(57)【要約】      （修正有）【課題】音響トランスデューサを含む合成器を提供する。【解決手段】第１の入力ポートＰ１と第２の入力ポートＰ２にそれぞれ接続された少なくとも１つの第１と第２の素子と、出力ポートＰｓに接続された第３の素子を含み、電気信号は入出力ポート間で伝播される。合成器は媒体を含み、第１、第２、第３の素子は音響波トランスデューサである。第１と第３のトランスデューサは、一方では出力ポートにおける建設的干渉を生成し、他方ではポートにおける音響波の相殺的干渉により第１と第２の入力ポートを絶縁し（２ｋ＋１）λ／４の音響距離だけ離され（ｋは０以上の整数、λは音響伝播波長）、第２と第３のトランスデューサは（２ｋ’＋１）λ／４の音響距離だけ離され（ｋ’は０以上の整数）、第１と第２のトランスデューサは（２ｋ’’＋２）λ／４の音響距離だけ分離される（ｋ’’は０以上の整数）。【選択図】図４
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１の入力ポート（Ｐ１）と第２の入力ポート（Ｐ２）にそれぞれ接続された少なくとも１つの第１の素子と第２の素子と、出力ポート（Ｐｓ）に接続された第３の素子と、を含む電気信号合成器であって、電気信号は前記入力ポートと前記出力ポート間で伝播され、
−  前記合成器は媒体を含み、
−  前記第１、第２、第３の素子は音響波トランスデューサであり、前記電気信号は前記媒体内の前記入力ポートと前記出力ポート間で伝播される音響波により運ばれる、ことを特徴とする合成器。
【請求項２】
−  前記第１のトランスデューサと前記第３のトランスデューサは（２ｋ＋１）λ／４の音響距離だけ離され、ここでｋは０以上の整数、λは音響伝播波長であり、
−  前記第２のトランスデューサと前記第３のトランスデューサは（２ｋ’＋１）λ／４の音響距離だけ離され、ここでｋ’は０以上の整数であり、
−  前記第１と第２のトランスデューサは、一方では前記出力ポートにおける建設的干渉を生成するようなやり方で、他方では前記ポートにおける音響波の相殺的干渉により前記第１と第２の入力ポートを絶縁するようなやり方で、（２ｋ’’＋２）λ／４の音響距離だけ離され、ここでｋ’’は０以上の整数である、ことを特徴とする請求項１に記載の合成器。
【請求項３】
前記伝播媒体は、音響波の伝搬を可能にする少なくとも１つの材料層（特には圧電材料層）を含む、ことを特徴とする請求項１と２のいずれか一項に記載の合成器。
【請求項４】
前記トランスデューサはラム波トランスデューサである、ことを特徴とする請求項３に記載の合成器。
【請求項５】
前記伝播媒体は前記ラム波を閉じ込めるように懸垂皮膜構造を含み、前記皮膜は少なくとも一層の積層圧電材料と少なくとも１系列の電極を含む、ことを特徴とする請求項４に記載の合成器。
【請求項６】
ブラッグミラー構造と、少なくとも一層の圧電材料層と、少なくとも１系列の電極の積層と、を含む、ことを特徴とする請求項４に記載の合成器。
【請求項７】
それぞれが第１および第２の入力トランスデューサと出力トランスデューサとを含む一系列のトランスデューサのサブセットを含む、ことを特徴とする請求項４〜６のいずれか一項に記載の合成器。
【請求項８】
前記第１のポートに接続された前記第１のトランスデューサは、相殺的干渉を生成するために、前記第１のポートＰ１において２つの第２のトランスデューサにより放射された波が１８０°逆相となるようなやり方で、前記第２のポートに接続された２つの第２のトランスデューサの間に配置される、ことを特徴とする請求項７に記載の合成器。
【請求項９】
第１のトランスデューサ（Ｔ１）と出力トランスデューサ（Ｔｓ）と第２のトランスデューサ（Ｔ２）とをそれぞれ含む各ｉ番目のサブセット間に、
−  前記第１のポートに接続され、前記ｉ番目のサブセットに属する前記第２のトランスデューサからλに等しい音響距離に配置された第１の二次トランスデューサ（Ｔ１ｓ）と、
−  前記第２のポートに接続され、前記第１の二次トランスデューサからλ／２に等しい音響距離に、かつ（ｉ＋１）番目のサブセットの前記第１のトランスデューサからλに等しい音響距離に配置された第２の二次トランスデューサ（Ｔ２ｓ）と、を含む、ことを特徴とする請求項８に記載の合成器。
【請求項１０】
音響波の経路が折り返されるように、前記一組のトランスデューサの始めと終わりにそれぞれ配置された少なくとも１つの第１と第２の反射器を含む、ことを特徴とする請求項６〜８のいずれか一項に記載の合成器。
【請求項１１】
前記トランスデューサは例えば０．５％を越える（好ましくは１０％を越える）高い圧電結合係数を有する圧電材料を含む、ことを特徴とする請求項４〜１０のいずれか一項に記載の合成器。
【請求項１２】
前記トランスデューサはバルク音響波トランスデューサであり、前記入力トランスデューサと前記出力トランスデューサとが積層された伝播媒体を含む、ことを特徴とする請求項１と２のいずれか一項に記載の合成器。
【請求項１３】
−  下部トランスデューサを含む第１のレベルと、
−  第１の入力ポート（Ｐ１）に接続された第１の中間トランスデューサと第２のポート（Ｐ２）に接続された第２の中間トランスデューサとを含む第２のレベルであって、前記中間トランスデューサは第１の中間層によって下部トランスデューサから離される、第２のレベルと、
−  第２の中間層によって前記中間トランスデューサから分離された、出力ポート（Ｐｓ）に接続された上部トランスデューサを含む第３のレベルと、を含む３レベルの積層バルク波共振器を有する構造を含み、
−  前記上部トランスデューサと前記第２の中間層の厚さは合計（２ｋ＋１）λ／４となり、ここでｋは０以上の整数であり、
−  前記中間トランスデューサおよび前記第１の中間層の厚さは合計（２ｋ’＋２）λ／４となり、ここでｋ’は０以上の整数である、ことを特徴とする請求項９に記載の合成器。
【請求項１４】
前記トランスデューサはＡｌＮの圧電層を含み、前記中間層はＳｉＯ２で構成される、ことを特徴とする請求項１３に記載の合成器。
【請求項１５】
ＲＦ合成器である請求項１〜１４のいずれか一項に記載の合成器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、特にＲＦ電力の電力合成機能を実行すると同時に、アクセスポート間の高絶縁性を維持することを目的として電気信号の伝搬を利用する電気機械装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
２つの信号の電力を合成するために、このような装置は数百ｋＨｚ〜数ＧＨｚの範囲の周波数で動作し、無線（例えば、ＲＦおよびマイクロ波）送信システムにおいて使用される。例えば、高度な増幅器アーキテクチャは複数の枝路から生じた増幅信号を合成するためにこの種の装置を必要とする。これらは特に、非線形部品を使用する線形増幅器（ｌｉｎｅａｒ  ａｍｐｌｉｆｉｅｒｓ  ｕｓｉｎｇ  ｎｏｎ−ｌｉｎｅａｒ  ｃｏｍｐｏｎｅｎｔｓ：ＬＩＮＣ）であってよい。
【０００３】
一般的に言えば、合成器は２つ以上の個別信号を単一信号に合成することができる装置である。無線システムとの関連では、ＲＦ信号の場合、この装置は図１に概略的に示すように一組の信号を合成することができる。合成器のアーキテクチャに依存するが、入力ポート間を絶縁することが可能である。この絶縁は各枝路の他のポートへの影響および効果を制限する。従来の合成器は個別の受動素子または伝送線からなる。
【０００４】
移動体電話通信などの移動体無線通信との関連では、回路を小型化する必要がある。しかしながら従来の解決策は大きな容積を占めており、小型化するのが困難である。例えば、個別部品による解決策は、その高損失のために集積化するのが困難な高価な部品を必要とする。一方、伝送線解決策は、電気的長さに依存して長い線路を必要とする。数ＧＨｚより低い周波数の範囲では、必要とされるこれらの物理的な長さは１センチメートルより大きく、従って集積回路内に想定することは困難である。
【０００５】
したがって移動体電話型システムおよび移動体無線システムのアプリケーションのための電力（特にはＲＦ電力）の合成を必要とする多数のアーキテクチャの開発を可能にするために、集積化可能（すなわち、小型化可能）な解決策を見出す危急の要請がある。
【０００６】
このため、この状況では、本出願人は、特には小さい（音響的長さが電気的長さより短く、したがって著しい小型化を可能にする）という利点を発揮する音響部品を使用した新しいタイプの合成器を提案する。
【０００７】
一般的に言えば、主としてフィルタリングに使用される音響部品は電界印加下で変形する圧電材料の容量を利用する。交流電気信号がある場合、音響波が材料内に生成される。これらの音響波の大きな利点は電磁波と比較して極めて遅い伝搬速度であることから生ずる。したがって音響波長は極めて短く、波長が次のように定義されれば、かなりの小型化が可能となる。
【数１】
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【０００８】
ここでλは波長、Ｖは波の音響伝搬速度、ｆは周波数である。一例として、約５０００ｍ／ｓの伝搬速度に対し、波長は１ＧＨｚの周波数では５μｍであり、これは電磁波のものよりもかなり短い。比較のために、シリコン上のＣＰＷ（共平面導波路：ｃｏｐｌａｎａｒ  ｗａｖｅｇｕｉｄｅ）線では、波長は１ＧＨｚで１２ｃｍである。
【０００９】
電気信号を音響形式に変換することにより、電気信号を処理し、電気信号に影響を与え、その伝播信号を利用することが可能である。この原理は、「ＦＢＡＲ」（膜バルク音響波：Ｆｉｌｍ  Ｂｕｌｋ  Ａｃｏｕｓｔｉｃ  Ｗａｖｅ）、「ＳＭＲ」（ソリッドマウント共振器：Ｓｏｌｉｄｌｙ  Ｍｏｕｎｔｅｄ  Ｒｅｓｏｎａｔｏｒ）および「ＳＡＷ」（表面弾性波：Ｓｕｒｆａｃｅ  Ａｃｏｕｓｔｉｃ  Ｗａｖｅ）タイプの音響共振器およびＲＦフィルタの開発で広く使用されてきた。初めの２つのタイプの装置はバルク波と呼ばれる波を使用するが、これはそれらが圧電層の厚さ内で伝播するためである。したがって波が共振して入力される空胴は、単純には、電気信号を部品に印加できるようにする２つの電極間に挟まれた圧電層である。「ＦＢＡＲ」または「ＳＭＲ」などの装置は、共振空胴の境界を定めるために使用される方法が異なる。第１の場合は空気空胴が音響波の全反射を可能にし、第２の場合、光学分野で使用されるブラッグミラー（Ｂｒａｇｇ  ｍｉｒｒｏｒ）と類似の音響ミラーとして振る舞う積層が使用される。
【００１０】
表面弾性波すなわち「ＳＡＷ」装置に関する限り、それらは、電極を絡み合った櫛（ｉｎｔｅｒｌｅａｖｅｄ  ｃｏｍｂｓ）の形式で圧電基板の表面に配置することにより、最も単純な形式で作製される。いずれにせよ、境界条件は、共振振動数において構造の一部分内に音響波を閉じ込めることにより建設的定在波（ｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｖｅ  ｓｔａｎｄｉｎｇ  ｗａｖｅ）を生成する。この原理により、コンパクトなＲＦフィルタを優れた品質係数でもって作製できるようになる。さらに材料内の音響波の伝搬は遅延線路の実装に利用されてきた。
【００１１】
これらの音響原理の利用は他のＲＦ装置に拡張可能であり、改善された性能特性を有する集積化解決策を提供する。
【発明の概要】
【課題を解決するための手段】
【００１２】
より正確には、本発明の主題は、第１の入力ポートと第２の入力ポートにそれぞれ接続された少なくとも１つの第１の素子と第２の素子と、出力ポートに接続された第３の素子とを含む電気信号合成器であって、電気信号は入力ポートと出力ポート間で伝播され、
−  合成器は媒体を含み、
−  第１、第２、第３の素子は音響波トランスデューサであり、電気信号は媒体内の入力ポートと出力ポート間で伝播される音響波により運ばれる。
【００１３】
したがって本発明は、音響材料内の音響伝搬の特性を利用するために特にＲＦ波またはマイクロ波の音響波への変換の原理を利用する。したがって本発明の音響合成器は、圧電材料等の音響材料内のバルク音響波、表面弾性波、または音響ラム波、またはそうでなければ他のタイプの導波（板波、一般化ラム波等）のいずれかであってよい導波間の音響結合を利用する。
【００１４】
本発明の１つの有利な実施形態によると、音響合成器はさらにアクセスポート間の高絶縁を維持することができる。アクセスポート間の絶縁は、合成器の枝路の他のポートへの最小影響を保証できるようにし、したがって高度に小型化された音響合成器の製作を可能にし、移動体電話システムと移動体システムのアプリケーションを集積化可能および利用可能にする。本音響合成器は、一方では出力ポートにおける建設的干渉（ｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｖｅ  ｉｎｔｅｒｆｅｒｅｎｃｅ）を生成するようなやり方で、他方では出力ポートにおける音響波の相殺的干渉（ｄｅｓｔｒｕｃｔｉｖｅ  ｉｎｔｅｒｆｅｒｅｎｃｅ）により第１と第２の入力ポートを絶縁するようなやり方で、
−  第１のトランスデューサと第３のトランスデューサは（２ｋ＋１）λ／４の音響距離だけ離され、ここでｋは０以上の整数、λは伝搬の音響波長であり、
−  第２のトランスデューサと第３のトランスデューサは（２ｋ’＋１）λ／４の音響距離だけ離され、ここでｋ’は０以上の整数であり、
−  第１と第２のトランスデューサは（２ｋ’’＋２）λ／４の音響距離だけ離され、ここでｋ’’は０以上の整数である、ことを特徴とする。
【００１５】
本発明の一変形実施形態によると、伝播媒体は音響波の伝搬を可能にする少なくとも１つの材料層（特には圧電材料層）を含む。
【００１６】
本発明の一変形実施形態によると、トランスデューサはラム波トランスデューサである。
【００１７】
本発明の一変形実施形態によると、伝播媒体はラム波を閉じ込めるようなやり方で懸垂皮膜構造（ｓｕｓｐｅｎｄｅｄ  ｍｅｍｂｒａｎｅ  ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ）を含み、皮膜（ｍｅｍｂｒａｎｅ）は少なくとも一層の積層圧電材料と少なくとも１系列の電極を含む。
【００１８】
積層は、非圧電層と、その上または下に単一系列の電極あるいはその上と下とに一系列の電極を含むことができる。さらに、一系列の電極は単一の連続電極であってよい。
【００１９】
本発明の一変形実施形態によると、合成器はブラッグミラー構造と、少なくとも一層の圧電材料層と少なくとも１系列の電極との積層と、を含む。
【００２０】
本発明の一変形実施形態によると、合成器は、それぞれが第１および第２の入力トランスデューサと出力トランスデューサとを含む一系列のトランスデューサのサブセットを含む。
【００２１】
本発明の一変形実施形態によると、第１のポートに接続された第１のトランスデューサは、相殺的干渉を生成するために、第１のポートＰ１において２つの第２のトランスデューサにより放射された波が１８０°逆相となるやり方で、第２のポートに接続された２つの第２のトランスデューサの間に配置される。
【００２２】
本発明の一変形実施形態によると、合成器は、第１のトランスデューサと出力トランスデューサと第２のトランスデューサとをそれぞれ含む各ｉ番目のサブセット間に、
−  第１のポートに接続され、ｉ番目のサブセットに属する第２のトランスデューサからλに等しい音響距離に配置された第１の二次トランスデューサと、
−  第２のポートに接続され、第１の二次トランスデューサからλ／２に等しい音響距離に、かつ（ｉ＋１）番目のサブセットの第１のトランスデューサからλに等しい音響距離に配置された第２の二次トランスデューサと、を含む。
【００２３】
本発明の一変形実施形態によると、合成器は、音響波の経路が折り返されるように、トランスデューサのアセンブリの始めと終わりにそれぞれ配置された少なくとも１つの第１と第２の反射器を含む。
【００２４】
本発明の一変形実施形態によると、トランスデューサは例えば０．５％を越える（好ましくは１０％を越える）高い圧電結合係数を有する圧電材料を含む。
【００２５】
本発明の一変形実施形態によると、トランスデューサはバルク音響波トランスデューサであり、入力トランスデューサと出力トランスデューサが積層された伝播媒体を含む。
【００２６】
本発明の一変形実施形態によると、合成器は、
−  下部トランスデューサを含む第１のレベルと、
−  第１の入力ポートに接続された第１の中間トランスデューサと第２のポートに接続された第２の中間トランスデューサとを含む第２のレベルであって、中間トランスデューサは第１の中間層により下部トランスデューサから離される、第２のレベルと、
−  第２の中間層により中間トランスデューサから分離された、出力ポート（Ｐｓ）に接続された上部トランスデューサを含む第３のレベルと、を含む３レベルの積層バルク波共振器を有する構造を含み、
−  上部トランスデューサと第２の中間層の厚さは合計（２ｋ＋１）λ／４となり、ここでｋは０以上の整数であり、
−  中間トランスデューサおよび第１の中間層の厚さは合計（２ｋ’＋２）λ／４となり、ここでｋ’は０以上の整数である。
【００２７】
本発明の一変形実施形態によると、トランスデューサはＡｌＮの圧電層を含み、中間層はＳｉＯ２で構成される。
【００２８】
ラム音響波またはバルク音響波に関し、選択される圧電材料は有利にはＡｌＮであるが、圧電材料はまたＬｉＮＢＯ３またはＬｉＴａＯ３、または代わりにＢＳＴ、ＳＴＯ、ＰＺＴ等であってよい。中間層については、これらは圧電材料またはＳｉＯ２またはＳｉＮまたは金属で構成されてよい。
【００２９】
本発明の一変形実施形態によると、合成器はＲＦ合成器である。
【００３０】
本発明は、添付図面に基づいて以下の説明を読むとさらに良く理解され他の利点が明らかになる。
【図面の簡単な説明】
【００３１】
【図１】ＲＦ信号用の合成器の回路図を示す。
【図２】本発明による音響ＲＦ合成器を示す。
【図３】本発明による音響ＲＦ合成器の一変形実施形態を示す。
【図４】図３に示すトランスデューサ構造を一般化した一変形実施形態を示す。
【図５】図２に示すような入力ポート同士が絶縁されていない従来の合成器の周波数応答を示す。
【図６】図３に示すような本発明の合成器内の基本セルの絶縁合成器の周波数応答を示す。
【図７】本発明による合成器内に一系列の３つのトランスデューサのサブセットを有する性能特性を示す。
【図８】本発明によるラム波を使用した音響合成器の概略図である。
【図９ａ−９ｂ】皮膜の表面上にラム波装置を含む本発明によるＲＦ合成器の一例の断面図を示す。
【図１０ａ−１０ｋ】図９ａと９ｂに示すような懸垂皮膜を含むラム波ＲＦ合成器を作製する方法の様々な工程を示す。
【図１１ａ−１１ｂ】ブラッグミラー構造により閉じ込められたラム波を使用した装置を含む本発明によるＲＦ合成器の図を示す。
【図１２ａ−１２ｉ】図１１ａと１１ｂに示すような合成器を作製する方法の様々な工程を示す。
【図１３ａ−１３ｃ】本発明によるバルク波を使用した音響合成器内の、共振器および関連ポートと、ポートＰ１から出力ポートＰｓへの信号の伝搬と、ポートＰ１からポートＰ２への信号の伝搬とをそれぞれ示す。
【図１４ａ−１４ｂ】本発明によるバルク波ＲＦ合成器の技術的積層の断面図と平面図を示す。
【図１５ａ−１５ｔ】図１４ａと１４ｂに示す合成器を作製する方法の様々な工程を示す。
【発明を実施するための形態】
【００３２】
本発明は、以下ではＲＦタイプの合成器について説明するが、本発明が他のタイプの周波数に適用可能であることはよく理解される。
【００３３】
通常、本発明の音響合成器は、圧電材料中の導波（圧電層中のバルク波、ラム波、またはそうでなければ他のタイプの導波（板波、一般化ラム波等）のいずれか）間の音響結合に基づいてよい。
【００３４】
合成器の構造は、少なくとも３つのトランスデューサ（電気信号を起点として媒体（音響媒体Ｍと称する）内で音響波を生成することができる（または逆もまた同様）装置）と、第１の入力ポートＰ１ｅに接続された第１のトランスデューサＴ１と、第２の電気入力ポートＰ２ｅに接続された第２のトランスデューサＴ２と、電気的出力ポートＰｓに接続された第３のトランスデューサＴｓと、を含む。
【００３５】
ポートＰ１ｅ、Ｐ２ｅに対応するトランスデューサの主目的は電気信号を運ぶ波を生成することである。これらの波は図２に示すように出力ポートに対応するトランスデューサ内で建設的に相互作用する。
【００３６】
先に説明した合成器構造を最適化するために、入力ポートに接続されたトランスデューサが任意の特定の位置に配置されない場合に入力ポート間の絶縁を改善することは特に有利であろう。
【００３７】
本発明の一変形実施形態によると、ＲＦ合成器はＲＦ信号電力を出力において合成することができる入力表面波トランスデューサと出力表面波トランスデューサを含む。このためおよび本発明によると、入力ポートの相互絶縁が図３に示すように導入される。したがってＲＦ合成器は、第１の入力ポートＰ１に接続された第１のトランスデューサＴ１と、第２の入力ポートＰ２に接続された第２のトランスデューサＴ２と、第３の出力ポートＰｓに接続された第３のトランスデューサＴｓと、を含む。第１のトランスデューサは、第２のトランスデューサがλ／４に等しい距離だけ第３のトランスデューサから離されるのと全く同様に、λ／４に等しい距離だけ第３のトランスデューサから離される。
【００３８】
したがって、提供される基本構造は、音響伝送系内の様々な入力ポート間で伝播される信号の相殺的干渉により生成されるポートの絶縁に依存する。この目的のため、「各トランスデューサは常に２つの対向方向に波を放射する」という事実が活用される。したがって１つのポート（例えばＰ１）のトランスデューサは、ポートＰ１において別のポート（例えばＰ２）の２つのトランスデューサにより放射された波が１８０°逆相となる（したがって相殺的干渉を生成する）ように配置されたポートＰ２の２つのトランスデューサ間に置かれる。逆に、出力トランスデューサは、これらポートのそれぞれにより放射された波の位相差が等しい（したがって出力において建設的干渉を生成する）位置のポートＰ１とＰ２のトランスデューサ間に置かれる。
【００３９】
使用する波を、提案された基本発明の周期的繰り返しで伝搬させることができると有利である。バスＢ１とＢ２はすべてのポートＰ１とすべてのポートＰ２間の配線を提供する。これは、図４に示すように基本構造を物理的に繰り返すことにより、および／または好適な反射器を使用することにより波の経路を折り返すことにより、得られる。このようにして、電気−音響変換により生成される損失が低減される。また、トランスデューサのアレイから逃げることができる波が生成されることによるエネルギーの漏損は、このようにして回避される。基本セルの周期は、信号の位相を保つようにおよび最大電力を回復するようなやり方で固定される。
【００４０】
より正確には、図４は一系列のサブセットＳｉ−１、Ｓｉ、Ｓｉ＋１を強調表示する。各サブセットは、第１のトランスデューサＴ１と出力トランスデューサＴｓと第２のトランスデューサＴ２とをそれぞれ含む各ｉ番目のサブセット間に、
−  第１のポートに接続されｉ番目のサブセットに属する第２のトランスデューサからλに等しい音響距離に配置された第１の二次トランスデューサＴ１ｓと、
−  第２のポートに接続され第１の二次トランスデューサからλ／２に等しい音響距離におよび（ｉ＋１）番目のサブセットの第１のトランスデューサからλに等しい音響距離に配置された第２の二次トランスデューサＴ２ｓと、を含む。
【００４１】
圧電材料の選択は挿入損レベルに大きな影響を与えるということに留意されたい。電気機械結合係数は有り得る送信に直接影響を与える。したがって、高い圧電結合係数を有する材料を使用することにより、必要とされる周期数を最小化することが可能である。
【００４２】
懸垂皮膜部品（ｓｕｓｐｅｎｄｅｄ  ｍｅｍｂｒａｎｅ  ｃｏｍｐｏｎｅｎｔ）内にラム波トランスデューサを含むＲＦ合成器の例示的実施形態
この例によると、ＲＦ合成器は、板内で伝播する波に対応するラム波であって固体／空気界面におけるその反射により板内に閉じ込められるラム波の伝搬を利用する。
【００４３】
より正確には、合成器はラム波が伝播される圧電材料の板を含む。この材料はＡｌＮタイプのものであってよくその厚さは２０００ｎｍである。下部電極は２００ｎｍ厚のモリブデン層内に画定され、上部電極は同じく２００ｎｍ厚のＡｌＳｉ層内に画定される。すべてのトランスデューサは５００ｎｍのＳｉＯ２保護膜で覆われる。
【００４４】
このような積層内では、ラム波は、上部金属が存在する場合は７８００ｍ／ｓの速度で、上部電極が存在しない場合は８４００ｍ／ｓで伝播する。これらの速度は、文献に記載された様々な方法：有限要素法により、あるいは例えば、特にＡ．Ｒｅｉｎｈａｒｄｔ，Ｖ．Ｌａｕｄｅ，Ｍ．Ｓｏｌａｌ，Ｓ．Ｂａｌｌａｎｄｒａｓ  ａｎｄ  Ｗ．Ｓｔｅｉｃｈｅ，Ｉｎｖｅｓｔｉｇａｔｉｏｎ  ｏｆ  ｓｐｕｒｉｏｕｓ  ｒｅｓｏｎａｎｃｅｓ  ｉｎ  Ｔｈｉｎ  Ｆｉｌｍ  Ｂｕｌｋ  Ａｃｏｕｓｔｉｃ  Ｗａｖｅ  Ｒｅｓｏｎａｔｏｒｓ，Ｐｒｏｃｅｅｄｉｎｇｓ  ｏｆ  ｔｈｅ  ２００４  ＩＥＥＥ  Ｕｌｔｒａｓｏｎｉｃｓ  Ｓｙｍｐｏｓｉｕｍ  ａｎｄ  Ｓ．Ｂａｌｌａｎｄｒａｓ，Ｖ．Ｌａｕｄｅ，Ｓｉｍｕｌａｔｉｏｎ  ｏｆ  ｔｒａｎｓｖｅｒｓｅ  ｅｆｆｅｃｔｓ  ｉｎ  ＦＢＡＲ  ｄｅｖｉｃｅｓ，２００５  ＩＥＥＥ  ＭＴＴ６Ｓ  Ｄｉｇｅｓｔに記載されたような散乱行列法などの数値法により計算することができる。
【００４５】
したがって合成器の構造は、第１の入力ポートと第２の入力ポートと出力ポートとにそれぞれ接続された３系列の電極櫛を含む。櫛の電極は一般的にはフィンガと呼ばれる。さらに、各櫛は下部と上部フィンガー（すなわち電極）を含む。
【００４６】
入力ポート同士が絶縁された最もコンパクトな合成器の構造は、すべてのフィンガが図３と図４に示すように存在しなくても、１波長当たり４つのフィンガを有する構造に対応する（フィンガ中心からフィンガ中心まで４分の１波長を有するようなやり方で）。
【００４７】
櫛の幅は、櫛下の波の波長の１／８、すなわち３．５ＧＨｚの周波数では約３００ｎｍに等しい。
【００４８】
櫛間距離は、３つのトランスデューサの系列を画定するために櫛のアレイ内の位置の関数として可変である。
【００４９】
入力トランスデューサＴ１、Ｔ２と称する２つのトランスデューサと出力トランスデューサＴｓとを含むサブセット内では、第１の櫛フィンガと出力櫛フィンガとの距離ｂは３００ｎｍに等しく、櫛同士は４分の１波長だけ離される。
【００５０】
二次的トランスデューサＴ１ｓに対応する第１の櫛フィンガと二次的トランスデューサＴ２ｓに対応する第２の櫛フィンガとの距離ｃは９００ｎｍに等しく、櫛同士は半波長だけ離される。
【００５１】
二次的トランスデューサＴ１ｓに対応する第１の櫛フィンガと二次的トランスデューサＴ２ｓに対応する第２の櫛フィンガとの距離ｄは２．１μｍに等しく、櫛同士は１波長だけ離される。
【００５２】
位相差が２πを法として一定のままである限り、櫛間の距離を変えることはもちろん可能である。
【００５３】
入力ポート同士が絶縁された合成器の性能特性と入力ポート同士が絶縁されていないＲＦ合成器のものとを比較した。
【００５４】
入力ポート同士が絶縁されていないＲＦ合成器構造について、図５は図２に示した構成の計算応答を示す。入力ポートで放射された音響波の閉じ込めがないので、このような構造では損失が大きい。ポートＰ１とＰ２間の絶縁の欠落にも注意されたい。ポート１からポート２とポート３への信号の送信にそれぞれ対応する曲線Ｓ（１，２）とＳ（１，３）はほとんど同じである。
【００５５】
図６は、本発明による絶縁ポートを有する合成器の基本セルの結果を示す。この図は、チャネル間の高絶縁性を提供すると言う点で、本明細書で詳述された本発明の妥当性を示す。
【００５６】
図７の結果は、挿入損を低減するためのいくつかの基本セルの図４に示すような周期的組み合わせの利点を示す。セル数を増加することにより、挿入損をかなり最小化することができる。
【００５７】
配線ネットワークを備えたラム波トランスデューサを含むこのようなＲＦ合成器の一実施形態について以下でさらに詳細に説明する。
【００５８】
合成器の構造は、第１の入力ポートＰ１の素子と第２の入力ポートＰ２の素子と出力ポートＰｓの素子とにそれぞれ接続された３系列の電極櫛を含み、各櫛は図８に示すように下部電極と上部電極とを含む。破線で示された２つの枠は、一方ではラム波の伝搬を許容する懸垂皮膜下の空胴の境界線Ｌｃを画定し、他方では配線の絶縁材料の開口の境界線Ｌｉｎｔを画定する。
【００５９】
３つのポートは異なるパターンにより表される。
【００６０】
図９ａと９ｂは、部品の２つの断面図：一方は合成器のアクティブ部分の断面を示す断面Ｃ−Ｃ’に沿ったもの、他方は配線の構成を示す軸Ｄ−Ｄ’に沿った断面図を示す。
【００６１】
櫛間の寸法と間隔は「数値例」の章に示すように計算される。
【００６２】
より正確には、部品は酸化物層１を含む基板Ｓの上に懸垂された皮膜を含む。懸垂皮膜は、そのいずれかの側にポートＰ１、Ｐ２、Ｐｓに接続された電極と、下部電極Ｅ１ｉ、Ｅｓｉ、Ｅ２ｉと、上部電極Ｅ１ｓ、Ｅｓｓ、Ｅ２ｓとが形成された圧電材料層３を含む。電極Ｅ１ｉ、Ｅ１ｓは第１の入力ポートに接続された第１の入力共振器を画定し、電極Ｅ２ｉ、Ｅ２ｓは第２の入力ポートに接続された第２の入力共振器を画定し、電極Ｅｓｉ、Ｅｓｓは出力ポートに接続された共振器を画定する。
【００６３】
２つの入力共振器はλ／２の音響距離だけ離され、各入力共振器はλ／４の音響距離だけ出力共振器から離される。
【００６４】
絶縁層５が一組の上部電極の表面に堆積される。
【００６５】
配線層６、８は必要な接触層を形成できるようにし、絶縁層７により互いに絶縁される。
【００６６】
図１０ａ〜１０ｋには、このようなＲＦ合成器の製作の様々な工程を示す。
【００６７】
図１０ａに示す第１の工程によると、ＳＯＩ（Ｓｉｌｉｃｏｎ  Ｏｎ  Ｉｎｓｕｌａｔｏｒ）基板Ｓから始まり、溝Ｖｉが形成される。ＳＯＩ基板は集積化ＳｉＯ２層１を有するシリコン基板であり公知の技術により作製される。
【００６８】
図１０ｂに示す第２の工程によると、二酸化珪素ＳｉＯ２で構成される上部層とウェルとを画定するように熱酸化処理がなされ、２つの酸化物層１、２を生じる。
【００６９】
図１０ｃに示す第３の工程によると、モリブデンの下部電極Ｅ１ｉ、Ｅ２ｉ、Ｅｓｉが第１の接続レベルに対応して堆積され構築される。
【００７０】
図１０ｄに示す第４の工程によると、ＡｌＮで構成された圧電材料層３が堆積され、モリブデンの上部層４が堆積される。
【００７１】
図１０ｅに示す第５の工程によると、層４の加工による上部電極Ｅ１ｓ、Ｅ２ｓ、Ｅｓｓの形成、すなわち第２接続レベルがフッ素ベースのドライエッチングにより行なわれる。
【００７２】
図１０ｆに示す第６の工程によると、ビアＶｊを形成するためにＡｌＮ材料はＨ３ＰＯ４湿式エッチングによりエッチングされる。
【００７３】
図１０ｇに示す第７の工程によると、圧電材料の層を保護するように設計されたＳｉＮ層５が堆積され、その後フッ素ベースのドライエッチングを使用して接点を開口する。
【００７４】
図１０ｈに示す第８の工程によると、アルミニウム層６が堆積され、Ｈ３ＰＯ４湿式エッチングによりエッチングされ第３接続レベルを画定することができる。
【００７５】
図１０ｉに示す第９の工程によると、ＳｉＯ２層７が堆積され、その後例えば配線を画定するためにＨＦを使用した湿式エッチング工程が行われる。
【００７６】
図１０ｊに示す第１０の工程によると、アルミニウム層８が堆積され、その構築により第４接続レベルを画定することができる。
【００７７】
図１０ｋに示す第１１の工程によると、皮膜はＸｅＦ２ガスによるシリコンのエッチングにより剥離され、懸垂皮膜を剥離する空胴Ｃａによりラム波音響装置を形成できるようにする。
【００７８】
アクティブ部分を保護するＳｉＮ層を局所的エッチングすることによる部品の周波数調整の工程を想定してもよい。この目的のために、例えば原子クラスタービーム（例えばＮＦ３を使用した）を使用するエッチング装置の一つを採用する。
【００７９】
ブラッグミラー構造を含む部品内のラム波トランスデューサを含むＲＦ合成器の例示的実施形態
こうして音響ＲＦ合成器は、ブラッグミラー構造の使用により閉じ込められた圧電層内の導波を利用することに基づく。このような波は一見すると先に検討されたラム波と同じである。
【００８０】
したがってこのような構造の設計は同じやり方で行なわれる。すなわち、ラム波に使用されたものと類似の方法により金属部分と非金属部分で使用される波の速度を計算し、次に、同じ方法に従って、絡み合った櫛パターンを設計する。
【００８１】
このような部品に関しては、図８の表現は、合成器下に形成される空胴の境界をなくすことを除き全く同一である。
【００８２】
図１１ａと１１ｂには、軸Ｃ−Ｃ’に沿った断面図と軸Ｄ−ＯＦに沿った断面図を示す。トランスデューサのすべてを形成できるようにする圧電層３と電極の構造は、積層で構成されるブラッグミラー構造ＭＲの表面に限定される。層５、６、７、８は図９ａと９ｂを参照して説明したものに対応する。
【００８３】
１つの例示的な製作方法を図１２ａ−１２ｉにより示す。
【００８４】
図１２ａに示す方法の第１の工程によると、ブラッグミラーは、高抵抗率シリコン基板上のブラッグミラーＭＲを構成するＳｉＮ層とＳｉＯＣ層の連続堆積により形成される。
【００８５】
図１２ｂに示す第２の工程によると、これらの堆積が行われ、続いて、モリブデンで構成されしたがって第１の接続レベルを画定する下部電極Ｅ１ｉ、Ｅ２ｉ、Ｅｓｉの構築が行なわれる。
【００８６】
図１２ｃに示す第３の工程によると、上部電極の形成のために、ＡｌＮで構成された圧電材料の層３が堆積され、モリブデンの上部層４が堆積される。
【００８７】
図１２ｄに示す第４の工程によると、上部電極Ｅ１ｓ、Ｅ２ｓ、Ｅｓｓを形成するために、上記層の構築はフッ素ベースのドライエッチングにより行なわれる。
【００８８】
図１２ｅに示す第５の工程によると、圧電ＡｌＮ材料層のエッチングはＨ３ＰＯ４による湿式エッチングにより行なわれ、ビアＶｉが得られる。
【００８９】
図１２ｆに示す第６の工程によると、ＳｉＮ層５が堆積され、次にフッ素ベースのドライエッチングにより接点を開口する。
【００９０】
図１２ｇに示す第７の工程によると、アルミニウム層６が堆積され、次に、Ｈ３ＰＯ４湿式エッチングによりエッチングされ、第３接続レベルが画定される。
【００９１】
図１２ｈに示す第８の工程によると、ＳｉＯ２層７が堆積され、その後配線を画定するために例えばＨＦにより湿式エッチングする工程が行われる。
【００９２】
図１２ｉに示す第９の工程によると、その構築が第４接続レベルを画定するアルミニウム層８が堆積される。
【００９３】
アクティブ部分を保護するＳｉＮ層を局所的エッチングすることによる部品の周波数調整の工程を想定してもよい。この目的のために、例えば原子クラスタービーム（例えばＮＦ３を使用した）を使用するエッチング装置の一つを採用する。
【００９４】
バルク波トランスデューサを含むＲＦ合成器の例示的実施形態
この例では、音響ＲＦ合成器はバルク音響波を使用する。この目的のため、積層内で垂直に伝播する波が利用される。絡み合った櫛を利用して波を励起する代わりに、標準的なＢＡＷ共振器と類似の金属／圧電／金属積層が使用される。但し、その厚さは、従来のＢＡＷ共振器の場合が通常そうであるように半波長以下である。
【００９５】
一方、製作方法を複雑化し過ぎないために、すべての共振器は順に重ねて（伝搬方向に整合して）配置されるのではなく、構造内で電気形式および音響形式で同時に伝播する信号の経路を「折り返す」技術が採用される。
【００９６】
概略図を図１３ａ、１３ｂ、１３ｃにより示す。それぞれが３レベルの積層共振器で構成される２つの部分が使用され、その間には、中間層と呼ばれる１つまたは複数の層が挿入される。その目的は構造内を伝搬中に音響波に位相シフトを与えることである。
【００９７】
より正確には、下部共振器（浮遊電位にあるその電極のために浮遊共振器と呼ばれる）と、第１の入力ポートＰ１と第２の入力ポートＰ２にそれぞれ接続される中間レベルの２つの共振器Ｒ１、Ｒ２と、出力共振器と呼ばれる共振器Ｒｓと、が画定される。
【００９８】
共振器Ｒ１とＲ２は第１の中間層Ｃｉ１に結合され、出力共振器は第２の中間層Ｃｉ２に結合される。
【００９９】
矢印はこのような構造内のバルク音響波の伝搬を示し、経路が入力ポートから直接出力され対向ポートから出力されるということを概略的に示す。
【０１００】
したがって上部出力共振器の厚さと第１の中間層の厚さは、波が横切るとπ／２の位相シフトを与えるようなやり方で計算される。入力共振器の厚さと第２の中間層の厚さに関しては、これらの厚さは波が横切るとπの位相シフトを与えるように計算される。上部共振器の２つの電極は部品の出力ポートに接続され、上記２つの部分全体にわたって同時に伸びる。
【０１０１】
ポートＰ１とＰ２はそれぞれ中間共振器の電極に接続される。下部共振器は、これもまた２つの部分全体にわたって同時に伸びるが、その電極は浮遊しているままである。
【０１０２】
以前と同じパターン表記法を用いる技術的積層の断面図と平面図を図１４ａと１４ｂに示す。
【０１０３】
このようなバルク音響波ＲＦ合成器を作製できる方法の例について以下に説明する。
【０１０４】
図１５ａに示す第１の工程によると、ブラッグミラーＭＲを構成するＳｉＮ層とＳｉＯＣ層がＣＶＤにより高抵抗率シリコン基板Ｓ上に堆積される。
【０１０５】
図１５ｂに示す第２の工程によると、電極ＥＲｆｉがモリブデンのスパッタリングにより堆積され、フッ素ベースのドライエッチングにより画定される。
【０１０６】
図１５ｃに示す第３の工程によると、圧電ＡｌＮ材料の第１層３１の堆積はパルス反応スパッタリングにより行なわれ、層４０の堆積はモリブデンスパッタリングにより行われる。
【０１０７】
図１５ｄに示す第４の工程によると、２つの電極ＥＲｆｉとＥＲｆｓ間に下部バルク波共振器（浮遊共振器と呼ばれる）を画定するようなやり方で、フッ素ベースのドライエッチングにより電極が画定される。
【０１０８】
図１５ｅに示す第５の工程によると、ＳｉＯ２層Ｃｉ１０がＣＶＤにより堆積され、その後平坦化工程が行われる。
【０１０９】
図１５ｆに示す第６の工程によると、ＣＶＤにより堆積されたＳｉＯ２の第１の中間厚層Ｃｉ１に対応して伝播媒体の堆積が行なわれる。
【０１１０】
図１５ｇに示す第７の工程によると、モリブデン電極がスパッタリングにより堆積され、フッ素ベースのドライエッチングにより画定され、２つの入力共振器の下部電極Ｅ１ｉとＥ２ｉが形成される。
【０１１１】
図１５ｈに示す第８の工程によると、ＡｌＮ材料の第２の層３２はパルス反応スパッタリングにより堆積され、層４１はモリブデンスパッタリングにより堆積される。
【０１１２】
図１５ｉに示す第９の工程によると、電極Ｅ１ｓとＥ２ｓはフッ素ベースのドライエッチングにより画定される。
【０１１３】
図１５ｊに示す第１０の工程によると、ＳｉＯ２層Ｃｉ２０はＣＶＤにより堆積され、次に平坦化される。
【０１１４】
図１５ｋに示す第１１の工程によると、ＣＶＤにより堆積されたＳｉＯ２の第２の中間層Ｃｉ２に対応して伝播媒体の堆積が行なわれる。
【０１１５】
図１５ｌに示す第１２の工程によると、モリブデン層４２の堆積はスパッタリングにより行なわれ、フッ素ベースのドライエッチングにより画定される。
【０１１６】
図１５ｍに示す第１３の工程によると、圧電ＡｌＮ材料の第３の層３３はパルス反応スパッタリングにより堆積され、電極はモリブデンスパッタリングにより堆積され、下部電極Ｅｓｉの上に出力共振器を画定する。
【０１１７】
図１５ｎに示す第１４の工程によると、電極Ｅｓｓはフッ素ベースのドライエッチングにより画定される。
【０１１８】
図１５ｏに示す第１５の工程によると、ビアＶｋはＨ３ＰＯ４湿式エッチングによりＡｌＮ内に開口される。
【０１１９】
図１５ｐに示す第１６の工程によると、ＳｉＮの不活性化層５０がＰＶＤにより堆積される。
【０１２０】
図１５ｑに示す第１７の工程によると、ビアＶｑがフッ素ベースのドライエッチングにより不活性化層内に開口される。
【０１２１】
図１５ｒに示す第１８の工程によると、ビアＶｒがフッ素ベースのドライエッチングにより伝搬層内に開口される。
【０１２２】
図１５ｓに示す第１９の工程によると、電極Ｅ２ｉへのアクセスを可能にする開口Ｖｓに至るＡｌＮのＨ３ＰＯ４湿式エッチングが行なわれる。
【０１２３】
図１５ｔに示す第２０の工程によると、ＡｌＣｕで構成される接点が層６０のスパッタリングにより形成され、Ｈ３Ｐ０４湿式エッチングにより画定される。
【符号の説明】
【０１２４】
１，２：酸化物層
３：圧電材料層
４：モリブデンの上部層
５：ＳｉＮ層
６，８：配線層
７：ＳｉＯ２層
３２：第２の層
３３：第３の層
４１，４２：モリブデン層
５０：不活性化層
６０：ＡｌＣｕ層
Ｃａ：空洞
Ｃｉ１０：ＳｉＯ２層
Ｃｉ１：第１の中間層
Ｃｉ２：第２の中間層
Ｃｉ２０：ＳｉＯ２層
Ｂ１，Ｂ２：バス
Ｅ１ｉ、Ｅｓｉ、Ｅ２ｉ，Ｅ１ｉ、Ｅ２ｉ、Ｅｓｉ：下部電極
ＥＲｆｉ，ＥＲｆｓ：電極
Ｅ１ｓ、Ｅｓｓ、Ｅ２ｓ：上部電極
Ｌｉｎｔ：開口の境界線
Ｌｃ：空胴の境界線
Ｍ：音響媒体
ＭＲ：ブラッグミラー
Ｐ１，Ｐ１ｅ：第１の入力ポート
Ｐ２，Ｐ２ｅ：第２の入力ポート
Ｐｓ：出力ポート
Ｒ１，Ｒ２，Ｒｓ：共振器
Ｓ：基板
Ｓｉ−１、Ｓｉ、Ｓｉ＋１：サブセット
Ｔ１：第１のトランスデューサ
Ｔ２：第２のトランスデューサ
Ｔｓ：第３のトランスデューサ
Ｖｉ，Ｖｊ，Ｖｋ，Ｖｑ，Ｖｒ：ビア
Ｖｓ：開口
【図１】
2011239399.tif 000004
【図２】
2011239399.tif 000005
【図３】
2011239399.tif 000006
【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
2011239399.tif 000010
【図８】
2011239399.tif 000011
【図９ａ−９ｂ】
2011239399.tif 000012
【図１０ａ−１０ｄ】
2011239399.tif 000013
【図１０ｅ−１０ｈ】
2011239399.tif 000014
【図１０ｉ−１０ｋ】
2011239399.tif 000015
【図１１ａ−１１ｂ】
2011239399.tif 000016
【図１２ａ−１２ｄ】
2011239399.tif 000017
【図１２ｅ−１２ｇ】
2011239399.tif 000018
【図１２ｈ−１２ｉ】
2011239399.tif 000019
【図１３ａ−１３ｃ】
2011239399.tif 000020
【図１４ａ−１４ｂ】
2011239399.tif 000021
【図１５ａ−１５ｄ】
2011239399.tif 000022
【図１５ｅ−１５ｈ】
2011239399.tif 000023
【図１５ｉ−１５ｋ】
2011239399.tif 000024
【図１５ｌ−１５ｎ】
2011239399.tif 000025
【図１５ｏ−１５ｑ】
2011239399.tif 000026
【図１５ｒ−１５ｔ】
2011239399.tif 000027
【外国語明細書】
2011239399000001.pdf