複合壓電橫向振動諧振器的製造方法

2023-05-16 00:40:36

複合壓電橫向振動諧振器的製造方法
【專利摘要】描述了諧振器。該諧振器包括多個電極。該諧振器還包括複合壓電材料。該複合壓電材料包括至少一層第一壓電材料和至少一層第二壓電材料。至少一個電極耦合至該複合壓電材料的底部。至少一個電極耦合至該複合壓電材料的頂部。
【專利說明】複合壓電橫向振動諧振器
[0001]相關申請
[0002]此申請與2011 年 8 月 19 日提交的、題為 「COMPOSITE PIEZOELECTRIC LATERALLYVIBRATING RESONATORS AND FILTERS (複合壓電橫向振動諧振器和濾波器)」的美國臨時專利申請S/K 61/525，607相關並要求其優先權，該申請通過引用納入於此。
【技術領域】
[0003]本公開一般涉及無線通信系統。具體而言，本公開涉及用於複合壓電橫向振動諧振器的系統和方法。
【背景技術】
[0004]電子設備(蜂窩電話、無線數據機、計算機、數位音樂播放器、全球定位系統單元、個人數字助理、遊戲設備等)已成為日常生活的一部分。小型計算設備如今被放置在從汽車到住房用鎖等各種事物中。在過去的幾年裡電子設備的複雜度有了驚人的上升。例如，許多電子設備具有一個或多個幫助控制該設備的處理器、以及支持該處理器及該設備的其他部件的數個數字電路。
[0005]各種電子電路組件可在機電系統級實現，諸如諧振器。一些常規諧振器結構提供低於期望的電氣和機械能量轉換。這些低於期望的屬性可使得此類常規諧振器不適於在電路(諸如寬帶濾波器)中使用。因此，存在對具有改善的電氣和機械能量轉換的機電系統級諧振器的需要。
[0006]概沭
[0007]描述了一種諧振器。該諧振器包括多個電極。該諧振器還包括複合壓電材料，該複合壓電材料包括至少一層第一壓電材料和至少一層第二壓電材料。至少一個電極耦合至該複合壓電材料的底部。至少一個電極耦合至該複合壓電材料的頂部。
[0008]該諧振器可以是橫向振動微機電系統複合諧振器。第一壓電材料可具有第一品質因數和第一機電耦合。第二壓電材料可具有第二品質因數和第二機電耦合。該複合壓電材料可具有複合品質因數和複合機電耦合。該複合品質因數和該複合機電耦合可取決於該複合壓電材料中第一壓電材料與第二壓電材料之間的體積比。
[0009]該複合品質因數和該複合機電耦合可代之以取決於該複合壓電材料中第一層第一壓電材料的第一厚度與第一層第二壓電材料的第二厚度之間的厚度比。
[0010]該複合壓電材料可包括第一層第一壓電材料和第一層第二壓電材料。第一層第一壓電材料可堆疊在第一層第二壓電材料的頂部。該複合壓電材料還可包括第二層第一壓電材料。第一層第二壓電材料可堆疊在第二層第一壓電材料的頂部。該複合壓電材料還可包括第二層第二壓電材料。第二層第一壓電材料可堆疊在第二層第二壓電材料的頂部。
[0011]第一層第一壓電材料可與第一層第二壓電材料並排堆疊。第一電極可耦合至第一層第一壓電材料和第一層第二壓電材料兩者的頂部。第二電極可耦合至第一層第一壓電材料和第一層第二壓電材料兩者的底部。[0012]第一層第二壓電材料可代之以夾在第一層第一壓電材料與第二層第一壓電材料之間。第二層第一壓電材料可夾在第一層第二壓電材料與第二層第二壓電材料之間。
[0013]該複合壓電材料可將來自一個或多個輸入電極的輸入信號轉換成機械振動。這些機械振動可被轉換成來自一個或多個輸出電極的輸出信號。第一壓電材料可以是氮化招，並且第二壓電材料可以是氧化鋅。在另一配置中，第一壓電材料可以是氮化鋁，並且第二壓電材料可以是鋯鈦酸鉛。該複合壓電材料可具有足夠高以供在寬帶濾波器應用中使用的複合品質因數和複合機電I禹合。
[0014]還描述了用於生成諧振器的方法。確定該諧振器的期望品質因數。還確定該諧振器的期望機電耦合。選擇供在該諧振器中使用的第一壓電材料和第二壓電材料。調整第一壓電材料與第二壓電材料之間的體積比以獲得具有該期望品質因數和該期望機電耦合的複合壓電材料。使用該複合壓電材料生成該諧振器。
[0015]描述了配置用於生成諧振器的設備。該設備包括用於確定該諧振器的期望品質因數的裝置。該設備還包括用於確定該諧振器的期望機電耦合的裝置。該設備進一步包括用於選擇供在該諧振器中使用的第一壓電材料和第二壓電材料的裝置。該設備還包括用於調整第一壓電材料與第二壓電材料之間的體積比以獲得具有該期望品質因數和該期望機電耦合的複合壓電材料的裝置。該設備進一步包括用於使用該複合壓電材料生成該諧振器的
>J-U ρ?α裝直。
[0016]還描述了用 於生成諧振器的電腦程式產品。該電腦程式產品包括其上具有指令的非瞬態計算機可讀介質。這些指令包括用於使得設備確定該諧振器的期望品質因數的代碼。這些指令還包括用於使得該設備確定該諧振器的期望機電耦合的代碼。這些指令進一步包括用於使得該設備選擇供在該諧振器中使用的第一壓電材料和第二壓電材料的代碼。這些指令還包括用於使得該設備調整第一壓電材料和第二壓電材料之間的體積比以獲得具有該期望品質因數和該期望機電耦合的複合壓電材料的代碼。這些指令進一步包括用於使得該設備使用該複合壓電材料生成該諧振器的代碼。
[0017]附圖簡沭
[0018]圖1是解說橫向振動微機電系統(MEMS)複合諧振器的框圖；
[0019]圖2解說供在本系統和方法中使用的橫向振動微機電系統(MEMS)複合諧振器；
[0020]圖3解說了三種不同諧振器的仿真結果的曲線圖；
[0021]圖4是用於生成橫向振動微機電系統(MEMS)複合諧振器的方法的流程圖；
[0022]圖5解說供在本系統和方法中使用的另一橫向振動微機電系統(MEMS)複合諧振器；
[0023]圖6解說供在本系統和方法中使用的又一橫向振動微機電系統(MEMS)複合諧振器；
[0024]圖7是解說具有三個垂直層的壓電材料的橫向振動微機電系統(MEMS)複合諧振器的框圖；
[0025]圖8是解說具有四個水平層的壓電材料的橫向振動微機電系統(MEMS)複合諧振器的框圖；
[0026]圖9解說可被包括在電子設備/無線設備內的某些組件。
[0027]詳細描沭[0028]圖1是解說橫向振動微機電系統(MEMS)複合諧振器104的框圖。機電系統諧振器器件的一個示例是等高線模式諧振器(CMR)。等高線模式諧振器(CMR)具有基本橫向且在面內的振動模式。橫向振動微機電系統(MEMS)複合諧振器104由此可以是等高線模式諧振器(CMR)的一種配置。
[0029]—般而言,橫向振動微機電系統(MEMS)複合諧振器104可包括多個導電電極106,其中複合壓電材料108夾在這些電極106之間。這些電極106可包括耦合至輸入埠的一個或多個輸入電極106以及I禹合至輸出埠的一個或多個輸出電極106。接地電極106可穿插在輸入電極和輸出電極106當中。如本文中所使用的，橫向振動是指單晶片多頻率操作，這與其中每晶片僅允許一個中心頻率的常規石英晶體和薄膜體聲波諧振器(FBAR)技術形成對比。
[0030]橫向振動微機電系統(MEMS)複合諧振器104結構可被懸掛在包括專門設計的系帶的腔中，這些系帶將該橫向振動微機電系統(MEMS)複合諧振器104結構耦合至支承結構。這些系帶可在諧振器104結構的層堆疊中製造。諧振器104結構可依靠該腔與周圍結構支承和其他組件聲學隔離。
[0031]許多不同種類的電子設備可從橫向振動微機電系統(MEMS)複合諧振器104獲益。不同種類的這些設備包括但不限於蜂窩電話、無線數據機、計算機、數位音樂播放器、全球定位系統單元、個人數字助理、遊戲設備等。一組設備包括可與無線通信系統一起使用的那些設備。如本文中所使用的，術語「無線通信設備」是指可用於在無線通信網絡上進行語音和/或數據通信的電子設備。無線通信設備的示例包括蜂窩電話、手持式無線設備、無線數據機、膝上型計算機、個人計算機等。無線通信設備可被替換地稱為接入終端、移動終端、訂戶站、遠程站、用戶終端、終端、訂戶單元、用戶裝備、移動站等。
[0032]無線通信網絡可以為數個無線通信設備提供通信，其中每個無線通信設備可由基站來服務。基站也可以替換地被稱為接入點、B節點、或其他某個術語。基站和無線通信設備可利用橫向振動微機電系統(MEMS)複合諧振器104。然而，除了所提到的無線設備以外，許多不同種類的電子設備也可利用橫向振動微機電系統(MEMS)複合諧振器104。
[0033]等高線模式諧振器(CMR)(諸如橫向振動微機電系統(MEMS)複合諧振器104)的諧振頻率可基本上通過操縱複合壓電材料108和電極106的橫向尺寸來控制。此類構造的一個益處在於多頻RF濾波器、時鐘振蕩器、換能器或各自包括一個或多個等高線模式諧振器(CMR)的其他設備可在同一基板上製造。這通過在單個晶片上為RF前端應用實現緊湊、多帶濾波器解決方案而可在成本和大小上為有利的。橫向振動微機電系統(MEMS)複合諧振器104可提供緊湊的大小(例如，長度和/或寬度上為100微米(μ m))、低功耗以及與高產量、可大量生產的組件的兼容性的優點。
[0034]典型地，在諧振器中僅使用單個壓電材料。例如，單個壓電材料可被用於單埠或雙埠橫向振動諧振器中。作為另一個示例，單個壓電材料可被用於單埠、基板上覆壓電材料式橫向振動諧振器中(對於所有類型的電極106配置)。不同壓電材料可被用作該單個壓電材料。
[0035]在一種配置中，該單個壓電材料可以是氮化鋁(AIN)。AlN可具有高品質因數(Q)112，從而導致低動阻抗和低濾波器插入損耗。然而，AlN可具有受限的橫向壓電係數(d31)114，從而導致受限的機電耦合(kt2) 116。因此，橫向振動AlN微機電系統(MEMS)諧振器對於寬帶濾波器應用而言可能不是理想的。
[0036]在另一種配置中，該單個壓電材料可以是氧化鋅(ZnO)或鋯鈦酸鉛(PZT)。ZnO和PZT具有比AlN相對較大的橫向壓電係數(d31) 114和機電耦合(kt2) 116 (尤其對於PZT而言)，由此使它們在寬帶濾波器應用中的使用更為理想。然而，ZnO和PZT具有低品質因數(Q) 112，由此具有大的動阻抗和大的濾波器插入損耗。
[0037]對於單埠基板上覆壓電材料式橫向振動諧振器而言，該單個壓電材料可以是ΖηΟ,ΑΙΝ,ΡΖΤ或其他壓電材料，並且基板可以是矽、鑽石或其他非壓電材料。諧振器體可以主要為非壓電基板。因此，有效的複合機電耦合(kt2)116是較小的且不利於寬帶濾波器應用。單埠基板上覆壓電材料式橫向振動諧振器可具有高品質因數(Q) 112和低插入損耗以供用於窄帶濾波器(例如，分數濾波器帶寬〈1%)。
[0038]複合壓電材料108可包括第一壓電材料IlOa和第二壓電材料110b。第一壓電材料I 1a和第二壓電材料I 1b可各自形成一層或多層。這些層可彼此耦合或由電極106(諸如接地電極106)分開。可對第一壓電材料IlOa和第二壓電材料IlOb的各層使用不同配置(連同不同電極106配置所需的對應電極106層)。例如，第一壓電材料IlOa層可被直接置於第二壓電材料IlOb層之上。主諧振器體可以僅是複合壓電材料108。
[0039]在一種配置中，第一壓電材料IlOa可以是A1N，並且第二壓電材料IlOb可以是PZT或ZnO。然而，本文中未提到的其他壓電材料也可被用作第一壓電材料IlOa或第二壓電材料110b。
[0040]第一壓電材料IlOa可具有品質因數(Q) 112a、橫向壓電係數(d31) 114a和機電率禹合(kt2) 116a。第二壓電材料IlOb可具有品質因數(Q) 112b、橫向壓電係數(d31) 114b和機電稱合(kt2) 116b。複合壓電材料108可具有複合品質因數(Q) 118、複合橫向壓電係數Cd31) 120和複合機電耦合(kt2) 122。複合品質因數(Q) 118、複合橫向壓電係數(d31) 120和複合機電稱合(kt2) 122可基於第一壓電材料IlOa和第二壓電材料IlOb的體積比126和/或厚度比124來設計。例如，在一種配置中，第一壓電材料IlOa可以是AlN (具有高品質因數(Q)112)，並且第二壓電材料IlOb可以是ZnO (具有高機電耦合(kt2)116)。複合壓電材料108就可具有足以用於寬帶濾波器應用的複合品質因數(Q) 118和足以用於寬帶濾波器應用的複合機電耦合(kt2) 122。
[0041]複合壓電材料108可將來自一個或多個電極106的輸入信號轉換成機械振動，該機械振動隨後可被轉換成輸出信號。這些機械振動可以是橫向振動微機電系統(MEMS)複合諧振器104的諧振頻率。基於電極106的指寬，該結構的諧振頻率可被控制。用於複合壓電材料108的位移的基頻可部分地以光刻方式通過電極106和/或複合壓電材料108層的平面大小來設置。
[0042]跨電極106施加的AC電場可通過複合橫向壓電係數(d31) 120或複合縱向壓電係數(d33)127來引發複合壓電材料108的一個或多個平面中的機械形變。在橫向振動微機電系統(MEMS)複合諧振器104的諧振頻率處，跨該設備的電信號被增強並且該設備表現為電子諧振器電路。
[0043]在一種配置中，可設置橫向振動微機電系統(MEMS)複合諧振器104的總寬度乘以總長度來控制該諧振器結構的阻抗。複合壓電材料108的合適厚度可以是厚0.01到10微米(μ m)。[0044]複合壓電材料108的使用可被應用到已為單壓電或基板上覆壓電材料式諧振器演示的所有不同的電極106配置。使用更多壓電材料110層和金屬層，還可開發其他新的電極106配置。
[0045]橫向振動微機電系統(MEMS)複合諧振器104可被用來在同一晶片上合成各個中心頻率(從10兆赫(MHz)直至微波頻率)處的寬帶(其分數帶寬>3%)濾波器以用於多帶/多模無線通信，而這使用現有技術是無法達到的。多個橫向振動微機電系統(MEMS)複合諧振器104可被電耦合(例如，以梯形、格子或自耦合拓撲)和/或機械耦合以在單個晶片上合成具有不同中心頻率和帶寬(窄或寬)的高階帶通濾波器。可使用不同激勵方案(例如，厚度場激勵和橫向場激勵)來激勵橫向振動微機電系統(MEMS)複合諧振器104中的所有不同種類的振動模式(寬度延伸、長度延伸、厚度延伸、蘭姆波、剪力模式等)。
[0046]複合壓電材料108中所使用的各壓電材料110可彼此相疊或並排製造。此外，具有不同壓電材料110的分開的單壓電諧振器可被製造在同一晶片上彼此鄰接(或者甚至並排)以獲得用於橫向振動微機電系統(MEMS)複合諧振器104的複合壓電材料108。因此，多個諧振器可被並聯電連接或者機械耦合以實現橫向振動微機電系統(MEMS)複合諧振器104。由於不同壓電材料110的不同聲速，單設備多頻操作也可在包括複合壓電材料108的橫向振動微機電系統(MEMS)複合諧振器104中設計。
[0047]圖2解說供在本系統和方法中使用的橫向振動微機電系統(MEMS)複合諧振器204。圖2的橫向振動微機電系統(MEMS)複合諧振器204可以是圖1的橫向振動微機電系統(MEMS)複合諧振器104的一種配置。橫向振動微機電系統(MEMS)複合諧振器204可包括複合壓電材料208,複合壓電材料208包括第一壓電材料IlOa層210a以及第二壓電材料IlOb層210b。第一壓電材料IlOa層210a可以直接在第二壓電材料IlOb層210b之上。第一電極206a可被稱合至第一壓電材料I 1a層210a,並且第二電極206b可被稱合至第二壓電材料IlOb層210b。
[0048]圖3解說了三種不同諧振器的仿真結果的曲線圖328a_c。在每個曲線圖中，導納的幅度(以分貝(dB)計)相對於頻率(以千兆赫(GHz)計)來標繪。第一曲線圖328a解說了其中AlN被用作單壓電材料110的諧振器的仿真結果。第二曲線圖328b解說了其中ZnO被用作單壓電材料HO的諧振器的仿真結果。第三曲線圖328c解說了其中AlN被用作第一壓電材料IlOa並且ZnO被中用作第二壓電材料IlOb的橫向振動微機電系統(MEMS)複合諧振器104的仿真結果。
[0049]在第一曲線圖328a中，諧振頻率fs為2GHz，品質因數(Q)112為2000並且機電耦合(kt2)116為3%。在第二曲線圖328b中，諧振頻率fs為2GHz,品質因數(Q)112為500並且機電耦合(kt2) 116為8%。因此，AlN用作單壓電材料110的諧振器具有高品質因數(Q)112和低機電耦合(kt2) 116，而ZnO用作單壓電材料110的諧振器具有低品質因數(Q) 112和高機電耦合(kt2) 116。通過設計使用AlN層和ZnO層的橫向振動微機電系統(MEMS)複合諧振器104，可達成2GHz的諧振頻率、1500的複合品質因數(Q) 118、以及5.4%的複合機電耦合(kt2) 122。因此，橫向振動微機電系統(MEMS)複合諧振器104具有AlN諧振器在高複合品質因數(Q) 118方面的優點、以及ZnO諧振器在高複合機電耦合(kt2) 122方面的優點。
[0050]圖4是用於生成橫向振動微機電系統(MEMS)複合諧振器104的方法400的流程圖。方法400可由工程師、技術人員或計算機來執行。在一種配置中，方法400可由製造機器來執行。
[0051]可確定(402)橫向振動微機電系統(MEMS)複合諧振器104的期望品質因數(Q)(即，複合品質因數(Q) 118)。還可確定(404)橫向振動微機電系統(MEMS)複合諧振器104的期望機電稱合(kt2)(複合機電稱合(kt2) 122)。可為橫向振動微機電系統(MEMS)複合諧振器104選擇(406)第一壓電材料IlOa和第二壓電材料110b。可調整(408)第一壓電材料IlOa與第二壓電材料IlOb之間的厚度比124 (或體積比126)以獲得具有期望品質因數(Q)和期望機電耦合(kt2)的複合壓電材料108。隨後可使用該複合壓電材料108來生成(410)橫向振動微機電系統(MEMS)複合諧振器104。
[0052]圖5解說供在本系統和方法中使用的另一橫向振動微機電系統(MEMS)複合諧振器504。圖5的橫向振動微機電系統(MEMS)複合諧振器504可以是圖1的橫向振動微機電系統(MEMS)複合諧振器104的一種配置。橫向振動微機電系統(MEMS)複合諧振器504可包括複合壓電材料508，複合壓電材料508包括第一壓電材料IlOa (ZnO或PZT)層510a以及第二壓電材料IlOb (AlN)層510b。
[0053]第一壓電材料IlOa層510a可以經由接地(GND)層耦合至第二壓電材料IlOb層510b。多個輸入和輸出電極506a_d可被稱合至第一壓電材料IlOa層510a。多個輸入和輸出電極506e_h也可被稱合至第二壓電材料IlOb層510b。
[0054]第一壓電材料IlOa層510a可具有厚度T1530a，而第二壓電材料IlOb層510b可具有厚度T2530b。通過調整厚度T1530a與厚度T2530b之間的比率124，可調整複合壓電材料508的複合品質因數(Q) 118和複合機電耦合(kt2) 122。例如，如果第一壓電材料IlOa具有高品質因數(Q) 112a但具有低機電耦合(kt2) 116，並且期望較高的複合品質因數(Q)118 (以複合機電耦合(kt2) 122為代價)，則可相對於厚度T2530b來增加厚度T1530a。
[0055]圖6解說供在本系統和方法中使用的又一橫向振動微機電系統(MEMS)複合諧振器604。圖6的橫向振動微機電系統(MEMS)複合諧振器604可以是圖1的橫向振動微機電系統(MEMS)複合諧振器104的一種配置。橫向振動微機電系統(MEMS)複合諧振器604可包括複合壓電材料608,複合壓電材料608包括第一壓電材料IlOa (AlN)層610a以及第二壓電材料IlOb (ZnO或PZT)層610b。
[0056]第一壓電材料IlOa層610a可稱合至第二壓電材料IlOb層610b。第一電極606a可率禹合至第一壓電材料IlOa層610a,並且第二電極606b可稱合至第二壓電材料IlOb層610b。
[0057]第一壓電材料IlOa可具有第一體積，而第二壓電材料IlOb可具有第二體積。通過調整第一體積與第二體積之間的比率126，可調整複合壓電材料608的複合品質因數(Q)118和複合機電耦合(kt2)122。例如，如果第一壓電材料IlOa具有高品質因數(Q)112a但具有低機電耦合(kt2) 116，並且期望較高的複合品質因數(Q) 118 (以複合機電耦合(kt2)122為代價)，則可相對於第二體積來增加第一體積。
[0058]圖7是解說具有三個垂直層71a-C的壓電材料110的橫向振動微機電系統(MEMS)複合諧振器704的框圖。圖7的橫向振動微機電系統(MEMS)複合諧振器704可以是圖1的橫向振動微機電系統(MEMS)複合諧振器104的一種配置。橫向振動微機電系統(MEMS)複合諧振器704可包括複合壓電材料708,複合壓電材料708包括第一壓電材料IlOa的第一層710a、第二壓電材料IlOb層710b、以及第一壓電材料IlOa的第二層710c。第二壓電材料IlOb層710b可被夾在第一壓電材料IlOa的第一層710a與第一壓電材料IlOa的第二層710c之間(即，第一壓電材料IlOa的第一層710a可以直接在第二壓電材料IlOb層710b之上，並且第一壓電材料IlOa的第二層710b可以直接在第二壓電材料IlOb層710b之下)。第一電極706a可被稱合至第一壓電材料IlOa的第一層710a。第二電極706b可被稱合至第一壓電材料IlOa的第二層710c。
[0059]第一壓電材料I 1a可具有第一體積(來自第一壓電材料I 1a的第一層710a和第一壓電材料I 1a的第二層710c兩者)，並且第二壓電材料I 1b可具有第二體積(來自第二壓電材料IlOb層710b)。通過調整第一體積與第二體積之間的比率126，就可調整複合壓電材料708的複合品質因數(Q) 118和複合機電耦合(kt2) 122。例如，如果第一壓電材料IlOa具有高品質因數(Q)112a但具有低機電耦合(kt2)116，並且期望較高的複合品質因數(Q) 118 (以複合機電耦合(kt2) 122為代價)，則可相對於第二體積來增加第一體積。
[0060]圖8是解說具有四個水平層810a_d的壓電材料110的橫向振動微機電系統(MEMS)複合諧振器804的框圖。圖8的橫向振動微機電系統(MEMS)複合諧振器804可以是圖1的橫向振動微機電系統(MEMS)複合諧振器104的一種配置。橫向振動微機電系統(MEMS)複合諧振器804可包括複合壓電材料808,複合壓電材料808包括第一壓電材料IlOa和第二壓電材料110b。
[0061]在一種配置中，複合壓電材料808可包括第一壓電材料第一層810a、第二壓電材料第一層810b、第一壓電材料第二層810c和第二壓電材料第二層810d。第二壓電材料第一層810b可夾在第一壓電材料第一層810a與第一壓電材料第二層810c之間。第一壓電材料第二層810c可夾在第二壓電材料第一層810b與第二壓電材料第二層810d之間。
[0062]第一電極806a可稱合在第一壓電材料第一層810a、第二壓電材料第一層810b、第一壓電材料第二層810c和第二壓電材料第二層810d的頂部。第二電極806b可耦合在第一壓電材料第一層810a、第二壓電材料第一層810b、第一壓電材料第二層810c和第二壓電材料第二層81d的底部。
[0063]第一壓電材料IlOa可具有第一體積(來自第一壓電材料第一層810a和第一壓電材料第二層810c兩者)，並且第二壓電材料IlOb可具有第二體積(來自第二壓電材料第一層810c和第二壓電材料第二層SlOd兩者)。通過調整第一體積與第二體積之間的比率126，就可調整複合壓電材料808的複合品質因數(Q) 118和複合機電耦合(kt2) 122。例如，如果第一壓電材料IlOa具有高機電耦合(kt2) 116a但具有低品質因數(Q) 112a，並且期望較高的複合機電耦合(kt2) 122 (以複合品質因數(Q) 118為代價)，則可相對於第二體積來增加第一體積。
[0064]圖9解說可被包括在電子設備/無線設備902內的某些組件。電子設備/無線設備902可以是接入終端、移動站、無線通信設備、基站、B節點、手持式電子設備等。電子設備/無線設備902包括處理器903。處理器903可以是通用單晶片或多晶片微處理器(例如，ARM)、專用微處理器(例如，數位訊號處理器(DSP))、微控制器、可編程門陣列等。處理器903可被稱為中央處理單元(CPU)。儘管在圖9的電子設備/無線設備902中僅示出了單個處理器903，但在替換配置中，可以使用處理器的組合(例如，ARM和DSP)。
[0065]電子設備/無線設備902還包括存儲器905。存儲器905可以是能夠存儲電子信息的任何電子組件。存儲器905可被實施為隨機存取存儲器(RAM)、只讀存儲器(ROM)、磁碟存儲介質、光學存儲介質、RAM中的快閃記憶體設備、隨處理器包括的板載存儲器、EPROM存儲器、EEPROM存儲器、寄存器等等，包括其組合。
[0066]數據909a和指令907a可被存儲在存儲器905中。指令907a可由處理器903執行以實現本文中所公開的方法。執行指令907a可涉及使用存儲在存儲器905中的數據909a。當處理器903執行指令907a時，指令907b的各個部分可被加載到處理器903上，並且數據90%的各個片段可被加載到處理器903上。
[0067]電子設備/無線設備902還可包括發射機911和接收機913，以允許向和從電子設備/無線設備902傳送和接收信號。發射機911和接收機913可被合稱為收發機915。天線917可電耦合至收發機915。電子設備/無線設備902還可包括(未示出)多個發射機、多個接收機、多個收發機、和/或多個天線。
[0068]電子設備/無線設備902可包括數位訊號處理器(DSP)921。電子設備/無線設備902還可包括通信接口 923。通信接口 923可允許用戶與電子設備/無線設備902交互。
[0069]電子設備/無線設備902的各個組件可通過一條或多條總線耦合在一起，總線可包括電源總線、控制信號總線、狀態信號總線、數據總線等。為清楚起見，各種總線在圖9中被圖解為總線系統919。
[0070]本文中所描述的技術可以用於各種通信系統，包括基於正交復用方案的通信系統。此類通信系統的示例包括正交頻分多址(OFDMA)系統、單載波頻分多址(SC-FDMA)系統、等等。OFDMA系統利用正交頻分復用(0FDM)，這是一種將整個系統帶寬劃分成多個正交副載波的調製技術。這些副載波也可以被稱為頻調、頻槽等。在OFDM下，每個副載波可以用數據獨立調製。SC-FDMA系統可以利用交織式FDMA (IFDMA)在跨系統帶寬分布的副載波上傳送，利用局部式FDMA (LFDMA)在由毗鄰副載波構成的塊上傳送，或者利用增強式FDMA(EFDMA)在多個由毗鄰副載波構成的塊上傳送。一般而言，調製碼元在OFDM下是在頻域中發送的，而在SC-FDMA下是在時域中發送的。
[0071]術語「確定」涵蓋各種各樣的動作，並且因此「確定」可包括演算、計算、處理、推導、調研、查找(例如，在表、資料庫或其他數據結構中查找)、探明、和類似動作。另外，「確定」還可包括接收(例如，接收信息)、訪問(例如，訪問存儲器中的數據)、和類似動作。另外，「確定」可包括解析、選擇、選取、建立、和類似動作。
[0072]除非明確另行指出，否則短語「基於」並非意味著「僅基於」。換言之，短語「基於」描述「僅基於」和「至少基於」兩者。
[0073]術語「處理器」應被寬泛地解讀為涵蓋通用處理器、中央處理單元(CPU)、微處理器、數位訊號處理器(DSP)、控制器、微控制器、狀態機，等等。在某些情景下，「處理器」可以是指專用集成電路(ASIC)、可編程邏輯器件(PLD)、現場可編程門陣列(FPGA)，等等。術語「處理器」可以是指處理設備的組合，例如DSP與微處理器的組合、多個微處理器、與DSP核心協作的一個或多個微處理器、或任何其他這類配置。
[0074]術語「存儲器」應被寬泛地解讀為涵蓋能夠存儲電子信息的任何電子組件。術語存儲器可以是指各種類型的處理器可讀介質，諸如隨機存取存儲器(RAM)、只讀存儲器(ROM)、非易失性隨機存取存儲器(NVRAM)、可編程只讀存儲器(PR0M)、可擦式可編程只讀存儲器(EPROM)、電可擦式PROM (EEPR0M)、快閃記憶體、磁或光學數據存儲、寄存器等等。如果處理器能從存儲器讀信息和/或向存儲器寫信息，則認為該存儲器與該處理器正處於電子通信中。整合到處理器的存儲器與該處理器處於電子通信中。
[0075]術語「指令」和「代碼」應被寬泛地解讀為包括任何類型的(諸)計算機可讀語句。例如，術語「指令」和「代碼」可以是指一個或多個程序、例程、子例程、函數、規程等。「指令」和「代碼」可包括單條計算機可讀語句或許多條計算機可讀語句。
[0076]本文中所描述的功能可以在正由硬體執行的軟體或固件中實現。各功能可以作為一條或多條指令存儲在計算機可讀介質上。術語「計算機可讀介質」或「電腦程式產品」是指能被計算機或處理器訪問的任何有形存儲介質。作為示例而非限定，計算機可讀介質可包括RAM、ROM、EEPROM、CD-ROM或其他光碟儲存、磁碟儲存或其他磁儲存設備、或任何其他能夠用於攜帶或存儲指令或數據結構形式的期望程序代碼且能由計算機訪問的介質。如本文中所使用的盤(disk)和碟(disc)包括壓縮碟(⑶)、雷射碟、光碟、數字多用碟(DVD)、軟盤和藍光⑧碟，其中盤常常磁性地再現數據，而碟用雷射來光學地再現數據。應當注意，計算機可讀介質可以是有形且非暫態的。術語「電腦程式產品」是指計算設備或處理器結合可由該計算設備或處理器執行、處理或計算的代碼或指令(例如，「程序」)。如本文中所使用的，術語「代碼」可以是指可由計算設備或處理器執行的軟體、指令、代碼或數據。
[0077]本文所公開的方法包括用於達成所描述的方法的一個或多個步驟或動作。這些方法步驟和/或動作可以彼此互換而不會脫離權利要求的範圍。換言之，除非所描述的方法的正確操作要求步驟或動作的特定次序，否則便可改動具體步驟和/或動作的次序和/或使用而不會脫離權利要求的範圍。
[0078]進一步，還應領會，用於執行本文中所描述的(諸如圖4所解說那樣的)方法和技術的模塊和/或其他恰適裝置可以由設備下載和/或以其他方式獲得。例如，可以將設備耦合至伺服器以便於轉送用於執行本文中所描述的方法的裝置。替換地，本文中所描述的各種方法可經由存儲裝置(例如，隨機存取存儲器(RAM)、只讀存儲器(ROM)、諸如壓縮碟(CD)或軟盤等物理存儲介質等等)來提供，以使得一旦將該存儲裝置耦合至或提供給設備，該設備就可獲得各種方法。
[0079]應該理解的是，權利要求並不被限定於以上所解說的精確配置和組件。可在本文中所描述的系統、方法、和裝置的布局、操作及細節上作出各種改動、變化和變型而不會脫離權利要求的範圍。
【權利要求】
1.一種諧振器,包括: 多個電極；以及 複合壓電材料，所述複合壓電材料包括至少一層第一壓電材料和至少一層第二壓電材料，其中至少一個電極耦合至所述複合壓電材料的底部，並且其中至少一個電極耦合至所述複合壓電材料的頂部。
2.如權利要求1所述的諧振器，其特徵在於，所述諧振器是橫向振動微機電系統複合諧振器。
3.如權利要求1所述的諧振器，其特徵在於，所述第一壓電材料包括第一品質因數和第一機電耦合，並且其中所述第二壓電材料包括第二品質因數和第二機電耦合。
4.如權利要求3所述的諧振器，其特徵在於，所述複合壓電材料包括複合品質因數和複合機電耦合，並且其中所述複合品質因數和所述複合機電耦合取決於所述複合壓電材料中所述第一壓電材料與所述第二壓電材料之間的體積比。
5.如權利要求3所述的諧振器，其特徵在於，所述複合壓電材料包括複合品質因數和複合機電耦合，並且其中所述複合品質因數和所述複合機電耦合取決於所述複合壓電材料中第一層所述第一壓電材料的第一厚度與第一層所述第二壓電材料的第二厚度之間的厚度比。
6.如權利要求1所述的諧振器，其特徵在於，所述複合壓電材料包括: 第一層所述第一壓電材料；以及 第一層所述第二壓電材料。
7.如權利要求6所述的諧振器，其特徵在於，所述第一層第一壓電材料堆疊在所述第一層第二壓電材料的頂部。
8.如權利要求7所述的諧振器，其特徵在於，所述複合壓電材料還包括第二層所述第一壓電材料，並且其中所述第一層第二壓電材料堆疊在所述第二層第一壓電材料的頂部。
9.如權利要求8所述的諧振器，其特徵在於，所述複合壓電材料還包括第二層所述第二壓電材料，並且其中所述第二層第一壓電材料堆疊在所述第二層第二壓電材料的頂部。
10.如權利要求6所述的諧振器，其特徵在於，所述第一層第一壓電材料與所述第一層第二壓電材料並排堆疊，其中第一電極耦合至所述第一層第一壓電材料和所述第一層第二壓電材料兩者的頂部，並且其中第二電極耦合至所述第一層第一壓電材料和所述第一層第二壓電材料兩者的底部。
11.如權利要求10所述的諧振器，其特徵在於，所述複合壓電材料還包括第二層所述第一壓電材料，並且其中所述第一層第二壓電材料夾在所述第一層第一壓電材料與所述第二層第一壓電材料之間。
12.如權利要求11所述的諧振器，其特徵在於，所述複合壓電材料還包括第二層所述第二壓電材料，並且其中所述第二層第一壓電材料夾在所述第一層第二壓電材料與所述第二層第二壓電材料之間。
13.如權利要求1所述的諧振器，其特徵在於，所述複合壓電材料將來自一個或多個輸入電極的輸入信號轉換成機械振動，並且其中所述機械振動被轉換成來自一個或多個輸出電極的輸出信號。
14.如權利要求1所述的諧振器，其特徵在於，所述第一壓電材料是氮化鋁，並且其中所述第二壓電材料是氧化鋅。
15.如權利要求1所述的諧振器，其特徵在於，所述第一壓電材料是氮化鋁，並且其中所述第二壓電材料是鋯鈦酸鉛。
16.如權利要求1所述的諧振器，其特徵在於，所述複合壓電材料具有足夠高以供在寬帶濾波器應用中使用的複合品質因數和複合機電耦合。
17.一種用於生成諧振器的方法，包括: 確定所述諧振器的期望品質因數； 確定所述諧振器的期望機電耦合； 選擇供在所述諧振器中使用的第一壓電材料和第二壓電材料； 調整所述第一壓電材料和所述第二壓電材料之間的體積比以獲得具有所述期望品質因數和所述期望機電耦合的複合壓電材料；以及 使用所述複合壓電材料生成所述諧振器。
18.如權利要求17所述的方法，其特徵在於，所述諧振器包括: 多個電極；以及 所述複合壓電材料，其中至少一個電極耦合至所述複合壓電材料的底部，並且其中至少一個電極耦合至所述複合壓電材料的頂部。
19.如權利要求18所述的方法，其特徵在於，所述諧振器是橫向振動微機電系統複合諧振器。
20.如權利要求18所述的方法，其特徵在於，所述第一壓電材料包括第一品質因數和第一機電耦合，並且其中所述第二壓電材料包括第二品質因數和第二機電耦合。
21.如權利要求20所述的方法，其特徵在於，所述複合壓電材料包括複合品質因數和複合機電耦合，並且其中所述複合品質因數和所述複合機電耦合取決於所述複合壓電材料中所述第一壓電材料與所述第二壓電材料之間的體積比。
22.如權利要求18所述的方法，其特徵在於，所述複合壓電材料包括: 第一層所述第一壓電材料；以及 第一層所述第二壓電材料。
23.如權利要求22所述的方法，其特徵在於，所述第一層第一壓電材料堆疊在所述第一層第二壓電材料的頂部。
24.如權利要求23所述的方法，其特徵在於，所述複合壓電材料還包括第二層所述第一壓電材料，並且其中所述第一層第二壓電材料堆疊在所述第二層第一壓電材料的頂部。
25.如權利要求24所述的方法，其特徵在於，所述複合壓電材料還包括第二層所述第二壓電材料，並且其中所述第二層第一壓電材料堆疊在所述第二層第二壓電材料的頂部。
26.如權利要求23所述的方法，其特徵在於，所述第一層第一壓電材料與所述第一層第二壓電材料並排堆疊，其中第一電極耦合至所述第一層第一壓電材料和所述第一層第二壓電材料兩者的頂部，並且其中第二電極耦合至所述第一層第一壓電材料和所述第一層第二壓電材料兩者的底部。
27.如權利要求26所述的方法，其特徵在於，所述複合壓電材料還包括第二層所述第一壓電材料，並且其中所述第一層第二壓電材料夾在所述第一層第一壓電材料與所述第二層第一壓電材料之間。
28.如權利要求27所述的方法，其特徵在於，所述複合壓電材料還包括第二層所述第二壓電材料，並且其中所述第二層第一壓電材料夾在所述第一層第二壓電材料與所述第二層第二壓電材料之間。
29.如權利要求18所述的方法，其特徵在於，所述複合壓電材料將來自一個或多個輸入電極的輸入信號轉換成機械振動，並且其中所述機械振動被轉換成來自一個或多個輸出電極的輸出信號。
30.如權利要求18所述的方法，其特徵在於，所述第一壓電材料是氮化鋁，並且其中所述第二壓電材料是氧化鋅。
31.如權利要求18所述的方法，其特徵在於，所述第一壓電材料是氮化鋁，並且其中所述第二壓電材料是鋯鈦酸鉛。
32.如權利要求18所述的方法，其特徵在於，所述複合壓電材料具有足夠高以供在寬帶濾波器應用中使用的複合品質因數和複合機電耦合。
33.一種配置用於生成諧振器的設備，包括: 用於確定所述諧振器的期望品質因數的裝置； 用於確定所述諧振器的期望機電耦合的裝置； 用於選擇供在所述諧振器中使用的第一壓電材料和第二壓電材料的裝置； 用於調整所述第一壓電材料和所述第二壓電材料之間的體積比以獲得具有所述期望品質因數和所述期望機電耦合的複合壓電材料的裝置；以及用於使用所述複合壓電材料生成所述諧振器的裝置。
34.如權利要求33所述的設備，其特徵在於，所述諧振器包括: 多個電極；以及 所述複合壓電材料，其中至少一個電極耦合至所述複合壓電材料的底部，並且其中至少一個電極耦合至所述複合壓電材料的頂部。
35.如權利要求34所述的設備，其特徵在於，所述諧振器是橫向振動微機電系統複合諧振器。
36.一種用於生成諧振器的電腦程式產品，所述電腦程式產品包括其上具有指令的非瞬態計算機可讀介質，所述指令包括: 用於使得設備確定所述諧振器的期望品質因數的代碼； 用於使得所述設備確定所述諧振器的期望機電耦合的代碼； 用於使得所述設備選擇供在所述諧振器中使用的第一壓電材料和第二壓電材料的代碼； 用於使得所述設備調整所述第一壓電材料和所述第二壓電材料之間的體積比以獲得具有所述期望品質因數和所述期望機電耦合的複合壓電材料的代碼；以及用於使得所述設備使用所述複合壓電材料生成所述諧振器的代碼。
37.如權利要求36所述的電腦程式產品，其特徵在於，所述諧振器包括: 多個電極；以及 所述複合壓電材料，其中至少一個電極耦合至所述複合壓電材料的底部，並且其中至少一個電極耦合至所述複合壓電材料的頂部。
38.如權利要求37所述的電腦程式產品，其特徵在於，所述諧振器是橫向振動微機電系 統複合諧振器。
【文檔編號】H03H9/02GK104040886SQ201280040247
【公開日】2014年9月10日 申請日期:2012年8月20日 優先權日:2011年8月19日
【發明者】C·左, C·尹, J·金 申請人:高通股份有限公司