[发明专利]可切换滤波器和设计结构

说明书

技术领域

本发明涉及半导体结构和制造方法，更具体而言，涉及可切换和/或可调谐的滤波器、制造方法和设计结构。

背景技术

SAW（表面声波）滤波器在电信中起重要作用。例如，SAW滤波器在移动和无线应用中被广泛用作带通和频谱整形滤波器。SAW滤波器的其他应用包括广域网（WAN）、无线局域网（WLAN）通信、无绳电话、寻呼机和卫星通信。SAW滤波器优于常规的LC滤波器，因为他们更小、更便宜且更通用，使得他们成为电信应用的理想选择。

在SAW滤波器中，电信号在由压电晶体或陶瓷构造的器件中被转换为机械波。在被其他电极转换回电信号之前，由于传播经过该器件，该波被延迟。更具体而言，通过叉指换能器（interdigital transducer，IDT）实现表面波与电信号之间的耦合。IDT的简单形式包括被交替地连接到相反电极的平行指状物（finger），其中信号被施加到所述相反电极。

例如，当AC电压被施加到输入换能器时，由于压电现象，换能器产生压电基底表面的机械变形。这转而导致表面声波在压电基底的表面上行进，直到到达输出IDT，在那儿它被转换回电信号。当该波到达输出IDT时，电场将引起相邻电极之间的电势差，从而输出IDT将机械振动转换为输出电压。

在仅包含被叠置有薄金属膜输入和输出叉指换能器（IDT）的压电基底的单个封装中，SAW滤波器可被设计为提供相当复杂的信号处理功能。可以使用半导体微加工（microfabrication）技术来批量生产SAW滤波器，这带来了SAW滤波器的突出的再现性。然而，已经发现很难实现对SAW滤波器的编程或调谐。

BAW（体声波）滤波器是机电器件，其典型地在约2GHz到约16GHz的频率下操作，并且可以比等效的SAW滤波器更小或更薄。BAW滤波器可以是薄膜体声波共振器（FBAR或TFBAR），其是由夹在两个电极之间并且与周围介质声学隔离的压电材料构成的器件。使用压电膜的FBAR器件可被用作射频（RF）滤波器，在蜂窝电话（cell phone）和其他无线应用中使用。FBAR还可被用于各种其他应用，例如微波振荡器和传感器应用。

FBAR利用压电材料的声共振特性（很像SAW滤波器），以去除不想要的频率而不在器件中被发射，同时允许其他特定的频率被接收和发射。为了调整FBAR的声共振特性，可以调整压电膜的厚度。替代地或附加地，FBAR可被置于机械载荷之下，以使其共振频率可以偏移（shift）。这被称为质量载荷（mass loading effect）效应。通过在共振器上沉积或生长某质量的膜以使FBAR共振频率调低，可以实现质量载荷效应。可以通过生长或沉积在共振器的一个电极上均匀分布且覆盖器件的活性表面的薄膜材料来实施质量载荷。薄膜可以是介电材料或金属材料，这取决于设计标准。然而，与SAW应用很像地，已经发现很难实现对BAW滤波器的编程或调谐。

因此，本领域中存在克服上述缺陷和限制的需求。

发明内容

在本发明的一个方面中，一种方法包括形成至少一个压电滤波器结构，所述至少一个压电滤波器结构包括在压电基底上形成的多个电极。该方法还包括形成微机电结构（MEMS），所述MEMS包括在所述压电基底上方且在如下位置处形成的MEMS梁：在该位置中，所述MEMS梁在致动时通过接触所述多个电极中的至少一个来短接所述压电滤波器结构。

在本发明的另一方面中，一种滤波器包括至少一个滤波器，所述至少一个滤波器包括在压电基底上形成的多个电极。该结构还包括梁结构，所述梁结构位于所述至少一个滤波器之上，并被构造为在致动时短接所述至少一个滤波器结构。

在本发明的另一方面中，提供了一种用于设计、制造或测试集成电路的在机器可读存储介质中有形地体现的设计结构。所述设计结构包括本发明的结构。在另外的实施例中，在机器可读数据存储介质上编码的硬件描述语言（HDL）设计结构包括这样的要素：当在计算机辅助设计系统中被处理时，所述要素生成可切换滤波器结构的机器可执行表示，该表示包括本发明的结构。在另外的实施例中，提供了计算机辅助设计系统中用于生成可切换滤波器结构的功能设计模型的方法。该方法包括生成可调谐滤波器结构的结构要素的功能表示。