(57)【要約】音響共振器デバイスおよびフィルタが開示されている。フィルタは、基板と、平行な前面および背面を有する圧電プレートとを含み、背面は基板に取り付けられている。導体パターンが前面上に形成され、導体パターンは、それぞれ複数の共振器の複数のインターディジタル変換器（ＩＤＴ）を含み、複数のＩＤＴの各々のインターリーブされたフィンガーが、基板に形成された１つまたは複数のキャビティ上に懸架された圧電プレートのそれぞれの部分に配置される。複数の共振器は、シャント共振器および直列共振器を含む。シャント共振器のＩＤＴのフィンガー間に堆積された第１の誘電体層の第１の厚さは、直列共振器のＩＤＴのフィンガー間に堆積された第２の誘電体層の第２の厚さよりも大きい。【選択図】図１
2021527344.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板と、
平行な前面および背面を有し、背面が前記基板に取り付けられた圧電プレートと、
前記前面上に形成された導体パターンであり、それぞれ複数の共振器の複数のインターディジタル変換器（ＩＤＴ）を含む導体パターンと、
を含むフィルタデバイスであって、
複数のＩＤＴの各々のインターリーブされたフィンガーが、前記基板に形成された１つまたは複数のキャビティ上に懸架された前記圧電プレートのそれぞれの部分に配置され、
前記複数の共振器は、シャント共振器および直列共振器を含み、
前記シャント共振器のＩＤＴのフィンガー間に堆積された第１の誘電体層の第１の厚さは、前記直列共振器のＩＤＴのフィンガー間に堆積された第２の誘電体層の第２の厚さよりも大きい、
フィルタデバイス。
【請求項２】
前記複数のＩＤＴのすべてが、各ＩＤＴに適用されたそれぞれの無線周波数信号に応答して前記圧電プレート内の剪断音波を励起するように構成される、請求項１に記載のフィルタデバイス。
【請求項３】
前記圧電プレートの前面と背面との間の厚さは、２００ｎｍ以上１０００ｎｍ以下である、請求項１に記載のフィルタデバイス。
【請求項４】
前記基板に形成された１つまたは複数のキャビティは、前記複数のＩＤＴの各々用のそれぞれのキャビティである、請求項１に記載のフィルタデバイス。
【請求項５】
前記複数のＩＤＴの各々は、前記圧電プレートの厚さの２倍以上でかつ前記圧電プレートの厚さの２５倍以下のそれぞれのピッチを有する、請求項１に記載のフィルタデバイス。
【請求項６】
前記第２の厚さは０以上であり、
前記第１の厚さは５００ｎｍ以下である、
請求項１に記載のフィルタデバイス。
【請求項７】
前記複数の共振器は、２つ以上のシャント共振器を含み、
前記第１の誘電体層は、２つ以上のシャント共振器のすべてのフィンガー間の前面に配置される、
請求項１に記載のフィルタデバイス。
【請求項８】
前記複数の共振器は、２つ以上の直列共振器を含み、
前記第２の誘電体層は、２つ以上の直列共振器のすべてのフィンガー間の前面に配置される、
請求項１に記載のフィルタデバイス。
【請求項９】
前記シャント共振器の共振周波数は、少なくとも部分的に、前記第１の厚さによって設定され、
前記直列共振器の共振周波数は、少なくとも部分的に、前記第２の厚さによって設定される、
請求項１に記載のフィルタデバイス。
【請求項１０】
前記シャント共振器の共振周波数を前記直列共振器の共振周波数よりも少なくとも１４０ＭＨｚ低く設定するために、前記第１の厚さと前記第２の厚さとの差は十分である、
請求項９に記載のフィルタデバイス。
【請求項１１】
前記第１の誘電体層および前記第２の誘電体層は、ＳｉＯ２であり、
前記第１の厚さと前記第２の厚さとの差は、３０ｎｍ以上である、
請求項１に記載のフィルタデバイス。
【請求項１２】
前記圧電プレートのｚ軸は、前記前面および前記背面に垂直である、
請求項１に記載のフィルタデバイス。
【請求項１３】
前記複数のＩＤＴのすべては、ＩＤＴのフィンガーが前記圧電プレートのｘ軸に平行になるように配向されている、
請求項１２に記載のフィルタデバイス。
【請求項１４】
平行な前面および背面を有し、背面が基板に取り付けられた圧電プレート上にフィルタデバイスを製造する方法であって、
前記圧電プレートのそれぞれの部分がキャビティ上に懸架されるように、前記基板に１つまたは複数のキャビティを形成することと、
前記前面上に導体パターンであり、シャント共振器および直列共振器を含むそれぞれ複数の共振器の複数のインターディジタル変換器（ＩＤＴ）を含む導体パターンを形成することであって、複数のＩＤＴの各々のインターリーブされたフィンガーが、１つまたは複数のキャビティ上に懸架された前記圧電プレートの１つの部分に配置されている、導体パターンを形成することと、
前記シャント共振器のＩＤＴのフィンガー間に第１の厚さを有する第１の誘電体層を形成することと、
前記直列共振器のＩＤＴのフィンガー間に第２の厚さを有する第２の誘電体層を形成することと、
を含み、
前記第１の厚さは、前記第２の厚さよりも大きい、
方法。
【請求項１５】
前記複数のＩＤＴのすべてが、各ＩＤＴに適用されたそれぞれの無線周波数信号に応答して前記圧電プレート内の剪断音波を励起するように構成される、請求項１４に記載の方法。
【請求項１６】
前記圧電プレートの前面と背面との間の厚さは、２００ｎｍ以上１０００ｎｍ以下である、請求項１４に記載の方法。
【請求項１７】
前記基板に形成された１つまたは複数のキャビティは、前記複数のＩＤＴの各々用のそれぞれのキャビティである、請求項１４に記載の方法。
【請求項１８】
前記複数のＩＤＴの各々は、前記圧電プレートの厚さの２倍以上でかつ前記圧電プレートの厚さの２５倍以下のそれぞれのピッチを有する、請求項１４に記載の方法。
【請求項１９】
前記第２の厚さは０以上であり、
前記第１の厚さは５００ｎｍ以下である、
請求項１４に記載の方法。
【請求項２０】
前記複数の共振器は、２つ以上のシャント共振器を含み、
前記第１の誘電体層を形成することは、２つ以上のシャント共振器のすべてのフィンガー間に第１の誘電体層を形成することを含む、
請求項１４に記載の方法。
【請求項２１】
前記複数の共振器は、２つ以上の直列共振器を含み、
前記第２の誘電体層を形成することは、２つ以上の直列共振器のすべてのフィンガー間に第２の誘電体層を形成することを含む、
請求項１４に記載の方法。
【請求項２２】
前記シャント共振器の共振周波数は、少なくとも部分的に、前記第１の厚さによって設定され、
前記直列共振器の共振周波数は、少なくとも部分的に、前記第２の厚さによって設定される、
請求項１４に記載の方法。
【請求項２３】
前記シャント共振器の共振周波数を前記直列共振器の共振周波数よりも少なくとも１４０ＭＨｚ低く設定するために、前記第１の厚さと前記第２の厚さとの差は十分である、
請求項２２に記載の方法。
【請求項２４】
前記第１の誘電体層および前記第２の誘電体層は、ＳｉＯ２であり、
前記第１の厚さと前記第２の厚さとの差は、３０ｎｍ以上である、
請求項１４に記載の方法。
【請求項２５】
前記圧電プレートのｚ軸は、前記前面および前記背面に垂直である、
請求項１４に記載の方法。
【請求項２６】
前記複数のＩＤＴのすべては、ＩＤＴのフィンガーが前記圧電プレートのｘ軸に平行になるように配向されている、
請求項１４に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本開示は、音響波共振器を使用する無線周波数フィルタ、特に通信機器で使用するためのフィルタに関する。
【背景技術】
【０００２】
無線周波数（ＲＦ）フィルタは、一部の周波数を通過させ、他の周波数を停止させるように構成された２ポートデバイスであり、「通過」は比較的低い信号損失で送信することを意味し、「停止」はブロックまたは大幅に減衰させることを意味する。フィルタを通過する周波数の範囲は、フィルタの「通過帯域」と呼ばれる。このようなフィルタによって停止される周波数の範囲は、フィルタの「阻止帯域」と呼ばれる。一般的なＲＦフィルタは、少なくとも１つの通過帯域と、少なくとも１つの阻止帯域を有する。通過帯域または阻止帯域の特定の要件は、特定のアプリケーションに依存する。例えば、「通過帯域」は、フィルタの挿入損失が１ｄＢ、２ｄＢ、または３ｄＢなどの定義された値よりも優れている周波数範囲として定義され得る。「阻止帯域」は、フィルタの拒否がアプリケーションに応じて２０ｄＢ、３０ｄＢ、４０ｄＢ、またはそれ以上などの定義された値よりも大きい周波数範囲として定義され得る。
【０００３】
ＲＦフィルタは、情報が無線リンクを介して送信される通信システムで使用される。例えば、ＲＦフィルタは、セルラーベースステーション、携帯電話およびコンピューティングデバイス、衛星トランシーバーおよび地上局、ＩｏＴ（Ｉｎｔｅｒｎｅｔ  ｏｆ  Ｔｈｉｎｇｓ）デバイス、ラップトップコンピューターおよびタブレット、固定ポイント無線リンク、および他の通信システムのＲＦフロントエンドにある。ＲＦフィルタは、レーダー、電子および情報戦システムでも使用される。
【０００４】
ＲＦフィルタは通常、特定のアプリケーションごとに、挿入損失、拒否、絶縁、電力処理、直線性、サイズおよびコストなどの性能パラメータ間の最良の妥協点を実現するために多くの設計上のトレードオフを必要とする。特定の設計および製造方法と機能強化は、これらの要件の１つまたは複数を同時に実現できる。
【０００５】
無線システムにおけるＲＦフィルタの性能の向上は、システム性能に幅広い影響を与える可能性がある。ＲＦフィルタの改善を活用して、セルサイズの拡大、バッテリ寿命の延長、データレートの向上、ネットワーク容量の拡大、コストの削減、セキュリティの強化、信頼性の向上などのシステム性能の改善を実現できる。これらの改善は、無線システムの多くのレベルで、例えばＲＦモジュール、ＲＦトランシーバー、モバイルまたは固定サブシステム、またはネットワークレベルなど、個別にまたは組み合わせて実現できる。
【０００６】
より広い通信チャネル帯域幅への欲求は、必然的により高い周波数の通信帯域の使用へとつながる。現在のＬＴＥＴＭ（Ｌｏｎｇ  Ｔｅｒｍ  Ｅｖｏｌｕｔｉｏｎ）仕様では、３．３ＧＨｚ〜５．９ＧＨｚの周波数帯域が定義されている。これらの周波数帯域は現在使用されていない。無線通信の将来の提案には、最大２８ＧＨｚの周波数のミリ波通信帯域が含まれる。
【０００７】
現在の通信システム用の高性能ＲＦフィルタは、一般に、弾性表面波（ＳＡＷ）共振器、バルク音響波（ＢＡＷ）共振器、フィルムバルク音響波共振器（ＦＢＡＲ）、およびその他のタイプの音響共振器を含む音響波共振器を組み込んでいる。ただし、これらの既存のテクノロジーは、将来の通信ネットワークで提案されているより高い周波数での使用には適していない。
【発明の概要】
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本開示のフィルタデバイスは、基板と、平行な前面および背面を有し、背面が基板に取り付けられた圧電プレートと、前面上に形成された導体パターンであり、それぞれ複数の共振器の複数のインターディジタル変換器（ＩＤＴ）を含む導体パターンと、を含むフィルタデバイスであって、複数のＩＤＴの各々のインターリーブされたフィンガーが、基板に形成された１つまたは複数のキャビティ上に懸架された圧電プレートのそれぞれの部分に配置され、複数の共振器は、シャント共振器および直列共振器を含み、シャント共振器のＩＤＴのフィンガー間に堆積された第１の誘電体層の第１の厚さは、直列共振器のＩＤＴのフィンガー間に堆積された第２の誘電体層の第２の厚さよりも大きい。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】図１は、横方向に励起されたフィルムバルク音響共振器（ＸＢＡＲ）の概略的平面図および２つの概略的断面図を含む。
【図２】図２は、図１のＸＢＡＲの一部の概略的拡大断面図である。
【図３Ａ】図３Ａは、図１のＸＢＡＲの代替の概略的断面図である。
【図３Ｂ】図３Ｂは、図１のＸＢＡＲの別の代替の概略的断面図である。
【図３Ｃ】図３Ｃは、ＸＢＡＲの代替の概略的平面図である。
【図４】図４は、ＸＢＡＲにおける水平剪断音響モードを示す図である。
【図５】図５は、シミュレートされたＸＢＡＲのアドミタンスのチャートである。
【図６】図６は、異なる誘電体層を有する３つのシミュレートされたＸＢＡＲのアドミタンスを比較するチャートである。
【図７】図７は、異なる誘電体層の厚さを有する４つのシミュレートされたＸＢＡＲのアドミタンスを比較するチャートである。
【図８】図８は、ＸＢＡＲの共振周波数に対する圧電プレートの厚さの影響を示すプロットである。
【図９】図９は、ＸＢＡＲの共振周波数に対する前面誘電体層の厚さの影響を示すプロットである。
【図１０】図１０は、ＸＢＡＲの共振周波数に対するＩＤＴフィンガーピッチの効果を示すプロットである。
【図１１】図１１は、ＬｉＮｂＯ３およびＬｉＴａＯ３プレート上のＸＢＡＲのアドミタンスを比較するチャートである。
【図１２】図１２は、ＸＢＡＲの測定されたアドミタンスのチャートである。
【図１３】図１３は、ＸＢＡＲの測定されたアドミタンスの別のチャートである。
【図１４】図１４は、ＸＢＡＲを使用するフィルタの概略的回路図およびレイアウトである。
【図１５】図１５は、図１２のフィルタの実施形態の伝達曲線（Ｓ２１）のグラフである。
【図１６】図１６は、図１２のフィルタの別の実施形態の伝達曲線（Ｓ２１）のグラフである。
【図１７】図１７は、ＸＢＡＲを製造するためのプロセスのフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
この説明全体を通して、図に表示される要素には３桁または４桁の参照指定子が割り当てられる。ここで、最下位２桁は要素に固有であり、最上位１桁または２桁は要素が最初に導入された図番号である。図と併せて説明されていない要素は、同じ参照指定子を有する前述の要素と同じ特性および機能を有すると推定され得る。
【００１１】
［装置の説明］
図１は、横方向に励起されたフィルムバルク音響共振器（ＸＢＡＲ）１００の簡略化された概略的上面図および直交断面図を示す。共振器１００などのＸＢＡＲ共振器は、バンドリジェクトフィルタ、バンドパスフィルタ、デュプレクサ、およびマルチプレクサを含むさまざまなＲＦフィルタで使用し得る。ＸＢＡＲは、周波数が３ＧＨｚを超える通信帯域のフィルタでの使用に特に適している。
【００１２】
ＸＢＡＲ１００は、それぞれ平行な前面１１２および背面１１４を有する圧電プレート１１０の表面上に形成された薄膜導体パターンから構成される。圧電プレートは、ニオブ酸リチウム、タンタル酸リチウム、ケイ酸ランタンガリウム、窒化ガリウム、または窒化アルミニウムなどの圧電材料の薄い単結晶層である。圧電プレートは、前面と背面に対するＸ、Ｙ、Ｚ結晶軸の方向が既知で一貫しているようにカットされる。この特許で提示されている例では、圧電プレートはＺカットされている。つまり、Ｚ軸は表面に垂直である。ただし、ＸＢＡＲは、他の結晶学的配向を有する圧電プレート上に製造され得る。
【００１３】
圧電プレート１１０の背面１１４は、圧電プレート１１０に機械的支持を提供する基板１２０に取り付けられている。基板１２０は、例えば、シリコン、サファイア、石英、または他のいくつかの材料であり得る。圧電プレート１１０は、ウェーハボンディングプロセスを用いて基板１２０に接合するか、または基板１２０上に成長させるか、または他の何らかの方法で基板に取り付け得る。圧電プレートは、基板に直接取り付けてよく、または１つまたは複数の中間材料層を介して基板に取り付けてよい。
【００１４】
ＸＢＡＲ１００の導体パターンは、インターディジタル変換器（ＩＤＴ）１３０を含む。ＩＤＴ１３０は、第１のバスバー１３２から延びるフィンガー１３６などの第１の複数の平行なフィンガーと、第２のバスバー１３４から延びる第２の複数のフィンガーとを含む。第１および第２の複数の平行なフィンガーがインターリーブされる。インターリーブされたフィンガーは、一般にＩＤＴの「アパーチャ」と呼ばれる距離ＡＰでオーバーラップする。ＩＤＴ１３０の最も外側のフィンガー間の中心間距離Ｌは、ＩＤＴの「長さ」である。
【００１５】
第１および第２のバスバー１３２、１３４は、ＸＢＡＲ１００の端子として機能する。ＩＤＴ１３０の２つのバスバー１３２、１３４の間に適用された無線周波数またはマイクロ波信号は、圧電プレート１１０内の音波を励起する。さらに詳細に論じられるように、励起された音波は、圧電プレート１１０の表面に対して法線方向に伝播するバルク剪断波であり、これはまた、ＩＤＴフィンガーによって生成された電界の方向に垂直または横方向である。したがって、ＸＢＡＲは、横方向に励起されたフィルムバルク波共振器と見なされる。
【００１６】
ＩＤＴ１３０を含む圧電プレート１１０の部分が、基板１２０に接触することなくキャビティ１２５上に懸架されるように、キャビティ１２５が基板１２０内に形成される。「キャビティ」は、「固体内の空の空間」という従来の意味を有する。キャビティ１２５は、基板１２０を完全に貫通する穴（断面Ａ−Ａおよび断面Ｂ−Ｂに示されるように）または基板１２０のくぼみであり得る。キャビティ１２５は、例えば、圧電プレート１１０および基板１２０が取り付けられる前または後に基板１２０を選択的にエッチングすることによって形成し得る。図１に示すように、キャビティ１２５は、ＩＤＴ１３０のアパーチャＡＰおよび長さＬよりも広い範囲を有する長方形の形状を有する。ＸＢＡＲのキャビティは、規則的なポリゴンや不規則なポリゴンなど、さまざまな形状をしていてよい。ＸＢＡＲのキャビティは、直線または曲線の４辺より多い場合と少ない場合がある。
【００１７】
図１の提示を容易にするために、ＩＤＴフィンガーの幾何学的ピッチおよび幅は、ＸＢＡＲの長さ（寸法Ｌ）およびアパーチャ（寸法ＡＰ）に関して大幅に誇張されている。一般的なＸＢＡＲは、ＩＤＴ１１０に１０本を超える平行なフィンガーを有する。ＸＢＡＲは、ＩＤＴ１１０に数百、場合によっては数千の平行フィンガーを有し得る。同様に、断面図のフィンガーの太さは大幅に誇張されている。
【００１８】
図２は、ＸＢＡＲ１００の詳細な概略的断面図を示す。圧電プレート１１０は、厚さｔｓの圧電材料の単結晶層である。ｔｓは、例えば、１００ｎｍから１５００ｎｍであり得る。３．４ＧＨｚ〜６ＧＨｚのＬＴＥＴＭバンド（例えば、バンド４２、４３、４６）のフィルタで使用する場合、厚さｔｓは、例えば、２００ｎｍ〜１０００ｎｍであり得る。
【００１９】
前面誘電体層２１４は、圧電プレート１１０の前面に任意選択で形成し得る。ＸＢＡＲの「前面」は、定義上、基板とは反対側を向いている表面である。前面誘電体層２１４は、厚さｔｆｄを有する。前面誘電体層２１４は、ＩＤＴフィンガー２３８の間に形成される。図２には示されていないが、前面誘電体層２１４は、ＩＤＴフィンガー２３８上に堆積されてもよい。背面誘電体層２１６は、圧電プレート１１０の背面に任意選択で形成され得る。背面誘電体層２１６は、厚さｔｂｄを有する。表側および裏側の誘電体層２１４、２１６は、二酸化ケイ素または窒化ケイ素などの非圧電誘電体材料であってよく、ｔｆｄおよびｔｂｄは、例えば、０〜５００ｎｍであり得る。ｔｆｄおよびｔｂｄは、通常、圧電プレートの厚さｔｓよりも小さく、ｔｆｄおよびｔｂｄは、必ずしも等しくなく、表側および裏側の誘電体層２１４、２１６は、必ずしも同じ材料である必要はない。表側および裏側の誘電体層１１４、２１６のいずれかまたは両方は、２つ以上の材料の複数の層から形成され得る。
【００２０】
ＩＤＴフィンガー２３８は、アルミニウムまたは実質的にアルミニウム合金、銅または実質的に銅合金、ベリリウム、金、または他のいくつかの導電性材料であり得る。フィンガーと圧電プレート１１０との間の接着を改善するために、および／またはフィンガーを不動態化またはカプセル化するために、クロムまたはチタンなどの他の金属の薄い（導体の総厚に対して）層をフィンガーの下および／または上に形成し得る。ＩＤＴのバスバー（図１の１３２、１３４）は、フィンガーと同じまたは異なる材料で作り得る。
【００２１】
寸法ｐは、ＩＤＴフィンガーの中心間の間隔または「ピッチ」であり、これはＩＤＴのピッチおよび／またはＸＢＡＲのピッチと呼ばれる場合がある。寸法ｗは、ＩＤＴフィンガーの幅または「マーク」である。ＸＢＡＲのＩＤＴは、表面音響波（ＳＡＷ）共振器で使用されるＩＤＴとは大幅に異なる。ＳＡＷ共振器では、ＩＤＴのピッチは、共振周波数での音響波長の半分である。さらに、ＳＡＷ共振器ＩＤＴのマーク対ピッチ比は通常、０．５に近い（つまり、マークまたはフィンガーの幅は、共振時の音響波長の約４分の１である）。ＸＢＡＲでは、ＩＤＴのピッチｐは通常、フィンガーの幅ｗの２〜２０倍である。さらに、ＩＤＴのピッチｐは、典型的には、圧電スラブ２１２の厚さｔｓの２から２０倍である。ＸＢＡＲのＩＤＴフィンガーの幅は、共振時の音響波長の４分の１に制限されていない。例えば、ＸＢＡＲのＩＤＴフィンガーの幅は５００ｎｍ以上であり得るので、ＩＤＴは光学リソグラフィーを使用して製造することができる。ＩＤＴフィンガーの厚さｔｍは、１００ｎｍから幅ｗにほぼ等しい値まであり得る。ＩＤＴのバスバー（図１の１３２、１３４）の厚さは、ＩＤＴフィンガーの厚さｔｍと同じか、それより大きくてよい。
【００２２】
図３Ａおよび図３Ａは、図１で定義された断面Ａ−Ａに沿った２つの代替の断面図を示す。図３Ａでは、圧電プレート３１０が基板３２０に取り付けられている。基板３２０を完全には貫通しないキャビティ３２５が、ＸＢＡＲのＩＤＴを含む圧電プレート３１０の部分の下の基板に形成される。キャビティ３２５は、例えば、圧電プレート３１０を取り付ける前に基板３２０をエッチングすることによって形成され得る。あるいは、キャビティ３２５は、圧電プレート３１０に設けられた１つまたは複数の開口部を通って基板に到達する選択的エッチャントで基板３２０をエッチングすることによって形成され得る。
【００２３】
図３Ｂに示すように、基板３２０は、ベース３２２および、圧電プレート３１０とベース３２２との間に配置された中間層３２４を含む。例えば、ベース３２２はシリコンであり得て、中間層３２４は二酸化シリコンまたは窒化シリコンまたは他の何らかの材料であり得る。ＸＢＡＲを含む圧電プレート３１０の部分の下の中間層３２４にキャビティ３２５が形成される。キャビティ３２５は、例えば、圧電プレート３１０を取り付ける前に中間層３２４をエッチングすることによって形成され得る。あるいは、キャビティ３２５は、圧電プレート３１０に設けられた１つまたは複数の開口部を通って基板に到達する選択的エッチャントで中間層３２４をエッチングすることによって形成され得る。
【００２４】
図３Ｃは、別のＸＢＡＲ３５０の概略的平面図である。ＸＢＡＲ３５０は、圧電プレート３１０上に形成されたＩＤＴを含む。圧電プレート３１０は、基板内のキャビティ３８０上に配置される。この例では、キャビティ３８０は、キャビティのエッジのいずれも平行ではなく、またそれらがＩＤＴの導体に平行でもないような不規則な多角形を有する。キャビティは、直線または曲線のエッジを持つ異なる形状を有し得る。
【００２５】
図４は、ＸＢＡＲにおいて関心のある主要な音響モードの図解である。図４は、圧電プレート４１０および３つのインターリーブされたＩＤＴフィンガー４３０を含むＸＢＡＲ４００の小さな部分を示す。インターリーブされたフィンガー４３０にＲＦ電圧が適用される。この電圧は、フィンガー間に時間とともに変化する電界を生成する。「電界」とラベル付けされた矢印によって示されるように、電界の方向は、圧電プレート４１０の表面に対して横方向、または平行である。圧電プレートの誘電率が高いので、電界は、空気に比べてプレートに非常に集中する。横方向電界は、圧電プレート４１０において剪断変形を導入し、したがって剪断モード音波を強く励起する。この文脈では、「剪断変形」は、材料内の平行な平面が平行のままであり、相互に平行移動しながら一定の距離を維持する変形として定義される。「剪断音波」は、媒体の剪断変形をもたらす媒体内の音波として定義される。ＸＢＡＲ４００の剪断変形は、曲線４６０によって表され、隣接する小さな矢印は、原子運動の方向および大きさの概略的な表示を提供する。原子運動の程度、ならびに圧電プレート４１０の厚さは、視覚化を容易にするために大幅に誇張されている。原子運動は主に横方向（すなわち、図４に示されるように水平）であるが、励起された剪断音波の音響エネルギーの流れの方向は、矢印４６５によって示されるように、主に垂直（圧電プレートの表面に垂直）である。
【００２６】
図４に示すように、ＩＤＴフィンガー４３０の直下には本質的に電界がなく、したがって、音響モードは、フィンガーの下の領域４７０において最小限にのみ励起される。これらの領域では、エバネセントな音響運動が発生する可能性がある。音響振動はＩＤＴフィンガー４３０の下で励起されないので、ＩＤＴフィンガー４３０に結合される音響エネルギーは低く（例えば、ＳＡＷ共振器内のＩＤＴのフィンガーと比較して）、これはＩＤＴフィンガーにおける粘性損失を最小限に抑える。
【００２７】
剪断音響波共振に基づく音響共振器は、現在の最先端のフィルムバルク音響共振器（ＦＢＡＲ）および、厚み方向に電界をかけるしっかりと取り付けられた共振器バルク音響波（ＳＭＲ  Ｂ  ＡＷ）デバイスよりも優れた性能を達成できる。このようなデバイスでは、音響モードは、原子運動と厚さ方向の音響エネルギーの流れの方向とで圧縮される。さらに、剪断波ＸＢＡＲ共振の圧電結合は、他の音響共振器と比較して高くなることが可能である（＞２０％）。したがって、高い圧電結合により、かなりの帯域幅を有するマイクロ波およびミリ波フィルタの設計と実装が可能になる。
【００２８】
図５は、有限要素法（ＦＥＭ）シミュレーション技術を使用してシミュレートされたＸＢＡＲの周波数の関数としてのアドミタンスの正規化された大きさ（対数目盛）のプロット５１０を有するチャート５００である。シミュレートされたＸＢＡＲでは、圧電プレートは、Ｚカットされた（つまり、プレートに垂直なＺ軸）ニオブ酸リチウムである。ＩＤＴフィンガーはアルミニウムである。ＩＤＴは、圧電プレートのｙ軸がＩＤＴフィンガーに垂直になるように配置される。圧電プレートを支持する基板は、シリコンを完全に貫通して形成されたキャビティを有するシリコンである（図１に示すように）。圧電プレートとＩＤＴフィンガーの損失は、標準の材料パラメータを使用してシミュレートされた。シミュレートされた物理的寸法は次のとおりである。ｔｓ＝４００ｎｍ；ｔｆｄ＝０；ｔｂｄ＝０；ｔｍ＝１００ｎｍ；ｐ＝５μｍ；ｗ＝５００ｎｍ。アドミタンスは、１対のＩＤＴフィンガーと１メートルのアパーチャに対して正規化されている。Ｎ  ＩＤＴフィンガーおよびアパーチャＡ（ｍ単位）を有するＸＢＡＲのアドミタンスは、図５に提供される正規化されたアドミタンスを（Ｎ−１）・Ａにより乗算することによって推定することができる。
【００２９】
シミュレートされたＸＢＡＲは、４６９３ＭＨｚの周波数ＦＲで共振を示し、５３０６ＭＨｚの周波数ＦＡＲで反共振を示す。共振時のＱ、ＱＲは２６４５であり、反共振時のＱ、ＱＡＲは４４５５である。ＦＡＲとＦＲとの絶対差は約６００ＭＨｚであり、フラクショナルディスタンスは約０．１２である。音響結合は、およそ２４％と見積もることができる。２次共振は、ＦＲ未満およびＦＡＲを超える周波数でのアドミタンス曲線において明らかである。
【００３０】
音響ＲＦフィルタには通常、複数の音響共振器が組み込まれている。通常、これらの共振器は、少なくとも２つの異なる共振周波数を有する。例えば、よく知られている「ラダー」フィルタアーキテクチャを使用するＲＦフィルタには、シャント共振器と直列共振器とが含まれる。シャント共振器は通常、フィルタの通過帯域よりも下の共振周波数と、通過帯域内の反共振周波数とを有する。直列共振器は通常、通過帯域内の共振周波数と、通過帯域よりも上の反共振周波数とを有する。多くのフィルタでは、各共振器は固有の共振周波数を有する。同じ圧電プレート上に作成されたＸＢＡＲに対して異なる共振周波数を取得する機能により、ＸＢＡＲを使用したＲＦフィルタの設計および製造が大幅に簡素化される。
【００３１】
図６は、異なる誘電体層を有する３つのＸＢＡＲの、周波数の関数としての正規化されたアドミタンスを比較するグラフ６００である。アドミタンスデータは、前の例と同じ材料および寸法（誘電体層を除く）を使用したＸＢＡＲ構造の２次元シミュレーションから得られる。アドミタンスは、１対のＩＤＴフィンガーと１ｍのアパーチャに対して正規化されている。実線６１０は、ｔｆｄ＝ｔｂｄ＝０であるＸＢＡＲ（すなわち、誘電体層のないＸＢＡＲ）の単位アパーチャあたりの正規化されたアドミタンスのプロットである。このＸＢＡＲの正規化されたアドミタンスは、図５の正規化されたアドミタンスプロットに匹敵するが、シミュレーション方法の違いによるわずかな違いがある。破線６２０は、ＩＤＴフィンガー間の圧電スラブの前面に１００ｎｍのＳｉＯ２を有するＸＢＡＲ（ｔｆｄ＝１００ｎｍおよびｔｂｄ＝０）の正規化されたアドミタンスのプロットである。圧電プレートの前面にＳｉＯ２層を追加すると、誘電体層のないＸＢＡＲと比較して、共振周波数が約５００ＭＨｚ、すなわち約１１％低下する。一点鎖線６３０は、ＩＤＴフィンガー間の圧電スラブの前面に１００ｎｍのＳｉＯ２を有し、圧電スラブの背面に１００ｎｍのＳｉＯ２を有するＸＢＡＲ（ｔｆｄ＝ｔｂｄ＝１００ｎｍ）の正規化されたアドミタンスのプロットである。圧電プレートの両面にＳｉＯ２層を追加すると、誘電体層のないＸＢＡＲと比較して、共振周波数が約９００ＭＨｚ、すなわち２０％低下する。
【００３２】
図７は、異なる前面誘電体層の厚さを有する４つのＸＢＡＲのアドミタンスを周波数の関数として比較したグラフ７００である。アドミタンスデータは、次のパラメータを使用したＸＢＡＲの３次元シミュレーションから得られる。ｔｓ＝４００ｎｍ；ｔｆｄ＝０、３０、６０、９０ｎｍ；ｔｂｄ＝０；ｔｍ＝１００ｎｍ；ｐ＝４．２μｍ；ｗ＝５００ｎｍ；ＡＰ＝２０μｍ；およびＮ（ＩＤＴフィンガーの総数）＝５１。基板は、Ｚカットのニオブ酸リチウムであり、ＩＤＴ導体はアルミニウムであり、誘電体層はＳｉＯ２である。
【００３３】
実線７１０は、ｔｆｄ＝０であるＸＢＡＲ（すなわち、誘電体層のないＸＢＡＲ）のアドミタンスのプロットである。破線７２０は、ｔｆｄ＝３０ｎｍを有するＸＢＡＲのアドミタンスのプロットである。３０ｎｍの誘電体層を追加すると、誘電体層のないＸＢＡＲと比較して、共振周波数が約１４５ＭＨｚ低下する１点鎖線７３０は、ｔｆｄ＝６０ｎｍを有するＸＢＡＲのアドミタンスのプロットである。６０ｎｍの誘電体層を追加すると、誘電体層のないＸＢＡＲと比較して、共振周波数が約３０５ＭＨｚ低下する。２点鎖線７４０は、ｔｆｄ＝９０ｎｍを有するＸＢＡＲのアドミタンスのプロットである。９０ｎｍの誘電体層を追加すると、誘電体層のないＸＢＡＲと比較して、共振周波数が約４７５ＭＨｚ低下する。２次共振の周波数および大きさは、１次剪断モード共振とは異なる影響を受ける。
【００３４】
重要なことに、さまざまな厚さの誘電体層の存在は、各ＸＢＡＲの共振と反共振との間のほぼ一定の周波数オフセットによって証明されるように、圧電結合にほとんどまたはまったく影響を与えない。
【００３５】
図８、図９、図１０は、シミュレーションによって決定された、ＸＢＡＲの物理的特性に対する共振周波数の依存性を示すグラフである。具体的には、図８は、ＩＤＴフィンガーピッチｐ＝３ミクロンを有し、前面または背面の誘電体層がない（ｔｆｄ＝ｔｂｄ＝０）圧電プレートの厚さｔｓの関数としての共振周波数のグラフである。図９は、圧電プレートの厚さｔｓ＝４００ｎｍおよびＩＤＴフィンガーピッチｐ＝３ミクロンについての前面誘電体層の厚さｔｆｄの関数としての共振周波数のグラフである。図１０は、圧電プレートの厚さｔｓ＝４００ｎｍおよびｔｆｄ＝ｔｂｄ＝０を有するＩＤＴフィンガーピッチｐの関数としての共振周波数のグラフである。すべての場合において、圧電基板はＺカットのニオブ酸リチウムであり、ＩＤＴフィンガーは幅ｗ＝５００ｎｍ、厚さｔｍ＝１００ｎｍのアルミニウムであった。前面誘電体層が存在する場合、それはＳｉＯ２である。
【００３６】
図１１は、異なる圧電プレート材料を有する２つのＸＢＡＲのアドミタンスを周波数の関数として比較したグラフ１１００である。アドミタンスデータは、次のパラメータを使用したＸＢＡＲの３次元シミュレーションから得られる。ｔｓ＝４１５ｎｍ；ｔｆｄ＝１２０ｎｍ；ｔｂｄ＝０；ｔｍ＝４６０ｎｍ；ｐ＝４．５μｍ；ｗ＝７００ｎｍ；ＡＰ＝７１μｍ；およびＮ（ＩＤＴフィンガーの総数）＝２２１。基板はＺカットのニオブ酸リチウムまたはＺカットのタンタル酸リチウムであり、ＩＤＴ電極は銅であり、誘電体層はＳｉＯ２である。
【００３７】
実線１１１０は、ニオブ酸リチウムプレート上のＸＢＡＲのアドミタンスのプロットである。破線１１２０は、タンタル酸リチウムプレート上のＸＢＡＲのアドミタンスのプロットである。特に、タンタル酸リチウムＸＢＡＲの共振周波数と反共振周波数との差は約５％であり、すなわち、ニオブ酸リチウムＸＢＡＲの周波数差の半分である。タンタル酸リチウムＸＢＡＲの周波数差が小さいのは、材料の圧電結合が弱いためである。ニオブ酸リチウムＸＢＡＲの共振周波数の測定温度係数は、摂氏１度あたり約７１ｐｐｍである。タンタル酸リチウムＸＢＡＲの周波数の温度係数（ＴＣＦ）は、ニオブ酸リチウムＸＢＡＲの約半分になる。タンタル酸リチウムＸＢＡＲは、ニオブ酸リチウムＸＢＡＲを使用して可能な大きいフィルタ帯域幅を必要とせずＴＣＦの低減が有利なアプリケーションで使用し得る。
【００３８】
図１２は、厚さ４００ｎｍのＺカットニオブ酸リチウムプレート上に作製された実験的ＸＢＡＲの測定されたアドミタンスを示すチャートである。ＩＤＴのピッチは５μｍであり、アパーチャは４０μｍであり、ＩＤＴフィンガーは１０１本であった。ＩＤＴフィンガーは、厚さ１００ｎｍのアルミニウムであった。デバイスには誘電体層が含まれていなかった。実線１２１０は、周波数の関数としてのアドミタンスの大きさである。共振周波数は４６１７ＭＨｚであり、反共振周波数は５１３８ＭＨｚである。周波数差は５２１ＭＨｚであり、すなわち共振周波数の１１％以上である。測定データは、測定システムの影響について補正されていない。通常、測定システムを補正すると、反共振周波数が増加し、反共振周波数と共振周波数との差が大きくなる。
【００３９】
図１３は、４００ｎｍの厚さのＺカットニオブ酸リチウムプレート上に作製された別の実験的ＸＢＡＲの測定されたアドミタンスを示すチャートである。ＩＤＴのピッチは５μｍであり、アパーチャは２０μｍであり、フィンガーは５１本であった。ＩＤＴフィンガーは厚さ１００ｎｍのアルミニウムであった。デバイスには誘電体層が含まれていなかった。実線１３１０は、周波数の関数としてのアドミタンスの大きさである。１次ＸＢＡＲ共振の３次および５次高調波は、それぞれ約１３．５ＧＨｚおよび２２．５ＧＨｚで表示される。共振は、６０ＧＨｚまでの周波数で他のＸＢＡＲで測定されている。
【００４０】
図１４は、ＸＢＡＲを使用する高周波バンドパスフィルタ１２００の概略的回路図およびレイアウトである。フィルタ１４００は、３つの直列共振器１４１０Ａ、１４１０Ｂ、１４１０Ｃおよび２つのシャント共振器１４２０Ａ、１４２０Ｂを含む従来のラダーフィルタアーキテクチャを有する。３つの直列共振器１４１０Ａ、１４１０Ｂ、および１４１０Ｃは、第１のポートと第２のポートとの間に直列に接続されている。図１４に示すように、第１および第２のポートは、それぞれ「イン」および「アウト」とラベル付けされている。しかしながら、フィルタ１４００は対称であり、いずれのポートもフィルタの入力または出力として機能する。２つのシャント共振器１４２０Ａ、１４２０Ｂは、直列共振器間のノードから接地に接続されている。すべてのシャント共振器および直列共振器は、ＸＢＡＲである。
【００４１】
フィルタ１４００の３つの直列共振器１４１０Ａ、１４１０Ｂ、１４１０Ｃおよび２つのシャント共振器１４２０Ａ、１４２０Ｂは、シリコン基板（図示せず）に結合された圧電材料の単一プレート１４３０上に形成される。各共振器は、それぞれのＩＤＴ（図示せず）を含み、ＩＤＴの少なくともフィンガーが基板のキャビティ上に配置されている。この文脈および同様の文脈では、「それぞれ」という用語は、「物事をそれぞれに関連付ける」ことを意味する、つまり、１対１の対応である。図１４に示すように、キャビティは、破線の長方形（長方形１４３５など）として概略的に示されている。この例では、各ＩＤＴはそれぞれのキャビティ上に配置されている。他のフィルタでは、２つ以上の共振器のＩＤＴが単一のキャビティ上に配置され得る。
【００４２】
図１５は、５つのＸＢＡＲを組み込んだ第１のバンドパスフィルタをシミュレートした結果を示すチャートである。第１のフィルタの概略図は、図１４のフィルタ１４００と同じである。ＸＢＡＲは、厚さ０．４ミクロンのＺカットニオブ酸リチウムプレート上に形成される。基板はシリコンであり、ＩＤＴ導体はアルミニウムであり、誘電体層はない。共振器の他の物理的パラメータを次の表に示す（すべての寸法はミクロン単位である）。
【００４３】
【表１】
2021527344.tif 000003
【００４４】
第１のフィルタの性能は、３Ｄ有限要素モデリングツールを使用してシミュレートされた。曲線１５１０は、周波数の関数としての第１のフィルタの、入出力伝達関数である、Ｓ２１の大きさのプロットである。フィルタの帯域幅は約８００ＭＨｚであり、５．１５ＧＨｚを中心としている。シミュレートされたフィルタ性能には、抵抗損失および粘性損失が含まれる。さまざまな共振器の共振周波数の調整は、ＩＤＴフィンガーのピッチと幅のみを変更することによって実現される。
【００４５】
図１６は、５つのＸＢＡＲを使用して第２のフィルタをシミュレートした結果を示すチャートである。第２のフィルタの概略図は、図１４のフィルタ１４００と同じである。ＸＢＡＲは、Ｚカットのニオブ酸リチウム（厚さ０．４μｍ）圧電プレート上に形成される。基板はシリコンであり、ＩＤＴ電極は銅である。共振器の共振周波数の調整は、ＩＤＴフィンガーのピッチと幅を変更することによって、およびシャント共振器に前面誘電体層を設けて周波数を下げることによって実現される。共振器の他の物理的パラメータを次の表に示す（すべての寸法はミクロン単位である）。
【００４６】
【表２】
2021527344.tif 000004
【００４７】
フィルタの性能は、３Ｄ有限要素モデリングツールを使用してシミュレートされた。曲線１６１０は、周波数の関数としてのシミュレートされたフィルタ１４００の、入出力伝達関数である、Ｓ２１のプロットである。フィルタの帯域幅は約８００ＭＨｚであり、中心は４．７５ＧＨｚである。シミュレートされた性能には、抵抗損失または粘性損失は含まれていない。
【００４８】
第１および第２のフィルタ（Ｓ２１透過機能が図１５および図１６に示されている）は、ＸＢＡＲを使用するフィルタの例である。フィルタは、２つより多いまたは少ないシャット共振器、３つより多いまたは少ない直列共振器、および５つより多いまたは少ない合計共振器を使用し得る。フィルタは、ＸＢＡＲに加えて、コンデンサ、インダクタ、遅延線などのリアクティブコンポーネントを使用し得る。これらのフィルタの個々の共振器をさらに微調整すると、フィルタの性能が向上し得る。
【００４９】
［方法の説明］
図１７は、ＸＢＡＲまたはＸＢＡＲを組み込んだフィルタを作製するための方法１７００の簡略化されたフローチャートである。方法１７００は、基板および圧電材料のプレートを備えた１７０５で開始し、完成したＸＢＡＲまたはフィルタを備えた１７９５で終了する。図１７のフローチャートには、主要なプロセスステップのみが含まれている。さまざまな従来のプロセスステップ（例えば、表面処理、洗浄、検査、ベーキング、アニーリング、監視、試験など）は、図１７に示されるステップの前、間、後、および最中に実行され得る。
【００５０】
圧電プレートは、例えば、前に提示された例で使用されるようなＺカットニオブ酸リチウムまたはタンタル酸リチウムであり得る。圧電プレートは、他の材料および／または他のカットであり得る。基板は、好ましくはシリコンであり得る。基板は、エッチングまたは他の処理によって深いキャビティの形成を可能にするいくつかの他の材料であり得る。
【００５１】
１７１０で、圧電プレートが基板に結合される。圧電プレートと基板とは、ウェーハボンディングプロセスによって結合され得る。通常、基板と圧電プレートとの合わせ面は、高度に研磨されている。酸化物または金属などの中間材料の１つまたは複数の層が、圧電プレートおよび基板の片方または両方の合わせ面上に形成または堆積され得る。片方または両方の合わせ面は、例えば、プラズマ処理を使用して活性化し得る。次に、圧電プレートと基板または中間材料層との間に分子結合を確立するために、合わせ面をかなりの力で一緒に押圧し得る。
【００５２】
プロセス１７００の変形は、基板上にその場で圧電プレートを成長させることである。  そのプロセスのバリエーションでは、ボンディングは不要であり、１７１０でのアクションは、「基板上に圧電プレートを成長させる」と再定義される。
【００５３】
１７２０で、１つまたは複数のキャビティが基板に形成される。フィルタデバイス内の共振器ごとに別個のキャビティが形成され得る。１つまたは複数のキャビティは、基板の裏側から圧電プレートに穴を開けるために、異方性または配向依存性のドライまたはウェットエッチングを使用して形成され得る。あるいは、圧電プレートの開口部を通して導入されたエッチャントを使用して基板をエッチングすることによって、基板のくぼみの形のキャビティが形成され得る。
【００５４】
プロセス１７００の変形は、圧電プレートを基板に取り付ける前に、基板に１つまたは複数のキャビティを形成することである。そのプロセスバリエーションでは、１７２０および１７３０でのアクションは、１７１０でのアクションの前に発生する。
【００５５】
１７３０で、背面誘電体層を形成し得る。１７２０で形成されたキャビティが基板を貫通する穴である場合、背面誘電体層は、スパッタリング、蒸着、または化学蒸着などの従来の堆積技術を使用して、キャビティを通して堆積され得る。１７２０で形成されたキャビティが基板を完全に貫通しない窪みである場合、圧電プレートを基板にボンディングする前に、圧電プレートまたは基板上に背面誘電体層を形成しなければならない。その場合、１７３０でのアクションは、１７１０でのアクションの前に発生する。
【００５６】
圧電プレートの前面に１つまたは複数の導体層を堆積してパターン化することにより、各ＸＢＡＲのＩＤＴを含む導体パターンが１７４０で形成される。導体層は、例えば、アルミニウム、アルミニウム合金、銅、銅合金、または他の導電性金属であり得る。任意選択で、他の材料の１つまたは複数の層を、導体層の下（すなわち、導体層と圧電プレートの間）および／または導体層の上に配置し得る。導体層と圧電プレートとの間の接着を改善するために、例えば、チタン、クロム、または他の金属の薄膜を使用し得る。金、アルミニウム、銅、または他のより高い導電率の金属の伝導増強層が、導体パターンの部分（例えば、ＩＤＴバスバーおよびＩＤＴ間の相互接続）上に形成され得る。
【００５７】
導体パターンは、圧電プレートの表面上に導体層、および任意選択で１つまたは複数の他の金属層を順番に堆積することにより、１７４０で形成され得る。次に、パターン化されたフォトレジストを介してエッチングすることにより、過剰な金属を除去し得る。導体層は、例えば、プラズマエッチング、反応性イオンエッチング、湿式化学エッチング、および他のエッチング技術によってエッチングすることができる。
【００５８】
あるいは、導体パターンは、リフトオフ処理を使用して１７４０で形成され得る。フォトレジストを圧電プレート上に堆積し、パターン化して導体パターンを定義することができる。導体層および、任意選択で１つまたは複数の他の層が、圧電プレートの表面上に順番に堆積され得る。次に、フォトレジストを除去し得て、これにより、余分な材料が除去され、導体パターンが残る。
【００５９】
圧電プレートの表側に誘電体材料の１つまたは複数の層を堆積させることにより、前面誘電体層が１７５０で形成され得る。１つまたは複数の誘電体層は、スパッタリング、蒸着、または化学蒸着などの従来の蒸着技術を使用して堆積され得る。１つまたは複数の誘電体層は、導体パターンの上を含む、圧電プレートの表面全体にわたって堆積され得る。あるいは、誘電体層の堆積を、ＩＤＴのインターリーブされたフィンガー間のみなど、圧電プレートの選択された領域に制限するために、１つまたは複数のリソグラフィー処理（フォトマスクを使用）を使用し得る。圧電プレートの異なる部分に異なる厚さの誘電体材料を堆積させるために、マスクを使用してもよい。
【００６０】
表側および裏側の誘電体層が１７５０および１７３０で形成された後、フィルタデバイスは１７６０で完成され得る。１７６０で発生する可能性のあるアクションには、ＩＤＴ導体パターン以外の導体を形成するために追加の金属層を堆積およびパターン化すること；デバイスの全部または一部に、ＳｉＯ２またはＳｉ３Ｏ４などのカプセル化／不動態化層を堆積すること；デバイスと外部回路との間を接続するためのボンディングパッドまたははんだバンプまたは他の手段を形成こと；複数のデバイスを含むウェーハから個々のデバイスを切り出すこと；その他のパッケージング手順；およびテスト、が含まれる。１７６０で発生する可能性のある別のアクションは、デバイスの前面から金属または誘電体を追加または除去することにより、デバイス内の共振器の共振周波数を調整することである。フィルタデバイスが完了した後、プロセスは１７９５で終了する。
【００６１】
［結びのコメント］
この説明全体を通して、示される実施形態および実施例は、開示または請求される装置および手順に対する制限ではなく、模範と見なされるべきである。本明細書に提示される例の多くは、方法動作またはシステム要素の特定の組み合わせを含むが、それらの行為およびそれらの要素は、同じ目的を達成するために他の方法で組み合わせることができることを理解されたい。フローチャートに関しては、追加のより少ないステップをとることができ、示されているステップを組み合わせて、またはさらに改良して、本明細書に記載の方法を達成することができる。一実施形態に関連してのみ論じられる動作、要素、および特徴は、他の実施形態における同様の役割から除外されることを意図するものではない。
【００６２】
本明細書で使用される場合、「複数」は２つ以上を意味する。本明細書で使用される場合、アイテムの「セット」は、そのようなアイテムの１つまたは複数を含み得る。本明細書で使用される場合、書面による説明または特許請求の範囲において、「含む」、「含む」、「運ぶ」、「有する」、「含む」、「関与する」などの用語は、オープンであると理解されるべきであり、つまり、これに限定されない。クレームに関して、それぞれ「からなる」および「本質的にからなる」の移行句のみが、閉じたまたは半閉じた移行句である。クレーム要素を変更するためのクレームでの「第１」、「第２」、「第３」などの序数用語の使用は、それ自体では、いかなる先順位、優先順位、またはあるクレーム要素の別のクレーム要に対する順序、または方法の動作が実行される一時的な順序を意味するものではなく、ただし、クレーム要素を区別するために、特定の名前を持つ１つのクレーム要素を同じ名前を持つ別の要素から区別するためのラベルとしてのみ使用される（ただし、序数の用語を使用するため）。本明細書で使用される場合、「および／または」は、リストされたアイテムが代替物であることを意味するが、代替物はまた、リストされたアイテムの任意の組み合わせを含む。
【図１】
2021527344.tif 000005
【図２】
2021527344.tif 000006
【図３Ａ】
2021527344.tif 000007
【図３Ｂ】
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【図３Ｃ】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
2021527344.tif 000012
【図７】
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【図８】
2021527344.tif 000014
【図９】
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【図１０】
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【図１１】
2021527344.tif 000017
【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【手続補正書】
【提出日】令和3年2月19日(2021.2.19)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板と、
前面および背面を有する単結晶圧電プレートであって、背面が前記基板に取り付けられ、前記単結晶圧電プレートの部分は、前記基板にそれぞれのキャビティをスパニングする１つまたは複数のダイアフラムを形成する、単結晶圧電プレートと、
前記前面上に形成された導体パターンであって、前記導体パターンは、シャント共振器および直列共振器を含むそれぞれ複数の音響共振器の複数のインターディジタル変換器（ＩＤＴ）を含み、複数の前記ＩＤＴの各々のインターリーブされたフィンガーは、前記１つまたは複数のダイアフラムのそれぞれのダイアフラム上に配置される、導体パターンと、
前記シャント共振器の前記ＩＤＴのフィンガー間で前記前面上に配置された第１の厚さを有する第１の誘電体層と、
前記直列共振器の前記ＩＤＴのフィンガー間で前記前面上に配置された第２の厚さを有する第２の誘電体層と、
を含むフィルタデバイスであって、
前記圧電プレートおよび複数の全ての前記ＩＤＴは、前記ＩＤＴに適用される無線周波数信号がそれぞれのダイアフラムの内部でそれぞれの１次剪断音響モードを励起するように構成され、
前記第１の厚さは、前記第２の厚さよりも大きい、
フィルタデバイス。
【請求項２】
前記直列共振器の共振周波数と前記シャント共振器の共振周波数との差は、前記第１の厚さと前記第２の厚さとの差によって部分的に決まる、請求項１に記載のフィルタデバイス。
【請求項３】
前記第１の厚さは５００ｎｍ以下であり、前記第２の厚さは０以上である、請求項１に記載のフィルタデバイス。
【請求項４】
励起された１次剪断音響モードの各々の音響エネルギーの流れの方向は、前記圧電プレートの表面に実質的に垂直である、請求項１に記載のフィルタデバイス。
【請求項５】
前記単結晶圧電プレートの前面と背面との間の厚さは、２００ｎｍ以上１０００ｎｍ以下である、請求項１に記載のフィルタデバイス。
【請求項６】
複数の前記ＩＤＴの各々は、前記単結晶圧電プレートの厚さの２倍以上２５倍以下のそれぞれのピッチを有する、請求項１に記載のフィルタデバイス。
【請求項７】
前記第１および第２の誘電体層は、少なくとも１つの二酸化シリコンまたは窒化シリコンを含む、請求項１に記載のフィルタデバイス。
【請求項８】
前記導体パターンは、アルミニウム、アルミニウム合金、銅、銅合金、ベリリウム、金のうちの１つを含む、請求項１に記載のフィルタデバイス。
【請求項９】
前記圧電プレートのｚ軸は、前記前面および背面に垂直である、請求項１に記載のフィルタデバイス。
【請求項１０】
複数の全ての前記ＩＤＴのフィンガーは、前記圧電プレートのｘ軸に平行である、請求項９に記載のフィルタデバイス。
【請求項１１】
複数の共振器は２つ以上のシャント共振器を含み、
前記第１の誘電体層は、２つ以上の全ての前記シャント共振器のフィンガー間の前面上に配置される、
請求項１に記載のフィルタデバイス。
【請求項１２】
複数の共振器は２つ以上の直列共振器を含み、
前記第２の誘電体層は、２つ以上の全ての前記直列共振器のフィンガー間の前面上に配置される、
請求項１に記載のフィルタデバイス。
【請求項１３】
前面および背面を有し、背面が基板に取り付けられた圧電プレート上にフィルタデバイスを製造する方法であって、
前記圧電プレートのそれぞれの部分が、キャビティ上に懸架された１つまたは複数のダイアフラムを形成するように、前記基板に１つまたは複数のキャビティを形成することと、
前記前面上の導体パターンであり、シャント共振器および直列共振器を含むそれぞれ複数の共振器の複数のインターディジタル変換器（ＩＤＴ）を含む導体パターンであって、複数のＩＤＴの各々のインターリーブされたフィンガーが、１つまたは複数のダイアフラムのそれぞれのダイアフラム上に配置されている、導体パターンを形成することと、
第１の厚さを有する第１の誘電体層であって、前記シャント共振器のＩＤＴのフィンガー間の前記前面上に配置される、第１の誘電体層を形成することと、
第２の厚さを有する第２の誘電体層であって、前記直列共振器のＩＤＴのフィンガー間の前記前面上に配置される、第２の誘電体層を形成することと、
を含み、
前記圧電プレートおよび複数の全ての前記ＩＤＴは、前記ＩＤＴに適用される無線周波数信号がそれぞれのダイアフラムにおいてそれぞれの１次剪断音響モードを励起するように構成され、
前記第１の厚さは、前記第２の厚さよりも大きい、
方法。
【請求項１４】
前記直列共振器の共振周波数と前記シャント共振器の共振周波数との差は、前記第１の厚さと前記第２の厚さとの差によって部分的に決まる、請求項１３に記載の方法。
【請求項１５】
前記第１の厚さは５００ｎｍ以下であり、前記第２の厚さは０以上である、請求項１３に記載の方法。
【請求項１６】
励起された１次剪断音響モードの各々の音響エネルギーの流れの方向は、前記圧電プレートの表面に実質的に垂直である、請求項１３に記載の方法。
【請求項１７】
前記単結晶圧電プレートの前面と背面との間の厚さは、２００ｎｍ以上１０００ｎｍ以下である、請求項１３に記載の方法。
【請求項１８】
複数の前記ＩＤＴの各々は、前記単結晶圧電プレートの厚さの２倍以上２５倍以下のそれぞれのピッチを有する、請求項１３に記載の方法。
【請求項１９】
前記第１および第２の誘電体層は、少なくとも１つの二酸化シリコンまたは窒化シリコンを含む、請求項１３に記載の方法。
【請求項２０】
前記導体パターンは、アルミニウム、アルミニウム合金、銅、銅合金、ベリリウム、金のうちの１つを含む、請求項１３に記載の方法。
【請求項２１】
前記圧電プレートのｚ軸は、前記前面および背面に垂直である、請求項１３に記載の方法。
【請求項２２】
複数の全ての前記ＩＤＴのフィンガーは、前記圧電プレートのｘ軸に平行である、請求項２１に記載の方法。
【請求項２３】
複数の共振器は２つ以上のシャント共振器を含み、
前記第１の誘電体層は、２つ以上の全ての前記シャント共振器のフィンガー間の前面上に配置される、
請求項１３に記載の方法。
【請求項２４】
複数の共振器は２つ以上の直列共振器を含み、
前記第２の誘電体層は、２つ以上の全ての前記直列共振器のフィンガー間の前面上に配置される、
請求項１３に記載の方法。
【国際調査報告】
2021527344.tif 000024