(57)【要約】  本発明は、上面および下面を有する基板と、基板の上面に接触する少なくとも1つの弾性波とを含んだ、フィルタ装置に関するものである。この基板の下面は、弾性波フィルタへの弾性波の反射を低減するために、粗くなっている。基板の下面を粗くすることにより得られた効果とは、弾性波フィルタによって生じて基板の下面に届く弾性波が、基本的には、粗くなった下面において拡散されることである。これによって、弾性波装置へ実際に反射される弾性波は、低減する。つまり、弾性波フィルタの性能特性が向上する。
2005509348.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
（ａ）上面（１２）および下面（１４）を有する基板（１０）と、
（ｂ）上記基板（１０）の上面（１２）に接触する少なくとも１つの弾性波フィルタ（２０）とを含み、
上記基板（１０）の下面（１４）が、弾性波の弾性波フィルタ（２０）への反射を低減させるために粗くなっている、フィルタ装置。
【請求項２】
粗くした基板の下面における突出部と窪みとの平均高度差が、０．２λよりも大きく、好ましくは０．５λよりも大きい、請求項１に記載のフィルタ装置。
【請求項３】
上記粗くした基板の下面における突出部と窪みとの平均横方向距離が、３λよりも小さく、好ましくは２λよりも小さい、請求項１または２に記載のフィルタ装置。
【請求項４】
上記弾性波フィルタが、少なくとも１つの弾性バルク波共振器を含んだ弾性バルク波（ＢＡＷ）フィルタである、請求項１〜３のいずれか１項に記載のフィルタ装置。
【請求項５】
上記弾性波フィルタが、少なくとも１つの積層型結晶フィルタ（ＳＣＦ）を含んだ弾性バルク波（ＢＡＷ）フィルタである、請求項１〜４のいずれか１項に記載のフィルタ装置。
【請求項６】
上記弾性波フィルタは、少なくとも１つの音響ミラーをさらに含んでいる、請求項１〜５のいずれか１項に記載のフィルタ装置。
【請求項７】
上記音響ミラーは、弾性バルク波共振器または積層型結晶フィルタと、基板の上面（１２）との間に配置されている、請求項６に記載のフィルタ装置。
【請求項８】
上記音響ミラーは、ミラー層を２組のみ含んでおり、この各組のミラー層が、高い音響インピーダンスを有する材料からなる層と、低い音響インピーダンスを有する材料からなる層とを含んでおり、双方の組のミラー層は、高い音響インピーダンスを有する材料からなる２つの層が、低い音響インピーダンスを有する材料からなる１つの層によって隔てられて配置されている、請求項６または７に記載のフィルタ装置。
【請求項９】
上記基板がシリコン基板である、請求項１〜８のいずれか１項に記載のフィルタ装置。
【請求項１０】
フィルタ装置の製造方法であって、
（ａ）上記上面（１２）および下面（１４）を有する基板（１０）を準備するステップと、
（ｂ）上記基板（１０）の上面（１２）に弾性波フィルタ装置を少なくとも１つ形成するステップと、
（ｃ）上記弾性波フィルタ（２０）への弾性波の反射が低減するように、基板（１０）の下面（１４）を粗くするステップとを含んだ、製造方法。
【請求項１１】
上記した基板（１０）の下面（１４）を粗くするステップ（ｃ）を、基板を薄くすると同時に実施する、請求項１０に記載の方法。
【請求項１２】
上記の下面（１４）を粗くするステップは、機械を用いて実施される、請求項１０または１１に記載の方法。
【請求項１３】
上記の下面を粗くするステップは、研磨によって実施される、請求項１０〜１２のいずれか１項に記載の方法。
【請求項１４】
上記の下面（１４）を粗くするステップは、エッチング、好ましくはウェットエッチングによって実施される、請求項１０または１１に記載の方法。
【請求項１５】
上記弾性波フィルタは、少なくとも１つの弾性バルク波共振器を含んだ弾性バルク波（ＢＡＷ）フィルタである、請求項１０〜１４のいずれか１項に記載の方法。
【請求項１６】
上記弾性波フィルタ（２０）は、少なくとも１つの積層型結晶フィルタ（ＳＣＦ）を含んだ弾性バルク波（ＢＡＷ）フィルタである、請求項１０〜１５のいずれか１項に記載の方法。
【請求項１７】
上記ステップ（ｂ）では、基板（１０）の上面（１２）と、弾性波フィルタにおける弾性バルク波共振器または積層型結晶フィルタ（ＳＣＦ）との間に配置される音響ミラーを形成する、請求項１０〜１６のいずれか１項に記載の方法。
【請求項１８】
上記基板（１０）がシリコン基板である、請求項１０〜１７のいずれか１項に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【発明の詳細な説明】
【０００１】
本発明は、フィルタ装置に関するものである。また、本発明は、特に、弾性波（音波）（acoustic wave）フィルタ装置、例えば弾性表面波（ＳＡＷ）フィルタ装置、および／または、弾性バルク波（Bulk Acoustic Wave）（ＢＡＷ）フィルタ装置に関するものである。
【０００２】
無線通信装置に小型で高性能なフィルタを使う必要があることにより、弾性表面波（ＳＡＷ）フィルタが広範に用いられるようになった。この弾性表面波（ＳＡＷ）フィルタに加えて、弾性バルク波（ＢＡＷ）フィルタも用いることができる。この弾性バルク波（ＢＡＷ）フィルタには、通常、弾性バルク波（ＢＡＷ）共振器がいくつか含まれている。弾性バルク波（ＢＡＷ）フィルタでは、弾性波は、フィルタの層表面に対して垂直方向に伝播する。一方、弾性表面波（ＳＡＷ）フィルタにおいて伝播する弾性波は、フィルタの層表面に対して平行方向に伝播する。
【０００３】
また、弾性バルク波（ＢＡＷ）共振器装置を少なくとも１つ含んだモノリシックフィルタの製造が、知られている。この共振器装置は、「薄膜弾性バルク波共振器（Thin Film Bulk Acoustic Wave Resonators）（ＦＢＡＲｓ）」として、従来から知られている。例えば、弾性バルク波（ＢＡＷ）共振器は、通常、２つの電極と、それらの間に堆積された１つの圧電層とを含んでいる。また、１つまたはそれ以上の弾性絶縁層（acoustic isolation layers）を、圧電層と各装置の基板との間で使用してもよい。
【０００４】
また、様々な既知のタイプの弾性バルク波（ＢＡＷ）共振器を含んだ弾性バルク波（ＢＡＷ）フィルタを、製造できる。これらの既知のタイプの弾性バルク波（ＢＡＷ）共振器は、３つの基本部分によって構成されている。これらのうちの第１部分は、弾性波の発生に用いられる。この部分は、弾性に富んだ（acoustically-active）圧電層を含んでいる。この層は、例えば、酸化亜鉛（ＺｎＯ）、窒化アルミニウム（ＡｌＮ）、硫化亜鉛（ＺｎＳ）、または、他の適切な、薄膜を製造できる圧電材料を含んでいてもよい。これらのうちの第２の部分には、電極が備えられており、この電極は圧電層の反対側に形成される。弾性バルク波（ＢＡＷ）共振器の第３部分は、圧電層によって生じた振動から基板を弾性によって（acoustically）分離するためのメカニズムを含んでいる。弾性バルク波（ＢＡＷ）共振器は、通常、シリコン、ガリウムヒ素、または、薄膜技術(例えば、スパッタリング、化学気相反応法、等)を用いるガラス基板の上に、形成される。弾性バルク波（ＢＡＷ）共振器は、直列共振および並列共振を示し、この共振は、例えば結晶共振器の共振と類似している。弾性バルク波（ＢＡＷ）共振器の共振周波数の範囲は、通常、装置の層厚によって異なるが、約０．５ＧＨから５ＧＨｚまでである。
【０００５】
図１に、共振器を基板から弾性によって分離するために音響ミラー（acoustic mirror）を用いる弾性バルク波（ＢＡＷ）共振器の１例を示す。弾性バルク波（ＢＡＷ）共振器２０は、上面１２および下面（底面）１４を有する基板１０を含んでいる。音響ミラー３１は、基板の上面１２を覆っている。また、共振器は、さらに、第１電極２１と第２電極２３との間に位置する圧電層２２と、保護層１６とを含んでいる。圧電層２２は、例えば、酸化亜鉛（ＺｎＯ）または窒化アルミニウム（ＡｌＮ）のような薄膜として形成できる圧電材料を含んでいる。
【０００６】
図１に例示的に示したように、音響ミラー３１は、３層（つまり、上層３１ａ、中間層３１ｂ、および、下層３１ｃ）を含んでいる。各層３１ａ、３１ｂ、および、３１ｃの厚さは、例えば、共振器の共振周波数の波長の４分の１にほぼ相当する。上層３１ａおよび下層３１ｃは、例えば酸化シリコン（ＳｉＯ２）、ポリシリコン、アルミニウム（Ａｌ）、または、重合体のように、低い音響インピーダンスを有する材料から形成されている。さらに、中間層３１ｂは、例えば金（Ａｕ）、水鉛（Ｍｏ）、または、タングステン（Ｗ）のような、高音響インピーダンスを有する材料から形成されている。これら連続した層の音響インピーダンスの比率は、基板のインピーダンスをより低い値に変更できる程十分に、大きい。その結果、基板１０は、様々な高い音響インピーダンス材料または低い音響インピーダンス材料（例えば、Ｓｉ、ＳｉＯ２、ＧａＡｓ、ガラス、または、セラミック材料）を含んでいてもよい。また、音響ミラーの層の数を、各フィルタ装置に必要とされる弾性絶縁（acoustic isolation）の程度に応じて大幅に変えることができる。通常、３層から９層を使用する。また、層の数は奇数であっても偶数であってもよい。
【０００７】
図２に、基板１０上の積層型結晶フィルタ（Stacked-Crystal-Filter）（ＳＣＦ）を含んだＢＡＷ装置の例を示す。積層型結晶フィルタ（ＳＣＦ）５０は、下部電極２１、中間電極２３、および、上部電極２５を含んでいる。下部電極と中間電極との間に位置しているのが、第１圧電層２２である。中間電極と上部電極との間に位置しているのが、第２圧電層２４である。圧電層２２は、例えば酸化亜鉛（ＺｎＯ）または窒化アルミニウム（ＡｌＮ）のような、薄膜を形成できる圧電材料を含んでいる。第２圧電層２４は、第１圧電層２２と同様の材料を含んでいてもよい。中間電極２３は、通常、外側電極（ground electrode）に用いられる。上部電極２５は、下部電極２１および中間電極２３と同様の材料（例えばＡｌ）を含んでいてもよい。
【０００８】
図２に示したしっかりと備え付けられた（solidly-mounted）積層型結晶フィルタ５０は、圧電層２２・２４によって生じた振動を基板１０から弾性によって（acoustically）分離する音響ミラー３１を含んでいる。また、図２に示したこの音響ミラー３１も、３つの層（すなわち上部層３１ａ、中間層３１ｂ、および、下部層３１ｃ）を含んでいる。これらの層３１ａ、３１ｂ、および、３１ｃの厚さは、それぞれ、例えば共振器の共振周波数の波長の４分の１にほぼ等しい。上部層３１ａおよび下部層３１ｃは、例えば酸化シリコン（ＳｉＯ２）、ポリシリコン、アルミニウム（Ａｌ）、または、重合体のような、低い音響インピーダンスを有する材料から形成されている。さらに、中間層３１ｂは、例えば金(Ａｕ)、モリブデン(Ｍｏ)、または、タングステン（Ｗ）のような高い音響インピーダンスを有する材料から形成されている。留意すべきは、装置５０に所望の周波数応答特性を付与できるように装置５０をチューニングするために、薄膜または波長調整層（tuning layer）（図示せず）が必要なのであれば、この層を装置５０の音響ミラー３１と電極２１との間に供給してもよい、ということである。
【０００９】
しっかりと備え付けられた弾性バルク装置が有する問題は、音響ミラーによる共振器の弾性絶縁が完全ではないということ、したがって弾性エネルギー（the acoustic energy）の一部が基板に漏れ、基板の下面から共振器まで反射されてしまうという点にある。この現象は、フィルタ通過帯域に影響を与えて波紋（ripples）を発生させ、この装置の性能を悪化させてしまう。また、基板の厚さに対応している周波数に関して言えば、基板は、共振器に対して負の効果が増す弾性の空洞（acoustic cavity）を形成している場合さえある。
【００１０】
これらの劣化作用を低減するために、当該の弾性波に対して高い吸収力を有する基板材料を使うことが提案されてきた。したがって、波が基板の下面に達する前に、基板に漏れた弾性波の大部分のエネルギーは、吸収される。これに適した材料が、たとえばガラスである。この解決策に関する問題は、ガラス基板が標準のＣＭＯＳ製造プロセスとの互換性を有していないことにある。
【００１１】
その代わりに、ミラー層の数を増やすこと、または、弾性エネルギーの基板への漏れを低減させるためにタングステンによって形成された非常に厚い音響ミラーを使うことが、提案されてきた。しかしながら、これらの２つの解決策には、そのような装置の製造にかなりの追加費用が必要である。
【００１２】
この問題を回避するための別のアプローチは、フィルタ装置にブリッジタイプのＢＡＷ共振器を使うことである。このような共振器には、それを弾性的に（acoustically）絶縁するために、空隙が共振器の下で用いられる。しかしながら、そのようなブリッジタイプのＢＡＷ共振器の製造コストは、共振器用に音響ミラーを使用するよりもかなり高い。さらに、ブリッジタイプの共振器を使用した場合、このようなフィルタ装置の包装（packaging）を適切に行うことがさらに困難になる。
【００１３】
したがって、基板中の弾性エネルギーの反射に起因する劣化作用を低減する弾性波フィルタ装置が、必要である。特に、標準のＣＭＯＳ製造プロセスに容易に組み込むことのできる、コスト効率の良い解決策が、必要である。
【００１４】
前述の問題および他の問題を、独立請求項１に明記したようなフィルタ装置、および、独立請求項９に記載したフィルタ装置の製造方法によって、解決する。本発明のさらに有効な特徴、側面、および、詳細は、従属請求項、詳細な説明、及び、添付図面から明らかである。また、請求項は、一般的な言葉で本発明を定義する初めの限定のないアプローチとして理解されることを意図している。
【００１５】
本発明は、以下を含むフィルタ装置を提示する。
（ａ）上面および下面を有する基板
（ｂ）基板の上面に接触する少なくとも１つの弾性波フィルタ
このとき、基板の下面は、弾性波の弾性波フィルタへの反射を低減させるために、粗くなっている。
【００１６】
基板の下面を粗くすることにより得られた効果とは、弾性波フィルタによって生じて基板の下面に届く弾性波が、基本的には、粗くなった下面において拡散されることである。したがって、弾性波装置へ実際に反射される弾性波の部分は、減少する。つまり（in turn）、弾性波フィルタの性能特性が向上する。こうして、この弾性波フィルタは、ブリッジタイプのフィルタの性能レベルと類似した性能レベルに達することができるにもかかわらず（but）、製造の複雑さに関するブリッジタイプのフィルタの欠点を回避することもできる。
【００１７】
また、基板を、マイクロチップ技術、特にＣＭＯＳ技術において、基板として通常用いられる全ての材料から形成できる。本発明の好ましい実施形態では、この基板はシリコン基板である。この利点は、シリコン基板が標準のＣＭＯＳ技術と完全に互換性があるという点にある。本文脈において使われているように、基板の上面とは、弾性波フィルタが上に形成される基板の表面のことである。弾性波装置を、基板の上面に接するように形成できるか、または、弾性波装置と基板との間に配置できる例えば波長調整層のような付加的な層の上に接するように形成できる。双方の選択肢では、弾性波装置は、本発明の文脈において、基板の上面に「接している」と見なされる。
【００１８】
本発明の好ましい実施形態では、粗くした基板の下面における突出部と窪みとの平均高度差は、０．２λよりも大きく、好ましくは０．５λよりも大きい。ここで、λは、弾性波フィルタによって生じる弾性波の波長である。さらに、粗くした基板の下面における突出部と窪みとの平均横方向（lateral）距離が、３λよりも小さく、好ましくは２λよりも小さくなっている。
【００１９】
本発明の他の好ましい実施形態では、弾性波フィルタは、少なくとも１つの弾性バルク波共振器を含んだ弾性バルク波（ＢＡＷ）フィルタである。本発明のさらにもう１つの好ましい実施形態では、弾性波フィルタは、少なくとも１つの積層型結晶フィルタ（ＳＣＦ）を含んだ弾性バルク波（ＢＡＷ）フィルタである。これらのタイプの弾性波フィルタは、この出願の図１および図２に関してすでに論じたように、基板上にこれらのフィルタを形成するためのプロセスと同様に、技術的によく知られている。
【００２０】
本発明のさらに好ましい実施形態では、弾性波フィルタ装置は、さらに、少なくとも１つの音響ミラーを有しており、この音響ミラーは、弾性波フィルタと基板の上面との間に配置されることが好ましい。本発明の特に好ましい実施形態では、この音響ミラーは、ミラー層を２組のみ含んでおり、この各組のミラー層は、高い音響インピーダンスを有する材料からなる層と、低い音響インピーダンスを有する材料からなる層とを含んでいる。そして、双方の組のミラー層は、高い音響インピーダンスを有する材料からなる２つの層が、低い音響インピーダンスを有する材料からなる１つの層によって隔てられているように、互いに配置されている。
【００２１】
本発明に基づくフィルタ装置によって、弾性波フィルタから基板を弾性によって（acoustically）絶縁するために必要なミラー層の数を、十分に低減できる。音響ミラーを完全に省略することすら可能である。使われるミラー層の数を低減することにより、フィルタ装置のコストを削減し、さらに、音響ミラーを、基板中の反射の低減以外の他のパラメータ（例えば温度の変化（temperature behavior））に関して最適化できる。
【００２２】
本発明のさらなる側面では、フィルタ装置の製造方法を提示する。この方法は、（ａ）上面および下面を有する基板を準備するステップ、（ｂ）基板の上面に弾性波フィルタ装置を少なくとも１つ形成するステップ、（ｃ）弾性波フィルタへの弾性波の反射が低減するように、基板の下面を粗くするステップ、を含んでいる。
【００２３】
ステップ（ａ）、（ｂ）、および、（ｃ）が、この順序で行われることが好ましいが、粗くするステップ（ｃ）を、形成するステップ（ｂ）の前に行うことも可能である。さらに、粗くするステップ（ｃ）を、基板を薄くすると同時に実施することが好ましい。この場合、他のステップ、特に付加的なエッチングステップは、必要ではなくなる。この場合もやはり、コスト効率は、非常に良くなる。
【００２４】
本発明の方法のさらに好ましい実施形態では、機械を用いて、最も好ましくは研摩することによって粗くすることができる。また、粗くするステップは、プレートサンダ（plate sander）のような従来の研摩装置を用いて実施することができる。その上、特に適切な化学機械研磨プロセスを使用できる。また、粗さの程度は、粗くするステップの間に適切なと粒（abrasive grains）を用いて制御できる。
【００２５】
本発明の方法のさらに好ましい実施形態では、粗くするステップは、エッチングによって、好ましくはウェットエッチング（例えばＨＮＯ３またはＨＦ）によって達成される。しかし、基板の下面を必要な表面の粗さにできる他の全ての方法を用いても、適切に行うことができる。
【００２６】
本発明の方法の他の好ましい実施形態では、弾性波フィルタは、少なくとも１つの弾性バルク波共振器を含んだ弾性バルク波（ＢＡＷ）フィルタである。本発明の方法のさらにもう１つの好ましい実施形態では、弾性波フィルタは、少なくとも１つの積層型結晶フィルタ（ＳＣＦ）を含んだ弾性バルク波（ＢＡＷ）フィルタである。これらのタイプの弾性波フィルタは、既に論じたように、基板上にこれらのフィルタを形成するためのプロセスと同様に、技術的によく知られている。
【００２７】
本発明の方法のさらにもう１つの好ましい実施形態では、上記ステップ（ｂ）において、基板の上面と、弾性波フィルタにおける共振器または積層型結晶フィルタ（ＳＣＦ）との間に配置される音響ミラーを形成する。この音響ミラーは、本発明にかかるフィルタ装置に関して既に示したように、ミラー層から形成されることが好ましい。
【００２８】
本発明の方法のさらなる実施形態では、基板は、シリコンウェハのようなシリコン基板である。
【００２９】
既にいくつか示した本発明の側面、および、他のさらに詳細な本発明の側面を、以下にいくつか記載し、図面に部分的に示す。図１は、音響ミラーを含んだ代表的な弾性バルク波（ＢＡＷ）共振器の断面を概略的に示す図である。図２は、しっかりと備え付けられた、音響ミラーを含んだ代表的な積層型結晶フィルタ（ＳＣＦ）の断面を概略的に示す図である。図３は、本発明の第１実施形態にかかるフィルタ装置を示す図である。図４ａおよび図４ｂは、（ａ）従来のフィルタ装置と、（ｂ）本発明のフィルタ装置とにおける、基板の下面での弾性波反射を比較した図である。図５は、基板の下面を粗くしなかった３．５ステップはしご型フィルタ装置（3.5-step ladder-type filter device）の伝送（the transmission）を示すグラフである。図６は、図５のグラフの通過帯域部分を示す拡大図である。図７は、図５のグラフ（that）に相当する、フィルタ装置の伝送のグラフの通過帯域部分を示す拡大図であるが、本発明に基づいてフィルタ装置の基板の下面を粗くした場合の図である。図８は、従来のフィルタ装置のインピーダンスの振幅（ｚａｍ）および位相（ｚｐｈ）を、周波数の関数（function）として示すグラフである。図９は、図８のグラフに相当する、フィルタ装置のインピーダンスの振幅（ｚａｍ）および位相（ｚｐｈ）を示すグラフであるが、このフィルタ装置では、その基板の下面が本発明にしたがって粗くなっている。
【００３０】
図３に、本発明の第１実施形態にかかるフィルタ装置に用いられる弾性波フィルタに含まれる共振器を示す。
【００３１】
図３に示した共振器は、弾性バルク波共振器であり、この出願の図１に記載したものと基本的に一致する。図３の参照符号は、図１の参照符号に付した部材と対応している。
【００３２】
図１に開示した弾性バルク共振器に対して、図３の共振器は、弾性波フィルタへの弾性波の反射が低減するように基板の下面（１４）を粗くした基板（１０）を含んでいる。それによって、粗くした基板の下面における突出部と窪みとの平均高度差は、０．２λよりも大きくなっている。そして、この平均高度差は、０．５λよりも大きいことが好ましい。通常使用する場合（in typical applications）、突出部と窪みとの平均高度差は、２μｍよりも大きく、好ましくは３μｍよりも大きく、最も好ましくは５μｍよりも大きい。さらに、粗くした基板の下面における突出部と窪みとの平均横方向距離は、３λよりも小さくなっている。そして、この平均横方向距離は、２λよりも小さいことが好ましい。
【００３３】
さらに、図３に基づいた好ましい実施形態では、音響ミラーは、２組のミラー層を含んでいる。この各組は、低い音響インピーダンスを有する材料からなる層（３１ａ,３１ｃ）と、高い音響インピーダンスを有する材料からなる層（３１ｂ,３１ｄ）とを含んでいる。基板での弾性波反射を最小化（minimization）すること以外の特性に関してミラー積層（mirror stack）を最適化するために、本発明に基づいたフィルタ装置の音響ミラー中の層の数を変えることもできる。このような特性は、例えば温度の変化であってもよい。
【００３４】
本発明にかかる弾性波フィルタは、主として、同じ音響ミラーを備えた従来技術の弾性波フィルタと一致しているが、基板の下面が粗くなっているという特徴において異なっている。この本発明に基づいた弾性波フィルタでは、従来技術の弾性波フィルタと比べて基板中の弾性波反射が少ないことが分かる。
【００３５】
さらに、この効果を、図４ａおよび図４ｂを参照しながら説明する。図４ａおよび図４ｂは、従来技術のフィルタ装置（図ａ）および本発明のフィルタ装置（図ｂ）における基板（１０）の下面（１４）での弾性波反射の比較を示す図である。図４ａでは、基板（１０）は、上面（１２）および粗くなっていない下面（１４）を有している。弾性波フィルタ（４０）から基板（１０）に漏れる弾性波は、下面（１４）に伝播し（propagate）、滑らかな下面（１４）において、弾性波フィルタ（４０）の方へコヒーレントに（coherently）反射される。このことを、図４ａの２つの矢印によって示す。弾性波は弾性波フィルタ（４０）の方へ反射された後、共振器の通過帯域（結果としてフィルタの性能を悪化させるフィルタの通過帯域）において、波紋を発生させる（ripples）。
【００３６】
到来波に対する反射波の干渉性（coherence）のゆえに、ある波長において、反射波が共振器に結合する（coupling）ので、基板は、劣化作用をさらに増幅する弾性の空洞を形成する。これに対して、図４ｂに示した本発明のフィルタ装置では、基板（１０）下面は粗くなっている。弾性波フィルタ（４０）から漏れて下面（１４）に達した弾性波は、粗面において四方に拡散される。したがって、弾性波装置に実際に反射する弾性波は、低減される。それゆえに、弾性波フィルタへの弾性波の反射によって引き起こされたマイナスの効果は、本発明に基づいたフィルタ装置によって回避される。
【００３７】
図５〜図９に、フィルタ装置の基板が本発明にしたがって粗くなったフィルタ装置と、基板の下面を粗くしていないフィルタ装置とに関する異なる測定結果の比較を示す。これらの測定は、９００ＭＨｚ共振器において行われる。本発明にかかるフィルタ装置では、基板の下面を、木工品に通常使われる従来のプレートサンダを用いて粗くした。
【００３８】
図５には、３．５ステップはしご型フィルタ装置の伝送を周波数の関数として示す。この測定は、フィルタ装置の拡散マトリックスのＳ２１成分（S21-component）を測定する適切な方法を用いて実行された。フィルタ装置の拡散マトリックスの定義は、当業者に知られており、例えば、Zinke, Brunswig『高周波数技術（Hochfrequenztechnik）１』（第６版、Springer出版社、１８２−１８５ページ）に開示されている。この開示を参照によってここに含める。
【００３９】
図５のフィルタ装置では、フィルタ装置の基板の下面は、伝送（the transmission）を測定するに先立って、粗くされていなかった。図６に示した、図５の伝送測定の通過帯域部分の拡大図によると、伝送は、約９２０〜９６５ＭＨｚの周波数範囲において多数の波紋を発生させる（ripples）。これらの影響は、フィルタの性能を悪化させるものである。
【００４０】
これに対して、図７に示したように、本発明にしたがって基板の下面を粗くしたフィルタ装置における伝送では、このような波紋が通過帯域部分において存在しないことを示し、それゆえ、基板の下面を粗くしていないフィルタ装置と比較して、フィルタ装置の性能が改善されていることを示している。
【００４１】
同様に、本発明にかかるフィルタ装置によって達成されたこのプラスの効果は、図８および図９からも明らかである。図８および図９では、拡散マトリックスのＳ１１成分の振幅および位相は、周波数の機能として測定される。この測定は、上記フィルタ装置の拡散マトリックスのＳ１１成分の適切な測定方法を用いて行われた。
【００４２】
図８は、基板の下面を粗くしていないフィルタ装置に関するものである。他方、図９は、本発明にしたがって基板の下面を粗くしたフィルタ装置に関するものである。
【００４３】
フィルタ装置の基板の下面を粗くしなかったフィルタ装置（図８）と、本発明にかかるフィルタ装置（図９）とのインピーダンスの振幅（ｚａｍ）および位相（ｚｐｈ）の比較から分かるように、本発明に基づいたフィルタ装置のＳ１１成分は、振幅（ｚａｍ）および位相（ｚｐｈ）の両方において実質的な波紋を発生していない。これに対して、粗くしなかったフィルタ装置の性能は、特に９３５ＭＨｚ〜９５０ＭＨｚの範囲における、Ｓ１１成分の振幅（ｚａｍ）および位相（ｚｐｈ）の両方における波紋によって性能が悪化することを示している。
【図面の簡単な説明】
【００４４】
【図１】音響ミラーを含んだ代表的な弾性バルク波（ＢＡＷ）共振器の断面を概略的に示す図である。
【図２】しっかりと備え付けられた、音響ミラーを含んだ代表的な積層型結晶フィルタ（ＳＣＦ）の断面を概略的に示す図である。
【図３】本発明の第１実施形態にかかるフィルタ装置を示す図である。
【図４Ａ】従来のフィルタ装置における、基板の下面での弾性波反射を示す図である。
【図４Ｂ】本発明のフィルタ装置における、基板の下面での弾性波反射を示す図である。
【図５】基板の下面を粗くしなかった３．５ステップはしご型フィルタ装置の伝送を示すグラフである。
【図６】図５のグラフの通過帯域部分を拡大して示す図である。
【図７】フィルタ装置の伝送のグラフの通過帯域部分を拡大して示す図である。この図は、図５のグラフに対応するグラフであるが、本発明に基づいてフィルタ装置の基板の下面を粗くした場合の図である。
【図８】従来のフィルタ装置のインピーダンスの振幅（ｚａｍ）および位相（ｚｐｈ）を、周波数の関数として示すグラフである。
【図９】フィルタ装置のインピーダンスの振幅（ｚａｍ）および位相（ｚｐｈ）を示すグラフである。この図は、図８のグラフに対応するものであるが、この図におけるフィルタ装置は、その基板の下面が本発明にしたがって粗くなっている。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４Ａ】
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【図４Ｂ】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【手続補正書】
【提出日】平成16年1月22日(2004.1.22)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
（ａ）上面（１２）および下面（１４）を有する基板（１０）と、
（ｂ）共振周波数が０．５〜５ＧＨｚである少なくとも１つの弾性バルク波共振器を含んだ、少なくとも１つの弾性バルク波（ＢＡＷ）フィルタ（２０）とを含み、
上記弾性バルク波（ＢＡＷ）フィルタ（２０）は、基板（１０）の上面（１２）に接触しており、
上記基板（１０）の下面（１４）が、弾性波の弾性波フィルタ（２０）への反射を低減させるために粗くなっている、フィルタ装置。
【請求項２】
粗くした基板の下面における突出部と窪みとの平均高度差が、０．２λよりも大きく、好ましくは０．５λよりも大きい、請求項１に記載のフィルタ装置。
【請求項３】
上記粗くした基板の下面における突出部と窪みとの平均横方向距離が、３λよりも小さく、好ましくは２λよりも小さい、請求項１または２に記載のフィルタ装置。
【請求項４】
上記弾性波フィルタが、少なくとも１つの積層型結晶フィルタ（ＳＣＦ）を含んだ弾性バルク波（ＢＡＷ）フィルタである、請求項１〜３のいずれか１項に記載のフィルタ装置。
【請求項５】
上記弾性波フィルタは、少なくとも１つの音響ミラーをさらに含んでいる、請求項１〜４のいずれか１項に記載のフィルタ装置。
【請求項６】
上記音響ミラーは、弾性バルク波共振器または積層型結晶フィルタと、基板の上面（１２）との間に配置されている、請求項５に記載のフィルタ装置。
【請求項７】
上記音響ミラーは、ミラー層を２組のみ含んでおり、この各組のミラー層が、高い音響インピーダンスを有する材料からなる層と、低い音響インピーダンスを有する材料からなる層とを含んでおり、双方の組のミラー層は、高い音響インピーダンスを有する材料からなる２つの層が、低い音響インピーダンスを有する材料からなる１つの層によって隔てられて配置されている、フィルタ装置。
【請求項８】
上記基板がシリコン基板である、請求項１〜７のいずれか１項に記載のフィルタ装置。
【請求項９】
フィルタ装置の製造方法であって、
（ａ）上記上面（１２）および下面（１４）を有する基板（１０）を準備するステップと、
（ｂ）上記基板（１０）の上面（１２）に、共振周波数が０．５〜５ＧＨｚの弾性バルク波共振器を少なくとも１つ含む弾性バルク波フィルタ（２０）を少なくとも１つ形成するステップと、
（ｃ）上記弾性バルク波フィルタ（２０）への弾性波の反射が低減するように、基板（１０）の下面（１４）を粗くするステップとを含んだ、製造方法。
【請求項１０】
上記した基板（１０）の下面（１４）を粗くするステップ（ｃ）を、基板を薄くすると同時に実施する、請求項９に記載の方法。
【請求項１１】
上記の下面（１４）を粗くするステップは、機械を用いて実施される、請求項９または１０に記載の方法。
【請求項１２】
上記の下面を粗くするステップは、研磨によって実施される、請求項９〜１１のいずれか１項に記載の方法。
【請求項１３】
上記の下面（１４）を粗くするステップは、エッチング、好ましくはウェットエッチングによって実施される、請求項９または１０に記載の方法。
【請求項１４】
上記弾性波フィルタは、少なくとも１つの積層型結晶フィルタ（ＳＣＦ）を含んだ弾性バルク波（ＢＡＷ）フィルタである、請求項９〜１３のいずれか１項に記載の方法。
【請求項１５】
上記ステップ（ｂ）では、基板（１０）の上面（１２）と、弾性波フィルタにおける弾性バルク波共振器または積層型結晶フィルタ（ＳＣＦ）との間に配置される音響ミラーを形成する、請求項９〜１４のいずれか１項に記載の方法。
【請求項１６】
上記基板（１０）がシリコン基板である、請求項９〜１５のいずれか１項に記載の方法。
【国際調査報告】
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