[发明专利]横截面扩张模式共振器及基于共振器的梯形滤波器

说明书

优先权数据

本发明主张2011年9月30日申请、标题为“横截面扩张模式共振器(CROSS-SECTIONAL DILATION MODE RESONATORS)”的同在申请中的第61／541,546号美国临时专利申请案(代理人档案号为QUALP096P／112736P1)及2011年11月14日申请、标题为“横截面扩张模式共振器及基于共振器的梯形滤波器(CROSS-SECTIONAL DILATION MODE RESONATORS AND RESONATOR-BASED LADDER FILTERS)”的第13／295,978号美国专利申请案(代理人档案号为QUALP096B／112736U2)的优先权。这些先前申请案的揭示内容被视为本发明的部分且特此以其全文引用的方式且出于所有目的而并入本文中。

技术领域

本发明一般来说涉及共振器，且更具体来说，涉及机电系统压电共振器及电路拓扑。

背景技术

机电系统(EMS)包含具有电及机械元件、激活器、换能器、传感器、光学组件(包含镜及)及电子器件的装置。可以多种尺寸制造机电系统，包含但不限于微米尺寸及纳米尺寸。举例来说，微机电系统(MEMS)装置可包含具有介于从大约一微米到数百微米或更大的范围内的大小的结构。纳米机电系统(NEMS)装置可包含具有小于一微米的大小(举例来说，包含小于数百纳米的大小)的结构。可使用沉积、蚀刻、光刻及／或蚀刻掉衬底及／或所沉积材料层的部分或添加层以形成电装置及机电装置的其它微机械加工工艺形成机电元件。

一种类型的EMS装置称作干涉式调制器(IMOD)。如本文中所使用，术语“干涉式调制器”或“干涉式光调制器”是指一种使用光学干涉原理选择性地吸收及／或反射光的装置。在一些实施方案中，干涉式调制器可包含一对导电板，所述对导电板中的一者或两者可为全部或部分透明的及／或反射的且能够在施加适当电信号时相对运动。在实施方案中，一个板可包含沉积于衬底上的固定层且另一板可包含通过气隙与所述固定层分离的反射膜。一个板相对于另一板的位置可改变入射于IMOD上的光的光学干涉。IMOD装置具有广泛的应用，且预期用于改进现有产品及形成新产品，尤其是具有显示能力的那些产品。

各种电子电路组件可以EMS级(例如，共振器)来实施。一些常规EMS共振器结构提供少于所要电能与机械能转换，这在此项技术中通常一般称为“机电耦合”。在一些压电共振器结构中，此机电耦合的效率基于将来自递送到输入端子的输入电信号的电能转变为压电膜的机械运动(其在输入端子或输出端子处转变回到电能)的有效性。共振器中的不良机电耦合可导致次优操作效率及信号吞吐量。

一些常规共振器配置具有小于所要机电耦合系数(k_t²)，其有时在此项技术中用作机电耦合的数值表示。举例来说，在一些常规压电共振器中，压电膜的横向尺寸(例如，宽度或长度)主要确定共振频率。这些常规横向振动共振器中的一些共振器可具有小k_t²值(通常小于3％)。在一些其它常规压电共振器(例如，薄膜体声共振器(FBAR))中，共振频率主要由压电膜的厚度确定。关于此些常规厚度模式共振器，k_t²可较高，例如大约7％。然而，常规FBAR通常能够仅提供每晶片或裸片一个共振频率，例如，充当滤波器的中心频率。这各种因素可限制常规共振器在例如多带／多模式无线通信电路等多频率宽带滤波器应用中的性能。

发明内容

本发明的结构、装置、设备、系统及工艺各自具有数个创新性方面，所述方面中的单个方面均不单独地决定本文中所揭示的所要属性。

本发明揭示机电系统共振器结构的实施方案，例如扩张模式共振器(DMR)、装置、设备、系统及相关制作工艺。

根据本发明中所描述的标的物的一个创新性方面，一种压电共振器结构包含一个或一个以上电极的第一导电层、一个或一个以上电极的第二导电层及由压电材料形成的压电层。所述压电层安置于所述第一导电层与所述第二导电层之间。所述压电层具有包含以下各项的尺寸：在X轴与垂直于所述X轴的Y轴的平面中的横向距离(D)以及沿垂直于所述X轴及所述Y轴的Z轴的厚度(T)。所述厚度与所述横向距离的数值比T／D经配置以响应于提供到所述电极中的一者或一者以上的信号而提供所述压电层的其中沿所述Z轴及沿所述X轴与所述Y轴的所述平面位移的振动模式。