[发明专利]带有耦合体声波谐振器且具有阻抗匹配适应的滤波电路

说明书

技术领域

本发明关于包括体声波谐振器（BAW）的集成电子电路和微系统的领域。

背景技术

对使用声谐振器的关注正随着电信发展而增长，且尤其是随着需要小型化有效滤波电路的移动电话而增长。声谐振器的使用使得能够实现滤波电路中的高质量因子。

几年来，由于其内在质量和SAW（表面声波）型谐振器无法提供的其集成简易性，BAW（体声波谐振器）型声谐振器已产生用于制造RF滤波电路的特定关注。

除了其集成在半导体电路内以外，由于其针对制造复杂滤波电路所提供的多个组合可能性，BAW型集成电路尤其引起关注。

声谐振器的第一组合件是基于“梯子”型或“格子”型架构。这些拓扑使得能够实现高度滤波功能，然而所述高度滤波功能具有在硅上展现不可忽视的占据表面面积的缺点。

为了减少在衬底上所需要的空间，且根据以英语“SMR Coupled Filters (SCF)（SMR耦合滤波器（SCF））”命名且例如在由K·M·拉金（K.M. Lakin）在2002 IEEE国际频率控制讨论会中所作的称为“体声波耦合谐振滤波器（Bulk Acoustic Wave Coupled Resonators Filters）”的文献（8A-1）中描述的已知技术，其中所堆叠的谐振器共享共用电极。

图1A说明包括两个区段（分别为左和右）的此类结构，每一区段包括两个谐振器1-2和3-4的堆叠。每一对谐振器1-2（分别为3-4）具有共用电极，因而确保每一谐振器在彼此反向的定相上进行操作。因此，所述区段中的每一者构成一个极，且因而借助于左和右两个区段来实现两极滤波器。

然而，由这种类型的滤波器获得的通带带宽不足够用于例如WCDMA等移动电话的现代应用。

后来，已通过一个或一个以上具体耦合层来研究图1B中所展示的在谐振器的区段中的每一者内引入耦合，且这已导致实现如在此图中展示的命名为耦合谐振滤波器（CRF）的结构。在所展示的例子中，滤波器的声隔离由布拉格反射体来实施。

如在图中所展示，电路包括两个结构（分别为左和右），其关于穿过图中部的垂直轴线完全对称。

第一区段（或左区段）分解成上部谐振器，所述上部谐振器包括将由压电材料制成的层7夹在中间的两个电极（分别为下部电极11和上部电极12）。组合件定位在实施声耦合的层6上方，所述层6放置在下部谐振器上，所述下部谐振器包括将压电材料层4夹在中间的两个电极，分别为下部电极3和上部电极5。

在垂直轴线的另一侧上，且与第一区段完全对称，电路包括第二级（或右区段），其分解成由声耦合层6分离的上部谐振器和下部谐振器。上部谐振器分成将层7夹在中间的两个电极：下部电极21（可能连接到电极11）和上部电极22。下部谐振器分解成将层4夹在中间的两个电极3和5。

由两个区段制成的组合件放置在声镜2（或膜）上，所述声镜放置在可能包括MOS或CMOS技术中的逻辑或模拟电路的硅或SiGe衬底1上。

命名为CFR的此结构为所属领域的技术人员众所周知，且不需要进一步描述此结构，尤其是其制造工艺。

将仅提醒的是，上部谐振器（电极11和12以及层7）接收待滤波的电信号，且将电信号转换成作为体波的声波。此体波由声耦合通过层6发射到第一级的下部谐振器，其中体波被转换成发射到第二区段的下部谐振器的电信号，这是由于此谐振器共享第一区段的下部谐振器的相同电极。

体波接着由声耦合通过层6发射到位于图1B的右侧的第二区段的上部谐振器。

借助于此CRF结构，实现了展现四个谐振极和比针对SCF滤波器所展现的带宽大的带宽的滤波响应。可优化声耦合以实现称为“临界”的耦合，其为滤波器的波纹比与插入损耗之间的最佳折衷。其密切取决于构成CRF的不同层（尤其是中间耦合镜）的特征和厚度。

对于进一步细节将尤其参看以下参考：“耦合谐振滤波器（Coupled Resonators Filters）”，K·M·拉金（K.M. LAKIN），文件3D-5，IEEE 2002超声波讨论会，10月8日到11日。

此类已知CRF结构尤其关于在硅衬底上获得的空间节约展现巨大优点。

此外，已尝试实施天线与定位在滤波电路下游的电子电路之间的阻抗变换和模式转换的功能。

具有有限的操作功率和频率带宽的非集成的SAW型滤波器实现这些功能，但其有时需要麻烦的外部电感。