可切換濾波器和設計結構的制作方法

專利名稱：可切換濾波器和設計結構的制作方法
技術領域：
本發明涉及半導體結構和制造方法，更具體而言，涉及可切換和/或可調諧的濾波器、制造方法和設計結構。
背景技術：
SAff (表面聲波)濾波器在電信中起重要作用。例如，SAW濾波器在移動和無線應用中被廣泛用作帶通和頻譜整形濾波器。SAW濾波器的其他應用包括廣域網(WAN)、無線局域網(WLAN)通信、無繩電話、尋呼機和衛星通信。SAW濾波器優于常規的LC濾波器，因為他們更小、更便宜且更通用，使得他們成為電信應用的理想選擇。在SAW濾波器中，電信號在由壓電晶體或陶瓷構造的器件中被轉換為機械波。在被其他電極轉換回電信號之前，由于傳播經過該器件，該波被延遲。更具體而言，通過叉指換能器(interdigital transducer, IDT)實現表面波與電信號之間的稱合。IDT的簡單形式包括被交替地連接到相反電極的平行指狀物(finger)，其中信號被施加到所述相反電極。例如，當AC電壓被施加到輸入換能器時，由于壓電現象，換能器產生壓電基底表面的機械變形。這轉而導致表面聲波在壓電基底的表面上行進，直到到達輸出IDT，在那兒它被轉換回電信號。當該波到達輸出IDT時，電場將引起相鄰電極之間的電勢差，從而輸出IDT將機械振動轉換為輸出電壓。在僅包含被疊置有薄金屬膜輸入和輸出叉指換能器(IDT)的壓電基底的單個封裝中，SAW濾波器可被設計為提供相當復雜的信號處理功能。可以使用半導體微加工(microfabrication)技術來批量生產SAW濾波器,這帶來了 SAW濾波器的突出的再現性。然而，已經發現很難實現對SAW濾波器的編程或調諧。BAff (體聲波)濾波器是機電器件，其典型地在約2GHz到約16GHz的頻率下操作，并且可以比等效的SAW濾波器更小或更薄。BAW濾波器可以是薄膜體聲波共振器(FBAR或TFBAR)，其是由夾在兩個電極之間并且與周圍介質聲學隔離的壓電材料構成的器件。使用壓電膜的FBAR器件可被用作射頻(RF)濾波器，在蜂窩電話(cell phone)和其他無線應用中使用。FBAR還可被用于各種其他應用，例如微波振蕩器和傳感器應用。FBAR利用壓電材料的聲共振特性(很像SAW濾波器)，以去除不想要的頻率而不在器件中被發射，同時允許其他特定的頻率被接收和發射。為了調整FBAR的聲共振特性，可以調整壓電膜的厚度。替代地或附加地，FBAR可被置于機械載荷之下，以使其共振頻率可以偏移(shift)。這被稱為質量載荷(mass loading effect)效應。通過在共振器上沉積或生長某質量的膜以使FBAR共振頻率調低，可以實現質量載荷效應。可以通過生長或沉積在共振器的一個電極上均勻分布且覆蓋器件的活性表面的薄膜材料來實施質量載荷。薄膜可以是介電材料或金屬材料，這取決于設計標準。然而，與SAW應用很像地，已經發現很難實現對BAW濾波器的編程或調諧。因此，本領域中存在克服上述缺陷和限制的需求。

發明內容
在本發明的一個方面中，一種方法包括形成至少一個壓電濾波器結構，所述至少一個壓電濾波器結構包括在壓電基底上形成的多個電極。該方法還包括形成微機電結構(MEMS) Jy^iiMEMS包括在所述壓電基底上方且在如下位置處形成的MEMS梁:在該位置中，所述MEMS梁在致動時通過接觸所述多個電極中的至少一個來短接所述壓電濾波器結構。在本發明的另一方面中，一種濾波器包括至少一個濾波器，所述至少一個濾波器包括在壓電基底上形成的多個電極。該結構還包括梁結構，所述梁結構位于所述至少一個濾波器之上，并被構造為在致動時短接所述至少一個濾波器結構。在本發明的另 一方面中，提供了一種用于設計、制造或測試集成電路的在機器可讀存儲介質中有形地體現的設計結構。所述設計結構包括本發明的結構。在另外的實施例中，在機器可讀數據存儲介質上編碼的硬件描述語言(HDL)設計結構包括這樣的要素:當在計算機輔助設計系統中被處理時，所述要素生成可切換濾波器結構的機器可執行表示，該表示包括本發明的結構。在另外的實施例中，提供了計算機輔助設計系統中用于生成可切換濾波器結構的功能設計模型的方法。該方法包括生成可調諧濾波器結構的結構要素的功能表示。更具體而言，在實施例中，提供了一種在計算機輔助設計系統中用于生成可切換濾波器結構的功能設計模型的方法。該方法包括生成壓電基底上的濾波器的功能表示。該方法還包括生成與所述壓電基底上的濾波器集成的MEMS開關的功能表示。該MEMS開關操作性地耦合到所述濾波器，以在被致動位置中短接所述濾波器。在本發明的另一方面中，一種方法包括確定濾波器的頻率或使濾波器被激活的需要；以及響應于該確定，通過將MEMS梁致動為與所述濾波器的至少一個電極接觸，來短接所述濾波器。


通過本發明的示例性實施例的非限制性實例，參考給出的多個附圖，在下面的詳細說明中描述本發明。除非在本文中另外說明，附圖不是按比例繪制的。圖1-7示出了根據本發明的方面的用于制造可切換濾波器結構的制造工藝和相應的結構；圖8示出了根據本發明的方面的圖7中的可切換濾波器的分解透視圖；圖9示出了根據本發明的另外方面的可切換濾波器的分解透視圖；圖10示出了根據本發明的另外方面的可切換濾波器的透視圖；圖11示出了根據本發明的另外方面的制造工藝和替代(alternate)可切換濾波器結構；圖12-14示出了根據本發明的另外方面的制造工藝和相應的結構；以及圖15是在半導體設計、制造和/或測試中使用的設計過程的流程圖。
具體實施例方式本發明涉及半導體結構和制造方法，且更具體而言，涉及可切換和/或可調諧濾波器、制造方法和設計結構。在實施例中，本發明的可切換和/或可調諧濾波器結構包括例如表面聲波(SAW)濾波器或體聲波(BAW)濾波器。在實施例中，本發明的濾波器結構能夠使用例如微機電系統(MEMS)結構在“開啟(on)”狀態和“關閉(off)”狀態之間可切換。或者，在多SAW濾波器應用中，MEMS結構可通過關閉特定的SAW濾波器而將濾波器調諧為想要的頻率。更具體而言，本發明的SAW濾波器包括在壓電基底上形成的叉指(interdigital)或交錯的電極。壓電材料可以是例如氮化鋁或氧化鋅；但本發明還可以考慮其他壓電材料。在實施例中，SAW濾波器的交錯電極包括與Vin電極或Vout電極交錯的地電極，以分別形成輸入和輸出IDT。依賴于所選擇的諧振頻率，輸入IDT和輸出IDT可被互相分隔開各種距離，或者被設置在兩個或更多個SAW濾波器結構之間的串聯配置中。BAff濾波器包括夾在上部電極和下部電極之間的壓電基底。在實施例中，可通過MEMS結構“開啟”或“關閉”本發明的SAW濾波器(或眾多SAW濾波器中的任一個)或BAW濾波器。例如，在實施例中，依賴于MEMS結構的配置，MEMS結構可通過接觸Vin和地的交錯電極或者通過Vin IDT和Vout IDT的信號電極之間的串聯短接，來“短接(short)” SAW濾波器。本發明的MEMS結構還可以短接Vout和地的交錯電極。MEMS結構還可以弓丨起歐姆或電容式短調制。在串聯SAW濾波器配置中，MEMS結構可以通過關閉所選擇的SAW濾波器結構來對濾波器調諧。有利地，MEMS結構將不接觸壓電基底，因此，不會引起對壓電基底的任何損傷，壓電基底是SAW或BAW濾波器結構的關鍵部件。此外，可以允許本發明的濾波器被串聯設置，以進行波段切換/調諧。在該實施方式中，可通過電短接來關閉所選擇的濾波器以對該濾波器調諧。并且，MEMS結構將不增加任何串聯電阻，也不會降低濾波器的有效Q (與使用FET開關來繞過(bypass)濾波器的情況相比)。本領域技術人員應理解，本發明不限于SAW濾波器，且因此，本發明還可以考慮其他類型的濾波器，例如，具有多波段功率放大器(PA)和低噪聲放大器(LNA)的任何濾波器系統。例如，濾波器結構可以是BAW濾波器結構，其包含夾在兩個電極之間并與周圍介質聲學隔離的壓電材料。在BAW濾波器實施方式中，MEMS結構可以接觸BAW濾波器結構的上部電極或下部電極，以短接該濾波器。如在任一個實施例中，MEMS結構可被擴展為各種電壓、高度、懸臂幾何結構、布局、靜摩擦點等，以短接濾波器結構(例如SAW或BAW濾波器結構)。MEMS結構還可與載荷質量(例如載荷條)組合使用，例如，以在BAW濾波器結構上施加機械載荷，由此使其共振頻率偏移。圖1示出了根據本發明的方面的用于制造SAW濾波器的開始結構和各個制造工藝。更具體而言，圖1示出了開始結構5，其包括基底10。在實施例中，基底10可以是任何絕緣體材料或其他類型的基底。在基底10上形成壓電基底12。在實施例中，壓電基底12可以是任何類型的壓電材料，例如AlN或ZnO。還如圖1所示，在壓電基底12上形成多個電極和布線結構14、16、20和21。在實施例中，電極和布線結構14、16、20和21可以通過加式或減式工藝(additive orsubtractive process)來形成。例如,在減式工藝中，可以通過在壓電基底12上沉積金屬層并用常規光刻和蝕刻(例如反應離子蝕刻(RIE))工藝對金屬層進行構圖，來形成電極和布線結構14、16、20和21。金屬層可以是任何導電金屬或其合金。例如，金屬層可以是例如鋁、金或銅；但本發明還可以考慮其他金屬。在實施例中，電極14是VinIDT的Vin電極(信號電極)，電極16是Vin IDT的地電極，布線結構20為MEMS結構提供電接觸，且電極21是用于MEMS結構的致動器。本領域技術人員應理解，電極14和電極16可以與Vout IDT關聯。在一個非限制的實例中，電極和布線結構14、16、20和21可在基底12上被沉積到約0.05到4μ m的深度，優選地，0.25 μ m的深度；但本發明還可以考慮其他尺寸。在實施例中，電極和布線結構14、16、20和21可以是難熔金屬(例如T1、TiN、TiN、Ta、TaN和W等)或AlCu或貴金屬(例如Au、Pt、Ru、Ir等)等布線材料。例如,在實施例中，電極14、16、20和21可以由純難熔金屬或鋁或鋁合金(例如AlCu、AlSi或AlCuSi)形成。在圖2中，絕緣體層22被沉積在電極和布線結構14、16、20、21以及壓電基底12的暴露部分之上。絕緣體層22可以是本領域技術人員已知的任何絕緣體層(例如基于氧化物的材料(SiO2))或其他層級間(interlevel)介電材料。絕緣體層22可以用任何常規沉積工藝(例如化學氣相沉積(CVD))來沉積。例如，絕緣體層22的沉積選項包括等離子體增強CVD (PECVD)、亞大氣壓 CVD (SACVD)、大氣壓 CVD (APCVD)、高密度等離子體 CVD (HDPCVD)、物理氣相沉積(PVD)或原子層沉積(ALD)中的一種或多種。在實施例中，在與金屬布線(例如鋁布線)相容的溫度下，例如，約420°C以下，優選地約400°C以下，沉積絕緣體層22。在實施例中，絕緣體層22被沉積為約SOnm的深度；但本發明還可以考慮其他尺寸。在實施例中，絕緣體層22可使用常規光刻和蝕刻工藝而被構圖以形成圖形(例如開口)。在實施例中，開口與電極20對準。金屬材料然后被沉積在開口中以形成柱體接觸(stud contact) 20a。金屬材料可以是與電極20相容的任何金屬材料。在圖3中，絕緣體層22可以用常規光刻和蝕刻工藝而被構圖。該構圖將產生開口，暴露電極14、16和21以及先前形成的柱體20a。然后用犧牲材料24填充該開口，所述犧牲材料24為例如PMGI (聚二甲基戍二酰亞胺(polydimethylglutarimide)聚合物)或娃。犧牲材料24可以被平面化以暴露柱體20a。可以用本領域技術人員已知的化學機械處理(CMP)來進行平面化。圖4示出了 MEMS結構的形成。本發明的MEMS結構可以用多種不同工具以多種方式來制造。通常，雖然方法和工具被用于形成具有微米級尺寸的較小結構，其尺寸約為5 μ m厚、100 μ m寬和400μπι長；但本發明還可以考慮其他尺寸。用來制造MEMS的很多方法即技術是采自于集成電路(IC)技術。例如,MEMS結構可在這樣的材料薄膜中實現:該材料薄膜通過光刻工藝而被構圖且一端被固定到絕緣體材料并被懸置在腔(cavity)中。特別地，MEMS結構的制造可以實施:(i)基底(例如，絕緣體層)上的材料薄膜的沉積；(ii)通過光刻成像在膜頂上施加經構圖的掩模；以及(i i i )對該掩模有選擇性地蝕刻所述膜。更具體而言，在圖4中，將梁結構26形成在犧牲材料24上并與柱體20a接觸。在實施例中，梁結構26包括金屬材料，其形成MEMS結構的一部分。在實施例中，梁結構26可以通過加式工藝或減式工藝來形成。例如，在減式工藝中，金屬材料被沉積在犧牲材料24上，其然后用常規光刻和蝕刻(例如反應離子蝕刻(RIE))工藝而被構圖。金屬可以為任何導電金屬或其合金，例如鋁、金或銅；但本發明還可以考慮其他金屬。在實施例中，梁結構26還可以是通過沉積金屬、氧化物、金屬或者氧化物、金屬、氧化物而形成(以形成歐姆或電容式短調制)的組合梁(composite beam)結構。或者,梁結構26可以是以與上述梁類似的方式(例如，沉積和蝕刻)而形成的金屬和氧化物梁。
如圖5所示，在犧牲材料24上以及梁結構26之上形成絕緣體層22a。在實施例中，絕緣體層22a可以是如參考層22所述的任何絕緣體層。然后使用本領域技術人員已知的任何常規光刻和蝕刻工藝來對絕緣體層22a進行構圖性以形成開口。該構圖將產生開口，暴露梁結構26。然后用犧牲材料24a (例如PMGI或硅)來填充該開口。在替代實施例中，犧牲材料24a可以被形成和構圖而不使用絕緣體層18a。在圖6中，在梁結構26上方形成第二致動器23。可以用本文中已討論的任何常規金屬或金屬合金通過任何常規工藝而形成第二致動器23。例如，在實施例中，絕緣體層22b可以被形成(例如沉積)在犧牲材料24a上，并使用常規光刻和蝕刻工藝而被構圖。然后可以將金屬沉積在圖形(例如開口)中以形成第二致動器23。然后可在第二致動器23上沉積另外的絕緣體材料(例如帽蓋層)22b。在圖7中，在絕緣體層22b中構圖并打開一個或多個通氣孔(vent hole)30，暴露犧牲材料24a的一部分。通氣孔30可以用本領域技術人員已知的常規光刻和蝕刻工藝來形成。通氣孔30的寬度和高度確定了在開孔之后為了夾斷(pinch off)通氣孔30而應被沉積的材料量。通氣孔30可以是圓形或近似圓形，以最小化將其夾斷所需的后續材料的量。在圖7中，可通過通氣孔30來對犧牲材料進行開孔或剝離。在實施例中，可以用蝕刻劑(例如XeF2)來進行剝離(例如蝕刻)，該蝕刻劑是對于犧牲材料的通過通氣孔30的去除有選擇性的。蝕刻將剝離所有犧牲材料，由此形成上部腔或室28a以及下部腔或室28b。然后可以用諸如電介質或金屬的材料32來密封通氣孔48。為了避免密封材料進入腔中并沉積在MEMS結構上的問題，在實施例中，通氣孔30可被策略性地布置為遠離MEMS結構(例如梁結構26)，從而沒有通氣孔密封材料被沉積在釋放的梁上。圖8示出了根據本發明的方面的濾波器結構的分解透視圖(未示出絕緣體材料)。如圖8所示，梁結構26是單片懸臂梁結構(例如單個懸臂梁結構)，其在交錯的電極14、16之上延伸并位于致動器21和23之間。如該圖所示，梁結構26形狀為矩形；但本發明還可以考慮其他形狀，并且，為了使寄生電容較小，梁結構26被設置為與濾波器(例如，交錯的電極14、16)垂直。依賴于設計標準，梁結構26與交錯的電極14、16 (以及致動器21和/或23)之間的間隔“S”的范圍可以為0.1到5μπι。應該理解，本發明可以提供對該間隔的調整以及梁結構26的下拉電壓(pull down voltage)。在圖8中，梁結構26處于非致動狀態(S卩，梁結構26與交錯電極14、16之間間隔)。在該非致動狀態下，梁結構26不會“短接”電極14、16，因此不會“關閉”SAW濾波器。然而，在施加電壓時，梁結構26將被拉入為與交錯電極14、16接觸，提供電短路并因此“關閉”SAW濾波器。電壓的施加可以由例如致動器21 (吸引力(正電壓))或致動器23 (排斥力(負電壓))來提供。應該注意，可以對Vin IDT或Vout IDT使用該相同的配置和短接設計。圖9示出了根據本發明的方面的替代濾波器結構的分解透視圖(未示出絕緣體材料)。如圖9所示，梁結構26a是單片懸臂梁結構(例如單個懸臂梁結構)，其在交錯電極14、16的基本上整個表面區域之上延伸。梁結構26a還被設置在致動器21和23之間。如該圖所示，梁結構26a具有矩形形狀，并以與圖8的梁結構26不同的取向(orientation)被設置；但本發明還可以考慮其他形狀和取向。更具體而言，梁結構26a相對于圖8的梁結構26旋轉了 90度。依賴于設計標準，梁結構26與交錯電極14、16 (以及致動器21和/或23)之間的間隔“S”的范圍可以為0.1到5μπι。應理解，本發明由此可以提供對該間隔的調整以及梁結構26a的下拉電壓。在圖9中，梁結構26a處于非致動狀態(B卩，梁結構26a與交錯電極14、16之間間隔)。在該非致動狀態下，梁結構26a不會“短接”電極14、16，因此不會“關閉”SAW濾波器。然而，在施加電壓時，梁結構26將被拉入為與交錯電極14、16接觸，提供電短路并因此“關閉” SAW濾波器。電壓的施加可以由例如致動器21 (吸引力(正電壓))或致動器23 (排斥力(負電壓))來提供。在替代實施例中，地電極16可以用作下拉致動器，由此消除制造致動器21、23所需的處理步驟。應該注意，可以對Vin IDT或Vout IDT使用該相同的配置和短接設計。圖10示出了根據本發明的另外方面的替代濾波器結構的透視圖。更具體而言，圖10示出了用于Vin IDT100和Vout IDT200的交錯電極14、16。在該實施例中，本發明的梁結構26b被制造為在Vin IDTlOO與Vout IDT200之間延伸，更具體而言，在用于Vin IDTlOO和Vout IDT200的非地電極14之間延伸。在實施例中，梁結構26b用上述工藝來制造，但在 Vin IDTlOO 和 Vout IDT200 之間延伸。在圖10中，梁結構26b處于非致動狀態(B卩，梁結構26與Vin IDTlOO和VoutIDT200的電極14之間有間隔)。在該非致動狀態下，梁結構26b不會“短接”電極14，且因此不會“關閉” SAW濾波器。然而，在施加電壓時，梁結構26b將被拉入為與Vin IDTlOO和Vout IDT200的交錯電極14接觸。通過這種方式，Vin IDTlOO和Vout IDT200的偏置狀態相同，由此“關閉”本發明的SAW濾波器結構。和前面的實施例一樣，電壓的施加可以由例如致動器21 (吸引力(正電壓))或致動器23 (排斥力(負電壓))來提供。在替代實施例中，地電極16中的一個可用作致動器，由此消除制造致動器21、23所需的處理步驟。圖11示出了根據本發明的方面的替代濾波器結構的剖視圖。更具體而言，圖11示出了具有MEMS梁結構26c的BAW濾波器結構5’。在實施例中，BAW濾波器結構5’包括夾在下部電極12a和上部電極12b之間的壓電基底12。在實施例中，可以使用常規CMOS制造工藝，例如，下部電極12a、壓電基底12和上部電極12b的沉積及其構圖，來制造BAW濾波器結構5 ’。在實施例中，使用與上述相同的工藝，例如，用常規的沉積和構圖工藝在MEMS梁結構26d上方和下方沉積犧牲材料，隨后進行開孔工藝，來制造MEMS梁結構26c。下部致動器21可以在上部電極12b的形成期間被形成；而上部致動器23可以在單獨的沉積和構圖工藝中(例如，使用加式或減式工藝)被形成。在實施例中，可以用常規的沉積和構圖工藝在上部電極12b上形成可選的載荷條(loading bar)34。在實施例中，載荷條34可以是金屬或氧化物材料。在實施例中，載荷條34可用作MEMS梁26b的下部致動器，從而消除對下部致動器21的制造工藝的需要。本領域技術人員應該理解，MEMS梁26可以形成在BAW濾波器之下或之上。例如，當MEMS梁26形成在BAW濾波器之下時，在被致動時，它將接觸下部電極12a。另一方面，當MEMS梁26形成在BAW濾波器之上時，在被致動時，它將接觸上部電極12b。在任一種情形下，MEMS梁26在被致動時將短接BAW濾波器，由此將其置于“關閉”狀態。圖12-14示出了根據本發明的另外方面的用于制造可切換濾波器結構的制造工藝和相應的結構。更具體而言，圖12-14表示根據本發明的方面的用于形成SAW濾波器結構的接合工藝(bonding process)。在圖12中，例如，在壓電基底13上形成MEMS梁結構26d。通過例如在MEMS梁結構26d下方形成犧牲材料且然后在其上形成MEMS梁結構26d，來形成MEMS梁結構26d。在實施例中，MEMS梁結構26d可以是金屬梁，或者是金屬和氧化物或者金屬、氧化物和金屬的組合梁，如本文中已討論的。在形成MEMS梁結構26d之后，可以用常規的蝕刻工藝來去除犧牲材料。MEMS梁結構26d可以在形成于壓電基底13上的金屬布線層50上形成。可以通過常規CMOS工藝，例如加式或減式金屬化工藝，來形成金屬布線層50。在實施例中，金屬布線層50通過貫通的柱體55而與背面金屬層60接觸。可以通過在壓電基底13中蝕刻出溝槽且然后用金屬或金屬合金填充該溝槽，來形成該貫通的柱體55。在實施例中，貫通的溝槽55可以是通過例如在籽晶層上電鍍銅而形成的銅。在沉積工藝之后，可以對壓電基底13的背面進行常規的機械研磨處理來減薄基底13并暴露貫通的柱體55。然后可使用本文中已描述的常規沉積和構圖工藝將背面金屬層60形成為與貫通的柱體55接觸。背面金屬層60可以是例如銅或鎳襯墊(pad);但本發明還可以考慮其他金屬。圖13示出了根據本發明的方面的SAW濾波器結構的另外的結構和相應的處理步驟。更具體而言，圖13示出了在壓電基底12上形成布線層，以形成電極14、16、接觸25和下部致動器(固定電極)21。電極14、16、接觸25和下部電極21可以以上面討論的方式(例如金屬的沉積和構圖)來形成。圖14示出了在圖12和13中示出的結構的接合。更具體而言，可以使用例如金錫(AuSn)焊料27來附接壓電基底12、13。在實施例中，可在相對的接觸25上形成AuSn焊料27。由此本領域技術人員應理解，本發明旨在形成于基底(例如壓電基底)上的SAW濾波器結構或BAW濾波器結構。MEMS結構(例如開關)與壓電基底上(例如，壓電基底之上)的濾波器集成。MEMS開關可操作地耦合到該濾波器以控制輸入信號到濾波器的路徑(例如，在第一狀態下，MEMS梁被下拉，因此到濾波器的輸入信號短接到MEMS梁(B卩，不會經過濾波器))。在第二狀態下，MEMS梁處于其自然狀態，例如向上(up)，因此輸入信號經過濾波器而傳播到Vout IDT0根據實施例，MEMS梁還可以物理耦合到Vin IDT和Vout IDT的信號電極。并且，當梁處于向下(down)位置時，梁不會接觸表面壓電基底，由此消除對壓電基底的損傷的任何可能性。在操作中，可以確定濾波器(例如SAW濾波器)的頻率，且基于該頻率或使濾波器被激活的需要，通過將MEMS梁致動為與濾波器的至少一個電極接觸來短接該濾波器。圖15是在半導體設計、制造和/或測試中使用的設計過程的流程圖。圖15示出了例如用于半導體IC邏輯設計、模擬、測試、布局和制造的示例性設計流程900的框圖。設計流程900包括用于處理設計結構或器件的工藝、機器和/或機械結構以產生上面所述并在圖1-14中所示的設計結構和/或器件的邏輯或功能上等價的表示。由設計流程900處理和/或產生的設計結構可以被編碼在機器可讀的傳輸或存儲介質上以包括這樣的數據和/或指令:當該數據和/或指令在數據處理系統上被執行或處理時，產生硬件部件、電路、器件或系統的在邏輯上、結構上、機械上或功能上等價的表示。機器包括但不限于在IC設計過程(例如設計、制造或模擬電路、部件、器件或系統)中使用的任何機器。例如，機器可以包括:光刻機、用于生成掩模的機器和/或設備(例如電子束直寫儀(e-beam writer))、用于模擬設計結構的計算機或設備、在制造或測試過程中使用的任何裝置、或用于將設計結構的功能上等價的表示編程到任何介質中的任何機器(例如，用于編程可編程門陣列的機器)。設計流程900可以根據所設計的表示的類型而變化。例如，用于構建專用IC(ASIC)的設計流程900可不同于用于設計標準部件的設計流程900或用于將設計例示(instantiate)到可編程陣列(例如，由Altera :1nc.或XillllX: :1nc.提供的可編程門陣列(PGA)或現場可編程門陣列(FPGA))中的設計流程900。圖15示例了包括優選由設計過程910處理的輸入設計結構920的多個這樣的設計結構。設計結構920可以為由設計過程910產生和處理的邏輯模擬設計結構以產生硬件器件的邏輯上等價的功能表示。設計結構920可以附加地或替代地包含數據和/或程序指令，當由設計過程910進行處理時，該數據和/或程序指令產生硬件器件的物理結構的功能表示。不管表示功能和/或結構設計特征，可以使用諸如由核心開發者/設計者實施的電子計算機輔助設計(ECAD)來產生設計結構920。當設計結構920被編碼在機器可讀的數據傳輸、門陣列、或存儲介質上時，可以在設計過程910內通過一個或多個硬件和/或軟件模塊來訪問和處理設計結構920，從而模擬或在功能上表示諸如在圖1-14中示出的那些的電子部件、電路、電子或邏輯模塊、裝置、器件或系統。因此，設計結構920可包含文件或其他數據結構，其包括人和/或機器可讀的源代碼、編譯結構、和計算機可執行的代碼結構，當其被設計或模擬數據處理系統處理時，可以在功能上模擬或表示硬件邏輯設計的電路或其他層級。這樣的數據結構可包括硬件描述語言(HDL)設計實體或與諸如Verilog和VHDL的較低級HDL設計語言和/或諸如C或C++的較高級設計語言一致和/或匹配的其他數據結構。設計過程910優選采用和并入硬件和/或軟件模塊，以合成、翻譯或處理在圖1-14中示出的部件、電路、器件或邏輯結構的設計/模擬功能等價物，從而產生可包含諸如設計結構920的設計結構的網表(netlist) 980。網表980可包含例如表示布線、分立部件、邏輯門、控制電路、I/O器件、模型等等的列表的經編譯或處理的數據結構，其描述了與集成電路設計中的其他部件和電路的連接。可以使用迭代過程來合成網表980，在該迭代過程中，根據器件的設計規范和參數而重復合成網表980 —次或多次。與本文中描述的其他設計結構類型相同，網表980可被記錄在機器可讀的數據存儲介質上或被編程到可編程門陣列中。介質可以為非易失性存儲介質，例如，磁盤或光盤驅動器、可編程門陣列、壓縮閃存或其他閃速存儲器。附加地或替代地，介質可以為系統或高速緩沖存儲器、緩沖空間、或者電氣或光導器件和材料，在該介質上，可以通過互聯網或其他適宜的聯網裝置來傳輸并中間存儲數據包。設計過程910可包括用于處理包括網表980的各種輸入數據結構類型的硬件和軟件模塊。例如，這樣的數據結構類型可以駐存(reside)于庫(library)部件930內并包括公共使用的部件、電路和器件的組，其包括用于給定制造技術(例如，不同的技術節點，32nm、45nm、90nm等)的模型、版圖和符號表示。數據結構類型可以進一步包括設計規范940、表征數據950、驗證用數據960、設計規則970以及測試數據文件985，該測試數據文件985可包括輸入測試圖形、輸出測試結果以及其他測試信息。例如，設計過程910可以進一步包括標準機械設計過程，例如應力分析、熱分析、機械事件模擬、用于諸如鑄造、模制和模壓成形(die press forming)的操作的工藝模擬等。在不背離本發明的范圍和精神的情況下,機械設計領域的普通技術人員可以理解在設計過程910中使用的可能的機械設計工具和應用的范圍。設計過程910還可包括用于進行標準電路設計處理(例如，時序分析、驗證、設計規則檢查、位置和布線操作等等)的模塊。設計過程910采用和并入邏輯和物理設計工具(例如HDL編譯器和模擬模型構建工具)，以處理設計結構920與某些或所有的所描述的支撐數據結構以及任何附加的機械設計或數據(如果適用)，從而產生第二設計結構990。設計結構990駐存于存儲介質或可編程門陣列上，并具有用于交換機械器件和結構的數據的數據格式(例如，存儲在IGES、DXF、Parasolid XT、JT、DRG中的信息，或用于存儲或提取(render)這樣的機械設計結構的任何其他合適的格式)。與設計結構920相似地,設計結構990優選包括一個或多個文件、數據結構、或其他計算機編碼的數據或指令，其駐存于傳輸或數據存儲介質上，并且當被ECAD系統處理時，可以產生圖1-14中所示的本發明的一個或多個實施例的邏輯上或功能上等價的形式。在一個實施例中，設計結構990可包含經編譯的、可執行的HDL模擬模型，該模型在功能上模擬圖1-14中所示的器件。設計結構900還可采用用于交換集成電路的版圖數據的數據格式和/或符號數據格式(例如，存儲在⑶SII (⑶S2)、GL1、0ASIS、映像文件(map file)中的信息、或用于存儲這樣的設計數據結構的任何其他適宜的格式)。設計結構990可包含信息，例如，符號數據、映像文件、測試數據文件、設計內容文件、制造數據、版圖參數、布線、金屬層、過孔、形狀、用于通過制造線布線的數據、以及制造者或其他設計者/開發者所需要的任何其他數據，以產生上面所描述的并在圖1-14中示出的器件或結構。然后設計結構990可進入階段995，在該階段995,例如，設計結構990進而流片(tape-out),交付制造,交付掩模工廠，發送到另一設計工廠，發送回客戶等。如上所述的方法用于制造集成電路芯片。制造商以未加工的晶片形式(即，作為具有多個未封裝的芯片的單晶片)、作為裸芯或以封裝形式發送所產生的集成電路芯片。在后一情況下，芯片被安裝在單芯片封裝(例如塑性載體，其中引線被附到母板或其他更高級載體)中或者被安裝在多芯片封裝(例如陶瓷載體，其具有任一或兩個表面互連或掩埋的互連)中。在任何情況下，芯片接著與其他芯片、分立電路元件和/或其他信號處理器件集成來作為(a)中間產品(例如母板)或(b)最終產品的一部分。最終產品可以為包括集成電路芯片的任何產品，其范圍從玩具和其他低端應用到具有顯示器、鍵盤或其他輸入器件和中央處理器的高級計算機產品。對本發明的各種實施例的說明是為了示例的目的而給出的，而不旨在窮舉或限制到所公開的實施例。只要不脫離所描述的實施例的范圍和精神，多種修改和變體對于本領域的普通技術人員而言是顯而易見的。為了最好地解釋實施例的原理、實際應用或相對于市場上可見的技術的技術改進，或者為了使本領域的其他普通技術人員能夠理解本文中公開的實施例，選擇了本文中所用的術語。
權利要求
1.一種方法，包括: 形成至少一個壓電濾波器結構，所述至少一個壓電濾波器結構包括在壓電基底上形成的多個電極；以及 形成微機電結構(MEMS)，所述MEMS包括在所述壓電基底上方且在如下位置處形成的MEMS梁:在該位置中，所述MEMS梁在被致動時通過接觸所述多個電極中的至少一個來短接所述壓電濾波器結構。
2.如權利要求1所述的方法，其中，所述至少一個壓電濾波器結構是表面聲波(SAW)濾波器。
3.如權利要求2所述的方法，其中，形成所述SAW濾波器包括: 形成Vin叉指換能器(IDT)，所述Vin IDT包括位于所述壓電基底的表面上的交錯的信號電極和地電極；以及 形成Vout IDT，所述Vout IDT包括位于所述壓電基底的所述表面上的交錯的信號電極和地電極。
4.如權利要求3所述的方法，其中，形成所述MEMS梁包括將所述MEMS梁定位為在被致動時短接所述Vin IDT或所述Vout IDT的所述交錯的信號電極和地電極。
5.如權利要求3所述的方法，其中，形成所述MEMS梁包括將所述MEMS梁定位在所述Vin IDT和所述Vout IDT的相應地電極上方。
6.如權利要求3所述的方法，其中，所述VinIDT的所述地電極被形成為用于所述MEMS梁的拉入致動器。
7.如權利要求1所述 的方法，其中，所述壓電濾波器結構是體聲波(BAW)濾波器。
8.如權利要求1所述的方法，其中，形成所述MEMS梁包括: 在所述至少一個壓電濾波器結構的交錯的電極之上形成絕緣體層； 對所述絕緣體層進行構圖以暴露所述交錯的電極； 在所述絕緣體層的圖形中并在所述交錯的電極之上沉積犧牲材料； 在位于所述至少一個壓電濾波器結構的所述交錯的電極之上的所述犧牲材料上形成梁結構； 在所述梁結構上形成第二絕緣體層，并對所述第二絕緣體層進行構圖以暴露所述梁結構的表面； 在所述第二絕緣體層的圖形中并在所述梁結構之上形成附加的犧牲材料； 在所述附加的犧牲材料之上形成帽蓋層； 在所述帽蓋層中形成至少一個通氣孔； 通過所述至少一個通氣孔對所述犧牲材料和所述附加的犧牲材料開孔，以在所述梁結構附近形成上部腔和下部腔；以及 用材料來封閉所述至少一個通氣孔。
9.如權利要求1所述的方法，其中，形成所述MEMS梁包括: 在第一壓電基底上形成電極，其中所述電極中的一個被構造為所述MEMS梁的致動器； 在第二壓電基底上形成布線層； 在所述第二壓電基底上形成犧牲材料； 使梁結構形成在所述犧牲材料上并與所述布線層接觸；去除所述犧牲材料，以在所述梁結構與所述第二壓電基底之間形成間隔；以及 通過焊料材料將所述第一壓電基底接合到所述第二壓電基底，以便在所述梁結構與所述第一壓電基底之間提供間隔， 其中，所述MEMS梁的所述致動器與所述梁結構對準。
10.如權利要求1所述的方法，其中，形成所述MEMS梁包括在形成于所述多個電極之上的犧牲材料上沉積金屬材料并對該金屬材料進行構圖。
11.如權利要求1所述的方法，其中，所述MEMS梁的形成是通過在形成于所述多個電極之上的犧牲材料之上沉積金屬和絕緣體材料并對該金屬和絕緣體材料進行構圖而形成的組合梁結構。
12.如權利要求1所述的方法，其中，所述MEMS梁被形成為懸臂梁，所述懸臂梁位于致動器之間并與所述至少一個壓電濾波器結構的交錯的電極垂直。
13.如權利要求1所述的方法，其中，所述MEMS梁覆蓋所述至少一個壓電濾波器結構的所述電極的基本上整個區域。
14.如權利要求13所述的方法，其中，所述電極中的地電極被形成為所述MEMS梁的拉入致動器。
15.一種濾波器，包括: 至少一個濾波器，其包括在壓電基底上形成的多個電極；以及 梁結構，其位于所述至少一個濾波器之上，并被構造為在被致動時短接所述至少一個濾波器結構。
16.如權利要求15所述的濾波器，其中，所述梁結構是MEMS懸臂梁，所述MEMS懸臂梁被設置為與所述多個電極垂直且結構在被激活時接觸所述多個電極。
17.如權利要求15所述的濾波器，其中，所述梁結構位于VinIDT的地電極和信號電極之上。
18.如權利要求15所述的濾波器，其中，所述梁結構位于所述至少一個濾波器的VinIDT和Vout IDT的地電極之上。
19.一種在計算機輔助設計系統中用于生成可調諧濾波器結構的功能設計模型的方法，所述方法包括: 生成壓電基底上的濾波器的功能表示；以及 生成與所述壓電基底上的所述濾波器集成的MEMS開關的功能表示，所述MEMS開關操作性地耦合到所述濾波器，以在被致動位置中短接所述濾波器。
20.—種方法,包括: 確定濾波器的頻率或使濾波器被激活的需要；以及 響應于所述確定，通過將MEMS梁致動為與所述濾波器的至少一個電極接觸，來短接所述濾波器。
全文摘要
本發明公開了可切換和/或可調諧的濾波器、制造方法和設計結構。形成濾波器的方法包括形成至少一個壓電濾波器結構，所述至少一個壓電濾波器結構包括在壓電基底上形成的多個電極。該方法還包括形成微機電結構(MEMS)，所述MEMS包括在所述壓電基底上方且在如下位置處形成的MEMS梁在該位置中，所述MEMS梁在致動時通過接觸所述多個電極中的至少一個來短接所述壓電濾波器結構。
文檔編號H03H9/64GK103187947SQ20131000151
公開日2013年7月3日 申請日期2013年1月4日 優先權日2012年1月3日
發明者J·W·阿基森, P·坎德拉, T·J·鄧巴, J·P·甘比諾, M·D·賈菲, A·K·斯塔珀, R·L·沃爾夫 申請人:國際商業機器公司