(57)【要約】バルク音響共振器アセンブリおよびその共振器アセンブリを製造するための方法を提供する。共振器は、基板の第１の表面上にキャビティを含み、低音響損失材料のシートがキャビティに亘って懸吊される。低音響損失材料のシートは、低音響損失材料のシートの関連される基本周波数が、基板の第１の表面に平行する方向における低音響損失材料のシートの長さに応じるように構成される。トランスデューサは、低音響損失材料のシート上に電気機械層、および電気機械材料上に形成されたパターニングされた導電材料を含む。トランスデューサは、電気信号を導電パターンに付与すると、低音響損失材料において振動を誘発するように構成される。【選択図】図２
2012528545.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
横方向のオーバーモードバルク音響共振器アセンブリであって、
キャビティを有する第１の表面を有する基板と；
低音響損失材料のシートであって、前記低音響損失材料のシートの関連するオーバーモード共振周波数が、前記基板の第１の表面に平行する方向において、前記低音響損失材料のシートの長さに応じており、前記低音響損失材料のシートが前記キャビティに亘って懸吊される、低音響損失材料のシートと；
前記低音響損失材料のシート上にある電気機械層、および電気機械材料上に形成されたパターニングされた導電材料を含むトランスデューサであって、前記トランスデューサは、電気信号を導電パターンに付与するとき、前記低音響損失材料において振動を誘発させるように構成される、トランスデューサと
を備える、横方向のオーバーモードバルク音響共振器アセンブリ。
【請求項２】
前記電気機械材料は圧電性の材料を含む、請求項１に記載の横方向のオーバーモードバルク音響共振器アセンブリ。
【請求項３】
前記パターニングされた導電材料は交互嵌合されたパターンである、請求項１に記載の横方向のオーバーモードバルク音響共振器アセンブリ。
【請求項４】
前記電気機械材料は電歪材料を含み、前記トランスデューサの作動は直流バイアスを付与することを介して制御可能である、請求項１に記載の横方向のオーバーモードバルク音響共振器アセンブリ。
【請求項５】
前記電歪材料はチタン酸ストロンチウムバリウムを含む、請求項４に記載の横方向のオーバーモードバルク音響共振器アセンブリ。
【請求項６】
前記低音響損失材料はサファイアを含む、請求項１に記載の横方向のオーバーモードバルク音響共振器アセンブリ。
【請求項７】
前記低音響損失材料はイットリウム・アルミニウム・ガーネットを含む、請求項１に記載の横方向のオーバーモードバルク音響共振器アセンブリ。
【請求項８】
前記低音響損失材料は、ガドリニウム・ガリウム・ガーネット（ＧＧＧ）、およびスピネルのうちの１つを含む、請求項１に記載の横方向のオーバーモードバルク音響共振器アセンブリ。
【請求項９】
前記低音響損失材料はニオブ酸リチウムを含む、請求項１に記載の横方向のオーバーモードバルク音響共振器アセンブリ。
【請求項１０】
前記導電材料はニッケルを含む、請求項１に記載の横方向のオーバーモードバルク音響共振器アセンブリ。
【請求項１１】
電気的および機械的のうちのいずれかで結合されかつ直列に配置された、要素の第１のセットと、
シャント構成において、前記要素の第１のセットの対応する１つに、電気的および機械的のうちのいずれかで結合される、要素の第２のセットであって、前記要素の第２のセットの各々が、請求項１に記載の横方向のオーバーモードバルク音響共振器アセンブリを備える、要素の第２のセットと
を備える、はしご形フィルタ。
【請求項１２】
前記低音響損失材料のシートおよび前記トランスデューサの各々は、前記横方向のオーバーモードバルク音響共振器アセンブリの関連するＱファクタが１０，０００よりも高いように構成される、請求項１に記載の横方向のオーバーモードバルク音響共振器アセンブリ。
【請求項１３】
前記低音響損失材料のシートは、前記トランスデューサによって誘発された振動がラム波を主に含むように構成される、請求項１に記載の横方向のオーバーモードバルク音響共振器アセンブリ。
【請求項１４】
前記低音響損失材料のシートは、前記基板および前記低音響損失材料のシートが同じ材料からなるように、前記基板から製造される、請求項１に記載の横方向のオーバーモードバルク音響共振器アセンブリ。
【請求項１５】
前記低音響損失材料のシートは結晶イオンスライシング処理を介して製造される、請求項１４に記載の横方向のオーバーモードバルク音響共振器アセンブリ。
【請求項１６】
前記低音響損失材料のシートは、前記キャビティに亘って前記低音響損失材料のシートの懸吊を維持する複数の微小のテザーを含む、請求項１に記載の横方向のオーバーモードバルク音響共振器アセンブリ。
【請求項１７】
入力信号を複数の周波数サブバンドに分離するように構成されたチャネライザーシステムであって、
入力信号を目的の周波数帯に制限するように構成されたルーフィングフィルタと、
複数のフィルタであって、
その各々が前記複数の周波数サブバンドの１つを表し、かつ請求項１に記載の横方向のオーバーモードバルク音響共振器アセンブリを備え、
特定のフィルタに関連付けられた前記横方向のオーバーモードバルク音響共振器アセンブリの低音響損失材料のシートの関連付けられた長さは、前記フィルタに関連付けられた前記周波数サブバンドに対する応答性を提供するように選択される、複数のフィルタと
を含む、チャネライザーシステム。
【請求項１８】
入力信号を複数の周波数サブバンドに分離するように構成されたチャネライザーシステムであって：
複数の横方向のオーバーモードバルク音響共振器であって、その各々が低音響損失材料のシートを含み、かつ前記複数の横方向のオーバーモードバルク音響共振器は、低音響損失材料のそれらの対応のシートが実質的に同一平面上にあるように構成される、複数の横方向のオーバーモードバルク音響共振器と、
前記複数の横方向のオーバーモードバルク音響共振器の各々に関連付けられる複数のパスバンドのうちの１つを選択するように、入力信号を目的の周波数帯に制限するように構成されたルーフィングフィルタと、
複数のフィルタであって、
その各々が前記複数の周波数サブバンドの１つを表し、かつ前記複数の横方向のオーバーモードバルク音響共振器のうちの少なくとも１つの関連付けられたセットを備え、
特定のフィルタに関連付けられた前記横方向のオーバーモードバルク音響共振器のセットの各々の関連付けられた長さは、その関連付けられた周波数サイドバンドに応じる、複数のフィルタと
を備える、チャネライザーシステム。
【請求項１９】
前記ルーフィングフィルタおよび前記複数の横方向のオーバーモードバルク音響共振器は、単一の集積回路チップ上で実施される、請求項１８に記載のチャネライザーシステム。
【請求項２０】
マイクロ波周波数で作動するように構成された横方向のオーバーモードバルク音響共振器を製造するための方法であって、
低音響損失材料を基板に接合する工程と、
イオン注入プロセスを介して前記低音響損失材料の一部を弱めることによって所望される厚さに前記低音響損失材料をシンニングし、かつその弱められた部分において、前記低音響損失材料における分裂を誘発するために、前記低音響損失材料をアニーリングする工程と、
前記低音響損失材料上に、電気機械材料の層を積層する工程と、
指定されたパターンにおいて、前記電気機械材料上に金属層を積層して、前記金属層および前記電気機械材料の層がトランスデューサアセンブリを形成する工程と、
低音響損失材料のシートを、前記低音響損失材料の残り部分から実質的に分離させるように、前記低音響損失材料の一部を取り除く工程と、
前記低音響損失材料のシートを前記基板から解放する工程と
を含む、方法。
【請求項２１】
低音響損失材料のシートを実質的に分離させるように、前記低音響損失材料の一部を取り除く工程は、前記低音響損失材料のシートを前記低音響損失材料の残り部分に接続する複数の微小のテザーのみを残すように、前記シート周囲の低音響損失材料の幅を取り除く工程を含む、請求項２０に記載の方法。
【請求項２２】
低音響損失材料のシートを実質的に分離させるように、前記低音響損失材料の一部を取り除く工程は、フォトマスクを前記低音響損失材料に付与し、かつエッチング処理を介して前記材料を取り除く工程を含む、請求項２０に記載の方法。
【請求項２３】
前記所望される厚さに前記低音響損失材料をシンニングする工程は、擦り、研磨することを介して前記材料をシンニングする工程を含む、請求項２０に記載の方法。
【請求項２４】
前記オーバーモードバルク音響共振器は、約３ギガヘルツの周波数帯において作動するように構成される、請求項２０に記載の方法。
【請求項２５】
低音響損失材料のシートを、前記低音響損失材料の残り部分から実質的に分離させるように、前記低音響損失材料の一部を取り除く工程は、前記低音響損失材料のシートを前記低音響損失材料の残り部分に接続する複数の微小のテザーを残すように、前記低音響損失材料を選択的に取り除く工程を含む、請求項２０に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、一般に、通信システムに関し、より詳細には、横方向のオーバーモードバルク音響共振器アセンブリに関する。
【背景技術】
【０００２】
通信デバイスがより小さく、そしてより複雑になるにつれ、無線周波数（ＲＦ）構成要素におけるパフォーマンスに対する要求が著しく上昇している。特に、モバイル通信デバイスに対して割り当てられた周波数帯域が頻繁に利用されるので、指定されたユーザと干渉することなく、他のサービスに割り当てられた周波数スペクトルの帯域を利用することが所望される。コグニティブ無線は、帯域のスペクトル使用を計測し、その帯域のうちの十分に活用されていない部分を用いて他のコグニティブ無線と通信する。スペクトル分析性能は、コグニティブ無線の動作に対して重要である。残念なことに、これらの周波数における高性能スペクトル分析を提供するには、大型で扱いにくい構成要素をしばしば必要とする。特にフィルタリング用の構成要素は、より高い周波数においては小型化することが困難である。様々な共振器アセンブリが用いられ、集積回路スケールにてフィルタリング機能を提供しているが、これらの効果は過剰な損失および非実用的な費用により困難となっている。
【発明の概要】
【課題を解決するための手段】
【０００３】
本発明の１つの態様において、バルク音響共振器アセンブリが提供される。基板は第１の表面上にキャビティを有し、高いＱで低音響損失のシート（一枚の低音響損失材料）がキャビティに亘って懸吊される。低音響損失材料のシートは、低音響損失材料のシートの関連される基本周波数が、基板の第１の表面に平行する方向における低音響損失材料のシートの長さに応じるように構成される。トランスデューサは、低音響損失材料のシート上に電気機械層、および電気機械材料上に形成されたパターニングされた導電材料を含む。トランスデューサは、電気信号を導電パターンに付与すると、低音響損失材料において振動を誘発するように構成される。
【０００４】
本発明の別の態様において、チャネライザーシステムは、入力信号を複数の周波数サブバンドに分離するために提供される。ルーフィングフィルタは、入力信号を目的の周波数帯に制限するように構成される。複数の音響共振器は、各々、低音響損失材料のシートを含む。音響共振器は、低音響損失材料のそれらの対応のシートが実質的に同一平面上にあるように構成される。複数のフィルタは、各々、複数の周波数サブバンドの１つを表し、かつ複数の音響共振器の少なくとも１つの関連されるセットを含む。特定のフィルタに関連付けられた音響共振器のセットの各々の関連付けられた長さは、その関連付けられた周波数サイドバンドに応じる。
【０００５】
本発明のさらなる態様において、バルク音響共振器を製造するための方法が提供される。低音響材料は基板に接合される。低音響損失材料は所望の厚さにシンニングされる。電気機械材料の層は、低音響損失材料上に積層される。金属層は、指定されたパターンにおいて、電気機械材料上に積層されて、金属層および電気機械材料の層はトランスデューサアセンブリを形成する。低音響損失材料の一部は、低音響損失材料のシートを、低音響損失材料の残り部分から実質的に分離するように取り除かれる。低音響損失材料のシートは基板から解放される。
【図面の簡単な説明】
【０００６】
【図１】図１は、本発明の一態様に従った第１の例示的な実施である、音響共振器の斜視図を示す。
【図２】図２は、図１の音響共振器の一部切り取りの断面図である。
【図３】図３は、本発明の一態様に従った複数の横方向のオーバーモードバルク音響共振器から構成された例示的なはしご形フィルタの機能図を示す。
【図４】図４は、本発明の一態様に従ったチャネライザーシステムの第１の実施の機能ブロック図を示す。
【図５】図５は、本発明の一態様に従ったチャネライザーシステムの第２の実施の機能ブロック図を示す。
【図６】図６は、本発明の一実施形態に従った例示的なコグニティブ無線システムの機能ブロック図を示す。
【図７】図７は、製造の初期段階における、本発明の一態様に従った、横方向のオーバーモードバルク音響共振器の概略的な断面図を示す。
【図８】図８は、本発明の一態様に従った、低音響損失材料のシンニングの後の、図７の構造物の概略的な断面図を示す。
【図９】図９は、本発明の一態様に従った低音響損失材料上でのトランスデューサアセンブリの製造の後の、図８の構造物の概略的な断面図を示す。
【図１０】図１０は、本発明の一態様に従った、低音響損失材料の層から低音響損失材料のシートを実質的に分離した後の、図９の構造物の概略的な断面図を示す。
【図１１】図１１は、本発明の一態様に係る、下層の基板から低音響損失材料のシートを解放した後の、図１０の構造物の概略的な断面図を示す。
【発明を実施するための形態】
【０００７】
本発明は、高いＱファクタ（ｑｕａｌｉｔｙ  ｆａｃｔｏｒ）および低インピーダンス、かつ大規模集積化のプロセスにおいて埋め込み可能で提供するように構成された音響共振器アセンブリに関する。この目的のために、共振器アセンブリは、共振器構造が下層の基板の表面に対して実質的に平行した平面においてあるように、横方向に実施される。従って、低音響損失材料の振動もまた、表面に対して横方向であり、その表面上の高さとは対照的に、低音響損失材料の関連される波長をその表面に亘る材料の長さを介して調節することができる。これにより、異なる関連された共振周波数を有する音響共振器が、リソグラフィ・パターニングを介して所定の基板上に実施されることが可能となる。
【０００８】
図１は、本発明の一態様に従った第１の実施である、音響共振器１０の斜視図を示す。図２は音響共振器の一部切り取り断面図を提供し、同じ番号付けを保っている。音響共振器１０は、下層の基板１５におけるキャビティ１４に亘って懸吊された低音響損失材料のシート１２を備える。基板は集積回路を製造するための任意の適切な基板（例えばシリコン）であってよく、低音響損失材料は、集積回路用途において用いられるために適切であるマイクロ波周波数で高いＱファクタを有する任意の共振材料を含んでよいことは理解される。さらに、低音響損失材料のシート１２が単に、キャビティ１４を介して、基板のバルクから分離された基板の一部であるように、基板１５は、それ自身、低音響損失材料を含んでよい。１つの実施において、低音響損失材料のシート１２は、サファイアで作られていてよいが、例えば、イットリウム・アルミニウム・ガーネット（ＹＡＧ）、ガドリニウム・ガリウム・ガーネット（ＧＧＧ）、スピネル、ニオブ酸リチウム等の材料、および類似する高いＱファクタの材料が用いられてよいことは理解される。低音響損失材料のシート１２は、シートからキャビティの壁へと延びる複数のサポートアンカー１６を介して、キャビティ１４に亘って懸吊されてよい。低音響損失材料のシート１２は、サポートアンカー１６を含んで製造されてよく、その結果、アンカーもまた、低音響損失材料から製造されることが理解される。
【０００９】
音響共振器１０は、付与された電気信号に応答して、低音響損失材料のシートを作動させるように構成された、互いに組み合わされた、交互嵌合された（ｉｎｔｅｒｄｉｇｉｔａｔｅ）トランスデューサ１８をさらに備える。トランスデューサ１８は、低音響損失材料のシート１２上において、適切な電気機械材料から薄膜（例えば、２５０ナノメートル程度）として、およびその電気機械材料上に積層された薄い伝導性膜として、製造されてよく、低音響損失材料のシートのいずれかの側の上に複数の交互嵌合された歯および電極２２および２４を形成する。トランスデューサ１８を電極２２および２４に接続するように、伝導性材料の層がサポートアンカーに亘って積層されてよいことは理解される。トランスデューサ１８の交互嵌合された歯の数および幅は、その用途および所望される周波数応答により可変であってよいことは理解される。一実施において、トランスデューサ１８は、３ギガヘルツ程度で作動するよう構成され、歯は、約０．９μの幅、および約１．８μの周期を有することができる。図示した実施において、電気機械材料は、窒化アルミニウム等の高いＱファクタを有する圧電性の材料、またはチタン酸ストロンチウムバリウム等の電歪材料を含むことができる。本発明の一態様に従うと、電歪材料から形成されたトランスデューサは、切替可能な共振器アセンブリを提供するようにＤＣバイアスを介して制御可能にされることができる。伝導性材料は、金または銅などの任意の適切な伝導性材料であってよい。一実施において、ニッケルは、損失を低減し、共振器の高いＱファクタを維持するために用いられる。
【００１０】
本発明の一態様に従い、低音響損失材料のシート１２は、最大面積のシートが基板と平行する方向に並べられるように構成される。低音響損失材料のシート１２は、基板と平行する方向に沿って振動するように構成され、その結果、最も長い寸法に沿った長さは、共振器の基本周波数を規定する。共振器は横方向に振動するように実施されるので、振動は、主に、ラム波、すなわち縦波および横波の組み合わせからなるようにされることができる。この目的のために、低音響損失材料のシート１２の厚さは、これらの波の形成を促進するように選択されることができる。例示的な実施において、低音響損失材料のシート１２は、約１μの厚さを有することができる。しかしながら、用途に依存するが、０．５μから１０μの間の厚さが用いられてもよいことは理解される。さらに、本発明の一態様によれば、低音響損失材料のシート１２の関連される長さは、音響共振器を特定の基本周波数に調節するように選択されてよい。この目的のために、最長の寸法の低音響損失材料のシート１２は、以下：
Ｌ＝Ｎｖａｃ／２ｆ      式１
のように、中心周波数ｆを有するパスバンドを提供するように、関連される長さＬを有するように選択されることができる。ここでｖａｃは低音響損失材料における音の速度であり、Ｎは共振器の関連されるモードである。
【００１１】
図示した共振器１０は、理想的には、大規模集積化に適していることは理解される。特に、共振器の中心周波数および帯域幅は、音響シート１２の面内での横方向の寸法によって設定され、この音響シート１２の面内での横方向の寸法により、同じチップ上で様々な性質を有する複数の共振器の共同の製造（ｃｏ−ｆａｂｒｉｃａｔｉｏｎ）を可能にする。図示の共振器１０は、より高いＱファクタおよびそれに対応してより狭い帯域幅を達成し、１万を超える共振器についてのＱファクタを提供するために、アンカー等のエネルギー散逸メカニズムおよび材料損失をさらに低減する。
【００１２】
図３は、本発明の一態様に従い、複数の横方向のオーバーモードバルク音響共振器（ＬＯ−ＢＡＲ）５１〜５８から構成された例示的なはしご形フィルタ５０の機能図を示す。図示した実施において、はしご形フィルタ５０は、直列に配置された第１の複数のＬＯ−ＢＡＲ５１〜５４、および並列に配置された第２の複数のＬＯ−ＢＡＲ５５〜５８を備え、第１の複数のＬＯ−ＢＡＲの各々の後に接地へのシャントを提供する。フィルタ５０の他の構成もまた本発明の一態様に従って可能となり、フィルタは、（例えば、固有のデバイスキャパシタンスを介して）電気的に自己結合するか、（例えば、４分の１波長要素の振動を介して）機械的に結合した構成において、あるいはハイブリッドの構成において実施可能であるであることは理解される。さらに、所望の実施に依存して、直列のＬＯ−ＢＡＲ５１〜５４は、一連のコンデンサまたは他の共振器と取り替えられてもよい。
【００１３】
図４は、本発明の一態様に従った、単一の集積回路チップ上で実施されるように設計されたチャネライザーシステム１００の第１の実施を示す。図示したチャネライザーシステム１００は、入力信号を比較的大きな目的の周波数帯に制限するように構成されたルーフィングフィルタ１０２、ならびに高いＱファクタおよびそれに対応する狭いパスバンドを提供するように構成された横方向のオーバーモードバルク音響共振器（ＬＯ−ＢＡＲ）を用いて実施される複数のフィルタ１０４の、２つのフィルタリング段階に依存している。実質的には、ルーフィングフィルタ１０２は、各音響共振器の共振によって生成された様々なパスバンドの中から選択するように構成される。図示した実施において、チャネライザーシステム１００は、約３ギガヘルツのマイクロ波周波数にて作動するように構成されてよい。従って、ルーフィングフィルタ１０４は、約５メガヘルツの１デシベルの帯域幅を有する低損失パスバンド、および３．０１１ギガヘルツより高く、２．０８９ギガヘルツ未満の周波数に対する阻止帯域を有するように構成されてよい。この実施において、阻止帯域減衰は少なくとも２０〜３０デシベルである。１つの実施において、ルーフィングフィルタは、不必要な信号損失を回避するために、約５０００〜約１００００の間のＱファクタを有する。
【００１４】
フィルタリングされた入力信号は、次いで、共通のノードマッチング構成要素１０６において、複数のフィルタ１０４に分配される。共通のノードマッチング構成要素１０６は、複数のフィルタ１０４に沿った分配のために、フィルタリングされた入力信号を調整するための任意の適切な構成要素を備えてよい。図示の実施において、チャネライザー１００は、信号を１００チャネルに分割し、その結果、共通のノードマッチング構成要素１０６はその信号を１００の個々のフィルタの各々に分配する。１つの実施において、共通のノードマッチング構成要素は、ＬＯ−ＢＡＲフィルタへの入力インピーダンスが、パスバンド内を除いて容量性であり、ノードのキャパシタンスをキャンセルするためのインダクタの使用を介したフィルタを多重化するという事実を活用する。ルーフィングフィルタ１０２および複数のＬＯ−ＢＡＲフィルタ１０４の各々のインピーダンスはこのマッチングを容易にするように選択されなければならないが、本発明の一態様に従ったチャネライザー設計においては、その設計パラメータ、特に、フィルタ１０２および１０４の周波数およびインピーダンスがデカップリングされ、フィルタのインピーダンスの適切な選択が可能となることは理解される。
【００１５】
複数のフィルタ１０４の各々は、１つ以上の横方向のオーバーモードバルク音響共振器として実施される。所望の分解能を提供するために、所与のフィルタは複数のＬＯ−ＢＡＲを備えてよく、１つの実施においては、８つの共振器を備える四次フィルタが用いられてもよいことは理解される。前述したように、共振器は、大規模集積化の処理の一部として生成されることができ、各々が複数の共振器を含んだ多数のフィルタ（例えば、１００以上もの）の実施を可能にする。複数のフィルタの各々は、異なるパスバンドで作動するように構成され、その結果、複数のフィルタ１０４の出力は、別個の周波数帯を表す複数のチャネルである。１つの実施において、１００のフィルタが、入力信号から１００の別個のチャネルを提供するために用いられる。ＬＯ−ＢＡＲの設計は、単一の平面に各共振器の共振層を配置し、その結果、様々な周波数の共振器が単一のリソグラフィプロセスにおいて製造可能であることは理解される。
【００１６】
図示された実施において、複数のフィルタ１０４は、約３ギガヘルツの周波数において、２１０番の倍音（ｔｗｏ−ｔｅｎｔｈ  ｏｖｅｒｔｏｎｅ）で作動するように構成される。図示の実施は、各フィルタを形成する共振器においてサファイアの音響層を用い、その結果、各共振器は、約１４メガヘルツのコム（くし型）（ｃｏｍｂ）周波数間隔を有し、各共振モードは約３０キロヘルツの帯域幅を提供する。従って、複数のフィルタ１０４は、複数の３０キロヘルツのチャネルを提供し、こうしたチャネルは、個々のアナログ−デジタルコンバータ（ＡＤＣ）１１０において、アナログ−デジタル信号に変換され、かつデジタル信号プロセッサ（ＤＳＰ）または処理のための類似の構成要素に提供されることができる。
【００１７】
図５は、本発明の一態様に従った単一の集積回路チップ上で実施されるように設計されたチャネライザーシステム１３０の第２の例示的な実施を示す。図示のチャネライザーシステム１３０は、入力信号を比較的大きな目的の周波数帯に制限するように構成されたルーフィングフィルタ１３２、および電歪トランスデューサを含む切替可能な横方向のオーバーモードバルク音響共振器（ＳＬＯ−ＢＡＲ）を用いて実施される複数の選択可能フィルタ１３４の、２つのフィルタリング段階に依存している。電歪トランスデューサの利用を通して、共振器の各々は、ＤＣバイアスを介して制御可能であり、その結果、複数の選択可能なフィルタ１３４の活動は、フィルタにおいて調整可能である。
【００１８】
作動中、入力信号は、ルーフィングフィルタ１３２においてフィルタリングされ、共通のノードマッチング構成要素１３６を介して複数のフィルタ１３４の１つ以上に提供される。共通のノードマッチング構成要素１３６は、複数のフィルタ１３４に沿った分配のために、フィルタリングされた入力信号を調節するための任意の適切な構成要素を備えてよい。複数のフィルタ１３４の各々は、１つ以上の選択可能な横方向のオーバーモードバルク音響共振器として実施され、所望されるフィルタは、フィルタを備える共振器に対して直流バイアスを印加するかまたは除去することによって、起動または停止させることができる。従って、フィルタは、順番に起動されて、各チャネルにおける代表的なサンプルを、別の共通のノードマッチング構成要素１４０を介して、関連するアナログ−デジタルコンバータ（ＡＤＣ）１３８に提供することができる。従って、複数のフィルタ１３４によって表される様々なスペクトル帯に亘る活動は、単一のＡＤＣの使用を介して監視されることができ、チップスペースの著しい低減、およびチャネライザーシステムを実施するのに必要とされる電力の低減を可能にする。
【００１９】
図６は、本発明の一実施形態に係る例示的なコグニティブ無線システム１５０の機能ブロック図を示す。アンテナ１５２は、所望される周波数範囲における無線周波数（ＲＦ）入力信号を送受信するように構成される。図示した実施において、コグニティブ無線システム１５０は、例えば約３ギガヘルツの帯域において、マイクロ波周波数にて作動するように設計され、アンテナは、これらの周波数における、およびこれらの周波数周辺の信号に反応するように構成される。アンテナ１５２によって受信された信号は、チャネライザー１５４の各々に提供され、本発明の一態様に係る横方向のオーバーモードバルク音響共振器で実施されて、受信器アセンブリ１５６は、調節された（ｍｏｄｕｌａｔｅｄ）情報を、目的の周波数における信号に抽出するように構成される。例えば、チャネライザー１５４は、図４および図５に示すチャネライザーのうちの１つを含むことができ、複数のチャネルを提供することができ、それらの複数のチャネルの各々は、デジタル信号として表され、かつ入力信号の狭い周波数帯を表す。
【００２０】
チャネライザーから提供された複数のチャネルは、デジタル信号プロセッサ（ＤＳＰ）１６０の、周波数セレクタ１５８の構成要素に提供されることができる。周波数セレクタは、ハードウェア、ソフトウェア、またはそれらの組み合わせにおいて実施されることができることは理解される。周波数セレクタ１５８は、複数のチャネルから提供されるデータを分析し、スペクトルのどの部分が十分に活用されていないか、そして活用に適しているかを決定するように構成される。周波数セレクタ１５８は、知られている信号のタイプ、調節（ｍｏｄｕｌａｔｉｏｎ）の方式、および関連の周波数、ならびに、特定のスペクトル帯が使用に適切であるかどうかを決定するための様々なプリセットのパワー閾値に関する情報を含むことができる。
【００２１】
周波数セレクタ１５８の決定は、受信器アセンブリ１５６および送信器アセンブリ１７２の各々を含む無線フロントエンド１７０を、認可されている周波数のうちの１つにおいて作動させるよう命令するように構成されたコントローラ１６２に提供される。一部の実施において、選択された周波数または複数の周波数を含む構成情報は、関連するネットワークにおける１つ以上の他のエンティティに提供されてもよい。従って、コグニティブ無線システム１５０は、ブロードキャスト環境を、周波数スペクトルの活用されていない部分、または十分に活用されていない部分の利用を最適化させる変更に適合することができる。
【００２２】
ここで図７〜図１１を参照すると、本発明の一態様に係る横方向のオーバーモードバルク音響共振器の製造が説明される。これらの図面は縮尺通りではなく、共振器の特定の特徴が強調されている場合もあり、または、製造プロセスの図示を容易にするために省略されている場合もあることは理解される。さらに、本例は例示的なものであり、多数の製造プロセスの任意のものが活用されて、本発明の一態様に係る横方向のオーバーモードバルク音響共振器を提供することができることもまた理解されるものである。図７は、製造の初期段階における、共振器構造物２００を示す。この段階において、低音響損失材料２０２のウエハは、下層の基板２０４に接合されている。これは、任意の適切な接合プロセスを介して達成可能である。図示の例において、低音響損失材料２０２は、基板２０４として機能するシリコン・キャリア・ウエハに接合される高品質のサファイアウエハである。低音響損失材料２０２は、多くのＱファクタを提供するために選択されることができ、その結果、横方向のオーバーモードバルク音響共振器の関連の帯域幅は最小化されることができることは理解される。
【００２３】
次に、図８に示されるように、低音響損失材料２０２は、所望の厚さまでシンニングされ、所望の共振特性を提供するために選択される。例えば、所望の厚さは、０．５μおよび１．５μの間であってよい。１つの実施において、低音響損失材料２０２は、低音響損失材料２０２の露出した表面を擦って研磨することを介してシンニングされる。あるいは、低音響損失材料２０２の一部は、イオン注入プロセスを介して弱められてよく、アニールが、低音響損失材料に付与されてもよい。アニーリング処理によって生じる負担は、弱められた部分において、低音響損失材料２０２における分裂（スプリット）を誘発し、材料の所望されない部分を取り除く。用いられるシンニング方法にかかわらず、化学的機械的研磨が、低音響損失材料２０２の露出した表面に付与でき、最大のＱファクタに必要とされる損傷のない表面を生成することができる。
【００２４】
図９は、低音響損失材料の表面上の交互嵌合されたトランスデューサ２１０の製造を示す。電気機械材料２１２の層は低音響損失材料２０２の表面上に積層される。例えば、電気機械材料２１２は、窒化アルミニウム等の圧電性の材料、またはチタン酸ストロンチウムバリウム等の電歪材料を含むことができる。１つの実施において、電気機械材料２１２は、反応性スパッタリングによって、低音響損失材料２０２の表面上に積層されることができる。電気機械材料２１２の関連される厚さは、共振器のＱファクタを著しく低減させることなく、材料間の電気機械的な高結合を提供するように、低音響損失材料２０２の厚さに従って選択可能であることは理解される。フォトリソグラフィおよび誘導結合型のプラズマエッチングは、電気機械材料２１２が変換に必要なこれらの領域に限定されることを保証するために用いられることができる。
【００２５】
導電層２１４は、電気機械層２１２上に積層でき、エッチングされて、メタルエッチャントを用いて交互嵌合されたパターンを形成することができる。この交互嵌合されたパターンにおいて、各々の指状部分（フィンガー）は、音響波長の約１／４の幅であり、等距離だけ、隣りのフィンガーからスペースを空けており、交互嵌合されたトランスデューサ２１０を提供する。導電層２１４は、１つ以上の方向において、電気機械層２１２から延びていてよく、集積回路チップ上において共振器と他の構成要素との電気接続を可能にする。導電層は、例えば金またはニッケル等、積層処理に適切な任意の金属製のコーティングを含むことができることは理解される。例示的な実施において、ニッケルの層は、機械損失を低減し、かつ共振器のＱファクタを維持するために用いられる。図示の実施において、導電層２１４は、フォトリソグラフィを用いて積層およびパターニングされる。
【００２６】
図１０に図示するように、共振器を囲む低音響損失材料は、低音響損失材料のシート２２０を、低音響損失材料２０２の層から実質的に分離させるように、取り除かれる。「実質的に分離させる」とは、共振器を囲むループにおける殆どであるが全てではない低音響損失材料が取り除かれて、低音響損失材料のシート２２０は、除去された材料のループにおける干渉として形成される１つ以上の微小のテザー（つなぎ）（図示せず）を介して、低音響損失材料２０２の層に結合されたままであることは理解される。図示の実施において、低音響損失材料は、フォトマスク、および例えば反応性イオンエッチングまたは誘導結合型のプラズマエッチング等の適切なエッチング処理の組み合わせによって取り除かれる。低音響損失材料のシート２２０を形成するために用いられるフォトマスクおよびエッチング処理は、大規模集積化に対して修正可能であり、異なる長さのシートを製造可能であり、その結果、異なる基本周波数を有する複数の共振器が単一の製造工程において基板上において形成可能であることは理解される。
【００２７】
図１１は、低音響損失材料のシート２２０が下層の基板２０４から解放された後の共振器を示す。例えば、この解放（リリース）は、キャビティ２２２を形成するために、共振器を選択的エッチングにさらすことによって行われてもよい。例えば、シリコン基板が用いられる場合には、二フッ化キセノンなど、あるいは別のシリコンエッチングが用いられてもよい。低音響損失材料のシート２２０の解放が完了した後、シートおよびその交互嵌合されたトランスデューサ２１０は、残っている低音響損失材料２０２に取り付けられた微小のアンカー（図示せず）によって、キャビティ２２２に亘って懸吊される。
【００２８】
代替的な実施において、本発明の一態様に係る横方向のオーバーモードバルク音響共振器は、結晶イオンスライシング処理を介して製造可能である。例えば酸化膜マスク（例えば酸化ケイ素）の層は、イットリウム・アルミニウム・ガーネット（ＹＡＧ）のウエハに付与することができ、酸化膜マスク内の穴が、フォトリソグラフィ処理を介して生成されることができる。ＹＡＧの領域は、酸化層内の穴において、イオン注入を介して弱められ得て、そのＹＡＧウエハは、損傷した領域に穴を開けるために、ドライエッチングされてよい。ＹＡＧウエハは、損傷した材料を分離するためにフォーミングガス内でアニールされ、ＹＡＧの薄膜の表面下にキャビティを生成する。酸化層は、次いで、例えば、リン酸エッチングを介して取り除かれることができ、ウエハはさらにアニールされて、ＹＡＧウエハにおけるあらゆる損傷を取り除くことができる。
【００２９】
上述した記載は本発明の例示である。もちろん、本発明を記載する目的のために、構成要素または方法の想到可能なあらゆる組み合わせを記載することは不可能であるが、本発明の多くのさらなる組み合わせおよび置き換えが可能であることを当業者は認識するものである。従って、本発明は、添付の特許請求の範囲を含む、本出願の範囲内にあてはまるそのような全ての変更、修正、変形を包含することが意図されている。
【図１】
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【図２】
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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８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【国際調査報告】
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