(57)【要約】  本発明は、フィルタを有する音響素子に関しており、ここでこの素子は、変換器および反射から互いに独立して選択される素子構造を有している。これらの素子構造は、共通の１基板に配置されている。各素子構造は、層構造の組成が統一されており、また層厚が統一されている。ここで２つの素子構造は、組成および／または層厚が互いに異なる。
2008508821.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
フィルタおよび基板（ＳＵ）を有しかつ音響波によって作動する素子において、
前記フィルタは、変換器（Ｗ１，Ｗ２）および反射器（ＲＦ）から互いに独立して選択される素子構造（ＢＳ１，ＢＳ２）を有しており、
前記の基板（ＳＵ）には素子構造（ＢＳ１，ＢＳ２）が配置されており、
ここで各素子構造（ＢＳ１，ＢＳ２）は、層厚（ｈ１）および組成が統一されており、
当該の２つの素子構造（ＢＳ１，ＢＳ２）は、前記の層厚（ｈ１，ｈ２）および組成の特徴のうちの少なくとも１つについて特性が互い異なることを特徴とする、
音響波によって作動する素子。
【請求項２】
前記の素子構造（ＢＳ１，ＢＳ２）は１つずつの導電層（Ｍ）を有する、
請求項１に記載の素子。
【請求項３】
２つの素子構造（ＢＳ１，ＢＳ２）は層厚（ｈ１，ｈ２）が互いに異なる、
請求項２に記載の素子。
【請求項４】
第１素子構造（ＢＳ１）は第１の材料から構成され、第２素子構造（ＢＳ２）は第２の材料から構成される、
請求項２または３に記載の素子。
【請求項５】
前記の素子構造（ＢＳ１，ＢＳ２）は同じ材料から構成される、
請求項２または３に記載の素子。
【請求項６】
前記の素子構造（ＢＳ１，ＢＳ２）は、複数の導電性部分層（Ｍ１，Ｍ２）からなる１つずつの層構造を有する、
請求項１に記載の素子。
【請求項７】
前記の相異なる素子構造（ＢＳ１，ＢＳ２）は同じ層列を有するが、層構造の高さが異なる、
請求項６に記載の素子。
【請求項８】
第１素子構造（ＢＳ１）は、１つの導電層（Ｍ）から構成され、
第２素子構造（ＢＳ２）は、複数の導電性部分層（Ｍ１，Ｍ２）からなる層構造を有する、
請求項１に記載の素子。
【請求項９】
前記の第２素子構造（ＢＳ２）の層構造は部分層として、第１素子構造（ＢＳ１）に使用される導電層を含む、
請求項６または８に記載の素子。
【請求項１０】
各素子構造（ＢＳ１，ＢＳ２）は、統一されたメタライゼーション比η１，η２をそれぞれ有しており、
２つの素子構造（ＢＳ１，ＢＳ２）は、互いに異なるメタライゼーション比η1，η２を有する、
請求項１から９までのいずれか１項に記載の素子。
【請求項１１】
相異なる素子構造（ＢＳ１，ＢＳ２）が共通の１音響トラックに配置されている、
請求項１から１０までのいずれか１項に記載の素子。
【請求項１２】
相異なる素子構造（ＢＳ１，ＢＳ２）が、相異なる音響トラックに配置されている、
請求項１から１０までのいずれか１項に記載の素子。
【請求項１３】
前記の素子構造は、１つの音響トラック内でそれぞれ層厚（ｈ１，ｈ２）および組成が統一されており、
前記の素子構造は、２つの音響トラックにて、層厚および組成の特徴のうち少なくとも１つについて特性が互いに異なる、
請求項１２に記載の素子。
【請求項１４】
前記の素子構造は、１つの音響トラックにてメタライゼーション比が統一されており、
前記の素子構造は、２つの音響トラックにおいてメタライゼーション比が互いに異なる、
請求項１３に記載の素子。
【請求項１５】
前記の第１トラックは直列共振器であり、
第２トラックは並列共振器である、
請求項１２から１４までのいずれか１項に記載の素子。
【請求項１６】
前記の並列共振器におけるメタライゼーション比は、直列共振器よりも小さい、
請求項１５に記載の素子。
【請求項１７】
前記の第1素子構造（ＢＳ１）は変換器（Ｗ１）であり、
第２素子構造（ＢＳ２）は、変換器（Ｗ１）の隣に配置された反射器（ＲＦ）であり、
当該の変換器および反射器は、共通の１音響トラックに配置されている、
請求項１から１１までのいずれか１項に記載の素子。
【請求項１８】
前記の第１素子構造（ＢＳ１）は第１変換器（Ｗ１）であり、
第２素子構造（ＢＳ２）は第２変換器（Ｗ２）であり、
前記の第１および第２変換器は、共通の１音響トラックに配置されている、
請求項１から１１までのいずれ１項に記載の素子。
【請求項１９】
前記の相異なるトラックの共振周波数は、最大４０％異なる、
請求項１２から１６までのいずれか１項に記載の素子。
【請求項２０】
前記の相異なるトラックの共振周波数は、０ ＜ Δｆ ＜ ２０％異なる
請求項１９に記載の素子。
【請求項２１】
前記の相異なるトラックの共振周波数は、０ ＜ Δｆ ＜ １０％異なる
請求項２０に記載の素子。
【請求項２２】
Ｎ＞３なるＮ個の音響トラック（ＳＰ１，ＳＰ２）を有しており、
前記の音響トラックはそれぞれ、トラック内で層厚（ｈ１，ｈ２）および組成が統一されており、
すべての音響トラックは、層厚および組成の特徴のうちの少なくとも１つについて特性が互いに異なっている、
請求項１から２１までのいずれか１項に記載の素子。
【請求項２３】
素子構造の最小相対層厚ｈ／λは５％以上であり、
ここでｈは絶対層厚、λは音響波の波長である、
請求項１から２２までのいずれか１項に記載の素子。
【請求項２４】
５％ ＜ ｈ／λ ＜ １４％が成り立つ、
請求項２３に記載の素子。
【請求項２５】
協働して１つのデュプレクサを実現する２つのフィルタを有しており、
該デュプレクサの各フィルタの素子構造は、層構造および層厚が統一されており、
２つのフィルタの素子構造は層厚が互いに異なる、
請求項１から１０および１２から２４に記載の素子。
【請求項２６】
別の基板（ＳＵ１）を有しており、
２つの基板（ＳＵ，ＳＵ１）の間に層系（ＳＳ）が配置されており、
該層系は、圧電層（ＰＳ）を有しており、
該圧電層に音響波がガイドされ、
前記の層系（ＳＳ）は、圧電層に配置された金属層を有しており、
該金属層に第１および第２素子構造（ＢＳ１，ＢＳ２）が形成され、
前記の層系（ＳＳ）は、誘電体層を有しており、
該誘電体層は、２つの素子構造（ＢＳ１，ＢＳ２）を覆い、圧電層（ＰＳ）の表面で密接して終端している、
請求項１から２６までのいずれか１項に記載の素子。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、音響波（例えば表面波または境界面に沿って伝搬する波、いわゆるガイド体積波）によって作動する素子、例えばバンドパスフィルタに関する。
【０００２】
無線通信システムのフロントエンド回路に使用される表面波フィルタは、その通過域（パスバンド）において、殊に小さな挿入損失を有しなければならない。
【０００３】
比較的広い所要の通過域を達成するため、表面波フィルタは、漏れ表面波特性（Leckwelleneingenschaft）を有する圧電基板、例えばＬｉＴａＯ3に形成される。このような基板では漏れ表面波損失が発生するが、これら損失は、表面波の伝搬に関連する所定の条件の下では低減することができる。
【０００４】
刊行物DE 19641662から公知であるのは、圧電基板の所定の切り出し角φにおいて、また電極の所定の層厚ｈにおいて、フィルタの通過域における挿入損失を小さくできることである。最適な挿入損失が得られるパラメタφおよびｈは、メタライゼーションの材料に依存する。
【０００５】
刊行物US 2003/0117240から公知であるのは、基板表面の所定のメタライゼーショングレードηを調整することによって、挿入損失を低減することである。
【０００６】
上記の電極を、複数の層、例えばＡlおよびＣｕからなる層列の複数の層から形成することが公知である。しかしながらプロセス技術上な理由から、電極のメタライゼーションに対してふつうは、統一された層厚および統一された層構造および統一されたメタライゼーショングレードが選択される。
【０００７】
刊行物US 05073763から公知であるのは、電気音響変換器において、いくつかの電極指が他の電極指よりも大きな層厚を有するように形成することである。これにより、音響波の単一方向の放射ないしは指向性の音響反射が得られる。
【０００８】
上記の所要の挿入損失は、フィルタ通過域の所定のクリティカルな箇所において、例えばエッジ傾斜が大きいフィルタの帯域縁部において維持するのが難しいことがある。
【０００９】
本発明の課題は、挿入損失の小さな音響素子を提供して、通過域および殊に帯域縁部において損失を小さくすることである。
【００１０】
この課題は、請求項１に記載されたフィルタによって解決される。本発明の有利な実施形態は別の請求項には記載されている。
【００１１】
上記のフィルタの挿入減衰は、周波数が決められた場合、この周波数におけるフィルタ部材での損失と、音響反射と、電気音響結合とに関係する。
【００１２】
所定の周波数における、有利には素子構造の共振周波数における素子構造の音響特性の最適条件は、（電極層およびその下にある圧電基板の材料があらかじめ決まっている場合）、切り出し角φ、層厚ｈおよびメタライゼーション比ηの所定の値において得られる。
【００１３】
フィルタは、例えば、並列共振器および直列共振器など、共振周波数の異なる素子構造を有することができ、ここでこれらの共振器は圧電基板に配置される。本発明の発明者が認識したのは、２つの共振器の場合ないしは２つの周波数が異なる場合、電極構造の層構造を統一することによって、フィルタの挿入減衰を低減するための最適条件を達成できないことである。このため、音響特性、例えば、フィルタの個々の素子構造（例えば変換器、反射器）の音響反射および電気音響結合を、その特徴的な周波数（例えば、変換機の場合は共振周波数、反射器の場合は阻止域の下側の限界周波数）において、または通過域のクリティカルな周波数（有利には帯域エッジ）において整合させることが望ましい。したがって本発明によって提案されるのは、フィルタの素子構造が異なる場合にそれぞれの特徴的な周波数に適合させた異なる層構造を、導電層ないしは金属層から設けることである。
【００１４】
上記の電気音響結合および音響反射は、例えば、圧電基板の表面の質量負荷（Massenbelastung）によって変化させることができる。したがって異なる電気音響結合および／または音響反射は、本発明の１変形実施形態において２つの素子構造の電極構造の層厚を変えることによって得ることができる。上記の違いは、別の変形実施形態において、素子構造が異なる場合に電極構造の組成を変えることによって得ることも可能である。この際に各素子構造は、統一した性質、層厚を有し、また有利には統一したメタライゼーション比も有する。
【００１５】
本発明によるフィルタは、音響波によって作動する素子構造を有しており、ここでこの素子構造は、互いに独立して変換器および反射から選択される。変換器として構成される素子構造はそれぞれ、有利には交互に配置される第１および第２の櫛形の電極指を有する。各素子構造はそれ自体で、電極構造ないしは電極指の組成が統一されており、また層厚が統一されている。ここで１つフィルタの２つの素子構造は、層厚が互いに異なり、および／または組成が異なる。
【００１６】
上記の音響波は、例えば表面音響波または多層構造の境界層に沿って伝搬する波（ガイド境界層波）とすることが可能である。ガイド境界層波は、表面波とは異なり、層構造の内部で伝搬する。
【００１７】
素子構造とはインターデジタル変換器または反射器のことである。上記の素子構造は、ストライプ状の電極構造（電極指）を有する。
【００１８】
変換器において電極の電極指は電流線路に接続される。異なる電位に接続される電極指は縦方向に、有利には交互に配置される。反射器の電極構造は金属ストライプであり、これらは有利には互いに電気接続される。
【００１９】
本発明の１変形実施形態では、１つの素子構造または２つの素子構造は、ただ１つの導電層を有することができる。
【００２０】
本発明の１変形実施形態では、２つの素子構造はそれぞれ同じ材料からなる導電性の層によって形成され、ここで第１および第２素子構造は異なる層厚を有する。
【００２１】
第１および第２素子構造は、本発明の別の変形実施形態においてそれぞれ第１ないしは第２の材料から構成される。この際に有利には層厚は異なる。第１および第２素子構造の層厚は同じであってもよい。
【００２２】
別の変形実施形態においては、各素子構造の電極構造は、互いに重なって配置される複数の部分層から形成することができる。上記の素子構造は同じ層列を有することができ、ここでこれらの層構造は互いの高さが異なる。
【００２３】
上記の第１素子構造がただ１つの導電層から構成され、これに対して第２素子構造が導電性の複数の部分層からなる層構造を有するようにすることも可能である。ここでは第２素子構造の層構造が、第１素子構造の導電層を部分層として含むことが可能である。
【００２４】
上記の導電層または導電部分層は、例えばＡｌ，ＣｕまたはＡｌないしはＣｕ合金から構成することが可能である。これらの層は、基本的に別の有利な金属または金属合金、例えば、Ｔｉ，Ｍｇ，Ｔａ，ＡｇまたはＡｕから構成することも可能である。これらの部分層のうちの少なくとも１つは、大出力に対して耐性のある材料から構成することができ、また電極構造の出力に対する耐性を高めるために使用可能である。上記の部分層のうちの少なくとも１つを使用して、音響波速度の温度依存性を低減することができる。全体的な構造は、パッシベーション層によって完全にまたは部分的に覆うことができ、このパッシベーション層は、基板表面で終端する、上記の素子構造を包囲する。
【００２５】
本発明の別の変形実施形態による素子は、薄い境界層においてガイドされる音響波（ガイド境界層音響波、英語ではGBAW = Guided Bulk Acoustic Wave）によって作動する。上記の境界層の厚さは、例えば０．１λ〜λを取り得る。この場合にこの素子は、第１および第２基板を有しており、これらの間に層系が配置される。この層系には、第１基板に配置された少なくとも１つの圧電層が含まれており、この層に音響波がガイドされる。この圧電層には金属層が配置され、この金属層に上記の第１および第２素子構造ならびにコンタクト面が形成される。この金属層は、導電性の複数の部分層を有することができる。上記の金属層は、第１ないしは第２素子構造の領域において互いに層厚が異なる。上記の素子構造は、誘電体層（有利には平坦化層）によって覆われ、この誘電体層は、素子構造ないしはコンタクト面のない圧電層の表面で密接して終端している。誘電体層には第２基板が配置されており、またこれに固定して接続されている。
【００２６】
上記の部分層は、大出力に対して耐性を有する材料から構成され、ふつう高抵抗であり、このため（このような層をフィルタのすべての共振器に使用する場合）フィルタの挿入損失を悪くすることがある。したがって大きな送信出力にさらされる、例えば送信フィルタの入力共振器の場合にだけこのような部分層を使用するのが有利である。入力共振器とは、フィルタの入力側に配置される共振器のことであり、ここでフィルタの入力側は、例えば電力増幅器の出力側に接続される。上記の入力共振器は、入力ゲートに接続されており、信号路にも、信号路をアースに接続する分岐路にも共に配置するこができる（入力側の直列共振器、並列共振器）。
【００２７】
層構造とは、導電性の部分層からなる多層構造のことであり、またただ１つの導電層のことであると理解されたい。
【００２８】
相対層厚ｈ／λとは、波長λに対する導電層の絶対的な層厚ｈの比ないしは電極構造の層構造全体の高さの比のことである。
【００２９】
メタライゼーション比とは、素子構造の活性領域の全体表面に対する、メタライゼーションされた表面の比のことである。本発明の１変形実施形態では、２つの素子構造は互いに異なるメタライゼーション比を有することができる。
【００３０】
有利には上記の素子構造は同様の層構造を有し、ここで少なくとも２つの素子構造がある場合、層構造の層厚ないしは高さは素子構造によって異なる。
【００３１】
１変形実施形態では変換器および反射器である、層構造が互いに異なる２つの素子構造は、１つ音響トラックに並べて配置することができる。上記の第１および第２素子構造は、別の変形実施形態において、１つずつの変換器とすることができ、ここで２つの変換器は、共通の１音響トラックに並んで配置される。
【００３２】
有利には反射器は、同じ音響トラックに配置されかつ対応する変換器よりも層厚が大きい。比較的大きな層厚または比較的大きなメタライゼーション比により、反射器の金属ストライプにおける反射強度を、隣にある変換器の反射強度よりも大きくすることができる。この際には比較的大きな反射器帯域幅が得られる。これによって例えば、フィルタの阻止域におけるリップルとなり得る障害的な音響的振動を抑圧する、ないしは問題のない周波数領域にずらすことができる。
【００３３】
異なる層列から構成される変換器および反射器を１音響トラックに配置することも可能である。上記の変換器の層構造は、例えば、有利にはＡｌである金属または金属合金からなる層、または例えばＡｌとＣｕとからなる重なった部分層を有することができる。上記の変換器の電極構造は有利にはＣｕ／Ａｌ合金から実施される。上記の反射器の層構造は、例えば、別の金属または別の金属合金からなる層を有することができる。上記の反射器の層構造は、例えばＡｌ，Ｃｕ，Ｔi，Ｍｇ，Ｔａなどからなる重なり合った部分層を有することも可能である。
【００３４】
別の変形実施形態において、層構造の異なる素子構造は、フィルタの互いに電気接続された相異なる音響トラックに配置することができる。各音響トラックは、有利には２つの反射器によって区切られており、またこれらの反射器の間に配置された少なくとも１つの変換器を有する。このようにして音響反射器が形成される。各音響トラックは、組成が統一されており、またそこに含まれる電極構造の層厚は統一されている。ここで２つのトラックは、組成および／または層厚が互いに異なる。１つのフィルタには３つまたはそれ以上の音響トラックを設けることができ、これらのトラックは絶対的な層厚がそれぞれ互いに異なる。
【００３５】
１変形実施形態では、２つの音響トラックを互いに異なるメタライゼーション比で構成することができる。この場合に各音響トラックは、メタライゼーション比が統一されている。
【００３６】
共振周波数の低いトラックの層厚は有利には、共振周波数の高いトラックの層厚よりも小さい。
【００３７】
リアクタンスフィルタでは第１トラックを例えば直列共振器とし、第２トラックを並列共振器とすることができる。リアクタンスフィルタでは有利には,並列ないしは直列共振器に対して異なる層厚を使用する。ラダー形の装置においてフィルタが直列および並列共振器を有する場合、直列共振器における電極構造の層厚を並列共振器よりも大きく選択すると有利である。ここでは層厚を適合させて、例えば、電気音響結合および音響反射の最適値が、直列共振器では第１周波数ｆ１に（例えば周波数が高い側の帯域縁部）おいて、また並列共振器では第２周波数ｆ２＜ｆ１（例えば周波数が低い側の帯域縁部）において得られるようにする。上記のメタライゼーション比は、並列共振器において有利には直列共振器よりも小さく選択する。
【００３８】
本発明の１変形実施形態では、上記の相異なるトラックの共振周波数は、最大４０％異なる。
【００３９】
本発明の１変形実施形態では、上記の相異なるトラックの共振周波数は、０ ＜ Δｆ ＜ ２０％異なる。
【００４０】
本発明の１変形実施形態では、前記の相異なるトラックの共振周波数は、０ ＜ Δｆ ＜ １０％異なる。
【００４１】
本発明の１実施形態では、Ｎ＞３なるＮ個の音響トラックを有しており、これらの音響トラックはそれぞれ、トラック内で層厚および組成が統一されており、すべての音響トラックは、層厚および組成の特徴のうちの少なくとも１つについて特性が互いに異なっている。
【００４２】
本発明による素子では、複数のフィルタを設けることができ、ここで２つのフィルタにおける電極構造の層構造は、化学的組成が異なるおよび／または層の組み合わせが異なる。
【００４３】
最小の相対層厚ｈ／λは有利には５％以上である。上記の電極構造の相対層厚は、有利には７％〜１４％の範囲にある。上記のメタライゼーション比は、有利には０．３〜０．８の範囲にある。
【００４４】
個々の音響トラックないしは共振器または一般的に素子構造の層構造の最適化は、中心周波数が互いに異なる送信フィルタおよび受信フィルタを有するデュプレクサでは殊に重要である。このデュプレクサは、共振周波数が互いに明らかに異なる少なくとも４つの素子構造（送信フィルタの直列共振器、送信フィルタの並列共振器、受信フィルタの直列共振器および受信フィルタの並列共振器）を有しており、これらは１つの基板に配置される。
【００４５】
すべての共振器において電極構造の層厚が統一されている公知のデュプレクサでは、特定の種類の共振器だけ、例えば送信フィルタの直列共振器だけの音響特性、例えば反射率および電気音響結合を最適化することができる。デュプレクサの他の共振器では、相応の整合エラーのために損失が発生する。
【００４６】
これに対して本発明によるデュプレクサでは、上記の共振器のうちの少なくとも２つの共振器が、それに割り当てられたクリティカルな周波数について最適化される。有利には上記の共振器のうちの３つまたは４つが最適化される。
【００４７】
１変形実施形態では上記のデュプレクサのすべての共振器において、メタライゼーション比η＝０．６５であり、また相応する共振器に対してつぎの相対層厚ｈ／λを選択する。すなわち、送信フィルタの並列共振器において７％，送信フィルタの直列共振器において８．３％，受信フィルタの並列共振器において９．４％，受信フィルタの直列共振器において１１．２％を選択する。
【００４８】
別の変形実施形態ではつぎのパラメタを選択する。すなわち、送信フィルタの並列共振器においてη＝０．３７，ｈ／λ＝８．４％、送信フィルタの直列共振器においてη＝０．７，ｈ／λ＝８．４％、受信フィルタの並列共振器においてη＝０．６５，ｈ／λ＝９．４％、受信フィルタの直列共振器においてη＝０．６５，ｈ／λ＝１１．２％を選択する。
【００４９】
したがってこのデュプレクサは、相異なる３つの相対層厚と、相異なる３つのメタライゼーション比を有するのである。
【００５０】
別の変形実施形態ではつぎのパラメタを選択する。すなわち、送信フィルタの並列共振器においてη＝０．６５，ｈ／λ＝７．０％、送信フィルタの直列共振器においてη＝０．７，ｈ／λ＝８．４％、受信フィルタの並列共振器においてη＝０．３３，ｈ／λ＝１１．２％、受信フィルタの直列共振器においてη＝０．７，ｈ／λ＝１１．２％を選択する。したがってこのデュプレクサは、相異なる３つの相対層厚と、相異なる３つのメタライゼーション比を有する。
【００５１】
有利な実施形態において上記のデュプレクサの各フィルタ（送信および受信フィルタ）をそれ自体統一された層構造と統一された層厚で実施する。この際の上記のパラメタの少なくとも１つを、有利には層厚を送信フィルタと受信フィルタとで互い異なるように選択する。
【００５２】
１つのデュプレクサは、互いに電気接続された２つのフィルタを有しており、ここでこれらのフィルタの中心周波数は、１５％以下で異なる。したがって上記の素子構造の共振周波数も２０％以下で異なる（周波数の近い素子構造）。本発明は、素子構造の共振周波数が互いに大きく異なる素子にも転用可能である。この違いは１５％以上、例えば３０％とすることも可能である。
【００５３】
フィルタの絶対的な帯域幅をΔｆと、またその中心周波数をｆ0と記す。相対帯域幅はΔｆ／ｆ0である。損失の小さい広帯域高周波フィルタを実現するため、各素子構造において有利には所定の反射強度を達成すべきである。
【００５４】
フィルタ通過域内にある並列共振器の阻止域の上側の境界により、しばしば不所望の音響的な振動が発生することがあり、これは伝達関数のリップルとして現れる。上記の並列共振器の阻止域の境界を通過域の外部の領域にずらすため、機械的な反射率の相対強度ｒはつぎの条件を満たすべきである。すなわち
ｒ ≧ (π／２)(Δｆ／ｆ0)
を満たすべきである。これは（電極の材料が与えられかつメタライゼーション比が与えられた場合）、所定の限界値（ｈ／λ）minを上回る相対層厚ｈ／λによって達成可能である。例えばアルミニウムからなる電極の場合、Δｆ／ｆ0 ＞ ５．５％，ｒ ＞ ８．６３％およびｈ／λ ＞ ７％〜９％である。依存性ｒ（ｈ／λ）は、電極および基板の材料に依存する関数である。メタライゼーション比は、有利には範囲０．６＜η＜０．７から選択され、例えばη＝０．６５である。小さい相対層厚が有利である。
【００５５】
上記の素子構造は、圧電性であるかまたは少なくとも１つの圧電層を有する層構造である基板に配置される。有利には層構造の最上層である圧電層は、例えば、圧電特性を有する薄膜とすることが可能である。この基板は有利にはＬｉＴａＯ3（タンタル酸リチウム）またはＬｉＮｂＯ3（ニオブ酸リチウム）である。この多層基板は、同じ材料からなる部分層を含むことができる。
【００５６】
本発明による素子はさらに、複数の素子構造を上下に接続するか、またはこれらの素子構造のうちの１つを端子面に接続する給電線路を有することが可能である。この給電線路は、第１および／または第２素子構造の層構造を含む素子構造を有することができる。この給電線路の全体層厚は、第１および第２素子構造の全体層厚の和と等しくすることができる。この給電線路の層構造はさらに少なくとも１つの付加的な部分層を有することが可能である。この場合、この給電線路の全体層厚は、第１および第２素子構造の層厚の和よりも大きい。上記の素子構造の電極構造および／または給電線路はパッシベーションを施すことが可能である。
【００５７】
以下では、本発明を実施例および付属の図面に基づき詳細に説明する。図面は本発明の種々の実施例を概略的に示しており、縮尺通りには示していない。同じ部分または機能的に同じ部分には、同一の参照記号が付されている。ここでは概略的ないしは部分的に、
図１は、本発明の素子を概略断面図で示しており、ここで層厚が異なる素子構造は、１つの音響トラックに配置される変換器であり、
図２は、本発明の素子を概略断面図で示しており、ここで層厚が異なる素子構造は、相異なる音響トラックに配置されており、
図３は、本発明の素子を概略断面図で示しており、ここで１つの音響トラックに配置されかつ層厚の異なる素子構造は、１つ変換器および２つの反射器であり、
図４は、本発明の素子（断面図）を示しており、ここで組成の異なる素子構造は、付加的にメタライゼーション比が異なっており、
図５は、２つの素子構造と１つの給電線路を有する素子を示しており（断面図）、
図６は、素子構造がそれぞれ複数の部分層を有する素子を示しており（断面図）、
図７ａ，７ｂはそれぞれ、１つの音響トラックに２つの変換器を有する素子を上から見た平面図を示しており、
図８ａ，８ｂはそれぞれ、ラダー形構造のフィルタを示しており、
図９は、給電線路を有する素子を上から見た図を示しており、
図１０は、ガイド音響波で作動する素子を示している（断面図）。
図１〜９には本発明の素子が１つずつ示されており、この素子は２つの素子構造ＢＳ１およびＢＳ２を有する。素子構造ＢＳ１，ＢＳ２は実施例に応じて、互いに異なる金属、金属合金または層状の金属構造から形成されている。素子構造ＢＳ１，ＢＳ２は、圧電基板ＳＵに配置されている。２つ素子構造ＢＳ１，ＢＳ２は、同一のフィルタの構成部分である。
【００５８】
素子構造ＢＳ１，ＢＳ２は、基本的に変換器または反射器とすることが可能である。例示的な変換器Ｗ１，Ｗ２ないしは反射器ＲＦ１，ＲＦ２の概略平面図は、図７ａ，７ｂおよび９に示されている。これらの変換器は、通常の指形変換器、すなわち交互に配置された電極指を有するインターデジタル変換器とすること可能であり、これらの電極指は異なる電位に接続される。
【００５９】
第１素子構造ＢＳ１は、絶対層厚ｈ１を有する。第２素子構造ＢＳ２は、図１〜３，５および６において、より大きな層厚ｈ２ ＞ ｈ１を有する。第２素子構造ＢＳ２は、１変形実施形態において、より小さな層厚ｈ２ ＜ ｈ１を有することができる。
【００６０】
第１素子構造ＢＳ１は、図１，３，７ａおよび７ｂにおいて第１変換器Ｗ１によって形成されている。第２素子構造ＢＳ２は、（例えば図１および７ａにおいて）第２変換器Ｗ２によって、ないしは（例えば図３および７ｂにおいて）反射器ＲＦ１，ＲＦ２によって形成される。反射器ＲＦ１，ＲＦ２は、波の伝搬方向に対して横方向に配向された複数の金属ストライプを有しており、これらは１変形実施形態において互いに短絡される。例えば図７ａを参照されたい。（例えば図７ｂに示した）１変形実施形態では、反射器の金属ストライプは互いに電気接続されていない。
【００６１】
第１素子構造ＢＳ１ないしは第２素子構造ＢＳ２は、図２および４〜６において変換器または反射器によって形成することができる。例えば、素子構造ＢＳ１，ＢＳ２を１つの音響トラックに配置される変換器Ｗ１，Ｗ２とすることができる。１変形実施形態において素子構造ＢＳ１は変換器、素子構造ＢＳ２は反射器であるかまたはこの逆である。
【００６２】
図１に示した変形実施形態において基板ＳＵは圧電層ＰＳによって形成される。変換器Ｗ１，Ｗ２は１音響トラックに配置されている。図１に示した変換器配置構成の平面図は図７ａに示されている。
【００６３】
図２には別の素子が示されており、ここでは層厚の異なる素子構造ＢＳ１，ＢＳ２が、相異なる音響トラックに配置される。ここでは基板ＳＵは、圧電部分層ＰＳを有する多層構造である。
【００６４】
素子構造ＢＳ１，ＢＳ２は、例えば図２に示した変形実施形態のようにそれぞれただ１つの層から構成することができ、ここで２つの素子構造ＢＳ１，ＢＳ２の層厚ｈ１，ｈ２は互いに異なり、ｈ１≠ｈ２である。
【００６５】
図３には、第１素子構造ＢＳ１が変換器Ｗ１であり、かつ第２素子構造ＢＳ２が反射器ＲＦ１ないしはＲＦ２である素子が示されている。変換器Ｗ１および反射器ＲＦ１，ＲＦ２は、共通の１音響トラックに配置されている。ここでは２つの反射器ＲＦ１，ＲＦ２の層厚は同じであり、この層厚は変換器Ｗ１の層厚とは異なる。図３に示した変換器Ｗ１および反射器ＲＦ１，ＲＦ２の配置構成は、音響共振器ないしは音響トラック、例えば図９のトラックＡＳ１に相応する。
【００６６】
図４には、素子構造ＢＳ１，ＢＳ２の化学的組成が異なる素子が示されている。これらの素子構造はさらに互いに異なるメタライゼーション比η１およびη２＞η１を有する。第1素子構造のメタライゼーション比η１ ＝ Ｆ１／Ａ１は、指中央部間の間隔Ａ１に対する指幅Ｆ１の比として決定される。第２素子構造のメタライゼーション比η２ ＝ Ｆ２／Ａ２は、指中央部間の間隔Ａ２に対する指幅Ｆ２の比によって決定される。
【００６７】
図５には給電線路ＺＬを有する素子が示されている。この場合、給電線路ＺＬの層構造の高さｈｚは、層厚ｈ１とｈ２との和に等しい。
【００６８】
図６には、第１素子構造ＢＳ１も第２素子構造ＢＳ２も共に複数の部分層から構成される素子が示されている。素子構造ＢＳ１は、上下に配置される２つの部分層を有する。第２素子構造ＢＳ２は、上下に配置される３つの部分層を有する。
【００６９】
図７ａおよび７ｂには１つの音響トラックに配置されかつ２つの変換器Ｗ１，Ｗ２を有する表面波素子が示されている。この音響トラックは２つの反射器ＲＦ１，ＲＦ２によって区切られる。素子構造ＢＳ１は第１変換器Ｗ１に相当し、また第２素子構造ＢＳ２は、図７ａにおいて第２変換器Ｗ２にないしは図７ｂにおいて反射器ＲＦ１に相当する。層厚が互いに異なる素子構造ＢＳ１，ＢＳ２は有利には、図７ａ，７ｂのように１音響トラックにおいて直に並んで配置される。
【００７０】
図８ａ，８ｂにはラダー形構造のフィルタが部分的に示されている。信号路は、端子ＩNとOUTとの間に配置される。このフィルタは、信号路に配置された直列共振器ＳＲ１，ＳＲ２と、交差方向の分岐路に配置された並列共振器ＰＲとを有する。直列共振器ＳＲ１ないしはＳＲ２は、第１素子構造ＢＳ１に相当する。並列共振器ＰＲは第２素子構造ＢＳ２に相当する。このフィルタは、並列共振器が配置された複数の交差方向の分岐路を有することができる。共振器ＳＲ１，ＳＲ２，ＰＲはそれぞれ、互いに平行に延びる音響トラックに配置される。
【００７１】
図９には給電線路ＺＬ１，ＺＬ２を有する素子の一部が示されている。第１給電線路ＺＬ１は、端子面ＡＦと音響トラックＡＳ２とを接続する。第２給電線路ＺＬ２は、２つの音響トラックＡＳ１とＡＳ２とを電気接続する。
【００７２】
図１０には本発明の素子の別の変形実施形態が概略断面図で示されている。この素子には、第１基板ＳＵと、第２基板ＳＵ１と、これらの間に配置された層系ＳＳとが含まれている。この層系ＳＳには圧電層ＰＳと、その上に配置された金属層と、この金属層の上に配置されかつ平坦化層ＰＬを形成する誘電体層とが含まれている。上記の金属層には、素子構造ＢＳ１およびＢＳ２ならびに図示していないコンタクト面が形成されている。上記の圧電層は有利にはＺｎＯまたはＡｌＮから構成される。
【００７３】
上記の第１および第２基板は有利にはケイ素から構成される。上記の基板は、例えば、ガラス、ＳｉＯ2，ＺｎＯ，ＬｉＮｂＯ3，ＬｉＴａＯ3から構成することも可能であり、ないしはここに挙げた材料からなる少なくとも１つの層を含むことができる。
【００７４】
上記の平坦化層ＰＬは、有利には酸化ケイ素または窒化ケイ素から構成される。
【００７５】
本発明は、ここに示した実施形態、決まった材料またはここに示した素子の数に制限されない。図１〜９に記載した実施例は、ガイド音響境界表面波で作動しかつ図１０に略示した素子にも適用することが可能である。
【図面の簡単な説明】
【００７６】
【図１】層厚が異なる素子構造が１つの音響トラックに配置される変換器である、本発明の素子の概略断面図である。
【図２】層厚が異なる素子構造が相異なる音響トラックに配置される本発明の素子の概略断面図である。
【図３】１つの音響トラックに配置されかつ層厚の異なる素子構造は、１つ変換器および２つの反射器である本発明の素子の概略断面図である。
【図４】組成の異なる素子構造が付加的に異なるメタライゼーション比を有する本発明の素子の概略断面図である。
【図５】２つの素子構造と１つの給電線路を有する素子の断面図である。
【図６】素子構造がそれぞれ複数の部分層を有する素子の断面図である。
【図７】１つの音響トラックに２つの変換器を有する素子を上から見た平面図である。
【図８】ラダー形構造のフィルタを示す図である。
【図９】給電線路を有する素子を上から見た図である。
【図１０】ガイド音響波で作動する素子を示す断面図である。
【符号の説明】
【００７７】
ＢＳ１  第１素子構造、  ＢＳ２  第２素子構造、  ＺＬ１  第１給電線路、  ＺＬ２  第２給電線路、  ｈ１  第１素子構造ＢＳ１の層厚、  ｈ２  第２素子構造ＢＳ２の層厚、  ｈｚ  給電線路ＺＬの層厚、  ＳＵ  基板、  ＰＳ  圧電層、  Ｗ１  第１変換器、  Ｗ２  第２変換器、  ＲＦ１，ＲＦ２  音響共振器、  Ｆ１  第１変換器Ｗ１の指幅、  Ｆ２  第２変換器Ｗ２の指幅、  Ａ１  第１変換器Ｗ１において隣り合う電極指の相応する辺の間の間隔、  Ａ２  第２変換器Ｗ２において隣り合う電極指の相応する辺の間の間隔
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７Ａ】
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【図７Ｂ】
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【図８Ａ】
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【図８Ｂ】
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【図９】
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【図１０】
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【国際調査報告】
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