一種基于薄膜體聲波諧振器諧波調(diào)諧放大器的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明設(shè)及半導體、微電子及通訊技術(shù)領(lǐng)域，尤其設(shè)及一種基于薄膜體聲波諧振 器諧波調(diào)諧放大器。
【背景技術(shù)】
[0002] 隨著通信技術(shù)的發(fā)展，通信系統(tǒng)逐漸向高效率、高頻率、大功率、寬頻帶和小型化 等方向發(fā)展。放大器作為通信系統(tǒng)的核屯、部件，其效率直接影響通信系統(tǒng)的效率。
[0003] 放大器的漏極效率公式如下所示：
Cl)
[0005] 從公式（1)可知，放大器漏極效率與諧波功率息息相關(guān)，特別是2次諧波和3次諧 波對放大器的漏極效率影響特別嚴重。對放大器進行諧波處理能夠抑制諧波功率，是提升 放大器效率和線性度的有效方法之一。
[0006] 現(xiàn)有技術(shù)中，放大器的諧波處理方法主要是使用短截線或電容和電感構(gòu)成的集總 諧振器實現(xiàn)放大器諧波調(diào)諧。將高次諧波開路或者短路處理，將高次諧波能量全部反射回 晶體管或包括晶體管的放大電路，提高放大器效率。其缺點是放大器的工作頻段不太高時， 短截線或集總諧振器的體積較大，只能在放大器封裝管殼外的電路板上才能進行諧波調(diào) 諧，實現(xiàn)晶體管或包括晶體管的放大電路諧波短路。
[0007] 在放大器封裝管殼外的電路板上進行諧波調(diào)諧，存在W下問題：
[0008] 一、諧波損耗增加，限制效率提升。諧波全反射端面距離放大器的核屯、元件晶體管 或包括晶體管的放大電路的距離太遠，路徑過長，導致諧波損耗增加，高次諧波反射系數(shù)減 小，難W實現(xiàn)真正的全反射，部分諧波功率損耗于晶體管或包括晶體管的放大電路與開路 或短路端面之間的路徑上。在放大器封裝管殼外的電路板上進行諧波調(diào)諧的放大器限制了 效率的提升。
[0009] 二、諧波路徑過長，色散增加，諧波調(diào)諧的帶寬受到限制。通常放大器具有一定的 工作帶寬。與之對應(yīng)的高次諧波帶寬的上限和下限頻率信號波長存在較大差異。諧波全反 射端面距離放大器的核屯、元件晶體管或包括晶體管的放大電路的距離太遠，在諧波調(diào)諧端 面高次諧波帶寬的上限和下限頻率信號的相位差異很大，諧波信號色散嚴重。短截線或電 容和電感構(gòu)成的集總諧振器難W將整個工作帶寬對應(yīng)的高次諧波能量全部反射會晶體管 或包括晶體管的放大電路。
[0010] S、基波匹配網(wǎng)絡(luò)與諧波調(diào)諧網(wǎng)絡(luò)之間相互影響，功放電路設(shè)計難度較大。在放大 器封裝管殼外的電路板上進行諧波調(diào)諧，需要考慮諧波調(diào)諧網(wǎng)絡(luò)與基波匹配網(wǎng)絡(luò)之間的相 互干擾，往往出現(xiàn)顧此失彼的現(xiàn)象，難W實現(xiàn)放大器的性能最大化。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0011] 本發(fā)明的目的在于提出一種基于薄膜體聲波諧振器諧波調(diào)諧放大器，該放大器采 用薄膜體聲波諧振器對放大器進行諧波調(diào)諧，將高次諧波全部反射回晶體管或包括晶體管 的放大電路，進而能夠提高放大器效率。
[0012] 薄膜體聲波諧振器分為固態(tài)封裝型薄膜體聲波諧振器、空腔型薄膜體聲波諧振器 和隔膜型薄膜體聲波諧振器。圖1A、圖IB和圖IC分別固態(tài)封裝型薄膜體聲波諧振器、空腔 型薄膜體聲波諧振器和隔膜型薄膜體聲波諧振器的剖視圖。其中，圖1A、圖IB和圖IC提供 的薄膜體聲波諧振器包括一個薄膜體聲波諧振器結(jié)構(gòu)。由圖1A、圖IB和圖IC可知，上述= 種類型的薄膜體聲波諧振器均包括：下電極131、上電極132,W及設(shè)置在下電極131和上電 極132之間的介質(zhì)薄膜層133。薄膜體聲波諧振器（FBAR，F(xiàn)ilmBu化AcousticResonator) 為=明治結(jié)構(gòu)，介質(zhì)薄膜層夾于第一電極和第二電極之間。其中，介質(zhì)薄膜層可W為壓電薄 膜或者鐵電薄膜，其材料可W是氮化侶、氧化鋒或鐵酸鎖領(lǐng)。W氮化侶（AlN)、氧化鋒狂nO) 為代表的壓電材料，W及鐵電薄膜鐵酸鎖領(lǐng)度ST)在外加偏置下，都非常適合制備高性能 的薄膜體聲波諧振器。
[0013] 由圖IA可知，固態(tài)封裝型薄膜體聲波諧振器還包括：位于下電極131之下，的布拉 格反射層1311和襯底1312。其中，布拉格反射層包括至少=組布拉格子反射層，布拉格子 反射層自上而下包括依次層疊的第一子反射層13111和第二子反射層13112,第一子反射 層13111的聲阻抗低于第二子反射層13112的聲阻抗；第一子反射層13111和第二子反射 層13112的厚度均為諧波頻率對應(yīng)的該薄膜材料中聲波波長的四分之一的整數(shù)倍。第一子 反射層13111和第二子反射層13112的材料可W分別為二氧化娃和鋼。該布拉格反射層能 夠?qū)⒈∧そ橘|(zhì)產(chǎn)生的聲能量全反射回諧振器，提高諧振器的性能。
[0014] 由圖IB可知，空腔型薄膜體聲波諧振器還包括：位于下電極131之下，自上而下依 次層疊的支持層1321和襯底1322,其中，襯底1322位于支持層1321的兩端。該空氣腔能 夠?qū)⒈∧そ橘|(zhì)產(chǎn)生的聲能量全反射回諧振器，提高諧振器的性能。
[0015] 由圖IC可知，隔膜型薄膜體聲波諧振器還包括：位于下電極131之下，自上而下依 次層疊的支持層1331和襯底1332,其中，諧振器和支持層1331下側(cè)區(qū)域設(shè)置有空腔1333， 空腔1333內(nèi)裝有空氣。該空氣腔能夠?qū)⒈∧そ橘|(zhì)產(chǎn)生的聲能量全反射回諧振器，提高諧振 器的性能。
[0016] 本發(fā)明將薄膜體聲波諧振器應(yīng)用于晶體管或包括晶體管的放大電路的高次諧波 調(diào)諧，實現(xiàn)高次諧波短路，將能量全部反射回晶體管或包括晶體管的放大電路。當薄膜體 聲波諧振器與晶體管的高次諧波（nf。，其中f。為基波頻率）發(fā)生諧振時，實現(xiàn)高次諧波短 路，抑制諧波功率產(chǎn)生，提高放大器效率。特別是將多個薄膜體聲波諧振器級聯(lián)時，能夠展 寬諧振器的諧振頻率，非常適合寬頻帶內(nèi)對晶體管進行諧波處理。薄膜體聲波諧振器的尺 寸非常小，可在離放大器的核屯、元件晶體管或包括晶體管的放大電路最近的位置，進行諧 波調(diào)諧。薄膜體聲波諧振器應(yīng)用于放大器諧波調(diào)諧，具有W下優(yōu)點：一、縮小了諧波全反射 端面到放大器核屯、元件晶體管或包括晶體管的放大電路之間的距離，進而減小諧波路徑損 耗，能夠有效提高放大器效率；二、縮小了諧波路徑導致的諧波色散，減小諧波信號的相位 差異，同時將多個諧振器并聯(lián)，能夠展寬諧振器的諧振頻率，適合寬帶放大器諧波調(diào)諧，提 升寬帶放大器的效率；=、在離晶體管或包括晶體管的放大電路最近的位置實現(xiàn)高次諧波 短路，將諧波信號完全反射回放大器，外匹配電路設(shè)計時，只需要考慮基波匹配網(wǎng)絡(luò)，放大 器外匹配電路簡單，容易實現(xiàn)。
[0017] 為達此目的，本發(fā)明采用W下技術(shù)方案：
[0018] 一種基于薄膜體聲諧振器諧波調(diào)諧放大器，包括：
[0019] 底座、放大模塊、信號輸入端、信號輸出端W及至少一組薄膜體聲波諧振器，所述 放大模塊包括輸入端、輸出端和接地端，
[0020] 所述放大模塊的輸入端與所述信號輸入端之間和/或所述放大模塊的輸出端與 所述信號輸出端之間分別設(shè)置有至少一組薄膜體聲波諧振器，所述放大模塊的輸入端和/ 或所述晶體管的輸出端與所述薄膜體聲波諧振器的一端電連接，用于諧波短路；
[0021] 所述一組薄膜體聲波諧振器包括至少一個薄膜體聲波諧振器結(jié)構(gòu)，所述一個薄膜 體聲波諧振器結(jié)構(gòu)包括第一電極、第二電極、設(shè)置在所述第一電極和所述第二電極之間的 介質(zhì)薄膜層；
[0022] 所述放大模塊設(shè)置于所述底座之上，所述放大模塊的接地端接地設(shè)置，所述放大 模塊的輸入端與所述信號輸入端電連接，所述放大模塊的輸出端與所述信號輸出端電連 接。
[0023] 進一步地，所述放大模塊為晶體管或者包括晶體管的放大電路。
[0024] 進一步地，所述放大模塊的接地端接地設(shè)置的實現(xiàn)方式為所述放大模塊的接地端 直接與所述底座電連接或通過電路與所述底座電連接，所述底座接地；或者所述放大模塊 的接地端單獨接地。
[00巧]進一步地，所述薄膜體聲波諧振器為固態(tài)封裝型薄膜體聲波諧振器、空腔型薄膜 體聲波諧振器或隔膜型薄膜體聲波諧振器；所述薄膜體聲波諧振器的介質(zhì)薄膜層的材料為 壓電介質(zhì)薄膜氮化侶、氧化鋒或鐵電介質(zhì)薄膜鐵酸鎖領(lǐng)。
[00%] 進一步地，還包括封裝管殼，所述封裝管殼包括管殼底座、管殼輸入端和管殼輸出 端；所述底座為所述管殼底座，所述信號輸入端為所述管殼輸入端，所述信號輸出端為所述 管殼輸出端。
[0027] 進一步地，所述一組薄膜體聲波諧振器還包括第一鍵合端和第二鍵合端，所述一 組薄膜體聲波諧振器中的任意一個所述薄膜體聲波諧振器結(jié)構(gòu)的第一電極與所述第一鍵 合端和所述第二鍵合端電連接。
[0028] 進一步地，若所述一組薄膜體聲波諧振器包括一個薄膜體聲波諧振器結(jié)構(gòu)，所述 一組薄膜體聲波諧振器的第二電極與所述放大模塊的接地端電連接。
[0029] 進一步地，若所述一組薄膜體聲波諧振器包括至少兩個薄膜體聲波諧振器結(jié)構(gòu)， 每個所述薄膜體聲波諧振器結(jié)構(gòu)的第二電極依次電連接，其余所述薄膜體聲波諧振器結(jié)構(gòu) 的第一電極均與所述放大模塊的接地端電連接。
[0030] 進一步地，若所述放大模塊的輸出端與所述信號輸出端之間設(shè)置有所述一組薄膜 體聲波諧振器，所述放大模塊的輸出端與所述一組薄膜體聲波諧振器的第一鍵合端通過鍵 合線電連接，所述一組薄膜體聲波諧振器的第二鍵合端通過鍵合線與所述信號輸出端電連 接。
[0031] 進一步地，若所述放大模塊的輸出端與所述信號輸出端之間設(shè)置有至少所述兩組 薄膜體聲波諧振器，所述各組薄膜體聲波諧振器的鍵