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(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】特許公報(B2)
(11)【特許番号】
(24)【登録日】2024-05-22
(45)【発行日】2024-05-30
(54)【発明の名称】圧電デバイス内のバイポーラ境界領域
(51)【国際特許分類】
H03H 9/17 20060101AFI20240523BHJP
H03H 3/02 20060101ALI20240523BHJP
B81B 3/00 20060101ALI20240523BHJP
【ＦＩ】
H03H9/17 F
H03H3/02 B
B81B3/00
【請求項の数】
22
【外国語出願】
(21)【出願番号】P 2019225461
(22)【出願日】2019-12-13
(65)【公開番号】P2020099050
(43)【公開日】2020-06-25
【審査請求日】2022-11-09
(31)【優先権主張番号】62/779,605
(32)【優先日】2018-12-14
(33)【優先権主張国・地域又は機関】US
(31)【優先権主張番号】16/268,949
(32)【優先日】2019-02-06
(33)【優先権主張国・地域又は機関】US
(73)【特許権者】
【識別番号】517090646
【氏名又は名称】コーボ ユーエス，インコーポレイティド
(74)【代理人】
【識別番号】100118902
【弁理士】
【氏名又は名称】山本 修
(74)【代理人】
【識別番号】100106208
【弁理士】
【氏名又は名称】宮前 徹
(74)【代理人】
【氏名又は名称】中西 基晴
(74)【代理人】
【識別番号】100162846
【弁理士】
【氏名又は名称】大牧 綾子
(72)【発明者】
【氏名】ジョティ・スワロープ・サドゥー
(72)【発明者】
【氏名】ラルフ・ロザムンド
(72)【発明者】
【氏名】アリレザ・タージク
【審査官】石田 昌敏
(56)【参考文献】
【文献】米国特許出願公開第２０１７／０２８８１２１（ＵＳ，Ａ１）
【文献】特開２００４－２２１５５０（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２００７－０３６９１５（ＪＰ，Ａ）
【文献】米国特許出願公開第２００５／００１２５６８（ＵＳ，Ａ１）
【文献】国際公開第２０１３／１７５９８５（ＷＯ，Ａ１）
【文献】特開２００８－１０９５７３（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２００２－０７６８２２（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２００１－１８５９８４（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２０００－３１２１２９（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２００５－３５３８７６（ＪＰ，Ａ）
(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)
Ｈ０３Ｈ ９／００－ ９／７４
Ｈ０３Ｈ ３／００７－３／０６
Ｂ８１Ｂ ３／００
(57)【特許請求の範囲】
【請求項1】
圧電デバイスであって、● 基礎構造と、
● 前記基礎構造を覆うトランスデューサであって、
● 底部電極と、
● 前記底部電極を覆う圧電層であって、圧電材料を備える、圧電層と、
● 前記圧電層を覆う頂部電極と、を備える、トランスデューサと、を備え、
● 前記圧電層が、前記トランスデューサの活性領域内の活性部分と、前記トランスデューサの境界領域内のバイポーラ境界部分と、を有し、
● 前記活性領域がユニポーラであるように、前記活性部分内の前記圧電材料が、第１の分極を有し、
● 前記バイポーラ境界部分が、第１のサブ部分と、前記第１のサブ部分を覆うまたはその下にある第２のサブ部分と、を備え、
● 前記第１のサブ部分内の前記圧電材料が、前記第１の分極を有し、前記第２のサブ部分内の前記圧電材料が、前記第１の分極と反対の第２の分極を有する、圧電デバイス。
【請求項2】
前記第１のサブ部分と前記第２のサブ部分との間に第１の反転層をさらに備える、請求項１に記載の圧電デバイス。
【請求項3】
前記第１の反転層が、前記境界領域内に質量負荷を提供する、請求項２に記載の圧電デバイス。
【請求項4】
前記境界領域内に、および前記圧電層を覆う境界リングをさらに備え、前記境界リングが、質量負荷を提供する、請求項３に記載の圧電デバイス。
【請求項5】
前記境界領域内に、および前記圧電層を覆う境界リングをさらに備え、前記境界リングが、質量負荷を提供する、請求項１に記載の圧電デバイス。
【請求項6】
前記圧電材料が、金属元素および非金属元素を含む化合物から形成される、請求項１に記載の圧電デバイス。
【請求項7】
前記金属元素が、ＩＩＩ族元素である、請求項６に記載の圧電デバイス。
【請求項8】
前記圧電材料が、スカンジウム、エルビウム、マグネシウム、およびハフニウムからなる群から選択される遷移金属でドープされたＡｌＮを含む、請求項１に記載の圧電デバイス。
【請求項9】
前記圧電材料は、前記境界領域が外側領域と前記活性領域との間にあるように、前記外側領域内に外側部分を有する、請求項１に記載の圧電デバイス。
【請求項10】
前記圧電層の外側部分内の前記圧電材料が、前記第１の分極を有する、請求項１に記載の圧電デバイス。
【請求項11】
前記基礎構造は、前記圧電デバイスがソリッドマウント共振器ベースのバルク音響波共振器であるように、基板と、前記基板を覆う複数の反射体層を備える反射器と、を備える、請求項１に記載の圧電デバイス。
【請求項12】
前記基礎構造は、前記圧電デバイスが圧電薄膜共振器（ＦＢＡＲ）であるように、エアギャップを前記トランスデューサの下側に提供する基板を備える、請求項１に記載の圧電デバイス。
【請求項13】
前記バイポーラ境界部分が、前記第１のサブ部分および前記第２のサブ部分を覆ってまたはその下に、少なくとも２つの追加のサブ部分を備え、前記少なくとも２つの追加のサブ部分が、前記第１の分極と前記第２の分極との間を交互する、請求項１に記載の圧電デバイス。
【請求項14】
前記圧電層の外側部分が、前記第１の分極および前記第２の分極のうちの１つのみを有する、請求項１に記載の圧電デバイス。
【請求項15】
前記第１のサブ部分の厚さと前記第２のサブ部分の厚さとの比が、０．７：１．０～１．３：１．０である、請求項１に記載の圧電デバイス。
【請求項16】
圧電デバイスを形成するための方法であって、● 基礎構造を提供することと、
● 前記基礎構造を覆って底部電極を形成することと、
● 前記底部電極を覆って、かつ外側領域、境界領域、および活性領域を通して、圧電層の下部分を形成することであって、前記活性領域が、前記境界領域の内側にあり、前記境界領域が、前記外側領域の内側にある、形成することと、
● 前記境界領域内に、前記圧電層の前記下部分を覆って反転層を形成することと、
● 前記反転層を覆って、かつ前記外側領域、前記境界領域、および前記活性領域を通して、前記圧電層の上部分を形成することであって、
● 前記反転層の下側の、および前記境界領域内の前記圧電層の前記下部分が、第１の分極を有し、
● 前記反転層を覆う、および前記境界領域内の前記圧電層の前記上部分が、前記第１の分極と反対の第２の分極を有する、前記圧電層の上部分を形成することと、
● 前記圧電層の前記上部分を覆う頂部電極を形成することと、を含み、
前記圧電層の活性部分が前記第１の分極および前記第２の分極のうち１つのみを有する、方法。
【請求項17】
前記圧電層の活性部分および外側部分が、それぞれ、前記第１の分極および前記第２の分極のうちの１つのみを有する、請求項１６に記載の方法。
【請求項18】
前記圧電層の外側部分が、前記第１の分極および前記第２の分極のうちの１つのみを有する、請求項１６に記載の方法。
【請求項19】
前記基礎構造は、前記圧電デバイスがソリッドマウント共振器ベースのバルク音響波共振器であるように、基板と、前記基板を覆う複数の反射体層を備える反射器と、を備える、請求項１６に記載の方法。
【請求項20】
前記基礎構造は、前記圧電デバイスが圧電薄膜共振器（ＦＢＡＲ）であるように、エアギャップをトランスデューサの下側に提供する基板を備える、請求項１６に記載の方法。
【請求項21】
前記反転層が、質量負荷を前記境界領域内に提供する、請求項１６に記載の方法。
【請求項22】
第１のサブ部分の厚さと第２のサブ部分の厚さとの比が、０．７：１～１．３：１．０である、請求項１６に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
［関連出願の相互参照］
本明細書は、２０１８年１２月１４日に出願された仮特許出願第６２／７７９，６０５号の利益を主張するものであり、その開示は、参照によりその全体が本明細書に組み込まれる。
本明細書は、２０１８年１２月１４日に出願された仮特許出願第６２／７７９，６０５号の利益を主張するものであり、その開示は、参照によりその全体が本明細書に組み込まれる。
【0002】
本開示は、圧電フィルムを用いた圧電デバイスに関し、特に、バイポーラ境界領域を有する圧電デバイスに関する。
【背景技術】
【0003】
音響共振器、特にバルク音響波（ＢＡＷ）共振器は、数多くの高周波通信用途で使用されている。特に、ＢＡＷ共振器は、１．５ＧＨｚを超える周波数で動作し、かつ平坦な通過帯域を必要とするフィルタネットワークに用いられることが多く、非常に急な勾配のフィルタスカート、ならびに、通過帯域の上端部および下端部の角張った肩部を有し、かつ通過帯域外の優れた阻止を提供する。ＢＡＷベースのフィルタはまた、挿入損失が比較的低く、動作の周波数が増加するにつれてサイズが減少する傾向を有し、かつ広い温度範囲にわたって比較的安定している。よって、ＢＡＷベースのフィルタは、数多くの第３世代（３Ｇ）無線デバイスおよび第４世代（４Ｇ）無線デバイスのためのフィルタの選択肢であり、また、第５世代（５Ｇ）無線デバイスのためのフィルタ用途の中心となるであろう。大部分のこれらの無線デバイスは、セルラ、ワイヤレスフィデリティ（Ｗｉ－Ｆｉ）、Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ（登録商標）、および／または同じ無線デバイス上の近距離無線通信をサポートし、よって、極めて困難なフィルタ処理要求をもたらす。これらの要求は、無線デバイスの複雑さを増加させ続け、一方で、ＢＡＷ共振器およびＢＡＷベースのフィルタの性能を高めること、ならびにそれらと関連付けられるコストおよびサイズを減少させることに対する必要性が常に存在している。
【発明の概要】
【0004】
音響デバイスは、基礎構造と、基礎構造を覆って提供されるトランスデューサと、を含む。基礎構造は、頂部電極と底部電極との間に圧電層を含む。圧電層は、トランスデューサの活性領域内の活性部分と、トランスデューサの境界領域内のバイポーラ境界部分と、を有する。活性部分内の圧電材料は、第１の分極を有する。バイポーラ境界部分は、第１のサブ部分と、第１のサブ部分の上側または下側のどちらかに存在する第２のサブ部分と、を有する。第１のサブ部分内の圧電材料は、第１の分極を有し、第２のサブ部分内の圧電材料は、第１の分極と反対の第２の分極を有する。
【0005】
当業者は、添付の図面の図と関連付けられた以下の「発明を実施するための形態」を読んだ後に、本開示の範囲を理解し、その追加的な態様を認識するであろう。
【図面の簡単な説明】
【0006】
本明細書に組み込まれ、かつ本明細書の一部を形成する添付図面は、本開示のいくつかの態様を例示し、その説明と共に本開示の原理を説明する役割を果たす。
【0007】
【図1】従来のバルク音響波（ＢＡＷ）共振器を例示する図である。
【図2】理想的なＢＡＷ共振器の周波数の関数としての、周波数応答にわたるインピーダンスの大きさおよび位相のグラフである。
【図3A】様々なＢＡＷ共振器構成の位相応答のグラフである。
【図3B】様々なＢＡＷ共振器構成の位相応答のグラフである。
【図3C】様々なＢＡＷ共振器構成の位相応答のグラフである。
【図4】境界リングを有する従来のＢＡＷ共振器を例示する図である。
【図5A】従来のラダーネットワークの概略図である。
【図7】本開示の第１の実施形態による、バイポーラ部分を圧電層の境界領域内に提供する圧電デバイスを例示する図である。
【図8A】窒化アルミニウムの異なる極性配向をグラフィカルに例示する図である。
【図8B】窒化アルミニウムの異なる極性配向をグラフィカルに例示する図である。
【図9A】一実施形態による、境界リングを有する、およびバイポーラ境界部分を有するＢＡＷ共振器の、質量負荷による周波数シフトに対する品質係数プロットした図である。
【図9B】一実施形態による、境界リングを有する、およびバイポーラ境界部分を有するＢＡＷ共振器の、質量負荷による周波数シフトに対する境界モード振幅をプロットした図である。
【図9C】一実施形態による、境界リングおよびバイポーラ境界部分を備えるＢＡＷ共振器の境界モードコンテンツを例示する図である。
【図10A】一実施形態による、直列共振周波数（ｆｓ）付近での、直列共振周波数（ｆｓ）と並列共振周波数（ｆｐ）との間での、および並列共振周波数（ｆｐ）付近での横（スプリアス）モード抑制を例示する図である。
【図10B】一実施形態による、直列共振周波数（ｆｓ）付近での、直列共振周波数（ｆｓ）と並列共振周波数（ｆｐ）との間での、および並列共振周波数（ｆｐ）付近での横（スプリアス）モード抑制を例示する図である。
【図10C】一実施形態による、直列共振周波数（ｆｓ）付近での、直列共振周波数（ｆｓ）と並列共振周波数（ｆｐ）との間での、および並列共振周波数（ｆｐ）付近での横（スプリアス）モード抑制を例示する図である。
【図11】本開示の第２の実施形態による、境界リングおよびバイポーラ部分を圧電層の境界領域内に提供する圧電デバイスを例示する図である。
【図12】本開示の第３の実施形態による、バイポーラ部分を圧電層の境界領域内に提供する圧電デバイスを例示する図である。
【図13】本開示の第４の実施態様による、バイポーラ部分を圧電層の境界領域内に提供する圧電デバイスを例示する図である。
【図14】本開示の第５の実施態様による、バイポーラ部分を圧電層の境界領域内に提供する圧電デバイスを例示する図である。
【図15】本開示の第６の実施態様による、バイポーラ部分を圧電層の境界領域内に提供する圧電デバイスを例示する図である。
【発明を実施するための形態】
【0008】
以下に記載する実施形態は、当業者が本実施形態を実践すること、および本実施形態を実践するための最良の形態を示すことを可能にするために必要な情報を表す。添付図面に照らして以下の説明を読むことで、当業者は、本開示の概念を理解し、本明細書において特に対処されていないこれらの概念の用途を認識するであろう。これらの概念および用途は、本開示および添付の特許請求の範囲の範囲内に含まれることを理解されたい。
【0009】
第１、第２などの用語が、様々な要素を説明するために本明細書で使用され得るが、これらの要素は、これらの用語によって限定されるべきではないことが理解されるであろう。これらの用語は、単に、ある要素を別の要素と区別するために使用される。例えば、本開示の範囲から逸脱することなく、第１の要素を第２の要素と称することができ、同様に、第２の要素を第１の要素と称することができる。本明細書で使用される場合、「および／または」という用語は、関連付けられる列記された項目のうちの１つ以上のいずれかおよび全ての組み合わせを含む。
【0010】
層、領域、または基板などの要素が別の要素の「上に（ｏｎ）」存在する、または「上へ（ｏｎｔｏ）」延在すると称される場合、その要素は、他の要素の上に直接存在し得るか、またはその上へ延在し得るか、または介在要素も存在し得ることが理解されるであろう。対照的に、ある要素が、別の要素の「上に直接（ｄｉｒｅｃｔｌｙ ｏｎ）」存在する、または「上へ直接（ｄｉｒｅｃｔｌｙ ｏｎｔｏ）」延在すると称される場合は、いかなる介在要素も存在しない。同様に、層、領域、または基板などの要素が別の要素を「覆って（ｏｖｅｒ）」存在する、または「覆って（ｏｖｅｒ）」延在すると称される場合、その要素は、他の要素を直接覆い得るか、または要素を直接覆って延在し得るか、または介在要素も存在し得ることが理解されるであろう。対照的に、ある要素が、別の要素を「直接覆って（ｄｉｒｅｃｔｌｙ ｏｖｅｒ）」存在する、または「直接覆って（ｄｉｒｅｃｔｌｙ ｏｖｅｒ）」延在すると称される場合は、いかなる介在要素も存在しない。また、ある要素が、別の要素に「接続されている（ｃｏｎｎｅｃｔｅｄ）」または「連結されている（ｃｏｕｐｌｅ）」と称される場合、その要素は他の要素に直接接続または連結され得るか、または介在要素が存在し得ることも理解されるであろう。対照的に、ある要素が、別の要素に「直接接続されている（ｄｉｒｅｃｔｌｙ ｃｏｎｎｅｃｔｅｄ）」または「直接連結されている（ｄｉｒｅｃｔｌｙ ｃｏｕｐｌｅｄ）」と称される場合、いかなる介在要素も存在しない。
【0011】
「下側（ｂｅｌｏｗ）」もしくは「上側（ａｂｏｖｅ）」、または「上部（ｕｐｐｅｒ）」もしくは「下部（ｌｏｗｅｒ）」、または「水平（ｈｏｒｉｚｏｎｔａｌ）」もしくは「垂直（ｖｅｒｔｉｃａｌ）」などの相対的な用語は、図面に示されるように、ある要素、層、または領域と、別の要素、層、または領域との関係を説明するために本明細書に使用され得る。これらの用語および上で論じた用語は、図面に示された配向に加えて、デバイスの異なる配向を包含することを意図していることが理解されるであろう。
【0012】
本明細書に使用される用語は、特定の実施形態のみを説明する目的のものであり、本開示を限定することを意図しない。本明細書で使用される場合、単数形の「ａ」、「ａｎ」、および「ｔｈｅ」は、文脈上明らかに指示のある場合を除き、複数形も含むことを意図する。本明細書で使用される場合、「備える（ｃｏｍｐｒｉｓｅｓ）」、「備えている（ｃｏｍｐｒｉｓｉｎｇ）」、「含む（ｉｎｃｌｕｄｅｓ）」、および／または「含んでいる（ｉｎｃｌｕｄｉｎｇ）」という用語は、述べられる特徴、整数、工程、動作、要素、および／または構成要素の存在を明示するが、１つ以上の他の特徴、整数、工程、動作、要素、構成要素、および／またはそれらの群の存在または追加を排除しないこともさらに理解されるであろう。
【0013】
別途定義されない限り、本明細書で使用される全ての用語（技術的用語および科学的用語を含む）は、本開示が属する分野の当業者によって一般に理解される意味と同じ意味を有する。本明細書で使用される用語は、本明細書の文脈および関連する技術におけるそれらの意味と一致する意味を有するものとして解釈されるべきであり、本明細書でそのように明確に定義されない限り、理想的な意味、または過度に形式的な意味に解釈されないことがさらに理解されるであろう。
【0014】
本開示は、独特な圧電層を有する圧電デバイスおよびその製造方法に関する。圧電デバイスは、基礎構造と、基礎構造を覆って提供されるトランスデューサと、を含む。基礎構造は、頂部電極と底部電極との間に圧電層を含む。圧電層は、トランスデューサの活性領域内の活性部分と、トランスデューサの境界領域内のバイポーラ境界部分と、を有する。活性部分内の圧電材料は、第１の分極を有する。バイポーラ境界部分は、第１のサブ部分と、第１のサブ部分の上側または下側のどちらかに存在する第２のサブ部分と、を有する。第１のサブ部分内の圧電材料は、第１の分極を有し、第２のサブ部分内の圧電材料は、第１の分極と反対の第２の分極を有する。
【0015】
圧電デバイスは、バルク音響波（ＢＡＷ）共振器などの様々なデバイスに実装することができる。独特な圧電フィルムの詳細を掘り下げる前に、ＢＡＷ共振器およびその動作の概要を説明する。ＢＡＷ共振器は、数多くの高周波フィルタ用途において使用される。例示的なＢＡＷ共振器１０を図１に例示する。ＢＡＷ共振器１０は、ソリッドマウント共振器型ＢＡＷ共振器１０であり、一般に、基板１２と、基板１２を覆って載置された反射器１４と、反射器１４を覆って載置されたトランスデューサ１６と、を含む。トランスデューサ１６は、反射器１４の上に静置されており、また、頂部電極２０と底部電極２２との間に挟まれた圧電層１８を含む。頂部電極２０および底部電極２２は、タングステン（Ｗ）、モリブデン（Ｍｏ）、プラチナ（Ｐｔ）、または同様の物質で形成することができ、圧電層１８は、窒化アルミニウム（ＡｌＮ）、酸化亜鉛（ＺｎＯ）、または他の適切な圧電材料で形成することができる。図１では単層を含むように示されているが、圧電層１８、頂部電極２０、および／または底部電極２２は、同じ材料の多層、少なくとも２つの層が異なる材料である多層、または各層が異なる材料である多層を含むことができる。基板１２および反射器１４の組み合わせは、一般に、ＢＡＷ共振器１０の基礎構造と称され、よって、トランスデューサ１６は、基礎構造の上に、またはそれを覆って存在する。
【0016】
図１を続けると、ＢＡＷ共振器１０は、活性領域２４および外側領域２６に分けられる。活性領域２４は、一般に、頂部電極２０および底部電極２２が重なっているＢＡＷ共振器１０の区間に対応し、さらに、重なっている頂部電極２０および底部電極２２の下側の層も含む。外側領域２６は、活性領域２４を取り囲むＢＡＷ共振器１０の区間に対応する。活性領域２４内に存在する圧電層１８の一部分は、活性部分ＳＡと称され、外側領域２６内に存在する圧電層１８の一部分は、外側部分ＳＯと称される。
【0017】
ＢＡＷ共振器１０の場合、頂部電極２０および底部電極２２の全体にわたって電気信号を加えることで、圧電層１８内に音響波を励起する。これらの音響波は、主に垂直に伝搬する。ＢＡＷ共振器設計の主たる目的は、これらの垂直に伝搬している音響波をトランスデューサ１６内に閉じ込めることである。上方へ進行する音響波は、頂部電極２０の頂面の空気－金属境界で反射してトランスデューサ１６の中へ戻る。下方へ進行する音響波は、フィルムＢＡＷ共振器（ＦＢＡＲ）内でトランスデューサの直下に提供される反射器１４で、または空気キャビティ（図示せず）で反射してトランスデューサ１６の中へ戻る。
【0018】
反射器１４は、典型的に、反射体層（ＲＬ）２８のスタックによって形成され、反射体層は、材料組成を交互にして、隣接する反射体層２８の接合部において相当な反射係数を生成する。典型的に、反射体層２８は、タングステン（Ｗ）および二酸化ケイ素（ＳｉＯ２）などの高音響インピーダンスおよび低音響インピーダンスを有する材料を交互にする。図１では反射体層２８が５つのみ例示されているが、反射体層２８の数および反射器１４の構造は、設計によって異なる。
【0019】
比較的理想的なＢＡＷ共振器１０の周波数の関数として、電気インピーダンスの大きさ（Ｚ）および位相（φ）を図２に提供する。電気インピーダンスの大きさ（Ｚ）を実線によって例示し、一方で、電気インピーダンスの位相（φ）を点線によって例示する。ＢＡＷ共振器１０の独特な特徴は、共振周波数および反共振周波数を有することである。共振周波数は、典型的に、直列共振周波数（ｆｓ）と称され、反共振周波数は、典型的に、並列共振周波数（ｆｐ）と称される。直列共振周波数（ｆｓ）は、ＢＡＷ共振器１０のインピーダンスまたはリアクタンスの大きさがゼロに近づいたときに起こる。並列共振周波数（ｆｐ）は、ＢＡＷ共振器１０のインピーダンスまたはリアクタンスの大きさが非常に高いレベルでピークに達したときに起こる。一般に、直列共振周波数（ｆｓ）は、圧電層１８の厚さ、ならびに底部電極２０および頂部電極２２の質量の関数である。
【0020】
位相の場合、ＢＡＷ共振器１０は、直列共振周波数（ｆｓ）と並列共振周波数（ｆｐ）との間で、９０°位相シフトを提供するインダクタンスのように作用する。対照的に、ＢＡＷ共振器１０は、直列共振周波数（ｆｓ）の下側で、および並列共振周波数（ｆｐ）の上側で、－９０°位相シフトを提供するキャパシタンスのように作用する。ＢＡＷ共振器１０は、直列共振周波数（ｆｓ）において非常に低いほぼゼロの抵抗を示し、並列共振周波数（ｆｐ）において非常に高い抵抗を示す。ＢＡＷ共振器１０の電気的性質は、比較的短い周波数範囲にわたって超高Ｑ（品質係数）のインダクタンスに好適であり、特に約１．８ＧＨｚ以上の周波数で動作する高周波フィルタネットワークにおいて非常に有益であることが証明されている。
【0021】
残念なことに、図２の位相（φ）曲線は、理想的な位相曲線を表す。実際には、この理想に近づくことは困難である。図１のＢＡＷ共振器１０の典型的な位相曲線を図３Ａに例示する。滑らかな曲線である代わりに、図３Ａの位相曲線は、直列共振周波数（ｆｓ）の下側に、直列共振周波数（ｆｓ）と並列の共振周波数（ｆｐ）との間に、および並列の共振周波数（ｆｐ）の上側に、リップルを含む。リップルは、スプリアスモードから生じ、スプリアスモードは、対応する周波数において起こるスプリアス共振によって生じる。ＢＡＷ共振器１０における大部分の音響波は、垂直に伝搬するが、トランスデューサ１６に関する様々な境界条件は、横定常波と称される横（水平）音響波の伝搬をもたらす。これらの横定常波の存在は、ＢＡＷ共振器１０と関連付けられた電位Ｑを低減させる。
【0022】
図４に例示されるように、境界（ＢＯ）リング３０は、一定のスプリアスモードを抑制するために、頂部電極２０の上に、または頂部電極内に形成される。ＢＯリング３０によって抑制されるスプリアスモードは、図３Ｂの位相曲線の円ＡおよびＢによって強調されるように、直列共振周波数（ｆｓ）の上側にある。円Ａは、位相曲線の通過帯域における、直列共振周波数（ｆｓ）と並列の共振周波数（ｆｐ）との間に存在するリップルの、したがってスプリアスモードの抑制を示す。円Ｂは、並列共振周波数（ｆｐ）の上側リップルの、したがってスプリアスモードの抑制を示す。特に、直列共振周波数（ｆｓ）と並列共振周波数（ｆｐ）との間で、および、並列共振周波数（ｆｐ）の上側で滑らかなまたは実質的にリップルを含まない位相曲線によって証明されるように、並列共振周波数（ｆｐ）の直下の通過帯域の上方肩部のスプリアスモード、および通過帯域の上側のスプリアスモードが抑制されている。
【0023】
ＢＯリング３０は、活性領域２４の外周の周りに延在する頂部電極２０の一部分の質量負荷に対応する。ＢＯリング３０は、頂部電極２０の肥厚部、または頂部電極２０を覆う適切な材料の追加層の適用に対応することができる。ＢＯリング３０を含み、ＢＯリング３０の下側に存在するＢＡＷ共振器１０の一部分は、境界（ＢＯ）領域３２と称される。ＢＯ領域３２内の圧電層１８の一部分は、境界部分ＳＢと称される。したがって、ＢＯ領域３２は、一般に、活性領域２４と外側領域２６との間に存在し、境界部分ＳＢは、活性部分ＳＡと外側部分ＳＯとの間に存在する。
【0024】
図３Ｂに示されるように、ＢＯリング３０は、直列共振周波数（ｆｓ）の上側のスプリアスモードを抑制する際に有効であるが、ＢＯリング３０が一般に直列共振周波数（ｆｓ）の下側のスプリアスモードに及ぼす影響ははるかに少ない。直列共振周波数（ｆｓ）の下側にあるスプリアスモードを抑制するために、しばしば、アポダイゼーションと称される技術を使用する。
【0025】
アポダイゼーションは、ＢＡＷ共振器１０内の、または少なくともＢＡＷ共振器のトランスデューサ１６内の、任意の左右対称性を低減させるように機能する。左右対称性は、トランスデューサ１６のフットプリントに対応し、左右対称性を回避することは、フットプリントの両側部と関連付けられた対称性を回避することに対応する。例えば、正方形または長方形の代わりに五角形に対応するフットプリントを選択することができる。対称性を回避することは、トランスデューサ１６の横定常波の存在を低減させることを補助する。図３Ｃの円Ｃは、直列共振周波数（ｆｓ）の下側でスプリアスモードが抑制される、アポダイゼーションの効果を例示する。いかなるＢＯリング３０も提供されないと仮定すると、図３Ｃにおいて、アポダイゼーションが直列共振周波数（ｆｓ）の上側のスプリアスモードを抑制できていないことが容易に分かる。よって、典型的ＢＡＷ共振器１０は、アポダイゼーションおよびＢＯリング３０を用いる。
【0026】
前述のように、ＢＡＷ共振器１０は、しばしば、高周波で動作し、かつ高Ｑ値を必要とするフィルタネットワークで使用される。基本的なラダーネットワークＬＮを図５Ａに例示する。ラダーネットワークＬＮは、従来のラダー構成で配設された、２つの直列共振器ＢＳＥＲと、２つのシャント共振器ＢＳＨと、を含む。図５Ｂに示されるように、典型的に、直列共振器ＢＳＥＲは、同じまたは類似する第１の周波数応答を有し、シャント共振器ＢＳＨは、第１の周波数応答と異なる、同じまたは類似する第２の周波数応答を有する。多くの用途において、シャント共振器ＢＳＨは、直列共振器ＢＳＥＲの離調バージョンである。その結果、直列共振器ＢＳＥＲおよびシャント共振器ＢＳＨの周波数応答は、一般に、非常に類似しているが、シャント共振器の並列共振周波数（ｆｐ，ＳＨ）が直列共振器ＢＳＥＲの直列共振周波数（ｆｓ，ＳＥＲ）に近似するように、互いに対してシフトされる。シャント共振器ＢＳＨの直列共振周波数（ｆｓ，ＳＨ）は、直列共振器ＢＳＥＲの直列共振周波数（ｆｓ，ＳＥＲ）未満であることに留意されたい。シャント共振器ＢＳＨの並列共振周波数（ｆｐ，ＳＨ）は、直列共振器ＢＳＥＲの並列共振周波数（ｆｐ，ＳＥＲ）未満である。
【0027】
図５Ｃは、図５Ｂと関連付けられ、ラダーネットワークＬＮの応答を例示する。シャント共振器ＢＳＨの直列共振周波数（ｆｓ，ＳＨ）は、通過帯域のスカートの低い側（位相２）に対応し、直列共振器ＢＳＥＲの並列共振周波数（ｆｐ，ＳＥＲ）は、通過帯域のスカートの高い側（位相４）に対応する。直列共振器ＢＳＥＲの実質的に整列させた直列共振周波数（ｆｓ，ＳＥＲ）、およびシャント共振器ＢＳＨの並列共振周波数（ｆｐ，ＳＨ）は、通過帯域の範囲内に入っている。図６Ａ～６Ｅは、ラダーネットワークＬＮの応答の５つの位相の回路同等物を提供する。第１の相（位相１、図５Ｃ、６Ａ）の間、ラダーネットワークＬＮは、入力信号を減衰させるように機能する。シャント共振器ＢＳＨの直列共振周波数（ｆｓ，ＳＨ）に近づくにつれて、シャント共振器ＢＳＨのインピーダンスが急激に低下し、よって、シャント共振器ＢＳＨは、本質的に、シャント共振器の直列共振周波数（ｆｓ，ＳＨ）において接地への短絡を提供する（位相２、図５Ｃ、６Ｂ）。シャント共振器ＢＳＨ（位相２）の直列共振周波数（ｆｓ，ＳＨ）において、入力信号は、本質的に、ラダーネットワークＬＮの出力から遮断される。
【0028】
シャント共振器ＢＳＨの直列共振周波数（ｆｓ，ＳＨ）と通過帯域に対応する直列共振器ＢＳＥＲの並列共振周波数（ｆｐ，ＳＥＲ）との間で、入力信号は、相対的に殆どまたは全く減衰を伴うことなく出力へと通過する（位相３、図５Ｃ、６Ｃ）。通過帯域内で、直列共振器ＢＳＥＲは、比較的低いインピーダンスを示し、一方で、シャント共振器ＢＳＨは、比較的高いインピーダンスを示し、これらの２つの組み合わせは、急勾配の低い側のスカートおよび高い側のスカートを伴う平坦な通過帯域につながる。直列共振器ＢＳＥＲの並列共振周波数（ｆｐ，ＳＥＲ）に近づくにつれて、直列共振器ＢＳＥＲのインピーダンスが非常に高くなり、よって、直列共振器ＢＳＥＲは、本質的に、直列共振器の並列共振周波数（ｆｐ，ＳＥＲ）においてそれらを開放しているように示す（位相４、図５Ｃ、６Ｄ）。直列共振器ＢＳＥＲ（位相４）の並列共振周波数（ｆｐ，ＳＥＲ）において、入力信号は、本質的に、ラダーネットワークＬＮの出力から再度遮断される。最終位相（位相５、図５Ｃ、６Ｅ）の間、ラダーネットワークＬＮは、位相１で提供される減衰と同様の様式で入力信号を減衰させるように機能する。直列共振器ＢＳＥＲの並列共振周波数（ｆｐ，ＳＥＲ）を通過すると、直列共振器ＢＳＥＲのインピーダンスが減少し、シャント共振器ＢＳＨのインピーダンスが正規化する。したがって、ラダーネットワークＬＮは、シャント共振器ＢＳＨの直列共振周波数（ｆｓ，ＳＨ）と直列共振器ＢＳＥＲの並列共振周波数（ｆｐ，ＳＥＲ）との間で高Ｑの通過帯域を提供するように機能する。ラダーネットワークＬＮは、シャント共振器ＢＳＨの直列共振周波数（ｆｓ，ＳＨ）および直列共振器の並列共振周波数（ｆｐ，ＳＥＲ）の両方において極めて高い減衰を提供する。ラダーネットワークＬＮは、シャント共振器ＢＳＨの直列共振周波数（ｆｓ，ＳＨ）の下側、および直列共振器ＢＳＥＲの並列共振周波数（ｆｐ，ＳＥＲ）の上側で良好な減衰を提供する。
【0029】
携帯電話などの単一の最新の通信システムでは、多数のフィルタが、異なる帯域幅の通過帯域、および異なる周波数を中心とすることが必要である。ＢＡＷ共振器１０を用いたフィルタの中心周波数は、主に、トランスデューサ１６の様々な層の厚さ、特に圧電層１８の厚さによって管理される。通過帯域の帯域幅およびフィルタの帯域端の形状は、主に、圧電層１８の電気機械結合係数ｋによって管理される。電気機械結合係数ｋは、電気的エネルギーを機械的エネルギーに、およびその逆も同様に変換する際の圧電層の有効性の尺度である。異なる圧電材料または材料組成は、一般に、異なる電気機械結合係数ｋを有する。
【0030】
１００ＭＨｚ未満の帯域幅を有する通過帯域の場合、窒化アルミニウム（ＡｌＮ）は、圧電層１８のための共通の選択である。１００ＭＨｚを超える帯域幅を有する通過帯域の場合、増加した電気機械結合係数ｋを提供する、より新しい圧電材料が用いられている。これらのより新しい圧電材料は、スカンジウム（Ｓｃ）、イットリウム（Ｙ）、マグネシウム（Ｍｇ）、ジルコニウム（Ｚｒ）などの１種以上の遷移金属を単独で、またはエルビウム（Ｅｒ）、マグネシウム（Ｍｇ）などの他の材料との組み合わせでドープした窒化アルミニウムが挙げられるが、これに限定されない。例示的な圧電材料としては、ＳｃＡｌＮ、ＹＡｌＮ、［Ｍｇ］［Ｚｒ］ＡｌＮ、［Ｓｃ］［Ｅｒ］ＡｌＮなどが挙げられるが、これらに限定されない。
【0031】
残念なことに、これらの圧電材料の各々は、かなり特有の電気機械結合係数ｋを有する。その結果、設計者らは、現在、特定の圧電材料を選択し、次いで、残りのＢＡＷ共振器１０、および選択した圧電材料の電気機械結合係数ｋに近いＢＡＷ共振器１０を用いるフィルタを設計しなければならない。換言すれば、圧電層１８のための圧電材料の選択は、電気機械結合係数ｋを制限し、よって、最終的には、全体的なフィルタ設計の性能を最適化するための設計者の能力を制限する。さらに、設計者は、圧電層１８の特定の領域に電気機械結合を提供し、かつ圧電層１８の他の領域に本質的にゼロの電気機械結合を提供するための技術から利益を得る。例えば、ＢＡＷ共振器１０の活性領域２４には所望のレベルの電気機械結合を提供し、外側領域２６および／またはＢＯ領域３２には殆どまたは全く電気機械結合を提供しないことが望まれる。
【0032】
材料の電気機械結合係数は、材料の圧電特性の関数である。よって、非圧電材料は、殆どまたは全く電気機械結合を示さず、したがって、ゼロまたはゼロに近い電気機械結合係数ｋを有する。圧電材料は、材料の圧電特性に少なくとも部分的に基づいた電気機械結合係数ｋを示す。
【0033】
以下、圧電部分および非圧電部分またはこれらの領域を圧電層１８に提供するための技術を説明する。上で説明したように、ラダーネットワークＬＮなどを形成するために、しばしば、複数のＢＡＷ共振器１０を一緒に使用する。多くの場合において、ラダーネットワークＬＮを形成するために使用される複数のＢＡＷ共振器１０が、単一のダイ上に一体化され、異なるＢＡＷ共振器１０のトランスデューサ１６が、共通基板１２、反射器１４などを共有する。さらに、圧電層１８、頂部電極２０、および底部電極２２は、適切な堆積およびエッチングプロセスを通して、共通の材料層から個々に形成される。
【0034】
図７を参照して、本開示は、ＢＯ領域３２内に存在する圧電層１８の一部分バイポーラである圧電層１８に関する。このバイポーラ部分は、バイポーラ境界部分ＢＳＢと称される。大部分の実施形態において、活性領域２４の活性部分ＳＡは、ユニポーラのままである。異なる実施形態において、外側領域２６内の外側部分ＳＯは、ユニポーラまたはバイポーラとすることができる。圧電材料は、固有の極性配向を有し、図７において一実施形態の極性配向の方向を矢印によって示す。ＢＡＷ共振器の場合、垂直分極（「上」または「下」）は、電気機械変換にとって有意である。圧電層１８の活性部分ＳＡおよび外側部分ＳＯ内で、極性配向は、それぞれの一部分の全体を通して一定であり、よって、ユニポーラである。
【0035】
対照的に、圧電層１８のバイポーラ境界部分ＢＳＢは、その中で対向する矢印によって示されるように、対向する分極を有するサブ部分３４、３６を有するように形成される。バイポーラ境界部分ＢＳＢのサブ部分３４、３６は、残りの圧電層１８と同じ材料から形成することができるが、対向する分極を有するように形成される。反転層ＩＬは、バイポーラ境界部分ＢＳＢのサブ部分３４と３６との間の境界を表す。反転層ＩＬは、単に、製作中に分極反転を実際にトリガした分極移行レベルまたは１つ以上の層の実際の構造を表すことができ、続いてさらに詳細に説明する。
【0036】
極性変化が圧電層の音響特性に影響を及ぼさないので、活性部分ＳＡおよびバイポーラ境界部分ＳＢは、音響的に類似しており、いかなる追加の質量負荷も、本質的に、境界部分ＳＢバイポーラを作製することによって生じる圧電層１８のバイポーラ境界部分ＢＳＢ内に存在しない。その結果、バイポーラ境界部分ＢＳＢは、質量負荷に対する必要性の有無にかかわらず、横音波エネルギーを閉じ込め、それによって、潜在的にＢＯリング３０の必要性を排除し、このＢＯリング３０は、図７の実施形態に存在しない。得られた品質係数Ｑは、ＢＯリング３０を組み込んだ設計によって実現される値よりも良好であるか、または同等である。
【0037】
バイポーラ境界部分ＢＳＢの組み込みは、活性領域の直列共振周波数（ｆｓ）の近傍において境界（ＢＯ）モードを生成しない。「近接」とは、直列共振周波数（ｆｓ）の３００ＭＨｚ以内であると定義される。代わりに、ＢＯモードは、活性領域の直列共振周波数（ｆｓ）の上側で数千メガヘルツまでシフトし、それによって、実質的に、これらのＢＡＷ共振器１０を用いるフィルタの性能に影響を及ぼさない。バイポーラ境界部分ＢＳＢの使用はまた、ＢＯリング３０を組み込んだ従来設計よりも良好に、または同等にスプリアス横モードを低減させる。これらのおよび他の利益に関するさらなる詳細を続いて提供する。
【0038】
圧電層１８のための一般的な圧電材料としてＩＩＩ～Ｖ族の窒化物、主に窒化アルミニウム（ＡｌＮ）、およびＳｃ、Ｅｒ、Ｍｇ、Ｈｆなどのような遷移金属によってドープしたＡｌＮが挙げられる。圧電層１８がＡｌＮから形成される場合、ＡｌＮ結晶構造のｃ軸に沿ったＡｌ－Ｎ結合の方向は、ＡｌＮ結晶構造の分極または極性方向を決定する。材料の分極は、圧電層１８の成長中にＡｌ－Ｎ結合の方向をフリップすることによって、反転され得る。ＩＩＩ族～Ｖ族の窒化物の分極反転を達成するためのいくつかの処理方法が存在する。例えば、ＡｌＮは、Ｗ、Ｃｕ、およびＭｏなどの特定の金属表面の上に、および金属表面を覆って、Ｎ極性（Ｎ極性）を伴って成長し、一方で、ＡｌＮは、Ａｌ、Ｒｕ、およびＲｕＯ２などの表面の上に、および表面を覆ってＡｌ極性（Ａｌ極性）を伴って成長する。適切な反転層ＩＬは、圧電層１８の成長プロセス中にＢＯ領域３２内に堆積させて、リソグラフ的にパターン化して、図７に例示されるバイポーラ境界部分ＢＳＢを達成することができる。
【0039】
例示の実施形態では、ソリッドマウント共振器またはＦＢＡＲ基礎構造が提供される。底部電極２２は、基礎構造の圧電層を覆って適切な金属層などを堆積させ、次いで底部電極２２を残す様態で金属層をエッチングすることによって、基礎構造を覆って形成される。次に、圧電層１８の下部分を、底部電極２２を覆って、かつ外側領域２６、ＢＯ領域３２、および活性領域２４を通して、第１の分極によって第１の厚さまで成長させる。このレベルで、適切な金属層などを、圧電層１８を覆って堆積させ、次いで反転層ＩＬを残す様態でエッチングする。前述のように、反転層ＩＬは、ＢＯ領域３２内に存在する。
【0040】
次に、圧電層１８の成長プロセスを再開し、そして、圧電層１８が第２の厚さに到達するまで、圧電層１８の上部分を、外側領域２６、ＢＯ領域３２、および活性領域２４の全体にわたって、圧電層１８の下部分を覆って成長させる。とりわけ、反転層ＩＬを覆って成長させる圧電層１８の分極が反転され、したがって、反転層ＩＬ覆い、かつＢＯ領域３２内の圧電層１８は、第１の分極とは逆の第２の分極を有する。活性部分ＳＡおよび外側部分ＳＯ内で成長させる圧電層１８の分極は、反転されず、即ち、第１の分極を有する。頂部電極２０は、圧電層を覆って適切な金属層などを堆積させ、次いで頂部電極２０を残す様態で金属層をエッチングすることによって、圧電層１８を覆って形成される。
【0041】
図８Ａは、成長方向が原子構造のｃ軸に沿った、アルミニウム極性（Ａｌ極性）配向を例示する。Ａｌ極性の原子構造の場合、ｃ軸に沿ったＡｌ－Ｎ原子結合は、Ａｌ原子がＮ原子の下側に存在するようになされる。ネット極性（ＰＮＥＴ）は、下向き矢印によって表されるように反転される。図８Ｂに例示されるように、ｃ軸に沿った成長方向を有する窒素極性（Ｎ極性）配向には、逆のことが当てはまる。Ｎ極性の原子構造の場合、ｃ軸に沿ったＡｌ－Ｎ原子結合は、Ｎ原子がＡｌ原子の下側に存在するようになされる。ネット極性（ＰＮＥＴ）は、上向き矢印によって表されるように成長方向と整列される。よって、Ａｌ極性配向の分極は、Ｎ極性配向の分極の反対である。この実施例では窒化アルミニウムが使用されているが、他の圧電化合物を圧電材料に使用することができ、化合物の金属などの適切な金属を、反転層ＩＬを形成するために使用することができる。
【0042】
反対の分極を有するサブ部分３４、３６の厚さの比は、ＢＯ領域３２の基本ＢＡＷモードを相殺するように選択することができる。それぞれの層の厚さは、１：１とすることができるが、そうである必要はない。特定の比は、圧電層１８の下および上の材料および要素のスタックに依存し得る。典型的に、この比は、大部分のＢＡＷ共振器について０．７：１～１．３：１の範囲であり、一方で、他の実施形態は、０．８：１～１．２：１、０．９：１～１．１：１、０．９５：１～１．０５：１などの、より狭い範囲を必要とし得る。他のより広いまたはより狭い範囲が可能であり、本開示の範囲の範囲内であるとみなされる。バイポーラ境界部分ＢＳＢは、一度だけ分極を切り替えるように示されるが、さらに続いて詳細に説明するように、圧電層１８の厚さの全体を通して多数の極性を切り替える（すなわち、各サブ部分３４、３６の２つ以上を交互にする）ことも案出される。上述した厚さの比はまた、それぞれのサブ部分３４、３６の累積厚さにも当てはまる。
【0043】
従来のＢＯリング３０を使用するとき、図４に例示されるように、ＢＯ領域３２内のＢＯリング３０によって提供される追加の質量負荷は、曲げＢＡＷモードのＢＯ領域３２内に下方への周波数シフトを導入する。活性領域２４とＢＯ領域３２との間の音響分散においてもたらされる変化を利用して、横音波エネルギーを圧電層１８の活性部分ＳＡ内に閉じ込める。図９Ａは、周波数のダウンシフトに対する最適なＢＯリング３０の幅での品質係数Ｑｐをプロットしている。ＢＯリング３０によって提供される質量負荷の大きさは、より良好なＱｐを達成するために重要である。
【0044】
本開示の場合、バイポーラ境界部分ＢＳＢは、活性部分ＳＡからの音響分散の相当な変化を必要とすることなく、横波のエネルギーを閉じ込める。図９Ａにおいて、非常に高いＱｐ値は、ごくわずかな質量負荷によって達成される。分極反転は、機械的分散の変化を誘発しないが、バイポーラ境界部分ＢＳＢは、電気的境界条件により、いくつかのモードをサポートする。活性部分ＳＡ内の（ｚ方向における）反対称モードは、バイポーラ境界部分ＢＳＢの中へ伝搬せず、したがって、活性部分ＳＡ内に閉じ込められたままである。
【0045】
ＢＡＷ共振器の活性領域２４は、基本直列共振周波数（ｆｓ）で共振する。バイポーラ境界部分ＢＳＢの新しい態様は、それが基本音響トーンをサポートしないことである。基本モード共振は、サブ部分３４、３６が反転した分極を有する構造で、ゼロ結合（ｋ２ｅ）を有する。質量負荷が、バイポーラ境界部分ＢＳＢに加えられるか、ＢＳＢによって加えられるかにかかわらず、直列共振周波数（ｆｓ）近傍のいかなるモードも、ＢＯ領域３２内で励起されない。その結果、かかるＢＡＷ共振器１０で作製されたフィルタに重要である周波数で、ＢＯ領域３２からいかなるモードも生成されない。図９Ｂは、ＢＯ領域３２がバイポーラ境界部分ＢＳＢとして設計されたとき、ＢＯモードがＢＯ領域３２内で効果的に抑制されることを示す。基本直列共振周波数（ｆｓ）において、バイポーラＢＯ領域３２は、電気機械変換に関与しないので、有効圧電結合が最大で４％以上減少し得る。
【0046】
バイポーラ境界部分ＢＳＢは、第２のオーバートーン共振をサポートする。これらの共振は、典型的に、基本直列共振周波数（ｆｓ）の２倍を超える周波数で起こる。大部分のＢＡＷ共振器１０は、１５００ＭＨｚを超える周波数で動作するので、ＢＯ領域３２からの第２のオーバートーンは、基本直列共振周波数（ｆｓ）から少なくとも数千メガヘルツで起こる。図９Ｃは、ＢＯリング３０およびバイポーラ境界部分ＢＳＢをそれぞれ装備した、ＢＡＷ共振器１０のＢＯモードコンテンツを示す。例示されるように、バイポーラ境界部分ＢＳＢを使用することで、フィルタ通過帯域内に入るＢＯモードの問題を解決し、任意の帯域幅のＢＡＷフィルタのより良好な設計を可能にする。加えて、バイポーラ境界部分ＢＳＢの使用は、しばしばデュプレクサおよびマルチプレクサに必要とされるような、密集した帯域を有する多重化を容易にする。
【0047】
さらに、ＢＯ領域３２を画定するためにバイポーラ境界部分ＢＳＢを使用することは、ＢＯリング３０を単独で使用するよりもはるかに良好な横（スプリアス）モード抑制を提供する。図１０Ａ、１０Ｂ、および１０Ｃは、両方の構成に関する最良の場合のシナリオを比較する。図１０Ａ、１０Ｂ、および１０Ｃでは、それぞれ、直列共振周波数（ｆｓ）の直下での、直列共振周波数（ｆｓ）～並列共振周波数（ｆｐ）の間での、および並列共振周波数（ｆｐ）の直情でのスプリアスコンテンツを示す。これらの３つの周波数領域は、フィルタ通過帯域を成形する際に最も重要である。バイポーラ境界部分ＢＳＢを有する設計は、３つ全ての周波数レジームにおいてスプリアスコンテンツを抑制する際に、ＢＯリング３０を有する設計よりも良好に機能することに留意されたい。バイポーラ境界部分ＢＳＢを組み込んだＢＡＷ共振器１０は、それによって作製されたフィルタが、スプリアスモード含まない通過帯域を達成することを可能にする潜在性を有する。
【0048】
図１１は、ＢＯ領域３２のバイポーラ境界部分ＢＳＢを覆うＢＯリング３０を組み込んだＢＡＷ共振器１０を例示する。図１２は、質量負荷をバイポーラ境界部分ＢＳＢ内に提供するのに十分な厚さである反転層ＩＬを組み込んだＢＡＷ共振器１０を例示する。よって、この実施形態における反転層ＩＬは、所望の質量を有する１つ以上の層の肥厚構造であり、バイポーラ境界部分ＢＳＢ内のサブ部分３４、３６の間に提供される。この実施形態における反転層ＩＬは、ＢＯリング３０の質量負荷の代わりをして、それを提供することができる。さらに、反転層ＩＬは、バイポーラ部分ＢＳＢの頂部に存在するＢＯリング３０と併せて提供され得る。
【0049】
前述の実施形態のいずれかは、ＦＢＡＲ構造で実施することができ、図１３に例示されるように、反射器１４は、本質的に、エアギャップ３８と置き換えられる。ＦＢＡＲの実施形態の基礎構造は、基板１２と、エアギャップ３８と、を含む。よって、トランスデューサ１６は、基本的に、基礎構造の上にまたは基礎構造を覆って存在する。この実施形態では、追加の質量を加えるように構成することができるＢＯリング３０および反転層ＩＬを提供する。
【0050】
実施形態の多くの潜在的変形例を上で説明した。例えば、ＢＯ領域３２のサブ部分３４、３６は、図１４に例示されるように、上で説明した実施形態と比較して、分極を交換することができる。前述のように、バイポーラ境界部分ＢＳＢは、２つを超えるサブ部分３４、３６を有することができる。図１５に例示されるように、バイポーラ境界部分ＢＳＢは、３つの反転層ＩＬによって分離された４つのサブ部分４０、４２、４４、４６に分けられる。反転層ＩＬは、圧電層１８の成長または蒸着プロセス中の、バイポーラ境界部分ＢＳＢ内での圧電材料の分極交換を容易にする。サブ部分４０、４４は、第１の分極を有し、サブ部分４２、４６は、第１の分極の反対である第２の分極を有する。この実施形態では、外側部分ＯＳおよび活性部分ＳＡもまた、第２の分極を有するが、これらの分極の全ては、交換することができる。さらに、サブ部分４０、４２、４４、４６の分極は、交換することができる。サブ部分４０、４２、４４、４６の数および厚さは、用途に必要とされる性能メトリックに応じて、ある実施形態から別の実施形態に変動し得る。
【0051】
当業者は、本開示の好ましい実施形態の改善例および変形例を認識するであろう。全てのそのような改善例および変形例は、本明細書で開示される概念および以下の特許請求項の範囲内であるとみなされる。
【図1】
【図2】
【図3A】
【図3B】
【図3C】
【図4】
【図5A】
【図5B】
【図5C】
【図6A】
【図6B】
【図6C】
【図6D】
【図6E】
【図7】
【図8A】
【図8B】
【図9A】
【図9B】
【図9C】
【図10A】
【図10B】
【図10C】
【図11】
【図12】
【図13】
【図14】
【図15】