DE102021209875A1

DE102021209875A1 - Akustische volumenwellenvorrichtung mit erhöhter rahmenstruktur

Info

Publication number: DE102021209875A1
Application number: DE102021209875.4A
Authority: DE
Inventors: Benfeng Zhang; Jiansong LIU; Benjamin Paul Abbott; Kwang Jae Shin; Alexandre Augusto SHIRAKAWA
Original assignee: Skyworks Global Pte Ltd
Current assignee: Skyworks Global Pte Ltd
Priority date: 2020-09-18
Filing date: 2021-09-08
Publication date: 2022-03-24
Also published as: JP2022051527A; KR20220037983A; GB2601042A; CN114204912A; US20220094335A1; US20220094324A1; US20220094323A1; TW202230972A

Abstract

Aspekte dieser Offenbarung beziehen sich auf eine akustische Volumenwellenvorrichtung mit einem erhöhten Rahmen mehrfacher Steilheitsgrade. Die akustische Volumenwellenvorrichtung umfasst eine erste Elektrode, eine zweite Elektrode, eine piezoelektrische Schicht, welche zwischen der ersten Elektrode und der zweiten Elektrode angeordnet ist, und eine erhöhte Rahmenstruktur mehrfacher Steilheitsgrade, welche dazu ausgelegt ist, laterale Energieabflüsse von einer akustisch aktiven Hauptregion der akustischen Volumenwellenvorrichtung zu verringern. Die erhöhte Rahmenstruktur mehrfacher Steilheitsgrade ist auf gegenüberliegenden Seiten verjüngt.

Description

QUERVERWEIS AUF PRIORITÄTSANMELDUNG
Jedwede Anmeldung, deren ausländische oder inländische Priorität in Anspruch genommen wird, wie im Anmeldeantrag der vorliegenden Anmeldung angegeben, wird hiermit durch Inbezugnahme gemäß 37 C.F.R. § 1.57 mitaufgenommen. Diese Anmeldung nimmt die Priorität der vorläufigen U.S. Patentanmeldung Nr. 63/080,530 in Anspruch, eingereicht am 18. September 2020 und betitelt mit „BULK ACOUSTIC WAVE DEVICE WITH RAISED FRAME STRUCTURE,“ deren Offenbarungsgehalt durch Bezugnahme hierin in seiner Gesamtheit mitaufgenommen wird.
HINTERGRUND
Technisches Gebiet
Ausführungsformen dieser Offenbarung beziehen sich auf akustische Wellenvorrichtungen und insbesondere auf akustische Volumenwellenvorrichtungen.
Beschreibung verwandter Technologie
Akustische Wellenfilter können in elektronischen Hochfrequenzsystemen eingesetzt werden. Beispielsweise können Filter in einem Hochfrequenz-Frontend eines Mobiltelefons akustische Wellenfilter beinhalten. Ein akustischer Wellenfilter kann ein Hochfrequenzsignal filtern. Ein akustischer Wellenfilter kann ein Bandpassfilter sein. Eine Vielzahl akustischer Wellenfilter kann als Multiplexer angeordnet sein. Beispielsweise können zwei akustische Wellenfilter als Duplexer angeordnet werden.
Ein akustischer Wellenfilter kann eine Vielzahl von akustischen Wellenresonatoren aufweisen, die so angeordnet sind, dass sie ein Hochfrequenzsignal filtern. Beispielhafte akustische Wellenfilter weisen akustische Oberflächenwellenfilter („surface acoustic wave“, SAW) und akustische Volumenwellenfilter („bulk acoustic wave“, BAW) auf. BAW-Filter umfassen BAW-Resonatoren. Beispielhafte BAW-Resonatoren weisen akustische Dünnschichtvolumenresonatoren („film bulk acoustic wave resonators“, FBARs) und oberflächenmontierte Resonatoren („solidly mounted resonators“, SMRs) auf. Bei BAW-Resonatoren propagieren akustische Wellen im Volumen einer piezoelektrischen Schicht.
Bei BAW-Vorrichtungen ist es im Allgemeinen wünschenswert einen hohen Qualitätsfaktor (Q) zu erreichen. Q kann in BAW-Vorrichtungen allerdings aufgrund von Herstellungsvariationen und/oder anderer Gründe variieren.
ZUSAMMENFASSUNG BESTIMMTER ASPEKTE DER ERFINDUNG
Die in den Ansprüchen beschriebenen Innovationen weisen jeweils mehrere Aspekte auf, von denen keiner allein für seine wünschenswerten Eigenschaften verantwortlich ist. Ohne den Umfang der Ansprüche einzuschränken, werden nun einige markante Merkmale dieser Offenbarung kurz beschrieben.
Ein Aspekt dieser Offenbarung betrifft eine akustische Volumenwellenvorrichtung mit einem erhöhten Rahmen mehrfacher Steilheitsgrade. Die akustische Volumenwellenvorrichtung umfasst eine erste Elektrode, eine zweite Elektrode, eine piezoelektrische Schicht, welche zwischen der ersten Elektrode und der zweiten Elektrode angeordnet ist, und eine erhöhte Rahmenstruktur mehrfacher Steilheitsgrade, welche dazu ausgelegt ist, laterale Energieabflüsse von einer akustisch aktiven Hauptregion der akustischen Volumenwellenvorrichtung zu verringern. Die erhöhte Rahmenstruktur mehrfacher Steilheitsgrade ist auf gegenüberliegenden Seiten verjüngt. Die akustische Volumenwellenvorrichtung ist dazu ausgelegt, eine akustische Volumenwelle zu erzeugen.
Die erhöhte Rahmenstruktur mehrfacher Steilheitsgrade kann die akustisch aktive Hauptregion der akustischen Volumenwellenvorrichtung in Draufsicht umschließen. Die erhöhte Rahmenstruktur mehrfacher Steilheitsgrade kann einen Bereich ohne Neigung zwischen zwei Bereichen mit Neigung aufweisen. Die erhöhte Rahmenstruktur mehrfacher Steilheitsgrade kann im Wesentlichen aus geneigten Bereichen bestehen.
Die erhöhte Rahmenstruktur mehrfacher Steilheitsgrade kann eine Vielzahl erhöhter Rahmenschichten aufweisen. Die Vielzahl erhöhter Rahmenschichten kann eine erste erhöhte Rahmenschicht und eine zweite erhöhte Rahmenschicht aufweisen. Die zweite erhöhte Rahmenschicht kann sich über die erste erhöhte Rahmenschicht auf den gegenüberliegenden Seiten hinaus erstrecken. Die erste erhöhte Rahmenschicht kann eine geringere akustische Impedanz als die piezoelektrische Schicht und/oder die zweite erhöhte Rahmenschicht aufweisen. Die erste erhöhte Rahmenschicht kann eine Oxidschicht sein, und die zweite erhöhte Rahmenschicht kann metallisch sein. Die erste erhöhte Rahmenschicht kann eine Siliziumdioxidschicht sein, und die zweite erhöhte Rahmenschicht kann metallisch sein. Die erste erhöhte Rahmenschicht kann zwischen der ersten und der zweiten Elektrode angeordnet sein. Die zweite Elektrode kann in manchen Varianten zwischen der ersten und der zweiten erhöhten Rahmenschicht angeordnet sein. Die zweite erhöhte Rahmenschicht kann einen ersten Verjüngungswinkel auf einer ersten Seite und einen zweiten Verjüngungswinkel auf einer zweiten Seite aufweisen, wobei der erste und der zweite Verjüngungswinkel in einem Bereich zwischen 5° und 45° liegen.
Die erhöhte Rahmenstruktur mehrfacher Steilheitsgrade kann eine in Bezug auf die piezoelektrische Schicht konvexe Struktur sein.
Die akustische Volumenwellenvorrichtung kann ein akustischer Dünnschichtvolumenresonator sein.
Ein weiterer Aspekt dieser Offenbarung betrifft einen akustischen Wellenfilter mit einer akustischen Volumenwellenvorrichtung mit einem erhöhten Rahmen mehrfacher Steilheitsgrade. Der akustische Wellenfilter umfasst eine akustische Volumenwellenvorrichtung und mindestens eine zusätzliche akustische Volumenwellenvorrichtung, die gemeinsam dazu ausgelegt sind, ein Hochfrequenzsignal zu filtern. Die akustische Volumenwellenvorrichtung umfasst eine erste Elektrode, eine zweite Elektrode, eine piezoelektrische Schicht, welche zwischen der ersten Elektrode und der zweiten Elektrode angeordnet ist, und eine erhöhte Rahmenstruktur mehrfacher Steilheitsgrade, welche dazu ausgelegt ist, laterale Energieabflüsse von einer akustisch aktiven Hauptregion der akustischen Volumenwellenvorrichtung zu verringern. Die erhöhte Rahmenstruktur mehrfacher Steilheitsgrade ist auf gegenüberliegenden Seiten verjüngt.
Die mindestens eine zusätzliche akustische Volumenwellenvorrichtung kann eine zweite akustische Volumenwellenvorrichtung aufweisen, welche eine zweite erhöhte Rahmenstruktur mehrfacher Steilheitsgrade aufweist, die auf gegenüberliegenden Seiten verjüngt ist.
Die erhöhte Rahmenstruktur mehrfacher Steilheitsgrade kann eine erste erhöhte Rahmenschicht und eine zweite erhöhte Rahmenschicht aufweisen. Die erste erhöhte Rahmenschicht kann eine Oxidschicht sein, und die zweite erhöhte Rahmenschicht kann metallisch sein. Die zweite erhöhte Rahmenschicht kann sich über die erste erhöhte Rahmenschicht auf den gegenüberliegenden Seiten hinaus erstrecken.
Ein weiterer Aspekt dieser Offenbarung betrifft eine drahtlose Kommunikationsvorrichtung, welche einen akustischen Wellenfilter und eine in Wirkverbindung mit dem akustischen Wellenfilter stehende Antenne aufweist. Der akustische Wellenfilter umfasst eine akustische Volumenwellenvorrichtung. Die akustische Volumenwellenvorrichtung umfasst eine erste Elektrode, eine zweite Elektrode, eine piezoelektrische Schicht, welche zwischen der ersten Elektrode und der zweiten Elektrode angeordnet ist, und eine erhöhte Rahmenstruktur mehrfacher Steilheitsgrade, welche dazu ausgelegt ist, laterale Energieabflüsse von einer akustisch aktiven Hauptregion der akustischen Volumenwellenvorrichtung zu verringern. Die erhöhte Rahmenstruktur mehrfacher Steilheitsgrade ist auf gegenüberliegenden Seiten verjüngt.
Die drahtlose Kommunikationsvorrichtung kann ein Mobiltelefon sein. Der akustische Wellenfilter kann in einem Multiplexer umfasst sein.
Ein weiterer Aspekt dieser Offenbarung betrifft eine akustische Volumenwellenvorrichtung mit einem erhöhten Rahmen mehrfacher Steilheitsgrade. Die akustische Volumenwellenvorrichtung umfasst eine erste Elektrode, eine zweite Elektrode, eine piezoelektrische Schicht, welche zwischen der ersten Elektrode und der zweiten Elektrode angeordnet ist, und eine erhöhte Rahmenstruktur mehrfacher Steilheitsgrade. Die erhöhte Rahmenstruktur mehrfacher Steilheitsgrade umfasst eine erste erhöhte Rahmenschicht und eine zweite erhöhte Rahmenschicht. Die zweite erhöhte Rahmenschicht erstreckt sich über die erste erhöhte Rahmenschicht hinaus. Die zweite erhöhte Rahmenschicht ist auf gegenüberliegenden Seiten verjüngt. Die akustische Volumenwellenvorrichtung ist dazu ausgelegt, eine akustische Volumenwelle zu erzeugen.
Die zweite erhöhte Rahmenschicht kann sich über die erste erhöhte Rahmenschicht auf den gegenüberliegenden Seiten hinaus erstrecken, welche eine erste zu der akustisch aktiven Hauptregion hin orientierte erste Seite und eine von der akustisch aktiven Hauptregion weg orientierte zweite Seite umfassen.
Die erste erhöhte Rahmenschicht kann eine geringere akustische Impedanz als die piezoelektrische Schicht aufweisen. Die erste erhöhte Rahmenschicht kann eine Oxidschicht aufweisen, und die zweite erhöhte Rahmenschicht kann ein Metall aufweisen. Die zweite erhöhte Rahmenschicht kann Ruthenium, Molybdän, Wolfram und/oder Iridium aufweisen.
Die erste erhöhte Rahmenschicht kann ein Metall aufweisen. Die erste erhöhte Rahmenschicht kann ein Polymer aufweisen.
Die erhöhte Rahmenstruktur mehrfacher Steilheitsgrade kann einen Bereich ohne Neigung zwischen zwei Bereichen mit Neigung aufweisen. Die erhöhte Rahmenstruktur mehrfacher Steilheitsgrade kann im Wesentlichen aus geneigten Bereichen bestehen.
Die erste erhöhte Rahmenschicht kann zwischen der ersten und der zweiten Elektrode angeordnet sein.
Die zweite Elektrode kann zwischen der ersten und der zweiten erhöhten Rahmenschicht angeordnet sein. Die erste erhöhte Rahmenschicht kann ebenfalls zwischen der piezoelektrischen Schicht und der zweiten Elektrode angeordnet sein.
Die zweite erhöhte Rahmenschicht kann einen ersten Verjüngungswinkel auf einer ersten Seite und einen zweiten Verjüngungswinkel auf einer zweiten Seite aufweisen, wobei der erste und der zweite Verjüngungswinkel jeweils größer als 5° und kleiner als 45° sein können.
Die erhöhte Rahmenstruktur mehrfacher Steilheitsgrade kann eine in Bezug auf die piezoelektrische Schicht konvexe Struktur sein.
Die erhöhte Rahmenstruktur mehrfacher Steilheitsgrade kann die akustisch aktive Hauptregion der akustischen Volumenwellenvorrichtung in Draufsicht umschließen.
Die akustische Volumenwellenvorrichtung kann ein akustischer Dünnschichtvolumenresonator sein.
Ein weiterer Aspekt dieser Offenbarung betrifft einen akustischen Volumenwellenfilter, der eine akustische Volumenwellenvorrichtung und mindestens eine zusätzliche akustische Volumenwellenvorrichtung aufweist, die gemeinsam dazu ausgelegt sind, ein Hochfrequenzsignal zu filtern. Die akustische Volumenwellenvorrichtung umfasst eine erste Elektrode, eine zweite Elektrode, eine piezoelektrische Schicht, welche zwischen der ersten Elektrode und der zweiten Elektrode angeordnet ist, und eine erhöhte Rahmenstruktur mehrfacher Steilheitsgrade, welche eine erste erhöhte Rahmenschicht und eine zweite erhöhte Rahmenschicht aufweist. Die zweite erhöhte Rahmenschicht erstreckt sich über die erste erhöhte Rahmenschicht hinaus. Die zweite erhöhte Rahmenschicht ist auf gegenüberliegenden Seiten verjüngt.
Die mindestens eine zusätzliche akustische Volumenwellenvorrichtung kann eine zweite akustische Volumenwellenvorrichtung aufweisen, welche eine zweite erhöhte Rahmenstruktur mehrfacher Steilheitsgrade aufweist, die auf gegenüberliegenden Seiten verjüngt ist.
Ein weiterer Aspekt dieser Offenbarung betrifft ein gehäustes Hochfrequenzmodul, welches einen zur Filterung eines Hochfrequenzsignals ausgelegten akustischen Wellenfilter, ein Hochfrequenzschaltungselement und eine Gehäusestruktur, die den akustischen Wellenfilter und das Hochfrequenzschaltungselement umschließt, aufweist. Der akustische Wellenfilter umfasst eine akustische Volumenwellenvorrichtung. Die akustische Volumenwellenvorrichtung umfasst eine erste Elektrode, eine zweite Elektrode, eine piezoelektrische Schicht, welche zwischen der ersten Elektrode und der zweiten Elektrode angeordnet ist, und eine erhöhte Rahmenstruktur mehrfacher Steilheitsgrade mit einer ersten erhöhten Rahmenschicht und einer zweiten erhöhten Rahmenschicht. Die zweite erhöhte Rahmenschicht erstreckt sich über die erste erhöhte Rahmenschicht hinaus. Die zweite erhöhte Rahmenschicht ist auf gegenüberliegenden Seiten verjüngt.
Das Hochfrequenzschaltungselement kann ein Hochfrequenzschalter sein. Das Hochfrequenzschaltungselement kann ein Hochfrequenzschalterverstärker sein.
Ein weiterer Aspekt dieser Offenbarung betrifft eine akustische Volumenwellenvorrichtung, die eine erste Elektrode, eine zweite Elektrode, eine piezoelektrische Schicht, welche zwischen der ersten Elektrode und der zweiten Elektrode angeordnet ist, und eine mehrschichtige erhöhte Rahmenstruktur, welche dazu ausgelegt ist, laterale Energieabflüsse von einer akustisch aktiven Hauptregion der akustischen Volumenwellenvorrichtung zu verringern, aufweist. Die mehrschichtige erhöhte Rahmenstruktur umfasst eine erste erhöhte Rahmenschicht, die in der piezoelektrischen Schicht eingebettet ist, und eine zweite erhöhte Rahmenschicht. Die erste erhöhte Rahmenschicht weist eine geringere akustische Impedanz als die piezoelektrische Schicht auf. Die zweite erhöhte Rahmenschicht überlappt zumindest teilweise mit der ersten erhöhten Rahmenschicht in einer Region der akustischen Volumenwellenvorrichtung mit erhöhtem Rahmen. Die akustische Volumenwellenvorrichtung ist dazu ausgelegt, eine akustische Volumenwelle zu erzeugen.
Die zweite erhöhte Rahmenschicht kann in die piezoelektrische Schicht eingebettet sein.
Die erste erhöhte Rahmenschicht kann ein Oxid aufweisen, und die zweite erhöhte Rahmenschicht kann ein Metall aufweisen. Die erste erhöhte Rahmenschicht kann eine Siliziumdioxidschicht aufweisen, und die zweite erhöhte Rahmenschicht kann metallisch sein. Die zweite erhöhte Rahmenschicht kann in die piezoelektrische Schicht eingebettet sein.
Die mehrschichtige erhöhte Rahmenstruktur kann eine erhöhte Rahmenstruktur mehrfacher Steilheitsgrade sein. Die zweite erhöhte Rahmenschicht kann sich auf gegenüberliegenden Seiten der mehrschichtigen erhöhten Rahmenstruktur über die erste erhöhte Rahmenschicht hinaus erstrecken. Die erhöhte Rahmenstruktur mehrfacher Steilheitsgrade kann einen Bereich ohne Neigung zwischen zwei Bereichen mit Neigung aufweisen. Die zweite erhöhte Rahmenschicht kann einen ersten Verjüngungswinkel auf einer ersten Seite und einen zweiten Verjüngungswinkel auf einer zweiten Seite aufweisen, wobei der erste und der zweite Verjüngungswinkel größer als 5° und weniger als 45° betragen können.
Die mehrschichtige erhöhte Rahmenstruktur kann die akustisch aktive Hauptregion der akustischen Volumenwellenvorrichtung in Draufsicht umschließen.
Die akustische Volumenwellenvorrichtung kann ein akustischer Dünnschichtvolumenresonator sein.
Ein weiterer Aspekt dieser Offenbarung betrifft einen akustischen Volumenwellenfilter, der eine akustische Volumenwellenvorrichtung und mindestens eine zusätzliche akustische Volumenwellenvorrichtung aufweist, die gemeinsam dazu ausgelegt sind, ein Hochfrequenzsignal zu filtern. Die akustische Volumenwellenvorrichtung umfasst eine erste Elektrode, eine zweite Elektrode, eine piezoelektrische Schicht, welche zwischen der ersten Elektrode und der zweiten Elektrode angeordnet ist, und eine mehrschichtige erhöhte Rahmenstruktur, welche eine erste erhöhte Rahmenschicht und eine zweite erhöhte Rahmenschicht aufweist. Die erste erhöhte Rahmenschicht ist in der piezoelektrischen Schicht eingebettet und weist eine geringere akustische Impedanz als die piezoelektrische Schicht auf. Die zweite erhöhte Rahmenschicht überlappt zumindest teilweise mit der ersten erhöhten Rahmenschicht.
Die mindestens eine zusätzliche akustische Volumenwellenvorrichtung kann eine zweite akustische Volumenwellenvorrichtung aufweisen, welche eine zweite erhöhte Rahmenschicht aufweist, die in die piezoelektrische Schicht der zweiten akustischen Volumenwellenvorrichtung eingebettet ist.
Die mehrschichtige erhöhte Rahmenstruktur kann eine erhöhte Rahmenstruktur mehrfacher Steilheitsgrade sein. Die zweite erhöhte Rahmenschicht kann einen ersten Verjüngungswinkel auf einer ersten Seite und einen zweiten Verjüngungswinkel auf einer zweiten Seite aufweisen, wobei der erste und der zweite Verjüngungswinkel jeweils größer als 5° und kleiner als 45° sein können. Die erste erhöhte Rahmenschicht kann ein Oxid aufweisen, und die zweite erhöhte Rahmenschicht kann metallisch sein. Die erste erhöhte Rahmenschicht kann eine Siliziumdioxidschicht aufweisen.
Ein weiterer Aspekt dieser Offenbarung betrifft ein gehäustes Hochfrequenzmodul, welches einen zur Filterung eines Hochfrequenzsignals ausgelegten akustischen Wellenfilter, ein Hochfrequenzschaltungselement und eine Gehäusestruktur, die den akustischen Wellenfilter und das Hochfrequenzschaltungselement umschließt, aufweist. Der akustische Wellenfilter umfasst eine akustische Volumenwellenvorrichtung. Die akustische Volumenwellenvorrichtung umfasst eine erste Elektrode, eine zweite Elektrode, eine piezoelektrische Schicht, welche zwischen der ersten Elektrode und der zweiten Elektrode angeordnet ist, und eine mehrschichtige erhöhte Rahmenstruktur mit einer ersten erhöhten Rahmenschicht und einer zweiten erhöhten Rahmenschicht. Die erste erhöhte Rahmenschicht ist in die piezoelektrische Schicht eingebettet und weist eine geringere akustische Impedanz als die piezoelektrische Schicht auf. Die zweite erhöhte Rahmenschicht kann zumindest teilweise mit der ersten erhöhten Rahmenschicht überlappen.
Das Hochfrequenzschaltungselement kann ein Hochfrequenzschalter sein. Das Hochfrequenzschaltungselement kann ein Hochfrequenzschalterverstärker sein.
Zur Zusammenfassung der Offenbarung sind hier bestimmte Aspekte, Vorteile und neue Merkmale der Innovationen beschrieben worden. Es sei darauf hingewiesen, dass nicht unbedingt alle diese Vorteile in Übereinstimmung mit einer bestimmten Ausführungsform erreicht werden können. Somit können die Innovationen in einer Weise umgesetzt oder durchgeführt werden, die einen Vorteil oder eine Gruppe von Vorteilen, wie hier gelehrt, erreicht oder optimiert, ohne notwendigerweise andere Vorteile zu erzielen, wie sie hier gelehrt oder vorgeschlagen werden.
Figurenliste
Die Ausführungsformen dieser Offenbarung werden nun in nicht beschränkenden Beispielen anhand der beigefügten Zeichnungen beschrieben.

1 zeigt eine schematische Querschnittsansicht einer akustischen Volumenwellenvorrichtung („bulk acoustic wave“, BAW) mit einer erhöhten Rahmenstruktur zweifacher Steilheitsgrade gemäß einer Ausführungsform.
2A zeigt eine Draufsicht auf eine beispielhafte BAW-Vorrichtung mit einem Rahmenbereich, welcher einen akustisch aktiven Hauptbereich umschließt. 2b zeigt eine Draufsicht auf eine weitere BAW-Vorrichtung mit einem Rahmenbereich, welcher einen akustisch aktiven Hauptbereich umschließt.
3A zeigt eine Querschnittsansicht einer BAW-Vorrichtung mit einer erhöhten Rahmenstruktur zweifacher Steilheitsgrade. 3B zeigt Simulationsergebnisse für die BAW-Vorrichtung der 3A.
4A zeigt eine Querschnittsansicht eines Teils einer BAW-Vorrichtung mit einer erhöhten Rahmenstruktur einheitlicher Steilheit. 4B zeigt Simulationsergebnisse für die BAW-Vorrichtung der 4A.
5A zeigt eine Querschnittsansicht einer BAW-Vorrichtung mit einer erhöhten Rahmenstruktur zweifacher Steilheitsgrade. 5B zeigt Simulationsergebnisse für die BAW-Vorrichtung der 5A.
6 zeigt eine Querschnittsansicht eines oberflächenmontierten Resonators („solidly mounted resonator“, SMR) mit einer erhöhten Rahmenstruktur mehrfacher Steilheitsgrade gemäß einer Ausführungsform.
7 zeigt eine Querschnittsansicht einer BAW-Vorrichtung mit einer erhöhten Rahmenstruktur mehrfacher Steilheitsgrade gemäß einer Ausführungsform.
8 zeigt eine Querschnittsansicht einer BAW-Vorrichtung gemäß einer weiteren Ausführungsform.
9 zeigt eine Querschnittsansicht einer BAW-Vorrichtung gemäß einer weiteren Ausführungsform.
10 zeigt eine Querschnittsansicht einer BAW-Vorrichtung mit einer einzelnen erhöhten Rahmenschicht gemäß einer Ausführungsform.
11 zeigt eine Querschnittsansicht einer BAW-Vorrichtung mit einer einzelnen erhöhten Rahmenschicht gemäß einer Ausführungsform.
12 zeigt eine Querschnittsansicht einer BAW-Vorrichtung gemäß einer weiteren Ausführungsform.
13 zeigt eine Querschnittsansicht einer BAW-Vorrichtung mit einer erhöhten Rahmenstruktur mehrfacher Steilheitsgrade zwischen einer piezoelektrischen Schicht und einer unteren Elektrode gemäß einer Ausführungsform.
14 zeigt eine Querschnittsansicht einer BAW-Vorrichtung mit einer erhöhten Rahmenstruktur mehrfacher Steilheitsgrade gemäß einer Ausführungsform, welche erhöhte Rahmenschichten auf gegenüberliegenden Seiten einer piezoelektrischen Schicht aufweist.
15 zeigt eine Querschnittsansicht einer BAW-Vorrichtung mit einer mehrschichtigen erhöhten Rahmenstruktur gemäß einer Ausführungsform, welche erhöhte Rahmenschichten auf gegenüberliegenden Seiten einer piezoelektrischen Schicht aufweist.
16 zeigt eine Querschnittsansicht einer BAW-Vorrichtung mit einer mehrschichtigen erhöhten Rahmenstruktur gemäß einer Ausführungsform, welche eine in einer piezoelektrischen Schicht eingebettete erhöhte Rahmenschicht aufweist.
17 zeigt eine schematische Querschnittsansicht einer BAW-Vorrichtung mit einer abgeschrägten mehrschichtigen erhöhten Rahmenstruktur gemäß einer Ausführungsform.
18 zeigt eine schematische Querschnittsansicht einer BAW-Vorrichtung mit einer erhöhten Rahmenstruktur zweifacher Steilheitsgrade gemäß einer Ausführungsform, welche eine in der piezoelektrischen Schicht eingebettete erhöhte Rahmenschicht aufweist.
19 zeigt eine schematische Querschnittsansicht einer BAW-Vorrichtung mit einer erhöhten Rahmenstruktur zweifacher Steilheitsgrade gemäß einer Ausführungsform.
20 veranschaulicht eine schematische Querschnittsansicht einer BAW-Vorrichtung gemäß einer Ausführungsform.
21 veranschaulicht eine schematische Querschnittsansicht einer BAW-Vorrichtung gemäß einer weiteren Ausführungsform.
22 veranschaulicht einen Verjüngungswinkel für einen abgeschrägten Bereich einer erhöhten Rahmenschicht.
23 veranschaulicht beispielhafte abgeschrägte Bereiche einer erhöhten Rahmenschicht, die nicht linear verlaufen.
24 ist ein schematisches Blockschaubild eines Leiterfilters gemäß einer Ausführungsform, welcher einen akustischen Volumenwellenresonator aufweist.
25 ist ein schematisches Blockschaubild eines Gitterfilters gemäß einer Ausführungsform, welcher einen akustischen Volumenwellenresonator aufweist.
26 ist ein schematisches Blockschaubild eines hybriden Leiter-/Gitterfilters gemäß einer Ausführungsform, welcher einen akustischen Volumenwellenresonator aufweist.
27A ist ein schematisches Blockschaubild eines akustischen Wellenfilters. 27B ist ein schematisches Blockschaubild eines Duplexers, welcher ein akustisches Wellenfilter gemäß einer Ausführungsform aufweist. 27C ist ein schematisches Blockschaubild eines Multiplexers, welcher ein akustisches Wellenfilter gemäß einer Ausführungsform aufweist. 27D ist ein schematisches Blockschaubild eines Multiplexers, welcher ein akustisches Wellenfilter gemäß einer Ausführungsform aufweist. 27E ist ein schematisches Blockschaubild eines Multiplexers, welcher ein akustisches Wellenfilter gemäß einer Ausführungsform aufweist.
28, 29, 30, 31 und 32 sind schematische Blockschaubilder veranschaulichender gehäuster Module gemäß bestimmter Ausführungsformen.
33 ist ein schematisches Blockschaubild einer Ausführungsform einer Mobilvorrichtung.
34 ist ein schematisches Blockschaubild eines Beispiels eines Kommunikationsnetzwerks.

AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG BESTIMMTER AUSFÜHRUNGSFORMEN
Die folgende detaillierte Beschreibung bestimmter Ausführungsformen stellt verschiedene Beschreibungen bestimmter Ausführungsformen dar. Die hier beschriebenen Innovationen können jedoch auf vielfältige Weise verkörpert werden, z.B. durch die Definition und in dem Umfang der Ansprüche. In dieser Beschreibung wird auf die Zeichnungen verwiesen, in denen gleichartige Bezugszeichen identische oder funktional ähnliche Elemente bezeichnen können. Es sei darauf hingewiesen, dass die in den Figuren dargestellten Elemente nicht unbedingt maßstabsgetreu gezeichnet sind. Darüber hinaus wird davon ausgegangen, dass bestimmte Ausführungsformen mehr Elemente beinhalten können, als in einer Zeichnung und/oder einer Teilmenge der in einer Zeichnung dargestellten Elemente dargestellt sind. Darüber hinaus können einige Ausführungsformen jede geeignete Kombination von Merkmalen aus zwei oder mehr Zeichnungen enthalten.
BAW-Vorrichtungen können erhöhte Rahmenstrukturen aufweisen. Eine erhöhte Rahmenstruktur kann laterale Energieabflüsse von einer akustisch aktiven Hauptregion einer akustischen Volumenwellenvorrichtung verringern.
Aspekte dieser Offenbarung betreffen akustischen Volumenwellenvorrichtungen („bulk acoustic wave“, BAW-Vorrichtungen) mit einer erhöhten Rahmenstruktur mehrfacher Steilheitsgrade. Erhöhte Rahmenstrukturen mehrfacher Steilheitsgrade, wie hierin offenbart, können eine hohe Stabilität des Qualitätsfaktors (Q) erzielen und eine Empfindlichkeit von Q in der Technologie erhöhter Rahmenstrukturen verringern. Das Q einer BAW-Vorrichtung kann durch eine Kombination einer mehrschichtigen erhöhten Rahmenstruktur mit einem abgeschrägten erhöhten Rahmen verbessert werden. Dieses Q kann ein Qp der BAW-Vorrichtung sein, wobei Qp einen Qualitätsfaktor bei der Antiresonanzfrequenz darstellt. Erhöhte Rahmenstrukturen zweifacher Steilheitsgrade, wie hierin offenbart, können die Stabilität von Q verbessern und ebenso eine Empfindlichkeit von Q gegenüber dem erhöhten Rahmen verringern. Eine erhöhte Rahmenstruktur zweifacher Steilheitsgrade kann im Vergleich mit einer erhöhten Rahmenstruktur einheitlichen Steilheitsgrades Energiereflexionen von Abflüssen ausgleichen. Dementsprechend kann eine erhöhte Rahmenstruktur zweifacher Steilheitsgrade in bestimmten Anwendungen für ein besseres Leistungsverhalten sorgen als eine erhöhte Rahmenstruktur einheitlichen Steilheitsgrades.
Hierin offenbarte Ausführungsformen betreffen BAW-Vorrichtungen mit einer mehrschichtigen erhöhten Rahmenstruktur, die eine Vielzahl von Steilheitsgraden bzw. Neigungen aufweist. Die mehrschichtige erhöhte Rahmenstruktur kann eine erste erhöhte Rahmenschicht aufweisen, die zwischen einer unteren Elektrode und einer oberen Elektrode einer BAW-Vorrichtung angeordnet ist. Die mehrschichtige erhöhte Rahmenstruktur kann überdies eine zweite erhöhte Rahmenschicht aufweisen, die über der ersten erhöhten Rahmenschicht angeordnet ist. Die zweite erhöhte Rahmenschicht kann sich über die erste erhöhte Rahmenschicht hinaus erstrecken. Die zweite erhöhte Rahmenschicht kann auf gegenüberliegenden Seiten verjüngt sein, auf denen sich die zweite erhöhte Rahmenschicht über die erste erhöhte Rahmenschicht hinaus erstreckt. Verjüngte Abschnitte der zweiten erhöhten Rahmenschicht können einen Verjüngungswinkel aufweisen, der geringer als 90° ist. Beispielsweise kann der Verjüngungswinkel weniger als 45° betragen. Die mehrschichtige erhöhte Rahmenstruktur kann eine in Bezug auf die Oberfläche einer piezoelektrischen Schicht und/oder Elektrodenschicht konvexe Struktur aufweisen. Die mehrschichtige erhöhte Rahmenstruktur kann eine in Bezug auf einen akustischen Reflektor, wie etwa eine Luftkavität, konvexe Struktur aufweisen. Die mehrschichtige erhöhte Rahmenstruktur kann eine domartige Struktur ausbilden. Die mehrschichtige erhöhte Rahmenstruktur kann eine akustisch aktive Hauptregion einer BAW-Vorrichtung in Draufsicht umschließen.
Die erste erhöhte Rahmenschicht kann eine geringere akustische Impedanz als die piezoelektrische Schicht einer BAW-Vorrichtung aufweisen. Die erste erhöhte Rahmenschicht kann eine geringere akustische Impedanz als die untere Elektrodenschicht und die obere Elektrodenschicht einer BAW-Vorrichtung aufweisen. Die erste erhöhte Rahmenschicht kann einen Kopplungskoeffizienten verringern. Die erste erhöhte Rahmenschicht kann ein Oxid sein. Die erste erhöhte Rahmenschicht kann ein Metall sein. Die erste erhöhte Rahmenschicht kann ein Polymer sein. Die erste erhöhte Rahmenschicht kann ein Oxid, ein Metall und/oder ein Polymer aufweisen. Die erste erhöhte Rahmenschicht kann beispielsweise eine Siliziumdioxidschicht (SiO₂), eine Siliziumnitridschicht (SiN), eine Siliziumcarbidschicht (SiC) oder jedes andere geeignete Material geringer akustischer Impedanz aufweisen. Da SiO₂ bereits in einer Vielzahl von akustischen Volumenwellenvorrichtungen genutzt wird, kann eine erste erhöhte Rahmenschicht aus SiO₂ relativ leicht herzustellen sein. Während die erste erhöhte Rahmenschicht in bestimmten Varianten als ein Oxid bezeichnet werden kann, kann die erste erhöhte Rahmenschicht jedes für eine bestimmte Anwendung geeignete Material aufweisen.
Die zweite erhöhte Rahmenschicht kann eine relative gesehen hohe akustische Impedanz aufweisen. Beispielsweise kann die zweite erhöhte Rahmenschicht Ruthenium (Ru), Molybdän (Mo), Wolfram (W), Platin (Pt) und/oder Iridium (Ir) aufweisen, oder jede geeignete Legierung derselben. Die zweite erhöhte Rahmenschicht kann eine Metallschicht sein. Alternativ dazu kann die zweite erhöhte Rahmenschicht ein geeignetes nicht-metallisches Material mit relativ gesehen hoher akustischer Impedanz aufweisen. Die akustische Impedanz der zweiten erhöhten Rahmenschicht kann ähnlich der oder höher als die akustische Impedanz einer Elektrodenschicht der BAW-Vorrichtung sein. In manchen Fällen kann die zweite erhöhte Rahmenschicht dasselbe Material aufweisen wie eine Elektrodenschicht der BAW-Vorrichtung. Die zweite erhöhte Rahmenschicht kann eine relativ hohe Dichte aufweisen. Während die zweite erhöhte Rahmenschicht in bestimmten Varianten als Metallschicht oder metallische Schicht bezeichnet werden kann, kann die zweite erhöhte Rahmenschicht jedes für eine bestimmte Anwendung geeignete Material aufweisen.
Beispielhafte BAW-Vorrichtungen mit erhöhten Rahmenstrukturen mehrfacher Steilheitsgrade werden nun erläutert. Jedwede geeigneten Prinzipien und Vorteile dieser BAW-Vorrichtungen können gemeinsam miteinander umgesetzt werden.
1 zeigt eine schematische Querschnittsansicht einer BAW-Vorrichtung 10 mit einer erhöhten Rahmenstruktur zweifacher Steilheitsgrade gemäß einer Ausführungsform. Die BAW-Vorrichtung 10 kann eine akustische Volumenwelle erzeugen. Die BAW-Vorrichtung 10 kann ein BAW-Resonator sein. Die dargestellte BAW-Vorrichtung 10 umfasst eine akustisch aktive Hauptregion MAIN REGION und einen Randbereich auf gegenüberliegenden Seiten der akustisch aktiven Hauptregion in der dargestellten Querschnittsansicht. Sowohl die akustisch aktive Hauptregion MAIN REGION als auch der Randbereich werden über den akustischen Reflektor in der BAW-Vorrichtung 10 miteingeschlossen. Es kann ein erheblicher (z.B. exponentieller) Abfall der akustischen Energie in der piezoelektrischen Schicht für eine Hauptmode im Randbereich, bezogen auf die akustisch aktive Hauptregion, auftreten. Im Randbereich gibt es einen ersten abgeschrägten bzw. geneigten Bereich RaF1, einen nicht abgeschrägten bzw. geneigten Bereich RaF2 und einen zweiten abgeschrägten bzw. geneigten Bereich RaF3. Die ersten und zweiten abgeschrägten bzw. geneigten Bereiche RaF1 bzw. RaF3 sind beide jeweils über den akustischen Reflektor miteingeschlossen. Wie in 1 gezeigt, liegen die ersten und zweiten abgeschrägten bzw. geneigten Bereiche RaF1 bzw. RaF3 jeweils über der Luftkavität 18. Die akustisch aktive Hauptregion kann wesentlich größer sein als der Randbereich. 2A und 2B können die relativen Abmessungen der akustisch aktiven Hauptregion und des Randbereichs besser im Vergleich zeigt als die Querschnittsansicht der 1.
Wie dargestellt umfasst die BAW-Vorrichtung 10 eine piezoelektrische Schicht 11, eine erste Elektrode 12, eine zweite Elektrode 14, eine erste erhöhte Rahmenschicht 15, eine zweite erhöhte Rahmenschicht 16, ein Trägersubstrat 17, einen akustischen Reflektor wie etwa eine Luftkavität 18 und eine Passivierungsschicht 19.
Die piezoelektrische Schicht 11 ist zwischen der ersten Elektrode 12 und der zweiten Elektrode 14 angeordnet. Die piezoelektrische Schicht 11 kann eine Aluminiumnitridschicht (AlN) sein. Die piezoelektrische Schicht 11 kann jede andere geeignete piezoelektrische Schicht sein. In der akustisch aktiven Hauptregion MAIN REGION, überlappt die piezoelektrische Schicht 11 sowohl mit der ersten Elektrode 12 als auch mit der zweiten Elektrode 14 über der Luftkavität 18 und steht in physischem Kontakt mit selbigen. Die akustisch aktive Hauptregion MAIN REGION wird von den ersten und zweiten erhöhten Rahmenschichten 15 bzw. 16 freigelegt.
Die erste Elektrode 12 kann eine relative gesehen hohe akustische Impedanz aufweisen. Beispielsweise kann die erste Elektrode 12 Ruthenium (Ru), Molybdän (Mo), Wolfram (W), Chrom (Cr), Platin (Pt), Iridium (Ir) und/oder Ir/Pt aufweisen, oder jede geeignete Legierung und/oder Kombination derselben. Gleichermaßen kann die zweite Elektrode 14 kann eine relative gesehen hohe akustische Impedanz aufweisen. Die zweite Elektrode 14 kann Mo, W, Ru, Ir, Cr, Pt, Ir/Pt, oder jede geeignete Legierung und/oder Kombination derselben aufweisen. Die zweite Elektrode 14 kann in bestimmten Fällen aus demselben Material ausgebildet werden wie die erste Elektrode 12. Die erste Elektrode 12 kann als untere Elektrode bezeichnet werden. Die zweite Elektrode 14 kann als obere Elektrode bezeichnet werden.
Die erste erhöhte Rahmenschicht 15 kann eine geringere akustische Impedanz als die piezoelektrische Schicht 11 der BAW-Vorrichtung 10 aufweisen. Die erste erhöhte Rahmenschicht 15 kann eine geringere akustische Impedanz als die erste Elektrode 12 und die zweite Elektrode 14 einer BAW-Vorrichtung 10 aufweisen. Die erste erhöhte Rahmenschicht 15 kann ein Oxid sein, wie etwa ein Siliziumdioxid. Solch eine erste erhöhte Rahmenschicht 15 kann als eine erhöhte Oxidrahmenschicht bezeichnet werden. Die erste erhöhte Rahmenschicht 15 kann eine dielektrische Schicht sein. Die erste erhöhte Rahmenschicht 15 kann ein Metall aufweisen. Die erste erhöhte Rahmenschicht 15 kann ein Polymer sein. Die erste erhöhte Rahmenschicht 15 kann ein kann ein Oxid, ein Metall und/oder ein Polymer aufweisen. Die erste erhöhte Rahmenschicht 15 kann beispielsweise eine SiO₂-Schicht, eine SiN-Schicht, eine SiC-Schicht oder jedes andere Material geeigneter geringer akustischer Impedanz aufweisen. Da SiO₂ bereits in einer Vielzahl von akustischen Volumenwellenvorrichtungen genutzt wird, kann eine erste erhöhte Rahmenschicht 15 aus SiO₂ relativ leicht herzustellen sein.
Die zweite erhöhte Rahmenschicht 16 kann eine relative gesehen hohe akustische Impedanz aufweisen. Beispielsweise kann die zweite erhöhte Rahmenschicht 16 Mo, W, Ru, Ir, Cr, Pt, oder dergleichen, oder jede geeignete Legierung derselben aufweisen. Die zweite erhöhte Rahmenschicht 16 kann eine Metallschicht sein. In derartigen Ausführungsformen kann die zweite erhöhte Rahmenschicht 16 als erhöhte Metallrahmenschicht bezeichnet werden. Alternativ dazu kann die zweite erhöhte Rahmenschicht 16 ein geeignetes nicht-metallisches Material mit relativ gesehen hoher akustischer Impedanz aufweisen. Die akustische Impedanz der zweiten erhöhten Rahmenschicht 16 kann ähnlich der oder höher als die akustische Impedanz einer Elektrode 12 und/oder 14 der BAW-Vorrichtung 10 sein. In manchen Fällen kann die zweite erhöhte Rahmenschicht 16 dasselbe Material aufweisen wie eine der Elektroden 12 und/oder 14 der BAW-Vorrichtung 10. Die zweite erhöhte Rahmenschicht 16 kann eine relativ hohe Dichte aufweisen. Die Dichte der zweiten erhöhten Rahmenschicht 16 kann ähnlich oder höher als die Dichte einer der Elektroden 12 und/oder 14 der BAW-Vorrichtung 10 sein.
In bestimmten Ausführungsformen kann die erste erhöhte Rahmenschicht 15 eine Oxidschicht (z.B. eine Siliziumdioxidschicht) sein, und die zweite erhöhte Rahmenschicht 16 kann eine metallische Schicht sein. In zumindest einigen solcher Ausführungsformen kann die erste erhöhte Rahmenschicht 15 aus demselben Material wie die piezoelektrische Schicht 19 ausgebildet sein. Die zweite erhöhte Rahmenschicht 16 kann in solchen Fällen aus demselben Material wie zumindest eine der Elektroden 12 und 14 ausgebildet sein.
In 1 liegen die erste erhöhte Rahmenschicht 15 und die zweite erhöhte Rahmenschicht 16 beide im Wesentlichen parallel zu der piezoelektrischen Schicht 11 in dem nicht abgeschrägten Bereich RaF2 des Rahmenbereichs. Die dargestellte zweite erhöhte Rahmenschicht 16 ist verjüngt und erstreckt sich über die erste erhöhte Rahmenschicht 15 in den ersten und zweiten abgeschrägten Bereichen RaF1 bzw. RaF3 des Rahmenbereichs hinaus. Der erste abgeschrägte bzw. geneigte Bereich RaF1 und der zweite abgeschrägte bzw. geneigte Bereich RaF3 liegen auf gegenüberliegenden Seite der erhöhten Rahmenstruktur. In der in 1 gezeigten BAW-Vorrichtung 10 sind die gegenüberliegenden Seiten eine Innenseite der erhöhten Rahmenstruktur, die sich zu der akustisch aktiven Hauptregion MAIN REGION hin erstreckt, und eine Außenseite, die von der akustisch aktiven Hauptregion MAIN REGION weg weist. Die Außenseite liegt bei oder nahe einer Kante der Luftkavität 18 in 1. Die zweite erhöhte Rahmenschicht 16 ist eine kontinuierliche Schicht, die sich von dem ersten abgeschrägten bzw. geneigten Bereich RaF1 zu dem zweiten abgeschrägten bzw. geneigten Bereich RaF3 in der BAW-Vorrichtung 10 hin erstreckt. Die zweite erhöhte Rahmenschicht 16 weist in 1 einen Bereich ohne Neigung in dem flachen bzw. nicht geneigten Bereich RaF2 und abgeschrägte bzw. geneigte Bereiche RaF1 und RaF3 auf.
Wenngleich hierin offenbarte Ausführungsformen erhöhte Rahmenstrukturen zweifache Steilheitsgrade umfassen, können alle geeigneten hierin offenbarten Prinzipien und Vorteile in BAW-Vorrichtungen mit drei oder mehr abgeschrägten bzw. geneigten Bereichen angewendet werden. Während der Rahmenbereich der 1 zwei abgeschrägte bzw. geneigte Bereiche RaF1 und RaF3 und einen flachen bzw. nicht geneigten Bereich RaF2 zwischen den abgeschrägten bzw. geneigten Bereichen RaF1 und RaF3 aufweist, können andere erhöhte Rahmenstrukturen mehrfacher Steilheitsgrade (z.B. erhöhte Rahmenstrukturen mit relativ gesehen schmaler Breite) abgeschrägte bzw. geneigte Bereiche ohne einen flachen bzw. nicht geneigten Bereich aufweisen. Dementsprechend kann eine erhöhte Rahmenstruktur mehrfacher Steilheitsgrade ganz oder im Wesentlichen aus abgeschrägten bzw. geneigten Bereichen bestehen. Ein Beispiel für eine derartige BAW-Vorrichtung wird in 21 gezeigt.
Alle geeigneten hierin offenbarten Prinzipien und Vorteile können auf potentialfreie erhöhte Rahmenstrukturen angewandt werden, bei denen eine erhöhte Rahmenstruktur einem frei schwebenden Spannungsniveau liegt. Die potentialfreie erhöhte Rahmenstruktur kann elektrisch von den Elektroden der BAW-Vorrichtung isoliert sein (z.B. durch ein dielektrisches Material).
Ein Rahmenbereich kann die akustisch aktive Hauptregion einer BAW-Vorrichtung in Draufsicht umschließen. 2A zeigt einen beispielhaften Rahmenbereich 22, welcher eine akustisch aktive Hauptregion 21 in Draufsicht umschließt. Die Querschnittsansichten in den Zeichnungen können in bestimmten Ausführungsformen entlang der Linie A-A' in 2A verlaufen. Eine in 2A gezeigte BAW-Vorrichtung 20A hat eine halbkreisförmige oder halb-elliptische Gestalt in Draufsicht. Der in 2A gezeigte Rahmenbereich 22 kann jeden der abgeschrägten bzw. geneigten Rahmenbereiche und jeden der nicht abgeschrägten bzw. nicht geneigten Rahmenbereiche aufweisen, die in jeder der Querschnittsdarstellungen der Zeichnungen gezeigt sind. Der Rahmenbereich 22 kann auch ein oder mehrere zurückgesetzte Rahmenbereiche aufweisen. Ein zurückgesetzter Rahmenbereich kann zwischen einem abgeschrägten bzw. geneigten Rahmenbereich und einem zentralen Teil der akustisch aktiven Hauptregion 21 gelegen sein. IN einem zurückgesetzten Rahmenbereich kann weniger Massenbelastung als in der akustisch aktiven Hauptregion 21 auftreten.
Eine in Übereinstimmung mit jedem geeigneten der hierin offenbarten Prinzipien und Vorteile ausgestaltete BAW-Vorrichtung kann alternative dazu jeden anderen geeigneten Umriss in Draufsicht annehmen, wie beispielsweise eine tetragonale Form, eine tetragonale Form mit abgerundeten Seiten, eine pentagonale Form, eine pentagonale Form mit abgerundeten Seiten oder dergleichen. Beispielsweise zeigt 2B ein anderes Beispiel einer weiteren BAW-Vorrichtung 20B mit einem Rahmenbereich 22, welcher eine akustisch aktive Hauptregion 21 in Draufsicht umschließt. Die in 2B gezeigte BAW-Vorrichtung 20B weist eine pentagonale Form mit abgerundeten Seiten in Draufsicht auf. Die Querschnittsansichten in den Zeichnungen können in bestimmten Ausführungsformen entlang der Linie B-B' in 2B verlaufen. Der in 2B gezeigte Rahmenbereich 22 kann jeden der abgeschrägten bzw. geneigten Rahmenbereiche und jeden der nicht abgeschrägten bzw. nicht geneigten Rahmenbereiche aufweisen, die in jeder der Querschnittsdarstellungen der Zeichnungen gezeigt sind. Der Rahmenbereich 22 der BAW-Vorrichtung 20B kann auch ein oder mehrere zurückgesetzte Rahmenbereiche aufweisen, die zwischen einem oder mehreren der abgeschrägten bzw. geneigten Rahmenbereiche und einem zentralen Teil der akustisch aktiven Hauptregion 21 gelegen sind.
3A zeigt eine schematische Querschnittsansicht einer BAW-Vorrichtung 30 mit einer erhöhten Rahmenstruktur zweifacher Steilheitsgrade. 3B zeigt Simulationsergebnisse für die BAW-Vorrichtung 30 der 3A, bei der gespiegelte Versionen der eingekreisten erhöhten Rahmenstruktur zweifacher Steilheitsgrade auf gegenüberliegenden Seiten des Querschnitts der BAW-Vorrichtung 30 vorgesehen sind. Die Simulationsergebnisse gelten für Q bei Variation von Neigung und Dicke einer ersten erhöhten Siliziumdioxidrahmenschicht 15. Die Simulationsergebnisse zeigen einen großen Bereich, in dem ein hoher Wert für Q erreicht wird. Diese Simulationsergebnisse deuten darauf hin, dass auch für Prozessänderungen und/oder Prozessvariationen ein stabiler Wert für Q erreicht werden kann. Beispielsweise deuten die Simulationsergebnisse darauf hin, dass die Dicke der ersten erhöhten Rahmenschicht 15 der 3A angepasst werden kann, ohne Q wesentlich zu beeinflussen.
4A zeigt eine Querschnittsansicht eines Teils einer BAW-Vorrichtung 40 mit einer erhöhten Rahmenstruktur einheitlicher Steilheit. In der BAW-Vorrichtung 40 erstreckt sich eine Innenseite der erhöhten Rahmenstruktur mit einheitlicher Steilheit bis zur akustisch aktiven Hauptregion. Die Außenseite der erhöhten Rahmenstruktur 40 nahe einer Kante der Luftkavität 18 weist keine Abschrägung bzw. Neigung auf. 4B zeigt Simulationsergebnisse für die BAW-Vorrichtung 40 der 4A, bei der gespiegelte Versionen der eingekreisten erhöhten Rahmenstruktur einheitlichen Steilheitsgrades auf gegenüberliegenden Seiten des Querschnitts der BAW-Vorrichtung 40 vorgesehen sind. Die Simulationsergebnisse gelten für Q bei Variation von Neigung und Dicke einer ersten erhöhten Siliziumdioxidrahmenschicht 15. Die Simulationsergebnisse zeigen, dass die simulierte BAW-Vorrichtung 40 einen hohen Wert für Q erreichen kann. Diese Simulationsergebnisse zeigen auch ein weniger stabiles Q im Vergleich zu der BAW-Vorrichtung 30 der 3A, wenn sich Vorrichtungseigenschaften wie etwa die Dicke der ersten erhöhten Rahmenschicht 15 ändern.
5A zeigt eine schematische Querschnittsansicht eines Teils einer BAW-Vorrichtung 50 mit einer erhöhten Rahmenstruktur, dass sich die zweite erhöhte Rahmenschicht 16 über die erste erhöhte Rahmenschicht 15 hinaus hin zur eingekreisten akustisch aktiven Hauptregion erstreckt. 5B zeigt Simulationsergebnisse für die BAW-Vorrichtung 50 der 5A, bei der gespiegelte Versionen der eingekreisten erhöhten Rahmenstruktur zweifacher Steilheitsgrade auf gegenüberliegenden Seiten des Querschnitts der BAW-Vorrichtung 50 vorgesehen sind. Die Simulationsergebnisse gelten für Q bei Variation von Neigung und Dicke einer ersten erhöhten Siliziumdioxidrahmenschicht 15. Die Simulationsergebnisse deuten darauf hin, dass die simulierte BAW-Vorrichtung 50 weniger wünschenswerte Q-Eigenschaften im Vergleich zu den den entsprechenden Simulationsergebnissen der 3B bzw. 4B zugehörigen BAW-Vorrichtungen 30 und 40 aufweist. Es kann erstrebenswert sein, die zweite erhöhte Rahmenschicht 16 über die erste erhöhte Rahmenschicht auf gegenüberliegenden Seiten einer erhöhten Rahmenstruktur hinaus erstrecken zu lassen.
Die BAW-Vorrichtung 10 der 1 ist ein akustischen Dünnschichtvolumenresonator („film bulk acoustic resonator“, FBAR). Die hierin offenbarten Prinzipien und Vorteile können auch auf andere BAW-Vorrichtungen zutreffen. 6 veranschaulicht eine BAW-Vorrichtung 60 in oberflächenmontierter Resonatorbauweise (SMR-BAW-Vorrichtung) mit einer erhöhten Rahmenstruktur zweifacher Steilheitsgrade. Die SMR-BAW-Vorrichtung 60 umfasst einen festen akustischen Spiegel 62 statt einer Luftkavität als akustischen Reflektor. Der feste akustische Spiegel 62 ist ein akustischer Braggreflektor. Der feste akustische Spiegel 62 umfasst in abwechselnder Reihenfolge Schichten niedriger akustischer Impedanz 63 und Schichten hoher akustischer Impedanz 64. Als ein Beispiel kann der feste akustische Spiegel 62 in abwechselnder Reihenfolge Siliziumdioxidschichten als Schichten niedriger akustischer Impedanz 63 und Wolframschichten als Schichten hoher akustischer Impedanz 64 aufweisen. Alle hierin gezeigten Prinzipien und Vorteile können auch auf SMR-BAW-Vorrichtung zutreffen.
7 bis 21 sind Querschnittsansichten von Ausführungsformen von BAW-Vorrichtungen mit erhöhten Rahmenstruktur mehrfacher Steilheitsgrade. In diesen Zeichnungen wird ein Trägersubstrat unter einem akustischen Reflektor (z.B. einer Luftkavität) jeweils nicht dargestellt, wennschon ein Trägersubstrat in diesen Ausführungsformen unter dem akustischen Reflektor vorhanden ist. Jede geeignete Kombination von Merkmalen dieser Ausführungsformen kann zusammen miteinander und/oder mit anderen hierin offenbarten Ausführungsformen ausgestaltet werden.
7 zeigt eine schematische Querschnittsansicht einer BAW-Vorrichtung 70 mit einer erhöhten Rahmenstruktur mehrfacher Steilheitsgrade gemäß einer Ausführungsform. Wie in 7 gezeigt, kann sich die zweite erhöhte Rahmenschicht 16 über die erste erhöhte Rahmenschicht 15 nur auf einer Seite der ersten erhöhten Rahmenschicht 15 für einen ersten Teil 72 einer BAW-Vorrichtung 70 erstrecken und auf beiden Seiten der ersten erhöhten Rahmenschicht 15 für einen zweiten Teil 74 der BAW-Vorrichtung 70 erstrecken. Der erste Teil 72 und der zweite Teil 74 der BAW-Vorrichtung 70 können auf gegenüberliegenden Seiten der akustisch aktiven Hauptregion gelegen sein, wie in 7 dargestellt.
8 zeigt eine schematische Querschnittsansicht einer BAW-Vorrichtung 80 mit einer erhöhten Rahmenstruktur mehrfacher Steilheitsgrade gemäß einer Ausführungsform. In der dargestellten schematischen Querschnittsansicht der 8 ist die erste erhöhte Rahmenschicht 15 auf einer Seite der BAW-Vorrichtung miteingeschlossen. Wie gezeigt, umfasst die erhöhte Rahmenstruktur mehrfacher Steilheitsgrade der BAW-Vorrichtung 80 einen mehrschichtigen Teil 82 und einen einschichtigen Teil 84. Die BAW-Vorrichtung 80 ist ein Beispiel für eine BAW-Vorrichtung mit erhöhter Rahmenstruktur mehrfacher Steilheitsgrade, bei der eine erhöhte Rahmenschicht (z.B. die erste erhöhte Rahmenschicht 15 der BAW-Vorrichtung 80) nur entlang eines Teils der akustisch aktiven Hauptregion der BAW-Vorrichtung vorgesehen ist.
9 zeigt eine schematische Querschnittsansicht einer BAW-Vorrichtung 90 mit einer erhöhten Rahmenstruktur mehrfacher Steilheitsgrade gemäß einer Ausführungsform. In der dargestellten schematischen Querschnittsansicht der 9 umfasst eine erste Seite eine einzelne erhöhte Rahmenschicht in einem ersten Teil 92 der BAW-Vorrichtung 90 und eine zweite Seite der Querschnittsansicht umfasst eine zweischichtige erhöhte Rahmenschicht in einem zweiten Teil 94 der BAW-Vorrichtung 90, bei der die zweite Schicht über die erste Schicht an einer Seite hinausragt. Die erhöhte Rahmenstruktur der BAW-Vorrichtung 90 umfasst einen mehrschichtigen Teil 94 und einen einschichtigen Teil 92. In dem mehrschichtigen Teil 94 der erhöhten Rahmenstruktur mehrfacher Steilheitsgrade erstreckt sich die zweite erhöhte Rahmenschicht 16 über die erste erhöhte Rahmenschicht 15 nur auf einer Seite hinaus. In dem einschichtigen Teil 92 der erhöhten Rahmenstruktur mehrfacher Steilheitsgrade ist ein Abschnitt der zweiten erhöhten Rahmenschicht 16 dicker als in dem mehrschichtigen Teil 94 der erhöhten Rahmenstruktur mehrfacher Steilheitsgrade in der BAW-Vorrichtung 90. In der nicht abgeschrägten bzw. nicht geneigten Bereich des einschichtigen Teils 92 ist die zweite erhöhte Rahmenschicht 16 dicker als in dem mehrschichtigen Teil 94.
Auch wenn einige hierin gelehrte BAW-Vorrichtungen mit erhöhter Rahmenstruktur mehrfacher Steilheitsgrade eine Vielzahl von erhöhten Rahmenschichten aufweisen, können BAW-Vorrichtungen mit erhöhter Rahmenstruktur mehrfacher Steilheitsgrade eine einzige erhöhte Rahmenschicht aufweisen. 10, 11 und 12 veranschaulichen Beispiele solcher BAW-Vorrichtungen.
10 zeigt eine schematische Querschnittsansicht einer BAW-Vorrichtung 100 mit einer einschichtigen erhöhten Rahmenstruktur gemäß einer Ausführungsform. Die erhöhte Rahmenschicht 16 ist in Bezug auf das Zentrum der akustisch aktiven Hauptregion der BAW-Vorrichtung 100 in der dargestellten Ansicht asymmetrisch. Die BAW-Vorrichtung 100 umfasst eine erhöhte Rahmenstruktur mehrfacher Steilheitsgrade mit einer einzigen erhöhten Rahmenschicht. Die einzelne erhöhte Rahmenschicht 16 entspricht der zweiten erhöhte Rahmenschicht 16 anderer hierin offenbarter BAW-Vorrichtungen. Die erhöhte Rahmenschicht 16 kann als eine einzige Schicht angesehen werden, selbst wenn sie aus mehreren Schichten desselben Materials gefertigt ist. Die erhöhte Rahmenschicht 16 der BAW-Vorrichtung 100 kann in bestimmten Ausführungsformen aus demselben Material bestehen wie die Elektrode 14. Die erhöhte Rahmenschicht 16 der BAW-Vorrichtung 100 kann eine relativ gesehen hohe akustische Impedanz aufweisen.
11 zeigt eine schematische Querschnittsansicht einer BAW-Vorrichtung 110 mit einer einschichtigen erhöhten Rahmenstruktur gemäß einer Ausführungsform. In der BAW-Vorrichtung 110 entspricht die erhöhte Rahmenschicht 15 der ersten erhöhten Rahmenschicht 15 anderer Ausführungsformen. Die einschichtige erhöhte Rahmenschicht 15 der BAW-Vorrichtung 110 kann in bestimmten Ausführungsformen aus demselben Material sein wie die piezoelektrische Schicht 19. Die erhöhte Rahmenschicht 15 der BAW-Vorrichtung 110 kann eine relativ gesehen geringe akustische Impedanz aufweisen, die geringer ist als die akustische Impedanz der Elektroden 12 und 14 und/oder der piezoelektrischen Schicht 11. Wie dargestellt ist die erhöhte Rahmenschicht 15 zwischen der piezoelektrischen Schicht 11 und der Elektrode 14 angeordnet. In einigen anderen Ausführungsformen kann die erhöhte Rahmenschicht 15 alternativ oder zusätzlich dazu zwischen der piezoelektrischen Schicht 11 und der Elektrode 12 angeordnet sein.
12 zeigt eine schematische Querschnittsansicht einer BAW-Vorrichtung 120 gemäß einer Ausführungsform. Die BAW-Vorrichtung 120 umfasst eine erhöhte Rahmenstruktur zweifacher Steilheitsgrade, bei der die erhöhte Rahmenstruktur zwischen der piezoelektrischen Schicht 11 und der unteren Elektrode 12 angeordnet ist. In der BAW-Vorrichtung 120 weist die erhöhte Rahmenstruktur eine einzelne erhöhte Rahmenschicht 16 auf. Die erhöhte Rahmenschicht 16 der BAW-Vorrichtung 120 entspricht der zweiten erhöhten Rahmenschicht 16 der BAW-Vorrichtungen anderer Ausführungsformen. Wie in 12 veranschaulicht, ist die erhöhte Rahmenschicht zwischen den Elektroden 12 und 14 angeordnet.
13 zeigt eine schematische Querschnittsansicht einer BAW-Vorrichtung 130 gemäß einer Ausführungsform. Die BAW-Vorrichtung 130 umfasst eine erhöhte Rahmenstruktur zweifacher Steilheitsgrade, bei der die erhöhte Rahmenstruktur zwei Schichten aufweist, die zwischen der piezoelektrischen Schicht 11 und der unteren Elektrode 12 angeordnet sind. Die erhöhte Rahmenstruktur zweifacher Steilheitsgrade ist zwischen den Elektroden 12 und 14 in der BAW-Vorrichtung 130 angeordnet. In der BAW-Vorrichtung 130 ist die erste erhöhte Rahmenschicht 15 zwischen der Elektrode und der zweiten erhöhten Rahmenschicht 16 angeordnet. Die zweite erhöhte Rahmenschicht 16 umfasst einen Abschnitt zwischen der ersten erhöhten Rahmenschicht 15 und der piezoelektrischen Schicht in der BAW-Vorrichtung 130. Die zweite erhöhte Rahmenschicht 16 erstreckt sich in 13 über die erste erhöhte Rahmenschicht 15 auf gegenüberliegenden Seiten hinaus.
14 zeigt eine schematische Querschnittsansicht einer BAW-Vorrichtung 140 gemäß einer Ausführungsform. Die BAW-Vorrichtung 140 umfasst eine erhöhte Rahmenstruktur zweifacher Steilheitsgrade, bei der die erhöhte Rahmenstruktur zwei Schichten aufweist, die zwischen den Elektroden 12 und 14 auf gegenüberliegenden Seiten der piezoelektrischen Schicht 11 angeordnet ist. In der BAW-Vorrichtung 140 ist die piezoelektrische Schicht 11 zwischen der ersten erhöhten Rahmenschicht 15 und der zweiten erhöhten Rahmenschicht 16 angeordnet und die erste erhöhte Rahmenschicht 15 und die zweite erhöhte Rahmenschicht 16 sind beide zwischen den Elektroden 12 und 14 angeordnet. In der BAW-Vorrichtung 140 erstreckt sich die zweite erhöhte Rahmenschicht 16 auf gegenüberliegenden Seiten über die erste erhöhte Rahmenschicht 15 hinaus. Die zweite erhöhte Rahmenschicht 16 ist zwischen der piezoelektrischen Schicht 11 und der zweiten Elektrode 14 in der BAW-Vorrichtung 140 angeordnet. Die erste erhöhte Rahmenschicht 15 ist zwischen der piezoelektrischen Schicht 11 und der ersten Elektrode 12 in der BAW-Vorrichtung 140 angeordnet.
15 zeigt eine schematische Querschnittsansicht einer BAW-Vorrichtung 150 gemäß einer Ausführungsform. Die BAW-Vorrichtung 150 umfasst eine erhöhte Rahmenstruktur zweifacher Steilheitsgrade, bei der die erhöhte Rahmenstruktur zwei Schichten aufweist, die zwischen den Elektroden 12 und 13 auf gegenüberliegenden Seiten der piezoelektrischen Schicht 11 angeordnet sind. In der BAW-Vorrichtung 150 erstreckt sich die zweite erhöhte Rahmenschicht 16 auf einer Innenseite der erhöhten Rahmenstruktur über die erste erhöhte Rahmenschicht 15 zu der akustisch aktiven Hauptregion hin hinaus. Die zweite erhöhte Rahmenschicht 16 erstreckt sich auf einer Außenseite der erhöhten Rahmenstruktur gegenüber der akustisch aktiven Hauptregion in der BAW-Vorrichtung 150 nicht über die erste erhöhte Rahmenschicht 15 hinaus. Die zweite erhöhte Rahmenschicht 16 ist zwischen der piezoelektrischen Schicht 11 und der ersten Elektrode 12 über dem akustischen Reflektor in der BAW-Vorrichtung 150 angeordnet. Die erste erhöhte Rahmenschicht 15 ist zwischen der piezoelektrischen Schicht 11 und der zweiten Elektrode 14 in der BAW-Vorrichtung 150 angeordnet.
Hierin offenbarte Ausführungsformen beziehen sich auf mehrschichtige erhöhte Rahmenstrukturen, die dazu ausgelegt sind, laterale Energieabflüsse von einer akustisch aktiven Hauptregion der BAW-Vorrichtung zu reduzieren, bei der eine Schicht der mehrschichtigen erhöhten Rahmenstruktur in die piezoelektrische Schicht eingebettet ist. Beispielhafte Ausführungsformen mit einer erhöhten Rahmenschicht, die in eine piezoelektrische Schicht eingebettet sind, werden in Bezug auf die 16, 18 und 20 erläutert.
16 zeigt eine schematische Querschnittsansicht einer BAW-Vorrichtung 160 gemäß einer Ausführungsform. Die BAW-Vorrichtung 160 umfasst eine zweischichtige erhöhte Rahmenstruktur, bei der eine erhöhte Rahmenschicht 15 in die piezoelektrische Schicht 11 eingebettet ist. Die piezoelektrische Schicht 11 kann in bestimmten Anwendungen ein unterschiedliches Material auf gegenüberliegenden Seiten der eingebetteten erhöhten Rahmenschicht 15 aufweisen. Beispielsweise kann die piezoelektrische Schicht 11 auf einer Seite der eingebetteten erhöhten Rahmenschicht 15 AlN aufweisen, und die piezoelektrische Schicht 11 kann auf der gegenüberliegenden Seite der eingebetteten erhöhten Rahmenschicht 15 mit Scandium dotiertes AlN aufweisen. In bestimmten Fällen umfasst die piezoelektrische Schicht 11 dasselbe Material auf gegenüberliegenden Seiten der eingebetteten erhöhten Rahmenstruktur. In der BAW-Vorrichtung 160 erstreckt sich die zweite erhöhte Rahmenschicht 16 über die erste erhöhte Rahmenschicht 15 auf einer Innenseite der erhöhten Rahmenstruktur hin zu der akustisch aktiven Hauptregion der BAW-Vorrichtung 160 hin hinaus. Die zweite erhöhte Rahmenschicht 16 erstreckt sich auf einer Außenseite der erhöhten Rahmenstruktur gegenüber der akustisch aktiven Hauptregion in der BAW-Vorrichtung 160 nicht über die erste erhöhte Rahmenschicht 15 hinaus.
17 zeigt eine schematische Querschnittsansicht einer BAW-Vorrichtung 170 mit einer mehrschichtigen erhöhten Rahmenstruktur gemäß einer Ausführungsform. In der BAW-Vorrichtung 170 ist die erste erhöhte Rahmenschicht 16 in die piezoelektrische Schicht 11 eingebettet. Die BAW-Vorrichtung 170 ist der BAW-Vorrichtung 160 der 16 ähnlich, mit der Ausnahme, dass die erste erhöhte Rahmenschicht 15 zwischen der piezoelektrischen Schicht 11 und der ersten Elektrode 12 über dem akustischen Reflektor in der BAW-Vorrichtung 160 angeordnet ist.
18 zeigt eine schematische Querschnittsansicht einer BAW-Vorrichtung 180 mit einer erhöhten Rahmenstruktur zweifacher Steilheitsgrade, welche eine in die piezoelektrische Schicht 11 eingebettete erhöhte Rahmenschicht 15 aufweist, gemäß einer Ausführungsform. Die BAW-Vorrichtung 180 ist der BAW-Vorrichtung 10 der 1 ähnlich, mit der Ausnahme, dass die erste erhöhte Rahmenschicht 15 in der piezoelektrischen Schicht 11 in der BAW-Vorrichtung 10 eingebettet ist.
19 zeigt eine schematische Querschnittsansicht einer BAW-Vorrichtung 190 mit einer erhöhten Rahmenstruktur zweifacher Steilheitsgrade gemäß einer Ausführungsform. Die BAW-Vorrichtung 190 ist der BAW-Vorrichtung 10 der 1 ähnlich, mit der Ausnahme, dass die erste erhöhte Rahmenschicht 15 zwischen der piezoelektrischen Schicht 11 und der ersten Elektrode 12 in der BAW-Vorrichtung 190 angeordnet ist. Die BAW-Vorrichtung 190 ist der BAW-Vorrichtung 170 der 17 ähnlich, mit der Ausnahme, dass sich die zweite erhöhte Rahmenschicht 16 sowohl auf einer Innenseite als auch auf einer Außenseite der erhöhten Rahmenstruktur in der BAW-Vorrichtung 190 über die erste erhöhte Rahmenschicht 15 hinaus erstreckt.
20 zeigt eine schematische Querschnittsansicht einer BAW-Vorrichtung 200 gemäß einer Ausführungsform. In bestimmten Anwendungen kann eine erhöhte Rahmenstruktur mehrfacher Steilheitsgrade in eine piezoelektrische Schicht 11 eingebettet sein. Die BAW-Vorrichtung 200 umfasst eine erhöhte Rahmenstruktur mehrfacher Steilheitsgrade, bei der zwei Schichten 15 und 16 der erhöhten Rahmenstruktur in die piezoelektrische Schicht 11 eingebettet sind.
21 zeigt eine schematische Querschnittsansicht einer BAW-Vorrichtung 210 gemäß einer Ausführungsform. Die BAW-Vorrichtung 210 ist ein Beispiel einer BAW-Vorrichtung mit einer erhöhten Rahmenstruktur mehrfacher Steilheitsgrade, die im Wesentlichen oder ganz aus abgeschrägten bzw. geneigten Bereichen RaF1 und RaF3 besteht. In einer derartigen BAW-Vorrichtung kann die erhöhte Rahmenstruktur eine relativ geringe Breite über dem akustischen Reflektor einnehmen.
Ein abgeschrägter bzw. geneigter Bereich einer erhöhten Rahmenschicht kann einen Verjüngungswinkel α in Bezug auf eine horizontale Richtung in den dargestellten schematischen Querschnittsansichten aufweisen. Der Verjüngungswinkel α kann gegenüber einer darunterliegenden Schicht (z.B. einer piezoelektrischen Schicht und/oder einer Elektrodenschicht) gemessen werden. 22 veranschaulicht einen Verjüngungswinkel α. Der Verjüngungswinkel α kann weniger als 45° betragen. In einigen Anwendungen kann der Verjüngungswinkel α weniger als 45° bei einem geneigten Abschnitt einer erhöhten Rahmenschicht in einem ersten abgeschrägten Bereich RaF1 betragen. Der Verjüngungswinkel α kann in solchen Anwendungen auch mehr als 5° in einem ersten abgeschrägten Bereich RaF1 betragen. In solchen Fällen kann der Verjüngungswinkel α in einem Bereich zwischen etwa 5° und 45° für einen geneigten Abschnitt einer erhöhten Rahmenschicht in einem ersten abgeschrägten Bereich RaF1 liegen. In einigen Anwendungen kann der Verjüngungswinkel α weniger als 45° für einen geneigten Abschnitt einer erhöhten Rahmenschicht in einem zweiten abgeschrägten Bereich RaF3 jeder der hierin offenbarten Ausführungsformen liegen. Der Verjüngungswinkel α kann in solchen Anwendungen auch mehr als 5° in einem zweiten abgeschrägten Bereich RaF3 betragen. Manchmal kann der Verjüngungswinkel α in einem Bereich zwischen etwa 5° und 45° für einen geneigten Abschnitt einer erhöhten Rahmenschicht in einem zweiten abgeschrägten Bereich RaF3 jeder der hierin offenbarten Ausführungsformen liegen.
In bestimmten Anwendungen kann der Verjüngungswinkel in einem Bereich zwischen etwa 10° und 40° für einen geneigten Abschnitt einer erhöhten Rahmenschicht in einem ersten abgeschrägten Bereich RaF1 und/oder in einem zweiten abgeschrägten Bereich RaF3 jeder der hierin offenbarten Ausführungsformen liegen. In manchen Anwendungen kann der Verjüngungswinkel α in einem Bereich zwischen etwa 10° und 30° für einen geneigten Abschnitt einer erhöhten Rahmenschicht in einem ersten abgeschrägten Bereich RaF1 und/oder in einem zweiten abgeschrägten Bereich RaF3 jeder der hierin offenbarten Ausführungsformen liegen.
Die Verjüngungswinkel können in bestimmten Anwendungen ungefähr genauso groß für die ersten und zweiten abgeschrägten Bereiche RaF1 und RaF3 sein. Die Verjüngungswinkel können in manchen anderen Anwendungen für die ersten und zweiten abgeschrägten Bereiche RaF1 und RaF3 unterschiedlich groß sein. Die in diesem Absatz angesprochenen Verjüngungswinkel können auf jede geeignete der hierin offenbarten BAW-Vorrichtungen anwendbar sein.
23 veranschaulicht beispielhafte abgeschrägte bzw. geneigte Bereiche einer erhöhten Rahmenschicht, bei denen die abgeschrägten bzw. geneigten Bereiche nicht linear verlaufen können. Ein nicht linearer abgeschrägter bzw. geneigter Bereich kann einen konvexen Abschnitt, einen konkaven Abschnitt oder jede Kombination derselben aufweisen Andere Varianten für abgeschrägte bzw. geneigte Rahmenschichtabschnitte sind ebenfalls möglich.
Hierin offenbarte BAW-Vorrichtungen können als BAW-Resonatoren in akustischen Wellenfiltern implementiert werden. Solche Filter können dazu ausgelegt sein, ein Hochfrequenzsignal zu filtern. In bestimmten Anwendungen können die akustischen Wellenfilter Bandpassfilter sein, die dazu ausgelegt sind, ein Hochfrequenzband durchzulassen und Frequenzen außerhalb des Hochfrequenzband abzudämpfen. Akustische Wellenfilter können als Bandsperrfilter ausgestaltet werden. Hierin offenbarte akustische Volumenwellenvorrichtungen können in einer Vielfalt verschiedener Filterarchitekturen ausgestaltet werden. Beispielhafte Filterarchitekturen umfassen einen Leiterfilter, einen Gitterfilter, einen hybriden Leiter-/Gitterfilter und dergleichen. Ein akustischer Wellenfilter kann ausschließlich BAW-Resonatoren oder ein oder mehrere BAW-Resonatoren und ein oder mehrere andere Arten von akustischen Wellenresonatoren wie beispielsweise SAW-Resonatoren aufweisen. Hierin offenbarte BAW-Resonatoren können in einem Filter implementiert werden, welcher zumindest einen BAW-Resonator und eine nicht-akustische Induktivitäts-/Kondensatorkomponente aufweist. Einige beispielhafte Filterarchitekturen werden nun in Bezug auf die 24 bis 26 erläutert. Jede geeignete Kombination an Merkmalen der Filterarchitekturen der 24 bis 26 kann zusammen und/oder gemeinsam mit anderen Filterarchitekturen implementiert werden.
24 ist ein schematisches Blockschaubild eines Leiterfilters 240, welcher einen akustischen Volumenwellenresonator gemäß einer Ausführungsform aufweist. Der Leiterfilter 240 stellt eine beispielhafte Architektur dar, die einen aus akustischen Wellenresonatoren aufgebauten Bandpassfilter implementieren kann. In einem Bandpassfilter mit Leiterarchitektur können die Shuntresonatoren geringere Resonanzfrequenzen als die Reihenresonatoren aufweisen. Der Leiterfilter 240 kann dazu ausgelegt sein, ein Hochfrequenzsignal zu filtern. Wie dargestellt umfasst der Leiterfilter 240 akustische Wellenresonatoren R1, R3, R5 und R7 in Reihe sowie akustische Wellenshuntresonatoren R2, R4, R6 und R8, welche zwischen einen ersten Eingangs-/Ausgangsanschluss I/O₁ und einen zweiten Eingangs-/Ausgangsanschluss I/O₂ gekoppelt sind. Jede geeignete Anzahl von akustische Wellenreihenresonatoren kann in einem Leiterfilter umfasst sein Jede geeignete Anzahl von akustische Wellenshuntresonatoren kann in einem Leiterfilter umfasst sein. Der erste Eingangs-/Ausgangsanschluss I/O₁ kann ein Sendeanschluss sein und der zweite Eingangs-/Ausgangsanschluss I/O₂ kann ein Antennenanschluss sein. Alternativ dazu kann der erste Eingangs-/Ausgangsanschluss I/O₁ ein Empfangsanschluss und der der zweite Eingangs-/Ausgangsanschluss I/O₂ kann ein Antennenanschluss sein.
Ein oder mehrere der akustischen Wellenresonatoren des Leiterfilters 240 können einen akustischen Volumenwellenfilter gemäß einer Ausführungsform aufweisen. Beispielsweise können einige oder alle der Shuntresonatoren R2, R4, R6 und R8 BAW-Resonatoren mit einem erhöhten Rahmen mehrfacher Steilheitsgrade gemäß jedem der hierin offenbarten geeigneten Prinzipien und Vorteile sein. Die Antiresonanzfrequenz der Shuntresonatoren des Leiterfilters 240 können eine untere Kante des Passbandes definieren, wenn der Leiterfilters 240 ein Bandpassfilter ist Mit BAW-Shuntresonatoren mit einem erhöhten Rahmen mehrfacher Steilheitsgrade kann vorteilhafterweise eine hohe Stabilität für einen Qualitätsfaktor bei Anti-Resonanz Qp erreicht werden, wie zum Beispiel durch das Diagramm der 3B dargestellt. Alternativ dazu oder zusätzlich können ein oder mehrere der Reihenresonatoren des Leiterfilters 240 gemäß jedem hierin offenbarten geeigneten Prinzip und Vorteil ausgestaltet werden.
25 ist ein schematisches Blockschaubild eines Gitterfilters 250, welcher einen akustischen Volumenwellenresonator gemäß einer Ausführungsform aufweist. Der Gitterfilter 250 stellt eine Beispielarchitektur dar, die einen Bandpassfilter aus akustischen Wellenresonatoren bilden kann. Der Gitterfilter 250 kann dazu ausgelegt sein, ein Hochfrequenzsignal zu filtern. Wie dargestellt umfasst der Gitterfilter 250 akustische Wellenresonatoren RL1, RL2, RL3 und RL4. Die akustischen Wellenresonatoren RL1 und RL2 sind Reihenresonatoren. Die akustischen Wellenresonatoren RL3 und RL4 sind Shuntresonatoren. Der dargestellte Gitterfilter 250 weist einen symmetrischen Eingang und einen symmetrischen Ausgang auf. Ein oder mehrere der dargestellten akustischen Wellenresonatoren RL1 bis RL4 können akustische Volumenwellenresonatoren gemäß jedem hierin offenbarten geeigneten Prinzip und Vorteil sein.
26 ist ein schematisches Blockschaubild eines hybriden Leiter-/Gitterfilters 260, welcher einen akustischen Volumenwellenresonator gemäß einer Ausführungsform aufweist. Der dargestellte hybride Leiter-/Gitterfilter 260 umfasst akustische Reihenresonatoren RL1, RL2, RH3 und RH4 sowie akustische Shuntresonatoren RL3, RL4, RH1 und RH2. Der hybride Leiter-/Gitterfilter 260 umfasst ein oder mehrere akustische Volumenwellenresonatoren gemäß jedem hierin offenbarten geeigneten Prinzip und Vorteil.
In einigen Anwendungen kann ein akustischer Volumenwellenresonator in einem Filter umfasst sein, der außerdem ein oder mehrere Induktivitäten und ein oder mehrere Kondensatoren aufweist.
Die hierin offenbarten Prinzipien und Vorteile können in einem allein stehenden Filter und/oder in ein oder mehreren Filtern in jedem geeigneten Multiplexer implementiert werden. Solche Filter können jede geeignete hierin diskutierte Architektur aufweisen, wie etwa jedwede Filterarchitektur in Überstimmung mit den im Zusammenhang mit jeder der 21 bis 26 offenbarten Prinzipien und Vorteile. Der Filter kann ein Bandpassfilter sein, welcher dazu ausgelegt ist, ein LTE-Band („Long Term Evolution“) der vierten Generation (4G) und/oder ein NR-Band („New Radio“) der fünften Generation (5G) zu filtern. Beispiel eines allein stehenden Filters und von Multiplexern werden in Bezug auf die 27A bis 27E diskutiert werden. Jede geeigneten Prinzipien und Vorteile dieser Filter und/oder Multiplexer können gemeinsam miteinander implementiert werden. Darüber hinaus können die hierin offenbarten akustischen Volumenwellenresonatoren mit einem erhöhten Rahmen mehrfacher Steilheitsgrade in Filtern umfasst sein, die außerdem ein oder mehrere Induktivitäten und ein oder mehrere Kondensatoren aufweisen.
27A ist ein schematisches Blockschaubild eines akustischen Wellenfilters 330. Der akustische Wellenfilter 330 ist ein Bandpassfilter. Der akustische Wellenfilter 330 ist dazu ausgelegt, ein Hochfrequenzsignal zu filtern. Der akustische Wellenfilter 330 weist eine Vielzahl von akustischen Wellenresonatoren auf, die zwischen einen ersten Eingangs-/Ausgangsanschluss RF_IN und einen zweiten Eingangs-/Ausgangsanschluss RF_OUT gekoppelt sind. Der akustische Wellenfilter 330 umfasst ein oder mehrere BAW-Resonatoren mit einer erhöhten Rahmenstruktur mehrfacher Steilheitsgrade gemäß jedem der hierin offenbarten geeigneten Prinzipien und Vorteile.
27B ist ein schematisches Blockschaubild eines Duplexers 332 mit einem akustischen Wellenfilter gemäß einer Ausführungsform. Der Duplexer 332 umfasst einen ersten Filter 330A und einen zweiten Filter 330B, die gemeinsam an einem gemeinsamen Knoten COM angekoppelt sind. Einer der Filter des Duplexers 332 kann ein Sendefilter und der andere der Filter des Duplexers 332 kann ein Empfangsfilter sein. In einigen Fällen, wie beispielsweise in einer Diversitätsempfangsanwendung kann der Duplexer 332 zwei Empfangsfilter aufweisen. Alternativ dazu kann der Duplexer 332 zwei Sendefilter aufweisen. Der gemeinsame Knoten COM kann ein Antennenknoten sein.
Der erste Filter 330A ist ein akustischer Wellenfilter, welcher dazu ausgelegt ist, ein Hochfrequenzsignal zu filtern. Der erste Filter 330A umfasst akustische Wellenresonatoren, die zwischen einen ersten Hochfrequenzknoten RF1 und den gemeinsamen Knoten COM gekoppelt sind. Der erste Hochfrequenzknoten RF1 kann ein Sendeknoten oder ein Empfangsknoten sein. Der erste Filter 330A umfasst ein oder mehrere BAW-Resonatoren mit einer erhöhten Rahmenstruktur mehrfacher Steilheitsgrade gemäß jedem der hierin offenbarten geeigneten Prinzipien und Vorteile.
Der zweite Filter 330B kann jeder geeignete Filter sein, der dazu ausgelegt ist, ein zweites Hochfrequenzsignal zu filtern. Der zweite Filter 330B kann beispielsweise ein akustischer Wellenfilter, der ein oder mehrere BAW-Resonatoren mit einer erhöhten Rahmenstruktur mehrfacher Steilheitsgrade gemäß jedem der hierin offenbarten geeigneten Prinzipien und Vorteile aufweist, ein LC-Filter, ein hybrider akustischer Wellen-LC-Filter oder dergleichen sein. Der zweite Filter 330B ist zwischen einen zweiten Hochfrequenzknoten RF2 und den gemeinsamen Knoten gekoppelt. Der zweite Hochfrequenzknoten RF2 kann ein Sendeknoten oder ein Empfangsknoten sein.
Auch wenn beispielhafte Ausführungsformen bei Filtern oder Duplexern zu veranschaulichenden Zwecken diskutiert werden können, können alle hierin offenbarten geeigneten Prinzipien und Vorteile in einem Multiplexer ausgestaltet werden, der eine Vielzahl von an einem gemeinsamen Knoten zusammengeschlossenen Filtern aufweist. Beispiele von Multiplexern umfassen, ohne Beschränkung der Allgemeinheit, einen Duplexer mit drei an einem gemeinsamen Knoten zusammengeschlossenen Filtern, einen Triplexer mit zwei an einem gemeinsamen Knoten zusammengeschlossenen Filtern, einen Quadplexer mit vier an einem gemeinsamen Knoten zusammengeschlossenen Filtern, einen Hexaplexer mit sechs an einem gemeinsamen Knoten zusammengeschlossenen Filtern, einen Octoplexer mit acht an einem gemeinsamen Knoten zusammengeschlossenen Filtern, oder dergleichen. Multiplexer können Filter unterschiedlicher Durchlassbänder aufweisen. Multiplexer können jede geeignete Anzahl von Sendefiltern und jede geeignete Anzahl von Empfangsfiltern aufweisen. Beispielsweise kann ein Multiplexer nur Empfangsfilter, nur Sendefilter oder ein oder mehrere Empfangsfilter und ein oder mehrere Sendefilter aufweisen. Einer oder mehrere der Filter eines Multiplexers können jede geeignete Anzahl von BAW-Resonatoren mit einer erhöhten Rahmenstruktur mehrfacher Steilheitsgrade aufweisen.
27C ist ein schematisches Blockschaubild eines Multiplexers 334 mit einem akustischen Wellenfilter gemäß einer Ausführungsform. Der Multiplexer 334 umfasst eine Vielzahl von Filtern 330A bis 330N, die gemeinsam an einem gemeinsamen Knoten COM angekoppelt sind. Die Vielzahl von Filtern kann jede geeignete Anzahl von Filtern aufweisen, einschließlich zum Beispiel drei Filter, vier Filter, fünf Filter, sechs Filter, sieben Filter, acht Filter oder mehr Filter. Einige oder alle der Vielzahl von akustischen Wellenfiltern können akustische Wellenresonatoren sein. Wie dargestellt können die Filter 330A bis 330N jeweils eine festgelegte elektrische Verbindung mit dem gemeinsamen Knoten COM aufweisen. Dies kann als hartes Multiplexen oder festgelegtes Multiplexen bezeichnet werden. Filter haben in Anwendungen mit hartem Multiplexen festgelegte elektrische Verbindungen mit dem gemeinsamen Knoten. Jeder der Filter 330A bis 330N weist einen entsprechenden Eingangs-/Ausgangsanschluss RF1 bis RFN auf.
Der erste Filter 330A ist ein akustischer Wellenfilter, welcher dazu ausgelegt ist, ein Hochfrequenzsignal zu filtern. Der erste Filter 330A kann akustische Wellenvorrichtungen umfassen, die zwischen einen ersten Hochfrequenzknoten RF1 und den gemeinsamen Knoten COM gekoppelt sind. Der erste Hochfrequenzknoten RF1 kann ein Sendeknoten oder ein Empfangsknoten sein. Der erste Filter 330A umfasst ein oder mehrere BAW-Resonatoren mit einer erhöhten Rahmenstruktur mehrfacher Steilheitsgrade gemäß jedem der hierin offenbarten geeigneten Prinzipien und Vorteile. Der/die andere(n) Filter des Multiplexers 334 kann ein oder mehrere akustische Wellenfilter aufweisen, ein oder mehrere akustische Wellenfilter, die ein oder mehrere BAW-Resonatoren mit einer erhöhten Rahmenstruktur mehrfacher Steilheitsgrade umfassen, ein oder mehrere LC-Filter, ein oder mehrere hybride akustische Wellen-LC-Filter oder jede geeignete Kombination derselben.
27D ist ein schematisches Blockschaubild eines Multiplexers 336 mit einem akustischen Wellenfilter gemäß einer Ausführungsform. Der Multiplexer 336 ist dem Multiplexer 334 der 27C ähnlich, außer dass der Multiplexer 336 geschaltetes Multiplexen anwendet. In geschaltetem Multiplexen wird ein Filter mit einem gemeinsamen Knoten über einen Schalter verkoppelt. In dem Multiplexer 336 können die Schalter 337A bis 337N entsprechende Filter 330A bis 330N selektiv mit dem gemeinsamen Knoten COM elektrisch verbinden. Beispielsweise kann der Schalter 337A den ersten Filter 330A selektiv mit dem gemeinsamen Knoten COM über den Schalter 337A elektrisch verbinden. Jede geeignete Anzahl von Schaltern 337A bis 337N kann elektrisch entsprechende Filter 330A bis 330N mit dem gemeinsamen Knoten COM in einem vordefinierten Zustand verbinden. Gleichermaßen kann jede geeignete Anzahl von Schaltern 337A bis 337N einen entsprechenden Filter 330A bis 330N von dem gemeinsamen Knoten COM in einem vordefinierten Zustand elektrisch isolieren. Die Funktionalität der Schalter 337A bis 337N kann verschiedene Trägerbündelungen unterstützen.
27E ist ein schematisches Blockschaubild eines Multiplexers 338 mit einem akustischen Wellenfilter gemäß einer Ausführungsform. Der Multiplexer 338 veranschaulicht, dass ein Multiplexer jede geeignete Kombination aus fest gemultiplexten und geschaltet gemultiplexten Filtern aufweisen kann. Ein oder mehrere BAW-Resonatoren mit einer erhöhten Rahmenstruktur mehrfacher Steilheitsgrade können in einem Filter umfasst sein, der fest mit dem gemeinsamen Knoten eines Multiplexers gemultiplext ist. Alternativ dazu oder zusätzlich können ein oder mehrere BAW-Resonatoren mit einer erhöhten Rahmenstruktur mehrfacher Steilheitsgrade in einem Filter umfasst sein, der geschaltet mit dem gemeinsamen Knoten eines Multiplexers gemultiplext ist.
Die hierin beschriebenen BAW-Resonatoren können in einer Vielzahl von gehäusten Modulen implementiert werden. Es werden nun einige beispielhaft gehäuste Module diskutiert, in denen alle geeigneten Prinzipien und Vorteile der hier vorgestellten BAW-Vorrichtungen umgesetzt werden können. Beispielhafte gehäuste Module umfassen ein oder mehrere akustischen Wellenfilter und ein oder mehrere Hochfrequenzverstärker (z.B. ein oder mehrere Leistungsverstärker und/oder ein oder mehrere rauscharme Verstärker („low noise amplifiers“, LNA) und/oder ein oder mehrere Hochfrequenzschalter. Die beispielhaften gehäusten Module können ein Gehäuse beinhalten, das die dargestellten Schaltungselemente umschließt. Die dargestellten Schaltungselemente können auf einem gemeinsamen Gehäusesubstrat angeordnet werden. Das Gehäusesubstrat kann z.B. ein Laminatsubstrat sein. 28 bis 32 sind schematische Blockdiagramme von dargestellten gehäusten Modulen gemäß bestimmter Ausführungsformen. Jede geeignete Kombination von Merkmalen dieser Module kann miteinander implementiert werden. Während in den gehäusten Modulen der 29 bis 32 Duplexer illustriert werden, kann jeder andere geeignete Multiplexer, welcher eine Vielzahl von mit einem gemeinsamen Knoten gekoppelten Filtern aufweist, statt ein oder mehrerer Duplexer ausgebildet werden. Beispielsweise kann in bestimmten Anwendungen ein Quadplexer eingesetzt werden. Alternativ oder zusätzlich dazu können ein oder mehrere Filter eines gehäusten Moduls als Sendefilter oder Empfangsfilter ausgebildet werden, die nicht in einem Multiplexer umfasst sind.
28 ist ein schematisches Blockschaubild eines Hochfrequenzmoduls 340, welches eine akustische Wellenkomponente 342 gemäß einer Ausführungsform aufweist. Das dargestellte Hochfrequenzmodul 340 umfasst die akustische Wellenkomponente 342 und andere Schaltungen 343. Die akustische Wellenkomponente 342 kann ein oder mehrere BAW-Resonatoren mit einer erhöhten Rahmenstruktur mehrfacher Steilheitsgrade gemäß jedem der hierin offenbarten geeigneten Prinzipien und Vorteile aufweisen. Die akustische Wellenkomponente 342 kann einen BAW-Chip aufweisen, der BAW-Resonatoren umfasst.
Die in 28 gezeigte akustische Wellenkomponente 342 umfasst einen Filter 344 und Anschlüsse 345A und 345B. Der Filter 344 umfasst ein oder mehrere BAW-Resonatoren, die gemäß jedem der hierin offenbarten geeigneten Prinzipien und Vorteile ausgestaltet sind. Die Anschlüsse 345A und 345B können beispielsweise als Eingangskontakt und Ausgangskontakt dienen. Die akustische Wellenkomponente 342 und die anderen Schaltungen 343 sind auf einem gemeinsamen Gehäusesubstrat 346 in 28 ausgebildet. Das Gehäusesubstrat 346 kann ein Laminatsubstrat sein. Die Anschlüsse 345A und 345B können mit Kontakten 347A bzw. 347B auf dem Gehäusesubstrat 346 über elektrische Verbindungen 348A bzw. 348B elektrisch verbunden sein. Die elektrische Verbindungen 348A und 348B können zum Beispiel Hügel oder Drahtverbindungen sein.
Die anderen Schaltungen 343 können jede geeignete zusätzliche Schaltung aufweisen. Beispielsweise können die anderen Schaltungen 343 ein oder mehrere Hochfrequenzfilter (z.B. ein oder mehrere Leistungsverstärker und/oder ein oder mehrere rauscharme Verstärker), ein oder mehrere Leistungsverstärker, ein oder mehrere Hochfrequenzschalter, ein oder mehrere zusätzliche Filter, ein oder mehrere rauscharme Verstärker, ein oder mehrere Hochfrequenzkoppler, ein oder mehrere Verzögerungsleitungen, ein oder mehrere Phasenschieber und dergleichen, oder jedwede geeignete Kombination derselben aufweisen. Die anderen Schaltungen 343 können elektrisch mit dem Filter 344 gekoppelt sein. Das Hochfrequenzmodul 340 kann auch ein oder mehrere Gehäusestrukturen aufweisen, um beispielsweise Schutz zu bieten oder eine einfachere Handhabung des Hochfrequenzmoduls 340 zu ermöglichen. Eine derartige Gehäusestruktur kann eine Vergussstruktur umfassen, welche über dem Gehäusesubstrat 340 ausgeformt ist. Die Vergussstruktur kann einige oder alle der Komponenten des Hochfrequenzmoduls 340 verkapseln.
29 ist ein schematisches Blockschaubild eines Moduls 350, welches Duplexer 351A bis 351N und einen Antennenschalter 352 aufweist. Ein oder mehrere Filter der Duplexer 351A bis 351N können ein oder mehrere BAW-Resonatoren mit einer erhöhten Rahmenstruktur mehrfacher Steilheitsgrade gemäß jedem der hierin offenbarten geeigneten Prinzipien und Vorteile aufweisen. Jede geeignete Anzahl von Duplexern 351A bis 351N kann implementiert werden. Der Antennenschalter 352 kann eine Anzahl von Durchgängen aufweisen, die der Anzahl von Duplexern 351A bis 351N entspricht. Der Antennenschalter 352 kann ein oder mehrere zusätzliche Durchgänge aufweisen, die mit ein oder mehreren Filtern außerhalb des Moduls 350 und/oder mit anderen Schaltungen gekoppelt sind. Der Antennenschalter 352 kann einen ausgewählten Duplexer mit einem Antennenanschluss des Moduls 350 elektrisch koppeln.
30 ist ein schematisches Blockschaubild eines Moduls 354, welches einen Leistungsverstärker 355, einen Hochfrequenzschalter 356 und Multiplexer 351A bis 351N in Übereinstimmung mit ein oder mehreren Ausführungsformen aufweist. Der Leistungsverstärker 355 kann ein Hochfrequenzsignal verstärken. Der Hochfrequenzschalter 356 kann einen Ausgang des Leistungsverstärkers 355 elektrisch mit einem ausgewählten Sendefilter der Multiplexer 351A bis 351N koppeln. Ein oder mehrere Filter der Multiplexer 351A bis 351N können jede geeignete Anzahl von BAW-Resonatoren mit einer erhöhten Rahmenstruktur mehrfacher Steilheitsgrade gemäß jedem der hierin offenbarten geeigneten Prinzipien und Vorteile umfassen. Jede geeignete Anzahl von Multiplexern 351A bis 351N kann implementiert werden.
31 ist ein schematisches Blockschaubild eines Moduls 357, welches Multiplexer 351A' bis 351N', einen Hochfrequenzschalter 358 und einen rauscharmen Verstärker 359 gemäß einer Ausführungsform aufweist. Ein oder mehrere Filter der Multiplexer 351A' bis 351N' können jede geeignete Anzahl von BAW-Resonatoren mit einer erhöhten Rahmenstruktur mehrfacher Steilheitsgrade gemäß jedem der hierin offenbarten geeigneten Prinzipien und Vorteile umfassen. Jede geeignete Anzahl von Multiplexern 351A' bis 351N' kann implementiert werden. Der Hochfrequenzschalter 358 kann ein Hochfrequenzschalter mit mehreren Durchgängen sein. Der Hochfrequenzschalter 358 kann einen Ausgang eines ausgewählten Filters der Multiplexer 351A' bis 351N' elektrisch mit dem rauscharmen Verstärker 359 verbinden. In einigen (nicht dargestellten) Ausführungsformen kann eine Vielzahl von rauscharmen Verstärkern implementiert werden. Das Modul 357 kann Diversitätsempfangseigenschaften für bestimmte Anwendungen aufweisen.
32 ist ein schematisches Blockschaubild eines Hochfrequenzmoduls 380 mit einem akustischen Wellenfilter gemäß einer Ausführungsform. Wie dargestellt umfasst das Hochfrequenzmodul 380 Duplexer 382A bis 382N, die jeweilige Sendefilter 383A1 bis 383N1 und entsprechende Empfangsfilter 383A2 bis 383N2, einen Leistungsverstärker 384, einen Auswahlschalter 385 und einen Antennenschalter 386 aufweisen. Das Hochfrequenzmodul 380 kann ein Gehäuse aufweisen, welches die gezeigten Elemente einhäust. Die dargestellten Elemente können auf einem gemeinsamen Gehäusesubstrat 387 aufgebracht sein. Das Gehäusesubstrat 387 kann beispielsweise ein Laminatsubstrat sein. Ein Hochfrequenzmodul, welches einen Leistungsverstärker umfasst, kann als ein Leistungsverstärkermodul bezeichnet werden. Ein Hochfrequenzmodul kann eine Untermenge von in 32 gezeigten Elementen und/oder zusätzliche Elemente aufweisen. Das Hochfrequenzmodul 380 kann ein oder mehrere BAW-Resonatoren mit einer erhöhten Rahmenstruktur mehrfacher Steilheitsgrade gemäß jedem der hierin offenbarten geeigneten Prinzipien und Vorteile umfassen.
Die Duplexer 382A bis 382N können jeweils zwei akustische Wellenfilter aufweisen, die mit einem gemeinsamen Knoten gekoppelt sind. Beispielsweise können die zwei akustischen Wellenfilter ein Sendefilter und ein Empfangsfilter sein. Wie dargestellt können der Sendefilter und der Empfangsfilter jeweils ein Bandpassfilter sein, die dazu ausgelegt sind, ein Hochfrequenzsignal zu filtern. Ein oder mehrere Sendefilter 383A1 bis 383N1 können ein oder mehrere BAW-Resonatoren mit einer erhöhten Rahmenstruktur mehrfacher Steilheitsgrade gemäß jedem der hierin offenbarten geeigneten Prinzipien und Vorteile umfassen. Analog dazu können ein oder mehrere der Empfangsfilter 383A2 bis 383N2 ein oder mehrere BAW-Resonatoren mit einer erhöhten Rahmenstruktur mehrfacher Steilheitsgrade gemäß jedem der hierin offenbarten geeigneten Prinzipien und Vorteile umfassen. Auch wenn 32 Duplexer darstellt, können alle hierin offenbarten geeigneten Prinzipien und Vorteile in anderen Multiplexern (z.B. Quadplexer, Hexaplexer, Octoplexer etc.) und/oder in geschalteten Multiplexern eingesetzt werden.
Der Leistungsverstärker 384 kann ein Hochfrequenzsignal verstärken. Der dargestellte Schalter 385 ist ein Hochfrequenzschalter mit mehreren Durchgängen. Der Schalter 385 kann einen Ausgang des Leistungsverstärkers 384 elektrisch mit einem ausgewählten Sendefilter der Sendefilter 383A1 bis 383N1 koppeln. In einigen Fällen kann der Schalter 385 den Ausgang des Leistungsverstärkers 384 elektrisch mit mehr als einem der der Sendefilter 383A1 bis 383N1 koppeln. Der Antennenschalter 386 kann selektiv ein Signal von einem der Duplexer 382A bis 382N an einen Antennenanschluss ANT einkoppeln. Die Duplexer 382A bis 382N können unterschiedlichen Frequenzbändern und/oder unterschiedlichen Betriebszuständen (z.B. unterschiedlichen Energiemodi, unterschiedlichen Signalverarbeitungsmodi etc.) zugeordnet sein.
BAW-Vorrichtungen mit einer erhöhten Rahmenstruktur mehrfacher Steilheitsgrade, wie hierin offenbart, können in einer Vielzahl von drahtlosen Kommunikationsgeräten wie beispielsweise Mobilvorrichtungen eingesetzt werden. Ein oder mehrere Filter mit jeder geeigneten Anzahl von in Übereinstimmung mit beliebigen der hierin offenbarten Prinzipien und Vorteile ausgestalteten BAW-Vorrichtungen können in einer Vielzahl von drahtlosen Kommunikationsgeräten wie beispielsweise Mobilvorrichtungen eingesetzt werden. Die BAW-Vorrichtungen können in einem Filter eines Hochfrequenzfrontends eingebaut werden. 33 zeigt ein schematisches Blockschaubild einer Ausführungsform einer Mobilvorrichtung 390. Die Mobilvorrichtung 390 umfasst ein Basisbandsystem 391, einen Sendeempfänger 392, ein Frontendsystem 393, Antennen 394, ein Leistungssteuerungssystem 395, einen Speicher 396, eine Nutzerschnittstelle 397 und eine Batterie 398.
Die Mobilvorrichtung 390 kann genutzt werden, um mittels einer großen Vielzahl von Kommunikationstechnologien zu kommunizieren, welche ohne Beschränkung der Allgemeinheit 2G, 3G, 4G (inklusive LTE, LTE-Advanced, und LTE-Advanced Pro), 5G (New Radio, NR), drahtloses lokales Netzwerk (WLAN, z.B. WiFi), drahtloses persönliches Netzwerk (WPAN, z.B. Bluetooth und ZigBee), WMAN (drahtloses Weitbereichsnetzwerk, z.B. WiMax), und/oder GPS-Technologien oder jede geeignete Kombination derselben umfassen können.
Der Sendeempfänger 392 erzeugt HF-Signale für die Übertragung und verarbeitet eingehende HF-Signale, welche von den Antennen 394 empfangen werden. Es sollte klar sein, dass verschiedene Funktionalitäten im Zusammenhang mit dem Senden und Empfangen von HF-Signalen durch ein oder mehrere Komponenten erreicht werden können, die zusammengenommen in 33 als der Sendeempfänger 392 gekennzeichnet sind. In einem Beispiel können separate Komponenten (z.B. separate Schaltungen oder Chips) vorgesehen werden, um bestimmte Arten von HF-Signalen zu verarbeiten.
Das Frontendsystem 393 unterstützt bei der Aufbereitung von an die Antennen 394 übertragenen und/oder von den Antennen 394 empfangenen Signalen. In der dargestellten Ausführungsform umfasst das Frontendsystem 393 Antennenabstimmschaltungen 400, Leistungsverstärker (PAs) 401, rauscharme Verstärker („low noise amplifiers“, LNAs) 402, Filter 403, Schalter 404, und Signalteiler-/- kombiniererschaltungen 405. Andere Implementierungen sind jedoch auch möglich. Ein oder mehrere Filter 403 können in Übereinstimmung mit jedem geeigneten der hierin offenbarten Prinzipien und Vorteile ausgestaltet werden. Beispielsweise können ein oder mehrere Filter 403 zumindest einen BAW-Resonator mit einer erhöhten Rahmenstruktur mehrfacher Steilheitsgrade in Übereinstimmung mit jedem geeigneten der hierin offenbarten Prinzipien und Vorteile aufweisen.
Beispielsweise kann das Frontendsystem 393 eine Anzahl von Funktionalitäten bereitstellen, inklusive ohne Beschränkung der Allgemeinheit dem Verstärken von Signalen für die Übertragung, dem Verstärken von empfangenen Signalen, dem Filtern von Signalen, dem Umschalten zwischen verschiedenen Bändern, dem Umschalten zwischen verschiedenen Übertragungs- und Empfangsmodi, dem Duplexen von Signalen, dem Multiplexen von Signalen (z.B. Diplexen oder Triplexen) oder jedweder Kombination davon.
In bestimmten Implementierungen unterstützt die Mobilvorrichtung 390 eine Trägerbündelung und sorgt somit für eine Flexibilität um Spitzendatenraten zu erhöhen. Trägerbündelung kann sowohl für ein Frequenzaufteilungsduplexen („Frequency Division Duplexing“, FDD) als auch ein Zeitaufteilungsduplexen („Time Division Duplexing“, TDD) genutzt werden und kann dazu eingesetzt werden, eine Vielzahl von Trägern oder Kanälen zu bündeln. Trägerbündelung umfasst eine zusammenhängende Bündelung, bei der aneinandergrenze Träger innerhalb desselben Betriebsfrequenzbandes gebündelt werden. Trägerbündelung kann auch nicht zusammenhängend sein, und kann Träger umfassen, die innerhalb eines gemeinsamen Bandes oder in unterschiedlichen Bändern frequenzgetrennt sind.
Die Antennen 394 können Antennen umfassen, die für eine große Vielzahl unterschiedlicher Kommunikationsarten genutzt werden. Beispielsweise können die Antennen 394 Antennen zum Übertragen und/oder Empfangen von Signalen aufweisen, die mit einer großen Vielzahl unterschiedlicher Frequenzen und Kommunikationsstandards verknüpft sind.
In bestimmten Implementierungen unterstützen die Antennen 394 MIMO-Kommunikation und/oder geschaltete Diversitätskommunikation. Zum Beispiel nutzt MIMO-Kommunikation mehrere Antennen, um mehrere Datenströme über einen einzigen Hochfrequenzkanal zu kommunizieren. MIMO-Kommunikation profitiert von einem besseren Signal-zu-Rausch-Verhältnis, von verbesserter Codierung und/oder von verminderter Signalinterferenz aufgrund räumlicher Multiplexunterschiede der Funkumgebung. Geschaltete Diversität bezieht sich auf eine Kommunikation, bei der eine bestimmte Antenne zu bestimmten Zeitpunkte für einen Betrieb ausgewählt wird. Beispielsweise kann ein Schalter genutzt werden, um eine bestimmte Antenne aus einer Gruppe von Antennen basierend auf einer Vielzahl von Faktoren auszuwählen, wie etwa eine beobachtete Bitfehlerrate und/oder ein Signalstärkenindikator.
Die Mobilvorrichtung 390 kann in bestimmten Implementierungen mit Strahlformung betrieben werden. Beispielsweise kann das Frontendsystem 393 Verstärker mit steuerbarer Verstärkung und Phasenschieber mit steuerbarer Phase aufweisen, um für eine Strahlformung und Richtungscharakteristik für eine Übertragung und/oder einen Empfang von Signalen unter Nutzung der Antennen 394 zu sorgen. Beispielsweise können im Zusammenhang mit einer Signalübertragung die Amplituden und Phasen der Sendesignale, die den Antennen 394 bereitgestellt werden, derart gesteuert werden, dass die von den Antennen 394 ausgestrahlten Signale unter konstruktiver und destruktiver Interferenz kombiniert werden, um ein gebündeltes Sendesignal mit strahlartigen Eigenschaften zu erhalten, welches in einer vorgegebenen Ausbreitungsrichtung eine höhere Signalstärke aufweist. Im Zusammenhang mit einem Signalempfang können die Phasen so gesteuert werden, dass mehr Signalenergie empfangen wird, wenn das Signal an den Antennen 394 aus einer bestimmten Richtung ankommt. In bestimmten Implementierungen weisen die Antennen 394 ein oder mehrere Anordnungen von Antennenelementen auf, um das Strahlformen zu verstärken.
Das Basisbandsystem 391 ist mit der Nutzerschnittstelle 397 gekoppelt, um eine Verarbeitung von verschiedentlichen Nutzereingaben und - ausgaben (I/O) wie etwa Sprach- und Datensignale zu verarbeiten. Das Basisbandsystem 391 versorgt den Sendeempfänger 392 mit digitalen Darstellungen der Übertragungssignale, die der Sendeempfänger 392 zur Erzeugung von HF-Signalen für die Übertragung verarbeitet. Das Basisbandsystem 391 verarbeitet auch digitalen Darstellungen von Empfangssignalen, die von dem Sendeempfänger 392 geliefert werden. Wie in 33 gezeigt, ist das Basisbandsystem 391 mit dem Speicher 396 gekoppelt, um einen Betrieb der Mobilvorrichtung 390 zu ermöglichen.
Der Speicher 396 kann für eine breite Vielfalt an Zwecken verwendet werden, wie etwa Speichern von Daten und/oder Anweisungen, um den Betrieb der Mobilvorrichtung 390 zu ermöglichen und/oder Speicher für Nutzerinformationen bereitzustellen.
Das Leistungssteuerungssystem 395 stellt eine Anzahl von Leistungssteuerungsfunktionen für die Mobilvorrichtung 390 bereit. In bestimmen Implementierungen weist das Leistungssteuerungssystem 395 eine Leistungsverstärkerversorgungssteuerschaltung auf, die die Versorgungsspannungen der Leistungsverstärker 401 steuert. Beispielsweise kann das Leistungssteuerungssystem 395 dazu ausgelegt sein, die Versorgungsspannung(en), die ein oder mehreren der Leistungsverstärker 401 bereitgestellt werden, zu ändern, um ihre Effizienz zu verbessern, wie etwa den Leistungswirkungsgrad („power added efficiency“, PAE).
Wie in 33 dargestellt erhält das Leistungssteuerungssystem 395 eine Batteriespannung von der Batterie 398. Die Batterie 398 kann jedwede geeignete Batterie für den Einsatz in der Mobilvorrichtung 390 sein, inklusive beispielsweise einer Lithium-Ionen-Batterie.
Hierin offenbarte Technologie kann in akustischen Wellenfiltern für 5G-Anwendungen implementiert werden. Die 5G-Technologie wird hier auch als 5G New Radio (NR) bezeichnet. 5G NR unterstützt oder plant die Unterstützung einer Vielzahl von Funktionen, wie z.B. Kommunikation über das Millimeterwellenspektrum, Strahlformbarkeit, Wellenformen mit hoher spektraler Effizienz, Kommunikation mit niedriger Latenzzeit, multiple Funknumerologie und/oder nicht-orthogonalen Mehrfachzugriff (NOMA). Obwohl solche HF-Funktionalitäten den Netzwerken Flexibilität bieten und die Benutzerdatenraten erhöhen, kann die Unterstützung solcher Funktionen eine Reihe von technischen Herausforderungen mit sich bringen.
Die hier enthaltenen Lehren gelten für eine Vielzahl von Kommunikationssystemen, einschließlich, aber nicht beschränkt auf Kommunikationssysteme, die hochentwickelte (Advanced) Mobilfunktechnologien wie LTE-Advanced, LTE-Advanced Pro und/oder 5G NR verwenden. Eine akustische Wellenvorrichtung mit jeder geeigneten Kombination von hierin offenbarten Merkmalen kann in einem Filter eingebaut werden, welcher dazu ausgelegt ist, ein Hochfrequenzsignal in einem 5G-NR-Betriebsband innerhalb des Frequenzbereiches 1 (FR1) zu filtern. Ein Filter welcher dazu ausgelegt ist, ein Hochfrequenzsignal in einem 5G-NR-Betriebsband zu filtern, kann ein oder mehrere hierin offenbarte BAW-Vorrichtungen umfassen. FR1 kann beispielsweise von 410 MHz bis 7,125 GHz reichen, wie in einer gegenwärtigen 5G-NR-Spezifikation definiert. Ein oder mehrere BAW-Vorrichtungen in Übereinstimmung mit jedwedem geeigneten hierin offenbarten Prinzip und Vorteil können in einem Filter eingebaut werden, welcher dazu ausgelegt ist, ein Hochfrequenzsignal in einem Band der vierten Generation (4G, Long Term Evolution, LTE) zu filtern. Ein oder mehrere BAW-Vorrichtungen in Übereinstimmung mit jedwedem geeigneten der hierin offenbarten Prinzipien und Vorteile können in einem Filter eingebaut werden, welcher ein Durchlassband aufweist, das ein 4G-LTE-Betriebsband und ein 5G-NR-Betriebsband einschließt. So ein Filter kann in einer Anwendung für Doppelkonnektivität eingesetzt werden, wie beispielsweise eine Anwendung für E-UTRAN-New-Radio- Doppelkonnektivität (ENDC).
Hierin offenbarte BAW-Vorrichtungen können hohes Q und/oder hohe Q-Stabilität gegenüber Herstellungsvariationen aufweisen. Solche Eigenschaften können in 5G-NR-Anwendungen vorteilhaft sein. Beispielsweise kann die Q-Stabilität von BAW-Vorrichtungen essentiell zur Erreichung von 5G-Leistungsspezifikationen auf der Ebene der Filter und/oder der Systemebene sein.
34 zeigt ein schematisches Schaubild eines Beispiels eines Kommunikationsnetzwerks 410. Das Kommunikationsnetzwerk 410 beinhaltet eine Makrozellen-Basisstation 411, eine Kleinzellen-Basisstation 413 und verschiedene Beispiele für Benutzereinrichtungen („user equipment“, UE), einschließlich einer ersten mobilen Vorrichtung 412a, eines drahtlos verbundenen Autos 412b, eines Laptops 412c, einer stationären drahtlosen Vorrichtung 412d, eines drahtlos verbundenen Zuges 412e, einer zweiten mobilen Vorrichtung 412f und einer dritten mobilen Vorrichtung 412g. UEs sind drahtlose Kommunikationsvorrichtungen. Die in 34 dargestellte Makrozellen-Basisstation 411, die Kleinzellen-Basisstation 413 oder die UEs können ein oder mehrere der in Übereinstimmung mit jedwedem geeigneten der hierin offenbarten Prinzipien und Vorteile ausgestalteten akustische Wellenfilter aufweisen. Beispielsweise können ein oder mehrere der in 34 gezeigten UEs ein oder mehrere akustische Wellenfilter aufweisen, die jede geeignete Anzahl an BAW-Resonatoren mit einer erhöhten Rahmenstruktur mehrfacher Steilheitsgrade umfassen.
Obwohl in 34 spezifische Beispiele für Basisstationen und Benutzereinrichtungen dargestellt sind, kann ein Kommunikationsnetzwerk Basisstationen und Benutzereinrichtungen/Endgeräte unterschiedlichster Art und/oder Anzahl beinhalten. In dem dargestellten Beispiel beinhaltet das Kommunikationsnetzwerk 410 beispielsweise die Makrozellen-Basisstation 411 und die Kleinzellen-Basisstation 413. Die Kleinzellenbasisstation 413 kann mit relativ geringerer Leistung, geringerer Reichweite und/oder mit weniger gleichzeitigen Benutzern im Vergleich zur Makrozellenbasisstation 411 betrieben werden. Die Kleinzellenbasisstation 413 kann auch als Femtozelle, Picozelle oder Mikrozelle bezeichnet werden. Obwohl das Kommunikationsnetzwerk 410 so dargestellt ist, dass es zwei Basisstationen beinhaltet, kann das Kommunikationsnetzwerk 410 so implementiert werden, dass es mehr oder weniger Basisstationen und/oder Basisstationen anderer Typen umfasst.
Obwohl verschiedene Beispiele für Benutzereinrichtungen gezeigt werden, sind die hier enthaltenen Lehren auf eine Vielzahl von Benutzereinrichtungen anwendbar, einschließlich, aber nicht beschränkt auf, Mobiltelefone, Tablets, Laptops, IoT-Geräte, tragbare Elektronik („Wearables“), Teilnehmernetzgeräte („customer premises equipment“, CPE), drahtlos verbundene Fahrzeuge, drahtlose Wiedergabeeinrichtungen und/oder eine Vielzahl anderer Kommunikationseinrichtungen. Darüber hinaus umfasst die Benutzereinrichtung nicht nur derzeit verfügbare Kommunikationsvorrichtungen, die in einem Mobilfunknetz betrieben werden, sondern auch später entwickelte Kommunikationsvorrichtungen, die mit den hier beschriebenen und beanspruchten erfinderischen Systemen, Prozessen, Verfahren, Methoden und Vorrichtungen leicht realisierbar sind.
Das dargestellte Kommunikationsnetzwerk 410 von 34 unterstützt die Kommunikation mit einer Vielzahl von Mobilfunktechnologien, darunter beispielsweise 4G LTE und 5G NR. In bestimmten Implementierungen ist das Kommunikationsnetzwerk 410 weiter angepasst, um ein drahtloses lokales Netzwerk (WLAN), wie beispielsweise WiFi, bereitzustellen. Obwohl verschiedene Beispiele für Kommunikationstechnologien angegeben wurden, kann das Kommunikationsnetzwerk 410 so angepasst werden, dass es eine breite Vielzahl von Kommunikationstechnologien unterstützt.
In 34 sind verschiedene Kommunikationsverbindungen des Kommunikationsnetzes 10 dargestellt. Die Kommunikationsverbindungen können auf vielfältige Weise geduplext werden, z.B. durch Frequenzmultiplexing (FDD) und/oder Zeitduplexing (TDD). FDD ist eine Art von Hochfrequenzkommunikation, die verschiedene Frequenzen zum Senden und Empfangen von Signalen verwendet. FDD kann eine Reihe von Vorteilen bieten, wie z.B. hohe Datenraten und geringe Latenzzeiten. Im Gegensatz dazu ist TDD eine Art von Hochfrequenzkommunikation, die etwa die gleiche Frequenz zum Senden und Empfangen von Signalen verwendet und bei der Sende- und Empfangskommunikation zeitlich geschaltet werden. TDD kann eine Reihe von Vorteilen bieten, wie z.B. die effiziente Nutzung des Spektrums und die variable Aufteilung des Durchsatzes zwischen Sende- und Empfangsrichtung.
In bestimmten Implementierungen können Benutzereinrichtungen mit einer Basisstation über eine oder mehrere der Technologien 4G LTE, 5G NR und WiFi kommunizieren. In bestimmten Implementierungen wird Enhanced License Assisted Access (eLAA) verwendet, um einen oder mehrere lizenzierte Frequenzträger (z.B. lizenzierte 4G LTE- und/oder 5G NR-Frequenzen) mit einem oder mehreren nicht lizenzierten Trägern (z.B. unlizenzierte WiFi-Frequenzen) zusammenzufassen.
Wie in 34 dargestellt, umfassen die Kommunikationsverbindungen nicht nur Kommunikationsverbindungen zwischen UE und Basisstationen, sondern auch UE zu UE Kommunikationen und Basisstation zu Basisstation Kommunikationen. So kann das Kommunikationsnetzwerk 10 beispielsweise zur Unterstützung von Self-Fronthaul und/oder Self-Backhaul implementiert werden (z.B. zwischen Mobilgerät 412g und Mobilgerät 412f).
Die Kommunikationsverbindungen können über eine Vielzahl von Frequenzen betrieben werden. In bestimmten Implementierungen wird die Kommunikation mit der 5G NR-Technologie über ein oder mehrere Frequenzbänder unterstützt, die kleiner als 6 Gigahertz (GHz) und/oder über ein oder mehrere Frequenzbänder, die größer als 6 GHz sind. So können die Kommunikationsverbindungen in bestimmten Ausgestaltungsformen den Frequenzbereich 1 (FR1), den Frequenzbereich 2 (FR2) oder eine Kombination davon bedienen. Ein in Übereinstimmung mit jedweden geeigneten der hierin offenbarten Prinzipien und Vorteile ausgestalteter akustischer Wellenfilter kann ein Hochfrequenzsignal innerhalb von FR1 filtern. In einer Ausführungsform unterstützen eine oder mehrere der Mobilvorrichtungen eine HPUE-Leistungsklassenspezifikation.
In bestimmten Implementierungen kommunizieren eine Basisstation und/oder eine Benutzereinrichtung mittels Strahlformung (Beamforming). So kann die Strahlformung beispielsweise verwendet werden, um die Signalstärke zu fokussieren, um Wegverluste zu überwinden, wie beispielsweise hohe Verluste bei der Kommunikation über hohe Signalfrequenzen. In bestimmten Ausführungsformen kommunizieren Benutzereinrichtungen, wie beispielsweise ein oder mehrere Mobiltelefone, mittels Strahlformung auf Millimeterwellenfrequenzbändern im Bereich von 30 GHz bis 300 GHz und/oder oberen Zentimeterwellenfrequenzen im Bereich von 6 GHz bis 30 GHz, insbesondere 24 GHz bis 30 GHz.
Verschiedene Benutzer des Kommunikationsnetzwerks 410 können verfügbare Netzwerkressourcen, wie beispielsweise das verfügbare Frequenzspektrum, auf vielfältige Weise gemeinsam nutzen. In einem Beispiel wird der Frequency Division Multiple Access (FDMA) verwendet, um ein Frequenzband in mehrere Frequenzträger aufzuteilen. Zusätzlich werden einem bestimmten Benutzer ein oder mehrere Träger zugeordnet. Beispiele für FDMA sind unter anderem Single Carrier FDMA (SC-FDMA) und Orthogonal FDMA (OFDMA). OFDMA ist eine Mehrträgertechnologie, die die verfügbare Bandbreite in mehrere zueinander orthogonale Schmalbandunterträger unterteilt, die verschiedenen Benutzern separat zugeordnet werden können.
Weitere Beispiele für den gemeinsamen Zugriff (Shared Access) umfassen, sind aber nicht beschränkt auf, Zeitmultiplex-Mehrfachzugriff (TDMA), bei dem einem Benutzer bestimmte Zeitschlitze für die Nutzung einer Frequenzressource zugewiesen werden, Codemultiplex-Mehrfachzugriff (CDMA), bei dem eine Frequenzressource von verschiedenen Benutzern gemeinsam genutzt wird, indem jedem Benutzer ein eindeutiger Code zugewiesen wird, Raummultiplex-Mehrfachzugriff (SDMA), bei dem Strahlformung verwendet wird, um einen gemeinsamen Zugriff durch räumliche Aufteilung bereitzustellen, und nicht-orthogonaler Mehrfachzugriff (NOMA), bei dem die Leistungsdomäne für Mehrfachzugriff verwendet wird. So kann NOMA beispielsweise verwendet werden, um mehrere Benutzer mit derselben Frequenz, Zeit und/oder demselben Code, aber mit unterschiedlichen Leistungsstufen zu bedienen.
Enhanced Mobile Broadband (eMBB) bezeichnet eine Technologie zur Steigerung der Systemkapazität von LTE-Netzen. So kann sich eMBB beispielsweise auf Kommunikationen mit einer maximalen Datenrate von mindestens 10Gbps und einem Minimum von 100Mbps für jeden Benutzer beziehen. Hochzuverlässige Kommunikation mit niedriger Latenz (uRLLC) bezieht sich auf Technologien für die Kommunikation mit sehr niedriger Latenzzeit, z.B. weniger als 3 Millisekunden. uRLLC kann für handlungskritische Kommunikationen, wie z.B. für das autonome Fahren und/oder Fernchirurgieanwendungen, verwendet werden. Massive maschinenartige Kommunikation (mMTC) bezieht sich auf kostengünstige Kommunikationen mit niedriger Datenrate, die mit drahtlosen Verbindungen zu Alltagsgegenständen verknüpft sind, wie sie beispielsweise mit Internet of Things (IoT) Anwendungen verknüpft sind.
Das Kommunikationsnetzwerk 410 der 34 kann verwendet werden, um eine Vielzahl von erweiterten bzw. hochentwickelten (Advanced) Kommunikationsfunktionen zu unterstützen, einschließlich, aber nicht beschränkt auf, eMBB, uRLLC und/oder mMTC.
Jede der vorstehend beschriebenen Ausführungsformen kann in Verbindung mit mobilen Geräten wie z. B. Mobiltelefonen realisiert werden. Die Prinzipien und Vorteile der Ausführungsformen können für alle Systeme oder Vorrichtungen, wie beispielsweise jede zellulare Uplink-Vorrichtung, verwendet werden, die von einer der hier beschriebenen Ausführungsformen profitieren könnten. Die hier angegebenen Lehren gelten für eine Vielzahl von Systemen. Obwohl diese Offenbarung einige beispielhafter Ausführungsformen beinhaltet, können die hier beschriebenen Lehren auf eine Vielzahl von Strukturen angewendet werden. Jedes der hier beschriebenen Prinzipien und Vorteile kann in Verbindung mit HF-Schaltungen umgesetzt werden, die konfiguriert sind, um Signale mit einer Frequenz in einem Bereich von etwa 30 kHz bis 300 GHz zu verarbeiten, wie beispielsweise eine Frequenz in einem Bereich von etwa 450 MHz bis 5 GHz, in einem Bereich von etwa 450 MHz bis 8,5 GHz oder in einem Bereich von etwa 450 MHz bis 10 GHz.
Aspekte dieser Offenbarung können in verschiedenen elektronischen Geräten umgesetzt werden. Beispiele für die elektronischen Vorrichtungen können unter anderem Unterhaltungselektronikprodukte, Teile der Unterhaltungselektronikprodukte wie verpackte Hochfrequenzmodule, drahtlose Uplink-Kommunikationsvorrichtungen, drahtlose Kommunikationsinfrastruktur, elektronische Prüfgeräte usw. sein, sind aber nicht darauf beschränkt. Beispiele für elektronische Geräte können unter anderem ein Mobiltelefon wie ein Smartphone, ein tragbares Computergerät wie eine intelligente Uhr oder ein Ohrstück, ein Telefon, ein Fernseher, ein Computermonitor, ein Computer, ein Modem, ein Handheld-Computer, ein Laptop, ein Tablet-Computer, eine Mikrowelle, ein Kühlschrank, ein fahrzeuggebundenes Elektroniksystem wie etwa ein Automobilelektroniksystem, eine Stereoanlage, ein digitaler Musikplayer, ein Radio, eine Kamera wie etwa eine Digitalkamera, ein tragbarer Speicherchip, eine Waschmaschine, ein Trockner, eine Waschmaschine / Trockner, ein Kopierer, ein Faxgerät, ein Scanner, ein multifunktionales Peripheriegerät, eine Armbanduhr, eine Uhr, etc. sein Darüber hinaus können die elektronischen Geräte auch unfertige Produkte beinhalten.
Sofern der Kontext nicht eindeutig etwas anderes erfordert, sind die Worte „umfassen“, „umfassend“, „beinhalten“, „beinhaltend“ und dergleichen in einem integrativen Sinne auszulegen, im Gegensatz zu einem exklusiven oder erschöpfenden Sinne; das heißt, im Sinne von „einschließend“, aber nicht beschränkt auf. Das Wort „gekoppelt“, wie hier allgemein verwendet, bezieht sich auf zwei oder mehrere Elemente, die entweder direkt miteinander verbunden oder über ein oder mehrere Zwischenelemente verbunden sein können. Ebenso bezieht sich das Wort „verbunden“, wie es hier allgemein verwendet wird, auf zwei oder mehrere Elemente, die entweder direkt verbunden oder über ein oder mehrere Zwischenelemente verbunden sein können. Darüber hinaus beziehen sich die Worte „hier“, „über“, „unten“ und Worte von ähnlicher Bedeutung, wenn sie in dieser Beschreibung verwendet werden, auf diese Beschreibung als Ganzes und nicht auf einen bestimmten Teil dieser Beschreibung. Wenn der Kontext es zulässt, können Wörter in der obigen Detailbeschreibung mit der Einzahl- oder Mehrzahl auch die Mehrzahl oder Einzahl beinhalten.
Obwohl bestimmte Ausführungsformen beschrieben wurden, sind diese Ausführungsformen nur beispielhaft dargestellt worden und sollen den Umfang der Offenbarung nicht einschränken. Tatsächlich können die hier beschriebenen neuartigen Resonatoren in einer Vielzahl anderer Formen umgesetzt werden. Ferner können verschiedene Auslassungen, Ersetzungen und Änderungen in der Form der hier beschriebenen Resonatoren vorgenommen werden, ohne vom Grundgedanken der Offenbarung abzuweichen. Jede geeignete Kombination der Elemente und Handlungen der verschiedenen vorstehend beschriebenen Ausführungsformen kann zu weiteren Ausführungsformen kombiniert werden.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

US 63/080530 [0001]

Claims

Eine akustische Volumenwellenvorrichtung (10; 20A; 20B; 30; 50; 60; 70; 80; 90; 100; 110; 120; 130; 140; 150; 160; 170; 180; 190; 200; 210), welche dazu ausgelegt ist, eine akustische Volumenwelle zu erzeugen, mit einem erhöhten Rahmen mehrfacher Steilheitsgrade, umfassend: eine erste Elektrode (12); eine zweite Elektrode (14); eine piezoelektrische Schicht (11), welche zwischen der ersten Elektrode (12) und der zweiten Elektrode (14) angeordnet ist; und eine erhöhte Rahmenstruktur mehrfacher Steilheitsgrade (RaF1; RaF2; RaF3), welche dazu ausgelegt ist, laterale Energieabflüsse von einer akustisch aktiven Hauptregion (21; MAIN REGION) der akustischen Volumenwellenvorrichtung zu verringern, welche auf gegenüberliegenden Seiten verjüngt ist.
Die akustische Volumenwellenvorrichtung nach Anspruch 1, wobei die erhöhte Rahmenstruktur mehrfacher Steilheitsgrade (RaF1; RaF2; RaF3) die akustisch aktive Hauptregion (21; MAIN REGION) der akustischen Volumenwellenvorrichtung in Draufsicht umschließt.
Die akustische Volumenwellenvorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, wobei die erhöhte Rahmenstruktur mehrfacher Steilheitsgrade einen Bereich ohne Neigung (RaF2) zwischen zwei Bereichen mit Neigung (RaF1; RaF3) aufweist.
Die akustische Volumenwellenvorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, wobei die erhöhte Rahmenstruktur mehrfacher Steilheitsgrade im Wesentlichen aus geneigten Bereichen (RaFl; RaF3) besteht.
Die akustische Volumenwellenvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei die akustische Volumenwellenvorrichtung ein akustischer Dünnschichtvolumenresonator (10; 20A; 20B; 30; 50; 70; 80; 90; 100; 110; 120; 130; 140; 150; 160; 170; 180; 190; 200; 210) ist.
Die akustische Volumenwellenvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei die erhöhte Rahmenstruktur mehrfacher Steilheitsgrade eine Vielzahl erhöhter Rahmenschichten (15; 16) aufweist.
Die akustische Volumenwellenvorrichtung nach Anspruch 6, wobei die Vielzahl erhöhter Rahmenschichten eine erste erhöhte Rahmenschicht (15) und eine zweite erhöhte Rahmenschicht (16) aufweisen, und die zweite erhöhte Rahmenschicht (16) sich über die erste erhöhte Rahmenschicht (15) auf den gegenüberliegenden Seiten hinaus erstreckt.
Die akustische Volumenwellenvorrichtung nach Anspruch 7, wobei die erste erhöhte Rahmenschicht (15) eine geringere akustische Impedanz als die piezoelektrische Schicht (11) und/oder die zweite erhöhte Rahmenschicht (16) aufweist.
Die akustische Volumenwellenvorrichtung nach Anspruch 7 oder 8, wobei die erste erhöhte Rahmenschicht (15) eine Oxidschicht ist, und die zweite erhöhte Rahmenschicht (16) metallisch ist.
Die akustische Volumenwellenvorrichtung nach Anspruch 7 oder 8, wobei die erste erhöhte Rahmenschicht (15) eine Siliziumdioxidschicht ist, und die zweite erhöhte Rahmenschicht (16) metallisch ist.
Die akustische Volumenwellenvorrichtung nach einem der Ansprüche 7 bis 9, wobei die erste erhöhte Rahmenschicht (15) zwischen der ersten und der zweiten Elektrode (12; 14) angeordnet ist.
Die akustische Volumenwellenvorrichtung nach Anspruch 11, wobei die zweite Elektrode (14) zwischen der ersten und der zweiten erhöhten Rahmenschicht (15; 16) angeordnet ist.
Die akustische Volumenwellenvorrichtung nach einem der Ansprüche 7 bis 12, wobei die zweite erhöhte Rahmenschicht (16) einen ersten Verjüngungswinkel auf einer ersten Seite und einen zweiten Verjüngungswinkel auf einer zweiten Seite aufweist, und der erste und der zweite Verjüngungswinkel in einem Bereich zwischen 5° und 45° liegen.
Die akustische Volumenwellenvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 13, wobei die erhöhte Rahmenstruktur mehrfacher Steilheitsgrade eine in Bezug auf die piezoelektrische Schicht (11) konvexe Struktur ist.
Ein akustischer Wellenfilter (240; 250; 260; 330; 334; 383; 403) mit einer akustischen Volumenwellenvorrichtung mit einem erhöhten Rahmen mehrfacher Steilheitsgrade, umfassend: eine akustische Volumenwellenvorrichtung aufweisend eine erste Elektrode (12), eine zweite Elektrode (14), eine piezoelektrische Schicht (11), welche zwischen der ersten Elektrode (12) und der zweiten Elektrode (14) angeordnet ist, und eine erhöhte Rahmenstruktur mehrfacher Steilheitsgrade (RaF1; RaF2; RaF3), welche dazu ausgelegt ist, laterale Energieabflüsse von einer akustisch aktiven Hauptregion (21; MAIN REGION) der akustischen Volumenwellenvorrichtung zu verringern, und welche auf gegenüberliegenden Seiten verjüngt ist; und mindestens eine zusätzliche akustische Volumenwellenvorrichtung, die gemeinsam mit der akustische Volumenwellenvorrichtung dazu ausgelegt ist, ein Hochfrequenzsignal (RF_IN) zu filtern.
Der akustische Wellenfilter (240; 250; 260; 330; 334; 383; 403) nach Anspruch 15, wobei die mindestens eine zusätzliche akustische Volumenwellenvorrichtung eine zweite akustische Volumenwellenvorrichtung aufweist, welche eine zweite erhöhte Rahmenstruktur mehrfacher Steilheitsgrade (RaF1; RaF2; RaF3) aufweist, die auf gegenüberliegenden Seiten verjüngt ist.
Der akustische Wellenfilter (240; 250; 260; 330; 334; 383; 403) nach Anspruch 15 oder 16, wobei die erhöhte Rahmenstruktur mehrfacher Steilheitsgrade (RaF1; RaF2; RaF3) eine erste erhöhte Rahmenschicht (15) und eine zweite erhöhte Rahmenschicht (16) aufweist, von denen die erste erhöhte Rahmenschicht (15) ein Oxid umfasst, die zweite erhöhte Rahmenschicht (16) metallisch ist und die zweite erhöhte Rahmenschicht (16) sich über die erste erhöhte Rahmenschicht (15) auf den gegenüberliegenden Seiten hinaus erstreckt.
Eine drahtlose Kommunikationsvorrichtung (390; 412a; 412b; 412c; 412d; 412e; 412f) umfassend: einen akustischen Wellenfilter (240; 250; 260; 330; 334; 383; 403) mit einer akustischen Volumenwellenvorrichtung, welche eine erste Elektrode (12), eine zweite Elektrode (14), eine piezoelektrische Schicht (11), welche zwischen der ersten Elektrode und der zweiten Elektrode angeordnet ist, und eine erhöhte Rahmenstruktur mehrfacher Steilheitsgrade (RaF1; RaF2; RaF3) aufweist, die dazu ausgelegt ist, laterale Energieabflüsse von einer akustisch aktiven Hauptregion (21; MAIN REGION) der akustischen Volumenwellenvorrichtung zu verringern und die auf gegenüberliegenden Seiten verjüngt ist; und eine in Wirkverbindung mit dem akustischen Wellenfilter stehende Antenne (394).
Die drahtlose Kommunikationsvorrichtung (390; 412a; 412b; 412c; 412d; 412e; 412f) nach Anspruch 18, wobei die drahtlose Kommunikationsvorrichtung ein Mobiltelefon ist.
Die drahtlose Kommunikationsvorrichtung (390; 412a; 412b; 412c; 412d; 412e; 412f) nach Anspruch 18 oder 19, wobei der akustische Wellenfilter in einem Multiplexer umfasst ist.
Eine akustische Volumenwellenvorrichtung mit einem erhöhten Rahmen mehrfacher Steilheitsgrade, welche dazu ausgelegt ist, eine akustische Volumenwelle zu erzeugen, und welche umfasst: eine erste Elektrode (12); eine zweite Elektrode (14); eine piezoelektrische Schicht (11), welche zwischen der ersten Elektrode (12) und der zweiten Elektrode (14) angeordnet ist; und eine erhöhte Rahmenstruktur mehrfacher Steilheitsgrade (RaF1; RaF2; RaF3) mit einer ersten erhöhten Rahmenschicht (15) und einer zweiten erhöhten Rahmenschicht (16), welche sich über die erste erhöhte Rahmenschicht (15) hinaus erstreckt und auf gegenüberliegenden Seiten verjüngt ist.
Die akustische Volumenwellenvorrichtung nach Anspruch 21, wobei sich die zweite erhöhte Rahmenschicht (16) über die erste erhöhte Rahmenschicht (15) auf den gegenüberliegenden Seiten hinaus erstreckt, welche eine erste zu der akustisch aktiven Hauptregion (21; MAIN REGION) der akustischen Volumenwellenvorrichtung hin orientierte erste Seite und eine von der akustisch aktiven Hauptregion (21; MAIN REGION) weg orientierte zweite Seite umfassen.
Die akustische Volumenwellenvorrichtung nach Anspruch 21 oder 22, wobei die erste erhöhte Rahmenschicht (15) eine geringere akustische Impedanz als die piezoelektrische Schicht (11) aufweist.
Die akustische Volumenwellenvorrichtung nach einem der Ansprüche 21 bis 23, wobei die erste erhöhte Rahmenschicht (15) eine Oxidschicht aufweist, und die zweite erhöhte Rahmenschicht (16) ein Metall aufweist.
Die akustische Volumenwellenvorrichtung nach Anspruch 24, wobei die zweite erhöhte Rahmenschicht (16) Ruthenium, Molybdän, Wolfram, Platin und/oder Iridium aufweist.
Die akustische Volumenwellenvorrichtung nach einem der Ansprüche 21 bis 23, wobei die erste erhöhte Rahmenschicht (15) ein Metall aufweist.
Die akustische Volumenwellenvorrichtung nach einem der Ansprüche 21 bis 23, wobei die erste erhöhte Rahmenschicht (15) ein Polymer aufweist.
Die akustische Volumenwellenvorrichtung nach einem der Ansprüche 21 bis 27, wobei die erhöhte Rahmenstruktur mehrfacher Steilheitsgrade (RaF1; RaF2; RaF3) einen Bereich ohne Neigung (RaF2) zwischen zwei Bereichen mit Neigung (RaF1; RaF3) aufweist.
Die akustische Volumenwellenvorrichtung nach einem der Ansprüche 21 bis 28, wobei die erste erhöhte Rahmenschicht (15) zwischen der ersten Elektrode (12) und der zweiten Elektrode (14) angeordnet ist.
Die akustische Volumenwellenvorrichtung nach einem der Ansprüche 21 bis 28, wobei die zweite Elektrode (14) zwischen der zweiten erhöhten Rahmenschicht (16) und der ersten erhöhten Rahmenschicht (15) angeordnet ist.
Die akustische Volumenwellenvorrichtung nach Anspruch 30, wobei die erste erhöhte Rahmenschicht (15) zwischen der piezoelektrischen Schicht (11) und der zweiten Elektrode (14) angeordnet ist.
Die akustische Volumenwellenvorrichtung nach einem der Ansprüche 21 bis 31, wobei die zweite erhöhte Rahmenschicht (16) einen ersten Verjüngungswinkel auf einer ersten Seite und einen zweiten Verjüngungswinkel auf einer zweiten Seite aufweist, und der erste und der zweite Verjüngungswinkel jeweils größer als 5° und kleiner als 45° sind.
Die akustische Volumenwellenvorrichtung nach einem der Ansprüche 21 bis 32, wobei die zweite erhöhte Rahmenschicht (16) eine in Bezug auf die piezoelektrische Schicht (11) konvexe Struktur ist.
Die akustische Volumenwellenvorrichtung nach einem der Ansprüche 21 bis 33, wobei die erhöhte Rahmenstruktur mehrfacher Steilheitsgrade (RaF1; RaF2; RaF3) eine akustisch aktive Hauptregion (21; MAIN REGION) der akustischen Volumenwellenvorrichtung in Draufsicht umschließt.
Die akustische Volumenwellenvorrichtung nach einem der Ansprüche 21 bis 34, wobei akustische Volumenwellenvorrichtung ein akustischer Dünnschichtvolumenresonator (60) ist.
Ein akustischer Volumenwellenfilter (240; 250; 260; 330; 334; 383; 403) umfassend: eine akustische Volumenwellenvorrichtung mit einer ersten Elektrode (12), einer zweiten Elektrode (14), einer piezoelektrischen Schicht (11), welche zwischen der ersten Elektrode (12) und der zweiten Elektrode (14) angeordnet ist, und einer erhöhten Rahmenstruktur mehrfacher Steilheitsgrade (RaF1; RaF2; RaF3) mit einer ersten erhöhten Rahmenschicht (15) und einer zweiten erhöhten Rahmenschicht (16), welche sich über die erste erhöhte Rahmenschicht (15) auf den gegenüberliegenden Seiten hinaus erstreckt und auf gegenüberliegenden Seiten verjüngt ist; und zumindest eine zusätzliche akustische Volumenwellenvorrichtung, die gemeinsam dazu ausgelegt sind, ein Hochfrequenzsignal (RF_IN) zu filtern.
Die akustische Volumenwellenvorrichtung nach Anspruch 36, wobei die zumindest eine zusätzliche akustische Volumenwellenvorrichtung eine zweite akustische Volumenwellenvorrichtung umfasst, die eine zweite erhöhte Rahmenstruktur mehrfacher Steilheitsgrade (RaF1; RaF2; RaF3) aufweist, die auf gegenüberliegenden Seiten verjüngt ist.
Ein gehäustes Hochfrequenzmodul (340; 350; 354; 357; 380) umfassend: einen akustischen Wellenfilter mit einer zur Filterung eines Hochfrequenzsignals (RF_IN) ausgelegten akustischen Volumenwellenvorrichtung, die eine erste Elektrode (12), eine zweite Elektrode (14), eine piezoelektrische Schicht (11), welche zwischen der ersten Elektrode (12) und der zweiten Elektrode (14) angeordnet ist, und eine erhöhte Rahmenstruktur mehrfacher Steilheitsgrade (RaF1; RaF2; RaF3) mit einer ersten erhöhten Rahmenschicht (15) und einer zweiten erhöhten Rahmenschicht (16), welche sich über die erste erhöhte Rahmenschicht (15) auf den gegenüberliegenden Seiten hinaus erstreckt und auf gegenüberliegenden Seiten verjüngt ist, aufweist; ein Hochfrequenzschaltungselement (343; 352; 355; 356; 358; 359; 386; 401; 402 404); und eine Gehäusestruktur (346; 387), die den akustischen Wellenfilter und das Hochfrequenzschaltungselement (343; 352; 355; 356; 358; 359; 386; 401; 402 404) umschließt.
Das gehäuste Hochfrequenzmodul (340; 350; 354; 357; 380) nach Anspruch 38, wobei das Hochfrequenzschaltungselement ein Hochfrequenzschalter (352; 356; 358; 386; 404) ist.
Das gehäuste Hochfrequenzmodul (340; 350; 354; 357; 380) nach Anspruch 38, wobei das Hochfrequenzschaltungselement ein Hochfrequenzschalterverstärker (355; 359; 384; 401; 402) ist.