DE102014105949B4

DE102014105949B4 - Lateral gekoppelter Resonatorfilter mit apodisierter Form

Info

Publication number: DE102014105949B4
Application number: DE102014105949.2A
Authority: DE
Inventors: Dariusz Burak
Original assignee: Avago Technologies General IP Singapore Pte Ltd
Current assignee: Avago Technologies International Sales Pte Ltd
Priority date: 2014-03-19
Filing date: 2014-04-28
Publication date: 2018-12-20
Anticipated expiration: 2034-04-29
Also published as: US9698753B2; DE102014105949A1; US20150270826A1

Abstract

Eine lateral gekoppelte Resonator-Filtervorrichtung aufweisend:
eine Bodenelektrode (650) oder eine Bodenebene;
eine piezoelektrische Schicht (240), die auf der Bodenelektrode (650) oder auf der Bodenebene angeordnet ist; und
eine obere Umrisselektrode (401), die auf der piezoelektrischen Schicht (240) angeordnet ist, wobei die obere Umrisselektrode (401) folgendes aufweist:
eine erste obere Kammelektrode (410), die einen ersten Sammelleiter (412) und eine Mehrzahl von ersten oberen Fingern (414), die sich von dem ersten Sammelleiter (412) in einer ersten Richtung erstrecken, aufweist; und
eine zweite obere Kammelektrode (420), die einen zweiten Sammelleiter (422) und eine Mehrzahl von zweiten oberen Fingern (424), die sich von dem zweiten Sammelleiter (422) in einer zweiten Richtung erstrecken, aufweist, wobei die zweite Richtung entgegengesetzt zu der ersten Richtung ist, so dass die ersten und die zweiten oberen Finger (414 und 424) ein oberes ineinander geschachteltes Muster ausbilden, das einen akustischen Filter mit einer apodisierten Form bereitstellt,
wobei der erste obere Sammelleiter (412) einen ersten inneren Rand (418) aufweist, von dem die Mehrzahl der ersten oberen Finger (414) sich in der ersten Richtung erstrecken, und der zweite obere Sammelleiter (422) einen zweiten inneren Rand (428) aufweist, von dem die Mehrzahl der zweiten oberen Finger (424) sich in der zweiten Richtung erstrecken,
dadurch gekennzeichnet, dass die apodisierte Form des akustischen Filters durch den ersten inneren Rand (418), der in Bezug zu dem zweiten inneren Rand (428) verdreht ist, ausgebildet ist.

Description

HINTERGRUND
Ein akustischer Resonator kann als ein Transducer (oder Wandler) arbeiten, der elektrische Signale in akustische Signale und/oder umgekehrt umwandelt. Beispiele von akustischen Resonatoren umfassen akustische Volumenwellen (BAW, bulk acoustic wave)-Resonatoren, wie etwa akustische Dünnfilm-Volumenresonatoren (FBARs, film bulk acoustic resonators) und oberflächenmontierte Resonatoren (SMR, surface mounted resonators), ebenso wie akustische Oberflächenwellen (SAW, surface acoustic wave)-Resonatoren. Akustische Resonatoren können in einer breiten Vielzahl von elektronischen Anwendungen verwendet werden, wie etwa Mobiltelefonen, Organizern (PDA, personal digital assistant), elektronischen Spieleinrichtungen, Laptop-Computern und anderen tragbaren Kommunikationseinrichtungen. Beispielsweise werden FBARs häufig verwendet, um elektrische Filter, Duplexer und Spannungsumwandler in den obigen und anderen Anwendungen zu implementieren.
Ein akustischer Resonator umfasst typischerweise eine Schicht aus einem piezoelektrischen Material, die zwischen zwei leitfähigen Platten oder Elektroden, die eine dünne Membrane ausbilden können, angeordnet ist. Zwei akustische Resonatoren können akustisch gekoppelt werden, um einen elektrischen Filter auszubilden. Wenn es mit einem zeitlich variierenden Eingangssignal von einem Eingangsanschluss der Elektroden stimuliert wird, schwingt (oder vibriert) das piezoelektrische Material mit einer Resonanzfrequenz, die durch physikalische Eigenschaften des akustischen Resonators, wie etwa seine Geometrie und Zusammensetzung, bestimmt ist. Diese Schwingung (oder Vibration) erzeugt an einem Ausgangsanschluss der Elektroden ein zeitlich variierendes Ausgangssignal.
Eine Art eines elektrischen Filters, der als ein akustischer Resonator implementiert ist, ist ein lateral gekoppelter Resonatorfilter (LCRF, laterally coupled resonator filter), der typischerweise folgendes aufweist: eine Bodenebene (oder Bezugsebene), eine piezoelektrische Schicht und einen Satz interdigitaler oberer Kammelektroden, die ineinander geschachtelte kammartige Finger aufweisen. Allgemein wird an einer der oberen Kammelektroden eines LCRF ein elektrisches Signal beaufschlagt, das unter dieser Elektrode Mason (oder Kolben)-Moden anregt. Allgemein sind Mason-Moden einer Streuung an den Elektrodenrändern ausgesetzt und erzeugen unechte (oder falsche) Moden in den Fingern und entsprechenden Lücken zwischen den Fingern. Die unechten Moden in den Zwischenräumen breiten sich zu den Fingern der anderen oberen Kammelektrode aus, wodurch eine Bewegung angeregt wird. Durch die angeregte Bewegung wird eine Spannung erzeugt, die als ein übertragenes Signal abgegriffen wird.
Es gibt eine Anzahl von Vorteilen, einen LCRF zu verwenden anstelle von anderen Arten von akustischen Resonatorfiltern, wie etwa Leiterfiltern (ladder filters), die aus Serien- und Abzweig (oder Shunt)-Resonatoren (z.B. FBARs) ausgebildet sind, die in einer leiterartigen Struktur miteinander verbunden sind. Beispielsweise ist der Vorgang zum Herstellen eines LCRF dadurch relativ einfach, dass er im Wesentlichen nur das Ausbilden von Mustern einer oberen Elektrode einbezieht. Auch besteht keine Notwendigkeit für ein Aufladen auf Masse von verschiedenen der Serien- und der Abzweig-Resonatoren, und es kann eine Verringerung des für den Filter erforderlichen physikalischen Raum geben. Jedoch sind LCRFs allgemein im Hinblick auf spezifische Durchlassbänder schwierig zu entwerfen. Im Vergleich dazu erfordert ein typischer Leiterfilter nur eindimensionale Mason-Modellsimulationen, wohingegen ein LCRF Modellsimulationen mit zweidimensionalen oder sogar dreidimensionalen finiten Elementverfahren (FEMs, finite element methods) erfordert. Auch können in verschiedenen spektralen Bereichen unechte (oder falsche) Durchlassbänder vorhanden sein. Die hierin beschriebenen Ausführungsformen sprechen diese und andere Probleme an, einschließlich der Unterdrückung von unechten Durchlassbändern, durch die Apodisierung (oder flächenmäßige Begrenzung) einer LCRF-Geometrie.
US 2013/0321100 A1 und US 2010/0102901 A1 offenbaren lateral gekoppelte Resonatoren mit kammartigen Elektrodenstrukturen, die apodisierte Formen aufweisen, wobei die apodisierte Form durch Variation der Breite der Finger und/oder durch Variation der Breite der Lücke zwischen zwei benachbarten Fingern, jeweils in der Längsrichtung der Finger, ausgebildet ist.
Es besteht ein Bedarf, lateral gekoppelte Resonatoren bereitzustellen, bei denen unechte Moden besser gedämpft bzw. unechte Durchlassbänder besser kompensiert werden.
ZUSAMMENFASSUNG
Wie beansprucht, wird eine lateral gekoppelte Resonator-Filtervorrichtung bereitgestellt, die folgendes aufweist: eine Bodenelektrode oder eine Bodenebene; eine piezoelektrische Schicht, die auf der Bodenelektrode oder auf der Bodenebene angeordnet ist; und eine obere Umrisselektrode, die auf der piezoelektrischen Schicht angeordnet ist. Die obere Umrisselektrode weist folgendes auf: eine erste obere Kammelektrode, die einen ersten Sammelleiter und eine Mehrzahl von ersten oberen Fingern, die sich von dem ersten Sammelleiter in einer ersten Richtung erstrecken, aufweist; und eine zweite obere Kammelektrode, die einen zweiten Sammelleiter und eine Mehrzahl von zweiten oberen Fingern, die sich von dem zweiten Sammelleiter in einer zweiten Richtung erstrecken, aufweist. Dabei ist die zweite Richtung im Wesentlichen entgegengesetzt zu der ersten Richtung, so dass die ersten und die zweiten oberen Finger ein oberes ineinander geschachteltes Muster ausbilden, das einen akustischen Filter mit einer apodisierten Form bereitstellt. Der erste obere Sammelleiter hat einen ersten inneren Rand, von dem die Mehrzahl der ersten oberen Finger sich in der ersten Richtung erstrecken, und der zweite obere Sammelleiter hat einen zweiten inneren Rand, von dem die Mehrzahl der zweiten oberen Finger sich in der zweiten Richtung erstrecken. Erfindungsgemäß ist die apodisierte Form des akustischen Filters durch den ersten inneren Rand, der in Bezug zu dem zweiten inneren Rand verdreht ist, ausgebildet.
Figurenliste
Die offenbarten Ausführungsformen werden am besten aus der nachfolgenden ausführlichen Beschreibung verstanden, wenn diese zusammen mit den beigefügten Zeichnungen gelesen wird. Es wird betont, dass die verschiedenartigen Merkmale nicht notwendigerweise maßstabsgetreu gezeichnet sind. Tatsächlich können zur Klarheit der Darstellung die Abmessungen beliebig vergrößert oder verkleinert werden. Wo immer dies anwendbar und praktisch ist, bezeichnen gleiche Bezugszeichen gleiche Elemente.

1 ist eine Ansicht von oben auf eine herkömmliche, lateral gekoppelte Resonatorfilter (LCRF)-Vorrichtung.
2 ist eine Ansicht von oben auf eine LCRF-Vorrichtung, die einen LCRF mit einer herkömmlichen, apodisierten Form aufweist.
3 ist eine Ansicht von oben auf eine LCRF-Vorrichtung, die einen LCRF mit einer herkömmlichen, apodisierten Form aufweist.
4 ist eine Ansicht von oben auf eine LCRF-Vorrichtung, die einen LCRF mit einer apodisierten Form aufweist, gemäß einer repräsentativen Ausführungsform.
5 ist ein Schaubild, das einen allgemeinen Algorithmus zum Entwerfen einer LCRF-Vorrichtung mit einem LCRF mit einer apodisierten Form, gemäß einer repräsentativen Ausführungsform, zeigt.
6A ist eine Ansicht von oben auf eine LCRF-Vorrichtung, die einen LCRF mit einer herkömmlichen, apodisierten Form und eine ebene Bodenelektrode aufweist.
6B ist eine Querschnittsansicht des in der 6A gezeigten LCRF.
7A ist eine Ansicht von oben auf eine LCRF-Vorrichtung, die einen LCRF mit einer apodisierten Form aufweist.
7B ist eine Querschnittsansicht des in der 7A gezeigten LCRF.
8 ist ein Schaubild, das eine simulierte Performanz eines akustischen Filters, der zwei lateral-gekoppelte Resonatoren aufweist, zeigt.

AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG
In der nachfolgenden ausführlichen Beschreibung werden für Zwecke der Erläuterung und nicht der Beschränkung repräsentative Ausführungsformen, die spezifische Einzelheiten offenbaren, dargelegt, um ein gründliches Verständnis einer Ausführungsform gemäß der vorliegenden Lehren bereitzustellen. Jedoch wird es für einen Fachmann, der den Vorteil der vorliegenden Offenbarung hat, offensichtlich, dass andere Ausführungsformen gemäß der vorliegenden Lehren, die von den spezifischen hierin offenbarten Einzelheiten abweichen, innerhalb des Schutzumfangs der beigefügten Patentansprüche bleiben. Des Weiteren können Beschreibungen von wohl bekannten Vorrichtungen und Verfahren ausgelassen werden, um die Beschreibung der repräsentativen Ausführungsformen nicht zu verschleiern. Derartige Verfahren und Vorrichtungen sind klarerweise innerhalb des Umfangs der vorliegenden Lehren.
Die hierin verwendete Terminologie ist nur für Zwecke der Beschreibung von bestimmten Ausführungsformen und ist nicht dazu vorgesehen, beschränkend zu sein. Die definierten Ausdrücke sind zusätzlich zu den technischen und wissenschaftlichen Bedeutungen der definierten Ausdrücke, so wie diese in dem technischen Gebiet der vorliegenden Lehren allgemein verstanden werden und akzeptiert sind.
So wie diese in der Beschreibung und den beigefügten Patentansprüchen verwendet werden, umfassen die Ausdrücke „ein“, „eine“ und „der/die/das“ sowohl einzelne als auch mehrere Bezugsobjekte, außer wenn der Kontext dies in klarer Weise anderweitig vorschreibt. Dementsprechend umfasst beispielsweise der Ausdruck „eine Einrichtung“ eine Einrichtung und mehrere Einrichtungen. So wie diese in der Beschreibung und den beigefügten Patentansprüchen verwendet werden, und zusätzlich zu deren gewöhnlichen Bedeutungen, bedeuten die Ausdrücke „im Wesentlichen“ oder „wesentlich“, dass sie innerhalb von akzeptierbaren Begrenzungen oder Ausmaßen sind. So wie er in dieser Beschreibung und den beigefügten Patentansprüchen verwendet wird und zusätzlich zu seiner gewöhnlichen Bedeutung bedeutet der Ausdruck „näherungsweise“, dass etwas für einen Fachmann innerhalb einer akzeptablen Begrenzung oder Ausmaß ist. Beispielsweise bedeutet „näherungsweise das Gleiche“, dass ein Fachmann die miteinander verglichenen Gegenstände als dieselben ansehen würde.
Relative Ausdrücke, wie etwa „über“, „unter“, „oben“, „unten“, „obere“, „untere“, „links“ und „rechts“ können verwendet werden, um die Beziehungen der verschiedenartigen Elemente zueinander zu beschreiben, so wie diese in den beigefügten Zeichnungen veranschaulicht sind. Die relativen Ausdrücke sind dazu gedacht, verschiedene Orientierungen der Vorrichtung und/oder der Elemente zusätzlich zu der in den Zeichnungen dargestellten Orientierung zu umfassen. Wenn beispielsweise die Vorrichtung in Bezug auf die Ansicht in der Zeichnung invertiert wäre, dann wäre ein Element, das als „über“ einem anderen Element beschrieben wird, dann beispielsweise unter diesem Element.
Die verschiedenartigen Ausführungsformen beziehen sich allgemein auf akustische Resonatorfilter. In bestimmten Ausführungsformen umfasst eine lateral gekoppelte Resonator-Filtervorrichtung eine Bodenelektrode, eine piezoelektrische Schicht, die auf der Bodenelektrode angeordnet ist, und eine obere Umrisselektrode, die auf der piezoelektrischen Schicht angeordnet ist, wobei die obere Umrisselektrode eine erste und eine zweite obere Kammelektrode umfasst. Die erste obere Kammelektrode umfasst einen ersten oberen Sammelleiter und eine Mehrzahl von ersten oberen Fingern, die sich in einer ersten Richtung von dem ersten oberen Sammelleiter erstrecken. Die zweite obere Kammelektrode umfasst einen zweiten oberen Sammelleiter und eine Mehrzahl von zweiten oberen Fingern, die sich in einer zweiten Richtung von dem zweiten oberen Sammelleiter erstrecken, wobei die zweite Richtung im Wesentlichen entgegengesetzt zu der ersten Richtung ist, so dass die ersten und zweiten oberen Finger ein oberes ineinander geschachteltes Muster ausbilden, das einen akustischen Filter, der eine apodisierte Form hat, bereitstellt. In anderen Ausführungsformen umfasst eine LCRF-Vorrichtung eine Bodenelektrode, eine piezoelektrische Schicht, die auf der Bodenelektrode angeordnet ist, und eine obere Umrisselektrode, die auf der piezoelektrischen Schicht angeordnet ist. Die obere Umrisselektrode umfasst eine erste obere Kammelektrode, die einen ersten oberen Sammelleiter und eine Mehrzahl von ersten oberen Fingern, die sich in einer ersten Richtung von dem ersten oberen Sammelleiter erstrecken, und umfasst eine zweite obere Kammelektrode, die einen zweiten oberen Sammelleiter und eine Mehrzahl von zweiten oberen Fingern, die sich in einer zweiten Richtung von dem zweiten oberen Sammelleiter erstrecken, wobei die zweite Richtung im Wesentlichen entgegengesetzt zu der ersten Richtung ist, so dass die ersten und zweiten oberen Finger ein oberes ineinander geschachteltes Muster ausbilden, dass einen akustischen Filter, der eine apodisierte Form hat, bereitstellt. In noch anderen Ausführungsformen umfasst eine LCRF-Vorrichtung eine Bodenebene (oder Bodenplatte), eine piezoelektrische Schicht, die auf der Bodenebene angeordnet ist, und eine obere Umrisselektrode, die auf der piezoelektrischen Schicht angeordnet ist. Die obere Umrisselektrode umfasst einen Satz von ineinander geschachtelten ersten und zweiten kammartigen Fingern, die sich von einem ersten und einem zweiten oberen Sammelleiter, respektive, erstrecken. Die ersten kammartigen Finger sind dazu ausgebildet, ein elektrisches Signal zu empfangen, und die zweiten kammartigen Finger sind dazu ausgebildet, in Antwort darauf, dass die ersten kammartigen Finger das elektrische Signal empfangen, mitzuschwingen. Der Satz von ineinander greifenden ersten und zweiten kammartigen Finger hat eine apodisierte Form, die von zumindest einem der folgenden herrührt: Lücken, die sich zwischen benachbarten ersten und zweiten kammartigen Finger längsweise verändern, Breiten der ersten und zweiten kammartigen Finger, die sich längsweise verändern, und verdrehte Ränder von mindestens einem von dem ersten und zweiten oberen Sammelleiter. In noch anderen Ausführungsformen umfasst ein LCRF eine Mehrzahl von ersten oberen Fingern, die sich weg von einem ersten oberen Sammelleiter einer ersten oberen Kammelektrode, die über einer piezoelektrischen Schicht ausgebildet ist, erstrecken, wobei die ersten oberen Finger durch erste Räume, respektive, getrennt sind; und eine Mehrzahl von zweiten oberen Fingern, die sich weg von einem zweiten oberen Sammelleiter einer zweiten oberen Kammelektrode, die über der piezoelektrischen Schicht ausgebildet ist, erstrecken, wobei die zweiten oberen Finger durch zweite Räume, respektive, getrennt sind. Die ersten oberen Finger erstrecken sich von dem ersten oberen Sammelleiter in die zweiten Räume, und die zweiten oberen Finger erstrecken sich von dem zweiten oberen Sammelleiter in die ersten Räume, um ein oberes ineinander geschachteltes Muster auszubilden, das eine apodisierte Form hat.
Die beschriebenen Ausführungsformen können mehrere mögliche Vorteile in Bezug auf bekannte Technologien oder solche mit herkömmlichen, apodisisierten Formen bereitstellen. Beispielsweise können nachfolgend beschriebene, repräsentative Ausführungsformen von akustischen Filtern mit einer kleineren Chip-Größe als im Vergleich zu herkömmlichen akustischen Filtern hergestellt werden. Dies führt zu einer Verringerung einer Anzahl von Faktoren, wie etwa eine Grundfläche (footprint), Leistungsverbrauch und Kosten. Bestimmte Ausführungsformen können auch verwendet werden, um herkömmliche Schaltkreisfunktionen, wie etwa unsymmetrische (single-ended)-in-differentielle Signalumwandlung oder Impedanz-Transformation, effizient zu implementieren. Des Weiteren können bestimmte Ausführungsformen verwendet werden, um elektrische Komponenten für Breitbandanwendungen zu implementieren. Schließlich können in bestimmten Ausführungsformen die oben genannten und weitere Vorteile durch einen relativ einfachen Aufbau und entsprechende Herstellungsprozesse erzielt werden, so wie das aus der nachfolgenden Beschreibung offensichtlich werden wird.
Bestimmte Aspekte der vorliegenden Lehren beziehen sich allgemein auf akustische Resonatoren und akustische Resonatorfilter, die akustische Schichtvolumenwellenresonatoren (FBAR, film bulk acoustic wave resonators) oder fest montierte Resonatoren (SMR, solidly mounted resonators) umfassen können. Bestimmte Einzelheiten von akustischen Resonatoren, einschließlich der Materialien und Verfahren der Herstellung, können in einer oder mehreren der nachfolgenden, gemeinsam besessenen US-Patente und Patentanmeldungen gefunden werden: US 6,107,721 A , US 5,587,620 A , US 5,873,153 A , US 6,507,983 A , US 6,384,697 B1 , US 7,275,292 B2 und US 7,629,865 B2 , US 7,280,007 B2 , US 2007/0205850 A1 , US 7,388,454 B2 , US 2010/0327697 A1 , US 2010/0327994 A1 , US 2014/0111288 A1 , US 2014/0118091 A1 , US 2014/0118088 A1 , US 2013/0038408 A1 , US 2008/0258842 A1 , US 6,548,943 B2 . Es wird betont, dass die Komponenten, Materialien und Herstellungsverfahren, die in diesen Patenten und Patentanmeldungen beschrieben sind, repräsentativ sind, und dass andere Herstellungsverfahren und Materialien innerhalb der Übersicht eines Fachmanns in Erwägung gezogen werden.
1 ist eine Ansicht von oben auf eine herkömmliche, lateral gekoppelte Resonatorfilter (LCRF, laterally coupled resonator filter)-Vorrichtung mit ineinander geschachtelten Elektroden.
Mit Verweis auf 1 umfasst eine LCRF-Vorrichtung 100 eine erste obere Kammelektrode 110 und eine zweite obere Kammelektrode 120. Die erste obere Kammelektrode 110 umfasst einen ersten Sammelleiter 112 und mehrere erste obere Kammfortsetzungen oder kammartige Finger (angedeutet durch repräsentative erste obere Finger 114), die jeweils durch Räume (angedeutet durch einen repräsentativen ersten Raum 116) getrennt sind. Die ersten oberen Finger 114 erstrecken sich in einer ersten Richtung von dem ersten oberen Sammelleiter 112 (z.B. von links nach rechts in der veranschaulichenden Orientierung). Die zweite obere Kammelektrode 120 umfasst einen zweiten oberen Sammelleiter 122 und mehrere zweite obere Kammerweiterungen oder kammartige Finger (angedeutet durch einen repräsentativen zweiten oberen Finger 124), die jeweils durch Räume (angedeutet durch einen repräsentativen zweiten Raum 126) getrennt sind. Die zweiten oberen Finger 124 erstrecken sich in einer zweiten Richtung, die entgegengesetzt zu der ersten Richtung ist, von dem zweiten oberen Sammelleiter 122 (z.B. von rechts nach links in der veranschaulichenden Orientierung). Die ersten oberen Finger 114 der ersten oberen Kammelektrode 110 erstrecken sich in die zweiten Räume 126 zwischen den zweiten oberen Fingern 124 der zweiten oberen Kammelektrode 120, und umgekehrt, wodurch ein oberes ineinander geschachteltes Muster der LCRF-Vorrichtung 100 ausgebildet wird, indem abwechselnd erste und zweite obere Finger 114 und 124 durch Lücken (oder Abstände) 130 getrennt sind.
Insbesondere sind die Ränder der ersten und der zweiten oberen Finger 114 und 124 parallel zueinander. Dies umfasst die Seitenränder der ersten und der zweiten oberen Finger 114 und 124, die sich längsweise entlang einer ersten und einer zweiten Richtung, respektive, erstrecken, ebenso wie die Endränder der ersten und der zweiten oberen Finger 114 und 124, die senkrecht zu den Seitenrändern, respektive, sind. Des Weiteren, wenn man die LCRF-Vorrichtung 100 als Ganzes betrachtet, gibt es auch parallele Ränder. Beispielsweise ist der Seitenrand des äußersten ersten oberen Fingers 114 (an der Unterseite der 1 gezeigt) parallel zu dem Seitenrand eines äußersten zweiten oberen Fingers 124 (an der Oberseite der 1 gezeigt). Demgemäß sind das ineinander geschachtelte Muster der ersten und der zweiten oberen Finger 114 und 124 und die LCRF-Vorrichtung 100 nicht apodisiert. „Apodisiert“ bedeutet in diesem Zusammenhang, dass keine der äußeren Ränder des Filters parallel zueinander sind. Allgemein können in einem herkömmlichen, nicht-apodisierten LCRF außerhalb des hauptsächlichen Durchlassbands des Filters unechte (oder falsche) Resonanzen vorhanden sein. Jedoch kann eine Apodisierung der LCRF-Geometrie, wie in den unten besprochenen Ausführungsformen, eine Unterdrückung von derartigen, außerhalb des Bandes vorhandenen, unechten Resonanzen ermöglichen.
2 ist eine Ansicht von oben auf eine LCRF-Vorrichtung, die einen LCRF, der eine herkömmlich apodisierte Form hat, umfasst, basierend auf sich verändernden Zwischenraumbreiten. Bestimmte Einzelheiten der Verwendung von Apodisierung in akustischen Resonatoren können in US 6,215,375 B1 und US 7,629,865 B2 gefunden werden.
Mit Verweis auf 2 umfasst eine LCRF-Vorrichtung 200 eine obere Umrisselektrode 201, die eine erste obere Kammelektrode 210 und eine zweite obere Kammelektrode 220 kombiniert. Die erste obere Kammelektrode 210 umfasst einen ersten oberen Sammelleiter 212 und mehrere erste obere Kammerweiterungen oder kammartige Finger (angedeutet durch einen repräsentativen ersten oberen Finger 214), die sich in einer ersten Richtung von dem ersten oberen Sammelleiter 212 weg erstrecken (z.B. allgemein von links nach rechts in der veranschaulichenden Orientierung). Genauer gesagt sind proximale Enden der ersten oberen Finger 214 mit dem ersten oberen Sammelleiter 212 verbunden und durch erste Räume (angedeutet durch einen repräsentativen ersten Raum 216) voneinander getrennt. Distale Enden der ersten oberen Finger 214 sind nicht durch irgendeinen Sammelleiter, wie etwa den zweiten oberen Sammelleiter 222, verbunden. Die zweite obere Kammelektrode 220 umfasst den zweiten oberen Sammelleiter 222 und mehrere zweite obere Kammerweiterungen oder kammartige Finger (angedeutet durch einen repräsentativen zweiten oberen Finger 224), die sich in einer zweiten Richtung von dem zweiten oberen Sammelleiter 222 weg erstrecken (z.B. allgemein von rechts nach links in der veranschaulichenden Orientierung). Proximale Enden der zweiten oberen Finger 224 sind mit dem zweiten oberen Sammelleiter 222 verbunden und sind durch zweite Räume (angedeutet durch einen repräsentativen zweiten Raum 226) voneinander getrennt. Distale Enden der zweiten oberen Finger 224 sind nicht durch irgendeinen Sammelleiter, wie etwa den ersten oberen Sammelleiter 212, verbunden. In der gezeigten Ausführungsform ist die zweite Richtung im Wesentlichen entgegengesetzt zu der ersten Richtung (im Gegensatz zu exakt entgegengesetzt zu der ersten Richtung), weil die erste und die zweite Richtung aufgrund der apodisierten Geometrie in Bezug zueinander ein wenig verdreht sind, wie dies nachfolgend besprochen wird.
Die obere Umrisselektrode 201 ist dadurch interdigital (oder kammartig), dass sich die ersten oberen Finger 214 der ersten oberen Kammelektrode 210 in die zweiten Räume 226 erstrecken, die zwischen benachbarten zweiten oberen Fingern 224 ausgebildet sind, und dass sich die zweiten oberen Finger 224 der zweiten oberen Kammelektrode 220 in die ersten Räume 216 erstrecken, die zwischen benachbarten ersten oberen Fingern 214 ausgebildet sind, wodurch ein oberes ineinander geschachteltes Muster in der oberen Umrisselektrode 201 ausgebildet wird. Der erste und der zweite obere Sammelleiter 212 und 222 sind auf Masse aufgeladen, so dass sie andere Resonanzfrequenzen als die ersten und die zweiten oberen Finger 214 und 224 aufweisen. Dadurch bildet das obere ineinander geschachtelte Muster der ersten und der zweiten oberen Finger 214 und 224, das zwischen den auf Masse aufgeladenen ersten und zweiten oberen Sammelleiter 212 und 222 angeordnet ist, einen akustischen Filter, der als ein Resonatorfilter LCRF 205 angedeutet ist. Das heißt, dass LCRF 205 umfasst alternierend (oder abwechselnd) erste und zweite obere Finger 214 und 224, die längsweise durch Lücken (oder Abstände) 230 getrennt sind. Des Weiteren, weil die distalen Enden der ersten und der zweiten oberen Finger 214 und 224 den zweiten und den ersten oberen Sammelleiter 222 und 212, respektive, nicht berühren, sind die distalen Enden der ersten oberen Finger 214 von dem zweiten oberen Sammelleiter 222 durch eine Endlücke 231 getrennt, und die distalen Enden der zweiten oberen Finger 224 sind von dem ersten oberen Sammelleiter 212 durch eine Endlücke 232 getrennt.
Zum Zweck der Veranschaulichung zeigt 2 ein nicht beschränkendes Beispiel, das elf erste obere Finger 214 und elf zweite obere Finger 224, die sich mit den elf ersten oberen Fingern 214 abwechseln, zeigt. Benachbarte erste und zweite obere Finger 214 und 224 sind jeweils getrennt durch einundzwanzig Lücken (oder Abstände) 230. Selbstverständlich können die Anzahlen der ersten und der zweiten oberen Finger 214 und 224 sowie die entsprechenden Lücken 230, die das LCRF 205 ausbilden, variieren, ohne vom Umfang der vorliegenden Lehren abzuweichen.
In der dargestellten Ausführungsform wird die apodisierte Form des LCRF 205 dadurch ausgebildet, dass die Breiten von mindestens einem der Zwischenräume 230 entlang einer Längsrichtung variieren, wohingegen konstante Breiten der ersten und der zweiten oberen Finger 214 und 224 aufrechterhalten werden. Das heißt, die mindestens eine Lücke 230 kann schmaler werden, wenn sie sich von dem ersten oberen Sammelleiter 212 in der ersten Richtung (wie in dem Beispiel der 2 gezeigt) erstreckt, oder die zumindest eine Lücke 230 kann schmaler werden, wenn sie sich von dem zweiten oberen Sammelleiter 222 in der zweiten Richtung erstreckt. Anders ausgedrückt, kann die zumindest eine Lücke 230 breiter werden, wenn sie sich von dem zweiten oberen Sammelleiter 222 in der zweiten Richtung erstreckt (wie in dem Beispiel der 2 gezeigt), oder die mindestens eine Lücke 230 kann breiter werden, wenn sie sich von dem ersten oberen Sammelleiter 212 in der ersten Richtung erstreckt. Die Enden (proximal und distal) von jedem der ersten und der zweiten oberen Finger 214 und 224 können unter rechten Winkeln in Bezug auf die Seiten der entsprechenden ersten und zweiten oberen Finger 214 und 224 ausgebildet sein.
Zum Zweck der Veranschaulichung und zur Erleichterung der Beschreibung zeigt die 2 ein gleichförmiges Muster, in dem jede der Lücken 230, die benachbarte erste und zweite obere Finger 214 und 224 trennen, die gleichen Breiten und Breitenveränderungen entlang der Längsrichtung aufweisen. Das heißt, jede der Lücken ist in der Nähe des ersten oberen Sammelleiters 212 breiter und verschmalert sich linear in der Längsrichtung, wenn sie sich in Richtung zu dem zweiten oberen Sammelleiter 222 fortsetzt. Auch haben zum Zwecke der Veranschaulichung und zur Erleichterung der Beschreibung die Endabstände 231 und 232 dieselben Breiten. Die sich verändernden Breiten der Lücken 230 bewirken, dass sich aufeinanderfolgende erste und zweite obere Finger 214 und 215 nach oben verdrehen, so dass die Seitenränder des untersten ersten oberen Fingers 214 und des obersten zweiten oberen Fingers 224 (entsprechend den äußeren Rändern des LCRF 205) nicht parallel sind. Des Weiteren sind die distalen Enden von jedem der ersten und der zweiten oberen Finger 214 und 224, was auch den Außenrändern des LCRF entspricht, unter Winkeln ausgebildet, die parallele äußere Ränder, respektive, vermeiden. Beispielsweise können die Ende von jedem der ersten und der zweiten oberen Finger 214 und 224 unter rechten Winkeln in Bezug auf die Seiten der entsprechenden ersten und zweiten oberen Finger 214 und 224 ausgebildet sein, so dass sie gleichermaßen in Bezug zueinander verdreht sind. Dementsprechend weist das LCRF 205 eine apodisierte Form auf.
In veranschaulichenden Konfigurationen kann beispielsweise jeder der ersten und der zweiten oberen Finger 214 und 224 eine konstante Breite von näherungsweise 3,0 µm aufweisen, jede der Zwischenräume 230 kann eine sich verändernde Breite aufweisen, die sich im Wesentlichen linear von näherungsweise 3,5 µm bei dem ersten oberen Sammelleiter 212 auf näherungsweise 2,5 µm bei dem zweiten oberen Sammelleiter verändert, und jede der Endlücken 231 und 232 kann eine Breite von näherungsweise 2,5 µm aufweisen. Selbstverständlich können diese Abmessungen variieren, um einzigartige Vorteile für irgendeine bestimmte Situation bereitzustellen oder um anwendungsspezifische Entwurfsanforderungen von verschiedenen Implementierungen zu erfüllen, so wie das für einen Fachmann offensichtlich wäre. Des Weiteren kann die Anzahl der Lücken 230, deren Breite sich verändert, ebenso wie das Ausmaß der Veränderung(en), sich in verschiedenartigen Konfigurationen unterscheiden, ohne vom Umfang der vorliegenden Lehren abzuweichen. Gleichermaßen können die Breiten und Orientierungen (oder Ausrichtungen) der Endlücken 231 und 232 in Bezug zueinander oder untereinander variieren, ohne vom Umfang der vorliegenden Lehren abzuweichen, um die apodisierte Form aufrecht zu erhalten.
Die obere Umrisselektrode 201 ist über einer piezoelektrischen Schicht 240, von der in der 2 Teile durch die Lücken 230 sichtbar sind, ausgebildet. Die piezoelektrische Schicht 240 ist entweder auf einer einzelnen Bodenelektrode oder einer Bodenplatte (z.B. wie etwa die in 6B gezeigte Bodenelektrode) oder auf einer Bodenumrisselektrode (z.B. wie etwa die in 7B gezeigte Bodenelektrode) ausgebildet, was die ersten und die zweiten Bodenkammelektroden in verschiedenen ähnlichen Arten kombiniert, einschließlich der oben beschriebenen Konfiguration im Hinblick auf die obere Umrisselektrode 201. Die Bodenelektrode/Umrisselektrode kann auf einem Substrat (nicht gezeigt) ausgebildet sein.
Im Hinblick auf alle der verschiedenen Ausführungsformen, einschließlich derjenigen, die in den 2 bis 7B dargestellt sind, kann das Substrat beispielsweise aus verschiedenen Arten von Halbleitermaterialien, die mit Halbleiterprozessen kompatibel sind, wie etwa Silizium (Si), Galliumarsenid (GaAs), Indiumphosphid (InP) oder dergleichen, ausgebildet sein, was zum Integrieren von Verbindungen und Elektronik, was die Größe und die Kosten verringert, nützlich ist. Das Substrat kann alternativ ausgebildet sein aus, oder anderenfalls umfassen, ein isolierendes Material, wie etwa beispielsweise Glas, Saphir, Aluminium oder dergleichen. Die Grundplattenelektrode (Umrisselektrode) kann auf dem Substrat durch Sputter-Ablagerung, chemische Dampfablagerung (CVD, chemical vapor deposition) oder andere Prozesse, unter Verwendung von einem oder mehreren elektrisch leitfähigen Metallmaterialien, wie etwa beispielsweise Wolfram (W), Molybdän (Mo), Kupfer (Cu) oder Aluminium (Al), ausgebildet sein.
Die piezoelektrische Schicht (z.B. die piezoelektrische Schicht 240) kann auf der Bodenplattenelektrode (Umrisselektrode) durch Sputter-Ablagerung oder andere Prozesse, unter Verwendung von irgendeinem piezoelektrischen Material, das mit Halbleiterprozessen kompatibel ist, wie etwa beispielsweise Aluminiumnitrid (AlN), Zinkoxid (ZnO) oder Bleizirkonattitanat (PZT), ausgebildet sein. Selbstverständlich können in der piezoelektrischen Schicht andere Materialien aufgenommen sein, ohne vom Umfang der vorliegenden Lehren abzuweichen. Des Weiteren kann in verschiedenen Ausführungsformen die piezoelektrische Schicht „dotiert“ sein mit einem oder mehreren Seltenerden, wie etwa beispielsweise Scandium (Sc), Yttrium (Y), Lanthan (La) oder Erbium (Er). Beispiele des Dotierens von piezoelektrischen Schichten mit einem oder mehreren Seltenerden zum Verbessern des elektromechanischen Kopplungskoeffizienten Kt2, beispielsweise, sind durch US 2014/0118089 A1 und US 2014/0118090 A1 bereitgestellt.
Die obere Umrisselektrode (z.B. obere Umrisselektrode 201, 301, 401) kann auf einer oberen Oberfläche der piezoelektrischen Schicht durch Sputter-Ablagerung, chemische Dampfabscheidung (CVD) oder andere Prozesse, unter Verwendung von einem oder mehreren elektrisch leitfähigen Metallmaterialien, wie etwa beispielsweise Wolfram (W), Molybdän (Mo), Kupfer (Cu) oder Aluminium (AI), ausgebildet sein. Allgemein wird auf die obere Oberfläche der piezoelektrischen Schicht eine Fotolackschicht aufgebracht, und dann das Muster ausgebildet, um ein Fotolackmuster oder eine Fotomaske entsprechend dem gewünschten Muster der oberen Umrisselektrode (z.B. umfassend die ersten und zweiten oberen Finger) bereitzustellen. Die Fotomaske kann durch eine Bearbeitung oder durch chemisches Ätzen der Fotolackschicht unter Verwendung von Fotolithographie ausgebildet werden, obwohl verschiedene alternative Techniken aufgenommen werden können. Teilbereiche des Materials der oberen Umrisselektrode werden durch die Fotomaske, beispielsweise unter Verwendung eines Fluorplasma-Ätzprozesses, weg geätzt, obwohl andere Arten von Ätzen aufgenommen werden können, z.B. in Abhängigkeit von der Art des Materials, um das gewünschte Muster der oberen Umrisselektrode bereitzustellen. Ein ähnlicher Prozess würde aufgenommen, um eine unterseitige Umrisselektrode oder eine Bodenoberfläche der piezoelektrischen Schicht (z.B. unter Verwendung von Flip-Chip-Technologie) in dem Fall, dass eine Bodenplattenelektrode oder eine Bodenplatte nicht verwendet wird, herzustellen.
3 ist eine Ansicht von oben auf eine LCRF-Vorrichtung, die einen LCRF mit einer anderen herkömmlich apodisierten Form aufweist, auf der Grundlage von sich verändernden Elektrodenfingerbreiten.
Mit Verweis auf 3 umfasst eine LCRF-Vorrichtung 300 eine obere Umrisselektrode 301, die eine erste obere Kammelektrode 310 und eine zweite obere Kammelektrode 320 kombiniert. Die erste obere Kammelektrode 310 umfasst einen ersten oberen Sammelleiter 312 und mehrere erste obere Kammerweiterungen oder kammartige Finger (angedeutet durch einen repräsentativen ersten oberen Finger 314), die sich in einer ersten Richtung von dem ersten oberen Sammelleiter 312 weg erstrecken (z.B. allgemein von links nach rechts in der veranschaulichenden Orientierung). Genauer gesagt, sind proximale Enden der ersten oberen Finger 314 mit dem ersten oberen Sammelleiter 312 verbunden und durch erste Räume (angedeutet durch einen repräsentativen ersten Raum 316) voneinander getrennt. Distale Enden der ersten oberen Finger 314 sind nicht mit irgendeinem Sammelleiter, wie etwa dem zweiten oberen Sammelleiter 322, verbunden. Die zweite obere Kammelektrode 320 umfasst den zweiten oberen Sammelleiter 322 und mehrere zweite obere Kammerweiterungen oder kammartige Finger (angedeutet durch einen repräsentativen zweiten oberen Finger 324), die sich in einer zweiten Richtung von dem zweiten oberen Sammelleiter 322 weg erstrecken (z.B. allgemein von rechts nach links in der veranschaulichenden Orientierung). Proximale Enden der zweiten oberen Finger 324 sind mit dem zweiten oberen Sammelleiter 322 verbunden und sind durch zweite Räume (angedeutet durch einen repräsentativen zweiten Raum 326) voneinander getrennt. Distale Enden der zweiten oberen Finger 324 sind nicht mit irgendeinem Sammelleiter, wie etwa dem ersten oberen Sammelleiter 312, verbunden. In der gezeigten Ausführungsform ist die zweite Richtung im Wesentlichen entgegengesetzt zu der ersten Richtung (im Gegensatz zu exakt entgegengesetzt zu der ersten Richtung), weil die erste und zweite Richtung aufgrund der apodisierten Geometrie ein wenig verdreht zueinander sind, wie das unten besprochen wird.
Die obere Umrisselektrode 301 ist interdigital (oder kammartig) dadurch, dass die ersten oberen Finger 314 der ersten oberen Kammelektrode 310 sich in die zweiten Räume 326, die zwischen benachbarten zweiten oberen Fingern 324 ausgebildet sind, erstrecken, und dass die zweiten oberen Finger 324 der zweiten oberen Kammelektrode 320 sich in die ersten Räume 316, die zwischen benachbarten ersten oberen Finger 314 ausgebildet sind, erstrecken, wodurch ein oberes ineinander geschachteltes Muster in der oberen Umrisselektrode 301 ausgebildet wird. Wie das oben besprochen wurde, sind der erste und der zweite obere Sammelleiter 312 und 322 auf Masse aufgeladen, so dass diese andere Resonanzfrequenzen als die ersten und zweiten oberen Finger 314 und 324 aufweisen. Dadurch bildet das obere ineinander geschachtelte Muster der ersten und zweiten oberen Finger 314 und 324, das zwischen den auf Masse aufgeladenen ersten und zweiten oberen Sammelleitern 314 und 324 angeordnet ist, einen akustischen Filter, der als Resonatorfilter LCRF 305 angedeutet ist. Das heißt, dass LCRF 305 umfasst alternierende erste und zweite obere Finger 314 und 324, die längsweise durch Lücken (oder Abstände) 330 getrennt sind. Des Weiteren, weil die distalen Enden der ersten und der zweiten oberen Finger 314 und 324 den zweiten und den ersten oberen Sammelleiter 322 und 312, respektive, nicht berühren, sind die distalen Enden der ersten oberen Finger 314 von dem zweiten oberen Sammelleiter 322 durch Endlücken 331 getrennt und sind die distalen Enden der zweiten oberen Finger 324 von dem ersten oberen Sammelleiter 312 durch Endlücken 332 getrennt.
Zum Zweck der Veranschaulichung stellt 3 ein nicht beschränkendes Beispiel dar, das elf obere Finger 314 und elf zweite obere Finger 324, die sich mit den elf ersten oberen Fingern 314 abwechseln, zeigt. Benachbarte erste und zweite obere Finger 314 und 324 sind jeweils durch einundzwanzig Lücken 330 getrennt. Selbstverständlich können die Anzahlen der ersten und der zweiten oberen Finger 314 und 324 sowie die der entsprechenden Lücken 330 variieren, ohne vom Umfang der vorliegenden Lehren abzuweichen.
In der gezeigten Ausführungsform wird die apodisierte Form des LCRF 305 durch Variieren der Breiten von mindestens einem der ersten oberen Finger 314 und/oder mindestens einem der zweiten oberen Finger 324 entlang einer Längsrichtung ausgebildet, während konstante Breiten der Lücken 330, die zwischen den ersten und zweiten Fingern 314 und 324 ausgebildet sind, respektive, aufrechterhalten werden. Das heißt, die ersten und die zweiten oberen Finger 314 und 324 weisen entsprechende erste und zweite Breiten, respektive, auf. Die apodisierte Form kann folglich dadurch, dass zumindest eine von den ersten und den zweiten Breiten entlang einer von der ersten und der zweiten Richtung verändert wird, ausgebildet werden. Allgemein jedoch verändern sich die erste und die zweite Breite der ersten und der zweiten oberen Finger 314 und 324, respektive, in entgegengesetzten Richtungen. Beispielsweise kann sich die erste Breite von mindestens einem der ersten oberen Finger 314 verringern, wenn der mindestens eine erste obere Finger 314 sich von dem ersten oberen Sammelleiter 312 entlang der ersten Richtung weg erstreckt, während die zweite Breite von dem zumindest einen zweiten oberen Finger 324 zunehmen kann, wenn der mindestens eine zweite obere Finger 324 sich von dem zweiten oberen Sammelleiter 322 entlang der zweiten Richtung weg erstreckt (z.B. wie in 3 gezeigt). Alternativ kann die erste Breite des mindestens einen ersten oberen Fingers 314 sich entlang der ersten Richtung vergrößern, während die zweite Breite von dem mindestens einen zweiten oberen Finger 324 entlang der zweiten Richtung abnehmen kann.
Zum Zweck der Veranschaulichung und zur Erleichterung der Beschreibung zeigt 3 ein gleichförmiges Muster, bei dem die ersten und die zweiten oberen Finger 314 und 324 die gleichen Breiten und Breitenvariationen entlang der Längsrichtungen aufweisen, respektive, und die Lücken 332, die die ersten und zweiten oberen Finger 314 und 324 trennen, dieselbe Breite entlang der Längsrichtung aufweisen. Mit Verweis auf das in 3 gezeigte Beispiel, wird die erste Breite von jedem der ersten oberen Finger 314 schmaler, wenn der erste obere Finger 314 sich von dem ersten oberen Sammelleiter 312 in der ersten Richtung weg erstreckt, und die zweite Breite von jedem der zweiten oberen Finger 324 wird breiter, wenn der zweite obere Finger 324 sich von dem zweiten oberen Sammelleiter 332 in der zweiten Richtung weg erstreckt. Das heißt, jeder der ersten oberen Finger 314 ist in der Nähe des ersten oberen Sammelleiters 312 breiter und verengt sich linear in der Längsrichtung, wenn er in Richtung zu dem zweiten oberen Sammelleiter 322 weitergeht, und jeder der zweiten oberen Finger 324 ist in der Nähe des zweiten oberen Sammelleiters 322 schmaler und erweitert sich linear in der Längsrichtung, wenn er in Richtung zu dem ersten oberen Sammelleiter 312 weitergeht. Jede der Lücken 330 hält in der Längsrichtung eine konstante Breite aufrecht. Folglich sind die entsprechenden Breiten der ersten und der zweiten oberen Finger 314 und 324 und die Raten, mit denen die entsprechenden Breiten sich verändern, komplementär. Auch haben zum Zwecke der Veranschaulichung und zur Erleichterung der Beschreibung die Endlücken 331 und 332 die gleichen Breiten. Dementsprechend bewirken die sich verändernden Breiten der ersten und der zweiten oberen Finger 314 und 324, dass aufeinanderfolgende erste und zweite obere Finger 314 und 315 sich nach außen verdrehen, so dass die Seitenränder des zuunterst angeordneten ersten oberen Fingers 314 und des zuoberst angeordneten zweiten oberen Fingers 324 (entsprechend den äußeren Rändern des LCRF 305) nicht parallel sind. Des Weiteren sind die distalen Enden von jedem der ersten und der zweiten oberen Finger 314 und 324, die auch den äußeren Rändern des LCRF 305 entsprechen, gleichermaßen unter Winkeln ausgebildet, um parallele äußere Ränder, respektive, zu vermeiden. Demgemäß weist das LCRF 305 eine apodisierte Form auf.
In einer veranschaulichenden Konfiguration kann jede der Lücken 330 eine konstante Breite von näherungsweise 3,0 µm aufweisen, kann jeder der ersten oberen Finger 214 eine variierende Breite aufweisen, die sich im Wesentlichen linear von näherungsweise 6,0 µm an dem proximalen Ende (bei dem ersten oberen Sammelleiter 312) auf näherungsweise 3,0 µm an dem distalen Ende (in der Nähe des zweiten oberen Sammelleiters 322) verändert, kann jeder der zweiten oberen Finger 314 eine variierende Breite aufweisen, die sich im Wesentlichen linear von näherungsweise 3,0 µm an dem proximalen Ende (bei dem zweiten oberen Sammelleiter 322) auf näherungsweise 6,0 µm an dem distalen Ende (in der Nähe des ersten oberen Sammelleiters 312) verändert, und kann jede der Endlücken 331 und 332 eine Breite von näherungsweises 2,5 µm aufweisen. Selbstverständlich können diese Abmessungen variieren, um einzigartige Vorteile für irgendeine bestimmte Situation bereitzustellen oder um anwendungsspezifische Entwurfserfordernisse von verschiedenen Implementierungen zu erfüllen, wie das für einen Fachmann offensichtlich wäre. Selbstverständlich können die Anzahlen der ersten und/oder der zweiten oberen Finger 314 und 324, deren Breite sich verändern, ebenso wie das Ausmaß der Veränderung(en), in verschiedenen Konfigurationen variieren, ohne vom Umfang der vorliegenden Lehren abzuweichen. Gleichermaßen können sich die Breiten der Endlücken 331 und 332 in Bezug zueinander oder untereinander verändern, ohne vom Umfang der vorliegenden Lehren abzuweichen.
Die obere Umrisselektrode 301 ist über einer piezoelektrischen Schicht 240, von der Teile durch die Lücken 330 in 3 sichtbar sind, ausgebildet. Die piezoelektrische Schicht 240 wird entweder auf einer einzelnen Bodenelektrode oder Bodenplatte (nicht gezeigt) oder auf einer Bodenumrisselektrode (nicht gezeigt), die eine erste und eine zweite Bodenelektrode in einer ähnlichen Weise kombiniert, wie das oben im Hinblick auf die obere Umrisselektrode 301 beschrieben ist, ausgebildet.
4 ist eine Ansicht von oben auf eine LCRF-Vorrichtung, die einen LCRF mit einer apodisierten Form aufweist, auf der Grundlage von sich ändernden Sammelleiterrändern, gemäß einer repräsentativen Ausführungsform.
Mit Verweis auf 4 umfasst eine LCRF-Vorrichtung 400 eine obere Umrisselektrode 401, die eine erste obere Kammelektrode 310 und eine zweite obere Kammelektrode 420 kombiniert. Die erste obere Kammelektrode 410 umfasst einen ersten oberen Sammelleiter 412 und mehrere erste obere Kammerweiterungen oder kammartige Finger (angedeutet durch einen repräsentativen ersten oberen Finger 414), der sich in einer ersten Richtung von dem ersten oberen Sammelleiter 412 weg erstreckt (z.B. allgemein von links nach rechts in der veranschaulichenden Orientierung). Genauer gesagt sind proximale Enden der ersten oberen Finger 414 mit dem ersten oberen Sammelleiter 412 verbunden und sind durch erste Räume (angedeutet durch einen repräsentativen ersten Raum 416) voneinander getrennt. Distale Enden der ersten oberen Finger 414 sind nicht mit irgendeinem Sammelleiter, wie etwa einem zweiten oberen Sammelleiter 422, verbunden. Die zweite obere Kammelektrode 420 umfasst einen zweiten oberen Sammelleiter 422 und mehrere zweite obere Kammerweiterungen oder kammartige Finger (angedeutet durch einen repräsentativen zweiten oberen Finger 424), die sich in einer zweiten Richtung von dem zweiten oberen Sammelleiter 422 weg erstrecken (z.B. allgemein von rechts nach links in der veranschaulichenden Orientierung). Proximale Enden der zweiten oberen Finger 424 sind mit dem zweiten oberen Sammelleiter 422 verbunden und sind durch zweite Räume (angedeutet durch einen repräsentativen zweiten Raum 426) voneinander getrennt. Distale Enden der zweiten oberen Finger 424 sind nicht mit irgendeinem Sammelleiter, wie etwa dem ersten oberen Sammelleiter 412, verbunden. In der gezeigten Ausführungsform ist die zweite Richtung im Wesentlichen entgegengesetzt zu der ersten Richtung (im Gegensatz zu exakt entgegengesetzt zu der ersten Richtung), weil die erste und die zweite Richtung in Bezug zueinander aufgrund der apodisierten Geometrie ein wenig verdreht sind, wie dies unten beschrieben wird.
Die obere Umrisselektrode 401 ist interdigital (oder kammartig) dadurch, dass die ersten oberen Finger 414 der ersten oberen Kammelektrode 410 sich in die zweiten Räume 426, die zwischen benachbarten zweiten oberen Fingern 424 ausgebildet sind, erstrecken, und dadurch, dass die zweiten oberen Finger 424 der zweiten oberen Kammelektrode 420 sich in die ersten Räume, die zwischen benachbarten ersten oberen Finger 414 ausgebildet sind, erstrecken, wodurch ein oberes ineinander geschachteltes Muster der oberen Umrisselektrode 401 ausgebildet wird. Wie dies oben beschrieben ist, sind der erste und der zweite obere Sammelleiter 412 und 422 auf Masse aufgeladen, so dass sie andere Resonanzfrequenzen als die ersten und zweiten oberen Finger 414 und 424 aufweisen. Daher bildet das ineinander geschachtelte Muster der ersten und zweiten oberen Finger 414 und 424, die zwischen den auf Masse aufgeladenen ersten und zweiten oberen Sammelleitern 412 und 422 angeordnet sind, einen akustischen Filter, der als Resonatorfilter LCRF 405 angedeutet ist. Das heißt, der LCRF 405 umfasst abwechselnd erste und zweite obere Finger 414 und 424, die längsweise durch Lücken (oder Abstände) 430 getrennt sind. Des Weiteren, weil die distalen Enden der ersten und der zweiten oberen Finger 414 und 424 den zweiten und den ersten oberen Sammelleiter 422 und 412, respektive, nicht berühren, sind die distalen Enden der ersten oberen Finger 414 von dem zweiten oberen Sammelleiter 422 durch Endlücken 431 getrennt und sind die distalen Enden der zweiten oberen Finger 424 von dem ersten oberen Sammelleiter 412 durch Endlücken 432 getrennt.
Zum Zweck der Veranschaulichung zeigt 4 ein nicht beschränkendes Beispiel, das elf erste obere Finger 411 und elf zweite obere Finger 422 abwechselnd mit den elf ersten oberen Fingern 414 zeigt. Benachbarte erste und zweite obere Finger 414 und 424 sind jeweils durch einundzwanzig Lücken 430 getrennt. Selbstverständlich können die Anzahlen der ersten und der zweiten oberen Finger 414 und 424 sowie die der entsprechenden Lücken 430 variieren, ohne vom Umfang der vorliegenden Lehren abzuweichen.
In der gezeigten Ausführungsform wird die apodisierte Form des LCRF 405 ausgebildet, indem ein zweiter innerer Rand 428 des zweiten oberen Sammelleiters 422 in Bezug zu einem ersten inneren Rand 418 des ersten oberen Sammelleiters 412 variiert oder verdreht ist. In dem in 4 gezeigten Beispiel zeigt der zweite innere Rand 428 des zweiten oberen Sammelleiters unter einem Winkel weg von dem ersten inneren Rand 418 des ersten oberen Sammelleiters 412, so dass die Längen von benachbarten ersten und zweiten oberen Fingern 414 und 424 länger sind, wenn über der oberen Umrisselektrode 401 weitergehen (z.B. allgemein von unten nach oben in der veranschaulichenden Orientierung). Jedoch halten weder die ersten noch die zweiten oberen Finger 414 und 424 eine konstante Breite aufrecht, wenn sie sich längsweise von dem ersten und dem zweiten oberen Sammelleiter, respektive, erstrecken und die Lücken 430 halten eine konstante Breite aufrecht, wenn sie sich längsweise zwischen den ersten und den zweiten oberen Fingern 414 und 424 erstrecken. Die apodisierte Form kann somit durch einen gedrehten Winkel des zweiten inneren Randes 428 des zweiten oberen Sammelleiters 422 ausgebildet werden. Alternativ dazu kann die apodisierte Form durch Verdrehen des Winkels des ersten inneren Randes 418 des ersten oberen Sammelleiters 412 oder durch Verdrehen von sowohl dem ersten als auch dem zweiten inneren Rand 418 und 428 ausgebildet werden, ohne vom Umfang der vorliegenden Lehren abzuweichen.
Zum Zweck der Veranschaulichung und zur Erleichterung der Beschreibung stellt 4 ein gleichförmiges Muster dar, bei dem jeder der ersten oberen Finger 414 und der zweiten oberen Finger 424 eine konstante Breite entlang der Längsrichtung aufweist, und jede der Lücken 430, die benachbarte erste und zweite obere Finger 414 und 424 trennen, eine konstante Breite entlang der Längsrichtung aufweist. Des Weiteren hat jeder der ersten und der zweiten oberen Finger 414 und 424 die gleiche Fläche, so dass wenn sich die Länge der ersten und der zweiten oberen Finger 414 und 424 ändert, auch ihre entsprechenden Breiten sich entsprechend ändern, so dass sie diese gleiche Fläche aufrechterhalten. Derweil haben die Lücken 430 die gleichen Breiten. Ebenfalls zum Zweck der Veranschaulichung und Erleichterung der Beschreibung weisen die Endlücken 431 und 432 die gleichen Breiten auf und sind im Wesentlichen unter rechten Winkeln zu den Seiten der ersten und der zweiten oberen Finger 414 und 424, respektive, ausgebildet. Dementsprechend bewirkt der verdrehte zweite innere Rand 428 des zweiten oberen Sammelleiters 422, dass die aufeinanderfolgenden ersten und zweiten oberen Finger 414 und 424 nach außen verdreht sind, so dass die Seitenränder des zuunterst angeordneten ersten oberen Fingers 414 und des zuoberst angeordneten zweiten oberen Fingers 424 (die äußeren Rändern des LCRF 405 entsprechen) nicht parallel sind. Des Weiteren sind die distalen Enden von jedem der ersten und der zweiten oberen Finger 414 und 424 (die ebenfalls äußeren Rändern des LCRF 405 entsprechen) gleichermaßen unter Winkeln ausgebildet, um parallele äußere Ränder, respektive, zu vermeiden. Demgemäß weist der LCRF 405 eine apodisierte Form auf.
In einer veranschaulichenden Konfiguration kann jede der Lücken 430 eine konstante Breite von näherungsweise 3,0 µm aufweisen, kann jeder der ersten und der zweiten oberen Finger 414 und 424 eine konstante Breite von näherungsweise 3,5 µm aufweisen und kann jede der Endlücken 431 und 432 eine Breite von näherungsweise 2,5 µm aufweisen. Selbstverständlich können diese Abmessungen variieren, um einzigartige Vorteile für irgendeine bestimmte Situation bereitzustellen oder um spezifische Anwendungserfordernisse von verschiedenartigen Implementierungen zu erfüllen, so wie das für einen Fachmann offensichtlich wäre.
Die obere Umrisselektrode 401 ist über einer piezoelektrischen Schicht 240, von der Teile durch die Lücken 430 in 4 sichtbar sind, ausgebildet. Die piezoelektrische Schicht 240 ist entweder auf einer einzelnen Bodenelektrode oder Bodenplatte (nicht gezeigt) oder auf einer Bodenumrisselektrode (nicht gezeigt), die eine erste und eine zweite untere Kammelektrode in einer ähnlichen Weise kombiniert, wie das oben im Hinblick auf die obere Umrisselektrode 401 beschrieben ist, ausgebildet.
5 ist ein Schaubild, das einen allgemeinen Algorithmus zeigt zum Entwerfen einer LCRF-Vorrichtung, die einen LCRF mit einer apodisierten Form aufweist, auf der Grundlage von verdrehten inneren Rändern der Elektrodensammelleiter, wie etwa bei dem oben besprochenen LCRF 405, gemäß einer repräsentativen Ausführungsform.
Mit Verweis auf 5 ist eine anfänglich nicht-apodisierte Umrissform eines LCRF durch das Bezugszeichen 503 angedeutet. Zum Zweck der Veranschaulichung und Erleichterung der Beschreibung ist die anfänglich nicht-apodisierte Form 503 als ein Rechteck gezeigt, das zwei Sätze von parallelen Rändern mit der gleichen Länge aufweist. Der rechte Rand 528' der anfänglich nicht-apodisierten Form 503 kann dem inneren Rand eines Sammelleiters eines nicht-apodisierten LCRF, wie etwa die in 1 gezeigte LCRF-Vorrichtung 100, entsprechen. Der rechte Rand 528' erstreckt sich zwischen einem anfänglich unteren Eckpunkt P1' und einem anfänglich oberen Eckpunkt P2'.
Um einen LCRF mit einer apodisierten Form zu erhalten, wird der anfänglich untere Eckpunkt P1' an dem unteren Eckpunkt P1, angedeutet durch Koordinaten (P1X, P1Y) neu angeordnet, und der anfänglich obere Eckpunkt P2' wird an dem oberen Eckpunkt P2, angedeutet durch Koordinaten (P2X, P2Y), neu angeordnet. Die entsprechenden Koordinaten können beispielsweise nutzerbestimmte Werte sein. In der gezeigten Veranschaulichung sind die Koordinaten P1X und P1Y des unteren Eckpunkts P1 beide negative Zahlen (bei Verwendung des anfänglichen unteren Eckpunkts P1' als Referenz) und die Koordinaten P2X und P2Y des oberen Eckpunkts P2 sind positive und negative Zahlen, respektive (bei Verwendung des anfänglich oberen Eckpunkts P2' als die Referenz). Dann kann eine Linie, die durch den unteren und den oberen Eckpunkt P1 und P2 verläuft, berechnet werden, wobei die Linie einem verdrehten rechten Rand 528 entspricht. Nachdem beispielsweise die Koordinaten des unteren und des oberen Eckpunkts P1 und P2 bestimmt sind, werden dann alle anderen Punkte, die die rechte Seite des LCRF begrenzen (oder definieren), berechnet, indem sie auf der Linie angeordnet werden, und zwar unter der Randbedingung, dass die Fläche von jedem Finger des apodisierten LCRF festgesetzt ist und gleich ist wie die Fläche des entsprechenden Fingers des ursprünglichen LCRF, der die nicht-apodisierte Form 503 aufweist. Der verdrehte rechte Rand 528 kann einem inneren Rand eines verdrehten Sammelleiters des apodisierten LCRF entsprechen, wie etwa dem zweiten inneren Rand 428 des zweiten oberen Sammelleiters 422, der in 4 gezeigt ist.
Die 6A und 6B sind auf eine LCRF-Vorrichtung mit einer einzelnen Bodenelektrode gerichtet und die 7A und 7B sind auf eine LCRF-Vorrichtung mit einer interdigitalen Bodenumrisselektrode gerichtet. Zum Zwecke der Veranschaulichung und zur Erleichterung der Beschreibung haben die in den 6A und 6B und den 7A und 7B gezeigten LCRF-Vorrichtungen LCRFs mit herkömmlich apodisierten Formen, auf der Grundlage von sich verändernden Lückenbreiten, wovon ein Beispiel oben mit Verweis auf die 2 besprochen ist. Es wird jedoch verstanden, dass die allgemeinen Beschreibungen auf irgendeine hierin besprochene Ausführungsform anwendbar sind, z.B. wo ebenfalls herkömmlich apodisiert geformte LCRFs durch Verändern der Breiten von Elektrodenfingern in der Längsrichtung erhalten werden, so wie das oben mit Verweis auf die 3 besprochen ist, und/oder durch erfindungsgemäßes Verdrehen der LCRF-Ränder (im Wesentlichen entsprechend den inneren Rändern von zumindest einem von dem ersten und dem zweiten oberen Sammelleiter), wie das oben mit Verweis auf die 4 und 5 besprochen ist.
Genauer gesagt ist 6A eine Ansicht von oben auf einen LCRF, der ein oberes verschachteltes Muster von den ersten und den zweiten oberen Fingern, das eine herkömmlich apodisierte Form hat, aufweist und 6B ist eine Querschnittsansicht des LCRF in 6A, die entlang der Linie A-A' genommen ist. Die 6A und 6B zeigen folglich eine unsymmetrische (single-ended) Filterkonfiguration.
Mit Verweis auf die 6A und 6B umfasst eine LCRF-Vorrichtung 600 eine obere Umrisselektrode 601, die eine erste obere Kammelektrode 610 und eine obere Kammelektrode 620 kombiniert. Die erste obere Kammelektrode 610 umfasst einen ersten oberen Sammelleiter 620 und zwei erste obere Finger 614, die sich in einer ersten Richtung von dem ersten oberen Sammelleiter 612 erstrecken. Die ersten oberen Finger 614 sind durch einen ersten Raum 616 voneinander getrennt. Die zweite obere Kammelektrode 620 umfasst einen zweiten oberen Sammelleiter 624 und zwei zweite obere Finger 624, die sich in einer zweiten Richtung von dem zweiten oberen Sammelleiter 622 erstrecken, wobei die zweite Richtung im Wesentlichen entgegengesetzt zu der ersten Richtung ist. Die zweiten oberen Finger 624 sind durch einen zweiten Raum 626 voneinander getrennt. Die ersten oberen Finger 614 erstrecken sich in den zweiten Raum 626 und die zweiten oberen Finger 624 erstrecken sich in den ersten Raum 616, um ein oberes ineinander geschachteltes Muster entsprechend dem LCRF 605 auszubilden. Der LCRF 605 umfasst folglich abwechselnd erste und zweite obere Finger 614 und 624, die durch Lücken (oder Abstände) 630 getrennt sind. Wie oben erwähnt, hat der LCRF 605 eine apodisierte Form, indem die Breiten der Lücken 630 in einer Längsrichtung variieren. Es können jedoch auch andere Mittel zum Erhalten einer apodisierten Form, für die oben Beispiele beschrieben sind, aufgenommen werden, ohne vom Umfang der vorliegenden Lehren abzuweichen.
In der gezeigten Ausführungsform ist der erste obere Sammelleiter 612 mit „Signal“ bezeichnet und ist der zweite obere Sammelleiter 622 mit „potentialfrei“ bezeichnet. Dies deutet an, dass ein elektrisches Signal an dem ersten oberen Sammelleiter 612 angelegt wird, das unter den ersten oberen Fingern 614 der ersten oberen Kammelektrode 610 Mason-Moden anregt. Wie oben erwähnt, sind die Mason-Moden einer Streuung an den Rändern der ersten und der zweiten oberen Kammelektrode 610 ausgesetzt, und erzeugen unechte (oder falsche) Moden in den ersten oberen Fingern 614 und deren Lücken 630. Die unechten Moden in den Lücken 630 breiten sich zu den potentialfreien zweiten oberen Fingern 624 der zweiten oberen Kammelektrode 620 aus, was in den zweiten oberen Fingern 624 eine Bewegung anregt. Das heißt, die Bewegung wird durch Stapel-Eigenmoden (stack eigen-modes) in den Lücken 630 zwischen den ersten oberen Fingern 614, die sich zu den zweiten oberen Fingern 624 ausbreiten, angeregt. Durch die angeregte Bewegung der piezoelektrischen Schicht 240 wird eine Spannung erzeugt, die als ein übertragenes Signal abgegriffen wird.
Die obere Umrisselektrode 601 ist auf einer piezoelektrischen Schicht 240 ausgebildet, die auf einer Bodenelektrode 650 ausgebildet ist, wie insbesondere in 6B gezeigt. Wenn man von der oberen Ebene aus betrachtet, wie in 6A, ist ein Umriss der Bodenelektrode 650 (durch die obere Umrisselektrode 602 und die piezoelektrische Schicht 240) als eine Umrisslinie gezeigt. Die Querschnitte der ineinander verschachtelten ersten und zweiten oberen Finger 614 und 624 sind in der Reihenfolge eines ersten oberen Fingers 614 (was ein Signal tragender Elektrodenfinger ist), einer Lücke 630, eines zweiten oberen Fingers 624 (was ein potentialfreier Elektrodenfinger ist), einer Lücke 630, eines ersten oberen Fingers 614, einer Lücke 630 und eines zweiten oberen Fingers 624 angeordnet. In der gezeigten Ausführungsform ist die Bodenelektrode 650 eine einzelne Elektrode, die eine Ebene ausbildet, auf der eine piezoelektrische Schicht 240 ausgebildet ist. Die Bodenelektrode 640 kann beispielsweise eine Bodenplatte sein. Das Ausbilden der Bodenelektrode 650 vereinfacht den Herstellungsprozess, weil das Musterbilden und die Ätzschritte nur auf der oberen Oberfläche der piezoelektrischen Schicht 240 ausgeführt zu werden brauchen, um die verschiedenen Merkmale der oberen Umrisselektrode 601 auszubilden.
In ähnlicher Weise ist 7A eine Ansicht von oben auf einen LCRF, der ein oberes verschachteltes Muster von den ersten und den zweiten oberen Fingern aufweist (und von dem angenommen wird, dass er eine herkömmlich apodisierte Form hat), und 7B ist eine Querschnittsansicht des LCRF in der 7A, die entlang der Linie A-A' genommen ist. Wie in 7B gezeigt, ist jedoch die Unterplattenelektrode (oder Bodenplatte) durch ein anderes (unteres) verschachteltes Muster ersetzt, wie das unten besprochen wird. Die 7A und 7B zeigen somit eine differentielle Filterkonfiguration.
Mit Verweis auf die 7A und 7B umfasst eine LCRF-Vorrichtung 700 eine obere Umrisselektrode 701, die eine erste Kammelektrode 710 und eine zweite Kammelektrode 720 kombiniert. Die erste obere Kammelektrode 710 umfasst einen ersten oberen Sammelleiter 712 und zwei erste obere Finger 714, die sich in einer ersten Richtung von dem ersten oberen Sammelleiter 712 erstrecken. Die ersten oberen Finger 714 sind durch einen ersten Raum 716 voneinander getrennt. Die zweite obere Kammelektrode 720 umfasst einen zweiten oberen Sammelleiter 722 und zwei zweite obere Finger 724, die sich in einer zweiten Richtung von dem zweiten oberen Sammelleiter 722 erstrecken, wobei die zweite Richtung im Wesentlichen entgegengesetzt zu der ersten Richtung ist. Die zweiten oberen Finger 724 sind durch einen zweiten Raum 726 voneinander getrennt. Die ersten oberen Finger 714 erstrecken sich in den zweiten Raum 726, und die zweiten oberen Finger 724 erstrecken in den ersten Raum 716, um ein oberes ineinander geschachteltes Muster entsprechend dem LCRF 705 auszubilden. Der LCRF 705 umfasst folglich abwechselnd erste und zweite obere Finger 714 und 724, die durch Zwischenräume 730 getrennt sind. Wie oben erwähnt, hat der LCRF 705 eine apodisierte Form, dadurch dass Breiten der Lücken 730 in einer Längsrichtung verändert werden. Es können jedoch andere Mittel zum Erhalten einer apodisierten Form, wovon Beispiele oben beschrieben sind, aufgenommen werden, ohne vom Umfang der vorliegenden Lehren abzuweichen.
In der gezeigten Ausführungsform ist der erste obere Sammelleiter 712 mit „Signal“ bezeichnet und ist der zweite obere Sammelleiter 722 mit „potentialfrei 1“ bezeichnet. Dies deutet an, dass ein elektrisches Signal an dem ersten oberen Sammelleiter 712 angelegt ist, das unter den ersten oberen und unteren Fingern 712 und 764 Mason-Moden anregt, und letztendlich zu einer angeregten Bewegung in den zweiten oberen und unteren Fingern 724 und 774 führt, wie oben besprochen.
Die obere Umrisselektrode 701 ist auf einer piezoelektrischen Schicht 240 ausgebildet, die auf einer unteren Umrisselektrode 705 ausgebildet ist, wie insbesondere in 7B gezeigt, obwohl Merkmale der unteren Umrisselektrode 750 auch durch die obere Umrisselektrode 701 in der 7A gezeigt sind. Die Querschnitte der ineinander verschachtelten ersten und zweiten oberen Finger 714 und 724 sind auf einer oberen Oberfläche der piezoelektrischen Schicht 240 in der Reihenfolge eines ersten oberen Fingers 714 (der ein Signal tragender Elektrodenfinger ist), einer Lücke 730, eines zweiten oberen Fingers 724 (der ein potentialfreier Elektrodenfinger ist), einer Lücke 730, eines ersten oberen Fingers 714, einer Lücke 730 und eines zweiten oberen Fingers 724 angeordnet.
In der gezeigten Ausführungsform kombiniert auch die untere Umrisselektrode 750 mehrere Kammelektroden, die als erste untere Kammelektrode 760 und zweite untere Kammelektrode 770 gezeigt sind. Die erste untere Kammelektrode 760 umfasst einen ersten unteren Sammelleiter 762 und einen ersten unteren Finger 764, der sich von dem ersten unteren Sammelleiter 762 erstreckt und dann unter einem der ersten oberen Finger 714 unter einem Winkel verläuft. Die zweite untere Kammelektrode 770 umfasst einen zweiten unteren Sammelleiter 772 und einen zweiten unteren Finger 774, der sich von dem zweiten unteren Sammelleiter 772 weg erstreckt und dann unter einem der zweiten oberen Finger 724 unter einem Winkel verläuft. Der erste und der zweite untere Finger 764 und 774 sind durch eine Lücke 780 getrennt, die im Wesentlichen die gleiche ist wie die Lücke 730, die benachbarte erste und zweite obere Finger 714 und 724 trennt, um ein unteres ineinander geschachteltes Muster entsprechend der oberen Umrisselektrode 701 des LCRF 705 auszubilden. Mit anderen Worten, jeder der ersten oberen Finger 714 und der ersten unteren Finger 764 haben im Wesentlichen die gleiche Form und überlappen im Wesentlichen miteinander, und jeder der zweiten oberen Finger 724 und der zweiten unteren Finger 774 haben ebenfalls im Wesentlichen die gleiche Form und überlappen im Wesentlichen miteinander.
Die gemusterte untere Umrisselektrode 750 kann durch Ablagern und Muster ausbilden in einer Schicht eines Metallmaterials auf dem geformten Substrat, das, beispielsweise eine Luft-Ausnehmung aufweist, ausgebildet werden. Die gemusterte untere Umrisselektrode 750 kann eingeebnet werden, die piezoelektrische Schicht 240 kann auf der eingeebneten unteren Umrisselektrode 750 abgelagert werden und die obere Umrisselektrode 701 kann auf der piezoelektrischen Schicht 240 abgelagert und gemustert werden. Beispielsweise können in einer Ausführungsform die Herstellungsschritte ein Ätzen einer Ausnehmung (swimming pool) in dem Substrat, ein Ausfüllen der Ausnehmung mit Opfermaterial (z.B. Phosphosilikat-Glas (PSG)) und ein Einebnen des Substrats und des Opfermaterials umfassen. Ein leitfähiges Material (z.B. Molybdän (Mo)) wird auf dem eingeebneten Substrat und dem Opfermaterial abgelagert und gemustert, um die unteren Finger auszubilden. Zwischenräume zwischen den unteren Fingern werden beispielsweise mit PSG aufgefüllt, und das Mo und das PSG werden eingeebnet. Ein piezoelektrisches Material (z.B. Aluminiumnitrid (AIN)) wird auf der unteren Umrisselektrode 705 abgelagert, um die piezoelektrische Schicht auszubilden. Ein leitfähiges Material (z.B. Mo) wird auf der piezoelektrischen Schicht 240 abgelagert, und gemustert, um die oberen Finger auszubilden. Das PSG in der Vertiefung (swimming pool) wird ausgelöst (Auslösen der Membrane), was auch das PSG von zwischen den unteren Fingern entfernt, wodurch das Elektrodenmuster der unteren Umrisselektrode 705 erzeugt wird, wie dies in der 7 gezeigt ist. Verschiedenartige illustrative Herstellungstechniken für eine Luftausnehmung in einem Substrat sind in US 7,345,410 B2 beschrieben.
In der gezeigten Ausführungsform ist der erste untere Sammelleiter 762 mit „Erde“ bezeichnet und der zweite untere Sammelleiter 772 ist mit „potentialfrei 2“ bezeichnet. Dies deutet an, dass der erste untere Sammelleiter elektrisch geerdet wird, während das elektrische Signal an dem ersten oberen Sammelleiter 712 angelegt wird. Das elektrische Signal regt Mason-Moden zwischen den ersten oberen und unteren Finger 714 und 764 an und führt letztendlich zum Anregen einer Bewegung in dem Gebiet, wo die zweiten oberen und unteren Finger 724 und 774 überlappen. Eine mechanische Bewegung erzeugt ein differentielles elektrisches Signal in den zweiten oberen und unteren Fingern 724 und 774, das auf dem zweiten oberen und unteren Sammelleiter 722 und 772 gesammelt wird, was durch potentialfrei 1 und potentialfrei 2 in den 7A und 7B angedeutet ist, respektive. Weil die gezeigte Ausführungsform eine Metallschicht umfasst, welche die untere Umrisselektrode 750 ausbildet, sind zum Zweck der Veranschaulichung die Verbindungen der oberen Umrisselektrode 701 und der unteren Umrisselektrode 750 zu der Oberseite und der Unterseite der LCRF-Vorrichtung 700 gezogen. Dementsprechend umfasst die LCRF-Vorrichtung 700 einen apodisierten LCRF (LCRF 705), zu dem von der oberen Umrisselektrode 701 und der unteren Umrisselektrode 750 beigetragen wird.
Ebenso, wie oben erwähnt und gemäß verschiedenartiger Ausführungsformen, kann der LCRF 705 eine apodisierte Form aufweisen, die beispielsweise erzielt wird, indem die Breiten der Lücken 730 und 780 in einer Längsrichtung gleichzeitig variiert sind, wie dies in den 7A und 7B gezeigt ist. Jedoch können andere Mittel zum Erhalten einer apodisierten Form, wovon Beispiele oben beschrieben sind, aufgenommen werden, ohne vom Umfang der vorliegenden Lehren abzuweichen.
8 ist ein Schaubild, das eine Simulation veranschaulicht, die ein 3D-Finite-Elemente-Verfahren (3D-FEM) verwendet, wobei ein Einfügungsverlust (IL, insertion loss) als eine Funktion der Frequenz dargestellt ist, für einen herkömmlichen LCRF im Vergleich zu einem LCRF mit einer apodisierten Form, gemäß einer repräsentativen Ausführungsform, in einer herkömmlichen Anordnung mit einem Band-1 Empfänger (Rx)- und einem Transmitter (Tx)-Durchlassband. Das heißt, 8 veranschaulicht allgemein hohe IL-Werte in einem Rx-Band (Durchlassband) und niedrige IL-Werte in einem Tx-Band (Stopp-Band) eines herkömmlichen, nicht-apodisierten LCRF und eines apodisierten LCRF, der entwickelt wurde, um eine RF-Signalfilterung vor einem Band-1 Rx-Leistungsverstärker bereitzustellen, gemäß einer repräsentativen Ausführungsform. IL ist auf der y-Achse in Dezibel (dB) dargestellt, und Frequenzen der Signale, die in den LCRFs eingegeben werden, sind auf der x-Achse in GHz dargestellt.
In dem Beispiel der 8 deutet die Kurve 810 ein ideales Tx-Spektrum an und die Kurve 820 deutet ein ideales Rx-Spektrum von beispielsweise Duplexer-Filtern an. Die Kurven 830 und 840 zeigen Spektren von LCRFs, die als Empfangssignalfilter verwendet werden, die allgemein Signale mit Frequenzen in einem Empfangsdurchlassband (z.B. etwa 2,01 GHz bis etwa 2,28 GHz) durchlassen und Signale mit Frequenzen außerhalb des Empfangsdurchlassbandes blockieren. Die blockierten Signale umfassen allgemein Signale, die Frequenzen in dem Übertragungsdurchlassband (z.B. etwa 1,80 GHz bis etwa 2,09 GHz) umfassen. Die Kurve 830 entspricht einem herkömmlichen LCRF und die Kurve 840 entspricht einem LCRF mit einer apodisierten Form, gemäß einer repräsentativen Ausführungsform.
Jede der LCRF-Vorrichtungen, die zum Erzeugen der 8 verwendet wurden, umfasst eine ebene Bodenelektrode, die aus Mo mit einer Dicke von näherungsweise 3000 Å ausgebildet ist, und eine piezoelektrische Schicht, die aus AIN mit einer Dicke von näherungsweise 10.300 Å ausgebildet ist. Eine obere Umrisselektrode ist auf der piezoelektrischen Schicht ausgebildet und umfasst erste und zweite Kammelektroden. Die erste und die zweite Kammelektrode enthalten elf erste obere Finger und elf zweite obere Finger, die sich von ersten und zweiten oberen Sammelleitern, respektive, erstrecken, um ein ineinander verschachteltes Muster gemäß den LCRFs auszubilden. Die ersten und die zweiten oberen Finger sowie der erste und der zweite obere Sammelleiter können beispielsweise aus Mo ausgebildet sein. In dem herkömmlichen LCRF hat jeder von den ersten und den zweiten oberen Fingern eine Breite von näherungsweise 3,0 µm, und jede Lücke, die die ersten und die zweiten oberen Finger trennt, hat eine Breite von näherungsweise 3,0 µm. In dem LCRF mit einer apodisierten Form, gemäß einer repräsentativen Ausführungsform (z.B. ähnlich wie der oben mit Verweis auf die 2 besprochene LCRF 205) hat jeder von den ersten und den zweiten oberen Fingern eine (konstante) Breite von näherungsweise 3,0 µm, und jede Lücke, die die ersten und zweiten oberen Finger trennt, hat eine Breite, die sich entlang der Länge der ersten und der zweiten oberen Finger von näherungsweise 3,0 µm auf näherungsweise 2,5 µm verändert.
Wie das durch die Kurven 830 und 840 in 8 gezeigt wird, stellen der herkömmliche LCRF und der apodisierte LCRF ähnliche Durchlassbänder bereit. Wie das von der Kurve 830 angezeigt wird, erzeugt jedoch der herkömmliche LCRF eine Anzahl von Spitzen (bzw. Peaks) außerhalb des Durchlassbandes (d.h. in dem Stopp-Band), insbesondere in einem Bereich, der durch das Bezugszeichen 850 angedeutet ist. Im Vergleich dazu und wie das durch die Kurve 840 angezeigt wird, unterdrückt der apodisierte LCRF diese Spitzen, so dass ein effizienteres und zuverlässigeres Filtern von ungewünschten Signalen, die von dem Tx-Leistungsverstärker herrühren, bereitgestellt ist.
In verschiedenen Ausführungsformen können die Größen und/oder Materialien der verschiedenen Merkmale variieren, um einzigartige Vorteile für eine bestimmte Situation bereitzustellen oder um anwendungsspezifische Entwurfsanforderungen von verschiedenartigen Implementierungen zu erfüllen, wie das für einen Fachmann offensichtlich wäre. Des Weiteren, während hierin verschiedene Ausführungsformen offenbart sind, würde es ein Fachmann wertschätzen, dass viele Variationen gemäß der vorliegenden Lehren möglich sind und innerhalb des Schutzumfangs des beigefügten Anspruchssatzes bleiben. Daher sollte verstanden werden, dass die obigen Ausführungsformen nicht beschränkend, sondern veranschaulichend sind.

Claims

Eine lateral gekoppelte Resonator-Filtervorrichtung aufweisend: eine Bodenelektrode (650) oder eine Bodenebene; eine piezoelektrische Schicht (240), die auf der Bodenelektrode (650) oder auf der Bodenebene angeordnet ist; und eine obere Umrisselektrode (401), die auf der piezoelektrischen Schicht (240) angeordnet ist, wobei die obere Umrisselektrode (401) folgendes aufweist: eine erste obere Kammelektrode (410), die einen ersten Sammelleiter (412) und eine Mehrzahl von ersten oberen Fingern (414), die sich von dem ersten Sammelleiter (412) in einer ersten Richtung erstrecken, aufweist; und eine zweite obere Kammelektrode (420), die einen zweiten Sammelleiter (422) und eine Mehrzahl von zweiten oberen Fingern (424), die sich von dem zweiten Sammelleiter (422) in einer zweiten Richtung erstrecken, aufweist, wobei die zweite Richtung entgegengesetzt zu der ersten Richtung ist, so dass die ersten und die zweiten oberen Finger (414 und 424) ein oberes ineinander geschachteltes Muster ausbilden, das einen akustischen Filter mit einer apodisierten Form bereitstellt, wobei der erste obere Sammelleiter (412) einen ersten inneren Rand (418) aufweist, von dem die Mehrzahl der ersten oberen Finger (414) sich in der ersten Richtung erstrecken, und der zweite obere Sammelleiter (422) einen zweiten inneren Rand (428) aufweist, von dem die Mehrzahl der zweiten oberen Finger (424) sich in der zweiten Richtung erstrecken, dadurch gekennzeichnet, dass die apodisierte Form des akustischen Filters durch den ersten inneren Rand (418), der in Bezug zu dem zweiten inneren Rand (428) verdreht ist, ausgebildet ist.
Die Vorrichtung gemäß Anspruch 1, wobei die ersten und die zweiten oberen Finger (414 und 424) erste und zweite Breiten, respektive, aufweisen, und wobei die apodisierte Form des akustischen Filters durch zumindest eine von der ersten und der zweiten Breite, die entlang einer entsprechenden einen von der ersten und der zweiten Richtung variiert, ausgebildet ist.
Die Vorrichtung gemäß Anspruch 2, wobei die zumindest eine von der ersten und der zweiten Breite in der entsprechenden einen von der ersten und der zweiten Richtung zunimmt.
Die Vorrichtung gemäß Anspruch 2, wobei die zumindest eine von der ersten und der zweiten Breite in der entsprechenden einen von der ersten und der zweiten Richtung abnimmt.
Die Vorrichtung gemäß Anspruch 1, wobei die ersten und die zweiten oberen Finger (414 und 424) durch Lücken (430), respektive, getrennt sind, und wobei die apodisierte Form des akustischen Filters durch zumindest eine Lücke (430), deren Breite zwischen benachbarten ersten und zweiten oberen Fingern (414 und 424) entlang einer von der ersten und der zweiten Richtung variiert, ausgebildet ist.
Die Vorrichtung gemäß Anspruch 1, wobei die apodisierte Form des akustischen Filters ferner durch zumindest eine von der ersten und der zweiten Breite, die entlang einer entsprechenden einen von der ersten und der zweiten Richtung variiert, oder durch zumindest eine Lücke (430), deren Breite zwischen benachbarten ersten und zweiten oberen Fingern (414 und 424) entlang einer von der ersten und der zweiten Richtung variiert, ausgebildet ist.
Die Vorrichtung gemäß Anspruch 1, wobei die erste und die zweite obere Sammelschiene (412 und 422) auf Masse aufgeladen sind, so dass die erste und die zweite obere Sammelschiene (412 und 422) Resonanzfrequenzen aufweisen, die von einer Resonanzfrequenz der ersten und der zweiten oberen Finger (414 und 424), die das ineinander geschachtelte Muster ausbilden, verschieden sind.
Die Vorrichtung gemäß Anspruch 1, wobei die erste obere Elektrode eine Signalelektrode ist, an der ein elektrisches Signal angelegt wird, und die zweite Elektrode eine potentialfreie Elektrode ist, in der eine Bewegung in Lücken (430) zwischen den ersten oberen Fingern (414) durch Stapel-Eigenmoden, die sich zu den zweiten oberen Fingern (424) ausbreiten, angeregt wird.
Die Vorrichtung gemäß Anspruch 1, wobei die Bodenelektrode (650) eine Bodenebene aufweist, so dass die Vorrichtung ein unsymmetrischer Filter ist.
Die Vorrichtung gemäß Anspruch 1, wobei die untere Umrisselektrode (750) folgendes aufweist: eine erste untere Kammelektrode (760), die einen ersten unteren Sammelleiter (762) und mindestens einen ersten unteren Finger (764), der sich in der ersten Richtung parallel zu mindestens einem von der Mehrzahl der ersten oberen Finger (414) erstreckt, aufweist; und eine zweite untere Kammelektrode (770), die einen zweiten unteren Sammelleiter (772) und mindestens einen zweiten unteren Finger (774), der sich in der zweiten Richtung parallel zu mindestens einem von der Mehrzahl der zweiten oberen Finger (424) erstreckt, aufweist, so dass die ersten und die zweiten unteren Finger (764 und 774) ein unteres ineinander geschachteltes Muster ausbilden, welches das obere ineinander geschachtelte Muster überlappt und den akustischen Filter mit der apodisierten Form bereitstellt.
Die Vorrichtung gemäß Anspruch 10, wobei die Vorrichtung ein differentieller Filter ist.