JP2022051527A - 隆起フレーム構造を備えるバルク弾性波デバイス - Google Patents
隆起フレーム構造を備えるバルク弾性波デバイス Download PDFInfo
- Publication number
- JP2022051527A JP2022051527A JP2021146590A JP2021146590A JP2022051527A JP 2022051527 A JP2022051527 A JP 2022051527A JP 2021146590 A JP2021146590 A JP 2021146590A JP 2021146590 A JP2021146590 A JP 2021146590A JP 2022051527 A JP2022051527 A JP 2022051527A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- elastic wave
- raised frame
- wave device
- layer
- gradient
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
- 238000004891 communication Methods 0.000 claims description 66
- VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N Silicium dioxide Chemical group O=[Si]=O VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 23
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 claims description 23
- 239000002184 metal Substances 0.000 claims description 23
- BASFCYQUMIYNBI-UHFFFAOYSA-N platinum Chemical compound [Pt] BASFCYQUMIYNBI-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 14
- 235000012239 silicon dioxide Nutrition 0.000 claims description 11
- 239000000377 silicon dioxide Substances 0.000 claims description 11
- 229910052741 iridium Inorganic materials 0.000 claims description 7
- 239000010409 thin film Substances 0.000 claims description 7
- 229910052721 tungsten Inorganic materials 0.000 claims description 7
- 229910052750 molybdenum Inorganic materials 0.000 claims description 6
- 229910052697 platinum Inorganic materials 0.000 claims description 6
- 229920000642 polymer Polymers 0.000 claims description 6
- 229910052707 ruthenium Inorganic materials 0.000 claims description 6
- WFKWXMTUELFFGS-UHFFFAOYSA-N tungsten Chemical compound [W] WFKWXMTUELFFGS-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 5
- 239000010937 tungsten Substances 0.000 claims description 5
- ZOKXTWBITQBERF-UHFFFAOYSA-N Molybdenum Chemical compound [Mo] ZOKXTWBITQBERF-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 4
- KJTLSVCANCCWHF-UHFFFAOYSA-N Ruthenium Chemical compound [Ru] KJTLSVCANCCWHF-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 4
- GKOZUEZYRPOHIO-UHFFFAOYSA-N iridium atom Chemical compound [Ir] GKOZUEZYRPOHIO-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 4
- 239000011733 molybdenum Substances 0.000 claims description 4
- 238000007789 sealing Methods 0.000 claims 1
- 239000000758 substrate Substances 0.000 abstract description 15
- 238000002161 passivation Methods 0.000 abstract description 4
- 239000010410 layer Substances 0.000 description 355
- 230000008901 benefit Effects 0.000 description 45
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 31
- 102100033479 RAF proto-oncogene serine/threonine-protein kinase Human genes 0.000 description 18
- 101710141955 RAF proto-oncogene serine/threonine-protein kinase Proteins 0.000 description 18
- 238000004088 simulation Methods 0.000 description 16
- 239000000463 material Substances 0.000 description 15
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 12
- 238000000034 method Methods 0.000 description 10
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 description 8
- 239000002356 single layer Substances 0.000 description 8
- 239000000969 carrier Substances 0.000 description 7
- 239000007787 solid Substances 0.000 description 7
- 229910004298 SiO 2 Inorganic materials 0.000 description 6
- 230000002776 aggregation Effects 0.000 description 6
- 238000004220 aggregation Methods 0.000 description 6
- 230000006870 function Effects 0.000 description 6
- 230000008569 process Effects 0.000 description 6
- 230000008859 change Effects 0.000 description 5
- 239000000956 alloy Substances 0.000 description 4
- 229910045601 alloy Inorganic materials 0.000 description 4
- 230000001413 cellular effect Effects 0.000 description 4
- 239000011651 chromium Substances 0.000 description 4
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 4
- 150000002739 metals Chemical class 0.000 description 4
- 229910001636 radium fluoride Inorganic materials 0.000 description 4
- 229910052581 Si3N4 Inorganic materials 0.000 description 3
- 239000003990 capacitor Substances 0.000 description 3
- 229910052804 chromium Inorganic materials 0.000 description 3
- HQVNEWCFYHHQES-UHFFFAOYSA-N silicon nitride Chemical compound N12[Si]34N5[Si]62N3[Si]51N64 HQVNEWCFYHHQES-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 238000001228 spectrum Methods 0.000 description 3
- 238000010897 surface acoustic wave method Methods 0.000 description 3
- 230000003321 amplification Effects 0.000 description 2
- PMHQVHHXPFUNSP-UHFFFAOYSA-M copper(1+);methylsulfanylmethane;bromide Chemical compound Br[Cu].CSC PMHQVHHXPFUNSP-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 2
- 230000008878 coupling Effects 0.000 description 2
- 238000010168 coupling process Methods 0.000 description 2
- 238000005859 coupling reaction Methods 0.000 description 2
- 238000007667 floating Methods 0.000 description 2
- 230000007774 longterm Effects 0.000 description 2
- 239000007769 metal material Substances 0.000 description 2
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 2
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 2
- 238000003199 nucleic acid amplification method Methods 0.000 description 2
- 238000012545 processing Methods 0.000 description 2
- 230000035945 sensitivity Effects 0.000 description 2
- HBMJWWWQQXIZIP-UHFFFAOYSA-N silicon carbide Chemical compound [Si+]#[C-] HBMJWWWQQXIZIP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 238000005406 washing Methods 0.000 description 2
- PIGFYZPCRLYGLF-UHFFFAOYSA-N Aluminum nitride Chemical compound [Al]#N PIGFYZPCRLYGLF-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- VYZAMTAEIAYCRO-UHFFFAOYSA-N Chromium Chemical compound [Cr] VYZAMTAEIAYCRO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- HBBGRARXTFLTSG-UHFFFAOYSA-N Lithium ion Chemical compound [Li+] HBBGRARXTFLTSG-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000000903 blocking effect Effects 0.000 description 1
- 230000003750 conditioning effect Effects 0.000 description 1
- 230000001066 destructive effect Effects 0.000 description 1
- 239000003989 dielectric material Substances 0.000 description 1
- 238000001035 drying Methods 0.000 description 1
- 230000009977 dual effect Effects 0.000 description 1
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 1
- 230000003203 everyday effect Effects 0.000 description 1
- 238000001914 filtration Methods 0.000 description 1
- 229910001416 lithium ion Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000002093 peripheral effect Effects 0.000 description 1
- 230000001902 propagating effect Effects 0.000 description 1
- 230000008054 signal transmission Effects 0.000 description 1
- 230000011664 signaling Effects 0.000 description 1
- 229910010271 silicon carbide Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910052814 silicon oxide Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000003595 spectral effect Effects 0.000 description 1
- 238000003860 storage Methods 0.000 description 1
- 238000006467 substitution reaction Methods 0.000 description 1
- 238000001356 surgical procedure Methods 0.000 description 1
- 238000012360 testing method Methods 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
- H04B—TRANSMISSION
- H04B1/00—Details of transmission systems, not covered by a single one of groups H04B3/00 - H04B13/00; Details of transmission systems not characterised by the medium used for transmission
- H04B1/38—Transceivers, i.e. devices in which transmitter and receiver form a structural unit and in which at least one part is used for functions of transmitting and receiving
- H04B1/40—Circuits
-
- H—ELECTRICITY
- H03—ELECTRONIC CIRCUITRY
- H03H—IMPEDANCE NETWORKS, e.g. RESONANT CIRCUITS; RESONATORS
- H03H9/00—Networks comprising electromechanical or electro-acoustic devices; Electromechanical resonators
- H03H9/02—Details
- H03H9/02007—Details of bulk acoustic wave devices
- H03H9/02086—Means for compensation or elimination of undesirable effects
- H03H9/02118—Means for compensation or elimination of undesirable effects of lateral leakage between adjacent resonators
-
- H—ELECTRICITY
- H03—ELECTRONIC CIRCUITRY
- H03H—IMPEDANCE NETWORKS, e.g. RESONANT CIRCUITS; RESONATORS
- H03H9/00—Networks comprising electromechanical or electro-acoustic devices; Electromechanical resonators
- H03H9/02—Details
- H03H9/02007—Details of bulk acoustic wave devices
- H03H9/02015—Characteristics of piezoelectric layers, e.g. cutting angles
-
- H—ELECTRICITY
- H03—ELECTRONIC CIRCUITRY
- H03F—AMPLIFIERS
- H03F3/00—Amplifiers with only discharge tubes or only semiconductor devices as amplifying elements
- H03F3/189—High-frequency amplifiers, e.g. radio frequency amplifiers
- H03F3/19—High-frequency amplifiers, e.g. radio frequency amplifiers with semiconductor devices only
-
- H—ELECTRICITY
- H03—ELECTRONIC CIRCUITRY
- H03F—AMPLIFIERS
- H03F3/00—Amplifiers with only discharge tubes or only semiconductor devices as amplifying elements
- H03F3/189—High-frequency amplifiers, e.g. radio frequency amplifiers
- H03F3/19—High-frequency amplifiers, e.g. radio frequency amplifiers with semiconductor devices only
- H03F3/195—High-frequency amplifiers, e.g. radio frequency amplifiers with semiconductor devices only in integrated circuits
-
- H—ELECTRICITY
- H03—ELECTRONIC CIRCUITRY
- H03F—AMPLIFIERS
- H03F3/00—Amplifiers with only discharge tubes or only semiconductor devices as amplifying elements
- H03F3/72—Gated amplifiers, i.e. amplifiers which are rendered operative or inoperative by means of a control signal
-
- H—ELECTRICITY
- H03—ELECTRONIC CIRCUITRY
- H03H—IMPEDANCE NETWORKS, e.g. RESONANT CIRCUITS; RESONATORS
- H03H9/00—Networks comprising electromechanical or electro-acoustic devices; Electromechanical resonators
- H03H9/0004—Impedance-matching networks
- H03H9/0014—Impedance-matching networks using bulk acoustic wave devices
-
- H—ELECTRICITY
- H03—ELECTRONIC CIRCUITRY
- H03H—IMPEDANCE NETWORKS, e.g. RESONANT CIRCUITS; RESONATORS
- H03H9/00—Networks comprising electromechanical or electro-acoustic devices; Electromechanical resonators
- H03H9/02—Details
- H03H9/02007—Details of bulk acoustic wave devices
- H03H9/02086—Means for compensation or elimination of undesirable effects
-
- H—ELECTRICITY
- H03—ELECTRONIC CIRCUITRY
- H03H—IMPEDANCE NETWORKS, e.g. RESONANT CIRCUITS; RESONATORS
- H03H9/00—Networks comprising electromechanical or electro-acoustic devices; Electromechanical resonators
- H03H9/02—Details
- H03H9/05—Holders; Supports
- H03H9/0504—Holders; Supports for bulk acoustic wave devices
-
- H—ELECTRICITY
- H03—ELECTRONIC CIRCUITRY
- H03H—IMPEDANCE NETWORKS, e.g. RESONANT CIRCUITS; RESONATORS
- H03H9/00—Networks comprising electromechanical or electro-acoustic devices; Electromechanical resonators
- H03H9/02—Details
- H03H9/05—Holders; Supports
- H03H9/0504—Holders; Supports for bulk acoustic wave devices
- H03H9/0514—Holders; Supports for bulk acoustic wave devices consisting of mounting pads or bumps
-
- H—ELECTRICITY
- H03—ELECTRONIC CIRCUITRY
- H03H—IMPEDANCE NETWORKS, e.g. RESONANT CIRCUITS; RESONATORS
- H03H9/00—Networks comprising electromechanical or electro-acoustic devices; Electromechanical resonators
- H03H9/02—Details
- H03H9/05—Holders; Supports
- H03H9/10—Mounting in enclosures
- H03H9/1007—Mounting in enclosures for bulk acoustic wave [BAW] devices
- H03H9/1014—Mounting in enclosures for bulk acoustic wave [BAW] devices the enclosure being defined by a frame built on a substrate and a cap, the frame having no mechanical contact with the BAW device
-
- H—ELECTRICITY
- H03—ELECTRONIC CIRCUITRY
- H03H—IMPEDANCE NETWORKS, e.g. RESONANT CIRCUITS; RESONATORS
- H03H9/00—Networks comprising electromechanical or electro-acoustic devices; Electromechanical resonators
- H03H9/02—Details
- H03H9/125—Driving means, e.g. electrodes, coils
- H03H9/13—Driving means, e.g. electrodes, coils for networks consisting of piezoelectric or electrostrictive materials
-
- H—ELECTRICITY
- H03—ELECTRONIC CIRCUITRY
- H03H—IMPEDANCE NETWORKS, e.g. RESONANT CIRCUITS; RESONATORS
- H03H9/00—Networks comprising electromechanical or electro-acoustic devices; Electromechanical resonators
- H03H9/02—Details
- H03H9/125—Driving means, e.g. electrodes, coils
- H03H9/13—Driving means, e.g. electrodes, coils for networks consisting of piezoelectric or electrostrictive materials
- H03H9/132—Driving means, e.g. electrodes, coils for networks consisting of piezoelectric or electrostrictive materials characterized by a particular shape
-
- H—ELECTRICITY
- H03—ELECTRONIC CIRCUITRY
- H03H—IMPEDANCE NETWORKS, e.g. RESONANT CIRCUITS; RESONATORS
- H03H9/00—Networks comprising electromechanical or electro-acoustic devices; Electromechanical resonators
- H03H9/15—Constructional features of resonators consisting of piezoelectric or electrostrictive material
- H03H9/17—Constructional features of resonators consisting of piezoelectric or electrostrictive material having a single resonator
- H03H9/171—Constructional features of resonators consisting of piezoelectric or electrostrictive material having a single resonator implemented with thin-film techniques, i.e. of the film bulk acoustic resonator [FBAR] type
-
- H—ELECTRICITY
- H03—ELECTRONIC CIRCUITRY
- H03H—IMPEDANCE NETWORKS, e.g. RESONANT CIRCUITS; RESONATORS
- H03H9/00—Networks comprising electromechanical or electro-acoustic devices; Electromechanical resonators
- H03H9/15—Constructional features of resonators consisting of piezoelectric or electrostrictive material
- H03H9/17—Constructional features of resonators consisting of piezoelectric or electrostrictive material having a single resonator
- H03H9/171—Constructional features of resonators consisting of piezoelectric or electrostrictive material having a single resonator implemented with thin-film techniques, i.e. of the film bulk acoustic resonator [FBAR] type
- H03H9/172—Means for mounting on a substrate, i.e. means constituting the material interface confining the waves to a volume
-
- H—ELECTRICITY
- H03—ELECTRONIC CIRCUITRY
- H03H—IMPEDANCE NETWORKS, e.g. RESONANT CIRCUITS; RESONATORS
- H03H9/00—Networks comprising electromechanical or electro-acoustic devices; Electromechanical resonators
- H03H9/15—Constructional features of resonators consisting of piezoelectric or electrostrictive material
- H03H9/17—Constructional features of resonators consisting of piezoelectric or electrostrictive material having a single resonator
- H03H9/171—Constructional features of resonators consisting of piezoelectric or electrostrictive material having a single resonator implemented with thin-film techniques, i.e. of the film bulk acoustic resonator [FBAR] type
- H03H9/172—Means for mounting on a substrate, i.e. means constituting the material interface confining the waves to a volume
- H03H9/173—Air-gaps
-
- H—ELECTRICITY
- H03—ELECTRONIC CIRCUITRY
- H03H—IMPEDANCE NETWORKS, e.g. RESONANT CIRCUITS; RESONATORS
- H03H9/00—Networks comprising electromechanical or electro-acoustic devices; Electromechanical resonators
- H03H9/15—Constructional features of resonators consisting of piezoelectric or electrostrictive material
- H03H9/17—Constructional features of resonators consisting of piezoelectric or electrostrictive material having a single resonator
- H03H9/171—Constructional features of resonators consisting of piezoelectric or electrostrictive material having a single resonator implemented with thin-film techniques, i.e. of the film bulk acoustic resonator [FBAR] type
- H03H9/172—Means for mounting on a substrate, i.e. means constituting the material interface confining the waves to a volume
- H03H9/174—Membranes
-
- H—ELECTRICITY
- H03—ELECTRONIC CIRCUITRY
- H03H—IMPEDANCE NETWORKS, e.g. RESONANT CIRCUITS; RESONATORS
- H03H9/00—Networks comprising electromechanical or electro-acoustic devices; Electromechanical resonators
- H03H9/15—Constructional features of resonators consisting of piezoelectric or electrostrictive material
- H03H9/17—Constructional features of resonators consisting of piezoelectric or electrostrictive material having a single resonator
- H03H9/171—Constructional features of resonators consisting of piezoelectric or electrostrictive material having a single resonator implemented with thin-film techniques, i.e. of the film bulk acoustic resonator [FBAR] type
- H03H9/172—Means for mounting on a substrate, i.e. means constituting the material interface confining the waves to a volume
- H03H9/175—Acoustic mirrors
-
- H—ELECTRICITY
- H03—ELECTRONIC CIRCUITRY
- H03H—IMPEDANCE NETWORKS, e.g. RESONANT CIRCUITS; RESONATORS
- H03H9/00—Networks comprising electromechanical or electro-acoustic devices; Electromechanical resonators
- H03H9/46—Filters
- H03H9/54—Filters comprising resonators of piezoelectric or electrostrictive material
-
- H—ELECTRICITY
- H03—ELECTRONIC CIRCUITRY
- H03H—IMPEDANCE NETWORKS, e.g. RESONANT CIRCUITS; RESONATORS
- H03H9/00—Networks comprising electromechanical or electro-acoustic devices; Electromechanical resonators
- H03H9/46—Filters
- H03H9/54—Filters comprising resonators of piezoelectric or electrostrictive material
- H03H9/56—Monolithic crystal filters
- H03H9/566—Electric coupling means therefor
- H03H9/568—Electric coupling means therefor consisting of a ladder configuration
-
- H—ELECTRICITY
- H03—ELECTRONIC CIRCUITRY
- H03F—AMPLIFIERS
- H03F2200/00—Indexing scheme relating to amplifiers
- H03F2200/111—Indexing scheme relating to amplifiers the amplifier being a dual or triple band amplifier, e.g. 900 and 1800 MHz, e.g. switched or not switched, simultaneously or not
-
- H—ELECTRICITY
- H03—ELECTRONIC CIRCUITRY
- H03F—AMPLIFIERS
- H03F2200/00—Indexing scheme relating to amplifiers
- H03F2200/451—Indexing scheme relating to amplifiers the amplifier being a radio frequency amplifier
-
- H—ELECTRICITY
- H03—ELECTRONIC CIRCUITRY
- H03F—AMPLIFIERS
- H03F2203/00—Indexing scheme relating to amplifiers with only discharge tubes or only semiconductor devices as amplifying elements covered by H03F3/00
- H03F2203/72—Indexing scheme relating to gated amplifiers, i.e. amplifiers which are rendered operative or inoperative by means of a control signal
- H03F2203/7209—Indexing scheme relating to gated amplifiers, i.e. amplifiers which are rendered operative or inoperative by means of a control signal the gated amplifier being switched from a first band to a second band
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
- Acoustics & Sound (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Power Engineering (AREA)
- Computer Networks & Wireless Communication (AREA)
- Signal Processing (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Crystallography & Structural Chemistry (AREA)
- Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
- Piezo-Electric Or Mechanical Vibrators, Or Delay Or Filter Circuits (AREA)
- Piezo-Electric Transducers For Audible Bands (AREA)
Abstract
【課題】横方向エネルギー漏洩を低減し、高い品質係数を有するバルク弾性波デバイスを提供する。【解決手段】バルク弾性波デバイスであるBAWデバイス10は、第1電極12、第2電極14、第1電極と第2電極との間に配置される圧電層11、支持基板17、空気キャビティ18のような音響反射器及びパッシベーション層19を有する。さらに、当該バルク弾性波デバイスの主要音響アクティブ領域からの横方向エネルギー漏洩を低減するように構成される第1隆起フレーム層15及び第2隆起フレーム層16からなる多重勾配隆起フレーム構造物を有する。多重勾配隆起フレーム構造物は、対向両側が先細りとされる。【選択図】図1
Description
優先権出願の相互参照
本願とともに提出される出願データシートにおいて外国又は国内の優先権主張が特定されるすべての出願は、37CFR§1.57に基づいて参照によりここに組み込まれる。本願は、2020年9月18日に出願された「隆起フレーム構造を備えるバルク弾性波デバイス」との名称の米国仮出願第63/080,530号の優先権の利益を主張し、その開示は、全体が参照によりここに組み込まれる。
本願とともに提出される出願データシートにおいて外国又は国内の優先権主張が特定されるすべての出願は、37CFR§1.57に基づいて参照によりここに組み込まれる。本願は、2020年9月18日に出願された「隆起フレーム構造を備えるバルク弾性波デバイス」との名称の米国仮出願第63/080,530号の優先権の利益を主張し、その開示は、全体が参照によりここに組み込まれる。
本開示の実施形態は弾性波デバイスに関し、詳しくはバルク弾性波デバイスに関する。
関連技術の説明
関連技術の説明
弾性波フィルタは、無線周波数電子システムに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がマルチプレクサとして配列され得る。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る複数の音響共振器を含み得る。弾性波フィルタの例は、弾性表面波(SAW)フィルタ及びバルク弾性波(BAW)フィルタを含む。BAWフィルタはBAW共振器を含む。BAW共振器の例は、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共振器においで、弾性波は圧電層のバルク内を伝搬する。
BAWデバイスにとって、高い品質係数(Q)が一般に望ましい。しかしながら、Qは、製造のばらつき及び/又は他の理由により、BAWデバイスにおいてばらつき得る。
特許請求の範囲に記載されるイノベーションはそれぞれが、いくつかの側面を有し、そのうちの一つのみがその望ましい属性について全責任を負うものではない。特許請求の範囲を限定することなく、本開示のいくつかの顕著な特徴が以下に簡潔に記載される。
本開示の一側面は、多重勾配隆起フレームを備えるバルク弾性波デバイスである。バルク弾性波デバイスは、第1電極と、第2電極と、第1電極と第2電極との間に配置される圧電層と、当該バルク弾性波デバイスの主要音響アクティブ領域からの横方向エネルギー漏洩を低減するように構成される多重勾配隆起フレーム構造物とを含む。多重勾配隆起フレーム構造物は、対向両側が先細りとされる。バルク弾性波デバイスは、バルク弾性波を生成するべく構成される。
多重勾配隆起フレーム構造物は、平面視でバルク弾性波デバイスの主要音響アクティブ領域を取り囲み得る。多重勾配隆起フレーム構造物は、2つの勾配部分間に非勾配部分を有してよい。多重勾配隆起フレーム構造物は本質的に、勾配部分からなり得る。
多重勾配隆起フレーム構造物は、複数の隆起フレーム層を含み得る。複数の隆起フレーム層は、第1隆起フレーム層及び第2隆起フレーム層を含み得る。第2隆起フレーム層は、対向両側が第1隆起フレーム層を超えるように延びてよい。第1隆起フレーム層は、圧電層及び/又は第2隆起フレーム層よりも音響インピーダンスが低くてよい。第1隆起フレーム層は酸化物層としてよく、第2隆起フレーム層は金属としてよい。第1隆起フレーム層は二酸化ケイ素層としてよく、第2隆起フレーム層は金属としてよい。第1隆起フレーム層は、第1電極と第2電極との間に配置されてよい。いくつかの例において、第2電極は、第1隆起フレーム層と第2隆起フレーム層との間に配置されてよい。第2隆起フレーム層は、第1側に第1先細り角度を有し、第2側に第2先細り角度を有してよい。ここで、第1先細り角度及び第2先細り角度は5度~45度の範囲にある。
多重勾配隆起フレーム構造物は、圧電層に対して凸構造としてよい。
バルク弾性波デバイスは、薄膜バルク弾性共振器としてよい。
本開示の他側面は、多重勾配隆起フレームバルク弾性波デバイスを備える弾性波フィルタである。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一緒に配列されるバルク弾性波デバイス及び少なくとも一つの付加的な弾性波デバイスを含む。バルク弾性波デバイスは、第1電極と、第2電極と、第1電極と第2電極との間に配置される圧電層と、当該バルク弾性波デバイスの主要音響アクティブ領域からの横方向エネルギー漏洩を低減するように構成される多重勾配隆起フレーム構造物とを含む。多重勾配隆起フレーム構造物は、対向両側が先細りとされる。
当該少なくとも一つの付加的な弾性波デバイスは、対向両側が先細りにされた第2多重勾配隆起フレーム構造物を含む第2バルク弾性波デバイスを含んでよい。
多重勾配隆起フレーム構造物は、第1隆起フレーム層及び第2隆起フレーム層を含んでよい。第1隆起フレーム層は酸化物を含んでよく、第2隆起フレーム層は金属としてよい。第2隆起フレーム層は、対向両側が第1隆起フレーム層を超えるように延びてよい。
本開示の他側面は、弾性波フィルタと当該弾性波フィルタに動作可能に結合されるアンテナとを含む無線通信デバイスである。弾性波フィルタはバルク弾性波デバイスを含む。バルク弾性波デバイスは、第1電極と、第2電極と、第1電極と第2電極との間に配置される圧電層と、当該バルク弾性波デバイスの主要音響アクティブ領域からの横方向エネルギー漏洩を低減するように構成される多重勾配隆起フレーム構造物とを含む。多重勾配隆起フレーム構造物は、対向両側が先細りとされる。
無線通信デバイスは携帯電話機としてよい。弾性波フィルタはマルチプレクサの中に含まれてよい。
本開示の他側面は、多重勾配隆起フレームを備えるバルク弾性波デバイスである。バルク弾性波デバイスは、第1電極と、第2電極と、第1電極と第2電極との間に配置される圧電層と、多重勾配隆起フレーム構造物とを含む。多重勾配隆起フレーム構造物は、第1隆起フレーム層及び第2隆起フレーム層を含んでよい。第2隆起フレーム層は、第1隆起フレーム層を超えるように延びる。第2隆起フレーム層は、対向両側が先細りとされる。バルク弾性波デバイスは、バルク弾性波を生成するべく構成される。
第2隆起フレーム層は、対向両側が第1隆起フレーム層を超えるように延びてよく、当該対向両側は、バルク弾性波デバイスの主要音響アクティブ領域へ向かう第1側と、当該主要音響アクティブ領域から離れる第2側とを含む。
第1隆起フレーム層は、音響インピーダンスが圧電層よりも低くてよい。第1隆起フレーム層は酸化物を含んでよく、第2隆起フレーム層は金属を含んでよい。第2隆起フレーム層は、ルテニウム、モリブデン、タングステン、白金又はイリジウムの一以上を含んでよい。
第1隆起フレーム層は金属を含んでよい。第1隆起フレーム層はポリマーを含んでよい。
多重勾配隆起フレーム構造物は、2つの勾配部分間に非勾配部分を有してよい。多重勾配隆起フレーム構造物は本質的に、勾配部分からなり得る。
第1隆起フレーム層は、第1電極と第2電極との間に配置されてよい。
第2電極は、第2隆起フレーム層と第1隆起フレーム層との間に配置されてよい。第1隆起フレーム層はまた、圧電層と第2電極との間に配置されてもよい。
第2隆起フレーム層は、第1側に第1先細り角度を有し、第2側に第2先細り角度を有してよく、第1先細り角度及び第2先細り角度はそれぞれが、5度よりも大きくかつ45度よりも小さくてよい。
第2隆起フレーム層は、圧電層の表面に対して凸構造としてよい。
多重勾配隆起フレーム構造物は、平面視でバルク弾性波デバイスの主要音響アクティブ領域を取り囲み得る。
バルク弾性波デバイスは、薄膜バルク弾性共振器としてよい。
本開示の他側面は、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バルク弾性波デバイスと少なくとも一つの付加的な弾性波デバイスとを含む弾性波フィルタである。バルク弾性波デバイスは、第1電極と、第2電極と、第1電極と第2電極との間に配置される圧電層と、第1隆起フレーム層及び第2隆起フレーム層を含む多重勾配隆起フレーム構造物とを含む。第2隆起フレーム層は、第1隆起フレーム層を超えるように延びる。第2隆起フレーム層は、対向両側が先細りとされる。
当該少なくとも一つの付加的な弾性波デバイスは、対向両側が先細りにされた第2多重勾配隆起フレーム構造物を含む第2バルク弾性波デバイスを含んでよい。
本開示の他側面は、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と、無線周波数回路素子と、当該弾性波フィルタ及び当該無線周波数回路素子を封入するパッケージ構造物とを含むパッケージ状無線周波数モジュールである。弾性波フィルタはバルク弾性波デバイスを含む。バルク弾性波デバイスは、第1電極と、第2電極と、第1電極と第2電極との間に配置される圧電層と、第1隆起フレーム層及び第2隆起フレーム層を含む多重勾配隆起フレーム構造物とを含む。第2隆起フレーム層は、第1隆起フレーム層を超えるように延びる。第2隆起フレーム層は、対向両側が先細りとされる。
無線周波数回路素子は無線周波数スイッチとしてよい。無線周波数回路素子は無線周波数増幅器としてよい。
本開示の他側面は、バルク弾性波デバイスであり、これは、第1電極と、第2電極と、第1電極と第2電極との間に配置される圧電層と、当該バルク弾性波デバイスの主要音響アクティブ領域からの横方向エネルギー漏洩を低減するように構成される多層隆起フレーム構造物とを含む。多層隆起フレーム構造物は、圧電層に埋め込まれた第1隆起フレーム層と、第2隆起フレーム層とを含む。第1隆起フレーム層は、音響インピーダンスが圧電層よりも低くてよい。第2隆起フレーム層は少なくとも、バルク弾性波デバイスの隆起フレーム領域において第1隆起フレーム層と重なる。バルク弾性波デバイスは、バルク弾性波を生成するべく構成される。
第2隆起フレーム層は、圧電層に埋め込まれてよい。
第1隆起フレーム層は酸化物を含んでよく、第2隆起フレーム層は金属を含んでよい。第1隆起フレーム層は二酸化ケイ素層としてよく、第2隆起フレーム層は金属としてよい。第2隆起フレーム層は、圧電層に埋め込まれてよい。
多層隆起フレーム構造物は多重勾配隆起フレーム構造物としてよい。第2隆起フレーム層は、多層隆起フレーム構造物の対向両側が第1隆起フレーム層を超えるように延びてよい。多重勾配隆起フレーム構造物は、2つの勾配部分間に非勾配部分を有してよい。第2隆起フレーム層は、第1側に第1先細り角度を有し、第2側に第2先細り角度を有してよく、第1先細り角度及び第2先細り角度はそれぞれが、5度よりも大きくかつ45度よりも小さくてよい。
多層隆起フレーム構造物は、平面視でバルク弾性波デバイスの主要音響アクティブ領域を取り囲み得る。
バルク弾性波デバイスは、薄膜バルク弾性共振器としてよい。
本開示の他側面は、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バルク弾性波デバイスと少なくとも一つの付加的な弾性波デバイスとを含む弾性波フィルタである。バルク弾性波デバイスは、第1電極と、第2電極と、第1電極と第2電極との間に配置される圧電層と、第1隆起フレーム層及び第2隆起フレーム層を含む多層隆起フレーム構造物とを含む。第1隆起フレーム層は圧電層に埋め込まれ、音響インピーダンスが当該圧電層よりも低い。第2隆起フレーム層は少なくとも部分的に、第1隆起フレーム層と重なる。
少なくとも一つの付加的な弾性波デバイスは、第2バルク弾性波デバイスを含んでよく、当該第2バルク弾性波デバイスは、当該第2バルク弾性波デバイスの圧電層に埋め込まれた隆起フレーム層を含む。
多層隆起フレーム構造物は多重勾配隆起フレーム構造物としてよい。第2隆起フレーム層は、第1側に第1先細り角度を有し、第2側に第2先細り角度を有してよく、第1先細り角度及び第2先細り角度はそれぞれが、5度よりも大きくかつ45度よりも小さくてよい。第1隆起フレーム層は酸化物としてよく、第2隆起フレーム層は金属としてよい。第1隆起フレーム層は二酸化ケイ素層としてよい。
本開示の他側面は、弾性波フィルタと、無線周波数回路素子と、当該弾性波フィルタ及び当該無線周波数回路素子を封入するパッケージ構造物とを含むパッケージ状無線周波数モジュールである。弾性波フィルタはバルク弾性波デバイスを含む。バルク弾性波デバイスは、第1電極と、第2電極と、第1電極と第2電極との間に配置される圧電層と、第1隆起フレーム層及び第2隆起フレーム層を含む多層隆起フレーム構造物とを含む。第1隆起フレーム層は圧電層に埋め込まれ、音響インピーダンスが当該圧電層よりも低い。第2隆起フレーム層は少なくとも部分的に、第1隆起フレーム層と重なる。
無線周波数回路素子は無線周波数スイッチとしてよい。無線周波数回路素子は無線周波数増幅器としてよい。
本開示をまとめることを目的として、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。かかる利点の必ずしもすべてが、いずれかの特定の実施形態に従って達成されるわけではないことを理解すべきである。すなわち、本イノベーションは、ここに教示又は示唆され得る他の利点を必ずしも達成することなく、ここに教示される一つの利点又は複数の利点の一群を達成又は最適化する態様で具体化し又は実施することができる。
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以下に記載される。
所定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提示する。しかしながら、ここに記載されるイノベーションは、例えば特許請求の範囲により画定かつカバーされる数多くの異なる態様で具体化することができる。本明細書において、同じ参照番号が同一の又は機能的に同様の要素を示す図面が参照される。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とは限らない。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、及び/又は図面に示される要素の部分集合を含み得る。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任意の適切な組み合わせも含み得る。
BAWデバイスが隆起フレーム構造物を含み得る。隆起フレーム構造物は、バルク弾性波デバイスの主要音響アクティブ領域からの横方向エネルギー漏洩を低減することができる。
本開示の側面は、多重勾配隆起フレーム構造物を備えるバルク弾性波(BAW)デバイスに関する。ここに開示される多重勾配隆起フレーム構造物は、高い品質係数(Q)安定性を達成するとともに隆起フレーム技術のQ感度を低減することができる。BAWデバイスのQは、多層隆起フレーム構造物と勾配隆起フレームとを組み合わせることによって改善することができる。このQは、BAWデバイスのQpとしてよい。ここで、Qpは反共振における品質係数である。ここに開示される二重勾配隆起フレーム構造物は、Q安定性を改善するとともに、隆起フレームのQへの感度を低減することもできる。二重勾配隆起フレーム構造物は、単数勾配隆起フレーム構造物と比べて漏洩からのエネルギー反射を補償することができる。したがって、二重勾配隆起フレーム構造物は、所定のアプリケーションにおいて単数勾配隆起フレーム構造物よりも良好な性能を与えることができる。
ここに開示される実施形態は、複数の勾配を備える多層隆起フレーム構造物を含むBAWデバイスに関する。多層隆起フレーム構造物は、BAWデバイスの下側電極と上側電極との間に配置される第1隆起フレーム層を含み得る。多層隆起フレーム構造物はまた、第1隆起フレーム層の上に配置される第2隆起フレーム層も含み得る。第2隆起フレーム層は、第1隆起フレーム層を超えるように延びてよい。第2隆起フレーム層は、対向両側が先細りとなってよい。ここで、第2隆起フレーム層は、第1隆起フレーム層を超えるように延びる。第2隆起フレーム層の先細り部分は、90度よりも小さな先細り角度を有してよい。例えば、先細り角度は45度よりも小さくてよい。多層隆起フレーム構造物は、圧電層及び/又は電極層の表面に対して凸構造を有してよい。多層隆起フレーム構造物は、空気キャビティのような音響反射器に対して凸構造を有してよい。多層隆起フレーム構造物はドーム形状の構造を有してよい。多層隆起フレーム構造物は、平面視でBAWデバイスの主要音響アクティブ領域を取り囲み得る。
第1隆起フレーム層は、音響インピーダンスがBAWデバイスの圧電層よりも低くてよい。第1隆起フレーム層は、音響インピーダンスがBAWデバイスの下側電極層及び上側電極層よりも低くてよい。第1隆起フレーム層は結合係数を低減することができる。第1隆起フレーム層は酸化物としてよい。第1隆起フレーム層は金属としてよい。第1隆起フレーム層はポリマーとしてよい。第1隆起フレーム層は、酸化物、金属又はポリマーの一以上を含んでよい。第1隆起フレーム層は、例えば、二酸化ケイ素(SiO2)層、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材料を含んでよい。SiO2は様々なバルク弾性波デバイスにおいて既に使用されているので、SiO2の第1隆起フレーム層は製造が比較的容易となり得る。第1隆起フレーム層を所定例において酸化物として称してよいが、第1隆起フレーム層は特定のアプリケーションにおいて任意の適切な材料を含んでよい。
第2隆起フレーム層は相対的に高い音響インピーダンスを有し得る。例えば、第2隆起フレーム層は、モリブデン(Mo)、タングステン(W)、ルテニウム(Ru)、白金(Pt)、イリジウム(Ir)等、又はこれらの任意の適切な合金を含み得る。第2隆起フレーム層は金属層としてよい。代替的に、第2隆起フレーム層は、相対的に高い音響インピーダンスを有する適切な非金属材料としてよい。第2隆起フレーム層の音響インピーダンスは、BAWデバイスの電極層の音響インピーダンスと同等か又はこれよりも高くてよい。いくつかの例において、第2隆起フレーム層は、BAWデバイスの電極層と同じ材料としてよい。第2隆起フレーム層は相対的に高い密度を有してよい。第2隆起フレーム層を所定例において金属層と称してよいが、第2隆起フレーム層は、特定のアプリケーションにおいて任意の適切な材料を含み得る。
多重勾配隆起フレーム構造物を備える例示的なBAWデバイスが以下に説明される。これらのBAWデバイスの任意の適切な原理及び利点は、互いに一緒に実装することができる。
図1は、一実施形態に係る二重勾配隆起フレーム構造物を備えるBAWデバイス10の模式的な断面図である。BAWデバイス10はバルク弾性波を生成し得る。BAWデバイス10はBAW共振器としてよい。例示のBAWデバイス10は、図示の断面視において主要音響アクティブ領域の対向両側に主要音響アクティブ領域「主要領域」とフレーム領域とを含む。主要音響アクティブ領域「主要」とフレーム領域とが、BAWデバイス10の音響反射器の上に含まれる。主要音響アクティブ領域に対してフレーム領域には、主要モードのときに圧電層における音響エネルギーの有意な(例えば指数関数状の)落ち込みが存在し得る。フレーム領域において、第1勾配領域RaF1、非勾配領域RaF2、及び第2勾配領域RaF3が存在する。第1勾配領域RaF1及び第2勾配領域RaF3はそれぞれが、双方とも音響反射器の上に含まれる。図1に示されるように、第1勾配領域RaF1及び第2勾配領域RaF3はそれぞれが、空気キャビティ18の上に存在する。主要音響アクティブ領域は、フレーム領域よりも有意に大きくてよい。図2A及び図2Bは、図1の断面図よりも縮尺どおりに主要音響アクティブ領域及びフレーム領域の相対的なサイズを示し得る。
図示のように、BAWデバイス10は、圧電層11、第1電極12、第2電極14、第1隆起フレーム層15、第2隆起フレーム層16、支持基板17、空気キャビティ18のような音響反射器、及びパッシベーション層19を含む。
圧電層11は、第1電極12と第2電極14との間に配置される。圧電層11は窒化アルミニウム(AlN)層としてよい。圧電層11は、任意の他の適切な圧電層としてよい。主要音響アクティブ領域「主要領域」において、圧電層11は、空気キャビティ18の上で第1電極12及び第2電極14の双方と重なるとともに物理的に接触する。主要音響アクティブ領域「主要領域」にはまた、第1隆起フレーム層15及び第2隆起フレーム層16それぞれが存在しない。
第1電極12は、相対的に高い音響インピーダンスを有してよい。例えば、第1電極12は、モリブデン(Mo)、タングステン(W)、ルテニウム(Ru)、クロム(Cr)、イリジウム(Ir)、白金(Pt)、Ir/Pt、又はこれらの任意の適切な合金及び/若しくは組み合わせを含み得る。同様に、第2電極14も、相対的に高い音響インピーダンスを有してよい。第2電極14は、Mo、W、Ru、Ir、Cr、Pt、Ir/Pt、又はこれらの任意の適切な合金及び/又は組み合わせを含み得る。第2電極14は、所定例において第1電極14と同じ材料から形成されてよい。第1電極12は下側電極と称してよい。第2電極14は上側電極と称してよい。
第1隆起フレーム層15は音響インピーダンスが、BAWデバイス10の圧電層11よりも低くてよい。第1隆起フレーム層15は音響インピーダンスが、BAWデバイス10の第1電極12及び第2電極層14よりも低くてよい。第1隆起フレーム層15は、酸化ケイ素のような酸化物としてよい。かかる第1隆起フレーム層15は、酸化物隆起フレーム層と称してよい。第1隆起フレーム層15は誘電層としてよい。第1隆起フレーム15層は金属を含んでよい。第1隆起フレーム15層はポリマーとしてよい。第1隆起フレーム層は、酸化物、金属又はポリマーの一以上を含んでよい。第1隆起フレーム層15は、例えば、SiO2層、SiN層、SiC層、又は任意の他の適切な低音響インピーダンス材料を含み得る。SiO2は様々なバルク弾性波デバイスにおいて既に使用されているので、SiO2の第1隆起フレーム層15は製造が比較的容易となり得る。
第2隆起16フレーム層は、相対的に高い音響インピーダンスの材料としてよい。例えば、第2隆起フレーム16層は、Mo、W、Ru、Ir、Cr、Pt等、又はこれらの任意の適切な合金を含んでよい。第2隆起16フレーム層は金属層としてよい。かかる実施形態において、第2隆起フレーム層16は、金属隆起フレーム層と称してよい。代替的に、第2隆起フレーム層は、相対的に高い音響インピーダンスを有する適切な非金属材料としてよい。第2隆起フレーム層16の音響インピーダンスは、BAWデバイス10の電極12及び/又は14の音響インピーダンスと同様か又はこれよりも大きくてよい。いくつかの例において、第2隆起フレーム層16は、BAWデバイス10の電極12及び/又は14と同じ材料としてよい。第2隆起フレーム層16は相対的に高い密度を有してよい。第2隆起フレーム層16の密度は、BAWデバイス10の電極12及び/又は14の密度と同様か又はこれよりも大きくてよい。
所定の実施形態において、第1隆起フレーム層15は酸化物層(例えば二酸化ケイ素層)であり、第2隆起フレーム層16は金属層である。少なくともいくつかのかかる実施形態において、第1隆起フレーム層15は、パッシベーション層19と同じ材料からなってよい。第2隆起フレーム層16は、いくつかのかかる例において、電極12及び14の少なくとも一方と同じ材料からなってよい。
図1において、第1隆起フレーム層15及び第2隆起フレーム層16は双方が、フレーム領域の非勾配領域RaF2において圧電層11と実質的に平行である。例示の第2隆起フレーム層16は、フレーム領域の第1勾配領域RaF1及び第2勾配領域RaF3それぞれにおいて先細りであり、第1隆起フレーム層15を超えて延びる。第1勾配領域RaF1及び第2勾配領域RaF3は、隆起フレーム構造物の対向両側に存在する。図1に示されるBAWデバイス10において、対向両側は、主要音響アクティブ領域「主要領域」に向かって延びる隆起フレーム構造物の内側、及び主要音響アクティブ領域「主要領域」から離れる外側である。外側は、図1において空気キャビティ18の端に又は当該端の近くに存在する。第2隆起フレーム層16は、BAWデバイス10において第1勾配領域RaF1から第2勾配領域RaF3まで延びる連続層である。第2隆起フレーム層16は、図1において、非勾配領域RaF2にある非勾配部分と、勾配領域RaF1及びRaF3にある勾配部分とを有する。
ここに開示される実施形態が二重勾配隆起フレーム構造物を含み得るにもかかわらず、ここに開示される任意の適切な原理及び利点は、3つ以上の勾配領域を備えるBAWデバイスに実装してよい。図1のフレーム領域が2つの勾配領域RaF1及びRaF3と、当該勾配領域RaF1及びRaF3間の非勾配領域RaF2とを有する一方、いくつかの他の多重勾配隆起フレーム構造物(例えば相対的に狭い幅の隆起フレーム構造物)は非勾配領域なしで勾配領域を含んでよい。したがって、多重勾配隆起フレーム構造物は、勾配領域からなってよく、又は本質的に勾配領域からなってよい。かかるBAWデバイスの一例が図21に示される。
ここに開示される任意の適切な原理及び利点は、隆起フレーム構造物が浮遊電圧レベルにある浮遊隆起フレーム構造物に適用してよい。浮遊隆起フレーム構造物は、BAWデバイスの電極から(例えば誘電性材料によって)電気的に分離されてよい。
フレーム領域は、平面視でBAWデバイスの主要音響アクティブ領域を取り囲むことができる。図2Aは、平面視で主要音響アクティブ領域21を取り囲む例示的なフレーム領域22を示す。図面において断面図は、所定の実施形態において、図2AのA-A’線に沿っている。図2Aに示されるBAWデバイス20Aは、平面視で半円又は半楕円の形状を有する。図2Aにおけるフレーム領域22は、図面の断面図のいずれかに示される勾配フレーム領域及び非勾配フレーム領域のいずれかを含み得る。フレーム領域22はまた、一以上の陥凹フレーム領域も含み得る。陥凹フレーム領域は、主要音響アクティブ領域21の隆起フレーム領域と中央部分との間に位置決めされてよい。陥凹フレーム領域には、主要音響アクティブ領域21においてよりも少ない質量負荷が存在してよい。
ここに開示される任意の適切な原理及び利点に係るBAWデバイスは、代替的に、四角形状、曲線の辺を備える四辺形状、五辺形状、曲線の辺を備える五辺形状等のような、平面視で任意の他の適切な形状を有してよい。例えば、図2Bは、平面視で主要音響アクティブ領域21を取り囲むフレーム領域22aを有する他のBAWデバイス20Bの他例を示す。図2Bに示されるBAWデバイス20Bは、平面視で丸い辺を備える五辺形状を有する。図面において断面図は、所定の実施形態において、図2BのB-B’線に沿っている。図2Bにおけるフレーム領域22は、図面の断面図のいずれかに示される勾配フレーム領域及び非勾配フレーム領域のいずれかを含み得る。BAWデバイス20Bのフレーム領域22はまた、主要音響アクティブ領域21の隆起フレーム領域と中央部分との間に位置決めされる一以上の陥凹フレーム領域を含み得る。
図3Aは、二重勾配隆起フレーム構造物を備えるBAWデバイス30の断面図を示す。図3Bは、図3AのBAWデバイス30のシミュレーション結果を示す。ここで、円で囲まれた二重勾配隆起フレーム構造物の鏡像が、BAWデバイス30の断面図の対向両側に含まれる。シミュレーション結果は、二酸化ケイ素第1隆起フレーム層15の傾斜及び厚さが変化したときのQに関する。シミュレーション結果は、高いQ値が達成された大きな領域を示す。これらのシミュレーション結果は、プロセスの変更及び/又はプロセスのばらつきが存在しても安定したQが達成可能であることを示す。例えば、これらのシミュレーション結果は、図3Aの第1隆起フレーム層15の厚さが、Qへの有意な影響なしに調整できることを示す。
図4Aは、円で囲まれた単数勾配隆起フレーム構造物を備えるBAWデバイス40の一部分の断面図を示す。BAWデバイス40において、主要音響アクティブ領域まで延びる隆起フレーム構造物の内側に単数勾配が存在する。BAWデバイス40の、空気キャビティ18の一端に近い隆起フレーム構造物の外側は、勾配を含まない。図4Bは、図4AのBAWデバイス40のシミュレーション結果を示す。ここで、円で囲まれた単数勾配隆起フレーム構造物の鏡像が、BAWデバイス40の断面の対向両側に含まれる。シミュレーション結果は、二酸化ケイ素第1隆起フレーム層15の傾斜及び厚さが変化したときのQに関する。シミュレーション結果は、シミュレーションされたBAWデバイス40が高いQを達成し得ることを示す。これらのシミュレーション結果はまた、第1隆起フレーム層15の厚さのようなデバイスパラメータが変化するときに図3AのBAWデバイス30と比較してQが安定でなくなることも示す。
図5Aは、第1隆起フレーム層15を超えて主要音響アクティブ領域へと延びる第2隆起フレーム層16を有しない隆起フレーム構造物が丸で囲まれたBAWデバイス50の一部分の断面図を示す。図5Bは、図5AのBAWデバイス50のシミュレーション結果を示す。ここで、円で囲まれた隆起フレーム構造物の鏡像が、BAWデバイス50の断面の対向両側に含まれる。シミュレーション結果は、二酸化ケイ素第1隆起フレーム層15の傾斜及び厚さが変化したときのQに関する。シミュレーション結果は、シミュレーションされたBAWデバイス50が、図3B及び図4Bそれぞれにおけるシミュレーション結果に対応するBAWデバイス30及び40と比較してQが望ましくなくなることを示す。隆起フレーム構造物の対向両側において第2隆起フレーム層16が第1隆起フレーム層を超えて延びることが望ましい。
図1のBAWデバイス10は薄膜バルク弾性共振器(FBAR)である。ここに開示される原理及び利点は他のBAWデバイスにも適用することができる。図6は、二重勾配隆起フレーム構造物を備えるソリッドマウント共振器(SMR)BAWデバイス60を示す。SMRBAWデバイス60は、音響反射器として空気キャビティの代わりにソリッド音響ミラー62を有する。ソリッド音響ミラー62は音響ブラッグ反射器である。ソリッド音響ミラー62は、交互する低音響インピーダンス層63及び高音響インピーダンス層64を含む。一例として、ソリッド音響ミラー62は、交互する低インピーダンス層63としての二酸化ケイ素層及び高インピーダンス層64としてのタングステン層を含む。ここに開示される任意の適切な原理及び利点はSMRBAWデバイスにも適用することができる。
図7~図21は、多重勾配隆起フレーム構造物を備えるBAWデバイスの実施形態の断面図である。これらの図面において、これらの実施形態において支持基板が音響反射器の下に含まれるにもかかわらず、音響反射器(例えば空気キャビティ)の下にある支持基板は図示しない。これらの実施形態の特徴の任意の適切な組み合わせを、互いに一緒に及び/又はここに開示される他実施形態と一緒に実装することができる。
図7は、一実施形態に係る多重勾配隆起フレーム構造物を備えるBAWデバイス70の模式的な断面図である。図7に示されるように、第2隆起フレーム層16は、BAWデバイス70の第1部分72に対しては第1隆起フレーム層15の一側のみにおいて第1隆起フレーム層15を超えるように延びてよく、BAWデバイス70の第2部分74に対しては、第1隆起フレーム層15の両側を超えて延びてよい。BAWデバイス70の第1部分72及び第2部分74は、図7に示されるように、主要音響アクティブ領域の対向両側に存在してよい。
図8は、一実施形態に係る多重勾配隆起フレーム構造物を備えるBAWデバイス80の模式的な断面図である。図8において、第1隆起フレーム層15は、例示の模式的な断面図においてBAWデバイスの一側に含まれる。図示のように、BAWデバイス80の多重勾配隆起フレーム構造物は、多層部分85及び単層部分84を含む。BAWデバイス80は、多重勾配隆起フレームBAWデバイスの一例である。ここで、隆起フレーム層(すなわちBAWデバイス80の第1隆起フレーム層15)は、BAWデバイスの主要音響アクティブ領域の一部にのみ沿うように含まれる。
図9は、一実施形態に係る多重勾配隆起フレーム構造物を備えるBAWデバイス90の模式的な断面図である。図9において、断面図iの一側がBAWデバイス90の第1部分92において単数隆起フレーム層を含み、断面図の第2側がBAWデバイス90の第2部分94において、第2層が一側において第1層を超えるように延びる二重層隆起フレーム層を含む。BAWデバイス90の隆起フレーム構造物は、多層部分94及び単層部分92を含む。多重勾配隆起フレーム構造物の多層部分94において、第2隆起フレーム層16は、一側のみにおいて第1隆起フレーム層15を超えるように延びる。多重勾配隆起フレーム構造物の単層部分92におけるBAWデバイス90の第2隆起フレーム層16の一部分は、多重勾配隆起フレーム構造物の多層部分における第2隆起フレーム層16の一部分よりも厚い。単層部分92の非勾配領域における第2隆起フレーム層16は、多層部分94における第2隆起フレーム層16よりも厚い。
ここに開示されるいくつかの多重勾配隆起フレームBAWデバイスが複数の隆起フレーム層を含むにもかかわらず、多重勾配隆起フレームBAWデバイスは単数隆起フレーム層を含んでよい。図10、図11及び図12は、かかるBAWデバイスの例を示す。
図10は、一実施形態に係る単層隆起フレーム構造物を備えるBAWデバイス100の模式的な断面図を示す。隆起フレーム層16は、図示においてBAWデバイス100の主要音響アクティブ領域の中心に対して非対称である。BAWデバイス100は、単数隆起フレーム層を備える多重勾配隆起フレーム構造物を含む。単数隆起フレーム層16は、ここに開示される他のBAWデバイスの第2隆起フレーム層16に対応する。隆起フレーム層16は、同じ材料のいくつかの層から形成されていても単層とみなすことができる。BAWデバイス100の隆起フレーム層16は、所定実施形態において、電極14と同じ材料からなってよい。BAWデバイス100の隆起フレーム層16は、相対的に高い音響インピーダンスを有してよい。
図11は、一実施形態に係る単層隆起フレーム構造物を備えるBAWデバイス110の模式的な断面図を示す。BAWデバイス110において、隆起フレーム層15は、他実施形態の第1隆起フレーム層15に対応する。BAWデバイス110の単層隆起フレーム層15は、所定実施形態において、パッシベーション層19と同じ材料からなってよい。BAWデバイス110の隆起フレーム層15は、電極12及び14並びに/又は圧電層11の音響インピーダンスよりも低い相対的に低い音響インピーダンスを有してよい。図示のように、隆起フレーム層15は、圧電層11と電極14との間に配置される。いくつかの他実施形態において、隆起フレーム層15は代替的又は付加的に、圧電層11と電極12との間に配置してよい。
図12は、一実施形態に係るBAWデバイス120の模式的な断面図を示す。BAWデバイス120は、隆起フレーム構造物が圧電層11と下側電極12との間に配置される二重勾配隆起フレーム構造物を含む。BAWデバイス120において、隆起フレーム構造物は単数隆起フレーム層16を含む。BAWデバイス120の隆起フレーム層16は、他実施形態のBAWデバイスの第2隆起フレーム層16に対応する。図12に示されるように、隆起フレーム層は電極12と電極14との間に配置される。
図13は、一実施形態に係るBAWデバイス130の模式的な断面図を示す。BAWデバイス130は、隆起フレーム構造物が圧電層11と下側電極12との間に配置される2層を含む二重勾配隆起フレーム構造物を含む。二重勾配隆起フレーム構造物は、BAWデバイス130において電極12と電極14との間に配置される。BAWデバイス130において、第1隆起フレーム層15は、電極12と第2隆起フレーム構造物16との間に配置される。第2隆起フレーム層16は一部分が、BAWデバイス130において第1隆起フレーム層15と圧電層との間に含まれる。第2隆起フレーム層16は、図13において対向両側が、第1隆起フレーム層15を超えるように延びる。
図14は、一実施形態に係るBAWデバイス140の模式的な断面図を示す。BAWデバイス140は、隆起フレーム構造物が、圧電層11の対向両側において電極12と電極14との間に配置される2つの層を含む二重勾配隆起フレーム構造物を含む。BAWデバイス140において、圧電層11は第1隆起フレーム層15と第2隆起フレーム層16との間に配置され、第1隆起フレーム層15及び第2隆起フレーム層16は双方とも電極12と電極14との間に配置される。BAWデバイス140において、第2隆起フレーム層16は、対向両側が第1隆起フレーム層15を超えるように延びる。第2隆起フレーム層16は、BAWデバイス140において圧電層11と第2電極14との間に配置される。第1隆起フレーム層15は、BAWデバイス140において圧電層11と第1電極12との間に配置される。
図15は、一実施形態に係るBAWデバイス150の模式的な断面図を示す。BAWデバイス150は、隆起フレーム構造物が、圧電層11の対向両側において電極12と電極14との間に配置される2つの層を含む二重勾配隆起フレーム構造物を含む。BAWデバイス150において、第2隆起フレーム層16は、隆起フレーム構造物の内側が主要音響アクティブ領域に向かって第1隆起フレーム層15を超えるように延びる。第2隆起フレーム層16は、BAWデバイス150における主要音響アクティブ領域に対向する隆起フレーム構造物の外側が第1隆起フレーム層15を超えるようには延びない。第2隆起フレーム層16は、BAWデバイス150における音響反射器の上で圧電層11と第1電極12との間に配置される。第1隆起フレーム層15は、BAWデバイス150において圧電層11と第2電極14との間に配置される。
ここに開示される実施形態は、バルク弾性波デバイスの主要音響アクティブ領域からの横方向エネルギー漏洩を低減するように構成される多層隆起フレーム構造物に関し、当該多層隆起フレーム構造物の一層が圧電層に埋め込まれる。隆起フレーム層が圧電層に埋め込まれる例示的な実施形態が、図16、図18及び図20を参照して説明される。
図16は、一実施形態に係るBAWデバイス160の模式的な断面図を示す。BAWデバイス160は、隆起フレーム層15が圧電層11に埋め込まれる二重層隆起フレーム構造物を含む。圧電層11は、所定のアプリケーションにおいて、埋め込まれる隆起フレーム層15の対向両側に異なる材料を含んでよい。例えば、埋め込まれる隆起フレーム層15の一側における圧電層11がAlNを含み、埋め込まれる隆起フレーム層15の反対側における圧電層11がスカンジウムがドープされたAlNを含んでよい。所定例において、圧電層11は、埋め込まれた隆起フレーム構造物の対向両側において同じ材料を含む。BAWデバイス160において、第2隆起フレーム層16は、隆起フレーム構造物の内側がBAWデバイス160の主要音響アクティブ領域に向かって第1隆起フレーム15を超えるように延びる。第2隆起フレーム層16は、BAWデバイス160における主要音響アクティブ領域に対向する隆起フレーム構造物の外側が第1隆起フレーム層15を超えるようには延びない。
図17は、一実施形態に係る複数の勾配を備える多層隆起フレーム構造物を有するBAWデバイス170の模式的な断面図を示す。BAWデバイス170において、第1隆起フレーム層16は圧電層11に埋め込まれる。BAWデバイス170は、図16のBAWデバイス160と同様であるが、第1隆起フレーム層15が、BAWデバイス160において音響反射器の上にある圧電層11と第1電極12との間に配置される点が異なる。
図18は、一実施形態に係る隆起フレーム層15が圧電層11に埋め込まれた二重勾配隆起フレーム構造物を備えるBAWデバイス180の模式的な断面図を示す。BAWデバイス180は、図1のBAWデバイス10と同様であるが、BAWデバイス180においては第1隆起フレーム層15が圧電層11に埋め込まれる点が異なる。
図19は、一実施形態に係る二重勾配隆起フレーム構造物を備えるBAWデバイス190の模式的な断面図を示す。BAWデバイス190は、図1のBAWデバイス10と同様であるが、第1隆起フレーム層15が、BAWデバイス190においては圧電層11と第1電極12との間に配置される点が異なる。BAWデバイス190は、図17のBAWデバイス170と同様であるが、第2隆起フレーム層16が、BAWデバイス190においては隆起フレーム構造物の内側及び外側の双方において第1隆起フレーム層15を超えるように延びる点が異なる。
図20は、一実施形態に係るBAWデバイス200の模式的な断面図を示す。所定のアプリケーションにおいて、多重勾配隆起フレーム構造物は圧電層11に埋め込まれてよい。BAWデバイス200は、隆起フレーム構造物の2つの層15及び16が圧電層11に埋め込まれた二重勾配隆起フレーム構造物を含む。
図21は、一実施形態に係るBAWデバイス210の模式的な断面図を示す。BAWデバイス210は、勾配領域RaF1及びRaF3からなるか又は本質的に勾配領域RaF1及びRaF3からなる多重勾配隆起フレーム構造物を備えるBAWデバイスの一例である。かかるBAWデバイスにおいて、隆起フレーム構造物は、音響反射器の上にわたって相対的に狭い幅を有してよい。
隆起フレーム層の勾配部分は、例示の模式的な断面図において水平方向に対して先細り角度αを有してよい。先細り角度αは、下位層(例えば圧電層及び/又は電極層)に対して存在し得る。図22は先細り角度αを示す。先細り角度αは45°よりも小さくてよい。いくつかのアプリケーションでは、先細り角度は、第1勾配領域RaF1における隆起フレーム層の勾配部分について45°よりも小さくてよい。先細り角度はまた、かかるアプリケーションでは、第1勾配領域RaF1において5°よりも大きくてよい。いくつかの例において、先細り角度は、第1勾配領域RaF1における隆起フレーム層の勾配部分について5°から45°の範囲にあってよい。いくつかのアプリケーションでは、先細り角度は、ここに開示される実施形態のいずれかの第2勾配領域RaF3における隆起フレーム層の勾配部分について45°よりも小さくてよい。先細り角度はまた、かかるアプリケーションでは、第2勾配領域RaF3において5°よりも大きくてよい。いくつかの例において、先細り角度は、ここに開示される実施形態のいずれかの第2勾配領域RaF3における隆起フレーム層の勾配部分について約5°から45°の範囲にあってよい。
所定のアプリケーションでは、先細り角度は、ここに開示される実施形態のいずれかの第1勾配領域RaF1及び/又は第2勾配領域RaF3における隆起フレーム層の勾配部分について約10°から40°の範囲にあってよい。いくつかのアプリケーションでは、先細り角度は、ここに開示される実施形態のいずれかの第1勾配領域RaF1及び/又は第2勾配領域RaF3における隆起フレーム層の勾配部分について約10°から40°の範囲にあってよい。
先細り角度は、所定のアプリケーションにおいて、第1勾配領域RaF1及び第2勾配領域RaF3について近似的に同じとしてよい。先細り角度は、いくつかの他のアプリケーションでは、第1勾配領域RaF1及び第2勾配領域RaF3について異なってよい。この段落で説明される先細り角度は、ここに開示される任意の適切なBAWデバイスに適用することができる。
図23は、勾配部分が非線形となり得る隆起フレーム層の例示的な勾配部分を示す。非線形勾配部分は、凸部分、凹部分、又はこれらの任意の組み合わせを含んでよい。勾配隆起フレーム層部分の、他のバリエーションも可能である。
ここに開示されるBAWデバイスは、弾性波フィルタにおけるBAW共振器として実装することができる。かかるフィルタは、無線周波数信号をフィルタリングするべく配列され得る。所定のアプリケーションにおいて、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る帯域通過フィルタとしてよい。弾性波フィルタは、帯域阻止フィルタとして実装してよい。ここに開示されるバルク弾性波デバイスは、様々な異なるフィルタトポロジーで実装することができる。例示的なフィルタトポロジーは、ラダーフィルタ、ラティスフィルタ、ハイブリッドラダーラティスフィルタ等を含む。弾性波フィルタは、すべてのBAW共振器又は一以上のBAW共振器、及びSAW共振器のような一以上の他のタイプの弾性波共振器を含んでよい。ここに開示されるBAW共振器は、少なくとも一つのBAW共振器と一の非弾性インダクタ・キャパシタコンポーネントとを含むフィルタに実装することができる。いくつかの例示的なフィルタトポロジーが図24~図26を参照して以下に説明される。図24から図26のフィルタトポロジーの特徴の任意の適切な組み合わせを、互いに一緒に及び/又は他のフィルタトポロジーと一緒に実装することができる。
図24は、一実施形態に係るバルク弾性波共振器を含むラダーフィルタ240の模式図である。ラダーフィルタ240は、弾性波共振器から形成される帯域通過フィルタを実装することができる例示的なトポロジーである。ラダーフィルタトポロジーを備える帯域通過フィルタでは、シャント共振器は、直列共振器よりも共振周波数が低い。ラダーフィルタ240は、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。図示のように、ラダーフィルタ240は、第1入力/出力ポートI/O1と第2入力/出力ポートI/O2との間に結合される直列弾性波共振器R1、R3、R5及びR7と、シャント弾性波共振器R2、R4、R6及びR8を含む。任意の適切な数の直列弾性波共振器をラダーフィルタに含めてよい。任意の適切な数のシャント弾性波共振器をラダーフィルタに含めてよい。第1入力/出力ポートI/O1を送信ポートとしてよく、第2入力/出力ポートI/O2をアンテナポートとしてよい。代替的に、第1入力/出力ポートI/O1を受信ポートとしてよく、第2入力/出力ポートI/O2をアンテナポートとしてよい。
ラダーフィルタ240の弾性波共振器の一以上が、一実施形態に係るバルク弾性波フィルタを含み得る。例えば、シャント共振器R2、R4、R6及びR8の一部又はすべてを、ここに開示される任意の適切な原理及び利点に従う多重勾配隆起フレームBAW共振器としてよい。ラダーフィルタ240が帯域通過フィルタである場合、ラダーフィルタ240のシャント共振器の反共振周波数を、通過帯域の下側端に設定することができる。多重勾配隆起フレームBAWシャント共振器によれば、有利なことに、反共振Qpでの品質係数について、例えば図3Bのグラフに示されるように、高い品質係数安定性を達成することができる。代替的又は付加的に、ラダーフィルタ240の直列共振器の一以上を、ここに開示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。
図25は、一実施形態に係るバルク弾性波共振器を含むラティスフィルタ250の模式図である。ラティスフィルタ250は、弾性波共振器から帯域通過フィルタを形成することができる例示的なトポロジーである。ラティスフィルタ250は、RF信号をフィルタリングするべく配列することができる。図示のように、ラティスフィルタ250は、弾性波共振器RL1、RL2、RL3及びRL4を含む。弾性波共振器RL1及びRL2は直列共振器である。弾性波共振器RL3及びRL4はシャント共振器である。図示のラティスフィルタ250は、平衡入力及び平衡出力を有する。図示の弾性波共振器RL1~RL4の一以上を、ここに開示される任意の適切な原理及び利点に従うバルク弾性波共振器としてよい。
図26は、一実施形態に係るバルク弾性波共振器を含むハイブリッドラダー及びラティスフィルタ260の模式図である。図示のハイブリッドラダー及びラティスフィルタ260は、直列弾性共振器RL1、RL2、RH3及びRH4とシャント弾性共振器RL3、RL4、RH1及びRH2とを含む。ハイブリッドラダー及びラティスフィルタ260は、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バルク弾性波共振器を含む。
いくつかのアプリケーションにおいて、バルク弾性波共振器は、一以上のインダクタ及び一以上のキャパシタも含むフィルタに含まれてよい。
ここに開示される原理及び利点は、スタンドアロンフィルタに及び/又は任意の適切なマルチプレクサにおける一以上のフィルタに実装することができる。かかるフィルタは、図21のいずれかを参照して開示される任意の適切な原理及び利点に従うフィルタトポロジーiのような、ここに説明される任意の適切なトポロジーとしてよい。フィルタは、第4世代(4G)ロングタームエボリューション(LTE)帯域及び/又は第5世代(5G)ニューラジオ(NR)帯域をフィルタリングするべく配列される帯域通過フィルタとしてよい。スタンドアロンフィルタ及びマルチプレクサの例が、図27A~図27Eを参照して説明される。これらのフィルタ及び/又はマルチプレクサの任意の適切な原理及び利点は、互いに一緒に実装することができる。さらに、ここに開示される多重勾配隆起フレームバルク音響バルク弾性波共振器は、一以上のインダクタ及び一以上のキャパシタも含むフィルタに含めることができる。
図27Aは、弾性波フィルタ330の模式図である。弾性波フィルタ330は帯域通過フィルタである。弾性波フィルタ330は、無線周波数信号をフィルタリングするべく配列される。弾性波フィルタ330は、第1入力/出力ポートRF_INと第2入力/出力ポートRF_OUTとの間に結合される複数の弾性波共振器を含む。弾性波フィルタ330は、ここに開示される任意の適切な原理及び利点に従って実装される多重勾配隆起フレーム構造物を備える一以上のBAW共振器を含む。
図27Bは、一実施形態に係る弾性波フィルタを含むデュプレクサ332の模式図である。デュプレクサ332は、共通ノードCOMにおいて一緒に結合される第1フィルタ330A及び第2フィルタ330Bを含む。デュプレクサ332のフィルタの一方を送信フィルタとしてよく、デュプレクサ332のフィルタの他方を受信フィルタとしてよい。いくつかの他例において、ダイバーシティ受信アプリケーションにおいてのように、デュプレクサ332が2つの受信フィルタを含み得る。代替的に、デュプレクサ332は2つの送信フィルタを含み得る。共通ノードCOMはアンテナノードとしてよい。
第1フィルタ330Aは、無線周波数信号をフィルタリングするべく配列される弾性波フィルタである。第1フィルタ330Aは、第1無線周波数ノードRF1と共通ノードCOMとの間に結合される弾性波共振器を含む。第1無線周波数ノードRF1は送信ノード又は受信ノードとしてよい。第1フィルタ330Aは、ここに開示される任意の適切な原理及び利点に従って実装される多重勾配隆起フレーム構造物を備える一以上のBAW共振器を含む。
第2フィルタ330Bは、第2無線周波数信号をフィルタリングするべく配列される任意の適切なフィルタとしてよい。第2フィルタ330Bは、例えば、弾性波フィルタ、ここに開示される任意の適切な原理及び利点に従って実装される多重勾配隆起フレーム構造物を備える一以上のBAW共振器を含む弾性波フィルタ、LCフィルタ、ハイブリッド弾性波LCフィルタ等としてよい。第2フィルタ330Bは、第2無線周波数ノードRF2と共通ノードとの間に結合される。第2無線周波数ノードRF2は送信ノード又は受信ノードとしてよい。
例示目的でフィルタ又はデュプレクサを備える例示的な実施形態が説明されるにもかかわらず、ここに開示される任意の適切な原理及び利点は、共通ノードにおいて一緒に結合される複数のフィルタを含むマルチプレクサに実装してよい。マルチプレクサの例は、共通ノードにおいて2つのフィルタが一緒に結合されるデュプレクサ、共通ノードにおいて3つフィルタが一緒に結合されるトライプレクサ、共通ノードにおいて4つフィルタが一緒に結合されるクアッドプレクサ、共通ノードにおいて6つフィルタが一緒に結合されるヘキサプレクサ、共通ノードにおいて8つフィルタが一緒に結合されるオクタプレクサ等を含むがこれらに限られない。マルチプレクサは、異なる通過帯域を有するフィルタを含み得る。マルチプレクサは、任意の適切な数の送信フィルタ及び任意の適切な数の受信フィルタを含み得る。例えば、マルチプレクサは、すべての受信フィルタ、すべての送信フィルタ、又は一以上の送信フィルタ及び一以上の受信フィルタを含み得る。マルチプレクサの一以上のフィルタが、多重勾配隆起フレーム構造物を備える任意の適切な数のBAW共振器を含み得る。
図27Cは、一実施形態に係る弾性波フィルタを含むマルチプレクサ334の模式図である。マルチプレクサ334は、共通ノードCOMにおいて一緒に結合される複数のフィルタ330A~330Nを含む。複数のフィルタは、任意の適切な数のフィルタを含み得る。例えば、3つのフィルタ、4つのフィルタ、5つのフィルタ、6つのフィルタ、7つのフィルタ、8つのフィルタ、又はこれよりも多い数のフィルタを含み得る。複数の弾性波フィルタの一部又はすべてを弾性波フィルタとしてよい。図示のように、フィルタ330A~330Nはそれぞれが、共通ノードCOMとの固定電気接続部を有する。これは、ハードマルチプレクシング又は固定マルチプレクシングと称してよい。フィルタは、ハードマルチプレクシングアプリケーションにおいて、共通ノードとの固定電気接続部を有する。フィルタ330A~330Nはそれぞれが、対応する入力/出力ノードRF1~RFNを有する。
第1フィルタ330Aは、無線周波数信号をフィルタリングするべく配列される弾性波フィルタである。第1フィルタ330Aは、第1無線周波数ノードRF1と共通ノードCOMとの間に結合される一以上の弾性波デバイスを含み得る。第1無線周波数ノードRF1は送信ノード又は受信ノードとしてよい。第1フィルタ330Aは、ここに開示される任意の適切な原理及び利点に従う多重勾配隆起フレーム構造物を備える一以上のBAW共振器を含む。マルチプレクサ334の他のフィルタは、一以上の弾性波フィルタ、多重勾配隆起フレーム構造物を備える一以上のBAW共振器を含む一以上の弾性波フィルタ、一以上のLCフィルタ、一以上のハイブリッド弾性波LCフィルタ、又はこれらの任意の適切な組み合わせを含んでよい。
図27Dは、一実施形態に係る弾性波フィルタを含むマルチプレクサ336の模式図である。マルチプレクサ336は、図27Cのマルチプレクサ334と同様であるが、マルチプレクサ336がスイッチトマルチプレクシングを実装する点が異なる。スイッチトマルチプレクシングにおいて、フィルタは、スイッチを介して共通ノードに結合される。マルチプレクサ336において、スイッチ337A~337Nは、対応するフィルタ330A~330Nを共通ノードCOMに選択的かつ電気的に接続することができる。例えば、スイッチ337Aは、スイッチ337Aを介して第1フィルタ330Aを共通ノードCOMに選択的かつ電気的に接続することができる。スイッチ337A~337Nのうち任意の適切な数が、所与の状態において、対応するフィルタ330A~330Nを共通ノードCOMに電気的に接続することができる。同様に、スイッチ337A~337Nのうち任意の適切な数が、所与の状態において、対応するフィルタ330A~330Nを共通ノードCOMに電気的に分離することができる。スイッチ337A~337Nの機能は、様々なキャリアアグリゲーションをサポートし得る。
図27Dは、一実施形態に係る弾性波フィルタを含むマルチプレクサ338の模式図である。マルチプレクサ338は、マルチプレクサがハードマルチプレクシングフィルタとスイッチトマルチプレクシングフィルタとの任意の適切な組み合わせを含み得ることを示す。多重勾配隆起フレーム構造物を備える一以上のBAW共振器が、マルチプレクサの共通ノードにハードマルチプレクシングされるフィルタに含まれてよい。代替的又は付加的に、多重勾配隆起フレーム構造物を備える一以上のBAW共振器が、マルチプレクサの共通ノードにスイッチトマルチプレクシングされるフィルタに含まれてもよい。
ここに開示されるBAW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BAW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示的なパッケージ状モジュールが以下に説明される。例示的なパッケージ状モジュールは、一以上の弾性波フィルタ、一以上の無線周波数増幅器(例えば一以上の電力増幅器及び/又は一以上の低雑音増幅器)、及び/又は一以上の無線周波数スイッチを含む。例示的な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んでよい。図示の回路素子は、共通パッケージ基板に配置されてよい。パッケージ基板は、例えば積層基板としてよい。図28~図32は、所定実施形態に係る例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。これらのパッケージ状モジュールの特徴の任意の適切な組み合わせを、互いに実装することができる。デュプレクサが図29~図32の例示的なパッケージ状モジュールに示されるにもかかわらず、共通ノードに結合される複数のフィルタを含む任意の他の適切なマルチプレクサを、一以上のデュプレクサの代わりに実装してよい。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以上のフィルタは、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。
図28は、一実施形態に係る弾性波コンポーネント342を含む無線周波数モジュール340の模式図である。図示の無線周波数モジュール340は、弾性波コンポーネント342及び他の回路343を含む。弾性波コンポーネント342は、ここに開示される特徴の任意の適切な組み合わせに係る多重勾配隆起フレーム構造物を備える一以上のBAW共振器を含み得る。弾性波コンポーネント342は、BAW共振器を含むBAWダイを含み得る。
図28に示される弾性波コンポーネント342は、フィルタ344と端子345A及び345Bとを含む。フィルタ344は、ここに開示される任意の適切な原理及び利点に従って実装される一以上のBAW共振器を含む。端子345A及び344B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342及び他の回路343は、図28において共通パッケージ基板346の上に存在する。パッケージ基板346は積層基板としてよい。端子345A及び345Bは、パッケージ基板346において、電気コネクタ348A及び348Bそれぞれを経由して接点347A及び347Bそれぞれに電気的に接続され得る。電気コネクタ348A及び348Bは、例えば、バンプ又はワイヤボンドとしてよい。
他の回路343が、任意の適切な付加的回路を含み得る。例えば、他の回路は、一以上の無線周波数増幅器(例えば一以上の電力増幅器及び/又は一以上の低雑音増幅器)、一以上の電力増幅器、一以上の無線周波数スイッチ、一以上の付加的フィルタ、一以上の低雑音増幅器、一以上のRF結合器、一以上の遅延線、一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。他の回路343は、フィルタ344に電気的に接続され得る。無線周波数モジュール340は、例えば、無線周波数モジュール340の保護を与え及び/又は取り扱いを容易にする一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340の上に形成される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340のコンポーネントの一部又はすべてを封止することができる。
図29は、デュプレクサ351A~351N及びアンテナスイッチ352を含むモジュール350の模式的なブロック図である。デュプレクサ351A~351Nの一以上のフィルタが、ここに説明される任意の適切な原理及び利点に従う多重勾配隆起フレーム構造物を備える一以上のBAW共振器を含み得る。任意の適切な数のデュプレクサ351A~351Nを実装してよい。アンテナスイッチ352は、デュプレクサ351A~351Nの数に対応する一定数の投を有してよい。アンテナスイッチ352は、モジュール350の外部の一以上のフィルタに結合され及び/又は他の回路に結合される一以上の付加的な投を含んでよい。アンテナスイッチ352は、選択されたデュプレクサをモジュール350のアンテナポートに電気的に結合することができる。
図30は、一以上の実施形態に係る電力増幅器355、無線周波数スイッチ356及びマルチプレクサ351A~351Nを含むモジュール354の模式的なブロック図である。電力増幅器355は無線周波数信号を増幅することができる。無線周波数スイッチ356は多投無線周波数スイッチとしてよい。無線周波数スイッチ356は、電力増幅器355の出力を、マルチプレクサ351A~351N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。マルチプレクサ351A~351Nの一以上のフィルタが、ここに説明される任意の適切な原理及び利点に従う多重勾配隆起フレーム構造物を備える任意の適切な数のBAW共振器を含み得る。任意の適切な数のマルチプレクサ351A~351Nを実装することができる。
図31は、一実施形態に係るマルチプレクサ351A’~351N’、無線周波数スイッチ358’及び低雑音増幅器359を含むモジュール357の模式的なブロック図である。マルチプレクサ351A’~351N’の一以上のフィルタが、ここに開示される任意の適切な原理及び利点に従う多重勾配隆起フレーム構造物を備える任意の適切な数のBAW共振器を含み得る。任意の適切な数のマルチプレクサ351A’~351N’を実装することができる。無線周波数スイッチ358は多投無線周波数スイッチとしてよい。無線周波数スイッチ358は、マルチプレクサ351A’~351N’の選択されたフィルタの出力を低雑音増幅器359に電気的に結合することができる。いくつかの実施形態において(図示せず)、複数の低雑音増幅器を実装することができる。モジュール357は、所定のアプリケーションにおいてダイバーシティ受信機能を含み得る。
図32は、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380の模式図である。図示のように、無線周波数モジュール380は、デュプレクサ382A~382N、電力増幅器384、選択スイッチ385及びアンテナスイッチ386を含む。デュプレクサ382A~382Nは、対応する送信フィルタ383A1~383N1、及び対応する受信フィルタ383A2~383N2を含む。無線周波数モジュール380は、図示の要素を封入するパッケージを含んでよい。図示の要素は、共通パッケージ基板387に配置されてよい。パッケージ基板383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は、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32に示される要素及び/又は付加的な要素の部分集合を含んでよい。無線周波数モジュール380は、ここに開示される任意の適切な原理及び利点に従う多重勾配隆起フレーム構造物を備える一以上のBAW共振器を含んでよい。
デュプレクサ382A~382Nはそれぞれが、共通ノードに結合される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、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る帯域通過フィルタであってよい。送信フィルタ383A1~383N1の一以上が、ここに開示される任意の適切な原理及び利点に従う多重勾配隆起フレーム構造物を備える一以上のBAW共振器を含んでよい。同様に、受信フィルタ383A2~383N2の一以上が、ここに開示される任意の適切な原理及び利点に従う多重勾配隆起フレーム構造物を備える一以上のBAW共振器を含んでよい。図32がデュプレクサ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、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)及び/又はスイッチトマルチプレクサに実装することができる。
電力増幅器384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385は多投無線周波数スイッチである。スイッチ385は、電力増幅器384の出力を、送信フィルタ383A1~383N1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385は、電力増幅器384の出力を、送信フィルタ383A1~383N1のうちの一以上に電気的に接続することができる。アンテナスイッチ386は、デュプレクサ382A~382Nの一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382A~382N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、異なる信号伝達モード等)に関連付けることができる。
ここに開示される多重勾配隆起フレーム構造物を備えるBAWデバイスは、携帯デバイスのような様々な無線通信デバイスに実装することができる。ここに開示される任意の適切な原理及び利点が実装される任意の適切な数のBAWデバイスを備える一以上のフィルタを、携帯電話機のような様々な無線通信デバイスに含めることができる。BAWデバイスは、無線周波数フロントエンドのフィルタに含まれてよい。図33は、携帯デバイス390の一実施形態の模式的な図である。携帯デバイス390は、ベース帯域システム391、送受信器392、フロントエンドシステム393、アンテナ394、電力管理システム395、メモリ396、ユーザインタフェイス397及び電池398を含む。
モバイルデバイス390は、第2世代(2G)、第3世代(3G)、第4世代(4G)(LTE、LTEアドバンスト及びLTEアドバンストプロを含む)、第5世代(5G)ニューラジオ(NR)、無線ローカルエリアネットワーク(WLAN)(例えばWiFi)、無線パーソナルエリアネットワーク(WPAN)(例えばBluetooth(登録商標)及びZigBee(登録商標))、WMAN(無線メトロポリタンエリアネットワーク)(例えばWiMax(登録商標))、グローバルポジショニングシステム(GPS)技術、又はこれらの任意の適切な組み合わせを含むがこれらに限られない多種多様な通信技術を使用して通信するように使用することができる。
送受信器392は、送信のためのRF信号を生成し、アンテナ394から受信した入来RF信号を処理する。理解されることだが、RF信号の送信及び受信に関連付けられる様々な機能は、図33においてまとめて送受信器392として代表される一以上のコンポーネントによって達成することができる。一例において、所定タイプのRF信号を取り扱うべく別個のコンポーネント(例えば別個の回路又はダイ)を設けてもよい。
フロントエンドシステム393は、アンテナ394に送信し及び/又はアンテナ804から受信する信号のコンディショニングを補助する。図示される実施形態において、フロントエンドシステム393は、アンテナチューニング回路400、電力増幅器(PA)401、低雑音増幅器(LNA)402、フィルタ403、スイッチ404、及び信号分割/結合回路405を含む。しかしながら、他の実装例も可能である。フィルタ403の一以上を、ここに開示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。例えば、フィルタ403の一以上は、ここに開示される任意の適切な原理及び利点に従う多重勾配隆起フレーム構造物を備える少なくとも一つのBAW共振器を含んでよい。
例えば、フロントエンドシステム393は、送信信号の増幅、受信信号の増幅、信号のフィルタリング、異なる帯域間のスイッチング、異なる電力モード間のスイッチング、送信モード及び受信モード間のスイッチング、信号のデュプレクシング、信号のマルチプレクシング(例えばダイプレクシング又はトライプレクシング)、又はこれらの任意の適切な組み合わせを含むがこれらに限られない一定数の機能を与えることができる。
所定の実装例において、携帯デバイス390は、キャリアアグリゲーションをサポートするので、ピークデータレートを増加させる柔軟性が得られる。キャリアアグリゲーションは、周波数分割デュプレクシング(FDD)及び時間分割デュプレクシング(TDD)の双方に使用することができるので、複数のキャリア又はチャネルを集約(アグリゲーション)するべく使用してよい。キャリアアグリゲーションは、同じ動作周波数帯域内に連続キャリアが集約される隣接集約を含む。キャリアアグリゲーションは不連続でもよく、共通帯域内又は異なる帯域内で周波数が分離したキャリアを含んでもよい。
アンテナ394は、多種多様なタイプの通信のために使用されるアンテナを含み得る。例えば、アンテナ394は、多種多様な周波数及び通信規格に関連付けられる信号の送信及び/又は受信のためのアンテナを含み得る。
所定の実装例において、アンテナ394は、MIMO通信及び/又はスイッチトダイバーシティ通信をサポートする。例えば、MIMO通信は、単数の無線周波数チャネルを経由して多重データストリームを通信する多重アンテナを使用する。MIMO通信は、無線環境の空間的多重化(マルチプレクシング)に起因して高信号対雑音比、改善されたコーディング、及び/又は信号干渉低減からの利益を受ける。スイッチトダイバーシティとは、特定の時刻に動作する特定のアンテナが選択される通信を言及する。例えば、観測ビット誤り率及び/又は信号強度指標のような様々な係数に基づいて一群のアンテナから特定のアンテナを選択するようにスイッチを使用することができる。
携帯デバイス390は、所定の実装例においてビームフォーミングとともに動作し得る。例えば、フロントエンドシステム393は、制御可能利得を有する増幅器と、アンテナ394を使用する信号の送信及び/又は受信のためのビームフォーミング及び指向性を与えるべく制御可能な位相を有する位相シフタとを含み得る。例えば、信号送信の文脈において、アンテナ394に与えられる送信信号の振幅及び位相が、アンテナ394から放射される信号が建設的及び破壊的な干渉を使用して結合されるように、制御され、所与の方向に伝播する強い信号強度を有するビームのような品質を示す集約送信信号が生成される。信号受信の文脈において、振幅及び位相は、信号が特定の方向からアンテナ394に到達するときに多くの信号エネルギーが受信されるように制御される。所定の実装例において、アンテナ394は、ビームフォーミングを強化するべく一以上のアレイのアンテナ素子を含む。
ベース帯域システム391は、処理of音声及びデータのような様々なユーザ入出力(I/O)の処理を容易にするユーザインタフェイス397に結合される。ベース帯域システム391は、送受信器392に送信信号のデジタル表現を与え、これを送受信器392が処理して送信用のRF信号が生成される。ベース帯域システム391はまた、送受信器392により与えられる受信信号のデジタル表現も処理する。図33に示されるように、携帯デバイス390の動作を容易にするべくベース帯域システム391がメモリ396に結合される。
メモリ396は、携帯デバイス390の動作を容易にし及び/又はユーザ情報の格納を与えるべく、データ及び/又は命令の格納のような多種多様な目的のために使用することができる。
電力管理システム395は、携帯デバイス390の一定数の電力管理機能を与える。所定の実装例において、電力管理システム395は、複数の電力増幅器401の供給電圧を制御するPA供給制御回路を含む。例えば、電力管理システム395は、電力付加効率(PAE)のような効率を改善するべく複数の電力増幅器401のうちの一以上に与えられる供給電圧を変化させるように構成してよい。
図33に示されるように、電力管理システム395は、電池398から電池電圧を受信する。電池398は、携帯デバイス390における使用のための、例えばリチウムイオン電池を含む任意の適切な電池としてよい。
ここに開示される技術は、5Gアプリケーションでの弾性波フィルタに実装することができる。5G技術はここでは、5Gニューラジオ(NR)とも称する。5GNRは、ミリメートル波スペクトルによる通信、ビームフォーミング能力、高スペクトル効率波形、低レイテンシ通信、多重ラジオヌメロロジー、及び/又は非直交多重アクセス(NOMA)のような様々な特徴をサポートし及び/又はサポート予定である。かかるRF機能がネットワークに柔軟性を与えてユーザデータレートを向上させるにもかかわらず、かかる特徴をサポートするには一定数の技術的な課題がある。
ここでの教示は、LTEアドバンスト、LTEアドバンストプロ及び/又は5GNRのようなアドバンストセルラー技術を使用する通信システムを含むがこれらに限られない多種多様な通信システムに適用可能である。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が、周波数レンジ1(FR1)内の5GNR動作帯域の無線周波数信号をフィルタリングするべく配列されるフィルタに含まれる。5GNR動作帯域の無線周波数信号をフィルタリングするべく配列されるフィルタは、ここに開示されるBAWデバイスの一以上を含んでよい。FR1は、例えば、現行の5GNR仕様に特定されるように410MHz~7.125GHzとしてよい。ここに開示される任意の適切な原理及び利点に従う一以上のBAWデバイスを、第4世代(4G)ロングタームエボリューション(LTE)の無線周波数信号をフィルタリングするべく配列されるフィルタに含めることができる。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BAWデバイスを、4GLTE動作帯域及び5GNR動作帯域を含む通過帯域を有するフィルタに含めることができる。かかるフィルタは、E-UTRANニューラジオ二重接続(ENDC)アプリケーションのような二重接続アプリケーションに実装することができる。
ここに開示されるBAWデバイスは、製造ばらつきが存在しても高いQ及び/又は高いQ安定性を与えることができる。かかる特徴は、5GNRアプリケーションにおいて有利となり得る。例えば、BAWデバイスに対するQ安定性は、フィルタレベル及び/又はシステムレベルで5G性能仕様を満たすときに有意となり得る。
図34は、通信ネットワーク410の一例の模式的な図である。通信ネットワーク410は、マクロセル基地局411、スモールセル基地局413、及びユーザ機器(UE)の様々な例を含む。ユーザ機器(UE)は、第1モバイルデバイス412a、無線接続車両412b、ラップトップ412c、静止無線デバイス412d、無線接続列車412e、第2モバイルデバイス412f、及び第3モバイルデバイス412gを含む。UEは無線通信デバイスである。図34に示されるマクロセル基地局141、スモールセル基地局413又はUEの一以上が、ここに開示される任意の適切な原理及び利点に従う弾性波フィルタの一以上を実装してよい。例えば、図34に示されるUEの一以上が、多重勾配隆起フレーム構造物を備える任意の適切な数のBAW共振器を含む一以上の弾性波フィルタを含んでよい。
基地局及びユーザ機器の特定例が図34に示されるにもかかわらず、通信ネットワークは、多種多様なタイプ及び/又は数の基地局及びユーザ機器を含んでよい。例えば、図示の例において、通信ネットワーク410はマクロセル基地局411及びスモールセル基地局413を含む。スモールセル基地局413は、マクロセル基地局411と比べて相対的に低い電力、短い距離、及び/又は少ない同時ユーザで動作し得る。スモールセル基地局413、フェムトセル、ピコセル又はマイクロセルとも称してよい。通信ネットワーク410が2つの基地局を含むように示されるにもかかわらず、通信ネットワーク410は、これよりも多い又は少ない基地局及び/又は他のタイプの基地局を含むように実装してよい。
ユーザ機器の様々な例が示されるにもかかわらず、ここでの教示は、携帯電話機、タブレット、ラップトップ、インターネットオブシングス(IoT)デバイス、ウェアラブル電子機器、加入者宅内機器(CPE)、無線接続車両、無線リレー、及び/又は多種多様な他の通信デバイスを含むがこれらに限られない多種多様なユーザ機器に適用可能である。さらに、ユーザ機器は、セルラーネットワークにおいて動作する現在利用可能な通信デバイスのみならず、ここに記載されかつ特許請求の範囲に請求される本発明のシステム、プロセス、方法及びデバイスに容易に実装可能な、その後開発される通信デバイスをも含む。
図34の例示の通信ネットワーク410は、例えば4GLTE及び5GNRを含む様々なセルラー技術を使用する通信をサポートする。所定の実装例において、通信ネットワーク410はさらに、WiFiのような無線ローカルエリアネットワーク(WLAN)を与えるように適合される。通信技術の様々な例が与えられてきたにもかかわらず、通信ネットワーク410は、多種多様な通信技術をサポートするように適合され得る。
通信ネットワーク410の様々な通信リンクが図34に描かれている。通信リンクは、例えば、周波数分割二重化(FDD)及び/又は時分割二重化(TDD)を使用することを含む多種多様な方法で二重化(デュプレクシング)することができる。FDDは、信号の送信及び受信に異なる周波数を使用するタイプの無線周波数通信である。FDDは、高いデータレート及び低いレイテンシのような一定数の利点を与えることができる。これとは対照的に、TDDは、信号の送信及び受信にほぼ同じ周波数を使用するタイプの無線周波数通信であり、送信通信と受信通信とが時間で切り替わる。TDDには、スペクトルの効率的な使用、及び送受信方向間のスループットの可変的割り当てのような一定数の利点を与えることができる。
所定の実装例において、ユーザ機器は、4GLTE、5GNR及びWiFi技術の一以上を使用して基地局と通信することができる。所定の実装例において、エンハンスト・ライセンス・アシステッド・アクセス(eLAA)が、一以上のライセンスされた周波数キャリア(例えばライセンスされた4GLTE及び/又は5GNR周波数)を、一以上の未ライセンスキャリア(例えば未ライセンスWiFi周波数)と集約するべく使用される。
図34に示されるように、通信リンクは、UEと基地局との間の通信リンクのみならず、UE対UE通信及び基地局対基地局通信をも含む。例えば、通信ネットワーク410は、(例えばモバイルデバイス412gとモバイルデバイス412fとの間のような)自己フロントホール及び/又は自己バックホールをサポートするように実装することができる。
通信リンクは、多種多様な周波数にわたって動作することができる。所定の実装例において、通信は、6ギガヘルツ(GHz)未満の一以上の周波数帯域にわたって及び/又は6GHz超過の一以上の周波数帯域にわたって、5GNR技術を使用してサポートされる。所定の実装例によれば、通信リンクは、周波数レンジ1(FR1)、周波数レンジ2(FR2)、又はこれらの組み合わせに役立ち得る。ここに開示される任意の適切な原理及び利点に従う弾性波フィルタiは、FR1内の無線周波数信号をフィルタリングすることができる。一実施形態において、モバイルデバイスの一以上が、HPUE電力クラス仕様をサポートする。
所定の実装例において、基地局及び/又はユーザ機器はビームフォーミングを使用して通信する。例えば、ビームフォーミングは、高い信号周波数にわたる通信に関連付けられる高い損失のような、経路損失を克服するべく信号強度を収束させるべく使用することができる。所定の実施形態では、一以上の携帯電話機のようなユーザ機器は、30GHz~300GHzの範囲のミリメートル波周波数帯域において、及び/又は6GHz~30GHz、詳しくは24GHz~30GHzの範囲の上側センチメートル波周波数において、ビームフォーミングを使用して通信する。
通信ネットワーク410の異なるユーザが、利用可能な周波数スペクトルのような利用可能なネットワークリソースを、多種多様な態様で共有することができる。一例において、一周波数帯域を分割して多重周波数キャリアにするべく周波数分割多重接続(FDMA)が使用される。加えて、一以上のキャリアが特定の一ユーザに割り当てられる。FDMAの例は、シングルキャリアFDMA(SC-FDMA)及び直交FDMA(OFDMA)を含むがこれらに限られない。OFDMAは、利用可能な帯域幅を多数の相互に直交する狭帯域サブキャリアに分割するマルチキャリア技術であり、異なるユーザに別々に割り当てることができる。
共有アクセスの他の例は、周波数リソースを使用するべくユーザに特定のタイムスロットが割り当てられる時分割多重接続(TDMA)、各ユーザに固有の符号を割り当てることにより周波数リソースを異なるユーザ間で共有する符号分割多重接続(CDMA)、空間分割による共有アクセスを与えるべくビームフォーミングが使用される空間分割多重接続(SDMA)、多重アクセスを目的としてパワードメインが使用される非直交多重接続(NOMA)を含むが、これらに限られない。例えば、NOMAは、同じ周波数、時間及び/又は符号であるが異なる電力レベルにより多数のユーザにサービスを提供するべく使用され得る。
エンハンストモバイルブロードバンド(eMBB)は、LTEネットワークのシステムキャパシティを増加させる技術を言及する。例えば、eMBBは、各ユーザに対して少なくとも10Gbpsのピークデータレートかつ最小100Mbpsの通信を言及してよい。超高信頼性低レイテンシ通信(uRLLC)は、例えば3ミリ秒未満の非常に低いレイテンシの通信のための技術を言及する。uRLLCは、自動運転及び/又は遠隔手術アプリケーション目的のようなミッションクリティカルな通信に使用することができる。大規模機械タイプ通信(mMTC)は、日常的な物体との無線接続に関連付けられる低コストかつ低データレートの通信、例えばインターネットオブシングス(IoT)アプリケーションに関連付けられる通信を言及する。
図34の通信ネットワーク410は、eMBB、uRLLC及び/又はmMTCを含むがこれらに限られない多種多様なアドバンスト通信機能をサポートするべく使用することができる。
上述された実施形態はいずれも、セルラーハンドセットのような携帯デバイスに関連して実装することができる。これらの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から利益が得られる任意のアップリンク無線通信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例示的な実施形態を含むにもかかわらず、ここに記載される教示は、様々な構造物に適用することができる。ここに説明された原理及び利点はいずれも、例えば約450MHz~5GHzの周波数範囲、約450MHz~8.5GHzの周波数範囲、又は約450MHz~10GHzの周波数範囲のような、約30kHz~300GHzの周波数範囲の信号を処理するように構成されるRF回路に関連して実装することができる。
本開示の側面は、様々な電子デバイスに実装することができる。子デバイスの例は、消費者用電子製品、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み得る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型電話機、スマートウォッチ又はイヤーピースのような装着可能コンピューティングデバイス、電話機、テレビ、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、電子レンジ、冷蔵庫、自動車電子システムのような車載電子システム、ステレオシステム、デジタル音楽プレーヤー、ラジオ、デジタルカメラのようなカメラ、携帯型メモリーチップ、洗濯機、乾燥機、洗濯/乾燥機、コピー機、ファクシミリ装置、スキャナ、多機能周辺デバイス、腕時計、置時計等を含み得る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。
文脈が明確にそうでないことを示さない限り、明細書及び特許請求の範囲全体を通して、「含む」、「備える」等の用語は一般に、排他的又は網羅的な意味とは逆の、包括的な意味で、すなわち「~を含むがこれに限られない」意味で解釈されるべきである。具体的に記述されない限り、又は使用される文脈内でそうでないと理解されない限り、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」等のようなここで使用される条件的言語は一般に、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は含まないことを意図する。ここで一般に使用される用語「結合」は、2つ以上の要素が、直接に接続されるか、又は一以上の中間要素を経由して接続されるかのいずれかとなり得ることを言及する。同様に、ここで一般に使用される用語「接続」も、2つ以上の要素が、直接に接続されるか、又は一以上の中間要素を経由して接続されるかのいずれかとなり得ることを言及する。付加的に、本願において使用される場合、用語「ここで」、「上」、「下」、及び同様の意味の用語は、本願全体を言及するものとし、本願のいずれか特定の部分を言及するわけではない。文脈上許容される場合、単数又は複数の数を使用する上記の詳細な説明における用語は、それぞれ複数又は単数の数も含み得る。
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としてのみ提示され、本開示の範囲を限定する意図はない。実際のところ、ここに記載される新規な共振器は、様々な他の形態で具体化することができる。さらに、ここに記載される共振器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。上述の様々な実施形態の要素及び/又は作用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べく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)
- 多重勾配隆起フレームを備えるバルク弾性波デバイスであって、
第1電極と、
第2電極と、
前記第1電極と前記第2電極との間に配置される圧電層と、
前記バルク弾性波デバイスの主要音響アクティブ領域からの横方向エネルギー漏洩を低減させるように構成される多重勾配隆起フレーム構造物と
を含み、
前記多重勾配隆起フレーム構造物は対向両側が先細りにされ、
前記バルク弾性波デバイスはバルク弾性波を生成するように構成される、バルク弾性波デバイス。 - 前記多重勾配隆起フレーム構造物は、平面視において前記バルク弾性波デバイスの前記主要音響アクティブ領域を取り囲む、請求項1のバルク弾性波デバイス。
- 前記多重勾配隆起フレーム構造物は、2つの勾配部分の間に非勾配部分を有する、請求項1のバルク弾性波デバイス。
- 前記多重勾配隆起フレーム構造物は本質的に勾配部分からなる、請求項1のバルク弾性波デバイス。
- 前記バルク弾性波デバイスは薄膜バルク弾性共振器である、請求項1のバルク弾性波デバイス。
- 前記多重勾配隆起フレーム構造物は複数の隆起フレーム層を含む、請求項1のバルク弾性波デバイス。
- 前記複数の隆起フレーム層は第1隆起フレーム層及び第2隆起フレーム層を含み、
前記第2隆起フレーム層は、前記対向両側が前記第1隆起フレーム層を超えるように延びる、請求項6のバルク弾性波デバイス。 - 前記第1隆起フレーム層は、前記圧電層又は前記第2隆起フレーム層の少なくとも一方よりも低い音響インピーダンスを有する、請求項7のバルク弾性波デバイス。
- 前記第1隆起フレーム層は酸化物層であり、
前記第2隆起フレーム層は金属である、請求項7のバルク弾性波デバイス。 - 前記第1隆起フレーム層は二酸化ケイ素層であり、
前記第2隆起フレーム層は金属である、請求項7のバルク弾性波デバイス。 - 前記第1隆起フレーム層は前記第1電極と前記第2電極との間に配置される、請求項7のバルク弾性波デバイス。
- 前記第2電極は、前記第1隆起フレーム層と前記第2隆起フレーム層との間に配置される、請求項11のバルク弾性波デバイス。
- 前記第2隆起フレーム層は、第1側に第1先細り角度を有し、第2側に第2先細り角度を有し、
前記第1先細り角度及び前記第2先細り角度は5度から45度の範囲にある、請求項7のバルク弾性波デバイス。 - 前記多重勾配隆起フレーム構造物は、前記圧電層に対する凸構造物である、請求項1のバルク弾性波デバイス。
- 多重勾配隆起フレームバルク弾性波デバイスを備える弾性波フィルタであって、
バルク弾性波デバイスと、
少なくとも一つの付加的弾性波デバイスと
を含み、
前記バルク弾性波デバイスは、第1電極と、第2電極と、前記第1電極と前記第2電極との間に配置される圧電層と、前記バルク弾性波デバイスの主要音響アクティブ領域からの横方向エネルギー漏洩を低減するように構成される多重勾配隆起フレーム構造物とを含み、
前記多重勾配隆起フレーム構造物は対向両側が先細りにされ、
前記バルク弾性波デバイスと前記少なくとも一つの付加的弾性波デバイスとは一緒になって無線周波数信号をフィルタリングするように配列される、弾性波フィルタ。 - 少なくとも一つの付加的弾性波デバイスが、対向両側が先細りにされる第2多重勾配隆起フレーム構造物を含む第2バルク弾性波デバイスを含む、請求項15の弾性波フィルタ。
- 前記多重勾配隆起フレーム構造物は第1隆起フレーム層及び第2隆起フレーム層を含み、
前記第1隆起フレーム層は酸化物を含み、
前記第2隆起フレーム層は金属を含み、
前記第2隆起フレーム層は対向両側が前記第1隆起フレーム層を超えるように延びる、請求項15の弾性波フィルタ。 - 無線通信デバイスであって、
バルク弾性波デバイスを含む弾性波フィルタと、
前記弾性波フィルタに動作可能に結合されるアンテナと
を含み、
前記バルク弾性波デバイスは、第1電極と、第2電極と、前記第1電極と前記第2電極との間に配置される圧電層と、前記バルク弾性波デバイスの主要音響アクティブ領域からの横方向エネルギー漏洩を低減するように構成される多重勾配隆起フレーム構造物とを含み、
前記多重勾配隆起フレーム構造物は対向両側が先細りにされる、無線通信デバイス。 - 前記無線通信デバイスは携帯電話機である、請求項18の無線通信デバイス。
- 前記弾性波フィルタはマルチプレクサに含まれる、請求項18の無線通信デバイス。
- 多重勾配隆起フレームを備えるバルク弾性波デバイスであって、
第1電極と、
第2電極と、
前記第1電極と前記第2電極との間に配置される圧電層と、
第1隆起フレーム層及び第2隆起フレーム層を含む多重勾配隆起フレーム構造物と
を含み、
前記第2隆起フレーム層は前記第1隆起フレーム層を超えるように延び、
前記第2隆起フレーム層は対向両側が先細りにされ、
前記バルク弾性波デバイスはバルク弾性波を生成するように構成される、バルク弾性波デバイス。 - 前記第2隆起フレーム層は対向両側が前記第1隆起フレーム層を超えるように延び、
前記対向両側は、前記バルク弾性波デバイスの主要音響アクティブ領域の方に向かう第1側と、前記主要音響アクティブ領域から離れる第2側とを含む、請求項21のバルク弾性波デバイス。 - 前記第1隆起フレーム層は前記圧電層よりも低い音響インピーダンスを有する、請求項21のバルク弾性波デバイス。
- 前記第1隆起フレーム層は酸化物を含み、
前記第2隆起フレーム層は金属を含む、請求項21のバルク弾性波デバイス。 - 前記第2隆起フレーム層は、ルテニウム、モリブデン、タングステン、白金又はイリジウムの一以上を含む、請求項24のバルク弾性波デバイス。
- 前記第1隆起フレーム層は金属を含む、請求項21のバルク弾性波デバイス。
- 前記第1隆起フレーム層はポリマーを含む、請求項21のバルク弾性波デバイス。
- 前記多重勾配隆起フレーム構造物は、2つの勾配部分の間に非勾配部分を有する、請求項21のバルク弾性波デバイス。
- 前記第1隆起フレーム層は前記第1電極と前記第2電極との間に配置される、請求項21のバルク弾性波デバイス。
- 前記第2電極は前記第2隆起フレーム層と前記第1隆起フレーム層との間に配置される、請求項21のバルク弾性波デバイス。
- 前記第1隆起フレーム層は前記圧電層と前記第2電極との間に配置される、請求項30のバルク弾性波デバイス。
- 前記第2隆起フレーム層は、第1側に第1先細り角度を有し、第2側に第2先細り角度を有し、
前記第1先細り角度及び前記第2先細り角度はいずれも5度よりも大きくかつ45度よりも小さい、請求項21のバルク弾性波デバイス。 - 前記第2隆起フレーム層は前記圧電層の表面に対する凸構造物である、請求項21のバルク弾性波デバイス。
- 前記多重勾配隆起フレーム構造物は、平面視において前記バルク弾性波デバイスの主要音響アクティブ領域を取り囲む、請求項21のバルク弾性波デバイス。
- 前記バルク弾性波デバイスは薄膜バルク弾性共振器である、請求項21のバルク弾性波デバイス。
- 弾性波フィルタであって、
バルク弾性波デバイスと、
少なくとも一つの付加的弾性波デバイスと
を含み、
前記バルク弾性波デバイスは、第1電極と、第2電極と、前記第1電極と前記第2電極との間に配置される圧電層と、多重勾配隆起フレーム構造物とを含み、
前記多重勾配隆起フレーム構造物は、第1隆起フレーム層と、前記第1隆起フレーム層を超えて延びる第2隆起フレーム層とを含み、
前記第2隆起フレーム層は対向両側が先細りにされ、
前記バルク弾性波デバイスと前記少なくとも一つの付加的弾性波デバイスとは一緒になって無線周波数信号をフィルタリングするように配列される、弾性波フィルタ。 - 前記少なくとも一つの付加的弾性波デバイスは、対向両側が先細りにされる第2多重勾配隆起フレーム構造物を含む第2バルク弾性波デバイスを含む、請求項36の弾性波フィルタ。
- パッケージ状無線周波数モジュールであって、
バルク弾性波デバイスを含む弾性波フィルタと、
無線周波数回路素子と、
前記弾性波フィルタ及び前記無線周波数回路素子を封止するパッケージ構造物と
を含み、
前記バルク弾性波デバイスは、第1電極と、第2電極と、前記第1電極と前記第2電極との間に配置される圧電層と、第1隆起フレーム層及び第2隆起フレーム層を含む多重勾配隆起フレーム構造物とを含み、
前記第2隆起フレーム層は前記第1隆起フレーム層を超えるように延び、
前記第2隆起フレーム層は対向両側が先細りにされ、
前記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ように構成される、パッケージ状無線周波数モジュール。 - 前記無線周波数回路素子は無線周波数スイッチである、請求項38のパッケージ状無線周波数モジュール。
- 前記無線周波数回路素子は無線周波数増幅器である、請求項38のパッケージ状無線周波数モジュール。
Applications Claiming Priority (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
US202063080530P | 2020-09-18 | 2020-09-18 | |
US63/080,530 | 2020-09-18 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2022051527A true JP2022051527A (ja) | 2022-03-31 |
JP2022051527A5 JP2022051527A5 (ja) | 2024-09-12 |
Family
ID=80473927
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2021146590A Pending JP2022051527A (ja) | 2020-09-18 | 2021-09-09 | 隆起フレーム構造を備えるバルク弾性波デバイス |
Country Status (7)
Country | Link |
---|---|
US (2) | US20220094324A1 (ja) |
JP (1) | JP2022051527A (ja) |
KR (1) | KR20220037983A (ja) |
CN (1) | CN114204912A (ja) |
DE (1) | DE102021209875A1 (ja) |
GB (1) | GB2601042A (ja) |
TW (1) | TW202230972A (ja) |
Families Citing this family (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US11082023B2 (en) | 2018-09-24 | 2021-08-03 | Skyworks Global Pte. Ltd. | Multi-layer raised frame in bulk acoustic wave device |
CN115567024B (zh) * | 2022-08-26 | 2023-06-06 | 见闻录(浙江)半导体有限公司 | 体声波谐振器及其制作方法、滤波器及电子设备 |
Family Cites Families (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
KR20170097348A (ko) * | 2016-02-18 | 2017-08-28 | 삼성전기주식회사 | 음향 공진기 및 그 제조 방법 |
KR20180008242A (ko) * | 2016-07-14 | 2018-01-24 | 삼성전기주식회사 | 탄성파 필터 장치 |
US11082023B2 (en) * | 2018-09-24 | 2021-08-03 | Skyworks Global Pte. Ltd. | Multi-layer raised frame in bulk acoustic wave device |
CN110635775B (zh) * | 2019-09-10 | 2023-09-12 | 苏州汉天下电子有限公司 | 谐振器及其制造方法 |
-
2021
- 2021-09-08 DE DE102021209875.4A patent/DE102021209875A1/de active Pending
- 2021-09-09 JP JP2021146590A patent/JP2022051527A/ja active Pending
- 2021-09-10 US US17/471,912 patent/US20220094324A1/en active Pending
- 2021-09-10 TW TW110133833A patent/TW202230972A/zh unknown
- 2021-09-10 US US17/471,604 patent/US20220094323A1/en active Pending
- 2021-09-15 KR KR1020210123176A patent/KR20220037983A/ko unknown
- 2021-09-17 GB GB2113328.5A patent/GB2601042A/en active Pending
- 2021-09-17 CN CN202111091241.8A patent/CN114204912A/zh active Pending
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
KR20220037983A (ko) | 2022-03-25 |
US20220094324A1 (en) | 2022-03-24 |
DE102021209875A1 (de) | 2022-03-24 |
US20220094323A1 (en) | 2022-03-24 |
TW202230972A (zh) | 2022-08-01 |
US20220094335A1 (en) | 2022-03-24 |
CN114204912A (zh) | 2022-03-18 |
GB2601042A (en) | 2022-05-18 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US11405013B2 (en) | Bulk acoustic wave resonator structure for second harmonic suppression | |
JP2020053966A (ja) | バルク弾性波デバイスにおける多層隆起フレーム | |
US20230223930A1 (en) | Parallel acoustic wave filters | |
US20240297635A1 (en) | Bulk acoustic wave resonators with patterned mass loading layers | |
JP2022051527A (ja) | 隆起フレーム構造を備えるバルク弾性波デバイス | |
US20230253952A1 (en) | Acoustic wave filter with wide bandwidth of attenuation region | |
US12101077B2 (en) | Bulk acoustic wave device with raised frame structure | |
US20230208384A1 (en) | Boundary acoustic wave device with multi-layer piezoelectric substrate | |
US20230095556A1 (en) | Acoustic wave filter with shunt resonator for filter steepness | |
US20230109080A1 (en) | Method of manufacturing bulk acoustic wave device with atomic layer deposition of piezoelectric layer | |
US20240243729A1 (en) | Multi-path filter for filtering radio frequency signals | |
US20240178815A1 (en) | Bulk acoustic wave filter for second harmonic residue reduction | |
US20230223928A1 (en) | Filter module for multiple carrier aggregation with ground plane | |
US20230238940A1 (en) | Acoustic-wave receive-side filter topologies | |
US20220263495A1 (en) | Acoustic wave device with overtone mode | |
US20230231529A1 (en) | Multi-band filter with suppressed shear horizontal mode | |
US20220200571A1 (en) | Bulk acoustic wave resonator having multiple resonant frequencies | |
US20240267028A1 (en) | Increased dielectric film thickness reflector in a temperature compensated surface acoustic wave resonator |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20240904 |
|
A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20240904 |
|
A871 | Explanation of circumstances concerning accelerated examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A871 Effective date: 20240904 |