(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板の表面に設けられた凹部上に形成される音響共振器を有し、該音響共振器が前記凹部へのアクセスを可能にするエッチング穴を備える音響共振器装置において、
前記凹部は、前記基板の面内に鏡像を生じる対象軸を有しない多角形状を成し、前記エッチング穴は、前記凹部の端縁に重なる複数の位置、及び該複数の位置の内側に設けられることを特徴とする音響共振器装置。
【請求項２】
前記エッチング穴の一つは、前記凹部のほぼ中心に位置することを特徴とする、請求項１に記載の音響共振器装置。
【請求項３】
前記複数の位置は、多角形状を成す前記凹部の頂点の位置に重なる位置とされることを特徴とする、請求項１に記載の音響共振器装置。
【請求項４】
前記凹部の端縁には、複数のエッチングチャンネルが形成され、該複数のエッチングチャネルは前記エッチング穴に整合して連通することを特徴とする、請求項１に記載の音響共振器装置。
【請求項５】
基板の表面上に音響共振器を製造する方法であって、前記表面をエッチングして凹部を形成し、該凹部を犠牲材料で充填し、エッチング穴を備えた前記音響共振器を前記基板上に形成し、前記エッチング穴を介して前記犠牲材料を除去する方法において、
前記凹部を形成する工程は、前記凹部を前記基板の面内に鏡像を生じる対象軸を有しない多角形状を有するようにすることを含み、前記音響共振器を形成する工程は、前記エッチング穴を、前記凹部の端縁に重なる複数の位置、及び該複数の位置の内側で前記凹部に重なる位置に設けることを含むことを特徴とする方法。
【請求項６】
前記エッチング穴は、前記凹部のほぼ中心に形成することを特徴とする、請求項１に記載の音響共振器装置。
【請求項７】
前記エッチング穴が形成される前記複数の位置は、多角形状を成す前記凹部の頂点の位置に重なる位置とされることを特徴とする、請求項１に記載の音響共振器装置。
【請求項８】
前記凹部を形成する工程は、前記凹部の端縁に、複数のエッチングチャンネルを形成し、該複数のエッチングチャネルが前記エッチング穴に整合して連通するようにすることを特徴とする、請求項１に記載の音響共振器装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、音響共振器の技術に関する。さらに詳しくは、本発明は、電子回路におけるフィルタとして使うことができる電子・機械的な共振器に関する。
【０００２】
【従来の技術】
電子機器のコストと大きさを減少させるというニーズは、より小型な信号フィルタリング部品に対する継続的なニーズにつながっている。薄膜バルク音響共振器（ＦＢＡＲ）と積層された薄膜バルク波音響共振器及びフィルタ（ＳＢＡＲ）は、これらのニーズを満足させる可能性を持ったフィルタ部品の一つの種類である。簡略のために、これらのフィルタを以後、ＦＢＡＲと称する。
【０００３】
ＦＢＡＲは、薄膜圧電（ＰＺ）材料中にバルク縦音波を用いる音響共振器から構成される。図１に示される１つの簡単な形状の例において、ＦＢＡＲ１００は、２つの金属電極１０４と１０６に挟まれたＰＺ材料１０２の層を含んでいる。挟持構造体１００は、周辺の回りを囲むように空気中に懸架されていることが好ましい。電界が印加される電圧を介してこれらの２つの電極１０４と１０６間に発生するとき、ＰＺ材料１０２は、電気エネルギのいくらかを波の形の物理的エネルギに変換する。この波は、電界と同じ方向に伝播し、共振周波数を含むある周波数において電極／空気インターフェースで反射される。共振周波数において、装置１００は、電子的な共振器として使われるので、装置は、フィルタとして機能できることになる。この技術を用いて、ＧＨｚ範囲におけるアプリケーションのために共振器は、直径１００ミクロン以下、厚さ数ミクロン以下の物理的な大きさを備える。
【０００４】
ＦＢＡＲは、基板材料上に集積回路部材を作り上げ又は形成するために共通して使われる付着又は成膜技術を用いて製造される。しかしながら、ＦＢＡＲの製造処理は、ＦＢＡＲが空気中に懸架配置する好ましい構成を実現することは、まれな挑戦となる。懸架されたＦＢＡＲを製造するための技術の１つによれば、まず基板上にＦＢＡＲを付着させ、次いでＦＢＡＲ下方の基板を完全に除去する。これは、図１に示されており、ＦＢＡＲ下方の基板１１０は、ＦＢＡＲを懸架するために除去されている。しかしながら、ＦＢＡＲ下方の基板の除去は、ＦＢＡＲを露出させることになって機械的な一体性に問題が生じる。また、基板の下側をエッチングすることは難しい。
【０００５】
懸架されたＦＢＡＲを製造する他の技術は、まず基板の表面上に一時的な支持層膜の付着とパターン化を行うものである。次に、一時的な支持膜の上にＦＢＡＲを作り上げる。次いで、アンダーカットエッチングを行って一時的な支持膜を除去する。この技術は、最初の技術（基板除去技術）と同様に、得られたＦＢＡＲに機械的な一体性の問題を発生させる。その上、一時的な支持膜の完全な除去は、この一時的な支持膜に均一でないあるいは不完全なエッチングが生じるために困難である。しかも、アンダーカットエッチングは、完全には除去できない廃棄物を残すので、さらに問題を生じる。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
従って、犠牲材料を効果的に除去して懸架されたＦＢＡＲを製造するために改良された技術、及び、犠牲材料を効果的に除去できる装置に対するニーズは、依然として存在するのである。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明は、上述のニーズに対応するものである。本発明の１つの特徴によれば、装置は、表面に凹部を備えた基板を有する。基板上には、音響共振器が凹部にまたがって構成され、この音響共振器は、凹部へのアクセスを可能にするためのエッチング孔を備えている。
【０００８】
本発明の第２の特徴によれば、表面に凹部を備えた基板上に音響共振器を作り上げる方法が、開示される。まず、凹部が、表面の上にエッチングされ、犠牲材料を充填される。次に、エッチング孔を備えた音響共振器が、基板上に構成される。最後に、犠牲材料が、除去される。
【０００９】
本発明の第３の特徴によれば、装置は、表面上に凹部を備えた基板を有し、この凹部は、エッチングチャンネルが設けられる。音響共振器が、基板上に作り上げられて凹部をまたぐようにされる。
【００１０】
本発明の第４の特徴によれば、表面を備えた基板上に音響共振器を作り上げる方法が、開示される。まず、凹部が、基板の表面にエッチングして形成され、この凹部は、少なくとも１つのエッチングチャンネルを備えるようにされ、犠牲材料によって充填される。次に、基板上に音響共振器が構成される。最終的に、犠牲材料が、除去される。
【００１１】
本発明の他の特徴及び利点は、本発明の原理を実施形態によって説明している添付の図面と組み合わせられた以下の詳細な記述から明らかになるであろう。
【００１２】
【発明の実施の形態】
以下に添付図面を参照して本発明の好適実施形態となる薄膜バルク音響共振器装置、及びその製造方法について詳細に説明する。説明のための図面に示されるように、本発明は、基板上に音響共振器（例えば、ＦＢＡＲ）を作り上げる技術に適用される。１つの実施形態において、凹部が、基板の表面でエッチングして形成され、この凹部には、犠牲材料が充填される。次いで、ＦＢＡＲが、犠牲材料の上に形成され、このＦＢＡＲは、少なくとも１つのエッチング孔を備えようにされる。次いで、犠牲材料が、エッチング孔から除去される。他の実施形態において、凹部は、犠牲材料が除去される少なくとも１つのエッチングチャンネルを備える。このエッチングチャンネルは、エッチング孔に整合させられる。
【００１３】
この技術を用いて構成されたＦＢＡＲは、従来周知のＦＢＡＲに対して利点を備えている。まず、基板はＦＢＡＲ下方から完全には除去されないので、ＦＢＡＲは、保護されるとともに処理中に良好な機械的な支持を受ける。さらに、犠牲材料が、迅速かつ完璧に除去される。このようにして、エッチング液に長時間浸されていることから生じる問題は、最小にされ、犠牲材料の不均一なあるいは不十分なエッチングに関係する問題も最小にされる。
【００１４】
図２（ａ）は、本発明による一実施形態における装置２００の正面図を説明している。図２（ｂ）は、図２（ａ）におけるＡ−Ａ線に沿った装置２００の側方から見た断面図である。図２（ａ）と図２（ｂ）を参照すると、装置２００は、表面２０４を備えた基板２０２を有している。基板２０２は、表面２０４にエッチングされた凹部２０６を備えている。図２（ａ）において、凹部２０６は、破線を付された多角形によって定められる領域２０６で示される。多角形の形状の領域２０６は、凹部２０６によって画定される領域である。「水泳プール」の如き凹部２０６の形状は、矩形あるいは直交する形状に限定されない。実際のところ、凹部２０６によってカバーされる領域２０６は、どのような多角形であっても良く、例えば、四角形或いは五角形であることができる。１つの好ましい実施形態において、凹部２０６によって定められる領域２０６は、エッジと頂点を備えた多角形であって、それにおいてこれらのエッジの２つは、互いに平行とはならない、或いは頂点の２つは、互いに同じ角度を備えていない、もしくはその両方である。
【００１５】
ＦＢＡＲ２１０は、凹部２０６をまたぐように基板２０２上に形成される。ＦＢＡＲ２１０は、第１の電極２１４と第２の電極２１６間に挟まれた圧電（ＰＺ）材料２１２の層を有している。ＦＢＡＲ２１０は、凹部２０６へのアクセスを可能にするエッチング孔２２０を備えている。エッチング孔２２０は、ＰＺ材料２１２を介して及び電極２１４と２１６を介して孔を備えており、これらの孔は、凹部２０６からＦＢＡＲ２１０の表面に延びて配列されエッチング孔２２０を画定している。１つの実施形態において、エッチング孔２２０は、凹部２０６によって定められる領域２０６のほぼ中心にあり、従って、エッチング孔２２０は、直径において１０ミクロンの次数にあるが、１ミクロン以下から４０ミクロン以上にわたることもできる。
【００１６】
ＦＢＡＲは、エッチング孔２２２、２２４、２２６及び２２８のような追加のエッチング孔を備えることができる。説明された実施形態において、エッチング孔は、凹部２０６によって定められる領域２０６の選択された頂点あるいは角またはその付近に配置される。
【００１７】
装置２００は、基板２０２の表面２０４をまずエッチングすることによって作り上げられて凹部２０６を設ける。１つの実施形態において、凹部２０６は、深さ約３ミクロン、面積約１０，０００〜３０，０００平方ミクロンであることができる。これらの値は、異なる材料を用いて、あるいは、これらのあるいは他の因子の組み合わせにおいて異なる大きさの共振器、異なる周波数の共振器を製造するために幅広く変化することができる。基板２０２は、ケイ素あるいはその他の適切な材料であることができる。次いで、凹部２０６は、リンシリカガラス（ＰＳＧ）のような犠牲材料を充填され、基板２０２の表面２０４に対して同一平面の滑らかな面を形成するように研磨される。次いで、ＦＢＡＲ２１０が、現在犠牲材料を充填されている凹の領域２０６にまたがって基板２０２の表面２０４に作り上げられる。装置２００の部分を製造する技術に関する追加の情報は、Ｒｕｂｙなどに対して２０００年５月９日に与えられた米国特許第６，０６０，８１８号に見出すことができる。この米国特許第６，０６０，８１８号は、以後参照文献とされる。本発明では、ＦＢＡＲ２１０の層２１４、２１２及び２１６は、少なくとも１つのエッチング孔２２０を備えるように構成される。その上、ＦＢＡＲは、追加のエッチング孔２２２、２２４、２２６及び２２８を備えるように作り上げられる。
【００１８】
最終的に、凹部２０６内の犠牲材料は、装置２００を、例えば、希釈されたフッ化水素酸（Ｈ２Ｏ：ＨＦ）のようなエッチング液内に導き入れることによって除去される。エッチング孔２２０（及び２２２、２２４、２２６及び２２８のような他のエッチング孔）は、犠牲材料をエッチングする目的のためにエッチング液によって凹部２０６に対する迅速で完璧なアクセスを可能にする。エッチング液が犠牲材料を溶解すると、廃棄物が、発生する。本発明において、廃棄物は、エッチング孔２２０及び２２２、２２４、２２６及び２２８のような他の追加のエッチング孔を介して凹部２０６から効果的に除去される。
【００１９】
図３（ａ）は、本発明による他の実施形態の装置３００の平面図を示している。図３（ｂ）は、図３（ａ）における線Ｂ−Ｂに沿った装置３００の側方の断面図である。図３（ａ）と図３（ｂ）において、装置３００は、表面３０４を備えた基板３０２を有している。基板３０２は表面３０４上にエッチングされた凹部３０６を有している。図３（ａ）において、凹部３０６が、破線を用いて多角形領域３０６によって示されている。図３（ａ）に示されている実施形態において、凹部３０６は、エッチングチャンネル３０７ａ、３０７ｂ、３０７ｃ、３０７ｄ、３０７ｅ、３０７ｆ、３０７ｇ及び３０７ｈを備えている。単純化のために、エッチングチャンネルは、以後、図３（ｂ）においてまとめて３０７と称される。図３（ａ）は、説明のために８つのエッチングチャンネル３０７を示しているが、チャンネルの数は、８つである必要もないし、８つに限定されることもない。
【００２０】
ＦＢＡＲ３１０は、エッチングチャンネル３０７を含む凹部３０６にまたがって基板３０２上に作り上げられる。ＦＢＡＲ３１０は、第１の電極３１４と第２の電極３１６の間に挟まれた圧電（ＰＺ）材料３１２の層を備えている。ＦＢＡＲは、凹部３０６へのアクセスを可能にするためのエッチング孔３２０を備えている。１つの実施形態において、エッチング孔３１０は、凹部３０６によって定められた領域３０６のほぼ中心にあって、エッチング孔３２０は、直径１０ミクロンの次数の大きさであることができる。
【００２１】
ＦＢＡＲ３１０は、図３（ｂ）には示されているが図３（ａ）には示されていないエッチング孔３２２と３２４のような追加のエッチング孔を備えることができる。エッチング孔３２２と３２４は、エッチングチャンネル３０７との混同を避けるために図３（ａ）には示されていない。これは、１つの実施形態において、エッチング孔（３２２、３２４あるいは図３（ａ）あるいは図３（ｂ）には示されていない他のエッチング孔）がエッチングチャンネル３０７のそれぞれと整合するように作られるためである。
【００２２】
装置３００の製造処理は、図２（ａ）と図２（ｂ）に示されていてかつ上述したような装置２００の製造処理と同じである。しかしながら、凹部３０６がエッチングされるとき、エッチングチャンネル３０７は、凹部３０６の一部分としてエッチングされなければならない。従って、犠牲材料はまた、処理において後に除去されるまでエッチングチャンネル３０７内に付着されている。エッチング孔３２２、３２４その他は、エッチングチャンネル３０７の１つと整合されるように製造されることが好ましい。
【００２３】
最終的に、凹部３０６に充填されている犠牲材料は、装置３００をエッチング液に導き入れることによって除去される。
【００２４】
チャンネル３０７とエッチング孔３２０（及び３２２、３２４その他のような他のエッチング孔）は、犠牲材料をエッチングする目的でエッチング液によって凹部３０６に迅速かつ完璧にアクセスする可能性を与える。廃棄物は、チャンネル、エッチング孔３２０及び他の追加のエッチング孔を介して凹部３０６から効果的に除去される。
【００２５】
上述したように、本発明は、新規なものであり、現在の技術に利点を与えるものであることは明らかである。本発明は、さらに機械的な音響ＦＢＡＲを作り出し、不均一及び／あるいは不完全な犠牲材料のエッチング、或いはエッチング液への延長された露出又はその両方によリ生じる問題を最小にする。本発明は特定の実施形態について記述されるとともに図示されたが、本発明は、記述されるとともに図示された特定の形式や部品の配列に限定されるものではない。例えば、本発明は、装置とその基板との間の材料を除去する必要のあるＳＢＡＲあるいは他の装置に適用することができる。当業者によれば、本発明の範囲内で更に様々な変形・変更が可能である。
【００２６】
以下に添付図面を参照して本発明の好適実施形態について説明すると、本発明は、装置（２００）において、表面（２０４）上に凹部（２０６）を備えた基板（２０２）と、及び、前記基板（２０２）上に作り上げられ又は形成されるとともに前記凹部（２０６）にまたがり、前記凹部（２０６）へのアクセスを可能にするエッチング孔（２２０）を備えた音響共振器とを有する装置（２００）を提供する。
【００２７】
好ましくは、前記凹部（２０６）が、前記基板（２０２）の前記表面（２０４）上に所定の領域を画定するとともに前記エッチング孔（２２０）が、前記領域のほぼ中心に位置する。
【００２８】
好ましくは、前記領域（２０６）が、多角形としての形状を備え、前記装置（２００）が、さらに追加のエッチング孔（２２２、２２４）を備え、前記エッチング孔の１つが、多角形の前記領域（２０６）の選択された頂点に位置する。
【００２９】
好ましくは、多角形の形状の前記領域（２０６）が、エッジを備え、前記エッジの２つが、他方に対して平行ではない。
【００３０】
好ましくは、多角形の形状の前記領域（２０６）が、頂点を形成する角度を備え、前記頂点の２つが、同一の角度を備えていない。
【００３１】
好ましくは、前記音響共振器が、薄膜バルク音響共振器（ＦＢＡＲ）であって、２つの電極（２１４、２１６）間に挟まれた圧電材料（２１２）を含む。
【００３２】
更に本発明は、表面（２０４）を備えた基板（２０２）上に配置された音響共振器を製造する方法において、前記表面（２０４）に凹部（２０６）をエッチングし、前記凹部（２０６）を犠牲材料で充填し、エッチング孔（２２０）を備えた前記音響共振器を前記基板（２０２）上に作り上げ又は形成し、及び、前記犠牲材料を除去することを含む方法を提供する。
【００３３】
好ましくは、前記凹部（２０６）が前記基板（２０２）上の前記表面（２０４）に領域（２０６）を画定し、前記エッチング孔（２２０）が、前記領域（２０６）のほぼ中心に配置される。
【００３４】
好ましくは、前記領域（２０６）中に多角形の形状を備え、前記装置（２００）がさらに、追加のエッチング孔（２２２、２２４）を備え、前記エッチング孔が、多角形の前記領域（２０６）の選択された頂点のそれぞれに位置する。
【００３５】
更に、本発明は、装置（３００）において、表面（３０４）上にエッチングチャンネル（３０７）を形成された凹部（３０６）を備えた基板（３０２）と、及び、
前記基板（３０２）上に作り上げられ又は形成されるとともに前記凹部（３０６）にまたがっている音響共振器とを有する装置（３００）を提供する。
【００３６】
好ましくは、前記音響共振器が、前記凹部（３０６）へのアクセスを可能にするエッチング孔（３２０）を備える。
【００３７】
好ましくは、前記凹部（３０６）が、前記表面（３０４）上に領域（３０６）を備え、及び、前記エッチング孔（３２０）が、前記領域（３０６）のほぼ中央に配置される。
【００３８】
好ましくは、前記音響共振器が、前記凹部（３０６）へのアクセスのための前記エッチングチャンネル（３０７）の１つに整合するエッチング孔（３２４）を備える。
【００３９】
好ましくは、前記音響共振器が、エッチング孔（３２２、３２４）を備え、前記エッチング孔のそれぞれが、選択されたエッチングチャンネル（３０７）と整合される。
【００４０】
更に、本発明は、表面（３０４）を備えた基板（３０２）上に配置された音響共振器を製造する方法において、少なくとも１つのエッチングチャンネル（３０７）を備える凹部（３０６）を前記表面（３０４）にエッチングし、前記凹部（３０６）を犠牲材料で充填し、前記基板（３０２）上に前記音響共振器を作り上げ又は形成し、及び、前記犠牲材料を除去することを含む方法を提供する。
【００４１】
好ましくは、前記音響共振器が、エッチング孔（３２０）を備える。
【００４２】
好ましくは、前記凹部（３０６）が、前記基板（３０２）の前記表面（３０４）に領域（３０６）を形成し、及び、前記エッチング孔（３２０）が、ほぼ前記領域の中心に配置される。
【００４３】
好ましくは、さらに、複数のエッチング孔（３２２、３２４）を作り上げ又は形成し、前記エッチング孔のそれぞれが、エッチングチャンネル（３０７）に整合されている。
【００４４】
好ましくは、前記凹部（３０６）が、エッジを備えた多角形の形状の領域（３０６）を形成し、前記エッジの２つが、他方に対して平行ではない。
【００４５】
好ましくは、前記凹部（３０６）が、角度を形成する頂点を備えた多角形の形状の領域（３０６）を形成し、前記頂点の２つが、同一の角度を備えていない。
【図面の簡単な説明】
【図１】従来周知のＦＢＡＲの断面図である。
【図２】（ａ）は、本発明の１つの実施形態によるＦＢＡＲの正面図であり、及び（ｂ）は（ａ）に示されるＦＢＡＲの断面図である。
【図３】（ａ）は、本発明の他の実施形態によるＦＢＡＲの正面図であり、及び（ｂ）は、（ａ）に示されるＦＢＡＲの断面図である。
【符号の説明】
２００、３００  装置
２０２、３０２  基板
２０４、３０４  表面
２０６、３０６  凹部
２１２  圧電材料
２１４、２１６  電極
２２０、２２２、２２４、３２０、３２２、３２４  エッチング孔
３０７  エッチングチャンネル
【図１】
0003878032.tif 000002
【図２】
0003878032.tif 000003
【図３】
0003878032.tif 000004