(57)【要約】      （修正有）【課題】弾性表面波共振器は、携帯電話機の無線周波数フロントエンドにおける弾性表面波フィルタとして用いられ、無線周波数システムにおける設計仕様を満たす又は超える性能の弾性表面波共振器を提供する。【解決手段】弾性波デバイス１０は、サブ波長厚さの圧電層１２と、圧電層上のインターディジタルトランスデューサ電極１４と、弾性波の速度よりも大きなバルク速度の高速度層１６とを含む。高速度層は、反共振において弾性波が圧電層から漏洩するのを抑制することができる。【選択図】図１
2018074575.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
弾性波デバイスであって、
カット角が−１０°〜６０°のカット角範囲にある圧電層と、
前記圧電層上のインターディジタルトランスデューサ電極であって、波長λを有する弾性波を発生させるように構成されたインターディジタルトランスデューサ電極と、
前記弾性波の速度よりも高速のバルク速度を有する高速度層と
を含み、
前記インターディジタルトランスデューサ電極は厚さが０．０２λ〜０．１λの第１厚さ範囲にあり、
前記圧電層は厚さがλ未満であり、
前記高速度層は、反共振において前記弾性波が前記圧電層から漏洩するのを抑制するように構成される弾性波デバイス。
【請求項２】
前記高速度層と前記圧電層との間に温度補償層をさらに含む請求項１の弾性波デバイス。
【請求項３】
前記高速度層はシリコン層である請求項１の弾性波デバイス。
【請求項４】
前記圧電層はニオブ酸リチウム層を含む請求項１の弾性波デバイス。
【請求項５】
前記圧電層はタンタル酸リチウム層を含む請求項１の弾性波デバイス。
【請求項６】
前記インターディジタルトランスデューサ電極の厚さは０．０５λと０．１λとの間にある請求項１の弾性波デバイス。
【請求項７】
前記カット角は１５°〜３５°の範囲にある請求項１の弾性波デバイス。
【請求項８】
前記圧電層の厚さは０．３５λ〜０．８λの第２厚さ範囲にある請求項１の弾性波デバイス。
【請求項９】
前記インターディジタルトランスデューサ電極はアルミニウムを含む請求項１の弾性波デバイス。
【請求項１０】
前記高速度層は前記圧電層に貼り合わせられてこれと物理的に接触する請求項１の弾性波デバイス。
【請求項１１】
弾性波デバイスであって、
カット角が−１０°〜６０°のカット角範囲にあるニオブ酸リチウム層と、
前記ニオブ酸リチウム層上のインターディジタルトランスデューサ電極であって、波長λの弾性波を発生させるように構成されたインターディジタルトランスデューサ電極と、
前記弾性波の速度よりも高速のバルク速度を有する高速度層であって、反共振において前記弾性波が前記ニオブ酸リチウム層から漏洩するのを抑制するように構成された高速度層と、
前記高速度層と前記ニオブ酸リチウム層との間に配置された温度補償層と
を含み、
前記ニオブ酸リチウム層は厚さが０．３５λ〜０．８λの厚さ範囲にあり、
前記温度補償層は正の周波数温度係数を含み、
前記弾性波デバイスは、電気機械結合係数が少なくとも２６％となるように配列される弾性波デバイス。
【請求項１２】
前記温度補償層は二酸化シリコン層である請求項１１の弾性波デバイス。
【請求項１３】
前記温度補償層は厚さが０．５λ未満である請求項１１の弾性波デバイス。
【請求項１４】
前記カット角は−１０°〜３０°の範囲にある請求項１１の弾性波デバイス。
【請求項１５】
弾性波デバイスであって、
カット角が−１０°〜５０°の範囲にあるタンタル酸リチウム層と、
前記タンタル酸リチウム層上のインターディジタルトランスデューサ電極であって、波長λの弾性波を発生させるように構成されたインターディジタルトランスデューサ電極と、
前記弾性波の速度よりも高速のバルク速度を有する高速度層であって、反共振において前記弾性波が前記タンタル酸リチウム層から漏洩するのを抑制するように構成された高速度層と、
前記高速度層と前記タンタル酸リチウム層との間に配置された温度補償層と
を含み、
前記タンタル酸リチウム層は厚さがλ未満であり、
前記温度補償層は正の周波数温度係数を有する弾性波デバイス。
【請求項１６】
前記温度補償層は二酸化シリコン層である請求項１５の弾性波デバイス。
【請求項１７】
前記温度補償層は厚さが０．５λ未満である請求項１５の弾性波デバイス。
【請求項１８】
前記インターディジタルトランスデューサ電極は厚さが０．０２λ〜０．１λの第２厚さ範囲にある請求項１５の弾性波デバイス。
【請求項１９】
前記カット角は−１０°〜３０°の範囲にある請求項１５の弾性波デバイス。
【請求項２０】
前記タンタル酸リチウム層の厚さは０．２５λ〜０．８λの厚さ範囲にある請求項１５の弾性波デバイス。
【請求項２１】
弾性波デバイスであって、
カット角が−１０°〜６０°のカット角範囲にある圧電層と、
前記圧電層上のインターディジタルトランスデューサ電極であって、波長λの弾性波を発生させるように構成されたインターディジタルトランスデューサ電極と、
前記圧電層に物理的に接触する高速度層と
を含み、
前記圧電層は厚さが０．３５λ〜０．８λの厚さ範囲にあり、
前記高速度層のバルク速度は、前記弾性波の速度よりも高速である弾性波デバイス。
【請求項２２】
前記圧電層はニオブ酸リチウム層を含む請求項２１の弾性波デバイス。
【請求項２３】
前記圧電層はタンタル酸リチウム層を含む請求項２１の弾性波デバイス。
【請求項２４】
前記高速度層はシリコン層である請求項２１の弾性波デバイス。
【請求項２５】
前記カット角は−１０°〜３０°の範囲にある請求項２１の弾性波デバイス。
【請求項２６】
前記インターディジタルトランスデューサ電極は厚さが０．０２λ〜０．１λの第２厚さ範囲にある請求項２１の弾性波デバイス。
【請求項２７】
正の周波数温度係数を有する温度補償層をさらに含み、
前記インターディジタルトランスデューサ電極は前記温度補償層と前記圧電層との間に配置される請求項２１の弾性波デバイス。
【請求項２８】
前記温度補償層は厚さが０．５λ未満である請求項２７の弾性波デバイス。
【請求項２９】
弾性波デバイスであって、
カット角が−１０°〜６０°のカット角範囲にあるニオブ酸リチウム層と、
前記ニオブ酸リチウム層上のインターディジタルトランスデューサ電極であって、波長λの弾性波を発生させるように構成されたインターディジタルトランスデューサ電極と、
前記ニオブ酸リチウム層と物理的に接触するシリコン基板と
を含み、
前記ニオブ酸リチウム層は厚さが０．３５λ〜０．８λの厚さ範囲にある弾性波デバイス。
【請求項３０】
前記カット角は１５°〜３５°の範囲にある請求項２９の弾性波デバイス。
【請求項３１】
前記ニオブ酸リチウム層の厚さは０．４λ〜０．７５λの範囲にある請求項２９の弾性波デバイス。
【請求項３２】
前記インターディジタルトランスデューサ電極は厚さが０．０２λ〜０．１λの第２厚さ範囲にある請求項２９の弾性波デバイス。
【請求項３３】
正の周波数温度係数を有する温度補償層をさらに含み、
前記インターディジタルトランスデューサ電極は前記温度補償層と前記圧電層との間に配置される請求項２９の弾性波デバイス。
【請求項３４】
弾性波デバイスであって、
カット角が−１０°〜６０°のカット角範囲にある圧電層と、
前記圧電層上のインターディジタルトランスデューサ電極であって、波長λの弾性波を発生させるように構成されたインターディジタルトランスデューサ電極と、
反共振において前記弾性波が圧電層から漏洩するのを抑制するように構成されたシリコン層と、
正の周波数温度係数を有する温度補償層と
を含み、
前記圧電層は厚さが０．２５λ〜０．８λの厚さ範囲にあり、
前記圧電層は前記シリコン層と前記インターディジタルトランスデューサ電極との間に配置され、
インターディジタルトランスデューサ電極は前記温度補償層と前記圧電層との間に配置される弾性波デバイス。
【請求項３５】
前記温度補償層は厚さが０．５λ未満である請求項３４の弾性波デバイス。
【請求項３６】
前記温度補償層は二酸化シリコンを含む請求項３４の弾性波デバイス。
【請求項３７】
前記カット角は１５°と３５°との間にある請求項３４の弾性波デバイス。
【請求項３８】
前記インターディジタルトランスデューサ電極の厚さは０．０２λと０．１λとの間にある請求項３４の弾性波デバイス。
【請求項３９】
前記圧電層はニオブ酸リチウム層である請求項３４の弾性波デバイス。
【請求項４０】
前記シリコン層は前記圧電層に物理的に接触する請求項３４の弾性波デバイス。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本開示の実施形態は弾性波デバイスに関する。
【０００２】
優先権出願の相互参照
本願は、２０１６年１０月２０日に出願された「弾性波デバイス」との名称の米国仮特許出願第６２／４１０，８０４号の優先権の利益を主張し、その開示は全体が、ここに参照として組み入れられる。本願は、２０１６年１１月１７日に出願された「弾性波デバイス」との名称の米国仮特許出願第６２／４２３，７０５号の優先権の利益を主張し、その開示は全体が、ここに参照として組み入れられる。
【背景技術】
【０００３】
弾性波デバイスは、弾性表面波共振器を実装することができる。弾性表面波共振器は、圧電基板の上にインターディジタルトランスデューサ電極を含み得る。弾性表面波共振器は、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に弾性表面波を発生させることができる。弾性表面波共振器は弾性表面波フィルタを実装することができる。
【０００４】
弾性表面波共振器は、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、弾性表面波フィルタを含み得る。無線周波数システムのためにそのような設計仕様を満たす又は超える弾性表面波共振器を設計することは困難となり得る。
【発明の概要】
【０００５】
請求項に記載のイノベーションは、それぞれがいくつかの態様を有するが、そのいずれの一つも、望ましい属性を単独で担うわけではない。特許請求の範囲を制限することなく、本開示の顕著な特徴のいくつかを、ここに簡潔に述べる。
【０００６】
本開示の一つの側面は、圧電層、当該圧電層上のインターディジタルトランスデューサ電極、及び当該圧電層と物理的に接触する高速度層を含む弾性波デバイスである。圧電層のカット角は、−１０°〜６０°のカット角範囲にある。インターディジタルトランスデューサ電極は、波長λを有する弾性波を発生させるように構成される。圧電層の厚さは、０．３５λ〜０．８λの厚さ範囲にある。高速度層のバルク速度は、弾性波の速度よりも高い。
【０００７】
圧電層はニオブ酸リチウム層を含み得る。圧電層はタンタル酸リチウム層を含み得る。圧電層の厚さは０．４λ〜０．７５λの範囲としてよい。
【０００８】
高速度層はシリコン層としてよい。
【０００９】
圧電層のカット角は−１０°〜５０°の範囲としてよい。圧電層のカット角は−１０°〜３０°の範囲としてよい。圧電層のカット角は０°〜３０°の範囲としてよい。圧電層のカット角は１０°〜３０°の範囲としてよい。圧電層のカット角は２０°〜３０°の範囲としてよい。圧電層のカット角は３０°〜４０°の範囲としてよい。
【００１０】
インターディジタルトランスデューサ電極はアルミニウムを含んでよい。いくつかの例において、インターディジタルトランスデューサ電極の材料はアルミニウム合金としてよい。インターディジタルトランスデューサ電極の厚さは、０．０２λ〜０．１λの第２厚さ範囲にあってよい。
【００１１】
弾性波デバイスはさらに温度補償層を含み、これは、インターディジタルトランスデューサ電極が温度補償層と圧電層との間に配置されるように配列される。温度補償層は二酸化シリコンを含み得る。温度補償層は０．５λ未満の厚さを有し得る。
【００１２】
本開示の他の側面は、ニオブ酸リチウム層と、当該ニオブ酸リチウム層上のインターディジタルトランスデューサ電極と、当該ニオブ酸リチウム層に物理的に接触するシリコン基板とを含む弾性波デバイスである。ニオブ酸リチウム層のカット角は、−１０°〜６０°のカット角範囲にある。インターディジタルトランスデューサ電極は、波長λの弾性波を発生させるように構成される。ニオブ酸リチウム層の厚さは、０．３５λ〜０．８λの厚さ範囲にある。
【００１３】
ニオブ酸リチウム層のカット角は−１０°〜３０°の範囲としてよい。ニオブ酸リチウム層のカット角は１５°〜３５°の範囲としてよい。ニオブ酸リチウム層のカット角は２０°〜３０°の範囲としてよい。
【００１４】
ニオブ酸リチウム層の厚さは０．４λ〜０．７５λの範囲としてよい。
【００１５】
インターディジタルトランスデューサ電極はアルミニウムを含んでよい。インターディジタルトランスデューサ電極の厚さは、０．０２λ〜０．１λの第２厚さ範囲にあってよい。
【００１６】
弾性波デバイスはさらに温度補償層を含み、これは、インターディジタルトランスデューサ電極が温度補償層とニオブ酸リチウム層との間に配置されるように配列される。温度補償層は二酸化シリコンを含み得る。温度補償層は０．５λ未満の厚さを有し得る。
【００１７】
本開示の他の側面は、ニオブ酸リチウム層と、当該ニオブ酸リチウム層上のインターディジタルトランスデューサ電極と、弾性波の速度よりも高速のバルク速度を有する高速度層と、当該高速度層と当該ニオブ酸リチウム層との間に配置された温度補償層とを含む弾性波デバイスである。ニオブ酸リチウム層のカット角は、−１０°〜６０°のカット角範囲にある。インターディジタルトランスデューサ電極は、波長λの弾性波を発生させるように構成される。ニオブ酸リチウム層の厚さは、０．３５λ〜０．８λの厚さ範囲にある。高速度層は、反共振において弾性波がニオブ酸リチウム層から漏洩するのを抑制するように構成される。温度補償層は正の周波数温度係数を有する。弾性波デバイスは、少なくとも２６％の電気機械結合係数を有するように配列される。
【００１８】
高速度層はシリコン層としてよい。
【００１９】
温度補償層は二酸化シリコン層としてよい。温度補償層は０．５λ未満の厚さを有し得る。
【００２０】
インターディジタルトランスデューサ電極はアルミニウムを含んでよい。
【００２１】
ニオブ酸リチウム層のカット角は１５°〜３５°の範囲としてよい。ニオブ酸リチウム層のカット角は２０°〜３０°の範囲としてよい。ニオブ酸リチウム層のカット角は−１０°〜３０°の範囲としてよい。
【００２２】
ニオブ酸リチウム層の厚さは０．４λ〜０．７５λの範囲としてよい。
【００２３】
電気機械結合係数は少なくとも２８％としてよい。電気機械結合係数は３０％未満としてよい。電気機械結合係数は３５％未満としてよい。
【００２４】
弾性波デバイスの品質係数は２０００〜５０００の範囲としてよい。
【００２５】
本開示の他の側面は、タンタル酸リチウム層と、当該タンタル酸リチウム層上のインターディジタルトランスデューサ電極と、弾性波の速度よりも高速のバルク速度を有する高速度層と、当該高速度層と当該タンタル酸リチウム層との間に配置された温度補償層とを含む弾性波デバイスである。タンタル酸リチウム層のカット角は、−１０°〜５０°のカット角範囲にある。インターディジタルトランスデューサ電極は、波長λの弾性波を発生させるように構成される。タンタル酸リチウム層は、λ未満の厚さを有する。高速度層は、反共振において弾性波がタンタル酸リチウム層から漏洩するのを抑制するように構成される。温度補償層は正の周波数温度係数を有する。
【００２６】
高速度層はシリコン層としてよい。
【００２７】
温度補償層は二酸化シリコン層としてよい。温度補償層は０．５λ未満の厚さを有し得る。
【００２８】
インターディジタルトランスデューサ電極はアルミニウムを含んでよい。インターディジタルトランスデューサ電極の厚さは、０．０２λ〜０．１λの第２厚さ範囲にある。
【００２９】
タンタル酸リチウム層のカット角は−１０°〜３０°の範囲としてよい。タンタル酸リチウム層のカット角は０°〜３０°の範囲としてよい。タンタル酸リチウム層のカット角は１０°〜３０°の範囲としてよい。タンタル酸リチウム層のカット角は３０°〜４０°の範囲としてよい。タンタル酸リチウム層のカット角は１５°〜３５°の範囲としてよい。タンタル酸リチウム層のカット角は２０°〜３０°の範囲としてよい。
【００３０】
タンタル酸リチウム層の厚さは０．２５λ〜０．８λの範囲としてよい。タンタル酸リチウム層の厚さは０．３５λ〜０．８λの範囲としてよい。タンタル酸リチウム層の厚さは０．４λ〜０．７５λの範囲としてよい。
【００３１】
本開示の他の側面は、圧電層と、当該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、弾性波の速度よりも高速のバルク速度を有するとともに、反共振において弾性波が圧電層から漏洩するのと抑制するように構成された高速度層とを含む弾性波デバイスである。圧電層のカット角は、−１０°〜６０°のカット角範囲にある。インターディジタルトランスデューサ電極は、波長λの弾性波を発生させるように構成される。インターディジタルトランスデューサ電極の厚さは、０．０２λ〜０．１λの第１厚さ範囲にある。圧電層はλ未満の厚さを有する。
【００３２】
高速度層はシリコン層としてよい。
【００３３】
圧電層はニオブ酸リチウム層を含み得る。圧電層はタンタル酸リチウム層を含み得る。
【００３４】
インターディジタルトランスデューサ電極の厚さは０．０５λと０．１λとの間としてよい。インターディジタルトランスデューサ電極はアルミニウムを含んでよい。
【００３５】
圧電層のカット角は−１０°〜３０°の範囲としてよい。圧電層のカット角は０°〜３０°の範囲としてよい。圧電層のカット角は１５°〜３５°の範囲としてよい。圧電層のカット角は２０°〜３０°の範囲としてよい。圧電層のカット角は３０°〜４０°の範囲としてよい。
【００３６】
圧電層の厚さは０．２５λ〜０．８λの第２厚さ範囲としてよい。圧電層の厚さは０．３５λ〜０．８λの範囲としてよい。圧電層の厚さは４λ〜０．７５λの範囲としてよい。
【００３７】
高速度層は、圧電層に接合されて当該圧電層と物理的に接触し得る。高速度層はシリコン基板としてよい。
【００３８】
弾性波デバイスはさらに、高速度層と圧電層との間に配置された温度補償層を含み得る。温度補償層は二酸化シリコンを含み得る。温度補償層０．５λ未満の厚さとしてよい。
【００３９】
弾性波デバイスはさらに温度補償層を含み、これは、インターディジタルトランスデューサ電極が温度補償層と圧電層との間に配置されるように配列される。温度補償層は二酸化シリコンを含み得る。温度補償層は０．５λ未満の厚さを有してよい。
【００４０】
本開示の他の側面は、圧電層と、当該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、反共振において弾性波が圧電層から漏洩するのと抑制するように構成されたシリコン層と、正の周波数温度係数を有する温度補償層とを含む弾性波デバイスである。圧電層のカット角は、−１０°〜６０°のカット角範囲にある。インターディジタルトランスデューサ電極は、波長λの弾性波を発生させるように構成される。圧電層の厚さは、０．２５λ〜０．８λの厚さ範囲にある。圧電層は、シリコン層とインターディジタルトランスデューサ電極との間に配置される。インターディジタルトランスデューサ電極は、温度補償層と圧電層との間に配置される。
【００４１】
温度補償層は０．５λ未満の厚さを有してよい。温度補償層は二酸化シリコンを含み得る。温度補償層は二酸化テルルを含み得る。温度補償層はＳｉＯＦを含み得る。
【００４２】
圧電層のカット角は−１０°と３０°との間としてよい。圧電層のカット角は１５°と３５°との間としてよい。圧電層のカット角は２０°と３０°との間としてよい。
【００４３】
圧電層の厚さは０．３５λと０．８λとの間としてよい。圧電層の厚さは０．４λと０．７５λとの間としてよい。
【００４４】
インターディジタルトランスデューサ電極は、０．０２λと０．１λとの間の厚さを有してよい。インターディジタルトランスデューサ電極はアルミニウムを含んでよい。
【００４５】
圧電層はニオブ酸リチウム層としてよい。圧電層はタンタル酸リチウム層としてよい。
【００４６】
シリコン層は、圧電層と物理的に接触し得る。
【００４７】
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弾性波デバイスを含み得る。デュプレクサが、ここに説明される任意の適切な原理及び利点に従う弾性波デバイスを含み得る。
【００４８】
パッケージ状モジュールが、ここに説明される任意の適切な原理及び利点に従う弾性波デバイスを含み得る。パッケージ状モジュールはさらに無線周波数スイッチを含み得る。パッケージ状モジュールはさらに電力増幅器を含み得る。
【００４９】
無線通信機器が、ここに説明される任意の適切な原理及び利点に従う弾性波デバイスを含み得る。無線通信機器は携帯電話機としてよい。弾性波デバイスは、デュプレクサのような、フィルタ及び／又は周波数多重化回路に含まれてよい。
【００５０】
本開示を要約する目的で本イノベーションの一定の態様、利点及び新規な特徴がここに記載された。理解すべきことだが、かかる利点のすべてが必ずしも、任意の特定実施形態によって達成できるわけではない。すなわち、本イノベーションは、ここに教示される一つの利点又は複数の利点の群を、ここに教示され又は示唆され得る他の利点を達成する必要なしに、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。
【図面の簡単な説明】
【００５１】
本開示の実施形態が、非制限的な例により、添付の図面を参照して記載される。
【００５２】
【図１】一実施形態に係る弾性波デバイスの断面図である。
【図２】図２Ａ〜２Ｅは、シリコン基板上のタンタル酸リチウム圧電層を含む図１の弾性波デバイスのシミュレーションのグラフであり、タンタル酸リチウム圧電層の厚さが可変とされる。図２Ａは、様々なタンタル酸リチウム厚さに対する、及びシリコン基板なしの対応デバイスに対する周波数応答のグラフである。図２Ｂは、電気機械結合係数対タンタル酸リチウム厚さのグラフである。図２Ｃは、品質係数対タンタル酸リチウム厚さのグラフである。図２Ｄは、性能指数（ＦＯＭ）対タンタル酸リチウム厚さのグラフである。図２Ｅは、速度対タンタル酸リチウム厚さのグラフである。
【図３】図３Ａ〜３Ｅは、シリコン基板上のタンタル酸リチウム圧電層を含む図１の弾性波デバイスのシミュレーションのグラフであり、インターディジタルトランスデューサ電極の厚さが可変とされる。図３Ａは、様々なインターディジタルトランスデューサ電極厚さに対する、及びシリコン基板なしの対応デバイスに対する周波数応答のグラフである。図３Ｂは、電気機械結合係数対インターディジタルトランスデューサ電極厚さのグラフである。図３Ｃは、品質係数対インターディジタルトランスデューサ電極厚さのグラフである。図３Ｄは、性能指数対インターディジタルトランスデューサ電極厚さのグラフである。図３Ｅは、速度対インターディジタルトランスデューサ電極厚さのグラフである。
【図４】図４Ａ〜４Ｅは、シリコン基板上のタンタル酸リチウム圧電層を含む図１の弾性波デバイスのシミュレーションのグラフであり、カット角が可変とされる。図４Ａは、様々なカット角に対する、及びシリコン基板なしの対応デバイスに対する周波数応答のグラフである。図４Ｂは、電気機械結合係数対カット角のグラフである。図４Ｃは、品質係数対カット角のグラフである。図４Ｄは、性能指数対カット角のグラフである。図４Ｅは、速度対カット角のグラフである。
【図５】図５Ａ〜５Ｅは、シリコン基板上のニオブ酸リチウム圧電層を含む図１の弾性波デバイスのシミュレーションのグラフであり、ニオブ酸リチウム圧電層の厚さが可変とされる。図５Ａは、様々なニオブ酸リチウム厚さに対する、及びシリコン基板なしの対応デバイスに対する周波数応答のグラフである。図５Ｂは、電気機械結合係数対ニオブ酸リチウム厚さのグラフである。図５Ｃは、品質係数対ニオブ酸リチウム厚さのグラフである。図５Ｄは、性能指数対ニオブ酸リチウム厚さのグラフである。図５Ｅは、速度対ニオブ酸リチウム厚さのグラフである。
【図６】図６Ａ〜６Ｅは、シリコン基板上のニオブ酸リチウム圧電層を含む図１の弾性波デバイスのシミュレーションのグラフであり、インターディジタルトランスデューサ電極の厚さが可変とされる。図６Ａは、様々なインターディジタルトランスデューサ電極厚さに対する、及びシリコン基板なしの対応デバイスに対する周波数応答のグラフである。図６Ｂは、電気機械結合係数対インターディジタルトランスデューサ電極厚さのグラフである。図６Ｃは、品質係数対インターディジタルトランスデューサ電極厚さのグラフである。図６Ｄは、性能指数対インターディジタルトランスデューサ電極厚さのグラフである。図６Ｅは、速度対インターディジタルトランスデューサ電極厚さのグラフである。
【図７】図７Ａ〜７Ｅは、シリコン基板上のニオブ酸リチウム圧電層を含む図１の弾性波デバイスのシミュレーションのグラフであり、カット角が可変とされる。図７Ａは、様々なカット角に対する、及びシリコン基板なしの対応デバイスに対する周波数応答のグラフである。図７Ｂは、電気機械結合係数対カット角のグラフである。図７Ｃは、品質係数対カット角のグラフである。図７Ｄは、性能指数対カット角のグラフである。図７Ｅは、速度対カット角のグラフである。
【図８】図８Ａ〜８Ｆは、タンタル酸リチウム圧電層を含む図１の弾性波デバイスと、ニオブ酸リチウム圧電層を含む図１の弾性波デバイスとのシミュレーション結果を比較する。図８Ａは、電気機械結合係数対圧電層厚さのグラフである。図８Ｂは、電気機械結合係数対インターディジタルトランスデューサ電極厚さのグラフである。図８Ｃは、電気機械結合係数対カット角のグラフである。図８Ｄは、性能指数対圧電層厚さのグラフである。図８Ｅは、性能指数対インターディジタルトランスデューサ電極厚さのグラフである。図８Ｆは、性能指数対カット角のグラフである。
【図９】シリコン基板上に４２°カット角のＬＴ圧電層を備えた図１の弾性波デバイスに対する位相速度対圧電層厚さのグラフである。
【図１０】シリコン基板上に４２°カット角のＬＴ圧電層を備えた図１の弾性波デバイスに対するｋ２対圧電層厚さのグラフである。
【図１１】図１１Ａは、シリコン基板上に４２°カット角のＬＴ圧電層を備えた図１の弾性波デバイスに対する品質係数対圧電層厚さのグラフである。図１１Ｂは、シリコン基板上に４２°カット角のＬＴ圧電層を備えた図１の弾性波デバイスの表面上に波がトラップされ得ることを例示するグラフである。図１１Ｃは、シリコン基板を含まない同様の弾性波デバイスに対し弾性波が基板に漏洩し得ることを例示するグラフである。
【図１２】図１２Ａ〜１２Ｄは、シリコン基板上にＬＴ圧電層を備えた図１の弾性波デバイスに対するスプリアスモードを例示する。図１２Ａは、タンタル酸リチウム厚さ０．０５λに対するスプリアスモードを例示する。図１２Ｂは、タンタル酸リチウム厚さ０．７５λに対するスプリアスモードを例示する。図１２Ｃは、タンタル酸リチウム厚さ０．２５λに対するスプリアスモードを例示する。図１２Ｄは、タンタル酸リチウム厚さ１λに対するスプリアスモードを例示する。
【図１３】図１３Ａ〜１３Ｃは、アルミニウムＩＤＴ電極の厚さの、シリコン基板上にＬＴ圧電層を備えた図１の弾性波デバイスへの影響を、ＬＴ層の様々な厚さに対して例示する。図１３Ａは、ＩＤＴ電極厚さのＱへの影響を例示する。図１３Ｂは、ＩＤＴ電極厚さの位相速度（Ｖｐ）への影響を例示する。図１３Ｃは、ＩＤＴ電極厚さのｋ２への影響を例示する。
【図１４】図１４Ａは、ニオブ酸リチウム基板を備えた弾性波デバイスに対する規格化平均表面変位ｆｐを例示する。図１４Ｂは、シリコン基板上にニオブ酸リチウム基板を備えた図１の弾性波デバイスに対する規格化平均表面変位ｆｐを例示する。
【図１５−１】図１５Ａ〜１５Ｄは、シリコン基板上にＬＮ圧電層を備えた図１の弾性波デバイスのシミュレーションの、ＬＮ層の厚さ及び様々なパラメータに対するグラフである。図１５Ａはｋ２を、ＬＮ層の厚さの関数として例示する。
【図１５−２】図１５ＢはＱｐを、ＬＮ層の厚さの関数として例示する。図１５ＣはＱｓを、ＬＮ層の厚さの関数として例示する。
【図１５−３】図１５Ｄはｖ０を、ＬＮ層の厚さの関数として例示する。
【図１６−１】図１６Ａ〜１６Ｋは、シリコン基板上にＬＮ圧電層を備えた図１の弾性波デバイスの、周波数にわたるアドミタンスの、ＬＮ圧電層の様々なカット角に対するグラフである。図１６Ａはカット角−３０°に対応する。図１６Ｂはカット角−２０°に対応する。図１６Ｃはカット角−１０°に対応する。図１６Ｄはカット角０°に対応する。図１６Ｅはカット角１０°に対応する。
【図１６−２】図１６Ｆはカット角２０°に対応する。図１６Ｇはカット角３０°に対応する。図１６Ｈはカット角４０°に対応する。図１６Ｉはカット角５０°に対応する。図１６Ｊはカット角６０°に対応する。図１６Ｋは７０°のカット角に対応する。
【図１７】図１７Ａは、シリコン基板である高速度層を備えた図１の弾性波デバイスの一定のカット角に対するｋ２のグラフである。図１７Ｂは、シリコン基板である高速度層を備えた図１の弾性波デバイスの一定のカット角に対するｖ０のグラフである。
【図１８】図１８Ａ〜１８Ｃは、１２８°カット角を有するＬＮ圧電層をシリコン基板上に備えた図１の弾性波デバイスのシミュレーションのグラフである。図１８Ａは、厚さ０．７λのＬＮ層に対する周波数応答を例示する。図１８Ｂは、厚さ１λのＬＮ層に対する周波数応答を例示する。図１８Ｃは、理論上無限の厚さのＬＮ層に対する周波数応答を例示する。
【図１９】図１の弾性波デバイスの速度の、圧電層の厚さの関数としてのグラフである。
【図２０】図２０Ａ及び２０Ｂは、シリコン基板上の一定の圧電層に対する図１の弾性波デバイスのＱのシミュレーションの、圧電層の厚さの関数としてのグラフである。図２０Ａは、一定の圧電層の厚さの関数としてのＱｓのグラフである。図２０Ｂは、一定の圧電層の厚さの関数としてのＱｐのグラフである。
【図２１】一実施形態に係る弾性波デバイスの断面図である。
【図２２】図２２Ａは、図２１の弾性波デバイスの二酸化シリコン層の様々な厚さに対するｋ２の、４２ＬＴ厚さの関数としてのグラフである。図２２Ｂは、図２１の弾性波デバイスの二酸化シリコン層の様々な厚さに対するｖＰ−ＯＰＥＮの、４２ＬＴ厚さの関数としてのグラフである。
【図２３】図２３Ａは、図２１の弾性波デバイスの様々な二酸化シリコン層厚さに対するＱｓと４２ＬＴ厚さとの関係を例示する。図２３Ｂは、図２１の弾性波デバイスの様々な二酸化シリコン層厚さに対するＱｐと４２ＬＴ厚さとの関係を例示する。
【図２４】図２４Ａ及び２４Ｂは、図２１の弾性波デバイスの、（１）二酸化シリコン層のＴＣＦと厚さとの関係、及び（２）二酸化シリコン層のｋ２と厚さとの関係を例示する。図２４Ａは、厚さ０．２５λを備えた４２ＬＴに対応する。図２４Ｂは、厚さ０．５λを備えた４２ＬＴに対応する。
【図２５】図２５Ａ〜２５Ｃは、図２１の弾性波デバイスの様々な４２ＬＴ及び二酸化シリコン厚さに対する周波数応答におけるスプリアスモードを例示する。図２５Ａは、厚さ０．１５λの４２ＬＴ層と二酸化シリコン厚さ０．２λとの比較的きれいな周波数応答を示す。図２５Ｂは、４２ＬＴ層の厚さが０．０３λ未満の場合の通過帯域にあるレイリー波を示す。図２５Ｃは、４２ＬＴ層の厚さが０．８λを超える場合の通過帯域にある板波を示す。
【図２６】図２６Ａは、図２１の弾性波デバイスのＶｏに対する等高線プロットである。図２６Ｂは、図２１の弾性波デバイスのｋ２に対する等高線プロットである。
【図２７】図２７Ａは、図２１の弾性波デバイスのＱｓに対する等高線プロットである。図２７Ｂは、図２１の弾性波デバイスのＱｐに対する等高線プロットである。
【図２８】図２８Ａは、図２１の弾性波デバイスのＱａｖｇに対する等高線プロットである。図２８Ｂは、図２１の弾性波デバイスのＦＯＭに対する等高線プロットである。
【図２９】図２９Ａ〜２９Ｄは、図２１の弾性波デバイスにおいて変位が４２ＬＴ圧電層及び５ＬＮ圧電層の表面までに閉じ込められている一方、高速度層及び温度補償層なしの同様の弾性波デバイスにおいては変位が表面までに閉じ込められていないことを例示する。図２９Ａは、４２ＬＴ基板を備えた弾性波デバイスにおける変位を例示する。図２９Ｂは、４２ＬＴ圧電層と、二酸化シリコン温度補償層と、シリコン基板である高速度層とを備えた図２１の弾性波デバイスにおける変位を例示する。図２９Ｃは、５ＬＮ基板を備えた弾性波デバイスにおける変位を例示する。図２９Ｄは、５ＬＮ圧電層と、二酸化シリコン温度補償層と、シリコン基板である高速度層とを備えた図２１の弾性波デバイスにおける変位を例示する。
【図３０】図３０Ａは、図２１の弾性波デバイスの二酸化シリコン層の様々な厚さに対するｋ２の、５ＬＮ厚さの関数としてのグラフである。図３０Ｂは、図２１の弾性波デバイスの二酸化シリコン層の様々な厚さに対するｖＰ−ＯＰＥＮの、５ＬＮ厚さの関数としてのグラフである。
【図３１】図３１Ａは、図２１の弾性波デバイスの様々な二酸化シリコン層厚さに対するＱｓと５ＬＮ厚さとの関係を例示する。図３１Ｂは、図２１の弾性波デバイスの様々な二酸化シリコン層厚さに対するＱｐと５ＬＮ厚さとの関係を例示する。
【図３２】図３２Ａ及び３２Ｂは、（１）二酸化シリコン層のＴＣＦと厚さとの関係、及び（２）二酸化シリコン層のｋ２と厚さとの関係を例示する。図３２Ａは、厚さ０．２５λを備えた５ＬＮに対応する。図３２Ｂは、厚さ０．５λを備えた５ＬＮに対応する。
【図３３】図３３Ａ〜３３Ｃは、様々な５ＬＮ弾性波デバイスに対する周波数応答のスプリアスモードを例示する。図３３Ａは、０．２５λ厚さのＬＮ層を備えた５ＬＮ／Ｓｉ弾性波デバイスに関する。図３３Ｂは、１λ厚さのＬＮ層を備えた５ＬＮ／Ｓｉ弾性波デバイスに関する。図３３Ｃは、５ＬＮ／ＳｉＯ２／Ｓｉ弾性波デバイスに関する。
【図３４】図３４Ａは、図２１の弾性波デバイスのＶｏに対する等高線プロットである。図３４Ｂは、図２１の弾性波デバイスのｋ２に対する等高線プロットである。
【図３５】図３５Ａは、図２１の弾性波デバイスのＱｓに対する等高線プロットである。図３５Ｂは、図２１の弾性波デバイスのＱｐに対する等高線プロットである。
【図３６】図３６Ａは、図２１の弾性波デバイスのＱａｖｇに対する等高線プロットである。図３６Ｂは、図２１の弾性波デバイスのＦＯＭに対する等高線プロットである。
【図３７−１】図３７Ａ及び３７Ｆは、様々な位置に二酸化シリコン層を備えた弾性波デバイスの様々なパラメータを比較するグラフである。図３７Ａは、圧電層高さの関数としてのＶｏのグラフである。図３７Ｂは、圧電層高さの関数としてのｋ２のグラフである。図３７Ｃは、圧電層高さの関数としてのＱｓのグラフである。図３７Ｄは、圧電層高さの関数としてのＱｐのグラフである。
【図３７−２】図３７Ｅは、圧電層高さの関数としてのＱａｖｇのグラフである。図３７Ｆは、圧電層高さの関数としてのＦＯＭのグラフである。
【図３８−１】図３８Ａは、シリコン基板上にＬＮ圧電体を含んで両者間に二酸化シリコン層が配置された図２１の弾性波デバイスにおける、ＬＮ層のカット角の関数としてのｋ２のグラフである。図３８Ｂは、シリコン基板上にＬＮ圧電体を含んで両者間に二酸化シリコン層が配置された図２１の弾性波デバイスにおける、ＬＮ層のカット角の関数としてのｖＰ−ＯＰＥＮのグラフである。
【図３８−２】図３８Ｃは、シリコン基板上にＬＮ圧電体を含んで両者間に二酸化シリコン層が配置された図２１の弾性波デバイスにおける、ＬＮ層のカット角の関数としてのＱｓのグラフである。図３８Ｄは、シリコン基板上にＬＮ圧電体を含んで両者間に二酸化シリコン層が配置された図２１の弾性波デバイスにおける、ＬＮ層のカット角の関数としてのＱｐのグラフである。
【図３９−１】図３９Ａ〜３９Ｌは、シリコン基板上にＬＮ圧電体を含んで両者間に二酸化シリコン層が配置された図２１の弾性波デバイスの、ＬＮの様々なカット角に対する、周波数にわたるアドミタンスを例示する。図３９Ａはカット角−３０°に対応する。図３９Ｂはカット角−２０°に対応する。図３９Ｃはカット角−１０°に対応する。図３９Ｄはカット角０°に対応する。図３９Ｅはカット角１０°に対応する。図３９Ｆはカット角２０°に対応する。
【図３９−２】図３９Ｇはカット角３０°に対応する。図３９Ｈはカット角４０°に対応する。図３９Ｉはカット角５０°に対応する。図３９Ｊはカット角６０°に対応する。図３９Ｋはカット角７０°に対応する。図３９Ｌはカット角８０°に対応する。
【図４０】一実施形態に係る弾性波デバイスの断面図である。
【図４１】図４１Ａ及び４１Ｂは、ニオブ酸リチウム圧電層と、高速度層と、ＩＤＴ電極を覆う誘電層とを有する図４０の弾性波デバイスのシミュレーションのグラフである。図４１Ａは、誘電層の様々な厚さに対するＬＮ厚さの関数としてのｋ２のグラフである。図４１Ｂは、誘電層の様々な厚さに対するＬＮ厚さの関数としての速度温度係数（ＴＣＶ）のグラフである。
【図４２】図４２Ａ〜４２Ｄは、シリコン基板上のＬＮ圧電層を覆う二酸化シリコンを含む図４０の弾性波デバイスのシミュレーションのグラフである。図４２Ａはカット角０°のＬＮに対応する。図４２Ｂはカット角１０°のＬＮに対応する。図４２Ｃはカット角２０°のＬＮに対応する。図４２Ｄはカット角３０°のＬＮに対応する。
【図４３】図４３Ａ及び４３Ｂは、５ＬＮ圧電層を備えた図４０の弾性波デバイスの、（１）二酸化シリコン層のＴＣＦと厚さとの関係、及び（２）二酸化シリコン層のｋ２と厚さとの関係を例示する。図４３Ａは、厚さ０．２５λの５ＬＮ圧電層に対応する。図４３Ｂは、厚さが０．５λの５ＬＮ圧電層に対応する。
【図４４】図４４Ａは、図４０の弾性波デバイスの二酸化シリコン層の様々な厚さに対する、５ＬＮ厚さの関数としてのｋ２のグラフである。図４４Ｂは、図４０の弾性波デバイスの二酸化シリコン層の様々な厚さに対する、５ＬＮ厚さの関数としてのｖＰ−ＯＰＥＮのグラフである。
【図４５】図４５Ａは、図４０の弾性波デバイスの様々な二酸化シリコン層厚さに対する、Ｑｓと５ＬＮ厚さとの関係を例示する。図４５Ｂは、図４０の弾性波デバイスの様々な二酸化シリコン層厚さに対する、Ｑｐと５ＬＮ厚さとの関係を例示する。
【図４６】図４６Ａ及び４６Ｂは、４２ＬＮ圧電層の図４０の弾性波デバイスに対する（１）二酸化シリコン層のＴＣＦと厚さとの関係、及び（２）二酸化シリコン層のｋ２と厚さとの関係を例示する。図４６Ａは、厚さ０．２５λの４２ＬＴ圧電層に対応する。図４６Ｂは厚さが０．５λの４２ＬＴ圧電層に対応する。
【図４７】図４７Ａは、図４０の弾性波デバイスの二酸化シリコン層の様々な厚さに対する、４２ＬＴ厚さの関数としてのｋ２のグラフである。図４７Ｂは、図４０の弾性波デバイスの二酸化シリコン層の様々な厚さに対する、４２ＬＴ厚さの関数としてのｖＰ−ＯＰＥＮのグラフである。
【図４８】図４８Ａは、図４０の弾性波デバイス様々な二酸化シリコン層厚さに対する、Ｑｓと４２ＬＴ厚さとの関係を例示する。図４８Ｂは、図４０の弾性波デバイスの様々な二酸化シリコン層厚さに対する、Ｑｐと４２ＬＴ厚さとの関係を例示する。
【図４９−１】図４９Ａは、シリコン基板上のＬＮ圧電層を覆う二酸化シリコン層を含む図４０の弾性波デバイスにおける、ＬＮ層のカット角の関数としてのｋ２のグラフである。図４９Ｂは、シリコン基板上のＬＮ圧電層を覆う二酸化シリコン層を含む図４０の弾性波デバイスにおける、ＬＮ層のカット角の関数としてのｖＰ−ＯＰＥＮのグラフである。
【図４９−２】図４９Ｃは、シリコン基板上のＬＮ圧電層を覆う二酸化シリコン層を含む図４０の弾性波デバイスにおける、ＬＮ層のカット角の関数としてのＱｓのグラフである。図４９Ｄは、シリコン基板上のＬＮ圧電層を覆う二酸化シリコン層を含む図４０の弾性波デバイスにおける、ＬＮ層のカット角の関数としてのＱｐのグラフである。
【図５０−１】図５０Ａ〜５０Ｌは、シリコン基板上のＬＮ圧電層を覆う二酸化シリコン層を含む図４０の弾性波デバイスにおける、ＬＮの様々なカット角に対する、周波数にわたるアドミタンスを例示する。図５０Ａはカット角−３０°に対応する。図５０Ｂはカット角−２０°に対応する。図５０Ｃはカット角−１０°に対応する。図５０Ｄはカット角０°に対応する。図５０Ｅはカット角１０°に対応する。図５０Ｆはカット角２０°に対応する。
【図５０−２】図５０Ｇはカット角３０°に対応する。図５０Ｈはカット角４０°に対応する。図５０Ｉはカット角５０°に対応する。図５０Ｊはカット角６０°に対応する。図５０Ｋはカット角７０°に対応する。図５０Ｌはカット角８０°に対応する。
【図５１】図４０の弾性波デバイスの平面図である。
【図５２】他の実施形態に係る弾性波デバイスの断面図である。
【図５３−１】図５３Ａは、一以上の実施形態に係る弾性波デバイスを含む一のフィルタの模式的な図である。図５３Ｂは、一以上の実施形態に係る弾性波デバイスを含む他のフィルタの模式的な図である。
【図５３−２】図５３Ｃは、一以上の実施形態に係る弾性波デバイスを含む他のフィルタの模式的な図である。図５３Ｄは、一以上の実施形態に係る弾性波デバイスを含む他のフィルタの模式的な図である。
【図５４−１】図５４Ａは、一以上の実施形態に係る弾性波デバイスを含む一のデュプレクサの模式的な図である。図５４Ｂは、一以上の実施形態に係る弾性波デバイスを含む他のデュプレクサの模式的な図である。
【図５４−２】図５４Ｃは、一以上の実施形態に係る弾性波デバイスを含む他のデュプレクサの模式的な図である。
【図５５】電力増幅器と、スイッチと、一以上の実施形態に係る弾性波を含むフィルタとを含むモジュールの模式的なブロック図である。
【図５６】電力増幅器と、スイッチと、一以上の実施形態に係る弾性波を含むフィルタとを含むモジュールの模式的なブロック図である。
【図５７】電力増幅器と、スイッチと、一以上の実施形態に係る弾性波を含むデュプレクサとを含むモジュールの模式的なブロック図である。
【図５８】一以上の実施形態に係る弾性波デバイスを備えたフィルタを含む無線通信機器の模式的なブロック図である。
【図５９】一以上の実施形態に係る弾性波デバイスを備えたフィルタを含む無線周波数システムの模式的な図である。
【発明を実施するための形態】
【００５３】
以下の、一定の実施形態の詳細な説明は、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かつ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。本記載において参照される図面では、同じ参照番号が同一の又は機能的に同様の要素を示し得る。理解されることだが、図面に例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、一定の実施形態は、図面に例示されるよりも多くの要素を含んでよく、及び／又は図面に例示される要素のサブセットを含んでよい。さらに、いくつかの実施形態は、２以上の図面からの特徴の任意の適切なコンビネーションを組み入れてよい。
【００５４】
比較的小さなカット角のニオブ酸リチウム（ＬｉＮｂＯ３）を含む弾性波デバイスは、比較的大きな電気機械結合係数（ｋ２）を有し得る。そのようなデバイスは、反共振（ｆｐ）のニオブ酸リチウム層のもとで、せん断水平（ＳＨ）波（横波）が基板に漏洩する漏洩弾性表面波モードで動作することができる。反共振周波数において、振動振幅はほぼゼロとなり得る。これにより、そのようなデバイスの品質係数（Ｑ）が比較的小さくなり得る。Ｑは、散逸した電力に対する貯蔵電力の比を表し得る。Ｑは周波数依存となり得る。共振の品質係数（Ｑｓ）は、反共振の品質係数（Ｑｐ）と異なり得る。比較的小さなＱによれば、そのような弾性波デバイスは、一定のフィルタアプリケーションに対して不適当となり得る。ここに説明される弾性波デバイスはいずれも、弾性表面波（ＳＡＷ）共振器を実装することができる。すなわち、ＳＡＷ共振器を、ここに説明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。
【００５５】
漏洩弾性表面波の位相速度を下げてニオブ酸リチウム層のような圧電層からの漏洩を防止するべく、銅（Ｃｕ）の電極及び格子を使用することができる。これにより、漏洩が少ないＳＨ波を作り出すことができる。重い電極を使用すると、圧電層からの漏洩を十分に低減してフィルタでの使用に望ましいＱを達成することが難しくなる。加えて、そのようなアプローチは、レイリー波のスプリアスが比較的共振に近くなり得るので、望ましくない。
【００５６】
本開示の側面は、反共振の弾性波デバイスの圧電層からの漏洩を防止するようにシリコン（Ｓｉ）基板を使用することに関する。シリコン基板のバルク速度は、ＳＨ波の速度よりも有意に大きくすることができるので、弾性波デバイスの圧電層からの漏洩を防止することができる。ニオブ酸リチウム層のような圧電層は、比較的小さな音響インピーダンスを有し得るし、シリコン基板は比較的大きな音響インピーダンスを有し得る。圧電層とシリコン基板との間の音響インピーダンスの差異は、圧電層及びシリコン基板間の界面において有効な反射を作り出すことができるので、ＳＨ波がシリコン基板に漏洩するのを防止することができる。これにより、反共振Ｑの有意な向上を引き起こすことができる。圧電層は、ＳＨ波の波長よりも小さな厚さを有してよい。これにより、板波のスプリアスを、ＳＨ波主要モードの共振から引き離すことができる。二酸化シリコン（ＳｉＯ２）層のような温度補償層は、弾性波デバイスのインターディジタルトランスデューサ電極及び圧電層を覆うように含めることができるので、弾性波デバイスの周波数温度係数（ＴＣＦ）が向上する。
【００５７】
本開示の一側面は、圧電層と、当該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、圧電層に物理的に接触する高速度層とを含む弾性波デバイスである。圧電層のカット角は、カット角範囲−１０°〜６０°になり得る。インターディジタルトランスデューサ電極は、波長λの弾性波を発生させるように構成されている。圧電層の厚さは、厚さ範囲０．３５λ〜０．８λ内にある。高速度層のバルク速度は、弾性波の速度よりも大きい。圧電層の厚さは、弾性波デバイスのＱｐの増加に寄与し得る。カット角は、弾性波デバイスの比較的大きなｋ２、Ｑｐ及び性能指数値に寄与し得る。
【００５８】
本開示の他の側面は、ニオブ酸リチウム層と、当該ニオブ酸リチウム層上のインターディジタルトランスデューサ電極と、当該ニオブ酸リチウム層に物理的に接触するシリコン基板とを含む弾性波デバイスである。ニオブ酸リチウム層のカット角は、カット角範囲−１０°〜６０°にある。インターディジタルトランスデューサ電極は、波長λの弾性波を発生させるように構成される。ニオブ酸リチウム層の厚さは、０．３５λ〜０．８λの厚さ範囲にある。ニオブ酸リチウム層の厚さは、弾性波デバイスのＱｐの増加に寄与し得る。カット角は、弾性波デバイスの比較的大きなｋ２、Ｑｐ、及び性能指数値に寄与し得る。
【００５９】
本開示の他の側面は、ニオブ酸リチウム層と、当該ニオブ酸リチウム層上のインターディジタルトランスデューサ電極と、高速度層と、温度補償層とを含む弾性波デバイスである。ニオブ酸リチウム層のカット角は、−１０°〜６０°のカット角範囲にある。インターディジタルトランスデューサ電極は、波長λの弾性波を発生させるように構成される。ニオブ酸リチウム層の厚さは、０．３５λ〜０．８λの厚さ範囲にある。高速度層のバルク速度は、弾性表面波の速度よりも大きい。高速度層は、反共振において弾性表面波がニオブ酸リチウム層から漏洩するのを防止するように構成される。温度補償層は、高速度層とニオブ酸リチウム層との間に配置される。温度補償層は、正の周波数温度係数を有する。弾性波デバイスは、少なくとも２６％の電気機械結合係数を有するように配列される。
【００６０】
本開示の他の側面は、タンタル酸リチウム層と、当該タンタル酸リチウム層上のインターディジタルトランスデューサ電極と、高速度層と、温度補償層とを含む弾性波デバイスである。タンタル酸リチウム層のカット角は、−１０°〜５０°のカット角範囲としてよい。インターディジタルトランスデューサ電極は、波長λの弾性波を発生させるように構成される。タンタル酸リチウム層の厚さはλ未満である。高速度層のバルク速度は、弾性表面波の速度よりも大きい。高速度層は、反共振において弾性表面波がニオブ酸リチウム層から漏洩するのを防止するように構成される。温度補償層は、高速度層とタンタル酸リチウム層との間に配置される。温度補償層は、正の周波数温度係数を有する。
【００６１】
本開示の他の側面は、圧電層と、当該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、高速度層とを含む弾性波デバイスである。圧電層のカット角は−１０°〜６０°のカット角範囲にある。インターディジタルトランスデューサ電極は、波長λの弾性波を発生させるように構成される。インターディジタルトランスデューサ電極の厚さは、０．０２λ〜０．１λの厚さ範囲にある。圧電層はλ未満の厚さを有する。高速度層のバルク速度は、弾性波の速度よりも大きい。高速度層は、反共振において弾性波が圧電層から漏洩するのを防止するように構成される。インターディジタルトランスデューサ電極の厚さは、弾性波デバイスの望ましいｋ２、Ｑｐ及び性能指数値に寄与し得る。
【００６２】
本開示の他の側面は、圧電層と、当該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、反共振において弾性波が当該圧電層から漏洩するのを防止するように構成されたシリコン層と、正の周波数温度係数を有する温度補償層とを含む弾性波デバイスである。圧電層のカット角は、−１０°〜６０°のカット角範囲にある。インターディジタルトランスデューサ電極は、波長λの弾性波を発生させるように構成される。圧電層の厚さは、０．２５λ〜０．８λの厚さ範囲にある。圧電層は、シリコン層とインターディジタルトランスデューサ電極との間に配置される。インターディジタルトランスデューサ電極は、温度補償層と圧電層との間に配置される。
【００６３】
一定の実施形態において、シリコン基板上に比較的小さなカット角のサブ波長厚さニオブ酸リチウム層を含む弾性波デバイスが有効に、ＳＨ波の漏洩を抑制及び／又は防止し、並びにインターディジタルトランスデューサ（ＩＤＴ）電極が配置されるニオブ酸リチウム層の表面上にエネルギーをトラップすることができる。比較的小さなカット角とは、一定の実施形態において２０°〜３０°の範囲としてよい。そのような弾性波デバイスにおいて、Ｑは約２０００よりも大きく、ｋ２は２０％よりも大きくなり得る。インターディジタルトランスデューサ電極を覆うように二酸化シリコンのような温度補償層を含むことにより、弾性波デバイスのＴＣＦを増加させることができる。
【００６４】
いくつかの実施形態によれば、弾性波デバイスは、シリコン基板に貼り合わせられたニオブ酸リチウム層を含み、当該シリコン基板は、当該ニオブ酸リチウム層の、ＩＤＴ電極が配置される側に対向する。そのような実施形態において、弾性波デバイスの弾性波の波長未満となる厚さのニオブ酸リチウム層、及びシリコン基板により、比較的大きな反共振Ｑ（例えば２０００以上の反共振Ｑ）を達成することができる。同時に、比較的小さなカット角（例えば範囲２０°〜３０°のカット角）を有することにより、比較的大きなｋ２（例えば２０％以上）を達成することができる。
【００６５】
いくつかの他の実施形態において、弾性波デバイスは、比較的小さなカット角のサブ波長厚さニオブ酸リチウム層とシリコン基板との間に配置された誘電層（例えば二酸化シリコン層）を含み得る。誘電層は、ＴＣＦをゼロに近づかせることができる。したがって、ニオブ酸リチウム厚さへの周波数依存性を低減することができる。
【００６６】
図１は、一実施形態に係る弾性波デバイス１０の断面図である。例示のように、弾性波デバイス１０は、圧電層１２、ＩＤＴ電極１４及び高速度層１６を含む。
【００６７】
圧電層１２は、例えば、ニオブ酸リチウム（ＬｉＮｂＯ３）層又はタンタル酸リチウム（ＬｉＴａＯ３）層としてよい。例示の圧電層１２の厚さＨ１は、弾性波デバイス１０のＩＤＴ電極１４が発生させる弾性波の波長未満である。圧電層１２は比較的小さなカット角を有し得る。例えば、圧電層１２のカット角は−１０°〜３５°の範囲としてよい。いくつかの実施形態において、圧電層のカット角は、１５°〜３５°の範囲、又は２０°〜３０°の範囲としてよい。ここで使用されるように、Ｎ°の「カット角」とは、ＹカットＸ伝播圧電層においてＮ°回転Ｙカットを言及する。したがって、オイラー角（φ，θ，ψ）による圧電層に対しては、度単位の「カット角」はθマイナス９０°となり得る。
【００６８】
ＩＤＴ電極１４が圧電層１２上に配置される。ＩＤＴ電極１４は、圧電層１２の表面に弾性波を発生させることができる。例示のＩＤＴ電極１４はピッチＬ１及び厚さｈを有する。ピッチＬ１は、弾性波デバイス１０が発生させる弾性波の波長λである。ＩＤＴ電極１４は、アルミニウム、及び／又はＩＤＴ電極１４にとって適切な任意の他の材料を含み得る。例えば、ＩＤＴ電極材料は、アルミニウム（Ａｌ）、チタン（Ｔｉ）、金（Ａｕ）、銀（Ａｇ）、銅（Ｃｕ）、白金（Ｐｔ）、タングステン（Ｗ）、モリブデン（Ｍｏ）、ルテニウム（Ｒｕ）、又はこれらの任意の他の適切な組み合わせを含み得る。一定のアプリケーションにおいて、ＩＤＴ電極１４はアルミニウムを含み得る。例えば、ＩＤＴ電極は、アルミニウム及び銅のようなアルミニウム合金を含み得る。
【００６９】
例示の弾性波デバイス１０において、高速度層１６は、圧電層１２に貼り付けられてこれに物理的に接触する。高速度層１６のバルク速度は、ＩＤＴ電極１４が発生させる弾性波の速度よりも大きい。高速度層１６の音響インピーダンスは、圧電層１２のそれよりも大きくなり得る。高速度層１６は、弾性波デバイス１０が発生させた弾性波が反共振において圧電層１２から漏洩することを抑制することができる。高速度層１６はシリコン層としてよい。そのようなシリコン層は、比較的大きな音速、比較的大きな剛性、及び比較的小さな密度を有し得る。シリコン層は一定の例において、多結晶シリコン層としてよい。
【００７０】
いくつかの例において、弾性波デバイス１０は、シリコン基板に貼り合わせられたタンタル酸リチウム圧電層を含む。図２Ａ〜４Ｅは、そのような弾性波デバイスに関連付けられたシミュレーション結果を例示する。
【００７１】
図２Ａ〜２Ｅは、カット角４２°のタンタル酸リチウム圧電層と、シリコン基板である高速度層と、２．０μｍのピッチＬ１及び１６０ｎｍの厚さｈを有するＩＤＴ電極とを備えた弾性波デバイス１０のシミュレーションのグラフである。ピッチＬ１は弾性波の波長λである。すなわち、１６０ｎｍの厚さｈが０．０８λに対応する。タンタル酸リチウム層の厚さＨ１が、この弾性波デバイスにおいて掃引された。図２Ａは、ＩＤＴ電極が発生させる弾性波の波長をλとした場合に、０．２５λ及び０．５λであるタンタル酸リチウム層の厚さＨ１に対する周波数応答と、シリコン基板なしの対応デバイスに対する周波数応答とを示すグラフである。いくつかの図において波長λは「Ｌ」によって表される。図２Ｂは、タンタル酸リチウム層の厚さが０．２５λ付近の場合にデバイスの最大ｋ２が達成されたことを示す。図２Ｃは、タンタル酸リチウム層の厚さＨ１が小さくなるにつれてＱｓが増加し得ることを例示する。図２Ｄは、タンタル酸リチウム層の厚さＨ１が約０．２λ〜０．３λの範囲に対して性能指数（ＦＯＭ）が高い値をとることを例示する。図２Ｅは、タンタル酸リチウム層が薄くなるにつれてＶｓ感受性が増加し得ることを例示する。
【００７２】
図３Ａ〜３Ｅは、カット角が４２°及び厚さＨ１が０．２５λ（ここでλは弾性波の波長）のタンタル酸リチウム圧電層と、シリコン基板である高速度層と、ピッチＬ１が２．０μｍのＩＤＴ電極とを備えた弾性波デバイス１０のシミュレーションのグラフである。この弾性波デバイスにおいて、ＩＤＴ電極の厚さｈが掃引された。図３Ａは、０．０８λ及び０．１６λであるＩＤＴ電極の厚さｈに対する周波数応答と、タンタル酸リチウム層に貼り合わせられたシリコン基板なしの対応デバイスに対する周波数応答とを示すグラフである。図３Ｂは、ｈが約０．０８λ未満の場合にデバイスのｋ２が減少し始め得ることを示す。図３Ｃは、ＩＤＴ電極厚さｈが大きくなるにつれてＱｓ及びＱｐが増加し得ることを例示する。図３Ｄは、ＩＤＴ電極厚さｈが大きくなるにつれてＦＯＭが増加し得ることを例示する。図３Ｅは、ＩＤＴ電極が薄くなるにつれてＶｓ感受性が増加し得ることを示す。
【００７３】
図４Ａ〜４Ｅは、厚さＨ１が０．２５λ（ここでλは弾性波の波長）のタンタル酸リチウム圧電層と、シリコン基板である高速度層と、ピッチＬ１が２．０μｍ及び高さｈが０．０８λのＩＤＴ電極とを備えた弾性波デバイス１０のシミュレーションのグラフである。タンタル酸リチウム層のカット角が、この弾性波デバイスにおいて掃引された。図４Ａは、４２°及び１２０°のカット角に対する周波数応答と、タンタル酸リチウム層に貼り合わされたシリコン基板なしの対応デバイスに対する周波数応答とを示すグラフである。図４Ｂは、約２０°のカット角に対してデバイスのｋ２が最大となり得ることを示す。図４ＣはＱｓ及びＱｐ対カット角を例示する。図４Ｄは、２０°〜３０°付近のカット角に対してＦＯＭが最大となり得ることを例示する。図４ＥはＶｓ対カット角を例示する。
【００７４】
一定の例において、弾性波デバイス１０は、シリコン基板に貼り合わせられたニオブ酸リチウム圧電層を含む。図５Ａ〜７Ｅは、そのような弾性波デバイスに関連付けられたシミュレーション結果を例示する。
【００７５】
図５Ａ〜５Ｅは、カット角が４２°のニオブ酸リチウム圧電層と、シリコン基板である高速度層と、ピッチＬ１が２．０μｍ及び厚さｈが１６０ｎｍすなわち０．０８λのＩＤＴ電極とを備えた弾性波デバイス１０のシミュレーションのグラフである。ニオブ酸リチウム層の厚さＨ１が、この弾性波デバイスにおいて掃引された。図５Ａは、０．２５λ及び０．５λ（ここでλはＩＤＴ電極が発生させる弾性波の波長）であるニオブ酸リチウム層の厚さＨ１に対する周波数応答と、シリコン基板なしの対応デバイスに対する周波数応答とを示すグラフである。図５Ｂは、ニオブ酸リチウム層の厚さが０．２５λ付近の場合にデバイスの最大ｋ２が達成され得ることを示す。図５Ｃは、ニオブ酸リチウム層の厚さＨ１が小さくなるにつれてＱｓが増加し得ることを例示する。図５Ｄは、約０．２λ〜０．４λのタンタル酸リチウム層の厚さＨ１の範囲に対して性能指数（ＦＯＭ）が比較的大きな値となることを例示する。図５Ｅは、タンタル酸リチウム層が薄くなるにつれてＶｓ感受性が増加し得ることを例示する。
【００７６】
図６Ａ〜６Ｅは、カット角が４２°及び厚さＨ１が０．２５λ（ここでλは弾性波の波長）のニオブ酸リチウム圧電層と、シリコン基板である高速度層と、ピッチＬ１が２．０μｍのＩＤＴ電極とを備えた弾性波デバイス１０のシミュレーションのグラフである。ＩＤＴ電極の厚さｈが、この弾性波デバイスにおいて掃引された。図６Ａは、０．０８λ及び０．１２λであるＩＤＴ電極の厚さｈに対する周波数応答と、ニオブ酸リチウム層に貼り合わせられたシリコン基板なしの対応デバイスに対する周波数応答とを示すグラフである。図６Ｂは、ＩＤＴ電極が厚くなるにつれてデバイスのｋ２が減少し得ることを示す。図６Ｃは、ＩＤＴ電極厚さｈが大きくなるにつれてＱｓ及びＱｐが増加し得ることを例示する。図６Ｄは、ＩＤＴ電極厚さｈが大きくなるにつれてＦＯＭが増加し得ることを例示する。図６Ｅは、ＩＤＴ電極が薄くなるにつれてＶｓ感受性が増加し得ることを例示する。図６Ｂ〜６Ｅは、ＩＤＴ電極の厚さが０．０２λ〜０．１λの範囲にある場合に弾性波デバイスが望ましい特性を有し得ることを示す。
【００７７】
図７Ａ〜７Ｅは、厚さＨ１が０．２５λ（ここでλは弾性波の波長）のニオブ酸リチウム圧電層と、シリコン基板である高速度層と、ピッチＬ１が２．０μｍ及び高さｈが０．０８λのＩＤＴ電極とを備えた弾性波デバイス１０のシミュレーションのグラフである。ニオブ酸リチウム層のカット角が、この弾性波デバイスにおいて掃引された。図７Ａは、４２°及び１２８°のカット角に対する周波数応答と、ニオブ酸リチウム層に貼り合わせられたシリコン基板なしの対応デバイスに対する周波数応答とを示すグラフである。図７Ｂは、約２０°のカット角に対してデバイスのｋ２が最大となり得ることを示す。図７ＣはＱｓ及びＱｐ対カット角を例示する。図７Ｄは、２０°〜３０°付近のカット角に対してＦＯＭが最大となり得ることを例示する。図７ＥはＶｓ対カット角を例示する。
【００７８】
図８Ａ〜８Ｆは、タンタル酸リチウム（ＬＴ）圧電層を有する弾性波デバイス１０のシミュレーション結果と、ニオブ酸リチウム（ＬＮ）圧電層を有する弾性波デバイス１０のシミュレーション結果とを比較する。これらの図といくつかの他の図とにおいて、「Ｌ」は弾性波の波長λを表す。図８Ａは、様々な圧電層厚さに対し、ＬＮ圧電層を備えた弾性波デバイスが、ＬＴ圧電層を備えた弾性波デバイスよりも大きなｋ２を有し得ることを示す。図８Ｂは、様々なＩＤＴ電極厚さに対し、ＬＮ圧電層を備えた弾性波デバイスが、ＬＴ圧電層を備えた弾性波デバイスよりも大きなｋ２を有し得ることを示す。図８Ｃは、様々なカット角に対し、ＬＮ圧電層を備えた弾性波デバイスが、ＬＴ圧電層を備えた弾性波デバイスよりも高いｋ２を有し得ることを示す。図８Ｄは、様々な圧電層厚さに対し、ＬＮ圧電層を備えた弾性波デバイスが、ＬＴ圧電層を備えた弾性波デバイスよりも高いＦＯＭを有し得ることを示す。図８Ｅは、様々なＩＤＴ電極厚さに対し、ＬＮ圧電層を備えた弾性波デバイスが、ＬＴ圧電層を備えた弾性波デバイスよりも高いＦＯＭを有し得ることを示す。図８Ｆは、様々なカット角に対し、ＬＮ圧電層を備えた弾性波デバイスが、ＬＴ圧電層を備えた弾性波デバイスよりも高いＦＯＭを有し得ることを示す。
【００７９】
図９は、カット角４２°のＬＴ圧電層と高速度層としてのシリコン基板とを備えた弾性波デバイス１０に対する、位相速度（Ｖｐ）対圧電層厚さのグラフである。ここで使用されるように、４２ＬＴとは、カット角４２°のタンタル酸リチウムを言及し得る。弾性波デバイスの位相速度（Ｖｐ）は、以下の式によってモデル化された。
【数１】
2018074575.tif 000003
【数２】
2018074575.tif 000004
【００８０】
ＳＨ波は、ＬＴ／Ｓｉ界面で反射されてＬＴ層へと戻され、ｖＳＨ，４２ＬＴ／Ｓｉ＜ＶＬ，Ｓｉの場合にＬＴ層の表面に集中する。ＳＨ波は、ＩＤＴ電極を有する４２ＬＴ層を備えただけの弾性波デバイスに対しては、バルクモードと結合して基板へと漏洩する（漏洩ＳＡＷ）。
【００８１】
図１０は、カット角４２°のＬＴ圧電層と高速度層としてのシリコン基板とを備えた弾性波デバイス１０に対する、ｋ２対圧電層厚さのグラフである。ｋ２は、以下の式によってモデル化された。
【数３】
2018074575.tif 000005
【００８２】
シミュレーションにおいて、約１０％という最大ｋ２が、約０．２５λのＬＴ層厚さにおいて達成される。ラムモードが、ＬＴ層の一定厚さにおける通過帯域に存在し得る。
【００８３】
図１１Ａは、カット角４２°のＬＴ圧電層と高速度層としてのシリコン基板とを備えた弾性波デバイス１０に対する、品質係数対圧電層厚さのグラフである。Ｑｐは、４２ＬＮ／Ｓｉの代わりに４２ＬＮのみからなる基板に関するそのような弾性波デバイスにおいてブーストされる。図１１Ｂは、カット角４２°のＬＴ圧電層と高速度層としてのシリコン基板とを備えた弾性波デバイス１０の表面に波がトラップされ得ることを例示する。これは、Ｑｐの増加に対応し得る。これとは対照的に、図１１Ｃは、シリコン基板を含まない同様の弾性波デバイスに対しては弾性波が基板へと漏洩し得ることを例示する。４２ＬＴ基板でありかつシリコン基板なしだと、いくつかの例においてＱｓは１８４６となり、Ｑｐは１４０６となる。したがって、図１１Ａは、ＬＴ層に貼り合わせられたシリコン基板が、弾性波デバイスのＱｐを有意に増加させ得ることを例示する。
【００８４】
図１２Ａ〜１２Ｄは、ＬＴ圧電層と、高速度層としてのシリコン基板とを備えた弾性波デバイス１０の、ＬＴ層の様々な厚さに対するスプリアスモードを例示する。図１２ＡはＬＴ厚さ０．０５λに対応し、図１２ＢはＬＴ厚さ０．７５λに対応し、図１２ＣはＬＴ厚さ０．２５λに対応し、図１２ＤはＬＴ厚さ１λに対応する。
【００８５】
カット角４２°のＬＴ圧電層と高速度層としてのシリコン基板とを備えた弾性波デバイス１０において、周波数温度係数（ＴＣＦ）は、ＬＴ層の厚さが変化するにつれて有意に変化するようには見えない。ＴＣＦは、シリコン基板による有意な影響を受けているようには見えない。
【００８６】
図１３Ａ〜１３Ｃは、厚さ０．２５λのＬＴ圧電層と、高速度層としてのシリコン基板とを備えた弾性波デバイス１０への、アルミニウムＩＤＴ電極の厚さの、ＬＴ層の様々な厚さに対する影響を例示する。図１３Ａは、ＩＤＴ電極厚さのＱへの影響を例示する。図１３Ｂは、ＩＤＴ電極厚さのＶｐへの影響を例示する。図１３Ｃは、ＩＤＴ電極厚さのｋ２への影響を例示する。
【００８７】
上述されたシミュレーションのいくつかが２ＧＨｚデバイスに基づく一方、同様の結果が、異なる周波数の弾性波を発生させるように配列された弾性波デバイスのＶｐ，ｋ２及びＱに対しても予測される。よって、結果が波長λの点から提示されている。例えば、波長２μｍ及び周波数約２ＧＨｚの弾性波を発生させるように配列された弾性波デバイスは、波長４μｍ及び周波数約１ＧＨｚの弾性波を発生させるように配列された対応弾性波デバイスと同様の特性を有し得る。
【００８８】
図１４Ａは、厚さ０．５λ及びカット角５°のニオブ酸リチウム（ＬＮ）基板を備えた弾性波デバイスに対する、反共振（ｆｐ）の規格化平均表面変位を例示する。そのようなデバイスは、図１４Ａに示されるように、ＬＮ基板への漏洩を経験し得る。図１４Ｂは、厚さ０．５λ及びカット角５°のニオブ酸リチウム（ＬＮ）基板と高速度層のためのシリコン基板とを備えた弾性波デバイス１０に対する、ｆｐの規格化平均表面変位を例示する。そのようなデバイスは、図１４Ｂに示されるように、ＬＮ層の表面に弾性波をトラップすることができる。
【００８９】
図１５Ａ〜１５Ｄは、ＬＮ圧電層と、高速度層としてのシリコン基板とを備えた弾性波デバイス１０のシミュレーションの、ＬＮ層厚さと様々なパラメータとの関係を示すグラフである。図１５Ａはｋ２を、ＬＮ層の厚さの関数として例示する。図１５Ｂは、ＬＮ層のＱｐ対厚さを例示する。図１５Ｂは、０．３５λ〜０．８λの範囲にあるＬＮ厚さに対して比較的大きなＱｐ値を例示する。電気機械結合係数ｋ２もまた、範囲０．３５λ〜０．８λのＬＮ厚さに対しては比較的大きい。図１５ＣはＬＮ層のＱｓ対厚さを例示する。図１５ＤはＬＮ層のｖ０対厚さを例示する。
【００９０】
図１６Ａ〜１６Ｋは、厚さが０．５λのＬＮ圧電層と、高速度層としてのシリコン基板とを備えた弾性波デバイス１０の、ＬＮの様々なカット角に対する、周波数にわたるアドミタンスを例示する。図１６Ａ〜１６Ｅに示されるように、−３０°、−２０°、−１０°、０°及び１０°のカット角に対してレイリースプリアス応答が存在し得る。図１６Ｈ〜１６Ｋに示されるように、４０°、５０°、６０°及び７０°のカット角に対してＳ０ラムスプリアス応答が存在し得る。図１６Ｆ及び１６Ｇに示される２０°及び３０°のカット角に対する周波数応答は、有意なレイリースプリアス応答すなわちＳ０ラムスプリアス応答を含まない。したがって、約１５°〜３５°の範囲にあるカット角が有利となり得る。
【００９１】
図１７Ａは、高速度層としてのシリコン基板を備えた弾性波デバイス１０のシミュレーションの、一定のカット角に対するＬＮ又はＬＴ圧電層の厚さとｋ２との関係を示すグラフである。図１７Ａは、カット角が４２°のＬＴ圧電層又はカット角が１２８°のＬＮ圧電層と比較して、カット角が５°のＬＮ圧電層に対してｋ２が有意に高くなり得ることを示す。
【００９２】
図１７Ｂは、高速度層としてのシリコン基板を備えた弾性波デバイス１０のシミュレーションの、一定のカット角に対するＬＮの厚さ又はＬＴ圧電層とｖ０との関係を示すグラフである。図１７Ｂは、カット角が４２°のＬＴ圧電層又はカット角が１２８°のＬＮ圧電層と比較して、カット角が５°のＬＮ圧電層に対してｖ０が高くなり得ることを示す。
【００９３】
図１８Ａ〜１８Ｃは、カット角が１２８°のＬＮ圧電層と高速度層としてのシリコン基板とを備えた弾性波デバイス１０のシミュレーションのグラフである。図１８Ａは、厚さ０．７λのＬＮ層に対する周波数応答を例示する。図１８Ｂは、厚さ１λのＬＮ層に対する周波数応答を例示する。図１８Ｃは、理論上無限の厚さのＬＮ層に対する周波数応答を例示する。
【００９４】
図１９は、弾性波デバイス１０の速度と圧電層の厚さとの関係を例示する。
【００９５】
図２０Ａ及び２０Ｂは、シリコン基板が高速度層である弾性波デバイス１０の圧電層の厚さの関数としての、一定の圧電層に対するＱのシミュレーションのグラフである。図２０Ａは、一定の圧電層の厚さの関数としてのＱｓのグラフである。図２０Ｂは、一定の圧電層の厚さの関数としてのＱｐのグラフである。図２０Ａ及び２０Ｂのドットはそれぞれ、シリコン基板を含まない点を除き同様の弾性波デバイスのＱｓ値及びＱｐ値を表す。
【００９６】
図２１は、一実施形態に係る弾性波デバイス２０の断面図である。例示のように、弾性波デバイス２０は、圧電層１２、ＩＤＴ電極１４、高速度層１６及び温度補償層２２を含む。弾性波デバイス２０は、図１の弾性波デバイス１０と同様であるが、温度補償層２２が圧電層１２と高速度層１６との間に配置される点が異なる。例示のように、温度補償層２２は、圧電層１２と物理的に接触する第１側と、高速度層１６と物理的に接触する第２側とを有する。温度補償層２２は、弾性波デバイス２０のＴＣＦを、弾性波デバイス１０と比べて向上させることができる。
【００９７】
温度補償層２２は、弾性波デバイス２０のＴＦＣを、温度補償層を含まない同様の弾性波デバイスのＴＣＦよりもゼロに近づけることができる。温度補償層２２は、正の周波数温度係数を有し得る。例えば、温度補償層２２は、二酸化シリコン（ＳｉＯ２）層としてよい。温度補償層２２は代替的に、二酸化テルル（ＴｅＯ２）層又はＳｉＯＦ層としてよい。温度補償層２２は、ＳｉＯ２、ＴｅＯ２及び／又はＳｉＯＦの任意の適切な組み合わせを含み得る。温度補償層２２は、バルク速度が、ＩＤＴ電極１４が発生させる弾性波の速度より遅い。温度補償層２２は誘電層としてよい。温度補償層２２は、音響インピーダンスが圧電層１２よりも低くてよい。温度補償層２２は、音響インピーダンスが高速度層１６よりも低くてよい。例示の温度補償層２２は厚さＨ２を有する。
【００９８】
図２１の弾性波デバイス２０は、品質係数が、圧電層上のＩＤＴ電極からなる弾性波デバイスよりも高くてよい。例えば、ＬＴ又はＬＮ圧電層をシリコン上の二酸化シリコン上に備えた弾性波デバイス２０は、品質係数が、約２０００〜５０００の範囲となり得る。一例として、弾性波デバイス２０は品質係数が約３０００となり得るが、圧電層上のＩＤＴ電極からなる対応弾性波デバイスは品質係数が約１０００となり得る。品質係数はプロセス依存となり得る。
【００９９】
図２２Ａ〜２８Ｂは、カット角が４２°のタンタル酸リチウム圧電層（４２ＬＴ）と、シリコン基板である高速度層と、二酸化シリコン層である温度補償層とを備えた弾性波デバイス２０のシミュレーションのグラフである。
【０１００】
図２２Ａは、二酸化シリコン層の様々な厚さに対する、４２ＬＴ厚さの関数としてのｋ２のグラフである。このグラフにおける約１２．５％という最大ｋ２は、約０．１５λの４２ＬＴ厚さ及び０．２λの二酸化シリコン厚さに対応する。
【０１０１】
図２２Ｂは、二酸化シリコン層の様々な厚さに対する、４２ＬＴ厚さの関数としてのｖＰ−ＯＰＥＮのグラフである。図２２Ｂは、Ｖｐの分散は、約０．０５λ〜０．１λの二酸化シリコン厚さに対して概ね平坦である。
【０１０２】
図２３Ａは、様々な二酸化シリコン層厚さに対する、Ｑｓと４２ＬＴ厚さとの関係を例示する。このグラフにおける約１８６５という最大Ｑｓは、約０．７λの４２ＬＴ厚さ及び約０．５λの二酸化シリコン厚さに対応する。図２３Ｂは、様々な二酸化シリコン層厚さに対する、Ｑｐと４２ＬＴ厚さとの関係を例示する。このグラフにおける約２０１５という最大Ｑｐは、約０．６５λの４２ＬＴ厚さ及び約０．２５λの二酸化シリコン厚さに対応する。図２３Ａ及び２３Ｂのドットはそれぞれ、シリコン基板及び二酸化シリコン層なしの同様の弾性波デバイスが、１８４６というＱｓ及び１４０６というＱｐを有することを示す。したがって、シリコン基板及び二酸化シリコン層は、Ｑｓ及びＱｐを向上させることができる。これらのグラフに示されるように、Ｑｐは、シリコン基板及び二酸化シリコン層によってＱｓよりも向上させることができる。
【０１０３】
図２４Ａ及び２４Ｂは、（１）二酸化シリコン層のＴＣＦと厚さとの関係、及び（２）二酸化シリコン層のｋ２と厚さとの関係を例示する。図２４Ａは、厚さ０．２５λを備えた４２ＬＴに対応する。０という平均ＴＣＦが、図２４Ａにおいて約０．７λの二酸化シリコン厚さで生じる。図２４Ｂは、厚さが０．５λの４２ＬＴに対応する。０という平均ＴＣＦが、図２４Ｂにおいて約０．９λの二酸化シリコン厚さで生じる。
【０１０４】
図２５Ａ〜２５Ｃは、様々な４２ＬＴ及び二酸化シリコン厚さに対する周波数応答におけるスプリアスモードを例示する。図２５Ａは、厚さが０．１５λの４２ＬＴ層及び厚さが０．２λの二酸化シリコンに対して比較的きれいな周波数応答を示す。図２５Ｂは、４２ＬＴ層の厚さが０．０３λ未満の場合の通過帯域にあるレイリー波を示す。図２５Ｃは、４２ＬＴ層の厚さが０．８λを超える場合の通過帯域にある板波を示す。通過帯域は、４２ＬＴ層の厚さが約０．０３λ〜０．８λの範囲にある場合に比較的きれいとなり得る。
【０１０５】
図２６Ａは、Ｖｏの等高線プロットである。図２６Ｂは、ｋ２の等高線プロットである。図２６Ｂは、約０．１５λの４２ＬＴ厚さ及び約０．２λの二酸化シリコン厚さに対して約１２．５％という最大ｋ２を示す。
【０１０６】
図２７Ａは、Ｑｓの等高線プロットである。図２７Ａは、約０．７λの４２ＬＴ厚さ及び約０．５λの二酸化シリコン厚さに対して約１８６５という最大Ｑｓを示す。図２７Ｂは、Ｑｐの等高線プロットである。図２７Ｂは、約０．６５λの４２ＬＴ厚さ及び約０．２５λの二酸化シリコン厚さに対して約２０１５という最大Ｑｐを示す。
【０１０７】
図２８Ａは、Ｑａｖｇの等高線プロットである。Ｑａｖｇは、Ｑｐ及びＱｓの平均としてよい。図２８Ａは、約０．６５λの４２ＬＴ厚さ及び約０．３λの二酸化シリコン厚さとに対して約１９３５という最大Ｑａｖｇを示す。図２８Ｂは、ＦＯＭの等高線プロットである。図２８Ｂは、約０．１７５λの４２ＬＴ厚さ及び約０．２λの二酸化シリコン厚さに対して約２２５という最大ＦＯＭを示す。
【０１０８】
図２１の弾性波デバイス２０において、Ｑｐは、温度補償層及び高速度層なしの同様の弾性波デバイスと比べてブーストされ得る。これは、変位が弾性波デバイス２０の圧電層１２の表面に閉じ込められることに起因し得る。図２９Ａ〜２９Ｄは、弾性波デバイス２０における４２ＬＴ及び５ＬＮ圧電層の圧電層の表面に変位が閉じ込められている一方で、高速度層及び温度補償層なしの同様の弾性波デバイスにおける表面には変位が閉じ込められていないことを例示する。
【０１０９】
図３０Ａ〜３６Ｂは、５°カット角のニオブ酸リチウム圧電層（５ＬＮ）と、シリコン基板である高速度層と、二酸化シリコン層である温度補償層とを有する弾性波デバイス２０のシミュレーションのグラフである。
【０１１０】
図３０Ａは、二酸化シリコン層の様々な厚さに対する、５ＬＮ厚さの関数としてのｋ２のグラフである。このグラフにおける約２９．５％という最大ｋ２は、約０．５λの５ＬＮ厚さ及び０．０５λの二酸化シリコン厚さに対応する。
【０１１１】
図３０Ｂは、二酸化シリコン層の様々な厚さに対する、５ＬＮ厚さの関数としてのｖＰ−ＯＰＥＮのグラフである。
【０１１２】
図３１Ａは、様々な二酸化シリコン層厚さに対する、Ｑｓと５ＬＮ厚さとの関係を例示する。このグラフにおける約１８１５という最大Ｑｓは、約０．７λの５ＬＮ厚さ及び約０．９λの二酸化シリコン厚さに対応する。図３１Ｂは、様々な二酸化シリコン層厚さに対する、Ｑｐと５ＬＮ厚さとの関係を例示する。このグラフにおける約２４６０という最大Ｑｐは、約０．５５λの５ＬＮ厚さ及び約０．２λの二酸化シリコン厚さに対応する。図３１Ａ及び３１Ｂのドットはそれぞれ、シリコン基板及び二酸化シリコン層なしの同様の弾性波デバイスが、１７９８というＱｓ及び４０．５というＱｐを有することを示す。したがって、シリコン基板及び二酸化シリコン層により、５ＬＮ圧電層を備えた弾性波デバイス２０においてＱｐを有意にブーストすることができる。
【０１１３】
図３２Ａ及び３２Ｂは、（１）二酸化シリコン層のＴＣＦと厚さとの関係、及び（２）二酸化シリコン層のｋ２と厚さとの関係を例示する。図３２Ａは、厚さ０．２５λを備えた５ＬＮに対応する。図３２Ｂは、厚さ０．５λを備えた５ＬＮに対応する。
【０１１４】
図３３Ａ〜３３Ｃは、様々な５ＬＮ弾性波デバイスに対する、周波数応答におけるスプリアスモードを例示する。図３３Ａ及び３３Ｂは５ＬＮ／Ｓｉ弾性波デバイスに関する。図３３Ｃは、５ＬＮ／ＳｉＯ２／Ｓｉ弾性波デバイスに関する。図３３Ａは、５ＬＮ層の厚さが０．３λ未満の場合の通過帯域におけるレイリー波を示す。図３３Ｂは、５ＬＮ層が０．９λよりも大きな厚さを有する場合の、通過帯域における板モード応答を示す。図３３Ｃは、厚さが０．５λの５ＬＮ層及び厚さが０．０５λの二酸化シリコン層に対する比較的きれいな周波数応答を示す。比較的きれいな通過帯域は、厚さが約０．３λ〜０．８λの範囲にある５ＬＮ層によって達成することができる。
【０１１５】
図３４Ａは、Ｖｏの等高線プロットである。図３４Ｂは、ｋ２の等高線プロットである。図３４Ｂは、約０．５λの５ＬＮ厚さ及び約０．０５λの二酸化シリコン厚さに対し、約２９．５％という最大ｋ２を示す。
【０１１６】
図３５Ａは、Ｑｓの等高線プロットである。図３５Ａは、約０．７λの５ＬＮ厚さ及び約０．９λの二酸化シリコン厚さに対し、約１８１５という最大Ｑｓを示す。図３５Ｂは、Ｑｐの等高線プロットである。図３５Ｂは、約０．５５λの５ＬＮ厚さ及び約０．２λの二酸化シリコン厚さに対し、約２４６０という最大Ｑｐを示す。
【０１１７】
図３６Ａは、Ｑａｖｇの等高線プロットである。図３６Ａは、約０．６λの５ＬＮ厚さ及び約０．２６λの二酸化シリコン厚さに対し、約２１３０という最大Ｑａｖｇを示す。図３６Ｂは、ＦＯＭの等高線プロットである。図３６Ｂは、約０．５５λの５ＬＮ厚さ及び約０．１λの二酸化シリコン厚さに対し、約６２５という最大ＦＯＭを示す。
【０１１８】
図３７Ａ及び３７Ｆは、様々な位置に二酸化シリコン層を備えた弾性波デバイスに対する様々なパラメータを比較するグラフである。これらのグラフはそれぞれ、（１）シリコン基板上の５ＬＮ圧電層上のアルミニウムＩＤＴ電極を備えた弾性波デバイス、（２）シリコン基板上の二酸化シリコン層上の５ＬＮ圧電層上のアルミニウムＩＤＴ電極を備えた弾性波デバイス、（３）シリコン基板上の５ＬＮ圧電層上のアルミニウムＩＤＴ電極上の二酸化シリコン層を備えた弾性波デバイス、（４）シリコン基板上の５ＬＮ圧電層上の二酸化シリコン層上のアルミニウムＩＤＴ電極を備えた弾性波デバイス、に対応する曲線を含む。これらのシミュレーションは、５ＬＮ圧電層の厚さを掃引して二酸化シリコン層の厚さを０．１λに設定する。
【０１１９】
図３７Ａは、Ｖｏのグラフである。このグラフは、少なくとも低速度二酸化シリコンが波伝播に関与することを示す。図３７Ｂは、ｋ２のグラフである。図３７Ｂは、二酸化シリコン層がＩＤＴ電極と５ＬＮ層との間に配置された場合に、ｋ２が特に低くなることを示す。図３７Ｃは、Ｑｐのグラフである。図３７Ｄは、Ｑｐのグラフである。図３７Ｄは、Ａｌ／５ＬＮ／ＳｉＯ２／Ｓｉ弾性波が最良のＱｐを有することを示す。これは、シリコン基板への漏洩を防止するＳｉＯ２／Ｓｉ界面での最大の反射に起因し得る。図３７Ｅは、Ｑａｖｇのグラフである。図３７Ｆは、ＦＯＭのグラフである。これらのグラフは、ｋ２及びＱがわずかに低いＳｉＯ２／Ａｌ／５ＬＮ／Ｓｉが、５ＬＮ／ＳｉＯ２／Ｓｉの代替として使用可能であることを示す。
【０１２０】
図３８Ａは、厚さが０．５λのＬＮ圧電層と、シリコン基板である高速度層と、二酸化シリコン層である温度補償層とを含む弾性波デバイス２０における、ＬＮ層のカット角の関数としてのｋ２のグラフである。このグラフにおける異なる曲線は、異なる二酸化シリコン層厚さに対応する。図３８Ａは、カット角１０°及び二酸化シリコン厚さ０において約３０％という最大ｋ２を示す。
【０１２１】
図３８Ｂは、厚さが０．５λのＬＮと、シリコン基板である高速度層と、二酸化シリコン層である温度補償層とを含む弾性波デバイス２０における、ＬＮ層のカット角の関数としてのｖＰ−ＯＰＥＮのグラフである。このグラフにおける異なる曲線は、異なる二酸化シリコン層厚さに対応する。図３８Ｂは、カット角３５°及び二酸化シリコン厚さ０において約４４２０ｍ／ｓという最大ｖ０を示す。
【０１２２】
図３８Ｃは、厚さが０．５λのＬＮと、シリコン基板である高速度層と、二酸化シリコン層である温度補償層とを含む弾性波デバイス２０における、ＬＮ層のカット角の関数としてのＱｓのグラフである。このグラフの異なる曲線は、異なる二酸化シリコン層厚さに対応する。図３８Ｃは、カット角５５°及び二酸化シリコン厚さ０．３λにおいて、約２１３５という最大Ｑｓを示す。
【０１２３】
図３８Ｄは、厚さが０．５λのＬＮと、シリコン基板である高速度層と、二酸化シリコン層である温度補償層とを含む弾性波デバイス２０における、ＬＮ層のカット角の関数としてのＱｐのグラフである。このグラフの異なる曲線は、異なる二酸化シリコン層厚さに対応する。図３８Ｄは、カット角２５°及び二酸化シリコン厚さ０．２５λにおいて、約２５６０という最大Ｑｐを示す。
【０１２４】
図３９Ａ〜３９Ｌは、厚さが０．５λのＬＮ圧電層と、厚さが０．１λの二酸化シリコン層である温度補償層と、シリコン基板である高速度層とを備えた弾性波デバイス２０の、ＬＮの様々なカット角に対する、周波数にわたるアドミタンスを例示する。
【０１２５】
図４０は、一実施形態に係る弾性波デバイス３０の断面図である。例示のように、弾性波デバイス３０は、圧電層１２、ＩＤＴ電極１４、高速度層１６及び温度補償層３２を含む。弾性波デバイス３０は、図１の弾性波デバイス１０と同様であるが、温度補償層３２がＩＤＴ電極１４を覆って、ＩＤＴ電極１４が圧電層１２と温度補償層３２との間に存在するように含まれている点が異なる。例示のように、温度補償層３２は、圧電層１２に対向するようにＩＤＴ電極１４を覆う。温度補償層３２は、弾性波デバイス１０と比べて弾性波デバイス３０のＴＣＦを向上させることができる。
【０１２６】
温度補償層３２は、弾性波デバイス３０のＴＦＣを、温度補償層を含まない同様の弾性波デバイスのＴＣＦよりもゼロに近づけることができる。温度補償層３２は、正の周波数温度係数を有し得る。例えば、温度補償層３２は二酸化シリコン（ＳｉＯ２）層としてよい。温度補償層３２は代替的に、二酸化テルル（ＴｅＯ２）層又はＳｉＯＦ層としてよい。温度補償層３２は、ＳｉＯ２、ＴｅＯ２及び／又はＳｉＯＦの任意の適切な組み合わせを含んでよい。温度補償層３２は、バルク速度が、ＩＤＴ電極１４が発生させる弾性波の速度より遅くてよい。温度補償層３２は誘電層としてよい。温度補償層３２は、音響インピーダンスが圧電層１２よりも低くてよい。温度補償層３２は、音響インピーダンスが高速度層１６よりも低くてよい。例示の温度補償層３２は厚さＨ３を有する。
【０１２７】
図４１Ａ及び４１Ｂは、ニオブ酸リチウム圧電層と、高速度層と、ＩＤＴ電極を覆う温度補償層とを有する弾性波デバイス３０のシミュレーションのグラフである。図４１Ａは、誘電層の様々な厚さに対する、ＬＮ厚さの関数としてのｋ２のグラフである。図４１Ｂは、温度補償層の様々な厚さに対する、ＬＮ厚さの関数としての速度温度係数（ＴＣＶ）のグラフである。
【０１２８】
図４２Ａ〜４２Ｄは、波長２．０μｍの弾性波を発生させるように構成された弾性波デバイス３０のシミュレーションのグラフである。弾性波デバイス３０は、シリコン基板である高速度層と、高さが１６０ｎｍ（０．０８λ）のＩＤＴ電極と、当該ＩＤＴ電極上の厚さが０．４μｍ（０．２λ）のＳｉＯ２温度補償層と、厚さが０．５μｍ（０．２５λ）のニオブ酸リチウム圧電層とを含む。図４２Ａ〜４２Ｄは、ニオブ酸リチウム圧電層の異なるカット角に対応する。特に、図４２Ａはカット角０°に対応し、図４２Ｂはカット角１０°に対応し、図４２Ｃはカット角２０°に対応し、図４２Ｄはカット角３０°に対応する。図４２Ｃに示されるように、カット角２０°に対してレイリースプリアスを抑制することができる。シリコン基板上にＬＮ圧電層を備えた弾性波デバイス３０においては、約１５°〜２５°の範囲にあるカット角が望ましい。
【０１２９】
図４３Ａ〜４５Ｂは、５°カット角（５ＬＮ）のニオブ酸リチウム圧電層と、シリコン基板である高速度層と、二酸化シリコン層である温度補償層とを有する弾性波デバイス３０のシミュレーションのグラフである。
【０１３０】
図４３Ａ及び４３Ｂは、（１）二酸化シリコン層のＴＣＦと厚さとの関係、及び（２）二酸化シリコン層のｋ２と厚さとの関係を例示する。図４３Ａは、厚さが０．２５λの５ＬＮ圧電層に対応する。０という平均ＴＣＦが、図４３Ａにおける約０．３λの二酸化シリコン厚さで示される。図４３Ｂは、厚さが０．５λの５ＬＮ圧電層に対応する。０という平均ＴＣＦが、図４３Ｂにおいて約０．３λの二酸化シリコン厚さで示される。これらのシミュレーションが示唆するのは、０．３λ付近の二酸化シリコンが、かかるデバイスにおいて望ましいＴＣＦを達成し得ることである。
【０１３１】
図４４Ａは、二酸化シリコン層の様々な厚さに対する、５ＬＮ厚さの関数としてのｋ２のグラフである。このグラフが示唆するのは、二酸化シリコン層が５ＬＮ層上のＩＤＴ電極を覆うようにすることでｋ２が低減され得ることである。図４４Ｂは、二酸化シリコン層の様々な厚さに対する、５ＬＮ厚さの関数としてのｖＰ−ＯＰＥＮのグラフである。
【０１３２】
図４５Ａは、様々な二酸化シリコン層厚さに対する、Ｑｓと５ＬＮ厚さとの関係を例示する。図４５Ｂは、様々な二酸化シリコン層厚さに対する、Ｑｐと５ＬＮ厚さとの関係を例示する。図４５Ａ及び４５Ｂのドットはそれぞれ、シリコン基板及び二酸化シリコン層なしの同様の弾性波デバイスが、１７９８というＱｓ及び４０．５というＱｐを有することを示す。したがって、図４０の弾性波デバイス３０のシリコン基板及び二酸化シリコンの層が、５ＬＮ圧電層を備えた弾性波デバイス２０において、Ｑｐを有意にブーストさせ得る。図４５Ｂと図３１Ｂとの比較は、二酸化シリコン層が５ＬＮ層上のＩＤＴ電極を覆うようにすることが、５ＬＮ層とシリコン基板との間に二酸化シリコン層を含むようにすることほどは、Ｑｐを増加させ得ないことを示す。
【０１３３】
図４６Ａ〜４８Ｂは、４２°カット角のタンタル酸リチウム圧電層（４２ＬＮ）と、シリコン基板である高速度層と、二酸化シリコン層である温度補償層とを有する弾性波デバイス３０のシミュレーションのグラフである。
【０１３４】
図４６Ａ及び４６Ｂは、（１）二酸化シリコン層のＴＣＦと厚さとの関係、及び（２）二酸化シリコン層のｋ２と厚さとの関係を例示する。図４６Ａは、厚さが０．２５λの４２ＬＴ圧電層に対応する。０という平均ＴＣＦが、図４６Ａにおける約０．２λの二酸化シリコン厚さで示される。図４６Ｂは厚さが０．５λの４２ＬＴ圧電層に対応する。０という平均ＴＣＦが、図４６Ｂにおける約０．２５λの二酸化シリコン厚さで示される。これらのシミュレーションが示唆するのは、約０．２５λ未満の二酸化シリコンが、かかるデバイスにおいて望ましいＴＣＦを達成し得ることである。
【０１３５】
図４７Ａは、二酸化シリコン層の様々な厚さに対する、４２ＬＴ厚さの関数としてのｋ２のグラフである。このグラフが示唆するのは、二酸化シリコン層が４２ＬＴ層上のＩＤＴ電極を覆うようにすることでｋ２が低減され得ることである。図４７Ｂは、二酸化シリコン層の様々な厚さに対する、４２ＬＴ厚さの関数としてのｖＰ−ＯＰＥＮのグラフである。
【０１３６】
図４８Ａは、様々な二酸化シリコン層厚さに対する、Ｑｓと４２ＬＴ厚さとの関係を例示する。図４８Ｂは、様々な二酸化シリコン層厚さに対する、Ｑｐと４２ＬＴ厚さとのとの関係を例示する。図４８Ｂは、ＩＤＴ電極を覆う二酸化シリコン層とシリコン基板とを有することにより、シリコン基板及び二酸化シリコン層なしの同様の弾性波デバイスと比べてＱｐが増加し得ることを示す。このグラフはまた、一定の例において、４２ＬＴ層厚さを約０．８λ未満にすることが望ましいことを例示する。
【０１３７】
図４９Ａは、厚さが０．５λのＬＮ圧電層と、シリコン基板である高速度層と、二酸化シリコン層である温度補償層とを含む弾性波デバイス３０における、ＬＮ層のカット角の関数としてのｋ２のグラフである。このグラフの異なる曲線は、異なる二酸化シリコン層厚さに対応する。図４９Ａは、カット角が１０°及び二酸化シリコン厚さが０での約３０％という最大ｋ２を示す。
【０１３８】
図４９Ｂは、厚さが０．５λのＬＮと、シリコン基板である高速度層と、二酸化シリコン層である温度補償層とを含む弾性波デバイス３０における、ＬＮ層のカット角の関数としてのｖＰ−ＯＰＥＮのグラフである。このグラフの異なる曲線は、異なる二酸化シリコン層厚さに対応する。図４９Ｂは、カット角４０°及び二酸化シリコン厚さ０．２λにおいて約４５８０ｍ／ｓという最大ｖ０を示す。
【０１３９】
図４９Ｃは、厚さが０．５λのＬＮと、シリコン基板である高速度層と、二酸化シリコン層である温度補償層とを含む弾性波デバイス３０における、ＬＮ層のカット角の関数としてのＱｓのグラフである。このグラフの異なる曲線は、異なる二酸化シリコン層厚さに対応する。図４９Ｃは、カット角６０°及び二酸化シリコン厚さ０において約２１００という最大Ｑｓを示す。
【０１４０】
図４９Ｄは、厚さが０．５λのＬＮと、シリコン基板である高速度層と、二酸化シリコン層である温度補償層とを含む弾性波デバイス３０における、ＬＮ層のカット角の関数としてのＱｐのグラフである。このグラフの異なる曲線は、異なる二酸化シリコン層厚さに対応する。図４９Ｄは、カット角２５°及び二酸化シリコン厚さ０において約２５６０という最大Ｑｐを示す。
【０１４１】
図５０Ａ〜５０Ｌは、厚さが０．５λのＬＮ圧電層と、厚さが０．１λの二酸化シリコン層である温度補償層と、シリコン基板である高速度層とを備えた弾性波デバイス３０の、ＬＮの様々なカット角に対する、周波数にわたるアドミタンスを例示する。図５０Ｆは、カット角２０°に対し、有意なスプリアスがない比較的きれいな周波数応答を示す。これらのグラフは、かかるデバイスにおいて約１５°〜２５°の範囲にあるカット角が、比較的きれいな周波数応答を達成し得ることを示す。
【０１４２】
図５１は、図４０の弾性波デバイス３０の平面図である。図５１は、ＩＤＴ電極１４は、第１格子反射器３４と第２格子反射器３６との間に位置決めすることができる。ＩＤＴ電極１４、第１格子反射器３４及び第２格子反射器３６は、弾性表面波共振器として機能することができる。弾性波デバイス１０、２０又は４０のいずれも同様に実装することができる。図５１は、ここに説明される温度補償層のいずれもが、ＩＤＴ電極の一部分の上に及び／又は下に含まれ得ることを例示する。
【０１４３】
図５２は、一実施形態に係る弾性波デバイス４０の断面図である。例示のように、弾性波デバイス４０は、圧電層１２、ＩＤＴ電極１４、高速度層１６、第１温度補償層２２及び第２温度補償層３２を含む。弾性波デバイス４０は図２１の弾性波デバイス２０と同様であるが、弾性波デバイス４０がＩＤＴ電極１４上に第２温度補償層３２も含んでＩＤＴ電極１４が圧電層１２と温度補償層３２との間に存在する点が異なる。弾性波デバイス４０は図４０の弾性波デバイス３０と同様であるが、弾性波デバイス４０が、高速度層１６と圧電層１２との間に配置された第１温度補償層２２も含む点が異なる。弾性波デバイス４０は、図４０の弾性波デバイス３０と比べて、圧電層厚さへの周波数依存性に対して不感受性が向上し得る。
【０１４４】
ＬＴ／Ｓｉ及びＬＴ／ＳｉＯ２／Ｓｉ弾性波デバイスのさらなるシミュレーションが、カット角が０°〜３０°の範囲にあるＬＴに対し、かかるデバイスが望ましいｋ２値を有することを示す。これらのシミュレーションは、カット角が１０°と３０°との間のＬＴ層が望ましいことを示す。約２０°のカット角において最大ｋ２値が観測された。ＬＴ／Ｓｉ及びＬＴ／ＳｉＯ２／Ｓｉ弾性波デバイスの他のシミュレーションにより、かかるデバイスが、カット角が３０°〜４０°の範囲にあるＬＴ層を備えたデバイスにとって望ましい高速度（ｖ０）値を有することが示される。
【０１４５】
ここに説明した弾性波デバイスのいずれも、フィルタ、デュプレクサ若しくは他のマルチプレクサ、又は周波数多重化回路（例えばダイプレクサ又はトライプレクサ）に実装することができる。
【０１４６】
図５３Ａ〜５３Ｄは、ここに説明した弾性波デバイスの原理及び利点から利益を得るフィルタの例である。ここに説明される任意の適切な原理及び利点に従う弾性波デバイスを含むことにより、かかるフィルタは、従来型弾性波デバイスを含むフィルタと比べて、高い品質係数のような向上した性能を実現することができる。これらのフィルタの特徴の、任意の適切な組み合わせを、互いに一緒に及び／又はここに説明される任意の他の実施形態と組み合わせて実装することができる。
【０１４７】
図５３Ａは、ここに説明される任意の適切な原理及び利点に従う弾性波デバイスを含むフィルタ６０の模式的な図である。弾性波デバイスを含むフィルタは、弾性波デバイスフィルタとして言及され得る。例示のように、フィルタ６０は、直列弾性波デバイス６１、６３及び６５と、シャント弾性表面波デバイス６２及び６４とを含むラダー型フィルタである。例示の弾性波デバイスはそれぞれが、共振器となり得る。弾性波デバイス６１〜６５は、入力ポートＩｎと出力ポートＯｕｔとの間に配列される。いくつかの例において、フィルタ６０は、入力ポートＩｎが送信ポートとなり出力ポートＯｕｔがアンテナポートとなる送信フィルタとしてよい。いくつかの他の例によれば、フィルタ６０は、入力ポートＩｎがアンテナポートとなり出力ポートＯｕｔが受信ポートとなる受信フィルタとしてよい。
【０１４８】
直列弾性波デバイス６１、６３及び６５の一以上、及び／又はシャント弾性表面波デバイス６２及び６４の一以上は、ここに説明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。弾性波デバイス６１〜６５の一以上は、弾性表面波デバイスとしてよい。一以上の弾性表面波デバイスを含むフィルタを、弾性表面波フィルタとして言及してよい。例示を目的としてフィルタ６０が５つの弾性波デバイス共振器を示すが、フィルタは、特定のアプリケーションに対して任意数の弾性波デバイス共振器を含んでよい。例えば、いくつかのアプリケーションにおいて、弾性波デバイスフィルタは、３、４、６、７、９又はこれ以上の弾性波デバイスを含み得る。
【０１４９】
図５３Ｂは、ここに説明される任意の適切な原理及び利点に従う弾性波デバイスを含むフィルタ６０’の模式的な図である。フィルタ６０’の共振器はいずれも、ここに説明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。フィルタ６０’は図５３Ａのフィルタ６０と同様であるが、フィルタ６０’が異なる数の共振器を含み、さらにはループ回路も含む点が異なる。例示のように、フィルタ６０’は、付加シャント弾性表面波デバイス６６及び付加直列弾性表面波デバイス６７を含む。フィルタ６０’はまた、ループ回路６８も含む。ループ回路６８は、図５３Ｂにおいてラダー型回路の弾性表面波共振器に並列に接続される。ループ回路６８は、弾性表面波共振器のラダー型回路の阻止帯域において一定の周波数帯域に周波数を有する信号が、ループ回路６８を通過できる通過特性を有し得る。ループ回路６８は、入力ポートＩｎでの入力信号に応答してループ信号を出力することができる。ラダー型回路及びループ回路を通って伝播する信号は、阻止帯域内の一定の周波数帯域に、互いに反対の位相成分を含み得る。
【０１５０】
図５３Ｃは、ここに説明される任意の適切な原理及び利点に従う弾性波デバイスを含むフィルタ６０’’の模式的な図である。フィルタ６０’’の共振器はいずれも、ここに説明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。フィルタ６０’’は図５３Ｂのフィルタ６０’と同様であるが、フィルタ６０’’が特定例のループ回路６８’を含む点が異なる。図５３Ｃに示されるように、ループ回路６８’は、第１キャパシタＣ１、ＩＤＴ電極６９及び第２キャパシタＣ２を含む。例示のキャパシタ及びＩＤＴ電極は、圧電基板上に配置され得る。圧電基板は、ラダー型回路の共振器が配置されるものと同じ圧電基板としてよい。したがって、そのような圧電基板は、図１、図２１、図４０又は図５２に示される層構造に対応し得る。
【０１５１】
ＩＤＴ電極６９は、トランスバーサルフィルタとして配列することができる。減衰帯域における通過特性は、このトランスバーサルフィルタの設計によって調整することができ、位相特性は、ループ回路６８’にラダー型回路とは逆の位相特性を与えるようにＩＤＴ電極間距離の調整によって調整することができる。各ＩＤＴ電極６９は、互いに噛み合った電極指をそれぞれが含む一対の櫛形電極を含み得る。第１及び第２キャパシタＣ１及びＣ２のキャパシタンスはそれぞれ、ＩＤＴ電極６９のキャパシタンスよりも小さくてよい。第１キャパシタＣ１のキャパシタンスは、第２キャパシタＣ２のキャパシタンスよりも小さい。減衰帯域におけるループ回路６８’の通過特性の減衰量は、第１及び第２キャパシタＣ１及びＣ２それぞれのキャパシタンスを調整することによって調整することができる。第１及び第２キャパシタＣ１及びＣ２は、ループ回路６８’の通過特性の減衰量が、ラダー型回路の通過特性の減衰量と同様となるように配列することができる。
【０１５２】
ループ回路６８’の位相特性がラダー型回路のそれとは逆になることにより、ラダー型回路の減衰帯域における振幅特性を実質的に相殺することができる。これにより結果的に、ラダー型回路の減衰帯域における減衰量を増加させることができる。さらに、第１及び第２キャパシタＣ１及びＣ２の静電キャパシタンスを選択することにより、ラダー型回路からループ回路６８’へと流れる電流を抑制することができるので、ＩＤＴ電極６９を破損から保護する機能が得られる。
【０１５３】
図５３Ｄは、ここに説明される任意の適切な原理及び利点に従う弾性波デバイスを含むフィルタ６０’’’の模式的な図である。フィルタ６０’’’の共振器はいずれも、ここに説明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。フィルタ６０’’’は図５３Ｃのフィルタ６０’’と同様であるが、フィルタ６０’’’が異なるループ回路を含む点が異なる。図５３Ｄに示されるように、ループ回路６８’’は、ループ回路６８’と比べて付加キャパシタ及びＩＤＴ電極を含む。特に、第３キャパシタＣ３及び第４キャパシタＣ４がループ回路６８’’に含められる。ループ回路６８’’はまた、図５３ＣのＩＤＴ電極６９よりもＩＤＴ電極が多いＩＤＴ電極６９’も含む。
【０１５４】
図５４Ａ〜５４Ｃは、ここに説明した弾性波デバイスの原理及び利点から利益を得るデュプレクサの例である。ここに説明される任意の適切な原理及び利点に従う弾性波デバイスを含むことにより、かかるデュプレクサは、他の従来型弾性波デバイスを含むデュプレクサと比べて、高い品質係数のような向上した性能を実現することができる。これらのデュプレクサの特徴の、任意の適切な組み合わせを、互いに一緒に及び／又はここに説明される任意の他の実施形態と組み合わせて実装することができる。
【０１５５】
図５４Ａは、ここに説明される任意の適切な原理及び利点に従う弾性波デバイスを含むデュプレクサ７０の模式的な図である。デュプレクサ７０は、送信フィルタ及び受信フィルタを含む。送信フィルタ及び受信フィルタは双方とも、共通ポートＣＯＭに結合される。共通ポートＣＯＭはアンテナポートとしてよい。任意の適切な数の弾性波デバイスを、デュプレクサ７０の送信フィルタ及び／又は受信フィルタに含めることができる。
【０１５６】
送信フィルタは、送信ポートＴＸと共通ポートＣＯＭとの間に結合される。送信フィルタは、共通ポートＣＯＭへと伝播する送信ポートＴＸにおいて受信した信号をフィルタリングするように構成される。送信フィルタは、図５３Ａのフィルタ６０の任意の適切な特徴を含み得る。例示のように、送信フィルタは、直列弾性波デバイス６１、６３及び６５、並びにシャント弾性表面波デバイス６２及び６４を含む。直列弾性波デバイス６１、６３及び６５の一以上、及び／又はシャント弾性表面波デバイス６２及び６４の一以上は、ここに説明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。
【０１５７】
受信フィルタは、共通ポートＣＯＭと受信ポートＲＸとの間に結合される。受信フィルタは、受信ポートＲＸへと伝播する共通ポートＣＯＭにおいて受信した信号をフィルタリングするように構成される。受信フィルタは、図５３Ａのフィルタ６０の任意の適切な特徴を含み得る。例示のように、受信フィルタは、直列弾性波デバイス７１、７３及び７５、並びにシャント弾性表面波デバイス７２及び７４を含む。直列弾性波デバイス７１、７３及び７５の一以上、並びに／又はシャント弾性表面波デバイス７２及び７４の一以上は、ここに説明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。
【０１５８】
図５４Ａがデュプレクサ７０を例示するにもかかわらず、任意の適切なマルチプレクサにおいて、ここに説明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を実装することができる。マルチプレクサは、任意の適切な数の弾性波フィルタを含み得る。例えば、マルチプレクサは、４つのフィルタを備えたクアッドプレクサ、５つのフィルタを備えたペンタプレクサ、６つのフィルタを備えたヘキサプレクサ、８つのフィルタを備えたオクタプレクサ等としてよい。いくつかの例において、マルチプレクサは、共通ノードに接続された２〜１６の弾性波フィルタを含んでよい。
【０１５９】
図５４Ｂは、ここに説明される任意の適切な原理及び利点に従う弾性波デバイスを含むデュプレクサ７０’の模式的な図である。デュプレクサ７０’は、アンテナ１０１に接続されるように示される。デュプレクサ７０’の共振器はいずれも、ここに説明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。デュプレクサ７０’は図５４Ａのデュプレクサ７０と同様であるが、デュプレクサ７０’が送信フィルタに異なる数の共振器を含み、異なる受信フィルタアーキテクチャを含む点が異なる。例示のように、デュプレクサ７０’の送信フィルタは、直列ＳＡＷ共振器６１、６３、６５、６７及び７９、並びにシャントＳＡＷ共振器６２、６４、６６及び７８を含む。デュプレクサ７０’の受信フィルタは、ダブルモードＳＡＷ（ＤＭＳ）共振器１１１及び１１２を含む。ＤＭＳ共振器１１１及び１１２は、受信フィルタの直列ＳＡＷ共振器１１０を経由してアンテナ１０１に結合される。ＤＭＳ共振器１１１及び／又は１１２は、ここに説明される任意の適切な原理及び利点に従う弾性波デバイスを含み得る。
【０１６０】
図５４Ｃは、ここに説明される任意の適切な原理及び利点に従う弾性波デバイスを含むデュプレクサ７０’’の模式的な図である。デュプレクサ７０’’は、アンテナ１０１に接続されるように示される。デュプレクサ７０’’の共振器はいずれも、ここに説明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。デュプレクサ７０’’は図５４Ｂのデュプレクサ７０’と同様であるが、デュプレクサ７０’’が付加的に、インダクタＬ１及びＬ２、キャパシタｃａｐ０１、ｃａｐ０２、ｃａｐ０３、ｃａｐ０４及びｃａｐ０５、並びにＩＤＴ電極１１３を含む点が異なる。例示のキャパシタ及びＩＤＴ電極は、上述のループ回路と同様の機能性を実装することができる。インダクタＬ１及びＬ２は、送信フィルタのシャントＳＡＷ共振器のためのグランドへの誘導性経路を与える。
【０１６１】
パッケージ状モジュールが、ここに説明した弾性波デバイスのいずれも含み得る。そのようなパッケージ状モジュールのいくつかはまた、無線周波数スイッチ及び／又は電力増幅器を含み得る。ここに説明した弾性波デバイスは、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。ここに説明した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パッケージ状モジュールのいくつかの例を以下に説明する。図５５、５６及び５７は、一定の実施形態に係る例示的な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いずれかを参照して説明された任意の適切な特徴を、互いに組み合わせて実装することができる。
【０１６２】
図５５は、一以上の実施形態に係るフィルタ８２、電力増幅器８３及びスイッチ８４を含むモジュール８０の模式的なブロック図である。モジュール８０は、例示の要素を封入するパッケージを含み得る。フィルタ ８２、電力増幅器８３及びスイッチ８４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。フィルタ８２は、ここに説明された弾性波デバイスの任意の適切な原理及び利点に従って実装された任意の適切な数の弾性波デバイスを含み得る。フィルタ８２は、デュプレクサ又は他のマルチプレクサに含めることができる。スイッチ８４は無線周波数スイッチとしてよい。スイッチ８４は電力増幅器８３の出力を、フィルタ８２に選択的かつ電気的に接続することができる。いくつかの例において、スイッチ８４は、電力増幅器の出力を、モジュール８０の複数のフィルタのうち選択されたフィルタに与えることができる多投スイッチとしてよい。
【０１６３】
図５６は、一以上の実施形態に係るフィルタ８２、電力増幅器８３、スイッチ８４及び第２スイッチ８６を含むモジュール８５の模式的なブロック図である。モジュール８５は図５５のモジュール８０と同様であるが、モジュール８５が付加スイッチ８６を含む点が異なる。付加スイッチ８６はフィルタ８２を他のＲＦ回路に選択的かつ電気的に接続することができる。付加スイッチ８６は、フィルタ８２をアンテナポートに選択的かつ電気的に接続し得るアンテナスイッチとしてよい。
【０１６４】
図５７は、一以上の実施形態に係るデュプレクサ８２、電力増幅器８３、第１スイッチ８４、第２スイッチ９３及び低雑音増幅器９４を含むモジュール９０の模式的なブロック図である。モジュール９０は図５５のモジュール８０と同様であるが、モジュール９０ではデュプレクサがフィルタの代わりに例示され、モジュール８０が受信回路を含む点が異なる。例示の受信回路は、スイッチ９３及び低雑音増幅器９４を含む。低雑音増幅器９４は、受信フィルタが与える無線周波数信号を増幅することができる。スイッチ９３は、低雑音増幅器９４をデュプレクサ９２の受信フィルタに選択的かつ電気的に接続することができる。
【０１６５】
携帯電話機のような無線通信機器は、ここに説明される原理及び利点のいずれかに従う一以上の弾性波デバイスを含み得る。図５８は、一以上の実施形態に係る任意の適切な数の弾性波デバイスを含む無線通信機器１００の模式的なブロック図である。無線通信機器１００は、任意の適切な無線通信機器としてよい。例えば、無線通信機器１００は、スマートフォンのような携帯電話機としてよい。例示のように、無線通信機器１００は、アンテナ１０１、フィルタ１０３を含むＲＦフロントエンド１０２、ＲＦ送受信器１０４、プロセッサ１０５及びメモリ１０６を含む。アンテナ１０１は、ＲＦフロントエンド１０２が与えるＲＦ信号を送信することができる。アンテナ１０１は、受信したＲＦ信号を、処理を目的としてＲＦフロントエンド１０２に与えることができる。
【０１６６】
ＲＦフロントエンド１０２は、一以上の電力増幅器、一以上の低雑音増幅器、一以上のＲＦスイッチ、一以上の受信フィルタ、一以上の送信フィルタ、一以上のデュプレクサ、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１０２は、任意の適切な通信規格に関連付けられたＲＦ信号を送信及び受信することができる。ここに説明した弾性波デバイスのいずれも、ＲＦフロントエンド１０２のフィルタ１０３の一以上に実装することができる。
【０１６７】
ＲＦ送受信器１０４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１０２に与えることができる。ＲＦ送受信器１０４はまた、ＲＦフロントエンド１０２の低雑音増幅器が与えるＲＦ信号を処理することができる。ＲＦ送受信器１０４はプロセッサ１０５と通信する。プロセッサ１０５はベース帯域プロセッサとしてよい。プロセッサ１０５は、無線通信機器１００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１０６は、プロセッサ１０５によるアクセスを受ける。メモリ１０６は、無線通信機器１００のための任意の適切なデータを格納することができる。
【０１６８】
ここに説明される任意の適切な原理及び利点は、ここに記載の実施形態だけに限られない他のシステム、モジュール、チップ、弾性波デバイス、フィルタ、デュプレクサ、マルチプレクサ、無線通信機器及び方法に適用することができる。上述の様々な実施形態の要素及び動作は、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。上述した実施形態のいくつかは、ＳＡＷ共振器のような弾性波デバイスに関連する例を与えてきた。しかしながら、実施形態の原理及び利点は、ここでの教示のいずれからも利益が得られる任意の他のシステム、装置又は方法に関連して使用することができる。ここに説明される任意の適切な原理及び利点は、約４５０ＭＨｚ〜６ＧＨｚの範囲のような約３０ｋＨｚ〜３００ＧＨｚの範囲にある信号を処理するように構成された無線周波数回路に関連付けて実装することができる。例えば、ここに説明したフィルタは、約３０ｋＨｚ〜３００ＧＨｚの範囲の信号、例えば約４５０ＭＨｚ〜６ＧＨｚの範囲の信号をフィルタリングすることができる。
【０１６９】
ここに説明した弾性波デバイスの性能は、キャリアアグリゲーション並びに／又はマルチ入力及びマルチ出力（ＭＩＭＯ）通信をサポートするＲＦシステムにおいて望ましい。ダウンリンク容量のユーザ需要は、マルチメディアコンテンツのストリーミングに対して満たされることがない。容量を増加させるべく、異なるデータストリームが、多重アンテナを使用して送信され、並びに／又は、ダウンリンクキャリアアグリゲーションが、異なる周波数帯域及び／若しくは異なる周波数サブ帯域から使用可能なチャンネル帯域幅の組み合わせによって実装され得る。ここに説明した弾性波デバイスにより、かかるＲＦシステムは、高められた性能を有し得る。
【０１７０】
図５９は、一以上の実施形態に係る弾性波デバイスを備えたフィルタを含むＲＦシステム１２０の模式的な図である。ＲＦシステム１２０は、キャリアアグリゲーション及びＭＩＭＯ機能をサポートする。例示のように、ＲＦシステム１２０は、第１アンテナ１３９、第２アンテナ１４１及びＲＦフロントエンドを含む。例示のＲＦフロントエンドは、高帯域送受信モジュール１２２、中間帯域送受信モジュール１３２、高帯域及び中間帯域受信モジュール１４０、並びにトライプレクサ１３８を含む。図５９には例示されないが、ＲＦフロントエンドはまた、低帯域送受信モジュールも含む。例示のＲＦシステム１２０は、低帯域（ＬＢ）、中間帯域（ＭＢ）及び高帯域（ＨＢ）信号を含む様々な周波数帯域の信号を送信及び受信することができる。例えば、ＲＦシステム４１２０は、周波数が１ＧＨｚ以下の一以上のＬＢ信号、周波数が１ＧＨｚと２．３ＧＨｚとの間の一以上のＭＢ信号、及び周波数が２．３ＧＨｚを超える一以上のＨＢ信号を処理することができる。ＬＢ周波数の例は、帯域８、帯域２０及び帯域２６を含むがこれらに限られない。ＭＢ周波数の例は、帯域１、帯域３及び帯域４を含むがこれらに限られない。ＨＢ周波数の例は、帯域７、帯域３８及び帯域４１を含むがこれらに限られない。
【０１７１】
例示のＲＦシステム１２０において、高帯域送受信モジュール１２２は、トライプレクサ１３８を介して第１アンテナ１３９に電気的に結合される。第１アンテナ１３９は、ＬＢ、ＭＢ及びＨＢ信号を扱うように実装される。第１アンテナ１３９は、キャリアアグリゲーション信号を送信及び受信することができる。例示の高帯域送受信モジュール１２２は、電力増幅器１２３、デュプレクサ１２４Ａ及び１２４Ｂ、低雑音増幅器１２５Ａ及び１２５Ｂ、並びにアンテナスイッチ１２６を含む。これらのデュプレクサのフィルタは、異なる周波数帯域内でＨＢ信号をフィルタリングするように配列することができる。これらのフィルタは、例示の帯域通過フィルタとしてよい。デュプレクサ１２４Ａ及び／又は１２４Ｂのいずれの共振器も、ここに説明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。高帯域送受信モジュール１２２は、第１アンテナ１３９による送信のためのＨＢ信号を発生させ、第１アンテナ１３９により受信したＨＢ信号を処理することができる。送信及び／又は受信のための任意の適切な数の信号経路を、高帯域送受信モジュール１２２に実装することができる。
【０１７２】
例示のように、中間帯域送受信モジュール１３２は、トライプレクサ１３８を介して第１アンテナ１３９に電気的に結合される。例示の中間帯域送受信モジュール１３２は、電力増幅器１３３、デュプレクサ１３４Ａ及び１３４Ｂ、低雑音増幅器１３５Ａ及び１３５Ｂ、並びにアンテナスイッチ１３６を含む。これらのデュプレクサのフィルタは、異なる周波数帯域内でＭＢ信号をフィルタリングするように配列することができる。これらのフィルタは、例示の帯域通過フィルタとしてよい。デュプレクサ１３４Ａ及び／又は１３４Ｂのいずれの共振器も、ここに説明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。中間帯域送受信モジュール１３２は、第１アンテナ１３９による送信のためのＢＢ信号を発生させ、第１アンテナ１３９が受信したＭＢ信号を処理することができる。送信及び／又は受信のための任意の適切な数の信号経路を、中間帯域送受信モジュール１３２に実装することができる。
【０１７３】
第２アンテナ１４１は、ＨＢ及びＭＢ信号を受信することができる。第２アンテナ１４１をダイバーシティアンテナとしてよく、第１アンテナ１３９を一次アンテナとしてよい。受信信号は、中間帯域及び高帯域ＭＩＭＯ受信モジュール１４０によって処理することができる。例示の中間帯域及び高帯域ＭＩＭＯ受信モジュール１４０は、アンテナスイッチ１４２、受信フィルタ１４３Ａ、１４３Ｂ、１４３Ｃ及び１４３Ｄ、並びに低雑音増幅器１４４Ａ、１４４Ｂ、１４４Ｃ及び１４４Ｄを含む。これらの受信フィルタは、異なる周波数帯域内でＨＢ信号又はＭＢ信号をフィルタリングするように配列することができる。これらの受信フィルタは、例示の帯域通過フィルタとしてよい。受信フィルタ１４３Ａ〜１４３Ｄのいずれの共振器も、ここに説明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。
【０１７４】
例示のＲＦシステム１２０は、ＨＢ及びＭＢ双方のためにダウンリンクＭＩＭＯをサポートすることができる。図１２０のＲＦシステム１２０が、ＨＢ及びＭＢ信号を受信するための２つのアンテナを含むにもかかわらず、ＲＦシステム１２０は、高次のＭＩＭＯを与えるべく付加アンテナを含むように適合され得る。一例において、付加アンテナ及びモジュールは、ＭＢ及びＨＢ信号のための４ｘ４受信ＭＩＭＯをサポートするように実装することができる。
【０１７５】
本開示の側面は、様々な電子機器に実装可能である。電子機器の例は、消費者向け電子製品、半導体ダイ及び／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向け電子製品の部品、電子テスト機器、アップリンク無線通信機器、パーソナルエリアネットワーク通信機器等を含んでよいが、これらに限られない。消費者向け電子製品の例は、スマートフォンのような携帯電話機、スマートウォッチ若しくはイヤー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、コンピュータモニタ、コンピュータ、ルータ、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、パーソナルデジタルアシスタント（ＰＤＡ）、電子レンジ、冷蔵庫、車載電子機器システムのような車両エレクトロニクスシステム、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ジタル音楽プレーヤ、ラジオ、ビデオカメラ、デジタルカメラのようなカメラ、携帯メモリチップ、洗濯機、乾燥機、洗濯機／乾燥機、周辺機器、時計等を含んでよいが、これらに限られない。さらに、電子機器は、未完成の製品を含んでよい。
【０１７６】
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必要とされない限り、「含む」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用語「結合」は、直接結合されるか、又は一以上の中間要素を介して結合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用語「接続」は、直接接続されるか又は一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、用語「ここ」、「上」、「下」及び同様の趣旨の用語は、本願において使用される場合、本願全体を言及し、本願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一定の実施形態の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以上の項目のリストを参照する用語「又は」及び「若しくは」は一般に、当該用語の以下の解釈のすべてを包含することが意図される。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コンビネーションである。
【０１７７】
さらに、とりわけ「できる」、「かもしれない」、「してよい」、「し得る」、「例えば」等のような、ここで使用される条件的言語は、特にそうでないことが表明されない限り、又は使用の文脈においてそうでないことが理解されない限り、一般に、一定の特徴、要素及び／又は状態を一定の実施形態が含む一方、他の実施形態が含まないことを伝えるものと解釈される。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以上の実施形態にとって必要であること、又は一以上の実施形態が必ず、これらの特徴、要素及び／若しくは状態が任意の固有実施形態に含まれ若しくは当該実施形態で行われるか否かを決定するロジックを含むこと、を示唆する意図ではない。
【０１７８】
一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示としてのみ提示され、本開示の範囲を制限する意図ではない。実際のところ、ここに記載される新規な方法、デバイス及びシステムは、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、装置及びシステムの形態における様々な省略、置換及び変更は、本開示の要旨から逸脱することなくなし得る。例えば、ここに記載の回路ブロック及び／又はデバイス構造は、削除し、移動し、付加し、分割し、結合し、及び／又は修正してよい。これらの回路ブロック及び／又はデバイス構造のそれぞれが、様々な異なる態様で実装することができる。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、任意のそのような形態又は修正をカバーすることが意図される。
【図１】
2018074575.tif 000006
【図２】
2018074575.tif 000007
【図３】
2018074575.tif 000008
【図４】
2018074575.tif 000009
【図５】
2018074575.tif 000010
【図６】
2018074575.tif 000011
【図７】
2018074575.tif 000012
【図８】
2018074575.tif 000013
【図９】
2018074575.tif 000014
【図１０】
2018074575.tif 000015
【図１１】
2018074575.tif 000016
【図１２】
2018074575.tif 000017
【図１３】
2018074575.tif 000018
【図１４】
2018074575.tif 000019
【図１５−１】
2018074575.tif 000020
【図１５−２】
2018074575.tif 000021
【図１５−３】
2018074575.tif 000022
【図１６−１】
2018074575.tif 000023
【図１６−２】
2018074575.tif 000024
【図１７】
2018074575.tif 000025
【図１８】
2018074575.tif 000026
【図１９】
2018074575.tif 000027
【図２０】
2018074575.tif 000028
【図２１】
2018074575.tif 000029
【図２２】
2018074575.tif 000030
【図２３】
2018074575.tif 000031
【図２４】
2018074575.tif 000032
【図２５】
2018074575.tif 000033
【図２６】
2018074575.tif 000034
【図２７】
2018074575.tif 000035
【図２８】
2018074575.tif 000036
【図２９】
2018074575.tif 000037
【図３０】
2018074575.tif 000038
【図３１】
2018074575.tif 000039
【図３２】
2018074575.tif 000040
【図３３】
2018074575.tif 000041
【図３４】
2018074575.tif 000042
【図３５】
2018074575.tif 000043
【図３６】
2018074575.tif 000044
【図３７−１】
2018074575.tif 000045
【図３７−２】
2018074575.tif 000046
【図３８−１】
2018074575.tif 000047
【図３８−２】
2018074575.tif 000048
【図３９−１】
2018074575.tif 000049
【図３９−２】
2018074575.tif 000050
【図４０】
2018074575.tif 000051
【図４１】
2018074575.tif 000052
【図４２】
2018074575.tif 000053
【図４３】
2018074575.tif 000054
【図４４】
2018074575.tif 000055
【図４５】
2018074575.tif 000056
【図４６】
2018074575.tif 000057
【図４７】
2018074575.tif 000058
【図４８】
2018074575.tif 000059
【図４９−１】
2018074575.tif 000060
【図４９−２】
2018074575.tif 000061
【図５０−１】
2018074575.tif 000062
【図５０−２】
2018074575.tif 000063
【図５１】
2018074575.tif 000064
【図５２】
2018074575.tif 000065
【図５３−１】
2018074575.tif 000066
【図５３−２】
2018074575.tif 000067
【図５４−１】
2018074575.tif 000068
【図５４−２】
2018074575.tif 000069
【図５５】
2018074575.tif 000070
【図５６】
2018074575.tif 000071
【図５７】
2018074575.tif 000072
【図５８】
2018074575.tif 000073
【図５９】
2018074575.tif 000074
【外国語明細書】
2018074575000001.pdf