DE112004002027B4

DE112004002027B4 - Akustisch gekoppelter Filmtransformator

Info

Publication number: DE112004002027B4
Application number: DE112004002027T
Authority: DE
Inventors: John D. Larson III; Stephen L. Ellis; Richard C. Ruby
Original assignee: Avago Technologies General IP Singapore Pte Ltd
Current assignee: Avago Technologies International Sales Pte Ltd
Priority date: 2003-10-30
Filing date: 2004-10-29
Publication date: 2011-09-15
Anticipated expiration: 2024-10-30
Also published as: US20050110598A1; US7362198B2; DE112004002027T5; DE112004002041B4; WO2005043753A1; WO2005046053A1; JP4800957B2; GB2421380A; JP4782016B2; JP2007510375A; JP2007510383A; GB2421381A; GB0605775D0; US20050093654A1; JP5101883B2; JP4805836B2; US7391285B2; DE112004001996B4; US7400217B2; GB0605782D0

Abstract

Ein akustisch gekoppelter Filmtransformator (FACT = Film Acoustically-Coupled Transformer), der folgende Merkmale aufweist: einen ersten entkoppelten, gestapelten, akustischen Volumenresonator (DSBAR Decoupled Stacked Bulk Acoustic Resonator) und einen zweiten DSBAR, wobei jeder DSBAR folgende Merkmale aufweist: einen unteren akustischen Filmvolumenresonator (FBAR Film Bulk Resonator), einen oberen FBAR, der auf dem unteren FBAR gestapelt ist, wobei jeder der FBARs gegenüberliegende planare Elektroden und ein piezoelektrisches Element zwischen den Elektroden aufweist, und einen akustischen Entkoppler, der eine Schicht eines akustischen Entkopplungsmaterials aufweist, zwischen den FBARs; erste Anschlüsse, die elektrisch mit den Elektroden des unteren FBAR des ersten DSBARs verbunden sind; und zweite Anschlüsse, die elektrisch mit den Elektroden des oberen FBAR des ersten DSBAR verbunden sind; eine erste elektrische Schaltung, die einen der FBARs des ersten DSBAR mit einem der FBARs des zweiten DSBAR verbindet, und eine zweite elektrische Schaltung, die den anderen der FBARs des...

Description

Hintergrund der Erfindung
Transformatoren werden bei vielen Typen einer elektronischen Vorrichtung verwendet, um derartige Funktionen durchzuführen, wie ein Transformieren von Impedanzen, ein Verbinden einer einendigen Schaltungsanordnung mit einer symmetrischen Schaltungsanordnung oder umgekehrt und ein Liefern einer elektrischen Isolation. Jedoch weisen nicht alle Transformatoren alle diese Eigenschaften auf. Beispielsweise liefert ein Autotransformator keine elektrische Isolation.
Transformatoren, die bei Audio- und Funkfrequenzen bis zu VHF wirksam sind, sind häufig als gekoppelte primäre und sekundäre Wicklungen um einen Kern mit hoher Permeabilität gebaut. Der Kern enthält den magnetischen Fluss und erhöht die Kopplung zwischen den Wicklungen. Ein Transformator, der in diesem Frequenzbereich wirksam ist, kann ferner unter Verwendung eines optischen Kopplers realisiert werden. Ein Optokoppler, der bei diesem Modus verwendet wird, wird auf dem Gebiet als ein Optoisolator bezeichnet.
Bei Transformatoren, die auf gekoppelten Windungen oder Optokopplern basieren, wird das elektrische Eingangssignal in eine unterschiedliche Form (d. h. einen magnetischen Fluss oder Photonen) umgewandelt, die mit einer geeigneten Transformationsstruktur (d. h. einer anderen Wicklung oder einem Lichtdetektor) in Wechselwirkung tritt, und wird an dem Ausgang als ein elektrisches Signal wiederhergestellt. Beispielsweise wandelt ein Optokoppler ein elektrisches Eingangssignal unter Verwendung einer Licht emittierenden Diode in Photonen um. Die Photonen durchlaufen eine optische Faser oder einen freien Raum, der eine Isolation liefert. Eine Photodiode, die durch die Photonen beleuchtet wird, erzeugt ein elektrisches Ausgangssignal aus dem Photonenstrom. Das elektrische Ausgangssignal ist eine Nachbildung des elektrischen Eingangssignals.
Bei UHF und Mikrowellenfrequenzen werden spulenbasierte Transformatoren unpraktisch auf Grund derartiger Faktoren wie Verlusten in dem Kern, Verlusten in den Wicklungen, einer Kapazität zwischen den Wicklungen und einer Schwierigkeit, dieselben klein genug zu machen, um wellenlängenbezogene Probleme zu verhindern. Transformatoren für derartige Frequenzen basieren auf Viertelwellenlängen-Übertragungsleitungen, z. B. Marchand-Typ-, verbundene Reiheneingangs-/Parallelausgangsleitungen, etc. Es existieren auch Transformatoren, die auf mikrobearbeiteten gekoppelten Spulensätzen basieren und klein genug sind, dass Wellenlängenwirkungen unwichtig sind. Derartige Transformatoren weisen jedoch Probleme mit einem hohen Einfügungsverlust auf.
Alle eben beschriebenen Transformatoren für eine Verwendung bei UHF und Mikrowellenfrequenzen weisen Abmessungen auf, die dieselben für eine Verwendung bei modernen Miniaturanwendungen mit hoher Dichte wie Mobiltelefonen weniger erwünscht machen. Derartige Transformatoren neigen ferner dazu, kostspielig zu sein, weil dieselben nicht in der Lage sind, durch einen Stapelprozess hergestellt zu werden, und weil dieselben im Wesentlichen eine chipexterne Lösung sind. Obwohl derartige Transformatoren typischerweise eine Bandbreite aufweisen, die für eine Verwendung bei Mobiltelefonen annehmbar ist, weisen dieselben zudem typischerweise einen Einfügungsverlust von mehr als 1 dB auf, was zu hoch ist.
Optokoppler werden auf Grund der Übergangskapazität der Eingangs-LED, Nichtlinearitäten, die dem Photodetektor inhärent sind, und einer ungenügenden Isolation, um eine gute Gleichtaktunterdrückung zu ergeben, nicht bei UHF und Mikrowellenfrequenzen verwendet. Was deshalb benötigt wird, ist ein Transformator, der bei elektrischen Frequenzen in dem Bereich von UHF bis Mikrowelle zum Liefern eines oder mehrerer der folgenden Attribute in der Lage ist: Impedanztransformation, Kopplung zwischen symmetrischen und unsymmetrischen Schaltungen und elektrische Isolation. Was ferner benötigt wird, ist ein derartiger Transformator, der einen geringen Einfügungsverlust, eine Bandbreite, die ausreichend ist, um beispielsweise den Frequenzbereich von Mobiltelefon-HF-Signalen aufzunehmen, eine kleinere Größe als Transformatoren, die gegenwärtig in Mobiltelefonen verwendet werden, und geringe Herstellungskosten aufweist.
US 2003/0128081 A1 betrifft einen Volumenakustikwellenresonator mit zwei piezoelektrischen Schichten als Balun in Filtern und Duplexern. Die Volumenakustikwellenvorrichtung weist zwei Resonatoren und eine dielektrische Schicht dazwischen auf. Die dielektrische Schicht ist vorteilhaft aus Siliziumdioxid und hat eine Dicke von ca. λ/2
JP 06-005944 A betrifft einen piezoelektrischen Porzellantransformatorfilter und ein Treiberverfahren hierfür. Die Porzellantransformatoren haben zwei Verbunde in welchen eine Vielzahl von inneren Elektrodenschichten und piezoelektrische Porzellanschichten abwechselnd in einer Weise laminiert sind, dass die Porzellanschichten, die durch die Elektrodenschichten umgekehrt zueinander polarisiert werden.
Zusammenfassung der Erfindung
Die hierin verwendete Einheit rayl entspricht im MKS-Einheitensystem Pa·s·m^–1, d. h. 1 rayl = 1 Pa·s·m^–1.
Die Erfindung betrifft akustisch gekoppelte Fimtransformatoren gemäß den unabhängigen Patentansprüchen.
Bei einem ersten Aspekt sieht die Erfindung einen akustisch gekoppelten Filmtransformator (FACT Film Acoustically-Coupled Transformer) vor, der einen entkoppelten, gestapelten, akustischen Volumenresonator (DSBAR = Decoupled Stacked Bulk Acoustic Resonator) aufweist, der einen unteren akustischen Filmvolumenresonator (FBAR = Film Bulk Resonator), einen oberen FBAR, der auf dem unteren FBAR gestapelt ist, und zwischen den FBARs einen akustischen Entkoppler aufweist, der eine Schicht eines akustischen Entkopplungsmaterials aufweist. Jeder der FBARs weist gegenüberliegende planare Elektroden und ein piezoelektrisches Element zwischen den Elektroden auf. Der FACT weist zusätzlich erste Anschlüsse, die elektrisch mit den Elektroden von einem der FBARs verbunden sind, und zweite Anschlüsse auf, die elektrisch mit den Elektroden des anderen der FBARs verbunden sind. Ein FACT gemäß diesem Aspekt der Erfindung weist ein Impedanztransformationsverhältnis von 1:1 auf, ist zum Verbinden einer einendigen Schaltungsanordnung mit einer symmetrischen Schaltungsanordnung oder umgekehrt in der Lage und liefert eine elektrische Isolation zwischen Primärseite und Sekundärseite.
Bei einem anderen Aspekt sieht die Erfindung einen akustisch gekoppelten Filmtransformator (FACT) vor, der entkoppelte, gestapelte, akustische Volumenresonatoren (DSBARs) aufweist. Jeder der DSBARs weist einen unteren akustischen Filmvolumenresonator (FBAR), einen oberen FBAR, der auf dem unteren FBAR gestapelt ist, und zwischen den FBARs einen akustischen Entkoppler auf, der eine Schicht eines akustischen Entkopplungsmaterials aufweist. Jeder FBAR weist gegenüberliegende planare Elektroden und ein piezoelektrisches Element zwischen den Elektroden auf. Der FACT weist zusätzlich eine erste elektrische Schaltung, die die unteren FBARs verbindet, und eine zweite elektrische Schaltung auf, die die oberen FBARs verbindet. Alle Ausführungsbeispiele eines FACT gemäß diesem Aspekt der Erfindung sind zum Verbinden einer einendigen Schaltungsanordnung mit einer symmetrischen Schaltungsanordnung oder umgekehrt in der Lage und Liefern eine elektrische Isolation zwischen Primärseite und Sekundärseite.
Einige Ausführungsbeispiele des FACT gemäß diesem Aspekt der Erfindung sind inhärent elektrisch symmetrisch und weisen ein höheres Gleichtaktunterdrückungsverhältnis als das oben beschriebene Ausführungsbeispiel auf, das den einzigen DSBAR aufweist. Bei derartigen Ausführungsbeispielen schaltet die erste elektrische Schaltung einen der FBARs des ersten DSBAR entweder antiparallel oder in Reihe mit einem der FBARs des zweiten DSBAR und die zweite elektrische Schaltung schaltet den anderen der FBARs des ersten DSBAR entweder antiparallel oder in Reihe mit dem anderen der FBARs des zweiten DSBAR. Ein Ausführungsbeispiel des FACT, bei dem die erste elektrische Schaltung die jeweiligen FBARs antiparallel schaltet und die zweite elektrische Schaltung die jeweiligen FBARs antiparallel schaltet, weist ein Impedanztransformationsverhältnis von 1:1 zwischen der ersten elektrischen Schaltung und der zweiten elektrischen Schaltung und umgekehrt auf. Ein Ausführungsbeispiel, bei dem die erste elektrische Schaltung die jeweiligen FBARs in Reihe schaltet und die zweite elektrische Schaltung die jeweiligen FBARs in Reihe schaltet, weist ebenfalls ein Impedanztransformationsverhältnis von 1:1 zwischen der ersten elektrischen Schaltung und der zweiten elektrischen Schaltung und umgekehrt auf. Jedoch sind die Impedanzen höher als bei dem Ausführungsbeispiel, bei dem die FBARs antiparallel geschaltet sind. Ein Ausführungsbeispiel des FACT, bei dem die erste elektrische Schaltung die jeweiligen FBARs antiparallel schaltet und die zweite elektrische Schaltung die jeweiligen FBARs in Reihe schaltet, weist ein Impedanztransformationsverhältnis von 1:4 zwischen der ersten elektrischen Schaltung und der zweiten elektrischen Schaltung und ein Impedanztransformationsverhältnis von 4:1 zwischen der zweiten elektrischen Schaltung und der ersten elektrischen Schaltung auf. Ein Ausführungsbeispiel des FACT, bei dem die erste elektrische Schaltung die jeweiligen FBARs in Reihe schaltet und die zweite elektrische Schaltung die jeweiligen FBARs antiparallel schaltet, weist ein Impedanztransformationsverhältnis von 4:1 zwischen der ersten elektrischen Schaltung und der zweiten elektrischen Schaltung und ein Impedanztransformationsverhältnis von 1:4 zwischen der zweiten elektrischen Schaltung und der ersten elektrischen Schaltung auf.
Andere Ausführungsbeispiele des FACT gemäß der Erfindung sind elektrisch unsymmetrisch und können bei Anwendungen verwendet werden, bei denen ein hohes Gleichtaktunterdrückungsverhältnis weniger wichtig ist. Bei derartigen Ausführungsbeispielen schaltet die erste elektrische Schaltung einen der FBARs des ersten DSBAR elektrisch entweder parallel oder in Antireihe mit einem der FBARs des zweiten DSBAR und schaltet die zweite elektrische Schaltung den anderen der FBARs des ersten DSBAR elektrisch entweder parallel oder in Antireihe mit dem anderen der FBARs des zweiten DSBAR.
Bei einem anderen Aspekt sieht die Erfindung einen akustisch gekoppelten Filmtransformator (FACT) vor, der einen entkoppelten, gestapelten, akustischen Volumenresonator (DSBAR) aufweist. Der DSBAR weist einen unteren akustischen Filmvolumenresonator (FBAR), einen oberen FBAR, der auf dem unteren FBAR gestapelt ist, und einen akustischen Entkoppler auf, der eine Schicht eines akustischen Entkopplungsmaterials aufweist, das eine akustische Impedanz von etwa 2 Mrayl aufweist. Jeder der FBARs weist gegenüberliegende planare Elektroden und ein piezoelektrisches Element zwischen den Elektroden auf. Der FACT weist zusätzlich erste Anschlüsse, die elektrisch mit den Elektroden des unteren FBAR verbunden sind, und zweite Anschlüsse auf, die elektrisch mit den Elektroden des oberen FBAR verbunden sind.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
1A ist eine Draufsicht eines Beispiels eines ersten Ausführungsbeispiels eines akustisch gekoppelten Filmtransformators (FACT) gemäß der Erfindung.
1B und 1C sind Querschnittsansichten des FACT entlang Schnittlinien 1B-1B bzw. 1C-1C in 1A.
1D ist eine vergrößerte Querschnittsansicht eines Teils des FACT, der in 1A gezeigt ist, entlang der Schnittlinie 1B-1B und zeigt ein Ausführungsbeispiel des akustischen Entkopplers gemäß der Erfindung.
1E ist eine vergrößerte Querschnittsansicht eines Teils des FACT, der in 1A gezeigt ist, entlang der Schnittlinie 1B-1B und zeigt ein alternatives Ausführungsbeispiel des akustischen Entkopplers gemäß der Erfindung.
2 ist ein Graph, der zeigt, wie das berechnete Frequenzansprechen von Ausführungsbeispielen des FACT, die in 1A–1C gezeigt sind, von der akustischen Impedanz des akustischen Entkopplungsmaterials abhängt.
3A ist eine Draufsicht eines Beispiels eines zweiten Ausführungsbeispiels eines FACT gemäß der Erfindung.
3B und 3C sind Querschnittsansichten des FACT entlang Schnittlinien 3B-3B bzw. 3C-3C in 1A.
4A bis 4D sind schematische Zeichnungen, die die elektrischen Schaltungen von elektrisch symmetrischen Ausführungsbeispielen des FACT zeigen, der in 3A–3C gezeigt ist.
4E bis 4H sind schematische Zeichnungen, die die elektrischen Schaltungen von elektrisch unsymmetrischen Ausführungsbeispielen des FACT zeigen, der in 3A–3C gezeigt ist.
5A–5J sind Draufsichten, die einen Prozess zum Herstellen eines FACT gemäß der Erfindung darstellen.
5K–5T sind Querschnittsansichten entlang der Schnittlinien 5K-5K, 5L-5L, 5M-5M, 5N-5N, 5O-5O, 5P-5P, 5Q-5Q, 5R-5R, 5S-5S bzw. 5T-5T in 5A–5J.
Detaillierte Beschreibung
1A, 1B und 1C zeigen eine Draufsicht bzw. zwei Querschnittsansichten eines ersten Ausführungsbeispiels 100 eines akustisch gekoppelten Filmtransformators (FACT) gemäß der Erfindung. Der FACT 100 weist ein Impedanztransformationsverhältnis von 1:1 auf, ist zum Verbinden einer einendigen Schaltungsanordnung mit einer symmetrischen Schaltungsanordnung oder umgekehrt in der Lage und liefert eine elektrische Isolation zwischen Primärseite und Sekundärseite.
Der FACT 100 ist aus einem entkoppelten, gestapelten, akustischen Volumenresonator (DSBAR) 106, ersten Anschlüssen 123 und 134 und zweiten Anschlüssen 136 und 138 gebildet. Der DSBAR 106 ist aus einem gestapelten Paar von akustischen Filmvolumenresonatoren (FBARs) 110 und 120 und einem akustischen Entkoppler 130 zwischen denselben gebildet. Bei dem gezeigten Beispiel ist der FBAR 120 auf dem FBAR 110 gestapelt. Der FBAR 110 ist aus gegenüberliegenden planaren Elektroden 112 und 114 und einer Schicht eines piezoelektrischen Materials 116 zwischen den Elektroden gebildet. Der FBAR 120 ist aus gegenüberliegenden planaren Elektroden 122 und 124 und einer Schicht eines piezoelektrischen Materials 126 zwischen den Elektroden gebildet. Der akustische Entkoppler 130 ist zwischen der Elektrode 114 des FBAR 110 und der Elektrode 122 des FBAR 120 positioniert. Der akustische Entkoppler steuert die Kopplung einer akustischen Energie zwischen den FBARs 110 und 120.
Bei dem gezeigten Beispiel sind die ersten Anschlüsse 132 und 134 als Bondanschlussflächen strukturiert, die elektrisch durch elektrische Leiterbahnen 133 bzw. 135 mit den Elektroden 112 bzw. 114 des FBAR 110 verbunden sind. Bei dem gezeigten Beispiel sind ferner die zweiten Anschlüsse 136 und 138 als Bondanschlussflächen strukturiert, die durch elektrische Leiterbahnen 137 bzw. 139 elektrisch mit den Elektroden 122 bzw. 124 des FBAR 120 verbunden sind. Bei einem Ausführungsbeispiel bilden die ersten Anschlüsse 132 und 134 die primären Anschlüsse und bilden die zweiten Anschlüsse 136 und 138 die sekundären Anschlüsse des FACT 100. Bei einem alternativen Ausführungsbeispiel bilden die ersten Anschlüsse 132 und 134 die sekundären Anschlüsse und bilden die zweiten Anschlüsse 136 und 138 die primären An- schlüsse des FACT 100.
Bei dem gezeigten Beispiel ist der DSBAR 106 über einem Hohlraum aufgehängt, der in einem Substrat 102 definiert ist. Ein Aufhängen des DSBAR über einem Hohlraum ermöglicht, dass die FBARs des DSBAR sich mechanisch in Resonanz befinden. Andere Aufhängungsschemata, die ermöglichen, dass sich die FBARs mechanisch in Resonanz befinden, sind möglich. Zum Beispiel kann der DSBAR über einem fehlangepassten akustischen Bragg-Reflektor (nicht gezeigt) positioniert sein, der in oder an dem Substrat 102 gebildet ist, wie es durch Lakin in dem US-Patent Nr. 6,107,721 offenbart ist.
FBARs sind durch Ruby et al. in dem US-Patent Nr. 5,587,620 mit dem Titel Tunable Thin Film Acoustic Resonators and Method of Making Same offenbart, das nun an die Anmelderin dieser Offenbarung übertragen ist. Die Offenbarung von Ruby offenbart ferner einen gestapelten, akustischen Filmvolumenresonator (SBAR = Stacked Film Bulk Acoustic Resonator), der aus zwei Schichten eines piezoelektrischen Materials gebildet ist, die mit drei planaren Elektroden verschachtelt sind. Rubys SBAR kann als aus einem gestapelten Paar von FBARs, bei dem eine Elektrode beiden FBARs gemeinsam ist, gebildet betrachtet werden und wird hierin als ein SBAR mit gemeinsamer Elektrode bezeichnet. Die gemeinsame Elektrode macht den SBAR mit gemeinsamer Elektrode unfähig zu einem Verbinden von symmetrischen mit unsymmetrischen Schaltungen und umgekehrt und zu einem Liefern einer elektrischen Isolation zwischen Primärseite und Sekundärseite. Zudem zeigt der SBAR mit gemeinsamer Elektrode eine extrem schmale Durchlassbandbreite, die denselben für eine Verwendung bei den meisten Anwendungen ungeeignet macht. Die schmale Durchlassbandbreite ist das Ergebnis der gemeinsamen Elektrode, die eine akustische Energie zwischen den FBARs überkoppelt.
Wie es oben angemerkt ist, weist der FACT 100 gemäß der Erfindung ein gestapeltes Paar von akustischen Filmvolumenresonatoren (FBARs) 110 und 120 und einen akustischen Entkoppler 130 zwischen den FBARs 110 und 120 auf. Eine Struktur, die aus einem gestapelten Paar von FBARs und einem akustischen Entkoppler zwischen den FBARs gebildet ist, wird hierin als ein entkoppelter, gestapelter, akustischer Volumenresonator (DSBAR) bezeichnet, um denselben von dem oben beschriebenen, herkömmlichen SBAR mit gemeinsamer Elektrode zu unterscheiden, bei dem die FBARs einander direkt berühren. Bei dem FACT 100 steuert der akustische Entkoppler 130 das Koppeln einer akustischen Energie zwischen den gestapelten FBARs 110 und 120 und isoliert zusätzlich den FBAR 110 elektrisch von dem FBAR 120. Die elektrische Isolation, die durch den akustischen Entkoppler 130 geliefert wird, ermöglicht, dass der FACT 100 symmetrische mit unsymmetrischen Schaltungen verbindet und umgekehrt und eine elektrische Isolation zwischen Primärseite und Sekundärseite liefert. Die akustische Kopplung, die durch den akustischen Entkoppler 130 geliefert wird, ist wesentlich geringer als die akustische Kopplung zwischen den FBARs bei dem SBAR mit gemeinsamer Elektrode, auf der oben Bezug genommen wurde. Folglich sind die FBARs 110 und 120 nicht übergekoppelt und der FACT 100 weist ein relativ flaches Ansprechen in dem Durchlassband auf, wie es unten mit Bezug auf 2 beschrieben wird.
Das Ausführungsbeispiel des akustischen Entkopplers 130, der in 1A–1C gezeigt ist, ist ein erstes Ausführungsbeispiel, das aus einer Schicht 131 eines akustischen Entkopplungsmaterials gebildet ist, das zwischen den Elektroden 114 und 122 der FBARs 110 bzw. 120 positioniert ist. 1D ist eine vergrößerte Ansicht, die dieses erste Ausführungsbeispiel des akustischen Entkopplers detaillierter zeigt. Wichtige Eigenschaften des akustischen Entkopplungsmaterials der Schicht 131, die den akustischen Entkoppler 130 bildet, sind eine akustische Impedanz, die geringer als diese der Materialien der FBARs 110, 120 ist, ein hoher spezifischer elektrischer Widerstand, eine niedrige dielektrische Permittivität und eine nominale Dicke, die ein ungerades, integrales Vielfaches von einem Viertel der Wellenlänge in dem akustischen Entkopplungsmaterial eines akustischen Signals ist, das frequenzmäßig gleich der Mittenfrequenz des Durchlassbands des FACT 100 ist.
Das akustische Entkopplungsmaterial des akustischen Entkopplers 130 weist eine akustische Impedanz auf, die geringer als diese der Materialien der FBARs 110 und 120 ist und im Wesentlichen größer als diese von Luft ist. Die akustische Impedanz eines Materials ist das Verhältnis einer Belastung zu einer Partikelgeschwindigkeit in dem Material und wird in Rayleighs gemessen, abgekürzt als rayl. Die Materialien der FBARs sind typischerweise Aluminiumnitrid (AlN) als das Material der piezoelektrischen Schichten 116, 126 und Molybdän (Mo) als das Material der Elektroden 112, 114, 122 und 124. Die akustischen Impedanzen der Materialien der FBARs sind typischerweise größer als 30 Mrayl (35 Mrayl für AlN und 63 Mrayl für Mo) und die akustische Impedanz von Luft beträgt etwa 1 krayl. Bei Ausführungsbeispielen des FACT 100, bei denen die Materialien der FBARs 110, 120 wie oben angegeben sind, funktionieren Materialien mit einer akustischen Impedanz in dem Bereich von etwa 2 Mrayl bis etwa 8 Mrayl gut als das akustische Kopplungsmaterial des akustischen Entkopplers 130.
2 ist ein Graph, der zeigt, wie das berechnete Frequenzansprechen des FACT 100 von der akustischen Impedanz des akustischen Entkopplungsmaterials der Schicht 131 abhängt, die das erste Ausführungsbeispiel des akustischen Entkopplers 130 bildet. Das dargestellte Ausführungsbeispiel weist eine Mittenfrequenz von etwa 1900 MHz auf. Berechnete Frequenzantworten für Ausführungsbeispiele, bei denen das akustische Entkopplungsmaterial des akustischen Entkopplers akustische Impedanzen von etwa 4 Mrayl (Polyimidkurve 140), 8 Mrayl (Kurve 142) und 16 Mrayl (Kurve 144) aufweist, sind gezeigt. Es ist zu sehen, dass die Bandbreite des FACT 100 sich mit einer steigenden akustischen Impedanz des akustischen Entkopplungsmaterials erhöht Bei dem Ausführungsbeispiel, bei dem die akustische Impedanz 16 Mrayl beträgt, sind die Resonanzen der FBARs übergekoppelt, was die charakteristische Doppelspitze bei dem Durchlassbandansprechen bewirkt.
Das Ausführungsbeispiel des akustischen Entkopplers 130, das in 1B, 1C und 1D gezeigt ist, ist aus der Schicht 131 eines akustischen Entkopplungsmaterials mit einer nominellen Dicke gleich einem Viertel der Wellenlänge in dem akustischen Entkopplungsmaterial eines akustischen Signals gebildet, das frequenzmäßig gleich der Mittenfrequenz des Durchlassbands des FACT 100 ist, d. h. t ≈ λ_n/4, wobei t die Dicke der Schicht 131 eines akustischen Entkopplungsmaterials ist, das den akustischen Entkoppler 130 bildet, und λ_n die Wellenlänge in dem akustischen Entkopplungsmaterial eines akustischen Signals ist, das frequenzmäßig gleich der Mittenfrequenz ist. Alternativ kann eine Dicke der Schicht 131 innerhalb näherungsweise ±10% der nominellen Dicke verwendet werden. Eine Dicke außerhalb dieses Bereichs kann alternativ bei einer gewissen Leistungsfähigkeitsverschlechterung verwendet werden. Jedoch sollte sich die Dicke der Schicht 131 erheblich von 0λ_n bei einem Extrem und λ_n/2 bei dem anderen Extrem unterscheiden.
Allgemeiner gesagt ist das erste Ausführungsbeispiel des akustischen Entkopplers 130, das in 1D gezeigt ist, auf der Schicht 131 eines akustischen Entkopplungsmaterials mit einer nominellen Dicke gleich einem ungraden, integralen Vielfachen von einem Viertel der Wellenlänge in dem akustischen Entkopplungsmaterial eines akustischen Signals gebildet, das frequenzmäßig gleich der Mittenfrequenz des Durchlassbands des FACT 100 ist, d. h. t ≈ (2m + 1)λ_n/4, wobei t und λ_n sind, wie es oben definiert ist, und m eine Ganzzahl gleich oder größer als Null ist. In diesem Fall kann alternativ eine Dicke der Schicht 131 verwendet werden, die sich von der nominellen Dicke um näherungsweise ±10% von λ_n/4 unterscheidet. Eine Dickentoleranz außerhalb dieses Bereichs kann bei einer gewissen Leistungsfähigkeitsverschlechterung verwendet werden, aber die Dicke der Schicht 131 sollte sich erheblich von einem integralen Vielfachen von λ_n/2 unterscheiden. Jedoch weisen Ausführungsbeispiele des akustischen Entkopplers 130, bei denen die Schicht 131 eines akustischen Entkopplungsmaterials ein ungerades, integrales Vielfaches größer als Eins von einem Viertel der Wellenlänge in dem akustischen Entkopplungsmaterial eines akustischen Signals ist, das frequenzmäßig gleich der Mittenfrequenz ist, typischerweise Frequenzantworten auf, die auf Grund der Fähigkeit einer derartigen dickeren Schicht, mehrere akustische Moden zu unterstützen, störende Ansprechartefakte zeigen.
Viele Kunststoffmaterialien weisen akustische Impedanzen in dem oben angegebenen Bereich auf und können in Schichten einheitlicher Dicke in den oben angegebenen Dickenbereichen aufgebracht sein. Derartige Kunststoffmaterialien sind deshalb potentiell für eine Verwendung als das akustische Entkopplungsmaterial der Schicht 131 des akustischen Entkopplers 130 geeignet. Das akustische Entkopplungsmaterial muss jedoch ferner zum Standhalten der Temperaturen der Fertigungsoperationen in der Lage sein, die durchgeführt werden, nachdem die Schicht 131 eines akustischen Entkopplungsmaterials an der Elektrode 114 aufgebracht wurde, um den akustischen Entkoppler 130 zu bilden. Wie es unten detaillierter beschrieben wird, werden bei praktischen Ausführungsbeispielen des FACT 100 die Elektroden 122 und 124 und die piezoelektrische Schicht 126 durch ein Sputtern aufgebracht, nachdem die Schicht 131 aufgebracht wurde. Während dieser Aufbringungsprozesse werden Temperaturen von bis zu 400°C erreicht. Somit wird ein Kunststoff, der bei derartigen Temperaturen stabil bleibt, als das akustische Entkopplungsmaterial verwendet.
Kunststoffmaterialien weisen typischerweise eine sehr hohe akustische Dämpfung pro Einheitslänge verglichen mit den anderen Materialien der FBARs 110 und 120 auf. Da jedoch das oben beschriebene Ausführungsbeispiel des akustischen Entkopplers 130 aus der Schicht 131 eines akustischen Kunststoffentkopplungsmaterials gebildet ist, das typischerweise in der Größenordnung von 1 μm Dicke liegt, ist die akustische Dämpfung, die durch die Schicht 131 eingebracht wird, typischerweise vernachlässigbar.
Bei einem Ausführungsbeispiel wird ein Polyimid als das akustische Entkopplungsmaterial der Schicht 131 verwendet. Ein Polyimid wird unter der Marke Kapton^® durch E. I. du Pont de Nemours and Company verkauft. Bei einem derartigen Ausführungsbeispiel ist der akustische Entkoppler 130 aus der Schicht 131 aus einem Polyimid gebildet, die durch eine Schleuderbeschichtung auf die Elektrode 114 aufgebracht ist. Polyimid weist eine akustische Impedanz von etwa 4 Mrayl auf.
Bei einem anderen Ausführungsbeispiel wird ein Poly(Para-Xylylen) als das akustische Entkopplungsmaterial der Schicht 131 verwendet. Bei einem derartigen Ausführungsbeispiel ist der akustische Entkoppler 130 aus der Schicht 131 aus einem Poly(Para-Xylylen) gebildet, die durch eine Vakuumaufbringung auf die Elektrode 114 aufgebracht ist. Poly(Para-Xylylen) ist auf dem Gebiet auch als Parylen bekannt. Der Dimer-Vorläufer Di-Para-Xylylen, aus dem Parylen hergestellt wird, und eine Ausrüstung zum Durchführen einer Vakuumaufbringung von Parylenschichten sind von vielen Lieferanten erhältlich. Parylen weist eine akustische Impedanz von etwa 2,8 Mrayl auf.
Bei einem anderen Ausführungsbeispiel wird ein vernetztes Polyphenylen-Polymer als das akustische Entkopplungsmaterial der Schicht 131 verwendet. Bei einem derartigen Ausführungsbeispiel ist der akustische Entkoppler 130 aus der Schicht 131 aus einem vernetzten Polyphenylen-Polymer gebildet, die durch eine Schleuderbeschichtung aufgebracht ist. Vernetzte Polyphenylen-Polymere wurden als dielektrische Materialien mit niedriger Dielektrizitätskonstante für eine Verwendung bei integrierten Schaltungen entwickelt und bleiben folglich bei den hohen Temperaturen stabil, denen der akustische Entkoppler 130 während der nachfolgenden Fertigung des FBAR 120 unterliegt. Die Erfinder haben entdeckt, dass vernetzte Polyphenylen-Polymere zusätzlich eine berechnete akustische Impedanz von etwa 2 Mrayl aufweisen. Diese akustische Impedanz liegt in dem Bereich von akustischen Impedanzen, der den FACT 100 mit einer nützlichen Durchlassbandbreite versieht.
Vorläuferlösungen, die verschiedene Oligomere enthalten, die polymerisieren, um jeweilige vernetzte Polyphenylenpolymere zu bilden, werden durch The Dow Chemical Company, Midland, MI unter der Marke SiLK verkauft. Die Vorläuferlösungen werden durch eine Schleuderbeschichtung aufgebracht. Das vernetzte Polyphenylenpolymer, das aus einer dieser Vorläuferlösungen erhalten wird, die als SiLK^TM J bezeichnet ist, und das zusätzlich einen Haftverstärker enthält, weist eine berechnete akustische Impedanz von 2,1 Mrayl auf, d. h. etwa 2 Mrayl.
Die Oligomere, die polymerisieren, um vernetzte Polyphenylenpolymere zu bilden, werden aus Biscyclopentadienon- und aromatischen Acetylen enthaltenden Monomeren vorbereitet. Ein Verwenden derartiger Monomere bildet lösliche Oligomere ohne den Bedarf nach einer unangebrachten Substitution. Die Vorläuferlösung enthält ein spezifisches Oligomer, das in Gamma-Butyrolacton- und Cyclohexanon-Lösungsmitteln gelöst ist. Der Prozentsatz des Oligomers in der Vorläuferlösung bestimmt die Schichtdicke, wenn die Vorläuferlösung aufgeschleudert ist. Nach einer Aufbringung verdampft ein Anlegen von Wärme die Lösungsmittel und härtet dann das Oligomer aus, um ein vernetztes Polymer zu bilden. Die Biscyclopentadienone reagieren mit den Acetylenen in einer 4 + 2-Cycloadditionsreaktion, die einen neuen aromatischen Ring bildet. Ein weiteres Aushärten resultiert in dem vernetzten Polyphenylenpolymer. Die oben beschriebenen vernetzten Polyphenylenpolymere sind durch Godschalx et al. in dem US-Patent Nr. 5,965,679 offenbart. Zusätzliche praktische Details sind durch Martin et al., Development of Low-Dielectric Constant Polymer for the Fabrication of Integrated Circuit Interconnect, 12 ADVANCED MATERIALS, 1769 (2000) beschrieben. Verglichen mit Polyimid, weisen vernetzte Polyphenylenpolymere eine niedrigere akustische Impedanz, eine niedrigere akustische Dämpfung und eine niedrige Dielektrizitätskonstante auf. Zudem ist eine aufgeschleuderte Schicht der Vorläuferlösung zum Erzeugen eines qualitativ hochwertigen Films des vernetzten Polyphenylenpolymers mit einer Dicke in der Größenordnung von 200 nm in der Lage, was eine typische Dicke des akustischen Entkopplers 130 ist.
Bei einem alternativen Ausführungsbeispiel weist das akustische Entkopplungsmaterial der Schicht 131, die den akustischen Entkoppler 130 bildet, eine akustische Impedanz auf, die im Wesentlichen größer als die der Materialien der FBARs 110 und 120 ist. Derzeit sind keine Materialien bekannt, die diese Eigenschaft aufweisen, aber derartige Materialien können in der Zukunft verfügbar werden oder es können FBAR-Materialien mit niedrigerer akustischer Impedanz in der Zukunft verfügbar werden. Die Dicke der Schicht 131 eines derartigen akustischen Entkopplungsmaterials mit hoher akustischer Impedanz ist wie oben beschrieben.
1E ist eine vergrößerte Ansicht eines Teils des FACT 100, die ein zweites Ausführungsbeispiel des akustischen Entkopplers 130 zeigt, der eine Bragg-Struktur 161 umfasst. Die Bragg-Struktur 161 ist aus einem Bragg-Element 163 mit niedriger akustischer Impedanz gebildet, das zwischen Bragg-Elementen 165 und 167 mit hoher akustischer Impedanz angeordnet ist. Das Bragg-Element 163 mit niedriger akustischer Impedanz ist eine Schicht eines Materials mit niedriger akustischer Impedanz, während die Bragg-Elemente 165 und 167 mit hoher akustischer Impedanz jeweils eine Schicht eines Materials mit hoher akustischer Impedanz sind. Die akustischen Impedanzen der Bragg-Elemente sind mit Bezug auf einander und zusätzlich mit Bezug auf die akustische Impedanz des piezoelektrischen Materials der Schichten 116 und 126 als „niedrig” und „hoch” gekennzeichnet. Zumindest eines der Bragg-Elemente weist zusätzlich einen hohen spezifischen elektrischen Widerstand und eine niedrige dielektrische Permittivität auf, um eine elektrische Isolation zwischen einem Eingang und einem Ausgang des FACT 100 zu liefern.
Jede der Schichten, die die Bragg-Elemente 161, 163 und 165 bilden, weist eine nominelle Dicke gleich einem ungeraden, integralen Vielfachen von einem Viertel der Wellenlänge in dem Material der Schicht von einem akustischen Signal auf, das frequenzmäßig gleich der Mittenfrequenz des Durchlassbands des FACT 100 ist. Schichten, die sich um näherungsweise ±10% von einem Viertel der Wellenlänge von der nominellen Dicke unterscheiden, können alternativ verwendet werden. Eine Dickentoleranz außerhalb dieses Bereichs kann bei einer gewissen Leistungsfähigkeitsverschlechterung verwendet werden, aber die Dicke der Schichten sollte sich erheblich von einem integralen Vielfachen von ein Halb der Wellenlänge unterscheiden.
Bei einem Ausführungsbeispiel ist das Bragg-Element 163 mit niedriger akustischer Impedanz eine Schicht aus Siliziumdioxid (SiO₂), das eine akustische Impedanz von etwa 13 Mrayl aufweist, und jedes der Bragg-Elemente 165 und 167 mit hoher akustischer Impedanz ist eine Schicht des gleichen Materials wie die Elektroden 114 bzw. 122, d. h. Molybdän, das eine akustische Impedanz von etwa 63 Mrayl aufweist. Ein Verwenden des gleichen Materials für die Bragg-Elemente 165 und 167 mit hoher akustischer Impedanz und die Elektroden 114 bzw. 122 der FBARs 110 bzw. 120 ermöglicht, dass die Bragg-Elemente 165 und 167 mit hoher akustischer Impedanz zusätzlich als die Elektroden 114 bzw. 122 dienen.
Bei einem Beispiel weisen die Bragg-Elemente 165 und 167 mit hoher akustischer Impedanz eine nominelle Dicke gleich einem Viertel der Wellenlänge in Molybdän eines akustischen Signals auf, das frequenzmäßig gleich der Mittenfrequenz des Durchlassbands des FACT 100 ist, und das Bragg-Element 163 mit niedriger akustischer Impedanz weist eine nominelle Dicker gleich drei Vierteln der Wellenlänge in SiO₂ eines akustischen Signals auf, das frequenzmäßig gleich der Mittenfrequenz ist. Ein Verwenden einer Schicht von SiO₂ mit einer Dicke einer dreiviertel Wellenlänge anstelle einer Schicht von SiO₂ mit einer Dicke von einer viertel Wellenlänge als das Bragg-Element 163 mit niedriger akustischer Impedanz reduziert die Kapazität zwischen den FBARs 110 und 120.
Bei Ausführungsbeispielen, bei denen die akustische Impedanzdifferenz zwischen den Bragg-Elementen 165 und 167 mit hoher akustischer Impedanz und dem Bragg-Element 163 mit niedriger akustischer Impedanz relativ gering ist, kann die Bragg-Struktur 161 aus mehr als einem (z. B. n) Bragg-Element mit niedriger akustischer Impedanz gebildet sein, das mit einer entsprechenden Anzahl (d. h. n + 1) von Bragg-Elementen mit hoher akustischer Impedanz verschachtelt ist. Lediglich eines der Bragg-Elemente muss isolierend sein. Beispielsweise kann die Bragg-Struktur aus zwei Bragg-Elementen mit niedriger akustischer Impedanz gebildet sein, die mit drei Bragg-Elementen mit hoher akustischer Impedanz verschachtelt sind.
Eine Wafer-Scale-Fertigung wird verwendet, um FACTs ähnlich dem FACT 100 zu Tausenden gleichzeitig zu fertigen. Eine Wafer-Scale-Fertigung macht jeden FACT günstig zu fertigen. Der FACT 100 kann unter Verwendung eines Fertigungsverfahrens hergestellt sein, das ähnlich diesem ist, das unten mit Bezug auf 5A–5T beschrieben wird. Folglich wird ein Verfahren zum Fertigen des FACT 100 nicht getrennt beschrieben.
Unter erneuter Bezugnahme auf 1A–1C werden, um den FACT 100 zu verwenden, elektrische Verbindungen mit den ersten Anschlüssen 132 und 134, die elektrisch mit den Elektroden 112 bzw. 114 verbunden sind, hergestellt, wie es in 1A und 1B gezeigt ist, und werden elektrische Verbindungen zusätzlich mit den zweiten Anschlüssen 136 und 138 hergestellt, die elektrisch mit den Elektroden 122 bzw. 124 verbunden sind, wie es in 1A und 1C gezeigt ist. Die elektrischen Verbindungen mit den ersten Anschlüssen 132 und 134 liefern elektrische Verbindungen mit der Primärseite des FACT 100 und die elektrischen Verbindungen mit den zweiten Anschlüssen 136 und 138 liefern elektrische Verbindung mit der Sekundärseite des FACT 100. Bei einem alternativen Ausführungsbeispiel liefern die elektrischen Verbindung mit den zweiten Anschlüssen 136 und 138 elektrische Verbindungen mit der Primärseite des FACT 100 und liefern die elektrischen Verbindungen mit den ersten Anschlüssen 132 und 134 elektrische Verbindung mit der Sekundärseite des FACT 100.
In Betrieb des FACT 100 richtet ein elektrisches Eingangssignal, das an die ersten Anschlüsse 132 und 134 angelegt ist, die die primären Anschlüsse des FACT 100 bilden, eine Spannungsdifferenz zwischen den Elektroden 112 und 114 des FBAR 110 ein. Die Spannungsdifferenz zwischen den Elektroden 112 und 114 verformt den FBAR 110 mechanisch mit der Frequenz des elektrischen Eingangssignals. Abhängig von der Frequenz des elektrischen Eingangssignals koppelt der akustische Entkoppler 130 alles oder einen Teil der akustischen Energie, die aus der mechanischen Verformung des FBAR 110 resultiert, zu dem FBAR 120. Die akustische Energie, die von dem FBAR 110 empfangen wird, verformt den FBAR 120 mechanisch mit der Frequenz des elektrischen Eingangssignals. Die mechanische Verformung des FBAR 120 erzeugt eine Spannungsdifferenz zwischen den Elektroden 122 und 124 mit der Frequenz des elektrischen Eingangssignals. Die Spannungsdifferenz wird an den zweiten Anschlüssen 136 und 138, die die sekundären Anschlüsse des FACT 100 bilden, als ein elektrisches Ausgangssignal ausgegeben. Eine Piezoelektrizität ist eine lineare Wirkung, so dass die Amplitude und die Phase des elektrischen Eingangssignals, das an die ersten Anschlüsse angelegt ist, bei dem elektrischen Ausgangssignal bewahrt sind, das an den zweiten Anschlüssen ausgegeben wird.
Ein Ausführungsbeispiel des FACT 100, bei dem die zweiten Anschlüsse 136 und 138 die primären Anschlüsse bilden und die ersten Anschlüsse 132 und 134 die sekundären Anschlüsse bilden, ist auf ähnliche Weise wirksam, außer dass sich eine akustische Energie durch den akustischen Entkoppler 130 von dem FBAR 120 zu dem FBAR 110 ausbreitet.
Wie es oben angemerkt ist, liefert der FACT 100 ein Impedanztransformationsverhältnis von 1:1, ist zum Verbinden einer einendigen Schaltungsanordnung mit einer symmetrischen Schaltungsanordnung oder umgekehrt in der Lage und liefert eine elektrische Isolation zwischen Primärseite und Sekundärseite. Die Kapazität zwischen der Elektrode 112 und dem Substrat 102 unterscheidet sich jedoch von dieser zwischen der Elektrode 114 und dem Substrat. Folglich ist der FACT 100 nicht vollkommen elektrisch symmetrisch und kann ein ungenügendes Gleichtaktunterdrückungsverhältnis (CMRR = Common-Mode Rejection Ratio) für bestimmte Anwendungen aufweisen.
3A–3C zeigen eine Draufsicht bzw. zwei Querschnittsansichten eines zweiten Ausführungsbeispiels 200 eines akustisch gekoppelten Filmtransformators (FACT) gemäß der Erfindung. Der FACT 200 ist zum Verbinden einer einendigen Schaltungsanordnung mit einer symmetrischen Schaltungsanordnung oder umgekehrt in der Lage und liefert eine elektrische Isolation zwischen Primärseite und Sekundärseite. Einige Ausführungsbeispiele des FACT 200 sind elektrisch symmetrisch und weisen deshalb eines hohes Gleichtaktunterdrückungsverhältnis auf: Andere Ausführungsbeispiele sind elektrisch unsymmetrisch und weisen ein geringeres Gleichtaktunterdrückungsverhältnis auf. Der FACT 200 weist ein Impedanztransformationsverhältnis von 1:1, 1:4 oder 4:1 abhängig von den Konfigurationen der elektrischen Schaltungen auf, die einen Teil des FACT bilden.
Der FACT 200 ist aus zwei entkoppelten, gestapelten, akustischen Volumenresonatoren (DSBARs) 206 und 206 gebildet. Jeder DSBAR ist aus einem gestapelten Paar von akustischen Filmvolumenresonatoren (FBARs) und einem akustischen Entkoppler zwischen den FBARs gebildet. Der FACT 200 ist zusätzlich aus einer elektrischen Schaltung, die einen der FBARs des DSBAR 206 mit einem der FBARs des DSBAR 208 verbindet, und einer elektrischen Schaltung gebildet, die den anderen der FBARs des DSBAR 206 mit dem anderen der FBARs des DSBAR 208 verbindet.
Der DSBAR 206 ist aus einem gestapelten Paar von FBARs 210 und 220 und einem akustischen Entkoppler 230 zwischen denselben gebildet. Der DSBAR 208 ist aus einem gestapelten Paar von FBARs 250 und 260 und einem akustischen Entkoppler 270 zwischen denselben gebildet. Bei dem gezeigten Beispiel ist der FBAR 220 auf dem FBAR 210 gestapelt und ist der FBAR 260 auf dem FBAR 250 gestapelt. Der FBAR 210 ist aus gegenüberliegenden planaren Elektroden 212 und 214 und einer Schicht eines piezoelektrischen Materials 216 zwischen den Elektroden gebildet. Der FBAR 220 ist aus gegenüberliegenden planaren Elektroden 222 und 224 und einer Schicht eines piezoelektrischen Materials 226 zwischen den Elektroden gebildet. Der FBAR 250 ist aus gegenüberliegenden planaren Elektroden 252 und 254 und einer Schicht eines piezoelektrischen Materials 256 zwischen den Elektroden gebildet. Der FBAR 260 ist aus gegenüberliegenden planaren Elektroden 262 und 264 und einer Schicht eines piezoelektrischen Materials 266 zwischen den Elektroden gebildet.
Wie es oben angemerkt ist, verbindet eine elektrische Schaltung einen der FBARs des DSBAR 206 mit einem der FBARs des DSBAR 208 und verbindet eine elektrische Schaltung den anderen der FBARs des DSBAR 206 mit dem anderen der FBARs des DSBAR 206. Jede elektrische Schaltung verbindet die jeweiligen FBARs elektrisch in irgendeiner von einer parallelen, einer Reihen-, einer antiparallelen und einer Antireihenkonfiguration. Von den sechzehn möglichen Kombinationen der elektrischen parallelen, Reihen-, antiparallelen und Antireihen-Schaltungskonfigurationen erzeugen lediglich Acht einen funktionierenden FACT. Die Kombination von elektrischen Schaltungskonfigurationen, die die FBARs verbinden, bestimmt, ob der FACT elektrisch symmetrisch (hohes Gleichtaktunterdrückungsverhältnis) oder elektrisch unsymmetrisch ist, und bestimmt das Impedanztransformationsverhältnis des FACT, d. h. 1:1, 1:4 oder 4:1. Die möglichen Kombinationen von elektrischen Schaltungskonfigurationen sind in Tabelle 1 unten zusammengefasst:

Parallel Reihe Antiparallel Antireihe

Parallel U 1:1 X X U 1:4

Reihe X B 1:1 B 4:1 X

Antiparallel X B 1:4 B 1:1 X

Antireihe U 4:1 X X U 1:1

Tabelle 1
In Tabelle 1 geben die Zeilenüberschriften die Konfigurationen von einer der elektrischen Schaltungen an, z. B. der elektrischen Schaltung 245, die unten mit Bezug auf 4C beschrieben ist, geben die Spaltenüberschriften die Konfigurationen der anderen der elektrischen Schaltungen an, z. B. einer elektrischen Schaltung 246, die mit Bezug auf 4C beschrieben ist, bezeichnet B die Tatsache, dass der FACT elektrisch symmetrisch ist, bezeichnet U die Tatsache, dass der FACT unsymmetrisch ist, und bezeichnet X einen nicht funktionierenden FACT. Das gezeigte Impedanztransformationsverhältnis ist die Impedanztransformation von elektrischen Anschlüssen, die mit der elektrischen Schaltung verbunden sind, die durch die Zeilenüberschrift angegeben ist, zu elektrischen Anschlüssen, die mit der elektrischen Schaltung verbunden sind, die durch die Spaltenüberschrift angegeben ist.
Die in Tabelle 1 gezeigten elektrischen Schaltungen unterliegen der Einschränkung, dass eine elektrische Schaltung lediglich die Elektroden von FBARs auf der gleichen Ebene wie ein anderer in den DSBARs 206 und 208 verbinden kann, d. h. eine der elektrischen Schaltungen kann lediglich die Elektroden der FBARs 210 und 250 verbinden und die Andere der elektrischen Schaltungen kann lediglich die Elektroden der FBARs 220 und 260 verbinden. Tabelle 1 nimmt zusätzlich an, dass die c-Achsen der piezoelektrischen Schichten 216, 226, 256 und 266 allein die gleiche Richtung ausgerichtet sind. Es sind mehr elektrische Schaltungen bei Ausführungsbeispielen möglich, die der Einschränkung nicht unterliegen, d. h. bei Ausführungsbeispielen, bei denen eine elektrische Schaltung die Elektroden der FBARs 210 und 260 und die Elektroden der FBARs 220 und 250 verbinden darf, und/oder der Annahme.
Bevor die elektrischen Schaltungen, die die FBARs verbinden, detailliert beschrieben werden, werden die Ausdrücke antiparallel, parallel, Antireihe und Reihe definiert, die auf die elektrischen Schaltungen angewendet werden, die die Elektroden von FBARs unterschiedlicher DSBARs verbinden. Ein FBAR ist eine polaritätsabhängige Vorrichtung Eine Spannung einer gegebenen Polarität, die zwischen die Elektroden des FBAR angelegt ist, bewirkt, dass sich der FBAR mechanisch zusammenzieht, während die gleiche Spannung der entgegengesetzten Polarität bewirkt, dass sich der FBAR mechanisch um die gleiche Größe ausdehnt. Gleichermaßen erzeugt eine mechanische Belastung, die an den FBAR angelegt ist und die bewirkt, dass sich der FBAR mechanisch zusammenzieht, eine Spannung der gegebenen Polarität zwischen den Elektroden des FBAR, während eine mechanische Belastung, die bewirkt, dass sich der FBAR mechanisch ausdehnt, eine Spannung der entgegengesetzten Polarität zwischen den Elektroden des FBAR erzeugt.
Mit Bezug auf 4A–4D befinden sich bei dem FACT 200 die Elektroden der FBARs, die eine elektrische Schaltung parallel schaltet, auf der gleichen Ebene in den jeweiligen DSBARs. Ein Signal, das an die FBARs, die parallel geschaltet sind, angelegt ist, erzeugt Signale der gleichen Phase über die FBARs. Die FBARs dehnen sich deshalb in Phase aus und ziehen sich in Phase zusammen und erzeugen eine akustische Energie in Phase. Elektroden der FBARs, die eine elektrische Schaltung antiparallel schaltet, befinden sich jedoch auf unterschiedlichen Ebenen in den jeweiligen DSBARs. Ein Signal, das an FBARs angelegt ist, die antiparallel geschaltet sind, erzeugt Signale der entgegengesetzten Phasen über die FBARs. Die FBARs dehnen sich deshalb in Antiphase aus und ziehen sich in Antiphase zusammen, und erzeugen eine akustische Energie in Antiphase.
Die Elektroden der FBARs, die eine elektrische Schaltung in Reihe schaltet, befinden sich auf der gleichen Ebene in den jeweiligen DSBARs. Ein Signal, das an die FBARs angelegt ist, die in Reihe geschaltet sind, erzeugt Signale entgegengesetzter Phasen über die FBARs. Die FBARs dehnen sich in Antiphase aus und ziehen sich in Antiphase zusammen, und erzeugen eine akustische Energie in Antiphase. Die Elektroden der FBARs, die eine elektrische Schaltung in Antireihe schaltet, befinden sich jedoch auf unterschiedlichen Ebenen in den jeweiligen DSBARs. Ein Signal, das an die FBARs angelegt ist, die in Antireihe geschaltet sind, erzeugt Signale der gleichen Phase über die FBARs. Die FBARs dehnen sich in Phase aus und ziehen sich in Phase zusammen, und erzeugen eine akustische Energie in Phase.
FBARs, die eine akustische Energie empfangen, die bewirkt, dass sich dieselben in Phase ausdehnen und in Phase zusammenziehen, erzeugen Signale in Phase. Ein Parallelschalten von FBARs, die Signale in Phase erzeugen, erzeugt einen Signalpegel gleich diesem über die einzelnen FBARs und eine Impedanz von der Hälfte der charakteristischen Impedanz der einzelnen FBARs. Ein Schalten derartiger FBARs in Antireihe erzeugt einen Signalpegel von zwei Mal diesem über die einzelnen FBARs und eine Impedanz von zwei Mal der charakteristischen Impedanz der einzelnen FBARs. Ein Antiparallel- oder in Reihe Schalten von FBARs, die Signale in Phase erzeugen, bewirkt jedoch, dass sich die Signale aufheben. FBARs, die eine akustische Energie empfangen, die bewirkt, dass sich dieselben in Antiphase ausdehnen und in Antiphase zusammenziehen, erzeugen Signale in Antiphase. Ein Antiparallelschalten von FBARs, die Signale in Antiphase erzeugen, erzeugt ein Signal mit einem gleichem Pegel wie diesem über die einzelnen FBARs und eine Impedanz von der Hälfte der charakteristischen Impedanz der einzelnen FBARs. Ein in Reihe Schalten derartiger FBARs erzeugt ein Signal von zwei Mal dem Pegel von diesem über die einzelnen FBARs und eine Impedanz von zwei Mal der charakteristischen Impedanz der einzelnen FBARs. Ein Parallel- oder in Antireihe Schalten von FBARs, die Signale in Antiphase erzeugen, bewirkt jedoch, dass sich die Signale aufheben. Die FACTs, die in Tabelle 1 als nicht funktionsfähig angegeben sind, sind FACTs, bei denen die FBARs, die eine akustische Energie empfangen, Signale erzeugen, die sich aufheben.
4A und 4B stellen schematisch zwei Konfigurationen von elektrischen Schaltungen dar, die die FBARs 210 und 220 des DSBAR 206 und die FBARs 250 und 260 des DSBAR 208 parallel bzw. in Reihe schalten, um die jeweiligen elektrisch symmetrischen Ausführungsbeispiele eines FACT zu bilden, der ein Impedanztransformationsverhältnis von 1:1 aufweist.
4A zeigt eine elektrische Schaltung 241, die einen der FBARs des DSBAR 206 mit einem der FABRs des DSBAR 208 und mit ersten Anschlüssen F antiparallel schaltet, und eine elektrische Schaltung 242, die den anderen der FBARs des DSBAR 206 mit dem anderen der FBARs des DSBAR 208 und mit zweiten Anschlüssen S antiparallel schaltet. Bei dem gezeigten Beispiel schaltet die elektrische Schaltung 241 den FBAR 220 des DSBAR 206 mit dem FBAR 260 des DSBAR 208 und mit ersten Anschlüssen F elektrisch antiparallel und schaltet die elektrische Schaltung 242 den FBAR 210 des DSBAR 206 mit dem FBAR 250 des DSBAR 208 und mit zweiten Anschlüssen S elektrisch antiparallel.
Genau gesagt verbindet die elektrische Schaltung 241 die Elektrode 222 des FBAR 220 elektrisch mit der Elektrode 264 des FBAR 260 und mit einem der ersten Anschlüsse F und verbindet zusätzlich die Elektrode 224 des FBAR 220 elektrisch mit der Elektrode 262 des FBAR 260 und mit dem anderen der ersten Anschlüsse F. Die elektrische Schaltung 242 verbindet die Elektrode 214 des FBAR 210 elektrisch mit der Elektrode 252 des FBAR 250 und mit einem der zweiten Anschlüsse S und verbindet zusätzlich die Elektrode 212 des FBAR 210 elektrisch mit der Elektrode 254 des FBAR 250 und mit dem anderen der zweiten Anschlüsse S.
Die elektrische Schaltung 241 schaltet die FBARs 220 und 260 elektrisch antiparallel, so dass ein elektrisches Eingangssignal, das an die ersten Anschlüsse F angelegt ist, gleich, aber in Antiphase an die FBARs 220 und 260 angelegt ist. Die elektrische Schaltung 241 schaltet die FBARs 220 und 260 elektrisch antiparallel in dem Sinn, dass ein elektrisches Signal, das an die ersten Anschlüsse F angelegt ist, bewirkt, dass sich der FBAR 220 mechanisch zusammenzieht, und zusätzlich bewirkt, dass sich der FBAR 260 mechanisch um die gleiche Größe ausdehnt, und umgekehrt. Die akustische Energie, die durch den FBAR 260 erzeugt wird, ist deshalb in Antiphase mit der akustischen Energie, die durch den FBAR 220 erzeugt wird. Folglich ist die akustische Energie, die durch den FBAR 250 von dem FBAR 260 empfangen wird, in Antiphase mit der akustischen Energie, die durch den FBAR 210 von dem FBAR 220 empfangen wird, und das Signal zwischen den Elektroden 214 und 212 ist in Antiphase mit dem Signal zwischen den Elektroden 254 und 252. Die elektrische Schaltung 242 schaltet die FBARs 210 und 250 antiparallel, so dass das Signal, das zu den zweiten Anschlüssen S ausgegeben wird, in Phase mit dem Signal zwischen den Elektroden 214 und 212 und ferner mit dem Signal zwischen den Elektroden 254 und 252 ist. Folglich ist das Signal zwischen den zweiten Anschlüssen S das gleiche wie das Signal über einen der FBARs 210 und 250.
Es existiert im Wesentlichen die gleiche Kapazität zwischen jedem der ersten Anschlüsse F und dem Substrat 202. Mit jedem ersten Anschluss ist eine Elektrode näher an dem Substrat und eine Elektrode weiter weg von dem Substrat verbunden. Bei dem gezeigten Beispiel ist mit dem ersten Anschluss die Elektrode 222 näher an dem Substrat und die Elektrode 264 weiter weg von dem Substrat verbunden und ist mit dem anderen ersten Anschluss die Elektrode 262 näher an dem Substrat und die Elektrode 224 weiter weg von dem Substrat verbunden. Zudem existiert im Wesentlichen die gleiche Kapazität zwischen jedem der zweiten Anschlüsse S und dem Substrat 202. Mit jedem zweiten Anschluss ist eine Elektrode näher an dem Substrat und eine Elektrode weiter weg von dem Substrat verbunden. Bei dem gezeigten Beispiel ist mit einem zweiten Anschluss die Elektrode 212 näher an dem Substrat und die Elektrode 254 weiter weg von dem Substrat verbunden und ist mit dem anderen zweiten Anschluss die Elektrode 252 näher an dem Substrat und die Elektrode 214 weiter weg von dem Substrat verbunden. Somit ist das Ausführungsbeispiel des FACT 200, das in 4A gezeigt ist, elektrisch symmetrisch und weist folglich ein Gleichtaktunterdrückungsverhältnis auf, das ausreichend hoch für viel mehr Anwendungen ist, als das des FACT 100, der oben mit Bezug auf 1A–1C beschrieben ist.
Das in 4A gezeigte Ausführungsbeispiel des FACT 200 weist ein Impedanztransformationsverhältnis von 1:1 auf. Die ersten Anschlüsse F können als die primären Anschlüsse oder die sekundären Anschlüsse des FACT dienen und die zweiten Anschlüsse P können als die sekundären bzw. die primären Anschlüsse des FACT dienen. Ein elektrisches Eingangssignal, das an die primären Anschlüsse angelegt ist, wird mit im Wesentlichen dem gleichen Pegel bei den sekundären Anschlüssen ausgegeben. Bei einem typischen Ausführungsbeispiel, bei dem alle der FBARs 210, 220, 250 und 260 eine ähnliche charakteristische Impedanz aufweisen, ist die Impedanz, die an den primären Anschlüssen und den sekundären Anschlüssen zu sehen ist, diese von zwei FBARs parallel, d. h. ein Halb der typischen charakteristischen Impedanz eines einzigen FBAR. Somit ist das in 4A gezeigte Ausführungsbeispiel des FACT 200 für eine Verwendung bei Anwendungen mit relativ niedriger charakteristischer Impedanz geeignet.
4B zeigt schematisch eine elektrische Schaltung 243, die einen der FBARs des DSBAR 206 und einen der FBARs des DSBAR 208 zwischen die ersten Anschlüsse F elektrisch in Reihe schaltet, und eine elektrische Schaltung 244, die den anderen der FBARs des DSBAR 206 und den anderen der FBARs des DSBAR 208 zwischen die zweiten Anschlüsse S elektrisch in Reihe schaltet. Bei dem in 4B gezeigten Beispiel schaltet die elektrische Schaltung 243 den FBAR 220 des DSBAR 206 und den FBAR 260 des DSBAR 208 zwischen die ersten Anschlüsse F elektrisch in Reihe und schaltet die elektrische Schaltung 244 den FBAR 210 des DSBAR 206 und den FBAR 250 des DSBAR 208 zwischen die zweiten Anschlüsse S elektrisch in Reihe.
Genau gesagt verbindet die elektrische Schaltung 243 die Elektrode 222 des FBAR 220 elektrisch mit der Elektrode 262 des FBAR 260 und verbindet zusätzlich die Elektrode 224 des FBAR 220 elektrisch mit einem der ersten Anschlüsse F und verbindet die Elektrode 264 des FBAR 260 elektrisch mit dem anderen der ersten Anschlüsse F. Bei einer Variation verbindet die elektrische Schaltung 243 die Elektrode 224 des FBAR 220 elektrisch mit der Elektrode 264 des FBAR 260 und verbindet zusätzlich die Elektrode 222 des FBAR 220 und die Elektrode 262 des FBAR 260 elektrisch mit den ersten Anschlüssen F. Die elektrische Schaltung 244 verbindet die Elektrode 212 des FBAR 210 elektrisch mit der Elektrode 252 des FBAR 250 und verbindet zusätzlich die Elektrode 214 des FBAR 210 elektrisch mit einem der zweiten Anschlüsse S und verbindet zusätzlich die Elektrode 254 des FBAR 250 elektrisch mit dem anderen der zweiten Anschlüsse S. Bei einer Variation verbindet die elektrische Schaltung 244 die Elektrode 214 des FBAR 210 elektrisch mit der Elektrode 254 des FBAR 250 und verbindet zusätzlich die Elektrode 212 des FBAR 210 und die Elektrode 252 des FBAR 250 elektrisch mit den zweiten Anschlüssen S.
Die elektrische Schaltung 243, die die FBARs 220 und 260 elektrisch in Reihe schaltet, teilt ein elektrisches Eingangssignal, das an die ersten Anschlüsse F angelegt ist, näherungsweise gleichmäßig zwischen den FBARs 220 und 260. Die FBARs 220 und 260 sind in dem Sinn in Reihe geschaltet, dass ein elektrisches Signal, das an die ersten Anschlüsse F angelegt ist, bewirkt, dass sich der FBAR 220 mechanisch zusammenzieht, und bewirkt, dass sich der FBAR 260 mechanisch um die gleiche Größe ausdehnt, und umgekehrt. Die akustische Energie, die durch den FBAR 260 erzeugt wird, ist deshalb in Antiphase mit der akustischen Energie, die durch den FBAR 220 erzeugt wird. Die akustische Energie, die durch den FBAR 250 von dem FBAR 260 empfangen wird, ist in Antiphase mit der akustischen Energie, die durch den FBAR 210 von dem FBAR 220 empfangen wird, und das Signal an der Elektrode 254 ist in Antiphase mit dem Signal an der Elektrode 214. Die elektrische Schaltung 244 schaltet die FBARs 210 und 250 elektrisch in Reihe, so dass das Signal an den zweiten Anschlüssen S zweimal das Signal über einen der FBARs 210 und 250 beträgt.
Es existiert im Wesentlichen die gleiche Kapazität zwischen jedem der ersten Anschlüsse F und dem Substrat 202. Die Elektroden 224 und 264, die mit den ersten Anschlüssen verbunden sind, befinden sich bei dem gleichen Abstand von dem Substrat. Zudem existiert im Wesentlichen die gleiche Kapazität zwischen jedem der zweiten Anschlüsse S und dem Substrat 202. Die Elektroden 214 und 254, die mit den zweiten Anschlüssen verbunden sind, befinden sich bei dem gleichen Abstand von dem Substrat. Somit ist das in 4B gezeigte Ausführungsbeispiel des FACT 200 elektrisch symmetrisch und weist folglich ein Gleichtaktunterdrückungsverhältnis auf, das ausreichend hoch für viel mehr Anwendungen ist, als das des FACT 100, der oben mit Bezug auf 1A–1C beschrieben ist.
Das in 4B gezeigte Ausführungsbeispiel des FACT 200 weist ein Impedanztransformationsverhältnis von 1:1 auf. Die ersten Anschlüsse F können als die primären Anschlüsse oder die sekundären Anschlüsse des FACT dienen und die zweiten Anschlüsse P können als die sekundären Anschlüsse bzw. die primären Anschlüsse des FACT dienen. Ein elektrisches Eingangssignal, das an die primären Anschlüsse angelegt ist, wird mit im Wesentlichen dem gleichen Pegel bei den sekundären Anschlüssen ausgegeben. Bei einem typischen Ausführungsbeispiel, bei dem alle der FBARs 210, 220, 250 und 260 eine ähnliche charakteristische Impedanz aufweisen, ist die Impedanz, die an den primären Anschlüssen und den sekundären Anschlüssen zu sehen ist, diese von zwei FBARs in Reihe, d. h. zweimal die typische charakteristische Impedanz eines einzigen FBAR. Somit ist das in 4B gezeigte Ausführungsbeispiel des FACT 200 für eine Verwendung bei Anwendungen mit einer höheren charakteristischen Impedanz als dieser, die in 4A gezeigt ist, geeignet.
4C und 4D stellen schematisch zwei Konfigurationen von elektrischen Schaltungen dar, die die FBARs 210 und 220 des DSBAR 206 und die FABRs 250 und 260 des DSBAR 208 antiparallel und in Reihe schalten, um jeweilige Ausführungsbeispiele eines FACT zu bilden, der ein Impedanztransformationsverhältnis von 1:4 oder 4:1 aufweist. 4C zeigt eine elektrische Schaltung 245, die einen der FBARs des DSBAR 206 mit einem der FBARs des DSBAR 208 und mit den ersten Anschlüssen F elektrisch antiparallel schaltet, und eine elektrische Schaltung 246, die den anderen der FBARs des DSBAR 206 und den anderen der FBARs des DSBAR 208 zwischen die zweiten Anschlüsse S elektrisch in Reihe schaltet. Bei dem gezeigten Ausführungsbeispiel schaltet die elektrische Schaltung 245 den FBAR 220 des DSBAR 206 mit dem FBAR 260 des DSBAR 208 und mit den ersten Anschlüssen P elektrisch antiparallel und schaltet die elektrische Schaltung 246 den FBAR 210 des DSBAR 206 und den FBAR 250 des DSBAR 208 zwischen die zweiten Anschlüsse S elektrisch in Reihe.
Genau gesagt verbindet die elektrische Schaltung 245 die Elektrode 222 des FBAR 220 elektrisch mit der Elektrode 264 des FBAR 260 und mit einem der ersten Anschlüsse F und verbindet zusätzlich die Elektrode 224 des FBAR 220 elektrisch mit der Elektrode 262 des FBAR 260 und mit dem anderen der ersten Anschlüsse F. Die elektrische Schaltung 246 verbindet die Elektrode 214 des FBAR 210 elektrisch mit der Elektrode 254 des FBAR 250 und verbindet zusätzlich die Elektrode 212 des FBAR 210 elektrisch mit einem der zweiten Anschlüsse S und die Elektrode 252 des FBAR 250 mit dem anderen der zweiten Anschlüsse S. Bei einer Variation verbindet die elektrische Schaltung 246 die Elektrode 212 des FBAR 210 elektrisch mit der Elektrode 252 des FBAR 250 und verbindet zusätzlich die Elektrode 214 des FBAR 210 und die Elektrode 254 des FBAR 250 elektrisch mit den zweiten Anschlüssen S.
Die elektrische Schaltung 245 schaltet die FBARs 220 und 260 elektrisch antiparallel, so dass ein elektrisches Eingangssignal, das an die ersten Anschlüsse F angelegt ist, gleichmäßig, aber in Antiphase an die FBARs 220 und 260 angelegt ist. Die elektrische Schaltung 245 schaltet die FBARs 220 und 260 elektrisch antiparallel in dem Sinn, dass ein elektrisches Signal, das an die ersten Anschlüsse F angelegt ist, bewirkt, dass sich der FBAR 220 mechanisch zusammenzieht, und zusätzlich bewirkt, dass sich der FBAR 260 mechanisch um die gleiche Größe ausdehnt, und umgekehrt. Die akustische Energie, die durch den FBAR 260 erzeugt wird, ist deshalb in Antiphase mit der akustischen Energie, die durch den FBAR 220 erzeugt wird. Folglich ist die akustische Energie, die durch den FBAR 250 von dem FBAR 260 empfangen wird, in Antiphase mit der akustischen Energie, die durch den FBAR 210 von dem FBAR 220 empfangen wird, und das Signal an der Elektrode 252 ist in Antiphase mit dem Signal an der Elektrode 212. Die elektrische Schaltung 246 schaltet die FBARs 210 und 250 in Reihe, so dass die Spannungsdifferenz zwischen den zweiten Anschlüssen S zweimal die Spannung über einen der FBARs 210 und 250 beträgt.
Es existiert im Wesentlichen die gleiche Kapazität zwischen jedem der ersten Anschlüssen F und dem Substrat 202. Mit jedem ersten Anschluss ist eine Elektrode näher an dem Substrat und eine Elektrode weiter weg von dem Substrat verbunden. Bei dem gezeigten Beispiel ist mit dem ersten Anschluss die Elektrode 222 näher an dem Substrat und die Elektrode 264 weiter weg von dem Substrat verbunden und ist mit dem anderen ersten Anschluss die Elektrode 262 näher an dem Substrat und die Elektrode 224 weiter weg von dem Substrat verbunden. Zudem existiert im Wesentlichen die gleiche Kapazität zwischen jedem der zweiten Anschlüsse S und dem Substrat 202. Die Elektroden 212 und 254, die mit den zweiten Anschlüssen verbunden sind, befinden sich bei dem gleichen Abstand von dem Substrat. Somit ist das Ausführungsbeispiel des FACT 200, das in 4C gezeigt ist, elektrisch symmetrisch und weist folglich ein Gleichtaktunterdrückungsverhältnis auf, das ausreichend hoch für viel mehr Anwendungen ist, als das des FACT 100, der oben mit Bezug auf 1A–1C beschrieben ist.
Das in 4C gezeigte Ausführungsbeispiel des FACT 200 ist ein Schritt-Aufwärts-FACT, wenn die ersten Anschlüsse F als primäre Anschlüsse dienen und die zweiten Anschlüsse S als sekundäre Anschlüsse dienen. Ein Signal, das an die primären Anschlüsse angelegt ist, wird bei zweimal dem Pegel an den sekundären Anschlüssen ausgegeben. Bei einem typischen Ausführungsbeispiel, bei dem alle der FBARs 210, 220, 250 und 260 eine ähnliche charakteristische Impedanz aufweisen, ist ferner die Impedanz, die bei den primären Anschlüssen zu sehen ist, diese von zwei FBARs parallel, d. h. ein Halb der typischen charakteristischen Impedanz eines einzigen FBAR, während die Impedanz, die bei den zweiten Anschlüssen zu sehen ist, diese von zwei FBARs in Reihe ist, d. h. zweimal die typische charakteristische Impedanz eines einzigen FBAR. Somit weist das in 4C gezeigte Ausführungsbeispiel des FACT 200 ein Primärseite-zu-Sekundärseite-Impedanzverhältnis von 1:4 auf.
Das in 4C gezeigte Ausführungsbeispiel des FACT 200 ist ein Schritt-Abwärts-FACT, wenn die ersten Anschlüsse F als sekundäre Anschlüsse dienen und die zweiten Anschlüsse S als primäre Anschlüsse dienen. In diesem Fall beträgt das Signal, das bei den sekundären Anschlüsse ausgegeben wird, ein Halb des Pegels des elektrischen Eingangssignals, das an die primären Anschlüsse angelegt ist, und das Primärseite-zu-Sekundärseite-Impedanzverhältnis beträgt 4:1.
4D zeigt schematisch eine elektrische Schaltung 247, die den FBAR 220 des DSBAR 206 und den FBAR 260 des DSBAR 208 zwischen die ersten Anschlüsse F elektrisch in Reihe schaltet, und eine elektrische Schaltung 248, die den FBAR 210 des DSBAR 206 und den FBAR 250 des DSBAR 208 elektrisch antiparallel schaltet und mit den zweiten Anschlüssen S verbindet.
Genau gesagt verbindet die elektrische Schaltung 247 die Elektrode 222 des FBAR 220 elektrisch mit der Elektrode 262 des FBAR 260 und verbindet zusätzlich die Elektrode 224 des FBAR 220 und die Elektrode 264 des FBAR 260 elektrisch mit den ersten Anschlüssen F. Die elektrische Schaltung 248 verbindet die Elektrode 212 des FBAR 210 elektrisch mit der Elektrode 254 des FBAR 250 und mit einem der zweiten Anschlüsse S und verbindet zusätzlich die Elektrode 214 des FBAR 210 elektrisch mit der Elektrode 252 des FBAR 250 und mit dem anderen der zweiten Anschlüsse S. Bei einer Variation verbindet die elektrische Schaltung 247 die Elektrode 224 des FBAR 220 elektrisch mit der Elektrode 264 des FBAR 260 und verbindet zusätzlich die Elektrode 222 des FBAR 220 und die Elektrode 262 des FBAR 260 elektrisch mit den ersten Anschlüssen F.
Die elektrische Schaltung 247, die die FBARs 220 und 260 elektrisch In Reihe schaltet, teilt ein elektrisches Eingangssignal, das an die ersten Anschlüsse F angelegt ist, näherungsweise gleichmäßig zwischen den FBARs 220 und 260. Die FBARs 220 und 260 sind in dem Sinn in Reihe geschaltet, dass ein elektrisches Signal, das an die ersten Anschlüsse F angelegt ist, bewirkt, dass sich der FBAR 220 mechanisch zusammenzieht, und bewirkt, dass sich der FBAR 260 mechanisch um die gleiche Größe ausdehnt, und umgekehrt. Die akustische Energie, die durch den FBAR 260 erzeugt wird, ist deshalb in Antiphase mit der akustischen Energie, die durch den FBAR 220 erzeugt wird. Die akustische Energie, die durch den FBAR 250 von dem FBAR 260 empfangen wird, ist in Antiphase mit der akustischen Energie, die durch den FBAR 210 von dem FBAR 220 empfangen wird, und die Spannung zwischen den Elektroden 252 und 254 ist in Antiphase mit der Spannung zwischen den Elektroden 212 und 214. Die elektrische Schaltung 248 schaltet die FBARs 210 und 250 elektrisch antiparallel, so dass das Ausgangssignal an den zweiten Anschlüssen S in Phase mit dem Signal über die Elektroden 214 und 212 und ebenfalls mit dem Signal über die Elektroden 254 und 252 ist. Folglich ist das Signal an den zweiten Anschlüssen S pegelmäßig gleich dem Signal über einen der FBARs 210 und 250 und ist gleich der Hälfte des Pegels des elektrischen Eingangssignals, das an die ersten Anschlüsse F angelegt ist.
Es existiert im Wesentlichen die gleiche Kapazität zwischen jedem der ersten Anschlüsse F und dem Substrat 202. Die Elektroden 224 und 264, die mit den ersten Anschlüssen verbunden sind, befinden sich bei dem gleichen Abstand von dem Substrat. Zudem existiert im Wesentlichen die gleiche Kapazität zwischen jedem der zweiten Anschlüsse S und dem Substrat 202. Mit jedem zweiten Anschluss ist eine Elektrode näher an dem Substrat und eine Elektrode weiter weg von dem Substrat verbunden. Bei dem gezeigten Beispiel ist mit einem zweiten Anschluss die Elektrode 212 näher an dem Substrat und die Elektrode 254 weiter weg von dem Substrat verbunden und ist mit dem anderen zweiten Anschluss die Elektrode 252 näher an dem Substrat und die Elektrode 214 weiter weg von dem Substrat verbunden. Somit ist das Ausführungsbeispiel des FACT 200, das in 4D gezeigt ist, elektrisch symmetrisch und weist folglich ein Gleichtaktunterdrückungsverhältnis auf, das ausreichend hoch für viel mehr Anwendungen ist, als das des FACT 100, der oben mit Bezug auf 1A–1C beschrieben ist.
Das in 4D gezeigte Ausführungsbeispiel des FACT 200 ist ein Schritt-Abwärts-FACT, wenn die ersten Anschlüsse F als primäre Anschlüsse dienen und die zweiten Anschlüsse S als sekundäre Anschlüsse dienen. Der Signalpegel, der bei den sekundären Anschlüssen ausgegeben wird, beträgt ein Halb von diesem des elektrischen Eingangssignals, das an die primären Anschlüsse angelegt ist. Bei einem typischen Ausführungsbeispiel, bei dem alle der FBARs 210, 220, 250 und 260 eine ähnliche charakteristische Impedanz aufweisen, ist die Impedanz, die bei den primären Anschlüssen zu sehen ist, ferner diese von zwei FBARs in Reihe, d. h. zweimal die typische charakteristische Impedanz eines einzigen FBAR, während die Impedanz, die bei den sekundären Anschlüssen zu sehen ist, diese von zwei FBARs parallel ist, d. h. ein Halb der typischen charakteristischen Impedanz eines einzigen FBAR. Somit weist das in 4D gezeigte Ausführungsbeispiel des FACT 200 ein Primärseite-zu-Sekundärseite-Impedanzverhältnis von 4:1 auf.
Das in 4D gezeigte Ausführungsbeispiel des FACT 200 ist ein Schritt-Aufwärts-FACT, wenn die ersten Anschlüsse F als sekundäre Anschlüsse dienen und die zweiten Anschlüsse S als primäre Anschlüsse dienen. In diesem Fall beträgt der Signalpegel, der bei den sekundären Anschlüsse ausgegeben wird, zweimal diesen des elektrischen Eingangssignals, das an die primären Anschlüsse angelegt ist, und das Primärseite-zu-Sekundärseite-Impedanzverhältnis beträgt 1:4.
Bei Anwendungen, bei denen ein niedriges Gleichtaktunterdrückungsverhältnis unwichtig ist, können elektrische Schaltungen, die die FBARs verbinden, zu den eben beschriebenen unterschiedlich sein. 4E zeigt ein Ausführungsbeispiel eines FACT mit einem Impedanztransformationsverhältnis von 1:1, bei dem eine elektrische Schaltung 341 den FBAR 220 des DSBAR 206 und den FBAR 260 des DSBAR 208 parallel schaltet und mit den ersten Anschlüssen F verbindet und eine elektrische Schaltung 342 den FBAR 210 des DSBAR 206 und den FBAR 250 des DSBAR 208 parallel schaltet und mit den zweiten Anschlüssen S verbindet.
4F zeigt ein Ausführungsbeispiel eines FACT mit einem Impedanztransformationsverhältnis von 1:1, bei dem eine elektrische Schaltung 343 den FBAR 220 des DSBAR 206 und den FBAR 260 des DSBAR 208 zwischen die ersten Anschlüsse F in Antireihe schaltet und eine elektrische Schaltung 344 den FBAR 210 des DSBAR 206 und den FBAR 250 des DSBAR 208 zwischen die zweiten Anschlüsse S in Antireihe schaltet.
4G zeigt ein Ausführungsbeispiel eines FACT, bei dem eine elektrische Schaltung 345 den FBAR 220 des DSBAR 206 und den FBAR 260 des DSBAR 208 elektrisch parallel schaltet und mit den ersten Anschlüssen F verbindet und eine elektrische Schaltung 346 den FBAR 210 des DSBAR 206 und den FBAR 250 des DSBAR 208 zwischen die zweiten Anschlüsse S elektrisch in Antireihe schaltet. Dieses Ausführungsbeispiel weist ein Impedanztransformationsverhältnis von 1:4 auf, wenn die ersten Anschlüsse F als primäre Anschlüsse dienen und die zweiten Anschlüsse S als sekundäre Anschlüsse dienen, oder ein Impedanztransformationsverhältnis von 4:1, wenn die zweiten Anschlüsse S als die primären Anschlüsse dienen und die ersten Anschlüsse F als die sekundären Anschlüsse dienen.
4H zeigt ein Ausführungsbeispiel eines FACT, bei dem eine elektrische Schaltung 347 den FBAR 220 des DSBAR 206 und den FBAR 260 des DSBAR 208 zwischen die ersten Anschlüsse F elektrisch in Antireihe schaltet und eine elektrische Schaltung 348 den FBAR 210 des DSBAR 206 und den FBAR 250 des DSBAR 208 elektrisch parallel schaltet und mit den zweiten Anschlüssen S verbindet. Dieses Ausführungsbeispiel weist ein Impedanztransformationsverhältnis von 4:1 auf, wenn die ersten Anschlüsse F als primäre Anschlüsse dienen und die zweiten Anschlüsse S als sekundäre Anschlüsse dienen, oder ein Impedanztransformationsverhältnis von 1:4, wenn die zweiten Anschlüsse S als die primären Anschlüsse dienen und die ersten Anschlüsse F als die sekundären Anschlüsse dienen.
Die elektrische Konfiguration des Ausführungsbeispiels des FACT 200, das in 3A–3C gezeigt ist, ist ähnlich zu dieser, die in 4C gezeigt ist. Eine Bondanschlussfläche 282 und eine Bondanschlussfläche 284 bilden die ersten Anschlüsse des FACT 200. Eine Verbindungsanschlussfläche 236, eine elektrische Leiterbahn 237, die sich von der Elektrode 222 zu der Verbindungsanschlussfläche 236 erstreckt (5G), eine Verbindungsanschlussfläche 278 in einem elektrischen Kontakt mit der Verbindungsanschlussfläche 236 und eine elektrische Leiterbahn 279, die sich von der Elektrode 264 zu der Verbindungsanschlussfläche 278 erstreckt, bilden den Teil der elektrischen Schaltung 245 (4C), der die Elektrode 222 des FBAR 220 elektrisch mit der Elektrode 264 des FBAR 260 verbindet. Eine Verbindungsanschlussfläche 238, eine elektrische Leiterbahn 239, die sich von der Elektrode 224 zu der Verbindungsanschlussfläche 238 erstreckt, eine Verbindungsanschlussfläche 276 in einem elektrischen Kontakt mit der Verbindungsanschlussfläche 238 und eine elektrische Leiterbahn 277, die sich von der Elektrode 262 zu der Verbindungsanschlussfläche 276 erstreckt (5G), bilden den Teil der elektrischen Schaltung 245 (4C), der die Elektrode 224 des FBAR 220 elektrisch mit der Elektrode 262 des FBAR 260 verbindet.
Eine elektrische Leiterbahn 283, die sich zwischen der Elektrode 222 und der Bondanschlussfläche 282 erstreckt, und eine elektrische Leiterbahn 285, die sich zwischen der Elektrode 264 und der Bondanschlussfläche 284 erstreckt (5G), bilden den Teil der elektrischen Schaltung 245, der die FBARs 220 und 260, die antiparallel geschaltet sind, mit den ersten Anschlüssen verbindet, die durch die Bondanschlussflächen 282 und 284 vorgesehen sind.
Bei einem alternativen Ausführungsbeispiel sind die Bondanschlussflächen 282 und 284 und die Leiterbahnen 283 und 285 weggelassen und sind die Verbindungsanschlussflächen 238 und 278 als Bondanschlussflächen konfiguriert und liefern die ersten Anschlüsse des FACT 200.
Eine Bondanschlussfläche 232 und eine Bondanschlussfläche 272 bilden die zweiten Anschlüsse des FACT 200. Eine elektrische Leiterbahn 235, die sich zwischen der Elektrode 214 und der Elektrode 254 erstreckt (5E), bildet den Teil der elektrischen Schaltung 246 (4C), der den FBAR 210 und den FBAR 250 in Reihe schaltet. Eine elektrische Leiterbahn 233, die sich zwischen der Elektrode 212 und der Bondanschlussfläche 232 erstreckt, und eine elektrische Leiterbahn 273, die sich zwischen der Elektrode 252 und der Bondanschlussfläche 272 erstreckt (5C), bilden den Teil der elektrischen Schaltung 246, der den FBAR 210 und den FBAR 250 mit den zweiten Anschlüssen verbindet, die durch die Bondanschlussflächen 232 und 272 vorgesehen sind.
Bei dem FACT 200 ist der akustische Entkoppler 230 zwischen den FBARs 210 und 220 positioniert, genauer gesagt zwischen den Elektroden 214 und 222. Der akustische Entkoppler 230 steuert die Kopplung einer akustischen Energie zwischen den FBARs 210 und 220. Zusätzlich ist der akustische Entkoppler 270 zwischen den FBARs 250 und 260 positioniert, genauer gesagt zwischen den Elektroden 254 und 262. Der akustische Entkoppler 270 steuert die Kopplung von akustischer Energie zwischen den FBARs 250 und 260. Der akustische Entkoppler 230 koppelt weniger akustische Energie zwischen den FBARs 210 und 220 als gekoppelt würde, falls die FBARs sich in einem direkten Kontakt miteinander befänden. Der akustische Entkoppler 270 koppelt weniger akustische Energie zwischen den FBARs 250 und 260 als gekoppelt würde, falls die FBARs sich in einem direkten Kontakt miteinander befänden. Die Kopplung von akustischer Energie, die durch die akustischen Entkoppler 230 und 270 bestimmt ist, bestimmt die Durchlassbandbreite des FACT 200.
Bei dem in 3A–3C gezeigten Ausführungsbeispiel sind die akustischen Entkoppler 230 und 270 jeweilige Teile einer Schicht 231 eines akustischen Entkopplungsmaterials. Wichtige Eigenschaften des akustischen Entkopplungsmaterials der Schicht 231 sind eine akustische Impedanz, die geringer als diese der FBARs 210, 220, 250 und 260 ist, eine nominelle Dicke, die ein ungerades, integrales Vielfaches von einem Viertel der Wellenlänge des akustischen Entkopplungsmaterials eines akustischen Signals ist, das frequenzmäßig gleich der Mittenfrequenz des Durchlassbands des FACT 200 ist, und ein hoher spezifischer elektrischer Widerstand und eine niedrige dielektrische Permitivität, um eine elektrische Isolation zwischen der Primärseite und der Sekundärseite des FACT zu liefern. Die Materialien und andere Eigenschaften der Schicht 231 sind ähnlich diesen, die oben mit Bezug auf 1A–1D und 2 beschrieben sind. Deshalb wird die Schicht 231, die die akustischen Entkoppler 230 und 270 liefert, hier nicht weiter beschrieben. Bei einem anderen Ausführungsbeispiel (nicht gezeigt) umfassen die akustischen Entkoppler 230 und 270 jeweils eine Bragg-Struktur ähnlich der oben mit Bezug auf 1E beschriebenen Bragg-Struktur 161. Die akustischen Entkoppler 230 und 270 können alternativ eine gemeinsame Bragg-Struktur auf eine Weise gemeinschaftlich verwenden, die ähnlich der Weise ist, in der die Ausführungsbeispiele der akustischen Entkoppler 230 und 270, die in 3A–3C gezeigt sind, eine gemeinsame Schicht 231 gemeinschaftlich verwenden.
Der DSBAR 206 und der DSBAR 208 sind benachbart zueinander über einem Hohlraum 204 aufgehängt positioniert, der in einem Substrat 202 definiert ist. Ein Aufhängen der DSBARs über einem Hohlraum ermöglicht, dass sich die gestapelten FBARs in jedem DSBAR mechanisch in Resonanz befinden. Es sind andere Aufhängungsschemata möglich, die ermöglichen, dass sich die gestapelten FBARs mechanisch in Resonanz befinden. Beispielsweise können die DSBARs über einem fehlangepassten, akustischen Bragg-Reflektor (nicht gezeigt) positioniert sein, der in oder an dem Substrat 202 gebildet ist, wie es durch das oben erwähnte US-Patent Nr. 6,107,721 von Lakin offenbart ist.
Tausende FACTs ähnlich dem FACT 200 werden gleichzeitig durch eine Wafer-Scale-Fertigung gefertigt. Eine derartige Wafer-Scale-Fertigung macht die FACTs kostengünstig zu fertigen. Ein exemplarisches Fertigungsverfahren wird als nächstes mit Bezug auf die Draufsichten der 5A–5J und die Querschnittsansichten der 5K–5T beschrieben. Wie es oben angemerkt ist, kann das Fertigungsverfahren ebenfalls verwendet werden, um den oben mit Bezug auf 1A–1C beschriebenen FACT 100 herzustellen. Das Durchlassband des Ausführungsbeispiels des FACT 200, dessen Fertigung beschrieben wird, weist eine nominelle Mittenfrequenz von etwa 1,9 GHz auf. Ausführungsbeispiele für einen Betrieb bei anderen Frequenzen sind in Struktur und Fertigung ähnlich, aber weisen Dicken und laterale Abmessungen auf, die zu diesen unterschiedlich sind, die unten veranschaulicht sind.
Es wird ein Wafer aus Einkristallsilizium bereitgestellt. Ein Abschnitt des Wafers bildet für jeden FACT, der gefertigt wird, ein Substrat, das dem Substrat 202 des FACT 200 entspricht. 5A–5J und 5K–5T stellen die Fertigung des FACT 200 in und an einem Abschnitt des Wafers dar und die folgende Beschreibung beschreibt dieselbe. Wenn der FACT 200 gefertigt wird, werden die verbleibenden FACTs an dem Wafer auf ähnliche Weise gefertigt.
Der Abschnitt des Wafers, der das Substrat 202 des FACT 200 bildet, wird selektiv nassgeätzt, um den Hohlraum 204 zu bilden, wie es in 5A und 5K gezeigt ist.
Eine Schicht eines Füllmaterials (nicht gezeigt) wird an der Oberfläche des Wafers mit einer Dicke aufgebracht, die ausreichend ist, um die Hohlräume zu füllen. Die Oberfläche des Wafers wird dann planarisiert, um den Hohlraum mit dem Füllmaterial gefüllt zu lassen. 5B und 5L zeigen den Hohlraum 204 in dem Substrat 202 mit dem Füllmaterial 205 gefüllt.
Bei einem Ausführungsbeispiel war das Füllmaterial Phosphosilikatglas (PSG = Phosphosilicate Glass) und wurde unter Verwendung einer herkömmlichen chemischen Niederdruckdampf abscheidung (LPCVD = Low-Pressure Chemical Vapor Deposition) aufgebracht. Das Füllmaterial kann alternativ durch ein Sputtern oder durch eine Schleuderbeschichtung aufgebracht werden.
Eine Metallschicht wird an der Oberfläche des Wafers und dem Füllmaterial aufgebracht. Das Metall wird strukturiert, um die Elektrode 212, die Bondanschlussfläche 232, eine elektrische Leiterbahn 233, die sich zwischen der Elektrode 212 und der Bondanschlussfläche 232 erstreckt, die Elektrode 252, die Bondanschlussfläche 272 und eine elektrische Leiterbahn 273 zu definieren, die sich zwischen der Elektrode 212 und der Bondanschlussfläche 272 erstreckt, wie es in 5C und 5M gezeigt ist. Die Elektrode 212 und die Elektrode 252 weisen typischerweise eine asymmetrische Form in einer Ebene auf, die parallel zu der Hauptoberfläche des Wafers ist. Eine asymmetrische Form minimiert laterale Moden in dem FBAR 210 und dem FBAR 250 (3A), von denen die Elektroden einen Teil bilden, wie es in dem US-Patent Nr. 6,215,375 von Larson III et al. beschrieben ist. Die Elektrode 212 und die Elektrode 252 sind positioniert, um einen Teil der Oberfläche des Füllmaterials 205 freizulegen, so dass das Füllmaterial später durch ein Ätzen entfernt werden kann, wie es unten beschrieben wird.
Die Metallschichten, in denen die Elektroden 212, 214, 222, 224, 252, 254, 262 und 264 definiert sind, werden strukturiert, derart, dass in jeweiligen Ebenen parallel zu der Hauptoberfläche des Wafers die Elektroden 212 und 214 des FBAR 210 die gleiche Form, Größe, Ausrichtung und Position aufweisen, die Elektroden 222 und 224 des FBAR 220 die gleiche Form, Größe, Ausrichtung und Position aufweisen, die Elektroden 252 und 254 des FBAR 250 die gleiche Form, Größe, Ausrichtung und Position aufweisen und die Elektroden 262 und 264 des FBAR 260 die gleiche Form, Größe, Ausrichtung und Position aufweisen. Typischerweise weisen zu sätzlich die Elektroden 214 und 222 die gleiche Form, Größe, Ausrichtung und Position auf und weisen zusätzlich die Elektroden 254 und 262 die gleiche Form, Größe, Ausrichtung und Position auf.
Bei einem Ausführungsbeispiel war Molybdän das Metall, das aufgebracht wurde, um die Elektrode 212, die Bondanschlussfläche 232, die Leiterbahn 233, die Elektrode 252, die Bondanschlussfläche 272 und die Leiterbahn 273 zu bilden. Das Molybdän wurde mit einer Dicke von etwa 300 nm durch ein Sputtern aufgebracht und wurde durch ein Trockenätzen strukturiert, um fünfeckige Elektroden zu definieren, jede mit einer Fläche von etwa 12000 Quadrat-μm. Andere feuerfeste Metalle, wie beispielsweise Wolfram, Niobium und Titan können alternativ als das Material der Elektroden 212 und 252, der Bondanschlussflächen 232 und 272 und der Leiterbahnen 233 und 273 verwendet werden. Die Elektroden, Bondanschlussflächen und Leiterbahnen können alternativ Schichten aus mehr als einem Material aufweisen.
Eine Schicht eines piezoelektrischen Materials wird aufgebracht und wird strukturiert, um eine piezoelektrische Schicht 217 zu definieren, die die piezoelektrische Schicht 216 des FBAR 210 und die piezoelektrische Schicht 256 des FBAR 250 liefert, wie es in 5D und 5N gezeigt ist. Die piezoelektrische Schicht 217 wird strukturiert, um einen Teil der Oberfläche des Füllmaterials 205 und der Bondanschlussflächen 232 und 272 freizulegen. Die piezoelektrische Schicht 217 wird zusätzlich strukturiert, um Fenster 219 zu definieren, die einen Zugriff auf zusätzliche Teile der Oberfläche des Füllmaterials liefern.
Bei einem Ausführungsbeispiel war Aluminiumnitrid das piezoelektrische Material, das aufgebracht wurde, um die piezoelektrische Schicht 217 zu bilden, und wurde mit einer Dicke von etwa 1,4 μm durch ein Sputtern aufgebracht. Das piezoelektrische Material wurde durch ein Nassätzen in Kaliumhydroxid oder durch ein chlorbasiertes Trockenätzen strukturiert. Alternative Materialien für die piezoelektrische Schicht 217 umfassen Zinkoxid und Bleizirkoniumtitanat.
Eine Metallschicht wird aufgebracht und wird strukturiert, um die Elektrode 214, die Elektrode 254 und die elektrische Leiterbahn 235, die sich zwischen der Elektrode 214 und der Elektrode 254 erstreckt, zu definieren, wie es in 5E und 5O gezeigt ist.
Bei einem Ausführungsbeispiel war Molybdän das Metall, das aufgebracht wurde, um die Elektrode 214, die Elektrode 254 und die Leiterbahn 235 zu bilden. Das Molybdän wurde mit einer Dicke von etwa 300 nm durch ein Sputtern aufgebracht und wurde durch ein Trockenätzen strukturiert. Andere feuerfeste Metalle können alternativ als das Material der Elektroden 214 und 254 und der Leiterbahn 235 verwendet werden. Die Elektroden und die Leiterbahn können alternativ Schichten aus mehr als einem Material aufweisen.
Eine Schicht eines akustischen Entkopplungsmaterials wird dann aufgebracht und strukturiert, um eine akustische Entkopplungsschicht 231 zu definieren, die den akustischen Entkoppler und den akustischen Entkoppler 270 liefert, wie es in 5F und 5P gezeigt ist. Die akustische Entkopplungsschicht 231 ist geformt, um zumindest die Elektrode 214 und die Elektrode 254 zu bedecken, und ist zusätzlich geformt, um einen Teil der Oberfläche des Füllmaterials 205 und der Bondanschlussflächen 232 und 272 freizulegen. Die akustische Entkopplungsschicht 231 ist zusätzlich strukturiert, um Fenster 219 zu definieren, die einen Zugriff auf zusätzliche Teile der Oberfläche des Füllmaterials liefern.
Bei einem Ausführungsbeispiel war das akustische Entkopplungsmaterial Polyimid mit einer Dicke von etwa 200 nm, d. h. einem Viertel der Mittenfrequenzwellenlänge in dem Polyimid. Das Polyimid wurde aufgebracht, um die akustische Entkopplungsschicht 231 durch ein Schleuderbeschichten zu bilden, und wurde durch eine Photolithographie strukturiert. Polyimid ist photoempfindlich, so dass kein Photoresist benötigt wird. Wie es oben angemerkt ist, können andere Kunststoffmaterialien als das akustische Entkopplungsmaterial verwendet werden. Das akustische Entkopplungsmaterial kann durch andere Verfahren als ein Schleuderbeschichten aufgebracht werden.
Bei einem Ausführungsbeispiel, bei dem das Material der akustischen Entkopplungsschicht 231 Polyimid war, wurde nach einer Aufbringung und Strukturierung des Polyimids der Wafer zuerst bei einer Temperatur von etwa 250°C in Luft gebacken und wurde dann bei einer Temperatur von etwa 415°C in einer inerten Atmosphäre, wie beispielsweise einer Stickstoffatmosphäre gebacken, bevor eine weitere Verarbeitung durchgeführt wurde. Das Backen verdampft flüchtige Bestandteile des Polyimids und verhindert, dass die Verdampfung derartiger flüchtiger Bestandteile während einer nachfolgenden Verarbeitung eine Trennung von nachfolgend aufgebrachten Schichten bewirkt.
Es wird eine Metallschicht aufgebracht und strukturiert, um die Elektrode 222, die Verbindungsanschlussfläche 236, die elektrische Leiterbahn 237, die sich von der Elektrode 222 zu der Verbindungsanschlussfläche 236 erstreckt, die Bondanschlussfläche 282 und die elektrische Leiterbahn 283, die sich von der Elektrode 222 zu der Bondanschlussfläche 282 erstreckt, zu bilden, wie es in 5G und 5Q gezeigt ist. Das Strukturieren definiert ferner in der Metallschicht die Elektrode 262, die Verbindungsanschlussfläche 276 und die elektrische Leiterbahn 277, die sich von der Elektrode 262 zu der Verbindungsanschlussfläche 276 erstreckt, wie es ebenfalls in 5G und 5Q gezeigt ist.
Bei einem Ausführungsbeispiel war Molybdän das Metall, das aufgebracht wurde, um die Elektroden 222 und 262, die Bondanschlussfläche 282, die Verbindungsanschlussflächen 236 und 276 und die elektrischen Leiterbahnen 237, 277 und 283 zu bilden. Das Molybdän wurde mit einer Dicke von etwa 300 nm durch ein Sputtern aufgebracht und wurde durch ein Trockenätzen strukturiert. Andere feuerfeste Metalle können alternativ als das Material der Elektroden 222 und 262, der Anschlussflächen 236, 276 und 282 und der elektrischen Leiterbahnen 237, 277 und 283 verwendet werden. Die Elektroden, Bondanschlussflächen und Leiterbahnen können alternativ Schichten aus mehr als einem Material aufweisen.
Eine Schicht eines piezoelektrischen Materials wird aufgebracht und wird strukturiert, um die piezoelektrische Schicht 227 zu definieren, die die piezoelektrische Schicht 226 des FBAR 220 und die piezoelektrische Schicht 266 des FBAR 260 liefert. Die piezoelektrische Schicht 227 ist geformt, um die Anschlussflächen 232, 236, 272, 276 und 282 freizulegen und um einen Teil der Oberfläche des Füllmaterials 202 freizulegen, wie es in 5H und 5R gezeigt ist. Die piezoelektrische Schicht 227 wird zusätzlich strukturiert, um die Fenster 219 zu definieren, die einen Zugriff auf zusätzliche Teile der Oberfläche des Füllmaterials liefern.
Bei einem Ausführungsbeispiel war Aluminiumnitrid das piezoelektrische Material, das aufgebracht wurde, um die piezoelektrische Schicht 227 zu bilden, und wurde mit einer Dicke von etwa 1,4 μm durch ein Sputtern aufgebracht. Das piezoelektrische Material wurde durch ein Nassätzen in Kaliumhydroxid oder durch ein chlorbasiertes Trockenätzen strukturiert. Alternative Materialien für die piezoelektrische Schicht 217 umfassen Zinkoxid und Bleizirkoniumtitanat.
Eine Metallschicht wird aufgebracht und wird strukturiert, um die Elektrode 224, die Verbindungsanschlussfläche 238 und die elektrische Leiterbahn 239 zu definieren, die sich von der Elektrode 224 zu der Verbindungsanschlussfläche 238 erstreckt, wie es in 5I und 5S gezeigt ist. Die Verbindungsanschlussfläche 238 ist in einem elektrischen Kontakt mit der Verbindungsanschlussfläche 276 positioniert, um den Teil der elektrischen Schaltung 245 (4C) zu liefern, der die Elektroden 224 und 262 verbindet. Das Strukturieren definiert ferner in der Metallschicht die Elektrode 264, die Verbindungsanschlussfläche 278, die elektrische Leiterbahn 279, die sich von der Elektrode 264 zu der Verbindungsanschlussfläche 278 erstreckt, die Bondanschlussfläche 284 und die elektrische Leiterbahn 285, die sich von der Elektrode 264 zu der Bondanschlussfläche 284 erstreckt, wie es ebenfalls in 5I und 5S gezeigt ist. Die Verbindungsanschlussfläche 278 ist in einem elektrischen Kontakt mit der Verbindungsanschlussfläche 236 positioniert, um den Teil der elektrischen Schaltung 245 (4C) zu liefern, der die Elektroden 222 und 264 verbindet. Wie es oben angemerkt ist, können die Bondanschlussflächen 282 und 284 und die elektrischen Leiterbahnen 283 und 285 weggelassen werden, falls zuverlässige elektrische Verbindung mit den gestapelten Verbindungsanschlussflächen 236 und 278 und mit den gestapelten Verbindungsanschlussflächen 276 und 238 hergestellt werden können.
Bei einem Ausführungsbeispiel war Molybdän das Metall, das aufgebracht wurde, um die Elektroden 224 und 264, die Anschlussflächen 238, 278 und 284 und die elektrischen Leiterbahnen 237, 279 und 285 zu bilden. Das Molybdän wurde mit einer Dicke von etwa 300 nm durch ein Sputtern aufgebracht und wurde durch ein Trockenätzen strukturiert. Andere feuerfeste Metalle können alternativ als das Material der Elektroden 224 und 264, der Anschlussflächen 238, 278 und 284 und der elektrischen Leiterbahnen 237, 279 und 285 verwendet werden. Die Elektroden, Anschlussflächen und Leiterbahnen können alternativ Schichten aus mehr als einem Material aufweisen.
Der Wafer wird dann isotropisch nassgeätzt, um das Füllmaterial 205 aus dem Hohlraum 204 zu entfernen. Wie es oben angemerkt ist, bleiben Abschnitte der Oberfläche des Füllmaterials 205 durch beispielsweise die Fenster 219 freigelegt. Der Ätzprozess hinterlässt den FACT 200 über dem Hohlraum 204 aufgehängt, wie es in 5J und 5T gezeigt ist.
Bei einem Ausführungsbeispiel war das Ätzmittel, das verwendet wurde, um das Füllmaterial 205 zu entfernen, verdünnte Flusssäure.
Eine Goldschutzschicht wird an den freiliegenden Oberflächen der Anschlussflächen 232, 238, 272, 278, 282 und 284 aufgebracht.
Der Wafer wird dann in einzelne FACTs geteilt, einschließlich des FACT 200. Jeder FACT wird dann in einem Gehäuse befestigt und elektrische Verbindungen werden zwischen den Bondanschlussflächen 232, 272, 282 und 284 des FACT und Anschlussflächen hergestellt, die ein Teil des Gehäuses sind.
Ein zu dem Beschriebenen ähnlicher Prozess kann verwendet werden, um Ausführungsbeispiele des FACT 200 zu fertigen, bei denen die FBARs elektrisch verbunden sind, wie es in 4B–4H gezeigt ist.
In Gebrauch liefern die Bondanschlussfläche 282, die elektrisch mit den Elektroden 222 und 264 verbunden ist, und die Bondanschlussfläche 284, die elektrisch mit den Elektroden 224 und 262 verbunden ist, die ersten Anschlüsse des FACT 200 und liefern die Bondanschlussfläche 232, die elektrisch mit der Elektrode 212 verbunden ist, und die Bondanschlussfläche 272, die elektrisch mit der Elektrode 252 verbunden ist, die zweiten Anschlüsse des FACT 200. Bei einem Ausführungsbeispiel liefern die ersten Anschlüsse die primären Anschlüsse und liefern die zweiten Anschlüsse die sekundären Anschlüsse des FACT 200. Bei einem anderen Ausführungsbeispiel liefern die ersten Anschlüsse die sekundären Anschlüsse und liefern die zweiten Anschlüsse die primären Anschlüsse des FACT 200.
Ein Ausführungsbeispiel des FACT 200, bei dem der akustische Entkoppler 130 eine Bragg-Struktur ähnlich dieser umfasst, die oben mit Bezug auf 1E beschrieben ist, ist durch einen Prozess hergestellt, der ähnlich diesem ist, der oben beschrieben ist. Der Prozess unterscheidet sich wie folgt:
Nachdem eine Schicht 217 eines piezoelektrischen Materialaufgebracht und strukturiert ist (5D und 5N), wird eine Metallschicht aufgebracht und wird strukturiert, um ein Bragg-Element mit hoher akustischer Impedanz zu definieren, das die Elektroden 214 und 254 umfasst, und um zusätzlich die elektrische Leiterbahn 235, die sich zwischen den Elektroden erstreckt, auf eine Weise zu definieren, die ähnlich dieser ist, die in 5E und 5O gezeigt ist. Das Bragg-Element mit hoher akustischer Impedanz ist dem Bragg-Element 165 mit hoher akustischer Impedanz, das in 1E gezeigt ist, ähnlich. Die Metallschicht wird mit einer nominellen Dicke gleich einem ungeraden, integralen Vielfachen von einem Viertel der Wellenlänge in dem Metall eines akustischen Signals aufgebracht, das frequenzmäßig gleich der Mittenfrequenz des Durchlassbands des FACT 200 ist.
Bei einem Ausführungsbeispiel ist Molybdän das Metall, das aufgebracht wird, um das Bragg-Element mit hoher akustischer Impedanz zu bilden, das die Elektroden 214 und 254 umfasst. Das Molybdän wird mit einer Dicke von etwa 820 nm (ein Viertel Wellenlänge in Mo) durch ein Sputtern aufgebracht und wird durch ein Trockenätzen strukturiert. Andere feuerfeste Metalle können alternativ als das Material des Bragg-Elements mit hoher akustischer Impedanz, das die Elektroden 214 und 254 umfasst, verwendet werden. Das Bragg-Element mit hoher akustischer Impedanz kann alternativ Schichten aus mehr als einem Metall aufweisen.
Eine Schicht eines Materials mit niedriger akustischer Impedanz wird dann aufgebracht und wird strukturiert, um ein Bragg-Element mit niedriger akustischer Impedanz auf eine Weise zu definieren, die dieser ähnlich ist, die in 5F und 5P gezeigt ist. Die Schicht eines Materials mit niedriger akustischer Impedanz wird mit einer nominellen Dicke gleich einem ungeraden, integralen Vielfachen von einem Viertel der Wellenlänge in dem Material mit niedriger akustischer Impedanz eines akustischen Signals aufgebracht, das frequenzmäßig gleich der Mittenfrequenz des Durchlassbands des FACT 200 ist. Das Bragg-Element mit niedriger akustischer Impedanz ist geformt, um zumindest das Bragg-Element mit hoher akustischer Impedanz zu bedecken, und ist zusätzlich geformt, um einen Teil der Oberfläche des Füllmaterials 205 und der Bondanschlussflächen 232 und 272 freizulegen. Die Schicht aus einem Material mit niedriger akustischer Impedanz wird zusätzlich strukturiert, um Fenster zu definieren, die einen Zugriff auf zusätzliche Teile der Oberfläche des Füllmaterials liefern.
Bei einem Ausführungsbeispiel ist das Material mit niedriger akustischer Impedanz SiO2 mit einer Dicke von etwa 790 nm. Das SiO2 wird durch ein Sputtern aufgebracht und wird durch ein Ätzen strukturiert. Ein anderes Material mit niedriger akustischer Impedanz, das als das Material des Bragg-Elements mit niedriger akustischer Impedanz verwendet werden kann, umfasst Phosphosilikatglas (PSG), Titandioxid und Magnesiumfluorid. Das Material mit niedriger akustischer Impedanz kann alternativ durch andere Verfahren als ein Sputtern aufgebracht werden.
Es wird eine Metallschicht aufgebracht und strukturiert, um ein Bragg-Element mit hoher akustischer Impedanz zu definieren, das die Elektroden 222 und 226 umfasst. Die Metallschicht wird zusätzlich strukturiert, um eine Verbindungsanschlussfläche 236, eine elektrische Leiterbahn 237, die sich von der Elektrode 222 zu der Verbindungsanschlussfläche 236 erstreckt, eine Bondanschlussfläche 282, eine elektrische Leiterbahn 283, die sich von der Elektrode 222 zu der Bondanschlussfläche 282 erstreckt, eine Verbindungsanschlussfläche 276 und eine elektrische Leiterbahn 277, die sich von der Elektrode 262 zu der Verbindungsanschlussfläche 276 erstreckt, auf eine Weise zu definieren, die ähnlich dieser ist, die in 7G und 7Q gezeigt ist. Die Metallschicht wird mit einer nominellen Dicke gleich einem ungeraden, integralen Vielfachen von einem Viertel der Wellenlänge in dem Metall eines akustischen Signals aufgebracht, das frequenzmäßig gleich der Mittenfrequenz des Durchlassbands des FACT 200 ist.
Bei einem Ausführungsbeispiel ist Molybdän das Metall, das aufgebracht wird, um ein Bragg-Element mit hoher akustischer Impedanz zu bilden, das die Elektroden 222 und 262 umfasst. Das Molybdän wird mit einer Dicke von etwa 820 nm (ein Viertel Wellenlänge in Mo) durch ein Sputtern aufgebracht und wird durch ein Trockenätzen strukturiert. Andere feuerfeste Metalle können alternativ als das Material des Bragg-Elements mit hoher akustischer Impedanz, das die Elektroden 222 und 262 umfasst, und der zugeordneten Anschlussflächen und elektrischen Leiterbahnen desselben verwendet werden. Das Bragg-Element mit hoher akustischer Impedanz, die Anschlussflächen und die Leiterbahnen können alternativ Schichten aus mehr als einem Material aufweisen.
Eine Schicht eines piezoelektrischen Materials wird dann aufgebracht und wird strukturiert, um die piezoelektrische Schicht 227 zu definieren, wie es oben beschrieben ist, und der Prozess geht weiter, wie es oben beschrieben ist, um eine Fertigung des FACT 200 abzuschließen.
Bei einem anderen Ausführungsbeispiel ist das akustische Entkopplungsmaterial der Schicht 231 ein vernetztes Polyphenylenpolymer. Nachdem die Metallschicht strukturiert wurde, um die Elektroden 214 und 254 und die elektrische Leiterbahn 235 zu definieren, wie es oben mit Bezug auf 5E und 5O beschrieben ist, wird die Vorlauferlösung für das vernetzte Polyphenylenpolymer in einer Weise aufgeschleudert, die ähnlich dieser ist, die oben mit Bezug auf 5F und 5P beschrieben ist, aber wird nicht strukturiert. Die Formulierung der Vorläuferlösung und die Schleudergeschwindigkeit sind ausgewählt, so dass das vernetzte Polyphenylenpolymer eine Schicht mit einer Dicke von etwa 187 nm bildet. Dies entspricht einem Viertel der Wellenlänge λ_n in dem vernetzen Polyphenylenpolymer eines akustischen Signals, das eine Frequenz gleich der Mittenfrequenz des Durchlassbands des FACT 200 aufweist. Der Wafer wird dann bei einer Temperatur in dem Bereich von etwa 385°C bis etwa 450°C in einer inerten Umgebung, wie beispielsweise unter einem Vakuum oder in einer Stickstoffatmosphäre gebacken, bevor eine weitere Verarbeitung durchgeführt wird. Das Backen treibt zuerst die organischen Lösungsmittel aus der Vorläuferlösung aus und bewirkt dann, dass sich das Oligomer vernetzt, wie es oben beschrieben ist, um das vernetzte Polyphenylenpolymer zu bilden.
Eine Metallschicht wird dann auf der Schicht eines vernetzen Polyphenylenpolymers auf eine Weise aufgebracht, die ähnlich dieser ist, die oben mit Bezug auf 5G und 5Q beschrieben ist, aber wird anfänglich ähnlich dem Strukturieren der akustischen Entkopplungsschicht 231, das in 5F gezeigt ist, strukturiert, um eine Hartmaske zu definieren, die später verwendet wird, um die Schicht eines vernetzten Polyphenylenpolymers zu strukturieren, um die akustische Entkopplungsschicht 231 zu definieren. Die anfänglich strukturierte Metallschicht weist die gleiche Erstreckung wie die akustische Entkopplungsschicht 231 auf, legt die Bondanschlussflächen 232 und 272 und Teile der Oberfläche des Füllmaterials 205 frei und weist Fenster bei den beabsichtigten Positionen der Fenster 219 in der akustischen Entkopplungsschicht 231 auf.
Die Schicht eines vernetzten Polyphenylenpolymers wird dann strukturiert, wie es in 5F gezeigt ist, mit der anfänglich strukturierten Metallschicht als eine Hartätzmaske. Das Strukturieren der Schicht eines vernetzten Polyphenylenpolymers definiert die Erstreckung der akustischen Entkopplungsschicht 231, was die Bondanschlussflächen 232 und 272 und Teile der Oberfläche des Füllmaterials 205 freilegt und Fenster 219 bildet, die einen Zugriff auf zusätzliche Teile der Oberfläche des Füllmaterials liefern. Das Strukturieren wird mit einer Sauerstoffplasmaätzung durchgeführt.
Die Metallschicht wird dann wieder strukturiert, wie es in 5G und 5Q gezeigt ist, um die Elektrode 222, die Elektrode 262, die Bondanschlussfläche 282, die Verbindungsanschlussflächen 236 und 276 zu definieren. Das erneute Strukturieren definiert zusätzlich die elektrische Leiterbahn 237, die sich zwischen der Elektrode 222 und der Verbindungsanschlussfläche 236 erstreckt, die elektrische Leiterbahn 277, die sich zwischen der Elektrode 262 und der Verbindungsanschlussfläche 276 erstreckt, und die elektrische Leiterbahn 283, die sich zwischen der Elektrode 222 und der Bondanschlussfläche 282 erstreckt.
Eine Fertigung des Ausführungsbeispiels des Bandpassfilters 200 mit einer akustischen Entkopplungsschicht aus einem vernetzten Polyphenylenpolymer als dem akustischen Entkoppler desselben wird durch ein Durchführen der Verarbeitung abgeschlossen, die oben mit Bezug auf 5H, 5I, 5J, 5R, 5S und 5T beschrieben ist.
Bei einem Ausführungsbeispiel war die Vorläuferlösung für das vernetzte Polyphenylenpolymer eine, die durch The Dow Chemical Company verkauft wird und als SiLK^TM J bezeichnet wird. Alternativ kann die Vorläuferlösung irgendeine Geeignete der Vorläuferlösungen sein, die durch The Dow Chemical Company unter der Marke SiLK verkauft werden. Bei bestimmten Ausführungsbeispielen wurde eine Schicht eines Haftverstärkers aufgebracht, bevor die Vorläuferlösung aufgeschleudert wurde. Vorläuferlösungen, die Oligomere enthalten, die, wenn dieselben ausgehärtet werden, einvernetztes Polyphenylenpolymer bilden, das eine akustische Impedanz von etwa 2 Mrayl aufweist, können von anderen Lieferanten nun oder zukünftig erhältlich sein und können ebenfalls verwendet werden.

Claims

Ein akustisch gekoppelter Filmtransformator (FACT = Film Acoustically-Coupled Transformer), der folgende Merkmale aufweist: einen ersten entkoppelten, gestapelten, akustischen Volumenresonator (DSBAR Decoupled Stacked Bulk Acoustic Resonator) und einen zweiten DSBAR, wobei jeder DSBAR folgende Merkmale aufweist: einen unteren akustischen Filmvolumenresonator (FBAR Film Bulk Resonator), einen oberen FBAR, der auf dem unteren FBAR gestapelt ist, wobei jeder der FBARs gegenüberliegende planare Elektroden und ein piezoelektrisches Element zwischen den Elektroden aufweist, und einen akustischen Entkoppler, der eine Schicht eines akustischen Entkopplungsmaterials aufweist, zwischen den FBARs; erste Anschlüsse, die elektrisch mit den Elektroden des unteren FBAR des ersten DSBARs verbunden sind; und zweite Anschlüsse, die elektrisch mit den Elektroden des oberen FBAR des ersten DSBAR verbunden sind; eine erste elektrische Schaltung, die einen der FBARs des ersten DSBAR mit einem der FBARs des zweiten DSBAR verbindet, und eine zweite elektrische Schaltung, die den anderen der FBARs des ersten DSBAR mit dem anderen der FBARs des zweiten DSBAR verbindet; wobei: der FACT ein Durchlassband aufweist, das durch eine Mittenfrequenz gegenzeichnet ist; und die Schicht eines akustischen Entkopplungsmaterials eine nominelle Dicke gleich einem ungeraden, integralen Vielfachen von einem Viertel der Wellenlänge in dem akustischen Entkopplungsmaterial eines akustischen Signals aufweist, das frequenzmäßig gleich der Mittenfrequenz ist, oder eine Dicke, die innerhalb von ±10% der nominellen Dicke liegt.
Der FACT gemäß Anspruch 1, bei dem das ungerade, integrale Vielfache Eins beträgt.
Ein akustisch gekoppelter Filmtransformator (FACT), der folgende Merkmale aufweist: entkoppelte, gestapelte, akustische Volumenresonatoren (DSBARs), wobei jeder der DSBARs folgende Merkmale aufweist: einen unteren akustischen Filmvolumenresonator (FBAR), einen oberen FBAR, der auf dem unteren FBAR gestapelt ist, wobei jeder der FBARs gegenüberliegende planare Elektroden und ein piezoelektrisches Element zwischen den Elektroden aufweist, und einen akustischen Entkoppler, der eine Schicht eines akustischen Entkopplungsmaterials aufweist, zwischen den FBARs; eine erste elektrische Schaltung, die die unteren FBARs verbindet; und eine zweite elektrische Schaltung, die die oberen FBARs verbindet; wobei die erste elektrische Schaltung die unteren FBARs entweder (a) in Reihe oder (b) antiparallel schaltet; und die zweite elektrische Schaltung die oberen FBARs entweder (c) in Reihe oder (d) antiparallel schaltet.
Der FACT gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem das akustische Entkopplungsmaterial eine niedrigere akustischer Impedanz als das piezoelektrische Element aufweist.
Der FACT gemäß einem der Ansprüche 1–3, bei dem das akustische Entkopplungsmaterial eine akustische Impedanz zwischen dem piezoelektrischen Element und Luft aufweist.
Der FACT gemäß einem der Ansprüche 1–3, bei dem das akustische Entkopplungsmaterial eine akustische Impedanz in dem Bereich von 2 MPa·s·m^–1 bis 8 MPa·s·m^–1 (2 Mrayl bis 8 Mrayl) aufweist.
Der FACT gemäß einem der Ansprüche 1–3, bei dem das akustische Entkopplungsmaterial einen Kunststoff aufweist.
Der FACT gemäß einem der Ansprüche 1–3, bei dem das akustische Entkopplungsmaterial ein Polyimid aufweist.
Der FACT gemäß einem der Ansprüche 1–3, bei dem das akustische Entkopplungsmaterial Poly(Para-Xylylen) aufweist.
Der FACT gemäß einem der Ansprüche 1–3, bei dem das akustische Entkopplungsmaterial ein vernetztes Polyphenylenpolymer aufweist.
Der FACT gemäß Anspruch 10, bei dem das vernetzte Polyphenylenpolymer aus einer Vorläuferlösung gebildet ist, die durch The Dow Chemical Company unter der Marke SiLK^® verkauft wird.
Ein akustisch gekoppelter Filmtransformator (FACT), der folgende Merkmale aufweist: einen entkoppelten, gestapelten, akustischen Volumenresonator (DSBAR), der folgende Merkmale aufweist: einen unteren akustischen Filmvolumenresonator (FBAR), einen oberen FBAR, der auf dem unteren FBAR gestapelt ist, wobei jeder der FBARs gegenüberliegende planare Elektroden und ein piezoelektrisches Element zwischen den Elektroden aufweist, und einen akustischen Entkoppler, der eine Schicht eines akustischen Entkopplungsmaterials aufweist, das eine akustische Impedanz in dem Bereich von 2 MPa·s·m^–1 bis 8 MPa·s·m^–1 (2 Mrayl bis 8 Mrayl) aufweist, zwischen den FBARs; erste Anschlüsse, die elektrisch mit den Elektroden des unteren FBAR verbunden sind; und zweite Anschlüsse, die elektrisch mit den Elektroden des oberen FBAR verbunden sind.
Der FACT gemäß Anspruch 12, wobei: der DSBAR ein erster DSBAR ist; und der FACT zusätzlich folgende Merkmale aufweist: einen zweiten DSBAR, der folgende Merkmale aufweist: einen unteren akustischen Filmvolumenresonator (FBAR), einen oberen FBAR, der auf dem unteren FBAR gestapelt ist, wobei jeder der FBARs gegenüberliegende planare Elektroden und ein piezoelektrisches Element zwischen den Elektroden aufweist, und einen akustischen Entkoppler, der eine Schicht eines akustischen Entkopplungsmaterials aufweist, das eine akustische Impedanz in dem Bereich von 2 MPa·s·m^–1 bis 8 MPa·s·m^–1 (2 Mrayl bis 8 Mrayl) aufweist, zwischen den FBARs; eine erste elektrische Schaltung, die die unteren FBARs verbindet; und eine zweite elektrische Schaltung, die die oberen FBARs verbindet.
Der FACT gemäß Anspruch 12 oder 13, wobei: der FACT ein Durchlassband aufweist, das durch eine Mittenfrequenz gegenzeichnet ist; und die Schicht eines akustischen Entkopplungsmaterials eine nominelle Dicke gleich einem ungeraden, integralen Vielfachen von einem Viertel der Wellenlänge in dem akustischen Entkopplungsmaterial eines akustischen Signals aufweist, das frequenzmäßig gleich der Mittenfrequenz ist.
Der FACT gemäß Anspruch 14, bei dem das ungerade, integrale Vielfache Eins beträgt.