DE102008051243B4

DE102008051243B4 - Volumenakustikwellenvorrichtung

Info

Publication number: DE102008051243B4
Application number: DE102008051243.5A
Authority: DE
Inventors: Martin Handtmann; Jyrki Kaitila; Robert Thalhammer; Bernhard Gebauer
Original assignee: Avago Technologies General IP Singapore Pte Ltd
Current assignee: Avago Technologies International Sales Pte Ltd
Priority date: 2007-10-12
Filing date: 2008-10-10
Publication date: 2017-06-08
Anticipated expiration: 2028-10-11
Also published as: US20090096550A1; TW200931800A; US8018303B2; DE102008051243A1; TWI399921B

Abstract

Vorrichtung (110, 120, 130) aufweisend:
einen Volumenakustikwellenresonator (110);
einen gestapelten Kristallfilter (120), der mit dem Volumenakustikwellenresonator (110) akustisch gekoppelt (130) ist,
wobei der Volumenakustikwellenresonator (110) umfasst:
eine erste Elektrode (114),
eine erste piezoelektrische Schicht (112), welche mindestens teilweise auf der ersten Elektrode (114) angeordnet ist, und
eine zweite Elektrode (116), welche mindestens teilweise auf der ersten piezoelektrischen Schicht (114) angeordnet ist;
wobei der gestapelte Kristallfilter (120) umfasst:
eine dritte Elektrode (122),
eine zweite piezoelektrische Schicht (121), welche mindestens teilweise auf der dritten Elektrode (122) angeordnet ist,
eine vierte Elektrode (124), welche mindestens teilweise auf der zweiten piezoelektrischen Schicht (121) angeordnet ist,
eine dritte piezoelektrische Schicht (125), welche mindestens teilweise auf der vierten Elektrode (124) angeordnet ist, und
eine fünfte Elektrode (126), welche mindestens teilweise auf der dritten piezoelektrischen Schicht (125) angeordnet ist;
wobei die Vorrichtung (110, 120, 130) ferner aufweist:
einen ersten Anschluss (1) enthaltend einen ersten Anschlusspunkt (115) und einen zweiten Anschlusspunkt (117), und
einen zweiten Anschluss (2) enthaltend einen ersten Anschlusspunkt (129) und einen zweiten Anschlusspunkt (128),
wobei die erste Elektrode (124) mit dem ersten Anschlusspunkt (115) des ersten Anschlusses (1) gekoppelt ist und die zweite Elektrode (116) mit dem zweiten Anschlusspunkt (117) des ersten Anschlusses (1) gekoppelt ist, und
wobei die vierte Elektrode (124) mit dem ersten Anschlusspunkt (129) des zweiten Anschlusses (2) gekoppelt ist und die dritte Elektrode (122) und die fünfte Elektrode (126) mit dem zweiten Anschlusspunkt (128) des zweiten ...

Description

Hintergrund
Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung betreffen das Gebiet von Volumenakustikwellen(Bulk Acoustic Wave, BAW)-Vorrichtungen und insbesondere eine Impedanzumwandlung zwischen zwei Anschlüssen.
US 2005/0231072 A1 offenbart einen festmontierten Resonator (SMR, solidly mounted resonator), der folgendes aufweist: ein Substrat, eine als akustischer Reflektor dienende Struktur umfassend einen Stapel von einer Vielzahl von dünnen Schichten, die abwechselnd eine niedrige akustische Impedanz und eine hohe akustische Impedanz aufweisen, einen ersten Transducer, einen zweiten Transducer und eine Kopplungsschicht, die zwischen dem ersten und dem zweiten Transducer gesandwicht ist. Der erste Transducer umfasst eine erste piezoelektrische Schicht, und eine erste Elektrode und eine zweite Elektrode, die an den beiden Seiten der ersten piezoelektrischen Schicht angeordnet sind, so dass der erste Transducer einen akustischen Volumenwellenresonator (BAW) ausbildet. Der zweite Transducer umfasst eine zweite piezoelektrische Schicht, eine dritte Elektrode und eine vierte Elektrode, die an den beiden Seiten der zweiten piezoelektrischen Schicht angeordnet sind, eine dritte piezoelektrische Schicht, und eine fünfte Elektrode, wobei die vierte und fünfte Elektrode an den beiden Seiten der dritten piezoelektrischen Schicht angeordnet sind, so dass der zweite Transducer einen gestapelten Kristallfilter (SCF, stacked crystal filter) ausbildet. In dem ersten Transducer ist die erste Elektrode ist mit einem Eingangssignalanschluss verbunden, und die zweite Elektrode ist mit Masse verbunden. In dem zweiten Transducer sind die dritte Elektrode und die fünfte Elektrode zusammen und mit einem Ausgangssignalanschluss verbunden, und die vierte Elektrode ist mit Masse verbunden.
US 2007/0176710 A1 , die vom gleichen Anmelder wie die vorliegende Offenbarung stammt, offenbart eine als Balun ausgebildete Volumenakustikwellenvorrichtung, die ein Substrat, einen akustischen Isolator, der als eine Ausnehmung in dem Substrat ausgebildet ist, einen ersten Dünnschichtvolumenwellenresonator (FBAR, film bulk acoustic wave resonator), einen zweiten Dünnschichtvolumenwellenresonator (FBAR) und einen akustischen Entkoppler, der zwischen dem ersten FBAR und dem zweiten FBAR gesandwicht ist, aufweist. Der erste FBAR umfasst eine erste piezoelektrische Schicht, eine erste Elektrode und eine zweite Elektrode, die an beiden Seiten der ersten piezoelektrischen Schicht angeordnet sind. Gleichermaßen umfasst der zweite FBAR umfasst eine zweite piezoelektrische Schicht, eine dritte Elektrode und eine vierte Elektrode, die an beiden Seiten der zweiten piezoelektrischen Schicht angeordnet sind. Der erste FBAR hat eine erste elektrische Impedanz parallel zu einer Ausbreitungsachse, und der zweite FBAR hat eine zweite elektrische Impedanz parallel zu der Ausbreitungsachse, wobei die zweite elektrische Impedanz verschieden von der ersten elektrischen Impedanz ist.
Zusammenfassung der Erfindung
Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung umfassen eine Vorrichtung enthaltend einen gestapelten Kristallfilter und einen Volumenakustikwellenresonator, welche akustisch gekoppelt sind. Ausführungsformen der Erfindung sind insbesondere in den unabhängigen Ansprüchen 1, 5, 8, 15, 16 und 21 definiert.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
Merkmale von Ausführungsformen der Erfindung werden leichter gewürdigt und besser verstanden durch Bezugnahme auf die folgende detaillierte Beschreibung, welche betrachtet werden sollte mit Bezug auf die begleitenden Zeichnungen, in welchen:
1 einen konventionellen BAW-Resonator zeigt;
2 einen Einzelabschnittsleiterfilter zeigt, der durch BAW-Resonatoren gebildet ist;
3 eine Transferscharakteristik eines Einzelabschnittsleiterfilters zeigt;
4 eine Querschnittsansicht eines gestapelten Kristallfilters zeigt;
5 eine Grundschaltung für einen gestapelten Kristallfilter zeigt;
6 eine Übertragungscharakteristik des gestapelten Kristallfilters zeigt;
7A bis 7B eine Querschnittsansicht eines gekoppelten Resonatorfilters und seiner Transfercharakteristik zeigt;
8A bis 8C eine Schaltung für einen gekoppelten Resonatorfilter, welcher eine 1:1, 1:4 und 4:1 Impedanzwandlung implementiert, zeigt;
9 eine Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt, welche einen BAW-Resonator und einen gestapelten Kristallfilter aufweist;
10 eine schematische Darstellung von zwei niedrigsten Moden zeigt, welche durch den gestapelten Kristallfilter angeregt sind;
11A bis 11E eine Schaltung zeigt ohne und mit einem Mittelabgriff;
12 eine Breitbandtransferfunktion für einen Stapel ohne Mittelabgriff zeigt;
13 eine Durchlassbereichstransferfunktion für einen Stapel ohne Mittelabgriff, wie in 11A dargestellt, zeigt;
14 eine Querschnittsansicht einer invertierten Struktur zeigt;
15 eine andere Ausführungsform zeigt, welche eine gestapelte Anordnung eines SCF und eines erweiterten gestapelten Kristallfilters aufweist; und
16A bis 16D weitere Ausführungsformen zeigen, welche eine gestapelte Anordnung von zwei erweiterten gestapelten Kristallfiltern aufweist für allgemein rationale Impedanzwandlungsverhältnisse.
Bevor Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung nachstehend im Detail mit Bezug auf die Zeichnungen erklärt werden, sollte angemerkt werden, dass gleiche Elemente oder solche, welche in einer gleichen Weise funktionieren, mit denselben oder ähnlichen Bezugszahlen in den Zeichnungen versehen sind und dass eine wiederholte Beschreibung dieser Elemente weggelassen ist.
Detaillierte Beschreibung von anschaulichen Ausführungsformen
Konventionelle Filtertechnologien, welche zum Beispiel in mobilen Anwendungen für einen Frequenzbereich von 1–10 GHz verwendet werden, verwenden, zum Beispiel, Oberflächenakustikwellen(Surface Acoustic Wave, SAW)-Filter oder Keramikfilter. Ein vielversprechender Kandidat zum Ersetzen dieser alten Filter sind BAW(Volumenakustikwellen)-Resonatoren. Ein typischer BAW-Resonator enthält eine piezoelektrische Schicht, welche zwischen zwei Elektroden gesandwicht (engl. sandwiched) ist, und eine Resonatorfläche, welche definiert ist durch eine Fläche, über welcher die piezoelektrische Schicht von den Elektroden gesandwicht ist. Eine akustische Isolierung von einem darunterliegenden Substrat kann erreicht werden entweder durch Erzeugen einer Luftschnittstelle auf einer Bodenseite (oder Substratseite) des BAW-Resonators (und ist auch durch eine Membranvorrichtung bezeichnet) oder durch Anwenden eines akustischen Spiegels zwischen dem BAW-Resonator und dem Substrat. Der letztere ist der sogenannte starr montierte Resonator (SMR). Der akustische Spiegel ist typischerweise gebildet aus alternierenden Hoch- und Niedrig-Akustikimpedanzmaterialien und beweist gute Reflektion von akustischen Wellen bei einer bestimmungsgemäßen Betriebsfrequenz. Es gibt auch verschiedene Verfahren zum Produzieren einer Membranvorrichtung, entweder durch Oberflächen oder durch Volumenmikromaterialbearbeitung.
Die BAW-Resonatoren können verwendet werden zum Konstruieren eines Leiterfilters, wobei der Leiterfilter (mindestens) zwei Typen von Resonatoren aufweist, einer, der in Reihe verbunden ist und einer, der als Nebenschluss verwendet wird. Beide Resonatoren arbeiten typischerweise bei leicht verschiedenen Frequenzen und, als ein Ergebnis, wird eine Transfercharakteristik erhalten, welche typischerweise kaskadierende Mehrfachabschnitte aufweist, so dass eine gewünschte Sperrbereichsleistung erreicht werden kann. Der Leiterfilter umfasst mindestens einen Abschnitt, worin ein Einzelabschnitt einen Reihenresonator und einen Nebenschlussresonator aufweist und erweitert werden kann durch weitere Reihen und/oder Nebenschlussresonatoren.
Ein anderer Typ von konventionellem Filter ist ein gestapelter Kristallfilter (SCF), welcher eine Drei-Anschlusspunkt-Vorrichtung ist und zwei piezoelektrische Schichten verwendet in einer Weise, dass jede der zwei piezoelektrischen Schichten zwischen zwei der Drei-Anschlusspunkt-Vorrichtungen ist. Wie für den BAW-Resonator definiert eine laterale Fläche, über welche zwei piezoelektrische Schichten durch die drei Elektroden gesandwicht sind, eine Resonatorfläche. Ein Mittelanschlusspunkt und die Mittelelektrode zwischen beiden piezoelektrischen Schichten kann verwendet werden als Masseanschluss, welcher mit einem Eingangs- und Ausgangsanschluss verbunden ist. Die anderen zwei Elektroden oder Anschlusspunktvorrichtungen können verwendet werden als ein zweiter Verbinder für den Eingangsanschluss und ein zweiter Verbinder für den Ausgangsanschluss. Wenn sie in dieser Weise verbunden sind, wird eine Transfercharakteristik erhalten, welche besonders ein optimiertes Sperrbereichsverhalten für den Filter aufweist, welches nur eingeschränkt ist durch eine parasitäre Kapazität, die in dieser Implementierung neben ihrem akustischen Verhalten vorhanden ist. Jedoch ist eine erreichbare Bandbreite einer solchen Vorrichtung eher limitiert und deshalb kann eine Durchlassbereichsleistung einer solchen Vorrichtung für einige Anwendungen nicht ausreichend sein. Dies ist eine grundlegende Eigenschaft von konventionellen SCF, was von einer starken akustischen Kopplung zwischen den zwei piezoelektrischen Schichten (oder Resonatoren), welche die Vorrichtung bilden, resultiert.
Ein nochmals anderer Typ kann gebildet werden als eine Erweiterung des SCF durch Anordnen von mehrpiezoelektrischen Schichten, so dass Elektroden oder die piezoelektrischen Schichten eine alternierende Schichtstruktur bilden, worin eine erste Elektrode gefolgt ist von einer ersten piezoelektrischen Schicht, auf welcher eine zweite Elektrode gebildet ist, auf welcher eine zweite piezoelektrische Schicht gebildet ist usw., bis eine letzte Elektrode auf einer letzten piezoelektrischen Schicht gebildet ist. Die Elektroden oder einige von ihnen können ferner Ausgangs-/Eingangs-Anschlusspunkte bilden, oder können miteinander verbunden sein. Nachstehend wird ein konkretes Beispiel für diesen erweiterten gestapelten Kristallfilter (eSCF) verwendet, wobei die erste, dritte, fünfte, ... (alle ungeraden) Elektroden miteinander verbunden sind und zusätzlich die zweiten, vierten, ... (alle geraden) Elektroden ebenso miteinander verbunden sind.
Sowohl die traditionellen BAW-Filter und die SCFs leiden an mehreren wichtigen Nachteilen. Erstens bieten sie keine Möglichkeit einer Modenkonversion. Obwohl es möglich ist, eine Schaltung zu entwerfen, welche entweder einen Einzel-zu-Einzel- oder einen vollständig Differential-zu-Differential-Betrieb aufweist, ist die Einzel-zu-Differential(single-to-balanced)-Modenkonvertierungsoption nicht verfügbar. Zweitens sind nur sehr begrenzte Möglichkeiten für Impedanzniveautransformationen machbar.
Ein vielversprechender Kandidat für Moden- und/oder Impedanzkonversionsfilter ist ein gekoppelter Resonatorfilter (CRF). Er enthält zwei piezoelektrische Schichten und eine Vier-Anschluss-Vorrichtung (4 Elektroden oder Anschlüsse) und bietet eine geringe Größe mit guter elektrischer Leistung. In einer Basiskonfiguration enthält ein CRF eine erste piezoelektrische Schicht, welche von zwei Elektroden gesandwicht und einen ersten Resonator (oder ein erstes Resonatorelement) bildet und eine zweite piezoelektrische Schicht, welche von zwei weitere Elektroden gesandwicht ist und einen zweiten Resonator (oder ein zweites Resonatorelement) bildet. Eine Reihe von Schichten (Kopplungsschichten oder Kopplungsschichtstrukturen) sind angeordnet zwischen dem ersten Resonatorelement und dem zweiten Resonatorelement, um eine akustische Kopplung zwischen dem ersten Resonatorelement und dem zweiten Resonatorelement zu definieren. Die Kopplungsschichten enthalten Schichten von alternierenden Hoch- und Niedrig-Akustikimpedanzmaterialien, was in einer Weise ähnlich ist zu dem vorstehend beschriebenen akustischen Spiegel. Durch Ändern der Anzahl der Kopplungsschichten, ihrer Zusammensetzung und/oder ihrer Dicke, kann die akustische Kopplung zwischen dem ersten Resonatorelement und dem zweiten Resonatorelement auf einen gewünschten Wert eingestellt werden. Wenn die akustische Kopplung den gewünschten Wert aufweist, arbeitet die resultierende CRF-Vorrichtung in einer sogenannten kritischen gekoppelten Mode, welche einen breiten Durchlassbereich aufweist.
Gekoppelte Resonatorfilter überwinden einige der oben genannten Probleme. Am wichtigsten kann der CRF verwendet werden, um eine Einzel-zu-Differential-Transformation zu erzielen. Jedoch leidet der CRF unter einem schwerwiegenden Nachteil. Abgesehen von einem 1:1 Impedanzverhältnis erlaubt er nur Vielfache von 1:4 Impedanztransformationen (oder etwas ziemlich nahe an Vielfachen von 1:4) ohne größere Opfer in der Durchlassbereichscharakteristik (wie der möglichen Bandbreite). Folglich umfassen mögliche Impedanztransformationen zum Beispiel 4:1, 1:1, 1:4, 1:16, ..., wenn er in der Impedanzkonversionsmode verwendet wird.
Jedoch gibt es momentan ein starkes Bedürfnis für ein Impedanzkonversionsverhältnis wie zum Beispiel 1:2 mit einem typischen Beispiel einer Konversion von 50 Ohm auf 100 Ohm. Leider gibt es keinen praktischen Weg, dies mit derzeit verfügbaren Technologien, wie beispielsweise den beschriebenen konventionellen BAW-Filtern, die aus traditionellen BAW-Resonatoren oder SCFs, CRFs, oder Schaltungsvarianten, welche irgendwelche Kombinationen von diesen verwenden, zu bilden.
Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung betreffen eine BAW-Vorrichtung und insbesondere eine Vorrichtung, welche zu einem 1:2 Impedanzkonversionsverhältnis für einen Eingangs- und Ausgangsanschluss imstande ist. Dies ist besonders wünschenswert in modernen Mobilkommunikationssystemen. Andere Ausführungsformen umfassen ein 8:1 Impedanzkonversionsverhältnis.
Ausführungsformen beschreiben im Detail einen neuen Typ von Volumenakustikwellenvorrichtung, welche imstande ist zu einer Modenkonversion und welche darüber hinaus die 1:2 Impedanztransformation liefert und einen gestapelten Kristallfilter und einen Volumenakustikwellenresonator aufweist, die akustisch gekoppelt sind. Die Volumenakustikwellenvorrichtung umfasst einen ersten Resonator mit einer ersten Elektrode, einer ersten piezoelektrischen Schicht, die mindestens teilweise auf der ersten Elektrode gebildet ist, und einer zweiten Elektrode, welche mindestens teilweise auf der ersten piezoelektrischen Schicht gebildet ist. Die Volumenakustikwellenvorrichtung umfasst ferner einen zweiten Resonator enthaltend eine dritte Elektrode, eine zweite piezoelektrische Schicht, welche mindestens teilweise auf der dritten Elektrode gebildet ist, eine vierte Elektrode, welche mindestens teilweise auf der zweiten piezoelektrischen Schicht gebildet ist, eine dritte piezoelektrische Schicht, welche mindestens teilweise auf der vierten Elektrode gebildet ist und eine fünfte Elektrode, welche mindestens teilweise auf der dritten piezoelektrischen Schicht gebildet ist. Der erste Resonator und der zweite Resonator sind auf zwei Seiten einer Kopplungsschicht (oder einer Kopplungsschichtstruktur) gebildet, welche die akustische Kopplung definiert.
In weiteren Ausführungsformen kann die Volumenakustikwellenvorrichtung ein Substrat enthalten mit einem akustischen Spiegel oder einem Membrangebiet, so dass der gestapelte Kristallfilter und der Volumenakustikwellenresonator auf dem Akustikspiegel gebildet sind, welcher eine Anordnung von Schichten von alternierenden hohen und niedrigen akustischen Impedanzen aufweist.
Die Rolle des Akustikspiegels ist, die Volumenakustikwellenvorrichtung von dem Substrat (akustisch) in einer Weise zu isolieren, dass eine Schwingung innerhalb der BAW-Vorrichtung im Wesentlichen nicht behindert oder die Akustikwelle unterdrückt ist, sich in das Substrat auszubreiten.
In weiteren Ausführungsformen umfasst mindestens eine der ersten, zweiten, dritten, vierten und fünften Elektroden eine Anordnung von Schichten mit Materialien von verschiedenen akustischen Impedanzen wie, zum Beispiel, Aluminium, Titan, Wolfram, Silber oder Kupfer. Besonders Aluminium und Kupfer weisen eine hohe Leitfähigkeit auf und sind darüber hinaus kompatibel mit CMOS-Technologien. Ein prinzipieller Vorteil des Bildens von Elektroden, welche eine Vielzahl von Schichten aufweisen, ist das Erhalten eines höheren elektromechanischen Kopplungskoeffizienten, was von der Verwendung von Hochakustikimpedanzmaterial (welches größere Filterbandbreiten erlaubt) und einer guten elektrischen Leitfähigkeit eines anderen Materials resultiert. Dies ist besonders der Fall bei einer geschichteten Elektrodenstruktur, welche Wolfram und Aluminium aufweist.
Allgemein können die piezoelektrischen Schichten eine oder mehrere verschiedene Schichten aufweisen, von welchen mindestens eine eine piezoelektrische Aktivität zeigt. Die anderen Schichten zwischen der Deck- und Bodenelektrode, welche die piezoelektrische Schicht sandwichen, können nicht-piezoelektrisch-aktive dielektrische oder andere Schichten sein, um besondere Leistungseffekte wie Temperaturkoeffizientenkompensation zu erzielen oder die Fertigung zu erleichtern, wie Adhäsionsschichten. Zusätzlich sind die anderen Schichten typischerweise dünn verglichen mit einer „realen” piezoelektrischen (aktiven) Schicht.
Der zweite Resonator ist im Wesentlichen bestimmt durch eine SCF-Typ-Struktur mit drei Elektroden und zwei piezoelektrischen Schichten. Der zweite Resonator ist strukturiert, so dass seine Resonanzfrequenz für den ersten harmonischen Oberton, zum Beispiel geeignet nahe an der Resonanzfrequenz des ersten Resonators, abgestimmt ist. Das bedeutet, dass die piezoelektrische Schicht und die Elektrodendicken eingerichtet sind, so dass die resultierende Vorrichtung die richtige Frequenz hat (es gibt zum Beispiel eine direkte Beziehung zwischen der Dicke einer piezoelektrischen Schicht und der resultierenden Resonanzfrequenz). In der Praxis kann für eine optimal ausgelegte Struktur die Dicke von beiden piezoelektrischen Schichten des zweiten Resonators (der SCF-Struktur) identisch oder sehr nahe an der Dicke der piezoelektrischen Schicht des ersten Resonators sein. Zum Beispiel können die Dicken der piezoelektrischen Schichten zusammenfallen mit einer Toleranz von +/–20%, +/–10% oder +/–1%. Durch diese Anordnung passt ungefähr die Hälfte einer Wellenlänge in den ersten Resonator, wohingegen der zweite Resonator (SCR-Struktur), insgesamt, eine volle Wellenlänge einer Akustikwelle unterstützt.
Der zweite Resonator kann elektrisch gesehen werden als zwei BAW-Resonatoren, die parallel verbunden sind. Es gibt jedoch einen wichtigen Unterschied zu elektrischen Schaltungen mit BAW-Resonatoren, nämlich dass die zwei BAW-Resonatoren akustisch gekoppelt sind. Dies impliziert als eine Folge davon, dass allgemein höhere harmonische Anregungen (harmonische Obertöne) während des Betriebs angeregt werden, im Gegensatz zu einer elektrischen Verbindung von separaten BAW-Resonatoren.
Eine gegebene piezoelektrische Schicht ist auch charakterisiert durch ihre Orientierung, welche sich auf eine bestimmte Richtung oder Achse des Kristalls der piezoelektrischen Schicht bezieht, entlang welcher der Kristall schrumpft oder expandiert, wenn ein elektrisches Feld angelegt wird. Abhängig von der Orientierung des elektrischen Feldes (welches in Beziehung steht mit der Polarisation der Spannung, die an die Elektroden auf entgegengesetzten Seiten des Kristalls angelegt wird), schrumpft der Kristall oder expandiert und folglich entsprechen die zwei Orientierungen der piezoelektrischen Schicht den zwei Möglichkeiten (Schrumpfen oder Expandieren) des Kristalls, wenn das elektrische Feld angelegt wird.
Die Orientierung von beiden piezoelektrischen Schichten in dem SCF spielt eine wichtige Rolle für das Anregen der Obertöne. Zum Beispiel können beide Orientierungen parallel sein und in diesem Fall kann die erste Harmonische angeregt werden. Andernfalls, wenn beide Orientierungen von beiden piezoelektrischen Schichten antiparallel sind, wird eine Grundmode in dem SCF angeregt. Ähnlich, wenn es mehr als zwei piezoelektrische Schichten wie in dem vorher genannten eSCF gibt, können alle von ihnen dieselbe Orientierung aufweisen und abhängig von der Anzahl von piezoelektrischen Schichten wird eine höhere Harmonische angeregt (für n piezoelektrische Schichten enthält die angeregte akustische Welle n/2 Wellenlängen innerhalb des eSCF). Wenn die Orientierungen alternierend antiparallel sind (angrenzende piezoelektrische Schichten enthalten antiparallele Orientierungen) kann wiederum die Grundmode angeregt werden. Die relative Orientierung von piezoelektrischen Schichten der Resonatoren, die nur akustisch gekoppelt sind, d. h., zwischen dem SCF (oder eSCF) und dem BAW, kann frei gewählt werden. Dies gilt besonders, wenn die Elektroden miteinander in einer alternierenden Struktur (wie vorher beschrieben) miteinander verbunden sind. Für beliebige Verbindungen können noch mehr Moden angeregt werden.
In weiteren Ausführungsformen enthält die Volumenakustikwellenvorrichtung zusätzliche Schichten wie zum Beispiel Passivierungsschichten, Kontaktlöcher und/oder Strukturen oder Verfahren zum Überwinden von störenden Resonanzen. Die Passivierungsschicht kann zum Beispiel auf einer Seite gebildet sein, welche dem Substrat mit dem Akustikspiegel entgegengesetzt ist. Kontaktlöcher können zum Beispiel mindestens eine der ersten, zweiten, dritten, vierten oder fünften Elektroden kontaktieren.
In zusätzlichen Ausführungsformen erstreckt sich die Volumenakustikwellenvorrichtung lateral als eine Membran oder ist als eine Membran gebildet, welche Luftschichten/-Schnittstellen auf beiden Seiten der Membran anstelle des Akustikspiegels auf einer Seite davon aufweist. Die Membran kann fixiert sein, zum Beispiel mit Enden von mindestens einer der piezoelektrischen Schichten. Alternativ kann die BAW-Vorrichtung auch auf einer Membran gebildet sein, welche eine akustische Entkopplung bietet, so dass der Akustikspiegel weggelassen werden kann.
In weiteren Ausführungsformen ist die erste Elektrode mit einem ersten Anschlusspunkt eines ersten Anschlusses verbunden und die zweite Elektrode ist mit einem zweiten Anschlusspunkt eines ersten Anschlusses verbunden. Zusätzlich ist die vierte Elektrode mit einem ersten Anschlusspunkt des zweiten Anschlusses verbunden und die dritten und fünften Elektroden sind mit einem zweiten Anschlusspunkt des zweiten Anschlusses verbunden. In zusätzlichen Ausführungsformen sind die ersten, zweiten und dritten piezoelektrischen Schichten dimensioniert, so dass ein Verhältnis einer Impedanz an dem ersten Anschluss zu einer Impedanz an dem zweiten Anschluss einen vorbestimmten Wert aufweist, welcher zum Beispiel einen Wert von 2:1 oder 1:2 (innerhalb einer Toleranz von +/–20% oder besser, +/–10% oder +/–1%) umfassen kann.
Dies kann zum Beispiel möglich sein, wenn die erste, zweite und dritte piezoelektrische Schicht dasselbe Material, dieselbe aktive Fläche und dieselbe Schichtdicke mit einer Toleranz von +/–10% oder, besser, +/–3% enthalten. Ähnlich kann ein Material und/oder Schichtdicken und/oder laterale Ausdehnungen einer Schichtanordnung für die erste, zweite, dritte, vierte und fünfte Elektrode so sein, dass das Impedanztransformationsverhältnis erzielt wird und/oder die Schichtdicke und laterale Ausdehnung einen selben Wert innerhalb einer Toleranz von +/–10% oder, besser, +/–5% aufweist.
Ferner enthalten Kontaktflächen der ersten und zweiten Elektrode mit der ersten piezoelektrischen Schicht für den ersten Resonator eine erste piezoelektrisch aktive Fläche (Resonatorfläche) und ferner enthalten Kontaktflächen der dritten, vierten und fünften Elektrode mit den zweiten und dritten piezoelektrischen Schichten für den zweiten Resonator eine zweite piezoelektrisch aktive Fläche (Resonatorfläche), so dass die Oberflächenflächeninhalte der ersten und zweiten aktiven Fläche innerhalb einer Toleranz von +/–20% oder von +/–5% zusammenfallen. In weiteren Ausführungsformen können die erste, zweite und dritte piezoelektrische Schicht eine parallele piezoelektrische Orientierung aufweisen, zum Beispiel senkrecht zu lateralen Ausdehnungen der ersten, zweiten und dritten piezoelektrischen Schichten.
In weiteren Ausführungsformen umfasst die Volumenakustikwellenvorrichtung zusätzlich einen dritten Resonator, einen vierten Resonator, eine weitere Kopplungsschichtstruktur, einen ersten Anschluss und einen zweiten Anschluss. Der dritte Resonator umfasst eine sechste Elektrode, eine vierte piezoelektrische Schicht, welche mindestens teilweise auf der sechsten Elektrode gebildet ist, eine siebte Elektrode, welche mindestens teilweise auf der vierten piezoelektrischen Schicht gebildet ist. Der vierte Resonator umfasst eine achte Elektrode, eine fünfte piezoelektrische Schicht, welche mindestens teilweise auf der achten Elektrode gebildet ist, eine neunte Elektrode, welche mindestens teilweise auf der fünften piezoelektrischen Schicht gebildet ist, eine sechste piezoelektrische Schicht, welche mindestens teilweise auf der neunten Elektrode gebildet ist, eine zehnte Elektrode, welche mindestens teilweise auf der sechsten piezoelektrischen Schicht gebildet ist. Die weitere Kopplungsschichtstruktur ist gebildet zwischen dem dritten Resonator und dem vierten Resonator. Der erste Anschluss umfasst einen ersten Anschlusspunkt, welcher mit der ersten Elektrode verbunden ist und einen zweiten Anschlusspunkt, welcher mit der siebten Elektrode verbunden ist. Der zweite Anschluss umfasst einen ersten Anschlusspunkt, welcher mit der dritten Elektrode und der fünften Elektrode verbunden ist, und einen zweiten Anschlusspunkt, welcher mit der neunten Elektrode verbunden ist. Schließlich sind die vierten, achten und zehnten Elektroden miteinander verbunden und die zweiten und sechsten Elektroden sind miteinander verbunden. In zusätzlichen Ausführungsformen umfasst die Volumenakustikwellenvorrichtung eine gemeinsame Elektrode (Mittelabgriff), wobei die vierte, achte und zehnte Elektrode mit der gemeinsamen Elektrode verbunden sind. Die gemeinsame Elektrode liefert deshalb einen Anschlusspunkt für eine gemeinsame Mode (nicht differentielle Mode), welche von nachfolgenden Schaltungen verwendet werden kann.
In weiteren Ausführungsformen kann die Kopplungsschichtstruktur, welche mindestens teilweise zwischen den ersten und zweiten Resonatoren oder zwischen den dritten und vierten Resonatoren angeordnet ist, eine Anordnung von Schichten mit alternierenden höheren und niedrigeren Akustikimpedanzen aufweisen und kann folglich ähnliche Materialien wie der Akustikspiegel aufweisen. Die Kopplungsschichtstruktur kann einem gleichen Zweck wie für den CRF dienen, die akustische Kopplung, zum Beispiel zwischen dem ersten und dem zweiten Resonator, auf einen gewünschten Wert für eine große Bandbreite des resultierenden Filters abzustimmen. Zusätzlich können Schichtdicken für die Schichtanordnung der Kopplungsschichtstruktur eine Bandbreite eines Durchlassbereichsfilters beeinflussen, welcher in Form der Volumenakustikwellenvorrichtung hergestellt ist.
In zusätzlichen Ausführungsformen ist der zweite Resonator zwischen dem ersten Resonator und dem Substrat mit dem Akustikspiegel gebildet und der resultierende elektrische Betrieb ist, in einem Sinne, identisch mit den Ausführungsformen, wo der erste Resonator zwischen dem zweiten Resonator und dem Substrat ist. Jedoch könnten leichte Differenzen in den Kopplungskoeffizienten der Resonatoren und einer immer präsenten parasitären Kapazität es hilfreich machen, die Vorrichtung leicht verschieden bezüglich einzelner Schichtdicken auszubilden. Ob die Volumenakustikwellenvorrichtung, mit dem ersten oder dem zweiten Resonator auf dem Substrat gebildet, für eine bestimmte Anwendung gewählt wird, hängt ab von einer Anwendung und Herstellbedingungen. Ferner, wenn die Volumenakustikwellenvorrichtung mit mehr traditionellen Schaltungen kombiniert werden soll, wie beispielsweise den vorstehend genannten BAWs, SCFs und/oder CRFs, monolithisch auf einem einzigen Substrat, können mehr Herstellbedingungen, welche manchmal ernsthafte Erfordernisse auferlegen, die zu treffende Entscheidung beeinflussen (ob der erste oder zweite Resonator auf dem Substrat gebildet wird).
In weiteren Ausführungsformen umfasst der Filter Durchlassbereichscharakteristiken enthaltend eine Zentralfrequenz und eine Bandbreite, wenn mindestens eine Dicke der Schicht von der Vielzahl von der ersten, der zweiten oder der dritten piezoelektrischen Schichten und der Kopplungsschichtstruktur so sind, dass die Zentralfrequenz bei der Bandbreite vorbestimmte Zielwerte aufweist. In zusätzlichen Ausführungsformen umfasst der Filter mindestens eine Schichtdicke, so dass eine parasitäre Kapazität minimiert ist.
Die Impedanz einer BAW-Vorrichtung kann in diskreten Schritten geändert werden durch Ändern der Anzahl von piezoelektrischen Schichten und bilden Schichtanordnungen wie für den SCF oder den eSCF. In dem einfachsten Fall entspricht der SCF elektrisch zwei parallel verbundenen BAW-Resonatoren und folglich werden sich inverse Impedanzen addieren, so dass die Impedanz des entsprechenden Anschlusses geändert werden kann. Eine andere Möglichkeit zum Ändern einer Ausgangs-/Eingangsimpedanz an einem gegebenen Anschluss ist durch Ändern der Geometrie der piezoelektrischen Sandwichstruktur. Die Impedanz an dem ersten und/oder zweiten Anschluss kann zum Beispiel eingestellt oder verändert werden durch Variieren von Schichtdicken der ersten, zweiten oder dritten piezoelektrischen Schicht. Zusätzlich beeinflusst eine piezoelektrisch aktive Fläche (Resonatorfläche), welche die Fläche enthält, über welcher die piezoelektrische Schicht zwischen zwei Elektroden gesandwicht ist, die Impedanzen. Durch Ändern der piezoelektrisch aktiven Fläche wird sich die Impedanz des Resonatorelementes ändern. Schließlich wird das Ersetzen des Materials der piezoelektrischen Schichten (zum Beispiel mit verschiedenen dielektrischen Konstanten oder ε-Werten) die Impedanz ändern.
1 zeigt einen konventionellen BAW-Resonator mit einer piezoelektrischen Schicht 112, einer ersten Elektrode 114 mit einem ersten Anschlusspunkt 115 und eine zweite Elektrode 116 mit einem zweiten Anschlusspunkt 117. Die erste Elektrode 114 und die zweite Elektrode 116 sind mindestens teilweise auf zwei entgegengesetzten Seiten der piezoelektrischen Schicht 112 gebildet. Der in 1 dargestellte BAW-Resonator ist ein sogenannter starr montierter Resonator (solidly mounted resonator, SMR), was impliziert, dass der Resonator 110 auf einem Substrat 210 mit einem Akustikspiegel 220 gebildet ist, wobei der Akustikspiegel 220 eine Schichtanordnung aufweist. Die Schichtanordnung umfasst Schichten von alternierenden höheren und niedrigeren akustischen Impedanzen, so dass eine erste Schicht von niedriger akustischer Impedanz 222a auf dem Substrat 210 gebildet ist, eine erste Schicht von hoher akustischer Impedanz 224a auf der Schicht mit niedriger akustischer Impedanz 222a gebildet ist, gefolgt von einer zweiten Schicht von niedriger akustischer Impedanz 222b, gefolgt von einer zweiten Schicht von hoher akustischer Impedanz 224b und schließlich gefolgt von einer dritten Schicht von niedriger akustischer Impedanz 222c.
2 zeigt einen Einzelabschnitt eines Leiterfilters, welcher durch zwei BAW-Resonatoren, einem ersten BAW-Resonator 110a und einem zweiten BAW-Resonator 110b gebildet ist. Der erste BAW-Resonator 110a ist zwischen einem Ein-Anschlusspunkt und einem Aus-Anschlusspunkt verbunden und der zweite BAW-Resonator 110b verbindet den Aus-Anschlusspunkt mit Masse (GND). In weiteren Ausführungsformen wird dieser Einzelabschnitt des Leiterfilters wiederholt, zum Beispiel durch Verbinden des Aus-Anschlusspunkts des Einzelabschnitts, wie er in 2 dargestellt ist, mit einem weiteren Ein-Anschlusspunkt eines weiteren Abschnitts des Leiterfilters. Ein letztlich angeordneter Leiterfilter kann deshalb mehrere Abschnitte aufweisen, von denen jeder strukturiert ist, wie in 2 dargestellt.
3 zeigt eine Transfercharakteristik des Einzelabschnitts eines Leiterfilters. Eine Transmission S₂₁ (gemessen in dB) ist hier dargestellt als eine Funktion einer Frequenz, gemessen in GHz. Die Transmission S₂₁ misst zum Beispiel den Energieverlust eines Signals, welches einen Filter passiert, der in diesem Beispiel der Leiterfilter ist. Da das Übertragungs-S₂₁-Signal eine Dämpfung misst, entspricht ein Null-Wert einem Signal, welches den Filter ohne Verluste passiert. Der Graph zeigt, dass um eine Zentralfrequenz von ungefähr 1,89 GHz die Transmission S₂₁ ein Maximum aufweist, um welches das Signal fast keinen Verlust aufweist. Dieses Maximum hat eine bestimmte Breite, welche sich ungefähr von 1,85 GHz bis 1,92 GHz erstreckt und außerhalb dieses Gebietes fällt der Graph schnell auf Minima, welche bei ungefähr 1,83 GHz und ein zweites bei ungefähr 1,94 GHz ist. Für Frequenzen unter 1,84 GHz und für Frequenzen über 1,94 GHz steigt der Graph wieder monoton an. Dieser Graph zeigt die Charakteristik eines Einzelabschnitts, wohingegen mehrere Abschnitte eine gewünschte Sperrbereichsleistung erzielen.
4 zeigt einen gestapelten Kristallfilter (SCF) mit einer zweiten piezoelektrischen Schicht 221, welche mindestens teilweise auf einer dritten Elektrode 222 gebildet ist. Eine vierte Elektrode 224 ist mindestens teilweise auf der zweiten piezoelektrischen Schicht 221 gebildet und eine dritte piezoelektrische Schicht 225 ist mindestens teilweise auf der vierten Elektrode 224 gebildet und schließlich ist eine fünfte Elektrode 226 mindestens teilweise auf der dritten piezoelektrischen Schicht 225 gebildet. Die dritte Elektrode 222 kann einen dritten Anschlusspunkt 227 aufweisen, die vierte Elektrode 224 kann einen vierten Anschlusspunkt 228 aufweisen und die fünfte Elektrode 226 kann einen fünften Anschlusspunkt 229 aufweisen. Der SCF kann wieder auf einem Substrat 210 mit einem Akustikspiegel 220 gebildet sein, was detaillierter in 1 beschrieben wurde.
5 zeigt eine Grundschaltung für einen gestapelten Kristallfilter, wie in 4 dargestellt. In dieser Schaltung ist der vierte Anschlusspunkt 228 gesplittet in einen ersten Teil des vierten Anschlusspunkts 228a und einen zweiten Teil des vierten Anschlusspunkts 228b, wobei beide mit der vierten Elektrode 224 verbunden sind. Die Schaltung wie in 5 dargestellt, enthält einen Anschluss 1 mit einem ersten Teil des vierten Anschlusspunkts 228a und dem dritten Anschlusspunkt 227, und einen Anschluss 2 enthaltend den zweiten Teil des vierten Anschlusspunkts 228b und den fünften Anschlusspunkt 229.
6 zeigt eine Transfercharakteristik des SCF, zum Beispiel unter Verwendung der Schaltung von 5. Die Übertragungsfunktion S₂₁ (wieder gemessen in dB) ist hier dargestellt für ein Signal, welches zwischen beispielsweise Anschluss 1 und Anschluss 2 propagiert. Der Übertragungsgraph zeigt drei Maxima, eines um 1,3 GHz, ein zweites um 2,2 GHz und ein drittes um 4,5 GHz und zwei Minima sind zwischen den drei Maxima. Die Transmission fällt schnell für Frequenzen unter dem ersten Maximum und für Frequenzen über dem dritten Maximum. Dieser Graph, wie er in 6 dargestellt ist, wird erhalten durch eine Membrantyp-Vorrichtung, das heißt ohne einen Akustikspiegel 220 in dem Substrat 210, wie es in 4 dargestellt wurde. Die Charakteristik in Anwesenheit eines Akustikspiegels wäre qualitativ ähnlich, außer dass die zusätzlichen Durchlassbereiche um 1,3 GHz und 4,5 GHz mehr unterdrückt wären, wenn der Akustikspiegel optimal ausgebildet ist.
7 zeigt einen gekoppelten Resonatorfilter (CRF) enthaltend eine Schichtanordnung und eine entsprechende Charakteristik, wie in 7B dargestellt. Er enthält einen BAW-Resonator 110a mit einer ersten piezoelektrischen Schicht 112a zwischen einer ersten Elektrode 114a und einer zweiten Elektrode 116a. Ein weiterer BAW-Resonator 110b enthält eine weitere piezoelektrische Schicht 112b zwischen einer weiteren ersten Elektrode 114b und einer weiteren zweiten Elektrode 116b. Der BAW-Resonator 110a und der weitere BAW-Resonator 110b sind auf zwei Seiten einer Kopplungsschichtstruktur 230 gebildet. Die Kopplungsschichtstruktur 230 kann eine Anordnung von Schichten von alternierenden höheren und niedrigeren akustischen Impedanzen enthalten. Als ein Beispiel ist eine Kopplungsschicht von niedriger akustischer Impedanz 232a mindestens teilweise auf dem BAW-Resonator 110a gebildet, auf welcher eine Kopplungsschicht von hoher akustischer Impedanz 234 mindestens teilweise gebildet ist, auf welcher eine zweite Kopplungsschicht von niedriger akustischer Impedanz 232b mindestens teilweise gebildet ist, auf welcher die weitere erste Elektrode 114b mindestens teilweise gebildet ist, gefolgt von der weiteren piezoelektrischen Schicht 112b und der weiteren zweiten Elektrode 116b. Die erste Elektrode 114a kann wieder einen ersten Anschlusspunkt 115a enthalten, die zweite Elektrode 116a kann einen zweiten Anschlusspunkt 117a enthalten und, in ähnlicher Weise, kann die erste Elektrode 114b einen weiteren ersten Anschlusspunkt 115b und, schließlich, kann die weitere zweite Elektrode 116b einen weiteren zweiten Anschlusspunkt 117b enthalten. Der CRF kann wieder als ein starr montierter Resonator angeordnet sein, das heißt auf einem Substrat 210 mit einem Akustikspiegel 220. Wiederum ist der Akustikspiegel detaillierter beschrieben in dem Kontext von 1 und eine wiederholte Beschreibung ist hier weggelassen.
Die Transfercharakteristik des CRF, wie in 7A dargestellt, ist in 7B dargestellt, wo eine Transmission S₂₁ (wieder gemessen in dB) dargestellt ist als eine Funktion der Frequenz gemessen in GHz. Beginnend mit niedrigen Frequenzen, ist die Transmission S₂₁ eine monoton ansteigende Funktion bis zu einem Maximum bei um 1,93 GHz und einem zweiten Maximum bei um 1,96 GHz. Für höhere Frequenzen ist die Transmission S₂₁ eine monoton abfallende Funktion und die Transmission S₂₁ bleibt fast konstant mit einem Durchlassbereich zwischen den zwei Maxima (abgesehen von einem kleinen Minimum bei um 1,94 GHz). 7B zeigt, dass der CRF ein breites Durchlassbereichsverhalten aufweist, wobei die Breite des Durchlassbereichs (definiert als Trennung von Schnittpunkten bei einem bestimmen Niveau, zum Beispiel bei 3 dB) geeignet angeordnet werden kann durch die Kopplungsschichtstruktur 230 zwischen dem BAW-Resonator 110a und dem weiteren BAW-Resonator 110b. Die Zentralfrequenz dieses Durchlassbereiches auf der anderen Seite, die um 1,94 GHz ist, kann angepasst werden zum Beispiel durch Wählen der Resonanzfrequenz der BAW-Resonatoren 110a und 110b (zum Beispiel durch entsprechendes Modifizieren der Dicken der piezoelektrischen Schichten 112a und 112b).
8A bis 8C zeigen verschiedene Schaltungen, welche CRFs verwenden, welche verschiedene Impedanzwandlungen implementieren.
8A zeigt ein Beispiel für eine Schaltung, welche zwei CRFs aufweist, welche ein 1:1 Impedanzverhältnis und folglich keine Wandlung implementieren. Ein erster gekoppelter Resonator umfasst einen ersten BAW-Resonator 110a und einen zweiten BAW-Resonator 110b, wobei der zweite Anschlusspunkt 117b des zweiten BAW-Resonators 110b und der erste Anschlusspunkt 115b des zweiten BAW-Resonators 110b einen Anschluss 1 aufweisen. Der erste BAW-Resonator 110a und der zweite BAW-Resonator 110b sind auf entgegengesetzten Seiten einer ersten Kopplungsschichtstruktur 230a gebildet. Ein zweiter gekoppelter Resonator umfasst einen dritten BAW-Resonator 110c und einen vierten BAW-Resonator 110d, wobei der zweite Anschlusspunkt 117d des vierten BAW-Resonators 110d und der erste Anschlusspunkt 115d des vierten BAW-Resonators 110d einen Anschluss 2 umfassen. Der dritte BAW-Resonator 110c und der vierte BAW-Resonator 110d sind auf entgegengesetzten Seiten einer zweiten Kopplungsschichtstruktur 230b gebildet. Die ersten Elektroden 114a, 114c des ersten und dritten BAW-Resonators 110a, 110c sind verbunden und die zweiten Elektroden 116a, 116c des ersten und dritten BAW-Resonators 110a, 110c sind verbunden.
Jeder BAW-Resonator umfasst eine piezoelektrische Schicht, das heißt der erste BAW-Resonator 110a umfasst eine erste piezoelektrische Schicht 112a, der zweite BAW-Resonator 110b umfasst eine zweite piezoelektrische Schicht 112b, der dritte BAW-Resonator 110c umfasst eine dritte piezoelektrische Schicht 112c und der vierte BAW-Resonator 110d umfasst eine vierte piezoelektrische Schicht 112d.
In weiteren Ausführungsformen erstrecken sich die piezoelektrischen Schichten oder die Resonatorflächen über eine Fläche A, welche für alle vier BAW-Resonatoren zusammenfällt mit einer Toleranz von +/–10% und, darüber hinaus fallen die Schichtdicken der piezoelektrischen Schichten 112a, 112b, 112c und 112d mit einer Toleranz von +/–10% zusammen. Zusätzlich können die Elektroden 114a, 114b, 114c, 114d und 116a, 116b, 116c, 116d dieselbe Fläche für alle vier BAW-Resonatoren 110a, 110b, 110c und 110d aufweisen. Wenn die BAW-Resonatoren 110a, 110b, 110c, 110d in derselben Weise mit einer gegebenen Genauigkeit dimensioniert sind, kann das Impedanzwandlungsverhältnis 1:1 mit der gegebenen Genauigkeit sein. Abgesehen von der Geometrie (Schichtdicke und Fläche) hängt die Impedanz eines gegebenen BAW-Resonators auch von dem Material für die piezoelektrische Schicht ab.
8B zeigt einen CRF, der eine 1:4 Impedanzwandlung implementieren kann. Der CRF umfasst vier gekoppelte Resonatoren, einen ersten gekoppelten Resonator umfassend einen ersten BAW-Resonator 110a und einen zweiten BAW-Resonator 110b, einen zweiten gekoppelten Resonator umfassend einen dritten BAW-Resonator 110c und einen vierten BAW-Resonator 110d, einen dritten gekoppelten Resonator umfassend einen fünften BAW-Resonator 110e und einen sechsten BAW-Resonator 110f, einen vierten gekoppelten Resonator umfassend einen siebenten BAW-Resonator 110g und einen achten BAW-Resonator 110h. Jeder der acht BAW-Resonatoren umfasst wiederum eine erste Elektrode 114 und eine zweite Elektrode 116, die in der folgenden Weise verbunden sind. Die erste Elektrode 114a und die zweite Elektrode 116a des ersten Resonators 110a weisen einen Anschluss 1 auf. Die erste Elektrode 114a des ersten BAW-Resonators 110a ist mit der zweiten Elektrode 116c des dritten BAW-Resonators 110c verbunden. Die zweite Elektrode 116a des ersten BAW-Resonators 110a ist mit der ersten Elektrode 114c des dritten BAW-Resonators 110c verbunden. Die erste Elektrode 114b des zweiten BAW-Resonators 110b ist verbunden mit der ersten Elektrode 114g des siebten BAW-Resonators 110g und, in ähnlicher Weise ist die zweite Elektrode 116b des zweiten BAW-Resonators 110b verbunden mit der zweiten Elektrode 116g des siebten BAW-Resonators 110g. Zusätzlich ist die erste Elektrode 114d des vierten BAW-Resonators 110d mit der ersten Elektrode 114e des fünften BAW-Resonators 110e verbunden. Die zweite Elektrode 116d des vierten BAW-Resonators 110d ist verbunden mit der zweiten Elektrode 116e des fünften BAW-Resonators 110e. Die erste Elektrode 114f des sechsten BAW-Resonators 110f ist verbunden mit der ersten Elektrode 114h des achten BAW-Resonators 110h. Die zweite Elektrode 116f des sechsten BAW-Resonators 110f umfasst einen ersten Anschlusspunkt 117f des Anschlusses 2 und die zweite Elektrode 116h des achten BAW-Resonators 110h umfasst einen zweiten Anschlusspunkt 117h des Anschlusses 2. In weiteren Ausführungsformen sind die erste Elektrode 114f des sechsten BAW-Resonators 110f und die erste Elektrode 114h des achten BAW-Resonators 110h mit einer gemeinsamen Elektrode oder Mittelabgriff 150 verbunden.
Wenn jeder der acht BAW-Resonatoren 110a, ..., 110h dieselbe Geometrie aufweist, wie in dem Kontext von 8A erläutert, kann dieser CRF eine 1:4 Impedanzwandlung für ein Signal, welches zwischen Anschluss 1 und Anschluss 2 durchläuft, implementieren.
8C zeigt einen CRF, welcher eine 4:1 Impedanzwandlung für ein Signal bei Anschluss 1 und Anschluss 2 implementieren kann. Der CRF wie in 8C dargestellt, umfasst wieder 8 BAW-Resonatoren 110a, ..., 110h, wobei die Schaltung gespiegelt ist verglichen mit der Schaltung, wie sie in 8B dargestellt ist (austauschend Anschluss 1 und Anschluss 2). Folglich umfasst Anschluss 1 in 8C den ersten Anschlusspunkt 117f (verbunden mit dem sechsten BAW-Resonator 110f) und den zweiten Anschlusspunkt 117h (verbunden mit dem achten BAW-Resonator 110h). Anschluss 2 in 8C umfasst den ersten Anschlusspunkt 115a und den zweiten Anschlusspunkt 117a (beide verbunden mit dem ersten BAW-Resonator 110a). Da die Schaltung von 8C einfach ein Spiegel der Schaltung, wie sie in 8B dargestellt ist, ist (austauschend Anschluss 1 und Anschluss 2) wird eine wiederholte Beschreibung hier weggelassen.
9 zeigt eine Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, welche einen BAW-Resonator 110, einen gestapelten Kristallfilter (SCF) 120 und eine akustisch koppelnde Schichtstruktur 130 zwischen dem BAW-Resonator 110 und dem SCR 120 aufweist. Der BAW-Resonator 110 umfasst eine erste piezoelektrische Schicht 112, welche mindestens teilweise auf einer ersten Elektrode 114 gebildet ist, und eine zweite Elektrode 116, welche mindestens teilweise auf der piezoelektrischen Schicht 112 gebildet ist, die erste Elektrode umfasst einen ersten Anschlusspunkt 115 und die zweite Elektrode 116 umfasst einen zweiten Anschlusspunkt 117. Der SCF 120 umfasst eine zweite piezoelektrische Schicht 121, welche mindestens teilweise auf einer dritten Elektrode 122 gebildet ist und eine vierte Elektrode, welche mindestens teilweise auf der dritten piezoelektrischen Schicht 121 gebildet ist. Der SCF 120 umfasst darüber hinaus eine dritte piezoelektrische Schicht 125, welche mindestens teilweise auf der vierten Elektrode 124 gebildet ist, und eine fünfte Elektrode 126, welche mindestens teilweise auf der dritten piezoelektrischen Schicht 125 gebildet ist. Die dritte Elektrode 122 umfasst einen dritten Anschlusspunkt 127, die vierte Elektrode 124 umfasst einen vierten Anschlusspunkt 128 und die fünfte Elektrode 126 umfasst einen fünften Anschlusspunkt 129.
Eine akustisch koppelnde Schichtstruktur 130 kann zwischen dem BAW-Resonator 110 und dem SCF 120 angeordnet sein, wobei die akustisch koppelnde Schichtstruktur 130 eine Anordnung von Schichten mit alternierenden hohen und niedrigen akustischen Impedanzen umfasst. Zum Beispiel ist eine erste Kopplungsschicht mit niedriger akustischer Impedanz 132a mindestens teilweise auf der zweiten Elektrode 116 gebildet, eine Kopplungsschicht mit hoher akustischer Impedanz 134 ist mindestens teilweise auf der ersten Kopplungsschicht mit niedriger Impedanz 132a gebildet, und schließlich ist eine zweite Kopplungsschicht mit niedriger akustischer Impedanz 132b auf der Kopplungsschicht mit hoher akustischer Impedanz 134 gebildet. Der SCF 120 kann auf der Kopplungsschichtstruktur 130 angeordnet sein, so dass die dritte Elektrode 122 auf der zweiten Kopplungsschicht mit niedriger akustischer Impedanz 132b gebildet ist.
In weiteren Ausführungsformen ist die Volumenakustikwellenvorrichtung gebildet auf einem Substrat 210 mit einem Akustikspiegel 220. Der Akustikspiegel 220 kann eine Anordnung von Schichten von hohen und niedrigen Akustikimpedanzen aufweisen, zum Beispiel ist eine erste Schicht von niedriger akustischer Impedanz 222a auf dem Substrat 210 gebildet, gefolgt von einer ersten Schicht mit hoher akustischer Impedanz 224a, gefolgt von einer zweiten Schicht von niedriger akustischer Impedanz 222b, gefolgt von einer zweiten Schicht von hoher akustischer Impedanz 224b, gefolgt von einer dritten Schicht von niedriger akustischer Impedanz 222c. Der BAW-Resonator 110 kann auf dem Akustikspiegel 220 gebildet sein, so dass die erste Elektrode 114 auf der dritten Schicht mit niedriger akustischer Impedanz 222c gebildet ist.
In zusätzlichen Ausführungsformen umfassen die piezoelektrischen Schichten 112, 121 und 125 eine parallele piezoelektrische Orientierung, wie durch die Pfeile 160 angezeigt, welche senkrecht sein kann zu der lateralen Ausdehnung der Schichtanordnung.
10 zeigt eine schematische Darstellung von zwei niedrigsten Moden des SCF. Insbesondere sind die Spannungsfelder, die mit Verschiebungen bei den Resonanzen verbunden sind, eingezeichnet. Der SCF 120 (von 9) umfasst die zweite piezoelektrische Schicht 121, welche zwischen die dritte Elektrode 122 und die vierte Elektrode 124 gesandwicht (zwischengelegt) ist und die dritte piezoelektrische Schicht 125 ist gesandwicht zwischen die vierte Elektrode 124 und die fünfte Elektrode 126. Für das Spannungsfeld ist eine Grundmode 170 und die erste harmonische Mode 172 aufgezeichnet, wobei die Grundmode 170 die niedrigste Resonanzfrequenz und die erste harmonische 172 eine erste angeregte Resonanzfrequenz (höhere Anregungen sind hier weggelassen) aufweist. Für die erste harmonische Mode 172 passt eine volle Wellenlänge der akustischen Welle in die Schichtanordnung der zweiten und dritten piezoelektrischen Schichten 121, 125 und der dritten und fünften Elektrode 122, 126, wohingegen für die Grundmode 170 nur eine Hälfte der Wellenlänge in die Schichtanordnung passt. Folglich unterscheidet sich die Frequenzen (welche der Wellenlänge entspricht) der Grundmode 170 und der ersten harmonischen Mode 172 und hängen besonders von den Schichtdicken der piezoelektrischen Schichten 121, 125 ab.
In weiteren Ausführungsformen ist die Resonanzfrequenz des BAW-Resonators 110 sehr nahe an der ersten Harmonischen 172 des SCF 120. Die Resonanzfrequenz repräsentiert jedoch eine Grundmode in dem BAW-Resonator 110, da die Dicke der piezoelektrischen aktiven Flächen des BAW und SCF verschieden sind. Die entsprechende Frequenzanpassung (zwischen BAW und SCF) kann, zum Beispiel, erreicht werden durch Variieren der Dicke der piezoelektrischen Schichten 112, 121 und 125 und der Dicke der Elektroden 114, 116, 122, 124 und 126. Als ein Beispiel können alle piezoelektrischen Schichten eine selbe Schichtdicke aufweisen. Es wird hier angenommen, dass die Orientierungen der piezoelektrischen Schichten dieselben sind (parallel).
11A und 11B zeigen zwei Schaltungen gemäß Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung, um eine 2:1 Impedanzwandlung zu erzielen.
11A zeigt eine Schaltung zwischen Anschluss 1 und Anschluss 2, wobei Anschluss 1 den ersten Anschlusspunkt 115 und den zweiten Anschlusspunkt 117 aufweist und Anschluss 2 den zweiten Anschlusspunkt 128 (vierter Anschlusspunkt in 9) und den ersten Anschlusspunkt 129 (fünfter Anschlusspunkt in 9) aufweist, wobei der erste Anschlusspunkt 129 mit der dritten Elektrode 122 verbunden ist. Folglich ist Anschluss 1 mit dem BAW-Resonator 110 verbunden und Anschluss 2 ist mit dem SCF 120 verbunden, wobei der BAW-Resonator 110 und der SCF durch eine akustisch koppelnde Schichtstruktur 130 separiert sind.
11B zeigt eine weitere Schaltung für eine Volumenakustikwellenvorrichtung, welche geeignet ist für eine 2:1 Impedanzwandlung für ein Signal, welches zwischen Anschluss 1 und Anschluss 2 übertragen wird. Die Ausführungsform von 11B umfasst einen ersten BAW-Resonator 110a und einen ersten SCF 120a, welche auf entgegengesetzten Seiten einer ersten Kopplungsschicht 130a angeordnet sind und darüber hinaus einen zweiten BAW-Resonator 110b und einen zweiten SCF 120b, welche auf entgegengesetzten Seiten einer zweiten Kopplungsschicht 130b angeordnet sind. Die zweite Elektrode 116a des ersten BAW-Resonators 110a ist verbunden mit der ersten Elektrode 114b des zweiten BAW-Resonators 110b. Die vierte Elektrode 124a des ersten SCF 120a ist verbunden mit der dritten Elektrode 122b und der fünften Elektrode 126b des zweiten SCF 120b. Die zweite Elektrode 116b des zweiten BAW-Resonators 110b umfasst einen zweiten Anschlusspunkt 117b von einem Anschluss 1 und die erste Elektrode 114a des ersten BAW-Resonators 110a umfasst einen ersten Anschlusspunkt 115a des ersten Anschlusses 1. Die dritte Elektrode 122a des ersten SCF 120a und die fünfte Elektrode 126a des ersten SCF 120a sind verbunden mit einem ersten Anschlusspunkt 129a von einem Anschluss 2 und die vierte Elektrode 124b des zweiten SCF 120b ist verbunden mit einem zweiten Anschlusspunkt 128b von Anschluss 2.
In einer weiteren Ausführungsform ist die vierte Elektrode 124a des ersten SCF 120a und die dritte und fünfte Elektrode 122b und 126b des zweiten SCF 120b verbunden mit einer gemeinsamen Elektrode oder Mittelabgriff 150. Der Mittelabgriff 150 liefert einen zusätzlichen Anschlusspunkt.
Mit dieser Ausführungsform für ein Signal zwischen Anschluss 1 und Anschluss 2 ist es möglich, eine Impedanzwandlung mit einem Verhältnis von 2:1 zu erzielen. Dies ist erreichbar, zum Beispiel, durch Wählen derselben Geometrie des ersten und zweiten BAW-Resonators 110a und 110b wie auch derselben Geometrie des ersten und zweiten SCF 120a und 120b. Zum Beispiel umfassen Kontaktflächen der ersten und zweiten Elektroden 114a und 116a des ersten BAW-Resonators 110a mit der ersten piezoelektrischen Schicht 112a eine erste aktive Fläche und ferner umfassen Kontaktflächen der ersten und zweiten Elektroden 114b und 116b des zweiten BAW-Resonators 110b mit der piezoelektrischen Schicht 112b eine zweite aktive Fläche. Ähnlich umfassen Kontaktflächen der Elektroden 122, 124 und 126 mit den piezoelektrischen Schichten 121 und 125 des ersten und zweiten SCF 120a und 120b eine dritte und vierte aktive Fläche, so dass Flächen der ersten, zweiten, dritten und vierten aktiven Fläche zusammenfallen mit einer Toleranz von +/–20% oder von +/–5%.
In weiteren Ausführungsformen teilen verschiedene BAW-Resonatoren und/oder SCFs gemeinsame piezoelektrische Schichten, indem die BAW-Resonatoren und/oder SCFs an verschiedenen Stellen der gemeinsamen piezoelektrischen Schicht gebildet sind. Zum Beispiel können die ersten und zweiten BAW-Resonatoren 110a und 110b an verschiedenen Stellen einer ersten gemeinsamen piezoelektrischen Schicht gebildet sein. In derselben Weise können die ersten und zweiten SCFs 120a und 120b an verschiedenen Stellen einer gemeinsamen doppelpiezoelektrischen Schicht in dem Sinne gebildet sein, dass die ersten piezoelektrischen Schichten 121a und 121b des ersten und zweiten SCF 120a und 120b eine piezoelektrische Schicht 121 sein können, und die zweiten piezoelektrischen Schichten 125a und 125b des ersten und zweiten SCF 120a und 120b können eine piezoelektrische Schicht 125 sein, wo die Elektroden 122a, 124a, 126 an anderen Stellen als die Elektroden 122b, 124b und 126b, gebildet sind.
Die Schaltungen wie in 11A und 11B dargestellt, sind Beispiele für die Volumenakustikwellenvorrichtung wie in 9 dargestellt und weitere Ausführungsformen (mit mehr BAW-Resonatoren und mehr SCFs) sind möglich. In weiteren Ausführungsformen können Anschluss 1 und Anschluss 2 ausgetauscht werden, was wiederum einen Austausch der Impedanzwandlung impliziert, zum Beispiel kann ein 2:1 Verhältnis ausgetauscht werden in ein 1:2 Konversionsverhältnis.
11C zeigt eine weitere Schaltung für eine Volumenakustikwellenvorrichtung, welche geeignet ist für eine 2:1 Impedanzwandlung für ein Signal, welches zwischen Anschluss 1 und Anschluss 2 übertragen wird. Wie die Ausführungsform in 11B zeigt, umfasst diese Ausführungsform ferner eine Schaltung von zwei Volumenakustikwellenvorrichtungen, wie die in 11A dargestellte, das heißt die Schaltung von 11C umfasst einen ersten BAW-Resonator 110a, einen ersten SCF 120a, welcher mit einem zweiten BAW-Resonator 110b und einem zweiten SCF 120b verbunden ist. Im Gegensatz zu der Ausführungsform, die in 11B dargestellt ist, ist die erste Elektrode 114a des ersten BAW-Resonators 110a verbunden mit der ersten Elektrode 114b des zweiten BAW-Resonators 110b. Anschluss 1 umfasst einen ersten Anschlusspunkt 117a, welcher nun verbunden ist mit der zweiten Elektrode 116a des ersten BAW-Resonators 110a und ein zweiter Anschlusspunkt 117b ist nun verbunden mit der zweiten Elektrode 116b des zweiten BAW-Resonators 110b. Auf der anderen Seite sind die erste Elektrode 122a und die dritte Elektrode 126a des ersten SCF 120a beide mit der ersten Elektrode 122b wie auch mit der dritten Elektrode 126b des zweiten SCF 120b verbunden. Optional sind diese Elektroden mit dem Mittelabgriff 150 verbunden. Der Anschluss 2 der Ausführungsform, die in 11C dargestellt ist, umfasst wieder einen ersten Anschlusspunkt 128a, welcher verbunden ist mit der zweiten Elektrode 124a des ersten SCF 120a und ein zweiter Anschlusspunkt 128b ist verbunden mit der zweiten Elektrode 124b des zweiten SCF 120b.
Folglich, im Vergleich mit der Ausführungsform, die in 11B dargestellt ist, umfasst die Ausführungsform, welche in 11C dargestellt ist, weniger Kontaktlöcher, die benötigt werden, um Elektroden zu verbinden. Zum Beispiel sind die ersten Elektroden 114a und 114b der ersten und des zweiten BAW-Resonatoren 110a und 110b nun verbunden und ähnlich sind die ersten Elektroden 122a und 122b des ersten und zweiten SCF 120a und 120b miteinander verbunden als die dritten Elektroden 126a und 126b des ersten und zweiten SCF 120a und 120b. Wenn zum Beispiel die ersten und zweiten BAW-Resonatoren 110a und 110b entlang einer ersten gemeinsamen piezoelektrischen Schicht angeordnet sind (an verschiedenen Stellen der ersten gemeinsamen piezoelektrischen Schicht) und wenn, in ähnlicher Weise die ersten und zweiten SCFs 120a und 120b an verschiedenen Stellen von zweiten und einer dritten gemeinsamen piezoelektrischen Schichten angeordnet sind, umfasst die Schaltung, wie sie in 11C dargestellt ist, einen vereinfachten Herstellungsprozess (da Kontaktlöcher durch die piezoelektrischen Schichten weggelassen werden können).
Wie in der Ausführungsform, die in 11B dargestellt ist, kann der Mittelabgriff oder die gemeinsame Elektrode 150 verwendet werden in der Einzel-zu-Differential-Modenkonversion, das heißt der Mittelabgriff 150 kann verwendet werden zum Beispiel als eine Masseelektrode und die Signale an ersten und zweiten Anschlusspunkten 129a und 128b in 11B oder 128a und 128b in 11C von Anschluss 2 sind relativ zueinander um 180° phasenverschoben.
11D zeigt eine nochmals andere Schaltung, in welcher noch mehr Kontaktlöcher durch die ersten und zweiten piezoelektrischen Schichten 121a, 125a des ersten SCF 120a und der zweiten und der dritten piezoelektrischen Schichten 121b und 125b des zweiten SCF 120b weggelassen werden können. Im Unterschied zu der Ausführungsform in 11C ist die erste Elektrode 122a des ersten SCF 120a verbunden mit der ersten Elektrode 122b des zweiten SCF 120b und die dritte Elektrode 126a des ersten SCF 120a ist verbunden mit der dritten Elektrode 126b des zweiten SCF 120b. In dieser Ausführungsform sind die ersten und dritten Elektroden 122a und 126a des ersten SCF 120a getrennt. Das gleiche gilt für die ersten und dritten Elektroden 122b und 126b des zweiten SCF 120b, welche getrennt sind. Ein Mittelabgriff oder eine gemeinsame Elektrode 150 fehlt in der Ausführungsform, die in 11D dargestellt ist (im Gegensatz zu 11B, C).
In dem Fall, dass die ersten und zweiten BAW-Resonatoren 110a und 110b, zum Beispiel, wiederum an verschiedenen Stellen einer gemeinsamen ersten piezoelektrischen Schicht angeordnet sind, sind Elektroden auf jeder Seite der gemeinsamen piezoelektrischen Schicht in der Ausführungsform, wie sie in 11D dargestellt ist, verbunden. In ähnlicher Weise, wenn die ersten und zweiten SCFs 120a und 120b ebenso an verschiedenen Stellen einer gemeinsamen zweiten piezoelektrischen Schicht und einer gemeinsamen dritten piezoelektrischen Schicht angeordnet sind, weisen Elektroden, welche zwischen den gemeinsamen zweiten und dritten piezoelektrischen Schichten angeordnet sind, die ersten und zweiten Anschlusspunkte von Anschluss 2 auf und die verbleibenden Elektroden auf der entgegengesetzten Seite der gemeinsamen zweiten piezoelektrischen Schicht und Elektroden auf der gemeinsamen dritten piezoelektrischen Schicht sind miteinander in einer Weise verbunden, dass Elektroden auf einer gegebenen Seite der gemeinsamen zweiten und dritten piezoelektrischen Schichten miteinander verbunden sind. Folglich ist der Herstellungsprozess für die Ausführungsform, wie sie in 11D dargestellt ist, vereinfacht, da die Komplexität in der Implementierung reduziert ist (zum Beispiel keine Kontaktlöcher), aber auf Kosten der Symmetrie (zum Beispiel kein Mittelabgriff).
11E zeigt eine Ausführungsform, in welcher das Impedanzwandlungsverhältnis entgegengesetzt ist zu dem Verhältnis der Ausführungsform, wie sie in den 11B bis 11D dargestellt ist. Zum Beispiel umfasst für ein Signal, welches zwischen Anschluss 1 und Anschluss 2 übertragen wird, das Impedanzwandlungsverhältnis der Ausführungsform, wie sie in 11E dargestellt ist, ein 1:2 Verhältnis, verglichen mit einem 2:1 Verhältnis in den erstgenannten Ausführungsformen. Nun sind die ersten und zweiten BAW-Resonatoren 110a und 110b parallel verbunden, das heißt der Anschluss 1 umfasst nun einen ersten Anschlusspunkt 115b, welcher verbunden ist mit beiden, der ersten Elektrode 114b des zweiten BAW-Resonators 110b und mit der zweiten Elektrode 116a des ersten BAW-Resonators 110a. Der zweite Anschlusspunkt 117b von Anschluss 1 ist verbunden mit den beiden, der zweiten Elektrode 116b des zweiten BAW-Resonators 110b und der ersten Elektrode 114a des ersten BAW-Resonators 110a. Die Verbindungen zwischen den Elektroden des ersten SCF 120a und des zweiten SCF 120b sind dieselben wie die, die in 11C dargestellt sind, und eine wiederholte Beschreibung wird hier weggelassen. Folglich ist das entgegengesetzte Wandlungsverhältnis der Ausführungsform, wie sie in 11E dargestellt ist, verglichen mit der Ausführungsform, wie sie in 11C dargestellt ist, zum Beispiel, eine Konsequenz der parallelen Verbindung der ersten und der zweiten BAW-Resonatoren 110a und 110b in 11E verglichen mit einer Reihenverbindung der ersten und zweiten BAW-Resonatoren 110a und 110b in 11C.
Wiederum ist in der Ausführungsform, wie sie in 11B dargestellt ist, ein Mittelabgriff 150 möglich, welcher zum Beispiel verwendet werden kann als ein Masseanschluss für das ausbalancierte (Differential-)Ausgangssignal. Anschluss 2 umfasst wieder einen ersten Anschlusspunkt 128a, welcher verbunden ist mit der zweiten Elektrode 124a des ersten SCF 120a und einen zweiten Anschlusspunkt 128b, welcher verbunden ist mit der zweiten Elektrode 124b des zweiten SCF 120b. Wieder können die ersten und die zweiten BAW-Resonatoren 110a und 110b entlang einer gemeinsamen ersten piezoelektrischen Schicht angeordnet sein und, in ähnlicher Weise können die ersten und zweiten SCFs 120a und 120b ebenso entlang einer gemeinsamen zweiten piezoelektrischen Schicht und entlang einer gemeinsamen dritten piezoelektrischen Schicht angeordnet sein. Die Akustikwellen, welche in den ersten und zweiten BAW-Resonatoren 110a und 110b durch ein Signal an Anschluss 1 angeregt werden, sind um 180° phasenverschoben und das Ausgangssignal an dem ersten Anschlusspunkt und dem zweiten Anschlusspunkt 128a und 128b an Anschluss 2 sind auch phasenverschoben um 180°, mit dem Mittelabgriff oder der gemeinsamen Elektrode 150 als Masseanschluss (Differential-Ausgangssignal).
Die Ausführungsformen, wie sie in 11B, 11C und 11D dargestellt sind, können in der folgenden Weise verallgemeinert werden. Ein neuer Anschluss 1 kann erhalten werden durch Reihen- und Parallelverbindung der Anschlüsse 1 (von der Vorrichtung von 11A) und ein neuer Anschluss 2 kann erhalten werden durch Reihen- oder Parallelverbindung der Anschlüsse 2 (der Vorrichtung von 11A). In den 11B und 11C sind die Anschlusspunkte von Anschluss 1 von den zwei Volumenakustikwellenvorrichtungen gemäß 11A in Reihe verbunden. In 11E sind die Anschlusspunkte von Anschluss 1 der Volumenakustikwellenvorrichtung von 11A parallel verbunden. In beiden Fällen sind die Anschlusspunkte von Anschluss 2 von 11A in Reihe verbunden in den Ausführungsformen, wie sie in 11B, 11C und 11E dargestellt sind. Folglich umfasst ein resultierendes System eine erste Volumenakustikwellenvorrichtung gemäß 11A, eine zweite Volumenakustikwellenvorrichtung gemäß 11A, einen ersten Systemanschluss, welcher durch Reihen- oder Parallelverbindung der ersten Anschlüsse der ersten und zweiten Volumenakustikwellenvorrichtungen gebildet wird, und einen zweiten Systemanschluss, welcher durch Parallel- oder Reihenverbindung der zweiten Anschlüsse der ersten und zweiten Volumenakustikwellenvorrichtungen gebildet wird. Wann immer einer der Systemanschlüsse eine serielle Verbindung von zwei Anschlusspunkten umfasst (von den BAW-Vorrichtungen von 11A), kann eine gemeinsame Elektrode oder ein Mittelabgriff zwischen den zwei Anschlusspunkten gebildet werden.
Die Ausführungsformen, wie sie in 11B bis 11E dargestellt sind, können in dem Sinne modifiziert werden, dass die Volumenakustikwellenvorrichtungen, wie sie in 11A dargestellt sind, nicht verwendet werden für serielle oder parallele Verbindungen, sondern stattdessen Volumenakustikwellenvorrichtungen, wie sie in 9 dargestellt sind, verwendet werden. Dadurch kann ein Systemanschluss 1 erhalten werden durch Reihen- oder Parallelverbindungen eines ersten Anschlusses und eines zweiten Anschlusses, wobei der erste Anschluss die ersten und zweiten Anschlusspunkte des ersten BAW-Resonators 110a umfasst und der zweite Anschluss die ersten und zweiten Anschlusspunkte des zweiten BAW-Resonators 110b umfasst. Ein Systemanschluss 2 umfasst einen ersten Anschlusspunkt und einen zweiten Anschlusspunkt, wobei der erste Anschlusspunkt des Systemanschlusses 2 ein Anschlusspunkt von den dritten, vierten oder fünften Anschlusspunkten 127a, 128a oder 129a des ersten SCF 120a ist, und wobei der zweite Anschlusspunkt des Systemanschlusses 2 ein Anschlusspunkt von den dritten, vierten oder dem fünften Anschlusspunkten 127b, 128b oder 129b des zweiten SCF 120b ist. Ein weiterer Anschlusspunkt des dritten, vierten oder fünften Anschlusspunktes 127a, 128a oder 129a des ersten SCF 120a ist verbunden mit einem weiteren Anschlusspunkt von dem dritten, vierten oder fünften Anschlusspunkt 127b, 128b oder 129b des zweiten SCF 120b. Ähnlich ist ein verbleibender Anschlusspunkt von den dritten, vierten oder fünften Anschlusspunkten 127a, 128a oder 129a des ersten SCF 120a verbunden mit einem verbleibenden Anschlusspunkt von den dritten, vierten oder fünften Anschlusspunkten 127b, 128b oder 129b des zweiten SCF 120b. Folglich umfasst diese allgemeinere Ausführungsform die Ausführungsformen, wie sie in 11D dargestellt sind, welche oben als spezieller Fall beschrieben wurden.
Es sind noch mehr allgemeine Verbindungen zwischen ersten und zweiten Volumenakustikwellenvorrichtungen, wie in 9 dargestellt, möglich. Sie können in der folgenden Weise gestaltet werden. Insgesamt gibt es zehn Anschlusspunkte, den ersten, zweiten, dritten, vierten und fünften Anschlusspunkt 115a, 117a, 127a, 128a und 129a der ersten BAW-Vorrichtung, die kombiniert sind mit dem ersten, zweiten, dritten, vierten und fünften Anschlusspunkt 115b, 117b, 127a, 128b und 129b der zweiten BAW-Vorrichtung. Jeder dieser zehn Anschlusspunkte kann verbunden sein mit einem oder mehreren von den verbleibenden Anschlusspunkten und/oder mit einem weiteren Anschlusspunkt, wobei der weitere Anschlusspunkt einer von den Anschlusspunkten des Systemanschlusses 1 oder des Systemanschlusses 2 ist. In anderen Worten der erste und/oder zweite und/oder dritte und/oder vierte und/oder fünfte Anschlusspunkt der ersten BAW-Vorrichtung und/oder der erste und/oder zweite und/oder dritte und/oder vierte und/oder fünfte Anschlusspunkt der zweiten BAW-Vorrichtung sind miteinander verbunden und/oder sind verbunden mit dem weiteren Anschlusspunkt. Jeder von dem Systemanschluss 1 und 2 kann allgemein zwei oder mehr Anschlusspunkte aufweisen. Dies ergibt viele mögliche Verbindungen, wobei einige von ihnen einen Kurzschluss aufweisen, zum Beispiel zwischen den Anschlusspunkten des Systemanschlusses 1 und des Systemanschlusses 2. Jedoch können diese Verbindungen vernachlässigt werden.
In diesen Ausführungsformen enthalten die ersten und zweiten BAW-Resonatoren 110a und 110b und die ersten und zweiten SCFs 120a und 120b eine selbe Resonatorfläche (die Resonatorfläche ist die Fläche, über welche die entsprechende piezoelektrische Schicht durch Elektroden gesandwicht ist). Zusätzlich umfassen die ersten, zweiten und dritten piezoelektrischen Schichten 112, 121 und 125 zum Beispiel eine selbe piezoelektrische Orientierung und ein selbes piezoelektrisches Material. In weiteren Ausführungsformen muss dies nicht der Fall sein, so dass Variationen der Resonatorflächen wie auch der piezoelektrischen Materialien möglich sind.
12 zeigt eine Breitbandtransferfunktion für einen Stapel ohne einen Mittelabgriff 150. Sie zeigt einen Graph für eine Transmission S₂₁ (Dämpfung wieder in dB gemessen) als eine Funktion der Frequenz gemessen in GHz. Dieser Graph wird erhalten zum Beispiel durch eine Simulation für eine Membranvorrichtung, das heißt ohne einen Akustikspiegel. Die Transmission S₂₁ zeigt verschiedene Resonanzpeaks (Maxima), einen ersten um 0,5 GHz, einen zweiten um 1 GHz, einen dritten um 1,5 GHz, einen vierten um 3,4 GHz, einen fünften um 3,8 GHz und einen sechsten um 4,6 GHz. In dem Frequenzbereich zwischen 2,2 und 2,3 zeigt der Graph ein breites Band, wo ein Signal fast ohne Verlust übertragen wird (fast verschwindende Dämpfung). Wie der Graph in 7B zeigt, umfasst der Durchlassbereich zwei Maxima mit einem schmalen Minimum dazwischen und die Charakteristik, wie sie in dem Graph von 12 dargestellt ist, kann erreicht werden durch Schaltungen, wie sie mit den 11A und 11B erläutert wurden.
13 zeigt eine weitere Durchlassbereichstransferfunktion für einen Stapel ohne einen Mittelabgriff 150, wie in 11A dargestellt. Ein Graph ist wieder dargestellt für die Transmission S₂₁ (Dämpfung gemessen in dB) als eine Funktion der Frequenz innerhalb des Bereichs zwischen 2,1 GHz und 2,4 GHz. Der Graph umfasst zwei Maxima, ein Maximum um 2,22 GHz und ein weiteres Maximum um 2,28 GHz. Zwischen den zwei Maxima zeigt der Graph ein schwaches Minimum (das heißt die Transmissions-S₂₁-Differenz zwischen dem Maximum und dem Minimum ist, zum Beispiel, weniger als 5 dB) und für Frequenzen unterhalb des ersten Maximums steigt der Graph monoton an und für Frequenzen über dem zweiten Maximum fällt der Graph monoton ab. Der Durchlassbereich ist um die Zentralfrequenz von um 2,25 GHz und die Transmission ist symmetrisch um diese Zentralfrequenz.
14 zeigt eine invertierte Struktur für eine Volumenakustikwellenvorrichtung, wobei im Vergleich mit der Ausführungsform, wie sie in 9 dargestellt ist, der SCF 120 zwischen dem Substrat 210 mit dem Akustikspiegel 220 und der akustischen Kopplungsschichtstruktur 130 angeordnet ist. In dieser Ausführungsform ist der BAW-Resonator 110 oben auf der akustischen Kopplungsschichtstruktur 130 angeordnet (entgegengesetzt dem Substrat 210). Abgesehen von dem Austauschen des BAW-Resonators 110 mit dem SCF 120 ist die Struktur dieselbe wie die in 9 dargestellte und folglich wird eine wiederholte Beschreibung hier weggelassen. Wie in der Ausführungsform, die in 9 dargestellt ist, umfassen die piezoelektrischen Schichten 112, 121, 125 dieselbe Piezoelektrik 160, welche senkrecht zu lateralen Ausdehnungen der Schichtanordnung angeordnet sein kann.
15 zeigt eine weitere Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, welche eine Impedanzwandlungsverhältnis von 2:3 erlaubt und welche eine gestapelte Anordnung eines SCF 310 und eines erweiterten gestapelten Kristallfilters (eSCF) umfasst, welche auf entgegengesetzten Seiten der Kopplungsschichtstruktur 130 angeordnet sind. Die gestapelte Anordnung ist so, dass der SCF 310 zwischen der Kopplungsschichtstruktur 130 und dem Substrat 210 mit dem Akustikspiegel 220 gebildet ist.
Der SCF 310 umfasst eine erste Elektrode 314a, welche auf dem Akustikspiegel 220 gebildet ist, eine erste piezoelektrische Schicht 312a, welche mindestens teilweise auf der ersten Elektrode 314a gebildet ist, eine zweite Elektrode 316a, welche mindestens teilweise auf der ersten piezoelektrischen Schicht 312a gebildet ist, eine zweite piezoelektrische Schicht 312b, welche mindestens teilweise auf der zweiten Elektrode 316a gebildet ist und eine dritte Elektrode 316b, welche mindestens teilweise auf der zweiten piezoelektrischen Schicht 312b gebildet ist. Die erste und dritte Elektrode 314a und 316b sind verbunden mit einem ersten Anschlusspunkt 315 und die zweite Elektrode 316a ist verbunden mit einem Anschlusspunkt 317.
Der eSCF 320 umfasst eine erste Elektrode 324a, welche mindestens teilweise auf der Kopplungsschichtstruktur 130 gebildet ist, eine erste piezoelektrische Schicht 322a, welche mindestens teilweise auf der ersten Elektrode 324a gebildet ist, eine zweite Elektrode 326a, welche mindestens teilweise auf der ersten piezoelektrischen Schicht 322a gebildet ist, eine zweite piezoelektrische Schicht 322b, welche mindestens teilweise auf der zweiten Elektrode 326a gebildet ist, eine dritte Elektrode 326b, welche mindestens teilweise auf der zweiten piezoelektrischen Schicht 322b gebildet ist, eine dritte piezoelektrische Schicht 322c, welche mindestens teilweise auf der dritten Elektrode 326b gebildet ist und eine vierte Elektrode 326c, welche mindestens teilweise auf der dritten piezoelektrischen Schicht 322c gebildet ist. Die ersten und dritten Elektroden 324a und 326b sind mit einem ersten Anschlusspunkt 329 verbunden und die zweite und vierte Elektrode 326a und 326c sind mit einem zweiten Anschlusspunkt 328 verbunden.
Die Orientierungen der piezoelektrischen Schichten 312a, 312b, 322a, 322b und 322c sind wieder miteinander ausgerichtet und sind, zum Beispiel, senkrecht zu lateralen Ausdehnungen der Vielzahl von Elektroden, wie durch die Pfeile 160 angezeigt. Die ersten und zweiten piezoelektrischen Schichten 312a und 312b des SCF 310 sind äquivalent zu zwei BAW-Resonatoren, welche akustisch gekoppelt sind und elektrisch parallel verbunden sind. Ähnlich sind die ersten, zweiten und dritten piezoelektrischen Schichten 322a, 322b und 322c des eSCF 310 äquivalent zu drei BAW-Resonatoren, welche akustisch gekoppelt und elektrisch parallel verbunden sind. Folglich addieren sich die reziproken Impedanzen dieser drei BAW-Resonatoren zu einem Anschluss 1 (umfassend die ersten und zweiten Anschlusspunkte 315, 317) und einem Anschluss 2 (umfassend die ersten und zweiten Anschlusspunkte 329, 328), was ein Konversionsverhältnis von 2:3 ergibt.
Um das Konversionsverhältnis während des Betriebes zu erhalten, werden in dem SCF 310 die erste harmonische Anregung (erster harmonischer Oberton) und in dem eSCF 320 die zweite harmonische Anregung (zweiter harmonischer Oberton) angeregt. Das bedeutet, dass in dem SCF 310 eine volle Wellenlänge einer Akustikwelle angeregt wird, wohingegen in dem eSCF 320 drei halbe einer vollen Wellenlänge angeregt wird. In weiteren Ausführungsformen können wieder die Orientierungen der piezoelektrischen Schichten geändert werden, zum Beispiel in der entgegengesetzten Richtung als durch die Pfeile 160 angezeigt, während sie immer noch in einer Richtung ausgerichtet sind. Diese BAW-Vorrichtung kann auch erweitert werden, um weitere Impedanzkonversions(wandlungs-)verhältnisse zu erreichen.
16A bis 16D zeigen Ausführungsformen für jedes rationale Impedanzwandlungsverhältnis.
16A zeigt eine Ausführungsform mit einem Impedanzwandlungsverhältnis von gleichen Zahlen, das heißt im Verhältnis von 2 m zu 2 n, mit m, n = 1, 2, 3, ..., erhaltend durch eine gestapelte Anordnung von zwei erweiterten gestapelten Kristallfiltern, einem ersten eSCF 310 und einem zweiten eSCF 320, angeordnet auf entgegengesetzten Seiten der Kopplungsschichtstruktur 130. Der erste eSCF 310 umfasst eine gleiche Anzahl von piezoelektrischen Schichten, eine erste piezoelektrische Schicht 312a, eine zweite piezoelektrische Schicht 312b, ... bis zu einer i-ten piezoelektrischen Schicht 312i, wobei „i” eine gerade Zahl ist und das Zählen in einer Weise ausgeführt ist, so dass das letzte Element am nächsten zu der Kopplungsschichtstruktur 130 ist. Zwischen angrenzenden piezoelektrischen Schichten sind Elektroden angeordnet, das heißt die erste piezoelektrische Schicht 312a ist gesandwicht (zwischengelegt) zwischen eine erste Elektrode 314a und eine zweite Elektrode 316a und die zweite piezoelektrische Schicht 312b ist gesandwicht zwischen die zweite Elektrode 316a und eine dritte Elektrode 316b. Diese Anordnung setzt sich fort bis die i-te piezoelektrische Schicht 312i, welche zwischen einer (i – 1)-ten Elektrode 316(i – 1) und einer i-ten Elektrode 316i gesandwicht ist. Die ungeraden Elektroden, das heißt die erste Elektrode 314a, die dritte Elektrode 316b usw. sind verbunden mit einem ersten Anschlusspunkt 315, wohingegen die geraden Elektroden (die zweite Elektrode 316a, die vierte Elektrode, usw.) verbunden sind mit einem zweiten Anschlusspunkt 317, wobei der erste Anschlusspunkt 315 und der zweiten Anschlusspunkt 317 einen ersten Anschluss (Anschluss 1) liefern.
In derselben Weise ist der zweite eSCF 320 durch eine gerade Anzahl von piezoelektrischen Schichten gebildet, eine erste piezoelektrische Schicht 322a, ..., eine (j – 1)-te piezoelektrische Schicht 322(j – 1), eine j-te piezoelektrische Schicht 322j, wobei j eine gerade Zahl ist und die Zählung so erfolgt, dass das erste Element am nächsten zu der Kopplungsschichtstruktur 130 ist. Wie vorher ist jede piezoelektrische Schicht von Elektroden gesandwicht, wobei die ungeraden Elektroden, das heißt die erste Elektrode 324a, die dritte Elektrode, usw., verbunden sind mit einem ersten Anschlusspunkt 329 und die geraden Elektroden, das heißt die zweite Elektrode 326a, die vierte Elektrode usw., verbunden sind mit einem zweiten Anschlusspunkt 328. Der erste und zweite Anschlusspunkt 329 und 328 liefern einen zweiten Anschluss (Anschluss 2).
Wie in der Ausführungsform vorher weisen die piezoelektrischen Schichten innerhalb des ersten eSCF 310 eine selbe piezoelektrische Orientierung auf und die piezoelektrischen Schichten innerhalb des zweiten eSCF 320 weisen auch eine selbe piezoelektrische Orientierung auf, welche die gleiche oder nicht die gleiche sein kann wie für den ersten eSCF 310. Während des Betriebes sind die Akustikwellen, welche in dem ersten und zweiten eSCF 310 und 320 angeregt werden, höhere harmonische (höhere harmonische Obertöne). Zum Beispiel, wenn die gerade Zahl von piezoelektrischen Schichten in dem ersten eSCF 310 2m ist, dann umfasst die Akustikwelle, welche in dem ersten eSCF 310 angeregt wird, m Wellenlängen und in derselben Weise umfasst die Akustikwelle, welche in dem zweiten eSCF 320 angeregt wird, n Wellenlängen, wenn der zweite eSCF 320 2n piezoelektrische Schichten aufweist.
16B bis 16D enthalten Verallgemeinerungen der Ausführungsform, wie sie in 16A dargestellt ist in dem Sinne, dass die Anzahl von piezoelektrischen Schichten auch ungerade sein kann.
Insbesondere umfasst in 16B der erste eSCF 310 eine ungerade Anzahl von piezoelektrischen Schichten, eine erste piezoelektrische Schicht 312a, eine zweite piezoelektrische Schicht 312b, ... bis zu einer i-ten piezoelektrischen Schicht 312i, wobei i hier eine ungerade Zahl ist und die Zählung in einer Weise erfolgt, so dass das letzte Element am nächsten zu der Kopplungsschichtstruktur 130 ist. Der zweite eSCF 320 umfasst auch eine ungerade Anzahl von piezoelektrischen Schichten, eine erste piezoelektrische Schicht 322a, ..., (j – 1)-te piezoelektrische Schicht 322(j – 1), eine j-te piezoelektrische Schicht 322j, wobei „j” hier eine ungerade Zahl ist und die Zählung in einer Weise erfolgt, dass das erste Element am nächsten zu der Kopplungsschichtstruktur 130 ist. Jede piezoelektrische Schicht ist wieder durch Elektroden gesandwicht, wobei die ungeraden Elektroden des ersten eSCF 310 verbunden sind mit einem ersten Anschlusspunkt 315 und die geraden Elektroden des ersten eSCF 310 mit einem zweiten Anschlusspunkt 317 verbunden sind. In ähnlicher Weise sind die ungeraden Elektroden des zweiten eSCF 320 mit einem ersten Anschlusspunkt 329 verbunden und die geraden Elektroden des zweiten eSCF 320 sind mit einem Anschlusspunkt 328 verbunden.
Die Ausführungsform, wie sie in 16C gezeigt ist, umfasst einen ersten eSCF 310 mit einer geraden Anzahl von piezoelektrischen Schichten 312a, 312b, ..., 312i (i ist eine gerade Zahl) und einen zweiten eSCF mit einer ungeraden Anzahl von piezoelektrischen Schichten (322a, ..., 322(j – 1), 322j (j ist hier eine ungerade Zahl), wobei die Ausführungsform in 16D die entgegengesetzte Situation zeigt, wo der erste eSCF 310 eine ungerade Anzahl von piezoelektrischen Schichten 312a, 312b, ..., 312i („i” ist hier eine ungerade Zahl) aufweist und der zweite eSCF 320 eine gerade Anzahl von piezoelektrischen Schichten 322a, ..., 322(j – 1), 322j („j” ist hier eine gerade Zahl) aufweist. Wieder sind alle piezoelektrischen Schichten durch Elektroden gesandwicht, wohingegen die geraden Elektroden (gezählt von der ersten Elektrode 314a des ersten eSCF 310) mit dem zweiten Anschlusspunkt 317 des ersten Anschlusses verbunden sind und die ungeraden Elektroden mit dem ersten Anschlusspunkt 315 verbunden sind. In derselben Weise sind die geraden Elektroden des zweiten eSCF 320 mit einem zweiten Anschlusspunkt 328 des zweiten Anschlusses verbunden und die ungeraden Elektroden sind mit einem ersten Anschlusspunkt 329 des zweiten Anschlusses verbunden.
Wie in dem Kontext von 16A diskutiert, können alle piezoelektrischen Schichten innerhalb eines eSCF (innerhalb des ersten eSCF 310 und innerhalb des zweiten eSCF 320) eine selbe Orientierung aufweisen und deshalb wird während des Betriebes ein höherer harmonischer Oberton angeregt, wobei die Anzahl von piezoelektrischen Schichten mit der Anzahl von der Hälften der Wellenlänge der angeregten Akustikwelle zusammenfallen kann. Zum Beispiel für drei piezoelektrische Schicht 3/2 einer Wellenlänge, für vier piezoelektrische Schichten 2 Wellenlängen, für fünf piezoelektrische Schichten 5/2 einer Wellenlänge usw. In weiteren Ausführungsformen können die Orientierungen der piezoelektrischen Schichten auch alternierend in entgegengesetzten Richtungen sein, so dass eine Grundmode der Akustikwelle angeregt werden kann.
Die Ausführungsformen, wie sie in 16A–D dargestellt sind, sind spezielle Beispiele zum Verbinden zweier eSCFs und in weiteren Ausführungsformen sind die Verbindungen verschieden. Ein eSCF umfasst im allgemeinen „j” piezoelektrische Schichten und „j + 1” Elektroden, welche die „j” piezoelektrische Schichten sandwichen (sandwichartig zwischenlegen) und verschiedene Möglichkeiten zum Verbinden von zwei eSCFs bieten. Zum Beispiel umfasst ein erster eSCF „j” piezoelektrische Schichten und „j + 1” Elektroden, welche die „j” piezoelektrischen Schichten sandwichen und ein zweiter eSCF umfasst „i” piezoelektrische Schichten und „i + 1” Elektroden, welche die „i” piezoelektrischen Schichten sandwichen. Folglich enthält die Volumenakustikwellenvorrichtung insgesamt „i + j + 2” Elektroden, wobei eine oder mehrere Elektroden der „i + j + 2” Elektroden verbunden sein kann mit einem der Anschlusspunkte eines ersten oder eines zweiten Anschlusses. Zusätzlich sind die „i + j + 2” Elektroden miteinander verbunden. Zum Beispiel kann eine erste Vielzahl von Elektroden der „i + j + 2” Elektroden verbunden sein, eine zweite Vielzahl von Elektroden der „i + j + 2” Elektroden kann verbunden sein usw. (wobei eine Vielzahl 2, 3, 4 oder mehr Elektroden umfassen kann).
In anderen Worten kann jede dieser „i + j + 2” Elektroden mit einer oder mehreren der restlichen Elektroden und/oder einem Anschlusspunkt verbunden sein, wobei der Anschlusspunkt einer von den Anschlusspunkten des ersten oder zweiten Anschlusses ist. Jeder von dem ersten oder zweiten Anschluss kann darüber hinaus zwei oder mehr Anschlusspunkte aufweisen. Dies ergibt viele mögliche Verbindungen, wobei einige von diesen einen Kurzschluss umfassen, zum Beispiel zwischen Anschlusspunkten des ersten und zweiten Anschlusses. Diese Verbindungen können jedoch vernachlässigt werden.
Da verschiedene Vielzahlen von Elektroden verbunden sein können, bringt dies viele Möglichkeiten von Verbindungen mit sich. Die Ausführungsformen, wie in den 16A bis D dargestellt, sind nur einfache Beispiele, welche spezielle Fälle von diesen mehr allgemeinen Schaltungen sind.
Eine nochmals andere Ausführungsform umfasst Verbindungen eines ersten und zweiten Satzes von akustisch gekoppelten eSCFs, wie sie in 16A bis 16D dargestellt sind, in einer ähnlichen Weise wie die Ausführungsformen, die in 11B bis 11E dargestellt sind. Ein neuer Anschluss 1 kann erhalten werden durch Reihen- oder Parallelverbindungen des Anschlusses 1 (der Vorrichtungen von 16A bis 16D) und ein neuer Anschluss 2 kann erhalten werden durch Reihen- oder Parallelverbindung der Anschlüsse 2 (der Vorrichtungen von 16A bis 16D). Deshalb umfasst ein resultierendes System eine erste Volumenakustikwellenvorrichtung gemäß den 16A bis 16D, eine zweite Volumenakustikwellenvorrichtung gemäß den 16A bis 16D, einen ersten Systemanschluss, welcher durch eine Reihen- oder Parallelverbindung der ersten Anschlüsse der ersten und zweiten Volumenakustikwellenvorrichtungen geliefert wird, und einen zweiten Systemanschluss, welcher durch eine Parallel- oder zweite Volumenakustikwellenvorrichtungen geliefert wird. Wenn immer einer der Systemanschlüsse eine Reihenverbindung von zwei Anschlusspunkten (der BAW-Vorrichtung der 16A bis 16D) aufweist, kann eine gemeinsame Elektrode oder Mittelabgriff zwischen den zwei Anschlusspunkten gebildet werden.
Diese Ausführungsformen können in der folgenden Weise verallgemeinert werden. In diesem Fall umfasst der erste Satz einen ersten und zweiten eSCF mit „i + j + 2” Elektroden, welche akustisch gekoppelt sind und der zweite Satz umfasst einen ersten und zweiten eSCF mit „n + m + 2” Elektroden, welche ebenfalls akustisch gekoppelt sind. Folglich gibt es eine Vielzahl von „i + j + n + m + 4” Elektroden, welche verbunden sein können in jeder möglichen Weise oder verbunden sind mit einem Anschlusspunkt des ersten und zweiten Systemanschlusses. Deshalb kann jede Elektrode der Vielzahl von „i + j + n + m + 4” Elektroden verbunden sein mit mindestens einer Elektrode der verbleibenden Elektroden der Vielzahl von Elektroden (oder mit einem Anschlusspunkt von einem der Systemanschlüsse). Um Kontaktlöcher zu vermeiden (zum Beispiel durch die akustische Kopplungsschicht) und für den Fall, dass der erste und zweite akustisch gekoppelte eSCF dieselbe Gesamtzahl „k” an Elektroden (k = n + m und k = i + j) enthält, ist es vorteilhaft, Elektroden an derselben Stelle innerhalb des Schichtstapels zu verbinden, das heißt die j-te Elektrode aus den k Elektroden des ersten akustisch gekoppelten eSCFs mit der j-ten Elektrode der k Elektroden des zweiten akustisch gekoppelten eSCFs. Dadurch ist die Nummerierung der Elektroden des ersten und zweiten akustisch gekoppelten eSCF identisch. Dies ist besonders vorteilhaft, wenn die akustisch gekoppelten eSCF auf einem gemeinsamen Substrat gebildet sind und die Elektroden Piezo- und Kopplungsschichten durch dieselben Prozessschritte gebildet sind. Wieder können Verbindungen auf viele Weisen erstellt werden.
Mögliche Materialien für Schichten mit hoher akustischer Impedanz umfassen, zum Beispiel: W, Mo, Pt, Ta, TiW, TiN, Ir, WSi, Au, Al₂O₃, SiN, Ta₂O₅ und Zirkonoxid, wobei die letzten vier dielektrische Materialien sind. Mögliche Materialien für die piezoelektrischen Schichten sind zum Beispiel AlN, ZnO, PZT und LiNbO₃. Materialien für niedrigere akustische Impedanz sind zum Beispiel Aluminium und Siliziumdioxid.
Einige Aspekte der Ausführungsformen können wie folgt zusammengefasst werden. Eine Ausführungsform umfasst eine Vorrichtung enthaltend einen gestapelten Kristallfilter 120 und einen Volumenakustikresonator 110 in einer gestapelten Anordnung. Der SCF und der BAW-Resonator 110 sind akustisch gekoppelt. Eine Kopplungsschichtstruktur 130, welche zwischen dem Volumenakustikwellenresonator 110 und dem gestapelten Kristallfilter 120 angeordnet ist, definiert die akustische Kopplung. Die Vorrichtung kann darüber hinaus ein Substrat enthalten, umfassend einen Akustikspiegel 220, so dass der Volumenakustikwellenresonator 110 und der gestapelte Kristallfilter 120 auf dem Akustikspiegel 220 gebildet sind, wobei der Akustikspiegel 220 eine Anordnung von Schichten von alternierenden hohen und niedrigen akustischen Impedanzen umfasst. Alternativ umfasst die Vorrichtung ein Membrangebiet. Allgemeiner kann das Substrat jedes Mittel zum Tragen eines ersten Mittels zum BAW-Filtern und eines zweiten Mittels zum BAW-Filtern sein, so dass eine Vibration innerhalb des ersten Mittels und des zweiten Mittels zum BAW-Filtern im Wesentlichen nicht behindert wird.
In weiteren Ausführungsformen enthält eine Volumenakustikwellenvorrichtung einen ersten und einen zweiten Anschluss und, darüber hinaus, erste, zweite und dritte piezoelektrische Schichten, 112, 121, 125, welche dimensioniert sind, so dass ein Verhältnis einer Impedanz an dem ersten Anschluss zu einer Impedanz an dem zweiten Anschluss einen vorbestimmten Wert aufweist. Der vorbestimmte Wert kann zum Beispiel 2:1 oder 1:2 sein. Die Volumenakustikwellenvorrichtung kann auch ein Substrat 210 mit einem Akustikspiegel 220 enthalten, der zweite Resonator 120 und die ersten Resonatoren 110 sind auf dem Akustikspiegel 220 gebildet, oder die Volumenakustikwellenvorrichtung umfasst eine Membranregion. Der erste Resonator 110 und der zweite Resonator 120 in der Volumenakustikwellenvorrichtung können in einer gestapelten Anordnung bereitgestellt sein.
Ausführungsformen können auch eine Vorrichtung enthalten umfassend eine erste Volumenakustikwellenvorrichtung und eine zweite Volumenakustikwellenvorrichtung. Die Vorrichtung umfasst darüber hinaus einen ersten Systemanschluss, welcher bereitgestellt wird durch serielle oder parallele Verbindung der ersten Anschlüsse der ersten und zweiten Volumenakustikwellenvorrichtungen.
Ein zweiter Systemanschluss der Vorrichtung wird bereitgestellt durch eine serielle Verbindung der zweiten Anschlüsse der ersten und zweiten Volumenakustikwellenvorrichtungen. Die ersten und zweiten Volumenakustikwellenvorrichtungen können dimensioniert sein, so dass ein Verhältnis einer Impedanz an dem ersten Systemanschluss zu einer Impedanz an dem zweiten Systemanschluss 2:1 oder 1:2 ist.
Ausführungsformen können auch eine Vorrichtung enthalten, welche zwei Volumenakustikwellenvorrichtungen aufweist, zum Beispiel eine erste Volumenakustikwellenvorrichtung und eine zweite Volumenakustikwellenvorrichtung (zum Beispiel wie die in 9 gezeigte). Ein erster Systemanschluss der Vorrichtung umfasst eine erste Vielzahl von Anschlusspunkten und ein zweiter Systemanschluss umfasst eine zweite Vielzahl von Anschlusspunkten, wobei die erste und/oder zweite und/oder dritte und/oder vierte und/oder fünfte Elektrode der ersten Volumenakustikwellenvorrichtung und/oder die erste und/oder zweite und/oder dritte und/oder vierte und/oder fünfte Elektrode der zweiten Volumenakustikwellenvorrichtung miteinander verbunden sind und/oder verbunden sind mit einem Anschlusspunkt der ersten und zweiten Vielzahl von Anschlusspunkten.
Eine nochmals andere Ausführungsform umfasst einen Filter enthaltend einen gestapelten SCF 120 und einen Volumenakustikwellenresonator 110, wobei der Filter umfasst eine erste Elektrode 114, eine erste piezoelektrische Schicht 112, welche mindestens teilweise auf der ersten Elektrode 114 gebildet ist, und eine zweite Elektrode 116, die mindestens teilweise auf der ersten piezoelektrischen Schicht 112 gebildet ist. Der gestapelte Kristallfilter 120 umfasst eine dritte Elektrode 122, eine zweite piezoelektrische Schicht 121, welche mindestens teilweise auf der dritten Elektrode 122 gebildet ist, eine vierte Elektrode 124, welche mindestens teilweise auf der zweiten piezoelektrischen Schicht 121 gebildet ist, eine dritte piezoelektrische Schicht 125, welche mindestens teilweise auf der vierten Elektrode 124 gebildet ist, und eine fünfte Elektrode 126, welche mindestens teilweise auf der dritten piezoelektrischen Schicht 125 gebildet ist. Eine Kopplungsschichtstruktur 130 kann zwischen dem Volumenakustikwellenresonator 110 und dem gestapelten Kristallfilter 120 angeordnet sein. Der erste Anschluss des Filters umfasst, zum Beispiel, einen ersten Anschlusspunkt und einen zweiten Anschlusspunkt und der zweite Anschluss umfasst einen ersten Anschlusspunkt und einen zweiten Anschlusspunkt, wobei die erste Elektrode 114 mit dem ersten Anschlusspunkt des ersten Anschlusses verbunden ist und die zweite Elektrode 116 mit dem zweiten Anschlusspunkt des ersten Anschlusses verbunden ist, und die vierte Elektrode 124 mit dem ersten Anschlusspunkt des zweiten Anschlusses verbunden ist und die dritte Elektrode 122 und die fünfte Elektrode 126 mit dem zweiten Anschlusspunkt des zweiten Anschlusses verbunden sind. Die ersten, zweiten und dritten piezoelektrischen Schichten 112, 121, 125 des Filters können so dimensioniert sein, dass ein Verhältnis einer Impedanz an dem ersten Anschluss zu einer Impedanz an dem zweiten Anschluss Ausgangsanschluss einen vorbestimmten Wert hat. Der vorbestimmte Wert kann 2:1 oder 1:2 sein. Zusätzlich kann der Filter ein Substrat 210 enthalten mit einem Akustikspiegel 220, wobei der Volumenakustikwellenresonator 110 und der gestapelte Kristallfilter 120 auf dem Akustikspiegel gebildet sind, oder der Filter umfasst ein Membrangebiet. Der gestapelte Kristallfilter 120 und der Volumenakustikwellenresonator 110 können in einer gestapelten Anordnung in dem Filter bereitgestellt sein.

Claims

Vorrichtung (110, 120, 130) aufweisend: einen Volumenakustikwellenresonator (110); einen gestapelten Kristallfilter (120), der mit dem Volumenakustikwellenresonator (110) akustisch gekoppelt (130) ist, wobei der Volumenakustikwellenresonator (110) umfasst: eine erste Elektrode (114), eine erste piezoelektrische Schicht (112), welche mindestens teilweise auf der ersten Elektrode (114) angeordnet ist, und eine zweite Elektrode (116), welche mindestens teilweise auf der ersten piezoelektrischen Schicht (114) angeordnet ist; wobei der gestapelte Kristallfilter (120) umfasst: eine dritte Elektrode (122), eine zweite piezoelektrische Schicht (121), welche mindestens teilweise auf der dritten Elektrode (122) angeordnet ist, eine vierte Elektrode (124), welche mindestens teilweise auf der zweiten piezoelektrischen Schicht (121) angeordnet ist, eine dritte piezoelektrische Schicht (125), welche mindestens teilweise auf der vierten Elektrode (124) angeordnet ist, und eine fünfte Elektrode (126), welche mindestens teilweise auf der dritten piezoelektrischen Schicht (125) angeordnet ist; wobei die Vorrichtung (110, 120, 130) ferner aufweist: einen ersten Anschluss (1) enthaltend einen ersten Anschlusspunkt (115) und einen zweiten Anschlusspunkt (117), und einen zweiten Anschluss (2) enthaltend einen ersten Anschlusspunkt (129) und einen zweiten Anschlusspunkt (128), wobei die erste Elektrode (124) mit dem ersten Anschlusspunkt (115) des ersten Anschlusses (1) gekoppelt ist und die zweite Elektrode (116) mit dem zweiten Anschlusspunkt (117) des ersten Anschlusses (1) gekoppelt ist, und wobei die vierte Elektrode (124) mit dem ersten Anschlusspunkt (129) des zweiten Anschlusses (2) gekoppelt ist und die dritte Elektrode (122) und die fünfte Elektrode (126) mit dem zweiten Anschlusspunkt (128) des zweiten Anschlusses (2) gekoppelt sind, dadurch gekennzeichnet, dass die erste (112), zweite (121) und dritte (125) piezoelektrische Schicht dimensioniert sind, so dass ein Verhältnis einer Impedanz an dem ersten Anschluss (1) zu einer Impedanz an dem zweiten Anschluss (2) einen vorbestimmten Wert aufweist.
Vorrichtung nach Anspruch 1, wobei die erste (112), zweite (121) und dritte (125) piezoelektrische Schicht dimensioniert sind durch Wählen von Schichtdicken der piezoelektrischen Schichten (112, 121, 125) und piezoelektrisch aktiven Flächen für die ersten, zweiten und dritten piezoelektrischen Schichten (112, 121, 125).
Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, wobei der vorbestimmte Wert ungefähr 2:1 oder ungefähr 1:2 ist.
Vorrichtung nach Anspruch 2, wobei die Schichtdicke so ist, dass im Betrieb der gestapelte Kristallfilter (120) eine erste harmonische Anregung aufweist und der Volumenakustikwellenresonator (110) eine Grundmodenanregung aufweist.
Volumenakustikwellenvorrichtung aufweisend: einen ersten Resonator (110; 110a) enthaltend eine erste Elektrode (114, 114a), eine erste piezoelektrische Schicht (112, 112a), welche mindestens teilweise auf der ersten Elektrode (114, 114a) angeordnet ist, eine zweite Elektrode (116, 116a), welche mindestens teilweise auf der ersten piezoelektrischen Schicht (112, 112a) angeordnet ist; einen zweiten Resonator (120, 120a) enthaltend eine dritte Elektrode (122, 122a), eine zweite piezoelektrische Schicht (121, 121a), welche mindestens teilweise auf der dritten Elektrode (122, 122a) angeordnet ist, eine vierte Elektrode (124, 124a), welche mindestens teilweise auf der zweiten piezoelektrischen Schicht (121, 121a) angeordnet ist, eine dritte piezoelektrische Schicht (125, 125a), welche mindestens teilweise auf der vierten Elektrode (124, 124a) angeordnet ist, eine fünfte Elektrode (126, 126a), welche mindestens teilweise auf der dritten piezoelektrischen Schicht (125, 125a) angeordnet ist; und eine erste Kopplungsschichtstruktur (130, 13a), welche zwischen dem ersten Resonator (110, 110a) und dem zweiten Resonator (120, 120a) angeordnet ist, gekennzeichnet durch einen dritten Resonator (110b) enthaltend eine sechste Elektrode (114b), eine vierte piezoelektrische Schicht (112b), welche mindestens teilweise auf der sechsten Elektrode (114b) angeordnet ist, eine siebte Elektrode (116b), welche mindestens teilweise auf der vierten piezoelektrischen Schicht (112b) angeordnet ist; einen vierten Resonator (120b) enthaltend eine achte Elektrode (122b), eine fünfte piezoelektrische Schicht (121b), welche mindestens teilweise auf der achten Elektrode (122b) angeordnet ist, eine neunte Elektrode (124b), welche mindestens teilweise auf der fünften piezoelektrischen Schicht (121b) angeordnet ist, eine sechste piezoelektrische Schicht (125b), welche mindestens teilweise auf der neunten Elektrode (125b) angeordnet ist, eine zehnte Elektrode (126b), welche mindestens teilweise auf der sechsten piezoelektrischen Schicht (125b) angeordnet ist; eine zweite Kopplungsschichtstruktur (130b), welche zwischen dem dritten Resonator (110b) und dem vierten Resonator (120b) angeordnet ist.
Volumenakustikwellenvorrichtung gemäß Anspruch 5, ferner aufweisend: einen ersten Anschluss (1) umfassend einen ersten Anschlusspunkt (115a) und einen zweiten Anschlusspunkt (117a); und einen zweiten Anschluss (2) enthaltend einen ersten Anschlusspunkt (129a) und einen zweiten Anschlusspunkt (128a), wobei die erste Elektrode (114a) mit dem ersten Anschlusspunkt (115a) des ersten Anschlusses (1) gekoppelt ist, und die zweite Elektrode (116a) mit dem zweiten Anschlusspunkt (117a) des ersten Anschlusses (1) gekoppelt ist, und wobei die vierte Elektrode (124a) mit dem ersten Anschlusspunkt (129a) des zweiten Anschlusses (2) gekoppelt ist und die dritte Elektrode (122a) und die fünfte Elektrode (126a) mit dem zweiten Anschlusspunkt (128a) des zweiten Anschlusses (2) gekoppelt sind.
Volumenakustikwellenvorrichtung gemäß Anspruch 5, ferner aufweisend: einen ersten Anschluss (1) enthaltend einen ersten Anschlusspunkt (115b) und einen zweiten Anschlusspunkt (117b); und einen zweiten Anschluss (2) enthaltend einen ersten Anschlusspunkt (129b) und einen zweiten Anschlusspunkt (128b), wobei die ersten und sechsten Elektroden (114a, 114b) verbunden sind, und wobei die dritten und achten Elektroden (122a, 122b) verbunden sind, und wobei die fünften und zehnten Elektroden (126a, 126b) verbunden sind, wobei die zweite Elektrode (116b) mit dem ersten Anschlusspunkt (115b) des ersten Anschlusses (1) gekoppelt ist und die siebte Elektrode (116b) mit dem zweiten Anschlusspunkt (117b) des ersten Anschlusses (1) gekoppelt ist, und wobei die vierte Elektrode (124a) mit dem ersten Anschlusspunkt (129b) des zweiten Anschlusses (2) gekoppelt ist und die neunte Elektrode (124b) mit dem zweiten Anschlusspunkt (128b) des zweiten Anschlusses (2) gekoppelt ist.
Vorrichtung aufweisend: eine erste Volumenakustikwellenvorrichtung (110a, 120a, 130a), die folgendes aufweist: einen ersten Resonator (110; 110a) enthaltend eine erste Elektrode (114, 114a), eine erste piezoelektrische Schicht (112, 112a), welche mindestens teilweise auf der ersten Elektrode (114, 114a) angeordnet ist, eine zweite Elektrode (116, 116a), welche mindestens teilweise auf der ersten piezoelektrischen Schicht (112, 112a) angeordnet ist, einen zweiten Resonator (120, 120a) enthaltend eine dritte Elektrode (122, 122a), eine zweite piezoelektrische Schicht (121, 121a), welche mindestens teilweise auf der dritten Elektrode (122, 122a) angeordnet ist, eine vierte Elektrode (124, 124a), welche mindestens teilweise auf der zweiten piezoelektrischen Schicht (121, 121a) angeordnet ist, eine dritte piezoelektrische Schicht (125, 125a), welche mindestens teilweise auf der vierten Elektrode (124, 124a) angeordnet ist, eine fünfte Elektrode (126, 126a), welche mindestens teilweise auf der dritten piezoelektrischen Schicht (125, 125a) angeordnet ist, und eine erste Kopplungsschichtstruktur (130, 13a), welche zwischen dem ersten Resonator (110, 110a) und dem zweiten Resonator (120, 120a) angeordnet ist; einen ersten Anschluss (1) umfassend einen ersten Anschlusspunkt (115) und einen zweiten Anschlusspunkt (117); und einen zweiten Anschluss (2) enthaltend einen ersten Anschlusspunkt (129) und einen zweiten Anschlusspunkt (128); wobei die erste Elektrode (114a) mit dem ersten Anschlusspunkt (115) des ersten Anschlusses (1) gekoppelt ist, und die zweite Elektrode (116a) mit dem zweiten Anschlusspunkt (117) des ersten Anschlusses (1) gekoppelt ist, und wobei die vierte Elektrode (124a) mit dem ersten Anschlusspunkt (129) des zweiten Anschlusses (2) gekoppelt ist und die dritte Elektrode (122a) und die fünfte Elektrode (126a) mit dem zweiten Anschlusspunkt (128) des zweiten Anschlusses (2) gekoppelt sind; eine zweite Volumenakustikwellenvorrichtung (110b, 120b, 130b), die folgendes aufweist: einen dritten Resonator (110b) enthaltend eine sechste Elektrode (114b), eine vierte piezoelektrische Schicht (112b), welche mindestens teilweise auf der sechsten Elektrode (114b) angeordnet ist, eine siebte Elektrode (116b), welche mindestens teilweise auf der vierten piezoelektrischen Schicht (112b) angeordnet ist; einen vierten Resonator (120b) enthaltend eine achte Elektrode (122b), eine fünfte piezoelektrische Schicht (121b), welche mindestens teilweise auf der achten Elektrode (122b) angeordnet ist, eine neunte Elektrode (124b), welche mindestens teilweise auf der fünften piezoelektrischen Schicht (121b) angeordnet ist, eine sechste piezoelektrische Schicht (125b), welche mindestens teilweise auf der neunten Elektrode (125b) angeordnet ist, eine zehnte Elektrode (126b), welche mindestens teilweise auf der sechsten piezoelektrischen Schicht (125b) angeordnet ist; eine zweite Kopplungsschichtstruktur (130b), welche zwischen dem dritten Resonator (110b) und dem vierten Resonator (120b) angeordnet ist; einen ersten Anschluss (1) enthaltend einen ersten Anschlusspunkt (115b) und einen zweiten Anschlusspunkt (117b); und einen zweiten Anschluss (2) enthaltend einen ersten Anschlusspunkt (129b) und einen zweiten Anschlusspunkt (128b), wobei die ersten und sechsten Elektroden (114a, 114b) verbunden sind, und wobei die dritten und achten Elektroden (122a, 122b) verbunden sind, und wobei die fünften und zehnten Elektroden (126a, 126b) verbunden sind, wobei die zweite Elektrode (116b) mit dem ersten Anschlusspunkt (115b) des ersten Anschlusses (1) gekoppelt ist und die siebte Elektrode (116b) mit dem zweiten Anschlusspunkt (117b) des ersten Anschlusses (1) gekoppelt ist, und wobei die vierte Elektrode (124a) mit dem ersten Anschlusspunkt (129b) des zweiten Anschlusses (2) gekoppelt ist und die neunte Elektrode (124b) mit dem zweiten Anschlusspunkt (128b) des zweiten Anschlusses (2) gekoppelt ist; einen ersten Systemanschluss, welcher bereitgestellt ist durch eine Reihen- oder Parallelverbindung von ersten Anschlüssen (1) der ersten (110a, 120a, 130a) und der zweiten (110b, 120b, 130b) Volumenakustikwellenvorrichtung; und einen zweiten Systemanschluss, welcher bereitgestellt ist durch eine Reihen- oder Parallelverbindung von zweiten Anschlüssen (2) der ersten (110a, 120a, 130a) und der zweiten (110b, 120b, 130b) Volumenakustikwellenvorrichtung.
Vorrichtung nach Anspruch 8, wobei die ersten (110a, 120a, 130a) und zweiten (110b, 120b, 130b) Volumenakustikwellenvorrichtungen dimensioniert sind, so dass ein Verhältnis einer Impedanz an dem ersten Systemanschluss zu einer Impedanz an dem zweiten Systemanschluss ungefähr 2:1 oder ungefähr 8:1 ist.
Vorrichtung nach Anspruch 8 oder 9, wobei der zweite Systemanschluss bereitgestellt ist durch eine Reihenverbindung der zweiten Anschlüsse (2) der ersten (110a, 120a, 130a) und zweiten (110b, 120b, 130b) Volumenakustikwellenvorrichtungen, wobei die Reihenverbindung eine gemeinsame Elektrode (150) zwischen den zweiten Anschlüssen (2) der ersten (110a, 120a, 130a) und zweiten (110b, 120b, 130b) Volumenakustikwellenvorrichtungen aufweist.
Vorrichtung gemäß Anspruch 8 oder 9, wobei der erste Systemanschluss durch eine Reihenverbindung der ersten Anschlüsse (1) der ersten (110a, 120a, 130a) und zweiten (110b, 120b, 130b) Volumenakustikwellenvorrichtung bereitgestellt ist, wobei die Reihenverbindung der ersten Anschlüsse (1) der ersten (110a, 120a, 130a) und zweiten (110b, 120b, 130b) Volumenakustikwellenvorrichtungen so ist, dass der zweite Anschlusspunkt (117a) des ersten Anschlusses (1) der ersten Volumenakustikwellenvorrichtung (110a, 120a, 130a) mit dem ersten Anschlusspunkt (115b) des ersten Anschlusses (1) der zweiten Volumenakustikwellenvorrichtung (110b, 120b, 130b) gekoppelt ist, wobei der zweite Systemanschluss bereitgestellt ist durch eine Reihenverbindung der zweiten Anschlüsse der ersten (110a, 120a, 130a) und zweiten (110b, 120b, 130b) Volumenakustikwellenvorrichtungen, und wobei die Reihenverbindung der zweiten Anschlüsse der ersten (110a, 120a, 130a) und zweiten (110b, 120b, 130b) Volumenakustikwellenvorrichtungen so ist, dass der erste Anschlusspunkt (129a) des zweiten Anschlusses (2) der ersten Volumenakustikwellenvorrichtung (110a, 120a, 130a) mit dem zweiten Anschlusspunkt (128b) des zweiten Anschlusses (2) der zweiten Volumenakustikwellenvorrichtung (110b, 120b, 130b) verbunden ist.
Vorrichtung nach Anspruch 8 oder 9, wobei der erste Systemanschluss bereitgestellt ist durch eine Reihenverbindung der ersten Anschlüsse der ersten (110a, 120a, 130a) und der zweiten (110b, 120b, 130b) Volumenakustikwellenvorrichtung, wobei die Reihenverbindung der ersten Anschlüsse (1) der ersten (110a, 120a, 130a) und der zweiten (110b, 120b, 130b) Volumenakustikwellenvorrichtung so ist, dass der erste Anschlusspunkt (115a) des ersten Anschlusses (1) der ersten Volumenakustikwellenvorrichtung (110a, 120a, 130a) mit dem ersten Anschlusspunkt (115b) des ersten Anschlusses (1) der zweiten Volumenakustikwellenvorrichtung (110b, 120b, 130b) verbunden ist, wobei der zweite Systemanschluss bereitgestellt ist durch eine Reihenverbindung der zweiten Anschlüsse (2) der ersten (110a, 120a, 130a) und der zweiten (110b, 120b, 130b) Volumenakustikwellenvorrichtung, und wobei die Reihenverbindung der zweiten Anschlüsse (2) der ersten (110a, 120a, 130a) und der zweiten (110b, 120b, 130b) Volumenakustikwellenvorrichtung so ist, dass der zweite Anschlusspunkt (128a) des zweiten Anschlusses (2) der ersten Volumenakustikwellenvorrichtung (110a, 120a, 130a) mit dem zweiten Anschlusspunkt (128b) des zweiten Anschlusses (2) der zweiten Volumenakustikwellenvorrichtung (110b, 120b, 130b) verbunden ist.
Vorrichtung nach Anspruch 8 oder 9, wobei der erste Systemanschluss bereitgestellt ist durch eine Parallelverbindung der ersten Anschlüsse (1) der ersten (110a, 120a, 130a) und der zweiten (110b, 120b, 130b) Volumenakustikwellenvorrichtung, wobei die Parallelverbindung der ersten Anschlüsse (1) der ersten (110a, 120a, 130a) und der zweiten (110b, 120b, 130b) Volumenakustikwellenvorrichtungen so ist, dass der erste Anschlusspunkt (115a) des ersten Anschlusses (1) der ersten Volumenakustikwellenvorrichtung (110a, 120a, 130a) mit dem zweiten Anschlusspunkt (117b) des ersten Anschlusses (1) der zweiten Volumenakustikwellenvorrichtung (110b, 120b, 130b) verbunden ist, wobei der zweite Systemanschluss bereitgestellt ist durch eine Reihenverbindung der zweiten Anschlüsse (2) der ersten (110a, 120a, 130a) und der zweiten (110b, 120b, 130b) Volumenakustikwellenvorrichtung, und wobei die Reihenverbindung der zweiten Anschlüsse (2) der ersten (110a, 120a, 130a) und der zweiten (110b, 120b, 130b) Volumenakustikwellenvorrichtung so ist, dass der zweite Anschlusspunkt (128a) des zweiten Anschlusses (2) der ersten (110a, 120a, 130a) Volumenakustikwellenvorrichtung mit dem zweiten Anschlusspunkt (128b) des zweiten Anschlusses (2) der zweiten Volumenakustikwellenvorrichtung (110b, 120b, 130b) verbunden ist.
Vorrichtung nach Anspruch 8 oder 9, wobei der erste Systemanschluss bereitgestellt ist durch eine Parallelverbindung der ersten Anschlüsse (1) der ersten (110a, 120a, 130a) und zweiten (110b, 120b, 130b) Volumenakustikwellenvorrichtungen, wobei die Parallelverbindung der ersten Anschlüsse (1) der (110a, 120a, 130a) ersten und der zweiten (110b, 120b, 130b) Volumenakustikwellenvorrichtung so ist, dass der erste Anschlusspunkt (115a) des ersten Anschlusses (1) der ersten Volumenakustikwellenvorrichtung (110a, 120a, 130a) mit dem ersten Anschlusspunkt (115b) des ersten Anschlusses (1) der zweiten Volumenakustikwellenvorrichtung (110b, 120b, 130b) verbunden ist, wobei der zweite Systemanschluss bereitgestellt ist durch eine Reihenverbindung der zweiten Anschlüsse (2) der ersten (110a, 120a, 130a) und zweiten (110b, 120b, 130b) Volumenakustikwellenvorrichtungen, und wobei die Reihenverbindung der zweiten Anschlüsse (2) der ersten (110a, 120a, 130a) und der zweiten (110b, 120b, 130b) Volumenakustikwellenvorrichtung so ist, dass der zweite Anschlusspunkt (128a) des zweiten Anschlusses (2) der ersten Volumenakustikwellenvorrichtung (110a, 120a, 130a) mit dem ersten Anschlusspunkt (129b) des zweiten Anschlusses (2) der zweiten Volumenakustikwellenvorrichtung (110b, 120b, 130b) verbunden ist.
Vorrichtung enthaltend: eine erste Volumenakustikwellenvorrichtung (110a, 120a, 130a), die folgendes aufweist: einen ersten Resonator (110a) enthaltend eine erste Elektrode (114a), eine erste piezoelektrische Schicht (112a), welche mindestens teilweise auf der ersten Elektrode (114a) angeordnet ist, eine zweite Elektrode (116a), welche mindestens teilweise auf der ersten piezoelektrischen Schicht (112) angeordnet ist, einen zweiten Resonator (120) enthaltend eine dritte Elektrode (122a), eine zweite piezoelektrische Schicht (121a), welche mindestens teilweise auf der dritten Elektrode (122a) angeordnet ist, eine vierte Elektrode (124a), welche mindestens teilweise auf der zweiten piezoelektrischen Schicht (121a) angeordnet ist, eine dritte piezoelektrische Schicht (125a), welche mindestens teilweise auf der vierten Elektrode (124a) angeordnet ist, eine fünfte Elektrode (126a), welche mindestens teilweise auf der dritten piezoelektrischen Schicht (125a) angeordnet ist, und eine erste Kopplungsschichtstruktur (130a), welche zwischen dem ersten Resonator (110a) und dem zweiten Resonator (120a) angeordnet ist; eine zweite Volumenakustikwellenvorrichtung (110b, 120b, 130b), die folgendes aufweist: einen ersten Resonator (110b) enthaltend eine erste Elektrode (114b), eine erste piezoelektrische Schicht (112b), welche mindestens teilweise auf der ersten Elektrode (114b) angeordnet ist, eine zweite Elektrode (116b), welche mindestens teilweise auf der ersten piezoelektrischen Schicht (112b) angeordnet ist, einen zweiten Resonator (120b) enthaltend eine dritte Elektrode (122b), eine zweite piezoelektrische Schicht (121b), welche mindestens teilweise auf der dritten Elektrode (122b) angeordnet ist, eine vierte Elektrode (124b), welche mindestens teilweise auf der zweiten piezoelektrischen Schicht (121b) angeordnet ist, eine dritte piezoelektrische Schicht (125b), welche mindestens teilweise auf der vierten Elektrode (125b) angeordnet ist, eine fünfte Elektrode (126b), welche mindestens teilweise auf der dritten piezoelektrischen Schicht (125b) angeordnet ist, eine zweite Kopplungsschichtstruktur (130b), welche zwischen dem ersten Resonator (110b) und dem zweiten Resonator (120b) angeordnet ist; einen ersten Systemanschluss enthaltend einen ersten und zweiten Anschlusspunkt, wobei ein erster Anschlusspunkt des ersten Systemanschlusses mit einer Elektrode von den ersten und zweiten Elektroden (114a, 116a) der ersten Volumenakustikwellenvorrichtung (110a, 120a, 130a) gekoppelt ist, wobei ein zweiter Anschlusspunkt des ersten Systemanschlusses mit einer Elektrode von den ersten und zweiten Elektroden (114b, 116b) der zweiten Volumenakustikwellenvorrichtung (110b, 120b, 130b) gekoppelt ist, und wobei eine andere Elektrode von den ersten und zweiten Elektroden (114, 116a) der ersten Volumenakustikwellenvorrichtung (110a, 120a, 130a) mit einer anderen Elektrode von den ersten und zweiten Elektroden (114a, 116a) der ersten Volumenakustikwellenvorrichtung (110a, 120a, 130a) gekoppelt ist; und einen zweiten Systemanschluss enthaltend einen ersten und zweiten Anschlusspunkt, wobei der erste Anschlusspunkt des zweiten Systemanschlusses mit einer Elektrode von dritten, vierten und fünften Elektroden (121a, 123a, 125a) der ersten Volumenakustikwellenvorrichtung (110a, 120a, 130a) verbunden ist, wobei der zweite Anschlusspunkt des zweiten Systemanschlusses mit einer Elektrode von den dritten, vierten und fünften Elektroden (121b, 123b, 125b) der zweiten Volumenakustikwellenvorrichtung (110b, 120b, 130b) verbunden ist, wobei eine andere Elektrode von den dritten, vierten und fünften Elektroden (121a, 123a, 125a) der ersten Volumenakustikwellenvorrichtung (110a, 120a, 130a) mit einer anderen Elektrode von den dritten, vierten und fünften Elektroden (121b, 123b, 125b) der zweiten Volumenakustikwellenvorrichtung (110b, 120b, 130b) verbunden ist, und wobei eine verbleibende Elektrode von den dritten, vierten und fünften Elektroden (121a, 123a, 125a) der ersten Volumenakustikwellenvorrichtung (110a, 120a, 130a) mit einer verbleibenden Elektrode von den dritten, vierten und fünften Elektroden (121b, 123b, 125b) der zweiten Volumenakustikwellenvorrichtung (110b, 120b, 130b) verbunden ist.
Volumenakustikwellenvorrichtung aufweisend: einen ersten erweiterten gestapelten Kristallfilter (310) aufweisend einen ersten Stapel von alternierenden Elektroden (314a, 316a, ..., 316i) und piezoelektrischen Schichten (312a, ... 312i), wobei der erste Stapel mindestens eine Anzahl von i piezoelektrischen Schichten und mindestens eine Anzahl von (i + 1) Elektroden enthält, wobei i entweder eine gerade Ganzzahl größer oder gleich 2 ist oder eine ungerade Ganzzahl größer oder gleich 3 ist; und einen zweiten erweiterten gestapelten Kristallfilter (320) aufweisend einen ersten Stapel von alternierenden Elektroden (324a, 326a, ..., 326j) und piezoelektrischen Schichten (322a, ... 322j), wobei der zweite Stapel mindestens eine Anzahl von j piezoelektrische Schichten und mindestens eine Anzahl von (j + 1) Elektroden enthält, wobei i entweder eine gerade Ganzzahl größer oder gleich 2 ist oder eine ungerade Ganzzahl größer oder gleich 3 ist; und wobei der erste und der zweite erweiterte gestapelte Kristallfilter (310, 320) akustisch gekoppelt sind.
Volumenakustikwellenvorrichtung gemäß Anspruch 16, ferner enthaltend: einen ersten Anschluss (1); einen zweiten Anschluss (2); und eine Kopplungsschichtstruktur (130), welche zwischen dem ersten und dem zweiten erweiterten gestapelten Kristallfilter (310, 320) angeordnet ist, wobei die Kopplungsschichtstruktur (130) die akustische Kopplung definiert, wobei der erste erweiterte gestapelte Kristallfilter (310) einen ersten Stapel von weiteren alternierenden Elektroden und weiteren piezoelektrischen Schichten aufweist, und Elektroden gegen die Kopplungsschichtstruktur (130) zählend, ungerade Elektroden mit einem ersten Anschlusspunkt (315) des ersten Anschlusses (1) gekoppelt sind und gerade Elektroden mit einem zweiten Anschlusspunkt (317) des ersten Anschlusses (1) gekoppelt sind, und wobei der zweite erweiterte gestapelte Kristallfilter (320) einen zweiten Stapel von alternierenden weiteren Elektroden und weiteren piezoelektrischen Schichten aufweist, und Elektroden von der Kopplungsschichtstruktur (130) wegzählend, gerade weitere Elektroden mit einem ersten Anschlusspunkt (329) des zweiten Anschlusses (2) gekoppelt sind, und ungerade weitere Elektroden mit einem zweiten Anschlusspunkt (328) des zweiten Anschlusses (2) gekoppelt sind.
Vorrichtung enthaltend: eine erste Volumenakustikwellenvorrichtung gemäß Anspruch 17; eine zweite Volumenakustikwellenvorrichtung gemäß Anspruch 17; einen ersten Systemanschluss, welcher durch eine Reihen- oder Parallelverbindung der ersten Anschlüsse der ersten und zweiten Volumenakustikwellenvorrichtungen bereitgestellt ist; und einen zweiten Systemanschluss, welcher durch Reihenverbindung der zweiten Anschlüsse der ersten und zweiten Volumenakustikwellenvorrichtungen bereitgestellt ist.
Vorrichtung enthaltend: eine erste Volumenakustikwellenvorrichtung gemäß Anspruch 17; eine zweite Volumenakustikwellenvorrichtung gemäß Anspruch 17; einen ersten Systemanschluss, welcher durch eine Reihen- oder Parallelverbindung der ersten Anschlüsse der ersten und zweiten Volumenakustikwellenvorrichtungen bereitgestellt ist; und einen zweiten Systemanschluss, welcher durch eine Parallelverbindung der zweiten Anschlüsse der ersten und zweiten Volumenakustikwellenvorrichtungen bereitgestellt ist.
Vorrichtung enthaltend: eine erste Volumenakustikwellenvorrichtung gemäß Anspruch 16; eine zweite Volumenakustikwellenvorrichtung gemäß Anspruch 16; einen ersten Systemanschluss enthaltend eine erste Vielzahl von Anschlusspunkten; und einen zweiten Systemanschluss enthaltend eine zweite Vielzahl von Anschlusspunkten, wobei jede Elektrode der Vielzahl von Elektroden der ersten und zweiten Volumenakustikwellenvorrichtungen gekoppelt ist mit mindestens einer der verbleibenden Elektroden der Vielzahl von Elektroden und/oder mit einem Anschlusspunkt der ersten und zweiten Vielzahl von Anschlusspunkten.
Vorrichtung enthaltend: erste Mittel (110; 110a, 110b), zum BAW-Filtern eines Signals und enthaltend eine erste piezoelektrische Schicht (112; 112a, 112b); und zweite Mittel (120; 120a, 120b), zum BAW-Filtern eines Signals und enthaltend eine zweite (121; 121a, 121b) und eine dritte piezoelektrisch Schicht (125; 125a, 125b), wobei die ersten und zweiten Mittel zum BAW-Filtern eines Signals akustisch gekoppelt (130; 130a, 130b) sind, und wobei die ersten (110; 110a, 110b) und zweiten (120; 120a, 120b) Mittel zum BAW-Filtern so dimensioniert sind, dass ein Verhältnis einer Impedanz an dem ersten Mittel (110; 110a, 110b) zu einer Impedanz an dem zweiten Mittel (120; 120a, 120b) zum BAW-Filtern einen vorbestimmter Wert aufweist.