(57)【要約】      （修正有）【課題】導波型音響波共振装置及び該装置の製造方法の提供。【解決手段】少なく共２つのフィルタ（Ｆ１、・・・、ＦＮ）を含む導波型音響波共振装置で、各フィルタが少なく共２つの音響波共振器（Ｒ１１−Ｒ１２、・・・、ＲＮ１−ＲＮ２）を含み、各フィルタが、中心周波数（ｆ１、・・・、ｆＮ）を中心とする有用な周波数帯域（ＢＦ１、・・・、ＢＦＮ）によって特徴づけられ、各共振器が、周期（∧ｉｊ）の周期的構造を有する少なく共一組の相互噛合型上部電極と圧電材料の層とを含み、各共振器が結合係数及び共振周波数によって特徴づけられる、導波型音響波共振装置において、共振器の少なく共１つが差別化層（ＣＤｆｉ）を含んで、相互噛合型電極の周期と併せて前記共振器の結合係数変更を可能とし有用な帯域及び中心周波数が、決定された有用な帯域幅を有する様に構成される共振器の共振周波数及び結合係数によって決定される導波型音響波共振装置。【選択図】図４
2011015397.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくとも２つのフィルタ（Ｆ１、・・・、Ｆｉ、・・・、ＦＮ）を含む導波型音響波共振装置であって、各フィルタが少なくとも２つの音響波共振器（Ｒ１１−Ｒ１２、・・・、Ｒｉ１−Ｒｉ２、・・・、ＲＮ１−ＲＮ２）を含み、各フィルタが、中心周波数（ｆ１、・・・、ｆｉ、・・・、ｆＮ）を中心とする有用な周波数帯域（ＢＦ１、・・・、ＢＦｉ、・・・、ＢＦＮ）によって特徴づけられ、各共振器が、周期（∧ｉｊ）の周期的構造を有する少なくとも一組の相互噛合型上部電極と圧電材料の層とを含み、各共振器が、結合係数（ｋ２１、ｋ２２、・・・、ｋ２ｎ）および共振周波数（ｆｒ１、・・・、ｆｒ２、・・・、ｆｒＮ）によって特徴づけられる、導波型音響波共振装置において、
前記共振器の少なくとも１つが、差別化層（ＣＤｆｉ）を含んで、前記相互噛合型電極の周期と併せて前記共振器の結合係数を変更することを可能にし、有用な帯域および中心周波数が、決定された有用な帯域幅を有するように構成される前記共振器の共振周波数および結合係数によって決定されることを特徴とする、導波型音響波共振装置。
【請求項２】
前記共振器の前記差別化層（ＣＤｆｉ）がさらに、前記相互噛合型電極の周期と併せて前記共振周波数を変更することを可能にすることを特徴とする請求項１に記載の音響波共振装置。
【請求項３】
前記差別化層が前記共振器の表面に位置決めされていることを特徴とする、請求項１または２に記載の共振器を含む導波型音響波共振装置。
【請求項４】
前記差別化層が前記共振器と基板との間に位置決めされていることを特徴とする、請求項１または２に記載の共振器を含む導波型音響波共振装置。
【請求項５】
前記共振器が、ブラッグミラー機能を保証する共通の積層体の表面に作製されており、前記ブラッグミラーが基板の表面にあることを特徴とする、請求項４に記載の一組の共振器を含む導波型音響波共振装置。
【請求項６】
前記差別化層が、前記ブラッグミラーの前記積層体の構成要素層の１つに属していることを特徴とする、請求項５に記載の一組の共振器を含む導波型音響波共振装置。
【請求項７】
前記差別化層が多孔質要素を含み、その音響特性を変更することを可能にすることを特徴とする、請求項１〜６のいずれか一項に記載の一組の共振器を含む導波型音響波共振装置。
【請求項８】
前記差別化層がサブミクロンのパターンを有する構造を含んで、その音響特性を変更することを可能にすることを特徴とする、請求項１〜９のいずれか一項に記載の一組の共振器を含む導波型音響波共振装置。
【請求項９】
前記共振器の少なくとも一部分がいくつかの差別化層を含むことを特徴とする、請求項１〜８のいずれか一項に記載の一組の共振器を含む導波型音響波共振装置。
【請求項１０】
前記共振器がさらにいわゆる下部電極を含むことを特徴とする、請求項１〜９のいずれか一項に記載の一組の共振器を含む導波型音響波共振装置。
【請求項１１】
いわゆる下部電極が連続的な電極であることを特徴とする、請求項１０に記載の一組の共振器を含む導波型音響波共振装置。
【請求項１２】
前記下部電極が相互噛合型電極のくし歯であることを特徴とする、請求項１０に記載の一組の共振器を含む導波型音響波共振装置。
【請求項１３】
前記装置が、前記共振器に結合された膜構造を含んで、前記圧電材料に前記音響波を閉じ込めることができる間隙を形成することを可能にすることを特徴とする、請求項１〜１２のいずれか一項に記載の一組の共振器を含む導波型音響波共振装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明の分野は、特に、センサ、帯域通過フィルタなどの時間ベースフィルタや電気的フィルタに関する働きをする共振装置を製造する目的で、圧電薄層における音響波の伝播を利用する電気機械装置の分野である。
【背景技術】
【０００２】
そのような装置は、動作周波数が数百ＭＨｚ〜数ＧＨｚ程度であり、無線周波伝送回路（携帯電話、無線リンク、無線データ交換など）、信号処理回路またはセンサシステムにおいて使用されている。
【０００３】
一般的には、導波型共振器は、電界が印加されると変形する圧電材料の能力を利用する。交流電気信号の存在下で音響波は発生する。これらの音響波が構造（例えば、層）の一部に構造的に閉じ込められると、導波と呼ぶ。最も一般的な例は、固体／空気の界面において反射されて生じ、平板中を伝播してこの平板に閉じ込められる波に対応するラム波の例である。閉じ込めはまた、（光ファイバーへの光の閉じ込めと同様に）内部全反射のために所与の媒質に波が伝播できないことによってもたらされ得る。これはまた、音響ミラーを使用することによってももたらされ得る。逆圧電効果によって、弾性波の伝播に関連した応力が電極に電流を発生させ、これが電気的共振として現れる。
【０００４】
それゆえ、これらの共振器は圧電層の形態をとり、偏波に関わらず音響波を反射させそれゆえ圧電媒質にそれらを閉じ込めることが可能なブラッグ（Ｂｒａｇｇ）ミラーと呼ばれる積層体に、任意選択的に堆積される。ブラッグミラーに取り付けられたかまたは堆積された層構造によって、共振器を垂直方向において絶縁すること、および基板における音響放射による損失を回避することが可能となる。以下引用する特許出願または特許に記載されているように、電極を圧電層の表面、またはその両側のいずれかに位置決めして、活性物質において電界を励起させるようにする：Ａ．Ｋｈｅｌｉｆ、Ａ．ＣｈｏｕｊａａおよびＶ．Ｌａｕｄｅ、Ｄｉｓｐｏｓｉｔｉｆ  ａ  ｏｎｄｅｓ  ａｃｏｕｓｔｉｑｕｅｓ  ｈａｕｔｅ  ｆｒｅｑｕｅｎｃｅ［Ｈｉｇｈ−ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ  ａｃｏｕｓｔｉｃ  ｗａｖｅ  ｄｅｖｉｃｅ］（国際公開第２００６／０８７４９６Ａ１号パンフレット）、Ｒ．ＡｉｇｎｅｒおよびＪ．Ｅｌｌａ、Ｃｏｍｐｏｎｅｎｔ  ｆｏｒ  ｆｏｒｍｉｎｇ  ｖｅｒｔｉｃａｌｌｙ  ｓｔａｎｄｉｎｇ  ｗａｖｅｓ  ｏｆ  ａ  ｗａｖｅｌｅｎｇｔｈ（米国特許第６７３４６００Ｂ２号明細書）、Ｒ．Ｆ．Ｍｉｌｓｏｍ、Ｆ．Ｗ．Ｖａｎｈｅｌｍｏｎｔ、Ａ．Ｊａｎｓｍａｎ、Ｊ．ＲｕｉｇｒｏｋおよびＨ．Ｐ．Ｌｏｅｂｌ、Ｂｕｌｋ  ａｃｏｕｓｔｉｃ  ｗａｖｅ  ｒｅｓｏｎａｔｏｒ  ｄｅｖｉｃｅ（国際公開第２００６／１２６１６８Ａ１号パンフレット）。
【０００５】
上部電極は２つの相互噛合型くし歯Ｅｉ１の形状をしており、くし歯の周期∧は半波長と等しく、かつ圧電材料Ｐの平板表面に作製される。下部電極が存在する場合には、それらは、電気的な平面板Ｅ２に限定されるか、または同様に２つの相互噛合型くし歯Ｅｉ２の形態のいずれかとし得る。これらの様々な共振器構造をそれぞれ図１ａ〜図１ｃに示す。
【０００６】
圧電材料中に音響波を閉じ込めるために、基板Ｓの表面上に作製されたブラッグミラー構造ＭＲを使用した導波型共振器構造を図１ｄ〜図１ｆに示す。いずれの場合も、電極の周期が共振周波数を決定する。これは、これら２つの量が波の伝播速度によって結合されているためである：
【数１】
2011015397.tif 000003
式中、λは波長であり、Ｖは波の伝播速度であり、ｆは共振周波数である。
【０００７】
共振器の縁部におけるエネルギー漏れを回避するために、図２ａに示すような垂直な側面Ｆｖによって、波が伝播する圧電層を制限することは一般的な方法である。この側面を正確に堆積させることは、利用される振動モードに依存するが、また、振動の波腹に対応して、共振器の動作が可能な限り妨害されないようにする必要がある。このエッチングを、ブラッグミラーの層または実際には基板をエッチングすることによって、より深くに拡げることもできることに留意されたい。
【０００８】
図２ｂに示すように、圧電材料Ｐの基板Ｓの表面に作製された膜を含む装置の場合には、短絡した電極Ｅｉ１ｃで構成された反射アレーを使用して、圧電材料に音響波を閉じ込める機能を確実にする空隙Ｇａｉｒを形成することも可能であり、それによりブラッグミラー構造の省略が可能となる。
【０００９】
導波型共振器の電気的応答は、周波数に応じて電気インピーダンスの急激な変動として現れる。このタイプの構成要素の主な量は圧電結合係数である。この係数の測定は、以下の式：
【数２】
2011015397.tif 000004
（式中、ｆｒは共振周波数（共振器の最低インピーダンスに対応する）であり、ｆａは反共振周波数（共振器の最大インピーダンスに対応する）である）
によって得ることができる。
【００１０】
例えば帯域通過フィルタを作製するためには、一般的に少なくとも２つの共振器が必要である。帯域通過フィルタを、電気的な相互関連によってまたは共振器の音響結合によって公知の方法で得る。これらの相互関連または結合は、電気信号を特定の周波数範囲にわたってのみ構成要素の全体を通過させ、かつスペクトルの残りの部分を通過させないようにするためのものである。
【００１１】
同様に、一連のフィルタを作製することが可能である。そのような構成要素は、ほぼ同じ帯域幅を有するいくつかのフィルタを結び付けるが、それらの各々がより広域のスペクトルの一部を通過できるようにするために、どれも互いに対して帯域がシフトされる。周知の例は、各フィルタに対してテレビまたはラジオチャンネルのフィルタを可能にする一連のフィルタを設けることであろう。全てのフィルタが同じ帯域幅を示す必要があるために、様々な周波数であるが同程度の圧電結合係数を有する共振器を設ける必要がある。
【００１２】
それゆえ、ＴＥ１（厚み拡張部１）として示す厚み振動モードを用いる導波型共振器に基づいて、異なる周波数を有するフィルタを作製することは簡単である：幾何学的なパラメータ、特に励起電極の周期を修正するのに十分である。
【００１３】
例示的な積層体、すなわちブラッグミラーを構成する層Ｍｏ、ＳｉＯ２、ＳｉＮ、ＳｉＯＣ、ＳｉＮ、ＳｉＯＣの積層体を以下の表Ｔ１に要約する。圧電層は、不活性化層の機能を果たすＳｉＮで覆われたＡＩＮで作製されている。
【００１４】
【表１】
2011015397.tif 000005
【００１５】
例えば、２ＧＨｚ、１．９８ＧＨｚおよび１．９６ＧＨｚにおけるフィルタを、以下説明するような２つの共振器を結合させることによって作製し得る。
【００１６】
【表２】
2011015397.tif 000006
【００１７】
【表３】
2011015397.tif 000007
【００１８】
【表４】
2011015397.tif 000008
【００１９】
それでもなお、この場合、図３に示すように、それぞれフィルタＦ１０には１８ＭＨｚ〜２０００ＭＨｚ、フィルタＦ２０には２５ＭＨｚ〜１９８０ＭＨｚおよびフィルタＦ３０には４０ＭＨｚ〜１９６０ＭＨｚの異なる帯域幅を呈する一連の３つの導波フィルタが作製される。
【００２０】
本出願人は、所与の有用な帯域（この有用な帯域は、帯域通過フィルタの場合の通過帯域に対応する）において一定の伝送を確実にするために、第１のタイプの共振器の反共振周波数を第２のタイプの共振器の共振周波数によって、近似的に調整し、これが上述の圧電結合係数に対応し、それにより到達可能な帯域幅を直接定める必要があったという発見から始めた。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００２１】
それゆえ、本発明の目的は、導波型共振器に基づく一連のフィルタの各フィルタに対して、周波数に応じて結合係数の均一性を保証することにある。
【課題を解決するための手段】
【００２２】
本発明の原理は、構造固有の要素（電極のアーキテクチャ、装置において使用された技術的な積層体に属する層（以下差別化（ｄｉｆｆｅｒｅｎｔｉａｔｉｏｎ）層と称す）など）に関連した音響波の伝播特性に関する結合係数および共振周波数の依存関係を用いることにある。
【００２３】
伝播特性（伝播速度および／または質量）の変化が、実に著しく結合係数および共振周波数に影響を及ぼし、構造の、音響場が最も高い領域において変更が発生するときには、より顕著になる。
【００２４】
より正確には、本発明の原理は、結合係数の、技術的な積層体の層の１つ（以下差別化層と称す）の伝播特性との依存関係を用いることにある。この層の伝播特性（伝播速度および／または質量）の変化は、結合係数に著しく影響を及ぼし、従って、この層は構造の音響場が最も高い領域に配置される必要がある。
【００２５】
より正確には、本発明の主題は、少なくとも２つのフィルタを含む導波型音響波共振装置であって、各フィルタは少なくとも２つの音響波共振器を含み、各フィルタは、中心周波数を中心とする有用な周波数帯域によって特徴づけられ、各共振器は、ある周期の周期的構造を有する少なくとも一組の相互噛合型上部電極と圧電材料の層とを含み、各共振器は、結合係数および共振周波数によって特徴づけられる、導波型音響波共振装置において、共振器の少なくとも１つがいわゆる差別化層を含み、相互噛合型電極の周期と併せて前記共振器の結合係数を変更することを可能にし、有用な帯域および中心周波数は、決定された有用な帯域幅を有するように構成される共振器の共振周波数および結合係数によって決定されることを特徴とする、導波型音響波共振装置である。
【００２６】
本発明の変形例によれば、共振器の差別化層はさらに、相互噛合型電極の周期と併せて共振周波数を変更することを可能にする。
【００２７】
結合係数および共振周波数を独立して調整し得ることが好都合である。
【００２８】
本発明の変形例によれば、共振器の差別化層はさらに、相互噛合型電極の周期と併せて共振周波数を変更することを可能にする。
【００２９】
本発明の変形例によれば、差別化層を共振器の表面に位置決めする。
【００３０】
本発明の変形例によれば、差別化層を共振器と基板との間に位置決めする。
【００３１】
本発明の変形例によれば、共振器を、ブラッグミラー機能を保証する共通の積層体の表面に作製し、前記ブラッグミラーは基板の表面上にある。
【００３２】
本発明の変形例によれば、差別化層は、ブラッグミラーの積層体の構成要素層の１つに属する。
【００３３】
本発明の変形例によれば、差別化層は多孔質要素を含んで、その音響特性を変更することを可能にする。
【００３４】
音響特性を、特に層の密度、それらのパターンの寸法、それらの形状によって変更することが好都合である。
【００３５】
本発明の変形例によれば、差別化層は、サブミクロンのパターンを有する構造を含んで、その密度を変更することを可能にする。
【００３６】
本発明の変形例によれば、共振器の少なくとも一部分はいくつかの差別化層を含む。
【００３７】
本発明の変形例によれば、共振器はさらにいわゆる下部電極を含む。
【００３８】
本発明の変形例によれば、いわゆる下部電極は連続的な電極である。
【００３９】
本発明の変形例によれば、下部電極は相互噛合型電極のくし歯である。
【００４０】
本発明の変形例によれば、装置は、共振器に結合された膜構造を含んで、圧電材料に音響波を閉じ込めることができる間隙を形成することを可能にする。
【００４１】
添付の図面による以下の非限定的な説明を読むことから本発明はより理解され、他の利点が明らかになる。
【図面の簡単な説明】
【００４２】
【図１ａ−１ｆ】公知の技術分野による、ブラッグミラーに作製された導波型音響波共振器の構造を示す。
【図２ａ−２ｂ】エネルギー漏れを制限することを可能にするラム波共振器の構造の例を示す。
【図３】表Ｔ１に記載の積層体に基づく導波型共振器構造を含む例示的な一連の３つのフィルタによって得られる性能を示す。
【図４】本発明の装置の第１の変形例を示す。
【図５】表Ｔ１に要約した導波成分に対する周波数の関数としての結合係数の変動を示す。
【図６】ブラッグミラーの上部層のいくつかの厚みに対する周波数の関数としての結合係数の変動を示す。
【図７】本発明の例示的な装置において、ブラッグミラーの上部層の厚みがそれぞれ５１０、３１０および２１０ｎｍの積層体で作製された１．９６、１．９８および２．００ＧＨｚにおけるフィルタの応答を示す。
【図８ａ−８ｄ】本発明の装置の第１の変形例を作製するためのステップを示す。
【図９ａ−９ｄ】本発明の第２の変形例を作製するためのステップを示す。
【図１０ａ−１０ｄ】本発明の第３の変形例を作製するためのステップを示す。
【図１１ａ−１１ｆ】本発明の第４の変形例を作製するためのステップを示す。
【図１２ａ−１２ｆ】本発明の第５の変形例を作製するためのステップを示す。
【図１３ａ−１３ｆ】本発明の第６の変形例を作製するためのステップを示す。
【発明を実施するための形態】
【００４３】
一般的な方法では、本発明の装置は、好都合には公知の方法で、基板の表面に、積層体で作製されたブラッグミラーを含むことができ、その表面には、ラム波タイプの音響波が伝播できる圧電材料が位置決めされている。
【００４４】
相互噛合型くし歯電極の形態に作製された上部電極を前記圧電材料の表面に位置決めして、電気的励起に基づいて、音響波の発生および伝播を可能にするようにするのが好都合である。それらは周期的パターンの間隔を有し、それを変更することにより、前記共振器の結合係数を調整することができる。
【００４５】
結合係数をさらに最適化させることから利益を得るために、本発明は、波の伝播特性をより大きく変更できるように、相互噛合型くし歯電極、ひいては電極の配列の間隔を、差別化層と呼ばれる層の導入と関連付けることに関する設計の規則を提案する。
【００４６】
本発明者らは、以下、ブラッグミラーの表面に作製された共振器の範囲内の本発明の装置について説明するが、本発明を、より一般的な方法で、ブラッグミラーを用いない装置、一般に、圧電材料内に音響波を絶縁することを可能にする空隙を含む膜構造に適用することも可能である。
【００４７】
簡潔にするために、残りの説明は、帯域通過フィルタを形成する共振器に基づいている。
【００４８】
図４に示すように、この構成においては、装置は一組の、例えば３つのフィルタＦ１、Ｆ２およびＦ３を含む。
【００４９】
各フィルタは、それぞれＲ１１およびＲ１２、Ｒ２１およびＲ２２、Ｒ３１およびＲ３２の２つの共振器を含み、それら共振器は、ブラッグミラー構造の表面に作製され、かつそれぞれ電極間隔Δ１１、Δ１２、Δ２１、Δ２２、Δ３１、Δ３２（図示せず）で相互噛合型くし歯電極を含む。
【００５０】
フィルタＦ１、Ｆ２およびＦ３の帯域幅Ｂ１、Ｂ２、Ｂ３は、反共振周波数のように同一のフィルタ内で各共振周波数が接近していると考えられる場合には約ｋ２の第一近似である。
【数３】
2011015397.tif 000009
【００５１】
図４に示す例によれば、装置はさらに、２つの差別化層ＣＤｆ２およびＣＤｆ３を含み、それら差別化層を、一般にブラッグミラーの上部層の位置レベルに配置された要素とし得る。
【００５２】
実際に、どのように厚さを変更しても、ブラッグミラーに入りかつそこから出る波の音響経路の変化に起因してこのミラーの反射係数の位相の変動を生じる。この変動は、共振周波数に一次的に作用し、かつ導波路（圧電層）の境界条件に作用し、それにより圧電結合係数の変動ももたらす。
【００５３】
さらに、共振周波数における変動を、相互噛合型くし歯様電極の周期の変動によって補償して、圧電結合係数の変動のみそのままとなるが、もはや周波数は変化しないようにする。
【００５４】
密度変化も同様の効果を有し得る：媒質のそのような変更は、用いられる材料の多孔化（ｐｏｒｏｓｉｆｙｉｎｇ）を行うことによって、例えば、以下の文献に記載されるように多孔質シリコンの層の多孔性を変更することによって：Ｒ．Ｊ．Ｍ．Ｄａ  Ｆｏｎｓｅｃａ、Ｊ．Ｍ．Ｓａｕｒｅｌ、Ｇ．Ｄｅｓｐａｕｘ、Ａ．Ｆｏｕｃａｒａｎ、Ｅ．Ｍａｓｓｏｎｎｅ、Ｔ．ＴａｌｉｅｒｃｏおよびＰ．Ｌｅｆｅｂｖｒｅ、Ｓｕｐｅｒｌａｔｔｉｃｅｓ  Ｍｉｃｒｏｓｔｒｕｃｔ．第１６巻、２１頁（１９９４）、Ｄ．Ｂｅｌｌｅｔ、Ｐ．Ｌａｍａｇｎｅｒｅ、Ａ．ＶｉｎｃｅｎｔおよびＹ．Ｂｒｅｃｈｅｔ、Ｊ．Ａｐｐｌ．Ｐｈｙｓ．第８０巻、第３７７２頁（１９９６）、Ｇ．Ｔ．Ａｎｄｒｅｗｓ、Ｊ．Ｚｕｋ、Ｈ．Ｋｉｅｆｔｅ、Ｍ．Ｊ．ＣｌｏｕｔｅｒおよびＥ．Ｎｏｓｓａｒｚｅｗｓｋａ−Ｏｒｌｏｗｓｋａ、Ａｐｐｌ．Ｐｈｙｓ．Ｌｅｔｔ．第６９巻、第１２１７頁（１９９６）、あるいは、Ｒ．Ａｉｇｎｅｒによる米国特許第６  ６５７  ３６３Ｂ１号明細書、Ｔｈｉｎ  Ｆｉｌｍ  Ｐｉｅｚｏｅｌｅｃｔｒｉｃ  Ｒｅｓｏｎａｔｏｒに記載されているように媒体およびその包含物がほとんど均質な物質として働くように、波長と比較してごく小さいサイズのパターンに従って人工的に構造化することによって、得ることができる。
【００５５】
差別化層を、ブラッグミラーのより深層とすることができるが、この場合、共振器に求められる同一の全体的影響に対して、はるかに重要な特性の変化を予測する必要がある。
【００５６】
あるいは、導波型共振器の上側に堆積された層を、ブラッグミラーの使用の有無に関わらず同様に調整することができる。使用しない場合、共振器の下側にこの層を位置決めすることを考慮することも可能である。
【００５７】
最後に、様々な手法を組み合わせることができる。
【００５８】
実際には、１つまたは複数の差別化層を、一連の様々なフィルタが作製される箇所において局所的に変更することによって、同一の平板に作製されたいくつかの積層体を成功裏にもたらすことが可能となり、異なる周波数を目的とするものの等しい帯域幅を有するフィルタの製造を可能にする。
【００５９】
差別化層を同じ材料を使用して作製する必要はなく、これにより、下部層の品質を低下させないようにエッチングの選択性を活用することが可能になる。関連する全ての場合において、これらの層は導波の伝播特性を変更する必要があるが、ブラッグミラーによって生じた閉じ込めの品質を低下させることはない。
【００６０】
例示的な実施形態
本発明によれば、積層体を各フィルタの位置レベルにおいて局所的に変更し、それによりブラッグミラー構造の位置レベルにおいて差別化層を組み込むことが可能である。
【００６１】
既に説明した表Ｔ１のような積層体の場合、結合係数に影響を及ぼすために、ブラッグミラーの上部層の厚さ、すなわちＳｉＯ２層の厚さを変更することが可能である。
【００６２】
この点において、図５に、表Ｔ１に要約した導波成分に対する周波数の関数として結合係数の変動を示す。
【００６３】
図６に、ブラッグミラーの上部のＳｉＯ２層のいくつかの厚さに対するこの結合係数の変化の様子を示す。種々の共振器に対して確実に類似の結合係数（０．６％程度）を与えることができるためには、この層に、２ＧＨｚのフィルタには厚さ２１０ｎｍ、１．９８ＧＨｚのフィルタには厚さ３１０ｎｍおよび１．９６ＧＨｚのフィルタには厚さ５１０ｎｍを使用することが必要であることは非常に明白である。
【００６４】
このことは、ブラッグミラーの上部層の厚さの変動が、導波層に与えられた境界条件に変化をもたらし、それゆえ、有効圧電結合係数の変更をもたらすという事実に関係している。
【００６５】
しかしながら、この変化の様子は、図６の表を構成する可視曲線同士の交点で示されるように全ての周波数で同じであるわけではない。
【００６６】
曲線６ａは、厚さ１１０ｎｍに対応する。
【００６７】
曲線６ｂは、厚さ２１０ｎｍに対応する。
【００６８】
曲線６ｃは、厚さ３１０ｎｍに対応する。
【００６９】
曲線６ｄは、厚さ４１０ｎｍに対応する。
【００７０】
曲線６ｅは、厚さ５１０ｎｍに対応する。
【００７１】
このような表を使用することによって、ひいては異なる厚さのＳｉＯ２差別化層を組み込むことによって、表Ｔ１で説明した積層体で作製された３つのフィルタＦ１、Ｆ２およびＦ３の幅を、均一にすることが可能となる（差別化されるＳｉＯ２層内に）。
【００７２】
ブラッグミラー構造を含む３つのフィルタを含み、かつそこに、ブラッグミラー構造の位置レベルに存在するＳｉＯ２の上部層の厚さを変更することによって差別化層が作製された本発明の例示的な装置の特徴を、以下示す。
【００７３】
【表５】
2011015397.tif 000010
【００７４】
【表６】
2011015397.tif 000011
【００７５】
【表７】
2011015397.tif 000012
【００７６】
この例示的な一連のフィルタの性能を図７に示す。図７は、３つのフィルタの曲線Ｆ３、Ｆ２およびＦ１の１．９６、１．９８および２．００ＧＨｚにおける応答が、ブラッグミラーの上部層の厚みがそれぞれ５１０、３１０および２１０ｎｍである積層体によってもたらされたことを示す。
【００７７】
これらの曲線は、実質的に等しい帯域幅を有するフィルタが上手く作製できることを実証する。
【００７８】
本発明による装置の例示的な実施形態：
本発明の例示的な装置の第１の実施形態によれば、図８ａ〜８ｄに示す様々なステップは以下の通りである：
−図８ａに示すステップ１：ブラッグミラーＭＲを形成する層を基板Ｓの表面に堆積させる。金属層を使用する場合には、共振器間のいかなる漂遊容量結合も回避するようにこれらの層を構造化する必要がある；
−図８ｂに示すステップ２：差別化層ＣＤｆ１およびＣＤｆ２を作製する。このために、層の有効密度およびその均一性を低減するために、波長と比較して小さいパターンがエッチング形成される。マトリックスを形成する材料と、包含物を形成する材料とを適合させる媒質を提供するために、これらのパターンを別の材料で充填してから平坦化し得る。ここで、マトリックスに対する包含物の体積比を、各共振器に異なる有効媒質を提供するために変化させる。特性のこの変動をフォトリソグラフィーパターンによって規定する。それゆえ、別の技術的なステップを加えることなく多数の変動を考慮することができる。代替的な方法は、同じ効果を得るために場所によって多孔性を変えることによって層を多孔化させることとし得る。それにも関わらず、これは、作製される各構成要素に特有のマスキングを必要とし、かつこれは高価になものとなり得る；
−図８ｃに示すステップ３：３つのフィルタＦ１、Ｆ２およびＦ３の境界を定めるために圧電材料層Ｐを堆積させ、かつ構造化する。
−図８ｄに示すステップ４：上部電極を形成する、構成要素である相互噛合型くし歯電極ＥＲｉｊを作製するために、金属層を圧電材料の様々な構造化要素に堆積させ、かつ構造化する。
【００７９】
第２の実施形態によれば、図９ａ〜９ｄに示す様々なステップは以下の通りである：
−図９ａに示すステップ１：ブラッグミラーＭＲを形成する層を堆積させる。金属層を使用する場合には、共振器間のいかなる漂遊容量結合も回避するようにこれらの層を構造化する必要がある；
−図９ｂに示すステップ２：３つのフィルタＦ１、Ｆ２およびＦ３の範囲を定めるために圧電材料層を堆積させ、かつ構造化する；
−図９ｃに示すステップ３：上部電極ＥＲｉｊを形成する、構成要素である相互噛合型くし歯電極を作製するために、金属層を圧電材料の様々な構造化要素に堆積させ、かつ構造化する；
−図９ｄに示すステップ４：上部層を堆積させ、かつ構造化する。この後、この層を、任意選択的に充填材料が充填されたサブ波長パターンでエッチングするが、これは、マトリックスに対する包含物の体積比によって変更された、包含物の有効特性とマトリックスの有効特性との間にある有効特性を有するメタマテリアルを提供するためには、必要ではない。これらの体積比は、所望の効果を得るために共振器毎に異なり、かつ２つの層ＣＤｆ１およびＣＤｆ２を規定することを可能にする。この解決法の利点は、差別化が、使用されたフォトリソグラフィーパターンによって、ひいては設計者によって完全に制御されることである。別の方法は、局所的な多孔性を変えることによる材料の多孔化とし得る。しかしながら、構造化に関して、この解決法は、各共振器またはフィルタを絶縁することを可能にする一連のマスキングを必要とする。
【００８０】
第３の実施形態によれば、図１０ａ〜１０ｄに示す様々なステップは以下の通りである：
−図１０ａに示すステップ１：ブラッグミラーを構成する層を堆積させる。最も一般的な場合には、単純な堆積で十分である。導電性材料を使用する場合には、共振器間のいかなる容量結合も回避するために、金属層を構造化することが有用であり得る；
−図１０ｂに示すステップ２：ブラッグミラーの上部層にいくつかの厚みをもたらすために一連の部分エッチングが行われ、厚みの異なる差別化層ＣＤｆ１およびＣＤｆ２を規定することを可能にする；
−図１０ｃに示すステップ３：圧電層Ｐの堆積を行う。これは、任意選択的に第１の金属層の堆積および構造化の後に続く；
−図１０ｄに示すステップ４：金属層の堆積および圧電層の上にある電極ＥＲｉｊの構造化を行う。構成部品を不活性化するために、または他の規格に準拠するために、別の堆積を行ってもよい。
【００８１】
第４の実施形態によれば、図１１ａ〜１１ｆに示す様々なステップは以下の通りである：
−図１１ａに示すステップ１：ブラッグミラーＭＲを形成する層を堆積させる。前述の場合のように、金属層を使用する場合には、共振器間のいかなる漂遊容量結合も回避するようにこれらの層を構造化する必要がある；
−図１１ｂに示すステップ２：第１の層ＣＤａの堆積および構造化を行う；
−図１１ｃに示すステップ３：第２の層ＣＤｂの堆積および構造化を行う；積層体ＣＤａおよびＣＤｂは、差別化層ＣＤｆ１の等価物を構成し、かつ層ＣＤａ単独で差別化層ＣＤｆ２の等価物を構成する；
−図１１ｄに示すステップ４：金属層の堆積および下部電極Ｅｉの構造化を行う；
−図１１ｅに示すステップ５：圧電層の堆積および構造化（必要であれば）を行う；
−図１１ｆに示すステップ６：上部電極の堆積および構造化を行う。例えば、構成部品を不活性化させるために他の堆積を続けて行うことができる。
【００８２】
第５の実施形態によれば、図１２ａ〜１２ｆに示す様々なステップは以下の通りである：
−図１２ａに示すステップ１：ブラッグミラーＭＲを形成する層を基板Ｓの表面に堆積させる。前述の場合のように、金属層を使用する場合には、共振器間のいかなる漂遊容量結合も回避するようにこれらの層を構造化する必要がある；
−図１２ｂに示すステップ２：下部電極Ｅｉｉｊの堆積および構造化（必要であれば）を行う；
−図１２ｃに示すステップ３：圧電層Ｐの堆積および構造化（必要であれば）を行う；
−図１２ｄに示すステップ４：上部電極ＥＲｉｊの堆積および構造化を行う；
−図１２ｅに示すステップ５：第１の層ＣＤａの堆積および構造化を行う；
−図１２ｆに示すステップ６：第２の層ＣＤｂの堆積を行う。フィルタＦ１、Ｆ２およびＦ３間の差別化層は、それぞれ積層体ＣＤａおよびＣＤｂの層と層ＣＤａとからなる。その後、本発明によって網羅される主題以外の目的で（例えば不活性化など）後者の堆積に別の堆積を続けて行うことができる。あるいは、フィルタおよび／または共振器間の差別化を、この層の部分エッチングによって行うことができる。
【００８３】
第６の実施形態によれば、図１３ａ〜１３ｆに示す様々なステップは以下の通りである：
−図１３ａに示すステップ１：ブラッグミラーを形成する層の堆積を行う。前述の場合のように、金属層を使用する場合には、共振器間のいかなる漂遊容量結合も回避するようにこれらの層を構造化する必要がある；
−図１３ｂに示すステップ２：圧電層Ｐの堆積および構造化（必要であれば）を行う；
−図１３ｃに示すステップ３：上部電極ＥＲｉｊの堆積および構造化を行う；
−図１３ｄに示すステップ４：差別化層を形成する働きをする層ＣＤａの堆積を行う；
−図１３ｅに示すステップ５：層ＣＤａの部分エッチングを行う；
−図１３ｆに示すステップ６：差別化層が必要ない箇所にのみ差別化層の全エッチングを行う。それゆえ、単一の層に基づいてかつ異なるエッチング操作によって、差別化層ＣＤｆ１、差別化層ＣＤｆ２および差別化層の間隔は、３つのフィルタＦ１、Ｆ２およびＦ３の位置レベルに規定されている。
【００８４】
これらの上述の実施形態の各々に対して、異なる共振器およびフィルタのタイプが考えられるが、これは単に例示的なものであった。共振器のタイプは自由に取り換えることができる。同様に、上述の同一の実施形態に対して、上述のもの以外の導波型共振器構造を用いてもよい。
【００８５】
同様に、ブラッグミラーを使用する共振器の製造のみを説明したが、同じ手法を膜上の共振器の構造に使用してもよい。一般に３つのフィルタの場合、３つの膜が作製され、それにより、上部電極の上にまたは膜の空隙の位置レベルに差別化層を作製することを可能にする。
【符号の説明】
【００８６】
ＣＤａ  第１の層
ＣＤｂ  第２の層
ＣＤｆ１〜ＣＤｆＮ  差別化層
Ｅ２  電気的な平面板
Ｅｉ  下部電極
Ｅｉ１  上部電極
Ｅｉ１ｃ  短絡した電極
Ｅｉ２  下部電極
Ｅｉｉｊ  下部電極
ＥＲｉｊ  上部電極
Ｆ１〜ＦＮ  フィルタ
Ｇａｉｒ  空隙
ＭＲ  ブラッグミラー
Ｐ  圧電層
Ｒ１１〜ＲＮ１、Ｒ１２〜ＲＮ２音響波共振器
Ｓ  基板
【図１ａ−１ｆ】
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【図２ａ−２ｂ】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８ａ−８ｄ】
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【図９ａ−９ｄ】
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【図１０ａ−１０ｄ】
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【図１１ａ−１１ｆ】
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【図１２ａ−１２ｆ】
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【図１３ａ−１３ｆ】
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【外国語明細書】
2011015397000001.pdf