一:硅、碳化硅、二氧化硅、砷化镓、氮化镓、氧化铝、氧化镁、陶瓷、聚合物。本实施例中,所述聚合物包括但不限于以下至少之一:苯并环丁烯(即,BCB)、光感环氧树脂光刻胶(例如,SU-8)、聚酰亚胺。
本实施例中,所述BAW谐振装置903包括:反射层9031,位于所述基底901上;电极层9033,位于所述基底901上,所述电极层9033包括突起部9033a,位于所述反射层9031上;压电层9035,位于所述基底901上,所述压电层9035包括突起部9035a,位于所述突起部9033a上方;电极层9037,位于所述压电层9035上,所述电极层9037包括突起部9037a,位于所述突起部9035a上;其中,谐振区(即,所述电极层9033和所述电极层9037的重合区域)位于所述反射层9031上方。
本实施例中,所述反射层9031的剖面A呈拱形。本实施例中,所述反射层9031为空腔,即空腔9031。
本实施例中,所述电极层9033的材料包括但不限于以下至少之一:钼、钌、钨、铂、铱、铝、铍。本实施例中,所述突起部9033a的突起高度大于或等于所述反射层9031的厚度(即,所述空腔9031的深度)。本实施例中,所述突起部9033a的剖面A呈拱形。
本实施例中,所述压电层9035的材料包括但不限于以下至少之一:氮化铝、氧化铝合金、氮化镓、氧化锌、钽酸锂、铌酸锂、锆钛酸铅、铌镁酸铅—钛酸铅。
本实施例中,所述突起部9035a的突起高度大于或等于所述反射层9031的厚度(即,所述空腔9031的深度)。本实施例中,所述突起部9035a的剖面A呈拱形。
本实施例中,所述电极层9037的材料包括但不限于以下至少之一:钼、钌、钨、铂、铱、铝、铍。本实施例中,所述突起部9037a的突起高度大于或等于所述反射层9031的厚度(即,所述空腔9031的深度)。本实施例中,所述突起部9037a的剖面A呈拱形。
本实施例中,所述无源装置905包括但不限于以下至少之一:电容、电感、电阻、通孔。需要说明的是,所属技术领域的技术人员知晓的无源装置(例如,IPD)可以应用于本发明实施例。本实施例中,所述无源装置905包括空腔9051,位于所述谐振区上方,对应所述空腔9031,所述空腔9051可以优化单片滤波装置的高度。在另一个实施例中,可以通过抬高无源装置,在谐振区上侧形成空腔。
本实施例中,两个所述连接件907的第一端分别电连接所述电极层9033和所述电极层9037,所述连接件907的第二端电连接所述无源装置905。本实施例中,所述连接件907包括但不限于以下至少之一:电导线、凸块(bump)、连接盘(pad)、通孔。需要说明的是,所属技术领域的技术人员知晓的连接结构可以应用于本发明实施例。
本实施例中,所述滤波装置900还包括:密封件909,位于所述BAW谐振装置903与所述无源装置905之间,至少包围所述空腔9051,用于密封所述空腔9051。
需要说明的是,将BAW谐振装置和无源装置集成到一个晶片中形成滤波装置,可以拓宽通带带宽,具有高带外抑制,且减少占用RF前端芯片中的空间。此外,与电连接单片谐振装置和单片无源装置相比,将谐振装置和无源装置集成到一个晶片中可以减少电传输的损耗(电传输路径更短),从而提高滤波性能。
图10是本发明实施例的一种滤波装置1000的剖面A结构示意图。
如图10所示,本发明实施例提供一种滤波装置1000包括:基底1010,所述基底1010为晶片基底;BAW谐振装置1030,位于所述基底1010上方;以及无源装置1050,位于所述BAW谐振装置1030上方;其中,所述BAW谐振装置1030与所述无源装置1050通过连接件1070电连接。
本实施例中,所述基底1010和所述无源装置1050分别位于所述BAW谐振装置1030的两侧。本实施例中,所述基底1010、所述BAW谐振装置1030及所述无源装置1050位于一个晶片中。
本实施例中,所述基底1010的材料包括但不限于以下至少之一:硅、碳化硅、二氧化硅、砷化镓、氮化镓、氧化铝、氧化镁、陶瓷、聚合物。本实施例中,所述聚合物包括但不限于以下至少之一:苯并环丁烯(即,BCB)、光感环氧树脂光刻胶(例如,SU-8)、聚酰亚胺。
本实施例中,所述BAW谐振装置1030包括:反射层1031,位于所述基底1010上;电极层1033,位于所述反射层1031上,所述基底1010和所述电极层1033分别位于所述反射层1031的两侧;压电层1035,位于所述反射层1031上,覆盖所述电极层1033,所述压电层1035包括突起部1035a,位于所述电极层1033上方;以及电极层1037,位于所述压电层1035上,所述电极层1037包括突起部1037a,位于所述突起部1035a上;其中,谐振区(即,所述电极层1033和所述电极层1037的重合区域)位于所述反射层1031上方。
本实施例中,所述反射层1031包括多个子反射层1031a及多个子反射层1031b,其中,所述子反射层1031a和所述子反射层1031b交替放置。
本实施例中,所述子反射层1031a与所述子反射层1031b的材料不同,从而所述子反射层1031a与所述子反射层1031b的声学阻抗不同。本实施例中,所述子反射层1031a的材料包括但不限于以下至少之一:碳氧化硅、氮化硅、二氧化硅、氮化铝、钨、钼。本实施例中,所述子反射层1031b的材料包括但不限于以下至少之一:碳氧化硅、氮化硅、二氧化硅、氮化铝、钨、钼。
本实施例中,所述反射层1031为四分之一波布拉格反射镜(quarter-wave Braggmirror)。本实施例中,所述子反射层1031a的厚度是所述子反射层1031b的厚度的两倍。在另一个实施例中,子反射层的厚度一致。需要说明的是,本实施例中的四分之一波布拉格反射镜仅是一个具体实施例,本发明不受所述具体实施例的限制,所属技术领域的技术人员知晓的其他声学反射层也可以应用于本发明实施例。
本实施例中,所述电极层1033的材料包括但不限于以下至少之一:钼、钌、钨、铂、铱、铝、铍。
本实施例中,所述压电层1035的材料包括但不限于以下至少之一:氮化铝、氧化铝合金、氮化镓、氧化锌、钽酸锂、铌酸锂、锆钛酸铅、铌镁酸铅—钛酸铅。本实施例中,所述突起部1035a的高度大于或等于所述电极层1033的厚度。本实施例中,所述突起部1035a的剖面A呈矩形。在另一个实施例中,第一突起部的剖面A呈梯形。
本实施例中,所述电极层1037的材料包括但不限于以下至少之一:钼、钌、钨、铂、铱、铝、铍。本实施例中,所述突起部1037a的高度大于或等于所述电极层1033的厚度。本实施例中,所述突起部1037a的剖面A呈矩形。在另一个实施例中,第二突起部的剖面A呈梯形。
本实施例中,所述无源装置1050包括但不限于以下至少之一:电容、电感、电阻、通孔。需要说明的是,所属技术领域的技术人员知晓的无源装置(例如,IPD)可以应用于本发明实施例。本实施例中,所述无源装置1050包括空腔1051,位于所述谐振区上方,所述空腔1051可以优化单片滤波装置的高度。在另一个实施例中,可以通过抬高无源装置,在谐振区上侧形成空腔。
本实施例中,两个所述连接件1070的第一端分别电连接所述电极层1033和所述电极层1037,所述连接件1070的第二端电连接所述无源装置1050。本实施例中,所述连接件1070包括但不限于以下至少之一:电导线、凸块(bump)、连接盘(pad)、通孔。需要说明的是,所属技术领域的技术人员知晓的连接结构可以应用于本发明实施例。
本实施例中,所述滤波装置1000还包括:密封件1090,位于所述BAW谐振装置1030与所述无源装置1050之间,至少包围所述空腔1051,用于密封所述空腔1051。
需要说明的是,将BAW谐振装置和无源装置集成到一个晶片中形成滤波装置,可以拓宽通带带宽,具有高带外抑制,且减少占用RF前端芯片中的空间。此外,与电连接单片谐振装置和单片无源装置相比,将谐振装置和无源装置集成到一个晶片中可以减少电传输的损耗(电传输路径更短),从而提高滤波性能。
图11是本发明实施例的一种滤波装置1100的剖面A结构示意图。
如图11所示,本发明实施例提供一种滤波装置1100包括:基底1110,所述基底1110为晶片基底;SAW谐振装置1130,位于所述基底1110上方;以及无源装置1150,位于所述SAW谐振装置1130上方;其中,所述SAW谐振装置1130与所述无源装置1150通过连接件1170电连接。
本实施例中,所述SAW谐振装置1130的第一侧为所述基底1110,所述SAW谐振装置1130的第二侧为所述无源装置1150,其中,所述SAW谐振装置1130的所述第一侧与所述第二侧相对。本实施例中,所述基底1110、所述SAW谐振装置1130及所述无源装置1150位于一个晶片中。
本实施例中,所述基底1110的材料包括但不限于以下至少之一:硅、碳化硅、二氧化硅、砷化镓、氮化镓、氧化铝、氧化镁、陶瓷、聚合物。本实施例中,所述聚合物包括但不限于以下至少之一:苯并环丁烯(即,BCB)、光感环氧树脂光刻胶(例如,SU-8)、聚酰亚胺。
本实施例中,所述SAW谐振装置1130包括:压电层1131,位于所述基底1110上;电极层1133,位于所述压电层1131上,所述压电层1131和所述无源装置1150分别位于所述电极层1133两侧。
本实施例中,所述压电层1131的材料包括但不限于以下至少之一:氮化铝、氧化铝合金、氮化镓、氧化锌、钽酸锂、铌酸锂、锆钛酸铅、铌镁酸铅—钛酸铅。
本实施例中,所述电极层1133包括叉指换能装置(InterDigital Transducer,IDT),其中,所述IDT包括多个电极条1133a与多个电极条1133b。
本实施例中,所述多个电极条1133a与所述多个电极条1133b的极性不同。本实施例中,所述电极条1133a与所述电极条1133b交替放置。本实施例中,相邻的所述电极条1133a和所述电极条1133b之间的间隔距离一致。在另一个实施例中,相邻两个电极条的间隔距离是变化的。
需要说明的是,所属技术领域的技术人员知晓的IDT结构可以应用于本发明实施例。
本实施例中,所述无源装置1150包括但不限于以下至少之一:电容、电感、电阻、通孔。需要说明的是,所属技术领域的技术人员知晓的无源装置(例如,IPD)可以应用于本发明实施例。本实施例中,所述无源装置1150包括空腔1151,位于所述电极层1133上方,所述空腔1151可以优化单片滤波装置的高度。在另一个实施例中,可以通过抬高无源装置,在电极层上侧形成空腔。
本实施例中,两个所述连接件1170的第一端分别电连接所述多个电极条1133a及所述多个电极条1133b,所述连接件1170的第二端电连接所述无源装置1150。本实施例中,所述连接件1170包括但不限于以下至少之一:电导线、凸块(bump)、连接盘(pad)、通孔。需要说明的是,所属技术领域的技术人员知晓的连接结构可以应用于本发明实施例。
本实施例中,所述滤波装置1100还包括:密封件1190,位于所述压电层1131上,位于所述压电层1131与所述无源装置1150之间,至少包围所述空腔1151,用于密封所述空腔1151。
需要说明的是,将SAW谐振装置和无源装置集成到一个晶片中形成滤波装置,可以拓宽通带带宽,具有高带外抑制,且减少占用RF前端芯片中的空间。此外,与电连接单片谐振装置和单片无源装置相比,将谐振装置和无源装置集成到一个晶片中可以减少电传输的损耗(电传输路径更短),从而提高滤波性能。
图12是本发明实施例的一种滤波装置1200的剖面A结构示意图。
如图12所示,本发明实施例提供一种滤波装置1200包括:基底1210,所述基底1210为晶片基底;SAW谐振装置1230,位于所述基底1210上方;以及无源装置1250,位于所述SAW谐振装置1230上方;其中,所述SAW谐振装置1230与所述无源装置1250通过连接件1270电连接。
本实施例中,所述基底1210和所述无源装置1250分别位于所述SAW谐振装置1230的两侧。本实施例中,所述基底1210、所述SAW谐振装置1230及所述无源装置1250位于一个晶片中。
本实施例中,所述基底1210的材料包括但不限于以下至少之一:硅、碳化硅、二氧化硅、砷化镓、氮化镓、氧化铝、氧化镁、陶瓷、聚合物。本实施例中,所述聚合物包括但不限于以下至少之一:苯并环丁烯(即,BCB)、光感环氧树脂光刻胶(例如,SU-8)、聚酰亚胺。
本实施例中,所述SAW谐振装置1230包括:中间层1231,位于所述基底1210上;压电层1233,位于所述中间层1231上,所述基底1210和所述压电层1233分别位于所述中间层1231两侧;电极层1235,位于所述压电层1233上,所述压电层1233和所述无源装置1250分别位于所述电极层1235两侧。
本实施例中,所述中间层1231的材料包括但不限于以下至少之一:聚合物、绝缘电介质、多晶硅。本实施例中,所述聚合物包括但不限于以下至少之一:苯并环丁烯(即,BCB)、光感环氧树脂光刻胶(例如,SU-8)、聚酰亚胺。本实施例中,所述绝缘电介质包括但不限于以下至少之一:氮化铝、二氧化硅、氮化硅、氧化钛。
本实施例中,所述压电层1233的材料包括但不限于以下至少之一:氮化铝、氧化铝合金、氮化镓、氧化锌、钽酸锂、铌酸锂、锆钛酸铅、铌镁酸铅—钛酸铅。需要说明的是,所述中间层1231材料的声阻抗和所述压电层1233材料的声阻抗不同,可以阻隔漏波。此外,如果所述中间层1231的材料(例如,二氧化硅)与所述压电层1233的材料具有相反的温度频移特性,可以减小谐振装置的频率温度系数(Temperature Coefficient of Frequency,TCF),趋向于0ppm/℃,从而提升频率-温度稳定性,即,所述中间层1231为温度补偿层。
本实施例中,所述电极层1235包括IDT,其中,所述IDT包括多个电极条1235a与多个电极条1235b。
本实施例中,所述多个电极条1235a与所述多个电极条1235b的极性不同。本实施例中,所述电极条1235a与所述电极条1235b交替放置。本实施例中,相邻的所述电极条1235a和所述电极条1235b之间的间隔距离一致。在另一个实施例中,相邻两个电极条的间隔距离是变化的。
需要说明的是,所属技术领域的技术人员知晓的IDT结构可以应用于本发明实施例。
本实施例中,所述无源装置1250包括但不限于以下至少之一:电容、电感、电阻、通孔。需要说明的是,所属技术领域的技术人员知晓的无源装置(例如,IPD)可以应用于本发明实施例。本实施例中,所述无源装置1250包括空腔1251,位于所述电极层1235上方,所述空腔1251可以优化单片滤波装置的高度。在另一个实施例中,可以通过抬高无源装置,在电极层上侧形成空腔。
本实施例中,两个所述连接件1270的第一端分别电连接所述多个电极条1235a及所述多个电极条1235b,所述连接件1270的第二端电连接所述无源装置1250。本实施例中,所述连接件1270包括但不限于以下至少之一:电导线、凸块(bump)、连接盘(pad)、通孔。需要说明的是,所属技术领域的技术人员知晓的连接结构可以应用于本发明实施例。
本实施例中,所述滤波装置1200还包括:密封件1290,位于所述压电层1233上,位于所述压电层1233与所述无源装置1250之间,至少包围所述空腔1251,用于密封所述空腔1251。
需要说明的是,将SAW谐振装置和无源装置集成到一个晶片中形成滤波装置,可以拓宽通带带宽,具有高带外抑制,且减少占用RF前端芯片中的空间。此外,与电连接单片谐振装置和单片无源装置相比,将谐振装置和无源装置集成到一个晶片中可以减少电传输的损耗(电传输路径更短),从而提高滤波性能。
图13是本发明实施例的一种滤波装置1300的剖面A结构示意图。
如图13所示,本发明实施例提供一种滤波装置1300包括:基底1310,所述基底1310为晶片基底;SAW谐振装置1330,位于所述基底1310上方;以及无源装置1350,位于所述SAW谐振装置1330上方;其中,所述SAW谐振装置1330与所述无源装置1350通过连接件1370电连接。
本实施例中,所述基底1310和所述无源装置1350分别位于所述SAW谐振装置1330的两侧。本实施例中,所述基底1310、所述SAW谐振装置1330及所述无源装置1350位于一个晶片中。
本实施例中,所述基底1310的材料包括但不限于以下至少之一:硅、碳化硅、二氧化硅、砷化镓、氮化镓、氧化铝、氧化镁、陶瓷、聚合物。本实施例中,所述聚合物包括但不限于以下至少之一:苯并环丁烯(即,BCB)、光感环氧树脂光刻胶(例如,SU-8)、聚酰亚胺。
本实施例中,所述SAW谐振装置1330包括:中间层1331,位于所述基底1310上;中间层1333,位于所述中间层1331上,所述基底1310和所述中间层1333分别位于所述中间层1331两侧;压电层1335,位于所述中间层1333上;电极层1337,位于所述压电层1335上,所述中间层1333和所述电极层1337分别位于所述压电层1335两侧。
本实施例中,所述中间层1331的材料包括但不限于以下至少之一:聚合物、绝缘电介质、多晶硅。本实施例中,所述聚合物包括但不限于以下至少之一:苯并环丁烯(即,BCB)、光感环氧树脂光刻胶(例如,SU-8)、聚酰亚胺。本实施例中,所述绝缘电介质包括但不限于以下至少之一:氮化铝、二氧化硅、氮化硅、氧化钛。
本实施例中,所述中间层1333的材料包括但不限于以下至少之一:聚合物、绝缘电介质、多晶硅。本实施例中,所述聚合物包括但不限于以下至少之一:苯并环丁烯(即,BCB)、光感环氧树脂光刻胶(例如,SU-8)、聚酰亚胺。本实施例中,所述绝缘电介质包括但不限于以下至少之一:氮化铝、二氧化硅、氮化硅、氧化钛。
本实施例中,所述压电层1335的材料包括但不限于以下至少之一:氮化铝、氧化铝合金、氮化镓、氧化锌、钽酸锂、铌酸锂、锆钛酸铅、铌镁酸铅—钛酸铅。
需要说明的是,所述中间层1331材料的声阻抗和所述中间层1333材料的声阻抗不同,所述中间层1333材料的声阻抗和所述压电层1335材料的声阻抗不同,从而可以阻隔漏波。此外,如果所述中间层1333的材料(例如,二氧化硅)与所述压电层1335的材料具有相反的温度频移特性,可以减小谐振装置的TCF,趋向于0ppm/℃,从而提升频率-温度稳定性,即,所述中间层1333为温度补偿层。
本实施例中,所述电极层1337包括IDT,其中,所述IDT包括多个电极条1337a与多个电极条1337b。
本实施例中,所述多个电极条1337a与所述多个电极条1337b的极性不同。本实施例中,所述电极条1337a与所述电极条1337b交替放置。本实施例中,相邻的所述电极条1337a和所述电极条1337b之间的间隔距离一致。在另一个实施例中,相邻两个电极条的间隔距离是变化的。
需要说明的是,所属技术领域的技术人员知晓的IDT结构可以应用于本发明实施例。
本实施例中,所述无源装置1350包括但不限于以下至少之一:电容、电感、电阻、通孔。需要说明的是,所属技术领域的技术人员知晓的无源装置(例如,IPD)可以应用于本发明实施例。本实施例中,所述无源装置1350包括空腔1351,位于所述电极层1337上方,所述空腔1351可以优化单片滤波装置的高度。在另一个实施例中,可以通过抬高无源装置,在电极层上侧形成空腔。
本实施例中,两个所述连接件1370的第一端分别电连接所述多个电极条1337a及所述多个电极条1337b,所述连接件1370的第二端电连接所述无源装置1350。本实施例中,所述连接件1370包括但不限于以下至少之一:电导线、凸块(bump)、连接盘(pad)、通孔。需要说明的是,所属技术领域的技术人员知晓的连接结构可以应用于本发明实施例。
本实施例中,所述滤波装置1300还包括:密封件1390,位于所述压电层1335上,位于所述压电层1335与所述无源装置1350之间,至少包围所述空腔1351,用于密封所述空腔1351。
需要说明的是,将SAW谐振装置和无源装置集成到一个晶片中形成滤波装置,可以拓宽通带带宽,具有高带外抑制,且减少占用RF前端芯片中的空间。此外,与电连接单片谐振装置和单片无源装置相比,将谐振装置和无源装置集成到一个晶片中可以减少电传输的损耗(电传输路径更短),从而提高滤波性能。
图14是本发明实施例的一种滤波装置1400的剖面A结构示意图。
如图14所示,本发明实施例提供一种滤波装置1400包括:基底1410,所述基底1410为晶片基底;SAW谐振装置1430,位于所述基底1410上方;以及无源装置1450,位于所述SAW谐振装置1430上方;其中,所述SAW谐振装置1430与所述无源装置1450通过连接件1470电连接。
本实施例中,所述基底1410和所述无源装置1450分别位于所述SAW谐振装置1430的两侧。本实施例中,所述基底1410、所述SAW谐振装置1430及所述无源装置1450位于一个晶片中。
本实施例中,所述基底1410的材料包括但不限于以下至少之一:硅、碳化硅、二氧化硅、砷化镓、氮化镓、氧化铝、氧化镁、陶瓷、聚合物。本实施例中,所述聚合物包括但不限于以下至少之一:苯并环丁烯(即,BCB)、光感环氧树脂光刻胶(例如,SU-8)、聚酰亚胺。
本实施例中,所述SAW谐振装置1430包括:反射层1431,位于所述基底1410上;压电层1433,位于所述反射层1431上,所述基底1410和所述压电层1433分别位于所述反射层1431两侧;电极层1435,位于所述压电层1433上。
本实施例中,所述反射层1431包括多个子反射层1431a及多个子反射层1431b,其中,所述子反射层1431a和所述子反射层1431b交替放置。
本实施例中,所述子反射层1431a与所述子反射层1431b的材料不同,从而所述子反射层1431a与所述子反射层1431b的声学阻抗不同。本实施例中,所述子反射层1431a的材料包括但不限于以下至少之一:碳氧化硅、氮化硅、二氧化硅、氮化铝、钨、钼。本实施例中,所述子反射层1431b的材料包括但不限于以下至少之一:碳氧化硅、氮化硅、二氧化硅、氮化铝、钨、钼。
本实施例中,所述反射层1431为四分之一波布拉格反射镜(quarter-wave Braggmirror)。本实施例中,所述子反射层1431a的厚度是所述子反射层1431b的厚度的两倍。在另一个实施例中,子反射层的厚度一致。需要说明的是,本实施例中的四分之一波布拉格反射镜仅是一个具体实施例,本发明不受所述具体实施例的限制,所属技术领域的技术人员知晓的其他声学反射层也可以应用于本发明实施例。
本实施例中,所述压电层1433的材料包括但不限于以下至少之一:氮化铝、氧化铝合金、氮化镓、氧化锌、钽酸锂、铌酸锂、锆钛酸铅、铌镁酸铅—钛酸铅。
本实施例中,所述电极层1435包括IDT,其中,所述IDT包括多个电极条1435a与多个电极条1435b。
本实施例中,所述多个电极条1435a与所述多个电极条1435b的极性不同。本实施例中,所述电极条1435a与所述电极条1435b交替放置。本实施例中,相邻的所述电极条1435a和所述电极条1435b之间的间隔距离一致。在另一个实施例中,相邻两个电极条的间隔距离是变化的。
需要说明的是,所属技术领域的技术人员知晓的IDT结构可以应用于本发明实施例。
本实施例中,所述无源装置1450包括但不限于以下至少之一:电容、电感、电阻、通孔。需要说明的是,所属技术领域的技术人员知晓的无源装置(例如,IPD)可以应用于本发明实施例。本实施例中,所述无源装置1450包括空腔1451,位于所述电极层1435上方,所述空腔1451可以优化单片滤波装置的高度。在另一个实施例中,可以通过抬高无源装置,在电极层上侧形成空腔。
本实施例中,两个所述连接件1470的第一端分别电连接所述多个电极条1435a及所述多个电极条1435b,所述连接件1470的第二端电连接所述无源装置1450。本实施例中,所述连接件1470包括但不限于以下至少之一:电导线、凸块(bump)、连接盘(pad)、通孔。需要说明的是,所属技术领域的技术人员知晓的连接结构可以应用于本发明实施例。
本实施例中,所述滤波装置1400还包括:密封件1490,位于所述压电层1433上,位于所述压电层1433与所述无源装置1450之间,至少包围所述空腔1451,用于密封所述空腔1451。
需要说明的是,将SAW谐振装置和无源装置集成到一个晶片中形成滤波装置,可以拓宽通带带宽,具有高带外抑制,且减少占用RF前端芯片中的空间。此外,与电连接单片谐振装置和单片无源装置相比,将谐振装置和无源装置集成到一个晶片中可以减少电传输的损耗(电传输路径更短),从而提高滤波性能。
本发明实施例还提供一种滤波装置(未图示)包括:第一基底、第一SAW谐振装置以及第一无源装置;其中,所述第一基底的材料包括但不限于以下至少之一:氮化铝、氧化铝合金、氮化镓、氧化锌、钽酸锂、铌酸锂、锆钛酸铅、铌镁酸铅—钛酸铅。本实施例中,所述第一SAW谐振装置包括第一电极层,位于所述第一基底上,所述第一电极层包括第一IDT。本实施例中,所述第一无源装置位于所述第一电极层上方,所述第一电极层与所述第一无源装置通过第一连接件电连接,所述第一基底与所述第一无源装置分别位于所述第一电极层两侧。
本发明实施例还提供一种滤波装置(未图示)包括:第二基底、第二SAW谐振装置以及第二无源装置;其中,所述第二基底的材料包括但不限于以下至少之一:氮化铝、氧化铝合金、氮化镓、氧化锌、钽酸锂、铌酸锂、锆钛酸铅、铌镁酸铅—钛酸铅。本实施例中,所述第二SAW谐振装置包括第二电极层,位于所述第二基底上,所述第二电极层包括第二IDT。本实施例中,所述第二无源装置位于所述第二电极层上方,所述第二电极层与所述第二无源装置通过第二连接件电连接,所述第二基底与所述第二无源装置分别位于所述第二电极层两侧。本实施例中,所述第二SAW谐振装置还包括温度补偿层,位于所述第二基底上,覆盖所述第二电极层,所述第二基底和所述第二无源装置分别位于所述温度补偿层两侧。需要说明的是,所述温度补偿层的材料(例如,二氧化硅)与所述第二基底的材料具有相反的温度频移特性,可以减小谐振装置的频率温度系数,趋向于0ppm/℃,从而提升频率-温度稳定性。
图15至图17示出了本发明的多个具体实施例,采用不同的无源装置,但是本发明还可以采用其他不同于在此描述的其他方式来实施,因此本发明不受下面公开的具体实施例的限制。
图15a是本发明实施例的一种滤波装置1500的剖面A结构示意图。
如图15a所示,本发明实施例提供一种滤波装置1500包括:基底1510,所述基底1510为晶片基底;谐振装置1530,位于所述基底1510上方;以及无源装置1550,位于所述谐振装置1530上方;其中,所述谐振装置1530与所述无源装置1550通过连接件1570电连接。
本实施例中,所述基底1510位于所述谐振装置1530的第一侧,所述无源装置1550位于所述谐振装置1530的第二侧,其中,所述谐振装置1530的所述第一侧和所述第二侧相对。本实施例中,所述基底1510、所述谐振装置1530及所述无源装置1550位于一个晶片中。
本实施例中,所述基底1510的材料包括但不限于以下至少之一:硅、碳化硅、二氧化硅、砷化镓、氮化镓、氧化铝、氧化镁、陶瓷、聚合物。本实施例中,所述聚合物包括但不限于以下至少之一:苯并环丁烯(即,BCB)、光感环氧树脂光刻胶(例如,SU-8)、聚酰亚胺。
本实施例中,所述谐振装置1530包括但不限于以下至少之一:SAW谐振装置、BAW谐振装置。本实施例中,所述谐振装置1530包括有源层1531,所述有源层1531包括压电层(未图示)及至少一个电极层(未图示)。
本实施例中,所述无源装置1550包括:中间层1551,所述中间层1551包括电容1553;基底1555,位于所述中间层1551上;通孔1557a,贯穿所述无源装置1550,所述通孔1557a上侧的第一端用于连接所述滤波装置1500的输入端;通孔1557b,贯穿所述无源装置1550,所述通孔1557b上侧的第一端用于连接所述滤波装置1500的输出端;通孔1557c,嵌入所述中间层1551,所述通孔1557c上侧的第一端电连接所述电容1553下侧的第二端;通孔1557d,贯穿所述基底1555,所述通孔1557d上侧的第一端用于接地,所述通孔1557d下侧的第二端电连接所述电容1553上侧的第一端。
本实施例中,所述中间层1551的材料包括但不限于以下至少之一:聚合物、绝缘电介质、多晶硅。本实施例中,所述聚合物包括但不限于以下至少之一:苯并环丁烯(即,BCB)、光感环氧树脂光刻胶(例如,SU-8)、聚酰亚胺。本实施例中,所述绝缘电介质包括但不限于以下至少之一:氮化铝、二氧化硅、氮化硅、氧化钛。
本实施例中,所述中间层1551还包括空腔1559,位于所述有源层1531上方,所述空腔1559可以优化单片滤波装置的高度。在另一个实施例中,可以通过抬高无源装置,在有源层上侧形成空腔。
本实施例中,所述电容1553为金属-绝缘体-金属(Metal-Insulator-Metal,MIM)电容。本实施例中,所述电容1553通过半导体工艺形成。需要说明的是,本实施例中的MIM电容仅是一个具体实施例,本发明不受所述具体实施例的限制,所属技术领域的技术人员知晓的其他半导体工艺制作的电容,例如,金属-氧化物-金属(Metal-Oxide-Metal,MOM)电容,也可以应用于本发明实施例。
本实施例中,所述基底1555的材料包括但不限于以下至少之一:硅、碳化硅、二氧化硅、砷化镓、氮化镓、氧化铝、氧化镁、陶瓷、聚合物。本实施例中,所述聚合物包括但不限于以下至少之一:苯并环丁烯(即,BCB)、光感环氧树脂光刻胶(例如,SU-8)、聚酰亚胺。
本实施例中,所述连接件1570包括:凸块1571a,电连接所述有源层1531的第一端(例如,第一电极);凸块1571b,电连接所述有源层1531的第二端(例如,第二电极);连接盘1573a,位于所述凸块1571a上,所述连接盘1573a的上侧电连接所述通孔1557a下侧的第二端,所述连接盘1573a的下侧电连接所述凸块1571a;连接盘1573b,位于所述凸块1571b上,所述连接盘1573b的上侧电连接所述通孔1557b下侧的第二端及所述通孔1557c下侧的第二端,所述连接盘1573b的下侧电连接所述凸块1571b。
本实施例中,所述滤波装置1500还包括:密封件1590,位于所述谐振装置1530与所述无源装置1550之间,至少包围所述空腔1559,用于密封所述空腔1559。
图15b是本发明实施例的一种滤波装置1500的等效电路示意图。
如图15b所示,所述滤波装置1500的等效电路示意图包括:所述谐振装置1530及所述电容1553;其中,所述谐振装置1530的第一端连接输入端in;所述谐振装置1530的第二端电连接所述电容1553的第一端;所述谐振装置1530的第二端还连接输出端out;所述电容1553的第一端还连接所述输出端out;所述电容1553的第二端接地。
需要说明的是,将谐振装置和无源装置集成到一个晶片中形成滤波装置,可以拓宽通带带宽,具有高带外抑制,且减少占用RF前端芯片中的空间。此外,与电连接单片谐振装置和单片无源装置相比,将谐振装置和无源装置集成到一个晶片中可以减少电传输的损耗(电传输路径更短),从而提高滤波性能。
图16a是本发明实施例的一种滤波装置1600的剖面A结构示意图。
如图16a所示,本发明实施例提供一种滤波装置1600包括:基底1610,所述基底1610为晶片基底;谐振装置1630,位于所述基底1610上方;以及无源装置1650,位于所述谐振装置1630上方;其中,所述谐振装置1630与所述无源装置1650通过连接件1670电连接。
本实施例中,所述基底1610位于所述谐振装置1630的第一侧,所述无源装置1650位于所述谐振装置1630的第二侧,其中,所述谐振装置1630的所述第一侧和所述第二侧相对。本实施例中,所述基底1610、所述谐振装置1630及所述无源装置1650位于一个晶片中。
本实施例中,所述基底1610的材料包括但不限于以下至少之一:硅、碳化硅、二氧化硅、砷化镓、氮化镓、氧化铝、氧化镁、陶瓷、聚合物。本实施例中,所述聚合物包括但不限于以下至少之一:苯并环丁烯(即,BCB)、光感环氧树脂光刻胶(例如,SU-8)、聚酰亚胺。
本实施例中,所述谐振装置1630包括但不限于以下至少之一:SAW谐振装置、BAW谐振装置。本实施例中,所述谐振装置1630包括有源层1631,所述有源层1631包括压电层(未图示)及至少一个电极层(未图示)。
本实施例中,所述无源装置1650包括:中间层1651,所述中间层1651包括电感1653;基底1655,位于所述中间层1651上;通孔1657a,贯穿所述无源装置1650,所述通孔1657a上侧的第一端用于连接所述滤波装置1600的输入端;通孔1657b,贯穿所述无源装置1650,所述通孔1657b上侧的第一端用于连接所述滤波装置1600的输出端;通孔1657c,贯穿所述无源装置1650,所述通孔1657c上侧的第一端用于接地,所述通孔1657c下侧的第二端通过连接线1657d电连接所述电感1653的第一端。
本实施例中,所述中间层1651的材料包括但不限于以下至少之一:聚合物、绝缘电介质、多晶硅。本实施例中,所述聚合物包括但不限于以下至少之一:苯并环丁烯(即,BCB)、光感环氧树脂光刻胶(例如,SU-8)、聚酰亚胺。本实施例中,所述绝缘电介质包括但不限于以下至少之一:氮化铝、二氧化硅、氮化硅、氧化钛。
本实施例中,所述中间层1651还包括空腔1659,位于所述有源层1631上方,所述空腔1659可以优化单片滤波装置的高度。在另一个实施例中,可以通过抬高无源装置,在有源层上侧形成空腔。
本实施例中,所述电感1653为螺旋电感(spiral inductor)。本实施例中,所述电感1653通过半导体工艺形成。需要说明的是,本实施例中的螺旋电感仅是一个具体实施例,本发明不受所述具体实施例的限制,所属技术领域的技术人员知晓的其他半导体工艺制作的电感也可以应用于本发明实施例。
本实施例中,所述电感1653的厚度小于所述中间层1651的厚度。在另一个实施例中,电感的厚度等于中间层的厚度。
本实施例中,所述基底1655的材料包括但不限于以下至少之一:硅、碳化硅、二氧化硅、砷化镓、氮化镓、氧化铝、氧化镁、陶瓷、聚合物。本实施例中,所述聚合物包括但不限于以下至少之一:苯并环丁烯(即,BCB)、光感环氧树脂光刻胶(例如,SU-8)、聚酰亚胺。
本实施例中,所述连接件1670包括:凸块1671a,电连接所述有源层1631的第一端(例如,第一电极);凸块1671b,电连接所述有源层1631的第二端(例如,第二电极);连接盘1673a,位于所述凸块1671a上,所述连接盘1673a的上侧电连接所述通孔1657a下侧的第二端,所述连接盘1673a的下侧电连接所述凸块1671a;连接盘1673b,位于所述凸块1671b上,所述连接盘1673b的上侧电连接所述通孔1657b下侧的第二端及所述电感1653的第二端,所述连接盘1673b的下侧电连接所述凸块1671b。
本实施例中,所述滤波装置1600还包括:密封件1690,位于所述谐振装置1630与所述无源装置1650之间,至少包围所述空腔1659,用于密封所述空腔1659。
图16b是本发明实施例的一种滤波装置1600的剖面B结构示意图。
本实施例中,所述电感1653的剖面B呈四边形。在另一个实施例中,电感的剖面B形状包括但不限于以下至少之一:五边形、六边形、八边形、圆形、椭圆形。本实施例中,所述电感1653包括两层线圈。在另一个实施例中,电感包括三层或三层以上线圈。需要说明的是,本实施例中的螺旋电感仅是一个具体实施例,本发明不受所述具体实施例的限制,所属技术领域的技术人员知晓的其他螺旋电感也可以应用于本发明实施例。
本实施例中,所述空腔1659的剖面B呈四边形。在另一个实施例中,空腔的剖面B形状包括但不限于以下至少之一:五边形、六边形、八边形、圆形、椭圆形。
图16c是本发明实施例的一种滤波装置1600的等效电路示意图。
如图16c所示,所述滤波装置1600的等效电路示意图包括:所述谐振装置1630及所述电感1653;其中,所述谐振装置1630的第一端连接输入端in;所述谐振装置1630的第二端电连接所述电感1653的第一端;所述谐振装置1630的第二端还连接输出端out;所述电感1653的第一端还连接所述输出端out;所述电感1653的第二端接地。
需要说明的是,将谐振装置和无源装置集成到一个晶片中形成滤波装置,可以拓宽通带带宽,具有高带外抑制,且减少占用RF前端芯片中的空间。此外,与电连接单片谐振装置和单片无源装置相比,将谐振装置和无源装置集成到一个晶片中可以减少电传输的损耗(电传输路径更短),从而提高滤波性能。
图17a是本发明实施例的一种滤波装置1700的剖面A结构示意图。
如图17a所示,本发明实施例提供一种滤波装置1700包括:基底1710,所述基底1710为晶片基底;谐振装置1730,位于所述基底1710上方;以及无源装置1750,位于所述谐振装置1730上方;其中,所述谐振装置1730与所述无源装置1750通过连接件1770电连接。
本实施例中,所述基底1710位于所述谐振装置1730的第一侧,所述无源装置1750位于所述谐振装置1730的第二侧,其中,所述谐振装置1730的所述第一侧和所述第二侧相对。本实施例中,所述基底1710、所述谐振装置1730及所述无源装置1750位于一个晶片中。
本实施例中,所述基底1710的材料包括但不限于以下至少之一:硅、碳化硅、二氧化硅、砷化镓、氮化镓、氧化铝、氧化镁、陶瓷、聚合物。本实施例中,所述聚合物包括但不限于以下至少之一:苯并环丁烯(即,BCB)、光感环氧树脂光刻胶(例如,SU-8)、聚酰亚胺。
本实施例中,所述谐振装置1730包括但不限于以下至少之一:SAW谐振装置、BAW谐振装置。本实施例中,所述谐振装置1730包括有源层1731,所述有源层1731包括压电层(未图示)及至少一个电极层(未图示)。
本实施例中,所述无源装置1750包括:中间层1751,所述中间层1751包括电阻1753;基底1755,位于所述中间层1751上;通孔1757a,贯穿所述无源装置1750,所述通孔1757a上侧的第一端用于连接所述滤波装置1700的输入端;通孔1757b,贯穿所述无源装置1750,所述通孔1757b上侧的第一端用于连接所述滤波装置1700的输出端;通孔1757c,贯穿所述无源装置1750,所述通孔1757c上侧的第一端用于接地,所述通孔1757c下侧的第二端通过连接线1757d电连接所述电阻1753的第一端。
本实施例中,所述中间层1751的材料包括但不限于以下至少之一:聚合物、绝缘电介质、多晶硅。本实施例中,所述聚合物包括但不限于以下至少之一:苯并环丁烯(即,BCB)、光感环氧树脂光刻胶(例如,SU-8)、聚酰亚胺。本实施例中,所述绝缘电介质包括但不限于以下至少之一:氮化铝、二氧化硅、氮化硅、氧化钛。
本实施例中,所述中间层1751还包括空腔1759,位于所述有源层1731上方,所述空腔1759可以优化单片滤波装置的高度。在另一个实施例中,可以通过抬高无源装置,在有源层上侧形成空腔。
本实施例中,所述电阻1753通过半导体工艺形成。需要说明的是,本实施例中的电阻仅是一个具体实施例,本发明不受所述具体实施例的限制,所属技术领域的技术人员知晓的其他半导体工艺制作的电阻也可以应用于本发明实施例。
本实施例中,所述基底1755的材料包括但不限于以下至少之一:硅、碳化硅、二氧化硅、砷化镓、氮化镓、氧化铝、氧化镁、陶瓷、聚合物。本实施例中,所述聚合物包括但不限于以下至少之一:苯并环丁烯(即,BCB)、光感环氧树脂光刻胶(例如,SU-8)、聚酰亚胺。
本实施例中,所述连接件1770包括:凸块1771a,电连接所述有源层1731的第一端(例如,第一电极);凸块1771b,电连接所述有源层1731的第二端(例如,第二电极);连接盘1773a,位于所述凸块1771a上,所述连接盘1773a的上侧电连接所述通孔1757a下侧的第二端,所述连接盘1773a的下侧电连接所述凸块1771a;连接盘1773b,位于所述凸块1771b上,所述连接盘1773b的上侧电连接所述通孔1757b下侧的第二端及所述电阻1753的第二端,所述连接盘1773b的下侧电连接所述凸块1771b。
本实施例中,所述滤波装置1700还包括:密封件1790,位于所述谐振装置1730与所述无源装置1750之间,至少包围所述空腔1759,用于密封所述空腔1759。
图17b是本发明实施例的一种滤波装置1700的等效电路示意图。
如图17b所示,所述滤波装置1700的等效电路示意图包括:所述谐振装置1730及所述电阻1753;其中,所述谐振装置1730的第一端连接输入端in;所述谐振装置1730的第二端电连接所述电阻1753的第一端;所述谐振装置1730的第二端还连接输出端out;所述电阻1753的第一端还连接所述输出端out;所述电阻1753的第二端接地。
需要说明的是,将谐振装置和无源装置集成到一个晶片中形成滤波装置,可以拓宽通带带宽,具有高带外抑制,且减少占用RF前端芯片中的空间。此外,与电连接单片谐振装置和单片无源装置相比,将谐振装置和无源装置集成到一个晶片中可以减少电传输的损耗(电传输路径更短),从而提高滤波性能。
图18示出了本发明的一个具体实施例,但是本发明还可以采用其他不同于在此描述的其他方式来实施,因此本发明不受下面公开的具体实施例的限制。
图18a是本发明实施例的一种滤波装置1800的剖面A结构示意图。
如图18a所示,本发明实施例提供一种滤波装置1800包括:基底1810,所述基底1810为晶片基底;BAW谐振装置1820,位于所述基底1810上方;BAW谐振装置1830,位于所述基底1810上方;以及集成无源装置(IPD)1840,位于所述BAW谐振装置1820及所述BAW谐振装置1830上方;其中,所述BAW谐振装置1820与所述IPD1840通过连接件1850电连接,所述BAW谐振装置1830与所述IPD 1840通过所述连接件1860电连接。
本实施例中,所述基底1810及所述IPD 1840分别位于所述BAW谐振装置1820的两侧,所述基底1810及所述IPD 1840分别位于所述BAW谐振装置1830的两侧。本实施例中,所述基底1810、所述BAW谐振装置1820、所述BAW谐振装置1830及所述IPD 1840位于一个晶片中。
本实施例中,所述基底1810的材料包括但不限于以下至少之一:硅、碳化硅、二氧化硅、砷化镓、氮化镓、氧化铝、氧化镁、陶瓷、聚合物。本实施例中,所述聚合物包括但不限于以下至少之一:苯并环丁烯(即,BCB)、光感环氧树脂光刻胶(例如,SU-8)、聚酰亚胺。
本实施例中,所述BAW谐振装置1820包括但不限于:压电层(未标记)及位于所述压电层两侧的电极层1821和电极层1822。需要说明的是,本实施例中的所述BAW谐振装置1820仅是具体实施例,本发明不受所述具体实施例的限制,所属技术领域的技术人员知晓的其他BAW谐振装置或SAW谐振装置也可以应用于本发明实施例。
本实施例中,所述BAW谐振装置1830包括但不限于:压电层(未标记)及位于所述压电层两侧的电极层1831和电极层1832。需要说明的是,本实施例中的所述BAW谐振装置1830仅是具体实施例,本发明不受所述具体实施例的限制,所属技术领域的技术人员知晓的其他BAW谐振装置或SAW谐振装置也可以应用于本发明实施例。
在另一个实施例中,滤波装置包括3个或3个以上BAW谐振装置或SAW谐振装置。在另一个实施例中,滤波装置包括至少一个BAW谐振装置及至少一个SAW谐振装置。
本实施例中,所述IPD 1840包括:中间层1841,位于所述BAW谐振装置1820及所述BAW谐振装置1830上方,所述中间层1841包括电感1842;中间层1843,位于所述中间层1841上,所述中间层1843包括电容1844、电容1845及电容1846;基底1847,位于所述中间层1843上;以及多个通孔1848。
本实施例中,所述中间层1841的材料包括但不限于以下至少之一:聚合物、绝缘电介质、多晶硅。本实施例中,所述聚合物包括但不限于以下至少之一:苯并环丁烯(即,BCB)、光感环氧树脂光刻胶(例如,SU-8)、聚酰亚胺。本实施例中,所述绝缘电介质包括但不限于以下至少之一:氮化铝、二氧化硅、氮化硅、氧化钛。
本实施例中,所述中间层1841还包括第一空腔(未标引),位于所述BAW谐振装置1820上方,所述第一空腔可以优化单片滤波装置的高度。
本实施例中,所述中间层1841还包括第二空腔(未标引),位于所述BAW谐振装置1830上方,所述第二空腔可以优化单片滤波装置的高度。
在另一个实施例中,可以通过抬高无源装置,在谐振装置上侧形成空腔。
本实施例中,所述电感1842为螺旋电感。本实施例中,所述电感1842通过半导体工艺形成。需要说明的是,本实施例中的螺旋电感仅是一个具体实施例,本发明不受所述具体实施例的限制,所属技术领域的技术人员知晓的其他半导体工艺制作的电感也可以应用于本发明实施例。
本实施例中,所述电感1842的厚度小于所述中间层1841的厚度。在另一个实施例中,电感的厚度等于中间层的厚度。
本实施例中,所述中间层1843的材料包括但不限于以下至少之一:聚合物、绝缘电介质、多晶硅。本实施例中,所述聚合物包括但不限于以下至少之一:苯并环丁烯(即,BCB)、光感环氧树脂光刻胶(例如,SU-8)、聚酰亚胺。本实施例中,所述绝缘电介质包括但不限于以下至少之一:氮化铝、二氧化硅、氮化硅、氧化钛。
本实施例中,所述电容1844、所述电容1845、所述电容1846为MIM电容。本实施例中,所述电容1844、所述电容1845、所述电容1846通过半导体工艺形成。需要说明的是,本实施例中的MIM电容仅是一个具体实施例,本发明不受所述具体实施例的限制,所属技术领域的技术人员知晓的其他半导体工艺制作的电容,例如,MOM电容,也可以应用于本发明实施例。
本实施例中,所述电极层1822通过所述连接件1850及所述通孔1848连接输入端;所述电极层1821通过所述连接件1850及所述通孔1848电连接所述电感1842的第一端、所述电容1844下侧的第一端及所述电容1845下侧的第一端;所述电容1844上侧的第二端通过所述通孔1848接地;所述电感1842的第二端及所述电容1845上侧的第二端通过所述连接件1860及所述通孔1848电连接所述电极层1831;所述电极层1831通过所述连接件1860及所述通孔1848还电连接所述电容1846下侧的第一端;所述电容1846上侧的第二端通过所述通孔1848接地;所述电极层1832通过所述连接件1860及所述通孔1848电连接输出端。
图18b是本发明实施例的一种滤波装置1800的等效电路示意图。
如图18b所示,所述滤波装置1800的等效电路示意图包括:所述BAW谐振装置1820、所述BAW谐振装置1830、所述电感1842、所述电容1844、所述电容1845、及所述电容1846;其中,所述BAW谐振装置1820的第一端连接输入端in,所述BAW谐振装置1820的第二端分别与所述电感1842的第一端、所述电容1844的第一端及所述电容1845的第一端电连接;所述电容1844的第一端还分别电连接所述电容1845的第一端及所述电感1842的第一端;所述电容1844的第二端接地;所述电感1842的第一端还电连接所述电容1845的第一端;所述电感1842的第二端分别与所述电容1845的第二端、所述BAW谐振装置1830的第一端及所述电容1846的第一端电连接;所述电容1845的第二端还分别与所述BAW谐振装置1830的第一端及所述电容1846的第一端电连接;所述电容1846的第一端还电连接所述BAW谐振装置1830的第一端;所述电容1846的第二端接地;所述BAW谐振装置1830的第二端连接输出端out。
本实施例中,所述电容1844、所述电容1845、所述电容1846及所述电感1842形成的所述IPD 1840的等效电路为带通滤波器(band-pass filter)电路。在另一个实施例中,IPD的等效电路包括但不限于以下至少之一:低通滤波器(low-pass filter)电路、高通滤波器(high-pass filter)电路、带阻滤波器(band-stop filter)电路。
需要说明的是,本实施例中的电路仅是一个具体实施例,本发明不受所述具体实施例的限制,本发明实施例可以采用所属技术领域的技术人员知晓的其他电路结构。
需要说明的是,将谐振装置和无源装置集成到一个晶片中形成滤波装置,可以拓宽通带带宽,具有高带外抑制,且减少占用RF前端芯片中的空间。此外,与电连接单片谐振装置和单片无源装置相比,将谐振装置和无源装置集成到一个晶片中可以减少电传输的损耗(电传输路径更短),从而提高滤波性能。
图19示出了本发明的一个具体实施例的性能示意图1900,但是本发明还可以采用其他不同于在此描述的滤波装置来实施,因此本发明不受下面公开的具体实施例的限制。
本发明实施例提供一种滤波装置(未图示)包括:晶片基底、带通滤波装置(例如,图18中的IPD 1840)、第一BAW谐振装置(例如,图18中的BAW谐振装置1820)、以及第二BAW谐振装置(例如,图18中的BAW谐振装置1830);其中,所述晶片基底位于所述第一BAW谐振装置及所述第二BAW谐振装置的第一侧,所述带通滤波装置位于所述第一BAW谐振装置及所述第二BAW谐振装置的第二侧,其中,所述第一BAW谐振装置及所述第二BAW谐振装置的所述第一侧与所述第二侧相对。
本实施例中,所述晶片基底、所述第一BAW谐振装置、所述第二BAW谐振装置、以及所述带通滤波装置位于一个晶片中。
本实施例中,在所述滤波装置的等效电路(未图示)中,所述第一BAW谐振装置和所述第二BAW谐振装置分别位于所述带通滤波装置两侧;其中,信号由第一端输入,先通过所述第一BAW谐振装置,然后通过所述带通滤波装置,最后通过所述第二BAW谐振装置,滤波后的信号由第二端输出。
如图19所示,所述滤波装置的性能示意图1900包括插入损耗(insertion loss)曲线,所述插入损耗曲线的横坐标表示频率(单位为GHz),纵坐标表示插入损耗(单位为dB)。所述插入损耗曲线包括:第一带外抑制区1901、带通区1903、第二带外抑制区1905;其中,所述第一带外抑制区1901主要基于所述第一BAW谐振装置,所述带通区1903主要基于所述带通滤波装置,所述第二带外抑制区1905主要基于所述第二BAW谐振装置。
本实施例中,所述第一带外抑制区1901包括高带外抑制(大于-40dB),所述第二带外抑制区1905包括高带外抑制(大于-60dB)。
需要说明的是,基于所述插入损耗曲线,所述滤波装置可以应用于5G n79频段(4.4to 5GHz)。
需要说明的是,将谐振装置和无源装置集成到一个晶片中形成滤波装置,可以拓宽通带带宽,具有高带外抑制,且减少占用RF前端芯片中的空间。
本发明实施例还提供一种射频前端装置,包括但不限于:至少一个如上述实施例其中之一提供的滤波装置及功率放大装置;所述滤波装置与所述功率放大装置电连接。
本发明实施例还提供一种射频前端装置,包括但不限于:至少一个如上述实施例其中之一提供的滤波装置及低噪声放大装置;所述滤波装置与所述低噪声放大装置电连接。
本发明实施例还提供一种射频前端装置,包括但不限于:多工装置,所述多工装置包括至少一个如上述实施例其中之一提供的滤波装置。
本发明实施例还提供一种无线通信装置,包括但不限于:如上述实施例其中之一提供的射频前端装置、天线、基带处理装置;所述射频前端装置的第一端电连接所述天线,所述射频前端装置的第二端电连接所述基带处理装置。
综上所述,将谐振装置(例如,SAW谐振装置或BAW谐振装置)及无源装置(例如,IPD)集成到一个晶片中形成RF滤波装置,从而可以拓宽通带带宽,具有高带外抑制,且减少占用RF前端芯片中的空间。
此外,与电连接单片谐振装置和单片无源装置相比,将谐振装置和无源装置集成到一个晶片中可以减少电传输的损耗,从而提高滤波性能。
应该理解,此处的例子和实施例仅是示例性的,本领域技术人员可以在不背离本申请和所附权利要求所限定的本发明的精神和范围的情况下,做出各种修改和更正。
Claims (37)
1.一种滤波装置,其特征在于,包括:基底、至少一个谐振装置、无源装置及连接件;其中,所述至少一个谐振装置包括第一侧及所述第一侧相对的第二侧,所述基底位于所述第一侧,所述无源装置位于所述第二侧;其中,所述至少一个谐振装置与所述无源装置通过所述连接件连接;所述基底、所述至少一个谐振装置及所述无源装置位于一个晶片中。
2.如权利要求1所述的滤波装置,其特征在于,所述至少一个谐振装置包括以下至少之一:声表面波谐振装置、体声波谐振装置。
3.如权利要求1所述的滤波装置,其特征在于,所述无源装置包括以下至少之一:电容、电感、电阻、通孔。
4.如权利要求1所述的滤波装置,其特征在于,所述无源装置包括集成无源装置,其中,所述集成无源装置通过半导体工艺形成。
5.如权利要求1所述的滤波装置,其特征在于,所述连接件包括以下至少之一:凸块、连接盘、电导线、通孔。
6.如权利要求1所述的滤波装置,其特征在于,所述至少一个谐振装置包括第一谐振装置,所述第一谐振装置包括:第一空腔;第一电极层,所述第一电极层的至少一部分位于所述第一空腔内或所述第一空腔上;第一压电层,覆盖所述第一空腔,所述第一空腔和所述第一压电层位于所述第一电极层的至少一部分的两侧;第二电极层,位于所述第一压电层上,所述第一电极层和所述第二电极层位于所述第一压电层两侧。
7.如权利要求6所述的滤波装置,其特征在于,所述基底包括所述第一空腔及第一凹槽,所述第一凹槽位于所述第一空腔水平方向上的一侧并与所述第一空腔相通;所述第一电极层的第一端位于所述第一空腔内,所述第一电极层的第二端位于所述第一凹槽内,所述第一凹槽的深度等于所述第一电极层的厚度;所述第一压电层位于所述第一电极层上,所述第一压电层为平层,还覆盖所述基底。
8.如权利要求6所述的滤波装置,其特征在于,所述基底包括所述第一空腔;所述第一电极层位于所述第一空腔上,覆盖所述第一空腔;所述第一压电层位于所述基底上方,覆盖所述第一电极层。
9.如权利要求8所述的滤波装置,其特征在于,所述第一压电层包括第一突起部,所述第一突起部位于所述第一电极层上方;所述第二电极层包括第二突起部,所述第二突起部位于所述第一突起部上。
10.如权利要求9所述的滤波装置,其特征在于,所述第一突起部的形状包括:梯形、矩形;所述第二突起部的形状包括:梯形、矩形。
11.如权利要求6所述的滤波装置,其特征在于,所述第一空腔位于所述基底上;所述第一电极层位于所述基底上,所述第一电极层包括第三突起部,所述第三突起部位于所述第一空腔上,所述第一空腔与所述第一压电层位于所述第三突起部两侧;所述第一压电层位于所述基底上,所述第一压电层包括第四突起部,所述第四突起部位于所述第三突起部上方;所述的第二电极层包括第五突起部,所述第五突起部位于所述第四突起部上。
12.如权利要求11所述的滤波装置,其特征在于,所述第三突起部的形状包括:梯形、拱形、矩形;所述第四突起部的形状包括:梯形、拱形、矩形;所述第五突起部的形状包括:梯形、拱形、矩形。
13.如权利要求6所述的滤波装置,其特征在于,所述第一谐振装置还包括:第一中间层,所述基底和所述第一压电层位于所述第一中间层两侧,所述第一中间层用于阻隔漏波,所述第一中间层包括所述第一空腔,所述第一中间层的材料包括以下至少之一:聚合物、绝缘电介质、多晶硅。
14.如权利要求13所述的滤波装置,其特征在于,所述第一中间层还包括第二凹槽,所述第二凹槽位于所述第一空腔水平方向上的一侧并与所述第一空腔相通;所述第一电极层的第一端位于所述第一空腔内,所述第一电极层的第二端位于所述第二凹槽内,所述第二凹槽的深度等于所述第一电极层的厚度;所述第一压电层位于所述第一电极层上,所述第一压电层为平层,还覆盖所述第一中间层。
15.如权利要求13所述的滤波装置,其特征在于,所述第一电极层位于所述第一空腔上,覆盖所述第一空腔;所述第一压电层位于所述第一中间层上方,覆盖所述第一电极层。
16.如权利要求6所述的滤波装置,其特征在于,所述第一谐振装置还包括:第二中间层,所述基底和所述第一压电层位于所述第二中间层两侧,所述第二中间层用于阻隔漏波,所述第一空腔位于所述第二中间层上,所述第二中间层的材料包括以下至少之一:聚合物、绝缘电介质、多晶硅。
17.如权利要求16所述的滤波装置,其特征在于,所述第一电极层位于所述第二中间层上,所述第一电极层包括第六突起部,所述第六突起部位于所述第一空腔上,所述第一空腔与所述第一压电层位于所述第六突起部两侧;所述第一压电层位于所述第二中间层上,所述第一压电层包括第七突起部,所述第七突起部位于所述第六突起部上方;所述的第二电极层包括第八突起部,所述第八突起部位于所述第七突起部上。
18.如权利要求17所述的滤波装置,其特征在于,所述第六突起部的形状包括:梯形、拱形、矩形;所述第七突起部的形状包括:梯形、拱形、矩形;所述第八突起部的形状包括:梯形、拱形、矩形。
19.如权利要求1所述的滤波装置,其特征在于,所述至少一个谐振装置包括第二谐振装置,所述第二谐振装置包括:第一反射层;第三电极层,位于所述第一反射层上;第二压电层,位于所述第一反射层上方,覆盖所述第三电极层;第四电极层,位于所述第二压电层上,所述第三电极层和所述第四电极层位于所述第二压电层两侧。
20.如权利要求19所述的滤波装置,其特征在于,所述第一反射层,位于所述基底上,包括第一子反射层和第二子反射层,所述第一子反射层和所述第二子反射层交替放置,所述第一子反射层和所述第二子反射层的材料不同。
21.如权利要求19所述的滤波装置,其特征在于,所述第一反射层包括布拉格反射层。
22.如权利要求19所述的滤波装置,其特征在于,所述第二压电层包括第九突起部,所述第九突起部位于所述第三电极层上方;所述第四电极层包括第十突起部,所述第十突起部位于所述第九突起部上。
23.如权利要求1所述的滤波装置,其特征在于,所述至少一个谐振装置包括第三谐振装置,所述第三谐振装置包括:第三压电层;第五电极层,位于所述第三压电层上。
24.如权利要求23所述的滤波装置,其特征在于,所述第五电极层包括叉指换能装置。
25.如权利要求23所述的滤波装置,其特征在于,所述第五电极层包括第一电极条和第二电极条,所述第一电极条和所述第二电极条的极性不同,所述第一电极条和所述第二电极条交替放置。
26.如权利要求23所述的滤波装置,其特征在于,所述第三谐振装置还包括:第三中间层,所述第三压电层位于所述第三中间层上,所述基底和所述第三压电层位于所述第三中间层两侧,所述第三中间层用于阻隔漏波或温度补偿。
27.如权利要求26所述的滤波装置,其特征在于,所述第三谐振装置还包括:第四中间层,所述第三中间层位于所述第四中间层上,所述基底和所述第三中间层位于所述第四中间层两侧,所述第四中间层用于阻隔漏波。
28.如权利要求23所述的滤波装置,其特征在于,所述第三谐振装置还包括:第二反射层,所述第三压电层位于所述第二反射层上,所述基底和所述第三压电层位于所述第二反射层两侧。
29.如权利要求28所述的滤波装置,其特征在于,所述第二反射层包括第三子反射层和第四子反射层,所述第三子反射层和所述第四子反射层交替放置,所述第三子反射层和所述第四子反射层的材料不同。
30.如权利要求28所述的滤波装置,其特征在于,所述第二反射层包括布拉格反射层。
31.如权利要求1所述的滤波装置,其特征在于,所述基底的材料包括以下至少之一:氮化铝、氧化铝合金、氮化镓、氧化锌、钽酸锂、铌酸锂、锆钛酸铅、铌镁酸铅—钛酸铅。
32.如权利要求31所述的滤波装置,其特征在于,所述至少一个谐振装置包括第四谐振装置,所述第四谐振装置包括:第六电极层,位于所述基底上;其中,所述第六电极层包括叉指换能装置。
33.如权利要求32所述的滤波装置,其特征在于,所述第四谐振装置还包括:温度补偿层,位于所述基底上,覆盖所述第六电极层。
34.一种射频前端装置,其特征在于,包括:功率放大装置和至少一个如权利要求1至33其中之一所述的滤波装置;所述功率放大装置与所述滤波装置连接。
35.一种射频前端装置,其特征在于,包括:低噪声放大装置和至少一个如权利要求1至33其中之一所述的滤波装置;所述低噪声放大装置与所述滤波装置连接。
36.一种射频前端装置,其特征在于,包括:多工装置,所述多工装置包括至少一个如权利要求1至33其中之一所述的滤波装置。
37.一种无线通信装置,其特征在于,包括:天线、基带处理装置和如权利要求34至36其中之一所述的射频前端装置;所述天线与所述射频前端装置的第一端连接;所述基带处理装置与所述射频前端装置的第二端连接。
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