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特開2024-152739横モードが抑制された単一ポート共振器のためのトランスデューサ構造
(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】公開特許公報(A)
(11)【公開番号】P2024152739
(43)【公開日】2024-10-25
(54)【発明の名称】横モードが抑制された単一ポート共振器のためのトランスデューサ構造
(51)【国際特許分類】
H03H 9/145 20060101AFI20241018BHJP
【ＦＩ】
H03H9/145 Z
【審査請求】有
【請求項の数】1
【出願形態】ＯＬ
【外国語出願】
(21)【出願番号】P 2024121382
(22)【出願日】2024-07-26
(62)【分割の表示】P 2022538955の分割
【原出願日】2020-12-28
(31)【優先権主張番号】1915741
(32)【優先日】2019-12-30
(33)【優先権主張国・地域又は機関】FR
(71)【出願人】
【識別番号】598054968
【氏名又は名称】ソイテック
【氏名又は名称原語表記】Ｓｏｉｔｅｃ
【住所又は居所原語表記】Ｐａｒｃ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｉｑｕｅ ｄｅｓ ｆｏｎｔａｉｎｅｓ ｃｈｅｍｉｎ Ｄｅｓ Ｆｒａｎｑｕｅｓ ３８１９０ Ｂｅｒｎｉｎ， Ｆｒａｎｃｅ
(74)【代理人】
【識別番号】100107456
【弁理士】
【氏名又は名称】池田 成人
(74)【代理人】
【識別番号】100162352
【弁理士】
【氏名又は名称】酒巻 順一郎
(74)【代理人】
【識別番号】100123995
【弁理士】
【氏名又は名称】野田 雅一
(72)【発明者】
【氏名】バランドラス， シルヴァイン
(72)【発明者】
【氏名】クルジョン， エミリエ
(72)【発明者】
【氏名】バーナード， フローレント
(57)【要約】
【課題】新規なトランスデューサ構造を提供する。
【解決手段】本発明は、横モード抑制手段を備えたトランスデューサ構造に関し、トランスデューサ構造は、圧電性基板（１２０、１７０）と、その上に形成された一対の相互噛合櫛形電極（１０２、１１２）を具備する。第１櫛形電極（１０２）が、第１バスバー（１０８）と、短いダミー電極フィンガー（１０６）と交互配置された複数の電極フィンガー（１０４）を備え、第２櫛形電極（１１２）が、第２バスバー（１１８）と、複数の電極フィンガー（１１４）を備え、第１バスバーのダミー電極フィンガー（１０６）が、第２バスバーの電極フィンガー（１１４）に対して対向しており、ガイド波の位相速度が、電極フィンガー（１０４、１１４）の下方の中央領域（１３６）におけるガイド波の位相速度と比較して、より小さくなるように選択された、横モード抑制層（１２２、１３２）をさらに備える。
【選択図】 図１ａ
【解決手段】本発明は、横モード抑制手段を備えたトランスデューサ構造に関し、トランスデューサ構造は、圧電性基板（１２０、１７０）と、その上に形成された一対の相互噛合櫛形電極（１０２、１１２）を具備する。第１櫛形電極（１０２）が、第１バスバー（１０８）と、短いダミー電極フィンガー（１０６）と交互配置された複数の電極フィンガー（１０４）を備え、第２櫛形電極（１１２）が、第２バスバー（１１８）と、複数の電極フィンガー（１１４）を備え、第１バスバーのダミー電極フィンガー（１０６）が、第２バスバーの電極フィンガー（１１４）に対して対向しており、ガイド波の位相速度が、電極フィンガー（１０４、１１４）の下方の中央領域（１３６）におけるガイド波の位相速度と比較して、より小さくなるように選択された、横モード抑制層（１２２、１３２）をさらに備える。
【選択図】 図１ａ
【特許請求の範囲】
【請求項1】
特に単一ポート共振器のための、横モード抑制手段を備えたトランスデューサ構造であって、
圧電性基板（１２０、４２０）と、
前記圧電性基板（１２０、１７０）上に形成された少なくとも一対の相互噛合櫛形電極（１０２、１１２）であり、第１櫛形電極（１０２）が、第１バスバー（１０８）と、前記第１バスバー（１０８）から延在している複数の短いダミー電極フィンガー（１０６）と交互配置された前記第１バスバー（１０８）から延在している複数の電極フィンガー（１０４）と、を備え、第２櫛形電極（１１２）が、第２バスバー（１１８）と、前記第２バスバー（１１８）から延在している複数の電極フィンガー（１１４）と、を備え、前記第１バスバー（１０８）の前記複数のダミー電極フィンガー（１０６）が、前記第２バスバー（１１８）の前記複数の電極フィンガー（１１４）に対して対向しているとともに、複数の第１ギャップ（１１０ａ）の分だけ、前記複数の電極フィンガー（１１４）から離間している、少なくとも一対の相互噛合櫛形電極（１０２、１１２）と、を具備するトランスデューサ構造において、
前記第１ギャップ（１１０ａ）の下方に部分的に設けられた横モード抑制層（１２２、１３２、２２２、２３２、４２２、４３２）であり、前記横モード抑制層（１２２、１３２、２２２、２３２、４２２、４３２）の領域におけるガイド波の位相速度が、前記第１電極及び前記第２電極（１０２、１１２）の交互配置された前記複数の電極フィンガー（１０４、１１４）の下方の中央領域（１３６）における前記ガイド波の位相速度と比較して、より小さくなるように選択された、横モード抑制層（１２２、１３２、２２２、２３２、４２２、４３２）をさらに備えることを特徴とする、トランスデューサ構造。
圧電性基板（１２０、４２０）と、
前記圧電性基板（１２０、１７０）上に形成された少なくとも一対の相互噛合櫛形電極（１０２、１１２）であり、第１櫛形電極（１０２）が、第１バスバー（１０８）と、前記第１バスバー（１０８）から延在している複数の短いダミー電極フィンガー（１０６）と交互配置された前記第１バスバー（１０８）から延在している複数の電極フィンガー（１０４）と、を備え、第２櫛形電極（１１２）が、第２バスバー（１１８）と、前記第２バスバー（１１８）から延在している複数の電極フィンガー（１１４）と、を備え、前記第１バスバー（１０８）の前記複数のダミー電極フィンガー（１０６）が、前記第２バスバー（１１８）の前記複数の電極フィンガー（１１４）に対して対向しているとともに、複数の第１ギャップ（１１０ａ）の分だけ、前記複数の電極フィンガー（１１４）から離間している、少なくとも一対の相互噛合櫛形電極（１０２、１１２）と、を具備するトランスデューサ構造において、
前記第１ギャップ（１１０ａ）の下方に部分的に設けられた横モード抑制層（１２２、１３２、２２２、２３２、４２２、４３２）であり、前記横モード抑制層（１２２、１３２、２２２、２３２、４２２、４３２）の領域におけるガイド波の位相速度が、前記第１電極及び前記第２電極（１０２、１１２）の交互配置された前記複数の電極フィンガー（１０４、１１４）の下方の中央領域（１３６）における前記ガイド波の位相速度と比較して、より小さくなるように選択された、横モード抑制層（１２２、１３２、２２２、２３２、４２２、４３２）をさらに備えることを特徴とする、トランスデューサ構造。
【請求項2】
前記横モード抑制層（１２２、１３２、２２２、２３２、４２２、４３２）が、前記複数の第１ギャップ（１１０ａ）のそれぞれの下方に延在している、請求項１に記載のトランスデューサ構造。
【請求項3】
前記第２櫛形電極（１１２）が、前記複数の電極フィンガー（１１４）と交互配置された複数の短いダミー電極フィンガー（１１６）をさらに備え、前記第２バスバー（１１８）の前記複数のダミー電極フィンガー（１１６）が、前記第１バスバー（１０８）の前記複数の電極フィンガー（１０４）に対して対向しているとともに、複数の第２ギャップ（１１０ｂ）の分だけ、前記複数の電極フィンガー（１０４）から離間しており、前記複数の第２ギャップ（１１０ｂ）の下方に少なくとも部分的に延在している第２横モード抑制層（１２２、１３２、２２２、２３２、４２２、４３２）であり、前記第２横モード抑制層（１２２、１３２、２２２、２３２、４２２、４３２）の領域におけるガイド波の位相速度が、前記第１櫛形電極及び前記第２櫛形電極（１０２、１１２）の交互配置された前記複数の電極フィンガー（１０４、１１４）の下方の前記中央領域（１３６）における、さらに前記第１及び第２横モード抑制層（１２２、１３２、２２２、２３２、４２２、４３２）間における、前記ガイド波の位相速度と比較して、より小さくなるように選択された、第２横モード抑制層（１２２、１３２、２２２、２３２、４２２、４３２）をさらに備える、請求項１又は２に記載のトランスデューサ構造。
【請求項4】
前記第２横モード抑制層（１２２、１３２、２２２、２３２、４２２、４３２）が、すべての前記複数の第２ギャップ（１１０ｂ）の下方に延在している、請求項３に記載のトランスデューサ構造。
【請求項5】
前記第１横モード抑制層（１２２、１３２、２２２、２３２、４２２、４３２）が少なくとも部分的に前記第１バスバー（１０８）にまで延在している、及び／又は、前記第２横モード抑制層（１２２、１３２、２２２、２３２、４２２、４３２）が少なくとも部分的に前記第２バスバー（１１８）にまで延在している、請求項１～４のいずれか一項に記載のトランスデューサ構造。
【請求項6】
前記第１横モード抑制層（１２２、１３２、２２２、２３２、４２２、４３２）が少なくとも部分的に又は少なくとも全体的に前記第１バスバー（１０８）の下方にさらに延在している、及び／又は、前記第２横モード抑制層（１２２、１３２、２２２、２３２、４２２、４３２）が少なくとも部分的に又は少なくとも全体的に前記第２バスバー（１１８）の下方に延在している、請求項１～５のいずれか一項に記載のトランスデューサ構造。
【請求項7】
前記第１及び／又は第２横モード抑制層（１２２、１３２、２２２、２３２、４２２、４３２）が、前記トランスデューサ構造の前記ガイド波の前記位相速度を変調するために、前記複数の相互噛合櫛形電極（１０２、１１２）の下方の前記中央領域（１３６）における前記圧電性基板（１２０、４２０）の残部と比較して、異なるドーピング量を有し、特に、異なる前記ドーピング量は、Ｔｉ量である、請求項１～６のいずれか一項に記載のトランスデューサ構造。
【請求項8】
前記第１横モード抑制層（１２２、１３２、２２２、２３２、４２２、４３２）及び／又は前記第２横モード抑制層（１２２、１３２、２２２、２３２、４２２、４３２）が、パッシベーション層（２４６、２４８）を備え、特に誘電体パッシベーション層を備え、より特にはＳｉＯ２層を備える、請求項１～７のいずれか一項に記載のトランスデューサ構造。
【請求項9】
前記パッシベーション層（２４６）が、前記圧電性基板（１２０、４２０）内へと少なくとも部分的に埋設されている、請求項８に記載のトランスデューサ構造。
【請求項10】
前記第１及び第２横モード抑制層（１２２、１３２、２２２、２３２、４２２、４３２）が、前記複数の相互噛合櫛形電極（１０２、１１２）の中心線に関して鏡面対称である、請求項３～９のいずれか一項に記載のトランスデューサ構造。
【請求項11】
前記第１横モード抑制層及び前記第２横モード抑制層（１２２、１３２、２２２、２３２、４２２、４３２）が、異なる形状を有している、請求項３～９のいずれか一項に記載のトランスデューサ構造。
【請求項12】
前記圧電性基板（１２０、４２０）が、ベース基板（１４４、４４４）上に圧電層（１４０、４４０）を備える複合基板である、請求項１～１１のいずれか一項に記載のトランスデューサ構造。
【請求項13】
前記圧電層（１４０、４４０）の厚さが、λを前記トランスデューサ構造（１００）の動作波長とした時に、前記波長λの値よりも小さく、特に前記波長λの値の０．７倍よりも小さく、より特には前記波長λの値の０．５倍よりも小さい、請求項１２に記載のトランスデューサ構造。
【請求項14】
前記抑制層（１２２、１３２、２２２、２３２、４２２、４３２）の厚さが、前記波長λの１／２０よりも大きく、特に前記波長λの１／１０よりも大きく、さらに、前記圧電層（１４０、４４０）の前記厚さよりも小さい、請求項１～１３のいずれか一項に記載のトランスデューサ構造。
【請求項15】
前記抑制層（１２２、１３２、２２２、２３２、４２２、４３２）の前記厚さが、最大で前記波長λの値の１／２に相当し、特に最大で前記波長λの値の１／３に相当する、請求項１４に記載のトランスデューサ構造。
【請求項16】
前記抑制層（１２２、１３２、２２２、２３２、４２２、４３２）の前記厚さが、前記櫛形電極（１０２、１１２）の厚さの程度であり、特に公称値の±５０％であり、より特には、０．５～２％のＣｕドーピングを有したＡｌ＿Ｃｕ電極の厚さが、前記波長λの値の５～２０％である、請求項１～１５のいずれか一項に記載のトランスデューサ構造。
【請求項17】
前記ガイド波が、楕円偏波、剪断波、純粋な又はほぼ純粋な縦圧縮波であり、電気機械結合が７％を上回っている、請求項１～１６のいずれか一項に記載のトランスデューサ構造。
【請求項18】
トランスデューサ構造を製造するための方法であって、
ａ）圧電性基板を準備するステップ、特にベース基板の上方に圧電層を備える圧電性複合基板を準備するステップと、
ｂ）前記圧電性基板上に少なくとも一対の相互噛合櫛形電極を形成するステップであり、第１櫛形電極を、第１バスバーと、前記第１バスバーから延在している複数の交互配置された電極フィンガー及び前記第１バスバーから延在している複数の短いダミー電極フィンガーと、を備えるものとし、第２櫛形電極を、第２バスバーと、前記第２バスバーから延在している複数の交互配置された電極フィンガーと、を備えるものとし、前記第１バスバーの前記複数のダミー電極が、前記第２バスバーの前記複数の電極フィンガーに対して対向しているとともに、複数の第１ギャップの分だけ、前記複数の電極フィンガーから離間している、少なくとも一対の相互噛合櫛形電極（１０２、１１２）を形成するステップと、を含む、方法において、
ステップｂ）よりも前に横モード抑制層を設けるステップｃ）であり、ステップｃ）の後には、前記横モード抑制層が、前記第１ギャップの下方に部分的に設けられており、さらに、前記横モード抑制層を、前記横モード抑制層の領域におけるガイド波の位相速度が、前記第１及び第２櫛形電極の交互配置された前記複数の電極フィンガーの下方の中央領域における前記圧電性基板内の前記ガイド波の位相速度と比較して、より小さくなるように選択されたものとする、ステップｃ）をさらに含むことを特徴とする、方法。
ａ）圧電性基板を準備するステップ、特にベース基板の上方に圧電層を備える圧電性複合基板を準備するステップと、
ｂ）前記圧電性基板上に少なくとも一対の相互噛合櫛形電極を形成するステップであり、第１櫛形電極を、第１バスバーと、前記第１バスバーから延在している複数の交互配置された電極フィンガー及び前記第１バスバーから延在している複数の短いダミー電極フィンガーと、を備えるものとし、第２櫛形電極を、第２バスバーと、前記第２バスバーから延在している複数の交互配置された電極フィンガーと、を備えるものとし、前記第１バスバーの前記複数のダミー電極が、前記第２バスバーの前記複数の電極フィンガーに対して対向しているとともに、複数の第１ギャップの分だけ、前記複数の電極フィンガーから離間している、少なくとも一対の相互噛合櫛形電極（１０２、１１２）を形成するステップと、を含む、方法において、
ステップｂ）よりも前に横モード抑制層を設けるステップｃ）であり、ステップｃ）の後には、前記横モード抑制層が、前記第１ギャップの下方に部分的に設けられており、さらに、前記横モード抑制層を、前記横モード抑制層の領域におけるガイド波の位相速度が、前記第１及び第２櫛形電極の交互配置された前記複数の電極フィンガーの下方の中央領域における前記圧電性基板内の前記ガイド波の位相速度と比較して、より小さくなるように選択されたものとする、ステップｃ）をさらに含むことを特徴とする、方法。
【請求項19】
前記第２櫛形電極を、前記複数の電極フィンガーと交互配置された複数の短いダミー電極フィンガーをさらに備えるものとし、前記第２バスバーの前記複数のダミー電極フィンガーが、前記第１バスバーの前記複数の電極フィンガーに対して対向しているとともに、複数の第２ギャップの分だけ、前記第１バスバーの前記複数の電極フィンガーから離間しており、横モード抑制層を設ける前記ステップｃ）が、第１横モード抑制層と第２横モード抑制層とを設けるステップを含み、ここで、前記第２横モード抑制層を、前記複数の第２ギャップの下方に少なくとも部分的に延在しているとともに、前記第２横モード抑制層の領域におけるガイド波の位相速度が、前記第１及び第２櫛形電極の交互配置された前記複数の電極フィンガーの下方の前記中央領域における、さらに前記第１及び第２横モード抑制層間における、前記ガイド波の位相速度と比較して、より小さくなるように選択されたものとする、請求項１８に記載の方法。
【請求項20】
前記横モード抑制層を設ける前記ステップｃ）が、前記トランスデューサ構造の前記ガイド波の前記位相速度を変調するために、前記圧電性基板のドーピング量の改変ステップを含み、特に、原子種の注入ステップ若しくは拡散ステップ、及び／又はプロトン交換技術、を有した改変ステップを含む、請求項１８又は１９に記載の方法。
【請求項21】
前記横モード抑制層を設ける前記ステップｃ）が、パッシベーション層を設けるステップを含み、特に誘電体パッシベーション層を設けるステップを含み、より特にはＳｉＯ２層を設けるステップを含む、請求項１８～２０のいずれか一項に記載の方法。
【請求項22】
前記ステップｃ）が、前記パッシベーション層を前記圧電性基板内へと少なくとも部分的に埋設するステップを含む、請求項２１に記載の方法。
【請求項23】
前記パッシベーション層が、リフトオフプロセスによってパターン形成され、これにより、前記パッシベーション層のエッジ壁の側面が、傾斜したものとされる、請求項２１又は２２に記載の方法。
【請求項24】
請求項１～１７のいずれか一項に記載のトランスデューサ構造を備える、ＳＡＷデバイス、特に単一ポート共振器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野及び背景技術】
【0001】
本発明は、横モード抑制手段を有したトランスデューサ構造に関し、特に、単一ポート共振器のための、横モード抑制手段を有したトランスデューサ構造に関し、さらに、そのようなトランスデューサを製造するための方法に関する。
【0002】
本発明は、圧電性単結晶上に構築される、又は、圧電性フィルムを使用した複合基板、ピエゾオンインシュレータ（Ｐｉｅｚｏ－Ｏｎ－Ｉｎｓｕｌａｔｏｒ）の意味でのいわゆるＰＯＩ、の上に構築される、表面弾性波（ＳＡＷ：ｓｕｒｆａｃｅ ａｃｏｕｓｔｉｃ ｗａｖｅ）デバイスの分野である。そのような複合ウェハは、高周波（ＲＦ：ｒａｄｉｏ－ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ）フィルタの製造のために、相互噛合トランスデューサ（ＩＤＴ：ｉｎｔｅｒ－ｄｉｇｉｔａｔｅｄ ｔｒａｎｓｄｕｃｅｒ）を使用して真のモードを励起するための導波路として使用される。トランスデューサ構造は、上述したフィルタのインピーダンス要素として使用されるいわゆる単一ポート共振器における重要な部分である。より正確には、いわゆるラダーフィルタは、フィルタ機能を実現するために上記の共振器を利用している。また、センサ用途で使用される単一ポート共振器は、より正確には無線感知のために使用される単一ポート共振器は、そのような影響を受けるため、例えばデバイスの電気機械結合を低下させることが知られている開口テーパー（例えば、欧州特許第２０９１１４６号を参照されたい）などにより、それらの影響を抑制する手段が多くの場合に必要とされる。単一ポート共振器は、共振器の中央に設置された１つのトランスデューサ構造と、トランスデューサ構造の両側に配置された反射器と、を含み、他方、２ポートＳＡＷ共振器は、中央に設置された２つのトランスデューサ構造（入力／出力）と、デバイスの両外側に配置された反射器と、から構成されている。
【0003】
他のタイプのＳＡＷデバイスは、例えば、縦方向に結合された共振器フィルタ（ＬＣＲＦ：ｌｏｎｇｉｔｕｄｉｎａｌｌｙ－ｃｏｕｐｌｅｄ ｒｅｓｏｎａｔｏｒ ｆｉｌｔｅｒ）、又はダブルモードＳＡＷ（ＤＭＳ：ｄｏｕｂｌｅ－ｍｏｄｅ－ＳＡＷ）フィルタ、又はダブルポートＳＡＷ共振器、又は例えば周波数源用途に関する発振器安定化に使用される遅延ライン、又は任意の他の用途（例えば、重量分析）、などは、本発明の利点を活用し得る。
【0004】
ＰＯＩ上に構築された単一ポート共振器では、横方向のエネルギー拘束に起因して偽の寄与を示すため、デバイスのスペクトル特徴を汚染するような、いわゆる横モードが発生する。したがって、そのような寄与を抑制して、共振器応答のスペクトル純度を向上させ、仕様に準拠したフィルタの製造を可能とする、より一般的には、仕様に準拠したＳＡＷデバイスの製造を可能とする、手段を提供することが提案されている。
【0005】
従来技術では、横モードを抑制し得る構造を製造することが困難である。
【0006】
米国特許出願公開第２０１２／０１６１５７７号又は米国特許出願公開第２０１３／０２４９６４７号に開示されているように、電極のエッジに、金属又は誘電体のオーバーレイを再装填することが提案されている。
【0007】
米国特許出願公開第２０１２／０１６１５７７号では、電極エッジの頂部上に金属が再成膜されているため、パターンの見当合わせの精度が高いものの、高価な加工ツール及び制御が必要とされる。
【0008】
米国特許出願公開第２０１３／０２４９６４７号では、相互噛合トランスデューサ（ＩＤＴ）構造の全体が、中央部よりもトランスデューサのエッジ上においてより厚いものとされた誘電体層によって覆われている。米国特許出願公開第２０１５／０１２３７４６号では、誘電体フィルムが圧電性基板及びＩＤＴ電極の少なくとも一部を覆っており、より正確には、電極フィンガーが互いに交互配置されている領域を覆っており、音響速度は、エッジと比較して、ＩＤＴフィンガーの中央部でより大きくなり、これにより、横モードの発生を回避している。誘電体層を使用した大部分の用途では、酸又は反応性イオンエッチング又はイオンミリングを使用して誘電体層のパターン形成を行う必要があるため、そのような影響を防ぐためのエッチングストップ溶液を適用しない時には、電極品質を劣化させてしまい、又は、適切に保護されていない場合には、基板表面を劣化させてしまうことさえある。
【0009】
他のアプローチは、米国特許出願公開第２０１８／００９７５０８号又は米国特許出願公開第２０１８／０３７５４９１号に記載されているように、電極寸法の拡大に基づいている。このような構造は、１つの電極から別の電極への絶縁を保証することにおいて、困難性をもたらす。
【0010】
しかしながら、上記に引用されたすべてのアプローチでは、そのようなトランスデューサ構造に関して、横モードは、低減されたとはいえ、なおも可能である。
【発明の概要】
【0011】
よって、本発明の目的は、デバイス及び基板表面の本来的な品質を保存しながら、従来技術によるデバイスと比較して、より単純な製造プロセスによって、横モードが抑制された単一ポート共振器のためのトランスデューサ構造を提供することである。
【0012】
本発明の目的は、特に単一ポート共振器のための、横モード抑制手段を備えたトランスデューサ構造であって、圧電性基板と、圧電性基板上に形成された、特にベース基板の上方に圧電層を備える圧電性複合基板上に形成された、少なくとも一対の相互噛合櫛形電極であり、第１櫛形電極が、第１バスバーと、当該バスバーから延在している複数の交互配置された電極フィンガー及び短いダミー電極フィンガーと、を備え、第２櫛形電極が、第２バスバーと、第２バスバーから延在している複数の電極フィンガーと、を備え、第１バスバーのダミー電極が、第２バスバーの電極フィンガーに対して対向しているとともに、第１ギャップの分だけ、第２バスバーの電極フィンガーから離間している、少なくとも一対の相互噛合櫛形電極と、を具備するトランスデューサ構造において、第１ギャップの下方に部分的に設けられた横モード抑制層であり、横モード抑制層の領域におけるガイド波の位相速度が、第１櫛形電極及び第２櫛形電極の交互配置された電極フィンガーの下方の中央領域における圧電性基板内のガイド波の位相速度と比較して、より小さくなるように選択された、横モード抑制層をさらに備えることを特徴とする、トランスデューサ構造によって実現される。横モード抑制層の存在は、ギャップ内での波動速度を遅いものとし、これにより、トランスデューサ構造内における不要な横モードの抑制又は低減をもたらす。よって、本発明によるトランスデューサ構造では、横モードの寄与を低減することができる。音響的な観点からは、本発明によるトランスデューサ構造は、ＩＤＴフィンガーからダミーフィンガーへと、そのＩＤＴフィンガーのエッジにおける反射を低減させずに又は低減させて、エネルギーを伝達することができる。
【0013】
実施形態の変形例では、横モード抑制層は、第１ギャップのそれぞれの下方に延在することができる。横モード抑制層は、ギャップ内での波動速度を遅くすることを可能とし、これにより、トランスデューサ構造内における不要な横モードの抑制又は低減をもたらす。音響的な観点からは、本発明によるトランスデューサ構造は、ＩＤＴフィンガーからダミーフィンガーへと、そのＩＤＴフィンガーのエッジにおける反射を低減させずに又は低減させて、エネルギーを伝達することができる。
【0014】
実施形態の変形例では、第２櫛形電極は、電極フィンガーと交互配置された短いダミー電極フィンガーを備えることができ、第２バスバーのダミー電極フィンガーが、第１バスバーの電極フィンガーに対して対向しているとともに、第２ギャップの分だけ、電極フィンガーから離間しており、第２ギャップの下方に少なくとも部分的に延在している第２横モード抑制層であり、第２横モード抑制層の領域におけるガイド波の位相速度が、第１櫛形電極及び第２櫛形電極の交互配置された電極フィンガーの下方の中央領域における、さらに第１横モード抑制層と第２横モード抑制層との間における、ガイド波の位相速度と比較して、より小さくなるように選択された、第２横モード抑制層をさらに備える。横モード抑制層は、ギャップ内での波動速度を遅くすることを可能とし、これにより、トランスデューサ構造内における不要な横モードの抑制又は低減をもたらす。よって、本発明によるトランスデューサ構造では、横モードの寄与をさらに低減することができる。音響的な観点からは、本発明によるトランスデューサ構造は、ＩＤＴフィンガーからダミーフィンガーへと、そのＩＤＴフィンガーのエッジにおける反射を低減させずに又は低減させて、エネルギーを伝達することができる。
【0015】
実施形態の変形例では、第２横モード抑制層は、すべての第２ギャップの下方に延在することができる。横モード抑制層は、ギャップ内での波動速度を遅くすることを可能とし、これにより、トランスデューサ構造内における不要な横モードの抑制又は低減をもたらす。音響的な観点からは、本発明によるトランスデューサ構造は、ＩＤＴフィンガーからダミーフィンガーへと、そのＩＤＴフィンガーのエッジにおける反射を低減させずに又は低減させて、エネルギーを伝達することができる。
【0016】
実施形態の変形例では、第１横モード抑制層は、少なくとも部分的に第１バスバーにまで延在することができる、及び／又は、第２横モード抑制層は、少なくとも部分的に第２バスバーにまで延在することができる。
【0017】
実施形態の変形例では、第１横モード抑制層は、少なくとも部分的に又は少なくとも全体的に第１バスバーの下方にさらに延在することができる、及び／又は、第２横モード抑制層は、少なくとも部分的に又は少なくとも全体的に第２バスバーの下方にさらに延在することができる。
【0018】
実施形態の変形例では、第１横モード抑制層及び／又は第２横モード抑制層は、位相速度を変調するために、相互噛合櫛形電極の下方の中央領域における圧電性基板の残部と比較して、異なるドーピング量を有することができ、特に、異なるドーピング量は、Ｔｉ量である。ドーピングとは、ここでは、圧電性基板内への意図的な不純物の導入に相当する。少なくとも横モード抑制層においてドーピングが相違することにより、あらゆる横方向のパターン形成を必要とすることなく、ＩＤＴ電極をダミー電極から離間しているギャップ付近のモードの位相速度を減少させることとなる。
【0019】
実施形態の変形例では、圧電層の第１横モード抑制層及び／又は第２横モード抑制層は、パッシベーション層を備えることができ、特に誘電体パッシベーション層を備えることができ、より特にはＳｉＯ２層を備えることができる。
【0020】
実施形態の変形例では、パッシベーション層は、圧電性基板内へと少なくとも部分的に埋設することができる。
【0021】
実施形態の変形例では、第１横モード抑制層及び第２横モード抑制層は、相互噛合櫛形電極の中心線に関して鏡面対称とすることができる。
【0022】
実施形態の変形例では、第１横モード抑制層及び第２横モード抑制層は、異なる形状を有することができる。
【0023】
実施形態の変形例では、圧電性基板は、ベース基板の上方に圧電層を備える圧電性複合基板とすることができる。このような複合基板は、最適化された温度で周波数変化を得ることが可能な構成を可能とするだけでなく、ガイド波を利用する可能性を開くものでもある。構造のモードは、異なるタイプの偏光を示すことができ、特に、楕円偏波だけでなく、大部分が剪断波も又は純粋な若しくはほぼ純粋な縦圧縮波も示すことができ、その電気機械結合は、７％を大幅に上回っており、現代のフィルタ用途において要求される帯域幅を有した、とりわけ５％超を有した、フィルタの実現を可能とする。
【0024】
実施形態の変形例では、圧電層の厚さは、音響トランスデューサの波長λの値よりも小さいものとすることができ、特に波長λの値の０．７倍よりも小さいものとすることができ、より特には波長λの値の０．５倍よりも小さいものとすることができる。選択された動作周波数に関して、圧電層の厚さは、使用される波のガイド機能を最適化するために、最適化される。主に表面での波のガイド機能を可能とする圧電層の所与の厚さに関して、本発明は、波のガイドに起因して、及び電極側面でのそのようなタイプの波における同相反射の可能性に起因して、寄生横モードがより顕著になることから、特に興味深いものである。
【0025】
実施形態の変形例では、抑制層の厚さは、波長λの１／２０よりも大きいものとすることができ、特に波長λの１／１０よりも大きいものとすることができ、さらに、圧電層の厚さよりも小さい。見出された抑制層の最適な厚さは、波長λに関連して評価される。
【0026】
実施形態の変形例では、抑制層の厚さは、最大で波長λの値の１／２に相当することができ、特に最大で波長λの値の１／３に相当することができる。抑制層が延在する厚さを増大させることは、要望される抑制効果にとっては不利である可能性があり、主要モードのエネルギーの回折によるエネルギー漏洩をもたらす可能性があり、その品質係数を低下させる可能性がある。
【0027】
実施形態の変形例では、抑制層の厚さは、電極の厚さの程度とすることができ、特に公称値の±５０％とすることができ、より特には、０．５～２％のＣｕドーピングを有したＡｌ＿Ｃｕ電極の厚さは、波長λの値の５～２０％である。この格別の事例では、抑制層が無い場合に存在する横モードの少なくとも９０％が、抑制される。
【0028】
本発明の変形例では、ガイド波は、楕円偏波、剪断波、純粋な又はほぼ純粋な縦圧縮波とすることができ、電気機械結合は、７％を上回っている。トランスデューサ構造のモードは、異なるタイプの偏光を示すことができ、現代のフィルタ用途において要求される帯域幅を有した、とりわけ５％超を有した、フィルタの実現を可能とする。
【0029】
本発明の目的は、また、トランスデューサ構造を製造するための方法であって、ａ）圧電性基板を準備するステップ、特にベース基板の上方に圧電層を備える圧電性複合基板を準備するステップと、ｂ）圧電性基板上に少なくとも一対の相互噛合櫛形電極を形成するステップであり、第１櫛形電極を、第１バスバーと、第１バスバーから延在している複数の交互配置された電極フィンガー及び短いダミー電極フィンガーと、を備えるものとし、第２櫛形電極を、第２バスバーと、第２バスバーから延在している複数の交互配置された電極フィンガーと、を備えるものとし、第１バスバーのダミー電極が、第２バスバーの電極フィンガーに対して対向しているとともに、第１ギャップの分だけ、第２バスバーの電極フィンガーから離間している、少なくとも一対の相互噛合櫛形電極を形成するステップと、ステップｂ）よりも前に横モード抑制層を設けるステップｃ）であり、ステップｃ）の後には、横モード抑制層が、第１ギャップの下方に部分的に設けられており、さらに、横モード抑制層を、横モード抑制層のガイド波の位相速度が、第１電極及び第２電極の交互配置された電極フィンガーの下方の中央領域における圧電性基板内のガイド波の位相速度と比較して、より小さくなるように選択されたものとする、ステップｃ）と、含む、トランスデューサ構造を製造するための方法によって実現される。このような方法により、相互噛合電極が形成される前に、横モード抑制層を形成することができる。よって、この方法を使用すれば、相互噛合電極が、抑制層の形成ステップによって損傷することがなく、その結果、デバイス及び基板表面の本来的な品質が保存される。この方法により、通常のＳＡＷフロントエンド製造プロセスを変更することなく、維持することができる。圧電性基板上に相互噛合電極が形成された後に相互噛合電極上に横モード抑制層が形成される従来技術のデバイスとは逆である。さらに、本発明による方法は、従来技術のデバイスと比較して、より単純な製造プロセスをもたらす。
【0030】
本発明の変形例では、横モード抑制層を設けるステップｃ）は、第１横モード抑制層と第２横モード抑制層とを設けるステップを含むことができ、ここで、第２横モード抑制層を、第２ギャップの下方に少なくとも部分的に延在しているとともに、第２横モード抑制層の領域におけるガイド波の位相速度が、第１櫛形電極及び第２櫛形電極の交互配置された電極フィンガーの下方の中央領域における、さらに第１横モード抑制層と第２横モード抑制層との間における、ガイド波の位相速度と比較して、より小さくなるように選択されたものとし、第２櫛形電極を、電極フィンガーと交互配置された短いダミー電極フィンガーをさらに備えるものとし、第２バスバーのダミー電極フィンガーが、第１バスバーの電極フィンガーに対して対向しているとともに、第２ギャップの分だけ、第１バスバーの電極フィンガーから離間している。このような方法により、相互噛合電極が形成される前に、横モード抑制層を形成することができる。よって、この方法を使用すれば、相互噛合電極が、抑制層の形成ステップによって損傷することがなく、その結果、デバイス及び基板表面の本来的な品質が保存される。この方法により、通常のＳＡＷフロントエンド製造プロセスを変更することなく、維持することができる。圧電性基板上に相互噛合電極が形成された後に相互噛合電極上に横モード抑制層が形成される従来技術のデバイスとは逆である。さらに、本発明による方法は、従来技術のデバイスと比較して、より単純な製造プロセスをもたらす。
【0031】
本発明の変形例では、横モード抑制層を設けるステップは、圧電性基板のドーピング量の改変ステップを含むことができ、特に、原子種の注入ステップ若しくは拡散ステップ、及び／又はプロトン交換技術、を有した改変ステップを含むことができる。この場合にも、ドーピングとは、ここでは、圧電性基板内への意図的な不純物の導入に相当する。従来技術のデバイスの製造プロセスで使用される技術と比較して、横モード抑制層を形成するに際して、より単純な技術を使用することができる。
【0032】
本発明の変形例では、横モード抑制層を設けるステップは、パッシベーション層を設けるステップを含むことができ、特に誘電体パッシベーション層を設けるステップを含むことができ、より特にはＳｉＯ２層を設けるステップを含むことができる。横モード抑制層を形成するに際して、材料層成膜技術を使用することができ、これは、従来技術のデバイスの製造プロセスで使用される技術と比較して、より簡単な技術である。本発明の変形例では、横モード抑制層を設けるステップは、パッシベーション層を圧電性基板内へと少なくとも部分的に埋設するステップを含むことができる。
【0033】
本発明の変形例では、パッシベーション層は、リフトオフプロセスによってパターン形成することができ、これにより、パッシベーション層の側面を、成膜した櫛形電極が破断することなくこれら側面を覆うよう、傾斜したものとすることができ、これにより、対応する領域における位相速度の規則的且つ連続的な減少をもたらすことができる。よって、このことは、波反射器として機能する電極エッジでの先鋭な速度変化を横モードが好ましくは必要とするため、横モードが発生する可能性をさらに低減させる。この場合、エッチングは不要であり、よって、基板は、良好な状態に維持される。基板を有機物汚染から保護しなければならない場合には、二酸化ケイ素層の等方性エッチングに基づくいわゆるウェットエッチングプロセスを実装することができ、これにより、パターン形成したパッシベーション層の円滑なエッジを得ることもできる。したがって、第１ステップとして、ＳｉＯ２をウェハ上に均一に成膜し、その後、その層上に、フォトレジストのインシチュエッチングマスクをパターン形成し、これにより、ＳｉＯ２層を局所的にエッチングすることができる。しかしながら、見当合わせマークは、この目的のために通常の技術プロセスに従って表面を準備するために形成する必要がある。
【0034】
本発明の目的は、また、少なくとも上述したトランスデューサ構造を備えるＳＡＷデバイスによっても、特に、単一ポート共振器によっても、実現される。このようなＳＡＷデバイスは、横モードからの寄与の低減させることによって共振器応答のスペクトル純度を向上させつつ、従来技術と比較して、より単純な製造プロセスで製造することができる。
【0035】
本発明は、参照符号が本発明の特徴点を識別している添付図面と併せて、以下の説明を参照することにより、理解することができる。
【図面の簡単な説明】
【0036】
【図1a】本発明の第１実施形態によるトランスデューサ構造の平面図を表している。
【図1b】本発明の第１実施形態によるトランスデューサ構造の側面図を表している。
【図2a】本発明の第１実施形態の変形例によるトランスデューサ構造の側面図を表している。
【図2b】本発明の第１実施形態の別の変形例によるトランスデューサ構造の側面図を表している。
【図2c】本発明の第１実施形態の別の変形例によるトランスデューサ構造の側面図を表している。
【図2d】本発明の第１実施形態の別の変形例によるトランスデューサ構造の側面図を表している。
【図3a】本発明の第１実施形態の変形例によるトランスデューサ構造の平面図を表している。
【図3b】本発明の第１実施形態の別の変形例によるトランスデューサ構造の平面図を表している。
【図3c】本発明の第１実施形態の別の変形例によるトランスデューサ構造の平面図を表している。
【図3d】本発明の第１実施形態の別の変形例によるトランスデューサ構造の平面図を表している。
【図3e】本発明の第１実施形態の別の変形例によるトランスデューサ構造の平面図を表している。
【図3f】本発明の第１実施形態の別の変形例によるトランスデューサ構造の平面図を表している。
【図4】本発明の第１実施形態及びその変形例によるトランスデューサ構造の製造方法の概略図を表している。
【図5】本発明の第１実施形態の第４変形例によるトランスデューサ構造の製造方法の概略図を表している。
【発明を実施するための形態】
【0037】
以下では、本発明について、例示的な態様をなす有利な実施形態を使用して、図面を参照しながら、より詳細に説明する。説明する実施形態は、単に可能な構成に過ぎず、本発明の実装時には、上述した個々の特徴点を、互いに独立して提供し得ること、又は完全に省略し得ること、に留意されたい。
【0038】
図１ａは、本発明の第１実施形態によるトランスデューサ構造の平面図を表している。
【0039】
トランスデューサ構造１００は、圧電性基板１２０上に設けられた一対の相互噛合櫛形電極１０２及び１１２を含む。圧電性基板１２０は、バルク圧電性基板とすることができ、又はベース基板の上方に圧電層を含む複合基板とすることができ、ここで、複合基板については、図１ｂに関して後述する。
【0040】
第１相互噛合櫛形電極１０２は、複数の電極フィンガー１０４と、複数のダミー電極フィンガー１０６と、を含み、両者は、第１バスバー１０８から延在している。同様に、第２相互噛合櫛形電極１１２は、複数の電極フィンガー１１４と、複数のダミー電極フィンガー１１６と、を含み、両者は、第２バスバー１１８から延在している。第１バスバー１０８のダミー電極フィンガー１０６は、第２バスバー１１８の電極フィンガー１１４に対して対向しているとともに、第１ギャップ１１０ａの分だけ、第２バスバー１１８の電極フィンガー１１４から離間している。第２バスバー１１８のダミー電極フィンガー１１６は、第１バスバー１０８の電極フィンガー１０４に対して対向しているとともに、第２ギャップ１１０ｂの分だけ、第１バスバー１０８の電極フィンガー１０４から離間している。ここで、第１ギャップ１１０ａ及び第２ギャップ１１０ｂは、同じである。
【0041】
本発明の変形例によれば、第２櫛形電極１１２は、第２バスバー１１８から延在するダミー電極フィンガー１１６を有しておらず、複数の電極フィンガー１１６のみを有している。この場合、第２ギャップ１１０ｂは、第２バスバー１１８と、第１櫛形電極１０２の対向電極１０４と、の間の距離によって規定される。
【0042】
本発明の変形例によれば、第１バスバー１０８の電極フィンガー１０４、及び／又は、第２バスバー１１８の電極フィンガー１１４、のすべてが、対応するバスバー１０８、１１８の対向するダミー電極フィンガー１０６、１１６を有するわけではなく、また、その逆も成立する。
【0043】
変形例では、第１ギャップ１１０ａ及び第２ギャップ１１０ｂは、トランスデューサ構造１００の全体を通して相違することができ、特に、第１ギャップ１１０ａ及び第２ギャップ１１０ｂは、トランスデューサ構造１００内の長さ又は位置において、ランダムに相違することができる。
【0044】
相互噛合櫛形電極１０２、１１２は、任意の適切な導電性金属から形成され、例えば、アルミニウムから、又は、Ａｌ－Ｃｕ、Ａｌ－Ｔｉ、若しくはＡｌ－Ｓｉ、などのアルミニウム合金から、形成される。
【0045】
２つの相互噛合櫛形電極１０２、１１２は、逆電位＋Ｖ／－Ｖに対して接続される。トランスデューサ構造１００は、ブラッグ条件によって定義される電極ピッチｐを有し、よって、ｐは、λをトランスデューサ構造１００の動作波長とした時に、λ／２に等しい。ピッチｐは、相互噛合電極の隣り合った電極フィンガーの、中心どうしの間の距離を表している。よって、この実施形態では、ｐは、電極１０２の電極フィンガー１０４の中心と、電極１１２の隣り合った電極フィンガー１１４の中心と、の間の距離に相当する。トランスデューサ構造１００は、同期的である、すなわち、相互噛合電極フィンガー１０４、１１４は、同じ幅と、同じ周期と、同じ形状と、を示している。
【0046】
電極フィンガー１０４、１１４と、ダミー電極フィンガー１０６、１１６とは、幅ａを有している。当該技術分野によれば、金属アスペクト比は、ａ／ｐで定義される。
【0047】
相互噛合電極１０２、１１２のそれぞれの電極フィンガー１０４、１１４は同じであり、同じ幅ａと、同じ長さｌ１と、を有している。変形例では、相互噛合電極は、異なる電極フィンガー１０２、１１２を有することができる。
【0048】
同じく、相互噛合電極１０２、１１２のダミー電極フィンガー１０６、１１６も同じであり、同じ幅ａと、同じ長さｌ１と、を有している。変形例では、相互噛合電極１０２、１１２は、異なるダミー電極フィンガー１０６、１１６を有することができる。
【0049】
図１ａでは、相互噛合電極１０２、１１２は、同じである、すなわち、相互噛合電極１０２、１１２は、同じ電極フィンガーと、同じピッチｐと、同じ第１ギャップ１１０ａと、同じ第２ギャップ１１０ｂと、を有している。変形例では、相互噛合電極１０２、１１２は、相違することができ、異なるピッチｐと、異なるギャップと、異なる電極フィンガー１０２、１１２と、異なるダミー電極フィンガー１０６、１１６と、を有している。
【0050】
本発明によれば、２つの横モード抑制層１２２及び１３２が、基板１２０と、相互噛合櫛形電極１０２、１１２と、の間に設けられている。第１横モード抑制層１２２は、第１ギャップ１１０ａの下方に位置しており、第２横モード抑制層１３２は、第２ギャップ１１０ｂの下方に位置している。横モード抑制層の物理的特性は、トランスデューサ構造のガイド波の位相速度が、横モード抑制層１２２、１３２の領域においては、第１電極及び第２電極の交互配置された電極フィンガーの下方における中央領域１３６をなす残部領域１３４における圧電性基板１２０内のトランスデューサ構造のガイド波の位相速度と比較して、より小さくなるように選択される。ガイド波は、任意のガイド波とすることができ、又は表面の真のモードとすることができ、レイリー様波と、剪断波と、純粋な若しくは準純粋な剪断波又は縦波と、を含む。
【0051】
実施形態の変形例では、トランスデューサ構造には、ただ１つの横モード抑制層だけが存在する。
【0052】
この実施形態では、第１横モード抑制層１２２及び第２横モード抑制層１３２は、矩形であり、同じ寸法及び同じ形状を有している。領域１２２及び１３２は、トランスデューサ構造１００のすべての電極フィンガー１０４、１１４及びすべてのダミー電極フィンガー１０６、１１６の下方において、方向ｙに沿って延在している、よって、トランスデューサ構造１００の全長ｗに沿って延在している。領域１２２及び１３２は、トランスデューサ構造１００の相互噛合電極１０２、１１２の中心線ｙに関して対称である。
【0053】
第１横モード抑制層１２２及び第２横モード抑制層１３２は、トランスデューサ構造１００における不要な横音響波の伝播方向である方向ｘに沿っては、長さｄにわたって、延在している。図１ａでは、横モード抑制層１２２は、第１ギャップ１１０ａを超えて、ダミー電極フィンガー１０６の一部を超えて、さらに、電極フィンガー１０４の一部を超えて、延在している。同様に、横モード抑制層１３２は、第２ギャップ１１０ｂを超えて、ダミー電極フィンガー１１６の一部を超えて、さらに、電極フィンガー１１４の一部を超えて、延在している。
【0054】
図１ａでは、第１横モード抑制層１２２及び第２横モード抑制層１３２は、Ｘ方向において、バスバー１０８、１１８から同じ距離ｓのところに配置されている。変形例では、第１横モード抑制層１２２及び第２横モード抑制層１３２は、バスバーに対して異なる距離を有することができる。
【0055】
【0056】
特定の実施形態では、支持基板１２０は、ベース基板１４４の上部に設けられた圧電層１２０を含む複合基板である。薄い誘電体層１４２が、圧電層１４０とベース基板１４４との間に成膜されている。変形例では、圧電層１４０は、ベース基板１４４の頂部上に直接的に成膜することができる。
【0057】
このような複合基板は、最適化された温度で周波数変化を得ることが可能な構成を可能とするだけでなく、ガイド波を利用する可能性を開くものでもある。構造のモードは、異なるタイプの偏光を示すことができ、特に、楕円偏波だけでなく、大部分が剪断波も又は純粋な若しくはほぼ純粋な縦圧縮波も示すことができ、その電気機械結合は、７％を大幅に上回っており、現代のフィルタ用途において要求される帯域幅を有した、とりわけ５％超を有した、フィルタの実現を可能とする。
【0058】
有利な態様では、圧電層１４０の厚さ（ｄ＿ｐｉｅｚｏと称される）は、波長λをトランスデューサ構造１００の動作波長とした時に、波長λの程度であり、又は、それよりも小さいものであり、すなわち波長λの値の０．７倍よりも小さいものであり、又は、波長λの値の０．５倍よりも小さいものでさえある。
【0059】
実際的事例では、圧電層の厚さは、１μｍよりも小さく、特に、７００ｎｍよりも小さい。選択された動作周波数に関して、圧電層の厚さは、使用される波のガイド機能を最適化するために、最適化される。主に表面での波のガイド機能を可能とする圧電層の所与の厚さに関して、本発明は、波のガイドに起因して、及び電極側面でのそのようなタイプの波における同相反射の可能性に起因して、寄生横モードがより顕著になることから、特に興味深いものである。この実施形態では、第１横モード抑制層１２２及び第２横モード抑制層１３２は、相互噛合電極１０２、１１２が基板１２０上に成膜される前に、よって相互噛合電極１０２、１１２が圧電層１４０上に成膜される前に、圧電層１４０上に成膜されたパッシベーション層である。パッシベーション層は、圧電層１４０と直接的に接触している。
【0060】
パッシベーション層は、誘電体層であり、例えば、ＳｉＯ２層又はＴａ２Ｏ５層又はＨｆＯ２層である。
【0061】
第１横モード抑制層とも称される横モード抑制層１２２は、図１ｂにおいて右側に位置するものであって、バスバー１０８に対して接続された電極フィンガー１０４によって、完全に覆われている。
【0062】
図１ｂにおいて左側に位置した第２横モード抑制層１３２は、ダミー電極フィンガー１１６の先端部１１６ａの下方に延在しており、ダミー電極フィンガー１１６は、バスバー１１８と、第２ギャップ１１０ｂと、接続部１３４においてバスバー１０８に対して接続された電極フィンガー１０４の先端部１０４ａと、に対して接続されている。
【0063】
本発明の変形例では、パッシベーション層は、傾斜した側面又は傾斜した壁エッジを有し、そのため、櫛形電極がパッシベーション層を完全に覆った時に、成膜された櫛形電極が、パッシベーション層の壁エッジのところで破断することがなく、これにより、電極がパッシベーション層を規則的にそして連続的に覆うことが確保される。
【0064】
変形例では、追加的なパッシベーション層を使用することに代えて、第１横モード抑制層１２２及び第２横モード抑制層１３２は、例えば、圧電層１４０の中央領域１３６と比較して異なるドーピング量を有することにより、さらに、横モード抑制層１２２、１３２とバスバーとの間に、幅ｓを有したスペースを設けることにより、圧電層１４０内に形成することができる。ドーピングとは、ここでは、圧電性基板内への意図的な不純物の導入に相当する。少なくとも横モード抑制層においてドーピングが相違することにより、あらゆる横方向のパターン形成を必要とすることなく、ＩＤＴ電極をダミー電極から離間しているギャップ付近のモードの位相速度を減少させることとなる。
【0065】
（１つ又は複数の）抑制層の厚さは、波長λの値の少なくとも１／２０であり、特に、波長λの値の少なくとも１／１０である。
【0066】
実装されるべき（１つ又は複数の）抑制層は、横モードの抑制を最適化するために、特定の深さ（ｄ＿ｓｕｐｐ）にまで延在することが有利である。抑制層が延在する厚さを増大させることは、要望される抑制効果にとっては不利である可能性があり、主要モードのエネルギーの回折によるエネルギー漏洩をもたらす可能性があり、その品質係数を低下させる可能性がある。したがって、特定の実施形態では、抑制層の厚さを、最大で波長λの値の１／２にまで制限することが、特に、最大で波長λの値の１／３にまで制限することが、有利である。見出された抑制層の最適な厚さは、波長λに関連して評価され、圧電層がその初期厚さと比較して抑制層のレベルで改変される深さを規定する。
【0067】
このようにして、最適な厚さのウィンドウは、以下のように得られる。
【0068】
抑制層の厚さｄ＿ｓｕｐｐは、ｄ＿ｓｕｐｐ＜ｄ＿ｐｉｅｚｏ＜０．７λ＜１λを考慮しつつ、１／２０λ＜１／１０λ＜ｄ＿ｓｕｐｐ＜１／３λ＜１／２λの間で構成される。
【0069】
波長λが４μｍ付近である実際的事例では、２００ｎｍ＜４００ｎｍ＜ｄ＿ｓｕｐｐ＜１．３μｍ＜２μｍ、且つ、ｄ＿ｓｕｐｐ＜ｄ＿ｐｉｅｚｏ＜２．８μｍ＜４μｍ、という関係が得られる。波長が１μｍ付近である別の実際的事例では、５０ｎｍ＜１００ｎｍ＜ｄ＿ｓｕｐｐ＜３００ｎｍ＜５００ｎｍ、且つ、ｄ＿ｓｕｐｐ＜ｄ＿ｐｉｅｚｏ＜７００ｎｍ＜１μｍ、という関係が得られることとなる。
【0070】
本発明によって提案する横モードの抑制は、櫛形電極の厚さによっても、影響を受ける。特に興味深い構成は、電極の厚さを、特に、０．５～２％のＣｕドーピングを有したＡｌ＿Ｃｕ電極の厚さを、波長λの値の５～２０％の間で選択することである。本発明で提案する（１つ又は複数の）抑制層の厚さは、その場合、櫛形電極の厚さと同じ程度で、特に、公称値の±５０％で、選択されることが有利である。この厚さのウィンドウでは、抑制層が無い場合に存在する横モードの少なくとも９０％が、抑制層によって抑制される。
【0071】
第１実施形態によるトランスデューサ構造１００は、以下の態様で機能する。本発明によるトランスデューサ構造は、剪断波を励起して検出するために使用される。剪断変位方向は、デバイスがブラッグ条件で動作しているため、トランスデューサが＋Ｖ／－Ｖ電気分極構造によって励起される時には、１つの電極から別の電極へと交互的である。
【0072】
第１横モード抑制層１２２及び第２横モード抑制層１３２の存在は、波動抑制層１２２、１３２を有した領域内へと伝播するガイド波が、改変されていない基板１２０の中央領域１３２６を伝播するガイド波と比較して、より小さな位相速度を示すようにして、ＳＡＷ伝播が改変される場所を生成する。第１横モード抑制層１２２及び第２横モード抑制層１３２は、活性電極フィンガー１０４と、その関連したダミー電極フィンガー１１６と、の間の第１ギャップ１１０ａ及び第２ギャップ１１０ｂ付近で、モードの速度を変化させる。ギャップ１１０ａ、１１０ｂ内での波動速度を遅くすることにより、不要な横モードの抑制又は低減をもたらす。
【0073】
よって、本発明によるトランスデューサ構造１００では、横モードの寄与を低減することができる。同時に、製造プロセスは、従来技術によるトランスデューサ構造と比較して、単純化される。
【0074】
本発明によれば、第１ギャップ１１０ａ及び第２ギャップ１１０ｂ内における、又は、第１ギャップ１１０ａ及び第２ギャップ１１０ｂ付近における、基板１２０の局所的な改変は、追加的な製造ステップを必要とするけれども、通常のＳＡＷフロントエンド製造プロセスは、不変のままであり、横モード解放デバイスの製造が単純化される。さらに、後続の層どうしの正確な見当合わせを必要とする他の解決手段と比較して、ここでは、デバイスの製造を実現するに際して、大まかなマスクの見当合わせで充分である。
【0075】
以下に示すように、実施形態の変形例では、トランスデューサ構造１００に対しての、第１横モード抑制層１２２及び第２横モード抑制層１３２の、様々な形状及び様々な位置が示される。
【0076】
第１実施形態の説明において既に使用した参照符号は、説明を再び繰り返さないけれども、その説明を参照することができる。
【0077】
図２ａは、本発明の第１変形例によるトランスデューサ構造２００ａの側面図を表している。
【0078】
第１実施形態と比較して、第１横モード抑制層１２２及び第２横モード抑制層１３２を形成するパッシベーション層２４６、２４８は、バスバー１０８、１１８の下方に延在している。パッシベーション層２４８は、バスバー１１８の下方において、完全に延在しているものの、他方のパッシベーション層２４６は、バスバー１０８の下方において、部分的にのみ延在している。この変形例では、第１横モード抑制層１２２及び第２横モード抑制層１３２は、対称ではない。
【0079】
別の変形例では、第１横モード抑制層１２２及び第２横モード抑制層１３２は、圧電層１４０内へと、完全に又は部分的に、埋設することができる。
【0080】
図２ｂは、本発明の第２変形例によるトランスデューサ構造２００ｂの側面図を表している。
【0081】
第１実施形態の説明において言及したのと同様に、この変形例における圧電層１４０の第１横モード抑制層２２２及び第２横モード抑制層２３２は、局所的に構造が改変された圧電層１４０である。例えば、圧電層１４０の構造改変は、圧電層１４０の残部と比較して、横モード抑制層２２２、２３２におけるドーピング量が異なることに相当する。
【0082】
図２ｃは、第１実施形態のトランスデューサ構造２００ｃの第３変形例を表している。
【0083】
第２変形例と比較して、第１横モード抑制層２２２及び第２横モード抑制層２３２は、バスバー１０８、１１８の下方において、部分的にしか延在していない。第１横モード抑制層２２２及び第２横モード抑制層２３２は、対称である。
【0084】
図２ｄは、本発明の第４変形例によるトランスデューサ構造２００ｄの側面図を表している。
【0085】
先の３つの変形例とは異なり、第１横モード抑制層２３２は、バスバー１１８の下方において、部分的に延在しているけれども、第２横モード抑制層２２２は、その対応するバスバー１０８の下方において、全く延在していない。この場合にも、局所的に改変された領域２２２及び２３２は、同じではない。
【0086】
【0087】
図３ａは、本発明の第１実施形態の第５変形例によるトランスデューサ構造の平面図を表している。図１ａに示す実施形態と比較して、ここでは、横モード抑制層２２２は、一方サイドでは、少なくともバスバー１０８まで、そして最終的にはバスバー１０８の下方までさえも、延在しており、他方サイドでは、横モード抑制層２３２は、第１実施形態と同様に、バスバー１１８から距離ｓのところに位置している。その結果、横モード抑制層２２２及び２３２は、寸法が異なり、対称ではない。
【0088】
図３ｂでは、第６変形例が示されており、この場合、横モード抑制層２２２及び２３２は、テーパー形状とされている。
【0089】
図３ｃは、トランスデューサ構造の平面図を表しており、特に、図２ｂに示す第２変形例によるトランスデューサ構造の平面図を表しており、この場合、両方の横モード抑制層２２２、２３２は、バスバー２０８、２１８の下方に延在しており、形状及び寸法が対称である。
【0090】
図３ｄに示す第７変形例では、図３ｃに示す変形例と比較して、両方の横モード抑制層２２２、２３２は、Ｘ方向において、バスバー２０８、２１８よりもさらに外側へとさえも、延在している。変形例では、横モード抑制層２２２、２３２のうち、一方のみが、バスバー２０８、２１８よりもさらに外側へと延在する。
【0091】
図３ｅに示す第８変形例では、図１ａに示す実施形態と比較して、横モード抑制層２２２、２３２は、凸形状又は凹形状を有しており、相互噛合トランスデューサのエッジのところで放射されるエネルギーがより少ないために、モード閉じ込めを向上させることができる。
【0092】
第９変形例では、図３ｆに示すように、横モード抑制層２２２、２３２に関して、異なる形状を使用することができる。図３ｆでは、第２横モード抑制層２３２の形状は、丸められているのに対し、第１横モード抑制層２２２の形状は、先鋭である。横モード抑制層２３２の丸められた形状は、任意の可能な同期効果を打破するために、異なる値の角度で丸められている。これは、先鋭なパターンの場合も同様であり、角度は、１つの電極エッジから別の電極エッジまで、コヒーレンスが発生しないように選択されている。
【0093】
図４は、本発明の第１実施形態及びそれらの変形例のいずれかによる、トランスデューサ構造の製造方法における様々なステップの概略図を表している。
【0094】
ステップａ）においては、圧電性基板４２０を準備する。図４では、圧電性基板４２０は、複合基板であり、ベース基板４４４上に圧電層４４０を含む。この実施形態では、ベース基板４４４と圧電層４４０との間に、薄いＳｉＯ２層４４２が、また、存在している。圧電性基板４２０は、第１実施形態で説明した圧電性基板１２０と同じである。
【0095】
第１変形例１）によれば、圧電性基板の少なくとも１つの領域において、圧電層４４０を、圧電性基板の残部と比較して異なる量でドーピングすることにより、２つの横モード抑制層４２２、４３２を設ける。
【0096】
このステップは、圧電性基板内での、横モード抑制層の原子種濃度を改変するために、原子種を、特にＴｉを、注入又は拡散することを含む。
【0097】
さらなる変形例によれば、横モード抑制層を設けるステップは、プロトン交換プロセスとすることができる。
【0098】
プロトン交換プロセスは、有機プロトン源からの基本的なプロトン交換と、リチウムイオンと水素イオンを再分配するために試料を単独で加熱するアニール後処理と、を含む。
【0099】
プロトン交換技術は、Ｃｈｕｎｇら，“Ｐｒｏｔｏｎ－Ｅｘｃｈａｎｇｅｄ ３６° Ｙ－Ｘ ＬｉＴａＯ３ Ｗａｖｅｇｕｉｄｅｓ ｆｏｒ Ｓｕｒｆａｃｅ Ａｃｏｕｓｔｉｃ Ｗａｖｅ”， ＩＥＥＥ ｔｒａｎｓａｃｔｉｏｎｓ ｏｎ ＵＦＦＣ， ｖｏｌ． ５３， ｎｏ． ２， ２００６に記載されている。Ｐ－Ｅを使用することにより、圧電層を局所的に改変することができる。プロトン交換技術は、表面粗さに影響を与えないため、ＳＡＷ産業で使用されている平面技術処理に対して完全に準拠していることのために、期待された効果を得るための産業的アプローチとして興味深い技術である。
【0100】
方法の第２変形例２）によれば、横モード抑制層を設けるステップは、パッシベーション層成膜ステップである。成膜層は、誘電体パッシベーション層とすることができ、より特には、ＳｉＯ２層とすることができる。
【0101】
パッシベーション層４４６を、圧電性基板４２４上に成膜し、これにより、第１横モード抑制層４２２及び第２横モード抑制層４３２を形成する。
【0102】
第３変形例３）によれば、パッシベーション層を、少なくとも部分的に圧電性基板４４０内に埋設することができる。この変形例は、領域４２２、４３２において圧電性基板４４０の一部を除去するためのエッチングステップを含む、又は、領域４２２、４３２において圧電性基板４４０の厚さｔを低減させ得る任意の他のプロセスを含む。その場合、パッシベーションを、局所的に又は基板全体に成膜し、化学的機械的研磨（ＣＭＰ：ｃｈｅｍｉｃａｌ－ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ ｐｏｌｉｓｈｉｎｇ）ステップを適用することにより、ＳＡＷ製造における通常的要求に適合した完全に平坦な表面を回復させる。
【0103】
その後、図４ｃに示すように、層成膜ステップとパターン形成ステップとの組合せを使用して、圧電性基板上に、一対の相互噛合櫛形電極を形成する。
【0104】
本発明の第４変形例によれば、図５に示すように、パッシベーション層を、リフトオフプロセスによってパターン形成することができ、これにより、パッシベーション層の側面を、成膜した櫛形電極が破断することなくこれら側面を覆うよう、傾斜したものとすることができ、これにより、対応する領域における位相速度の規則的且つ連続的な減少をもたらすことができる。この場合、エッチングは不要であり、よって、基板を良好な状態に維持することができる。しかしながら、見当合わせマークは、この目的のために通常の技術プロセスに従って表面を準備するために形成する必要がある。
【0105】
最初のステップａ）として、ＰＯＩ基板４２０を、Ｏ２プラズマプロセスによって洗浄する。次に、フォトレジストフィルム４４８の成膜を、特にスピンコーティングによって、行う（ステップｂ））。ステップｃ）として、フォトレジストフィルム４４８上に、ＵＶマスク４５０を介して、ＵＶリソグラフィーステップを行い、これにより、ステップｄ）では、傾斜した壁エッジを有した複数の構造体４５２からなるパターン形成済みフォトレジストフィルムを得る。ステップｅ）では、パッシベーション層４４６を、ＰＯＩ基板４２０上に、及びパターン形成済みフォトレジストフィルム４５０上に、成膜し、これにより、パターン形成済みフォトレジストフィルム４５０をなす構造体４５２どうしの間に、横モード抑制層４２２、４３２を形成する。パターン形成済みフォトレジストフィルム４５０をなす構造体４５２の壁エッジが傾斜していることのために、ＰＯＩ基板４２０上におけるパッシベーション層４４６の成膜は、ステップｅ）に示すように、パターン形成済みフォトレジストフィルム４４８をなす構造体４５２どうしの間に成膜されたパッシベーション層４４６であり、同様に傾斜した壁エッジを有したパッシベーション層４４６をもたらす。最後に、上面上にパッシベーション層４４６を有したパターン形成済みフォトレジストフィルム４５０をなす構造体４５２を除去するステップｆ）を行い、これにより、パターン形成済みフォトレジストフィルム４５０をなす構造体４５２どうしの間において、ＰＯＩ基板４２０上に直接的に存在するパッシベーション層４４６のみを、ＰＯＩ基板４２０の表面上に残す。
【0106】
本発明の方法によれば、横モード抑制層上に、及び圧電性基板上に、相互噛合電極を形成する。横モード抑制層は、相互噛合電極の形成前に、形成される。このことは、圧電性基板上に相互噛合電極が形成された後に相互噛合電極上に横モード抑制層が形成される従来技術のデバイスとは逆である。
【0107】
本発明の変形例によれば、相互噛合櫛形電極を、第１横モード抑制層及び／又は第２横モード抑制層上に、及び圧電性基板上に、形成する。よって、横モード抑制層は、相互噛合櫛形電極が形成される前に、形成される。このことは、圧電性基板上に相互噛合電極が形成された後に相互噛合電極上に横モード抑制層が形成される従来技術のデバイスとは逆である。
【0108】
本発明の様々な実施形態について説明してきた。それでもなお、以下の特許請求の範囲から逸脱することなく、様々な改変及び拡張を行い得ることは、理解されよう。
【符号の説明】
【0109】
１００…トランスデューサ構造、１０２…第１櫛形電極、１０４、１１４…電極フィンガー、１０６…ダミー電極フィンガー、１０８…第１バスバー、１１２…第２櫛形電極、１１８…第２バスバー、１２０、１７０…圧電性基板、１２２、１３２、２２２、２３２、４２２、４３２…横モード抑制層、１３６…中央領域。
【図1a】
【図1b】
【図2a】
【図2b】
【図2c】
【図2d】
【図3a】
【図3b】
【図3c】
【図3d】
【図3e】
【図3f】
【図4】
【図5】
【手続補正書】
【提出日】2024-08-26
【手続補正1】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項1】
特に単一ポート共振器のための、横モード抑制手段を備えたトランスデューサ構造であって、
圧電性基板（１２０、４２０）と、
前記圧電性基板（１２０、１７０）上に形成された少なくとも一対の相互噛合櫛形電極（１０２、１１２）であり、第１櫛形電極（１０２）が、第１バスバー（１０８）と、前記第１バスバー（１０８）から延在している複数の短いダミー電極フィンガー（１０６）と交互配置された前記第１バスバー（１０８）から延在している複数の電極フィンガー（１０４）と、を備え、第２櫛形電極（１１２）が、第２バスバー（１１８）と、前記第２バスバー（１１８）から延在している複数の電極フィンガー（１１４）と、を備え、前記第１バスバー（１０８）の前記複数のダミー電極フィンガー（１０６）が、前記第２バスバー（１１８）の前記複数の電極フィンガー（１１４）に対して対向しているとともに、複数の第１ギャップ（１１０ａ）の分だけ、前記複数の電極フィンガー（１１４）から離間している、少なくとも一対の相互噛合櫛形電極（１０２、１１２）と、を具備するトランスデューサ構造において、
前記第１ギャップ（１１０ａ）の下方に部分的に設けられた横モード抑制層（１２２、１３２、２２２、２３２、４２２、４３２）であり、前記横モード抑制層（１２２、１３２、２２２、２３２、４２２、４３２）の領域におけるガイド波の位相速度が、前記第１電極及び前記第２電極（１０２、１１２）の交互配置された前記複数の電極フィンガー（１０４、１１４）の下方の中央領域（１３６）における前記ガイド波の位相速度と比較して、より小さくなるように選択された、横モード抑制層（１２２、１３２、２２２、２３２、４２２、４３２）をさらに備えることを特徴とする、トランスデューサ構造。
圧電性基板（１２０、４２０）と、
前記圧電性基板（１２０、１７０）上に形成された少なくとも一対の相互噛合櫛形電極（１０２、１１２）であり、第１櫛形電極（１０２）が、第１バスバー（１０８）と、前記第１バスバー（１０８）から延在している複数の短いダミー電極フィンガー（１０６）と交互配置された前記第１バスバー（１０８）から延在している複数の電極フィンガー（１０４）と、を備え、第２櫛形電極（１１２）が、第２バスバー（１１８）と、前記第２バスバー（１１８）から延在している複数の電極フィンガー（１１４）と、を備え、前記第１バスバー（１０８）の前記複数のダミー電極フィンガー（１０６）が、前記第２バスバー（１１８）の前記複数の電極フィンガー（１１４）に対して対向しているとともに、複数の第１ギャップ（１１０ａ）の分だけ、前記複数の電極フィンガー（１１４）から離間している、少なくとも一対の相互噛合櫛形電極（１０２、１１２）と、を具備するトランスデューサ構造において、
前記第１ギャップ（１１０ａ）の下方に部分的に設けられた横モード抑制層（１２２、１３２、２２２、２３２、４２２、４３２）であり、前記横モード抑制層（１２２、１３２、２２２、２３２、４２２、４３２）の領域におけるガイド波の位相速度が、前記第１電極及び前記第２電極（１０２、１１２）の交互配置された前記複数の電極フィンガー（１０４、１１４）の下方の中央領域（１３６）における前記ガイド波の位相速度と比較して、より小さくなるように選択された、横モード抑制層（１２２、１３２、２２２、２３２、４２２、４３２）をさらに備えることを特徴とする、トランスデューサ構造。
【外国語明細書】