トリミング効果とピストンモードでの不安定性を最小化する音響波導波装置および方法
【課題】高結合基板上にＳＡＷトランスデューサまたはＳＡＷ共振器を形成し、トランスデューサ領域での導波を保証することにより、トランスデューサ領域のエネルギを誘導する方法を提供する。
【解決手段】圧電基板の表面上にインターデジタルトランスデューサを形成し、音響波を該トランスデューサを通って横方向に誘導するための、横方向に延在する中央領域と横方向に対向するエッジ領域を有する電極で、酸化ケイ素保護膜は該トランスデューサを被覆し、窒化ケイ素層は、該中央領域とエッジ領域内だけの酸化ケイ素保護膜を被覆する。窒化ケイ素層の厚みは中央領域内の音響波の周波数を変更させるに十分なものであり、対向するエッジ領域それぞれ内のチタンストリップの配置によって最適化される。該チタンストリップは、エッジ領域内の音響波速度がトランスデューサ中央領域内の波速度より小さくなるように、エッジ領域内の速度を低減する。
【解決手段】圧電基板の表面上にインターデジタルトランスデューサを形成し、音響波を該トランスデューサを通って横方向に誘導するための、横方向に延在する中央領域と横方向に対向するエッジ領域を有する電極で、酸化ケイ素保護膜は該トランスデューサを被覆し、窒化ケイ素層は、該中央領域とエッジ領域内だけの酸化ケイ素保護膜を被覆する。窒化ケイ素層の厚みは中央領域内の音響波の周波数を変更させるに十分なものであり、対向するエッジ領域それぞれ内のチタンストリップの配置によって最適化される。該チタンストリップは、エッジ領域内の音響波速度がトランスデューサ中央領域内の波速度より小さくなるように、エッジ領域内の速度を低減する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は広くは音響波装置と関連の方法に関し、より詳細には、トランスデューサ開口部内で概ねフラットな伝播モードを得る音響波装置のトランスデューサ電極の変更に関する。
【背景技術】
【０００２】
関連出願の相互参照
本出願は、２００９年９月２２日出願の米国特許出願第１２／５６４，３０５号の一部継続出願であり、その開示のすべては参照により本明細書に援用され、すべては共通に所有される。
【０００３】
本明細書では、「表面弾性波（ＳＡＷ）」および「ＳＡＷ装置」という用語は、材料の表面上あるいは複数の材料の界面における弾性波の伝播を使用する任意の装置に対して参照及び使用されるものとする。本明細書で説明される開示は、弾性波がインターデジタルトランスデューサ（ＩＤＴ）を使用して生成または検出される限り、様々な種類の弾性波に適用され得ることは理解されるべきである。例えば、所謂、漏れＳＡＷ、擬似ＳＡＷ、境界波、表面横波、界面波またはラブ波は本明細書ではＳＡＷと見なされる。
【０００４】
従来技術で周知のように、ＳＡＷ装置はＩＤＴを用いて電気エネルギを音響エネルギに、または逆に音響エネルギを電気エネルギに変換する。例えば図１に示すＩＤＴは、圧電基板と、２つの異なる電位にある２つの対向するバスバーと、該２つのバスバーに接続された２つの電極セットとを使用する。圧電効果により、電位が異なる２つの連続する電極間の電界は音響源となる。
【０００５】
逆に、トランスデューサが入射波を受ける場合、圧電効果の結果として、電極に電荷が生じる。図２に示すように、２つの反射格子間にトランスデューサ配置することにより、共振器が得られる。従来技術で周知のように、複数の共振器を接続することにより、あるいは、１つまたは複数のＩＤＴから受け取られる音響エネルギを生成する１つまたは複数の伝播ＩＤＴを有することにより、フィルタまたはデュプレクサが設計できる。
【０００６】
表面弾性波（ＳＡＷ）装置を設計する場合の典型的な１つの問題は、トランスデューサ領域での弾性波の速度がバスバー領域での速度よりも遅くなることに関するものである。トランスデューサは、トランスデューサからの音響エネルギの漏れを防止する導波路として機能し、損失の低減に役立つ。しかしながら、この導波路が複数の音響波伝播導波モードをサポートするとき、装置の伝達関数により、望ましくないリップルまたは偽信号がもたらされる。これは一般に複数の方法で対処される。
【０００７】
１つの方法は、１つの導波モードだけを持つように小さな音響開口部を選択することを含む。この方法によって、装置に対して過度の負荷または好ましくない信号源インピーダンスが生じ得る。別の方法は、モードの横プロファイルの一致を試みるために、トランスデューサのアポダイゼーションを使用することを含む。この方法でも、望ましくない大きなインピーダンスと、電気機械結合の低減と、損失が生じる。横モードを減少させるさらに別の方法として、二次元の障害物を周期的に使用する方法があるが、この場合はより複雑な製造プロセスが必要になる。
【０００８】
ピストンモードアプローチは、トランスデューサ開口部に本質的にフラットな形状を持つ１つの伝播モードを保持するために、トランスデューサの速度プロフィールの変化に依存する。このアプローチは、トランスデューサでの速度がバスバー内の速度でのものより遅い場合については米国特許第７，５７６，４７１号に開示されており、その全体は参照により本明細書に援用される。
【０００９】
ニオブ酸リチウムなどの高結合基板では、表面での電気的条件が速度に大きな影響を与え、通常、電極端部ギャップでの速度はトランスデューサ開口部での速度よりはるかに大きく、またバスバーでの速度より大きい。該ギャップの長さは通常、電極幅と同程度であり、典型的には音響波長の何分の１かである。この場合、エッジギャップへの反射による横モードとトランスデューサ外部へのエネルギ漏れが生じる。トランスデューサ領域とギャップ領域の間の速度差は、エッジへの全反射には十分な大きさである。
【００１０】
不要な横モードを抑制するために、典型的な一方法は、図３に示すようにアポダイゼーションの使用を含む。この場合、エッジギャップの位置はトランスデューサ開口部領域内まで延びている。ギャップの位置はモードに大きな影響を及ぼすので、モード形はトランスデューサの長さに沿って変化する。その結果、望ましくない横モードが異なる周波数で発生し、所望の効果が低下する。
【００１１】
同様に、Ｋｅｎ Ｈａｓｈｉｍｏｔｏは、「Ｔ．Ｏｍｏｒｉ，＊Ｋ．Ｍａｔｓｕｄａ，Ｙ．Ｓｕｇａｍａ，＊Ｙ．Ｔａｎａｋａ，Ｋ．Ｈａｓｈｉｍｏｔｏ ａｎｄ Ｍ．Ｙａｍａｇｕｃｈｉ，「Ｓｕｐｐｒｅｓｓｉｏｎ ｏｆ Ｓｐｕｒｉｏｕｓ Ｒｅｓｐｏｎｓｅｓ ｆｏｒ Ｕｌｔｒａ−Ｗｉｄｅｂａｎｄ ａｎｄ Ｌｏｗ−Ｌｏｓｓ ＳＡＷ Ｌａｄｄｅｒ Ｆｉｌｔｅｒ ｏｎ ａ Ｃｕ−ｇｒａｔｉｎｇ／１５°ＹＸ−ＬｉＮｂＯ３ Ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ」，２００６ ＩＥＥＥ Ｕｌｔｒａｓｏｎｉｃｓ ｓｙｍｐ．，ｐｐ１８７４−１８７７」の中で、図４に示すように、ギャップ位置は一定だが開口部はトランスデューサ内で変化するトランスデューサを提示した。これは、ダミー電極アポダイゼーションの使用と呼んでもよい。このトランスデューサは、それに沿った横モード周波数を変化させることで機能する。
【００１２】
さらなる例として、Ｍｕｒａｔａの米国特許出願第２００７／０２９６５２８Ａ１には、図５に示すように、エッジギャップ領域とトランスデューサ開口部領域間の速度差を低減するためにエッジギャップの前で電極の幅を広くしたＳＡＷトランスデューサが記載されている。Ｍｕｒａｔａの別の米国特許出願第２００８／０３０９１９２Ａ１号には、図６に示すようにアポダイゼーションの変形版が開示されている。そのような場合の位相やインピーダンスを含む性能特性を図６ａのグラフに示す。
【００１３】
ＳＡＷトランスデューサでは、再度図３に示すように、所謂「ダミー電極」がしばしば使用される。これらのダミーの電極は、特にアポダイゼーションを使用する場合に、トランスデューサの活性領域とトランスデューサの不活性領域間の速度差を抑制するために使用される。
【００１４】
典型的には、ダミー電極と活性電極とを分離する電極端部ギャップは、その効果をできるだけ低減するために、電極幅程度の大きさ（波長の何分かの１）で選択される。高結合材料が選択された場合、ギャップでの速度は、トランスデューサでの速度よりかなり大きくなる。この場合、ギャップ長が短くても、ギャップ位置は横モードに非常に大きな影響を及ぼすことが分かる。
【００１５】
これらの教示はすべて、トランスデューサのエッジギャップにおける望ましくない効果を低減しようとするものである。良好なクォリティファクタが実証されたとしても、アポダイゼーションにより等価結合係数の望ましくない低下が生じる。さらに、トランスデューサに対して導波が著しく軽減されるか、あるいは有用なエネルギがトランスデューサの外部に漏れるような波速度となる。
【００１６】
例として、高結合基板を使用する場合の問題を再度述べると、ＳＡＷ共振器またはＳＡＷトランスデューサを設計する場合の難しさの１つは、トランスデューサ開口部領域よりはるかに大きな速度を有する電極エッジギャップの存在である。これは特に、レイリー波またはラブ波が使用される場合の問題である。特に、一般に、Ｙ＋１２８°近傍またはＹ＋１５°近傍の方位を有するニオブ酸リチウム基板で発生する。これらの方位は、感温性を低下させるための酸化ケイ素誘電体層または保護膜と共にしばしば使用される。音響反射率を高めるために銅などの電極用重金属が使用される場合も多い。
【００１７】
この場合、モード形と周波数は、トランスデューサ領域内のギャップ位置に強く依存する。アポダイゼーションを使用する場合、ギャップ位置が変化することから、これらのモード形と速度はトランスデューサに沿って変化する。これによって、ギャップ位置が異なる領域間でモード変換と損失が生じる。さらに、アポダイゼーションによって、装置の等価圧電結合が低減される。高結合基板では通常の場合、バスバーでの速度がトランスデューサでの速度より小さいと、トランスデューサ領域での導波は発生せず、エネルギが外部に漏れて、やはり損失とクォリティファクタの低下が生じる。
【発明の概要】
【００１８】
例として、本明細書で説明する本発明の実施形態では、高結合基板上にＳＡＷトランスデューサまたはＳＡＷ共振器を形成し、アポダイゼーションを必要とすることなく、トランスデューサ領域のエネルギを誘導する方法を提供する。より高い等価結合係数とより少ない損失とが得られる。アポダイゼーションの代替として、トランスデューサ領域での導波を保証することが望ましい。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
本発明の十分な理解のために、本発明の種々の実施形態を示す添付図と共に、以下の詳細な説明を参照する。
【図１】図１は、インターデジタルトランスデューサ（ＩＤＴ）の概略図である。
【図２】図２は、ＳＡＷ共振器の概略図である。
【図３】図３は、要素の三角形アポダイゼーションを有するＳＡＷ共振器の概略図である。
【図４】図４は、ダミー電極アポダイゼーションを含むＳＡＷ共振器の概略図である。
【図５】図５は、ギャップ領域での速度を低減するためのＩＤＴ構成の概略図である。
【図６】図６は、二重の三角形アポダイゼーションを有するトランスデューサの概略図である。
【図６ａ．１】図６ａ．１は、二重の三角形アポダイゼーションの場合に生成するインピーダンスを示す。
【図６ａ．２】図６ａ．２は、二重の三角形アポダイゼーションの場合に生成する位相特性を示す。
【図７】図７は、長いギャップと、要素内に対応する速度プロファイルを有するトランスデューサの概略図である。
【図８】図８は、中央領域と物理的に異なり、中央領域およびギャップ領域よりも小さな速度プロファイルを有する長いギャップエッジ領域を有する、本発明の教示によるトランスデューサの概略図である。
【図９】図９は、長いエッジギャップと変形エッジ領域を有し、ギャップ領域での電極の幅がトランスデューサ領域での幅と同じであるトランスデューサの例を示す。
【図１０】図１０は、長いエッジギャップと変形エッジ領域を有し、ギャップ領域での電極の幅がエッジ領域での幅と同じであるトランスデューサの例を示す。
【図１１】図１１は、横モードが低減されＱが向上した共振器であって、２つの格子が短絡していることを除けば、トランスデューサと同じ音響構造を有し、この短絡は、格子の外側において接続を追加することによりもたらされる共振器の概略図である。
【図１１ａ．１】図１１ａ．１は、共振器の周期が２μｍ、エッジ長が３μｍである図１１の共振器の特性データを示す。
【図１１ａ．２】図１１ａ．２は、共振器の周期が２μｍ、エッジ長が３μｍである図１１の共振器の特性データを示す。
【図１１ａ．３】図１１ａ．３は、共振器の周期が２μｍ、エッジ長が３μｍである図１１の共振器の特性データを示す。
【図１２】図１２は、エッジ領域での速度低減のために頂部に誘電体層または金属層を有し、ダミー電極のないトランスデューサの概略図である。
【図１３】図１３は、中央領域での速度上昇のために頂部に誘電体層または金属層を有し、ダミー電極のないトランスデューサの概略図である。
【図１４】図１４は、中央領域での速度上昇のために頂部に誘電体層を有し、ダミー電極のない共振器の概略図である。
【図１５】図１５は、電極が誘電材料（例えばＳｉＯＸ）に埋め込まれたＳＡＷ装置の概略断面図である。
【図１６】図１６は、本発明の一実施形態を、高速誘電材料がトランスデューサ中央領域の頂部に層状に重ねられて酸化ケイ素内に埋め込まれた電極に沿った断面図で示す。
【図１６ａ】図１６ａは、所望の速度構成を得るために高速誘電体が使用され、酸化ケイ素に埋め込まれた装置の電極に沿った一実施形態の概略断面図である。ここでは、周波数トリミングプロセスを容易にするために、この高速材料がトランスデューサの全表面（ギャップ／エッジ／トランスデューサ）に追加され、中央にはさらなる材料が追加されており、一部の高速材料が除去されても、高速材料の厚みの差は一定に保たれるので、速度差は所望の値に維持される。
【図１６ｂ】図１６ｂは、本発明の教示による一実施形態を、適切な速度構成を得るために低速誘電材料が使用され、酸化ケイ素に埋め込まれた改良された装置の例における電極に沿った断面図で示す。ここでは、周波数トリミングプロセスを容易にするために、この高速材料がトランスデューサの全表面（ギャップ／エッジ／トランスデューサ）に追加され、中央にはさらなる低速材料が追加され、あるいは中央領域に埋め込まれていてもよい。
【図１６ｃ】本発明の教示による実施形態を、酸化ケイ素層に埋め込まれたＩＤＴの電極に沿った断面図で示す。ここでは、周波数トリミングのために窒化ケイ素層が使用されており、この窒化ケイ素層は、図１６ｃの実施形態では中央領域とエッジ領域に追加されている。また、チタンストリップなどの「低速」材料がエッジ領域内だけの酸化ケイ素保護膜内に配置されている。
【図１６ｄ】本発明の教示による実施形態を、酸化ケイ素層に埋め込まれたＩＤＴの電極に沿った断面図で示す。ここでは、周波数トリミングのために窒化ケイ素層が使用されており、この窒化ケイ素層は、図１６ｄの実施形態では好適にギャップ領域内まで延在している。また、チタンストリップなどの「低速」材料がエッジ領域内だけの酸化ケイ素保護膜内に配置されている。
【図１７】図１７は、長いエッジギャップとより低速のエッジ領域を有し、ギャップ領域での電極幅はトランスデューサ領域での幅と同じであり、ダミー電極が存在するトランスデューサの例を示す。
【図１８】図１８は、長いエッジギャップとより低速のエッジ領域を有する本発明の教示によるトランスデューサの例を示す。ここでは、デューティファクタを高めることによってエッジ領域での速度が低減されており、その頂部に誘電体層を追加することによって中央領域での速度が増加されている。
【図１９】図１９は、長いエッジギャップとより低速のエッジ領域を有するトランスデューサの一例を示す。ここでは、横モードレベルをさらに低減するために一部のアポダイゼーションを有するが、この場合は非常に軽いアポダイゼーションで十分である。
【図２０】図２０は、低速エッジ領域幅が一定でないトランスデューサの一例を示す。
【図２１】図２１は、長いエッジギャップとより低速のエッジ領域を有し、より低速の領域の速度が一定でないトランスデューサの一例を示す。
【図２２】図２２は、モード抑制を備える２つのトランスデューサが結合された共振器フィルタの一例を示す。
【図２３】図２３は、標準の装置と、本発明の教示によるピストンモードトランスデューサを使用した装置で行った伝達関数の比較を示す。
【図２４】図２４は、本発明の教示によるモード抑制を備える３つのトランスデューサが結合された共振器フィルタの一例を示す。
【図２５】図２５ａ〜図２５ｈは、本発明のピストンモード共振器で得られた結果を示す。ここでは、種々のギャップエッジ長が示されており、図示されたグラフは、インピーダンスの位相、共振におけるＱおよび反共振におけるＱを示す。共振の周期は２μｍであり、４μｍの波長に対応している。低速側のモードはギャップ長が１λの場合に消滅する。クォリティファクタは、ギャップ長が３λの場合に所望の値となり、より大きなギャップ長に対しても所望の値は維持される。
【図２６】図２６ａ〜図２６ｋは、保護膜誘電体層（本明細書では酸化ケイ素）内に埋め込まれたチタンストリップの種々の位置に対する窒化ケイ素トリミング材料厚みの関数として、電極のエッジ領域内にチタンストリップが埋め込まれた場合のエッジ領域での速度シフトに対する厚みを示す曲線である。上記の種々の位置は、エッジ領域の誘電体層内に延在する電極上の０％から１００％までの、増分１０％での位置である。
【図２７】図２７は、電極のエッジ領域における誘電体層内のチタンストリップの位置の関数としての、公称の波速度シフトを示す曲線である。
【図２８】図２８は、窒化ケイ素トップ層の種々の厚みに対する、エッジ領域の誘電体層内のチタンストリップの位置の関数としての速度シフトの変形を示す曲線である。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
以下、本発明の諸実施形態を示す添付図を参照して本発明をより詳細に説明する。但し、本発明は多くの異なる形態で具現化することができ、本明細書に記載の実施形態に限定されると解釈されるべきではない。これらの実施形態は、本開示を完璧で完全なものにし、本発明の範囲を当業者に十分に伝えるように提供されるものである。
【００２１】
長手方向に延在するエッジ領域内のトランスデューサ電極の物性が変更されて、該エッジ領域内の音響波の波速度がトランスデューサ中央領域内の波速度より小さく、対向するギャップ領域内の波速度がトランスデューサ中央領域の速度より大きくなると、好適なことに、フラットな伝播モードが生じる。さらに、長手方向に延在するエッジ領域のトランスデューサの物性が変更されて、該エッジ領域内の音響波の波速度がトランスデューサ中央領域内の波速度より小さく、対向するギャップ領域内の波速度がトランスデューサ中央領域内の波速度より大きくなると、本質的にフラットな伝播モードがトランスデューサ開口部内に生じる。このモードにおける振幅は電気音響源の振幅に一致するため、それは優先的に励振されるであろう。高結合基板上のＳＡＷトランスデューサまたはＳＡＷ共振器はこうして、アポダイゼーションを必要とせずに、トランスデューサ領域でエネルギを誘導する。より高い等価結合係数とより少ない損失とが得られる。エッジ領域の物性は、電極寸法を変えるか、エッジ領域に誘電体層または金属層を追加するか、あるいはこれらの組み合わせによって変更できる。誘電体層（またはこの複数）は中央領域に追加されてもよい。誘電体層は本明細書では例として説明されるが、該層は、誘電体層、複数の誘電体層、金属層あるいはこれらの組み合わせの内の１つであってもよいと理解される。その結果、対向するギャップ領域内での音響波の速度は、ギャップ領域間のトランスデューサ中央領域での速度より大きくなり、エッジ領域での速度は中央領域での速度より小さくなるため、トランスデューサの開口部（中央領域）内に本質的にフラットな望ましい伝播モードが生じる。
【００２２】
例として、音響波を支持する表面１４を有する圧電基板１２を備えた音響波装置１０として、本発明のある実施形態を図７及び図８を参照して説明する。第１の細長いバスバー１６と、対向する第２の細長いバスバー１８は、概ね音響波の長手方向２０に沿って延在している。複数の第１の電極２２は第１のバスバー１６と電気的に接続されてそれから概ね横方向に延在し、複数の第２の電極２４は第２のバスバー１８と電気的に接続されてそこから延在している。対向するバスバー１６、１８および複数の電極２２、２４は、音響波伝播を支持する圧電基板１２の表面１４に担持されたインターデジタルトランスデューサ（ＩＤＴ）２６を形成する。
【００２３】
引き続き図７および図８を参照し、複数の電極２２、２４のそれぞれは、第１のバスバー１６および第２のバスバー１８の内の１つと電気的に接続された第１の端部２８と、対向するバスバー１６、１８から離間したエッジ３２を有する対向する第２の端部３０とを有し、これにより、電極２２、２４のそれぞれのエッジと対向するバスバー１６、１８との間にギャップ３４、３６を形成する。対向するバスバー１６、１８に近接するギャップ３４、３６は、トランスデューサに沿って長手方向に延在し概ね互いに平行なギャップ領域３８、４０を形成する。
【００２４】
本発明の実施形態では、以下にさらに詳細に述べるように、ギャップ３４、３６の長さ寸法４２は、ＩＤＴ２６内で伝播される音響波の一波長より長い。一波長より長くまた三波長より長いことが好適に効果的であることが示された。さらに、引き続き図８を参照して、複数の電極２２、２４のそれぞれは、電気的に接続された関連するバスバー１６、１８に近接しギャップ領域３８、４０内に概ね含まれる横方向に延在する第１の電極部５０と、エッジ３２に近接しトランスデューサ２６に沿って長手方向に延在するエッジ領域５４、５６を定義する横方向に延在する第２の電極部５２と、により定義される。電極２２、２４の横方向に延在する第３の電極部５８は、横方向に延在する第１および第２の電極部５０および５２の間に延在する。横方向に延在する第３の電極部５８は、その全体がトランスデューサ中央領域４６内に存在する。
【００２５】
さらに図８に示されるように、エッジ領域５４、５６の物性は、中央領域４６の電極部５８の物性とは異なっており、エッジ領域波速度（Ｖｅ）は中央領域波速度（Ｖｃ）より小さく、対向するギャップ領域３８、４０内の音響波の速度４４は、対向するギャップ領域間のトランスデューサ中央領域４６の速度より大きいという結果をもたらしている。
【００２６】
例として、図９を参照し、対向するエッジ領域５４、５６内の横方向に延在する第２の電極部５２の幅寸法６０は、ギャップ領域３８、４０およびトランスデューサ中央領域４６内の横方向に延在する第１および第３の電極部５０、５８のそれぞれの幅寸法６２、６４より大きく、それによって、向上したデューティファクタと、従って、トランスデューサ中央領域４６内の波速度より小さいエッジ領域５４、５６内の波速度４４と、が得られる。トランスデューサのデューティファクタに関し、エッジ領域の物性はトランスデューサ中央領域のそれとは異なっている。本質的にフラットな伝播モードがトランスデューサ２６の開口部４８内に生じる。図９を参照して本明細書で説明した本発明の実施形態は、ＩＤＴによって伝播される波長の少なくとも３倍より長いギャップ長寸法を含む。
【００２７】
例として、本明細書で説明する本発明の実施形態では、エッジギャップ長は、ギャップによるトンネル効果の低減さらには除去のために十分に長くしてもよい。本明細書では長い端部ギャップ３４、３６が開示されている。「長い」とは本明細書では、少なくとも伝播波の波長およびＳＡＷ装置で典型的に使用されるものより大きなギャップの長さ寸法を示すものとして使用される。一波長以上のエッジギャップ長によって、望ましい導波が得られる。三波長より大きなエッジギャップ長によって、さらに向上した導波が可能となる。この場合、非常に強い横モードが得られる。これらの強い横モードにかかわらず、エネルギはトランスデューサ内に限定されるので、損失は少ない。例として再度図８を参照し、横モードを減少させるために、エッジでの低速度によって、トランスデューサ領域に本質的にフラットなモードが得られる。これは例えば、電極のエッジにおけるデューティファクタを増加させることにより実現できる。フラットモード、すなわち所謂ピストンモードが得られる。信号源プロファイルがほぼ完全にモード形に一致するため、他のモードはほとんど励振されない。
【００２８】
図１０を参照し、装置１０の一実施形態は、関連する電気的に接続されたバスバー１６、１８に近接しギャップ領域３８、４０内に概ね含まれる横方向に延在する第１の電極部５０と、エッジ３２に近接し、トランスデューサ２６に沿って長手方向に延在するエッジ領域５４、５６を定義する横方向に延在する第２の電極部５２と、によって定義される複数の電極２２、２４のそれぞれをさらに含む。電極２２、２４の横方向に延在する第３の電極部５８は、横方向に延在する第１および第２の電極部５０、５２間に延在する。横方向に延在する第３の電極部５８は、その全体がトランスデューサ中央領域４６内に存在する。
【００２９】
引き続き図１０を参照して説明する本明細書の実施形態では、ギャップ領域３８、４０およびエッジ領域５４、５６それぞれ内の横方向に延在する第１および第２の電極部５０、５２は、トランスデューサ中央領域４６内に存在する横方向に延在する第３の電極部５８の幅寸法６４より大きな幅寸法６０、６２を有しており、これにより、向上したデューティファクタと、従って、トランスデューサ中央領域内の波速度より小さな長手方向に延在するエッジ領域内の波速度４４と、が得られる。
【００３０】
図１０は、長い端部ギャップ３４、３６を使用してトランスデューサ内の導波を可能にする本発明の別の実施形態を示す。横モードを低減するために、トランスデューサのエッジでの速度は、エッジ領域３８，４０内のフィンガ要素部分に対するデューティファクタを増加させることによって低減される。図９の場合、ギャップでのデューティファクタはエッジ領域でのものと同じであり、デューティサイクルは、図１０の実施形態での中央領域におけるギャップでのものと同じである。
【００３１】
図９および図１０の実施形態での両方の構成とも、ギャップ領域３８、４０での平均速度４４がトランスデューサ開口部中央領域４６での速度より大きく、エッジ領域での速度が中央領域での速度より小さければ、他の構成と同様に機能する。本質的にフラットなモードを優先的に励振するために、エッジ領域の長さおよびその速度を調節してトランスデューサ中央領域にこのモードを得る。本発明を機能させるために重要なパラメータは、異なる領域における平均速度であることを理解することが重要である。それは、エッジ領域での平均速度が中央領域でのものより遅く、ギャップ領域での平均速度が中央領域でのものより早い限り、連続する電極領域が物理的に同一でなくても（例えば幅が異なっていても）、恐らく同様な結果が得られることを意味する。さらに、対向するバスバーは厳密に平行である必要がないことも理解される。ギャップ領域が十分に大きければ、バスバーでの音響エネルギは無視されてもよく、それらの正確なレイアウトは、装置性能にわずかな影響を及ぼすのみである。
【００３２】
図１１に示すように、装置１０は、インターデジタルトランスデューサ２６の長手方向の対向する端部７０、７２上の基板１２の表面１４上に担持された第１および第２の格子６６、６８をさらに備えていてもよい。さらに、対向する格子６６、６８内にあり、トランスデューサ２６から最も隔たった予め選択された電極７４、７６は、接続バー７８経由で電気的に接続されて短絡されている。引き続き図１１に示すように、第１および第２格子６６、６８は、これに限定されないが、トランスデューサ２６内の電極２２、２４のように構成された電極８０、８２を備えていてもよい。
【００３３】
格子６６、６８とトランスデューサ２６間の分離部におけるモード変換を避けるために、該格子が音響エネルギの再生を避けるために短絡されていることを除いてトランスデューサと同様である。この短絡は、電極の金属接続部を追加することによりあるいは外的に行うことができる。この追加接続部は、音響エネルギが最も小さくその影響も最も小さい反射器の外部に配置されることが好ましい。
【００３４】
図１１ａ．１、１１ａ．２および１１ａ．３は、図９の実施形態を参照して説明した本発明の共振器で得られるインピーダンス曲線を示す。基板はＹカット１２８°ニオブ酸リチウムとした。電極は銅金属で構成し、酸化ケイ素層内に埋め込んでいる。金属の厚みは２５００Å、該酸化物の厚みは１μｍであった。トランスデューサと反射器の周期は２μｍである。トランスデューサのデューティファクタは５０％であり、エッジおよびギャップにおけるそれは７５％であった。共振器はアクティブ電極を２００個備えていた。アクティブ開口部は８０μｍであり、ギャップ領域は２０μｍ〜４０μｍの間で変化した。図示のように、エッジ長が２μｍ〜５μｍ、従って波長の０．７５〜１．２倍の場合に望ましい結果が得られた。得られたクォリティファクタは共振において１２５２であり、反共振において１４２４であった。このモードは減衰する。比較として、同じ金属と酸化物について、三角形アポダイゼーションを使用した場合、クォリティファクタは８５０より小さい。これによって、提示した実施形態が優れていることがわかる。
【００３５】
図１２を参照し、前述の音響波装置１０は、トランスデューサに沿って長手方向に延在した誘電体層または金属層８４、８６を有するトランスデューサ２６を備えていてもよい。ここで、該誘電体層または金属層８４、８６は、エッジ領域５４、５６内の電極部５２のみを被覆し、トランスデューサ中央領域４６には存在しない。エッジ領域５４、５６での速度を低減するこの代替実施形態は、エッジ領域８４、８６に誘電体層または金属層８４、８６を追加することを含む。
金属層は電極の上方または下方のエッジに追加されてもよい。
【００３６】
後にこの節でさらに詳細に説明するように、誘電体層の最適な深さに配置されたチタン（Ｔｉ）を含む金属層は、誘電体層と組み合わせられてもよい。
【００３７】
図１３に示すように、窒化アルミニウムまたは窒化ケイ素などの音響速度が速い層を中央領域に追加してもよい。この場合も同様の音速速度構成が得られ、エッジでの速度は最も小さく、ギャップでの速度は大きく、中央での速度はエッジでの速度より大きくなる。層の厚みおよびまたはエッジ幅を適切に選択することにより、フラットな伝播モードが得られる。従って、エッジ領域の物性は、エッジ領域またはトランスデューサ中央領域上に適切な誘電体層を追加することによって中央領域のものとは違ったものにできる。
【００３８】
図１３および１８に示すように、トランスデューサ２６は、トランスデューサ中央領域４６内の電極部５８を被覆する誘電体層を有するトランスデューサに沿って長手方向に延在する誘電体層８８を備えていてもよい。共振器９０の概略図を示す図１４にさらに示すように、共振器９０は、トランスデューサ２６と隣接する格子６６、６８との両方に対する中央領域内の電極の頂部に誘電体層８８を有し、中央領域４６内の音響波の速度を高めている。図１８にさらに示すように、誘電体層８８は、誘電体部８８４に示すように、トランスデューサ境界を越えて延在していてもよい。
【００３９】
トランスデューサを十分に被覆する酸化ケイ素層または保護膜の感温性は、エッジ領域長を音響波長の１．５倍より小さくすることによって低下する。
【００４０】
さらなる例として、図１４は、図１３の構成を使用した１つの共振器を示す。繰り返しになるが、トランスデューサ構成と類似した音響構成を有する反射器の選定には注意が必要である。
【００４１】
図１５は、１つの埋め込みＩＤＴ構成を示す。この場合、図１６にさらに示すように、速度シフトを実現する追加層は頂部に堆積することができる。一実施形態では、第１の誘電体層９２はトランスデューサ２６を被覆しており、第２の誘電体層９４はトランスデューサに沿って長手方向に延在し、トランスデューサ中央領域４６内の電極部だけを被覆している。前述のように、また後に本開示で詳細に説明するように、エッジ領域内の誘電体層の１つは、金属で置き換えられてもよい。一実施形態では、チタンがエッジ領域内だけに追加されている。
【００４２】
オプションとして、図１６ａおよび図１６ｂを参照し、装置１０は、トランスデューサ２６を被覆する第１の誘電体層９２と、トランスデューサに沿って長手方向に延在しギャップ領域３８、４０、エッジ領域５４、５６および中央領域４６内の電極部を被覆する第２の誘電体層９４と、さらに備えていてもよい。さらに、図１６ａに示すように、中央領域４６内の電極部をさらに被覆する第３の誘電体層９６が含まれていてもよい。またさらに、図１６ｂに示すように、エッジ領域５４、５６内の電極を被覆する第３の誘電体層９６が含まれていてもよい。
【００４３】
所望の技術的選択に応じて、これらの層は電極上に直接堆積させることもできる。エッジ領域５４，５６での音響波速度がより低い速度プロファイルを有することおよび本質的にフラットなモード形を得るためのエッジ長と速度差を選択することが望ましい。
【００４４】
フィルタの周波数をトリミングすることが必要となることが多い。これは通常、フィルタの頂部上の材料の一部をエッチングまたは追加することによって可能となる。フィルタ構造の頂部に層を追加して所望の速度シフトを得る場合、図１６ａおよび図１６ｂに示すものと同様な構成を用いることが有利であり得る。これにより、装置の中心周波数を無相関化しスプリアスモードの低減することができる。
【００４５】
代替の実施形態では、引き続き図１２、図１６、図１６ａおよび図１６ｂを参照し、エッジ領域５４、５６内の層８４、８６は、チタン層（ストリップまたはフィルムとも呼ぶ）８４ｔおよび８６ｔを含む。ここでは、例として図１２を参照して前述したエッジ領域内の速度（Ｖｅ）が望ましく低下する。後にこの開示で説明するように、チタン層の位置、金属電極の厚みおよび誘電体層の厚みは、好ましい装置性能のために最適化されることになる。
【００４６】
図１７に示すように、本発明の教示による１つのトランスデューサ２６は、図７および図９を参照して前述したようなものであってもよい。ここで、対向するバスバー１６、１８から延在するダミー電極９８を備えることにより、バスバーに隣接するダミー電極領域１００、１０２が形成され、ギャップ領域３８、４０の長さが低減される。端部ギャップが十分に長いので、これらのダミー電極９８の有無は、装置性能に影響しない。
【００４７】
図１８は、本発明の別の実施形態を示す。この場合、トランスデューサ開口部中央領域４６と低速エッジ領域５４、５６間の速度差は、低速領域で高デューティファクタを選択し中央領域に誘電体層（例としては窒化ケイ素層）を追加することによって得られる。これによって、小さなエッジ幅でありながらも、領域間での速度差を上昇させることが可能になる。これは、フォトリソグラフィ分解能によって可能なデューティファクタが制限されている高周波数の場合にも使用できる。しかしながら、このような窒化物層を追加する場合には注意しなければならない。窒化ケイ素トリミングによって、ピストンモードを不安定化し得る非均一な速度シフトが生じ得る。図１２、図１６、図１６ａおよび図１６ｂを参照した前述のチタン層８４ｔ、８６ｔの使用によってこうした懸念が回避できる。
【００４８】
図１９に示すように、ギャップ領域、エッジ領域および中央領域内の電極部は、アポダイズされたトランスデューサ２６ａを形成するように構成されてもよい。さらに、図２０に示すように、中央領域内の電極部は、不等な横方向の長さ寸法を含み、アポダイズされたエッジ領域構造５４ａ、５６ｂを生成するエッジ領域について等しい横方向の長さ寸法を含んでいてもよい。さらに、図２１に示すように、エッジ領域内の電極部の各々の幅寸法は先細りであってもよい。先細り電極部５２ｔは、中央領域内の電極部の幅寸法と同じ第１の幅寸法から、ギャップ領域の電極部の幅寸法に等しい第２の幅寸法へ次第に細くなってもよい。
【００４９】
例として、図１９は、アポダイゼーションとフィンガ要素部分がより広い低速エッジ領域とを有するトランスデューサを示す。ほとんどのモードは低速領域を使用することにより抑制されるが、残りの偽信号を抑制するには非常に小さなアポダイゼーションが役立つであろう。この場合、必要とされるアポダイゼーションは、低速領域またはエッジ領域を使用しない場合よりはるかに小さいので、結合係数は大きいままである。さらに、図２０に示すように、低速エッジ領域の幅はトランスデューサに沿って調整できる。
【００５０】
図２１は、低速エッジ領域での速度が一定でないトランスデューサの例を示す。この場合、デューティファクタは、エッジ領域でのフィンガ要素部分の先細りによってエッジ領域で変化する。エッジ領域での速度が中央領域での速度およびギャップエッジ領域の速度より小さい限り、速度が一定の場合と同様な挙動が得られる。フラットな横モードを得るために、低速エッジ領域幅を調整することができる。同様に、ギャップエッジ領域と共に、中央領域は一定ではない速度を持つことができる。
【００５１】
図２２は、本発明の教示による結合された共振器フィルタ１０４を示す。この場合、２つのトランスデューサ１０６、１０８が使用されている。図２３は、結合された共振器フィルタ１０４について、ピストンモードトランスデューサを備えた場合と備えていない（標準装置）場合に得られる結果を示している。例として、本明細書に説明した本発明の実施形態の場合、リップルと挿入損失が好適に低減していることが非常に明確である。当業者は、本発明の教示の利点を利用して、所望の周波数特性を得るためにトランスデューサをさらに展開できる。例えば、図２４は、３つのトランスデューサを用いた構成を示す。同様に、５つ以上のトランスデューサを使用してもよい。ＣＲＦの複数のセクションをカスケードできること、あるいはＣＲＦのセクションを共振器要素とカスケードできることも示されている。さらに、複数の波長当たり２つの電極のＳＡＷトランスデューサだけしか説明していないが、本発明は例えばＳＰＵＤＴなどの任意のトランスデューサに適用される。
【００５２】
図２５ａ〜図２５ｈは、本発明のピストンモード共振器の場合に得られた結果を示す。ここでは、ギャップ横方向長さが変化し、示した曲線はインピーダンスの位相であり、共振におけるＱおよび反共振におけるＱも示されている。また、共振器の周期は２μｍであって４μｍの波長に対応しており、低速側のモードは、ギャップ長が１λの場合消滅し、クォリティファクタは、ギャップ長が２λの場合に所望のものとなり、より大きなギャップ長でもその状態が維持されている。
【００５３】
代替の実施形態に対して、図１２、図１６、図１６ａおよび図１６ｂを参照して前述したように、エッジ領域５４、５６内の層８４、８６は、本明細書ではフィルムまたはストリップ８４ｔ、８６ｔと呼ぶチタン層を含んでいてもよく、ここでのエッジ領域５４、５６内の速度（Ｖｅ）は好適に低減されている。例として、再度図１６を参照し、チタンストリップ８４ｔ、８６ｔそれぞれの位置、金属電極２２、２４の厚み２２ｔ、２４ｔ、エッジ領域５４、５６内の厚み９２ｔは、装置１０の好適な性能のために最適化されている。
【００５４】
引き続き図１６を参照し、厚みの選択は好適には、電極厚み２２ｔ、２４ｔおよび、所望の結合係数と温度係数が得られるように選択された保護膜層９２厚み９２ｔと；ピストンモード導波装置１０の構築に必要な速度シフトを得るように選択された、エッジ領域内のチタンストリップ８４ｔ、８６ｔの厚み８５ｔ、８７ｔと；層９２、あるいは周波数変化の修正のためのトリミング時に使用するオプションとしての追加層９４のＳｉ３Ｎ４厚み範囲と、に基づいて行われる。
【００５５】
前述のように、トリミングによって種々の実施形態が得られ得るが、本明細書で提示される好適な厚みの確立に使用される実施形態として図１６ｃおよび図１６ｄが参照される。例示したように、また本発明の教示に従って、電極２２、２４を備えるＩＤＴ２６は、本明細書では例えば酸化ケイ素層である第１の誘電体層９２内に埋め込まれている。第２の誘電体層９４は、周波数トリミングのための窒化ケイ素層である。例示したように、窒化ケイ素層９４は、実施形態１６ｃの場合、導波中央領域４６とエッジ領域５４、５６の低速度を被覆している。あるいは、窒化ケイ素トリミング層は、図１６ｄに示したように、ギャップ領域３８、４０を被覆していてもよい。チタンストリップ８４ｔ、８６ｔは、前述のように、エッジ領域５４、５６内だけの酸化ケイ素保護膜層９４内に位置している。
【００５６】
例として、本発明の実施形態で使用される典型的な厚みを以下の表Ｉに示す。
【表１】
【００５７】
本発明のある実施形態では、エッジ領域のみ内および保護膜を形成する誘電体層内にチタンストリップが配置されている。該チタンストリップの垂直の位置はピストンモードでの不安定性を最小化するように選択され、誘電体層の頂面上を含む、電極頂部と保護膜を形成する誘電体層の表面間の誘電材料内に位置する。Ｔｉストリップまたはフィルムを適切な垂直位置に配置することによって、導波すなわち中央領域とエッジ領域の低速度間の速度シフトは、トリミングに使用されるＳｉ３Ｎ４層の厚み変化に対して安定化し得る。
【００５８】
この配置は、Ｔｉストリップまたはフィルム下の誘電体層の小数部分で定量化される。好適な実施形態選択のためのストラテジでは、公称値としては、例えば、Ｔｉ厚み：ｈＴｉ／ｐ≒０．０８±０．００３、Ｓｉ３Ｎ４厚み：０．００５≦ｈＳｉ３Ｎ４／ｐ≦０．０１５、保護膜でのＴｉ位置：電極の頂部から誘電体層（保護膜）９２の表面までの距離の０％〜１００％が含まれていた。
【００５９】
例えば、例として本明細書で説明した構造の場合、構造形状を選択する基準は、例として、Ｙカット１２８°ニオブ酸リチウム基板１２を使用して図１６ｄの実施形態で示したように、好適な速度シフトを得るためのＴｉストリップの厚み選択と、共振器周波数に対して調整するためのＳｉ３Ｎ４トリミング材の厚み変更と、周波数調整による速度シフト変化を最小化するための誘電体保護膜でのＴｉストリップ位置の選択と、であった。
【００６０】
誘電体層内の電極表面から誘電体表面に向かって約８０％上部にチタンストリップを配置することによって、中央領域とエッジ領域間に安定した速度シフトが作られることを示してきた。
【００６１】
図２６ａ〜図２６ｋは、本明細書では例えば、トリミングと周波数調節を行うための中央領域上に使用された窒化ケイ素層の種々の厚みだけに対して、エッジ領域の誘電体層内に配置されたチタンストリップでの速度シフトを示す。Ｓｉ３Ｎ４とＴｉ厚みの関数としての速度シフトのこのような等高線図は、保護膜内の種々の位置におけるＴｉの配置を比較するために使用される。図２７および図２８に示すように、チタンストリップの配置によって速度シフトが安定化され、電極頂部から誘電体層の頂部エッジまでの距離の約８０％におけるチタンストリップの好適な配置が得られる。このようなプロセスによって、フィルタ製造者にとっては、ピストンモード導波のトリミングの影響を最小化し、これによってピストンモードでの不安定性を最小化する好適な実施形態を特定することが可能となる。これらの非均一なシフトによってピストンモードが不安定になる。従って、チタンストリップの誘電体層（保護膜）内での配置すべき位置と、トリミング量と中央領域被覆のために使用される窒化ケイ素量への依存性と、を知ることが好ましい。
【００６２】
さらなる例として、下表ＩＩでは、速度シフトに対する安定性許容範囲と誘電体保護膜内でのチタンストリップの配置とを関連付けている。
【表２】
【００６３】
より一般的には、エッジ領域と中央領域間の速度シフトの周波数トリミングに対する感度は、誘電体層９２とは特性的に異なる層を埋め込むことによって、またその深さを最適化することによって低減できる。今や本発明が教示する利点を得た当業者は、エッジ領域での速度が小さいという結果が得られる限り、Ｔｉ以外の金属も同様に誘電材料として使用できることは理解するであろう。誘電体層９２にこれらの層を埋め込み、その深さを最適化することによって、トリミングに対する感度は低減するであろう。前述のように、最適な深さは、基板材料、基板の方位、トランスデューサを被覆する誘電体層の性質と厚み、および金属電極の性質と厚みに依存するであろう。同様に、速度の上昇をもたらす層は、誘電体層内の最適な位置に埋め込みできる。
【００６４】
上記の説明および関連した図面で提示した教示の利点を有する当業者は、本発明の多くの変更と他の実施形態を想到するであろう。従って、本発明は開示した特定の実施形態に限定されないこと、および変更および実施形態は添付の特許請求の範囲内に包含されるものと意図されることは理解される。
【技術分野】
【０００１】
本発明は広くは音響波装置と関連の方法に関し、より詳細には、トランスデューサ開口部内で概ねフラットな伝播モードを得る音響波装置のトランスデューサ電極の変更に関する。
【背景技術】
【０００２】
関連出願の相互参照
本出願は、２００９年９月２２日出願の米国特許出願第１２／５６４，３０５号の一部継続出願であり、その開示のすべては参照により本明細書に援用され、すべては共通に所有される。
【０００３】
本明細書では、「表面弾性波（ＳＡＷ）」および「ＳＡＷ装置」という用語は、材料の表面上あるいは複数の材料の界面における弾性波の伝播を使用する任意の装置に対して参照及び使用されるものとする。本明細書で説明される開示は、弾性波がインターデジタルトランスデューサ（ＩＤＴ）を使用して生成または検出される限り、様々な種類の弾性波に適用され得ることは理解されるべきである。例えば、所謂、漏れＳＡＷ、擬似ＳＡＷ、境界波、表面横波、界面波またはラブ波は本明細書ではＳＡＷと見なされる。
【０００４】
従来技術で周知のように、ＳＡＷ装置はＩＤＴを用いて電気エネルギを音響エネルギに、または逆に音響エネルギを電気エネルギに変換する。例えば図１に示すＩＤＴは、圧電基板と、２つの異なる電位にある２つの対向するバスバーと、該２つのバスバーに接続された２つの電極セットとを使用する。圧電効果により、電位が異なる２つの連続する電極間の電界は音響源となる。
【０００５】
逆に、トランスデューサが入射波を受ける場合、圧電効果の結果として、電極に電荷が生じる。図２に示すように、２つの反射格子間にトランスデューサ配置することにより、共振器が得られる。従来技術で周知のように、複数の共振器を接続することにより、あるいは、１つまたは複数のＩＤＴから受け取られる音響エネルギを生成する１つまたは複数の伝播ＩＤＴを有することにより、フィルタまたはデュプレクサが設計できる。
【０００６】
表面弾性波（ＳＡＷ）装置を設計する場合の典型的な１つの問題は、トランスデューサ領域での弾性波の速度がバスバー領域での速度よりも遅くなることに関するものである。トランスデューサは、トランスデューサからの音響エネルギの漏れを防止する導波路として機能し、損失の低減に役立つ。しかしながら、この導波路が複数の音響波伝播導波モードをサポートするとき、装置の伝達関数により、望ましくないリップルまたは偽信号がもたらされる。これは一般に複数の方法で対処される。
【０００７】
１つの方法は、１つの導波モードだけを持つように小さな音響開口部を選択することを含む。この方法によって、装置に対して過度の負荷または好ましくない信号源インピーダンスが生じ得る。別の方法は、モードの横プロファイルの一致を試みるために、トランスデューサのアポダイゼーションを使用することを含む。この方法でも、望ましくない大きなインピーダンスと、電気機械結合の低減と、損失が生じる。横モードを減少させるさらに別の方法として、二次元の障害物を周期的に使用する方法があるが、この場合はより複雑な製造プロセスが必要になる。
【０００８】
ピストンモードアプローチは、トランスデューサ開口部に本質的にフラットな形状を持つ１つの伝播モードを保持するために、トランスデューサの速度プロフィールの変化に依存する。このアプローチは、トランスデューサでの速度がバスバー内の速度でのものより遅い場合については米国特許第７，５７６，４７１号に開示されており、その全体は参照により本明細書に援用される。
【０００９】
ニオブ酸リチウムなどの高結合基板では、表面での電気的条件が速度に大きな影響を与え、通常、電極端部ギャップでの速度はトランスデューサ開口部での速度よりはるかに大きく、またバスバーでの速度より大きい。該ギャップの長さは通常、電極幅と同程度であり、典型的には音響波長の何分の１かである。この場合、エッジギャップへの反射による横モードとトランスデューサ外部へのエネルギ漏れが生じる。トランスデューサ領域とギャップ領域の間の速度差は、エッジへの全反射には十分な大きさである。
【００１０】
不要な横モードを抑制するために、典型的な一方法は、図３に示すようにアポダイゼーションの使用を含む。この場合、エッジギャップの位置はトランスデューサ開口部領域内まで延びている。ギャップの位置はモードに大きな影響を及ぼすので、モード形はトランスデューサの長さに沿って変化する。その結果、望ましくない横モードが異なる周波数で発生し、所望の効果が低下する。
【００１１】
同様に、Ｋｅｎ Ｈａｓｈｉｍｏｔｏは、「Ｔ．Ｏｍｏｒｉ，＊Ｋ．Ｍａｔｓｕｄａ，Ｙ．Ｓｕｇａｍａ，＊Ｙ．Ｔａｎａｋａ，Ｋ．Ｈａｓｈｉｍｏｔｏ ａｎｄ Ｍ．Ｙａｍａｇｕｃｈｉ，「Ｓｕｐｐｒｅｓｓｉｏｎ ｏｆ Ｓｐｕｒｉｏｕｓ Ｒｅｓｐｏｎｓｅｓ ｆｏｒ Ｕｌｔｒａ−Ｗｉｄｅｂａｎｄ ａｎｄ Ｌｏｗ−Ｌｏｓｓ ＳＡＷ Ｌａｄｄｅｒ Ｆｉｌｔｅｒ ｏｎ ａ Ｃｕ−ｇｒａｔｉｎｇ／１５°ＹＸ−ＬｉＮｂＯ３ Ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ」，２００６ ＩＥＥＥ Ｕｌｔｒａｓｏｎｉｃｓ ｓｙｍｐ．，ｐｐ１８７４−１８７７」の中で、図４に示すように、ギャップ位置は一定だが開口部はトランスデューサ内で変化するトランスデューサを提示した。これは、ダミー電極アポダイゼーションの使用と呼んでもよい。このトランスデューサは、それに沿った横モード周波数を変化させることで機能する。
【００１２】
さらなる例として、Ｍｕｒａｔａの米国特許出願第２００７／０２９６５２８Ａ１には、図５に示すように、エッジギャップ領域とトランスデューサ開口部領域間の速度差を低減するためにエッジギャップの前で電極の幅を広くしたＳＡＷトランスデューサが記載されている。Ｍｕｒａｔａの別の米国特許出願第２００８／０３０９１９２Ａ１号には、図６に示すようにアポダイゼーションの変形版が開示されている。そのような場合の位相やインピーダンスを含む性能特性を図６ａのグラフに示す。
【００１３】
ＳＡＷトランスデューサでは、再度図３に示すように、所謂「ダミー電極」がしばしば使用される。これらのダミーの電極は、特にアポダイゼーションを使用する場合に、トランスデューサの活性領域とトランスデューサの不活性領域間の速度差を抑制するために使用される。
【００１４】
典型的には、ダミー電極と活性電極とを分離する電極端部ギャップは、その効果をできるだけ低減するために、電極幅程度の大きさ（波長の何分かの１）で選択される。高結合材料が選択された場合、ギャップでの速度は、トランスデューサでの速度よりかなり大きくなる。この場合、ギャップ長が短くても、ギャップ位置は横モードに非常に大きな影響を及ぼすことが分かる。
【００１５】
これらの教示はすべて、トランスデューサのエッジギャップにおける望ましくない効果を低減しようとするものである。良好なクォリティファクタが実証されたとしても、アポダイゼーションにより等価結合係数の望ましくない低下が生じる。さらに、トランスデューサに対して導波が著しく軽減されるか、あるいは有用なエネルギがトランスデューサの外部に漏れるような波速度となる。
【００１６】
例として、高結合基板を使用する場合の問題を再度述べると、ＳＡＷ共振器またはＳＡＷトランスデューサを設計する場合の難しさの１つは、トランスデューサ開口部領域よりはるかに大きな速度を有する電極エッジギャップの存在である。これは特に、レイリー波またはラブ波が使用される場合の問題である。特に、一般に、Ｙ＋１２８°近傍またはＹ＋１５°近傍の方位を有するニオブ酸リチウム基板で発生する。これらの方位は、感温性を低下させるための酸化ケイ素誘電体層または保護膜と共にしばしば使用される。音響反射率を高めるために銅などの電極用重金属が使用される場合も多い。
【００１７】
この場合、モード形と周波数は、トランスデューサ領域内のギャップ位置に強く依存する。アポダイゼーションを使用する場合、ギャップ位置が変化することから、これらのモード形と速度はトランスデューサに沿って変化する。これによって、ギャップ位置が異なる領域間でモード変換と損失が生じる。さらに、アポダイゼーションによって、装置の等価圧電結合が低減される。高結合基板では通常の場合、バスバーでの速度がトランスデューサでの速度より小さいと、トランスデューサ領域での導波は発生せず、エネルギが外部に漏れて、やはり損失とクォリティファクタの低下が生じる。
【発明の概要】
【００１８】
例として、本明細書で説明する本発明の実施形態では、高結合基板上にＳＡＷトランスデューサまたはＳＡＷ共振器を形成し、アポダイゼーションを必要とすることなく、トランスデューサ領域のエネルギを誘導する方法を提供する。より高い等価結合係数とより少ない損失とが得られる。アポダイゼーションの代替として、トランスデューサ領域での導波を保証することが望ましい。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
本発明の十分な理解のために、本発明の種々の実施形態を示す添付図と共に、以下の詳細な説明を参照する。
【図１】図１は、インターデジタルトランスデューサ（ＩＤＴ）の概略図である。
【図２】図２は、ＳＡＷ共振器の概略図である。
【図３】図３は、要素の三角形アポダイゼーションを有するＳＡＷ共振器の概略図である。
【図４】図４は、ダミー電極アポダイゼーションを含むＳＡＷ共振器の概略図である。
【図５】図５は、ギャップ領域での速度を低減するためのＩＤＴ構成の概略図である。
【図６】図６は、二重の三角形アポダイゼーションを有するトランスデューサの概略図である。
【図６ａ．１】図６ａ．１は、二重の三角形アポダイゼーションの場合に生成するインピーダンスを示す。
【図６ａ．２】図６ａ．２は、二重の三角形アポダイゼーションの場合に生成する位相特性を示す。
【図７】図７は、長いギャップと、要素内に対応する速度プロファイルを有するトランスデューサの概略図である。
【図８】図８は、中央領域と物理的に異なり、中央領域およびギャップ領域よりも小さな速度プロファイルを有する長いギャップエッジ領域を有する、本発明の教示によるトランスデューサの概略図である。
【図９】図９は、長いエッジギャップと変形エッジ領域を有し、ギャップ領域での電極の幅がトランスデューサ領域での幅と同じであるトランスデューサの例を示す。
【図１０】図１０は、長いエッジギャップと変形エッジ領域を有し、ギャップ領域での電極の幅がエッジ領域での幅と同じであるトランスデューサの例を示す。
【図１１】図１１は、横モードが低減されＱが向上した共振器であって、２つの格子が短絡していることを除けば、トランスデューサと同じ音響構造を有し、この短絡は、格子の外側において接続を追加することによりもたらされる共振器の概略図である。
【図１１ａ．１】図１１ａ．１は、共振器の周期が２μｍ、エッジ長が３μｍである図１１の共振器の特性データを示す。
【図１１ａ．２】図１１ａ．２は、共振器の周期が２μｍ、エッジ長が３μｍである図１１の共振器の特性データを示す。
【図１１ａ．３】図１１ａ．３は、共振器の周期が２μｍ、エッジ長が３μｍである図１１の共振器の特性データを示す。
【図１２】図１２は、エッジ領域での速度低減のために頂部に誘電体層または金属層を有し、ダミー電極のないトランスデューサの概略図である。
【図１３】図１３は、中央領域での速度上昇のために頂部に誘電体層または金属層を有し、ダミー電極のないトランスデューサの概略図である。
【図１４】図１４は、中央領域での速度上昇のために頂部に誘電体層を有し、ダミー電極のない共振器の概略図である。
【図１５】図１５は、電極が誘電材料（例えばＳｉＯＸ）に埋め込まれたＳＡＷ装置の概略断面図である。
【図１６】図１６は、本発明の一実施形態を、高速誘電材料がトランスデューサ中央領域の頂部に層状に重ねられて酸化ケイ素内に埋め込まれた電極に沿った断面図で示す。
【図１６ａ】図１６ａは、所望の速度構成を得るために高速誘電体が使用され、酸化ケイ素に埋め込まれた装置の電極に沿った一実施形態の概略断面図である。ここでは、周波数トリミングプロセスを容易にするために、この高速材料がトランスデューサの全表面（ギャップ／エッジ／トランスデューサ）に追加され、中央にはさらなる材料が追加されており、一部の高速材料が除去されても、高速材料の厚みの差は一定に保たれるので、速度差は所望の値に維持される。
【図１６ｂ】図１６ｂは、本発明の教示による一実施形態を、適切な速度構成を得るために低速誘電材料が使用され、酸化ケイ素に埋め込まれた改良された装置の例における電極に沿った断面図で示す。ここでは、周波数トリミングプロセスを容易にするために、この高速材料がトランスデューサの全表面（ギャップ／エッジ／トランスデューサ）に追加され、中央にはさらなる低速材料が追加され、あるいは中央領域に埋め込まれていてもよい。
【図１６ｃ】本発明の教示による実施形態を、酸化ケイ素層に埋め込まれたＩＤＴの電極に沿った断面図で示す。ここでは、周波数トリミングのために窒化ケイ素層が使用されており、この窒化ケイ素層は、図１６ｃの実施形態では中央領域とエッジ領域に追加されている。また、チタンストリップなどの「低速」材料がエッジ領域内だけの酸化ケイ素保護膜内に配置されている。
【図１６ｄ】本発明の教示による実施形態を、酸化ケイ素層に埋め込まれたＩＤＴの電極に沿った断面図で示す。ここでは、周波数トリミングのために窒化ケイ素層が使用されており、この窒化ケイ素層は、図１６ｄの実施形態では好適にギャップ領域内まで延在している。また、チタンストリップなどの「低速」材料がエッジ領域内だけの酸化ケイ素保護膜内に配置されている。
【図１７】図１７は、長いエッジギャップとより低速のエッジ領域を有し、ギャップ領域での電極幅はトランスデューサ領域での幅と同じであり、ダミー電極が存在するトランスデューサの例を示す。
【図１８】図１８は、長いエッジギャップとより低速のエッジ領域を有する本発明の教示によるトランスデューサの例を示す。ここでは、デューティファクタを高めることによってエッジ領域での速度が低減されており、その頂部に誘電体層を追加することによって中央領域での速度が増加されている。
【図１９】図１９は、長いエッジギャップとより低速のエッジ領域を有するトランスデューサの一例を示す。ここでは、横モードレベルをさらに低減するために一部のアポダイゼーションを有するが、この場合は非常に軽いアポダイゼーションで十分である。
【図２０】図２０は、低速エッジ領域幅が一定でないトランスデューサの一例を示す。
【図２１】図２１は、長いエッジギャップとより低速のエッジ領域を有し、より低速の領域の速度が一定でないトランスデューサの一例を示す。
【図２２】図２２は、モード抑制を備える２つのトランスデューサが結合された共振器フィルタの一例を示す。
【図２３】図２３は、標準の装置と、本発明の教示によるピストンモードトランスデューサを使用した装置で行った伝達関数の比較を示す。
【図２４】図２４は、本発明の教示によるモード抑制を備える３つのトランスデューサが結合された共振器フィルタの一例を示す。
【図２５】図２５ａ〜図２５ｈは、本発明のピストンモード共振器で得られた結果を示す。ここでは、種々のギャップエッジ長が示されており、図示されたグラフは、インピーダンスの位相、共振におけるＱおよび反共振におけるＱを示す。共振の周期は２μｍであり、４μｍの波長に対応している。低速側のモードはギャップ長が１λの場合に消滅する。クォリティファクタは、ギャップ長が３λの場合に所望の値となり、より大きなギャップ長に対しても所望の値は維持される。
【図２６】図２６ａ〜図２６ｋは、保護膜誘電体層（本明細書では酸化ケイ素）内に埋め込まれたチタンストリップの種々の位置に対する窒化ケイ素トリミング材料厚みの関数として、電極のエッジ領域内にチタンストリップが埋め込まれた場合のエッジ領域での速度シフトに対する厚みを示す曲線である。上記の種々の位置は、エッジ領域の誘電体層内に延在する電極上の０％から１００％までの、増分１０％での位置である。
【図２７】図２７は、電極のエッジ領域における誘電体層内のチタンストリップの位置の関数としての、公称の波速度シフトを示す曲線である。
【図２８】図２８は、窒化ケイ素トップ層の種々の厚みに対する、エッジ領域の誘電体層内のチタンストリップの位置の関数としての速度シフトの変形を示す曲線である。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
以下、本発明の諸実施形態を示す添付図を参照して本発明をより詳細に説明する。但し、本発明は多くの異なる形態で具現化することができ、本明細書に記載の実施形態に限定されると解釈されるべきではない。これらの実施形態は、本開示を完璧で完全なものにし、本発明の範囲を当業者に十分に伝えるように提供されるものである。
【００２１】
長手方向に延在するエッジ領域内のトランスデューサ電極の物性が変更されて、該エッジ領域内の音響波の波速度がトランスデューサ中央領域内の波速度より小さく、対向するギャップ領域内の波速度がトランスデューサ中央領域の速度より大きくなると、好適なことに、フラットな伝播モードが生じる。さらに、長手方向に延在するエッジ領域のトランスデューサの物性が変更されて、該エッジ領域内の音響波の波速度がトランスデューサ中央領域内の波速度より小さく、対向するギャップ領域内の波速度がトランスデューサ中央領域内の波速度より大きくなると、本質的にフラットな伝播モードがトランスデューサ開口部内に生じる。このモードにおける振幅は電気音響源の振幅に一致するため、それは優先的に励振されるであろう。高結合基板上のＳＡＷトランスデューサまたはＳＡＷ共振器はこうして、アポダイゼーションを必要とせずに、トランスデューサ領域でエネルギを誘導する。より高い等価結合係数とより少ない損失とが得られる。エッジ領域の物性は、電極寸法を変えるか、エッジ領域に誘電体層または金属層を追加するか、あるいはこれらの組み合わせによって変更できる。誘電体層（またはこの複数）は中央領域に追加されてもよい。誘電体層は本明細書では例として説明されるが、該層は、誘電体層、複数の誘電体層、金属層あるいはこれらの組み合わせの内の１つであってもよいと理解される。その結果、対向するギャップ領域内での音響波の速度は、ギャップ領域間のトランスデューサ中央領域での速度より大きくなり、エッジ領域での速度は中央領域での速度より小さくなるため、トランスデューサの開口部（中央領域）内に本質的にフラットな望ましい伝播モードが生じる。
【００２２】
例として、音響波を支持する表面１４を有する圧電基板１２を備えた音響波装置１０として、本発明のある実施形態を図７及び図８を参照して説明する。第１の細長いバスバー１６と、対向する第２の細長いバスバー１８は、概ね音響波の長手方向２０に沿って延在している。複数の第１の電極２２は第１のバスバー１６と電気的に接続されてそれから概ね横方向に延在し、複数の第２の電極２４は第２のバスバー１８と電気的に接続されてそこから延在している。対向するバスバー１６、１８および複数の電極２２、２４は、音響波伝播を支持する圧電基板１２の表面１４に担持されたインターデジタルトランスデューサ（ＩＤＴ）２６を形成する。
【００２３】
引き続き図７および図８を参照し、複数の電極２２、２４のそれぞれは、第１のバスバー１６および第２のバスバー１８の内の１つと電気的に接続された第１の端部２８と、対向するバスバー１６、１８から離間したエッジ３２を有する対向する第２の端部３０とを有し、これにより、電極２２、２４のそれぞれのエッジと対向するバスバー１６、１８との間にギャップ３４、３６を形成する。対向するバスバー１６、１８に近接するギャップ３４、３６は、トランスデューサに沿って長手方向に延在し概ね互いに平行なギャップ領域３８、４０を形成する。
【００２４】
本発明の実施形態では、以下にさらに詳細に述べるように、ギャップ３４、３６の長さ寸法４２は、ＩＤＴ２６内で伝播される音響波の一波長より長い。一波長より長くまた三波長より長いことが好適に効果的であることが示された。さらに、引き続き図８を参照して、複数の電極２２、２４のそれぞれは、電気的に接続された関連するバスバー１６、１８に近接しギャップ領域３８、４０内に概ね含まれる横方向に延在する第１の電極部５０と、エッジ３２に近接しトランスデューサ２６に沿って長手方向に延在するエッジ領域５４、５６を定義する横方向に延在する第２の電極部５２と、により定義される。電極２２、２４の横方向に延在する第３の電極部５８は、横方向に延在する第１および第２の電極部５０および５２の間に延在する。横方向に延在する第３の電極部５８は、その全体がトランスデューサ中央領域４６内に存在する。
【００２５】
さらに図８に示されるように、エッジ領域５４、５６の物性は、中央領域４６の電極部５８の物性とは異なっており、エッジ領域波速度（Ｖｅ）は中央領域波速度（Ｖｃ）より小さく、対向するギャップ領域３８、４０内の音響波の速度４４は、対向するギャップ領域間のトランスデューサ中央領域４６の速度より大きいという結果をもたらしている。
【００２６】
例として、図９を参照し、対向するエッジ領域５４、５６内の横方向に延在する第２の電極部５２の幅寸法６０は、ギャップ領域３８、４０およびトランスデューサ中央領域４６内の横方向に延在する第１および第３の電極部５０、５８のそれぞれの幅寸法６２、６４より大きく、それによって、向上したデューティファクタと、従って、トランスデューサ中央領域４６内の波速度より小さいエッジ領域５４、５６内の波速度４４と、が得られる。トランスデューサのデューティファクタに関し、エッジ領域の物性はトランスデューサ中央領域のそれとは異なっている。本質的にフラットな伝播モードがトランスデューサ２６の開口部４８内に生じる。図９を参照して本明細書で説明した本発明の実施形態は、ＩＤＴによって伝播される波長の少なくとも３倍より長いギャップ長寸法を含む。
【００２７】
例として、本明細書で説明する本発明の実施形態では、エッジギャップ長は、ギャップによるトンネル効果の低減さらには除去のために十分に長くしてもよい。本明細書では長い端部ギャップ３４、３６が開示されている。「長い」とは本明細書では、少なくとも伝播波の波長およびＳＡＷ装置で典型的に使用されるものより大きなギャップの長さ寸法を示すものとして使用される。一波長以上のエッジギャップ長によって、望ましい導波が得られる。三波長より大きなエッジギャップ長によって、さらに向上した導波が可能となる。この場合、非常に強い横モードが得られる。これらの強い横モードにかかわらず、エネルギはトランスデューサ内に限定されるので、損失は少ない。例として再度図８を参照し、横モードを減少させるために、エッジでの低速度によって、トランスデューサ領域に本質的にフラットなモードが得られる。これは例えば、電極のエッジにおけるデューティファクタを増加させることにより実現できる。フラットモード、すなわち所謂ピストンモードが得られる。信号源プロファイルがほぼ完全にモード形に一致するため、他のモードはほとんど励振されない。
【００２８】
図１０を参照し、装置１０の一実施形態は、関連する電気的に接続されたバスバー１６、１８に近接しギャップ領域３８、４０内に概ね含まれる横方向に延在する第１の電極部５０と、エッジ３２に近接し、トランスデューサ２６に沿って長手方向に延在するエッジ領域５４、５６を定義する横方向に延在する第２の電極部５２と、によって定義される複数の電極２２、２４のそれぞれをさらに含む。電極２２、２４の横方向に延在する第３の電極部５８は、横方向に延在する第１および第２の電極部５０、５２間に延在する。横方向に延在する第３の電極部５８は、その全体がトランスデューサ中央領域４６内に存在する。
【００２９】
引き続き図１０を参照して説明する本明細書の実施形態では、ギャップ領域３８、４０およびエッジ領域５４、５６それぞれ内の横方向に延在する第１および第２の電極部５０、５２は、トランスデューサ中央領域４６内に存在する横方向に延在する第３の電極部５８の幅寸法６４より大きな幅寸法６０、６２を有しており、これにより、向上したデューティファクタと、従って、トランスデューサ中央領域内の波速度より小さな長手方向に延在するエッジ領域内の波速度４４と、が得られる。
【００３０】
図１０は、長い端部ギャップ３４、３６を使用してトランスデューサ内の導波を可能にする本発明の別の実施形態を示す。横モードを低減するために、トランスデューサのエッジでの速度は、エッジ領域３８，４０内のフィンガ要素部分に対するデューティファクタを増加させることによって低減される。図９の場合、ギャップでのデューティファクタはエッジ領域でのものと同じであり、デューティサイクルは、図１０の実施形態での中央領域におけるギャップでのものと同じである。
【００３１】
図９および図１０の実施形態での両方の構成とも、ギャップ領域３８、４０での平均速度４４がトランスデューサ開口部中央領域４６での速度より大きく、エッジ領域での速度が中央領域での速度より小さければ、他の構成と同様に機能する。本質的にフラットなモードを優先的に励振するために、エッジ領域の長さおよびその速度を調節してトランスデューサ中央領域にこのモードを得る。本発明を機能させるために重要なパラメータは、異なる領域における平均速度であることを理解することが重要である。それは、エッジ領域での平均速度が中央領域でのものより遅く、ギャップ領域での平均速度が中央領域でのものより早い限り、連続する電極領域が物理的に同一でなくても（例えば幅が異なっていても）、恐らく同様な結果が得られることを意味する。さらに、対向するバスバーは厳密に平行である必要がないことも理解される。ギャップ領域が十分に大きければ、バスバーでの音響エネルギは無視されてもよく、それらの正確なレイアウトは、装置性能にわずかな影響を及ぼすのみである。
【００３２】
図１１に示すように、装置１０は、インターデジタルトランスデューサ２６の長手方向の対向する端部７０、７２上の基板１２の表面１４上に担持された第１および第２の格子６６、６８をさらに備えていてもよい。さらに、対向する格子６６、６８内にあり、トランスデューサ２６から最も隔たった予め選択された電極７４、７６は、接続バー７８経由で電気的に接続されて短絡されている。引き続き図１１に示すように、第１および第２格子６６、６８は、これに限定されないが、トランスデューサ２６内の電極２２、２４のように構成された電極８０、８２を備えていてもよい。
【００３３】
格子６６、６８とトランスデューサ２６間の分離部におけるモード変換を避けるために、該格子が音響エネルギの再生を避けるために短絡されていることを除いてトランスデューサと同様である。この短絡は、電極の金属接続部を追加することによりあるいは外的に行うことができる。この追加接続部は、音響エネルギが最も小さくその影響も最も小さい反射器の外部に配置されることが好ましい。
【００３４】
図１１ａ．１、１１ａ．２および１１ａ．３は、図９の実施形態を参照して説明した本発明の共振器で得られるインピーダンス曲線を示す。基板はＹカット１２８°ニオブ酸リチウムとした。電極は銅金属で構成し、酸化ケイ素層内に埋め込んでいる。金属の厚みは２５００Å、該酸化物の厚みは１μｍであった。トランスデューサと反射器の周期は２μｍである。トランスデューサのデューティファクタは５０％であり、エッジおよびギャップにおけるそれは７５％であった。共振器はアクティブ電極を２００個備えていた。アクティブ開口部は８０μｍであり、ギャップ領域は２０μｍ〜４０μｍの間で変化した。図示のように、エッジ長が２μｍ〜５μｍ、従って波長の０．７５〜１．２倍の場合に望ましい結果が得られた。得られたクォリティファクタは共振において１２５２であり、反共振において１４２４であった。このモードは減衰する。比較として、同じ金属と酸化物について、三角形アポダイゼーションを使用した場合、クォリティファクタは８５０より小さい。これによって、提示した実施形態が優れていることがわかる。
【００３５】
図１２を参照し、前述の音響波装置１０は、トランスデューサに沿って長手方向に延在した誘電体層または金属層８４、８６を有するトランスデューサ２６を備えていてもよい。ここで、該誘電体層または金属層８４、８６は、エッジ領域５４、５６内の電極部５２のみを被覆し、トランスデューサ中央領域４６には存在しない。エッジ領域５４、５６での速度を低減するこの代替実施形態は、エッジ領域８４、８６に誘電体層または金属層８４、８６を追加することを含む。
金属層は電極の上方または下方のエッジに追加されてもよい。
【００３６】
後にこの節でさらに詳細に説明するように、誘電体層の最適な深さに配置されたチタン（Ｔｉ）を含む金属層は、誘電体層と組み合わせられてもよい。
【００３７】
図１３に示すように、窒化アルミニウムまたは窒化ケイ素などの音響速度が速い層を中央領域に追加してもよい。この場合も同様の音速速度構成が得られ、エッジでの速度は最も小さく、ギャップでの速度は大きく、中央での速度はエッジでの速度より大きくなる。層の厚みおよびまたはエッジ幅を適切に選択することにより、フラットな伝播モードが得られる。従って、エッジ領域の物性は、エッジ領域またはトランスデューサ中央領域上に適切な誘電体層を追加することによって中央領域のものとは違ったものにできる。
【００３８】
図１３および１８に示すように、トランスデューサ２６は、トランスデューサ中央領域４６内の電極部５８を被覆する誘電体層を有するトランスデューサに沿って長手方向に延在する誘電体層８８を備えていてもよい。共振器９０の概略図を示す図１４にさらに示すように、共振器９０は、トランスデューサ２６と隣接する格子６６、６８との両方に対する中央領域内の電極の頂部に誘電体層８８を有し、中央領域４６内の音響波の速度を高めている。図１８にさらに示すように、誘電体層８８は、誘電体部８８４に示すように、トランスデューサ境界を越えて延在していてもよい。
【００３９】
トランスデューサを十分に被覆する酸化ケイ素層または保護膜の感温性は、エッジ領域長を音響波長の１．５倍より小さくすることによって低下する。
【００４０】
さらなる例として、図１４は、図１３の構成を使用した１つの共振器を示す。繰り返しになるが、トランスデューサ構成と類似した音響構成を有する反射器の選定には注意が必要である。
【００４１】
図１５は、１つの埋め込みＩＤＴ構成を示す。この場合、図１６にさらに示すように、速度シフトを実現する追加層は頂部に堆積することができる。一実施形態では、第１の誘電体層９２はトランスデューサ２６を被覆しており、第２の誘電体層９４はトランスデューサに沿って長手方向に延在し、トランスデューサ中央領域４６内の電極部だけを被覆している。前述のように、また後に本開示で詳細に説明するように、エッジ領域内の誘電体層の１つは、金属で置き換えられてもよい。一実施形態では、チタンがエッジ領域内だけに追加されている。
【００４２】
オプションとして、図１６ａおよび図１６ｂを参照し、装置１０は、トランスデューサ２６を被覆する第１の誘電体層９２と、トランスデューサに沿って長手方向に延在しギャップ領域３８、４０、エッジ領域５４、５６および中央領域４６内の電極部を被覆する第２の誘電体層９４と、さらに備えていてもよい。さらに、図１６ａに示すように、中央領域４６内の電極部をさらに被覆する第３の誘電体層９６が含まれていてもよい。またさらに、図１６ｂに示すように、エッジ領域５４、５６内の電極を被覆する第３の誘電体層９６が含まれていてもよい。
【００４３】
所望の技術的選択に応じて、これらの層は電極上に直接堆積させることもできる。エッジ領域５４，５６での音響波速度がより低い速度プロファイルを有することおよび本質的にフラットなモード形を得るためのエッジ長と速度差を選択することが望ましい。
【００４４】
フィルタの周波数をトリミングすることが必要となることが多い。これは通常、フィルタの頂部上の材料の一部をエッチングまたは追加することによって可能となる。フィルタ構造の頂部に層を追加して所望の速度シフトを得る場合、図１６ａおよび図１６ｂに示すものと同様な構成を用いることが有利であり得る。これにより、装置の中心周波数を無相関化しスプリアスモードの低減することができる。
【００４５】
代替の実施形態では、引き続き図１２、図１６、図１６ａおよび図１６ｂを参照し、エッジ領域５４、５６内の層８４、８６は、チタン層（ストリップまたはフィルムとも呼ぶ）８４ｔおよび８６ｔを含む。ここでは、例として図１２を参照して前述したエッジ領域内の速度（Ｖｅ）が望ましく低下する。後にこの開示で説明するように、チタン層の位置、金属電極の厚みおよび誘電体層の厚みは、好ましい装置性能のために最適化されることになる。
【００４６】
図１７に示すように、本発明の教示による１つのトランスデューサ２６は、図７および図９を参照して前述したようなものであってもよい。ここで、対向するバスバー１６、１８から延在するダミー電極９８を備えることにより、バスバーに隣接するダミー電極領域１００、１０２が形成され、ギャップ領域３８、４０の長さが低減される。端部ギャップが十分に長いので、これらのダミー電極９８の有無は、装置性能に影響しない。
【００４７】
図１８は、本発明の別の実施形態を示す。この場合、トランスデューサ開口部中央領域４６と低速エッジ領域５４、５６間の速度差は、低速領域で高デューティファクタを選択し中央領域に誘電体層（例としては窒化ケイ素層）を追加することによって得られる。これによって、小さなエッジ幅でありながらも、領域間での速度差を上昇させることが可能になる。これは、フォトリソグラフィ分解能によって可能なデューティファクタが制限されている高周波数の場合にも使用できる。しかしながら、このような窒化物層を追加する場合には注意しなければならない。窒化ケイ素トリミングによって、ピストンモードを不安定化し得る非均一な速度シフトが生じ得る。図１２、図１６、図１６ａおよび図１６ｂを参照した前述のチタン層８４ｔ、８６ｔの使用によってこうした懸念が回避できる。
【００４８】
図１９に示すように、ギャップ領域、エッジ領域および中央領域内の電極部は、アポダイズされたトランスデューサ２６ａを形成するように構成されてもよい。さらに、図２０に示すように、中央領域内の電極部は、不等な横方向の長さ寸法を含み、アポダイズされたエッジ領域構造５４ａ、５６ｂを生成するエッジ領域について等しい横方向の長さ寸法を含んでいてもよい。さらに、図２１に示すように、エッジ領域内の電極部の各々の幅寸法は先細りであってもよい。先細り電極部５２ｔは、中央領域内の電極部の幅寸法と同じ第１の幅寸法から、ギャップ領域の電極部の幅寸法に等しい第２の幅寸法へ次第に細くなってもよい。
【００４９】
例として、図１９は、アポダイゼーションとフィンガ要素部分がより広い低速エッジ領域とを有するトランスデューサを示す。ほとんどのモードは低速領域を使用することにより抑制されるが、残りの偽信号を抑制するには非常に小さなアポダイゼーションが役立つであろう。この場合、必要とされるアポダイゼーションは、低速領域またはエッジ領域を使用しない場合よりはるかに小さいので、結合係数は大きいままである。さらに、図２０に示すように、低速エッジ領域の幅はトランスデューサに沿って調整できる。
【００５０】
図２１は、低速エッジ領域での速度が一定でないトランスデューサの例を示す。この場合、デューティファクタは、エッジ領域でのフィンガ要素部分の先細りによってエッジ領域で変化する。エッジ領域での速度が中央領域での速度およびギャップエッジ領域の速度より小さい限り、速度が一定の場合と同様な挙動が得られる。フラットな横モードを得るために、低速エッジ領域幅を調整することができる。同様に、ギャップエッジ領域と共に、中央領域は一定ではない速度を持つことができる。
【００５１】
図２２は、本発明の教示による結合された共振器フィルタ１０４を示す。この場合、２つのトランスデューサ１０６、１０８が使用されている。図２３は、結合された共振器フィルタ１０４について、ピストンモードトランスデューサを備えた場合と備えていない（標準装置）場合に得られる結果を示している。例として、本明細書に説明した本発明の実施形態の場合、リップルと挿入損失が好適に低減していることが非常に明確である。当業者は、本発明の教示の利点を利用して、所望の周波数特性を得るためにトランスデューサをさらに展開できる。例えば、図２４は、３つのトランスデューサを用いた構成を示す。同様に、５つ以上のトランスデューサを使用してもよい。ＣＲＦの複数のセクションをカスケードできること、あるいはＣＲＦのセクションを共振器要素とカスケードできることも示されている。さらに、複数の波長当たり２つの電極のＳＡＷトランスデューサだけしか説明していないが、本発明は例えばＳＰＵＤＴなどの任意のトランスデューサに適用される。
【００５２】
図２５ａ〜図２５ｈは、本発明のピストンモード共振器の場合に得られた結果を示す。ここでは、ギャップ横方向長さが変化し、示した曲線はインピーダンスの位相であり、共振におけるＱおよび反共振におけるＱも示されている。また、共振器の周期は２μｍであって４μｍの波長に対応しており、低速側のモードは、ギャップ長が１λの場合消滅し、クォリティファクタは、ギャップ長が２λの場合に所望のものとなり、より大きなギャップ長でもその状態が維持されている。
【００５３】
代替の実施形態に対して、図１２、図１６、図１６ａおよび図１６ｂを参照して前述したように、エッジ領域５４、５６内の層８４、８６は、本明細書ではフィルムまたはストリップ８４ｔ、８６ｔと呼ぶチタン層を含んでいてもよく、ここでのエッジ領域５４、５６内の速度（Ｖｅ）は好適に低減されている。例として、再度図１６を参照し、チタンストリップ８４ｔ、８６ｔそれぞれの位置、金属電極２２、２４の厚み２２ｔ、２４ｔ、エッジ領域５４、５６内の厚み９２ｔは、装置１０の好適な性能のために最適化されている。
【００５４】
引き続き図１６を参照し、厚みの選択は好適には、電極厚み２２ｔ、２４ｔおよび、所望の結合係数と温度係数が得られるように選択された保護膜層９２厚み９２ｔと；ピストンモード導波装置１０の構築に必要な速度シフトを得るように選択された、エッジ領域内のチタンストリップ８４ｔ、８６ｔの厚み８５ｔ、８７ｔと；層９２、あるいは周波数変化の修正のためのトリミング時に使用するオプションとしての追加層９４のＳｉ３Ｎ４厚み範囲と、に基づいて行われる。
【００５５】
前述のように、トリミングによって種々の実施形態が得られ得るが、本明細書で提示される好適な厚みの確立に使用される実施形態として図１６ｃおよび図１６ｄが参照される。例示したように、また本発明の教示に従って、電極２２、２４を備えるＩＤＴ２６は、本明細書では例えば酸化ケイ素層である第１の誘電体層９２内に埋め込まれている。第２の誘電体層９４は、周波数トリミングのための窒化ケイ素層である。例示したように、窒化ケイ素層９４は、実施形態１６ｃの場合、導波中央領域４６とエッジ領域５４、５６の低速度を被覆している。あるいは、窒化ケイ素トリミング層は、図１６ｄに示したように、ギャップ領域３８、４０を被覆していてもよい。チタンストリップ８４ｔ、８６ｔは、前述のように、エッジ領域５４、５６内だけの酸化ケイ素保護膜層９４内に位置している。
【００５６】
例として、本発明の実施形態で使用される典型的な厚みを以下の表Ｉに示す。
【表１】
【００５７】
本発明のある実施形態では、エッジ領域のみ内および保護膜を形成する誘電体層内にチタンストリップが配置されている。該チタンストリップの垂直の位置はピストンモードでの不安定性を最小化するように選択され、誘電体層の頂面上を含む、電極頂部と保護膜を形成する誘電体層の表面間の誘電材料内に位置する。Ｔｉストリップまたはフィルムを適切な垂直位置に配置することによって、導波すなわち中央領域とエッジ領域の低速度間の速度シフトは、トリミングに使用されるＳｉ３Ｎ４層の厚み変化に対して安定化し得る。
【００５８】
この配置は、Ｔｉストリップまたはフィルム下の誘電体層の小数部分で定量化される。好適な実施形態選択のためのストラテジでは、公称値としては、例えば、Ｔｉ厚み：ｈＴｉ／ｐ≒０．０８±０．００３、Ｓｉ３Ｎ４厚み：０．００５≦ｈＳｉ３Ｎ４／ｐ≦０．０１５、保護膜でのＴｉ位置：電極の頂部から誘電体層（保護膜）９２の表面までの距離の０％〜１００％が含まれていた。
【００５９】
例えば、例として本明細書で説明した構造の場合、構造形状を選択する基準は、例として、Ｙカット１２８°ニオブ酸リチウム基板１２を使用して図１６ｄの実施形態で示したように、好適な速度シフトを得るためのＴｉストリップの厚み選択と、共振器周波数に対して調整するためのＳｉ３Ｎ４トリミング材の厚み変更と、周波数調整による速度シフト変化を最小化するための誘電体保護膜でのＴｉストリップ位置の選択と、であった。
【００６０】
誘電体層内の電極表面から誘電体表面に向かって約８０％上部にチタンストリップを配置することによって、中央領域とエッジ領域間に安定した速度シフトが作られることを示してきた。
【００６１】
図２６ａ〜図２６ｋは、本明細書では例えば、トリミングと周波数調節を行うための中央領域上に使用された窒化ケイ素層の種々の厚みだけに対して、エッジ領域の誘電体層内に配置されたチタンストリップでの速度シフトを示す。Ｓｉ３Ｎ４とＴｉ厚みの関数としての速度シフトのこのような等高線図は、保護膜内の種々の位置におけるＴｉの配置を比較するために使用される。図２７および図２８に示すように、チタンストリップの配置によって速度シフトが安定化され、電極頂部から誘電体層の頂部エッジまでの距離の約８０％におけるチタンストリップの好適な配置が得られる。このようなプロセスによって、フィルタ製造者にとっては、ピストンモード導波のトリミングの影響を最小化し、これによってピストンモードでの不安定性を最小化する好適な実施形態を特定することが可能となる。これらの非均一なシフトによってピストンモードが不安定になる。従って、チタンストリップの誘電体層（保護膜）内での配置すべき位置と、トリミング量と中央領域被覆のために使用される窒化ケイ素量への依存性と、を知ることが好ましい。
【００６２】
さらなる例として、下表ＩＩでは、速度シフトに対する安定性許容範囲と誘電体保護膜内でのチタンストリップの配置とを関連付けている。
【表２】
【００６３】
より一般的には、エッジ領域と中央領域間の速度シフトの周波数トリミングに対する感度は、誘電体層９２とは特性的に異なる層を埋め込むことによって、またその深さを最適化することによって低減できる。今や本発明が教示する利点を得た当業者は、エッジ領域での速度が小さいという結果が得られる限り、Ｔｉ以外の金属も同様に誘電材料として使用できることは理解するであろう。誘電体層９２にこれらの層を埋め込み、その深さを最適化することによって、トリミングに対する感度は低減するであろう。前述のように、最適な深さは、基板材料、基板の方位、トランスデューサを被覆する誘電体層の性質と厚み、および金属電極の性質と厚みに依存するであろう。同様に、速度の上昇をもたらす層は、誘電体層内の最適な位置に埋め込みできる。
【００６４】
上記の説明および関連した図面で提示した教示の利点を有する当業者は、本発明の多くの変更と他の実施形態を想到するであろう。従って、本発明は開示した特定の実施形態に限定されないこと、および変更および実施形態は添付の特許請求の範囲内に包含されるものと意図されることは理解される。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
音響波をサポートする表面を有する圧電基板と；
前記圧電基板の前記表面上に担持されたインターデジタルトランスデューサであって、このトランスデューサの複数の電極のそれぞれは、第１のバスバーと第２のバスバーの内の少なくとも１つに電気的に接続された第１の端部と、前記対向するバスバーから離れたエッジを有する対向する第２の端部と、を有して、前記トランスデューサに沿って長手方向に延在するギャップ領域を形成する、前記各電極のエッジと前記対向するバスバー間のギャップを形成し、前記各電極は、前記バスバーに近接し概ね前記ギャップ領域内に含まれる横方向に延在する第１の部分と、前記エッジに近接し、前記トランスデューサに沿って長手方向に延在するエッジ領域を定義する横方向に延在する第２の部分と、トランスデューサ中央領域を定義する、前記第１の部分と前記第２の部分間の電極の横方向に延在する第３の部分と、トランスデューサを埋め込むためにトランスデューサを被覆する第の誘電体層と、によってさらに定義されるトランスデューサと；
少なくとも前記中央領域とエッジ領域内の前記複数の電極を被覆し、前記中央領域内の前記音響波の周波数変更に十分なものである第２の誘電体層と；
前記中央領域と前記エッジ領域の内の少なくとも１つ内の前記音響波の速度変更に十分な誘電体層であって、前記中央領域と２つのエッジ領域の１つだけ内に延在する第３の層と、を備え、前記エッジ領域での速度は前記中央領域での速度より小さいことを特徴とする音響波装置。
【請求項２】
前記第３の層は、誘電体層または金属層の内の少なくとも１つを含むことを特徴とする請求項１に記載の装置。
【請求項３】
前記金属層はチタンストリップを含むことを特徴とする請求項２に記載の装置。
【請求項４】
前記圧電基板はニオブ酸リチウムを含むことを特徴とする請求項１に記載の装置。
【請求項５】
前記電極は、密度がアルミニウムより高い金属から形成されることを特徴とする請求項１に記載の装置。
【請求項６】
前記第１の誘電体層は、その感温性を低減するために、前記トランスデューサを十分に被覆する保護膜を形成する酸化ケイ素材を含むことを特徴とする請求項１に記載の装置。
【請求項７】
前記第２の誘電体層は窒化ケイ素を含むことを特徴とする請求項１に記載の装置。
【請求項８】
前記第３の層は前記第１の誘電体層内に配置されることを特徴とする請求項１に記載の装置。
【請求項９】
前記第３の層は、前記電極の頂面より前記第１の誘電体層の頂面により近接して配置されることを特徴とする請求項８に記載の装置。
【請求項１０】
前記ギャップの横方向の長さ寸法は、一音響波長と三音響波長超の内の少なくとも１つであることを特徴とする請求項１に記載の装置。
【請求項１１】
前記電極はｈ／ｐ厚みが概ね０．１０〜０．２０の銅を含み、前記第１の誘電体層は厚みが約０．５ｈ／ｐの酸化ケイ素材を含み、前記第３の層はｈ／ｐ厚みが概ね０．０６〜０．１０のチタンストリップを含み、前記第２の誘電体層はｈ／ｐ厚みが概ね０．００５〜０．０１５の窒化ケイ素材を含み、前記チタンストリップは前記第１の誘電体層内に存在することを特徴とする請求項１に記載の装置。
【請求項１２】
前記基板は、カットアングルがＹ＋１２０°〜Ｙ＋１４０°のニオブ酸リチウムを含むことを特徴とする請求項１１に記載の装置。
【請求項１３】
圧電基板と、
前記圧電基板の表面上に前記トランスデューサを形成する複数の電極であって、前記複数の電極のそれぞれが、前記トランスデューサを通る長手方向に音響波を誘導するための横方向に延在する中央領域と横方向に対向するエッジ領域とを含む電極と、
前記インターデジタルトランスデューサを被覆する第１の誘電体層と、
少なくとも前記中央領域とエッジ領域内の前記第１の誘電体層を被覆し、前記中央領域内の前記音響波の周波数変更に十分なものである第２の誘電体層と、
前記対向するエッジ領域のそれぞれ内にのみ延在し、前記エッジ領域内の前記音響波の速度の低減に十分なものである金属層と、を備え、前記エッジ領域での速度はトランスデューサ中央領域内の波速度より小さいことを特徴とする音響波装置。
【請求項１４】
前記第１の誘電体層は、その感温性を低減するために、前記トランスデューサを十分に被覆する保護膜を形成する酸化ケイ素材を含むことを特徴とする請求項１３に記載の装置。
【請求項１５】
前記第３の層は前記第１の誘電体層内に配置されることを特徴とする請求項１４に記載の装置。
【請求項１６】
前記第２の誘電体層は窒化ケイ素を含むことを特徴とする請求項１３に記載の装置。
【請求項１７】
前記金属層は前記第１の誘電体層内に配置されることを特徴とする請求項１３に記載の装置。
【請求項１８】
前記金属層は、前記電極の頂面より前記第１の誘電体層の頂面により近接して配置されることを特徴とする請求項１７に記載の装置。
【請求項１９】
前記圧電基板はニオブ酸リチウムを含み、前記電極はｈ／ｐ厚みが概ね０．１０〜０．２０の銅を実質的に含み、前記第１の誘電体層は厚みが約０．５ｈ／ｐの酸化ケイ素材を含み、前記金属層はｈ／ｐ厚みが概ね０．０６〜０．１０のチタンストリップを含み、前記第２の誘電体層はｈ／ｐ厚みが概ね０．００５〜０．０１５の窒化ケイ素材を含み、前記チタンストリップは前記第１の誘電体層内に存在することを特徴とする請求項１３に記載の装置。
【請求項２０】
前記基板は、カットアングルがＹ＋１２０°〜Ｙ＋１４０°のニオブ酸リチウムを含むことを特徴とする請求項１９に記載の装置。
【請求項２１】
複数の電極を圧電基板の表面上のインターデジタルトランスデューサに形成するステップであって、前記複数の電極のそれぞれが、前記インターデジタルトランスデューサを通る長手方向に音響波を誘導するための横方向に延在する中央領域と横方向に対向するエッジ領域とを含むステップと、
前記インターデジタルトランスデューサを第１の誘電体層で被覆して保護膜を形成するステップと、
前記対向するエッジ領域のそれぞれ内だけに、前記エッジ領域内の前記音響波速度の低減に十分なものである第３の層を配置するステップであって、前記エッジ領域での速度は前記トランスデューサ中央領域内での波速度より小さいステップと、
前記第１の誘電体層を、前記中央領域内の前記音響波の周波数変更に十分なものである第２の誘電体層で被覆するステップと、を備えることを特徴とする、ピストンモード導波として機能する表面音響波装置の製造方法。
【請求項２２】
酸化ケイ素材から前記第１の誘電体層を形成するステップと、
前記第３の層を金属ストリップとして形成するステップと、
ピストンモード導波を得るに十分な速度シフトを得るための前記金属ストリップの厚みを選択するステップと、
前記金属ストリップを前記保護膜内に配置するステップと、
前記電極の頂面と前記第１の誘電体層の頂面間の前記金属ストリップの垂直位置を調節してピストンモードでの不安定性を最小化するステップと、をさらに備えることを特徴とする請求項２１に記載の方法。
【請求項２３】
前記金属ストリップはチタンを含むことを特徴とする請求項２２に記載の方法。
【請求項２４】
前記第２の誘電体を窒化ケイ素材から形成するステップと、
前記導波の望ましいピストンモード機能を得るに十分な共振器周波数と周波数トリミング範囲とを変更するために、前記第２の誘電体の厚みを選択するステップと、をさらに備えることを特徴とする請求項２２に記載の方法。
【請求項２５】
前記金属ストリップの配置は、前記電極の頂面より前記第１の誘電体層の頂面により近接して前記金属ストリップを配置するステップを含むことを特徴とする請求項２４に記載の方法。
【請求項２６】
前記圧電基板をニオブ酸リチウムから形成するステップと、
ｈ／ｐ厚みが概ね０．１０〜０．２０の銅材から前記電極を形成するステップと、
厚みが約０．５ｈ／ｐの酸化ケイ素材から前記第１の誘電体層をっ形成するステップと、
前記第３の層をｈ／ｐ厚みが概ね０．０６〜０．１０のチタンストリップとして形成するステップと、
ｈ／ｐ厚みが概ね０．００５〜０．０１５の窒化ケイ素材から前記第２の誘電体層を形成するステップと、をさらに備えることを特徴とする請求項２１に記載の方法。
【請求項１】
音響波をサポートする表面を有する圧電基板と；
前記圧電基板の前記表面上に担持されたインターデジタルトランスデューサであって、このトランスデューサの複数の電極のそれぞれは、第１のバスバーと第２のバスバーの内の少なくとも１つに電気的に接続された第１の端部と、前記対向するバスバーから離れたエッジを有する対向する第２の端部と、を有して、前記トランスデューサに沿って長手方向に延在するギャップ領域を形成する、前記各電極のエッジと前記対向するバスバー間のギャップを形成し、前記各電極は、前記バスバーに近接し概ね前記ギャップ領域内に含まれる横方向に延在する第１の部分と、前記エッジに近接し、前記トランスデューサに沿って長手方向に延在するエッジ領域を定義する横方向に延在する第２の部分と、トランスデューサ中央領域を定義する、前記第１の部分と前記第２の部分間の電極の横方向に延在する第３の部分と、トランスデューサを埋め込むためにトランスデューサを被覆する第の誘電体層と、によってさらに定義されるトランスデューサと；
少なくとも前記中央領域とエッジ領域内の前記複数の電極を被覆し、前記中央領域内の前記音響波の周波数変更に十分なものである第２の誘電体層と；
前記中央領域と前記エッジ領域の内の少なくとも１つ内の前記音響波の速度変更に十分な誘電体層であって、前記中央領域と２つのエッジ領域の１つだけ内に延在する第３の層と、を備え、前記エッジ領域での速度は前記中央領域での速度より小さいことを特徴とする音響波装置。
【請求項２】
前記第３の層は、誘電体層または金属層の内の少なくとも１つを含むことを特徴とする請求項１に記載の装置。
【請求項３】
前記金属層はチタンストリップを含むことを特徴とする請求項２に記載の装置。
【請求項４】
前記圧電基板はニオブ酸リチウムを含むことを特徴とする請求項１に記載の装置。
【請求項５】
前記電極は、密度がアルミニウムより高い金属から形成されることを特徴とする請求項１に記載の装置。
【請求項６】
前記第１の誘電体層は、その感温性を低減するために、前記トランスデューサを十分に被覆する保護膜を形成する酸化ケイ素材を含むことを特徴とする請求項１に記載の装置。
【請求項７】
前記第２の誘電体層は窒化ケイ素を含むことを特徴とする請求項１に記載の装置。
【請求項８】
前記第３の層は前記第１の誘電体層内に配置されることを特徴とする請求項１に記載の装置。
【請求項９】
前記第３の層は、前記電極の頂面より前記第１の誘電体層の頂面により近接して配置されることを特徴とする請求項８に記載の装置。
【請求項１０】
前記ギャップの横方向の長さ寸法は、一音響波長と三音響波長超の内の少なくとも１つであることを特徴とする請求項１に記載の装置。
【請求項１１】
前記電極はｈ／ｐ厚みが概ね０．１０〜０．２０の銅を含み、前記第１の誘電体層は厚みが約０．５ｈ／ｐの酸化ケイ素材を含み、前記第３の層はｈ／ｐ厚みが概ね０．０６〜０．１０のチタンストリップを含み、前記第２の誘電体層はｈ／ｐ厚みが概ね０．００５〜０．０１５の窒化ケイ素材を含み、前記チタンストリップは前記第１の誘電体層内に存在することを特徴とする請求項１に記載の装置。
【請求項１２】
前記基板は、カットアングルがＹ＋１２０°〜Ｙ＋１４０°のニオブ酸リチウムを含むことを特徴とする請求項１１に記載の装置。
【請求項１３】
圧電基板と、
前記圧電基板の表面上に前記トランスデューサを形成する複数の電極であって、前記複数の電極のそれぞれが、前記トランスデューサを通る長手方向に音響波を誘導するための横方向に延在する中央領域と横方向に対向するエッジ領域とを含む電極と、
前記インターデジタルトランスデューサを被覆する第１の誘電体層と、
少なくとも前記中央領域とエッジ領域内の前記第１の誘電体層を被覆し、前記中央領域内の前記音響波の周波数変更に十分なものである第２の誘電体層と、
前記対向するエッジ領域のそれぞれ内にのみ延在し、前記エッジ領域内の前記音響波の速度の低減に十分なものである金属層と、を備え、前記エッジ領域での速度はトランスデューサ中央領域内の波速度より小さいことを特徴とする音響波装置。
【請求項１４】
前記第１の誘電体層は、その感温性を低減するために、前記トランスデューサを十分に被覆する保護膜を形成する酸化ケイ素材を含むことを特徴とする請求項１３に記載の装置。
【請求項１５】
前記第３の層は前記第１の誘電体層内に配置されることを特徴とする請求項１４に記載の装置。
【請求項１６】
前記第２の誘電体層は窒化ケイ素を含むことを特徴とする請求項１３に記載の装置。
【請求項１７】
前記金属層は前記第１の誘電体層内に配置されることを特徴とする請求項１３に記載の装置。
【請求項１８】
前記金属層は、前記電極の頂面より前記第１の誘電体層の頂面により近接して配置されることを特徴とする請求項１７に記載の装置。
【請求項１９】
前記圧電基板はニオブ酸リチウムを含み、前記電極はｈ／ｐ厚みが概ね０．１０〜０．２０の銅を実質的に含み、前記第１の誘電体層は厚みが約０．５ｈ／ｐの酸化ケイ素材を含み、前記金属層はｈ／ｐ厚みが概ね０．０６〜０．１０のチタンストリップを含み、前記第２の誘電体層はｈ／ｐ厚みが概ね０．００５〜０．０１５の窒化ケイ素材を含み、前記チタンストリップは前記第１の誘電体層内に存在することを特徴とする請求項１３に記載の装置。
【請求項２０】
前記基板は、カットアングルがＹ＋１２０°〜Ｙ＋１４０°のニオブ酸リチウムを含むことを特徴とする請求項１９に記載の装置。
【請求項２１】
複数の電極を圧電基板の表面上のインターデジタルトランスデューサに形成するステップであって、前記複数の電極のそれぞれが、前記インターデジタルトランスデューサを通る長手方向に音響波を誘導するための横方向に延在する中央領域と横方向に対向するエッジ領域とを含むステップと、
前記インターデジタルトランスデューサを第１の誘電体層で被覆して保護膜を形成するステップと、
前記対向するエッジ領域のそれぞれ内だけに、前記エッジ領域内の前記音響波速度の低減に十分なものである第３の層を配置するステップであって、前記エッジ領域での速度は前記トランスデューサ中央領域内での波速度より小さいステップと、
前記第１の誘電体層を、前記中央領域内の前記音響波の周波数変更に十分なものである第２の誘電体層で被覆するステップと、を備えることを特徴とする、ピストンモード導波として機能する表面音響波装置の製造方法。
【請求項２２】
酸化ケイ素材から前記第１の誘電体層を形成するステップと、
前記第３の層を金属ストリップとして形成するステップと、
ピストンモード導波を得るに十分な速度シフトを得るための前記金属ストリップの厚みを選択するステップと、
前記金属ストリップを前記保護膜内に配置するステップと、
前記電極の頂面と前記第１の誘電体層の頂面間の前記金属ストリップの垂直位置を調節してピストンモードでの不安定性を最小化するステップと、をさらに備えることを特徴とする請求項２１に記載の方法。
【請求項２３】
前記金属ストリップはチタンを含むことを特徴とする請求項２２に記載の方法。
【請求項２４】
前記第２の誘電体を窒化ケイ素材から形成するステップと、
前記導波の望ましいピストンモード機能を得るに十分な共振器周波数と周波数トリミング範囲とを変更するために、前記第２の誘電体の厚みを選択するステップと、をさらに備えることを特徴とする請求項２２に記載の方法。
【請求項２５】
前記金属ストリップの配置は、前記電極の頂面より前記第１の誘電体層の頂面により近接して前記金属ストリップを配置するステップを含むことを特徴とする請求項２４に記載の方法。
【請求項２６】
前記圧電基板をニオブ酸リチウムから形成するステップと、
ｈ／ｐ厚みが概ね０．１０〜０．２０の銅材から前記電極を形成するステップと、
厚みが約０．５ｈ／ｐの酸化ケイ素材から前記第１の誘電体層をっ形成するステップと、
前記第３の層をｈ／ｐ厚みが概ね０．０６〜０．１０のチタンストリップとして形成するステップと、
ｈ／ｐ厚みが概ね０．００５〜０．０１５の窒化ケイ素材から前記第２の誘電体層を形成するステップと、をさらに備えることを特徴とする請求項２１に記載の方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図６ａ．１】
【図６ａ．２】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１１ａ．１】
【図１１ａ．２】
【図１１ａ．３】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１６ａ】
【図１６ｂ】
【図１６ｃ】
【図１６ｄ】
【図１７】
【図１８】
【図１９】
【図２０】
【図２１】
【図２２】
【図２３】
【図２４】
【図２５ａ】
【図２５ｂ】
【図２５ｃ】
【図２５ｄ】
【図２５ｅ】
【図２５ｆ】
【図２５ｇ】
【図２５ｈ】
【図２６ａ】
【図２６ｂ】
【図２６ｃ】
【図２６ｄ】
【図２６ｅ】
【図２６ｆ】
【図２６ｇ】
【図２６ｈ】
【図２６ｉ】
【図２６ｊ】
【図２６ｋ】
【図２７】
【図２８】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図６ａ．１】
【図６ａ．２】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１１ａ．１】
【図１１ａ．２】
【図１１ａ．３】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１６ａ】
【図１６ｂ】
【図１６ｃ】
【図１６ｄ】
【図１７】
【図１８】
【図１９】
【図２０】
【図２１】
【図２２】
【図２３】
【図２４】
【図２５ａ】
【図２５ｂ】
【図２５ｃ】
【図２５ｄ】
【図２５ｅ】
【図２５ｆ】
【図２５ｇ】
【図２５ｈ】
【図２６ａ】
【図２６ｂ】
【図２６ｃ】
【図２６ｄ】
【図２６ｅ】
【図２６ｆ】
【図２６ｇ】
【図２６ｈ】
【図２６ｉ】
【図２６ｊ】
【図２６ｋ】
【図２７】
【図２８】
【公開番号】特開２０１２−１８６８０８（Ｐ２０１２−１８６８０８Ａ）
【公開日】平成２４年９月２７日（２０１２．９．２７）
【国際特許分類】
【外国語出願】
【出願番号】特願２０１２−４９０２０（Ｐ２０１２−４９０２０）
【出願日】平成２４年３月６日（２０１２．３．６）
【出願人】（５９９０３４５９４）トライクイント・セミコンダクター・インコーポレイテッド (17)
【氏名又は名称原語表記】ＴｒｉＱｕｉｎｔ Ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ，Ｉｎｃ．
【住所又は居所原語表記】２３００ ＮＥ Ｂｒｏｏｋｗｏｏｄ Ｐａｒｋｗａｙ，Ｈｉｌｌｓｂｏｒｏ，Ｏｒｅｇｏｎ ９４１２４，Ｕ．Ｓ．Ａ．
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年９月２７日（２０１２．９．２７）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１２−４９０２０（Ｐ２０１２−４９０２０）
【出願日】平成２４年３月６日（２０１２．３．６）
【出願人】（５９９０３４５９４）トライクイント・セミコンダクター・インコーポレイテッド (17)
【氏名又は名称原語表記】ＴｒｉＱｕｉｎｔ Ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ，Ｉｎｃ．
【住所又は居所原語表記】２３００ ＮＥ Ｂｒｏｏｋｗｏｏｄ Ｐａｒｋｗａｙ，Ｈｉｌｌｓｂｏｒｏ，Ｏｒｅｇｏｎ ９４１２４，Ｕ．Ｓ．Ａ．
【Ｆターム（参考）】
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