(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
バルク弾性波(BAW）フィルターにおいて、
第１の対のポートと、
第２の対のポートと、
前記第１の対のポートのうちの第１ポートと第２ポートとの間に接続した第１導線と、
前記第２の対のポートのうちの第１ポートと第２ポートとの間に接続した第２導線と、
第１の複数のBAW 共振器であって、前記第１導線に直列に接続した第１BAW 共振器を含み、かつ、前記第１導線と前記第２導線との間に接続した第２BAW 共振器を含む前記第１の複数のBAW 共振器と、
第１積層型結晶フィルター(SCF）であって、前記第１BAW 共振器と前記第１の対のポートのうちの一方のポートとの間で前記第１導線に接続した第１端子と第２端子とを有し、かつ、前記第２導線中の接続点に接続した第３端子を有する前記第１SCF とを有し、
中心周波数ｆc を有する通過帯域応答を産み出し、周波数Ｘにおいて下部ノッチを産み出し、周波数Ｙにおいて上部ノッチを産み出すことを特徴とするBAW フィルター。
【請求項２】
請求項１に記載のBAW フィルターにおいて、前記第１BAW 共振器が前記第１の対のポートのうちの前記第１ポートに連結した第１端子と前記第１SCF の前記第１端子に連結した第２端子とを有し、前記第２BAW 共振器が、前記第１BAW 共振器の前記第１端子と前記第１の対のポートのうちの前記第１ポートとの間で前記第１導線に連結した第１端子を有し、前記第２BAW 共振器がまた、前記第２の対のポートのうちの前記第１ポートと前記接続点との間で前記第２導線に連結した第２端子を有することを特徴とするBAW フィルター。
【請求項３】
請求項１に記載のBAW フィルターにおいて、前記第１BAW 共振器が、前記第１の対のポートのうちの前記第１ポートに連結した第１端子と前記第１SCF の前記第１端子に連結した第２端子とを有し、前記第２BAW 共振器が前記第１BAW 共振器の前記第２端子と前記第１SCF の前記第１端子との間で前記第１導線に連結した第１端子を有し、前記第２BAW 共振器がまた、前記第２の対のポートのうちの前記第１ポートと前記接続点との間で前記第２導線に連結した第２端子を有することを特徴とするBAW フィルター。
【請求項４】
請求項１に記載のBAW フィルターが、さらに、第２の複数のBAW 共振器を有し、前記第２の複数のBAW 共振器が第３BAW 共振器と第４BAW 共振器とを含み、前記第３BAW 共振器が、前記第１SCF と前記第１の対のポートのうちの前記第２のポートとの間で前記第１導線に直列に接続し、前記第４BAW 共振器が、前記第３BAW 共振器と前記第１の対のポートの前記第２ポートとの間で前記第１導線に連結した第１端子を有し、前記第４BAW 共振器がまた、前記接続点と前記第２の対のポートのうちの前記第２ポートとの間で前記第２導線に連結した第２端子を有することを特徴とするBAW フィルター。
【請求項５】
請求項１に記載のBAW フィルターにおいて、前記BAW フィルターがさらに第２の複数のBAW 共振器を有し、前記第２の複数のBAW 共振器が第３BAW 共振器と第４BAW 共振器とを含み、前記第３BAW 共振器が、前記第１SCF と前記第１の対のポートのうちの前記第２ポートとの間で前記第１導線に直列に接続し、前記第４BAW 共振器が、前記第１SCF と前記第３BAW 共振器との間で前記第１導線に連結した第１端子を有し、前記第４BAW 共振器がまた、前記接続点と前記第２の対のポートのうちの前記第２ポートとの間で前記第２導線に連結した第２端子を有することを特徴とするBAW フィルター。
【請求項６】
前記BAW フィルターによって産み出された前記通過帯域応答が、単一のSCF デバイスによって与え得る通過帯域応答のそれぞれの上部エッジと下部エッジよりも大きな急勾配の傾斜を持つ上部エッジと下部エッジとを有することを特徴とする請求項１に記載のBAW フィルター。
【請求項７】
SCF デバイスも同調素子も含まないBAW はしご形フィルターによって与え得るよりも高い阻止域減衰のレベルを与えることを特徴とする請求項１に記載のBAW フィルター。
【請求項８】
請求項１に記載のBAW フィルターにおいて、第１共振周波数で共振を産み出すように前記第１BAW 共振器を同調し、第２共振周波数で共振を産み出すように前記第２BAW 共振器を同調し、前記下部ノッチが前記第２共振周波数の関数であり、前記上部ノッチが前記第１共振周波数の関数であり、かつ、前記中心周波数ｆc が、前記第１BAW 共振器および前記第２BAW 共振器のうちの少なくとも一方によって産み出されるもう一つの共振周波数と、前記第１SCF によって産み出される共振周波数との関数であることを特徴とするBAW フィルター。
【請求項９】
前記中心周波数ｆc にほぼ等しい周波数で第２高調波共振を産み出すように前記第１SCF を同調することを特徴とする請求項８に記載のBAW フィルター。
【請求項１０】
前記第１BAW 共振器および前記第２BAW 共振器の各々がＴの厚さを有する圧電層を含み、前記第１SCF がそれぞれＴの厚さを持つ一対の圧電層を含み、前記第１SCF の前記第２高調波共振をもつ前記周波数が、前記第１SCF の前記一対の圧電層の各層の前記それぞれの厚さの関数であることを特徴とする請求項９に記載のBAW フィルター。
【請求項１１】
前記第１BAW 共振器、前記第２BAW 共振器、および前記第１SCF のうちの少なくとも１つが、膜構造と音響ミラー構造のうちの一方を含むことを特徴とする請求項１に記載のBAW フィルター。
【請求項１２】
バルク弾性波(BAW）フィルターにおいて、
第１の対のポートと、第２の対のポートと、
前記第１の対のポートのうちの第１ポートと第２ポートとの間で接続した第１導線と、
前記第２の対のポートのうちの第１ポートと第２ポートとの間で接続した第２導線と、
第１の複数のBAW 共振器であって、前記第１導線に直列に接続した第１BAW 共振器を含む前記第１の複数のBAW 共振器であり、かつ、前記第１導線と前記第２導線との間で接続した第２BAW 共振器を含む前記第１の複数のBAW 共振器と、
第１積層型結晶フィルター(SCF）であって、前記第１BAW 共振器と前記第１の対のポートのうちの一方のポートとの間で前記第１導線に接続した第１端子と第２端子とを有する前記第１SCF であって、前記第２導線で接続点に接続した第３端子も有する前記第１SCF と、
第２の複数のBAW 共振器であって、前記第２の複数のBAW 共振器が、第３BAW 共振器と第４BAW 共振器とを含み、前記第３BAW 共振器が前記第１SCF と前記第１の対のポートのうちの前記第２ポートとの間で前記第１導線に直列に接続し、前記第４BAW 共振器が前記第３BAW 共振器と前記第１の対のポートのうちの前記第２ポートとの間で前記第１導線に連結した第１端子を有し、前記第４BAW 共振器がまた、前記接続点と前記第２の対のポートのうちの前記第２ポートとの間で前記第２導線に連結した第２端子を有するようになっている前記第２の複数のBAW 共振器と、
前記第２導線に直列に接続した第５BAW 共振器であって、前記第２の対のポートのうちの前記第１ポートに連結した第１端子を有する前記第５BAW 共振器と、前記第２導線に直列に接続した第６BAW 共振器であって、前記第２の対のポートのうちの前記第２ポートに連結した第１端子を有する前記第６BAW 共振器と、
第２SCF であって、前記第５BAW 共振器の第２端子に連結した第１端子を有し、かつ、前記第６BAW 共振器の第２端子に連結した第２端子をも有し、かつ、接地接続用の前記接続点に接続している第３端子をさらに有する前記第２SCF とを有することを特徴とするバルク弾性波(BAW）フィルター。
【請求項１３】
バルク弾性波(BAW）フィルターにおいて、
第１手段と第２手段とを有し、
前記第１手段が、第１の対の接続点と第２の対の接続点とを有し、
前記第１手段の前記第１の対の接続点の一方と前記第２の対の接続点とにわたる信号の受信に応答して第１の特性周波数応答を産み出すための前記第１手段であって、
前記第１特性周波数応答が第１通過帯域形状を含み、はしご形配置で接続した第１の複数のBAW 共振器を含み、
前記第２手段が、それぞれの第１の対の接続点と第２の対の接続点とを有し、
前記第２手段の前記第１の対の接続点が前記第１手段の前記第２の対の接続点に連結し、前記第２手段の前記第１の対の接続点の一方と前記第２の対の接続点とにわたる信号の受信に応答して第２特性周波数応答を産み出すための前記第２手段であって、前記第２特性周波数応答が第２通過帯域形状を含み、前記第２手段が少なくとも１つのSCF を含み、前記BAW フィルターが第３通過帯域形状を含む第３周波数応答を産み出し、前記第３周波数応答が前記第１特性周波数応答と前記第２特性周波数応答との関数であることを特徴とするバルク弾性波(BAW）フィルター。
【請求項１４】
前記第３周波数応答が前記第３通過帯域形状の上方および下方に位置するノッチを含み、前記ノッチが前記第１特性周波数応答の関数であって、前記第３周波数応答が前記第２特性周波数応答の関数である阻止域減衰レベルを有することを特徴とする請求項１３に記載のBAW フィルター。
【請求項１５】
請求項１３に記載のBAW フィルターにおいて、さらに、第３手段を含み、前記第３手段が第１の対の接続点と第２の対の接続点とを有し、前記第３手段の前記第１の対の接続点が前記第２手段の前記第２の対の接続点に連結し、前記第１の対の接続点の一方と前記第３手段の前記第２の対の接続点とにわたる信号の受信に応答して第４特性周波数応答を産み出すための前記第３手段であって、前記第４特性周波数応答が第１通過帯域形状を含み、前記第３周波数応答は、また、前記第４特性周波数応答の関数でもあり、前記第３手段がはしご形配置で接続したそれぞれの複数のBAW 共振器を含むことを特徴とするBAW フィルター。
【請求項１６】
少なくとも１つの送受信アンテナを有する送受信装置で使われる二重フィルターにおいて、第１部分と第２部分とを有し、
前記第１部分が入力部および出力部を有し、前記出力部が前記少なくとも１つのアンテナに連結し、前記第１部分の前記入力部に印加される信号を濾波するため、および、前記出力部を通じて第１濾波信号を出力するための前記第１部分であって、前記第１部分が第１バルク弾性波共振器−積層型結晶フィルター(BAWR-SCF)回路を有し、前記第１部分が中心周波数ｆc1、周波数ｆN1において下部ノッチ、および周波数ｆN2において上部ノッチを有する周波数応答を産み出すように同調され、
前記第２部分が入力部および出力部を有し、前記第２部分の前記入力部が前記少なくとも１つのアンテナに連結し、前記少なくとも１つのアンテナから前記第２部分の前記入力部へ送られる信号を濾波するため、および、前記第２部分の前記出力部を通じて第２濾波信号を出力するための前記第２部分であって、前記第２部分が第２BAWR-SCF回路を有し、前記第２部分が中心周波数ｆc2、周波数ｆN3において下部ノッチ、および周波数ｆN4において上部ノッチを有する周波数応答を産み出すように同調され、
前記第１BAWR-SCF回路と前記第２BAWR-SCF回路の各々が、はしご形配置および少なくとも１つの積層型結晶フィルター(SCF）に接続した複数のバルク弾性波(BAW）共振器を含むことを特徴とする二重フィルター。
【請求項１７】
前記第１部分が、さらに、前記第１部分の前記出力部と前記少なくとも１つのアンテナとの間に挿置されるもう一つのBAW 共振器を有し、前記第２部分が、さらに、前記少なくとも１つのアンテナと前記第２部分の前記入力部との間に挿置される追加のBAW 共振器を有することを特徴とする請求項１６に記載の二重フィルター。
【請求項１８】
請求項１６に記載の前記二重フィルターにおいて、前記第１部分と前記第２部分の少なくとも一方の部分の前記入力部がそれぞれの第１の対のポートを含み、前記部分の前記少なくとも一方の部分の前記出力部がそれぞれの第２の対のポートを含み、前記部分のうちの前記少なくとも一方の部分の前記BAWR-SCF回路が、さらに、
前記第１の対のポートのうちの第１のポートと前記第２の対のポートのうちの第１のポートとの間に接続している第１導線と、
前記第１の対のポートのうちの第２のポートと前記第２の対のポートのうちの第２のポートとの間に接続している第２導線とを有し、
前記部分の前記少なくとも一方の部分の前記BAWR-SCF回路の前記複数のBAW 共振器が、前記第１導線に直列に接続した第１BAW 共振器と、前記第１導線と前記第２導線との間で接続した第２BAW 共振器とを含み、前記部分の前記少なくとも一方の部分の前記BAWR-SCF回路の前記SCF が第１、第２、および第３端子を有し、前記第１および第２端子が、前記第１BAW 共振器と前記第２の対のポートのうちの前記第１のポートとの間で前記第１導線に接続し、前記第３端子が前記第２導線に接続していることを特徴とする二重フィルター。
【請求項１９】
請求項１８に記載の前記二重フィルターにおいて、前記部分の前記少なくとも一方の部分の前記BAWR-SCF回路が、さらに、
前記SCF と前記第２の対のポートのうちの前記第１のポートとの間に併置された第３BAW 共振器と、
前記第３BAW 共振器と前記第２の対のポートのうちの前記第１ポートとの間で連結した第１端子とを有する第４BAW 共振器であって、前記第２導線に連結した第２端子も有する前記第４BAW 共振器とを有することを特徴とする二重フィルター。
【請求項２０】
送信機部分、受信機部分、少なくとも１つのアンテナを有するデュアル・モード送受信装置において、
ダブル二重フィルターが第１送受切換え器と第２送受切換え器とを有し、
前記第１送受切換え器は第１フィルターと第２フィルターとを含み、
前記第１フィルターと前記第２フィルターの各々が前記送信機部分の出力部に連結したそれぞれの第１の対のポートを有し、
前記第１フィルターと前記第２フィルターの各々がそれぞれの第２の対のポートも有し、
前記第１フィルターと前記第２フィルターの各々の前記第２の対のポートのうちの少なくとも第１ポートが前記少なくとも１つのアンテナに連結し、
前記第１フィルターと前記第２フィルターの各々がそれぞれのバルク弾性波(BAW）フィルター回路を有し、前記第１フィルターと前記第２フィルターとが第１周波数帯域と第２周波数帯域にわたってそれぞれ通過帯域を産み出すように同調し、
前記第２送受切換え器は第３フィルターと第４フィルターとを含み、
前記第３フィルターと前記第４フィルターの各々がそれぞれの第１の対のポートを有し、
前記第３フィルターと前記第４フィルターの各々のうちの前記第１の対のポートのうちの少なくとも第１ポートが前記少なくとも１つのアンテナに連結し、
前記第３フィルターと前記第４フィルターが、前記受信機部分の入力部に連結したそれぞれの第２の対のポートも有し、
前記第３フィルターと前記第４フィルターの各々がそれぞれのBAW フィルター回路を有し、
前記第３フィルターと前記第４フィルターとが第３周波数帯域と第４周波数帯域にわたってそれぞれ通過帯域を産み出すように同調し、
前記第１、第２、第３、第４フィルターの各々の前記BAW フィルター回路が、前期フィルターの第１の対のポートのうちの第１ポートと前記フィルターの第２の対のポートのうちの第１ポートとの間で接続している第１導線と、
前記フィルターの第１の対のポートのうちの第２ポートと前記フィルターの第２の対のポートのうちの第２ポートとの間で接続している第２導線と、
前記第１導線に直列に接続している第１BAW 共振器と、
前記第１導線と前記第２導線との間で接続している第２BAW 共振器と、
前記第１BAW 共振器と前期フィルターの前記第２の対のポートのうちの第１ポートとの間で前記第１導線に接続した第１端子と第２端子とを有する積層型結晶フィルター(SCF）と、
前記第２導線の接続点に接続している第３端子を有する前記SCF とを含むことを特徴とするダブル二重フィルター。
【請求項２１】
請求項２０に記載のデュアル・モード送受信装置において、
前記第１、第２、第３、および第４フィルターの各々のBAW フィルター回路がさらに第３BAW 共振器と第４BAW 共振器とを有し、
前記第３BAW 共振器が前記第１導線に直列に接続し、
前記第３BAW 共振器が前記SCF の前記第２端子に連結した第１端子を有し、
前記第３BAW 共振器が前記フィルターの第２の対のポートの前記第１ポートに連結した第２端子も有し、
前記第４BAW 共振器が前記第３BAW 共振器の前記第２端子と前記フィルターの第２の対のポートのうちの前記第１ポートとの間で前記第１導線に連結した第１端子を有し、
前記第４BAW 共振器が前記接続点と前記二重フィルターの第２の対のポートのうちの前記第２ポートとの間で前記第２導線に連結した第２端子を有することを特徴とするデュアル・モード送受信装置。
【請求項２２】
請求項２１に記載のデュアル・モード送受信装置において、前記第１二重フィルターと前記第２二重フィルターの各々のBAW フィルター回路が、さらに、前記第３BAW 共振器と前記フィルターの第２の対のポートの前記第１ポートとの間で前記第１導線に直列に接続した第５BAW 共振器を有することを特徴とするデュアル・モード送受信装置。
【請求項２３】
請求項２１に記載のデュアル・モード送受信装置において、前記第３二重フィルターと前記第４二重フィルターの各々のBAW フィルター回路が、さらに、前記第１の対のポートのうちの前記第１ポートと前記第１BAW 共振器との間で前記第１導線に直列に接続した第５BAW 共振器を有することを特徴とするデュアル・モード送受信装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明はフィルター、特に、バルク弾性波(BAW）共振器および積層型結晶フィルター(SCF）装置を含むフィルターに関する。
【０００２】
【従来の技術】
バルク弾性波(BAW）共振器デバイス（当業においては“薄膜バルク弾性波共振器(FBAWRs)”という名称でも知られている）を含むモノリシックフィルターが製造されていることは周知である。現在、主として２種類のタイプのバルク弾性波デバイス、すなわち、BAW 共振器および積層型結晶フィルター(Stacked Crystal Filters: SCF)が知られている。BAW 共振器とSCF との間の一つの相違は各デバイスの構造に含まれる層の数である。例えば、BAW 共振器には２本の電極と、この２本の電極の間に配置される一枚の圧電層が典型的に含まれる。圧電層と各デバイスの基板との間に１枚以上の膜層を用いる場合もある。これと対照的に、SCF デバイスには、２枚の圧電層と３本の電極が典型的に含まれる。SCF デバイスでは、この２枚の圧電層のうちの最初の一枚は、３本の電極のうちの最初の下部電極と２番目の中間電極との間に配置され、圧電層の２番目の層は、３本の電極のうちの中間電極と３番目の上部電極との間に配置される。この中間電極は、通常、接地電極として利用される。
【０００３】
BAW 共振器は、様々なトポロジイを持つ帯域フィルター中でよく用いられる。MM. Driscoll他著(Driscoll)、“モノリシックフィルム共振器テクノロジーにおける最近の進歩”、超音波シンポジウム、1986、pp.365369 。このDriscollの著作には、直列配置のBAW 共振器やいくつかの同調素子、すなわち、アースと一対のそれぞれのBAW 共振器間に位置するそれぞれの接続点との間でそれぞれ接続した誘導子を含む多極フィルターが開示されている。個々のBAW 共振器の等価回路を図７に示す。この等価回路には、直列に接続した等価インダクタンス(Lm)、等価キャパシタンス(Cm)および等価抵抗(R）と並列の寄生キャパシタンス(Co)とが含まれる。
【０００４】
フィルター設計に関する一つの関心事は寄生キャパシタンス(Co)の除去である。フィルターの各BAW 共振器と関連する寄生キャパシタンス(Co)は、フィルターの中心周波数で追加の同調素子（たとえば誘導子）を各BAW 共振器と並列に接続することによって、Driscollの著作に開示されている方法で相殺することができる。しかし残念ながら、この技術では寄生キャパシタンス(Co)を帯域外周波数で相殺することはできない。また、同調素子を使用することによって、予定外のフィルターの構造全体のサイズや複雑さが加わる。
【０００５】
BAW 共振器を含むフィルターは、はしご形トポロジイの構成を持つことが多い。説明の便宜上、主としてBAW 共振器から構成されるはしご形フィルターを“BAW はしご形フィルター”と言うことにする。はしご形フィルターの設計は、K.K. Lain 他著の“GPS のための薄膜バルク弾性波フィルター”（Lain）、IEEE超音波シンポジウム、1992、pp.471476 に記載されている。この著作に記載されているように、BAW はしご形フィルターは、１つ以上のBAW 共振器をフィルター内部で直列に接続し、かつ、１つ以上のBAW 共振器をフィルター内部で分路接続するように典型的に構成される。２つのBAW 共振器42と43を含む典型的なBAW はしご形フィルター41を図１６に示す。２つの直列接続BAW 共振器43と45、および２つの分路接続した共振器42と46を含むもう一つの典型的な（単一)BAWはしご形フィルター44を図１８に示す。BAW はしご形フィルター44の等価回路を図２０に示す。さらにもう一つの典型的なBAW はしご形フィルター47を図２１に示す。このフィルター47は、“バランスのとれた”トポロジイを持っていて、図１８のフィルター44に類似しているが、BAW 共振器48とBAW 共振器49も含まれる。このフィルター47の等価回路を図２２に示す。
【０００６】
BAW はしご形フィルターは、直列に接続した共振器（“直列共振器”ともいう）が、それぞれのフィルターの所望の（すなわち、“設計”）中心周波数にほぼ等しいかその近辺の周波数で直列共振を産み出すように典型的には設計される。同様に、BAW はしご形フィルターは、分路接続した共振器（“分路共振器”あるいは“並列共振器”ともいう）が、それぞれのフィルターの所望の中心周波数にほぼ等しいかその近辺の周波数で並列共振を産み出すように設計される。
【０００７】
BAW はしご形フィルターは、例えば、BAW 共振器の圧電層を形成するために使用する材料の種類やBAW 共振器の積層帯(layer stack）のそれぞれの厚さの関数である帯域幅を持つ通過帯域を産み出す。典型的には、BAW はしご形フィルターの直列接続BAW 共振器は、フィルターの分路接続した共振器よりもっと薄い積層帯を持つように製造される。その結果として、直列接続BAW 共振器が産み出す直列および並列共振は、分路接続したBAW 共振器が産み出す直列および並列共振周波数よりいくぶん高い周波数で生じる。（もっとも、直列に接続した各々のBAW 共振器の直列共振は、周波数スペクトル上の所望のフィルター中心周波数近辺の周波数でそれでも生じるのであるが）。BAW はしご形フィルターにおいて、直列接続BAW 共振器が産み出す並列共振のために、フィルターの通過帯域の上部エッジすなわちスカートの上方にフィルターはノッチを示す。分路接続したBAW 共振器が産み出す直列共振のために、フィルターの通過帯域の下部エッジの下方にフィルターはノッチを示す。これらのノッチは直列接続および分路接続のBAW 共振器の音響損失および電気的損失によって画定される“深さ”を有する（すなわち、これらのノッチは分路および直列BAW 共振器のＱファクターによって画定される）。
【０００８】
直列接続および分路接続のBAW 共振器の積層帯の厚さの差がデバイスの製造中に生じる可能性がある。例えば、BAW 共振器に１乃至それ以上の膜層を含む場合、共振器製造中に適切な材料と厚さからなる付加層を分路接続デバイスの膜層に付加することがあり、そのため、デバイスの完成後に分路接続デバイスに直列接続共振器より厚い積層帯が生じる。もう一つの例として、分路共振器より薄い圧電層を持つように直列共振器を製造することは可能であり、かつ／または、上部電極層の成膜後に直列共振器の上部電極の厚さを適切な技術を用いて量を選択して減らすことも可能である。これらのステップにはマスキング層の使用を必要とする。
【０００９】
BAW はしご形フィルターの性能は、図７に示すBAW 共振器の素子等価回路から見るとさらに良く理解できる。個々のBAW 共振器の直列共振は等価インダクタンス(Lm)および等価キャパシタンス(Cm)によって生じる。BAW 共振器の直列共振周波数では、BAW 共振器のインピーダンスは低い（すなわち、デバイスにまったく損失がない理想的な場合、BAW 共振器は分路のように機能する）。この直列共振周波数より低い周波数では、BAW 共振器のインピーダンスは容量性を持つ。BAW 共振器の直列共振周波数より高く、デバイスの並列共振周波数（並列共振は等価キャパシタンス(Co)から生じる）より低い周波数では、BAW 共振器のインピーダンスは誘導性がある。また、BAW 共振器の並列共振周波数より高い周波数では、デバイスのインピーダンスは再び容量性を持ち、デバイスの並列共振周波数では、BAW 共振器のインピーダンスは高くなる（すなわち、理想的な場合、このインピーダンスは無限となり、並列共振周波数ではデバイスは開路に似ている）。
【００１０】
図７に示す等価回路に類似した等価回路を有する２つのBAW 共振器（たとえば分路BAW 共振器と直列BAW 共振器）をBAW はしご形フィルターに用いる典型的な場合、フィルターの最低共振周波数は分路BAW 共振器の直列共振が生じる周波数である。この周波数で、BAW はしご形フィルターの入力部は有効に分路接地され、それによって、BAW はしご形フィルターの周波数応答はフィルターの通過帯域の下方に深いノッチを示す。BAW はしご形フィルターの次にもっとも高い共振周波数は、直列BAW 共振器の直列共振周波数および分路BAW 共振器の並列共振周波数である。これらの共振周波数は、BAW はしご形フィルターの通過帯域周波数の範囲内にあり、周波数スペクトル上のBAW はしご形フィルターの所望の中心周波数に、あるいはその近辺にある。分路BAW 共振器の並列共振周波数では、分路BAW 共振器は開路のように振る舞い、直列BAW 共振器の直列共振周波数では、直列BAW 共振器は分路のように振る舞う（したがって、BAW はしご形フィルターの入出力ポート間で低損失接続を設ける）。その結果として、フィルターの入出力部間でフィルター回路を信号が通過するとき、BAW はしご形フィルターの中心周波数にほぼ等しい周波数を持つ信号がBAW はしご形フィルターの入力部に印可された場合、信号は最少挿入損失を経験する（すなわち、低損失に出会う）。
【００１１】
BAW はしご形フィルターの最高共振周波数は、直列接続BAW 共振器が並列共振を産み出す周波数である。この周波数で、直列BAW 共振器は開路のように振る舞い、分路BAW 共振器はコンデンサーのように振る舞う。その結果として、フィルターの入出力部は、お互いに有効に結合されなくなり、フィルターの周波数応答はフィルターの通過帯域の上方に深いノッチを含む。
【００１２】
同調素子を含まないBAW はしご形フィルターの周波数応答は、深いノッチと、急勾配の傾斜を持つ上部および下部の通過帯域エッジ（すなわちスカート）を典型的に有する。しかし残念ながら、これらの種類のはしご形フィルターは貧弱な阻止域減衰（すなわち、帯域外拒絶）特性を提供する傾向がある。深いノッチ、急勾配の傾斜を持つ通過帯域エッジ、および貧弱な阻止域減衰を示すBAW 梯子状フィルター（これには４つのBAW 共振器が含まれ同調素子は含まれていない）の測定周波数応答の一例を図２３に示す。
【００１３】
もう一つの典型的な周波数応答を図１７に示す。これは図１６のBAW はしご形フィルター41の周波数応答を表わしたものである。BAW はしご形フィルター41は図１７の周波数応答を産み出すものであるが、その前提として、1)共振器43と42が以下のそれぞれの表１と表２にリストされている層を含むこと、2)共振器43と42の層が厚さを持ち、それぞれの表１と表２にリストされている材料を含むこと、3)フィルター41が50オーム端子間で接続されていること、4)フィルター41が同調素子を含まないことを仮定している。
【００１４】
【表１】
0004068218.tif 000002
【００１５】
表１および表２を見て解るように、BAW 共振器42には２つの膜層が含まれるが、BAW 共振器43には、たった１つの膜層しか含まれていない。上述したように、共振器42に２つの膜層を用いることによって、共振器42によって産み出された共振周波数が、直列接続共振器43によって産み出された共振周波数よりも低くなるようにすることができる。
【００１６】
追加のBAW 共振器をフィルターに含めるか、かつ／またはフィルターを構成することによって、BAW はしご形フィルターが与える阻止域減衰のレベルを増加することができる。その結果、フィルターの直列接続BAW 共振器の面積に対するフィルターの並列接続BAW 共振器の面積比が大きくなる。（フィルター41より多い数の共振器を含む）フィルター44の典型的な“模擬”周波数応答を図１９に示す。これには、前提として、1)共振器43と45は表１にリストされている厚さと材料を持つ層を含むこと、2)共振器42と46は表２にリストされている厚さと材料を持つ層を含むこと、3)フィルター44は同調素子を含まないことを仮定している。
【００１７】
図１７と図１９を見て解るように、帯域外周波数でフィルター44が与える減衰の程度は、２つのBAW 共振器しか含まないフィルター41が与える減衰レベルに対していくぶん改善される。しかし残念ながら、フィルターに追加のBAW 共振器を用いることによりフィルター全体のサイズが大きくなり、そのためフィルターの挿入損失のレベルが予定外に大きくなりかねない。直列共振器より大きな面積を持つようにフィルターの並列接続BAW 共振器を製造する場合にもこれはあてはまる。さらに、たとえフィルターの通過帯域応答を改善するための企てを対策として講じたとしても、フィルターが与える阻止域減衰のレベルはある種の適用例については不十分である場合もある。
【００１８】
図１７と図１９に示すように、それぞれのフィルター41と44の通過帯域の中心周波数は周波数スペクトル上の約947.5MHzのところに位置している。フィルター41と44の各々によって産み出された最少通過帯域の帯域幅はおよそ25MHz である。当業者であれば解るようにこれらの周波数応答特性は受信機に用いるフィルターに要求されるものである。
【００１９】
通過帯域フィルターに１つ以上のSCF デバイスを用いることは知られている。通過帯域フィルターにSCF デバイスを用いる利点は、典型的なBAW はしご形フィルターの阻止域減衰特性と比べてより良い阻止域減衰特性がこれらのフィルターによって通常得られることである。SCF の典型的な集中素子等価回路を図１４に示す。この等価回路には、等価インダクタンス(2Lm）、等価キャパシタンス(Cm/2)、等価抵抗(2R)、および寄生キャパシタンス(Co)が含まれる。図１４を見て解るように、SCF とは、接地接続した並列キャパシタンス(Co)を持つLC共振器であると考えることができる。
【００２０】
上記のBAW はしご形フィルターに見られるように、主としてSCF デバイスから構成されるフィルターにはいくつかの欠点がある。一つの欠点として、SCF は、深いノッチや急勾配の傾斜を持つ通過帯域エッジのような所望の特性を示さない周波数応答を通常産み出すということが挙げられる。この欠点は図１５に見ることができる。この図はSCF の典型的な周波数応答を示している。主として１つ以上のSCF 構成部品から構成されるフィルターの周波数応答は、米国特許5,382,930 号に記載されているように、それぞれのSCF 構造の間に誘導子を接続することによってある程度改善することができる。しかしながら、残念なことに、これらの誘導子を付加するとフィルターの全体サイズと複雑さが加わることになる。誘導子での損失に起因するフィルターの挿入損失レベルも増加する可能性がある。これらの種類のフィルターに関連するもう一つの欠点は、フィルターの通過帯域の帯域幅を制御することが困難になる可能性があることである。
【００２１】
以上の説明から、BAW はしご形フィルターと積層型結晶フィルターの双方を備えた、所望の周波数応答特性を産み出すことのできるフィルターを提供することが望まれていることが理解できよう。すなわち、深いノッチと急勾配の傾斜を持つ上部および下部の通過帯域エッジを持つ周波数応答を示し、かつ積層型結晶フィルターによって通常産み出されるレベルに類似した阻止域減衰レベルも産み出すフィルターを提供することが望まれている。フィルターのサイズが小さく、かつ同調素子を使用せずにフィルターが所望の周波数応答特性を示すことができることも望まれている。
【００２２】
本発明のもう一つの関心事は二重フィルターに関するものである。二重フィルター（“送受切換え器”ともいう）は従来トランシーバーにおいて３ポートデバイスとして用いられ、トランシーバーの受信機(RX)と送信機(TX)部分を互いに分離して、トランシーバーのRX部分とTX部分のそれぞれに対する周波数選択度を与えるものである。二重フィルターには、アンテナを介して信号がトランシーバーから発信される前にトランシーバーのTX部分が出力する信号を濾波するための帯域阻止フィルターが典型的に含まれる。帯域阻止フィルターは、フィルターの阻止域の範囲内にある周波数を持つ信号を減衰するものであり、トランシーバーの受信帯域と同じ周波数が通常含まれる。二重フィルターには、トランシーバーのRX部分に信号が届く前にアンテナが受信する信号を濾波する通過帯域フィルターも典型的に含まれる。
【００２３】
【発明が解決しようとする課題】
従来型の送受切換え器にはいくつかの欠点がある。例えば、従来型のタイプの送受切換え器、すなわちセラミック送受切換え器は、移動電話トランシーバーによく用いられるが、一般にサイズが好ましくないほど大きい。また、移動電話で用いられる従来型の送受切換え器のなかには表面弾性波(SAW）デバイスを含むものもあるが、GSM 送信機でよく用いるようなレベルの一定の大RF電力レベルでは残念ながら作動しない。したがって、これらの問題を克服する送受切換え器を提供することが望ましいということが理解できるであろう。
【００２４】
個々のBAW はしご形フィルターおよび個々のSCF デバイスによって提供することのできる周波数反応特性に対する改善した周波数応答特性を提供するフィルターを提供することが本発明の目的である。
【００２５】
本発明のもう一つの目的は、深いノッチおよび急勾配の傾斜を持つ上部並びに下部通過帯域エッジを持つ周波数応答を示し、かつ、帯域外周波数で高レベルの高減衰も提供する帯域通過フィルターを提供することである。
【００２６】
本発明のもう一つの目的は、改善した二重フィルターを提供することである。
【００２７】
本発明のさらなる目的と利点は、図面と以下の説明を考慮すれば明らかになるであろう。
【００２８】
【課題を解決するための手段】
バルク弾性波共振器−積層型結晶フィルター(BAWR-SCF)デバイスまたは回路によって上述のおよび他の諸問題を克服し、本発明の目的を実現する。本発明の一つの実施例に従って、BAWR-SCF回路は、４つのポート、該ポートの第１と第２ポートとの間で接続した第１導線、該ポートの第３と第４ポートとの間で接続した第２導線とを有する。このBAWR-SCF回路はまた、はしご形配置で接続する第１“直列”BAW 共振器および第２“分路”BAW 共振器を有し、さらに、積層型(Stacked）結晶フィルター(SCF）を含むものである。本発明のこの実施例に従って、第１BAW 共振器はBAWR-SCF回路の第１ポートとSCF の第１端子との間で第１導線に直列に接続する。第２BAW 共振器は、第１BAW 共振器と第１ポートとの間で第１導線に連結した第１端子を含み、また、第２導線に接続する第２端子を含む。SCF は、第１BAW 共振器と第２ポートとの間で第１導線に接続する第１および第２端子を含み、また、第２導線の接続点に接続する第３端子を含む。この第２導線は使用中は接地接続していることが望ましい。
【００２９】
本発明のもう一つの実施例に従って、第２分路BAW 共振器の第１端子がSCF の第１BAW 共振器と第１端子との間で第１導線に連結していることを除いて、上記の回路と類似のBAWR-SCF回路が提供される。
【００３０】
本発明のもう一つの実施例に従って、この実施例では、BAWR-SCF回路が第３BAW 共振器および第４BAW 共振器を有することを除いて、上記の回路に類似のBAWR-SCF回路が提供される。第３BAW 共振器はSCF と第２ポートとの間で第１導線に直列に接続し、第４BAW 共振器は第３BAW 共振器と第２ポートとの間で第１導線に連結した第１端子を持っている。
【００３１】
本発明のさらなる実施例に従って上記の回路に類似のBAWR-SCF回路が提供される。しかしながら、本発明のこの実施例においては、第２分路BAW 共振器の第１端子は、SCF の第１BAW 共振器と第１端子との間で第１導線に連結し、かつ、第４BAW 共振器の第１端子は、SCF と第３BAW 共振器との間で第１導線に連結する。
【００３２】
本発明のさらにもう一つの実施例では、“バランスのとれた”トポロジイを持つBAWR-SCF回路が提供される。本発明のこの実施例によるBAWR-SCF回路には、上記の回路に類似した、第１および第２BAW 共振器、第１および第２導線、４つのポート、および１つのSCF が含まれる。第１BAW 共振器は、BAWR-SCF回路のポートのうちの第１ポートとSCF の第１端子との間で第１導線に直列に接続する。第２BAW 共振器には、第１BAW 共振器と第１ポートとの間で第１導線に連結した第１端子が含まれ、また、第２導線に接続した第２端子も含まれる。SCF には、第１BAW 共振器とポートのうちの第２ポートとの間で第１導線に接続した第１および第２端子が含まれ、また、接続点に接続した第３端子も含まれる。この第３端子は使用中は接地接続していることが望ましい。このBAWR-SCF回路は、また、第３BAW 共振器と第４BAW 共振器とからも構成される。第３BAW 共振器は、SCF と第２ポートとの間で第１導線に直列に接続する。第４BAW 共振器は、第３BAW 共振器と第２ポートとの間で第１導線に連結した第１端子を持っており、かつ、第２導線に接続した第２端子を持っている。このバランスのとれたBAWR-SCF回路には、第２導線に直列に接続し、かつ、ポートのうちの第３ポートに連結した第１端子を持つ第５BAW 共振器も含まれる。このバランスのとれたBAWR-SCF回路は、さらに、第２導線に直列に接続し、かつ、ポートのうちの第４ポートに連結した第１端子を含む第６BAW 共振器を有する。本発明のこの実施例によるBAWR-SCFは、さらに、追加SCF から構成される。このSCF には、第１、第２、および第３端子が含まれる。第１端子は、第５BAW 共振器の第２端子に連結し、第２端子は、第６BAW 共振器の第２端子に連結し、第３端子は接続点に接続する。
【００３３】
本発明によれば、上記BAWR-SCF回路の様々な実施例の一つのような、単一回路内のはしご形トポロジイおよびSCF に接続したBAW 共振器を用いることにより、BAW はしご形フィルターおよび積層型結晶フィルターの双方が提供する所望の特性を与えることが可能となる。上記BAWR-SCF回路の様々な実施例の各々は、深いノッチおよび、BAW はしご形フィルターによって典型的に産み出される通過帯域エッジに類似した急勾配の傾斜を持つ通過帯域エッジを持つ周波数応答を示し、また、積層型結晶フィルターによって典型的に産み出される阻止域減衰特性に類似した阻止域減衰特性をも産み出す。本発明のBAWR-SCF回路は、例えば、個々のBAW はしご形フィルターあるいは個々のSCF デバイスによって示すことができる周波数応答に対して全般的に改善した周波数応答を提供するものである。
【００３４】
本発明のBAWR-SCFデバイスの各々において、BAW 共振器のうちの“直列接続”したBAW 共振器は、類似の厚さをもつ積層帯を含むことが望ましく、また、BAW 共振器のうちの“並列接続”（あるいは“分路接続”）したBAW 共振器は、類似の厚さをもつ積層帯を含むことが望ましい。この直列接続BAW 共振器は、並列接続BAW 共振器に含まれる積層帯より薄い積層帯を含むことが望ましく、これによって、各BAWR-SCFデバイスが、直列接続BAW 共振器の並列共振の周波数で上部ノッチを持ち、また、並列接続BAW 共振器の直列共振の周波数で下部ノッチを持つ周波数応答を産み出すことが可能となる。
【００３５】
もう一つの本発明の態様によれば、所望の（“設計”）BAWR-SCFデバイスの中心周波数で、またはその近辺で各SCF がBAWR-SCF回路の（直列共振を産み出す）基本共振周波数か第２高調波共振周波数のいずれかを産み出すことができる厚さの積層帯を持つように製造することもできる。本発明のBAWR-SCFデバイスは、それぞれのBAWR-SCFデバイスの“設計”中心周波数で、基本共振ではなく第２高調波共振を産み出すように構成することが望ましい。これは、BAWR-SCFデバイスがこの場合製造し易いという理由のためである。
【００３６】
このBAWR-SCF回路には、例えば、一体固定型（すなわち、音響ミラー構造)BAW共振器とSCF を含む適切な種類のBAW 共振器とSCF を含むことができる。BAWR-SCFデバイスに音響ミラーを使用することによって、他の種類の構造のデバイスを使用した場合に比べていくつかの利点が生まれる。一つの利点は、音響ミラーデバイスは他の種類のデバイスに比べて構造的により丈夫であることである。もう一つの利点は、大電力のものに応用された場合、デバイスで損失により発生するすべての熱が、音響ミラーを介して各デバイスの基板へ効率良く伝導するということがある。本発明のBAWR-SCFデバイスで音響ミラーデバイスを使用するさらなる利点として、デバイスで生じ得るすべての不必要な高調波応答を減衰するのに音響ミラーを役立てることができるということがある。
【００３７】
もう一つの本発明の態様によれば、本発明のBAWR-SCFデバイスの各々が、各デバイスの構造中にできるだけ少ないビア(via）を含むように構成されることが望ましい。
【００３８】
もう一つの本発明の態様によれば、トランシーバーで使用される二重フィルター（送受切換え器）が提供される。この二重フィルターは第１“送信”部分と第２“受信”部分とを有することが望ましい。トランシーバー内に送受切換え器が接続している間、アンテナによってトランシーバーから信号が送信される前に、トランシーバーの送信機部分が出力する信号を第１部分が濾波する。送受切換え器の第２部分は、アンテナが受信した信号を濾波し、トランシーバーの受信機部分へ濾波された信号を送る。送受切換え器の第１および第２の各部分はそれぞれのBAWR-SCF回路を有するが、その回路は上記の回路と類似のものであってもよい。送受切換え器の第１部分は、中心周波数ｆc1、周波数ｆN1で下部ノッチ、周波数ｆN2で上部ノッチを持つ通過帯域応答を産み出すように同調することが望ましい。また、送受切換え器の第２部分は、中心周波数ｆc2、周波数ｆN3で下部ノッチ、周波数ｆN4で上部ノッチを持つ通過帯域応答を産み出すように同調することが望ましい。
【００３９】
さらなる本発明の態様によれば、デュアル・モード送受信装置（たとえば、デュアル・モード移動局）で使われるダブル二重フィルターが提供される。このダブル二重フィルターは第１送受切換え器と第２送受切換え器とを有することが望ましい。本発明の好ましい実施例に従って、この第１送受切換え器には第１フィルターと第２フィルターとが含まれる。第１および第２フィルターの各々は送受信装置の送信機部分の出力部に連結したそれぞれの第１の対のポートを持つ。また、第１および第２フィルターの各々にはそれぞれの第２の対のポートも含まれる。第１および第２の各フィルターの第２の対のポートのうちの少なくとも第１のポートは送受信装置の少なくとも１つのアンテナに連結する。第１および第２フィルターは、それぞれ、第１周波数帯域と第２周波数帯域にわたる通過帯域を提供するように同調されるそれぞれのBAWR-SCF回路を有する。
【００４０】
ダブル二重フィルターの第２送受切換え器には第１フィルターと第２フィルターも含むことが望ましい。これらの二重フィルターの各々はそれぞれの第１の対のポートとそれぞれの第２の対のポートとを持つ。各フィルターの第１の対のポートのうちの少なくとも第１のポートは少なくとも１つのアンテナに連結する。フィルターの第２の対のポートは、送受信装置の受信機部分の入力部に連結することが望ましい。第２送受切換え器の第１および第２フィルターは、それぞれ、第３周波数帯域と第４周波数帯域とにわたる通過帯域を提供するように同調されるそれぞれのBAWR-SCF回路を有する。
【００４１】
【発明の実施の形態】
添付の図面を参照して読めば、本発明の上記の特徴および他の特徴が以下の本発明の詳細な説明で明らかになる。
【００４２】
本発明の現在の好ましい実施例を記載する前に、図１〜図６に示すバルク弾性波(BAW）デバイスおよび図８〜図１３に示す積層型結晶フィルター(SCF）について簡潔に言及する。図１〜図６に示すバルク弾性波(BAW）デバイスについては、1996年10月２日出願の、Juha Ella によって発明された、“振幅−位相変調を行うための同調型薄膜バルク弾性波共振器組み入れ装置”という名称の、本出願と共通して出願人に譲渡された同時継続米国特許出願にさらに記載されている。
【００４３】
図１と図２に、膜すなわち橋かけ構造28を持つBAW 共振器20の横断面の側面および平面をそれぞれ示す。BAW 共振器20は、圧電層22、層38b 、保護層38a(たとえばポリイミド）、第１下部電極24、第２上部電極26、膜28、エッチ・ウインドウ40a と40b 、エアーギャップ34、および基板36を有する。圧電層22は、例えば、酸化亜鉛(ZnO）、硫化亜鉛(ZnS）、あるいは窒化アルミニウム(AlN）のような薄膜として製造できるような圧電材料を有する。膜28は、２つの層、すなわち、最上層30および最下層32を有する。しかし、単一の膜層を用いてもよい。最上層30は、例えば、シリコン(Si)、二酸化珪素(Si02)、ポリシリコン(polysi)、あるいは窒化アルミニウム(AlN）から成る。また、最下層32は、例えば、シリコン、二酸化珪素(SiO2)、あるいはひ化ガリウム(GaAs)から成る。層38b もまた、例えば、SiO2あるいはGaAsから成る。下部電極24は、例えば、金(Au)、モリブデン(Mo)、あるいはアルミニウム(Al)から成るものであってもよい。しかしながら、金を用いることが望ましい。というのは、金は、圧電層22の成長中に他の材料よりも大きな利点を生むからである。上部電極26は、例えば、金(Au)、モリブデン(Mo)、あるいはアルミニウム(Al)から成るものであってもよい。しかしながら、アルミニウムを使用することが望ましい。なぜなら、アルミニウムは電気的損失が少ないからである。デバイス20の製造中、層38b と32は単一の層としてデバイス20の基板36上に同時に成膜される。エッチ・ウインドウ40a と40b は、この単一層と層38a を貫いてエッチングを行うことにより形成される（その結果、別個にラベルした層38b と34ができる）。基板36は、例えば、シリコン(Si)、SiO2、GaAs、あるいはガラスのような材料から成る。エッチ・ウインドウ40a と40b の中を通して、基板36の一部分がエッチングされ、膜層が基板36上に成膜されてしまった後エアーギャップ34が形成される。
【００４４】
図３にはBAW 共振器21を示す。BAW 共振器21は図１に例示する共振器に類似しているが、犠牲層39が付加されている。共振器21の製造中、膜28の成膜前に犠牲層39を基板36上に成膜する。共振器層のすべてが形成された後、エッチ・ウインドウ40a と40b の中を通って犠牲層39が取り除かれ、エアーギャップ34が形成される。犠牲層39が取り除かれている間、層32が圧電層22を保護する。
【００４５】
電極24と26にわたって印加される電圧に応答して、共振器20と21の双方に対して圧電層22は振動を生み出す。膜28とエアーギャップ34との間のインターフェースに届いた振動は、このインターフェースによって反射されて戻り膜28の中へ入る。このようにして、エアーギャップ34は、圧電層22が生み出した振動を基板36から分離する。
【００４６】
図４と図５は、もう一つのデバイス、すなわち、一体固定型BAW 共振器23a の横断面の側面と平面とをそれぞれ示す。層38b を備えていないことを除いて、BAW 共振器23a は図１のBAW 共振器20の構造と類似の構造をしている。また、膜28とエアーギャップ34とが音響ミラー70に取り替えられている。この音響ミラー70は、圧電層22が生み出した振動を基板36から音響上分離するものである。しかしながら、デバイス23a が所望の周波数応答特性を与えることを可能にするためにデバイス23a を同調する必要がある場合には、膜すなわち同調層（図示せず）を音響ミラー70と電極24との間に設けることもできることに留意されたい。
【００４７】
音響ミラー70は奇数の層（たとえば３から９の層）を有してもよい。図４に示す音響ミラー70は３つの層、すなわち、最上層70a 、中間層70b 、および最下層70を有する。70a 、70b および70c の各層は、例えば、デバイスの中心周波数でほぼ４分の１に等しい波長の厚さを持つ。最上層70a と最下層70c は、例えば、シリコン(Si)、二酸化珪素（SiO2）、ポリシリコン、アルミニウム(Al)、あるいはポリマーのような低い音響インピーダンスを持つ材料から構成される。また、中間層70b は、例えば、金(Au)、モリブデン(Mo)、あるいはタングステン(W)(タングステンが望ましい）のような高い音響インピーダンスを持つ材料から構成される。連続した層の音響インピーダンス比は基板のインピーダンスを低い値に変えることができるほど大きい。圧電層22が振動すると、それが生み出す振動は、層70a 、70b および70c によって実質的に基板36から分離される。振動がこのように分離されることにより、また、製造中は基板36のエッチングを必要としないために、BAW 共振器23、基板36は、例えば、Si、SiO2、GaAs、ガラス、あるいはセラミック材料（たとえばアルミナ）のような、高低の音響インピーダンスを持つ様々な材料から成るものであってもよい。また、上記の高いインピーダンス絶縁層として、タンタル二酸化物を上述の材料の代わりに用いてもよい。
【００４８】
図６に、もう一つのタイプのBAW 共振器80の横断面を示す。共振器80は、圧電層22、第１下部電極24、第２上部電極26、膜88、およびビア92を持つ基板90を有する。圧電層22、第１および第２電極24と26、および膜88は、例えば、２μｍ〜10μｍの好適な厚さを持つ積層帯(stack）を形成する。また、基板90は例えば、0.３mm〜１mmの厚さを持つことが望ましい。膜88の真下に位置するビア92の部分は、例えば、100 μｍ〜400 μｍの長さを持つことが望ましい。基板90は例えば、SiまたはGaAsを有するものであってもよい。共振器80と上記共振器20とは、これらのデバイスの双方が、各デバイスの圧電層22によって生じる音響的振動を反射する空気インターフェースを用いるという点で同じように機能する。しかしながら、これら共振器20と80との間の主な相違点は各デバイスを製造するために用いられる方法である。たとえば、共振器80の場合、層22、24、26、および88のすべてが形成された後に、基板部分がエッチングされて基板90の下から取り去られビア92が形成される。
【００４９】
上記BAW 共振器の各々は、例えば、スパッタリングや化学的蒸着工程を含む薄膜技術を利用して製造してもよい。BAW 共振器は、例えば、水晶共振子の共振に類似した直列および並列共振を示す。BAW 共振器の共振周波数は、デバイスの層厚により典型的には約0.5GHz〜5GHzの範囲にわたることがある。また、BAW 共振器のインピーダンスレベルはデバイスの横寸法の関数である。
【００５０】
もう一つのタイプ、すなわち積層型結晶フィルター(SCF）のBAW デバイスの様々な実施例を示す図８〜図１３を参照しながら論及する。図８と図９とは、積層型結晶フィルター20' を示す。SCF20'は、層36、32、30、24、22、38a 、38b 、エアーギャップ34、およびエッチ・ウインドウ40a と40b から構成されるが、これらは上記BAW 共振器20の構成と類似している。これらの層に加えて、積層型結晶フィルター20' は、上記BAW 共振器20の電極26に類似した、接地電極として用いる第２中間電極26' も含む。SCF20'はまた、電極26' 上および圧電層22部分上に配置される追加圧電層23も含む。SCF20'はさらに、圧電層23の最上部分上に配置される第３上部電極25を含む。電極25と26' は、BAW 共振器20の電極24および26と類似の材料を有するものでもよい。また、圧電層22と23は、BAW 共振器20の圧電層22と類似の材料を有するものでもよい。また、図８と図９とを見て解るように、保護層38a はSCF20'の他の層の部分を覆うだけでなく、圧電層23と電極25の部分をも覆っている。説明上、SCF20'の圧電層22および23をそれぞれ第１下部圧電層22および第２上部圧電層23とする。
【００５１】
図１０は、犠牲層39を加えた、図８および図９のフィルターと類似した積層型結晶フィルター21' を示す。エアーギャップ（図１０には示されていない）を形成するために、犠牲層39を用いる。犠牲層39が取り除かれる間、層32は圧電層22を保護する。
【００５２】
図４と図５のBAW 共振器23a の層と類似した、層36、70、70a 、70b 、70c 、24、22、および38a を有する一体固定型積層型結晶フィルター23' を図１１に示す。SCF23'はまた、追加の圧電層23、第２中間電極26、および第３上部電極25も含む。電極25および26' は、BAW 共振器23a の電極24および26と類似の材料を有するものでもよく、圧電層22および23は、BAW 共振器23a の圧電層22と類似の材料を有するものでもよい。圧電層23は電極26' と圧電層22の部分上に配置し、また、電極25は、圧電層23の最上面上に配置する。SCF23'の電極26' は接地電極として機能し、音響ミラー70と圧電層22の部分を覆う。保護層38a は、SCF23'の他の部分を覆うだけでなく、層23、25、と26' の部分を覆う。図１２は、電極24、25と26' 、および保護層38a の一部分を含むSCF23'の上層部分を示す。説明上、SCF23'の圧電層22と23は、それぞれ、第１下部圧電層22、および第２上部圧電層23とする。デバイス23' が所望の周波数応答特性を与えることを可能にするためにデバイス23' を同調する必要がある場合には、膜すなわち同調層（図示せず）をデバイス23' の音響ミラー70と電極24との間に設けることもできることに留意されたい。
【００５３】
図１３は、上記BAW 共振器80の構成と類似した、基板90、膜88、第１下部電極24、第１下部圧電層22、およびビア92から成る積層型結晶フィルター80' を示す。これらの構成部品に加えて、SCF80'は、上記と類似の材料を含む第２上部圧電層23、第２中間電極26' 、および第３上部電極25も含む。圧電層22と膜88の部分上に中間電極26' を配置する。中間電極26' と圧電層22の部分上に圧電層23を配置する。また、圧電層23上に第３電極25を配置する。このデバイスの第２電極26' は接地電極として機能する。
【００５４】
図１〜図６のBAW 共振器を製造するために使用するのと同じ基板材料と成膜方法とを用いて、図８〜図１３に示す積層型結晶フィルターの各々を製造することができる。上に参照したようにSCF の等価回路を図１４に示す。また、上述したように、SCF は、等価キャパシタンス(Co)（図１４参照）を持つ２ポートデバイスであり、LC共振回路に似た働きをする。SCF は直列共振を示す。上記のBAW 共振器の場合と同様に、積層型結晶フィルターのインピーダンスレベルは、デバイスの横寸法の関数である。また、上記のBAW 共振器の場合と同様に、各SCF の基本（直列）共振周波数はデバイスの基板上に配置した積層帯の厚さ（たとえば、電極、圧電層、および存在する場合には膜を含む）の関数である。
【００５５】
本発明の一つの態様を次に説明する。上述したように、BAW はしご形フィルターは、深いノッチと急勾配の傾斜を持つ通過帯域エッジを持つ通過帯域を示すことができる。しかし残念ながら、これらのフィルターは、阻止域減衰（たとえば帯域外拒絶）特性については貧弱なものしか示すことができない。また、上記のように、積層型結晶フィルターは、BAW はしご形フィルターが示すことができる阻止域減衰特性より良い阻止域減衰特性を一般に示すことができる。これらの点を考慮して、単一デバイス内にはしご形トポロジイとSCF 中に接続したBAW 共振器とを設けることによって、BAW はしご形フィルターと積層型結晶フィルターとの双方が与える所望の特性を提供できると本発明の発明者は決意した。さらに詳しく言えば、“直列”BAW 共振器、“分路”BAW 共振器、および積層型結晶フィルターから成り、深いノッチおよび急勾配の傾斜を持つ通過帯域エッジを持つ周波数応答を示し、また、積層型結晶フィルターが典型的に与えるレベルと類似の全体的阻止域減衰レベルも与えるフィルターを発明者は開発してきた。本発明のフィルターは、例えば、個々のBAW はしご形フィルターあるいは個々のSCF デバイスによって与えることのできる周波数応答に比べて改善した周波数応答を与える。本発明のフィルターは、バルク弾性波共振器−積層型結晶フィルター(BAWR-SCF)デバイスまたは回路(FBARSCFデバイス）と言い、以下に詳述するように、例えば、はしご形フィルタートポロジイおよびバランスのとれたフィルタートポロジイを含む様々なトポロジイに従って具現化することができる。本発明のBAWR-SCFデバイスのBAW 共振器は、上記の、および図１〜図６に示しているいずれのものに類似していてもよい。また、BAWR-SCFデバイスのSCF は、上記の、および図８〜図１３に示しているいずれのものに類似していてもよい。
【００５６】
本発明のBAWR-SCFデバイスの様々な実施例について説明する前に、これらのデバイスの性能および製造に関する本発明の態様をまず考察する。上述したように、SCF とBAW 共振器は、各デバイスの積層帯の厚さ（たとえば、電極、圧電層、および存在する場合には膜を含む）の関数である共振周波数を示す。上記したように、フィルターの“設計”（すなわち所望の）心周波数にほぼ等しい、あるいはその近辺の周波数で直列共振を産み出すように、また、フィルターの通過帯域の上部エッジの上方にフィルターがノッチを示すようにする並列共振を産み出すように典型的なBAW はしご形フィルターの内部に直列接続BAW 共振器を構成する。また、“設計”フィルターの中心周波数にほぼ等しい、あるいはその近辺の周波数で並列共振を産み出すように、また、フィルターの通過帯域の下部エッジの下方にフィルターがノッチを示すようにする直列共振を産み出すように並列接続BAW 共振器は構成される。BAW はしご形フィルターにおいて、直列接続BAW 共振器は、並列接続共振器よりいくぶん薄い積層帯を含むことが望ましい。これによって、並列接続BAW 共振器の直列共振周波数より高い周波数で直列接続BAW 共振器の並列共振が発生することが可能となる（したがってこれにより上部および下部の通過帯域ノッチを形成することが可能となる）。例えば、並列BAW 共振器に付加層（たとえば膜層）を含めたり、並列BAW 共振器に直列BAW 共振器のそれぞれの層より大きな厚さを持つ層を含めることによって、直列および並列BAW 共振器の積層帯厚の差をつけてもよい。積層厚帯の差を設けるのにどちらの方法を用いるかは、例えば、適用可能な設計要件、用いられる製造技術（たとえば、もっとも簡単なデバイスの製造を可能にする手順が望ましい）などのような、様々な考慮により決定される。本発明によって、BAW はしご形フィルターのBAW 共振器に関するこれらの設計上の態様の各々も、以下に述べるBAWR-SCFデバイスのBAW 共振器と関連して与えられる。すなわち、以下に述べるBAWR-SCFデバイスの各々について、“直列接続”BAW 共振器は、“並列接続”BAW 共振器よりも薄い積層帯を持つことが望ましく、これによって、BAWR-SCFデバイスが、直列接続BAW 共振器の並列共振の周波数で上部ノッチを持ち、また、並列接続BAW 共振器の直列共振の周波数で下部ノッチを持つ周波数応答を産み出すことが可能となる。
【００５７】
各BAWR-SCF回路の各直列接続BAW 共振器は、BAWR-SCF回路に含まれる他の直列接続BAW 共振器（もし存在する場合）の積層帯の厚さに類似した厚さを持つ積層帯を持つことが望ましい。同様に、各BAWR-SCF回路の各並列接続BAW 共振器は、BAWR-SCF回路に含まれる他の並列接続BAW 共振器（もし存在する場合）の積層帯の厚さに類似した厚さを持つ積層帯を持つことが望ましい。所望の周波数応答特性（たとえば所望の中心周波数、通過帯域帯域幅、挿入損失のレベル、帯域外拒絶のレベル、通過帯域リプル振幅、ノッチ深さ、通過帯域エッジスロープなど）を産み出すようにBAW 共振器積層帯の特定の厚さを選択する方法は、適切な技術によるものであればいかなるものであってもよい。それ故、以下に述べるBAWR-SCFデバイスのBAW 共振器の設計に関する態様については、すべてのデバイスに関する以下の説明ではこれ以上記載しない。
【００５８】
もう一つの本発明の態様によれば、BAWR-SCF回路の“設計”中心周波数で、あるいはその近辺で基本（直列）共振周波数もしくは第２高調波（直列）共振周波数のいずれかをSCF が産み出すことができる厚さの積層帯を持つように、各BAWR-SCF回路のSCF を製造することができる。SCF の積層帯厚はそれぞれの場合において異なることが解る。積層帯厚のこの差は、積層帯の圧電層の厚さの差によって設けることが望ましい。もっともこの差は積層帯の残りの層の厚さの差によって与えてもよい。しかしながら、これらの“層の差”のいずれを用いるかは、適用可能な設計要件、各ケースのデバイス製造の相対的容易さ（たとえば、デバイス製造はできるだけ簡単であることが望ましい）などのような様々な考慮により決定してもよい。例えば、デバイス製造の容易さが関心事である場合には、圧電層の“差”によって積層帯厚の“差”を設けることが望ましく、また、各BAWR-SCF回路のSCF デバイスの上部、中間、および下部電極は、BAWR-SCFデバイスのBAW 共振器のそれぞれの電極と類似の厚さを持つことが望ましい。なぜなら、これによって、簡易化したデバイス製造（以下にさらに詳しく説明する）を考慮されるからである。しかしながら、以下にさらに詳しく説明するが、各SCF の電極のうちの少なくとも１つがBAW 共振器の電極とは異なる厚さを持つので、製造工程において起こり得る不完全さのみならず、設計、製造、および／または他の要件によって、SCF デバイスを製造することが現実には必要になることもあるということに留意されたい。また、膜層を含むように直列および分路BAW 共振器を構成する場合、膜層を含むようにSCF も構成することが望ましいということにも留意されたい。（上部および下部通過帯域ノッチを与えるように）分路BAW 共振器が直列BAW 共振器より厚い膜層を含む場合については、用いられる適用可能な設計基準や製造技術（製造工程はできるだけ簡単であることが望ましい）によって、直列あるいは分路BAW 共振器のいずれかの膜に類似した厚さを持つ膜層を含むようにSCF を構成してもよい。さらに、分路BAW 共振器が膜層を含み、かつ直列BAW 共振器は膜層を含まないように構成する場合、例えば、用いられる適用可能な設計基準や製造技術（たとえばデバイス製造はできるだけ簡単であることが望ましい）によって、膜層を含むかあるいは含まないようにSCF を構成することもできる。これらの場合のいずれであれ、上に記載したように、BAWR-SCF回路の“設計”中心周波数で、あるいはその近辺で、基本（直列）共振周波数あるいは第２高調波（直列）共振周波数のいずれかをSCF が産み出すことができる全体的積層帯厚を持つように、各BAWR-SCF回路のSCF を製造する。
【００５９】
SCF の圧電層の厚さとBAWR-SCF回路のBAW 共振器との間の関係は、SCF がBAWR-SCF回路の中心周波数で基本共振あるいは第２高調波共振を産み出すかどうかに関して、図２４〜図２７を見るとさらによく理解できよう。
【００６０】
図２４は、BAW 共振器(A）の層22が(T）の厚さを持ち、SCF(B)の層22と23の各々がそれぞれ(T/2）の厚さを持つ場合について、個々のBAW 共振器(A）の積層帯の圧電層22（便宜上、共振器(A）の他の層は示していない）と個々のSCF(B)の積層帯の圧電層22と23（便宜上、SCF(B)の他の層は示していない）を例示する。図２５は、はしご形フィルターのBAW 共振器がそれぞれ(T）の厚さを持つ圧電層を含むものと仮定した場合のBAW はしご形フィルターの典型的な周波数応答(A')を示す。周波数応答(A')は中心周波数(f1)を持っている。また、図２４の圧電層22と23を持つ個々のSCF(B)は、周波数応答(B')と(f1)の基本共振周波数を産み出す。
【００６１】
図２６は、BAW 共振器(A）の層22およびSCF(B1）の層22と23の各々がそれぞれ(T）の厚さを持つ場合について、個々のBAW 共振器(A）の圧電層22と個々のSCF(B1）の圧電層22と23を例示する。SCF(B1）は、図２７に示すように、周波数(f1)で第２高調波共振を持ち、周波数(f1/2)で基本共振を持つ周波数応答(C')を産み出す。周波数応答(A')の一部分も、図２５に示されており、周波数(f1)に通過帯域が集中している。
【００６２】
それぞれのBAWR-SCFデバイスのほぼ中心周波数でSCF が基本共振ではなく第２高調波共振を産み出すように本発明のBAWR-SCFデバイスを構成することが望ましい。これは、SCF が各デバイスのほぼ中心周波数で第２高調波共振を産み出す場合に、BAWR-SCFデバイスを製造し易いという理由によるものである。例えば、BAWR-SCFデバイスの中心周波数で基本共振を産み出すようにSCF を構成する場合については、それぞれのBAW 共振器およびSCF の下部電極層を含むそれぞれのBAW 共振器およびSCF のそれぞれの積層帯の各々を同時に成膜し形成してもよい。しかしながら、この場合SCF の圧電層がBAW 共振器の圧電層とは異なる厚さを持っているので、BAW 共振器とSCF の圧電層とを同時に成膜することはできない。実際、この場合、BAW 共振器の単一圧電層を成膜する前か後のいずれかに、SCF の上部圧電層をSCF の下部層の上に成膜する必要がある。これは製造工程を複雑にし、マスク製作工程(masking step)の実行効率を必要とすることが解る。
【００６３】
しかしながら、SCF がBAWR-SCF回路のほぼ中心周波数で第２高調波を産み出すように各BAWR-SCFデバイスを製造する場合については、少なくともBAW 共振器の圧電層とSCF の下部圧電層を含むBAW 共振器とSCF のそれぞれの層を製造中に同時に成膜することができる。なぜなら、これらの圧電層は類似の厚さを持っているからである。（本発明のBAWR-SCFデバイスの一つを製造するステップの１例を以下に説明する）。この場合製造はより簡単であることが解る。所望であれば、SCF が、それぞれのBAWR-SCFデバイスのほぼ“設計”中心周波数で、基本および第２高調波共振周波数のほかに、他の高調波共振周波数を示すようにBAWR-SCF回路を製造することもできるということに留意されたい。
【００６４】
この第２高調波共振周波数におけるSCF デバイスの作用について、本発明のBAWR-SCFデバイスの性能と製造に関するもう一つの本発明の態様を今から考察する。上記のように、本発明のBAWR-SCF回路の製造を簡略化するために、BAWR-SCF回路のSCF デバイスの下部、中間、および上部電極がそれぞれのBAWR-SCF回路のBAW 共振器のそれぞれの電極と類似の厚さを持つことが望ましい。SCF は３つの電極層を含むが、一方BAW 共振器はたった２つの電極層しか含まず、例えばほぼ200nm の厚さを持つことのできる追加のSCF 電極層は、通常、受け入れられないほど大きな周波数の差（たとえばBAWR-SCFデバイスの性能に望ましくない影響を与える可能性のある差）でBAWR-SCF回路の所望の中心周波数とは異なる共振周波数をSCF に産み出させない。しかしながら、上に記載したように、現実には、適用可能な設計／製造基準および／または他の要件（たとえばSCF の電極の１つの全体的厚さに対する製造上の限界）を満たすために、SCF デバイスの電極の１つ以上がBAW 共振器電極とは実質的に異なる厚さを持つようにSCF デバイスを製造する必要がある場合もある。また、製造工程において起こり得る不完全さのために、ある程度まで“設計”厚さとは異なる厚さを１つ以上の積層帯に持たせるようにする場合もある。これらの不完全さおよび／または厚さの差のために、それぞれのBAWR-SCF回路の中心周波数から、受け入れられないほど大きな周波数の差だけ相殺される第２高調波周波数をSCF に産み出させることもあり得るので、その積層帯厚が“最適化”され、正確な共振周波数を与えることが可能となるように、それぞれのSCF を製造することによって、この周波数の差を“補償する”ことが必要な場合もある。このような場合、他のSCF 積層帯（たとえば、圧電層）の厚さの最適化によってではなく、SCF の中間電極または上部電極の厚さの最適化によってこの“補償”を与えることが望ましい。その理由は、この推奨例の場合、BAW 共振器のそれぞれの圧電層およびSCF のそれぞれの下部圧電層はもちろん、BAW 共振器とSCF のそれぞれの下部電極の各々を同時に成膜できるからである（それらが類似の厚さを持っているため）。一方、中間電極と上部電極以外の層が“最適化”されたりすれば、製造はもっと困難になるであろう（なぜならその最適化された層は、BAWR-SCF回路のBAW 共振器の同じそれぞれの層とは異なる厚さを持つ傾向があるからである）。また、精確な厚さを持つように簡単に製造できる材料を一般に含む電極層とは異なり、一般の圧電材料は、精確な厚さになるように製造することは困難な場合がある。さらに、異なる厚さを持たず、圧電層の双方が類似の厚さを持っている（すなわち、成膜持続時間と工程パラメータがこの場合類似している）場合には、その製造工程は一般にもっと容易になる。
【００６５】
SCF が所望の共振周波数を産み出せるように“最適化”されて選択される層の精確な厚さは、いずれかの適切な既知技術に従って選択することができる。上部電極と中間電極のいずれを最適化するかは、例えば、用いる製造方法や設備の精確さの程度、および電極に使用する材料の種類を含む様々な考慮により決定してもよい。SCF の上部電極の厚さが最適化され、SCF の中間電極と下部電極がBAW 共振器電極の厚さに類似した厚さを持つように構成されている場合については、各SCF の各BAW 共振器の最上部電極および中間電極を含め、BAW 共振器とSCF のそれぞれの積層帯を同時に製造することができる。
【００６６】
SCF が所望の共振周波数を産み出すことを可能にするために、場合によっては、電極層を除いた他のSCF 積層帯の厚さを最適化する必要がある場合もあることに留意されたい。例えば、適用可能な設計基準によって、SCF の電極をBAW 共振器電極の厚さに対して非常に厚くすることが要求され、これによって、所望のBAWR-SCF回路中心周波数から、受け入れられないほど大きな周波数の差だけ相殺される第２高調波周波数をSCF に産み出させることになると仮定すれば、SCF が所望の共振周波数を与えることができるように、圧電層および／または膜層の一つの厚さを最適化する（たとえば減少させる）ことができる。
【００６７】
以下に述べるBAWR-SCF回路をモノリシック集積回路として製造することができる。あるいは、別個のそれぞれのウェーハ上に形成されるBAW 共振器とSCF 構成部品を含むようにこのBAWR-SCF回路を製造することもできる。また、上述したように、以下に述べるBAWR-SCF回路には、図１〜図６に示す上記の様々な種類のBAW 共振器のいずれをも、また、図８〜図１３に示す上記の様々な種類のSCF のいずれをも含むことができる。例えば、各BAW 共振器とSCF は、図１のBAW 共振器20や図８のSCF20'のような“橋かけ”構造（すなわち、１つ以上の膜層）を含むことができる。また、例えば、各BAW 共振器とSCF をそれぞれ、図４と図１１に示すデバイスに類似した一体固定型デバイス（音響ミラーを含むデバイス）にすることもできる。音響ミラーデバイスを用いる場合には、上述のように分路BAW 共振器がBAWR-SCF回路の通過帯域の下方にノッチを生むことができるように、それぞれのBAWR-SCF回路の分路BAW 共振器は、最上音響ミラー層と下部電極層との間に膜層を含むことが望ましい。
【００６８】
BAWR-SCF回路に音響ミラーデバイスを使用することにより、例えば、BAWR-SCF回路に橋かけ構造を含むデバイスのような他の種類のデバイスを使用した場合に比べると、いくつかの利点が生じる。一つの利点として、音響ミラーデバイスのほうが、他の種類のデバイスよりも構造的により丈夫であるという点がある。もう一つの利点は、大電力のものに応用された場合、デバイスにおいて損失により発生するすべての熱を、音響ミラーを介して各デバイスの基板へ効率良く伝導できるということがある。
【００６９】
本発明のBAWR-SCFデバイスで音響ミラーデバイスを使用するさらなる利点として、BAWR-SCFデバイス内部で生じ得る高調波応答を減衰するのに音響ミラーを役立てることができるということがある。このことは、以下の例を見ればさらによく理解できる。この例では、以下に述べるBAWR-SCFデバイスにおいて、各SCF の圧電層は、それぞれのBAW 共振器の個々の圧電層の厚さに等しい厚さをそれぞれ持っていると仮定されている。また、その結果、各SCF はBAWR-SCFデバイスの中心周波数で第２高調波共振を示すと仮定されている。また、BAWR-SCFデバイスのBAW 共振器とSCF は音響ミラー層を含み、かつ、各音響ミラー層はそれぞれのBAWR-SCFデバイスの中心周波数で４分の１波長（たとえばλ/4）の厚さを持つと仮定されている。この場合、各SCF は、BAWR-SCFデバイスの中心周波数の２分の１にほぼ等しい周波数で基本共振を示し、したがって、この周波数でスプリアスレスポンスを引き起こすこともある。SCF の基本共振周波数で、それぞれの音響ミラー層の厚さはλ/8である。当業者であればお解りのように、この周波数では、音響ミラーの最上層とSCF の下部電極との間のインターフェースによってSCF の底部圧電層へ向かって逆反射される音響エネルギーの量は小さい。その結果として、その基本共振周波数でのSCF のスプリアスレスポンスは減衰される。BAWR-SCF回路が、音響ミラー構造の代わりに“橋かけ”タイプの構造を含む場合には、SCF の基本共振周波数で生じることがあるすべてのスプリアスレスポンスを減衰するために、外部整合回路を用いてもよい。ただし、少なくとも若干の減衰はBAWR-SCFデバイスのBAW 共振器によっても与えられる。
【００７０】
もう一つの例として、SCF の各圧電層が、BAW 共振器の各個々の圧電層の厚さの２分の１に等しい厚さを持つことが仮定されている。また、その結果、SCF がBAWR-SCF回路の中心周波数で基本共振を示すことが仮定されている。この場合、BAWR-SCF回路のSCF とBAW 共振器の高調波共振がスプリアスレスポンスを引き起こすことがある。ただし、BAWR-SCF回路の中心周波数より低い周波数ではスプリアスレスポンスが生じることはあり得ない。例えば、SCF とBAW 共振器の第２高調波共振周波数でスプリアスレスポンスが生じることがある。SCF の第２高調波共振周波数でSCF の音響ミラー層はλ／２に等しい厚さを持ち、最上音響ミラー層と下部電極との間のインターフェースでデバイスの基板のインピーダンス変換は生じない。その結果として、このインターフェースによって音響エネルギーが、基板から逆方向に圧電層の方へ反射されることはないが、その代わりに基板へ伝播される。これによってSCF のスプリアスレスポンスはその第２高調波共振周波数で減衰する。
【００７１】
本発明のBAWR-SCFデバイスの製造に関してもう一つ考慮しなければならない点を以下説明する。BAW 構成部品を含む薄膜デバイス（たとえばBAW 共振器あるいはSCF)は１つ以上のビアを含むことがよくある。例えば、デバイスのもう一つの共振器の上部電極、外部回路（たとえばワイヤー基板に連結したボンディング・ワイヤー）、あるいはデバイスの導体パッドまたは端子（接続点としても言及した）のようなもう一つの構成部品に、１つのBAW 構成部品の下部電極または中間電極を電気的に連結することを可能にするために導電材料が含まれるように、これらのビアのうちの少なくとも１つを用いることができる。もし、BAW 構成部品がその上部電極を介して、または、その下部電極を介してお互いに連結していれば、あるいは、BAW 構成部品が構成部品の上部電極を介して、例えば、外部回路や導体パッドに連結している場合には、これらのビアを設ける必要がない場合もある。
【００７２】
ビアは、フィルター内部の直列抵抗を増加させることがあり、また、フィルター内部で場所をとることがあるので、フィルターに含まれるビアの数はできるだけ少ないことが望ましい。それゆえに、フィルターには、BAW 構成部品の下部電極と中間電極との間、BAW 構成部品の下部電極と上部電極との間、BAW 構成部品の中間電極と上部電極との間、およびBAW 構成部品の下部または中間電極およびフィルター導体パッドまたは外部回路との間に最少の数の接続部を含むことも望ましい。
【００７３】
１例として、図２８に、図１８に示すものと類似の、BAW はしご形フィルター44a の回路図を示す。図２８において、BAW 共振器43の上部電極(UE)をフィルター44a の入力接続点(In)に連結し、BAW 共振器45と46の上部電極(UE)をフィルター44a の出力接続点(Out）に連結し、また、BAW 共振器46の下部電極(LE)を通常接地接続点(GND）に連結するのと同様の方法で、共振器42、43、45、および46をフィルター44a の内部に接続する。このように、フィルター44a の構造において、BAW 共振器46の下部電極(LE)と接地接続点(GND）との間に単一のビアを設けることが必要である。このビアは、図２８の回路図においてラベル“Ｖ”で表されている。残りの共振器42、43、45、46の残りの電極(LE)と(UE)との間の連係線も図２８に示されている。
【００７４】
もう一つの例として、図２９に関して、図２８のフィルター44a に類似した、BAW はしご形フィルター44b の回路図を示す。しかしながら、フィルター44b では、フィルター44に、BAW 共振器43の下部電極(LE)を入力接続点(In)に連結し、BAW 共振器42の下部電極(LE)を接地接続点(GND) に連結し、そしてBAW 共振器45と46の下部電極(LE)を出力接続点(Out）に連結するように、BAW フィルター42、43、45、46は配置されている。この配置では、３つのビアV1、V2、V3をフィルター構造内に設ける必要がある。フィルター44a のトポロジイの方がフィルター44b のトポロジイより望ましいことが解る。なぜなら、フィルター44a はフィルター44b よりも少数のビアを含むからである。
【００７５】
さらなる例として、図３０は、図２１のバランスのとれたフィルター47に類似のバランスのとれたフィルター47a を示す。この例では、BAW 共振器43の上部電極(UE)を入力接続点(In1）に連結し、BAW 共振器48の上部電極(UE)を入力接続点(In2）に連結し、BAW 共振器46と49の上部電極(UE)を出力接続点(Out2)に連結し、そしてBAW 共振器45の上部電極(UE)とBAW 共振器46の下部電極(LE)を出力接続点(Out）に連結するように、BAW 共振器42、43、45、46、48、49をフィルター47a の内部で接続する。この配置では、ただ２つのビア、すなわちビアV1とビアV2だけをフィルター47に設けることが必要である。
【００７６】
以下に述べるBAWR-SCFデバイスの様々な実施例において、各デバイスの構造に最も少ない数のビアが存在することができるように、これらのデバイスのBAW 共振器とSCF を配置することが望ましい。
【００７７】
本発明のBAWR-SCFデバイスの様々な実施例を以下説明する。図３３については、本発明によって構成されるBAWR-SCFデバイスの基本トポロジイを持つ回路の概略図が示されている。この回路、すなわち、BAWR-SCF回路（またはデバイス）１は、（“分路”）BAW 共振器２、（“直列”） BAW共振器３、および積層型結晶フィルター４を有する。BAWR-SCFデバイス１は４ポートデバイスであることが望ましく、ポート（すなわち接続点）(P1)と(P2)とポート(01)と(02)を含むことが望ましい。ポート(P1)と(P2)は、例えば50オームポートであり、ポート(01)と(02)もまた、例えば、50オームポートである。便宜上、SCF4の上部電極25、下部電極24、および中間電極26' とともに、BAW 共振器２と３の上部電極26、下部電極24、および圧電層22のみを、図３３の回路図に示す。
【００７８】
本発明の好ましい実施例において、BAW 共振器２の電極26と24は、それぞれ、デバイス１の接続点(I) と接続点(G1)に接続している（接続点(G1)は使用中接地接続していることが望ましい）。BAW 共振器３の上部電極26もまた、接続点(I) に連結する。BAW 共振器３の下部電極24は、SCF4の下部電極24に連結する。SCF4の中間電極26' は接続点(G2)に連結する（接続点(G2)も使用中接地接続していることが望ましい）。また、SCF4の上部電極25は接続点(01)に連結する。BAW 共振器２の下部電極24が接地接続点(G1)に連結しているので、デバイス１の構造にはビアを設ける。このビアはラベル“V"で図３３に表わされている。説明上、BAW 共振器２とBAW 共振器３とをまとめて“Ｌセグメント５”と呼ぶことにする。
【００７９】
図３１と図３２を見ることによりBAWR-SCFデバイス１におけるビア(V）の精確な位置に対する理解をさらにより良く得ることができよう。図３１と図３２は、BAWR-SCF回路１のBAW 共振器２の典型的な構造の横断面を示すものである。図３１と図３２を見て解るように、この例のBAW 共振器２は、橋かけ構造を持ち、図１のBAW 共振器20と類似した層を含む。図３２にビア(V）が示され、ビア(V）の内部には、共振器構造の下部電極24をBAWR-SCFデバイス１の接続点(G1)（図３１乃至３２には示されていない）に連結する電極101 が示されている。
【００８０】
再度図３３を参照すると、上記の説明によれば、（直列）BAW 共振器３によって産み出される直列および並列共振が、BAW 共振器２によって産み出される直列および並列共振周波数よりいくぶん高い周波数で発生するように、（直列)BAW共振器３はBAW 共振器２より薄い積層帯を持つことが望ましい。また、上記の説明によれば、BAW 共振器３によって産み出される並列共振のために、デバイス１は、デバイスの通過帯域の上部エッジの上方にノッチを示すことになる。また、BAW 共振器２によって産み出される直列共振のために、デバイス１は、デバイスの通過帯域の下部エッジの下方にノッチを示すことになる。また、BAW 共振器３の直列共振とBAW 共振器２の並列共振とはBAWR-SCF回路１の中心周波数近辺で発生し、この中心周波数はまたＬセグメント５の中心周波数でもある。さらに、上記の説明によれば、デバイス１のほぼ中心周波数で（すなわち、Ｌセグメント５のほぼ中心周波数で)SCF４が第２高調波共振を示すように、デバイス2 、3 、4 を構成することが望ましい。
【００８１】
図３４は、1)ほぼ25MHz の帯域幅と約947.5MHzの中心周波数を持つ通過帯域を産み出すようにデバイス１が構成されていて、2)デバイス１のポート(P1)と(P2)が50オームポートであり、3)デバイス１のポート(O1)と(O2)が50オームポートであり、4)個々のBAW 共振器２と３およびSCF4が、それぞれ、表３、表４、表５に示されている厚さを持つ層を含む典型的な場合のBAWR-SCF回路１の周波数応答を示す。これらの表に示されている典型的なサイズを見て解るようにSCF4の下部および上部圧電層22と23の各々は、BAW 共振器２と３のそれぞれの圧電層22の厚さに等しい厚さを持っている。また、SCF4の中間電極（接地電極)26'は520nm の厚さを持っている。これらの厚さを持つことにより、SCF4はBAWR-SCF回路１の中心周波数で第２高調波周波数を示す。このことは図３８と図３９を見ることによりさらによく理解できる。図３８はSCF4の周波数応答(FR)のみを示す。表５に示されている層のサイズを持つことにより、SCF4は、ほぼ511MHzで基本共振を、またほぼ947.5MHzで第２高調波共振を産み出す。図３９に、BAW 共振器２と３のはしご形配置（Ｌセグメント５）の周波数応答(FR1）が、SCF4の周波数応答(FR)の上に重ねて示されている。図３９を見て解るように、SCF4の共振周波数は、BAW 共振器２と３のはしご形配置（Ｌセグメント５）の中心周波数に類似している。
【００８２】
【表２】
0004068218.tif 000003
【００８３】
図３４で、通過帯域の上部エッジの上方に位置するノッチ(N1)および通過帯域の下部エッジの下方に位置するノッチ(N2)を示す。ノッチ(N1)はBAW 共振器３の並列共振によって生じ、ノッチ(N2)はBAW 共振器２の直列共振によって生じる。
【００８４】
BAWR-SCFデバイス１は、例えば、図１６の個々のはしご形フィルター41（このフィルター41はBAWR-SCFデバイス１とは異なり、SCF4を含まない）、あるいは個々のSCF によって産み出される周波数応答より改善された周波数応答を示す。このことは図３５を見て理解できる。この図３５は、図１６のフィルター41の周波数応答41' と個々のSCF4の周波数応答4a' とに重ね合わせたBAWR-SCF回路１の周波数応答を示す。図３５を見て解るように、BAWR-SCF回路１のBAW 共振器２と３は、周波数応答1'が急勾配の傾斜を持つ上部および下部の通過帯域エッジと通過帯域の上方および下方に深いノッチとを持つことを可能にする。また、SCF4は、デバイスが、例えば、図１６のはしご形フィルター41によって産み出される阻止域減衰より大きな阻止域減衰（たとえば帯域外拒絶）を示すことを可能にする。
【００８５】
関心を持つ適用例の要件によって、ポート(P1)と(P2)と(01)と(02)の対のいずれかをBAWR-SCFデバイス１の入力ポートまたは出力ポートとして用いることができるということに留意されたい。なぜなら、ポート(P1)と(P2)からポート(01)と(02)への方向にも、あるいはポート(01)と(02)からポート(P1)と(P2)への方向のいずれへも、BAWR-SCFデバイス１の内部でのエネルギーの伝送を行うことができるからである。エネルギーをBAWR-SCFデバイス１の内部で、両方向へ伝送することができるので、デバイス１はそれぞれの場合に同様に機能し、それぞれの場合に（上記の）同じ性能特性を産み出す。
【００８６】
本発明の好ましい実施例に従って、BAWR-SCFデバイス１は単一のウェーハ上に構成されており、表３、表４、表５にリストされている層を含む以下のステップに従って製造することができる。
【００８７】
1.  基板上に第１膜層を成膜する。第１膜層は、例えば、62nmの厚さを持ちSiO2から成る。
【００８８】
2.  第１膜層上に第２膜層を成膜し、分路BAW 共振器２およびSCF4の残りの積層帯をステップ３〜８で成膜するための“クッション”層を生み出すためにパターンをつける。それから、エッチングを行い、成膜した第２膜層のいくつかの部分を取り除く。それらの部分の上には、分路BAW 共振器２およびSCF4の層をそれ以上成膜しない。第２膜層は、例えば、213nm の厚さを持ちSiO2から成る。
【００８９】
3.  ステップ１と２で形成した層の上に電極層を成膜し、パターンをつくりBAW 共振器２と３の下部電極層およびSCF4を形成する。下部電極層は、例えば、250nm の厚さを持ちMoから成る。
【００９０】
4.  下部電極層の上に第１圧電層を成膜し、パターンをつくりBAW 共振器２と３の圧電層およびSCF4の下部圧電層を形成する。これらの圧電層は、例えば、2362nmの厚さを持ちZnO から成る。
【００９１】
5.  次のステップとして、デバイス２、３、４の下部層の上にもう一つの電極層を成膜し、パターンをつくりSCF4の中間電極を形成する。BAW 共振器２と３の上に成膜されたこの成膜電極層の部分は、エッチングによって取り除かれる。この電極層は、例えば、520nm の厚さを持ちMoから成る。
【００９２】
6.  次のステップは、SCF4の中間電極の上に第２圧電層を成膜しパターンをつけることを含む。第２圧電層は、例えば、2362nmの厚さを持ちZnO から成る。
【００９３】
7.  次のステップは、BAW 共振器２と３およびSCF4の下部層上にさらなる電極層を成膜しパターンをつけ、それによってデバイス２、３、４の上部層を形成することを含む。上部電極層の厚さは、例えば、250nm で、電極層はMoより成る。
【００９４】
8.  さらなるステップは、必要な場合には、前述のステップで形成された層の上に保護層を成膜することを含む。
【００９５】
個々のBAW 共振器２と３およびSCF4が橋かけ構造を含む場合には、ステップ１の実施より前に、膜層と保護層の中に各々の開口部（すなわち、窓）を形成し、ウエットエッチングによって犠牲層を取り除くステップを行うということに留意されたい。
【００９６】
関心を持つ特定の適用例に必要とされる特定の周波数応答特性によって、本発明のBAWRSCF デバイスのための、図３３に示されているトポロジイ以外の他のトポロジイを設けることもできる。例えば、もっと狭い通過帯域の帯域幅（たとえば、947.5 GHz に集中している25MHz の通過帯域の帯域幅の代わりに、947.5GHzに集中している5MHz通過帯域の帯域幅）を産み出すことが必要な場合、Ｌセグメント５を形成するBAW 共振器２と３が“逆”配置を持つことを除いて、図３３の回路に類似したBAWR-SCF回路を設けることができる。図３６について言えば、例として、図３３のＬセグメント５と関連して、BAWR-SCF回路16のBAW 共振器２と３が“逆”配置を持つことを除いて、図３３のBAWR-SCF回路に類似したBAWR-SCF回路16が設けられる。この配置では、BAW 共振器３の上部電極26は、接続点(I1)に連結し、また、BAW 共振器３の下部電極24は接続点(I2)に連結する。BAW 共振器２は、接続点(I2)と接地接続点(G1)との間に接続する。BAW 共振器２の下部電極24は接続点(I2)に連結し、BAW 共振器２の上部電極26は接地接続点(G1)に接続する。SCF4の下部電極24は接続点(I2)に連結し、SCF4の中間電極26' は接地接続点(G2)に接続し、そして、SCF4の上部電極25は接続点(O）に接続する。
【００９７】
BAWR-SCF回路16は、図３３のBAWR-SCF回路１によって示されているものよりも狭い通過帯域の帯域幅を示す。BAWR-SCF回路16の集中素子等価回路を示す図３７を見ることによりこのことはさらによく理解できる。この等価回路は、SCF4の等価回路4b' 、2'、3a' およびBAW 共振器２と３をそれぞれ含む。SCF 等価回路4b' の分路キャパシタンス(Co1）は、BAW 共振器等価回路2'の並列キャパシタンス(Cop）と並列になっている。その結果、BAW 共振器２の有効等価分路キャパシタンスは、(Cop）だけによって画定される代わりに等価キャパシタンス(Cop）と(Co1）によって画定される。また、その結果、BAW 共振器２の直列共振は、等価インダクタンス(Lmp）および等価キャパシタンス(Cmp）によって画定され、（分路)BAW共振器２の並列共振が、例えば、図３３のBAWR-SCF回路１のBAW 共振器２によって産み出される並列共振周波数より周波数スペクトル上の低い周波数で発生する。これは、BAWR-SCF回路16のBAW 共振器２によって産み出される直列および並列共振周波数を、周波数スペクトル上で、例えば、BAWR-SCF回路１のBAW 共振器２の直列および並列共振周波数よりお互いにもっと近づけさせる。積層型BAW 共振器２の厚さが、例えば、所望の並列共振周波数を産み出すことができるBAWR-SCF回路１のBAW 共振器２の厚さより適当な量だけ小さくなるように、BAW 共振器２を製造することによって、BAWR-SCF回路16のBAW 共振器２の並列共振周波数が、所望の周波数まで（たとえば、BAWR-SCF回路１のBAW 共振器２の同じ並列共振周波数まで）増加することが望ましい。デバイスの積層帯厚に基づく所望の共振周波数をBAW デバイスが産み出すことができるように、選択された精確な積層帯厚を適切な既知技術によって決定してもよい。共振器積層帯の厚さを薄くなることによって、BAW 共振器２の直列共振周波数が増加する。BAW 共振器２の直列共振周波数はBAWRSCF 回路16の通過帯域の下方にノッチを生じさせるので、このノッチが生じる周波数も増加し、BAWR-SCF回路の通過帯域の帯域幅は、BAWR-SCF回路１の通過帯域の帯域幅に関して、もっと狭くなることが解る。
【００９８】
図４０は、表３、表４、表５にそれぞれ示す厚さを持つ層を1)デバイス３、２、４が含み、2)分路共振器２の第２膜層が、213nm の代わりに158nm の厚さを持ち、3)分路共振器２の上部電極の面積が37２μm ×37２μm の代わりに 200μm ×200 μm である典型的な場合の、BAWR-SCF回路16の周波数応答106 を示す。図４０において、周波数応答106 は、周波数応答107 の上に重ねられており、（“逆”Ｌセグメントを含まない）図３３のBAWR-SCF回路１の図３４の周波数応答を表わしている。また、周波数応答108 も図４０に示されている。周波数応答108 は、BAW 共振器２と３が表４と表３にそれぞれ示されている厚さを持つ層を含む場合について、図３６のBAWRSCF16 のBAW 共振器２と３の逆Ｌセグメント配置の周波数応答を表わしている。
【００９９】
図４１は、本発明のもう一つの実施例に従って構成されているBAWR-SCF回路13を示す。BAWR-SCF回路13は、BAWR-SCF回路13が、BAW 共振器２と３およびSCF4を加えた（直列)BAW共振器14と（分路)BAW共振器15とを有することを除いて、図３３のBAWR-SCF回路１に類似している。共振器２と３およびSCF4が図３３のBAWR-SCF回路１の内部で接続しているのと同様に、BAW 共振器２と３およびSCF4をBAWR-SCF回路13内部で接続する。BAWR-SCF回路13のBAW 共振器14をSCF4と接続点(O）との間で接続する。本発明の好ましい実施例では、BAW 共振器14の下部電極24はSCF4の上部電極25に連結し、BAW 共振器14の上部電極26は接続点(O）に接続する。BAW 共振器15は接続点(O）と接地接続点(G3)の間で接続する。BAW 共振器15の上部電極26を接続点(O）に連結することが望ましく、また、BAW 共振器15の下部電極24を接地接続点(G3)に接続することが望ましい。この配置では、３つのビア、すなわちビアV1、ビアV2、およびビアV3をデバイス13に設ける。
【０１００】
図４２は、BAW 共振器３と14の層が上記表３に示す厚さを持ち、BAW 共振器２と15の層が上記表４に示す厚さを持ち、SCF4の層が上記表５に示す厚さを持つ典型的な場合についての、BAWR-SCF回路13の周波数応答を示す。
【０１０１】
図４２を見て解るように、BAW 共振器２と22の直列共振は、BAWR-SCF回路13がBAWR-SCF回路13の通過帯域の下方にノッチ(N1)を産み出すことを可能にし、またBAW 共振器３と14は、BAWR-SCF回路13がBAWR-SCF回路13の通過帯域の上方にノッチ(N2)を産み出すことを可能にする。BAWR-SCF回路13のSCF4は、BAWR-SCF回路１のSCF4と同様に機能する。BAWR-SCF回路１（図３３）と13の周波数応答をそれぞれ示す図３４と図４２とを見て解るように、回路13にBAW 共振器14と15を含むことにより、BAWR-SCF回路１が与えるよりもっと大きな阻止域減衰をBAWRSCF 回路13が与えることが可能となる。例えば、図１８の先行技術によるBAW はしご形フィルター44が与えるよりももっと良い阻止域減衰特性をBAWR-SCF回路13は与える。例えば、図１９に示す、図４２の周波数応答とBAW はしご形フィルター44の周波数応答の双方について言えば、BAW フィルター13が与える阻止域減衰のレベルは、BAWR-SCF回路44のレベルに比べて20dbだけ改善される。一方、それぞれの周波数応答の通過帯域の帯域幅および通過帯域リプルの大きさは類似している。
【０１０２】
図４１のBAWR-SCF回路13と類似の周波数応答特性を産み出すが、BAWR-SCF回路13によって産み出されるものよりもっと狭い通過帯域の帯域幅を産み出すBAWR-SCF回路を設ける必要がある場合、図４３に示すような本発明によるBAWR-SCF回路13' を設けてもよい。このBAWRSCF 回路13' には、BAW 共振器２、３、14と15、並びにSCF4が含まれる。本発明の好ましい実施例では、BAW 共振器３の上部電極26を接続点(I1)に連結し、BAW 共振器３の下部電極24を接続点(I2)に連結する。BAW 共振器２は、接続点(I2)と接地接続点(G1)との間で接続する。BAW 共振器２の上部電極26は接地接続点(G1)に連結し、BAW 共振器２の下部電極24は接続点(I2)に連結する。SCF4の下部電極24は接続点(12)に連結し、SCF4の中間電極26' は、接地接続点(G2)に連結し、そしてSCF4の上部電極25はBAWR-SCF回路13' の接続点(I3)に連結する。BAW 共振器15の下部電極24は接続点(I3)に連結し、BAW 共振器15の上部電極26は接地接続点(G3)に連結する。BAW 共振器14の下部電極24は接続点(13)に連結し、BAW 共振器14の上部電極26は接続点(O）に連結する。
【０１０３】
BAWR-SCF回路13' のこの配置のために、BAWR-SCF回路13' は図４１のBAWR-SCF回路13によって産み出される通過帯域の帯域幅よりもっと狭い通過帯域の帯域幅を産み出す。BAWR-SCF回路13' にBAW 共振器14と15を含むことにより、例えば、BAW 共振器14と15を含まないBAWR-SCF回路16よりもっと良い阻止域減衰をBAWR-SCF回路13' が与えることが可能となることが解る。理想的な場合には、BAW 共振器14と15はBAWRSCF13'の通過帯域の帯域幅に影響を与え、この帯域幅をある程度まで狭める。
【０１０４】
図４４を参照しながら、本発明によるバランスのとれたフィルター（または“BAWR-SCF回路" と呼ぶ）17について以下説明する。本発明の好ましい実施例に従って、バランスのとれたフィルター17はBAW 共振器２、３、3'、14、14' 、15、とSCF4並びにSCF4' を有する。BAW 共振器２とBAW 共振器３は、上記の“Ｌセグメント”配置と類似の“Ｌセグメント”配置で接続する。さらに詳しく言えば、フィルター17の接続点(I1)と(I2)にわたってBAW 共振器２を接続する。BAW 共振器２の上部電極26は接続点(I1)に接続し、BAW 共振器２の下部電極24は接続点(I2)に接続する。BAW 共振器３の上部電極26はまた接続点(I1)にも接続し、BAW 共振器３の下部電極24はSCF4の下部電極24に連結する。SCF4の中間電極26' は接地接続点(G）に連結し、SCF4の上部電極25はBAW 共振器14の下部電極24に接続する。BAW 共振器14の上部電極26は接続点(01)に接続する。
【０１０５】
また、本発明の好ましい実施例では、BAW 共振器3'の上部電極26は接続点(I2)に接続し、BAW 共振器3'の下部電極24はSCF4' の下部電極24に接続する。SCF4' の中間電極26' は接地接続点(G）に連結し、SCF4' の上部電極25は共振器14' の下部電極24に連結する。BAW 共振器14' の上部電極26は接続点(02)に連結する。BAW 共振器15は接続点s(O1）と(02)にわたって接続する。BAW 共振器15の下部電極24は接続点(01)に連結し、BAW 共振器15の上部電極26は接続点(02)に連結する。この配置では、ビアV1、V2、V3、V4はBAWR-SCF回路17の構造中に設けられることが解る。このBAWR-SCF回路17はBAWR-SCF回路13と同様に機能し、BAWR-SCF回路13が示す通過帯域反応（図４２に示す）と類似の通過帯域反応を示す。しかしながら、図４４のバランスのとれたフィルター17では、接続点(I1)と(I2)の対および(01)と(02)の対の一つに印加された信号間に、また、これらの接続点の他の対における出力信号間に180 °の位相差がある。もっともこれらの信号は等しい大きさを持つけれども。バランスのとれた入力部と出力部を持つ２つの回路構成部品（たとえば増幅器）の間を伝わるバランスのとれた信号を濾波する必要がある場合に、このバランスのとれたフィルター17を用いることができる。
【０１０６】
このバランスのとれたフィルター17をこのような場合に使用することは、バランスのとれていないフィルターを使用する場合に比べてより有利である。なぜなら、バランスのとれていないフィルターを仮に回路構成部品の間で用いる場合、バランスのとれていないフィルターへ信号出力を印加する前に、構成部品のなかの第１の部品によるバランスのとれた信号出力をバランスのとれていない信号に変換する必要があり、それから、バランスのとれていないフィルターによって出力した後バランスのとれた信号へ変換し直す必要があるからである。
【０１０７】
上述の説明から解るように、上記のBAWR-SCF回路の各々は、それらの示された個々のBAW はしご形フィルターと個々のSCF デバイスより改善した周波数応答特性を産み出す。個々のBAW はしご形フィルターと個々のSCF デバイスが、いくぶん改善した周波数応答を産み出すのに同調素子の使用を必要とするのに対して、改善した周波数応答特性をデバイスが産み出すことができるようにするために、このBAWR-SCF回路では（たとえば誘導子のような）同調素子の使用を必要としないので、本発明のBAWR-SCFデバイスは、同調素子を組み込んだ個々のBAW はしご形フィルターや個々のSCI デバイスに比べてサイズをより小さくすることができ、また、複雑な構成にする必要がない。
【０１０８】
上記の様々な実施例の各々はほぼ500Mhzから5Ghzの範囲の周波数にわたって動作可能である。BAWR-SCFデバイスは縦モードで動作することが望ましい。なぜならこれは、（電極に対して垂直な）デバイスの圧電層のより簡単な製造を可能にするからである。しかしながら、他の実施例では、（たとえば電極層に対して平行な圧電層軸のように）層サイズを適切に選べばこのBAWRSCF デバイスを横モードで作動させることができる。
【０１０９】
本発明は上記のトポロジイを持つBAWR-SCF回路に限定されることを意図したものではないこと、また、他のトポロジイを持つBAWR-SCFデバイスを設けることもできることに留意されたい。例えば、適用可能な性能基準によって、付加的BAW 共振器および／またはSCF を含むBAWR-SCF回路を設けることもできる。しかしながら、（たとえば BAW共振器とSCF というような）より小さな構成部品面積を持つBAWR-SCFデバイスは、より大きな構成部品面積を持つBAWR-SCFデバイスに比べてより小さなレベルの挿入損失を持つということに留意されたい。また、上記の表に記載されているBAW 共振器とSCF のサイズは、本質的に典型的な場合を意図したものであり、また、BAW 共振器とSCF には、（たとえば、通過帯域の帯域幅、中心周波数、挿入損失レベルなどのような）所望の周波数応答特性を与える他の適切なサイズを設けることができる。
【０１１０】
さらに、BAWR-SCF回路の内部でBAW 共振器とSCF とを相互接続する方法を変更することもできる。例えば、本発明の代替実施例に従って、BAW 共振器２の上部電極26を接地接続点(G1)に連結し、下部電極24を接続点(I）に接続するように図３３のBAWR-SCF回路１のBAW 共振器２を回路１の内部で接続してもよい。また、BAW 共振器３の下部電極24を接続点(I）に接続し、BAW 共振器３の上部電極26をSCF4の電極25に接続するように、BAWR-SCF回路１のBAW 共振器３を接続してもよい。同様に、SCF4の電極24をBAWR-SCF回路１の接続点(01)に接続してもよい。しかしながら、この実施例では、上記の回路１の好ましい実施例で設けるよりも多くのビアを設ける必要があることが解る。上記のデバイスのそれぞれについて、デバイス信号のどちら側に印加するかによって、各デバイスの内部でいずれの方向へもエネルギーの伝送を行うことができるということにもまた留意されたい。いずれの場合についても、BAWR-SCFデバイスは同様に機能し、同様の性能特性を示す。
【０１１１】
さらなる本発明の態様について以下説明する。上述したように、例えばセラミック送受切換え器やSAW デバイスを含む送受切換え器のような従来型の送受切換え器にはいくつかの欠点がある。例えば、一般のセラミック送受切換え器はサイズが望ましくないほど大きく、GSM 送信用応用機器で使用するようなSAW デバイスはある大きなRF電力レベルでは機能することができない。これらの先行技術による二重フィルターに関連する問題点を考慮して、発明者は、GSM 送信機が用いるものを含む、従来型のセラミック送受切換え器よりサイズが小さく、また、高RF電力レベルで作動できる新規な二重フィルターを開発した。
【０１１２】
本発明の好ましい実施例に従って構成される二重フィルター（送受切換え器)51 の概略図を図４５に示す。この送受切換え器51は、少なくとも１つのアンテナ(ANT）、第１“送信”部分（“TX1"とラベル）および第２“受信”部分（“RX1"とラベル）を有する。この送受切換え器51をトランシーバーに用いることもできる。例えば、トランシーバーの内部に送受切換え器51が接続している間、第１部分(TX1) は、フィルタートランシーバーの送信機部分(TX)が出力する信号を、アンテナ(ANT）によってトランシーバーからその信号が送信される前に濾波する。また、トランシーバーの内部で、送受切換え器51の第２部分(RX1）はアンテナ(ANT）が受信した信号を濾波し、それからトランシーバーの受信機部分(RX)へ濾波された信号を送る。
【０１１３】
送受切換え器51の第１部分(TX1）はBAWR-SCF回路53およびBAW 共振器(RS1）を含み、送受切換え器51の第２部分(RX1）はBAWR-SCF回路55と共振器(RS2）を含む。本発明のBAW の好ましい実施例に従って、第１部分(TX1）のBAWR-SCF回路53は図４１のBAWR-SCF回路13と類似の構成部品を有し、BAW 共振器２、３、14、と15、およびSCF4を含む。図４１のBAW 共振器２と３およびSCF4をBAWRSCF 回路13の内部で接続するのと同様の方法で、送受切換え器51の第１部分(TX1）のBAW 共振器２と３およびSCF4をこのデバイスの内部に接続することが望ましい。また、BAW 共振器14の上部電極26がSCF4の上部電極25に連結し、BAW 共振器14の下部電極24が接続点(I2)に連結するように、第１部分(TX1）のBAW 共振器14を第１部分(TX1）の内部に接続することが望ましい。上部電極26が接地接続点(G3)に連結し、下部電極24が接続点(I2)に連結するように、BAW 共振器15を第１部分(TX1）の内部で接続することが望ましい。BAW 共振器(RS1）は、アンテナ(ANT）に連結した接続点(A1'）と接続点(I2)との間で連結する。BAW 共振器(RS1）の下部電極24は接続点(I2)に連結し、BAW 共振器(RS1）の上部電極26は接続点(A1'）に連結する。この配置で、送受切換え器51の第１部分(TX1）にはビアV1とV2が含まれる。
【０１１４】
上述したように、送受切換え器51の第２部分(RX1）はBAWR-SCF回路55とBAW 共振器(RS2）を含む。本発明の好ましい実施例では、BAW 共振器(RS2）の上部電極26は接続点(A1'）に連結し、BAW 共振器(RS2）の下部電極24は接続点(I3)に連結する。BAWR-SCF回路55は図４１のBAWR-SCF回路13と類似した構成部品を含む。しかしながら、送受切換え器51の第２部分(RX1）において、BAW 共振器２の上部電極26は接続点(G4)に連結することが望ましく、BAW 共振器２の下部電極24は接続点(I3)に連結することが望ましい。また、BAW 共振器３の下部電極24は接続点(I3)に連結することが望ましく、BAW 共振器３の上部電極26はSCF4の上部電極25に連結することが望ましい。SCF4の中間電極26' は接地接続点(G5)に連結する。BAW 共振器14の下部電極24がSCF4の下部電極24に連結するように、また、BAW 共振器14の上部電極26が接続点(I4)に連結するように、第２部分(RX1）のBAW 共振器14をこのデバイスの内部で接続することが望ましい。共振器15の上部電極26が接続点(I4)に連結し、下部電極24が接続点(G6)に連結するように、BAW 共振器15を送受切換え器51の第２部分(RX1）の内部に接続することが望ましい。この配置で、送受切換え器51の第２部分(RX1）にはビアV3とV4が含まれる。
【０１１５】
送受切換え器51のそれぞれの第１と第２部分(TX1）と(RX1）のBAWR-SCF回路53と55は図４５に示すものとは別のトポロジイを持つこともできるということに留意されたい。例えば、それぞれの第１と第２部分(TX1）および(RX1）のBAWR-SCF回路53と55は、図５１と図５３のブロック156 と164 にそれぞれ示されているものと類似したトポロジイを持つこともできる。この場合のトポロジイは、より少数のBAW 共振器を用いていることを除いて、図４５のそれぞれの部分(TX1）と(RX1）のトポロジイと同じであることが解る。入力部152 と出力部154 を図５１に、また、入力部160 と出力部162 を図５３に示す。また、送受切換え器51の適用可能な性能基準によって、例えば、送受切換え器51のそれぞれの第１と第２部分(TX1）および(RX1）は、上記の図３６と図４３に示すデバイスに類似したトポロジイを持つようにすることができるし、あるいは、他の適切なトポロジイを用いてもよい。
【０１１６】
本発明に従って、第２部分(RX1）の選択通過帯域（たとえば受信帯域）周波数とは異なる選択周波数にわたる通過帯域（たとえば送信帯域）を第１部分(TX1）が産み出すように送受切換え器51を構成する。すなわち、第１部分(TX1）の通過帯域の上方に第１部分(TX1）が選択周波数f2でノッチを与えることができる並列共振を産み出すように、第１部分(TX1）の直列BAW 共振器を同調することが望ましい。また、第１部分(TX1）の通過帯域の下方に第１部分(TX1）が選択周波数f1でノッチを与えることができる直列共振を産み出すように、第１部分(TX1）の並列BAW 共振器を同調することが望ましい。選択周波数f4で第２部分(RX1）の通過帯域の上方に第２部分(RX1）がノッチを与えることができる並列共振を産み出すように、送受切換え器51の第２部分(RX1）の直列BAW 共振器を同調することが望ましい。また、第２部分(RX1）の通過帯域の下方に第２部分(RX1）が選択周波数f3でノッチを与えることができる直列共振を産み出すように、第２部分(RX1）の並列BAW 共振器を同調することが望ましい。また、送受切換え器51のそれぞれの部分(RX1）と(TX1）の所望の中心周波数で、あるいはその近辺で、それぞれ、直列共振および並列共振を産み出すように、送受切換え器51の部分(RX1）と(TX1）の直列および並列BAW 共振器を構成することが望ましい。また、この送受切換え器のこれらの部分(RX1）と(TX1）のそれぞれの所望の中心周波数で、直列共振を産み出すように、送受切換え器51のこれらの部分(RX1）と(TX1）のSCF を構成することが望ましい。
【０１１７】
送受切換え器51のそれぞれの部分(RX1）と(TX1）に対してハイレベルの選択度を設けることができるように、送受切換え器51のそれぞれの第１および第２部分(TX1）と(RX1）の通過帯域を周波数スペクトル上でお互いに離れた十分な間隔を置いて配置することが望ましい。
【０１１８】
図４８は、GSM トランシーバーで使用するために送受切換え器51を設計する典型的な場合（すなわち、GSM 適用例において、送信帯域は理想的には890MHz〜915MHzの周波数の間にわたり、受信帯域は、理想的には935MHz〜960MHzの周波数の間にわたる）についての、送受切換え器51の第１部分(TX1）と第２部分(RX1）の周波数応答を例示する。この適用例については、送受切換え器51のそれぞれの部分(TX1）および(RX1）のBAW 共振器とSCF は、以下の表６と表７にそれぞれ示す層および層サイズを含むと仮定している。また、それぞれの部分(TX1）と(RX1）のBAW 共振器とSCF は、“橋かけ”構造を含む（すなわち、デバイスが膜層を含む）と仮定している。そして、アンテナポートは50オームの抵抗を持つと仮定している。
【０１１９】
【表３】
0004068218.tif 000004
【０１２０】
【表４】
0004068218.tif 000005
【０１２１】
第１部分(TX1）の（送信帯域の）周波数応答は、図４８に“57" とラベルをつけている。また、第２部分(RX1）の（受信帯域の）周波数応答は、図４８に“59" とラベルをつけている。図４８を見て解るように、ハイレベルの選択度が送受切換え器51によって与えられる。また、送受切換え器51のそれぞれの第１部分(TX1）と第２部分(RX1）の応答57と59の間に45dB以上の隔たりがある。
【０１２２】
図４８の典型的な周波数応答を見てわかるように、送信帯域と受信帯域は、周波数スペクトル上で接近した間隔で一緒に配置されている。応答59の下部エッジと応答57の上部エッジの間に位置するノッチは送受切換え器51の第２部分(RX1）の分路BAW 共振器24と26の直列共振によって生じる。BAW 共振器24と26の直列共振周波数において、デバイス24と26は低いインピーダンスを持つ（すなわち、短絡に似ている）。
【０１２３】
送受切換え器51にBAW 共振器(RS1）と(RS2）を含むことにより、送受切換え器51のそれぞれの第１および第２部分(TX1）と(RX1）に対してハイレベルの周波数選択度を設けることが可能になり、また、送受切換え器51のこれらの部分(TX1）と(RX1）に対してハイレベルの帯域外拒絶を設けることが可能になる。BAW 共振器(RS1）と(RS2）もまた高度の構成部品マッチングを第１部分(TX1）とアンテナ(ANT）に対して、また、第２部分(RX1）とアンテナ(ANT)(たとえば50オームアンテナ）に対して設けることが可能になる。例えば、上述したように、BAW 共振器(RS2）は送受切換え器51の第２“受信”部分(RX1）の内部で直列接続しているので、送受切換え器51のこの部分(RX1）の中心周波数で直列共振を産み出すようにBAW 共振器(RS2）を同調することが望ましい。BAW 共振器(RS2）の直列共振周波数より低く、かつ、送信帯域の範囲内にある周波数で、BAW 共振器(RS2）は、コンデンサーのように働き、送受切換え器51の部分(RX1）の入力インピーダンスを増加させる。例えば、BAW 共振器(RS2）が送受切換え器51に含まれていない場合、この場合のこの部分(RX1）の入力インピーダンスは、BAW 共振器(RS2）を含む部分(RX1）が与えるインピーダンスより小さく、送受切換え器部分(RX1）と(TX1）およびアンテナ(ANT）に対して与えられる構成部品マッチングのレベルは、上位トランジット帯域周波数(upper transit band frequency)において、いくぶん低下する。
【０１２４】
GSM トランシーバー以外の様々な他の種類のトランシーバーシステムに、本発明の送受切換え器51を用いることもできるということに留意されたい。また、送信帯域と受信帯域との間により大きな周波数分離を持つように設計したシステムにおいては、BAW 共振器(RS1）と(RS2）を用いる必要がない。さらに、両方の場合に圧電層として類似の厚さを用いると仮定した場合、送受切換え器51のBAW 共振器とSCF の圧電層に対して酸化亜鉛を用いる場合については、送受切換え器51のそれぞれの部分(RX1）と(TX1）は、BAW 共振器とSCF の圧電層としてアルミニウム窒化物を用いる場合にこれらの部分(RX1）と(TX1）が産み出す帯域幅よりいくぶん広い通過帯域の帯域幅が産み出される。従って、送受切換え器51の第１および第２部分(TX1）と(RX1）が、（例えば、35MHz の通過帯域の帯域幅を必要とする場合に）、25MHz より大きな帯域幅の通過帯域を提供することを望む場合には、送受切換え器51のBAW 共振器とSCF の圧電層に酸化亜鉛を用いることが望ましい。送受切換え器51の第１および第２部分(TX1）と(RX1）がほぼ25MHz あるいはそれより小さい通過帯域帯域幅を提供することを望む場合には、アルミニウム窒化物を送受切換え器51のBAW 共振器とSCF の圧電層として用いることが望ましい。アルミニウム窒化物を用いる利点は酸化亜鉛より一般に処理が簡単で製造し易いことである。
【０１２５】
図４６と図４７を参照しながら、個々のフィルターチップ(C2)と(C1)上にそれぞれ第２部分(RX1）と第１部分(TX1）を製造することができる。それからチップ(C2)を(C1)相互接続基板50上に置き二重フィルター51を創りだしてもよい。アース、送信機、受信機、およびアンテナに送受切換え器51をそれぞれ接続するための基板配線53a 、54、56、57は、ボンディングワイヤー55a を介して送受切換え器51の第２部分(RX1）と第１部分(TX1）に連結する。本発明の好ましい実施例に従って、基板50の幅(W）は約４mm、基板50の長さ(L）は約７mm、そして基板50の高さ(H）は、蓋カバー110 を含めて約２mmである。この蓋カバー110 には、例えば、相互接続基板50に密封して取り付けるために蓋カバー110 の下部表面周辺に位置するハンダ“リング”あるいはガラスペースト（図示せず）を持つ適切な金属あるいはセラミック材料が含まれる。送受切換え器51がもっと小さいサイズを持つことが要求される場合については、第２と第１部分(RX1）と(TX1）の両方を同一基板50上に製造し、その後にパッケージにすることができる。また、本発明のもう一つの実施例においては、フリップチップテクノロジーを利用して送受切換え器51の第１および第２部分(RX1）と(TX1）を基板配線53a 、54、56、および57に連結してもよい。この場合には、ボンディング・ワイヤーを用いる実施例で見られるインダクタンスに対して寄生インダクタンスが減少する。
【０１２６】
本発明の送受切換え器は、例えば、表面弾性波デバイスを含むセラミック送受切換え器や送受切換え器のような従来型のタイプの送受切換え器に対していくつかの利点を提供する。例えば、本発明の送受切換え器をセラミック送受切換え器より小さなサイズに製造することができ、また、少なくともSAW 送受切換え器と同じサイズに製造することができる。また、本発明の送受切換え器は、表面弾性波デバイスを含む送受切換え器よりもっと大きなRF電力レベルで作動することができ、送受切換え器の(RX1）と(TX1）部分の双方に対してハイレベルの選択度を与えることができる。
【０１２７】
図４９を参照しながら、さらなる本発明の実施例を以下解説する。図４９は、本発明に従って構成されるデュアル（すなわち二重）送受切換え器デバイス71を示す。デュアル・モードトランシーバーで濾波を行うために、以下にさらに述べるような移動局（図示せず）のようにこのデュアル送受切換え器デバイス71を用いることができる。デュアル送受切換え器デバイス71は、少なくとも１つのアンテナ(ANT）、増幅部(AMP1)、(AMP2)、(AMP3)、(AMP4)、並びに第１および第２送受切換え器部分81と82をそれぞれ有することが望ましい。第１送受切換え器部分81はフィルターブロック(TX1')とフィルターブロック(TX2')を含む。また、第２送受切換え器部分82はフィルターブロック(RX1')とフィルターブロック(RX2')を含む。本発明の好ましい実施例では、フィルターブロック(TX1')と(TX2')の各々は、上記の送受切換え器51の第１送信部分(TX1）と類似した構成部品を含むことが望ましい。例えば、図５０は、送受切換え器51の送信部分(TX1）に類似したBAWR-SCF回路を含むフィルターブロック150 を示す。本発明の好ましい実施例では、フィルターブロック150 は図４９のフィルターブロック(TX1')と(TX2')を形成し、図５０の入力部152 は図４９のそれぞれの入力部72' と73を形成し、図５０の出力部154 は、図４９のそれぞれの出力部74と75を形成する。
【０１２８】
また、本発明の好ましい実施例では、デュアル送受切換え器71のフィルターブロック(RX1')と(RX2')の各々は、上記の送受切換え器51の第２受信部分(RX1）と類似した構成部品を含む。例えば、図５２は、送受切換え器51の受信部分(RX1）に類似したBAWR-SCF回路を含むフィルターブロック158 を示す。本発明の好ましい実施例では、フィルターブロック158 は、図４９のフィルターブロック(RX1')と(RX2')を形成し、入力部160 は、図４９のそれぞれの入力部77と78を形成し、そして出力部162 は図４９のそれぞれの出力部79と79' を形成する。
【０１２９】
それぞれのフィルターブロック(TX1')と(TX2')の入力部72' と73はそれぞれの増幅部(AMP1)と(AMP2)の出力部に連結する。デュアル送受切換え器71のそれぞれのフィルターブロック(TX1')と(TX2')の出力部74と75は、共通の接続点76' を介してアンテナポート(A1'）に連結する。それぞれのフィルターブロック(RX1')と(RX2')の入力部77と78は、共通の接続点76" を介してアンテナポート(A1'）に連結する。それぞれのフィルターブロック(RX1')と(RX2')のそれぞれの出力部79と79' は増幅部(AMP3)と(AMP4)にそれぞれ連結する。増幅部(AMP1)と(AMP2)は、例えば、デュアル・モードトランシーバーデバイスの送信機回路(TX)のようなさらなる回路にその入力部で接続することが望ましい。また、増幅部(AMP3)と(AMP4)は、例えば、デュアル・モードトランシーバー装置のレシーバー回路(RX)のようなさらなる回路にその出力部で接続することが望ましい。
【０１３０】
上記のように、濾波を行うためにデュアル・モードトランシーバー装置でデュアル送受切換え器71を用いることができる。そのため、本発明の現在の好ましい実施例に従って、フィルターブロック(TX1')が周波数の第１選択帯域上に通過帯域（たとえば送信帯域）を産み出し、フィルターブロック(TX2')が周波数の第２選択帯域上に通過帯域（たとえば送信帯域）を産み出し、フィルターブロック(RX1')が周波数の第３選択帯域上に通過帯域（たとえば受信帯域）を産み出し、そして、フィルターブロック(RX2')が周波数の第４選択帯域上に通過帯域（たとえば受信帯域）を産み出すように、デュアル送受切換え器71の各部分(TX1')、(TX2')、(RX1')および(RX2')のBAW 共振器とSCF を構成する。このようにして、デュアル・モードトランシーバー装置の内部にデュアル送受切換え器71が接続している間、トランシーバー装置の送信機(TX)が出力し、フィルターブロック(TX1')の通過帯域の範囲内に周波数を持つ信号は、トランシーバー装置からアンテナ(ANT）を介して信号が送信される前にフィルターブロック(TX1')によって濾波される。トランシーバー装置の送信機(TX)が出力し、フィルターブロック(TX2')の通過帯域の範囲内に周波数を持つ信号はトランシーバー装置からアンテナ(ANT）を介して信号が送信される前にフィルターブロック(TX2')によって濾波される。また、トランシーバー装置内部で、アンテナ(ANT）が受信し、ブロック(RX1')の通過帯域の範囲内に周波数を持つ信号をデュアル送受切換え器71のフィルターブロック(RX1')は濾波し、それから、濾波された信号をトランシーバー装置の受信回路(RX)へ送る。同様に、デュアル送受切換え器71のフィルターブロック(RX2')は、アンテナ(ANT）が受信し、ブロック(RX2')の通過帯域の範囲内に周波数を持つ信号を濾波し、それから、濾波された信号をトランシーバー装置の受信機回路(RX)へ送る。
【０１３１】
デュアル送受切換え器71のブロック(RX1')、(RX2')、(TX1')、(TX2')に対してハイレベルの選択度を与えることができるように、デュアル送受切換え器71のそれぞれのフィルターブロック(TX1')、(TX2')、(RX1')、および(RX2')の通過帯域を周波数スペクトル上でお互いに離れた十分な間隔を置いて配置することが望ましい。また、上記の送受切換え器51に関するかぎり、それぞれのブロック(TX1')、(TX2')、(RX1')、(RX2')の通過帯域を周波数スペクトル上でお互いに離れた十分な間隔を置いて配置する場合、共振器RS１とRS２を用いる必要がない。さらに、所望であればデュアル送受切換え器71の内部に適当なFET スイッチを用いてもよい。
【０１３２】
適用可能な性能基準によって、フィルターブロック(TX1')、(TX2')、(RX1')、(RX2')は、図５０と図５２に示すトポロジー以外の他のトポロジイを持つBAWR-SCF回路を含むものであってもよいということに留意されたい。例えば、フィルターブロック(TX1')と(TX2')は図５１のブロック156 に示すトポロジイと類似のトポロジイを持つものであってもよい。また、フィルターブロック(RX1')と(RX2')は、図５３のブロック164 に示すトポロジイに類似のトポロジイを持つものであってもよい。この場合のトポロジイは、より少ない数のBAW 共振器を用いることを除いて図５０と図５２のBAWR-SCF回路のそれぞれのトポロジイと同じであってもよいことが解る。この実施例では、図５１の入力部152 と出力部154 は、フィルターブロック(TX1')と(TX2')の入力部72' と73、および出力部74と75をそれぞれ形成する。また、図５３の入力部160 と出力部162 は、フィルターブロック(RX1')と(RX2')の入力部77と78および出力部79と79' をそれぞれ形成する。デュアル送受切換え器71のそれぞれのフィルターブロック(TX1')、(TX2')、(RX1')、(RX2')のBAWR-SCF回路は、上記の図３６と図４３に示すいずれのデバイスにも類似したトポロジイを持つものであってもよく、あるいは、送受切換え器51の適用可能な性能基準に従い他のいかなる適切なトポロジイを用いてもよいということにも留意されたい。
【０１３３】
本発明をその好ましい実施例について特定して示し解説してきたが、当業者であれば、本発明の範囲と精神から離れることなくこれに形状と細部の変更を行ってもよいことを理解するであろう。例えば、上述したように、図３３と図４１のBAWR-SCF回路１と13のそれぞれによって設ける場合よりもっと狭い通過帯域の帯域幅を設ける必要がある場合、BAWR-SCFデバイス16と13' の配置を持つ回路を用いてもよい。しかしながら、本発明はそのように限定することを意図しているわけではなく、これらのデバイスの１つ以上のBAW 共振器積層帯の厚さを最適化し、所望の狭い通過帯域の帯域幅を設けることができる個々のBAWR-SCFデバイス１と13の配置を用いることにより比較的狭い通過帯域の帯域幅を設けることもできる。例えば、それぞれのBAWR-SCFデバイス１と13の１つ以上のBAW 共振器の内部で、各デバイスの他のBAW 共振器の膜層より適当な量だけ厚い膜層を（並列BAW 共振器に）用いてもよい。また、所望の狭通過帯域の帯域幅を与えることができるように、BAWR-SCFデバイスの他のBAW 共振器の圧電層より適当な量だけ厚みの少ない圧電層を（直列共振器に）用いてもよい。
【図面の簡単な説明】
【図１】膜とエアーギャップとを含む典型的なバルク弾性波(BAW）共振器の横断面。
【図２】図１のBAW 共振器の一部分の上面図。
【図３】犠牲層を含む典型的なBAW 共振器の横断面。
【図４】音響ミラーを含む典型的な一体固定型BAW 共振器の横断面。
【図５】図４のBAW 共振器の一部分の上面を示し、保護層38a および電極24と26を含む。
【図６】ビアを持つ基板を含む典型的なBAW 共振器の横断面。
【図７】  BAW 共振器の集中素子等価回路。
【図８】膜とエアーギャップとを含む典型的な積層型結晶フィルター(SCF）の横断面。
【図９】図８のSCF の一部分の上面図。
【図１０】犠牲層を含む典型的なSCF の横断面。
【図１１】音響ミラーを含む典型的な一体固定型SCF の横断面。
【図１２】図１１のSCF の一部分の上面図。
【図１３】ビアを持つ基板を含む典型的なSCF の横断面。
【図１４】  SCF の集中素子等価回路。
【図１５】  SCF の典型的な周波数応答図。
【図１６】２つのBAW 共振器を含み、先行技術によって構成される典型的なBAW はしご形フィルターの回路図。
【図１７】図１６のBAW はしご形フィルターの典型的な周波数応答図。
【図１８】４つのBAW 共振器を含み、先行技術によって構成される典型的なBAW はしご形フィルター回路図。
【図１９】図１８のBAW はしご形フィルターの典型的な周波数応答図。
【図２０】図１８のBAW はしご形フィルターの集中素子等価回路。
【図２１】先行技術によって構成される典型的な“バランスのとれた”はしご形フィルターの概略図。
【図２２】図２１のバランスのとれたはしご形フィルターの集中素子等価回路。
【図２３】４つのBAW 共振器を含み、同調素子を含まない、先行技術によるはしご形フィルターの典型的な周波数応答図。
【図２４】  BAW 共振器(A）の圧電層22とSCF(B)の１対の圧電層22と23を示す。BAW 共振器(A）の圧電層22はＴの厚さを持ち、BAW 共振器(B）の各圧電層22と23はＴ／２の厚さを持つ。
【図２５】はしご形配置に接続したBAW 共振器を含むフィルターの典型的な周波数応答(A')を示す。このフィルターのBAW 共振器は図２４の圧電層22を含む。また、図２４の圧電層22と23を含むSCF の典型的な周波数応答(B')を示す。
【図２６】図２４のBAW 共振器(A）の圧電層22を示し、また、SCF(B1）の１対の圧電層22と23をも示す。BAW 共振器(A）の圧電層22とSCF(B1）の圧電層22と23とはそれぞれＴの厚さを持つ。
【図２７】図２５の典型的な周波数応答(A')の一部分を示し、図２６の圧電層22と23を含むSCF の典型的な周波数応答(C')をも示す。
【図２８】フィルターに配置すべきビア(V）を必要とするトポロジイを持つ図１８のBAW はしご形フィルターを示す。
【図２９】フィルターに配置すべきビア(V1)、(V2)および(V3)を必要とするトポロジイを持つ図１８のBAW はしご形フィルターを示す。
【図３０】フィルターに配置すべきビア(V1)と(V2)を必要とするトポロジイを持つ図２１のバランスのとれたフィルターを示す。
【図３１】典型的なBAW 共振器構造の横断面。
【図３２】図３１の線9j−9jに沿った図３１のBAW 共振器構造の横断面。この図で、ビア(V）はBAW 共振器構造に含まれる。
【図３３】本発明の実施例によって構成され、基本トポロジイを持つバルク弾性波共振器−積層型結晶フィルター(BAWRSCF）デバイスの回路図。
【図３４】図３３のBAWR-SCFデバイスの周波数応答図。
【図３５】図１７と図１５の周波数応答図の上に重ねた図３４の周波数応答図。
【図３６】本発明のもう一つの実施例に従って構成されるBAWR-SCFデバイスの回路図。
【図３７】図３６のデバイスの集中素子等価回路。
【図３８】図３３のBAWR-SCFデバイスのSCF の周波数応答(FR)図。
【図３９】図３８の周波数応答(FR)図の上に重ねた、図３３のBAWR-SCFデバイスのBAW はしご形フィルター部分の周波数応答(FR1）図。
【図４０】図３４の周波数応答図と典型的な“逆" BAW はしご形フィルターの周波数応答108 図の上に重ねた、図３６のBAWR-SCFデバイスの周波数応答106 図。
【図４１】本発明のもう一つの実施例に従って構成されるBAWR-SCFデバイスの回路図。
【図４２】図４１のデバイスの周波数応答図。
【図４３】さらなる本発明の実施例に従って構成されるBAWR-SCFデバイスの回路図。
【図４４】本発明の実施例に従って構成されるバランスのとれたBAWR-SCFデバイスの回路図。
【図４５】本発明の実施例に従って構成される二重フィルター（送受切換え器）の概略図。
【図４６】本発明の実施例に従って構成される二重フィルターの上面図。
【図４７】図４６の二重フィルターの側面図。
【図４８】図４５の二重フィルターの第１および第２部分(TX1）と(RX1）の周波数応答57および59をそれぞれ示す。
【図４９】本発明に従って構成されるデュアル送受切換え器デバイスを示す図。
【図５０】図４５の二重フィルターおよび図４９のデュアル送受切換え器の送信機部分に用いることのできるBAWR-SCF回路の代替実施例を示す。
【図５１】図４５の二重フィルターおよび図４９のデュアル送受切換え器の送信機部分に用いることのできるBAWR-SCF回路の代替実施例を示す。
【図５２】図４５の二重フィルターおよび図４９のデュアル送受切換え器の受信機部分に用いることのできるBAWR-SCF回路の代替実施例を示す。
【図５３】図４５の二重フィルターおよび図４９のデュアル送受切換え器の受信機部分に用いることのできるBAWR-SCF回路の代替実施例を示す。なお、異なる図中に現れる同じラベルをつけた構成要素は同一の構成要素をさすが、すべての図の説明で参照されない場合もある。
【符号の説明】
２：分路BAW 共振器
３：直列BAW 共振器
４：積層型結晶フィルター
22：圧電層
24：下部電極
25：上部電極
26：上部電極
26' ：中間電極
P1, P2：ポート
01, 02：ポート
【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７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【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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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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【図２６】
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【図２７】
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【図２８】
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【図２９】
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【図３０】
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【図３１】
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【図３２】
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【図３３】
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【図３４】
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【図３５】
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【図３６】
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【図３７】
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【図３８】
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【図３９】
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【図４０】
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【図４１】
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【図４２】
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【図４３】
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【図４４】
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【図４５】
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【図４６】
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【図４７】
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【図４８】
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【図４９】
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【図５０】
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【図５１】
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【図５２】
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【図５３】
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