(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
保持手段として、平面の表面に対して垂直な方向に沿った第１の厚さｅ１を有し第１の材料からなる平面（１６）を有する基板のブロック（４；６４；７４）と、
互いに面して配置された第１及び第２の平面（８、１０）を有し、長さＬ、幅ｌ及び第２の厚さｅ２を有し、第２の圧電材料からなる圧電変換プレート（６；３６；６６；７６）と、
前記圧電変換プレート（６；３６；６６；７６）の前記第１の平面（８）及び前記第２の平面（１０）をそれぞれ少なくとも部分的に覆い少なくとも部分的に互いに面する第１及び第２の金属電極（１２、１４；４２、４４；５４、５６）と、を含み、
所定の周波数ｆで動作するバルク波圧電トランスデューサであって、
前記圧電変換プレート（６；３６；６６；７６）が、正の分極を有する第１の区画及び負の分極を有する第２の区画を含む強誘電材料層で形成され、前記第１の区画及び前記第２の区画が、繰り返しパターンに従って前記圧電変換プレートの長さの方向に交互に配置され、前記繰り返しパターンが間隔ｐ及び周期比によって画定され、
前記圧電変換プレート（６；３６；６６；７６）が、前記基板のブロック（４；６４；７４）の前記平面（１６）に近接して垂直に取り付けられて前記圧電変換プレート（６；３６；６６；７６）の幅及び前記基板のブロック（４；６４；７４）の第１の厚さが同一の方向を有し、
前記第１の材料、前記第２の材料、前記基板のブロック（４；６４；７４）の第１の厚さ、前記長さＬ、前記幅ｌ、前記圧電変換プレート（６；３６；６６；７６）の第２の厚さｅ２及び前記間隔ｐが、前記トランスデューサの動作周波数でバルク波を発生させトラップするように構成され、前記バルク波が前記圧電変換プレートの前記平面の両方の間をガイドされ、前記ガイドされた音響波が前記圧電変換プレート（６；３６；６６；７６）の長さＬの方向に伝搬する、バルク波圧電トランスデューサ。
【請求項２】
前記第２の圧電材料が１９４９年に改訂されたＩＥＥＥ  Ｓｔｄ−１７６標準に従うＺＸで表される結晶カットを有し、結晶軸Ｘ及び結晶軸Ｚがそれぞれ前記圧電変換プレート（６；３６；６６；７６）の長さＬ及び幅ｌに沿った方向であり、前記強誘電区画の分極軸が、前記Ｚ軸及び前記Ｘ軸に沿った方向である繰り返し軸と同一直線上である、請求項１に記載のバルク波圧電トランスデューサ。
【請求項３】
前記第２の圧電材料が、３つの結晶軸Ｘ、Ｙ、Ｚ、１９４９年に改訂されたＩＥＥＥ  Ｓｔｄ−１７６標準に従うＺＸで表される結晶カットを有し、前記結晶軸Ｙ及び前記結晶軸Ｚが、それぞれ前記圧電変換プレートの長さＬ及び幅ｌに沿った方向であり、前記強誘電区画の分極軸が前記Ｚ軸と同一直線上であり、前記繰り返し軸が前記Ｙ軸に沿った方向である、請求項１に記載のバルク波圧電トランスデューサ。
【請求項４】
前記圧電変換プレート（６；３６；６６；７６）の幅ｌの前記圧電変換プレート（６；３６；６６；７６）の第２の厚さｅ２に対する比で画定される横方向形状因子Ｆｌが、５以上であり、好適には１０以上である、請求項１から３のいずれか一項に記載のバルク波圧電トランスデューサ。
【請求項５】
前記圧電変換プレート（６；３６；６６；７６）の長さの前記圧電変換プレート（６；３６；６６；７６）の厚さに対する比で画定される長手方向形状因子が、波長の倍数であり、１０以上であり、好適には１００以上であり、前記波長が前記周波数ｆで割った波の位相速度に等しい、請求項１から４のいずれか一項に記載のバルク波圧電トランスデューサ。
【請求項６】
前記圧電変換プレート（６）及び前記基板のブロック（４）が、同一の圧電材料からなり一体の１つの部材を形成し、前記基板のブロック（４）が、正の分極の第１の区画及び負の分極の第２の区画を含み、前記基板のブロックの前記第１の区画及び前記第２の区画が、長さＬの方向の前記圧電変換プレートと同一の強誘電分極の分布を有する前記圧電変換プレートの長さの方向に分布する、請求項１から５のいずれか一項に記載のバルク波圧電トランスデューサ。
【請求項７】
前記動作周波数ｆで取り付け要素及び／または音響絶縁要素（６８；７８）を含み、前記取り付け要素及び／または音響絶縁要素が、前記基板のブロック（６４；７４）及び前記圧電変換プレート（６６；７６）から区別され、前記第１及び第２の材料と区別される少なくとも１つの第３の材料からなり、前記取り付け要素及び／または前記音響絶縁要素（６８；７８）が、単一の接着層、対照的な音響インピーダンスを有する層の積層で形成されたブラッグミラーによって形成されたセットに含まれる、請求項１から６のいずれか一項に記載の圧電トランスデューサ。
【請求項８】
前記圧電変換プレート（６；７６）及び前記基板のブロック（４；７４）が、同一の圧電材料からなり、同一の方向及び分極配向を有する同一の繰り返しパターンに従って分極した強誘電区画を含み、
前記圧電変換プレート（６；７６）の強誘電区画の結晶カット及び分極が、横断方向または長手方向の分極を有するバルク波が０．０１％よりも大きな電気音響結合係数を有して生成され、前記圧電変換プレートの長さ方向に伝搬する一方で前記２つの電極（１２、１４）の間でガイドされるように構成された、請求項１から７のいずれか一項に記載の圧電トランスデューサ。
【請求項９】
前記圧電変換プレート（３６）が、前記厚さ方向に、その長さ全体に渡って狭窄部（３８）を有し、前記狭窄部に関して前記圧電変換プレート（３６）の厚さが最小値となり、前記圧電変換プレート（３６）が、前記基板のブロック（４）に取り付けられ、前記狭窄部（３８）が、前記基板のブロック（４）の平面に近接して配置される、請求項１から８のいずれか一項に記載の圧電トランスデューサ。
【請求項１０】
前記第１の材料が、ダイヤモンドカーボン、シリコン、サファイア、炭化シリコン、水晶、ニオブ酸リチウム、タンタル酸リチウム、ニオブ酸カリウム、圧電セラミック、水晶、四ホウ酸リチウム、オルトリン酸ガリウム、ランガサイト、ランガテイト、ランガナイト、シリカによって形成された材料のセットに含まれ、
前記第２の材料が、酸化鉛、チタン、ＰＺＴジルコニウム、タンタル酸リチウムＬｉＴａＯ３、ニオブ酸リチウムＬｉＮｂＯ３、ニオブ酸カリウムＰｂＴｉＯ３、及び高い結晶品質を有する強誘電材料によって形成された材料のセットに含まれる、請求項１から９のいずれか一項に記載の圧電トランスデューサ。
【請求項１１】
前記金属電極（１２、１４；４２、４４；５４、５６）がアルミニウム、白金、イリジウム、ジルコニウム、ルビジウム、銅、チタン、モリブデン、ニッケル、タングステン、金、ポリシリコン、これらそれぞれの金属の合金によって形成された材料のセットに含まれる材料からなり、
前記金属電極の厚さが、前記圧電変換プレートと前記基板のブロックとの境界に局在された質量分布を得るように分布し、前記圧電変換プレートの局所領域内でバルク波をトラップし、集中させる、請求項１から１０のいずれか一項に記載の圧電トランスデューサ。
【請求項１２】
初期圧電変換プレート未加工層を提供する段階（４０４）であって、前記初期圧電変換プレート未加工層が圧電強誘電材料からなり、未加工層の厚さｅｂを有し、厚さの方向に垂直な面内の空間的大きさが前記未加工層の厚さｅｂよりも大きく、前記初期未加工層が、正の分極の第１の区画及び負の分極の第２の区画を含み、前記第１の区画及び前記第２の区画が、繰り返しパターンに従って交互に前記未加工層の長さの方向に分布し、前記繰り返しパターンが間隔ｐ及び周期比によって画定され、
前記未加工層の結晶方向及び前記強誘電分極の方向が、前記厚さｅｂ及び前記未加工層の長さの方向における前記未加工層の結晶カット面が存在するように予め選択されたものであり、それに関してウェハが、前記カット面に従って切断され、厚さｅ２の方向に垂直である平面金属電極間に位置する場合に、交互配置した分極を有する強誘電圧電トランスデューサを形成し、ガイドされたバルク波が前記ウェハの長さの方向に、０．０１％以上の電気音響結合係数で伝搬する、初期圧電変換プレート未加工層を提供する段階（４０４）と、
前記未加工層の厚さの方向に、初期圧電変換プレート未加工層に部分的にまたは完全に切断を行う段階であって、圧電変換プレートが圧電変換プレート厚さｅ２を有し、第１及び第２の平面が互いに対向して配置され、前記平面が長さＬ、幅ｌを有し、前記切断が前記カット面方向に沿って機械加工プロセスで実施され、前記圧電変換プレートの幅ｌ及び前記未加工層の厚さが同一の方向であり、前記未加工層の材料および結晶方向、前記カット面の方向、前記長さＬ、前記幅ｌ、前記圧電変換プレートの第２の厚さが、前記２つの平面間で前記トランスデューサの動作周波数でバルク波を発生させトラップするように構成され、前記圧電変換プレートの長さＬの方向に音響バルク波が伝搬するためのガイドを形成する、切断を行う段階と、
前記圧電変換プレートの前記第１の面及び前記第２の面をそれぞれ少なくとも部分的に覆い、少なくとも部分的に互いに面する第１及び第２の金属電極を成膜する段階と、を含む、
所定の周波数で動作するバルク波圧電トランスデューサを製造する方法。
【請求項１３】
前記初期未加工層に、前記初期未加工層、前記圧電変換プレートの厚さの方向に部分的に切断を行う段階であって、前記未加工層の厚さの方向に部分的に切断を行う前記段階が、前記第１の面を通して前記圧電変換プレートに隣接する第１のバーおよび前記第２の面を通して前記圧電変換プレートに隣接する第２のバーを除去することによって実施される、切断を行う段階を含み、
前記圧電変換プレート及び、前記バーの切断後の前記未加工層の残りの部分であり、前記圧電変換プレートを保持し、参照平面を有する基板のブロックを得、前記圧電変換プレートが前記基板のブロックの平面に垂直に一体に取り付けられ、前記圧電変換プレートの幅ｌが前記基板のブロックに対する前記圧電変換プレートの高さである、請求項１２に記載のバルク波圧電共振器を製造する方法。
【請求項１４】
保持基板未加工層厚さを有し基板材料からなる保持基板の未加工層を提供する段階と、
前記保持基板層と前記圧電変換プレート未加工層との間に、取り付け要素及び／または動作周波数における音響絶縁要素を形成することを意図された少なくとも１つの層を配置する段階であって、前記取り付け要素及び／または音響絶縁要素が前記基板未加工層及び前記圧電変換プレート未加工層から区別され、前記基板未加工層材料及び前記圧電変換プレート未加工層材料から区別される少なくとも第３の材料からなり、前記取り付け要素及び／または前記音響絶縁要素を形成する前記少なくとも１つの層が、単一の接着層、対照的な音響インピーダンスを有する層の積層体で形成されたブラッグミラーによって形成されたセットに含まれる、層を配置する段階と、
少なくとも前記圧電変換プレート未加工層を所定の深さだけ切断して前記圧電変換プレートを形成する段階と、を含む、請求項１２に記載のバルク波圧電共振器を製造する方法。
【請求項１５】
前記圧電変換プレートを切断する段階が、切断機によって実施される、請求項１２又は１３に記載のバルク波圧電共振器を製造する方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、微細加工された垂直構造内のガイドされた弾性波の励起のための周期的強誘電分極を有するトランスデューサ及びそれらのトランスデューサを製造する方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
周期的強誘電分極を有するトランスデューサは、高い動作周波数を有する多数の応用例、例えば、周波数フィルタへの応用のための強い電気機械的結合を有するインピーダンス素子の役割を果たす共振器として、高周波発生源への応用のための励振ループにおけるフィルタリング素子として、また一般にセンサへ適用される高周波信号処理のための受動構成要素としての応用例に幅広く用いられる。周期性強誘電分極を有する構造は、初期には周波数逓倍器型の光学構成要素のために適用されたものであり、そのようにして、それらは技術的成果の面で最適化されてきたことに注意すべきである。
【０００３】
特許文献１及び特許文献２によれば、周期的強誘電分極を有する、すなわち交互配置された強誘電区画を有する圧電トランスデューサを平面的に製造する方法が知られている。これらのトランスデューサによれば、２つの金属面間にガイドされた弾性波を発生させ、維持させ、検出することが可能となり、位相速度が秒速３８００から６５００ｍ程度であり、フィルタ及び高周波発生源の応用に適合可能である。しかしながら、そのようなトランスデューサは、数分の一パーセントの非常に緩やかな電気−音響結合を有する。
【０００４】
結晶面上で交互配置する強誘電区画を有する圧電トランスデューサを集合的に多数製造する方法の探索が、話題の対象であり続けている。
【０００５】
現在まで開発されてきた方法は本質的には任意には接着剤接合によって支持基板上に平らに取り付けられて、ラッピング／研磨プレートを利用することからなる。
【０００６】
この手法は明らかに非常に効果的であるが、１０μｍ未満のプレートの厚さを容易に制御することができない。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】国際公開第０２／０７３１０号
【特許文献２】国際公開第２０１０／０３１９２４号
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
従って、技術的課題は、１０μｍ未満の厚さを有するプレートの製造を改善すること、または換言すれば１０μｍ未満の厚さの交互配置する強誘電区画を有する圧電トランスデューサのプレートの製造スループットを改善することである。
【０００９】
関連して、同一の結晶ウェハ上に製造された周期性強誘電分極を有するいくつかのトランスデューサの集積を改善することも、他の技術的課題である。
【００１０】
他の技術的課題は、より高い電気−音響結合を得ることを可能とする交互配置した強誘電区画を有するトランスデューサの製造を可能にすることである。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
この目的のために、本発明の対象は、平面の表面に対して垂直な方向に沿った第１の厚さｅ１を有し第１の材料からなる平面を有する保持手段である基板のブロックと、
互いに面して配置された第１及び第２の平面を有し、長さＬ、幅ｌ及び第２の厚さｅ２を有し、第２の圧電材料からなる圧電変換プレートと、
前記圧電変換プレートの前記第１の平面及び前記第２の平面をそれぞれ少なくとも部分的に覆い少なくとも部分的に互いに面する第１及び第２の金属電極と、を含み、所定の周波数ｆで動作するバルク波を有する圧電トランスデューサであって、
前記圧電変換プレートは、正の分極の第１の区画及び負の分極の第２の区画を含む強誘電材料層の層で形成され、前記第１の区画及び前記第２の区画は、繰り返しパターンに従ってプレートの長さＬの方向に交互に配置され、前記繰り返しパターンは間隔ｐ及び周期比によって画定され、
前記圧電変換プレートは、前記基板のブロックの前記平面に近接して垂直に取り付けられて前記圧電変換プレートの幅及び前記基板のブロックの第１の厚さが同一の方向を有し、
前記第１の材料、前記第２の材料、前記基板のブロックの第１の厚さ、前記長さＬ、前記幅ｌ、前記変換プレートの第２の厚さｅ２及び前記間隔ｐは、前記トランスデューサの動作周波数でバルク波を発生させトラップするように構成され、前記バルク波はその２つの前記平面の間をガイドされ、前記ガイドされたバルク波は前記変換プレートの長さＬの方向に伝搬する。
【００１２】
特定の実施形態によれば、トランスデューサは以下の１つまたはいくつかの特徴を含む。
【００１３】
−前記材料は１９４９年に改訂されたＩＥＥＥ  Ｓｔｄ−１７６標準に従うＺＸで表される結晶カットを有し、結晶軸Ｘ及び結晶軸Ｚはそれぞれ前記圧電変換プレートの長さＬ及び幅ｌに沿った方向であり、前記強誘電区画の分極は、前記Ｚ軸と同一直線上であり、繰り返し軸は前記Ｘ軸に沿った方向である。
【００１４】
−前記材料は、３つの結晶軸Ｘ、Ｙ、Ｚ、１９４９年に改訂されたＩＥＥＥ  Ｓｔｄ−１７６標準に従うＺＸで表される結晶カットを有し、前記結晶軸Ｙ及び前記結晶軸Ｚは、それぞれ前記圧電変換プレートの長さＬ及び幅ｌに沿った方向であり、前記強誘電区画の分極軸は前記Ｚ軸と同一直線上であり、繰り返し軸は前記Ｙ軸に沿った方向である。
【００１５】
−前記圧電変換プレートの幅ｌの前記圧電変換プレートの第２の厚さｅ２に対する比で画定される横方向形状因子Ｆｌは５以上であり、好適には１０以上である。
【００１６】
−前記変換プレートの長さの前記共振プレートの厚さに対する比で画定される長手方向形状因子は、波長の倍数であり、１０以上であり、好適には１００以上であり、前記波長が前記周波数ｆで割った波の位相速度に等しい。
【００１７】
−前記圧電変換プレート及び前記基板のブロックは、同一の圧電材料からなり一体の１つの部材を形成し、前記基板のブロックは、正の分極の第１の区画及び負の分極の第２の区画を含み、前記基板のブロックの前記第１の区画及び前記第２の区画は、長さＬの方向の前記プレートと同一の強誘電分極の分布を有するプレートの長さの方向に分布する。
【００１８】
−圧電トランスデューサは前記動作周波数ｆで取り付け要素及び／または音響絶縁要素を含み、前記取り付け要素及び／または音響絶縁要素は、前記基板のブロック及び前記圧電変換プレートから区別され、前記第１及び第２の材料と区別される少なくとも１つの第３の材料からなり、前記取り付け要素及び／または前記音響絶縁要素は、単一の接着層、対照的な音響インピーダンスを有する層の積層で形成されたブラッグミラーによって形成されたセットからなる。
【００１９】
−前記圧電変換プレート及び前記基板のブロックは、同一の圧電材料からなり、同一の方向及び分極配向を有する同一のパターンに従って分極した強誘電区画を含み、
前記圧電変換プレートの強誘電区画の結晶カット及び分極は、横断方向または長手方向の分極を有するバルク波が０．０１％よりも大きな電気音響結合係数を有して生成され、前記プレートの長さ方向に伝搬する一方で前記両電極の間でガイドされるように構成される。
【００２０】
−前記圧電変換プレートは、前記厚さ方向に、その長さ全体に渡って狭窄部を有し、前記狭窄部に関して前記圧電変換プレートの厚さが最小値となり、前記共振プレートは、前記基板のブロックに取り付けられ、前記狭窄部は、前記基板のブロックの平面に近接して配置される。
【００２１】
−前記第１の材料は、
ダイヤモンドカーボン、シリコン、サファイア、炭化シリコン、水晶、ニオブ酸リチウム、タンタル酸リチウム、ニオブ酸カリウム、圧電セラミック、水晶、四ホウ酸リチウム、オルトリン酸ガリウム、ランガサイト、ランガテイト、ランガナイト、シリカによって形成された材料のセットで構成され、
前記第２の材料は、酸化鉛、チタン、ＰＺＴジルコニウム、タンタル酸リチウムＬｉＴａＯ３、ニオブ酸リチウムＬｉＮｂＯ３、ニオブ酸カリウムＰｂＴｉＯ３、及び高い結晶品質を有する強誘電材料によって形成された材料のセットで構成される。
【００２２】
−前記金属電極がアルミニウム、白金、イリジウム、ジルコニウム、ルビジウム、銅、チタン、モリブデン、ニッケル、タングステン、金、ポリシリコン、これらそれぞれの金属の合金によって形成された材料のセットから構成される材料からなり、
前記金属電極の厚さは、前記共振プレートと前記基板のブロックとの境界に局在された質量分布を得るように分布し、前記共振プレートの局所領域内でバルク波をトラップし、集中させる。
【００２３】
本発明の対象はまた、初期圧電変換プレート未加工層を提供する段階であって、前記初期圧電変換プレート未加工層が圧電強誘電材料からなり、未加工層の厚さｅｂを有し、厚さの方向に垂直な面内の空間的広がりが前記未加工層の厚さｅｂよりも明確に大きく、前記初期未加工層が、正の分極の第１の区画及び負の分極の第２の区画を含み、前記第１の区画及び前記第２の区画が、繰り返しパターンに従って交互に前記未加工層の長さの方向に分布し、前記繰り返しパターンが間隔ｐ及び周期比によって画定され、
−前記未加工層の結晶方向及び前記強誘電分極の方向が、前記厚さｅｂ及び前記未加工層の長さの方向における前記未加工層の結晶カット面が存在するように予め選択されたものであり、それに関してウェハが、前記カット面に従って切断され、厚さｅ２の方向に垂直である平面金属電極間に位置する場合に、交互配置した分極を有する強誘電圧電トランスデューサを形成し、ガイドされたバルク波が前記ウェハの長さの方向に、０．０１％以上の電気音響結合係数で伝搬する、初期圧電変換プレート未加工層を提供する段階と、
−前記未加工層の厚さの方向に、初期共振プレート未加工層に部分的にまたは完全に切断を行う段階であって、圧電変換プレートが共振プレート厚さｅ２を有し、第１及び第２の平面が互いに対向して配置され、前記平面が長さＬ、幅ｌを有し、前記切断が前記カット面方向に沿って機械加工プロセスで実施され、前記プレートの幅ｌ及び前記未加工層の厚さが同一の方向であり、前記未加工層の材料および結晶方向、前記カット面の方向、前記長さＬ、前記幅ｌ、前記共振プレートの第２の厚さが、前記両平面間で前記トランスデューサの動作周波数でバルク波を発生させトラップするように構成され、前記変換プレートの長さＬの方向にガイドされた音響バルク波が伝搬するためのガイドを形成する、切断を行う段階と、
前記圧電変換プレートの前記第１の面及び前記第２の面をそれぞれ少なくとも部分的に覆い、少なくとも部分的に互いに面する第１及び第２の金属電極を成膜する段階と、を含む、
所定の周波数で動作する交互配置した強誘電区画を有する圧電トランスデューサを製造する方法である。
【００２４】
特定の実施形態によれば、製造する方法は１つ以上の以下の特徴を含む。
【００２５】
−製造する方法は、前記初期層に、前記初期層、前記共振プレートの厚さの方向に部分的に切断を行う段階であって、前記未加工層の厚さの方向に部分的に切断を行う前記段階は、前記第１の面を通して前記プレートに隣接する第１のバーおよび前記第２の面を通して前記プレートに隣接する第２のバーを除去することによって実施される、切断を行う段階からなり、
前記共振プレート及び、前記バーの切断後の前記未加工層の残りの部分であり、前記プレートを保持し、参照平面を有する基板のブロックを得、前記プレートは前記基板のブロックの平面に垂直に一体に取り付けられ、前記プレートの幅ｌはそのため前記基板のブロックに対する前記プレートの高さである。
【００２６】
−製造方法は、保持基板未加工層厚さを有し基板材料からなる保持基板の未加工層を提供する段階と、
前記保持基板層と前記変換プレート未加工層との間に、取り付け要素及び／または動作周波数における音響絶縁要素を形成することを意図された少なくとも１つの層を配置する段階であって、前記取り付け要素及び／または音響絶縁要素が前記基板未加工層及び前記共振プレート未加工層から区別され、前記基板未加工層材料及び前記共振プレート未加工層から区別される少なくとも第３の材料からなり、前記取り付け要素及び／または前記音響絶縁要素を形成する前記少なくとも１つの層が、単一の接着層、対照的な音響インピーダンスを有する層の積層体で形成されたブラッグミラーによって形成されたセットで構成される、層を配置する段階と、
少なくとも前記プレート未加工層を所定の厚さだけ切断して前記圧電変換プレートを形成する段階と、を含み、
前記共振プレートを切断する段階が、切断機によって実施される。
【００２７】
本発明は、単に例として示された以下のいくつかの実施形態の説明を、図を参照して読むことによって、より理解されるであろう。
【図面の簡単な説明】
【００２８】
【図１】交互配置する強誘電区画を有する圧電トランスデューサの第１の実施形態の図であり、基板のブロック及び圧電変換プレートが一体である。
【図２】図１の切断面ＩＩ−ＩＩに沿った圧電変換プレートの幅及び厚さの方向における、図１のトランスデューサの断面図である。
【図３】図１の切断面ＩＩＩ−ＩＩＩに沿った圧電変換プレートの厚さ及び長さの方向の変換プレートにおける、図１のトランスデューサの断面図である。
【図４】図１の圧電トランスデューサから導き出される第２の実施形態の変換プレートの厚さ及び幅の方向の断面図であり、ボトルネック部が変換プレートを基板のブロックから離隔する。
【図５】図１の共振器から得られる、トランスデューサの第３の実施形態の変換プレートの厚さ及び幅の方向における断面図であり、基板の上部の電極における増大したメタライゼーションを適用する。
【図６】図１の共振器におけるものと同一の幾何学的形状を有する、圧電トランスデューサの第４の実施形態の変換プレートの厚さ及び幅の方向における断面図であり、取り付け要素が変換プレートを基板のブロックに接続する。
【図７】図１の共振器におけるものと同一の幾何学的形状を有する、圧電トランスデューサの第５の実施形態の変換プレートの厚さ及び幅の方向における断面図であり、音響絶縁要素が変換プレートを基板のブロックに接続する。
【図８】図１の圧電トランスデューサを製造する方法のフロー図である。
【図９】図８の方法によって製造された図１の圧電トランスデューサの第１の中間状態の図である。
【図１０】図８の方法によって製造された図１の圧電トランスデューサの第２の中間状態の図である。
【図１１】図８の方法によって製造された図１の圧電トランスデューサの第３の中間状態の図である。
【図１２】図１から７に示されたいくつかの圧電トランスデューサのセットを同一の基板上に集積するチップの図である。
【図１３】図６または図７の圧電トランスデューサを製造するための方法のフロー図である。
【図１４】図１３の方法によって製造された図５または図６の圧電トランスデューサの第１の中間状態の図である。
【図１５】図１３の方法によって製造された図６または図７の圧電トランスデューサの第２の中間状態の図である。
【図１６】図１３の方法によって製造された図６または図７の圧電トランスデューサの第３の中間状態の図である。
【図１７】製造方法８、１３を一般化した製造方法のフロー図である。
【発明を実施するための形態】
【００２９】
図１、２、３によれば、交互配置する強誘電区画を有するまたは換言すれば周期的強誘電分極を有する圧電トランスデューサ２は所定の所望の周波数ｆで動作するように構成されている。
【００３０】
圧電トランスデューサ２は、基板のブロック４と、互いに対向する第１の面８及び第２の面１０を有する圧電強誘電変換プレート６と、変換プレート６の第１の面８上に成膜された第１の金属電極１２及び変換プレート６の第２の面１０上に成膜された第２の金属電極１４と、を含む。
【００３１】
基板のブロック４は、第１の材料からなり、平面１６に対して垂直な方向の第１の厚さｅ１を有する平面１６を含み、変換プレート６の支持体として用いられる。
【００３２】
圧電変換プレート６は、第２の圧電材料からなり、第１の面８及び第２の面１０によって限定される。プレート６の面８、１０は共に互いに平行であり、ｅ２で表される距離だけ離隔しており、この距離は圧電変換プレート６の厚さを形成する。
【００３３】
たがいに直交する３つの軸Ｘ１、Ｙ１、Ｚ１を有する３軸参照系が画定され、軸Ｚ１は平面１６に対して垂直な軸、すなわち図１の垂直方向の軸であり、軸Ｙ１は変換プレート６の厚さの方向に沿って向けられた軸であり、軸Ｘ１は参照系の３面体を方向付けするように構成されている。
【００３４】
変換プレート６の各面８、１０は、軸Ｘ１に沿った長さＬ及び軸Ｚ１に沿った幅ｌを有する。
【００３５】
ここで、第１の材料および第２の材料は同一であり、交互配置した強誘電区画１７、１８を含む圧電強誘電材料を形成する。
【００３６】
例えば、同一の材料はニオブ酸リチウムであり、交互配置する分極を有する強誘電区画が局所的かつ耐久的に生成されている。
【００３７】
ここで、図１では、反対の分極を有する２つの強誘電区画１７、１８のみが図示されているが、図３では周期的な分極を有する強誘電区画の順列全体が図示されている。
【００３８】
第１の種類の強誘電区画１７は、正の分極を有し、すなわち正の軸Ｚ１の方向に向けられた双極電場ベクトルによって特徴づけられている。
【００３９】
第２の種類の強誘電区画１８は、負の分極を有し、すなわち負の軸Ｚ１の方向に向けられた双極電場ベクトルによって特徴づけられている。
【００４０】
軸Ｘ１に沿った強誘電区画１７、１８の幅はそれぞれｄ１、ｄ２で表されている。
【００４１】
第１の種類の区画１７及び第１の区画１７に隣接した第２の種類の区画１８によって形成されるセットは、区画１７、１８の分極の周期的配置の繰り返しのパターンを形成する。
【００４２】
強誘電分極の周期的配置の空間周期であるパターン幅は、量ｐで表され、これは幅ｄ１と幅ｄ２の合計に等しい。
【００４３】
幅ｄ１と間隔ｐとの比または、対応して幅ｄ２と間隔ｐとの比は、パターンの周期比を示している。
【００４４】
ここで、図１及び図３では、周期比ｄ１／ｐは０．５に等しい、すなわち強誘電区画の幅ｄ１、ｄ２の幅が等しいと仮定される。
【００４５】
代替的に、強誘電区画１７、１８の各強誘電分極の方向は、軸Ｚ１の方向とは異なる。
【００４６】
得られた材料の電気−音響特性を周期的に機能化しまたは周期的に形成するためのこの種の局所分極を利用して、局所電気分極によって、任意の種類の金属基板またはメタライズされた表面上の強誘電材料を介した圧電効果によって励起される音響波を有するデバイスを製造する。
【００４７】
ここで、金属表面は、２つの金属電極１２、１４によって製作される。
【００４８】
従来の一般的な方法では、圧電強誘電材料層は単結晶または多結晶強誘電材料、例えばＰＺＴと表される酸化鉛、チタン、ジルコニウム、ニオブ酸リチウムＬｉＮｂＯ３、タンタル酸リチウムＬｉＴａＯ３またはさらに他にはニオブ酸カリウムＫＮｂＯ３から製作される。
【００４９】
原料ウェハ（未加工ウェハ）の層の厚さは、従来は１０μｍから１０００μｍの間で構成され、基板のブロック４の厚さｅ１と圧電強誘電変換プレート６の幅ｌとの合計に等しい。
【００５０】
周期的に反転する微小構造の形成に関連する強誘電区画の反転は、様々な技術を用いて達成されてもよい。
【００５１】
例えば、ニオブ酸リチウムＬｉＮｂＯ３を強誘電区画について周期的に反転された状態とできるように、以下の技術が用いられてもよい。
【００５２】
−  ドーパントを有するＬｉＮｂＯ３結晶の成長、
−  面Ｚ＋上のＬｉ２Ｏの外部拡散、
−  面Ｚ＋上のチタンの拡散、
−  電子衝撃、
−  電場の印加。
【００５３】
ここで、あらかじめ分極されたまたはされていないニオブ酸リチウム材料は、結晶学的カットが、１９４９年に改訂されたＩＥＥＥ  Ｓｔｄ−１７６標準に従ってＺＸと呼ばれ、釘状または頂点部形状を有する、またはその寸法が所望の局所分極特性に応じて形成された金属電極によって、事前に軸Ｘに選択的に沿って、局所的に実質的な電場にさらされたものであり、電場は、強制場を超過し、軸Ｚに沿ったものである。
【００５４】
第２の材料の結晶軸Ｘ、Ｙ、Ｚはここではそれぞれ３軸参照系の軸Ｘ１、Ｙ１、Ｚ１に合致する。
【００５５】
そのため数百ナノメートル程度の間隔を有する区画の反転を伴う構造が形成されてもよく、高周波応用に非常によく適合したものである。格子間隔ｐは音響波の波長の程度である。
【００５６】
周波数ｆは、ｖφで表される波の位相速度を格子間隔ｐで除算することによって第１近似で得られる。
【００５７】
正分極の区画と負分極の区画とを交互配置することにより、材料の伸縮が強誘電材料層において交互に発生し、強めあう音響干渉を発生させ、特異的に体積よりむしろ層のＸＹ平面で伝搬し、層はガイドの機能を有する。
【００５８】
側面電極１２、１４の両方の間に、よく識別された特性アドミタンスを有する単一圧電トランスデューサを画定することもまた可能である。
【００５９】
このトランスデューサは次いで同一の種類の（しかし中心周波数が異なる）他のトランスデューサと組み合わせて用いられてもよく、それによって格子またはトレリスフィルタを形成し、または入力トランスデューサ及び出力トランスデューサを画定する。
【００６０】
このように周期的に分極した圧電強誘電トランスデューサの利点は、従来の表面波素子（ＳＡＷ：表面弾性波）よりも高い周波数で本質的に動作するガイドされた弾性波を有する素子を製造できる可能性があり、指を組み合わせた形状の櫛歯を有するデバイスのそれよりも大きな技術的耐久性を有するという事実にある。
【００６１】
図１から３によれば、圧電変換プレート６及び基板のブロック４は、一体である単一の部材を形成する。
【００６２】
第１の金属電極１２及び第２の金属電極１４は、変換プレート６の第１の面８及び第２の面１０をそれぞれ少なくとも部分的に覆う。ガイドされた弾性波の励起の達成に関して、第１の電極及び第２の電極のそれぞれの表面は、変換プレートを通じて少なくとも部分的に重畳している。
【００６３】
図１の圧電トランスデューサの設計に通じた基本的な考え方は、まず、ニオブ酸リチウム、タンタル酸リチウムまたはウェハ上に分布した分極を可能とするその他任意の強誘電材料のＺＸカット上のＸ軸に沿った周期的な強誘電分極を有するトランスデューサの未加工基板層を形成することであることに注意すべきである。
【００６４】
基本的な考え方は、次いで任意の方法または他の方法で、この厚さの方向に、初期大域的に平行六面体形状を有し最終的に形成することになる圧電変換プレートを取り囲む未加工基板層を薄化し、基板のブロックに垂直に取り付けられたプレートまたはバーの形態の圧電強誘電トランスデューサを製作する。この操作は、バーの側部を研磨するダイヤモンドブレードソーを用いることによって可能となり、従って用途に適したガイド能力を得る。
【００６５】
面を切断すると同時に研磨することが可能なブレードを用いることにより、共振の質という意味で波の効率的な励起及びガイドに適合した面を形成することを可能にする。得られる表面は、ＲＭＳ標準偏差として数１０から数ナノメートルの粗さを有すべきであり、理想的には、光学研磨である。どのような場合においても、１００ｎｍＲＭＳよりも大きな共振器に面する表面の粗さは、音響−電気の標準に従う共振の質に適合しない。
【００６６】
基本的な考え方は、最後に、ＺＸ延長面を有するウェハの側部に離隔した電極を成膜する段階を有する。
【００６７】
従って、音響波は交互配置する強誘電分極を有する変換プレート内で電気的に励起され、ガイドされ、トラップされてもよく、弾性波の分極は大部分が長手方向であるか、大部分が横断方向であるかのいずれかである。変換プレートは、変換プレートの間隔ｐ及び大きさＬ、ｅ２、ｌについて最適化された構成において、特に高い電気音響結合（長手方向モードについて最大１２％、横断方向モードについて２０％より大きい）を有し、変換プレートを形成する構造は分散的でありその寸法特性の制御を与える。
【００６８】
変換プレートの構造は、最適な共振状態を提供することができるように、厚さｅ２が一定であるべきであり、その一方モード及び分散特性の性質は上述の第１の条件、すなわちその寸法特性の関数としてのガイドのスペクトル特性の変化を決定づける。
【００６９】
共振器のみの観点からは、ｅ２はモード分散の発生に従う材料の厚さを表していることに注意すべきである。厚さｅ２はまた、プレートの深さの寸法Ｉが高さとして考えられることを提供されるプレートの幅として構造的観点から考えられてもよい。この高さＩにおける増加は、スペクトル純度を改善し、モード分布に対応する線の幅を最小化する効果を有する。
【００７０】
構造によって励起された第１のモードに関して、大部分が長手方向の分極である場合に、バーまたはプレートの厚さと同調した周波数の感度は、μｍごとにＭＨｚの数パーセントでより強く結合する領域において変化し、その一方せん断モードの場合は、この感度はμｍごとにＭＨｚの数十パーセント（または１００％を超えることさえある）だけ変化しうる。
【００７１】
長手方向の分極は、音響伝搬の分極がプレートの長さＬと同一線上であるように、またはさらに音響波は強誘電周期性に沿って電気励起場に垂直な動的変位を有する準スカラー分極を有する。剪断分極は、音響波がプレートの水平面に対して垂直な動的変位を有し、厚さ方向に分布する準スカラー場を有し、その伝搬は常に周期性に沿っている。
【００７２】
従って、プレートの厚さｅ２の制御は、完全に画定された動作周波数を保証するように決定的であることを示している。どのような場合でも、トランスデューサの好適な構成は厚さを有するプレートに対応し、ターゲットとされた規定値の５％よりも大きく変化することはない。
【００７３】
ここで、例として、図１から３に従えば、変換プレートは未加工基板において、１９４９年に改訂されたＩＥＥ  Ｓｔｄ−１７６標準に従うＹＸとして示されるカットに沿って切断され、ＺＸとして示されたニオブ酸リチウムのカットに沿って事前切断されたものである。共振面の切断は、電気的励起がプレートの面１０、１２の両方の間に印加され、ガイドされたバルク波の伝搬の方向が強誘電区画の分布方向に沿って、すなわち変換プレートの長さＬの方向に沿って指向されることを仮定することによって実施されたものである。
【００７４】
変換プレートの厚さｅ２及び幅ｌは、それぞれ５μｍ及び２５μｍに等しい。
【００７５】
ＺＸカットは、ニオブ酸リチウム及び軸Ｚに沿って分極した交互配置する強誘電区画に対応するその直交するカット（ＹＸ）及び（ＹＸ１）／１８０°に関して標準であり、Ｘ軸に沿って互いから区別される平行な面であり延長面としてＺＸを有する面間でガイドされるバルク波に関して特に好適であるため、未処理基板のＺＸカットが一方ではその可用性のために選択される。
【００７６】
従ってＺ軸に沿って分極した強誘電区画を有する基板を形成するニオブ酸リチウムカットＺＸ上の加工された変換プレートは、Ｘ軸に沿ったガイドされた波を有するトランスデューサの構成とそれゆえ等価であり、その周波数が振動モードの位相速度ｖφの間隔ｐに対する比と等しい。
【００７７】
ＦＩで表され、第２の厚さｅ２に対するプレートの幅ｌの比に等しい変換プレートの形状因子が低い値である場合、すなわち５程度である場合、関連する構造はガイドされた波の振動モードを摂動する１つ以上の寄生モードによって不利益をもたらされることに注意すべきである。
【００７８】
この状況を改善するために、いくつかの解決手段が存在する。
【００７９】
第１の解決手段は、両電極面間の使用可能なガイドモードの確立及び基板のブロックの近傍における音響エネルギーの損失の最小化を促進させるためにプレートの幅ｌを延長することからなる。
【００８０】
この解決手段は、ガイドモードの非常に良好な分解共振の点で、及び高いスペクトル応答の純度を有して、高い効率及びより良い結果となり、例えば形状因子ＦＩが１５以上の場合に得られ、このような場合は厚さｅ２が５μｍであり幅ｌまたは高さが７５μｍであることに対応する。
【００８１】
形状因子ＦＩはさらに高く、例えば２００に等しいと、トランスデューサのスペクトル純度は向上する。
【００８２】
従って、形状因子ＦＩが十分高い場合、共振のＱ値は変換プレートのみを形成する材料固有の特性によって限定されるのみであり、基板のブロックにおける音響放射による損失効果によっては限定されない。
【００８３】
一般に、変換プレートを形成する第２の材料は、酸化鉛、チタン、ＰＺＴジルコニウム、タンタル酸リチウムＬｉＴａＯ３、ニオブ酸リチウムＬｉＮｂＯ３、ニオブ酸カリウム、ＰｂＴｉＯ３、及び一般的に、高い結晶性、特に単結晶セラミックを有しバーまたは変換プレートの技術的応用を可能とする十分厚いプレートで利用可能な強誘電材料により形成された材料のセットに含まれる。
【００８４】
一般に、第１の材料は、ダイヤモンドカーボン、シリコン、サファイア、炭化シリコン、水晶、ニオブ酸リチウム、タンタル酸リチウム、ニオブ酸カリウム、圧電セラミック、水晶、四ホウ酸リチウム、オルトリン酸ガリウム、ランガサイト、ランガテイト、ランガナイト、シリカ及び構造の応用を可能とする証明された音響品質の一般的な材料によって形成された材料のセットに含まれる。
【００８５】
一般に、変換プレートは、基板のブロックのプレート面の近傍に垂直に取り付けられ、変換プレートの幅及び基板のブロックの第１の厚さは同一の方向を有する。
【００８６】
一般に、第１の材料、第２の材料、基板のブロック４の第１の厚さｅ１、変換プレート６の長さＬ、幅ｌ、第２の厚さｅ２は、２つの平面８、１０の間のトランスデューサの作動周波数におけるバルク波を発生させトラップするように、また変換プレートの長さＬの方向に伝搬するガイドされた音響波のガイドを形成するように構成される。
【００８７】
作動時には、共振器は電気励起源２０の出力及び共振における使用可能な信号及び動作周波数ｆを引き出すための回路２２の入力に接続され、引出回路２２は出力負荷を形成する。
【００８８】
電気励起源２０は、第１の電極１２と第２の電極１４との間に接続され、動作周波数ｆにおける主要なサイン波成分を有する電圧信号を発生させるように構成される。
【００８９】
引出回路２２は、これも第１の電極１２と第２の電極１４との間に接続され、動作周波数ｆで使用可能な信号を引き出すように構成される。
【００９０】
図１から３によれば、構造２はそれゆえＺＸ平面に続くＺ軸に沿って位置するメタライゼーションを有し、反復する軸は常にＸに沿い、ここではＹである平面に垂直である。構造のこの種の特性は、単純なメッシュ化を用いることによって、しかしモデルの状況に沿った切断角度の定義を適用することによってモデル化されうる。Ｚ軸に沿った分極の交互配置は、実際にはＺＸ平面を９０°回すことを参照するカット（ＹＸ）及び（ＹＸｌ）／１８０°に対応する（ＺＸカット平面に面する面の励起の場合にはそれぞれカット（ＹＸｌ）／９０°及び（ＹＸｌ）／−９０°で定義される２つの隣接する区画を有する代わりに）。
【００９１】
長年にわたって開発されてきた変換プレートに垂直な軸Ｚを有する従来の場合には、比較的わずかな結合（％未満）を有する秒速６２００ｍで伝搬する長手方向モードが得られる。
【００９２】
変換プレート６に垂直なＹ軸を有する図１の発明の場合、得られる２つの主要なモードは、第１のモードは秒速６３００ｍの速度であり約１０％の結合を含む長手方向モードであり、第２の剪断モードは、秒速１９０００ｍの速度で伝搬し、顕著により良好に結合される（そのため、ガイドの分散特性という意味で最も好ましい構成における結合係数で２３％に近い値が得られる）。
【００９３】
代替的に、繰り返し軸がＹに沿い、軸Ｘが変換プレートに対して垂直に維持されるように分極を発生させることも可能である。メタライズされた面はこのとき面ＺＹに沿っている。上述されたものとは実質的に異なるが変換プレートに対して垂直な軸Ｚを有する従来の場合に比べて顕著に高い結合係数を有するモードの励起の条件が、このとき得られる。
【００９４】
これらの両モードの分散特性は５０％周期分極比ｄ１／ｐで３つの任意の間隔ｐ、すなわち１０μｍ、５０μｍ及び１００μｍに関して調べられた。
【００９５】
トランスデューサの間隔に関わらず、電気機械結合の変化は同一である。次に、周期が小さいため、モードの周波数分散は全て、より高い（例えば長手方向モードに関して２５０ＭＨｚの分散が１０μｍの間隔に関して観察され、１００μｍの間隔に関してわずか２５ＭＨｚの分散が観察される）。
【００９６】
長手方向モードは周波数についてより安定（同一周期において因子５）であるが、剪断モードよりも結合は小さい（剪断モードでは最大２３％、長手方向モードでは１２％）。
【００９７】
結合における変化は線形的ではなく、トラックされたモードと交差する他のモードとの重畳現象のために極大値を有する。そのため最適な電気機械結合点は、いくつかの寸法（バーの幅及びバーの製造に関するトランスデューサ間隔）に有利に働くように周波数が準安定である動作領域と同様に検出される。
【００９８】
プレートの音響共振に対するプレートの長さＬの影響は、トランスデューサの間隔ｐが５０μｍ、バーの幅ｌが９０μｍ、厚さｅ２が２４μｍのものに関して調べられた。この特徴は、約１００ＭＨｚの周波数で多くのモードの励起を示す。さらに、プレートの長さＬが大きくなると、音響共振がより広域になる。特に、プレートの長さＬがトランスデューサの励起した間隔の数に作用する。この場合、トランスデューサの間隔ｐが５０μｍであるので、３００波長より長いトランスデューサの長さＬが好ましいものであるべきである。
【００９９】
音響共振のプレートに対する幅ｌの影響は、トランスデューサの間隔ｐが１０μｍに等しく、プレートの厚さｅ２が１５μｍに等しく、プレートの長さＬが５００波長に等しい変換プレートの構成に関して調べられた。３００ＭＨｚから１．４ＧＨｚの周波数帯域におけるいくつかの励起モードが識別されるべきである。プレートの幅ｌに関係なく、モードの周波数の位置は同一である。さらに、得られた信号は、プレートの幅ｌが２５０μｍの値であるときにより良い分解能となる。
【０１００】
特に、交互配置する強誘電体区画を有する変換プレートの場合、プレートの幅がデバイスの音響アパーチャに関連しうる。そのため、音響アパーチャが小さいほど、応答が減衰することとなる。様々な実験及び「Ｏｎｄｅｓ  ｅｌａｓｔｉｑｕｅｓ  ｄａｎｓ  ｌｅｓ  ｓｏｌｉｄｅｓ」（固体内弾性波）（Ｍａｓｓｏｎ  Ｅｄ、１９９７年）のＲｏｙｅｒ  ａｎｄ  Ｄｉｅｕｌｅｓａｉｎｔの記載された文書によると、約１００波長から、信号が最適なものになる。
【０１０１】
実際には、プレートの場合、市販の基板が最大でも５００μｍの厚さを有する場合にはこの最適な幅の量を観察することは困難である。特に、１０μｍの間隔が検討される場合には、１００λを観察できるようにするには１０００μｍのカットアウト深さが必要とされる。
【０１０２】
そのため、それぞれの提案された場合において、デバイスの応答は最適な分解能を有するものとはならないが、しかしながらデバイスは２５０μｍに近い幅を有して製造されてもよく、この場合興味深い性能が得られる。
【０１０３】
市販された基板がより大きな長さを有すると、得られうるプレート幅ｌがより大きくなり、最適な分解能の信号を得ることがより好適になることは明らかである。
【０１０４】
図４によれば、交互配置の強誘電分極を有し、図１の共振器２から派生した圧電トランスデューサ３２の第２の実施形態は、基板のブロック４に一体に取り付けられた変換プレート３６を含む。
【０１０５】
使用される材料並びに、厚さｅ２、長さＬ及び幅ｌである変換プレート３６の幾何学的寸法及び基板のブロック４の幾何学的寸法は、図１のトランスデューサ２におけるものと同一である。
【０１０６】
変換プレート３６は、幅ｌの方向で長さＬの全体に渡るプレートの厚さにおいて、狭窄領域３８を有する。
【０１０７】
狭窄領域３８においては、基板のブロック４のプレート面の近傍に位置し、変換プレート３６の厚さが変化し、最小部を通過する。
【０１０８】
狭窄領域３８によって形成された変換プレート３６の薄化は、変換プレート３６の基部において用いられ、最大でも基板のブロック４内に接する変換プレート３６の面または側部に沿ってガイドされた波の最大振動領域を絶縁可能とする。
【０１０９】
この実施形態において、この構造は瓶の首の細められた形状との類比によってボトルネック構造と呼ばれる。
【０１１０】
この構造は図１の圧電トランスデューサで考慮されるように１５の形状因子ＦＩ、すなわち結合に関して最適なトランスデューサ構成について５μｍの厚さｅ２に対して７５μｍのプレートの幅ｌに関して有効であった。
【０１１１】
第１及び第２の電極４２、４４のそれぞれはプレート３６のそれぞれの側面を覆い、プレートの脚部においてプレートの狭窄部によって形成される窪みを満たす。
【０１１２】
図５によれば、周期的強誘電分極を有し図１のトランスデューサ２から派生した圧電トランスデューサ５２の第３の実施形態は、基板の高い部分上の電極において金属層の増加を適用する。
【０１１３】
この実施形態において、参照符号５４及び５６で表される第１及び第２の電極のみが、それぞれ異なる突出部５８及び６０、すなわち追加された金属を含むという点で、図１の圧電トランスデューサ２の電極１２及び１４とは異なる。
【０１１４】
電極５４及び５６は、この追加された金属を通して、基板の高い部分における質量効果を得、プレート６の基板４に接する部分から遠い音響振動の強度の最大値を局在化するように構成される。
【０１１５】
代替的に、この質量効果はまた基板の高い部分にドーピングすることによっても得られうる。ほとんどの単結晶材料に関して、材料特性を局所的に変調するように、格子内で外部原子を結晶構造内に置換させまたは固溶させることさえ可能にするドーピング方法が存在する。
【０１１６】
特にニオブ酸リチウムを有する光学系で用いられる方法は例えばＴｏｓｈｉａｋｉ  Ｓｕｈａｒａ，Ｓｈｕｊｉ  ＦｕｊｉｗａｒａらによるＡｐｐｌｉｅｄ  Ｏｐｔｉｃｓ，Ｖｏｌ．２５，Ｉｓｓｕｅ１９，ｐｐ３３７９−３３８３（１９８６）「ＴｌＬｉＮｂＯ３導波路における水素置換されたフレネルレンズ」と題する文献に記載された水素置換に関連し、これによれば、軽原子（水素、チタンなど）の結晶格子内で構造変化を伴うまたは伴わない拡散が可能となる。
【０１１７】
より重い原子（エルビウム、ＭｇＯなど）をＮｉｃｅ  Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ−Ｓｏｐｈｉａ  Ａｎｔｉｐｏｌｉｓ，Ｕ．Ｆ．Ｒ．Ｆａｃｕｌｔｅ  ｄｅｓ  Ｓｃｉｅｎｃｅｓ，  １９９７「Ｌａｓｅｒ  Ｇｕｉｄｅｓ  ｄ’ｏｎｄｅｓ  ｄａｎｓ  ｌｅ  ｎｉｏｂａｔｅ  ｄｅ  ｌｉｔｈｉｕｍ  ｄｏｐｅ  ｅｎ  Ｅｒｂｉｕｍ」（エルビウムドープされたニオブ酸リチウムにおけるレーザー導波路）と題する論文においてＡｒｎａｕｄ  Ｇｒｉｓａｒｄによって記載された高温拡散によって結晶格子内で置換することも可能である。そのため、質量密度を変化させることによって材料の弾性特性を局所的に変化させ、それによって選択された結晶方向に依存する必要なガイド条件を発生させることが可能となる。
【０１１８】
図６及び７によれば、周期的な強誘電分極を有する圧電トランスデューサのその他の構造によって、変換プレートに沿って変換プレート内をガイドされた波のトラップについて改善することができる。
【０１１９】
図６によれば、交互配置の強誘電分極を有する圧電トランスデューサ６２の第４の実施形態は、基板のブロック６４及び圧電変換プレート６６を含み、それらの材料は異なるものである。
【０１２０】
変換プレート６６の材料は圧電特性を有し、強誘電区画を含み、その分極は交互配置する分極である。
【０１２１】
基板のブロック６４及び変換プレート６６の形状及び幾何学的寸法は、図１の基板のブロック４及び変換プレート６のそれと同一である。
【０１２２】
図６によれば、基板のブロック６４及び変換プレート６６は、本明細書では、音響的に透過性の接着接続部のような接続要素６８を介して互いに接続された別個の部材である。
【０１２３】
接着接続部は、例えば遠心法により堆積され、プレートの材料と基板のブロックの材料との間に固体接合を発生できるように架橋されたポリマー層、または接着接合され金属間拡散による移動に用いられるために表面に堆積され、Ａｕ、Ｉｎ、Ｃｕがこれらの層が互いに面する電極を回路短絡しない限りこの目的のために最も用いられる材料である更なる金属層であり、変換プレートの側面に堆積され、または接着接合及び活性化のために面に堆積され、その親水性によっていわゆるＳＯＩ（シリコン・オン・インシュレーター、ＴＭ  ＳＯＩＴＥＣ）基板に適用されるのと同一のまたは類似した分子結合を可能とする更なるシリカ層、またはさらに高い構造品質の剛性接続を得るシリカで負荷されたペーストを焼結したいわゆる「ガラスフリット」接合として理解されてもよい。
【０１２４】
基板のブロック６４の第１の材料は、その内部を伝搬するバルク波の伝搬速度が第２の材料のそれよりも大きいように選択される。
【０１２５】
例えば、変換プレート６６を形成する第２の材料は、ダイヤモンドカーボン層または必要な場合には、より単純に基板のブロックの第１の材料を形成するシリコンまたはサファイア上に堆積されたニオブ酸リチウムもしくはタンタル酸リチウム、水晶、ランガサイトまたはその他任意の単結晶圧電材料の中からの第１の材料の性質に従って選択される。
【０１２６】
図７に従えば、図６のトランスデューサから派生したトランスデューサ７２の第５の実施形態は、材料が同一である基板のブロック７４及び変換プレート７６を含む。
【０１２７】
トランスデューサ７２は、基板７４のブロックと変換プレート７６との間に位置し、図６に示されていない２つの接着接続部で後者に取り付けられた音響絶縁要素７８を含む。
【０１２８】
音響絶縁要素７８は、本明細書ではブラッグミラーであり、本明細書では高度に対照的な音響インピーダンスを有する層の積層体から形成される。
【０１２９】
高度に対照的な音響インピーダンスの層は例えば窒化アルミニウムまたは窒化シリコンの層及び酸化シリコンの層であり、積層体は、考慮される動作周波数で位相で反射し完全にバルク波であるように構成される。
【０１３０】
代替的に、基板を形成する第１の材料およびプレートを形成する第２の材料は異なるものである。
【０１３１】
図６及び７の実施形態は、トランスデューサが基板のブロックと変換プレートとを区別する取付け部及び／または音響絶縁要素を含み、これは第１及び第２の材料から区別される少なくとも１つの第３の材料からなり、取付け部及び／または音響絶縁要素は単一の接着層、対照的な音響インピーダンスを有する層の積層体を有して形成されたブラッグミラーによって形成されるセットに含まれる。
【０１３２】
図８に従えば、一体として接続され、基板のブロックに垂直に取り付けられた少なくとも１つの変換プレートを含む、図１のトランスデューサを製造する完全な方法１０２は、一連の段階１０４、１０６、１０８、１１０、１１２、１１４、１１６を含む。
【０１３３】
微小製造段階は任意のニオブ酸リチウムまたはタンタル酸リチウムカットに適用可能である。
【０１３４】
本明細書では、本方法の未加工開始材料は「ウェハ」と呼ばれるニオブ酸リチウムの未加工の薄板であり、そこには交互配置する分極を有する強誘電区画が周期的パターンに従って生成されている。
【０１３５】
一般に、適切な切断条件を決定するにあたって、本方法は、周期的に電気分極している任意の圧電強誘電単結晶材料に適用可能である。
【０１３６】
精密切断装置、例えば２つの切断が可能なＤｉｓｃｏ（登録商標）ブランドの切断装置の使用は、共振プレートの面の確定された２つの平面となる。
【０１３７】
交互配置する強誘電区画を有する変換プレートを切断するのに用いられる装置は、例えば精密切断装置ＤＩＳＣＯ（登録商標）ＤＡＤ３２１であり、用いられるブレードの参照番号はＤＰＡＮ  ０７８１であり、参照番号Ｐ１Ａ  ８６３  ＢＲ１０／５６ｘ０．２ｘ４０に対応する技術的参照番号である。
【０１３８】
圧電変換プレートの厚さｅ２分解能は、両方の切断部間の位置合わせの精度によって決定され、最良の場合で１μｍに達しうる。
【０１３９】
変換プレートの幅ｌは、最終的に製造される基板のブロックの厚さの方向に沿ったニオブ酸リチウムの未加工ウェハの必要な切断深さによって、それに関するものとして決定される。幅ｌは数百μｍに達しうる。
【０１４０】
切断操作において、以下の段階が順に例えば適用される。
−  最適な研磨品質のために望ましい新しいブレードを使用すること。
−  切断線を形成する際のブレードの研磨砥粒の先鋭化とともに、装置の支持部上に物理的に配置された後のブレードの中心出しを含むブレードのゆがみ矯正をすること。
−  デバイスの長さ全体に渡ってプレートの入力面及び出力面を切断すること。
−  プレートまたはバーを形成すること。
【０１４１】
プレートを切断する条件は例えば以下の通りである。
−  以下の切断パラメータを考慮することによってその後プレートになる部分の入力面及び出力面の完全な切断を行う。０．１８ｍｍ・ｓ−１に等しい前進率、１分あたり９０００回転に等しい研磨円盤の回転速度、全幅に渡る切断。
−  ０．１８ｍｍ・ｓ−１に等しい前進率、１分あたり９０００回転に等しい研磨円盤の回転速度、狙いが未加工基板薄板（ウェハ）の厚さとされた幅での切断でのプレートの形成。
【０１４２】
プレートの厚さ及び長さが、任意に変化する可能性があり、プレートの側面の表面条件の品質は光学研磨であることが望まれる。
【０１４３】
第１の段階１０４において、ニオブ酸リチウムの未加工ウェハは初期切断が第１の上面及び第２の下面を有する厚さの方向においてＺＸとして示される。圧電強誘電特性を有する未加工ウェハは、配向軸Ｚに沿った第１の正の分極区画及び第２の負の分極区画、すなわち軸Ｚの反対方向の区画を含み、第１の区画及び第２の区画はＸ軸の方向に分布し、繰り返しパターンに従って交互配置し、繰り返しパターンは間隔ｐ及び周期比によって画定される。
【０１４４】
第２の段階１０６において、Ｚ軸に垂直であるニオブ酸リチウムウェハの上面が樹脂、例えばＳｈｉｐｌｅｙブランドの樹脂Ｓ１８２８で塗布される。樹脂の堆積は例えばスピンコーティング式で２．５μｍの厚さで実施される。同一の段階１０６において、樹脂はオーブン内で１時間、９５℃でアニールされ、溶剤を蒸発させ、それによって切断機による切断段階に対しより耐性を有するようにする。
【０１４５】
第３の段階１０８において、１つのプレートまたはいくつかの変換プレートが切断平面ＺＸに沿って切断される。変換プレートの切断を構成するように、本明細書では４つの切断が、プレートを形成するために少なくとも必要とされる。特に、切断機のブレードの幅が２００μｍの場合、２つの重ねられた切断が、プローブ先端下で試験を可能にするためにプレートのいずれかの側部上に３５０〜４００μｍのアクセス可能な空間を得られるように形成される。
【０１４６】
第３の段階１０８において、少なくとも１つの変換プレートの厚さｅ２及び幅ｌは、２つの切断部の重畳による電極幅とともに、切断部の深さ及び一連の二つの切断部の位置合わせ精度によって画定される。
【０１４７】
第３の段階１０８が実行されると、第４の段階１１０において、プレート間に位置する基板の切断面の長さの方向の帯状部とともにプレートの頂部の各自由面の長さの方向の少なくとも１つの帯状部が保護樹脂Ｓ１８２８で覆われる。
【０１４８】
第５の段階１１２において、金属電極が横方向の面上、すなわちプレートの側部上に、数センチメートルに達しうる長さＬに渡って３５０〜４００μｍである幅を有する溝部の底部と同様に堆積される。
【０１４９】
数百μｍに達しうる幅ｌに渡ってスロットを形成する１つのプレートまたは一連のプレートの側部を覆うことができるように、アルミニウムの堆積が、基板及びプレートから形成されたチップを傾けることによって３回、例えばプレートの長さＬの方向に配向された軸周りに４５°２回傾けるスパッタリングによって形成される。
【０１５０】
この第５の段階１１２において、チップ全体がアルミニウム層に覆われ、次いで電極がいわゆるリフトオフ技術によって得られる。このことに関して、チップは溶剤浴（除去剤）、例えば除去剤１１６５、保護樹脂、本明細書では樹脂Ｓ１８２８を溶解する化学溶液に浸漬され、７０℃で数時間加熱される。
【０１５１】
次いでリフトオフは１分間超音波浴を用いることによって加速され、完全に行われる。
【０１５２】
次いで第６の段階１１４において、変換プレートを長手方向に切断する第２の段階１１６の前にプレートまたはバーを強固なものにするために、圧電変換プレートまたはバーはスプレーコーティングと呼ばれる塗布技術によって保護樹脂Ｓ１８０５で覆われる。この第６の段階１１４によって、構造形成されたニオベートウェハ、すなわち電極が提供されたチップを樹脂で覆うことができる。
【０１５３】
第７の段階であって最終段階１１６は、切断機で切断することによってプレートまたはバーの長さＬ、例えば本明細書の場合では５００μｍの長さＬを画定する段階からなる。この第７の段階１１６は、むしろ重要であり、破損を引き起こす可能性がありそのため多くのプレートの損失を引き起こす恐れがある。特に、ここでの問題は、電気的に独立して形成された個別のチップを得るために、長さＬの方向に沿って、第１の切断深さよりも大きな深さに渡って５００μｍごと、すなわちプレートの幅ｌのスロットを形成された表面に垂直に切断部を形成することである。
【０１５４】
図９によれば、方法１０２の第２の段階１０６の最後で得られる、図１のトランスデューサ２の第１の中間状態２０２は、樹脂Ｓ１８２８の層２０４及び未処理のニオブ酸リチウムウェハ２０６の積層体である。
【０１５５】
未処理のウェハ２０６は、圧電強誘電特性を有し、配向軸Ｚに沿った第１の正の分極区画及び第２の負の分極区画、すなわちＺ軸と反対の方向の区画を含み、第１の区画及び第２の区画は、Ｘ軸の方向に繰り返しパターンに従って交互配置しつつ分布し、繰り返しパターンは異なる分極、間隔ｐ及び周期比の２つの隣接する強誘電区画によって画定される。図１０に従えば、第３の切断段階１０８の最後に得られる、方法１０２によって製造された図１のトランスデューサ２の第２の中間状態２１２は、凹部またはむき出しの、すなわち露出された谷２１８、２２０を有するいずれかの側部で取り囲まれたプレート２１６が図１０において垂直に機械加工された基板のブロックを含む。ブロック２１４の２つの端部バー２２２、２２４は、ここでは単一である変換プレート２１６を取り囲む。樹脂層２２６は、プレートの上面２２８上及びバー２２２、２２４の上面２３０、２３２上に、プレート２１６のいずれかの側部に位置する凹部２３４、２３６の２つの帯状部と共に堆積される。
【０１５６】
図１１によれば、電極の堆積のリフトオフ段階１１２の最後で得られる、方法１０２によって製造される図１のトランスデューサ２の第３の中間状態２４２は、構造化されたチップである。
【０１５７】
本明細書において、チップ２４２は、２つの側部のいずれかの側部上にアルミニウムの２つの電極２４４、２４６を有する単一の変換プレート２１６を含み、電極２４４、２４６のそれぞれは、プレート２１６の上面２２８上及び変換プレート２１６のそれぞれの側部の脚部において基板２１４の底面の一部の上にわずかに突出することとなる。
【０１５８】
基板の端部を切断した後のこの構造は、図１のトランスデューサ２の構造に対応する。
【０１５９】
図１２によれば、チップ２５２は複雑な共振表面を形成し、異なる変換プレート２６４、２６６、２６８でそれぞれ形成された図１のそれの種類の３つの個別のトランスデューサ２５４、２５６、２５８を含む。同一の幅ｌの各変換プレート２６４、２６６、２６８は、異なる厚さｅ２１、ｅ２２、ｅ２３を有する。
【０１６０】
図１１の左に図示される第１の２つの変換プレート２６４、２６６は、共通基板の底面２７２上に堆積された金属接続部によって形成された同一の電極２７０を共有して互いに結合される。
【０１６１】
第１の２つの変換プレート２６４、２６６は、第３のプレート２６８からは絶縁帯状部２７６によって電気的に離隔される。
【０１６２】
図１３によれば、図６または図７のトランスデューサを製造する完全な方法３０２は、周期的な強誘電分極を有し、基板のブロック上に垂直に取り付けられることによって取付け手段及び／または音響絶縁手段を介して接続された少なくとも１つの圧電変換プレートを含み、一連の段階３０４、３０６、３０８、３１０、３１２、３１４、３１６、３１８、３２０を含む。
【０１６３】
本明細書において、取付け手段及び／または音響絶縁手段はブラッグミラーであり、プレート及びバーと基板との間に位置する。ブラッグミラーは本明細書では高度に対照的な音響インピーダンスを有する層、例えば窒化アルミニウムまたは窒化シリコン及び酸化シリコンの層の積層体を有して形成され、積層体は位相で反射し、考慮される作動周波数におけるバルク波を完全にするように構成される。
【０１６４】
第１の段階３０４において、第１のニオブ酸リチウムウェハが提供され、初期層は第１の上面及び第２の下面を有する厚さの方向においてＺＸとして示される。圧電強誘電特性を有する未処理のウェハは、第１の正の分極区画及び第２の負の分極区画を含み、第１の区画及び第２の区画はＸ軸の方向に分布する一方で繰り返しパターンに従って交互配置し、繰り返しパターンは間隔ｐ及び周期比によって画定される。
【０１６５】
第２の段階３０６において、ブラッグミラーはニオブ酸リチウム基板の上面上に位置し、ミラーの表面は共振プレートの多数を分離するための十分な長さを有する。
【０１６６】
ミラーは本明細書では高度に対照的な音響インピーダンスを有し幅広い広がりを有する積層体、例えば窒化アルミニウムまたは窒化シリコン及び酸化シリコンの層によって形成され、積層体は位相において、及び考慮される動作周波数におけるバルク波を完全に反射するように構成される。
【０１６７】
ブラッグミラーは、接着接続部の事前の堆積を有する接着接合法で基板に取り付けられる。
【０１６８】
そのためこのミラーは上記の方法（ポリマー接着接合、金属拡散、分子接合）に従って移設された材料の積層体からなり、必要な厚さに達するように薄化され、その厚さは狙う動作周波数に応じて顕著に異なるものでありうる。
【０１６９】
高周波用途に関してより具体的には、必要とされる層の厚さはプラズマアシスト、物理又は化学、固相または気相成膜法（蒸着、スパッタリング、化学気相成長、分子ジェットなど）に適するものであってもよく、それぞれが数分の１μｍの厚さである層の数μｍの積層としてもよい。そのため、制御された厚さを有する複数の層を生成して空隙のそれと近い大きな反射効率を有するミラーとすることが可能である。
【０１７０】
第３の段階３０８において、圧電トランスデューサの層がブラッグミラー上に成膜される。変換層は第２の未加工のニオブ酸リチウムウェハであり、その初期カットは第１の上面及び第２の下面を有する厚さの方向においてＺＸとして示される。第１の未加工ウェハと同様に、第２の未加工ウェハは同一の圧電強誘電特性を有し、第１の正の分極区画及び第２の負の分極区画を有し、第１の区画及び第２の区画は繰り返しパターンに従って交互配置しつつＸ軸の方向に分布し、繰り返しパターンは間隔ｐ及び周期比によって画定される。
【０１７１】
圧電トランスデューサの材料の結晶方向及びその強誘電区画の構成は、変換層が互いに平行かつ垂直方向Ｙと平行な２つの面を通る基板の厚さの方向に沿って切断される場合に、電気音響結合係数が高く、構成がトランスデューサの動作周波数における、２つの面ＺＸ間をガイドされ、変換プレートの長さに関して選択された方向であるＸ軸の方向に伝搬する弾性バルク波を発生させ、トラップするのに好適である。
【０１７２】
本明細書において、変換層の材料は基板の材料、すなわち同一の強誘電区画の埋め込み構成を有するニオブ酸リチウムと同一である。
【０１７３】
このことによって、２つの等しい部分に切断される同一の初期ウェハを用いることが可能となり、第１の部分が基板層として用いられ、第２の部分が変換層として用いられる。
【０１７４】
しかしながら、代替的に、基板材料は変換層に関して上述したような同一の特徴を保持するように提供された変換層と異なる材料であってもよい。換言すれば、いかなる強誘電区画も含まず強誘電材料からさえならないものでありうる基板層と反対に、変換層は必ず圧電強誘電材料で形成され、交互配置の分極を有する強誘電区画がそれに埋め込まれる。
【０１７５】
ブラッグミラー上への変換層の取り付けは、例えば接着接合部によって行われる。
【０１７６】
第４の段階３１０において、方法１０２の第２の段階１０６と同様に、トランスデューサを形成するニオブ酸リチウムウェハの上面が樹脂、例えばＳｈｉｐｌｅｙブランドのＳ１８２８で覆われる。樹脂の堆積は例えばスピンコーティング型の方法で２．５μｍを超える厚さで行われる。同一の段階で、樹脂はオーブン内で１時間、９５℃で、溶媒を蒸発させそれにより切断機による切断段階に対してより耐性を有することができるように熱処理される。
【０１７７】
第５の段階３１２において、方法１０２の第３の段階１０８と同様に、１つのプレートまたはいくつかの変換プレートが方向ＺＸを有する以下の平行な面の積層体に切断される。
【０１７８】
共振プレートの切断を構成できるように、プレートを形成するために本明細書では４つの切断が少なくとも必要である。特に、ブレードソーの幅が２００μｍなので、２つの重複する切断部が、プローブ先端によるテストを可能にするようにプレートのいずれかの側部に３５０から４００μｍのアクセス可能な空間を得ることができるように形成される。
【０１７９】
第５の段階３１２において、少なくとも１つのプレートの厚さｅ２及び幅ｌが、切断部の深さ及び２つの切断部の重複による電極の幅と共に一連の２つの切断部の間の位置合わせ精度によって画定される。
【０１８０】
第５の段階３１２が実行されると、方法１０２の第４の段階１１０と同一の第６の段階３１４が実行される。
【０１８１】
方法１０２の第５の段階１１２と同一の第７の段階３１６において、金属電極が成膜される。
【０１８２】
次いで、第８の段階３１８において、変換プレートまたはバーがスプレー塗布技術によって保護樹脂Ｓ１８０５で塗布される。この第８の段階によって、構造形成されたニオブ酸ウェハ、すなわち電極を有して提供されたチップを樹脂で覆うことが可能となる。
【０１８３】
第９の段階であって最終段階３２０は、プレートまたはバーの長さＬを切断機で切断することによって、例えばこの場合は５００μｍの長さＬに画定することからなる。
【０１８４】
図１３によれば、方法３０２の第２の段階３０６の最後に得られる図７のトランスデューサの第１の中間状態３２２は、交互配置する強誘電分極を有し保持基板を形成するように意図された第１の未加工のニオブ酸リチウムウェハ３２４、２つの接着接合部に取り囲まれたブラッグミラーを形成する層３２６、加工後に少なくとも１つの変換プレートを形成するように意図された交互配置する強誘電分極を有する第２の未加工のニオブ酸リチウムウェハ３２８、及びＳ１８２８樹脂の層３３０の積層体である。
【０１８５】
図１５によれば、第３の切断段階３０８の最後に得られる図７のトランスデューサの第２の中間状態３３２は、基板のブロック３２４、層３２６、３２８、３３０の全体に加工され、凹部またはむき出しの、すなわち露出された谷３３８、３４０のいずれかの側に取り囲まれた変換プレート３３６を含む。チップ３３２の２つの端部バー３４２、３４４はここでは単一の変換プレート３３６を取り囲む。樹脂層３４６は、プレート３３６のいずれかの側部に位置する凹部３５４、３５６の２つの帯状部と共にプレート３３６の上面３４８及びバー３４２、３４４の上面３５０、３５２上に成膜される。
【０１８６】
図１６によれば、電極の成膜のリフトオフ段階の最後に得られる図７のトランスデューサの第３の中間状態３６２は、構造形成されたチップである。
【０１８７】
ここで、チップ３６２は、２つの側部のいずれかの側にアルミニウムの２つの電極３６４、３６６を有する単一の変換プレート３３６を含み、各電極３６４、３６６はプレート３３６の上面３４８からわずかに突出し、変換プレート３３６の各側部の脚部において基板３２４の底面の一部の上にわずかに突出することとなる。
【０１８８】
基板の端部を切断した後のこの構造は、図７のトランスデューサの構造に対応する。
【０１８９】
一般に、図１から７に示されたようなトランスデューサを製造する方法４０２は、３つの段階４０４、４０６、４０８を含む。
【０１９０】
第３の段階４０４において、初期状態の圧電変換プレート未加工層が提供される。初期状態の変換プレート未加工層は、圧電強誘電材料からなり、未加工層厚さｅｂを有し、厚さの方向に垂直な面内の空間的な広がりは未加工層の厚さｅｂよりも明らかに大きい。初期状態の未加工層は、第１の正の分極区画及び第２の負の分極区画を含み、第１の区画及び第２の区画は繰り返しパターンに従って交互配置するとともに未加工層の長さの方向に分布し、繰り返しパターンは間隔ｐ及び周期比によって画定される。
【０１９１】
未加工層の結晶方向及び強誘電分極の方向は、厚さｅｂの方向の未加工層の結晶切断面及び未加工層の長さの結晶切断面が存在するように予め選択されたものであり、切断面に従って切断され、厚さｅ２を有するウェハは、厚さｅ２の方向に垂直な面金属電極によって取り囲まれる場合、交互配置する分極を有する圧電強誘電トランスデューサを形成し、ガイドされたバルク波がウェハの長さ方向に伝搬し、０．０１％以上の電気音響結合係数を有する。
【０１９２】
第２の段階４０６において、圧電強誘電変換プレートは、未加工層の厚さの方向に、未加工層の初期共振プレート内に部分的にまたは完全に切断される。
【０１９３】
切断された変換プレートは共振プレート厚さｅ２、互いに対面するように位置した第１及び第２の面、長さＬ、幅ｌを有するプレート面を有し、切断は切断面の方向に沿って機械加工法で実行され、プレートの幅ｌ及び未加工層の厚さは同一の方向であり、未加工層の材料および結晶方向、切断面の方向、長さＬ、幅ｌ、共振プレートの第２の厚さは、２つの平面間でトランスデューサの動作周波数におけるバルク波を発生させトラップするように構成され、変換プレートの長さの方向に伝搬するガイドされた音響バルク波のためのガイドを形成する。
【０１９４】
第３の段階４０８において、第１及び第２の金属電極が、共振プレートの第１の面及び第２の面をそれぞれ少なくとも部分的に覆うように成膜される。第１及び第２の電極は、少なくとも部分的に互いに対向する。
【０１９５】
そのため、所定の表面に関して、本発明によって、周波数フィルタへの応用のための電気機械的結合の点で、安定周波数源への応用のための温度安定性の点で、センサへの応用のための応力の感度の点で最も有利な単結晶カットを使用することによって、一般に所定の応用機能を発生させるためにこれらの様々な特徴を組み合わせることによって、少なくとも１０倍、トランスデューサの数をかなり多数化させることが可能となる。
【０１９６】
上述の圧電強誘電トランスデューサの応用例は、以下の通りである。
−強結合フィルタ
−高周波数共振器
−温度、加速度センサ
−ジャイロメータ
−トルク、加速度、応力センサ
−強閉じ込め、強変調を有する音響光学変調器
−ＩＦＭ帯域にクエリされ得るセンサ及び特に無線センサのための共振器
−（化学量論的ニオブ酸リチウム及びタンタル酸リチウム、高いキュリー温度を有する単結晶セラミックのような材料上の）高温センサのための共振器
−加速度、ジャイロスコープ、重力センサのための共振器
−音響光学結合による光学信号を変調するための素子
【０１９７】
これらの動作のために利用されうる材料は、強結合フィルタに関してニオブ酸リチウム、タンタル酸リチウム及びニオブ酸カリウム、並びに（潜在的に圧電セラミック及び緩和型セラミック単結晶）、四ホウ酸リチウムである。センサ及び特に高温センサ（この種の応用のために選択された適切な電極、すなわち白金、イリジウム、ジルコニウムもしくはルビジウム電極または高温で耐性のあるその他どのような電極も）に関して、また図示されるようにバーの加工が可能な十分な厚さのプレート（最小で２００μｍ）の形態が可能である一般にどのような強誘電単結晶でもよい。
【０１９８】
ニオブ酸リチウム及びタンタル酸リチウムに関して、これらをアモルファスシリカ堆積物で覆うことによって、共振器の温度感受性を低減させることが可能であり、その周波数の温度係数は正の符号を有し、これらの材料の温度係数の負の符号を補償することが可能となる。
【０１９９】
そのため、電気機械結合、非常に高い位相速度、閉じ込め、音響光学結合の観点で注目すべき単結晶特性を最大限利用する。
【０２００】
そのため、薄い、例えば５μｍのプレートは、数十ＭＨｚから数ＧＨｚの範囲のスペクトル範囲に渡って動作点を最適化する可能性がある。
【０２０１】
そのため、インピーダンス素子を有するフィルタの構造に関して、しかしながら特に従来の薄化／研磨平面法では達成することが困難でありうる周波数に関して強い結合係数及び共振品質を有する構造内のガイドされた弾性波の使用に関して、トランスデューサの間に、特に有利な接合モードを有することが可能である。選択された特性の層を有するそのような構造の組み合わせは例えば対応する構成要素の特性の最適化を可能にする。例えば、電極を備え、適切なシリカの厚さの層で覆われたニオブ酸リチウムプレートを形成することによって、２３％にも達しうる非常に強い結合を有する共振器を製造することが可能となり、温度効果を補償する。
【０２０２】
より高い位相速度を有する剪断波を用いることによって、「従来の」表面モードよりも顕著に高い動作周波数での応用を有することが可能となる。
【符号の説明】
【０２０３】
２  圧電トランスデューサ
４  基板のブロック
６  圧電強誘電変換プレート
８  第１の面
１０  第２の面
１２  第１の金属電極
１４  第２の金属電極
１６  平面
１７、１８  強誘電区画
３２  圧電トランスデューサ
３６  変換プレート
３８  狭窄領域
４２  第１の電極
４４  第２の電極
５２  圧電トランスデューサ
５４  第１の電極
５６  第２の電極
５８、６０  突出部
６２  圧電トランスデューサ
６４  基板のブロック
６６  圧電変換プレート
６８  接続要素
７２  トランスデューサ
７４  基板
７６  変換プレート
７８  音響絶縁要素
１０２  トランスデューサを製造する方法
１０４、１０６、１０８、１１０、１１２、１１４、１１６  段階
２０２、２１２  中間状態
２０４  樹脂Ｓ１８２８の層
２０６  未処理のニオブ酸リチウムウェハ
２１４  基板のブロック
２１６  プレート
２１８、２２０  谷
２２２、２２４  端部バー
２２６  樹脂層
２２８  プレートの上面
２３０、２３２  バーの上面
２３４、２３６  凹部
２４２  チップ
２４４、２４６  電極
２５２  チップ
２５４、２５６、２５８  トランスデューサ
２６４、２６６、２６８  変換プレート
２７０  電極
２７２  共通基板の底面
３０２  製造する方法
３０４、３０６、３０８、３１０、３１２、３１４、３１６、３１８、３２０  段階
３２２、３３２、３６２  中間状態
３２４  第１のニオブ酸リチウムウェハ
３２６  ブラッグミラーを形成する層
３２８  第２のニオブ酸リチウムウェハ
３３０  樹脂層
３３６  変換プレート
３３８、３４０  谷
３４２、３４４  端部バー
３４６  樹脂層
３４８  プレートの上面
３５０、３５２  バーの上面
３５４、３５６  凹部
３６４、３６６  電極
４０２  製造する方法
４０４、４０６、４０８  段階
【図１】
0006025850.tif 000002
【図２】
0006025850.tif 000003
【図３】
0006025850.tif 000004
【図４】
0006025850.tif 000005
【図５】
0006025850.tif 000006
【図６】
0006025850.tif 000007
【図７】
0006025850.tif 000008
【図８】
0006025850.tif 000009
【図９】
0006025850.tif 000010
【図１０】
0006025850.tif 000011
【図１１】
0006025850.tif 000012
【図１２】
0006025850.tif 000013
【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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