(57)【要約】      （修正有）【課題】厚さが薄く、デバイス内の弾性波の音響エネルギーの閉じ込めを改善した弾性波デバイスを提供する。【解決手段】弾性波デバイス１０は、圧電層１２と、圧電層１２の下面にインターディジタルトランスデューサ（ＩＤＴ）電極１４と、高速度層よりも低い音速を有する低速度層としての温度補償層１６と、第１高速度層１７とを積層し、圧電層の上面に第２高速度層１８を積層した構造で、音響エネルギーが、圧電層と低速度層としての温度補償層との境界に集中するように弾性境界波を生成する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
弾性波デバイスであって、
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と、
前記圧電層の両対向側面上の高速度層と、
前記圧電層と前記高速度層の第１高速度層との間に位置決めされた低速度層と
を含み、
前記低速度層は、前記高速度層よりも低い音速を有し、
前記低速度層の音速は、前記低速度層の中を伝播するせん断波の音の速度であり、
前記弾性波デバイスは、音響エネルギーが前記圧電層と前記低速度層との境界に集中するように弾性境界波を生成するべく構成される弾性波デバイス。
【請求項２】
前記高速度層はそれぞれが、前記弾性境界波の速度よりも高い音速を有する請求項１の弾性波デバイス。
【請求項３】
前記低速度層は二酸化シリコンを含む請求項１の弾性波デバイス。
【請求項４】
前記高速度層はシリコン層である請求項３の弾性波デバイス。
【請求項５】
前記高速度層の少なくとも一方はシリコン層である請求項１の弾性波デバイス。
【請求項６】
前記高速度層の少なくとも一方は、窒化シリコン、窒化アルミニウム、ダイヤモンド、水晶又はスピネルの少なくとも一つを含む請求項１の弾性波デバイス。
【請求項７】
前記圧電層はタンタル酸リチウム層である請求項１の弾性波デバイス。
【請求項８】
前記圧電層はニオブ酸リチウム層である請求項１の弾性波デバイス。
【請求項９】
前記高速度層は互いに同じ材料から作られる請求項１の弾性波デバイス。
【請求項１０】
前記弾性境界波は波長λを有し、
前記高速度層の少なくとも一方は１λから１０λの範囲の厚さを有する請求項１の弾性波デバイス。
【請求項１１】
前記弾性波デバイスは、１０マイクロメートル（ｕｍ）から１００ｕｍの範囲の厚さを有する請求項１の弾性波デバイス。
【請求項１２】
前記弾性境界波は波長λを有し、
前記圧電層は２λ未満の厚さを有する請求項１の弾性波デバイス。
【請求項１３】
前記弾性境界波の速度は２５００メートル毎秒から４８００メートル毎秒の範囲にある請求項１の弾性波デバイス。
【請求項１４】
前記弾性境界波の速度は４１００メートル毎秒から４８００メートル毎秒の範囲にある請求項１の弾性波デバイス。
【請求項１５】
無線周波数モジュールであって、
無線周波数信号をフィルタリングするべく構成された弾性波フィルタと、
前記弾性波フィルタに結合された無線周波数スイッチと
を含み、
前記弾性波フィルタは弾性波デバイスを含み、
前記弾性波デバイスは、
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と、
前記圧電層の両対向側面上の高速度層と、
前記圧電層と前記高速度層の第１高速度層との間に配置された低速度層と
を含み、
前記低速度層は前記高速度層よりも低い音速を有し、
前記弾性波デバイスは、音響エネルギーが前記圧電層と前記低速度層との境界に集中するように弾性境界波を生成するべく構成され、
前記無線周波数スイッチは前記弾性波フィルタとともにパッケージ状にされる無線周波数モジュール。
【請求項１６】
電力増幅器をさらに含み、
前記無線周波数スイッチは、前記電力増幅器の出力を前記弾性波フィルタに選択的かつ電気的に接続するべく構成される請求項１５の無線周波数モジュール。
【請求項１７】
アンテナポートをさらに含み、
前記無線周波数スイッチは、前記弾性波フィルタを前記無線周波数モジュールのアンテナポートに選択的かつ電気的に接続するべく構成される請求項１５の無線周波数モジュール。
【請求項１８】
無線周波数信号を弾性波フィルタによりフィルタリングする方法であって、
無線周波数信号を弾性波フィルタに与えることと、
前記無線周波数信号を前記弾性波フィルタによりフィルタリングすることと
を含み、
前記弾性波フィルタは弾性波デバイスを含み、
前記弾性波デバイスは、
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と、
前記圧電層の両対向側面上の高速度層と、
前記圧電層と前記高速度層の第１高速度層との間に位置決めされた低速度層と
を含み、
前記低速度層は前記高速度層よりも低い音速を有し、
前記弾性波デバイスは、音響エネルギーが前記圧電層と前記低速度層との境界に集中するように弾性境界波を生成する方法。
【請求項１９】
前記高速度層はシリコン層であり、
前記低速度層は二酸化シリコン層である請求項１８の方法。
【請求項２０】
前記圧電層はニオブ酸リチウム層又はタンタル酸リチウム層である請求項１９の方法。
【請求項２１】
弾性波デバイスであって、
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と、
前記圧電層の両対向側面上の高速度層であって、第１音速を有する第１高速度層と第２音速を有する第２高速度層とを含む高速度層と、
前記第１高速度層と前記圧電層との間に位置決めされた温度補償層と
を含み、
前記弾性波デバイスは、前記第１音速及び前記第２音速の双方未満の速度を有する弾性境界波を生成するべく構成される弾性波デバイス。
【請求項２２】
前記第１音速は実質的に前記第２音速と同じである請求項２１の弾性波デバイス。
【請求項２３】
前記第１音速は前記第２音速と異なる請求項２１の弾性波デバイス。
【請求項２４】
前記第１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】
前記第２高速度層は第２シリコン層である請求項２４の弾性波デバイス。
【請求項２６】
前記第１高速度層は、窒化シリコン、窒化アルミニウム、ダイヤモンド、水晶又はスピネルの少なくとも一つを含む請求項２１の弾性波デバイス。
【請求項２７】
前記圧電層はタンタル酸リチウム層又はニオブ酸リチウム層のいずれかである請求項２１の弾性波デバイス。
【請求項２８】
前記温度補償層は二酸化シリコンを含む請求項２１の弾性波デバイス。
【請求項２９】
前記弾性境界波は波長λを有し、
前記第１高速度層は１λから１０λの範囲の厚さを有する請求項２１の弾性波デバイス。
【請求項３０】
前記インターディジタルトランスデューサ電極は、前記温度補償層に面する前記圧電層の一側面上で前記圧電層に接触する請求項２１の弾性波デバイス。
【請求項３１】
前記インターディジタルトランスデューサ電極は、前記温度補償層に対向する前記圧電層の一側面上で前記圧電層に接触する請求項２１の弾性波デバイス。
【請求項３２】
前記弾性境界波は波長λを有し、
前記圧電層は２λ未満の厚さを有する請求項２１の弾性波デバイス。
【請求項３３】
弾性波デバイスであって、
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と、
前記圧電層の両対向側面上のシリコン層と、
前記シリコン層の一方と前記圧電層との間に配置された二酸化シリコン層と
を含み、
前記弾性波デバイスは、前記圧電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界面において弾性境界波を生成するべく構成される弾性波デバイス。
【請求項３４】
前記弾性境界波は波長λを有し、
前記シリコン層はそれぞれがλから１０λの範囲の厚さを有する請求項３３の弾性波デバイス。
【請求項３５】
前記弾性境界波は波長λを有し、
前記圧電層は２λよりも大きな厚さを有する請求項３４の弾性波デバイス。
【請求項３６】
前記圧電層はタンタル酸リチウム層である請求項３３の弾性波デバイス。
【請求項３７】
前記圧電層はニオブ酸リチウム層である請求項３３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は、前記二酸化シリコン層に面する前記圧電層の一側面上にある請求項３３の弾性波デバイス。
【請求項３９】
前記インターディジタルトランスデューサ電極は、前記二酸化シリコン層に対向する前記圧電層の一側面上にある請求項３３の弾性波デバイス。
【請求項４０】
弾性波デバイスを含む弾性波フィルタであって、
前記弾性波デバイスは、
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と、
前記圧電層の両対向側面上のシリコン層と、
前記シリコン層の一方と前記圧電層との間に配置された二酸化シリコン層と
を含み、
前記弾性波デバイスは弾性境界波を生成するべく構成され、
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べく構成される弾性波フィルタ。
【請求項４１】
弾性波デバイスアセンブリであって、
弾性境界波を生成するべく構成された第１弾性波デバイスを含む第１ダイと、
前記第１ダイとともに積層された第２ダイと
を含み、
前記第１弾性波デバイスは、
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と、
前記圧電層の両対向側面上の高音速層と
を含み、
前記高音速層はそれぞれが、前記弾性境界波の速度よりも大きい音速を有し、
前記第２ダイは、第２弾性境界波を生成するべく構成された第２弾性波デバイスを含む弾性波デバイスアセンブリ。
【請求項４２】
前記第１ダイ及び前記第２ダイとともに積層された第３ダイをさらに含み、
前記第３ダイは、第３弾性境界波を生成するべく構成された第３弾性波デバイスを含む請求項４１の弾性波デバイスアセンブリ。
【請求項４３】
前記第１弾性波デバイスはさらに、前記圧電層と前記高音速層の第１高音速層との間に配置された温度補償層を含む請求項４１の弾性波デバイスアセンブリ。
【請求項４４】
前記高音速層の第１高音速層はシリコン層である請求項４１の弾性波デバイスアセンブリ。
【請求項４５】
前記高音速層の第１高音速層は、窒化シリコン、窒化アルミニウム、ダイヤモンド、水晶又はスピネルの少なくとも一つを含む請求項４１の弾性波デバイスアセンブリ。
【請求項４６】
前記第１弾性波デバイスは第１弾性波フィルタに含まれ、
前記第２弾性波デバイスは第２弾性波フィルタに含まれる請求項４１の弾性波デバイスアセンブリ。
【請求項４７】
前記第１ダイを貫通するビアをさらに含む請求項４１の弾性波デバイスアセンブリ。
【請求項４８】
前記第２ダイから延びるワイヤボンドをさらに含む請求項４１の弾性波デバイスアセンブリ。
【請求項４９】
前記第１ダイは前記第２ダイから電気的に分離される請求項４１の弾性波デバイスアセンブリ。
【請求項５０】
前記第１ダイと前記第２ダイとの間の空気ギャップをさらに含む請求項４１の弾性波デバイスアセンブリ。
【請求項５１】
前記第１ダイと前記第２ダイとの間に配置された誘電材料をさらに含む請求項４１の弾性波デバイスアセンブリ。
【請求項５２】
前記第１ダイと前記第２ダイとの間に配置された誘電材料及び金属遮蔽をさらに含む請求項４１の弾性波デバイスアセンブリ。
【請求項５３】
前記第２弾性波デバイスは、
第２圧電層と、
前記第２圧電層上の第２インターディジタルトランスデューサ電極と、
前記第２圧電基板の両対向側面上の第２高音速層と
を含み、
前記第２高音速層はそれぞれが、前記第２弾性境界波の速度よりも大きい音速を有する請求項４１の弾性波デバイスアセンブリ。
【請求項５４】
弾性波フィルタを有する無線周波数モジュールであって、
前記無線周波数モジュールは、
第１無線周波数信号をフィルタリングするべく構成された第１弾性波フィルタと、
第２無線周波数信号をフィルタリングするべく構成された第２弾性波フィルタと、
前記第１弾性波フィルタ及び前記第２弾性波フィルタを封入するパッケージと
を含み、
前記第１弾性波フィルタは、第１ダイ上において弾性境界波を生成するべく構成された第１弾性波デバイスを含み、
前記第１弾性波デバイスは、圧電層と、前記圧電層の両対向側面上の高音速層とを含み、
前記高音速層はそれぞれが、前記弾性境界波の速度よりも大きい音速を有し、
前記第２弾性波フィルタは、第２ダイ上において第２弾性境界波を生成するべく構成された第２弾性波デバイスを含み、
前記第２ダイは前記第１ダイとともに積層される無線周波数モジュール。
【請求項５５】
前記無線周波数モジュールの厚さは３００マイクロメートル未満である請求項５４の無線周波数モジュール。
【請求項５６】
デュプレクサが前記第１弾性波フィルタ及び前記第２弾性波フィルタを含む請求項５４の無線周波数モジュール。
【請求項５７】
前記第１弾性波フィルタ及び前記第２弾性波フィルタに結合された無線周波数スイッチをさらに含み、
前記無線周波数スイッチは前記パッケージの中に封入される請求項５４の無線周波数モジュール。
【請求項５８】
無線通信デバイスであって、
アンテナと、
前記アンテナと通信する弾性波フィルタと
を含み、
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べく構成され、
前記弾性波フィルタは、第２ダイとともに積層された第１ダイを含み、
前記第１ダイは、弾性境界波を生成するべく構成された第１弾性波デバイスを含み、
前記第１弾性波デバイスは、前記弾性境界波の速度よりも高い音速を有する２つの高音速層間に配置された圧電層を含む無線通信デバイス。
【請求項５９】
前記弾性波フィルタと通信する送受信器をさらに含む請求項５８の無線通信デバイス。
【請求項６０】
無線周波数スイッチをさらに含み、
前記弾性波フィルタは、前記無線周波数スイッチに結合されたマルチプレクサとして配列される請求項５８の無線通信デバイス。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
優先権出願の相互参照
本願は、２０１８年４月１８日に出願された「多層圧電基板を有する弾性波デバイス」との名称の米国仮特許出願第６２／６５９，５６８号に係る米国特許法第１１９条（ｅ）の優先権の利益を主張する。その開示は、その全体がここに参照により組み入れられる。
【０００２】
本開示の実施形態は弾性波デバイスに関する。
【背景技術】
【０００３】
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、弾性波フィルタを含み得る。共通ノードに結合された複数の弾性波フィルタを、マルチプレクサとして配列することができる。例えば、２つの弾性波フィルタをデュプレクサとして配列することができる。
【０００４】
弾性波フィルタが、無線周波数信号をフィルタリングするべく配列された複数の弾性波共振器を含み得る。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。弾性表面波共振器は、圧電基板上にインターディジタルトランスデューサ電極を含み得る。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る圧電層の表面に弾性表面波を生成することができる。弾性表面波デバイスは、弾性表面波が伝播するチップの表面上にキャビティを含み得る。
【０００５】
弾性境界波共振器は、弾性境界波デバイスの２つの付着された材料の境界付近に音響エネルギーを集中させることができる。弾性境界波共振器は、弾性境界波を生成するチップの表面上のキャビティなしで実装することができる。
【発明の概要】
【０００６】
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、それらの単独の一つのみが、その所望の属性に関与するわけではない。特許請求の範囲を制限することなく、本開示のいくつかの卓越した特徴の概要が以下に記載される。
【０００７】
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、当該圧電層の両対向側面上の高速度層と、当該圧電層と当該高速度層の第１高速度層との間に位置決めされた低速度層とを含む弾性波デバイスである。低速度層は、高速度層よりも低い音速を有する。音速とは、固体の中を伝播するせん断波の音の速度である。弾性波デバイスは、音響エネルギーが圧電層と低速度層との境界に集中するように弾性境界波を生成するべく構成される。
【０００８】
高速度層はそれぞれが、弾性境界波の速度よりも高い音速を有してよい。弾性境界波の速度は、２５００メートル毎秒から４８００メートル毎秒の範囲としてよい。弾性境界波の速度は、４１００メートル毎秒から４８００メートル毎秒の範囲としてよい。
【０００９】
低速度層は二酸化シリコンを含んでよい。高速度層はシリコン層を含んでよい。
【００１０】
高速度層の少なくとも一方をシリコン層としてよい。高速度層の少なくとも一方は、窒化シリコン、窒化アルミニウム、ダイヤモンド、水晶又はスピネルの少なくとも一つを含んでよい。高速度層は、互いに同じ材料から作られてよい。
【００１１】
弾性境界波は波長λを有する。少なくとも１λの厚さによれば、圧電層と低速度層との境界に弾性境界波を閉じ込めることができる。高速度層の少なくとも一方は、１λから１０λの範囲の厚さを有してよい。高速度層の少なくとも一方は、１λから５λの範囲の厚さを有してよい。いくつかの例においては、高速度層の一方又は双方が、１０λよりも大きな厚さを有してよい。圧電層は、２λ未満の厚さを有してよい。圧電層は、タンタル酸リチウム層としてよい。圧電層は、ニオブ酸リチウム層としてよい。
【００１２】
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た弾性波フィルタと、当該弾性波フィルタに結合された無線周波数スイッチとを含む無線周波数モジュールである。無線周波数スイッチは、弾性波フィルタとともにパッケージ状にされる。弾性波フィルタは、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、当該圧電層の両対向側面上の高速度層と、当該圧電層と当該高速度層の第１高速度層との間に配置された低速度層とを含む弾性波デバイスを含む。低速度層は、高速度層よりも低い音速を有する。弾性波デバイスは、音響エネルギーが圧電層と低速度層との境界に集中するように弾性境界波を生成するべく構成される。
【００１３】
無線周波数モジュールは電力増幅器を含んでよい。ここで、無線周波数スイッチは、電力増幅器の出力を弾性波フィルタに選択的かつ電気的に接続するように構成される。無線周波数モジュールはアンテナポートを含んでよい。ここで、無線周波数スイッチは、弾性波フィルタを無線周波数モジュールのアンテナポートに選択的かつ電気的に接続するように構成される。
【００１４】
本開示の他側面は、無線周波数信号を弾性波フィルタによってフィルタリングする方法である。方法は、無線周波数信号を弾性波フィルタに与えることと、当該無線周波数信号を当該弾性波フィルタによってフィルタリングすることとを含む。弾性波フィルタは、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、当該圧電層の両対向側面上の高速度層と、当該圧電層と当該高速度層の第１高速度層との間に位置決めされた低速度層とを含む弾性波デバイスを含む。低速度層は、高速度層よりも低い音速を有する。弾性波デバイスは、音響エネルギーが圧電層と低速度層との境界に集中するように弾性境界波を生成する。
【００１５】
高速度層はシリコン層としてよく、低速度層は二酸化シリコン層としてよい。圧電層はニオブ酸リチウム層又はタンタル酸リチウム層としてよい。
【００１６】
本開示の他側面は、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、当該圧電層の両対向側面上の高速度層と、第１高速度層と当該圧電層との間に位置決めされた温度補償層とを含む弾性波デバイスである。高速度層は、第１音速を有する第１高速度層と、第２音速を有する第２高速度層とを含む。弾性波デバイスは、第１音速及び第２音速の双方よりも小さな速度を有する弾性境界波を生成するべく構成される。
【００１７】
第１音速は、実質的に第２音速と同じであってよい。第１音速は第２音速と異なってよい。
【００１８】
第１高速度層はシリコン層としてよい。第２高速度層は第２シリコン層としてよい。第１高速度層は、窒化シリコン、窒化アルミニウム、ダイヤモンド、水晶又はスピネルの少なくとも一つを含んでよい。圧電層は、タンタル酸リチウム層又はニオブ酸リチウム層のいずれかとしてよい。温度補償層は二酸化シリコンを含んでよい。
【００１９】
弾性境界波は波長λを有する。第１高速度層は、１λから１０λの範囲の厚さを有してよい。圧電層は、２λ未満の厚さを有してよい。
【００２０】
インターディジタルトランスデューサ電極は、温度補償層に面する圧電層の側面上で当該圧電層に接触してよい。インターディジタルトランスデューサ電極は、温度補償層に対向する圧電層の一側面上において当該圧電層と接触してよい。
【００２１】
本開示の他側面は、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、当該圧電層の両対向側面上のシリコン層と、当該シリコン層の一方と当該圧電層との間に配置された二酸化シリコン層とを含む弾性波デバイスである。弾性波デバイスは、圧電層とインターディジタルトランスデューサ電極との界面において弾性境界波を生成するべく構成される。
【００２２】
弾性境界波は波長λを有する。シリコン層はそれぞれが、λから１０λの範囲の厚さを有してよい。圧電層は、２λ以下の厚さを有してよい。
【００２３】
圧電層は、タンタル酸リチウム層としてよい。圧電層は、ニオブ酸リチウム層としてよい。
【００２４】
インターディジタルトランスデューサ電極は、二酸化シリコン層に面する圧電層の側面上に存在してよい。インターディジタルトランスデューサ電極は、二酸化シリコン層に対向する圧電層の一側面上に存在してよい。
【００２５】
本開示の他側面は、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、当該圧電層の両対向側面上のシリコン層と、当該シリコン層の一方と当該圧電層との間に配置された二酸化シリコン層とを含む弾性波デバイスを含む弾性波フィルタである。弾性波デバイスは、弾性境界波を生成するべく構成される。弾性波フィルタは、無線周波数信号をフィルタリングするべく構成される。
【００２６】
本開示の他側面は、第１ダイと、第１ダイとともに積層された第２ダイとを含む弾性波デバイスアセンブリである。第１ダイは、弾性境界波を生成するべく構成された第１弾性波デバイスを含む。第１弾性波デバイスは、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、当該圧電層の両対向側面上の高音速層とを含む。高音速層はそれぞれが、弾性境界波の速度よりも大きな音速を有する。第２ダイは、第２弾性境界波を生成するべく構成された第２弾性波デバイスを含む。
【００２７】
弾性波デバイスアセンブリは、第１ダイ及び第２ダイとともに積層された第３ダイを含んでよい。ここで、第３ダイは、第３弾性境界波を生成するべく構成された第３弾性波デバイスを含んでよい。
【００２８】
第１弾性波デバイスは、圧電層と高音速層の第１高音速層との間に配置された温度補償層を含んでよい。
【００２９】
高音速層の第１高音速層は、シリコン層である。高音速層の第１高音速層は、窒化シリコン、窒化アルミニウム、ダイヤモンド、水晶又はスピネルの少なくとも一つを含んでよい。
【００３０】
第１弾性波デバイスは第１弾性波フィルタに含まれてよく、第２弾性波デバイスは第２弾性波フィルタに含まれてよい。
【００３１】
弾性波デバイスアセンブリは、第１ダイを貫通するビアを含んでよい。弾性波デバイスアセンブリは、第２ダイから延びるワイヤボンドを含んでよい。
【００３２】
第１ダイは、第２ダイから電気的に分離されてよい。弾性波デバイスアセンブリは、第１ダイと第２ダイとの間に空気ギャップを含んでよい。弾性波デバイスアセンブリは、第１ダイと第２ダイとの間に配置された誘電材料を含んでよい。弾性波デバイスアセンブリは、第１ダイと第２ダイとの間に配置された誘電材料及び金属遮蔽を含んでよい。
【００３３】
第２弾性波デバイスは、第２圧電層と、第２圧電層上の第２インターディジタルトランスデューサ電極と、第２圧電基板の両対向側面上の第２高音速層とを含んでよい。ここで、第２高音速層はそれぞれが、第２弾性境界波の速度よりも大きな音速を有する。
【００３４】
本開示の他側面は、弾性波フィルタを有する無線周波数モジュールである。無線周波数モジュールは、第１無線周波数信号をフィルタリングするべく構成された第１弾性波フィルタと、第２無線周波数信号をフィルタリングするべく構成された第２弾性波フィルタと、第１弾性波フィルタ及び第２弾性波フィルタを封入するパッケージとを含む。第１弾性波フィルタは、第１ダイ上に第１弾性波デバイスを含み、弾性境界波を生成するべく構成される。第１弾性波デバイスは、圧電層と、当該圧電層の両対向側面上の高音速層とを含み、高音速層はそれぞれが、弾性境界波の速度よりも大きな音速を有する。第２弾性波フィルタは、第２ダイ上に第２弾性波デバイスを含み、第２弾性境界波を生成するべく構成される。第２ダイは、第１ダイとともに積層される。
【００３５】
無線周波数モジュールの厚さは、３００マイクロメートル未満としてよい。
【００３６】
デュプレクサは、第１弾性波フィルタ及び第２弾性波フィルタを含んでよい。
【００３７】
無線周波数モジュールは、第１弾性波フィルタ及び第２弾性波フィルタに結合された無線周波数スイッチを含み、無線周波数スイッチはパッケージ内に封入される。
【００３８】
本開示の他側面は、アンテナと、当該アンテナと通信する弾性波フィルタとを有する無線通信デバイスとを含む。弾性波フィルタは、無線周波数信号をフィルタリングするべく構成される。弾性波フィルタは、第２ダイとともに積層された第１ダイを含む。第１ダイは、弾性境界波を生成するべく構成された第１弾性波デバイスを含む。第１弾性波デバイスは、２つの高音速層間に配置された圧電層を含み、弾性境界波の速度よりも高い音速を有する。
【００３９】
無線通信デバイスは、弾性波フィルタと通信する送受信器を含んでよい。無線通信デバイスは無線周波数スイッチを含んでよい。弾性波フィルタは、無線周波数スイッチに結合されたマルチプレクサとして配列される。
【００４０】
本開示をまとめる目的で本イノベーションの所定の側面、利点及び新規な特徴が、ここに記載されてきた。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おいて達成されるというわけではない。よって、本イノベーションは、ここに教示される一つの利点又は一群の利点を、ここに教示又は示唆される他の利点を必ずしも達成することなく、達成又は最適化する態様で、具体化し又は実行することができる。
【図面の簡単な説明】
【００４１】
本開示の複数の実施形態が、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。
【００４２】
【図１】一実施形態に係る弾性波デバイスの断面図を例示する。
【図２】一実施形態に係る弾性波デバイスの断面図、及びシミュレーションされた音響変位分布を例示する。
【図３】図３Ａは、一実施形態に係る弾性波デバイスの断面図を例示する。図３Ｂは、一実施形態に係る弾性波デバイスの断面図を例示する。図３Ｃは、図３Ａ及び３Ｂの弾性波デバイスの性能を比較するグラフを例示する。
【図４Ａ】一実施形態に係る弾性波デバイスの断面図を例示する。
【図４Ｂ】他実施形態に係る弾性波デバイスの断面図を例示する。
【図４Ｃ】他実施形態に係る弾性波デバイスの断面図を例示する。
【図４Ｄ】他実施形態に係る弾性波デバイスの断面図を例示する。
【図４Ｅ】他実施形態に係る弾性波デバイスの断面図を例示する。
【図４Ｆ】他実施形態に係る弾性波デバイスの断面図を例示する。
【図４Ｇ】他実施形態に係る弾性波デバイスの断面図を例示する。
【図５】一実施形態に係る弾性波デバイスの他の断面図を例示する。
【図６Ａ】一実施形態に係る弾性波デバイスを貫通するビアを有する積層弾性波デバイスの弾性波デバイスアセンブリを例示する。
【図６Ｂ】一実施形態に係る、弾性波デバイス間の空気ギャップと一の弾性波デバイスを貫通するビアとを有する積層弾性波デバイスの弾性波デバイスアセンブリを例示する。
【図６Ｃ】一実施形態に係る、弾性波デバイス間の誘電材料と一の弾性波デバイスを貫通するビアとを有する積層弾性波デバイスの弾性波デバイスアセンブリを例示する。
【図６Ｄ】一実施形態に係る、弾性波デバイス間の誘電材料及び金属遮蔽と一の弾性波デバイスを貫通するビアとを有する積層弾性波デバイスの弾性波デバイスアセンブリを例示する。
【図６Ｅ】一実施形態に係る弾性波デバイスから延びるワイヤボンドを有する積層弾性波デバイスの弾性波デバイスアセンブリを例示する。
【図７】図７Ａは、一実施形態に係るフィルタ及びアンテナスイッチを含むモジュールの模式的なブロック図である。図７Ｂは、一実施形態に係る電力増幅器、スイッチ及びフィルタを含むモジュールの模式的なブロック図である。図７Ｃは、一実施形態に係る電力増幅器、スイッチ、フィルタ及びアンテナスイッチを含むモジュールの模式的なブロック図である。
【図８】一つ以上の実施形態に係るフィルタを含む無線通信デバイスの模式的なブロック図である。
【発明を実施するための形態】
【００４３】
一定の実施形態の以下の記載は、特定の実施形態の様々な記載を表す。しかしながら、ここに記載のイノベーションは、例えば特許請求の範囲によって画定され及びカバーされる多数の異なる態様で具体化することができる。本記載において、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類似の要素を示し得る。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、所定の実施形態は、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部分集合を含んでよい。さらに、いくつかの実施形態は、２つ以上の図面からの特徴の任意の適切な組み合わせを組み入れてよい。
【００４４】
弾性波フィルタは、様々なアプリケーションにおいて、例えば携帯電話機のＲＦフロントエンドにおいて、無線周波数（ＲＦ）信号をフィルタリングすることができる。弾性波フィルタは、弾性表面波（ＳＡＷ）デバイスとともに実装することができる。ＳＡＷデバイスは、弾性表面波が伝播する表面上に空気キャビティを含み得る。空気キャビティは、ＳＡＷデバイスチップの高さ及び／又は体積を増加させ得る。ＳＡＷデバイスチップのサイズは、パッケージ状コンポーネントの全体的なサイズに寄与する。
【００４５】
弾性境界波デバイスは、空気キャビティなしで実装することができる。これにより、空気キャビティを含むＳＡＷデバイスを実装する場合と比べ、パッケージサイズを低減することができる。しかしながら、弾性境界波デバイスは、当該デバイス内に弾性波を閉じ込める困難性に遭遇してきた。さらに、比較的薄い弾性境界波デバイスを実装することは困難であった。
【００４６】
本開示の側面は、高速度層を圧電層の両対向側面上に含む多層圧電デバイスに関する。高速度層はそれぞれが、多層圧電デバイスが生成する弾性波の音速よりも高い音速を有する。ここで使用されるように、「音速」とは、固体の中を伝播するせん断波の音の速度としてよい。高速度層は、デバイス内の弾性波の閉じ込めを改善することができる。一例として、高速度層は、一定のアプリケーションにおけるシリコン層とすることができる。多層圧電デバイスは、圧電層と高速度層の一方との間に低速度層を含み得る。低速度層は、高速度層よりも低い音速を有する。低速度層は、温度補償層としてよい。例えば、低速度層は二酸化シリコン層としてよい。多層圧電デバイスは、弾性境界波を生成し、比較的薄いデバイスとして実装することができる。多層圧電デバイスは、一定のアプリケーションにおいて、当該デバイスが生成する弾性境界波の一波長のオーダーの厚さを有してよい。
【００４７】
図１は、一実施形態に係る弾性波デバイス１０の断面図を例示する。弾性波デバイス１０は弾性境界波を生成することができる。したがって、弾性波デバイス１０は境界波デバイスと称してよい。弾性波デバイス１０は、比較的小さな高さを有し、弾性波デバイス１０内に弾性境界波を閉じ込めることができる。例示のように、弾性波デバイス１０は、圧電層１２と、インターディジタルトランスデューサ（ＩＤＴ）電極１４と、温度補償層１６と、第１高速度層１７と、第２高速度層１８とを含む。
【００４８】
弾性波デバイス１０は、圧電層１２と温度補償層１６との界面において集中する音響エネルギーを有する弾性境界波を生成するように構成される。弾性境界波は、２５００メートル毎秒から４８００メートル毎秒の速度を有し得る。一定の例において、弾性境界波は、３９００メートル毎秒を上回る速度を有し得る。いくつかのそのような例において、弾性境界波は、４１００メートル毎秒を上回る速度を有し得る。弾性境界波の速度は、３９００メートル毎秒から４８００メートル毎秒の範囲にあってよい。いくつかの例において、弾性境界波の速度は、４１００メートル毎秒から４８００メートル毎秒の範囲にある。
【００４９】
圧電層１２は、波長λを有する弾性波を生成するための任意の適切な圧電層としてよい。例えば、圧電層は、タンタル酸リチウム（ＬｉＴａＯ３）層又はニオブ酸リチウム（ＬｉＮｂＯ３）層のようなリチウム系圧電層としてよい。例示の圧電層１２は厚さＨ１を有する。厚さＨ１は、波長λのオーダーとしてよい。厚さＨ１は、約０．１λから５λの範囲としてよい。かかる厚さは、厚い圧電層と比べて放射損失を低減するのに十分に薄くなり得る。圧電層１２の厚さは、０．１λから２λの範囲のように２λ未満としてよい。一定のアプリケーションにおいて、厚さは、タンタル酸リチウム圧電層又はニオブ酸リチウム圧電層に対して約１．０λとしてよい。
【００５０】
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と温度補償層１６との界面において弾性境界波を生成することができる。例示のＩＤＴ電極１４は、ピッチＬ及び厚さｈ１を有する。ピッチＬは、弾性波デバイス１０が生成する弾性波の波長λを画定しかつこの波長λに対応する。厚さｈ１は、約０．０１λから０．１５λの範囲にあってよい。例えば、ｈ１は、一定のアプリケーションにおいて約０．０８λとなり得る。ＩＤＴ電極１４は、アルミニウム、アルミニウム合金、及び／又は任意の他の、ＩＤＴ電極１４にとって適切な材料を含み得る。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適切な組み合わせを含み得る。ＩＤＴ電極厚さｈ１は、Ａｕ、Ａｇ、Ｃｕ、Ｐｔ、Ｗ、Ｍｏ又はＲｕのような比較的重い電極が使用されるときは比較的薄い。
【００５１】
温度補償層１６は、圧電層１２と第１高速度層１７との間に位置決めされる。例示のように、温度補償層１６は、圧電層１２と物理的に接触する第１側面と、第１高速度層１７に物理的に接触する第２側面とを有する。温度補償層１６は、温度補償層１６なしの同様の弾性波デバイスと比べ、弾性波デバイス１０の周波数温度係数（ＴＣＦ）を改善することができる。温度補償層１６は、弾性波デバイス１０のＴＦＣを、温度補償層１６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１６は、正の周波数温度係数を有し得る。例えば、温度補償層１６は二酸化シリコン（ＳｉＯ２）層のようにしてよい。温度補償層１６は代替的に、二酸化テルル（ＴｅＯ２）層又はオキシフッ化シリコン（ＳｉＯＦ層）としてよい。温度補償層１６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。
【００５２】
一定のアプリケーションにおいて、温度補償層１６は、弾性波デバイス１０の電気機械結合係数ｋ２を改善することができる。弾性波デバイス１０の電気機械結合係数ｋ２は、５％よりも大きくなり得る。例えば、一定の実施形態において、電気機械結合係数ｋ２は９％近辺である。電気機械結合係数ｋ２は、様々なアプリケーションにおいて５％から１５％の範囲となり得る。弾性波デバイス１０は、圧電層１２がニオブ酸リチウム層のとき、約１５％までの電気機械結合係数ｋ２を有し得る。
【００５３】
温度補償層１６は、ＩＤＴ電極１４が生成する弾性波の速度よりも低いバルク速度を有し得る。したがって、温度補償層１６は低速度層と称してよい。かかる低速度層は、高速度層１７及び１８よりも低い音速を有する。ここで、低速度層の音速とは、当該低速度層の中を伝播するせん断波の音の速度である。温度補償層１６は、圧電層１２よりも低い音響インピーダンスを有し得る。温度補償層１６は、第１高速度層１７よりも低い音響インピーダンスを有し得る。温度補償層１６は誘電層としてよい。
【００５４】
例示の温度補償層１７は厚さＨ２を有する。厚さＨ２は１．０λ未満としてよい。厚さＨ２は、約０．０５λから１．０λの範囲としてよい。これらの例のいくつかにおいて、厚さＨ２は０．５λ未満としてよい。
【００５５】
第１高速度層１７は、ＩＤＴ電極１４が生成する弾性波の速度よりも高いバルク速度を有する。第１高速度層１７は、圧電層１２よりも高い音響インピーダンスを有し得る。したがって、高速度層１７は高インピーダンス層と称してよい。第１高速度層１７は、温度補償層１６よりも高い音響インピーダンスを有してよい。第１高速度層１７は、弾性波デバイス１０が生成する弾性波が当該デバイスの外へと漏洩するのを抑制することができる。高速度層１７の音速とは、高速度層１７の中を伝播するせん断波の音の速度である。第１高速度層１７はシリコン層としてよい。かかるシリコン層は、比較的高音速、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。いくつかの他例において、第１高速度層１７は、弾性波デバイス１０のＩＤＴ１４が生成する弾性波の速度よりも高い音速を有する他の適切な材料によって実装することもできる。例えば、第１高速度層１７は、窒化シリコン、窒化アルミニウム、合成ダイヤモンドのようなダイヤモンド、水晶、スピネル等、又はこれらの任意の適切な組み合わせを含み得る。
【００５６】
第２高速度層１８は、圧電層１２に結合されて物理的に接触し得る。第２高速度層１８は、ＩＤＴ電極１４が生成する弾性波の速度よりも高いバルク速度を有する。したがって、高速度層１８は、高インピーダンス層と称してよい。第２高速度層１８は、温度補償層１６よりも高い音響インピーダンスを有し得る。第２高速度層１８は、圧電層１２よりも高い音響インピーダンスを有し得る。第２高速度層１８は、弾性波デバイス１０が生成する弾性波が当該デバイスから漏洩するのを抑制することができる。高速度層１８の音速とは、高速度層１８の中を伝播するせん断波の音の速度である。第２高速度層１８はシリコン層としてよい。かかるシリコン層は、比較的高音速、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。いくつかの他例において、第２高速度層１８は、弾性波デバイス１０のＩＤＴ１４が生成する弾性波の速度よりも高い音速を有する他の適切な材料によって実装することもできる。例えば、第２高速度層１８は、窒化シリコン、窒化アルミニウム、合成ダイヤモンドのようなダイヤモンド、水晶、スピネル等、又はこれらの任意の適切な組み合わせを含み得る。
【００５７】
第２高速度層１８は、一定の例において、第１高速度層１７と同じ材料から形成することができる。第２高速度層１８は、いくつかの例において、第１高速度層１７とは異なる材料から形成してよい。
【００５８】
図２は、一実施形態に係る弾性波デバイス２０の断面図、及びシミュレーションされた音響変位分布を例示する。弾性波デバイス２０は、図１の弾性波デバイス１０の一例である。例示の弾性波デバイスは、タンタル酸リチウム層２２、ＩＤＴ電極１４、二酸化シリコン層２６、第１シリコン層２７及び第２シリコン層２８を含む。
【００５９】
図２に示される音響変位分布のグラフは、音響エネルギーが、弾性波デバイス２０におけるタンタル酸リチウム層２２及び二酸化シリコン層２６の中にトラップされることを示す。例示の変位分布のグラフは、音響エネルギーが、弾性波デバイス２０におけるタンタル酸リチウム層２２と二酸化シリコン層２６との界面に集中することを示す。第１シリコン層２７は厚さＨ３を有する。弾性波デバイス２０が生成する弾性波の波長λよりも大きい厚さＨ３が、音響エネルギーを弾性波デバイス２０内にトラップするには十分となり得る。厚さＨ３は、１λから１０λの範囲としてよい。いくつかの例において、Ｈ３は約５λとしてよい。厚さＨ３は、弾性波デバイス２０の機械的耐性を維持するのに十分となり得る。かかる例において、厚さＨ３は、１０λよりも大きくてよい。第１シリコン層２７の表面上にはタンタル酸リチウム層２２から離れる識別可能な変位が存在しない。同様に、第２シリコン層２８の表面上にはタンタル酸リチウム層２２から離れる識別可能な変位が存在しない。第２シリコン層２８の厚さＨ４は、一定の実装において、第１シリコン層２７の厚さＨ３と同様としてよい。音響変位分布における最大変位は、二酸化シリコン層２６とタンタル酸リチウム層２２との界面上に中心がある。二酸化シリコン層２６により、ＴＣＦが改善し得る。二酸化シリコン層２６により、電気機械結合係数ｋ２が改善し得る。
【００６０】
図２の音響変位分布に示される一般的な関係は、シリコン層２７及び／又は２８の代わりに他の高インピーダンス材料を実装する弾性波デバイスにも当てはまる。ここで、他の高インピーダンス材料は、デバイスの圧電層の音響インピーダンスよりも高い音響インピーダンスを有する。高インピーダンス材料の例は、窒化シリコン、窒化アルミニウム、合成ダイヤモンドのようなダイヤモンド、水晶、スピネル等を含む。同様に、タンタル酸リチウム層２２は、ニオブ酸リチウム層のような他の適切な圧電層によって置換することができる。かかる弾性波デバイスも、図２の弾性波デバイス２０と同様に機能し得る。
【００６１】
図２の分布グラフの例において、せん断水平（ＳＨ）モードに基づく弾性波は、４２°回転ＹカットＸ伝播のタンタル酸リチウムを圧電層として使用して励起される。しかしながら、異なる圧電基板カット角及び／又は圧電材料が、励起のための縦方向における及び厚さ方向における振動成分に基づくモードとともに使用されたとしても、音速関係が満たされる限り、かかるデバイスは、図２の弾性波デバイス２０と同様に機能し得る。
【００６２】
図３Ａは、一実施形態に係る弾性波デバイス３０の断面図を例示する。弾性波デバイス３０は、ＩＤＴ電極がタンタル酸リチウム層２２の異なる表面上に配置され、弾性波デバイス３０においてＩＤＴ電極がアルミニウムＩＤＴ電極３４である点を除き、図２の弾性波デバイス２０と同様である。例示のように、図３ＡにおけるアルミニウムＩＤＴ電極３４は、第２シリコン層２８に面するタンタル酸リチウム層２２の表面上に存在する。
【００６３】
図３Ａは、一定の弾性波デバイスが、圧電層の両対向側面上に高速度層を、当該圧電層のＩＤＴ電極とは反対の側面上に低速度層を含むことを例示する。ここで、低速度層は、圧電層と高速度層の一方との間に位置決めされる。一定のアプリケーションにおいて、弾性波デバイス３０においてシリコン層２７及び／又は２８の代わりに他の高インピーダンス材料を実装してもよい。ここで、他の高インピーダンス材料は、デバイスの圧電層の音響インピーダンスよりも高い音響インピーダンスを有する。高インピーダンス材料の例は、窒化シリコン、窒化アルミニウム、合成ダイヤモンドのようなダイヤモンド、水晶、スピネル等を含む。同様に、タンタル酸リチウム層２２は、ニオブ酸リチウム層のような他の適切な圧電層によって置換することができる。かかる弾性波デバイスも、図３Ａの弾性波デバイス３０と同様に機能し得る。
【００６４】
図３Ｂは、一実施形態に係る弾性波デバイス３５の断面図を例示する。弾性波デバイス３５は、弾性波デバイス３５においてＩＤＴ電極がアルミニウムＩＤＴ電極３４である点を除き、図２の弾性波デバイス２０と同様である。アルミニウムＩＤＴ電極３４は、弾性波デバイス３５において、図３Ａの弾性波デバイス３０と比べてタンタル酸リチウム層２２の反対側に存在する。
【００６５】
図３Ｃは、図３Ａ及び３Ｂそれぞれの弾性波デバイス３０及び３５の性能を比較するグラフを例示する。これらのシミュレーションは、シリコン高速度層及びタンタル酸リチウム圧電層を有する弾性波デバイス３０及び３５に対応する。図３Ｃは、弾性波デバイス３５が、弾性波デバイス３０よりも良好な電気機械結合係数ｋ２を有することを示す。
【００６６】
高速度層及び／又は高インピーダンス層を圧電層の両対向側面上に有する様々な弾性波デバイスが、弾性境界波を生成することができる。弾性波デバイスのいくつかの例が、図１〜３Ｂを参照して説明される。弾性波デバイスの付加的な例が、図４Ａ〜４Ｇを参照して説明される。ここに開示される弾性波デバイスの任意の適切な特徴を、相互に一緒に実装することができる。
【００６７】
図４Ａは、一実施形態に係る弾性波デバイス４０の断面図を例示する。弾性波デバイス４０は、付加的な低速度層４１が第２高速度層と圧電層１２との間に含まれる点を除き、図１の弾性波デバイス１０と同様である。弾性波デバイス４０が、弾性波デバイス１０とは異なる配向で例示されるにもかかわらず、当該デバイスの例示のされ方は、当該デバイスの機能に影響を与えることがなく、物理的なデバイスの配向を示唆するものでもない。低速度層４１は、代替的に低インピーダンス層と称してよい。低速度層４１は二酸化シリコン層としてよい。弾性波デバイス４０の一実施形態において、第１高速度層１７はシリコン層としてよく、第１低速度層１６は二酸化シリコン層としてよく、第２低速度層４１は二酸化シリコン層としてよく、第２高速度層１８はシリコン層としてよい。
【００６８】
図４Ｂは、一実施形態に係る弾性波デバイス４２の断面図を例示する。弾性波デバイス４２は、接着層４３が弾性波デバイス４２において第２低速度層４１の中に含まれる点を除き、図４Ａの弾性波デバイス４０と同様である。接着層４３は、弾性波デバイス４２の層間の接着強度を高める。接着層４３は、アルミニウム（Ａｌ）、チタン（Ｔｉ）、鉄（Ｆｅ）等のような金属を含み得る。接着層４３が金属の場合、接着層４３は、弾性波デバイス４２の層間熱伝導率を改善し及び／又は自己加熱を抑制することができる。いくつかの例において、かかる接着層４３は、弾性波デバイス４２の耐電力性を高めることができる。接着層４３は、いくつかのアプリケーションにおいて誘電材料としてよい。接着層４３は、接着層４３が弾性波デバイス４２の伝送特性を著しく劣化させることのないように十分な距離だけ圧電層１２から離間され得る。弾性波デバイス４２において、第２低速度層４１は、接着層４３により第１部分及び第２部分に分離することができる。ここで、第１部分は圧電層１２と接着層４３との間であり、第２部分は接着層４３と第２高速度層１８との間である。弾性波デバイス４２の一実施形態において、第１高速度層１７はシリコン層であり、第１低速度層１６は二酸化シリコン層であり、第２低速度層４１は二酸化シリコン層であり、第２高速度層１８はシリコン層である。
【００６９】
図４Ｃは、一実施形態に係る弾性波デバイス４４の断面図を例示する。弾性波デバイス４４は、接着層４５が弾性波デバイス４４において第１低速度層１６の中に含まれる点を除き、図４Ａの弾性波デバイス４０と同様である。接着層４５は、弾性波デバイス４４の層間の接着強度を高める。接着層４５は、アルミニウム、チタン、鉄等のような金属を含み得る。接着層４５が金属の場合、接着層４５は、弾性波デバイス４４の層間熱伝導率を改善し及び／又は自己加熱を抑制することができる。いくつかの例において、かかる接着層４５は、弾性波デバイス４４の耐電力性を高めることができる。接着層４５は、いくつかのアプリケーションにおいて誘電材料としてよい。接着層４５は、接着層４５が弾性波デバイス４４の伝送特性を著しく劣化させることのないように十分な距離だけ圧電層１２及びＩＤＴ電極１４から離間され得る。弾性波デバイス４４において、第１低速度層１６は、接着層４５により第１部分及び第２部分に分離することができる。ここで、第１部分は圧電層１２と接着層４５との間であり、第２部分は接着層４５と第１高速度層１７との間である。弾性波デバイス４４の一実施形態において、第１高速度層１７はシリコン層であり、第１低速度層１６は二酸化シリコン層であり、第２低速度層４１は二酸化シリコン層であり、第２高速度層１８はシリコン層である。
【００７０】
図４Ｄは、一実施形態に係る弾性波デバイス４６の断面図を例示する。弾性波デバイス４６は、弾性波デバイス４６が付加的に接着層４５を含む点を除き、図４Ｂの弾性波デバイス４２と同様である。同様に、弾性波デバイス４６は、弾性波デバイス４６が付加的に接着層４３を含む点を除き、図４Ｃの弾性波デバイス４４と同様である。接着層４３及び４５を有することにより、弾性波デバイス４６の層の接着性を改善することができる。さらに、接着層４３及び４５が金属の場合、層間熱伝導率を改善することができ、及び／又は自己加熱を抑制することができる。弾性波デバイス４６の一実施形態において、第１高速度層１７がシリコン層であり、第１低速度層１６が二酸化シリコン層であり、第２低速度層４１が二酸化シリコン層であり、第２高速度層１８がシリコン層である。
【００７１】
図４Ｅは、一実施形態に係る弾性波デバイス４７の断面図を例示する。例示のように、弾性波デバイス４７は、圧電層１２と、圧電層１２上のＩＤＴ電極１４と、ＩＤＴ電極１４及び圧電層１２の上方の第１高速度層１７と、圧電層１２の、ＩＤＴ電極１４とは反対側の第２高速度層１８と、圧電層１２と第２高速度層１８との間に位置決めされた低速度層４１とを含む。接着層４３が低速度層４１内に含まれる。弾性波デバイス４７の一実施形態において、第１高速度層１７がシリコン層であり、第１低速度層１６が二酸化シリコン層であり、第２低速度層４１が二酸化シリコン層であり、第２高速度層１８がシリコン層である。弾性波デバイス４７の一実施形態は、接着層４３が加えられた図３Ａの弾性波デバイス３０と同様である。
【００７２】
図４Ｆは、一実施形態に係る弾性波デバイス４８の断面図を例示する。弾性波デバイス４８は、接着層４５が弾性波デバイス４８において低速度層１６の中に含まれる点を除き、図１の弾性波デバイス１０と同様である。弾性波デバイス４８の一実施形態において、第１高速度層１７はシリコン層であり、低速度層１６は二酸化シリコン層であり、第２低速度層１８はシリコン層である。接着層４５により、弾性波デバイス４５の層間の接着性を改善することができる。接着層４５が金属の場合、層間熱伝導率を改善することができ、及び／又は自己加熱を抑制することができる。
【００７３】
図４Ｇは、一実施形態に係る弾性波デバイス４９の断面図を例示する。弾性波デバイス４９は、第２高速度層５０が第１高速度層１７とは異なる材料であるように示される点を除き、図４Ａの弾性波デバイス４０と同様である。一例として、第１高速度層１７はシリコン層としてよく、第２高速度層５０は水晶層としてよい。高速度層の任意の他の適切な組み合わせも実装することができる。図４Ｇは、ここに開示される任意の適切な原理及び利点に係る弾性波デバイスが、第２高速度層とは異なる材料の第１高速度層を含み得ることの説明例である。弾性波デバイス４９の一実施形態において、第１高速度層１７がシリコン層であり、第１低速度層１６が二酸化シリコン層であり、第２低速度層４１が二酸化シリコン層であり、第２高速度層 ５０が水晶層である。
【００７４】
シリコン層のような高速度層は、ここに説明される実施形態において、弾性波を、外部の影響に対して不感にすることができる。したがって、かかる弾性波デバイスは、互いに積層することができる。
【００７５】
例えば図１〜３Ｂ及び４Ａ〜４Ｇを参照してここに説明される原理及び利点に係る多層圧電基板を有する弾性波デバイスは、比較的薄い構造によって実装することができる。これは、パッケージ化にとって有利である。例えば、比較的薄い弾性波デバイスにより、かかる弾性波デバイスを含む２つ以上のダイを、パッケージ内で互いに積層することができる。ここに開示される原理及び利点に係る弾性波デバイスを有する２層の積層ダイを含む無線周波数モジュールは、３００マイクロメートル未満の厚さを有し得る。いくつかの例において、ここに開示される原理及び利点に係る弾性波デバイスを有する３層以上の積層ダイを含む無線周波数モジュールは、３００マイクロメートル未満の厚さを有し得る。積層ダイは、一定のアプリケーションにおいて、付加的な保護なしでオーバーモールドすることができる。積層は、デバイスレベル、ダイレベル及び／又はモジュールレベルで実装することができる。
【００７６】
図５は、一実施形態に係る弾性波デバイス５５の他の断面図を例示する。弾性波デバイス５５は、ここに説明される任意の適切な原理及び利点に係る多層圧電基板を含み得る。弾性波デバイス５５は薄い。弾性波デバイス５５は、弾性波デバイス５５の高音速層の厚さが当該圧電層の近傍に弾性波を閉じ込めるべく十分であっても、所定の従来型ＳＡＷデバイスよりも薄い。一実施形態において、弾性波デバイス５５は、５λ近辺の厚さを有するシリコン高速度層を含み得る。かかる弾性波デバイス５５は、約１０マイクロメートル（ｕｍ）から１００ｕｍの範囲の厚さＸ１を有し得る。一例として、厚さＸ１は約４０ｕｍとしてよい。上述の他の弾性波デバイスもまた、１０マイクロメートル（ｕｍ）から１００ｕｍの範囲の厚さを有し得る。対照的に、いくつかの現在の温度補償型ＳＡＷ（ＴＣＳＡＷ）フィルタは、２１５ｕｍ近辺の厚さを有する弾性波デバイスを含む。弾性波デバイス５５に対する厚さＸ１の範囲の上限は、機械的な耐久性を考慮して設定することができる。
【００７７】
比較的薄い弾性波デバイスを、フィルタアセンブリにおいて積層することができる。これにより、弾性波デバイスを含むパッケージ状モジュールのサイズを低減することができる。比較的薄い弾性波デバイスなので、かかるデバイスを通るようにビアを作ることができる。積層弾性波デバイスは、ビア及び／又はワイヤボンドのような電気的接続部を介して他のコンポーネントに接続することができる。積層弾性波デバイスは、異なる弾性波フィルタに含めることができる。かかる弾性波フィルタは、一つ以上のラダー型フィルタを含み得る。一つ以上のラダー型フィルタは、直列及びシャント１ポート弾性波共振器を含んでよい。図６Ａ〜６Ｅは、積層弾性波デバイスアセンブリの例を例示する。これらの例の任意の適切な原理及び利点は、相互に組み合わせて実装することができる。上述した弾性波デバイスのいずれか、及び／又は上述した弾性波デバイスの特徴の任意の適切な組み合わせは、図６Ａ〜６Ｅの積層弾性波デバイスアセンブリの例のいずれかに実装することができる。
【００７８】
図６Ａは、一実施形態に係る積層弾性波デバイスの弾性波デバイスアセンブリ６０を例示する。弾性波デバイスアセンブリ６０は、コンパクトであって、比較的小さなサイズを有する。例示のように、弾性波デバイスアセンブリ６０は、ダイ６１、６２及び６３、ビア６４、６５及び６６、接点６７、並びにパッケージ基板６８を含む。ダイ６１、６２及び６３は互いに積層される。これらのダイはいずれも、ここに説明される任意の適切な原理及び利点に係る一つ以上の弾性波デバイスを含み得る。ビア６４、６５及び６６は、ダイ６１、６２及び６３それぞれと、パッケージ基板６８上の接点６７との間に電気的接続を与えることができる。比較的薄い圧電層及び弾性波デバイスを貫通するビアホールは、厚い層及びデバイスを貫通するものよりも容易に実装することができる。パッケージ基板６８は、金属配線を含む積層基板とすることができる。
【００７９】
図６Ｂは、一実施形態に係る積層弾性波デバイスの弾性波デバイスアセンブリ７０を例示する。弾性波デバイスアセンブリ７０は、ダイ６１、６２及び６３、ビア６４、６５及び６６、接点６７、パッケージ基板６８、並びにダイ間の空気ギャップ７１及び７２を含む。弾性波デバイスアセンブリ７０は積層ダイを含み、当該ダイの少なくとも一つをビアが通る。例示のように、ビア６４がダイ６２及び６３を貫通し、ビア６５はダイ６３を貫通する。ダイ６１及び６２は、空気ギャップ７１及び７２それぞれの上方に懸架される。空気ギャップ７１及び７２は、図６Ａの弾性波デバイスアセンブリ６０に対する各ダイの電気的分離性を改善することができる。
【００８０】
図６Ｃは、一実施形態に係る積層弾性波デバイスの弾性波デバイスアセンブリ７５を例示する。弾性波デバイスアセンブリ７５は、ダイ６１、６２及び６３、ビア６４、６５及び６６、接点６７、パッケージ基板６８、並びに誘電層７６及び７７を含む。弾性波デバイスアセンブリ７５は積層ダイを含み、そのダイの少なくとも一つをビアが貫通する。誘電層７６及び７７は、ダイを互いから電気的に分離することができる。例えば、誘電層７６は、ダイ６１とダイ６２との間に電気的な分離を与える。他例として、誘電層７７は、ダイ６２とダイ６３との間に電気的な分離を与える。誘電層７６及び７７は、パッケージ状デバイスのモールド強度を確保することができる。
【００８１】
図６Ｄは、一実施形態に係る積層弾性波デバイス８０の弾性波デバイスアセンブリを例示する。弾性波デバイスアセンブリ８０は、ダイ６１、６２及び６３、ビア６４、６５及び６６、接点６７、パッケージ基板６８、誘電層８１及び８３、並びに遮蔽層８２及び８４を含む。弾性波デバイスアセンブリ８０は積層ダイを含み、当該ダイの少なくとも一つをビアが貫通する。ダイ間の誘電層及び遮蔽層により、ダイ相互が電気的に分離及び遮蔽される。例えば、誘電層８１及び遮蔽層８２は、ダイ６１とダイ６２との間に電気的な分離及び遮蔽を与えることができる。他例として、誘電層８３及び遮蔽層８４は、ダイ６２とダイ６３との間に電気的な分離及び遮蔽を与えることができる。遮蔽層８２及び８４は、任意の適切な遮蔽金属層によって実装することができる。
【００８２】
図６Ｅは、一実施形態に係る積層弾性波デバイスの弾性波デバイスアセンブリ８５を例示する。弾性波デバイスアセンブリ８５は、ダイ６１、６２及び６３、ワイヤボンド８６、８７及び８８、並びにパッケージ基板６８を含む。ワイヤボンド８６、８７及び８８は、ダイ６１、６２及び６３それぞれとパッケージ基板６８との間に電気的な接続を与えることができる。ワイヤボンド８６、８７及び８８はそれぞれが、ダイ６１、６２及び６３上の各ワイヤボンドパッドから、パッケージ基板６８上の各パッドまで延び得る。ワイヤボンドとダイを貫通するビアとを、いくつかの他の実施形態において、一つ以上のダイとパッケージ基板の金属配線との電気的接続を与えるべく、互いに実装することができる。空気ギャップ並びに／又は誘電層及び／若しくは遮蔽層は、積層弾性波アセンブリのダイ間に実装することができる。ここで、ダイの一つ以上からは、ワイヤボンドが延びる。
【００８３】
ここに説明される弾性波デバイス及び／又は弾性波デバイスアセンブリは、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。ここに説明される弾性波デバイスの任意の適切な原理及び利点を実装することができ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。パッケージ状モジュールの例は、例示の回路素子を封入するパッケージを含み得る。例示の回路素子は、共通パッケージ基板上に配置することができる。パッケージ基板は、例えば積層基板としてよい。図７Ａ、７Ｂ及び７Ｃは、一定の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。当該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相互に一緒に実装することができる。
【００８４】
図７Ａは、フィルタ９１及びアンテナスイッチ９２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１３０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９１及びアンテナスイッチ９２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９１は、ここに開示される一つ以上の適切な弾性波デバイスを含み得る。フィルタ９１は、相互に積層されたダイを含み得る。ここで、ダイは、ここに開示される一つ以上の弾性波デバイスを含む。アンテナスイッチ９２は、多投無線周波数スイッチとしてよい。アンテナスイッチ９２は、フィルタ９１の選択されたフィルタを、モジュール９０のアンテナポートに電気的に結合することができる。フィルタ９１は、共通ノードに一緒に結合されてマルチプレクサとして配列された２つ以上の弾性波フィルタを含み得る。かかるマルチプレクサは、デュプレクサ、クアッドプレクサ、ヘキサプレクサ、オクタプレクサ等をしてよい。
【００８５】
図７Ｂは、フィルタ９１、無線周波数スイッチ９６及び電力増幅器９７を含むモジュール９４の模式的なブロック図である。電力増幅器９７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９６は、電力増幅器９７の出力を、フィルタ９１の選択されたフィルタに電気的に結合することができる。フィルタ９１は、ここに開示される一つ以上の弾性波デバイスを含み得る。フィルタ９１は、相互に積層されたダイを含み得る。ここで、ダイは、ここに開示される一つ以上の弾性波デバイスを含む。フィルタ９１は、共通ノードに一緒に結合されてマルチプレクサとして配列された２つ以上の弾性波フィルタを含み得る。かかるマルチプレクサは、デュプレクサ、クアッドプレクサ、ヘキサプレクサ、オクタプレクサ等をしてよい。
【００８６】
図７Ｃは、電力増幅器９７、無線周波数スイッチ９６、フィルタ９１及びアンテナスイッチ９２を含むモジュール９８の模式的なブロック図である。モジュール９８は、モジュール９８が付加的にアンテナスイッチ９２を含む点を除き、図７Ｂのモジュール９４と同様である。
【００８７】
弾性波デバイス、弾性波デバイスアセンブリ及び／又はパッケージ状モジュールのいずれも、無線通信デバイスに実装することができる。図８は、一つ以上の実施形態に係るフィルタ１０３を含む無線通信デバイス１００の模式的なブロック図である。無線通信デバイス１００は、任意の適切な無線通信デバイスとしてよい。例えば、無線通信デバイス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、無線通信デバイス１００は、アンテナ１０１、ＲＦフロントエンド１０２、ＲＦ送受信器１０４、プロセッサ１０５、メモリ１０６及びユーザインタフェイス１０８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。かかるＲＦ信号は、キャリアアグリゲーション信号を含み得る。アンテナ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。無線通信デバイス１００は、一定の例において、２つ以上のアンテナを含み得る。
【００８８】
ＲＦフロントエンド１０２は、一つ以上の電力増幅器、一つ以上の低雑音増幅器、ＲＦスイッチ、受信フィルタ、送信フィルタ、デュプレクスフィルタ、マルチプレクサのフィルタ、ダイプレクサ若しくは他の周波数マルチプレクシング回路のフィルタ、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。ここに開示される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に実装することができる。ここに開示される弾性波デバイスアセンブリのいずれも、フィルタ１０３の一つ以上を実装することができる。したがって、フィルタ１０３は、弾性境界波を生成するべく配列された比較的薄い弾性波デバイスを含み得る。
【００８９】
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、無線通信デバイス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によりアクセスすることができる。メモリ１０６は、無線通信デバイス１００のための任意の適切なデータを記憶することができる。ユーザインタフェイス１０８は、タッチスクリーン能力を有するディスプレイのような、任意の適切なユーザインタフェイスとしてよい。
【００９０】
上述された実施形態のいずれもが、セルラーハンドセットのような携帯デバイスに関連して実装することができる。実施形態の原理及び利点は、ここに説明される実施形態のいずれかから有益となり得るアップリンクセルラーデバイスのような、任意のシステム又は装置によって使用することができる。ここでの教示は、様々なシステムに適用可能である。本開示がいくつかの実施形態例を含むにもかかわらず、ここに説明される教示は、様々な構造に適用することができる。ここに説明される原理及び利点はいずれも、約４５０ＭＨｚから６ＧＨｚの範囲のような、約３０ｋＨｚから３００ＧＨｚの範囲にある周波数を有する信号を処理するべく構成されたＲＦ回路に関連して実装することができる。ここに開示される弾性波フィルタは、約４５０ＭＨｚから６ＧＨｚの周波数範囲内の通過帯域を有する帯域通過フィルタとしてよい。ここに開示される弾性波フィルタはＲＦ信号を、ミリメートル波周波数までの及びミリメートル波周波数を含む周波数においてフィルタリングすることができる。
【００９１】
本開示の複数の側面は、様々な電子デバイスに実装することができる。電子デバイスの例は、消費者用電子製品、ダイ及び／又は弾性波フィルタアセンブリ及び／又はパッケージ状無線周波数モジュールのような消費者用電子製品の部品、アップリンク無線通信デバイス、無線通信インフラストラクチャ、電子試験機器等を含む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、パーソナルデジタルアシスタント（ＰＤＡ）、電子レンジ、冷蔵庫、自動車、ステレオシステム、ＤＶＤプレーヤー、ＣＤプレーヤー、ＭＰ３プレーヤーのようなデジタル音楽プレーヤー、ラジオ、ビデオカメラ、カメラ、デジタルカメラ、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、ファックス機、スキャナ、多機能周辺デバイス、腕時計、置時計等を含む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。
【００９２】
本明細書及び特許請求の範囲の全体にわたり、文脈上そうでないことが示されない限り、「含む」、「備える」等の単語は、排他的又は網羅的な意味とは反対の包括的意味に、すなわち「〜を含むがこれらに限られない」との意味に解釈すべきである。ここで一般に使用される単語「結合」は、直接接続されるか又は一つ以上の中間要素を介して接続されるかのいずれかとなり得る２つ以上の要素を言及する。同様に、ここで一般に使用される単語「接続」は、直接接続されるか又は一つ以上の中間要素を介して接続されるかのいずれかとなり得る２以上の要素を言及する。加えて、単語「ここ」、「上」、「下」及び同様の趣旨の単語は、本アプリケーションにおいて使用される場合、本アプリケーション全体を言及し、本アプリケーションの任意の固有部分を言及するわけではない。文脈が許容する場合、単数又は複数を使用する詳細な説明における単語はそれぞれ、複数又は単数をも含み得る。２つ以上の項目のリストを言及する単語「又は」及び「若しくは」は、当該単語の以下の解釈のすべてをカバーする。すなわち、当該リストの任意の項目、当該リストのすべての項目、及び当該リストの項目の任意の組み合わせである。
【００９３】
さらに、とりわけ「できる」、「し得る」、「してよい」、「かもしれない」、「例えば」、「のような」等のようなここに記載の条件付き言語は一般に、特にそうでないことが述べられ、又は使用の文脈上そうでないことが理解される場合を除き、所定の実施形態が所定の特徴、要素及び／又は状態を含む一方で他の実施形態がこれらを含まないことを伝えるように意図される。すなわち、かかる条件的言語は一般に、特徴、要素及び／若しくは状態が任意の態様で一つ以上の実施形態にとって必要であるとの示唆を意図しない。
【００９４】
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、例示により提示されたにすぎないので、本開示の範囲を制限することを意図しない。実際のところ、ここに記載される新規な方法、装置及びシステムは、様々な他の形態で具体化することができる。さらに、ここに記載される方法及びシステムの形態における様々な省略、置換及び変更が、本開示の要旨から逸脱することなくなし得る。例えば、ブロックが所与の配列で提示されるが、代替実施形態は、異なるコンポーネント及び／又は回路トポロジで同様の機能を果たすことができ、いくつかのブロックは削除、移動、追加、細分化、結合、及び／又は修正することができる。これらのブロックはそれぞれが、様々な異なる態様で実装することができる。上述した様々な実施形態の要素及び工程の任意の適切な組み合わせを、さらなる実施形態を与えるように組み合わせることができる。添付の特許請求の範囲及びその均等物が、本開示の範囲及び要旨に収まるかかる形態又は修正をカバーすることが意図される。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４Ａ】
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【図４Ｂ】
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【図４Ｃ】
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【図４Ｄ】
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【図４Ｅ】
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【図４Ｆ】
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【図４Ｇ】
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【図５】
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【図６Ａ】
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【図６Ｂ】
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【図６Ｃ】
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【図６Ｄ】
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【図６Ｅ】
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【図７】
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【図８】
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【外国語明細書】
2019193260000001.pdf