JP2020109958A - セラミック基板を有するバルク弾性波共振器 - Google Patents

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Kwang Jae Shin
グァン ジェ シン、
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Abstract

【課題】所望の無線周波数特性を有し、製造プロセスを単純化することができるバルク弾性波共振器を含む弾性波コンポーネントを提供する。【解決手段】弾性表面波デバイスの断面５００において、バルク弾性波共振器１６０及び弾性表面波デバイス５２０を含む。バルク弾性波共振器１６０は、スピネル基板３０２の第１部分５０１と、当該スピネル基板３０２上に配置された第１圧電層１５０と、第１圧電層１５０の対向側に配置された電極とを含む。弾性表面波デバイス５２０は、スピネル基板３０２の第２部分５０２と、スピネル基板３０２上に配置された第２圧電層５２１と、第２圧電層５２１上のインターディジタルトランスデューサ電極５２２とを含む。【選択図】図６Ａ

Description

優先権出願の相互参照
本願は、「スピネル基板を有するバルク弾性波共振器」との名称の２０１８年１２月２８日に出願された米国仮特許出願第６２／７８５，９０６号、及び「共通スピネル基板を有する弾性波共振器」との名称の２０１８年１２月２８日に出願された米国仮特許出願第６２／７８５，９５８号の優先権の利益を主張し、これらの開示はそれぞれ、全体がここに参照により組み入れられる。
本開示の実施形態は弾性波デバイス、例えばバルク弾性波デバイスに関する。
無線周波数電子システムには弾性波フィルタを実装することができる。例えば、携帯電話機の無線周波数フロントエンドにおけるフィルタは、一つ以上の弾性波フィルタを含み得る。複数の弾性波フィルタを、マルチプレクサとして配列することができる。例えば、２つの弾性波フィルタをデュプレクサとして配列することができる。
弾性波フィルタは、無線周波数信号をフィルタリングするべく配列された複数の共振器を含み得る。複数例の弾性波フィルタには、弾性表面波（ＳＡＷ）フィルタ及びバルク弾性波（ＢＡＷ）フィルタが含まれる。複数例のＢＡＷ共振器が、薄膜バルク弾性波共振器（ＦＢＡＲ）及びソリッドマウント共振器（ＳＭＲ）を含む。ＢＡＷフィルタにおいて、弾性波は、圧電層のバルクの中を伝播する。ＳＡＷフィルタは、圧電基板上にインターディジタルトランスデューサ電極を含み、インターディジタルトランスデューサ電極が配置された圧電層の表面上で弾性表面波を生成することができる。
特許請求の範囲に記載のイノベーションはそれぞれが、いくつかの側面を有し、その単独の一つのみが、その所望の属性に対して関与するわけではない。ここで、特許請求の範囲を制限することなく、本開示のいくつかの卓越した特徴の概要が記載される。
一側面において、バルク弾性波共振器が開示される。バルク弾性波共振器は、セラミック基板と、当該セラミック基板上に配置された圧電層と、当該圧電層の対向側に配置された第１電極及び第２電極とを含む。バルク弾性波共振器はまた、第１パッシベーション層及び第２パッシベーション層を含むパッシベーション層も含む。第１パッシベーション層は、セラミック基板と第１電極との間に配置される。第２電極は、圧電層と第２パッシベーション層との間に配置される。バルク弾性波共振器はさらに、当該バルク弾性波共振器のアクティブ領域のエッジに沿ったフレーム構造物を含む。
一実施形態において、セラミック基板はスピネル基板である。
一実施形態において、バルク弾性波共振器はさらに、セラミック基板と第１電極との間に配置されたエアキャビティを含む。エアキャビティは、圧電層に最も近いセラミック基板の表面の上に配置することができる。エアキャビティは、セラミック基板の表面に対して鋭角を有するように形成される。
一実施形態において、バルク弾性波共振器は薄膜バルク弾性波共振器である。
一実施形態において、バルク弾性波共振器はさらに、セラミック基板と第１電極との間に配置された音響ミラーを含む。
一実施形態において、バルク弾性波共振器はさらにフレーム構造物の下にあるセラミック基板の２つの側に配置された音響ミラーを含む。
一実施形態において、フレーム構造は、ルテニウム、モリブデン、タングステン、イリジウム、白金、クロム、二酸化ケイ素、窒化ケイ素、酸窒化ケイ素、酸化アルミニウム又は二酸化ケイ素の少なくとも一つを含む。
一実施形態において、第１パッシベーション層は、二酸化ケイ素、酸化アルミニウム、炭化ケイ素、窒化アルミニウム、窒化ケイ素又は酸窒化ケイ素の少なくとも一つを含む。
一実施形態において、セラミック基板は、圧電層の中心部分に面する平坦化された表面を含む。
一実施形態において、セラミック基板は多結晶セラミック基板である。
一実施形態において、第２電極の少なくとも一部分が、第１電極とは異なる厚さを有する。第２電極は、２つの異なる厚さを含み得る。
一実施形態において、フレーム構造物は隆起フレーム構造物を含む。
一実施形態において、フレーム構造物は、隆起フレーム構造物及び陥凹フレーム構造物を含む。
一実施形態において、フレーム構造物は、第１隆起フレーム層、及び第１電極と圧電層との間に配置された第２隆起フレーム層を含む。
一側面において、弾性波フィルタが開示される。弾性波フィルタはバルク弾性波共振器を含む。バルク弾性波共振器は、セラミック基板上に配置された圧電層を含み、第１電極及び第２電極が当該圧電層の対向側に配置され、第１パッシベーション層が当該セラミック基板と第１電極との間に配置され、第２パッシベーション層が、第２電極が当該圧電層と第２パッシベーション層との間に配置されるように配置され、フレーム構造物が当該バルク弾性波共振器のアクティブ領域のエッジに沿っている。弾性波フィルタはまた、複数の弾性波共振器も含む。バルク弾性波共振器と複数の弾性波共振器とは、無線周波数信号をフィルタリングするべく一緒に配列される。
一実施形態において、セラミック基板はスピネル基板である。
一実施形態において、無線周波数信号は、５ギガヘルツから１０ギガヘルツの範囲にある周波数を有する。
一つの側面において、パッケージ状モジュールが開示される。パッケージ状モジュールは、パッケージ基板と、当該パッケージ基板上に配置された弾性波フィルタとを含む。弾性波フィルタは、無線周波数信号をフィルタリングするべく構成される。弾性波フィルタはバルク弾性波共振器を含む。バルク弾性波共振器は、セラミック基板と、当該バルク弾性波共振器のアクティブ領域の中間エリアの外側のフレーム構造物とを含む。パッケージ状モジュールはまた、パッケージ基板上に配置された無線周波数コンポーネントも含む。弾性波フィルタ及び無線周波数コンポーネントは、共通パッケージの中に封入される。
一実施形態において、セラミック基板はスピネル基板である。
一実施形態において、無線周波数コンポーネントは電力増幅器を含む。
一実施形態において、無線周波数コンポーネントは無線周波数スイッチを含む。
一実施形態において、パッケージ状モジュールはさらに、セラミック基板上の弾性表面波共振器を含む。
一側面において、弾性波コンポーネントが開示される。弾性波コンポーネントは、バルク弾性波共振器及び弾性表面波デバイスを含む。バルク弾性共振器は、セラミック基板の第１部分と、当該セラミック基板上に配置された第１圧電層と、第１圧電層の対向側に配置された電極とを含む。弾性表面波デバイスは、セラミック基板の第２部分と、当該セラミック基板上に配置された第２圧電層と、第２圧電層上に配置されたインターディジタルトランスデューサ電極とを含む。
一実施形態において、セラミック基板はスピネル基板である。
一実施形態において、バルク弾性波共振器は、当該バルク弾性波共振器のアクティブ領域のエッジに沿ったフレーム構造物を含む。
一実施形態において、バルク弾性波共振器は、セラミック基板と、当該セラミック基板に最も近い電極との間に配置されたパッシベーション層を含む。
一実施形態において、バルク弾性波共振器は薄膜バルク弾性波共振器である。
一実施形態において、バルク弾性波共振器は、セラミック基板と当該電極のうちの一方の電極との間にエアキャビティを含む。弾性表面波デバイスは、エアキャビティの中に配置され得る。
一実施形態において、バルク弾性波共振器は、弾性表面波デバイスから側方に配置される。
一実施形態において、弾性波コンポーネントはさらに、共通ノードにおいて互いに結合された受信フィルタ及び送信フィルタを含む。受信フィルタは弾性表面波デバイスを含み、送信フィルタはバルク弾性波共振器を含む。
一実施形態において、送信フィルタはさらに、セラミック基板の第３部分を含む他の弾性表面波デバイスを含む。送信フィルタはさらに、特定周波数において目標信号に対する逆位相信号を生成するべく構成されたループ回路を含み得る。ループ回路は、セラミック基板の第３部分を含む他の弾性表面波デバイスを含み得る。受信フィルタはさらに、特定周波数において目標信号に対する逆位相信号を生成するべく構成されたループ回路を含み得る。ループ回路は、セラミック基板の第３部分を含む他の弾性表面波共振器を含み得る。
一つの側面において、マルチプレクサが開示される。マルチプレクサは、バルク弾性波共振器を含む第１フィルタと、共通ノードにおいて第１フィルタに結合された第２フィルタとを含む。バルク弾性波共振器は、セラミック基板の第１部分と、当該セラミック基板上に配置された第１圧電層と、第１圧電層の対向側に配置された電極とを含む。第２フィルタは弾性表面波デバイスを含む。弾性表面波デバイスは、セラミック基板の第２部分と、当該セラミック基板上に配置された第２圧電層と、第２圧電層上に配置されたインターディジタルトランスデューサ電極とを含む。
一実施形態において、セラミック基板はスピネル基板である。
一側面において、弾性波コンポーネントが開示される。弾性波コンポーネントは、薄膜バルク弾性波共振器と、他タイプの弾性波共振器とを含む。薄膜バルク波共振器は、セラミック基板の第１部分と、当該セラミック基板上に配置された圧電層と、当該圧電層の対向側に配置された電極とを含む。他タイプの弾性波共振器は、セラミック基板の第２部分を含む。
一実施形態において、セラミック基板はスピネル基板である。
一実施形態において、他タイプの弾性波共振器は弾性表面波共振器である。
一実施形態において、他タイプの弾性波共振器はソリッドマウント共振器である。
一実施形態において、セラミック基板の第１部分は、当該セラミック基板の第２部分から側方に配置される。
一実施形態において、セラミック基板の第１部分は、当該セラミック基板の第２部分と実質的に重なる。
一側面において、弾性波コンポーネントが開示される。弾性波コンポーネントは、ガラス基板の第１部分と、当該ガラス基板上の第１圧電層と、当該第１圧電層の対向側の電極とを含むバルク弾性波共振器を含み、当該弾性波コンポーネントはまた、当該ガラス基板の第２部分と、当該ガラス基板上の第２圧電層と、当該第２圧電層上のインターディジタルトランスデューサ電極とを含む弾性表面波デバイスも含む。
一実施形態において、ガラス基板はケイ酸塩ガラス基板である。
一実施形態において、バルク弾性波共振器は、当該バルク弾性波共振器のアクティブ領域のエッジに沿ったフレーム構造物を含む。
一実施形態において、バルク弾性波共振器は、ガラス基板と、当該電極のうち当該ガラス基板に最も近い一電極との間にパッシベーション層を含む。
一実施形態において、バルク弾性波共振器は薄膜バルク弾性波共振器である。
一実施形態において、バルク弾性波共振器は、ガラス基板と当該電極のうちの一電極との間にエアキャビティを含む。弾性表面波デバイスは、エアキャビティの中に配置され得る。
一実施形態において、バルク弾性波共振器は、弾性表面波デバイスから側方に配置される。
一実施形態において、弾性波コンポーネントはさらに、共通ノードにおいて互いに結合された受信フィルタ及び送信フィルタを含む。受信フィルタは弾性表面波デバイスを含み、送信フィルタはバルク弾性波共振器を含む。送信フィルタはさらに、ガラス基板の第３部分を含む他の弾性表面波デバイスを含み得る。送信フィルタはさらに、特定周波数において目標信号に対する逆位相信号を生成するべく構成されたループ回路を含み得る。ループ回路は、ガラス基板の第３部分を含む他の弾性表面波デバイスを含み得る。受信フィルタはさらに、特定周波数において目標信号に対する逆位相信号を生成するべく構成されたループ回路を含み得る。ループ回路は、ガラス基板の第３部分を含む他の弾性表面波共振器を含み得る。
一つの側面において、マルチプレクサが開示される。マルチプレクサは、バルク弾性波共振器を含む第１フィルタを含む。バルク弾性波共振器は、ガラス基板の第１部分と、当該ガラス基板上の第１圧電層と、当該第１圧電層の対向側の電極とを含む。マルチプレクサはまた、共通ノードにおいて第１フィルタに結合された第２フィルタも含む。第２フィルタは弾性表面波デバイスを含む。弾性表面波デバイスは、ガラス基板の第２部分と、当該ガラス基板上の第２圧電層と、当該第２圧電層上のインターディジタルトランスデューサ電極とを含む。
一実施形態において、ガラス基板はケイ酸塩ガラス基板である。
一側面において、弾性波コンポーネントが開示される。弾性波コンポーネントは、薄膜バルク弾性波共振器を含む。薄膜バルク弾性波共振器は、ガラス基板の第１部分と、当該ガラス基板上の圧電層と、当該圧電層の対向側の電極とを含む。弾性波コンポーネントはまた、ガラス基板の第２部分を含む他タイプの弾性波共振器も含む。
一実施形態において、ガラス基板はケイ酸塩ガラス基板である。
一実施形態において、他タイプの弾性波共振器は弾性表面波共振器である。
一実施形態において、他タイプの弾性波共振器はソリッドマウント共振器である。
一実施形態において、ガラス基板の第１部分は、ガラス基板の第２部分から側方に配置される。
一実施形態において、ガラス基板の第１部分は、当該ガラス基板の第２部分と実質的に重なる。
一側面において、バルク弾性波共振器が開示される。バルク弾性波共振器は、スピネル基板と、当該スピネル基板上の圧電層と、当該圧電層の対向側の第１電極及び第２電極と、第１パッシベーション層及び第２パッシベーション層を含むパッシベーション層と、当該バルク弾性波共振器のアクティブ領域のエッジに沿ったフレーム構造物とを含む。第１パッシベーション層は、スピネル基板と第１電極との間に配置される。第２電極は、圧電層と第２パッシベーション層との間に配置される。
一実施形態において、バルク弾性波共振器はさらに、スピネル基板と第１電極との間に配置されたエアキャビティを含む。エアキャビティは、圧電層に最も近いスピネル層の表面の上に配置され得る。エアキャビティは、スピネル基板の表面に対して鋭角を有するように形成することができる。
一実施形態において、バルク弾性波共振器は薄膜バルク弾性波共振器である。
一実施形態において、バルク弾性波共振器はさらに、スピネル基板と第１電極との間に配置された音響ミラーを含む。
一実施形態において、バルク弾性波共振器はさらに、フレーム構造物の下にあるスピネル基板の２つの側に配置された音響ミラーを含む。
一実施形態においてフレーム構造物は、ルテニウム、モリブデン又は二酸化ケイ素の少なくとも一つを含む。
一実施形態において、第１パッシベーション層は二酸化ケイ素を含む。
一実施形態において、スピネル基板は、圧電層の中心部分に面する平坦化された表面を含む。
一実施形態において、スピネル基板は多結晶スピネル基板である。
一実施形態において、第２電極の少なくとも一部分が、第１電極とは異なる厚さを有する。第２電極は、２つの異なる厚さを含み得る。
一実施形態において、弾性波フィルタが開示される。弾性波フィルタは、無線周波数信号をフィルタリングするべく配列された弾性波共振器を含み得る。弾性波共振器は、上記実施形態のいずれかのバルク弾性波共振器を含み得る。弾性波フィルタと、付加回路と、当該弾性表面波フィルタ及び付加回路を封入するパッケージとを含むフロントエンドモジュールが開示される。付加回路は、多投無線周波数スイッチを含み得る。付加回路は、電力増幅器を含み得る。アンテナ及び弾性波フィルタを含む無線通信デバイスが開示される。弾性波フィルタは、アンテナに関連付けられた無線周波数信号をフィルタリングするべく配列することができる。
一側面において、バルク弾性波共振器を製造する方法が開示される。方法は、スピネル基板の上に犠牲層を堆積させることと、当該犠牲層の上にバルク弾性波共振器の第１電極を形成することとを含む。方法はまた、第１電極の上に圧電層とバルク弾性波共振器の第２電極とを、当該圧電層が第１電極と第２電極との間に配置されるように形成することも含む。方法はさらに、エアギャップを形成するべく、第１電極及び圧電層とスピネル基板との間の犠牲層の犠牲材料を除去することを含む。
一実施形態において、バルク弾性波共振器はさらに、堆積させることに先立ってスピネル基板の表面を平滑化することを含む。
一実施形態において、バルク弾性波共振器はさらに、堆積させることに先立ってスピネル基板の表面上で化学機械研磨を行うことを含む。
一実施形態において、第１電極を形成することは、第１電極がパッシベーション層に物理的に接触するように行われる。
一実施形態において、バルク弾性波共振器はさらに、第２電極の上にパッシベーション層を堆積させることを含む。
一実施形態において、バルク弾性波共振器は薄膜バルク弾性波共振器である。
一実施形態において、犠牲層は、スピネル基板の上に直接堆積される。
方法はさらに、バルク弾性波共振器のフレーム構造物を形成することを含み得る。
一つの側面において、パッケージ状モジュールが開示される。パッケージ状モジュールは、パッケージ基板と、当該パッケージ基板上の配置された弾性波フィルタとを含む。弾性波フィルタは、無線周波数信号をフィルタリングするべく構成される。弾性波フィルタはバルク弾性波共振器を含む。バルク弾性波共振器は、スピネル基板と、当該バルク弾性波共振器のアクティブ領域の中間エリアの外側のフレーム構造物とを含む。パッケージ状モジュールはまた、パッケージ基板上に配置された無線周波数コンポーネントも含む。弾性波フィルタ及び無線周波数コンポーネントは、共通パッケージの中に封入される。
一実施形態において、無線周波数コンポーネントは電力増幅器を含む。
一実施形態において、無線周波数コンポーネントは無線周波数スイッチを含む。
一実施形態において、パッケージ状モジュールはさらに、スピネル基板上の弾性表面波共振器を含む。
一実施形態において、バルク弾性波共振器はさらに、上記特徴のうち任意の適切な一つ以上を含む。
一側面において、バルク弾性波共振器が開示される。バルク弾性波共振器は、スピネル基板と、当該スピネル基板上の圧電層と、当該圧電層の対向側の第１電極及び第２電極と、第１パッシベーション層及び第２パッシベーション層を含むパッシベーション層とを含み得る。第１パッシベーション層は、スピネル基板と第１電極との間に配置される。第２電極は、圧電層と第２パッシベーション層との間に配置される。バルク弾性波共振器はまた、当該バルク弾性波共振器のアクティブ領域のエッジに沿ったフレーム構造物を含む。
一実施形態において、バルク弾性波共振器はさらに、スピネル基板と第１電極との間に配置されたエアキャビティを含む。エアキャビティは、圧電層に最も近いスピネル層の表面の上に存在し得る。
一実施形態において、エアキャビティは、スピネル基板の表面に対して鋭角を有するように形成される。
一実施形態において、バルク弾性波共振器は薄膜バルク弾性波共振器である。
一実施形態において、バルク弾性波共振器はさらに、スピネル基板と第１電極との間に配置された音響ミラーを含む。
一実施形態において、バルク弾性波共振器はさらに、フレーム構造物の下にあるスピネル基板の２つの側に配置された音響ミラーを含む。
一実施形態においてフレーム構造物は、ルテニウム、モリブデン又は二酸化ケイ素の少なくとも一つを含む。
一実施形態において、第１パッシベーション層は二酸化ケイ素を含む。
一実施形態において、スピネル基板は、圧電層の中心部分に面する平坦化された表面を含む。
一実施形態において、スピネル基板は多結晶スピネル基板である。
一実施形態において、第２電極の少なくとも一部分が、第１電極とは異なる厚さを有する。
一実施形態において、第２電極は、２つの異なる厚さを含む。
一実施形態において、無線周波数信号をフィルタリングするべく配列された弾性波共振器を含む弾性波フィルタが開示される。弾性波共振器は、上記実施形態のいずれかのバルク弾性波共振器を含み得る。フロントエンドモジュールが、弾性波フィルタと、付加回路と、当該弾性表面波フィルタ及び付加回路を封入するパッケージとを含み得る。付加回路は、多投無線周波数スイッチを含み得る。付加回路は、電力増幅器を含み得る。一実施形態において、アンテナと、そして弾性波フィルタとを含む無線通信デバイスが開示される。弾性波フィルタは、アンテナに関連付けられた無線周波数信号をフィルタリングするべく配列することができる。
一側面において、バルク弾性波共振器を製造する方法が開示される。方法は、スピネル基板の上に犠牲層を堆積させることと、当該犠牲層の上に配置されるバルク弾性波共振器の第１電極を形成することと、当該第１電極の上に当該バルク弾性波共振器の圧電層及び第２電極を、当該圧電層が第１電極と第２電極との間に配置されるように形成することと、エアギャップを形成するべく、第１電極及び圧電層と当該スピネル基板との間に配置された当該犠牲層の犠牲材料を除去することとを含む。
一実施形態において、方法はさらに、堆積させることに先立ってスピネル基板の表面を平滑化することを含む。
一実施形態において、方法はさらに、堆積させることに先立ってスピネル基板の表面上で化学機械研磨を行うことを含む。
一実施形態において、第１電極を形成することは、第１電極がパッシベーション層に物理的に接触するように行われる。
一実施形態において、方法はさらに、第２電極の上にパッシベーション層を堆積させることを含む。
一実施形態において、バルク弾性波共振器は薄膜バルク弾性波共振器である。
一実施形態において、犠牲層は、スピネル基板の上に直接堆積される。
一実施形態において、方法はさらに、バルク弾性波共振器のフレーム構造物を含む。
一側面において、弾性波コンポーネントが開示される。弾性波コンポーネントは、バルク弾性波共振器及び弾性表面波共振器を含む。バルク弾性波共振器は、スピネル基板の第１部分と、当該スピネル基板上に配置された第１圧電層と、第１圧電層の対向側に配置された電極とを含む。弾性表面波共振器は、スピネル基板の第２部分と、当該スピネル基板上に配置された第２圧電層と、第２圧電層上に配置されたインターディジタルトランスデューサ電極とを含む。
一実施形態において、バルク弾性波共振器は、当該バルク弾性波共振器のアクティブ領域のエッジに沿ったフレーム構造物を含む。
一実施形態において、バルク弾性波共振器は、スピネル基板と、当該電極のうちの当該スピネル基板に最も近い一方の電極との間のパッシベーション層を含む。
一実施形態において、バルク弾性波共振器は薄膜バルク弾性波共振器である。
一実施形態において、バルク弾性波共振器は、スピネル基板と当該電極のうちの一方の電極との間にエアキャビティを含み、当該エアキャビティは、当該一電極に最も近いスピネル層の表面の上に存在する。
一実施形態において、弾性波コンポーネントはさらに、共通ノードにおいて互いに結合された受信フィルタ及び送信フィルタを含む。受信フィルタは弾性表面波共振器を含み、送信フィルタはバルク弾性波共振器を含み得る。
一実施形態において、送信フィルタはさらに、スピネル基板の第３部分を含む他の弾性表面波共振器を含む。
一実施形態において、送信フィルタはさらにループ回路を含む。ループ回路は、スピネル基板の第３部分を含む他の弾性表面波共振器を含み得る。
一実施形態において、受信フィルタはさらにループ回路を含む。ループ回路は、スピネル基板の第３部分を含む他の弾性表面波共振器を含み得る。
一実施形態において、バルク弾性波共振器はさらに、上記特徴のうち任意の適切な一つ以上を含む。
一側面において、弾性波コンポーネントが開示される。弾性波コンポーネントは、薄膜バルク弾性波共振器と、他タイプの弾性波共振器とを含む。薄膜バルク弾性波コンポーネントは、スピネル基板の第１部分と、当該スピネル基板上に配置された圧電層と、当該圧電層の対向側に配置された電極とを含む。他タイプの弾性波共振器は、スピネル基板の第２部分を含む。
一実施形態において、他タイプの弾性波共振器は弾性表面波共振器である。
一実施形態において、他タイプの弾性波共振器はソリッドマウント共振器である。
一実施形態において、弾性波コンポーネントはさらに、上記特徴の任意の適切な一つ以上を含む。
一つの側面において、マルチプレクサが開示される。マルチプレクサは、共通ノードに結合された受信フィルタと、当該共通ノードに結合された送信フィルタとを含む。受信フィルタは弾性表面波共振器を含む。弾性表面波共振器は、スピネル基板の第１部分を含む。送信フィルタはバルク弾性波共振器を含む。バルク弾性波共振器は、スピネル基板の第２部分を含む。
一実施形態において、マルチプレクサはデュプレクサである。
一実施形態において、バルク弾性波共振器はさらに、上記実施形態のうちの一つ以上の適切な特徴を含む。
一実施形態において、マルチプレクサはさらに、上記実施形態のうちの一つ以上の適切な特徴を含む。
一つの側面において、弾性波コンポーネントを製造する方法が開示される。方法は、バルク弾性波共振器をスピネル基板上に形成することと、異なるタイプの弾性波共振器を当該スピネル基板上に形成することとを含む。
一実施形態において、異なるタイプの共振器は弾性表面波共振器である。
一実施形態において、方法はさらに、バルク弾性波共振器と異なるタイプの共振器とを、これらが帯域通過フィルタに含まれるように電気的に接続することを含む。フィルタは送信フィルタであり、異なるタイプの弾性波共振器は、バルク弾性波共振器と送信フィルタの出力ポートとの間に結合される。
一側面において、パッケージ状モジュールが開示される。パッケージ状モジュールは、パッケージ基板と、当該パッケージ基板上の配置された弾性波フィルタとを含む。弾性波フィルタは、無線周波数信号をフィルタリングするべく構成される。弾性波フィルタはバルク弾性波共振器を含む。バルク弾性波共振器は、スピネル基板と、当該バルク弾性波共振器のアクティブ領域の中間エリアの外側のフレーム構造物とを含む。パッケージ状モジュールはまた、パッケージ基板上に配置された無線周波数コンポーネントも含む。弾性波フィルタ及び無線周波数コンポーネントは、共通パッケージの中に封入される。
一実施形態において、無線周波数コンポーネントは電力増幅器を含む。
一実施形態において、無線周波数コンポーネントは無線周波数スイッチを含む。
一実施形態において、パッケージ状モジュールはさらに、スピネル基板上の弾性表面波共振器を含む。
一実施形態において、バルク弾性波共振器はさらに、上記実施形態のうちの一つ以上の適切な特徴を含む。
本開示をまとめる目的で本イノベーションの所定の側面、利点及び新規な特徴が、ここに記載されてきた。理解されることだが、そのような利点の必ずしもすべてが、いずれかの特定の実施形態において達成されるというわけではない。よって、本イノベーションは、ここに教示される一つの利点又は一群の利点を、ここに教示又は示唆される他の利点を必ずしも達成することなく、達成又は最適化する態様で、具体化し又は実行することができる。
ここで、本開示の実施形態が、添付図面を参照する非限定的な例を介して記載される。
図１Ａ〜１Ｅは、一実施形態に係るバルク弾性波共振器を製造するプロセスを示す断面図である。図１Ａは、スピネル基板及び犠牲層を含むデバイスの断面を示す。 スピネル基板と、犠牲層のための島パターンとを含むデバイスの断面を示す。 島パターンの上に第１電極を含むデバイスの断面を示す。 圧電層と、第１電極の上の第２電極との断面を示す。 一実施形態に係るスピネル基板上のバルク弾性波デバイスの断面図である。 一実施形態に係るセラミック基板上のバルク弾性波共振器デバイスの断面図である。 一実施形態に係るガラス基板上のバルク弾性波共振器デバイスの断面図である。 他実施形態に係るスピネル基板上のバルク弾性波共振器デバイスの断面図である。 他実施形態に係るセラミック基板上のバルク弾性波共振器デバイスの断面図である。 他実施形態に係るガラス基板上のバルク弾性波共振器デバイスの断面図である。 一実施形態に係るスピネル基板を有する弾性波共振器の品質係数及び振幅を、ベースラインバルク弾性波共振器と比較するグラフである。 他実施形態に係るバルク弾性波共振器の断面図である。 他実施形態に係るバルク弾性波共振器の断面図である。 他実施形態に係るバルク弾性波共振器の断面図である。 他実施形態に係るバルク弾性波共振器の断面図である。 一実施形態に係る共通スピネル基板上のバルク弾性波共振器及び弾性表面波デバイスの断面図である。 他実施形態に係る共通スピネル基板上のバルク弾性波共振器及び弾性表面波デバイスの断面図である。 一実施形態に係るスピネル基板上のバルク弾性波デバイス及び弾性表面波デバイスの断面図である。 一実施形態に係るデュプレクサのバルク弾性波デバイス及び弾性表面波デバイスの模式的な図である。 一実施形態に係るループ回路及び弾性波デバイスを有するデュプレクサの模式的な図である。 一実施形態に係る弾性波デバイスを含むループ回路を含む送信フィルタの模式的な図である。 一実施形態に係る弾性波デバイスを含むループ回路を含む受信フィルタの模式的な図である。 一実施形態に係る弾性波コンポーネントを含む無線周波数モジュールの模式的な図である。 一実施形態に係る弾性波フィルタを含む無線周波数モジュールの模式的な図である。 一つ以上の実施形態に係るフィルタを含む無線通信デバイスの模式的なブロック図である。 一つ以上の実施形態に係るフィルタを含む他の無線通信デバイスの模式的なブロック図である。
所定の実施形態の以下の詳細な説明は、特定の実施形態の様々な記載を表す。しかしながら、ここに記載のイノベーションは、例えば特許請求の範囲によって画定され及びカバーされる多数の異なる態様で具体化することができる。本記載において、同じ参照番号が同一の又は機能的に類似の要素を示し得る図面が参照される。理解されることだが、図面に示される要素は必ずしも縮尺どおりではない。さらに理解されることだが、所定の実施形態は、図面に示されるよりも多くの要素を含んでよく、及び／又は図面に示される要素の部分集合を含んでよい。さらに、いくつかの実施形態は、２つ以上の図面からの特徴のいずれかの適切な組み合わせを組み入れてよい。
様々なバルク弾性波（ＢＡＷ）共振器がシリコンウェハ上に形成される。シリコンウェハが、無線周波数（ＲＦ）フィルタ製造のためのＢＡＷ共振器の基板として使用されるとき、相対的に高性能の共振器を実装するべく高抵抗率シリコン（ＨＲＳ）を使用することができる。ＨＲＳ基板は、基板へのエネルギー漏洩を阻止することができる。ウェハ上に作られるＢＡＷ構造と、ＢＡＷ共振器の自由振動を許容するエアキャビティとを形成する場合、基板は、犠牲層等を除去する工程中に当該基板を保護するための二酸化ケイ素（ＳｉＯ２）膜を使用することによって保護することができる。二酸化ケイ素膜を形成するべく、シリコン基板を酸化させる化学蒸着（ＣＶＤ）及び／又は物理蒸着（ＰＶＤ）のような堆積方法を使用することができる。かかるプロセスの間、電子及び正孔は、酸化物と基板との界面において帯電し得る。このような可動性の電子及び正孔は、ＨＲＳの抵抗の低減を引き起こし得る。これは、品質係数（Ｑ）値及び／又はＢＡＷフィルタ特性のようなＢＡＷ共振器の特性に悪影響を及ぼし得る。
ＢＡＷ共振器を、酸化物とシリコンとの界面に生じる可動性の電子及び／又は正孔を回避するべく、シリコン界面に直接製造することができる。この場合、ＢＡＷ構造を実現するべく独特なプロセス及び化学物質が使用され得る。代替的又は付加的に、可動性を低減及び／又は排除するべく酸化物とシリコンとの間にトラップ層を形成することができる。
本開示の側面は、スピネル基板上のＢＡＷ共振器に関する。スピネル基板は、多結晶スピネル基板となり得る。多結晶スピネル基板は、アルミン酸マグネシウム（ＭｇＡｌ２Ｏ４）スピネル基板となり得る。かかるＢＡＷ共振器は、良好なＲＦ性能及び機械処理特性を有し得る。犠牲層を除去するガスは、スピネル基板を全くエッチングしないことがある。したがって、犠牲層をスピネル基板の上に直接形成することができる。こうして、スピネル基板上のＢＡＷ共振器は、所望のＲＦ特性を与え、さらには製造プロセスを単純化することができる。
スピネル基板上のＢＡＷ共振器に関連付けられる一定数の利点が存在する。例えば、無線周波数に存在し得る正接損失が、相対的に低くなり得る。スピネル基板上のＢＡＷ共振器は、ＨＲＳ基板上の同様のＢＡＷ共振器よりも良好な機械的強度をあたえることができる。スピネル基板上のＢＡＷ共振器は、ダイシングのようなプロセス中において良好な加工可能性を有し得る。スピネル基板上のＢＡＷ共振器は、他のＢＡＷ共振器において存在し得る結集した電子及び正孔を低減及び／又は排除することができる。スピネル基板上のＢＡＷ共振器は、酸素不純物の熱ドナーによる基板の抵抗率の低下を低減及び／又は排除することができる。さらに、ＢＡＷ共振器と異なるタイプの弾性波共振器とを、共通スピネル基板上に実装することもできる。
スピネル基板は、セラミック基板の一例である。スピネル基板を含む実施形態の任意の適切な原理及び利点は、任意の適切なセラミック基板によって実装することができる。例えば、弾性波デバイス及び／又は弾性波コンポーネント及び／又は弾性波フィルタを、ここに開示される任意の適切な原理及び利点に従うセラミック基板とともに実装することができる。さらに、スピネル基板を含む実施形態の任意の適切な原理及び利点を、ガラス基板によって実装することができる。例えば、弾性波デバイス及び／又は弾性波コンポーネント及び／又は弾性波フィルタを、ここに開示される任意の適切な原理及び利点に従うガラス基板とともに実装することができる。
ここに開示される弾性波共振器は、弾性波フィルタに実装することができる。弾性波フィルタは、無線周波数帯域を通過させて当該無線周波数帯域の外側の周波数を減衰させるべく配列された帯域通過フィルタとしてよい。２つ以上の弾性波フィルタを、共通ノードにおいて一緒に結合してデュプレクサのようなマルチプレクサとして配列することができる。
弾性波フィルタは、携帯電話機のＲＦフロントエンドにおいてのような様々なアプリケーションにおいて、無線周波数（ＲＦ）信号をフィルタリングすることができる。弾性波フィルタには、弾性表面波（ＳＡＷ）デバイス及び／又はＢＡＷデバイスが実装され得る。ＳＡＷデバイスは、ＳＡＷ共振器、ＳＡＷ遅延線、及びマルチモードＳＡＷ（ＭＭＳ）フィルタ（例えばダブルモードＳＡＷ（ＤＭＳ）フィルタ）を含む。
図１Ａ〜１Ｅは、一実施形態に係るスピネル基板上にバルク弾性波共振器を製造するプロセスを示す断面図の例である。ＢＡＷ共振器は、例えば、帯域通過フィルタに含めることができる。
図１Ａは、犠牲層１０４をスピネル基板１０２上に有するスピネル基板１０２の断面図である。スピネル基板１０２は、多結晶スピネル基板（例えばアルミン酸マグネシウム（ＭｇＡｌ２Ｏ４）多結晶スピネル基板）としてよい。スピネル基板１０２は、相対的に高い抵抗率を有し得る。一図示例において、スピネル基板１０２は、２つの異なる材料を組み合わせることによって形成することができる。例えば、スピネルは、アルミナとマグネシアとを一緒に組み合わせることによって形成され得る。いくつかの実施形態において、スピネル材料は、高純度粉末から形成され得る。粉末はその後、成形され、焼成され、加工され得る。例えば、スピネル基板１０２の、頂面及び底面のような一つ以上の表面を、化学機械研磨（ＣＭＰ）を使用して平滑化及び／又は平坦化することができる。かかる平滑化及び／又は平坦化により、スピネル基板１０２は、１ナノメートル（ｎｍ）未満の表面粗さを有し得る。一例として、スピネル基板は、０．４ｎｍの表面粗さ（Ｒａ）を有するように形成することができる。他例として、３ｎｍ未満の表面粗さ、例えば２ｎｍ以下の表面粗さを達成するべく、機械研磨を使用することができる。例えば、スピネル基板１０２は、所定のアプリケーションにおいて、約０．１ｎｍから２ｎｍの範囲にある表面粗さを有する多結晶スピネル基板としてよい。機械研磨手順を使用して平坦化された表面は、当該表面がひとたび所定の仕様（例えば、表面粗さ、基板全体にわたる均一性、基板の長さ全体にわたる基板の十分に均一な厚さ等）に従って適切に研磨された場合に平坦化表面と称してよい。
スピネル基板１０２は、予め決められた範囲内の所定の材料特性を有するように形成してよい。例えば、スピネル基板１０２は、立方センチメートル当たり３．４から３．７グラムの範囲内の密度を有し得るので、密度は立方センチメートル当たり近似的に３．６グラムとなる。他例として、スピネル基板１０２は、概ね５．９ｐｐｍ／Ｋの熱膨張係数、及び概ね１８．０Ｗ／ｍＫの熱伝導度を有し得る。
犠牲層１０４は、図示のようにスピネル基板１０２上に直接堆積させることができる。犠牲層１０４は、後の製造段階で除去することができる。例えば、以下に図１Ｅに関連して述べるように、犠牲層１０４を除去することにより、エアキャビティを形成することができる。犠牲層１０４は、アモルファスシリコン又はポリシリコンのような任意の適切な犠牲材料から形成することができる。犠牲層１０４は、スピネル基板１０２の少なくとも一部分に直接接触して形成し得る。犠牲層１０４は、スピネル基板１０２と、それぞれの少なくとも一つの表面に対して実質的に平行となり得る。
図１Ａに示される構造は、ＢＡＷ共振器、詳しくは、図１Ｂ〜１Ｅに関連して開示される薄膜バルク弾性波共振器（ＦＢＡＲ）の一部となる。ＳＡＷ共振器、弾性境界波共振器、ＳＭＲ、及び／又はラム波共振器のような他タイプの弾性波共振器もまた、スピネル基板１０２上に形成することができる。所定の実施形態において、スピネル基板は、実質的に均一の厚さとしてよい。いくつかの他実施形態において、スピネル基板は、様々な厚さとしてよい。例えば、スピネル基板が多数の弾性波フィルタの共通基板として使用される一実施形態において、様々な厚さが、当該スピネル基板上に形成される異なる弾性波フィルタの設置面積に対応してよい。
いくつかの実施形態（図１Ａ〜１Ｅには示さず）において、スピネル基板１０２の上側部分をエッチングにより除去してよい。例えば、スピネル基板１０２は、キャビティが形成されるフィルタの設置面積の中心近くの一つ以上の部分においてエッチングされ得る。かかる実施形態において、犠牲層を、スピネル基板１０２の一つ以上のキャビティ内に堆積してよい。加えて、犠牲層１０４は、スピネル基板１０２の一つ以上のキャビティの上方に及び当該キャビティ内に形成してよい。いくつかの例において、犠牲層１０４は、層が異なる段階で除去され得るように異なる材料から形成してよい。例えば、一つの材料の犠牲層が、スピネル基板１０２の一つ以上のキャビティ内に形成される一方、他の材料の他の犠牲層１０４が、スピネル基板１０２の平坦面及び下に横たわる犠牲層の上方に形成されてよい。いくつかの実施形態において、犠牲層１０４は使用しなくてもよい。一例において、バルク弾性波共振器は、音響ミラーを有するソリッドマウント共振器（ＳＭＲ）としてよい。所定のＳＭＲを、犠牲層１０４なしで形成することができる。いくつかの他実施形態において、ＢＡＷ−ＳＭＲデバイスにおける音響ミラーの上方又は下方にエアキャビティが形成され得るように、犠牲層１０４とともに音響ミラーを使用してよい。
図１Ｂは、犠牲材料が、パターン犠牲層１２２を形成するべくスピネル基板１０２の上にパターニングされ得ることを示す断面図である。図１Ｂに示されるように、犠牲層１２２はエッチングされて島パターンとなっている。島パターンは、図示のような角度付きエッジを有してよく、又は鋭いエッジを有してよい。例えば、一方又は双方の側における島パターンの傾斜の形成は、例えば、図示のように、スピネル基板１０２の頂面に対して９０度の角度未満となるように制御することができる。パターン犠牲層１２２の島パターンは、図示のようにパッシベーション層１２６によって覆うことができる。
図１Ｃは、スピネル基板１０２及びパターン犠牲層１２２の上に配置された電極１２８を示す断面図である。電極１２８は、任意の適切な導電材料としてよい。図示のように、第１電極１２８は、パターン犠牲層１２２の一部分にわたって延びる。第１電極１２８は、一つ以上の角度付きエッジを有し得る。例えば、電極についての一つ以上のエッジの勾配は、スピネル基板１０２の平坦面に対してパターン犠牲層１２２が形成する勾配に近似するように形成され得る。層１２９が、電極１２８とスピネル基板１０２及びパターン犠牲層１２２の上面との間に配置され得る。層１２９は、電極１２８の全体又は少なくとも一部分に沿って延びるように形成され得る。いくつかの実施形態において、層１２９は、電極１２８を超えて延びて電極１２８と一定の重なりのみが存在するようにしてもよい。
図１Ｄは、第１電極１２８の上の圧電層１５０及び第２電極１５２を示す断面図である。圧電層１５０は、第１電極１２８と第２電極１５２との間に配置される。圧電層１５０は、窒化アルミニウム（ＡｌＮ）層又は任意の他の適切な圧電層としてよい。バルク弾性波共振器のアクティブ領域又はアクティブドメインが、エアキャビティ１４４の上で第１電極１２８及び第２電極１５２双方と重なる圧電層１５０の部分によって画定され得る。図１Ｄに示される実施形態において、第１電極１２８及び第２電極１５２はそれぞれ、圧電層１５０のかなりの部分と重なる。
図１Ｅは、バルク弾性波共振器１６０の断面図である。図示のように、バルク弾性波共振器１６０は、圧電層１５０、第１電極１２８、第２電極１５２、フレーム構造物（例えば隆起フレーム構造物１７５）、スピネル基板１０２、エアキャビティ１４４、並びに第１層１７６及び第２層１７８を含む電気接続層を含む。層１２９は、例えば、上述したように第１電極１２８の下に含まれてよい。第１層１７６は、ルテニウム、モリブデン又は二酸化ケイ素の一つ以上を含み得る。第２層１７８は、チタン及び／又は銅を含み得る。図１Ｂ〜１Ｄからのパターン犠牲層１２２を除去して、図１Ｅに示されるエアキャビティ１４４を形成することができる。
図１Ｅのバルク弾性波共振器１６０はＦＢＡＲである。エアキャビティ１４４は、第１電極１２８とスピネル基板１０２との間に含まれる。加えて、一つ以上のパッシベーション層を、第１電極１２８とスピネル基板１０２との間に含めてよい。例えば、パッシベーション層１２６は、図１Ｅにおいて第１電極１２８とスピネル基板１０２との間に配置される。パッシベーション層は、二酸化ケイ素、酸化アルミニウム、炭化ケイ素、窒化アルミニウム、窒化ケイ素又は酸窒化ケイ素の少なくとも一つを含み得る。図示のエアキャビティ１４４は、少なくとも部分的に、第１電極１２８及びスピネル基板１０２の幾何学形状によって画定される。エアキャビティ１４４は、スピネル基板１０２上に堆積されたパターン犠牲層１２２を除去することによって形成され得る。
バルク弾性波共振器は、フレーム構造物を含み得る。フレーム構造物は、隆起フレーム構造物、陥凹フレーム構造物、又は隆起フレーム構造物及び陥凹フレーム構造物を含み得る。隆起フレーム構造を含むフレーム構造物の一例が図１Ｅ〜１Ｇに示される。隆起フレーム構造物及び陥凹フレーム構造物を含むフレーム構造物の一例が図１Ｈ〜１Ｊに示される。
バルク弾性波共振器１６０は、アクティブ領域を含む。ここでは、第１電極１２８及び第２電極１５２が、スピネル基板１０２の上面に実質的に垂直な方向に重なる。図１Ｅのバルク弾性波共振器１６０は、バルク弾性波共振器１６０のアクティブ領域の周縁まわりに隆起フレームゾーンを含む。隆起フレームゾーンは、所定例において、境界リングと称してよい。隆起フレーム構造物１７５は、隆起フレームゾーンに存在する。隆起フレーム構造物１７５は、バルク弾性波デバイスのアクティブ領域の中間エリアに存在する。隆起フレーム構造物１７５は、隆起フレームゾーンに存在し、第１電極１２８及び第２電極１５２それぞれ、並びに圧電層１５０の上方に延びる。隆起フレーム構造物１７５は、ルテニウム、モリブデン、タングステン、イリジウム、白金、クロム、二酸化ケイ素、窒化ケイ素、酸窒化ケイ素、酸化アルミニウム又は炭化ケイ素の少なくとも一つを含み得る。
隆起フレーム構造物１７５は、相対的に高密度の材料としてよい。例えば、第２隆起フレーム層２４は、モリブデン（Ｍｏ）、タングステン（Ｗ）、ルテニウム（Ｒｕ）等、又はこれらの任意の適切な合金を含んでよい。隆起フレーム構造物１７５は金属層としてよい。代替的に、隆起フレーム構造物１７５は、相対的に高密度の適切な非金属材料としてよい。隆起フレーム構造物１７５の密度は、第２電極１５２の密度と同様又はこれよりも重くてよい。隆起フレーム構造物１７５は、相対的に高い音響インピーダンスを有し得る。隆起フレーム構造物１７５は、横スプリアスモードを低減し得る。隆起フレーム構造物１７５は、バルク弾性波共振器１６０のアクティブドメインからの側方エネルギー漏洩を阻止することができる。これにより、バルク弾性波共振器１６０の品質係数（Ｑ）を増加させることができる。隆起フレーム構造物１７５は、平面図で環状となり得る。いくつかの実施形態において、バルク弾性波共振器１６０は、２つの隆起フレームドメインを含み得る。
一つ以上のパッシベーション層１７４を、第２電極１５２の上に含めてよい。例えば、二酸化ケイ素パッシベーション層を、第２電極１５２の上のパッシベーション層１７４として含めてよい。パッシベーション層１７４は、バルク弾性波共振器１６０の異なる領域に異なる厚さを有するように形成することができる。加えて、第１電極１２８及び／又は第２電極１５２は、バルク弾性波共振器１６０の異なる領域に異なる厚さを有するように形成してよい。例えば、図１Ｅに示されるように、第２電極１５２は、バルク弾性波共振器１６０の様々な部分において薄くされる。所定の実施形態において、バルク弾性波共振器１６０の第２電極１５２は、バルク弾性波共振器１６０の第１電極１２８とは異なる材料を含み得る。第２電極１５２は、異なる領域において異なる厚さを有する。
バルク弾性波共振器１６０は、相対的に高い共振周波数を有し得る。圧電層１５０の材料と圧電層１５０の厚さとの組み合わせが、共振周波数に影響し得る。圧電層１５０が薄くなるのに伴い、共振周波数は高くなる。相対的に高い共振周波数を達成するには、窒化アルミニウムが適切な材料となり得る。
ここに開示されるバルク弾性波共振器は、所望の電気特性（例えば所望のＱ値）を備えて約１３ＧＨｚまでの共振周波数を達成することができる材料と厚さとの組み合わせの圧電層１５０を有し得る。かかるＢＡＷ共振器は、セラミック基板、アルミン酸マグネシウムスピネル基板、又はガラス基板を有し得る。ここに開示のＢＡＷ共振器は、３．５ＧＨｚから１３ＧＨｚの範囲にある動作帯域のフィルタ無線周波数信号をフィルタリングすることができる。例えば、窒化アルミニウムの圧電層１５０は、約５ＧＨｚの動作帯域の周波数信号をフィルタするべく約０．４μｍの厚さを有し得る。例えば、窒化アルミニウムの圧電層１５０は、約１０ＧＨｚの動作帯域の周波数信号をフィルタするべく約０．２μｍの厚さを有し得る。例えば、圧電層１５０は、１２ＧＨｚから１３ＧＨｚの範囲にある動作帯域の周波数信号をフィルタするべく約０．１μｍの厚さを有し得る。
図１Ａ〜１ＥがＦＢＡＲ製造の断面図を示すにもかかわらず、ここに開示される任意の適切な原理及び利点は、ソリッドマウント共振器（ＳＭＲ）又はラム波共振器のような他の適切な弾性波共振器に適用することができる。
上述したように、バルク弾性波共振器１６０は、スピネル系基板１０２を含む。スピネル基板１０２は、異なる基板を使用することと比べて品質係数（Ｑ）を改善することができる。
スピネル基板は、セラミック基板の一例である。図１Ｆは、バルク弾性波共振器１６１の断面図である。バルク弾性波共振器１６１は、図１Ｅに示されるバルク弾性波共振器１６０と一般に同様であるが、バルク弾性波共振器１６１が、バルク弾性波共振器１６０のスピネル基板１０２の代わりにセラミック基板１０３を含む点が異なる。セラミック基板１０３は、例えば、多結晶スピネル（例えばアルミン酸マグネシウムスピネルと称され得るＭｇＡｌ２Ｏ４）、共焼成セラミック、サファイヤ（Ａｌ２Ｏ３）、炭化ケイ素（ＳｉＣ）、又は多結晶窒化アルミニウム（ＡｌＮ）を含み得る。セラミック基板１３０は、圧電層１５０の音響インピーダンスよりも高い音響インピーダンスを有し得る。Ａｌ２Ｏ３及びＳｉＣのようないくつかのセラミック材料は、他の材料よりも良好な熱伝導度、電力取り扱い性、及び耐久性を有し得る。図１Ａ〜１Ｅに示されるものと同様の製造プロセスを、図１Ｆに示されるバルク波共振器１６１の製造に適用することができる。さらに、スピネル基板を含むここに開示のデバイス、コンポーネント及びフィルタの任意の適切な原理及び利点を、セラミック基板を含むデバイス、コンポーネント及びフィルタに適用することができる。
図１Ｇは、バルク弾性波共振器１６２の断面図である。バルク弾性波共振器１６２は、図１Ｅ及び１Ｆに示されるバルク弾性波共振器１６０、１６１と一般に同様であるが、バルク弾性波共振器１６２が、バルク弾性波共振器１６０のスピネル基板１０２及びバルク弾性波共振器１６１のセラミック基板１０３の代わりにガラス基板１０５を含む点が異なる。ガラス基板１０５は、非結晶のアモルファス固体を含む。ガラス基板１０５は、溶融石英ガラス、鉛ガラス、ホウケイ酸ガラス、ソーダ石灰ケイ酸塩ガラス、アルミノケイ酸塩ガラス又は酸化ゲルマニウムガラスのようなケイ酸塩ガラスを含み得る。図１Ａ〜１Ｅに示されるものと同様の製造プロセスを、図１Ｇに示されるバルク波共振器１６２の製造に適用することができる。スピネル層基板１０２と同様に、ガラス基板１０５も、異なる基板を使用することと比べて品質係数（Ｑ）を改善することができる。さらに、スピネル基板を含むここに開示のデバイス、コンポーネント及びフィルタの任意の適切な原理及び利点を、ガラス基板を含むデバイス、コンポーネント及びフィルタに適用することができる。
図１Ｈは、バルク弾性波共振器１６３の断面図である。バルク弾性波共振器１６３は、図１Ｅに示されるバルク弾性波共振器１６０と一般に同様であるが、バルク弾性波共振器１６３が、隆起フレーム構造物１７５、第２隆起フレーム構造１７７物及び陥凹フレーム構造物１７９を含むフレーム構造物を有する点が異なる。隆起フレーム構造物１７５及び１７７があることにより、バルク弾性波共振器１６３は、二重隆起フレームバルク弾性波共振器又は多層隆起フレームバルク弾性波共振器と称することができる。
隆起フレーム構造物１７５と第２隆起フレーム構造物１７７とは、バルク弾性波共振器１６３のアクティブ領域において互いに重なる。バルク弾性波デバイス１６３の隆起フレームドメインが、バルク弾性波デバイス１６３のアクティブドメインにおいて、二重隆起フレーム構造物の当該部分によって画定される。二重隆起フレーム構造物の少なくとも一部分が、バルク弾性波デバイス１６３のアクティブ領域に含まれる。二重隆起フレーム構造物は、横方向エネルギーの高効率反射に起因してＱを有意に改善することができる。
図１Ｈに示されるように、第２隆起フレーム構造物１７７は、圧電層１５０と第２電極１５２との間に配置される。第２隆起フレーム構造物１７７は、低音響インピーダンス材料である。低音響インピーダンス材料は、第１電極１２８よりも低い音響インピーダンスを有する。低音響インピーダンス材料は、第２電極１５２よりも低い音響インピーダンスを有する。低音響インピーダンス材料は、圧電層１５０よりも低い音響インピーダンスを有してよい。一例として、第２隆起フレーム構造物１７７は、二酸化ケイ素（ＳｉＯ２）層としてよい。様々なバルク弾性波デバイスにおいて二酸化ケイ素がすでに使用されているので、二酸化ケイ素の第２隆起フレーム構造物１７７が相対的に製造容易となり得る。第２隆起フレーム構造物１７７は、窒化ケイ素（ＳｉＮ）層、炭化ケイ素（ＳｉＣ）層、又は任意の他の適切な低音響インピーダンス層としてよい。第２隆起フレーム構造物１７７は、相対的に低い密度を有してよい。第２隆起フレーム構造物１７７は、バルク弾性波共振器１６３のアクティブ領域を超えて延び得る。これは、所定例において製造上の理由のためとなり得る。
第２隆起フレーム構造物１７７は、第２隆起フレーム構造物１７７が存在しない同様のデバイスと比べ、バルク弾性波共振器１６３の隆起フレームドメインの実効電気機械結合係数（ｋ２）を低減することができる。これにより、隆起フレームスプリアスモードの励振強度が低減され得る。さらに、第２隆起フレーム構造物１７７は、隆起フレームモードの周波数を、バルク弾性波共振器１６３の主要共振周波数から相対的に離れるように移動させるべく寄与し得る。これは、ガンマ損失に対する有意な影響をもたらさない。
スピネル基板は、セラミック基板の一例である。図１Ｉは、バルク弾性波共振器１６４の断面図である。バルク弾性波共振器１６４は、図１Ｈに示されるバルク弾性波共振器１６３と一般に同様であるが、バルク弾性波共振器１６４が、バルク弾性波共振器１６３のスピネル基板１０２の代わりにセラミック基板１０３を含む点が異なる。セラミック基板１０３は、例えば、多結晶スピネル（例えばＭｇＡｌ２Ｏ４）、共焼成セラミック又は多結晶窒化アルミニウム（ＡｌＮ）を含み得る。セラミック基板１３０は、圧電層１５０の音響インピーダンスよりも高い音響インピーダンスを有し得る。スピネル基板を含むここに開示のデバイス、コンポーネント及びフィルタの任意の適切な原理及び利点を、セラミック基板を含むデバイス、コンポーネント及びフィルタに適用することができる。
図１Ｊは、バルク弾性波共振器１６５の断面図である。バルク弾性波共振器１６５は、図１Ｈ及び１Ｉに示されるバルク弾性波共振器１６３及び１６４それぞれと一般に同様であるが、バルク弾性波共振器１６５が、バルク弾性波共振器１６３のスピネル基板１０２及びバルク弾性波共振器１６４のセラミック基板１０３の代わりにガラス基板１０５を含む点が異なる。ガラス基板１０５は、非結晶のアモルファス固体を含む。ガラス基板１０５は、溶融石英ガラス、鉛ガラス、ホウケイ酸ガラス、ソーダ石灰ケイ酸塩ガラス、アルミノケイ酸塩ガラス又は酸化ゲルマニウムガラスのようなケイ酸塩ガラスを含み得る。スピネル基板及び／又はセラミック基板を含むここに開示のデバイス、コンポーネント及びフィルタの任意の適切な原理及び利点を、ガラス基板を含むデバイス、コンポーネント及びフィルタに適用することができる。
ここに開示の実施形態は、スピネル基板１０２を含み得る。しかしながら、ここに開示の施形態のいずれかのスピネル基板１０２は、セラミック基板１０３又はガラス基板１０５のような他の適切な基板によって置換することができる。
図２は、一実施形態に係るスピネル基板を有するＢＡＷ共振器についての、スピネル基板の代わりにトラップリッチ層を備えたシリコン基板を有するＢＡＷ共振器と比べての、品質係数（Ｑ）及び振幅のグラフである。図２におけるＱ曲線により示されるように、スピネル基板を有するＢＡＷ共振器は、他のＢＡＷ共振器と比べて改善されたＱを達成することができる。図２はまた、スピネル基板を有するＢＡＷ共振器が、他のＢＡＷ共振器と比べて改善されたアドミタンスを達成し得ることも示す。
図３は、一実施形態に係るバルク弾性波共振器３００の断面図である。バルク弾性波共振器３００は、図１Ｅのバルク弾性波共振器１６０と同様であるが、スピネル基板１０２と第１電極１２８との間に音響ミラー３０４が含まれてバルク弾性波共振器３００が陥凹フレーム構造物３０６を含む点が異なる。いくつかの他の実施形態（図示せず）において、エアギャップ又はエアキャビティは、バルク弾性波共振器３００から省略することができる。図示の音響ミラー３０４は、低インピーダンス層３０４Ａと高インピーダンス層３０４Ｂとが交互にされたブラッグ反射器を含む。一例として、ブラッグ反射器は、交互にされた二酸化ケイ素層３０４Ａ及びタングステン層３０４Ｂを含み得る。ブラッグ反射器を有する音響ミラーは、ソリッド音響ミラーと称してよい。ＳＭＲの任意の他の適切な特徴を、代替的又は付加的に、スピネル基板を有するＢＡＷフィルタに実装してよい。
図４は、一実施形態に係るバルク弾性波共振器４００の断面図である。バルク弾性波共振器４００は、図３のバルク弾性波共振器３００と同様であるが、音響ミラーが異なる配置とされる点が異なる。図４において、ＢＡＷ共振器４００は、隆起フレーム構造物の下に配置された音響ミラー４０４を含む。図示の音響ミラー４０４は、ブラッグ反射器を含む。図示のように、ブラッグ反射器は、バルク弾性波共振器４００の対向側に示される。バルク弾性波共振器４００において、ブラッグ反射器は、アクティブドメインの外側に配置される。スピネル基板１０２は、バルク弾性波共振器４００のアクティブドメインにおいて第１電極１２８の下に含まれる。ブラッグ反射器は、交互にされた二酸化ケイ素層及びタングステン層のような、交互にされた低インピーダンス及び高インピーダンス層を含む。ＳＭＲの任意の他の適切な特徴を、ＢＡＷデバイスに代替的又は付加的に実装することができる。
図５Ａは、他実施形態に係るバルク弾性波共振器４５０の断面図である。バルク弾性波共振器４５０は図１Ｅのバルク弾性波共振器１６０と同様であるが、エアキャビティ１４４ａがスピネル基板２０２に形成されてバルク弾性波共振器４５０が陥凹フレーム構造３０６を含む点が異なる。エアキャビティ１４４ａを、スピネル基板２０２の中にエッチングすることができる。図５Ａにおけるスピネル基板２０２の上の層（例えば第１電極１２８ａ、第２電極１５２ａ、圧電層１５０ａ、第１層１７６ａ、層１２９ａ、パッシベーション層１２６ａ及びパッシベーション層１７４ａ）は、図１Ｅにおける層（例えば第１電極１２８、第２電極１５２、圧電層１５０、第１層１７６、層１２９、パッシベーション層１２６及びパッシベーション層１７４）とは異なる形状としてよい。図５Ａにおける層は、特性、特徴及び／機能が、図１Ｅにおける層と一般に同様となり得る。
図５Ｂは、他実施形態に係るバルク弾性波共振器４７５の断面図である。図示のように、バルク弾性波共振器４７５は、圧電層１５０と、第１電極１２８と、第２電極１５２と、フレーム構造物（例えば隆起フレーム構造物１７５及び１７７並びに陥凹フレーム構造物１７９）と、基板２０５と、エアキャビティ１４４と、第１層１７６を含む電気接続層とを含む。層１２９が、第１電極１２８の下に含まれてよい。第１層１７６は、ルテニウム、モリブデン又は二酸化ケイ素の一つ以上を含み得る。バルク弾性波共振器４７５はまた、ビア（例えば信号ビア２１０及び熱ビア２１１）と、対応ビアに接続されたパッド（例えば信号パッド２０７及び熱パッド２０８）とを含む。バルク弾性波共振器４７５はさらに、基板２０５を覆う蓋２１２を含む。いくつかの実施形態において、基板２０５は、セラミック基板（例えばスピネル基板）又はガラス基板としてよい。
信号パッド２０７及び／又は熱パッド２０８は、４７５を外部デバイス又は基板（例えばプリント回路基板（ＰＣＢ））に接続し得る。熱ビア２１１及び熱パッド２０８は、熱ビア及び／又は熱パッドが存在しない同様のバルク弾性波共振器よりも良好な熱伝導度をバルク弾性波共振器４７５ａに与えることができる。
いくつかの例において、バルク弾性波共振器４７５における放熱の原理及び利点を、ソリッドマウント共振器（ＳＭＲ）に適用することができる。かかる例において、熱ビアは、ソリッド音響ミラーを貫通してよい。
様々なタイプの弾性波共振器及び／又はデバイスを、共通基板（例えばスピネル基板、セラミック基板又はガラス基板）に実装することができる。したがって、弾性波コンポーネントが、異なるタイプの弾性波共振器及び／又はデバイスを、共通のスピネル基板上にかつ共通のパッケージ内に含み得る。例えば、ＦＢＡＲ及びＳＡＷ共振器を、共通のスピネル基板上に実装することができる。いくつかの例において、ＦＢＡＲ及び温度補償ＳＡＷ共振器を、共通のスピネル基板上に実装することができる。他例として、ＦＢＡＲ及びＳＭＲを、共通のスピネル基板上に実装することができる。他例として、ＢＡＷ共振器及びラム波共振器を、共通のスピネル基板上に実装することができる。もう一つの例として、ＢＡＷ共振器及び境界波共振器を、共通のスピネル基板上に実装することができる。異なるタイプの弾性波共振器を共通のスピネル基板上に有するここに開示される実施形態の特徴の任意の適切な組み合わせを、互いに実装し合うこともできる。さらに、異なるタイプの弾性波共振器を共通のセラミック基板及び／又は共通のガラス基板上に有するここに開示される実施形態の特徴の任意の適切な組み合わせを、互いに実装し合うこともできる。
図６Ａは、共通スピネル基板３０２上のＢＡＷ共振器１６０及びＳＡＷデバイス５２０の断面５００の一例を示す。ここに開示される任意の適切な原理及び利点に従う複数のＢＡＷ共振器を、ＳＡＷデバイス及び／又は共振器と同じ基板上に実装することができる。ＳＡＷデバイス５２０は、ＳＡＷ共振器としてよい。ＢＡＷ共振器及びＳＡＷ共振器の任意の適切な組み合わせを、共通スピネル基板２０３上に形成することができる。例えば、図示のように、ＦＢＡＲとして示されるＢＡＷ共振器１６０を、共通スピネル基板３０２上でＳＡＷデバイス５２０から側方に配置してよい。ＳＡＷデバイス５２０は、共通基板３０２上に圧電層５２１を含み、圧電層５２１上にインターディジタルトランスデューサ電極５２２を含む。共通基板３０２は、セラミック基板（例えばスピネル基板）又はガラス基板としてよい。圧電層５２１は、例えば、タンタル酸リチウム（ＬＴ）層又はニオブ酸リチウム（ＬＮ）層としてよい。いくつかの例において、ＳＡＷデバイス５２０の圧電層５２１は、ＢＡＷ共振器１６０の圧電層１５０の同じ材料と同じとしてよい。例えば、ＳＡＷデバイス５２０の圧電層５２１を窒化アルミニウム層とし、ＢＡＷ共振器１６０の圧電層１５０を窒化アルミニウム層としてよい。
図６Ａの弾性波コンポーネントにおいて、スピネル基板３０２の第１部分５０１をＢＡＷ共振器１６０の一部とみなし、スピネル基板３０２の第２部分５０２をＳＡＷデバイス５２０の一部とみなしてよい。共通基板３０２は、ＳＡＷデバイス５２０の多層圧電基板の一部としてよい。分散調整層を、所定のアプリケーションにおいて、ＳＡＷデバイス５２０の圧電層５２１と共通基板３０２との間に含めることができる。図６Ａに示されないにもかかわらず、ＳＡＷデバイス５２０は、インターディジタルトランスデューサ電極の上に温度補償層を有する温度補償ＳＡＷデバイスとしてよい。温度補償層は、二酸化ケイ素層としてよい。
図６Ｂは、ＢＡＷ共振器５１０のエアキャビティの中に形成されるＳＡＷデバイス５２０を含む弾性波コンポーネント６００の実施形態の一例を示す。ＢＡＷ共振器５１０のエアキャビティ１４４は、ＳＡＷデバイス５２０を収容するのに十分なサイズを有し得る。したがって、ＢＡＷ共振器５１０は、所定のアプリケーションにおいて、ＢＡＷ共振器１６０よりも高さのあるエアキャビティを有し得る。ＢＡＷ共振器５１０の電極及び圧電層は、ＳＡＷデバイス５２０のためのキャップとしての役割を果たし得る。ＳＡＷデバイス５２０の圧電層５２１は、共通基板３０２と直接接触してよい。代替的に、介在層を、ＳＡＷデバイス５２０の圧電層５２１と共通基板３０２との間に含めてもよい。
図７Ａは、ＢＡＷ共振器１６０、第１ＳＡＷデバイス７２０及び第２ＳＡＷデバイス７２５を含む弾性波コンポーネント７００の実施形態の一例を示す。図示の弾性波デバイス１６０、７２０及び７２５は、共通のスピネル基板３０２上に形成される。いくつかの例において、弾性波デバイスの一つ以上が、共通基板３０２の異なる表面上に存在してよい。例えば、弾性波デバイスを、共通基板３０２の対向側に配置してよい。
図７Ｂは、送信フィルタ７５０、受信フィルタ７６０、送信ポート７５２、受信ポート７６２及びアンテナポート７４５を含むデュプレクサの模式的な図である。図示のデュプレクサは、ＢＡＷ共振器及びＳＡＷ共振器を含むハイブリッドデュプレクサである。デュプレクサのＢＡＷ共振器及びＳＡＷ共振器を共通スピネル基板上に実装することにより、電気接続線を短くすることができる。これにより、デュプレクサの性能を高め、及び／又は相対的に長い接続線からもたらされ得る不整合を低減することができる。送信フィルタ７５０は、耐性が相対的に高いＢＡＷ共振器と、コストが相対的に低いＳＡＷ共振器とを含む。送信フィルタ７５０のＢＡＷ共振器７３０は、ＳＡＷ共振器を経由してアンテナノード７４５に結合される。これにより、送信フィルタ７５０の高調波改善がもたらされ得る。
送信フィルタ７５０は、アンテナノードで受信フィルタ７６０に結合される。図７Ｂのデュプレクサは、図７Ａに示される弾性波共振器を使用して実装することができる。例えば、送信フィルタ７５０は、ＢＡＷ共振器７３０及びＳＡＷ共振器７４０を含み得る。ＢＡＷ共振器７３０の一部又はすべてを、ここに開示されるスピネル基板を有するＢＡＷ共振器の任意の適切な原理及び利点に従って実装することができる。例えば、ＢＡＷ共振器７３４は、図７ＡのＢＡＷ共振器１６０によって実装することができる。ＳＡＷ共振器７４０の一部又はすべてを、ＢＡＷ共振器７３０の一つ以上とともに共通スピネル基板上に実装することができる。例えば、ＳＡＷ共振器７４０の一つを、図７ＡのＳＡＷ共振器７２０によって実装することができる。受信フィルタ７６０は、ＳＡＷ共振器によって実装することができる。ここで、ＳＡＷ共振器の一つ以上を、ＢＡＷ共振器７３０の一つ以上及び／又はＳＡＷ共振器７４０の一つ以上とともに共通スピネル基板上に実装することができる。一例として、ＳＡＷ共振器７６４は、図７ＡのＳＡＷ共振器７２５によって実装することができる。
図示の送信フィルタ７５０は、送信ポート７５２において受信した無線周波数信号をフィルタリングし、フィルタリングされた出力信号をアンテナポート７４５に与えるように配列される。直列インダクタを、送信ポート７５２と送信フィルタ７５０の弾性波共振器との間に結合することができる。シャントインダクタを、送信フィルタ７５０が受信フィルタ７６０に結合されるアンテナノードに接続することができる。送信フィルタ及び受信フィルタは双方とも、図７Ｂに示されるデュプレクサにおける弾性波ラダーフィルタである。送信フィルタ７５０は帯域通過フィルタとしてよい。任意の適切な数の直列ＢＡＷ共振器及びシャントＢＡＷ共振器が、送信フィルタ７５０に含まれてよい。受信フィルタ７６０は帯域通過フィルタとしてよい。図示の受信フィルタ７６０は、アンテナポート７４５において受信した無線周波数信号をフィルタリングし、フィルタリングされた出力信号を受信ポート７６２に与えるべく配列される。任意の適切な数の直列共振器及びシャント共振器を、受信フィルタ７６０に含めてよい。
図８は、一実施形態に係るデュプレクサ８００の模式的な図である。図８のデュプレクサ８００は図７のデュプレクサと同様であるが、デュプレクサ８００がループ回路を含む点が異なる。図示のように、デュプレクサ８００は、送信ループ回路８３５及び受信ループ回路８６５を含む。デュプレクサ８００の弾性波デバイスの一部又はすべてを、共通スピネル基板上に実装することができる。
送信ループ回路８３５は、送信フィルタ７５０に結合される。送信ループ回路８３５は、送信フィルタ７５０の入力共振器及び出力共振器に結合することができる。いくつかの他例において、ループ回路８３５は、送信フィルタ７５０の、図示とは異なるノードに結合することができる。ループ回路８３５は、近似的に同じ振幅及び逆の位相を有する信号を、キャンセル対象の信号成分に適用することができる。したがって、ループ回路８３５は、特定の周波数において標的信号に逆位相を生成するべく構成される。送信ループ回路８３５は、それぞれのキャパシタを介して送信フィルタ７５０に結合されたＳＡＷデバイスを含んでよい。ループ回路８３５のＳＡＷデバイスは、送信フィルタ７５０のＢＡＷ共振器７３０の一部又はすべてと共通のスピネル基板上に実装することができる。例えば、送信ループ回路８３５のＳＡＷデバイスが図７ＡのＳＡＷデバイス７２０に対応し、ＢＡＷ共振器７３０のＢＡＷ共振器が図７ＡのＢＡＷ共振器１６０に対応し得る。送信ループ回路８３５は、米国特許第９，２４６，５３３号明細書及び／又は米国特許第９，５２０，８５７号明細書に記載される任意の適切な原理及び利点に従って実装することができる。これらの特許の開示はその全体が、ここに参照により組み入れられる。
受信ループ回路８６５は、受信フィルタ７６０に結合される。受信ループ回路８６５は一般に、受信側である点を除いて送信ループ回路８３５の任意の適切な特徴を実装し得る。受信ループ回路８６５のＳＡＷデバイスは、送信フィルタ７５０のＢＡＷ共振器７３０の一部又はすべてと共通のスピネル基板上に実装することができる。例えば、受信ループ回路８６５のＳＡＷデバイスが図７ＡのＳＡＷデバイス７２５に対応し、ＢＡＷ共振器７３０のＢＡＷ共振器が図７ＡのＢＡＷ共振器１６０に対応し得る。
図７Ｂ及び８がデュプレクサを示すにもかかわらず、ここに説明される（例えば図７Ｂ及び／又は図８を参照しての）任意の適切な原理及び利点を、共通ノードに結合された複数のフィルタを含む任意の他のマルチプレクサ（例えばクアッドプレクサ、ヘキサプレクサ、オクタプレクサ等）に実装することができる。同様に、図８が送信フィルタ及び受信フィルタを有するデュプレクサを示すにもかかわらず、図８及び／又はここに開示される他の実施形態の任意の適切な原理及び利点を、送信フィルタ及び／又は受信フィルタに実装することができる。例えば、図９は、一実施形態に係るループ回路８３５を有する送信フィルタ７５０を示す。他例として、図１０は、一実施形態に係るループ回路８６５を有する受信フィルタ７６０を示す。
ここに開示されるスピネル基板を有する弾性波共振器は、様々なパッケージ状モジュールに実装することができる。ここに開示される弾性波デバイスの任意の適切な原理及び利点が実装され得るいくつかの例のパッケージ状モジュールが、以下に説明される。当該例のパッケージ状モジュールは、図示の回路素子を封入するパッケージを含み得る。図示される回路素子は、共通パッケージ基板上に配置することができる。パッケージ基板は、例えば、積層基板としてよい。図１１及び１２は、所定実施形態に係る図示のパッケージ状モジュールの模式的なブロック図である。当該モジュールの特徴の任意の適切な組み合わせを相互に一緒に実装することができる。デュプレクサが図１２のパッケージ状モジュールの例に示されるが、共通ノードに結合された複数の弾性波フィルタを含む任意の他の適切なマルチプレクサを、一つ以上のデュプレクサの代わりに実装することができる。例えば、所定のアプリケーションにおいて、クアッドプレクサを実装してよい。代替的又は付加的に、パッケージ状モジュールの一つ以上のフィルタを、マルチプレクサに含まれない送信フィルタ又は受信フィルタとして配列することができる。
ここに開示される特徴の任意の適切な組み合わせを含む弾性波デバイス（例えばＢＡＷ共振器又はＳＡＷ共振器）は、周波数レンジ１（ＦＲ１）内の第５世代（５Ｇ）ニューラジオ（ＮＲ）動作帯域にある無線周波数信号をフィルタリングするべく配列されたフィルタに含まれ得る。５Ｇ ＮＲ動作帯域における無線周波数信号をフィルタリングするべく配列されたフィルタは、ここに開示される一つ以上のＢＡＷ共振器及び／又はＳＡＷデバイスを含み得る。ＦＲ１は、現行の５Ｇ ＮＲ仕様によれば、例えば４１０ＭＨｚから７．１２５ＧＨｚとすることができる。
ここに開示の一つ以上のＢＡＷ共振器を含むフィルタは、５Ｇアプリケーションにおけるいくつかの他のＢＡＷ共振器よりも良好な高調波性能（例えば下側高調波歪み及び／又は小さな相互変調歪み）を達成することができる。ここに開示のセラミック及び／又はガラス基板は、特に相対的に高い電力及び／又は相対的に高い動作温度において、シリコン基板よりも良好な高調波性能に寄与し得る。例えば、セラミック及び／又はガラス基板は、５Ｇアプリケーションでの相対的に高いピーク電力動作において、及び／又は５Ｇアプリケーションでの（例えば相対的に高い時間分割二重化送信デューティーサイクルによる）相対的に高い平均電力による動作において、高調波性能を改善し得る。
ここに開示される任意の適切な原理及び利点に従う一以上の弾性波デバイスは、４Ｇ ＬＴＥ動作帯域における無線周波数信号をフィルタリングするべく配列されたフィルタに含めてよい。ここに開示される任意の適切な原理及び利点に従う一つ以上の弾性波共振器は、４Ｇ ＬＴＥ動作帯域及び５Ｇ ＮＲ動作帯域を含む通過帯域を有するフィルタにおいて無線周波数信号をフィルタリングするべく配列されたフィルタに含めることができる。
図１１は、一実施形態に係る弾性波コンポーネント１１０２を含む無線周波数モジュール１１００の模式的な図である。例示の無線周波数モジュール１１００は、弾性波コンポーネント１１０２及び他の回路１１０３を含む。弾性波コンポーネント１１０２は、ここに開示される弾性波共振器の特徴の任意の適切な組み合わせに従うスピネル基板を有する一つ以上の弾性波共振器及び／又はデバイスを含んでよい。弾性波コンポーネント１１０２は、弾性波共振器及び／又はデバイスを含む弾性波ダイを含んでよい。例えば、弾性波コンポーネント１１０２は、スピネル基板を有するＢＡＷダイを含んでよい。他例として、弾性波コンポーネント１１０２は、一つ以上のＢＡＷ共振器と一つ以上のＳＡＷデバイスとを共通のスピネル基板上に含んでよい。
図１１に示される弾性波コンポーネント１１０２は、フィルタ１１０４と、端子１１０５Ａ及び１１０５Ｂとを含む。フィルタ１１０４は、複数の弾性波共振器を含む。弾性波共振器の一つ以上を、ここに開示されるスピネル基板を有する弾性波共振器の任意の適切な原理及び利点に従って実装することができる。フィルタ１１０４は、３．５ＧＨｚから１３ＧＨｚの範囲、５ＧＨｚから１０ＧＨｚの範囲、又はここに開示の任意範囲にある動作帯域における無線周波数信号をフィルタリングするべく配列された一つ以上のＢＡＷ共振器を含み得る。端子１１０５Ａ及び１１０５Ｂは、例えば、入力接点及び出力接点としての役割を果たし得る。弾性波コンポーネント１１０２及び他の回路１１０３は、図１１において共通パッケージ基板１１０６上に存在する。パッケージ基板１１０６は積層基板としてよい。端子１１０５Ａ及び１１０５Ｂは、電気コネクタ１１０８Ａ及び１１０８Ｂそれぞれを経由してパッケージ基板１１０６上の接点１１０７Ａ及び１１０７Ｂそれぞれに電気的に接続され得る。電気コネクタ１１０８Ａ及び１１０８Ｂは、例えばバンプ又はワイヤボンドとしてよい。
他の回路１１０３は任意の適切な付加回路を含み得る。例えば、他の回路は、一つ以上の電力増幅器、一つ以上の無線周波数スイッチ、一つ以上の付加フィルタ、一つ以上の低雑音増幅器、一つ以上のＲＦ結合器、一つ以上の遅延線、一つ以上の位相シフタ等、又はこれらの任意の適切な組み合わせを含み得る。無線周波数モジュール１１００は、例えば、無線周波数モジュール１１００を保護し及び／又はその容易な扱いを促すべく、一つ以上のパッケージ構造物を含み得る。かかるパッケージ構造物は、パッケージ基板１１００を覆うように形成されたオーバーモールド構造物を含み得る。オーバーモールド構造物は、無線周波数モジュール１１００のコンポーネントの一部又はすべてを封入することができる。
図１２は、一実施形態に係る弾性波コンポーネントを含む無線周波数モジュール１２１０の模式的な図である。図示のように、無線周波数モジュール１２１０は、それぞれの送信フィルタ１２１３Ａ１〜１２１３Ｎ１及びそれぞれの受信フィルタ１２１３Ａ２〜１２１３Ｎ２を含むデュプレクサ１２１２Ａ〜１２１２Ｎと、電力増幅器１２１４と、選択スイッチ１２１５と、アンテナスイッチ１２１６とを含む。無線周波数モジュール１２１０は、図示の素子を封入するパッケージを含み得る。図示の素子は、共通のパッケージ基板１２０６上に配置することができる。パッケージ基板１２０６は、例えば積層基板としてよい。電力増幅器を含む無線周波数モジュールを、電力増幅器モジュールと称してよい。無線周波数モジュールは、図１２に例示の素子及び／又は付加素子の部分集合を含み得る。無線周波数モジュール１２１０は、ここに開示される任意の適切な原理及び利点に従うスピネル基板を有する弾性波デバイスのいずれか一つを含んでよい。
デュプレクサ１２１２Ａ〜１２１２Ｎはそれぞれが、共通ノードに結合された２つの弾性波フィルタを含み得る。例えば、２つの弾性波フィルタは、例えば図７Ｂ及び／又は８を参照して記載された送信フィルタ及び受信フィルタとしてよい。図示のように、送信フィルタ及び受信フィルタはそれぞれが、無線周波数信号をフィルタリングするべく配列された帯域通過フィルタを含み得る。送信フィルタ１２１３Ａ１〜１２１３Ｎ１の一つ以上が、ここに開示される任意の適切な原理及び利点に従うスピネル基板を有する弾性波共振器の一つ以上を含み得る。同様に、受信フィルタ１２１３Ａ２〜１２１３Ｎ２の一つ以上が、ここに開示される任意の適切な原理及び利点に従うスピネル基板を有する弾性波共振器の一つ以上を含み得る。図１２がデュプレクサを例示するにもかかわらず、ここに開示の任意の適切な原理及び利点は、他のマルチプレクサ（例えばクアッドプレクサ、ヘキサプレクサ、オクタプレクサ等）に、及び／又はスイッチプレクサに実装することができる。
電力増幅器１２１４は、無線周波数信号を増幅することができる。図示のスイッチ１２１５は多投無線周波数スイッチである。スイッチ１２１５は、電力増幅器１２１４の出力を、送信フィルタ１２１３Ａ１〜１２１３Ｎ１の選択された送信フィルタに電気的に結合することができる。いくつかの例において、スイッチ１２１５は、電力増幅器１２１４の出力を、送信フィルタ１２１３Ａ１〜１２１３Ｎ１のうちの一つを超える送信フィルタに電気的に接続することができる。アンテナスイッチ１２１６は、デュプレクサ１２１２Ａ〜１２１２Ｎの一つ以上からの信号をアンテナポートＡＮＴに選択的に結合することができる。デュプレクサ１２１２Ａ〜１２１２Ｎは、異なる周波数帯域及び／又は異なる動作モード（例えば異なる電力モード、異なる信号モード等）に関連付けることができる。
図１３Ａは、一実施形態に係る無線周波数フロントエンド１０２２においてフィルタ１０２３を含む無線通信デバイス１０２０の模式的な図である。フィルタ１０２３は、ここに記載される一つ以上のスピネル基板上に実装することができる。フィルタ１０２３は、ここに説明される任意の適切な原理及び利点に従うスピネル基板を有する弾性波共振器の一つ以上を含み得る。無線通信デバイス１０２０は、任意の適切な無線通信デバイスでよい。例えば、無線通信デバイス１０２０は、スマートフォンのような携帯電話機としてよい。図示のように、無線通信デバイス１０２０は、アンテナ１０２１、ＲＦフロントエンド１０２２、送受信器１０２４、プロセッサ１０２５、メモリ１０２６及びユーザインタフェイス１０２７を含む。アンテナ１０２１は、ＲＦフロントエンド１０２２により与えられたＲＦ信号を送信することができる。そのようなＲＦ信号は、キャリアアグリゲーション信号を含み得る。アンテナ１０２１は、ＲＦ信号を受信し、受信したＲＦ信号を、処理を目的としてＲＦフロントエンド１０２２に与えることができる。
ＲＦフロントエンド１０２２は、一つ以上の電力増幅器、一つ以上の低雑音増幅器、一つ以上のＲＦスイッチ、一つ以上の受信フィルタ、一つ以上の送信フィルタ、一つ以上のデュプレクスフィルタ、一つ以上のマルチプレクサ、一つ以上の周波数マルチプレクシング回路等、又はこれらの任意の適切な組み合わせを含み得る。ＲＦフロントエンド１０２２は、任意の適切な通信規格に関連づけられたＲＦ信号を送信及び受信することができる。フィルタ１０２３は、上述したいずれかの実施形態を参照して説明される特徴の任意の適切な組み合わせを含む一つ以上の弾性波共振器を含み得る。
ＲＦ送受信器１０２４は、増幅及び／又は他の処理を目的としてＲＦ信号をＲＦフロントエンド１０２２に与えることができる。送受信器１０２４はまた、ＲＦフロントエンド１０２２の低雑音増幅器が与えるＲＦ信号を処理することもできる。送受信器１０２４はプロセッサ１０２５と通信する。プロセッサ１０２５は、ベース帯域プロセッサとしてよい。プロセッサ１０２５は、無線通信デバイス１０２０のための、任意の適切なベース帯域処理機能を与えることができる。メモリ１０２６には、プロセッサ１０２５がアクセス可能である。メモリ１０２６は、無線通信デバイス１０２０のための任意の適切なデータを記憶することができる。ユーザインタフェイス１０２７は、タッチスクリーン能力を有するディスプレイのような、任意の適切なユーザインタフェイスとしてよい。
図１３Ｂは、無線周波数フロントエンド１０２２にフィルタ１０２３を、ダイバーシティ受信モジュール１３３２に第２フィルタ１３３３を含む無線通信デバイス１３３０の模式的な図である。フィルタ１０２３は、ここに開示される任意の適切な原理及び利点に従うスピネル基板を有する弾性波共振器の一つ以上を含み得る。無線通信デバイス１３３０は、図１３Ａの無線通信デバイス１０２０と同様であるが、無線通信デバイス１３３０がさらにダイバーシティ受信機能を含む点が異なる。図１３Ｂに示されるように、無線通信デバイス１３３０は、ダイバーシティアンテナ１３３１と、ダイバーシティアンテナ１３３１が受信した信号を処理するべく構成されてフィルタ１３３３を含むダイバーシティモジュール１３３２と、無線周波数フロントエンド１０２２及びダイバーシティ受信モジュール１３３２双方と通信する送受信器１３３４とを含む。フィルタ１３３３は、上述したいずれかの実施形態を参照して説明される特徴の任意の適切な組み合わせを含むスピネル基板を有する弾性波共振器の一つ以上を含み得る。
上述された実施形態のいずれもが、セルラーハンドセットのような携帯デバイスに実装することができる。実施形態の原理及び利点は、ここに記載される実施形態のいずれから利益を得る任意のアップリンクセルラーデバイスのような任意のシステム又は装置のために使用することができる。ここでの教示は、様々なシステムに適用可能である。本開示がいくつかの実施形態例を含むにもかかわらず、ここに説明される教示は、様々な構造に適用することができる。ここに説明される原理及び利点はいずれも、約４５０ＭＨｚから８．５ＧＨｚの範囲のような、約３０ｋＨｚから３００ＧＨｚの範囲にある周波数を有する信号を処理するべく構成されたＲＦ回路に関連して実装することができる。
本開示の複数の側面は、様々な電子デバイスに実装することができる。電子デバイスの例は、消費者用電子製品、ダイ及び／又は弾性波フィルタアセンブリ及び／又はパッケージ状無線周波数モジュールのような消費者用電子製品の部品、アップリンク無線通信デバイス、無線通信インフラストラクチャ、電子試験機器等を含んでよいが、これらに限られない。電子デバイスの例は、スマートフォンのような携帯電話機、スマートウォッチ又はイヤピースのようなウェアラブルコンピューティングデバイス、電話機、テレビジョン、コンピュータモニタ、コンピュータ、モデム、ハンドヘルドコンピュータ、ラップトップコンピュータ、タブレットコンピュータ、パーソナルディジタルアシスタント（ＰＤＡ）、電子レンジ、冷蔵庫、自動車、ステレオシステム、ＤＶＤプレーヤ、ＣＤプレーヤ、ＭＰ３プレーヤのようなディジタル音楽プレーヤ、ラジオ、ビデオカメラ、カメラ、ディジタルカメラ、携帯型メモリチップ、洗濯機、乾燥機、洗濯／乾燥機、周辺デバイス、腕時計、置き時計等を含んでよいが、これらに限られない。さらに、電子デバイスは未完成の製品も含んでよい。
本明細書及び特許請求の範囲全体にわたり、文脈上そうでないことが明らかでない限り、「含む」、「備える」等の用語は、排他的又は網羅的な意味とは反対の包括的意味に、すなわち「〜を含むがこれらに限られない」との意味に解釈すべきである。ここで一般に使用される単語「結合」は、直接接続されるか又は一つ以上の中間要素を介して接続されるかのいずれかとなり得る２つ以上の要素を言及する。同様に、ここで一般に使用される単語「接続」は、直接接続されるか又は一つ以上の中間要素を介して接続されるかのいずれかとなり得る２つ以上の要素を言及する。加えて、単語「ここ」、「上」、「下」及び同様の趣旨の単語は、本アプリケーションにおいて使用される場合、本アプリケーション全体を言及し、本アプリケーションの任意の固有部分を言及するわけではない。文脈が許容する場合、単数又は複数を使用する上述の詳細な説明における用語はそれぞれ、複数又は単数をも含み得る。２つ以上の項目のリストを言及する単語「又は」及び「若しくは」は、当該単語の以下の解釈のすべてをカバーする。すなわち、当該リストの任意の項目、当該リストのすべての項目、及び当該リストの項目の任意の組み合わせである。
さらに、とりわけ「できる」、「し得る」、「してよい」、「かもしれない」、「例えば」、「のような」等のようなここに記載の条件付き言語は一般に、特にそうでないことが述べられ、又は使用の文脈上そうでないことが理解される場合を除き、所定の実施形態が所定の特徴、要素及び／又は状態を含む一方で他の実施形態がこれらを含まないことを伝えるように意図される。すなわち、かかる条件的言語は一般に、特徴、要素及び／若しくは状態が任意の態様で一つ以上の実施形態にとって必要であるとの示唆を意図しない。
所定の実施形態が記載されてきたが、これらの実施形態は、例により提示されたにすぎないので、本開示の範囲を制限することを意図しない。実際のところ、ここに記載される新規な方法、装置及びシステムは、様々な他の形態で具体化することができる。さらに、ここに記載される方法及びシステムの形態における様々な省略、置換及び変更が、本開示の要旨から逸脱することなくなし得る。例えば、複数のブロックが所与の配列で提示されるが、代替実施形態は、異なる部品及び／又は回路トポロジで同様の機能を果たすことができ、いくつかのブロックは削除、移動、追加、細分化、結合、及び／又は修正することができる。これらのブロックはそれぞれが、様々な異なる態様で実装することができる。上述した様々な実施形態の要素及び工程の任意の適切な組み合わせを、さらなる実施形態を与えるように組み合わせることができる。添付の特許請求の範囲及びその均等物が、本開示の範囲及び要旨に収まるかかる形態又は修正をカバーすることが意図される。

Claims (40)

  1. 弾性波コンポーネントであって、
    セラミック基板の第１部分、前記セラミック基板上の第１圧電層、及び前記第１圧電層の対向側の電極を含むバルク弾性波共振器と、
    前記セラミック基板の第２部分、前記セラミック基板上の第２圧電層、及び前記第２圧電層上のインターディジタルトランスデューサ電極を含む弾性表面波デバイスと
    を含む、弾性波コンポーネント。
  2. 前記セラミック基板はスピネル基板である、請求項１の弾性波コンポーネント。
  3. 前記バルク弾性波共振器は、前記バルク弾性波共振器のアクティブ領域のエッジに沿ったフレーム構造物を含む、請求項１の弾性波コンポーネント。
  4. 前記バルク弾性波共振器は、前記セラミック基板と前記電極のうちの前記セラミック基板に最も近い電極との間にパッシベーション層を含む、請求項１の弾性波コンポーネント。
  5. 前記バルク弾性波共振器は薄膜バルク弾性波共振器である、請求項１の弾性波コンポーネント。
  6. 前記バルク弾性波共振器は、前記セラミック基板と前記電極のうちの一方の電極との間にエアキャビティを含む、請求項１の弾性波コンポーネント。
  7. 前記弾性表面波デバイスは、前記エアキャビティの中に配置される、請求項６の弾性波コンポーネント。
  8. 前記バルク弾性波共振器は、前記弾性表面波デバイスから側方に配置される、請求項１の弾性波共振器。
  9. 共通ノードにおいて互いに結合された受信フィルタ及び送信フィルタをさらに含み、
    前記受信フィルタは前記弾性表面波デバイスを含み、
    前記送信フィルタは前記バルク弾性波共振器を含む、請求項１の弾性波コンポーネント。
  10. 前記送信フィルタはさらに、前記セラミック基板の第３部分を含む他の弾性表面波デバイスを含む、請求項９の弾性波コンポーネント。
  11. 前記送信フィルタはさらに、特定周波数における目標信号の逆位相信号を生成するべく構成されたループ回路を含み、
    前記ループ回路は、前記セラミック基板の第３部分を含む他の弾性表面波デバイスを含む、請求項９の弾性波コンポーネント。
  12. 前記受信フィルタはさらに、特定周波数における目標信号の逆位相信号を生成するべく構成されたループ回路を含み、
    前記ループ回路は、前記セラミック基板の第３部分を含む他の弾性表面波共振器を含む、請求項９の弾性波コンポーネント。
  13. マルチプレクサであって、
    バルク弾性波共振器を含む第１フィルタと、
    共通ノードにおいて前記第１フィルタに結合された第２フィルタと
    を含み、
    前記バルク弾性波共振器は、セラミック基板の第１部分、前記セラミック基板上の第１圧電層、及び前記第１圧電層の対向側の電極を含み、
    前記第２フィルタは弾性表面波デバイスを含み、
    前記弾性表面波デバイスは、前記セラミック基板の第２部分、前記セラミック基板上の第２圧電層、及び前記第２圧電層上のインターディジタルトランスデューサ電極を含む、マルチプレクサ。
  14. 前記セラミック基板はスピネル基板である、請求項１３のマルチプレクサ。
  15. 弾性波コンポーネントであって、
    セラミック基板の第１部分、前記セラミック基板上の圧電層、及び前記圧電層の対向側の電極を含む薄膜バルク弾性波共振器と、
    前記セラミック基板の第２部分を含む他タイプの弾性波共振器と
    を含む、弾性波コンポーネント。
  16. 前記セラミック基板はスピネル基板である、請求項１５の弾性波コンポーネント。
  17. 前記他タイプの弾性波共振器は弾性表面波共振器である、請求項１５の弾性波コンポーネント。
  18. 前記他タイプの弾性波共振器はソリッドマウント共振器である、請求項１５の弾性波コンポーネント。
  19. 前記セラミック基板の第１部分は、前記セラミック基板の第２部分から側方に配置される、請求項１５の弾性波コンポーネント。
  20. 前記セラミック基板の第１部分は、前記セラミック基板の第２部分と実質的に重なる、請求項１５の弾性波コンポーネント。
  21. バルク弾性波共振器であって、
    セラミック基板と、
    前記セラミック基板上の圧電層と、
    前記圧電層の対向側の第１電極及び第２電極と、
    第１パッシベーション層及び第２パッシベーション層を含むパッシベーション層と、
    前記バルク弾性波共振器のアクティブ領域のエッジに沿ったフレーム構造物と
    を含み、
    前記第１パッシベーション層は、前記セラミック基板と前記第１電極との間に配置され、
    前記第２電極は、前記圧電層と前記第２パッシベーション層との間に配置される、バルク弾性波共振器。
  22. 前記セラミック基板はスピネル基板である、請求項２１のバルク弾性波共振器。
  23. 前記セラミック基板と前記第１電極との間に配置されたエアキャビティをさらに含み、
    前記エアキャビティは、前記セラミック基板の、前記圧電層に最も近い表面の上に存在する、請求項２１のバルク弾性波共振器。
  24. 前記エアキャビティは、前記セラミック基板の表面に対して鋭角を有するように形成される、請求項２３のバルク弾性波共振器。
  25. 前記バルク弾性波共振器は薄膜バルク弾性波共振器である、請求項２１のバルク弾性波共振器。
  26. 前記セラミック基板と前記第１電極との間に配置された音響ミラーをさらに含む、請求項２１のバルク弾性波共振器。
  27. 前記フレーム構造物の下にある前記セラミック基板の２つの側に配置された音響ミラーをさらに含む、請求項２１のバルク弾性波共振器。
  28. 前記セラミック基板は、前記圧電層の中心部分に面する平坦化表面を含む、請求項２１のバルク弾性波共振器。
  29. 前記セラミック基板は多結晶セラミック基板である、請求項２１のバルク弾性波共振器。
  30. 前記第２電極の少なくとも一部分が、前記第２１電極とは異なる厚さを有する、請求項２１のバルク弾性波共振器。
  31. 前記フレーム構造物は隆起フレーム構造物を含む、請求項２１のバルク弾性波共振器。
  32. 前記フレーム構造物は、隆起フレーム構造物及び陥凹フレーム構造物を含む、請求項２１のバルク弾性波共振器。
  33. 前記フレーム構造物は、
    第１隆起フレーム層と、
    前記第１電極と前記圧電層との間に配置された第２隆起フレーム層と
    を含む、請求項２１のバルク弾性波共振器。
  34. 弾性波フィルタであって、
    バルク弾性波共振器と、
    複数の弾性波共振器と
    を含み、
    前記バルク弾性波共振器は、
    セラミック基板上に配置された圧電層と、
    前記圧電層の対向側に配置された第１電極及び第２電極と、
    前記セラミック基板と前記第１電極との間に配置された第１パッシベーション層と、
    第２パッシベーション層と、
    前記バルク弾性波共振器のアクティブ領域のエッジに沿ったフレーム構造物と
    を含み、
    前記第２電極が、前記圧電層と前記第２パッシベーション層との間に配置されるように配置され、
    前記バルク弾性波共振器と前記複数の弾性波共振器とは、無線周波数信号をフィルタリングするべく一緒に配列される、弾性波フィルタ。
  35. 前記セラミック基板はスピネル基板である、請求項３４の弾性波フィルタ。
  36. 前記無線周波数信号は、５ギガヘルツから１０ギガヘルツの範囲にある周波数を有する、請求項３４の弾性波フィルタ。
  37. パッケージ状モジュールであって、
    パッケージ基板と、
    前記パッケージ基板上にあり無線周波数信号をフィルタリングするべく構成された弾性波フィルタと、
    前記パッケージ基板上の無線周波数コンポーネントと
    を含み、
    前記弾性波フィルタはバルク弾性波共振器を含み、
    前記バルク弾性波共振器は、
    セラミック基板と、
    前記バルク弾性波共振器のアクティブ領域の中間エリアの外側にあるフレーム構造物と
    を含み、
    前記弾性波フィルタ及び前記無線周波数コンポーネントは共通パッケージ内に封入される、パッケージ状モジュール。
  38. 前記セラミック基板はスピネル基板である、請求項３７のパッケージ状モジュール。
  39. 前記無線周波数コンポーネントは無線周波数スイッチを含む、請求項３７のパッケージ状モジュール。
  40. 前記セラミック基板上の弾性表面波共振器をさらに含む、請求項３７のパッケージ状モジュール。
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