JP2002534886A - 分子結合剤によってキャリヤ基板に結合された圧電材料の薄層中で案内される表面弾性波のためのデバイスおよび製造方法 - Google Patents
分子結合剤によってキャリヤ基板に結合された圧電材料の薄層中で案内される表面弾性波のためのデバイスおよび製造方法Info
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Abstract
(57)【要約】
本発明は、圧電材料の薄層と分子結合剤の層とキャリヤ基板とを含む表面弾性波デバイスに関する。薄層は、デバイスの性能特性を増大させる音響エネルギーガイドを構成する。本発明はまた、特に、キャリヤ基板と圧電基板の間での分子結合のステップ、次いで圧電基板の厚さを縮小するためのステップを含む、弾性波デバイスを製造するための方法に関する。
Description
【０００１】 本発明の分野は、表面弾性波デバイス、特に移動電話中のフィルタとして使用
される表面弾性波デバイスに関する。
される表面弾性波デバイスに関する。
【０００２】 表面弾性波デバイスを用いてフィルタおよび共振器タイプの機能を実行するた
めには、できるだけ効率的なトランスデューサ機能および反射器機能を確立する
ことが重要である。
めには、できるだけ効率的なトランスデューサ機能および反射器機能を確立する
ことが重要である。
【０００３】 一般に、表面弾性波共振器は、音響エネルギーを捕捉し、それにより低反射損
率が求められる共振キャビティを生じるように適切に配置された反射電極の２つ
のアレイ間の表面弾性波トランスデューサから構成される。これは多数の電極を
用いて得ることができる。実際、単一の電極の有効反射係数はわずか数パーセン
トである。したがって、これらのアレイは、波長当たり２つの電極の割合で均一
に離間した約１００個の電極、またはそれ以上の電極によって構成される。基本
的に、電極の反射の弱さの理由は２つある。電極は表面上にあるので、弾性波と
強く反応せず、そのエネルギーが基板中で散乱される（この相互作用をかなり増
大させるためには、実際には達成できない精細度の電極が必要となる）。さらに
、単一の電極の反射係数が非常に高い場合、かなりのエネルギーがバルク波の形
で分散され、したがって共振器全体について失われる。
率が求められる共振キャビティを生じるように適切に配置された反射電極の２つ
のアレイ間の表面弾性波トランスデューサから構成される。これは多数の電極を
用いて得ることができる。実際、単一の電極の有効反射係数はわずか数パーセン
トである。したがって、これらのアレイは、波長当たり２つの電極の割合で均一
に離間した約１００個の電極、またはそれ以上の電極によって構成される。基本
的に、電極の反射の弱さの理由は２つある。電極は表面上にあるので、弾性波と
強く反応せず、そのエネルギーが基板中で散乱される（この相互作用をかなり増
大させるためには、実際には達成できない精細度の電極が必要となる）。さらに
、単一の電極の反射係数が非常に高い場合、かなりのエネルギーがバルク波の形
で分散され、したがって共振器全体について失われる。
【０００４】 アレイの効率、したがって共振器の性能特性を増大させるためには、音響エネ
ルギーガイドを使用すること、すなわち音響波を閉じ込めることができる圧電材
料の精細層を使用することが特に有利である。
ルギーガイドを使用すること、すなわち音響波を閉じ込めることができる圧電材
料の精細層を使用することが特に有利である。
【０００５】 表面弾性波トランスデューサはますます一方向音響伝達を実行するために内部
反射を利用するようになりつつある。したがって、このタイプのトランスデュー
サは同じ形で反射効率の増大から利益を得る。さらに、音響エネルギーが圧電材
料の薄層中で案内される場合、圧電結合係数はより効率的になる。
反射を利用するようになりつつある。したがって、このタイプのトランスデュー
サは同じ形で反射効率の増大から利益を得る。さらに、音響エネルギーが圧電材
料の薄層中で案内される場合、圧電結合係数はより効率的になる。
【０００６】 このため、本発明は、圧電材料中の弾性波の閉込めが行われるようにキャリヤ
基板に結合された圧電材料の薄層中で案内される表面弾性波を使用したデバイス
を提案する。
基板に結合された圧電材料の薄層中で案内される表面弾性波を使用したデバイス
を提案する。
【０００７】 より詳細には、本発明の目的は、表面弾性波を生成する手段と、弾性波がその
中で案内される圧電材料の薄層とを含む表面弾性波デバイスであって、キャリヤ
基板と、圧電材料の薄層がそれによってキャリヤ基板に結合される分子結合剤の
層とを含むことを特徴とする表面弾性波デバイスである。
中で案内される圧電材料の薄層とを含む表面弾性波デバイスであって、キャリヤ
基板と、圧電材料の薄層がそれによってキャリヤ基板に結合される分子結合剤の
層とを含むことを特徴とする表面弾性波デバイスである。
【０００８】 キャリヤ材料はガラス、サファイア、シリコンまたはガリウムヒ素タイプのも
のでよい。圧電材料は石英、ニオブ酸リチウムまたはタンタル酸リチウムタイプ
のものでよく、分子結合剤はシリカタイプのものでよい。本発明の１つの変形形
態によれば、表面弾性波デバイスは分子結合剤の層と圧電材料の層との間に金属
層を含む。
のでよい。圧電材料は石英、ニオブ酸リチウムまたはタンタル酸リチウムタイプ
のものでよく、分子結合剤はシリカタイプのものでよい。本発明の１つの変形形
態によれば、表面弾性波デバイスは分子結合剤の層と圧電材料の層との間に金属
層を含む。
【０００９】 本発明のさらに別の目的は、圧電材料の薄層と分子結合剤の層とキャリヤ基板
とを含む表面弾性波デバイスの製造のための第１の方法である。
とを含む表面弾性波デバイスの製造のための第１の方法である。
【００１０】 より詳細には、この方法は、 圧電材料基板の第１の面上に分子結合剤の層を堆積させるステップと、 親水性結合操作を実行するために湿潤雰囲気下でキャリヤ基板と、分子結合剤
の層および圧電材料基板によって形成されたユニットとを接合するステップと、 圧電材料の薄層を画定するように機械的、化学的またはイオンタイプの方法に
よって圧電基板の厚さを縮小するステップとを特徴とする。
の層および圧電材料基板によって形成されたユニットとを接合するステップと、 圧電材料の薄層を画定するように機械的、化学的またはイオンタイプの方法に
よって圧電基板の厚さを縮小するステップとを特徴とする。
【００１１】 この方法は、 圧電材料の基板中で、圧電材料の基板の第１の面に対して深さｄのところにイ
オンを注入するステップと、 イオン注入の深さのところで圧電材料基板を割り、圧電材料の薄層を画定する
ために、分子結合剤の層および圧電材料基板によって形成されたアセンブリを高
速加熱するステップと、 圧電材料の薄層を研磨するステップとを含むことができることが有利である。
オンを注入するステップと、 イオン注入の深さのところで圧電材料基板を割り、圧電材料の薄層を画定する
ために、分子結合剤の層および圧電材料基板によって形成されたアセンブリを高
速加熱するステップと、 圧電材料の薄層を研磨するステップとを含むことができることが有利である。
【００１２】 非限定的な例として与える以下の説明および添付の図から本発明がより明確に
理解され、他の利点が明らかになろう。
理解され、他の利点が明らかになろう。
【００１３】 一般に、弾性波デバイスは、圧電材料の少なくとも１つの層１を含み、その上
かまたはその中には、反射器の２つのアレイ間に挿入された例示的なトランスデ
ューサをより詳細に表す図１に示される以下の要素、すなわち、変換および反射
の所望の機能を満足するための電極２、分子結合剤の層３、サポート基板４が分
配される。
かまたはその中には、反射器の２つのアレイ間に挿入された例示的なトランスデ
ューサをより詳細に表す図１に示される以下の要素、すなわち、変換および反射
の所望の機能を満足するための電極２、分子結合剤の層３、サポート基板４が分
配される。
【００１４】 圧電材料の層の厚さは、音響エネルギーの２つの案内される伝搬モードをもた
らすような厚さである。
らすような厚さである。
【００１５】 「分子」結合剤と呼ばれる結合剤の層は、界面において材料との親水性タイプ
のボンドを確立することができる材料の層である。一般に、それは、湿潤雰囲気
中で、同じく酸素原子を含む界面において他の材料とのＯ−Ｈタイプの結合を確
立することができるシリカでよい。
のボンドを確立することができる材料の層である。一般に、それは、湿潤雰囲気
中で、同じく酸素原子を含む界面において他の材料とのＯ−Ｈタイプの結合を確
立することができるシリカでよい。
【００１６】 実際には、シリコンタイプのキャリヤ基板を使用する場合、数百オングストロ
ームの厚さの上でキャリヤ基板表面上でスパッタリングを行うことによってＳｉ
Ｏ２堆積を行うことが可能である。これは、キャリヤ基板がガリウムヒ素ＧａＡ
ｓから製造されている場合もそうである。その場合、石英、ＬｉＴａＯ３または
ＬｉＮｂＯ３のような酸素を含んでいるボンドをＳｉＯ２の層と圧電材料の間に
確立することが可能になる。
ームの厚さの上でキャリヤ基板表面上でスパッタリングを行うことによってＳｉ
Ｏ２堆積を行うことが可能である。これは、キャリヤ基板がガリウムヒ素ＧａＡ
ｓから製造されている場合もそうである。その場合、石英、ＬｉＴａＯ３または
ＬｉＮｂＯ３のような酸素を含んでいるボンドをＳｉＯ２の層と圧電材料の間に
確立することが可能になる。
【００１７】 本発明のために選択した構造では、バルク弾性波の速度が圧電材料の層中より
もキャリヤ基板中のほうが大きくなるように、圧電材料の精細な厚さを１弾性波
長の寸法、すなわち１μｍから３０μｍに制限することにより、この圧電材料の
層は弾性波ガイドの特性を示すことができる。次に、案内式弾性波構造は従来の
非案内式表面弾性波デバイスに優るいくつかの主要な利点を有する。これらの利
点は、 損失がより小さいこと、 反射係数がより高いこと、 特に弾性波が水平面内で偏波している場合、電力に対する抵抗がより高いこと
である。
もキャリヤ基板中のほうが大きくなるように、圧電材料の精細な厚さを１弾性波
長の寸法、すなわち１μｍから３０μｍに制限することにより、この圧電材料の
層は弾性波ガイドの特性を示すことができる。次に、案内式弾性波構造は従来の
非案内式表面弾性波デバイスに優るいくつかの主要な利点を有する。これらの利
点は、 損失がより小さいこと、 反射係数がより高いこと、 特に弾性波が水平面内で偏波している場合、電力に対する抵抗がより高いこと
である。
【００１８】 本発明の弾性波デバイスは圧電材料の精細な層を含む。小さい厚さは、機械的
または化学的エッチングによって、あるいは同じく、支持基板への分子結合によ
る接合の後でより厚い層からプラズマエッチングによって得ることができる。し
かしながら、非常に薄い層に対しては、これらの技法はまだコストがかかる。こ
のため、本発明は非常に薄い層を作成するための方法を提案する。この方法の主
要なステップを図２に示す。
または化学的エッチングによって、あるいは同じく、支持基板への分子結合によ
る接合の後でより厚い層からプラズマエッチングによって得ることができる。し
かしながら、非常に薄い層に対しては、これらの技法はまだコストがかかる。こ
のため、本発明は非常に薄い層を作成するための方法を提案する。この方法の主
要なステップを図２に示す。
【００１９】 この方法の第１のステップは、イオン、例えば水素タイプのイオンを圧電基板
１０中に注入することからなる。イオン衝撃の力はイオン注入１００（図２ａ）
の深さｄを調整する。
１０中に注入することからなる。イオン衝撃の力はイオン注入１００（図２ａ）
の深さｄを調整する。
【００２０】 第２のステップでは、例えばＳｉＯ２タイプのものである分子結合剤の層３０
を堆積させる。この堆積はスパッタリングによって行うことができる。得られた
ユニットを図２ｂに示す。
を堆積させる。この堆積はスパッタリングによって行うことができる。得られた
ユニットを図２ｂに示す。
【００２１】 図２ｃに示される第３のステップは、結合剤３０および圧電基板１０によって
形成されたキャリヤ基板４０をユニットと接合することからなる。この操作は制
御された雰囲気中で行うことができる。
形成されたキャリヤ基板４０をユニットと接合することからなる。この操作は制
御された雰囲気中で行うことができる。
【００２２】 図２ｄに示される第４のステップを使用して、圧電材料の薄層を画定する。こ
のステップは、前のステップで調製されたユニットの高速加熱によって実行する
。割れ操作は注入された不純物中で行われる。この割れは厚さｄをもつ圧電層を
画定する。この割れステップの後で、表面圧電材料を研磨するステップを行うこ
とが有利である。このステップは、図示されておらず、電極堆積操作によって表
面弾性波デバイス（ＳＡＷデバイス）を画定することからなる図２ｅに示される
第５のステップの前に来る。
のステップは、前のステップで調製されたユニットの高速加熱によって実行する
。割れ操作は注入された不純物中で行われる。この割れは厚さｄをもつ圧電層を
画定する。この割れステップの後で、表面圧電材料を研磨するステップを行うこ
とが有利である。このステップは、図示されておらず、電極堆積操作によって表
面弾性波デバイス（ＳＡＷデバイス）を画定することからなる図２ｅに示される
第５のステップの前に来る。
【００２３】 本発明の表面弾性波デバイス構造は、材料の抵抗が低いためにかなりの損失が
生じることがあるシリコンタイプキャリヤ基板の場合に改善することができる。
このタイプの構成では、実際、キャリヤ基板と、図３に示される分子結合剤の層
との間に金属層を挿入することが有利であると思われる。したがって、キャリヤ
基板４１は金属層５１、分子結合剤の層３１、および電極２１がその上に堆積さ
れる圧電材料の薄層１１を担持する。薄い金属層５１は、圧電層１１の電界線が
閉じ込められるような圧電層とキャリヤ基板の間の導電性シールドである。薄い
金属層は、圧電基板上、キャリヤ基板上、またはその両方の上に堆積することが
できる。その場合、分子結合剤の層を金属層またはキャリヤ基板または圧電材料
の表面上に堆積することができる。導電層の挿入は、電界に対するシールドを形
成すること以外のいくつかの利点を有する。これらの利点は、特に図４ａ〜４ｃ
によって示される。より詳細には、図４ａは、導電層がないときのトランスデュ
ーサの下の圧電層中の電界線の概略図を与える。図４ｂは、それとしては、導電
層の存在下での同じ現象の概略図を与える。第２の例では、層中への電界線のよ
り深い浸透が生じることに留意しなければならない。その結果、トランスデュー
サの電気音響結合係数の増大が生じる。
生じることがあるシリコンタイプキャリヤ基板の場合に改善することができる。
このタイプの構成では、実際、キャリヤ基板と、図３に示される分子結合剤の層
との間に金属層を挿入することが有利であると思われる。したがって、キャリヤ
基板４１は金属層５１、分子結合剤の層３１、および電極２１がその上に堆積さ
れる圧電材料の薄層１１を担持する。薄い金属層５１は、圧電層１１の電界線が
閉じ込められるような圧電層とキャリヤ基板の間の導電性シールドである。薄い
金属層は、圧電基板上、キャリヤ基板上、またはその両方の上に堆積することが
できる。その場合、分子結合剤の層を金属層またはキャリヤ基板または圧電材料
の表面上に堆積することができる。導電層の挿入は、電界に対するシールドを形
成すること以外のいくつかの利点を有する。これらの利点は、特に図４ａ〜４ｃ
によって示される。より詳細には、図４ａは、導電層がないときのトランスデュ
ーサの下の圧電層中の電界線の概略図を与える。図４ｂは、それとしては、導電
層の存在下での同じ現象の概略図を与える。第２の例では、層中への電界線のよ
り深い浸透が生じることに留意しなければならない。その結果、トランスデュー
サの電気音響結合係数の増大が生じる。
【００２４】 各場合に応じて、トランスデューサは不平衡接続を含むことができる、すなわ
ち第１の接続を所与の電位とし、第２の接続をまだゼロ電位とする（すなわち接
地に接続する）か、あるいは不平衡接続、すなわち２つの接続を同じ電位にし、
ただし１８０°の位相差をもたせる。
ち第１の接続を所与の電位とし、第２の接続をまだゼロ電位とする（すなわち接
地に接続する）か、あるいは不平衡接続、すなわち２つの接続を同じ電位にし、
ただし１８０°の位相差をもたせる。
【００２５】 しかしながら、平衡または不平衡供給の場合に最適な性能を得るために、導電
層を接地することができる。図４ｃは、入力信号の第２の位相が２つの基板の界
面にある導電面に接続された別の実施形態を示す。これは、トランスデューサの
交差指電極のレイアウトの寸法を２倍にする無視できない利点を有する。この構
成で必要とされる電極の周期はλであり、ただしλは弾性波長であるが、前に示
した場合では、この周期はλ／２であった。したがって図４ｃは、デバイスの動
作の周波数を２倍にすることができる構造を提案する。
層を接地することができる。図４ｃは、入力信号の第２の位相が２つの基板の界
面にある導電面に接続された別の実施形態を示す。これは、トランスデューサの
交差指電極のレイアウトの寸法を２倍にする無視できない利点を有する。この構
成で必要とされる電極の周期はλであり、ただしλは弾性波長であるが、前に示
した場合では、この周期はλ／２であった。したがって図４ｃは、デバイスの動
作の周波数を２倍にすることができる構造を提案する。
【００２６】 キャリヤ基板が高い抵抗を有する場合、例えばガラスまたはサファイアから製
造されているとき、キャリヤ基板中の導電損失を防ぐための圧電基板とキャリヤ
基板の間の電気的遮蔽は不要である。したがって、図４ａ〜４ｃに記載されてい
る構造と等価な構造は、以下で説明するように電極を埋め込むことによって製造
することができる。これらの注入の利点は、電極が埋め込まれていることによる
より強い圧電結合および外部電界からのフィルタの遮蔽である。
造されているとき、キャリヤ基板中の導電損失を防ぐための圧電基板とキャリヤ
基板の間の電気的遮蔽は不要である。したがって、図４ａ〜４ｃに記載されてい
る構造と等価な構造は、以下で説明するように電極を埋め込むことによって製造
することができる。これらの注入の利点は、電極が埋め込まれていることによる
より強い圧電結合および外部電界からのフィルタの遮蔽である。
【００２７】 また、トランスデューサの電極を圧電層中に埋め込むことによって匹敵する効
果を得ることが可能である。この構成では、埋込み導電層と同じ形で、圧電材料
内の電界線の浸透の深さを増すことが可能である。表面弾性波デバイスの従来技
術の構造では、圧電基板を所要の深さまで正確にエッチングすることが非常に困
難であるので、埋込み電極を用いて一定かつ再生可能な性能特性を得ることが非
常に困難である。反対に、本発明では、この点に関する問題はない。選択的化学
エッチングの方法を選択することによって、圧電材料の薄層の１つの正確な位置
をエッチングすること、およびこの位置のみをその全体においてエッチングする
ことが可能である。このようにして導波路中にエッチングしたグルーブは、気相
堆積またはスパッタリングなどの既存の技法のいずれかによって金属を充填する
ことができる。このようにしてエッチングしたトランスデューサはよりよい結合
を有することになる。
果を得ることが可能である。この構成では、埋込み導電層と同じ形で、圧電材料
内の電界線の浸透の深さを増すことが可能である。表面弾性波デバイスの従来技
術の構造では、圧電基板を所要の深さまで正確にエッチングすることが非常に困
難であるので、埋込み電極を用いて一定かつ再生可能な性能特性を得ることが非
常に困難である。反対に、本発明では、この点に関する問題はない。選択的化学
エッチングの方法を選択することによって、圧電材料の薄層の１つの正確な位置
をエッチングすること、およびこの位置のみをその全体においてエッチングする
ことが可能である。このようにして導波路中にエッチングしたグルーブは、気相
堆積またはスパッタリングなどの既存の技法のいずれかによって金属を充填する
ことができる。このようにしてエッチングしたトランスデューサはよりよい結合
を有することになる。
【００２８】 本発明の別の変形形態によれば、表面弾性波デバイスの活動表面の下に前記キ
ャリヤ材料を中空にすることによって支持材料中の損失を低減することが有利で
ある。図５ａは、分子結合剤の層３５まで、電極２５を含む圧電材料１５の活動
領域に面する位置においてキャリヤ基板４５が完全にエッチングされた表面弾性
波デバイスを示す。別の変形形態によれば、分子結合剤の層もエッチングするこ
とができる。シリコンキャリヤ基板の場合、化学エッチングまたはプラズマエッ
チングの周知の技法を使用することが可能である。
ャリヤ材料を中空にすることによって支持材料中の損失を低減することが有利で
ある。図５ａは、分子結合剤の層３５まで、電極２５を含む圧電材料１５の活動
領域に面する位置においてキャリヤ基板４５が完全にエッチングされた表面弾性
波デバイスを示す。別の変形形態によれば、分子結合剤の層もエッチングするこ
とができる。シリコンキャリヤ基板の場合、化学エッチングまたはプラズマエッ
チングの周知の技法を使用することが可能である。
【００２９】 また、本発明の文脈では、上述のように完全に中空にされたサポート材料から
一方向トランスデューサを作成することが重要である。図５ｂはこのタイプのト
ランスデューサを示す。薄い圧電層から始めて、圧電基板の両方の面上に電極の
組を作成することが可能である。第１の組２５０を一方の面上に作成し、次いで
電極を作成するためのリソグラフィ方法で使用される分離波長を圧電基板が透過
する限り、第２の組２５１の製造中にマスクとして使用する。
一方向トランスデューサを作成することが重要である。図５ｂはこのタイプのト
ランスデューサを示す。薄い圧電層から始めて、圧電基板の両方の面上に電極の
組を作成することが可能である。第１の組２５０を一方の面上に作成し、次いで
電極を作成するためのリソグラフィ方法で使用される分離波長を圧電基板が透過
する限り、第２の組２５１の製造中にマスクとして使用する。
【００３０】 単一の方向に音響エネルギー放射を得るために、トランスデューサに９０°の
位相差をもつ２つの入力を供給する。この種の電源は、当技術分野で知られてい
る図６に示されるクワドラチュアハイブリッドによって容易に得ることができる
。この場合、上面の電極は出力１で電力供給され、下面の電極は出力２で電力供
給される。このようにして作成した一方向トランスデューサは広帯域トランスデ
ューサであり、非常に効率的である。
位相差をもつ２つの入力を供給する。この種の電源は、当技術分野で知られてい
る図６に示されるクワドラチュアハイブリッドによって容易に得ることができる
。この場合、上面の電極は出力１で電力供給され、下面の電極は出力２で電力供
給される。このようにして作成した一方向トランスデューサは広帯域トランスデ
ューサであり、非常に効率的である。
【００３１】 キャリヤ基板の中空化は、キャリヤ材料の抵抗が十分である場合でも有効であ
ることに留意しなければならない。例えば、圧電材料およびキャリヤ材料に応じ
て、サポートを中空にして、図５ｃに示すように、表面弾性波デバイスの下に材
料の指定された厚さｅのみを残すことができる。実際、結合剤の層３６によって
サポート基板４６に結合された、圧電材料の薄層１６の表面上に設けられた電極
２６に面して、この基板４６はサポート材料の厚さｅまで中空にされる。この種
のアーキテクチャは、温度変化を補償し、それにより温度に対するデバイスの感
度を大幅に低減するために使用できる。
ることに留意しなければならない。例えば、圧電材料およびキャリヤ材料に応じ
て、サポートを中空にして、図５ｃに示すように、表面弾性波デバイスの下に材
料の指定された厚さｅのみを残すことができる。実際、結合剤の層３６によって
サポート基板４６に結合された、圧電材料の薄層１６の表面上に設けられた電極
２６に面して、この基板４６はサポート材料の厚さｅまで中空にされる。この種
のアーキテクチャは、温度変化を補償し、それにより温度に対するデバイスの感
度を大幅に低減するために使用できる。
【００３２】 上記で言及したように、本発明の表面弾性波（ＳＡＷ）デバイスは、その圧電
材料の薄層のために、圧電材料から製造されたガイド中にアレイがエッチングさ
れている場合、１００％よりも大きいかまたはその領域内にある反射係数を有す
る。実際、この種の構造では、エネルギーは失われるか、またはバルク波の形で
分散される。さらに、エネルギーがガイド内に完全に閉じ込められるので、導波
路をエッチングし、それによりその高さおよび／または幅を短縮することにより
、導波路の異なるセクション内で非常に高いレベルの反射および分離が得られる
。この文脈で、図７は、特に高い反射効率のために非常に効率的である低損失フ
ィルタの作成を示す。これは、圧電ガイドの異なるエッチングによって得られる
、アレイＲによって分離される２つのトランスデューサＴ１およびＴ２によって
構成されるフィルタである。図７ａはＳＡＷデバイスの平面図を示し、図７ｂは
その断面図を示す。薄い圧電導波路１７を、例えば化学またはプラズマエッチン
グによって分子結合剤の層３７またはキャリヤ基板４７までエッチングする。次
いで、一直線になった共振キャビティの列が得られるように電極のパターン２７
を画定する。各共振周波数はキャビティ波長Ｉｎ（この例では１≦ｎ≦５）の関
数である。
材料の薄層のために、圧電材料から製造されたガイド中にアレイがエッチングさ
れている場合、１００％よりも大きいかまたはその領域内にある反射係数を有す
る。実際、この種の構造では、エネルギーは失われるか、またはバルク波の形で
分散される。さらに、エネルギーがガイド内に完全に閉じ込められるので、導波
路をエッチングし、それによりその高さおよび／または幅を短縮することにより
、導波路の異なるセクション内で非常に高いレベルの反射および分離が得られる
。この文脈で、図７は、特に高い反射効率のために非常に効率的である低損失フ
ィルタの作成を示す。これは、圧電ガイドの異なるエッチングによって得られる
、アレイＲによって分離される２つのトランスデューサＴ１およびＴ２によって
構成されるフィルタである。図７ａはＳＡＷデバイスの平面図を示し、図７ｂは
その断面図を示す。薄い圧電導波路１７を、例えば化学またはプラズマエッチン
グによって分子結合剤の層３７またはキャリヤ基板４７までエッチングする。次
いで、一直線になった共振キャビティの列が得られるように電極のパターン２７
を画定する。各共振周波数はキャビティ波長Ｉｎ（この例では１≦ｎ≦５）の関
数である。
【００３３】 各キャビティのインピーダンスは、各セクションＷｎ中の弾性波の幅を変える
ことによって変更することができる。
ことによって変更することができる。
【００３４】 各キャビティ間の結合はガイドＣｎのアパーチャおよびスロットＳｎの長さに
よって制御される。この方法によれば、標準の案内式電磁波フィルタと全く同じ
形で音響フィルタを製造することができる。各内部キャビティの長さはわずか約
λ／２である。したがって、この種のフィルタは、１００λの範囲内の内部キャ
ビティを必要とする反射器のアレイを有する従来技術の表面弾性波フィルタより
も小さくすることができる。
よって制御される。この方法によれば、標準の案内式電磁波フィルタと全く同じ
形で音響フィルタを製造することができる。各内部キャビティの長さはわずか約
λ／２である。したがって、この種のフィルタは、１００λの範囲内の内部キャ
ビティを必要とする反射器のアレイを有する従来技術の表面弾性波フィルタより
も小さくすることができる。
【００３５】 図７ｃは、トランスデューサの電極が平面内にあるのではなく圧電基板中で中
空にされた代替フィルタを示す。したがって、上記で説明したように、トランス
デューサは改善された結合を有し、より小さいサイズのフィルタを作成するため
に使用できる。
空にされた代替フィルタを示す。したがって、上記で説明したように、トランス
デューサは改善された結合を有し、より小さいサイズのフィルタを作成するため
に使用できる。
【００３６】 図８ａおよび図８ｂは図７ａおよび図７ｂに示される構造の変形形態を示す。
これらの構造の違いは、一直線ではなく側部にある結合にある。
これらの構造の違いは、一直線ではなく側部にある結合にある。
【００３７】 本発明はまた、そのパッケージングがコストおよびサイズの点で有利であるＳ
ＡＷデバイスに関する。
ＡＷデバイスに関する。
【００３８】 実際、通常は気密式パッケージングとすべきであるカプセル化のコストは、現
在、構成要素の製造のコストの主要部分である。大規模製造では、この価格をで
きるだけ下げることが重要である。この文脈では、同じく分子結合剤の層を使用
して、圧電材料の精細層にカプセル化ふたを結合することが非常に有利である。
在、構成要素の製造のコストの主要部分である。大規模製造では、この価格をで
きるだけ下げることが重要である。この文脈では、同じく分子結合剤の層を使用
して、圧電材料の精細層にカプセル化ふたを結合することが非常に有利である。
【００３９】 図９ａは、電極が圧電材料の薄層１８中に統合され、前記圧電材料が分子結合
剤の層３８１によって第１のキャリヤ基板４８１に結合される表面弾性波デバイ
スの第１の例を示す。第２のキャリヤ基板４８２もカプセル化が行われるように
分子結合剤の層３８２によって圧電材料の層に結合される。この手法によるパッ
ケージは非常に丈夫なフルパッケージである（すなわちキャビティがない）。キ
ャリヤ基板中でのバルク波の速度がガイド中よりも大きいという条件で、非常に
低い伝搬損を得ることが可能である。標準の形では、導電パッド６８１および６
８２は基板４８１を介して表面弾性波構成要素との電気接続を確立する。
剤の層３８１によって第１のキャリヤ基板４８１に結合される表面弾性波デバイ
スの第１の例を示す。第２のキャリヤ基板４８２もカプセル化が行われるように
分子結合剤の層３８２によって圧電材料の層に結合される。この手法によるパッ
ケージは非常に丈夫なフルパッケージである（すなわちキャビティがない）。キ
ャリヤ基板中でのバルク波の速度がガイド中よりも大きいという条件で、非常に
低い伝搬損を得ることが可能である。標準の形では、導電パッド６８１および６
８２は基板４８１を介して表面弾性波構成要素との電気接続を確立する。
【００４０】 図９ｂは、表面上にあり、統合されていない電極を有する表面弾性波デバイス
（ここでは２つの反射アレイ間のトランスデューサで表される）の第２の例を示
す。局所的に中空にされたキャリヤ基板の層はその周縁が分子結合剤の層によっ
て圧電材料の層に結合される。この手法は、前の手法と比較して、上側キャリヤ
基板の結合の前の弾性波デバイスの測定特性を変更しないという利点を有する。
図９ｃに示される構造では、キャビティの不在は、実際、キャリヤ基板の結合後
のデバイスの異なる応答をもたらす。これは製造プロセス中のデバイスのテスト
を複雑にする。さらに、カプセル化パッケージふたとして使用される中空にされ
たキャリヤ基板は、活動構成要素１９、適合用の構成要素、または図９ｃに示さ
れるパッケージ中に統合された他の構成要素を含むことが有利なことがある。キ
ャビティの内部が金属被覆されている場合、それはまたＲＦ用途において特に有
用な電気遮蔽を可能にする。
（ここでは２つの反射アレイ間のトランスデューサで表される）の第２の例を示
す。局所的に中空にされたキャリヤ基板の層はその周縁が分子結合剤の層によっ
て圧電材料の層に結合される。この手法は、前の手法と比較して、上側キャリヤ
基板の結合の前の弾性波デバイスの測定特性を変更しないという利点を有する。
図９ｃに示される構造では、キャビティの不在は、実際、キャリヤ基板の結合後
のデバイスの異なる応答をもたらす。これは製造プロセス中のデバイスのテスト
を複雑にする。さらに、カプセル化パッケージふたとして使用される中空にされ
たキャリヤ基板は、活動構成要素１９、適合用の構成要素、または図９ｃに示さ
れるパッケージ中に統合された他の構成要素を含むことが有利なことがある。キ
ャビティの内部が金属被覆されている場合、それはまたＲＦ用途において特に有
用な電気遮蔽を可能にする。
【００４１】 図１０は集合的にカプセル化された表面弾性波デバイスの変形形態を示す。こ
の場合、キャビティを圧電基板１９中にエッチングする。次いで、金属被覆を行
い、フォトリソグラフィステップを実行し、最後に圧電基板を（例えば）ビアホ
ールおよび金属被覆７８１を有するセラミックキャリヤに結合する。最後のステ
ップはｓａｗを用いて構成要素を機械的に分離することからなる。
の場合、キャビティを圧電基板１９中にエッチングする。次いで、金属被覆を行
い、フォトリソグラフィステップを実行し、最後に圧電基板を（例えば）ビアホ
ールおよび金属被覆７８１を有するセラミックキャリヤに結合する。最後のステ
ップはｓａｗを用いて構成要素を機械的に分離することからなる。
【図１】 ２つの反射器アレイ間にトランスデューサを含む本発明による第１の例示的な
表面弾性波デバイスを示す図である。
表面弾性波デバイスを示す図である。
【図２ａ】 本発明の表面弾性波デバイスを得るために使用される製造方法のうちの１つの
ステップを示す図である。
ステップを示す図である。
【図２ｂ】 本発明の表面弾性波デバイスを得るために使用される製造方法のうちの１つの
ステップを示す図である。
ステップを示す図である。
【図２ｃ】 本発明の表面弾性波デバイスを得るために使用される製造方法のうちの１つの
ステップを示す図である。
ステップを示す図である。
【図２ｄ】 本発明の表面弾性波デバイスを得るために使用される製造方法のうちの１つの
ステップを示す図である。
ステップを示す図である。
【図２ｅ】 本発明の表面弾性波デバイスを得るために使用される製造方法のうちの１つの
ステップを示す図である。
ステップを示す図である。
【図３】 表面弾性波デバイスが波の閉込めのための追加の金属層を含む本発明の代替実
施形態を示す図である。
施形態を示す図である。
【図４ａ】 導電層をもたないトランスデューサの構成を示す図である。
【図４ｂ】 導電層をもつトランスデューサの構成を示す図である。
【図４ｃ】 導電層をもつトランスデューサの構成を示す図である。
【図５ａ】 中空キャリヤ基板を含む本発明による表面弾性波デバイスを示す図である。
【図５ｂ】 中空キャリヤ基板を含む本発明による表面弾性波デバイスを示す図である。
【図５ｃ】 中空キャリヤ基板を含む本発明による表面弾性波デバイスを示す図である。
【図６】 本発明による一方向トランスデューサの制御方法を示す図である。
【図７ａ】 表面電極または埋込み電極をもつ、本発明による表面弾性波デバイスを使用し
た例示的なフィルタを示す図である。
た例示的なフィルタを示す図である。
【図７ｂ】 表面電極または埋込み電極をもつ、本発明による表面弾性波デバイスを使用し
た例示的なフィルタを示す図である。
た例示的なフィルタを示す図である。
【図７ｃ】 表面電極または埋込み電極をもつ、本発明による表面弾性波デバイスを使用し
た例示的なフィルタを示す図である。
た例示的なフィルタを示す図である。
【図８ａ】 本発明による表面弾性波デバイスを使用した別の例示的なフィルタを示す図で
ある。
ある。
【図８ｂ】 本発明による表面弾性波デバイスを使用した別の例示的なフィルタを示す図で
ある。
ある。
【図９ａ】 本発明による例示的なカプセル化した表面弾性波デバイスを示す図である。
【図９ｂ】 本発明による例示的なカプセル化した表面弾性波デバイスを示す図である。
【図９ｃ】 本発明による例示的なカプセル化した表面弾性波デバイスを示す図である。
【図１０】 本発明による別の例示的なカプセル化した表面弾性波デバイスを示す図である
。
。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 ＦＩ テーマコート゛(参考） Ｈ０３Ｈ 3/08 Ｈ０１Ｌ 41/18 １０１Ａ 41/22 Ｚ
Claims (16)
- 【請求項１】 表面弾性波を生成する手段と、弾性波がその中で案内される
圧電材料の薄層とを含む表面弾性波デバイスであって、キャリヤ基板と、圧電材
料の薄層がそれによってキャリヤ基板に結合される分子結合剤の層とを含むこと
を特徴とする表面弾性波デバイス。 - 【請求項２】 キャリヤ材料がガラス、サファイア、シリコンまたはガリウ
ムヒ素タイプのものであることを特徴とする請求項１に記載の表面弾性波デバイ
ス。 - 【請求項３】 分子結合剤がシリカであることを特徴とする請求項１または
２のいずれか一項に記載の表面弾性波デバイス。 - 【請求項４】 分子結合剤の層の厚さが数百オングストロームの範囲内であ
ることを特徴とする請求項３に記載の表面弾性波デバイス。 - 【請求項５】 分子結合剤の層と圧電材料の層との間に金属層を含むことを
特徴とする請求項１から４のいずれか一項に記載の表面弾性波デバイス。 - 【請求項６】 圧電材料が石英、ニオブ酸リチウムまたはタンタル酸リチウ
ムタイプのものであることを特徴とする請求項１から５のいずれか一項に記載の
表面弾性波デバイス。 - 【請求項７】 圧電材料の層の厚さが約１μｍから３０μｍの１弾性波長の
範囲内であることを特徴とする請求項１から６のいずれか一項に記載の表面弾性
波デバイス。 - 【請求項８】 圧電材料の薄層中に統合された電極を含むことを特徴とする
請求項１から７のいずれか一項に記載の表面弾性波デバイス。 - 【請求項９】 表面弾性波を生成する手段が圧電材料の中央部中に位置し、
キャリヤ基板が前記中央部の前で中空にされていることを特徴とする請求項１か
ら８のいずれか一項に記載の表面弾性波デバイス。 - 【請求項１０】 キャリヤ基板が圧電材料の薄層まで完全に中空にされてお
り、圧電材料の層の第１の面上の電極の第１の列と、圧電材料の層の第１の面に
対向する面上の電極の第２の列とを含むことを特徴とする請求項９に記載の表面
弾性波デバイス。 - 【請求項１１】 ｌｎの長さと一直線をなす共振キャビティの列を画定する
ように、圧電材料の薄層中にエッチングされた反射器のアレイによって分離され
た２つのトランスデューサを含むことを特徴とする請求項１から１０のいずれか
一項に記載の表面弾性波フィルタ。 - 【請求項１２】 請求項１から１１のいずれか一項に記載の表面弾性波デバ
イスと、デバイスがその中に統合されるカプセル化パッケージとを含むモジュー
ルであって、カプセル化パッケージは、圧電材料の層の少なくとも一部上に分子
結合剤の第２の層によって結合された第２のキャリヤ基板を含むことを特徴とす
るモジュール。 - 【請求項１３】 第２のキャリヤ基板が第２の分子層によって圧電材料の層
全体に結合されることを特徴とする請求項８および１２に記載のモジュール。 - 【請求項１４】 キャリヤ基板は、その中央が中空にされており、その周縁
が圧電材料の層の周縁に結合されていることを特徴とする請求項１２に記載のモ
ジュール。 - 【請求項１５】 圧電材料の基板の第１の面に分子結合剤の層を堆積させる
ステップと、 親水性結合操作を実行するために湿潤雰囲気下でキャリヤ基板と、分子結合剤
の層および圧電材料基板によって形成されたユニットとを接合するステップと、 圧電材料の薄層を画定するように機械的、化学的またはイオンタイプの方法に
よって圧電基板の厚さを縮小するステップとを含む請求項１から１４のいずれか
一項に記載のデバイスを製造するための方法。 - 【請求項１６】 圧電材料の基板中で、圧電材料の基板の第１の面に対して
深さｄのところにイオンを注入するステップと、 イオン注入の深さのところで圧電材料基板を割り、圧電材料の薄層を画定する
ために、分子結合剤の層および圧電材料基板によって形成されたアセンブリを高
速加熱するステップと、 圧電材料の薄層を研磨するステップとをさらに含むことを特徴とする請求項１
５に記載のデバイスを製造するための方法。
Applications Claiming Priority (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| FR98/16661 | 1998-12-30 | ||
| FR9816661A FR2788176B1 (fr) | 1998-12-30 | 1998-12-30 | Dispositif a ondes acoustiques guidees dans une fine couche de materiau piezo-electrique collee par une colle moleculaire sur un substrat porteur et procede de fabrication |
| PCT/FR1999/003239 WO2000041299A1 (fr) | 1998-12-30 | 1999-12-21 | Dispositif a ondes acoustiques guidees dans une fine couche de materiau piezo-electrique collee par une colle moleculaire sur un substrat porteur et procede de fabrication |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
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Family
ID=9534704
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2000592934A Pending JP2002534886A (ja) | 1998-12-30 | 1999-12-21 | 分子結合剤によってキャリヤ基板に結合された圧電材料の薄層中で案内される表面弾性波のためのデバイスおよび製造方法 |
Country Status (10)
| Country | Link |
|---|---|
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| EP (1) | EP1060562B1 (ja) |
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| KR (1) | KR20010083777A (ja) |
| CN (1) | CN1129230C (ja) |
| CA (1) | CA2321905A1 (ja) |
| DE (1) | DE69923667T2 (ja) |
| FR (1) | FR2788176B1 (ja) |
| HK (1) | HK1036699A1 (ja) |
| WO (1) | WO2000041299A1 (ja) |
Cited By (38)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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