品質(zhì)(Q)因數(shù)諧振器以供 例如窄帶濾波器應(yīng)用使用。在此些實施方案中,關(guān)鍵優(yōu)勢在于設(shè)計復(fù)合材料的有效k t2及Q。
[0074] 雖然所描述的實施方案迄今為止專注于DMR且尤其是XDMR,但具有多個構(gòu)成層的 復(fù)合轉(zhuǎn)換層的使用適用于其它類型的聲波裝置。舉例來說,許多實施方案非常適合于任何 類型的"厚度-模式"裝置;也就是說,其中確定裝置的諧振模式及頻率的至少一個特性尺 寸為裝置的厚度或更具體來說轉(zhuǎn)換層的厚度的裝置。舉例來說,其它厚度-模式裝置包含 FBAR,作為d33系數(shù)的結(jié)果,其按照慣例僅具有沿著z方向的振動。在一些實施方案中,所 描述的技術(shù)及結(jié)構(gòu)可用以選擇性地指定任何厚度_模式裝置的諧振頻率。在一些實施方 案中,所描述的技術(shù)及結(jié)構(gòu)可用以通過選擇性地配置諧振器結(jié)構(gòu)中的轉(zhuǎn)換層的有效硬度系 數(shù)、有效壓電系數(shù)及有效質(zhì)量密度通過改變沿著x、y或z方向中的任一者的振動模式選擇 性地指定任何厚度-模式裝置的模式形狀及諧振頻率。所描述的技術(shù)及結(jié)構(gòu)還可用CMR或 其它非厚度-模式裝置實踐。在CMR的情況下,特性尺寸通常為電極的側(cè)向?qū)挾然蜷g距。
[0075] 另外,雖然例如上文所描述的那些實施方案等一些實施方案包含由三個構(gòu)成壓電 層116、118及120組成的轉(zhuǎn)換層,但在一些其它實施方案中,可利用三個以上壓電層。舉 例來說,圖1中所示的轉(zhuǎn)換層102可被描述為"ABA",其中"A"指示層116及120由材料 "A"(例如ZnO)形成,且"B"指示層118由材料"B"(例如A1N)形成。在一些其它實施方 案中,轉(zhuǎn)換層中的構(gòu)成層的圖案可為(沿著寬度及X軸從左向右移動)BAB、ABABA、BABAB、 ABABABA及BABABAB,以及層的其它合適數(shù)目、布置或圖案。在一些其它實施方案中,轉(zhuǎn)換 層可包含第三壓電或其它材料、第四壓電或其它材料、第五壓電或其它材料及潛在地更多 的壓電以及其它材料層。舉例來說,轉(zhuǎn)換層中的構(gòu)成層的圖案可為ABCBA、BCACB、CBABC或 AB⑶CBAB⑶CBA,以及其它可能性,其中C表示取決于將達成的所要特性可或可不為壓電的 第三材料。在每種情況下,形成構(gòu)成層的材料的彈性系數(shù)、壓電系數(shù)及質(zhì)量密度以及此些 層的寬度乃至布置的組合確定整個轉(zhuǎn)換層的"有效"硬度系數(shù)、有效壓電系數(shù)及有效質(zhì)量密 度。另外,在一些實施方案中,也可利用其它非壓電層的其它材料性質(zhì)來實現(xiàn)轉(zhuǎn)換層的有效 硬度系數(shù)或其它有效材料性質(zhì)的改變。另外,在一些實施方案中,構(gòu)成轉(zhuǎn)換層中的一或多者 由例如鋯鈦酸鉛(PbtZrJipJC^,其中0 < x < 1)或"PZT"等其它壓電材料或例如硅(Si)、 金屬及聚合物等非壓電材料形成。在一些其它實施方案中,間隙、間距或其它幾何空隙或圖 案可被引入或布置于轉(zhuǎn)換層的壓電或其它構(gòu)成層中的一或多者內(nèi)或之間。另外,在各種實 施方案中,通??尚枰哂醒刂恳怀叽绲膶ΨQ性(例如ABABA與BAABA相對)。還可需要 構(gòu)成層的的側(cè)壁為垂直的,以便達成對稱模式形狀及最大機電耦合k t2。
[0076] 圖16展示說明用于形成聲波裝置的陣列的過程的流程圖的實例。圖17A到17G 展示如例如參看圖16所描述的過程中的實例階段的橫截面示意性描繪。在一些實施方案 中,過程1600在框1601中開始在襯底140上沉積及圖案化下部導(dǎo)電層106以形成下部電 極142的多個集合,如圖17A所不。在一些實施方案中,襯底140可以由電介質(zhì)或半導(dǎo)電材 料形成。舉例來說,所揭示的諧振器結(jié)構(gòu)可被制造于低成本、高性能、大面積的絕緣襯底上, 所述絕緣襯底在一些實施方案中形成本文中所描述的支撐結(jié)構(gòu)的至少一部分。在一些實施 方案中,形成所揭示的諧振器結(jié)構(gòu)的絕緣襯底可由顯示級玻璃(堿土硼鋁硅酸鹽)或堿石 灰玻璃制成??芍瞥山^緣襯底的其它合適絕緣材料包含硅酸鹽玻璃,例如堿土鋁硅酸鹽、硼 硅酸鹽、經(jīng)修改的硼硅酸鹽和其他。而且,例如氧化鋁(AlOx)、氧化釔(Y 203)、氮化硼(BN)、 碳化硅(SiC)、氮化鋁(AINx)及氮化鎵(GaNx)等陶瓷材料可以用作絕緣襯底材料。在一 些其它實施方案中,絕緣襯底由高電阻率硅形成。在一些實施方案中,還可使用絕緣體上硅 (SOI)襯底、砷化鎵(GaAs)襯底、磷化銦(InP)襯底及例如與柔性電子裝置相關(guān)聯(lián)的塑料 (聚萘二甲酸乙二醇酯或聚對苯二甲酸乙二醇酯)襯底。襯底可呈常規(guī)集成電路(1C)晶片 形式(例如,4英寸、6英寸、8英寸、12英寸)或呈大面積面板形式。舉例來說,可使用具有 例如370mm x 470mm、920mm x 730mm及2850mm x 3050mm等尺寸的平板顯不器襯底。
[0077] 下部導(dǎo)電層106 (以及稍后在過程中沉積的上部導(dǎo)電層104)可由各種導(dǎo)電金屬、 合金及其它材料制成,包含鉑(Pt)、鋁(A1)、鉬(Mo)、鎢(W)、鈦(Ti)、鈮(Nb)、釕(Ru)、鉻 (Cr)、經(jīng)摻雜多晶硅、經(jīng)摻雜砷化鋁鎵(AlGaAs)化合物、金(Au)、銅(Cu)、銀(Ag)、鉭(Ta)、 鈷(Co)、鎳(Ni)、鈀(Pd)、硅鍺(SiGe)、經(jīng)摻雜導(dǎo)電氧化鋅(ZnO)及其組合。在各種實施方 案中,上部導(dǎo)電層104及下部導(dǎo)電層106可包含相同導(dǎo)電材料或不同導(dǎo)電材料。在一些實 施方案中,在下部導(dǎo)電層之前沉積一或多個第一層。舉例來說,可在沉積下文描述的下部導(dǎo) 電層106或上部導(dǎo)電層104之前沉積一或多個晶種層(例如,A1N)。在一些實施方案中,可 通過包含例如濺鍍的任何合適技術(shù)來沉積下部導(dǎo)電層106及上部導(dǎo)電層104。
[0078] 另外,雖然圖17A到17G中僅展示了三個裝置區(qū)146,但在其它實施方案中,襯底 140可包含使得能夠在襯底140上產(chǎn)生同樣多的XDMR 100或其它聲波裝置的數(shù)十、數(shù)百、數(shù) 千或數(shù)千以上裝置區(qū)140的陣列。另外,每一裝置146可包含一或多個電極142。
[0079] 在一些實施方案中,過程1600在框1603中進行在下部導(dǎo)電層106上沉積薄膜壓 電層148,如圖17B所示。壓電層148由第一壓電材料形成,且包含各自在占據(jù)面積上對 應(yīng)于對應(yīng)裝置區(qū)146的多個區(qū)。可用以形成壓電層148的壓電材料包含例如A1N、ZnO、砷 化鎵(GaAs)、砷化鋁鎵(AlGaAs)、氮化鎵(GaN)、石英、硫化鋅(ZnS)、硫化鎘(CdS)、鉭酸鋰 (LiTa03)、鈮酸鋰(LiNb03)、PZT、鈦酸鋯酸鑭鉛(PLZT)家族的成員、經(jīng)摻雜氮化鋁及其組 合。在一些其它實施方案中,層148可以由Si或另一電介質(zhì)或半導(dǎo)體材料形成。在一些實 施方案中,可用包含濺鍍的一或多個合適物理氣相沉積技術(shù)中的任一者沉積壓電層148。在 一些實施方案中,厚度T可在例如大約0. lym到大約4ym的范圍內(nèi)。在一些其它實施方 案中,壓電層148可具有較小或較大的厚度。舉例來說,在其中過程100產(chǎn)生聲學(xué)諧振器的 一些實施方案中,聲學(xué)諧振器的工作頻率范圍與壓電層148的厚度成反比。
[0080] 在一些實施方案中,過程1600在框1605中進行使用包含掩蔽及蝕刻的各種光刻 (例如攝影)技術(shù)來移除薄膜壓電層148的部分以產(chǎn)生多個空隙150及多個壓電部分118a、 118b及118c,如圖17C所示。在圖17C中所示的實施方案中,最左邊壓電層118a具有為所 得轉(zhuǎn)換層的總寬度W的40%的寬度w 2,中間壓電層118b具有為所得轉(zhuǎn)換層的總寬度W的 60%的寬度w2,且最右邊壓電層118c具有為所得轉(zhuǎn)換層的總寬度W的80%的寬度w 2。然 而,雖然需要壓電部分118a、118b及118c的寬度w2基于所要聲學(xué)或其它機電特性而變化, 但所有壓電部分的厚度T相同。另外,在此實施方案中,每一所得裝置的寬度W與其它裝置 相同。
[0081] 在一些實施方案中,過程1600接著在框1607中進行沉積另一壓電層以便產(chǎn)生壓 電部分116a、116b及116c以及壓電部分120a、120b及120c,如圖17D所示。在一些實施 方案中,通過濺鍍不同于第一壓電材料的第二壓電或其它材料形成壓電部分116a、116b及 116c以及壓電部分120a、120b及120c。舉例來說,如上文所描述,在第一壓電材料為A1N 時,第二壓電材料可為ZnO。在一些其它實施方案中,PZT可用以形成壓電部分116a、116b 及116c以及壓電部分120a、120b及120c。在一些此類實施方案中,可以溶膠凝膠、液體或 膏形式應(yīng)用PZT材料,其使得能夠借助于例如絲網(wǎng)印刷或其它液體或膏應(yīng)用技術(shù)而易于應(yīng) 用。在使用PZT的一些此類實施方案中,可加熱PZT以使PZT在以溶膠凝膠形式應(yīng)用之后 結(jié)晶。
[0082] 在一些實施方案中,過程1600接著在框1609中進行執(zhí)行一或多個平面化操作。平 面化操作確保壓電部分118a、118b及118c中的每一者的上表面與壓電部分116a、116b及 116c中的每一者的上表面共平面,且與壓電部分120a、120b及120c中的每一者的上表面共 平面。此情形可為合乎需要的,以例如產(chǎn)生具有對稱模式形狀及增加機電耦合k t2的諧振器 結(jié)構(gòu)。
[0083] 在一些實施方案中,在框1611中移除沿著裝置區(qū)146的邊界的壓電層148的其它 部分以使所得轉(zhuǎn)換層102彼此物理上隔離,如圖17E所示。舉例來說,反應(yīng)性離子蝕刻可用 以分離轉(zhuǎn)換層102。在一些實施方案中,鄰近結(jié)果裝置之間的間距在大約10到大約1000 y m 的范圍中。但在其它實施方案中可能需要其它間距。
[0084] 在一些實施方案中,過程1600接著在框1613中進行在轉(zhuǎn)換層102上沉積及圖案 化上部導(dǎo)電層以形成上部電極144的多個集合,如圖17F所示(在一些其它實施方案中,可 在框1611中隔離或分離裝置之前應(yīng)用上部導(dǎo)電層)。如同下部電極142的每一集合一樣, 上部電極144的每一集合還可包含由用于形成下部電極142的上文所描述的材料中的一或 多者形成的一或多個上部電極144。還可在上部導(dǎo)電層之前或之后沉積一或多個其它層。
[0085] 在一些實施方案中,接著在框1615中移除在每一轉(zhuǎn)換層102下方的襯底140的一 部分以界定在每一轉(zhuǎn)換層102下方的氣隙或空腔152,從而聲學(xué)隔離轉(zhuǎn)換層102,如圖17G 所示。在一些實施方案中,可通過移除襯底140的部分或在裝置100中的每一者下方的犧 牲層的部分蝕刻或以其它方式形成空腔152,以使得裝置100能夠響應(yīng)于例如刺激(例如, 電磁、靜電、熱、光學(xué)磁等)而自由振動。舉例來說,可通過將電信號適當(dāng)應(yīng)用于下部或上部 電極142及144中的一者而刺激所得聲波裝置100,從而導(dǎo)致在裝置100的轉(zhuǎn)換層102內(nèi)產(chǎn) 生電場。以此方式,可在具有相同厚度的單個襯底上以批次層級產(chǎn)生聲波裝置100的陣列 (例如XDMR的陣列),其又具有選擇性地指定的諧振或操作頻率或其它所要聲學(xué)或機電特 性。
[0086] 圖18A展示描繪干涉式調(diào)制器(MOD)顯示裝置的一系列顯示元件或顯示元件陣 列中的兩個鄰近的頂0D顯示元件的等角視圖說明。MOD顯示裝置包含一或多個干涉式 EMS(例如,MEMS)顯示元件。在這些裝置中,干涉式MEMS顯示元件可按明亮或黑暗狀態(tài)來 配置。在明亮("松弛"、"打開"或"接通"等)狀態(tài)下,顯示元件反射大部分入射可見光。 相對地,在黑暗("經(jīng)致動"、"關(guān)閉"或"切斷"等)狀態(tài)下,顯示元件反射極少入射可見光。 MEMS顯示元件可經(jīng)配置以主要在特定光波長下反射,從而允許除黑白顯示器之外,還有彩 色顯示器。在一些實施方案中,通過使用多個顯示元件,可實現(xiàn)原色的不同強度及灰度。
[0087] MOD顯示裝置可包含可按行及列布置的MOD顯示元件陣列。陣列中的每一顯示 元件可包含至少一對反射式及半反射層,例如,可移動反射層(即,可移動層,還被稱作機 械層)及固定的部分反射層(即,靜止層),所述層定位于彼此相距變化的且可控制的距離 處以形成氣隙(還被稱作光學(xué)間隙、空腔或光學(xué)諧振腔)??梢苿臃瓷鋵涌稍谥辽賰蓚€位置 之間移動。舉例來說,在第一位置(即,松弛位置)中,可移動反射層可定位于距固定部分反 射層一定距離處。在第二位置(即,經(jīng)致動位置)中,可移動反射層可定位成更接近部分反 射層。從兩個層反射的入射光可取決于可移動反射層的位置及入射光的波長而相長地及/ 或相消地干涉,從而產(chǎn)生用于每一顯示元件的全反射或非反射狀態(tài)。在一些實施方案中,當(dāng) 顯示元件未被致動時,顯示元件可能處于反射狀態(tài),從而反射可見光譜內(nèi)的光,且當(dāng)顯示元 件經(jīng)致動時,顯示元件可能處于黑暗狀態(tài),從而吸收及/或相消地干涉可見光范圍內(nèi)的光。 然而,在一些其它實施方案中,頂0D顯示元件可在未被致動時處于黑暗狀態(tài),且在經(jīng)致動時 處于反射狀態(tài)。在一些實施方案中,施加電壓的引入可驅(qū)動顯示元件改變狀態(tài)。在一些其 它實施方案中,施加電荷可驅(qū)動顯示元件改變狀態(tài)。
[0088] 圖18A中的陣列的所描繪部分包含呈MOD顯示元件12形式的兩個鄰近的干涉式 MEMS顯示元件。在右側(cè)的顯示元件1