JP6568339B2 - 強固に固定されたバルク弾性波共振器における境界リングモード抑制 - Google Patents

強固に固定されたバルク弾性波共振器における境界リングモード抑制 Download PDF

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Description

本開示の実施の形態は、広く共振器の分野に関し、特に、強固に固定されたバルク弾性波共振器における境界リングモード抑制に関する。
ラム波（Lamb waves）とも言われる横方向の弾性波は、バルク弾性波（ＢＡＷ）共振器構造における有限の横方向寸法に起因して、ＢＡＷ共振器の一部を通って伝搬しうる。その結果、基本の厚みモード（thickness mode）に含まれるエネルギーの一部は、横モード（lateral modes）に漏れ、ＢＡＷ共振器の品質因子の低下を招く。横方向の弾性波は、バンドパス周波数における強いリップルにつながる疑似共振の形で、ＢＡＷ共振器の電気的動作にはっきりと表れるかもしれない。
ＢＡＷ共振器の性能は、横方向の弾性波が伝搬できない特定の境界条件を有する領域を形成することにより改善されるかもしれない。分散Ｉ型共振器では、境界リング（ＢＯ）として知られるＢＡＷ共振器のアクティブ領域の周辺部に厚い端部負荷を含めることにより実現されるかもしれない。厚い端部の存在は、アクティブ領域と外部領域の間でのミスマッチの回避を可能とし、アクティブ領域における伝搬波から外部領域におけるエバネッセント波へのスムーズな遷移を提供する。
実施の形態は、例示を目的とし、添付の図面の記載に制限されないことを目的として示される。添付の図面において、同様の符号は、同様の構成要素であることを示す。
いくつかの実施の形態に係るＢＡＷ共振器を示す図である。
いくつかの実施の形態に係るＢＡＷ共振器の性能を示すグラフである。
いくつかの実施の形態に係るＢＡＷ共振器を示す図である。
いくつかの実施の形態に係るＢＡＷ共振器を示す図である。
いくつかの実施の形態に係るＢＡＷ共振器の製造工程を示すフローチャー
いくつかの実施の形態に係る無線通信装置を示す図である。
実施例の種々の面は、他の当業者に本発明の要旨を伝えるために、当業者が一般に用いる用語を用いて記載される。しかしながら、記載されるいくつかの面のみを用いて代替的な実施の形態が実現されうることは、当業者にとって明らかであろう。説明を目的として、特定の装置および構成は、実施の形態の完全な理解を提供するために明らかにされる。しかしながら、代替的な実施の形態が、特定の詳細部分を用いることなく実現されうることは、当業者にとって明らかであろう。他の実施例において周知な特徴は、実施例を不明瞭としないことを目的として、省略または単純化される。
さらに、種々の工程は、複数の分離した工程として記載され、本開示の理解を最も助けるように順に記載される。しかしながら、記載の順序は、これらの工程が順序依存であることを示唆するものとして解釈されるべきではない。特に、これらの工程は、開示の順序で実行される必要はない。
「一実施の形態において」の語は、繰り返し用いられる。この語は、一般には、同じ実施の形態を示さない。しかしながら、同じ実施の形態を示すこともありうる。「備える」、「有する」、「含む」の語は、文脈上において別に示さない限り、同義である。
「接続される」の語は、ここでは、派生的に用いられる。「接続される」は、二以上の要素が物理的または電気的に直接接触することを意味しうる。しかしながら、「接続される」は、二以上の要素が互いに間接的に接触しつつ互いに協働または相互作用することも意味し、また、一以上の他の要素が、上述の意味で互いに接続された要素間において結合または接続されることを意味しうる。
種々の実施の形態において、「第２層の上に形成される第１層」の語は、第２層の上方に第１層が形成、配置ないしは構成されることを意味し、第１層の少なくとも一部が、第２層の少なくとも一部に直接接触（例えば、物理的および／または電気的な直接接触）または間接接触（例えば、第１層と第２層の間に一以上の他の層を有する）することを意味しうる。
上述したように、ＢＡＷ共振器内における横方向のエネルギーの漏れは、バンドパスにおける疑似共振につながり、ＢＡＷ共振器の品質因子の低下につながりうる。境界リング、言いかえれば、電極を厚くした端部負荷は、擬似的モードを抑制するために用いられうる。共振器の品質因子Ｑｐは、最高レベルの疑似モード抑制に関連付けられるＢＯの幅および質量において最大化されうる。しかしながら、このようなＢＯの幅および質量は、フィルタのバンドパスに存在しうる、望まないＢＯモードにつながるかもしれない。これは、直列する共振器において事実上ＢＯの幅および質量を制限し、その結果、品質因子の低下およびフィルタのバンドパスの上側において、いくつかの疑似モードの残存につながる。
本開示の実施の形態は、アクティブ領域の層に対応する外部領域延長部を有するＢＡＷ共振器を提供する。この延長部は、アクティブ領域の対応する部分と音響的に同様である。これは、フィルタのバンドパスに導入される付随のＢＯモードなしに、高レベルの疑似モード抑制を提供するための望ましい幅および質量のＢＯ領域を可能とする。
図１は、本開示のいくつかの実施の形態に係るＢＡＷ共振器１００を示す。ＢＡＷ共振器１００は、アクティブ領域１０４、境界（ＢＯ）領域１０８、外部領域１１２を含んでもよい。ＢＡＷ共振器１００は、図示されるように、右辺に沿った位置に対称軸を有してもよい。
アクティブ領域１０４は、ＢＡＷ共振器１００の電気的に駆動される部分であってもよい。ＢＯ領域１０８は、アクティブ領域１０４の周辺部に位置する厚い端部負荷であってもよい。外部領域１１２は、ＢＡＷ共振器１００の電気的に駆動されない部分であってもよい。
ＢＡＷ共振器１００は、第１表面１２０と、対向する第２表面１２４とを有する圧電層１１６をさらに有してもよい。圧電層１１６は、窒化アルミニウム（ＡｌＮ）層であってもよい。
上部電極１２８は、圧電層１１６の第１表面１２０に接続されてもよい。上部電極１２８は、アルミニウム銅（ＡｌＣｕ）層であってもよい。
底部電極１３２は、圧電層１１６の第２表面１２４と接続されてもよい。底部電極１３２は、複数の層を有してもよく、例えば、層１３６および層１４０を有してもよい。いくつかの実施の形態において、層１４０は、ＡｌＣｕ層であってもよく、層１３６はタングステン（Ｗ）層であってもよい。
ＢＡＷ共振器１００は、圧電層１１６および底部電極１３２に接続される反射体１４４をさらに含んでもよい。反射体１４４は、二酸化シリコン（ＳｉＯ２）などの誘電性要素１４８と、タングステンなどの導電性要素１５２とが交互に重なった層であってもよい。いくつかの実施の形態において、反射体１４４は、ブラッグ反射器であってもよい。
いくつかの実施の形態に係るＢＡＷ共振器１００を構成する層の厚さは、図１に示される。具体的には、上部電極１２８は、約２００ｎｍの厚さを有してもよく、圧電層１１６は、約１９００ｎｍの厚さを有してもよく、層１３６、１４０のそれぞれは、約７０ｎｍと約１９０ｎｍの厚さを有してもよい。反射体１４４の厚さは、関心のある周波数範囲のために調整されてもよい。いくつかの実施の形態において、底部電極１３２と導電層１５２の間の誘電層１４８の厚さは、約８９０ｎｍであってもよく、上部導電層１５２の厚さは約５７０ｎｍであってもよく、導電層１５２の間の誘電層１４８の厚さは、約５５０ｎｍであってもよく、底部導電層１５２の厚さは、約８２０ｎｍであってもよく、底部導電層１５２の下の誘電層１４８の厚さは、約７００ｎｍであってもよい。これらの厚さは、共振器の性能を調整し、特定の実施の形態における目標を達成するために、異なる実施の形態において変更されてもよい。
本開示の実施の形態は、外部領域１１２のカットオフ周波数または反共振周波数ｆＥｘｔを、アクティブ領域１０４の反共振周波数ｆｐに、ｆＥｘｔ＞ｆｐの条件で近づけることによりもたらされるＢＯモードの副作用なしに、もしくは、ＢＯモードの副作用を少なくして高レベルの疑似モード抑制を提供する。これは、アクティブ領域１０４の各層が、外部領域１１２において音響的に同様の層を有することを確保することで、部分的に実現されうる。ある層が別の層と音響的に同様でありうるとは、両者が同様の音響インピーダンスを有する場合である。いくつかの実施の形態において、外部領域における音響インピーダンスＺｅｘｔと、アクティブ領域における音響インピーダンスＺａｃｔとは、０．７＜Ｚｅｘｔ／Ｚａｃｔ＜１．３であれば同様とみなされうる。
この目的を達成するために、ＢＡＷ共振器１００は、上部電極１２８と同様の音響インピーダンスを有する延長部１２８’と、底部電極１３２と同様の音響インピーダンスを有する延長部１３２’と、反射体１４４を構成する層１５２と同様の音響インピーダンスを有する延長部１５２’とをさらに有してもよい。延長部１２８’および１３２’は、圧電層１１６の表面１２０および１２４のそれぞれと接続されてもよい。
ＢＡＷ共振器１００の延長部は、外部領域１１２とＢＯ領域１０８の境界におけるモードマッチングを改善し、その結果、伝搬波からエバネッセント波への横波のスムーズな遷移をもたらす。このようなスムーズな遷移は、幅および質量に関して、あまりはっきりとしないＢＯ領域１０８の導入を通じて達成されうる。これは、より明白なＢＯ領域を有することにとにより生じ得たＢＯモードの特徴を低減または除去する。
ＢＡＷ共振器１００において、電極におけるタングステンの存在は、高いカップリングを得るために望ましいかもしれない。しかしながら、タングステンと音響的に同様な誘電性材料は、限られているかもしれないし、存在しないかもしれない。したがって、本開示の実施の形態は、タングステンを有しないいくつかの電極、例えば、上部電極１２８と、タングステンを有する他の電極、例えば、下部電極１３２とを提供する。タングステンを有しない層、例えば、上部電極１２８のために、音響的に同様の誘電性材料が外部領域１１２、例えば１２８’に存在してもよい。外部領域１２８’は、アルミニウム銅と音響的に同様の誘電性材料でありうる、二酸化シリコンで構成されてもよい。
タングステンを有する層、例えば、下部電極１３２および層１５２のために、これらの層は、外部領域１１２の中へ延びてもよい。これらのケースにおいて、外部領域１１２に含まれる層の一部は、延長部とみなしてもよい。外部領域１１２の中へ延びる特定の層の長さは、異なっていてもよい。いくつかの実施の形態において、底部電極１３２および層１５２は、外部領域１１２の中へ約２−３μｍ延びてもよい。
アクティブ領域１０４および外部領域１１２の音響的類似性の結果、外部領域１１２の反共振周波数は、アクティブ領域１０４の反共振周波数と同様となりうる。外部領域１１２の反共振周波数とアクティブ領域１０４の反共振周波数の差を示しうる値ΔｆＥｘｔは、電極１２８および１３２と反射体１４４の最上位の導電層１５２の相対的な厚さを調整することと、ＢＯの質量負荷を外部領域１１２に延ばすまたは延ばさないこと（詳細は後述する）と、により調整されうる。ＢＡＷ共振器１００は、図示される寸法を有する場合、約５７ＭＨｚのΔｆＥｘｔを有するかもしれない。対照的に、延長部１２８’および１３２’を含まないＢＡＷ共振器は、１８３ＭＨｚのΔｆＥｘｔを有するかもしれない。
ＢＯ領域１０８の特性は、ＢＯ領域１０８の共振周波数とアクティブ領域１０４の共振周波数との差を示しうるΔｆＢＯと、ＢＯ領域の幅を示しうるＷＢＯとを含んでよい。ＢＡＷ共振器１００は、他のＢＡＷ共振器と比較してより低いＷＢＯおよびΔｆＢＯを有してもよく、その結果、低減されたＢＯモードを有する、増大したレベルの疑似モード抑制を提供してもよい。いくつかの実施の形態において、ＢＡＷ共振器１００は、約４０ＭＨｚのΔｆＢＯ（延長部のない同様のデザインを有するＢＡＷ共振器における６０ＭＨｚのΔｆＢＯと比較される）を有してもよく、約２μｍのＷＢＯ（延長部のない同様のデザインを有するＢＡＷ共振器における３．２５μｍのＷＢＯと比較される）を有してもよい。
ＢＡＷ共振器１００は、質量負荷１５４を含んでもよい。この実施の形態において、質量負荷１５４は、ＢＯ領域１０８および外部領域１１２の双方に配置されてもよく、上部電極１２８および延長部１２８’に接続されてもよい。他の実施の形態において、例えば図３に示すように、質量負荷はＢＯ領域のみに配置されてもよい。いくつかの実施の形態において、質量負荷は、周波数シフトΔｆＥｘｔを低減するために外部領域の中へ延びてもよい。
質量負荷３３０は、製造上利用可能でデザインに適した、いかなる材料であってもよい。材料の選択により、効果的に疑似モードを抑制するための、適切な周波数シフトΔｆＢＯの実現に望ましい質量負荷３３０の厚さが設定される。図１に示される厚さは、５０ｎｍである。しかしながら、この厚さは、他の実施の形態において変化してもよい。いくつかの実施の形態において、材料は、下に位置する延長部１２８’の材料と同じであってもよく、つまり、この実施の形態においてＳｉＯ２であってもよい。しかしながら、他の実施の形態において、材料は異なってもよい。
ＢＡＷ共振器１００のより小さいΔｆＢＯは、他のＢＡＷ共振器と比較した場合、より少ないＢＯ質量を有することに対応する。したがって、質量負荷１５４を、質量密度がより低い材料で作ることができ、もしくは、厚さがより低い値となる方向に調整されるかもしれない。
図２は、いくつかの実施の形態に係る共振器の性能を示すグラフ２００である。線２０４は、ＢＯ領域を有しないＢＡＷ共振器の電気的応答を示す。図示されるように、共振器のバンドパス内において、疑似モードの痕跡が存在する。線２０８は、望ましい疑似モード抑制のために設定されたＢＯの幅および質量を有するものの、本開示の実施の形態にて示唆されるような延長部を有しないＢＯ領域を含むＢＡＷ共振器の電気的応答を示す。共振器のバンドパス内において疑似モードは抑制されているが、約１．９６ＧＨｚにおいて生成されるＢＯモードが存在する。このＢＯモードは、ＢＡＷ共振器が内部に用いられるフィルタのバンドパス中にあるかもしれないし、その結果、フィルタ特性の低下につながるかもしれない。
線２１２は、いくつかの実施の形態に係るＢＡＷ共振器１００の特性を示す。外部領域に延長部が設けられる場合、ＢＡＷ共振器１００は、例えば線２０８に関連付けられるＢＡＷ共振器において用いられるＢＯ領域と比べてより薄くより軽いＢＯ領域を用いて、付随するＢＯモードなしに、望ましい疑似モード抑制が実現可能となる。
図３は、本開示のいくつかの実施の形態に係るＢＡＷ共振器を示す。ＢＡＷ共振器３００は、ＢＡＷ共振器１００と同様であってもよく、別途言及するものを除いて、１の位および１０の位の値が同じ符号を有する構成要素は同様であってもよい。例えば、反射体３４４は、反射体１４４と同様であってもよい。
ＢＡＷ共振器３００において、上部電極３２８は、ＡｌＣｕ層の代わりに、モリブデン（Ｍｏ）層であってもよい。上部電極３２８は、酸化ハフニウム層でありうる延長部３２８’とともに平坦化されてもよい。これは、ＨｆＯ２とＭｏの音響的類似性による。ＢＡＷ共振器３００は、ＢＯ領域３０８において上部電極３２８と接続される質量負荷３５４を含んでもよい。
ＢＡＷ共振器３００は、上部電極３２８、底部電極３３２および圧電層３１６の厚さを適切に調整することにより、ＢＡＷ共振器１００の共振周波数と同様の共振周波数を有してもよい。具体的には、上部電極３２８は、約２１５ｎｍの厚さを有してもよく、圧電層３１６は、約１２００ｎｍの厚さを有してもよく、層３３６および３４０は、約１８４ｎｍおよび約１００ｎｍの厚さをそれぞれ有してもよい。反射体３４４の各層は、関心のある周波数範囲に既に調整されているため、変更されなくてもよい。
ＢＡＷ共振器３００は、約１９６ＭＨｚのΔｆＥｘｔ（延長部のない同様のデザインを有するＢＡＷ共振器における３８７ＭＨｚのΔｆＥｘｔと比較される）を有してもよく、約４０ＭＨｚのΔｆＢＯ（延長部のない同様のデザインを有するＢＡＷ共振器における５０ＭＨｚのΔｆＢＯと比較される）を有してもよく、約２μｍのＷＢＯ（延長部のない同様のデザインを有するＢＡＷ共振器における３．５μｍのＷＢＯと比較される）を有してもよい。
図４は、本開示におけるいくつかの実施の形態に係るＢＡＷ共振器４００を示す。ＢＡＷ共振器４００は、ＢＡＷ共振器３００と同様であってもよく、別途言及するものを除いて、１の位および１０の位の値が同じ符号を有する構成要素は同様であってもよい。
ＢＡＷ共振器４００は、ＢＡＷ共振器３００と同様に、Ｍｏ層である上部電極４２８と、ＨｆＯ２層である延長部４２８’とを含んでもよい。しかしながら、ＢＡＷ共振器４００の外部領域４１２における反共振周波数は、電極の相対的な厚さを調整することにより、ＢＡＷ共振器３００と比べて、アクティブ領域４０４の反共振周波数に近づくように変更されてもよい。具体的には、上部電極４２８の厚さを約２００ｎｍに設定し、層４３６の厚さを約１７０ｎｍに設定し、層４４０の厚さを約２５０ｎｍに設定することにより、ＢＡＷ共振器４００は、約４９ＭＨｚのΔｆＥｘｔを有してもよい。ＢＡＷ共振器４００は、約１３０ＭＨｚのΔｆＢＯおよび約０．２５μｍのＷＢＯを有してもよい。
本実施の形態において、質量負荷４５４は、ＨｆＯ２である下に位置する延長部４２８’の材料と異なる材料であってもよい。仮にＨｆＯ２を質量負荷４５４として用いると、望ましいＢＯ周波数シフトとして、例えば１３０ＭＨｚを実現するために、より大きな質量負荷が必要となるかもしれない。合理的なＢＯの厚さを用いてこのような大きな周波数シフトを得るためには、むしろ、タングステンのような、より高い質量密度を有する材料が用いられるかもしれない。タングステンの質量負荷４５４は、ＢＯ延長部と延長部４３２’との間でのキャパシタンスの生成を避けるために、外部領域１１２の中へ延長されないであろう。
図５は、いくつかの実施の形態に係るＢＡＷ共振器を製造する工程５００を示すフローチャートである。ここで製造されるＢＡＷ共振器は、ＢＡＷ共振器１００、３００または４００であってもよい。
５０４において、工程５００は、圧電層を形成するステップを含んでもよい。圧電層は、圧電層１１６、３１６または４１６であってもよい。圧電層は、窒化アルミニウムで構成されてもよい。
５０８において、工程５００は、圧電層の第１表面および第２表面のそれぞれの上に、第１電極および第２電極を形成するステップを含んでもよい。形成される電極は、上部電極１２８、３２８または４２８などの上部電極と、底部電極１３２、３３２または４３２などの底部電極であってもよい。第１電極および第２電極は、ＡｌＣｕまたはＭｏなどであって、これらに限定されない導電性材料で構成されてもよい。
５０８において、工程５００は、圧電層の第１表面および第２表面のそれぞれの上に、第１延長部および第２延長部を形成するステップをさらに含んでもよい。形成される延長部は、延長部１２８’、３２８’または４２８’などの上部電極に対応する延長部、もしくは、延長部１３２’、３３２’または４３２’などの底部電極に対応する延長部であってもよい。延長部は、上述したように、アクティブ領域の延長部に対応する部分と同様の音響インピーダンスを有する材料で構成されてもよい。延長部は、ＳｉＯ２などの誘電性材料またはＡｌＣｕやＷなどの導電性材料で構成されてもよい。
５１２において、工程５００は、反射体を形成するステップを含んでもよい。反射体は、反射体１４４、３４４または４４４であってもよい。延長部は、Ｗなどの導電性材料と、ＳｉＯ２などの誘電性材料とが交互に積み重ねられる層により構成されてもよい。
工程５００の種々の形成ステップは、いかなる種類の適切な材料、厚さまたは方法を用いて実現されてもよい。いくつかの実施の形態において、形成工程は、蒸着（例えば、化学気相蒸着や、物理気相蒸着など）や、成長、供給（provision）などであって、これらに限られない方法を含んでもよい。形成ステップは、図５に示される順序でなされてもよいし、別の順序でなされてもよい。例えば、いくつかの実施の形態において、形成ステップは、全体として逆順で実施されてもよい。言いかえれば、最初に反射体が形成され、次に底部電極およびその延長部が形成され、次に圧電層が形成され、次に上部電極およびその延長部が形成され、次に質量負荷が形成されてもよい。
ここに図示され記載される実施の形態は、ＢＡＷ共振器を構成する要素の特定の組み合わせや取り合わせを提供するが、これらは例示であり、これらに制限されるものではない。開示されるコンセプトは、ＢＯ領域を通じたアクティブ領域と外部領域との間のモードマッチングを提供する幅広い種類のＢＡＷ共振器のデザインに適用される。ここに理解され記載されるように、モードマッチングは、音響的に対応する部分を有するアクティブ領域の各層を外部領域の中へ延ばすことにより実現することができる。
上述の実施の形態における電極は、デザインの目的に依存した、いかなる導電性材料から作られる単層または多層とすることができる。特定の実施の形態は、特定の層数および構成を有する電極を示したが、本開示はより広く適用される。例えば、いくつかの実施の形態は、ＡｌＣｕ／Ｍｏの底部電極と、ＡｌＣｕの上部電極を有するＢＡＷ共振器を含んでもよい。この場合、ＳｉＯ２／ＨｆＯ２層の延長部は、底部電極に対応してもよく、ＳｉＯ２の延長部は上部電極に対応してもよい。底部電極に対応する延長部は、底部電極と同じ材料、つまり、ＡｌＣｕ／Ｍｏであってもよい。いくつかの実施の形態において、底部電極の延長部と上部電極をプロービングパッドに接続するために用いられうる上部電極配線との間の寄生容量を低減するために、延長部は、ＡｌＣｕ／Ｍｏに音響的に対応する誘電体で構成されることが望ましいかもしれない。
いくつかの実施の形態において、アクティブ領域の電極材料に音響的に対応する誘電体を提供することは難しいかもしれない。例えば、アクティブ領域の電極がタングステンまたは他の導電性材料を含み、非常に高い音響インピーダンスを有するときである。これらの実施の形態において、延長部は、少なくとも同様の音響インピーダンスを持つ延長部を有するという要求を満たすために、電極と同じ材料で構成されもよい（この場合、音響インピーダンスは同じになるであろう）。
図６は、いくつかの実施の形態に係る無線通信装置６００を示す。無線通信装置６００は、少なくとも図示されるように接続される、アンテナ構造６０４、アンテナスイッチモジュール（ＡＳＭ）６０８、フィルタ６１２、パワー増幅器（ＰＡ）６１６、送受信機６２０、プロセッサ６２４およびメモリ６２８を有してもよい。
アンテナ構造６０４は、無線周波数（ＲＦ）信号を無線で送信または受信するための一以上のアンテナを含んでもよい。アンテナ構造６０４は、アンテナ構造をフィルタ６１２またはＰＡ６１６に選択的に接続するために動作するＡＳＭ６０８と接続されてもよい。入力されるＲＦ信号を受信する場合、ＡＳＭ６０８は、アンテナ構造６０４をフィルタ６１２に接続してもよい。フィルタ６１２は、ＢＡＷ共振器１００、３００または４００のような、一以上のＢＡＷ共振器を含んでもよい。いくつかの実施の形態において、フィルタ６１２は、複数のＢＡＷ共振器を有する第１の直列ＢＡＷ共振器と、複数のＢＡＷ共振器を有する第２の分岐ＢＡＷ共振器とを含んでもよい。フィルタ６１２は、ＡＳＭ６０８から受信するＲＦ信号をフィルタし、あらかじめ決められたバンドパスに含まれるＲＦ信号の一部を送受信機６２０に通過させてもよい。
出力されるＲＦ信号を送信する場合、ＡＳＭ６０８は、アンテナ構造６０４をＰＡ６１６に接続してもよい。ＰＡ６１６は、送受信機６２０からＲＦ信号を受信し、ＲＦ信号を増幅し、無線伝送のためにＲＦ信号をアンテナ構造６０４に提供してもよい。
プロセッサ６２４は、無線通信装置６００の全体的な動作を制御するために、メモリ６２８に記憶される基本的なＯＳ（operating system）プログラムを実行してもよい。例えば、プロセッサ６２４は、送受信機６２０による信号の受信および送信を制御してもよい。プロセッサ６２４は、メモリ６２８に常駐する他のプロセスやプログラムを実行する能力を有してもよく、実行するプロセスの要求に応じて、データをメモリ６２８に移動したり、メモリ６２８から取り出したりしてもよい。
送受信機６２０は、送信用データ（例えば、音声データ、ウェブデータ、Ｅメール、通信用データなど）をプロセッサ６２４から取得し、出力用データを意味するＲＦ信号を生成し、ＲＦ信号をＰＡ６１６に供給してもよい。逆に、送受信機６２０は、入力用データを意味するＲＦ信号をフィルタ６１２から受信してもよい。送受信機６２０は、ＲＦ信号を処理し、入力される信号をさらなる処理のためにプロセッサ６２４に送信してもよい。
種々の実施の形態において、無線通信装置６００は、携帯電話、ページングデバイス、パーソナルデジタルアシスタント、テキストメッセンジャー装置、ポータブルコンピュータ、デスクトップコンピュータ、基地局、加入者局、アクセスポイント、レーダ、衛星通信装置、その他、これらに限定されないＲＦ信号を無線により送受信できるいかなる他の装置であってもよい。
当業者であれば、無線通信装置６００が例示として示されており、簡潔性および明確性のため、無線通信装置６００の大半の構成および動作が、実施の形態の理解のために必要とされる程度に示され、記載されていることが認識されるであろう。種々の実施の形態は、無線通信装置６００に関連し、具体的なニーズに従う適切な目的を実行する、いかなる適切な要素または要素の結合を考慮する。さらに言えば、無線通信装置６００は、具体的に実施されうる種類の装置に限定されるように解釈すべきではないことが理解されよう。
種々の実施例は、以下に記載される。
実施例１は、強固に固定されたバルク弾性波共振器を含む。このバルク弾性波共振器は、内部領域、境界領域および外部領域と、内部領域、境界領域および外部領域に設けられる圧電層と、内部領域および境界領域に設けられ、圧電層の第１表面と接続される第１電極と、外部領域に設けられ、圧電層の第１表面と接続され、少なくとも第１電極の音響インピーダンスと同様の音響インピーダンスを有する延長部と、圧電層の第１表面に対向する第２表面と接続される第２電極と、を備える。
実施例２は、実施例１に記載の強固に固定されたバルク弾性波共振器を含み、第１電極は、上部電極であり、アルミニウム銅を備え、延長部は、酸化シリコンを備える。
実施例３は、実施例２に記載の強固に固定されたバルク弾性波共振器を含み、第１電極は、アルミニウム銅により構成される。
実施例４は、実施例１に記載の強固に固定されたバルク弾性波共振器を含み、第１電極は、上部電極であり、モリブデンを備え、延長部は、酸化ハフニウムを備える。
実施例５は、実施例４に記載の強固に固定されたバルク弾性波共振器を含み、第１電極は、モリブデンにより構成される。
実施例６は、実施例１に記載の強固に固定されたバルク弾性波共振器を含み、延長部は第１延長部であり、第１電極は上部電極であり、第２電極は底部電極であり、外部領域に設けられ、圧電層の第２表面に直接接続され、少なくとも第２電極の音響インピーダンスと同様の音響インピーダンスを有する第２延長部をさらに備える。
実施例７は、実施例６に記載の強固に固定されたバルク弾性波共振器を含み、第２延長部および第２電極の双方は、タングステン層およびアルミニウム銅層を含む。
実施例８は、実施例７に記載の強固に固定されたバルク弾性波共振器を含み、上部電極は、約２００ｎｍの厚さを有するアルミニウム銅を備え、タングステン層は、約７０ｎｍの厚さを有し、アルミニウム銅層は、約１９０ｎｍの厚さを有する。
実施例９は、実施例８に記載の強固に固定されたバルク弾性波共振器を含み、アクティブ領域の反共振周波数との差は、約５７ＭＨｚである。
実施例１０は、実施例８に記載の強固に固定されたバルク弾性波共振器を含み、境界領域の共振周波数と、アクティブ領域の共振周波数との差は、約４０ＭＨｚであり、境界領域の幅は、約２．０μｍである。
実施例１１は、実施例８に記載の強固に固定されたバルク弾性波共振器を含み、上部電極は、モリブデンを備え、約２１５ｎｍの厚さを有し、圧電層は、約１２００ｎｍの厚さを有し、タングステン層は、約１８４ｎｍの厚さを有し、アルミニウム銅層は、約１００ｎｍの厚さを有する。
実施例１２は、実施例１１に記載の強固に固定されたバルク弾性波共振器を含み、外部領域の反共振周波数と、アクティブ領域の反共振周波数との差は、約１９６ＭＨｚである。
実施例１３は、実施例１１に記載の強固に固定されたバルク弾性波共振器を含み、境界領域の共振周波数と、アクティブ領域の共振周波数との差は、約４０ＭＨｚであり、境界領域の幅は、約２．０μｍである。
実施例１４は、実施例８に記載の強固に固定されたバルク弾性波共振器を含み、上部電極は、モリブデンを備え、約２００ｎｍの厚さを有し、圧電層は、約１２００ｎｍの厚さを有し、タングステン層は、約１７０ｎｍの厚さを有し、アルミニウム銅層は、約２５０ｎｍの厚さを有し、外部領域の反共振周波数と、アクティブ領域の反共振周波数との差は、約４９ＭＨｚであり、境界領域の共振周波数と、アクティブ領域の共振周波数との差は、約１３０ＭＨｚであり、境界領域の幅は、約０．２５μｍである。
実施例１５は、実施例８に記載の強固に固定されたバルク弾性波共振器を含み、圧電層に接続される酸化シリコンに設けられる、複数のタングステン層を有する反射体をさらに備える。
実施例１６は、強固に固定されたバルク弾性波共振器を含み、延長部は、誘電性の材料である。
実施例１７は、実施例１に記載の強固に固定されたバルク弾性波共振器を含み、第１電極または第２電極を含む上部電極と、境界領域にて、上部電極と接続される質量負荷と、をさらに備える。
実施例１８は、実施例１７に記載の強固に固定されたバルク弾性波共振器を含み、上部電極は、第１電極を含み、質量負荷は、外部領域にて延長部とさらに接続される。
実施例１９は、システムを含む。このシステムは、無線周波数（ＲＦ）信号を送信および受信する送受信機と、送受信機に接続され、送受信機に提供されるＲＦ信号をフィルタするように構成されるフィルタと、送受信機に接続され、送受信機から受信するＲＦ信号を増幅するように構成されるパワー増幅器と、無線でＲＦ信号を送信および受信するためのアンテナ構造と、アンテナ構造をフィルタおよびパワー増幅器に選択的に接続するためのアンテナスイッチと、を備える。フィルタは、バルク弾性波（ＢＡＷ）共振器を含み、ＢＡＷ共振器は、圧電材料に接続される第１電極および第２電極と、第１電極に隣接し、少なくとも第１電極の音響インピーダンスと同様の音響インピーダンスを有する延長部と、を有する。
実施例２０は、実施例１９に記載のシステムを含み、第１電極は、アルミニウム銅を備える上部電極であり、延長部は、酸化シリコンを備える。
実施例２１は、実施例１９に記載のシステムを含み、第１電極は、モリブデンを備える上部電極であり、延長部は、酸化ハフニウムを備える。
実施例２２は、実施例１９に記載のシステムを含み、第１電極は、アルミニウム銅層およびタングステン層を備える底部電極であり、延長部は、アルミニウム銅層およびタングステン層を備える。
実施例２３は、実施例１９に記載のシステムを含み、ＢＡＷ共振器は、アクティブ領域、境界領域および外部領域を備え、延長部は、外部領域に設けられる。
実施例２４は、バルク弾性波（ＢＡＷ）共振器の製造方法を含む。この方法は、第１表面および第２表面を有する圧電層を形成するステップと、圧電層の第１表面に第１電極を形成するステップと、圧電層の第２表面に第２電極を形成するステップと、第１電極と音響的に同様である延長部を、第１電極に隣接して第１表面に形成するステップと、を備える。
実施例２５は、実施例２４に記載の方法を含み、アルミニウム銅の第１電極を形成するステップと、酸化シリコンの延長部を形成するステップと、をさらに備える。
実施例２６は、実施例２４に記載の方法を含み、モリブデンの第１電極を形成するステップと、酸化ハフニウムの延長部を形成するステップと、をさらに備える。
実施例２７は、実施例２４に記載の方法を含み、延長部は、第１延長部であり、第２電極に隣接して圧電層の第２表面に第２延長部を形成するステップをさらに備え、第１延長部および第２延長部は、ＢＡＷ共振器の外部領域にある。
本開示は、上述の実施の形態に関して記載されているが、本開示の範囲を逸脱しない限りにおいて、同様の目的を実現すると考えられる幅広い種類の代替的および／または等価な実施の形態または実施により、上述した特定の実施の形態が置換されうることは、当業者にとって明らかであろう。当業者であれば、本開示が示唆するところにより、幅広い種類の実施の形態が実施されうることは容易に理解できるであろう。本記載は、制限的に考慮されるのではなく、例示としてみなされることを意図する。

Claims (28)

  1. 強固に固定されたバルク弾性波（ＢＡＷ）共振器であって、
    内部領域と、外部領域と、前記内部領域と前記外部領域の間の境界領域と、
    前記内部領域、前記境界領域および前記外部領域に設けられるブラッグ反射器と、
    前記ブラッグ反射器の上の複数の層であって、タングステンを備える第１電極とタングステンを備えない第２電極との間の圧電層を含み、前記圧電層が前記内部領域、前記境界領域および前記外部領域に設けられ、前記第２電極が前記内部領域および前記境界領域に設けられ、前記第２電極の側端が前記境界領域と前記外部領域の境界を定義する複数の層と、
    前記複数の層の上の前記境界領域の上に設けられるが前記内部領域の上に設けられない質量負荷であって、前記質量負荷の側端が前記境界領域と前記内部領域の境界を定義する質量負荷と、
    前記外部領域内で前記圧電層に接触して存在し、前記第２電極の前記側端に直接接続される延長部であって、前記質量負荷の下にあり、前記第２電極とは異なる材料を備え、前記第２電極の音響インピーダンスと少なくとも同様の音響インピーダンスを有する延長部と、を備える強固に固定されたＢＡＷ共振器。
  2. 電気的応答が前記質量負荷に起因するバンドパス外の境界リングモードを有しない、請求項１に記載の強固に固定されたＢＡＷ共振器。
  3. 前記電気的応答は、横方向弾性波に起因する前記バンドパス内の擬似モードを有しない、請求項２に記載の強固に固定されたＢＡＷ共振器。
  4. 前記第１電極は、前記内部領域から前記境界領域を通って前記外部領域まで延在し、前記第２電極は、前記外部領域まで延在しない、請求項１に記載のＢＡＷ共振器。
  5. 電気的応答が前記質量負荷に起因するバンドパス外の境界リングモードを有しない、請求項４に記載の強固に固定されたＢＡＷ共振器。
  6. 前記電気的応答は、横方向弾性波に起因する前記バンドパス内の擬似モードを有しない、請求項５に記載の強固に固定されたＢＡＷ共振器。
  7. 前記第１電極は、非タングステン層と前記圧電層の間にタングステン層が存在するようタングステン層および非タングステン層を備える、請求項１に記載の強固に固定されたＢＡＷ共振器。
  8. 前記第１電極は、前記内部領域から前記境界領域を通って前記外部領域まで延在し、前記第２電極は、前記外部領域まで延在しない、請求項７に記載のＢＡＷ共振器。
  9. 電気的応答が前記質量負荷に起因するバンドパス外の境界リングモードを有しない、請求項８に記載の強固に固定されたＢＡＷ共振器。
  10. 前記電気的応答は、横方向弾性波に起因する前記バンドパス内の擬似モードを有しない、請求項９に記載の強固に固定されたＢＡＷ共振器。
  11. 前記第１電極は、前記ブラッグ反射器と前記圧電層の間に存在する、請求項１に記載の強固に固定されたＢＡＷ共振器。
  12. 前記延長部は、酸化シリコンおよび酸化ハフニウムで構成される群の少なくとも一つを備える、請求項１に記載の強固に固定されたＢＡＷ共振器。
  13. 前記第２電極は、モリブデンを備え、前記延長部は、酸化ハフニウムを備える、請求項１に記載の強固に固定されたＢＡＷ共振器。
  14. 前記第２電極は、アルミニウム銅を備え、前記延長部は、酸化シリコンを備える、請求項１に記載の強固に固定されたＢＡＷ共振器。
  15. 前記延長部の音響インピーダンスは、前記第２電極の音響インピーダンスの約７０％〜約１３０％である、請求項１に記載の強固に固定されたＢＡＷ共振器。
  16. 強固に固定されたバルク弾性波（ＢＡＷ）共振器であって、
    内部領域と、外部領域と、前記内部領域と前記外部領域の間の境界領域と、
    前記内部領域、前記境界領域および前記外部領域に設けられる圧電層と、
    前記内部領域および前記境界領域に設けられ、前記圧電層の第１表面と接続される上部電極であって、前記上部電極の側端が前記境界領域と前記外部領域の境界を定義する上部電極と、
    前記外部領域に設けられ、前記圧電層の前記第１表面と接続され、前記上部電極とは異なる材料を備え、前記上部電極の音響インピーダンスと少なくとも同様の音響インピーダンスを有する第１延長部と、
    前記上部電極および前記第１延長部の上方において前記境界領域の上に設けられるが前記内部領域の上に設けられない質量負荷であって、前記質量負荷の側端が前記境界領域と前記内部領域の境界を定義する質量負荷と、
    前記圧電層の前記第１表面に対向する第２表面と接続される下部電極と、
    前記外部領域に設けられ、前記圧電層の前記第２表面と直接接続され、前記下部電極の音響インピーダンスと少なくとも同様の音響インピーダンスを有する第２延長部と、を備え、
    前記第２延長部および前記下部電極の双方は、タングステン層およびアルミニウム銅層を含み、
    前記上部電極は、アルミニウム銅を備え、約２００ｎｍの厚さを有し、前記タングステン層は、約７０ｎｍの厚さを有し、前記アルミニウム銅層は、約１９０ｎｍの厚さを有する、強固に固定されたＢＡＷ共振器。
  17. 前記外部領域の反共振周波数と前記内部領域の反共振周波数との差は、約５７ＭＨｚである、請求項１６に記載の強固に固定されたＢＡＷ共振器。
  18. 前記境界領域の共振周波数と前記内部領域の共振周波数との差は、約４０ＭＨｚであり、前記境界領域の幅は、約２．０μｍである、請求項１６に記載の強固に固定されたＢＡＷ共振器。
  19. 前記圧電層と接続する酸化シリコン内に設けられる複数のタングステン層を有する反射体をさらに備える、請求項１６に記載の強固に固定されたＢＡＷ共振器。
  20. 強固に固定されたバルク弾性波（ＢＡＷ）共振器であって、
    内部領域と、外部領域と、前記内部領域と前記外部領域の間の境界領域と、
    前記内部領域、前記境界領域および前記外部領域に設けられる圧電層と、
    前記内部領域および前記境界領域に設けられ、前記圧電層の第１表面と接続される上部電極であって、前記上部電極の側端が前記境界領域と前記外部領域の境界を定義する上部電極と、
    前記外部領域に設けられ、前記圧電層の前記第１表面と接続され、前記上部電極とは異なる材料を備え、前記上部電極の音響インピーダンスと少なくとも同様の音響インピーダンスを有する第１延長部と、
    前記上部電極および前記第１延長部の上方において前記境界領域の上に設けられるが前記内部領域の上に設けられない質量負荷であって、前記質量負荷の側端が前記境界領域と前記内部領域の境界を定義する質量負荷と、
    前記圧電層の前記第１表面に対向する第２表面と接続される下部電極と、
    前記外部領域に設けられ、前記圧電層の前記第２表面と直接接続され、前記下部電極の音響インピーダンスと少なくとも同様の音響インピーダンスを有する第２延長部と、を備え、
    前記第２延長部および前記下部電極の双方は、タングステン層およびアルミニウム銅層を含み、
    前記上部電極は、モリブデンを備え、約２１５ｎｍの厚さを有し、前記圧電層は、約１２００ｎｍの厚さを有し、前記タングステン層は、約１８４ｎｍの厚さを有し、前記アルミニウム銅層は、約１００ｎｍの厚さを有する、強固に固定されたＢＡＷ共振器。
  21. 前記外部領域の反共振周波数と前記内部領域の反共振周波数との差は、約１９６ＭＨｚである、請求項２０に記載の強固に固定されたＢＡＷ共振器。
  22. 前記境界領域の共振周波数と前記内部領域の共振周波数との差は、約４０ＭＨｚであり、前記境界領域の幅は、約２．０μｍである、請求項２０に記載の強固に固定されたＢＡＷ共振器。
  23. 強固に固定されたバルク弾性波（ＢＡＷ）共振器であって、
    内部領域と、外部領域と、前記内部領域と前記外部領域の間の境界領域と、
    前記内部領域、前記境界領域および前記外部領域に設けられる圧電層と、
    前記内部領域および前記境界領域に設けられ、前記圧電層の第１表面と接続される上部電極と、
    前記外部領域に設けられ、前記圧電層の前記第１表面と接続され、前記上部電極とは異なる材料を備え、前記上部電極の音響インピーダンスと少なくとも同様の音響インピーダンスを有する第１延長部と、
    前記上部電極および前記第１延長部の上方において前記境界領域の上に設けられるが前記内部領域の上に設けられない質量負荷であって、前記質量負荷の側端が前記境界領域と前記内部領域の境界を定義する質量負荷と、
    前記圧電層の前記第１表面に対向する第２表面と接続される下部電極と、
    前記外部領域に設けられ、前記圧電層の前記第２表面と直接接続され、前記下部電極の音響インピーダンスと少なくとも同様の音響インピーダンスを有する第２延長部と、を備え、
    前記第２延長部および前記下部電極の双方は、タングステン層およびアルミニウム銅層を含み、
    前記上部電極は、モリブデンを備え、約２００ｎｍの厚さを有し、
    前記圧電層は、約１２００ｎｍの厚さを有し、
    前記タングステン層は、約１７０ｎｍの厚さを有し、
    前記アルミニウム銅層は、約２５０ｎｍの厚さを有し、
    前記外部領域の反共振周波数と内部アクティブ領域の反共振周波数との差は、約４９ＭＨｚであり、
    前記境界領域の共振周波数と前記内部アクティブ領域の共振周波数との差は、約１３０ＭＨｚであり、
    前記境界領域の幅は、約０．２５μｍである、強固に固定されたＢＡＷ共振器。
  24. 無線周波数（ＲＦ）信号を送信および受信する送受信機と、
    前記送受信機に接続され、前記送受信機に提供されるＲＦ信号をフィルタするように構成されるフィルタと、
    前記送受信機に接続され、前記送受信機から受信するＲＦ信号を増幅するように構成されるパワー増幅器と、
    無線でＲＦ信号を送信および受信するためのアンテナ構造と、
    前記アンテナ構造を前記フィルタおよび前記パワー増幅器に選択的に接続するためのアンテナスイッチモジュールと、を備え、
    前記フィルタは、バルク弾性波（ＢＡＷ）共振器を含み、当該ＢＡＷ共振器は、
    内部領域と、外部領域と、前記内部領域と前記外部領域の間の境界領域と、
    前記内部領域、前記境界領域および前記外部領域に設けられるブラッグ反射器と、
    前記ブラッグ反射器の上の複数の層であって、タングステンを備える第１電極とタングステンを備えない第２電極との間の圧電層を含み、前記圧電層が前記内部領域、前記境界領域および前記外部領域に設けられ、前記第２電極が前記内部領域および前記境界領域に設けられ、前記第２電極の側端が前記境界領域と前記外部領域の境界を定義する複数の層と、
    前記複数の層の上の前記境界領域の上に設けられるが前記内部領域の上に設けられない質量負荷であって、前記質量負荷の側端が前記境界領域と前記内部領域の境界を定義する質量負荷と、
    前記外部領域内で前記圧電層に接触して存在し、前記第２電極の前記側端に直接接続される延長部であって、前記質量負荷の下にあり、前記第２電極とは異なる材料を備え、前記第２電極の音響インピーダンスと少なくとも同様の音響インピーダンスを有する延長部とを有する、システム。
  25. 前記ＢＡＷ共振器の電気的応答は、前記質量負荷に起因するバンドパス外の境界リングモードを有しない、請求項２４に記載のシステム。
  26. 前記ＢＡＷ共振器の前記電気的応答は、横方向弾性波に起因する前記バンドパス内の擬似モードを有しない、請求項２５に記載のシステム。
  27. 前記第１電極は、非タングステン層と前記圧電層の間にタングステン層が存在するようタングステン層および非タングステン層を備える、請求項２４に記載のシステム。
  28. 前記第１電極は、前記内部領域から前記境界領域を通って前記外部領域まで延在し、前記第２電極は、前記外部領域まで延在しない、請求項２７に記載のシステム。
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