懸架型デバイスおよびその製造方法
【課題】デバイス構造が、犠牲材料に対してエッチング選択性の低い材料を組み込むことができる薄膜バルク音響共振器及びその製造方法を提供する。
【解決手段】広く浅い第１の部分および狭く深い第２の部分を有する空洞を画定している基板を設ける。空洞の第１の部分は、基板の前面から基板内へ延びており、犠牲材料で充填されている。第２の部分は、第１の部分から基板内へより深く延びている。デバイス構造を、犠牲材料上に製造する。リリースエッチャントを、基板の背面から空洞の第２の部分を介して導入し、デバイス構造の下に位置する犠牲材料を空洞の第１の部分から除去する。基板の背面から空洞の第２の部分を介してリリースエッチャントを導入することによって、デバイス構造の下に位置する犠牲材料を空洞の第１の部分から除去することで、デバイス構造がリリースエッチャントに曝されることなくリリースエッチングを行うことができる。
【解決手段】広く浅い第１の部分および狭く深い第２の部分を有する空洞を画定している基板を設ける。空洞の第１の部分は、基板の前面から基板内へ延びており、犠牲材料で充填されている。第２の部分は、第１の部分から基板内へより深く延びている。デバイス構造を、犠牲材料上に製造する。リリースエッチャントを、基板の背面から空洞の第２の部分を介して導入し、デバイス構造の下に位置する犠牲材料を空洞の第１の部分から除去する。基板の背面から空洞の第２の部分を介してリリースエッチャントを導入することによって、デバイス構造の下に位置する犠牲材料を空洞の第１の部分から除去することで、デバイス構造がリリースエッチャントに曝されることなくリリースエッチングを行うことができる。
【発明の詳細な説明】
【背景技術】
【０００１】
１つ以上の薄膜バルク音響共振器（film bulk acoustic resonator、ＦＢＡＲ）を組み込んでいるＦＢＡＲデバイスは、かつてないほど多様性が拡大している電子製品、特に無線製品の一部をなしている。例えば、最近の携帯電話は、各帯域通過フィルタがラダー型回路を含んでいるデュープレクサを組み込んでおり、そのラダー型回路の各素子がＦＢＡＲである。ＦＢＡＲを組み込んでいるデュープレクサは、本開示の譲受人に譲渡された、Duplexer Incorporating Thin-film Bulk Acoustic Resonators (FBARs)と題したBradleyらによる米国特許第６，２６２，６３７号明細書に記載されており、その内容は参照により本願に組み込まれる。このようなデュープレクサは、送信帯域通過フィルタおよび受信帯域通過フィルタからなっている。送信帯域通過フィルタは、送信機の出力とアンテナとの間に接続されている。受信通過帯域フィルタは、アンテナと受信機の入力との間に９０°の位相シフタと直列に接続されている。送信帯域通過フィルタおよび受信帯域通過フィルタの通過帯域の中心周波数は、互いにずれている。ＦＢＡＲをベースとしたラダー型フィルタは、別の用途で使用することもできる。
【０００２】
ＦＢＡＲは、対向する平面電極およびこれらの電極間に設けられている圧電素子からなる。ＦＢＡＲは、基板で画定された空洞上に懸架されており、これにより、ＦＢＡＲが、電極間に与えられる電気信号に応答して機械的に共振することができる。
【０００３】
本開示の譲受人に譲渡された、Larson IIIらによる米国特許出願第１０／６９９，２８９号明細書は、減結合された積層型バルク音響共振器（ＤＳＢＡＲ）を組み込んでいる帯域通過フィルタを開示しており、その内容は参照により本発明に組み込まれる。ＤＳＢＡＲは、下部ＦＢＡＲ、下部ＦＢＡＲ上に積層された上部ＦＢＡＲ、およびＦＢＡＲ間の音響減結合器からなっている。各ＦＢＡＲは上述のように構成されている。電気的な入力信号が、ＦＢＡＲの一方の電極間に与えられ、もう一方のＦＢＡＲは、帯域通過濾過された電気的な出力信号を、その電極間で提供する。
【０００４】
本開示の譲渡人に譲渡された、Larson IIIらによる米国特許出願第１０／６９９，４８１号明細書は、２つの減結合された積層型バルク音響共振器（ＤＳＢＡＲ）からなるフィルム音響結合変換器（ＦＡＣＴ）を開示しており、その内容は参照により本発明に組み込まれる。第１の電気回路は、ＤＳＢＡＲの下部ＦＢＡＲを直列もしくは並列に相互接続する。第２の電気回路は、ＤＳＢＡＲの上部ＦＢＡＲを直列もしくは並列に相互接続する。これらの電気回路の構成に応じて、１：１または１：４のインピーダンス変換比を有する平衡または非平衡のＦＡＣＴの態様を得ることができる。このようなＦＡＣＴにより、第１の電気回路と第２の電気回路との間でガルバニック絶縁が得られる。
【０００５】
ＦＢＡＲ、ならびに１つ以上のＦＢＡＲを組み込んでいるデバイス、例えばラダー型フィルタ、ＤＳＢＡＲ、ＦＡＣＴおよび帯域通過フィルタを、本開示では概括的に「ＦＢＡＲデバイス」と呼ぶ。
【０００６】
大抵のＦＢＡＲデバイスは、中心周波数によって特徴付けられる帯域通過特性を有する周波数応答を有する。デバイスを構成するＦＢＡＲは、共振周波数によって特徴付けられる周波数応答を有する。圧電素子の材料が窒化アルミニウム（ＡｌＮ）でありかつ電極の材料がモリブデン（Ｍｏ）である現行のＦＢＡＲデバイスの実際の態様では、各ＦＢＡＲの周波数応答は、約−２０ｐｐｍ／℃〜約−３５ｐｐｍ／℃の範囲の温度係数を有している。共振周波数の温度係数のために、ＦＢＡＲを組み込んでいるＦＢＡＲデバイスがその通過帯域の仕様に見合うことのできる温度範囲が減少する。さらに、ＦＢＡＲデバイスが全動作温度範囲にわたり通過帯域の仕様に確実に合わせられるように、ＦＢＡＲデバイスが試験される通過帯域の限界は、通過帯域の仕様内に入っていなくてはならないので、共振周波数の温度係数のために製造歩留まりが低下する。
【０００７】
本開示の譲受人に譲渡されたLarson IIIらによる米国特許出願第１０／９７７，３９８号明細書は、ＦＢＡＲデバイスの通過帯域の温度係数を効果的に低下させる温度補償素子を組み込んでいるＦＢＡＲデバイスを開示しており、その内容は参照により本発明に組み込まれる。しかし、前記出願に開示の温度補償素子は、ＦＢＡＲデバイスを製造するために典型的に用いられる半導体製造ベースのプロセスで通常は使用されない材料からなっている。温度補償素子を形成する独特のプロセスを使用する必要があるので、経済的に不利である。
【０００８】
Lakinらによる、Temperature Compensated Bulk Acoustic Thin Film Resonator, 2000 IEE ULTRASONIC SYMPOSIUM, 855〜858には、二酸化シリコン（ＳｉＯ２）が２０℃〜８０℃の温度範囲の正の温度係数を有していることを開示している。ＳｉＯ２の温度係数は正であり、ＦＢＡＲで一般的に使用されている材料である窒化アルミニウムおよびモリブデンの温度係数とは符号が逆である。ＳｉＯ２の温度補償素子により、ＦＢＡＲの共振周波数の温度係数は、温度補償を行わないＦＢＡＲの約半分に低下する。温度補償素子の材料としてＳｉＯ２を使用することは、このＳｉＯ２の堆積およびパターン形成が、確立された標準的な半導体製造プロセスであるというさらなる理由からも、魅力的である。
【０００９】
Larkinらは、ＳＭＲ型共振器（固体装着型共振器、solidly-mounted resonator）におけるＳｉＯ２の使用を開示している。しかし、基板に画定された浅い空洞上に懸架されている１つまたは複数のＦＢＡＲを含む懸架されたＦＢＡＲスタック懸架型ＦＢＡＲデバイスは、通常、ＳＭＲ型共振器より良好な性能を有している。懸架型ＦＢＡＲスタックは、通常、空洞を充填する犠牲材料、典型的にはリンシリケートガラス（ＰＳＧ）の支持層の表面上に製造する。ＦＢＡＲスタックの製造後、リリースエッチングを行い、ＦＢＡＲスタックの下から犠牲材料を除去する。これにより、空洞上に懸架されているＦＢＡＲスタックが残される。リリースエッチングでは、通常、希フッ化水素酸（ＨＦ）が使用される。しかし、ＨＦは、さらにＳｉＯ２を激しく攻撃する。したがって、ＳｉＯ２の層からなる温度補償素子は、ＦＢＡＲの製造後に行われるリリースエッチングのエッチャントには不適合である。したがって、必要であるのは、懸架型ＦＢＡＲデバイスを製造する手法であって、そのデバイスに含まれるＦＢＡＲスタックが、ＦＢＡＲスタックの製造後に行われるリリースエッチングのエッチャントに不適合な、ＳｉＯ２のような材料を含む、手法である。
【００１０】
懸架型デバイス構造が浅い空洞上に懸架されている懸架型デバイスの別の多くの種類は、支持層上に製造され、その支持層は、デバイス構造が製造された後に行われるリリースエッチングにおいてデバイス構造の下から除去される。デバイス構造を製造した後にリリースエッチングを行うので、デバイス構造において使用可能な材料は、リリースエッチャントに適合するものに限られる。この制限により、問題が生じうる。したがって、さらに必要なのは、デバイス構造が、リリースエッチャントに不適合な材料を含む懸架型デバイスを製造する手法である。
【発明の開示】
【００１１】
第１の見解では、本発明は、基板と、この基板内に画定されかつ基板の前面から基板内へ延びる空洞とを有する薄膜バルク音響共振器（ＦＢＡＲ）デバイスを提供する。ＦＢＡＲデバイスは、空洞上に懸架されているＦＢＡＲスタックと、基板内に画定されかつ基板の背面から空洞へと基板を通過して延びる穴とをさらに有している。
【００１２】
第２の見解では、本発明は、基板と、この基板内に画定されている空洞と、この空洞上に懸架されているデバイス構造とを有するデバイスを提供する。空洞は、広く浅い第１の部分と、狭く深い第２の部分とを有している。第１の部分は、基板の前面から基板内へと延びている。第２の部分は、基板の背面から第１の部分へと基板を通過して延びている。
【００１３】
第３の見解では、本発明は、懸架型デバイスを製造する方法を提供する。この方法では、広く浅い第１の部分および狭く深い第２の部分を有する空洞を画定している基板を設ける。空洞の第１の部分は、基板の前面から基板内へと延び、犠牲材料で充填されている。第２の部分は、第１の部分から基板内へとより深く延びている。デバイス構造を、犠牲材料上に製造する。リリースエッチャントを、基板の背面から空洞の第２の部分を介して導入し、デバイス構造の下に位置する犠牲材料を空洞の第１の部分から除去する。
【００１４】
基板の背面から、空洞の第２の部分を介してリリースエッチャントを導入することによって、デバイス構造の下に位置する犠牲材料を空洞の第１の部分から除去することで、デバイス構造がリリースエッチャントに曝されることなくリリースエッチングを行うことができる。これにより、デバイス構造に、リリースエッチャントに不適合な材料を組み込むことができる。例えば、これにより、犠牲材料がＰＳＧであり、懸架型ＦＢＡＲスタックが、二酸化シリコンの温度補償素子を組み込んでいる懸架型ＦＢＡＲデバイスを形成することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
以下に、本発明の態様を、懸架型デバイスの例として懸架型ＦＢＡＲの態様を参照して説明する。本発明による懸架型デバイスの別の例は、空洞上に懸架されたＦＢＡＲスタックとは異なるデバイス構造を有している。
【００１６】
懸架型ＦＢＡＲデバイスは、懸架されたＦＢＡＲスタックを有している。本開示で使用する限り、ＦＢＡＲスタックという言葉は、様々な材料の層のスタックを意味しており、このスタックにおいては、１つ以上の薄膜バルク音響共振器（ＦＢＡＲ）が画定されている。ＦＢＡＲスタック内に１つ以上のＦＢＡＲが画定されている態様では、ＦＢＡＲは、ＦＢＡＲスタックに同じ高さに配置されていてもよいし、ＦＢＡＲ内に異なる高さに配置されていてもよい。例えば、ＦＢＡＲラダー型フィルタでは、ＦＢＡＲは、通常、ＦＢＡＲスタック内で同じ高さにあり、これは、図３Ａ〜３Ｃを参照して以下に説明する。減結合された積層型バルク音響共振器（ＤＳＢＡＲ）では、ＦＢＡＲは、ＦＢＡＲスタック内で同じ高さにあり、これは、図４Ａおよび４Ｂを参照して以下に説明する。薄層音響結合変換器（ＦＡＣＴ）では、ＦＢＡＲのいくつかが、ＦＢＡＲスタック内で同じ高さにあり、ＦＢＡＲのいくつかが、ＦＢＡＲスタック内で異なる高さにあり、これは図５Ａ〜５Ｃを参照して以下に説明する。
【００１７】
ＦＢＡＲの共振周波数は、ＦＢＡＲにおいて音の伝搬速度に正比例し、ＦＢＡＲを構成する層の厚みに反比例して依存する。現在、ＦＢＡＲの材料となっている大抵の材料における伝搬速度は、原子間力が温度上昇により減少するため、負の温度係数を示す。この原子間力の低下は、材料の弾性係数の低下をもたらし、また、伝搬速度の低下を伴う。温度の上昇によって、伝搬速度は減少し、また、層の厚みは増加する。これらの２つの影響によって、ＦＢＡＲの共振周波数が減少する傾向があり、これにより、上記の負の温度係数がもたらされる。例えば、現在ＦＢＡＲの材料となっている窒化アルミニウム（ＡｌＮ）およびモリブデン（Ｍｏ）の温度係数は、それぞれ約−２５ｐｐｍ／℃〜−６０ｐｐｍ／℃である。
【００１８】
ＦＢＡＲの共振周波数の温度係数と、ＦＢＡＲの電極および圧電素子の温度係数との関係は、電極および圧電素子の厚みによって決定される。ＦＢＡＲベースのデュープレクサは、受信ラダー型フィルタであり、この受信ラダー型フィルタでは、ＦＢＡＲは、通常、比較的薄い電極および比較的厚い圧電素子を有している。このようなＦＢＡＲの共振周波数は、ＡｌＮと同様の温度係数、つまり約−２５ｐｐｍ／℃を有している。ＦＢＡＲベースのデュープレクサの送信ラダー型フィルタは、通常、比較的厚い電極および比較的薄い圧電素子を備えているＦＢＡＲを有している。電極のモリブデンの温度係数は、受信ラダー型フィルタよりもＦＢＡＲの共振周波数の温度係数への大きく寄与する。したがって、送信ラダー型フィルタにおけるＦＢＡＲの共振周波数は、約−３５ｐｐｍ／℃〜約−４０ｐｐｍ／℃の範囲の温度係数を有している。
【００１９】
本発明によれば、懸架型ＦＢＡＲスタックは、基板で画定された空洞上に懸架されており、さらに、リリースエッチャントに不適合なエッチング不適合材料を組み込んでおり、リリースエッチャントは、ＦＢＡＲの製造後、犠牲材料を、ＦＢＡＲスタックの下から取り除くために使用される。いくつかの態様では、エッチング不適合材料の層が温度補償素子を構成しており、この温度補償素子によって、ＦＢＡＲスタックで画定されたＦＢＡＲの共振周波数の温度係数が低減される。温度補償素子は、ＦＢＡＲスタックの一部である圧電素子の符号とは逆の温度係数を有している。すなわち、温度補償素子は、圧電素子が負の温度係数を有している上記の例では、正の温度係数を有している。温度補償素子によって、各ＦＢＡＲの実効温度係数ＴＣｅｆｆは、第１の近似式
TCeff={(TCE*tE)+(TCp*tp)+(TCC+tC)}/(tE+tp+tC) （１）
［式中、ＴＣＥは、電極材料の温度係数であり、ＴＣＰは、圧電剤素子の材料の温度係数であり、ＴＣＣは、温度補償素子の温度係数であり、ｔＥは、電極の全厚みであり、ｔｐは、圧電素子の全厚みであり、ｔＣは、温度補償素子の全厚みである］で表される。厚みは、ＦＢＡＲデバイスの動作中、各素子を介して音が伝搬する方向で測定する。等式（１）は、伝搬の縦モードおよび剪断モードの両方に適用できる。等式（１）は、電極、圧電素子および温度補償素子の音響インピーダンスの、温度補償素子の温度補償効果への二次効果を無視する。
【００２０】
上述したように、ＦＢＡＲスタック内に設けられているもしくはＦＢＡＲスタックに隣接する二酸化シリコン（ＳｉＯ２）の層は、効果的な温度補償素子である。しかし、ＳｉＯ２の、一般的に使用されかつよく知られている犠牲材料であるＰＳＧに対するエッチング選択性は低い。
【００２１】
本発明による方法により、ＦＢＡＲスタックがＳｉＯ２温度補償素子を組み込んでいてかつＰＳＧ犠牲材料上に製造されている、懸架型ＦＢＡＲデバイスが形成される。リリースエッチングは、ＦＢＡＲスタックを製造した後、希ＨＦを使用して行われる。本発明の別の態様による方法により、犠牲材料上にデバイス構造が形成される。リリースエッチングは、デバイス構造を製造した後、デバイス構造の１つ以上の材料と不適合なリリースエッチャントを使用して行われる。
【００２２】
このような態様は、数千の温度補償懸架型ＦＢＡＲデバイスを同時に製造するために用いられるウェハ規模の製造プロセスに適用される。このようなウェハ規模の製造によって、温度補償懸架型ＦＢＡＲデバイスは、安価に製造されるようになる。分かりやすくするため、単一の温度補償ＦＢＡＲがＦＢＡＲスタック内で画定されている懸架型温度補償ＦＢＡＲデバイスの態様を製造するのに使用される方法の例示的な態様を、図１Ａ〜１Ｉの平面図と、１Ｊ〜１Ｒの断面図とを参照して説明する。
【００２３】
この方法では、ウェハ（全体は図示せず）を準備する。ウェハの一部は、製造される各ＦＢＡＲデバイスに対して、図面でその製造を示すＦＢＡＲデバイスの基板１０２に相当する基板を構成する。基板１０２を構成するウェハ内およびウェハの一部上へのＦＢＡＲデバイスの製造を、図１Ａ〜１Ｉおよび図１Ｊ〜１Ｒに図示し、以下の記述により説明する。ＦＢＡＲデバイスの製造の際、残りのＦＢＡＲデバイスもウェハ上に同様に製造される。
【００２４】
一態様では、ウェハは、直径役１５０ｍｍ、厚み約６００μｍの市販の単結晶シリコンのウェハであった。これに代えて別のウェハ材料も使用することができる。
【００２５】
幅広の浅い空洞を形成し、ウェハ上の各ＦＢＡＲデバイスの位置でウェハの前面からウェハ内へと延在させる。図１Ａおよび１Ｊに、基板の前面１１１から基板１０２内へと延びる幅広の浅い空洞１０４を示す。
【００２６】
ＦＢＡＲデバイスを、約２ＧＨｚの周波数で動作させるように構成する一態様では、空洞１０４の横方向の寸法は、約１００平方μｍで、深さ約４μｍである、つまり横方向の寸法はそれぞれ、少なくとも１桁、深さよりも大きくなっている。ウェハの材料がシリコンである一態様では、空洞は、六フッ化硫黄（ＳＨ６）、水素（Ｈ２）および酸素（Ｏ２）の混合物をエッチャントとして使用して選択的ドライエッチングを行うことによって形成される。
【００２７】
よって、各空洞からウェハ内へと延びる深く狭いエッチャント到達穴を、ウェハに形成する。空洞１０４のと比較すると、このエッチャント到達穴の深さはより深く、幅はより狭い。図１Ｂおよび１Ｋに、空洞１０４から基板１０２内に深く延びるエッチャント到達穴を示す。エッチャント到達穴の１つの態様を、１０３として示す。さらに、参照番号１０３は、複数のエッチャント到達穴をまとめて示すためにも使用する。
【００２８】
エッチャント到達穴１０３は、空洞１０４から基板１０２を通って、基板の１０２の背面１０１へと貫通して延びていてよい。しかし、基板１０２のがその一部を形成しているウェハには後に、個々のＦＢＡＲデバイスに単一化される前に、厚み低減プロセスを行う。図１Ｆおよび１Ｏを参照して以下に説明するように、エッチャント到達穴１０３は、基板１０２内へウェハの最終厚みより深く延びている必要はない。
【００２９】
エッチャント到達穴１０３の横方向の寸法は、通常、約５μｍ〜約２０μｍの範囲にある。エッチャント到達穴１０３の横方向の寸法については、図１Ｃおよび１Ｌを参照して以下により詳細に説明する。エッチャント到達穴１０３は、空洞１０４の横方向の寸法より実質的に小さい。円形のエッチャント到達穴１０３を図示しているが、エッチャント到達穴は、縦横比の小さい他の形状をしていてよい。５つのエッチャント到達穴１０３を図示しているが、エッチャント到達穴１０３の数は、これより多くても少なくてもよい。
【００３０】
空洞１０４は、基板１０２に画定されている空洞１０７の広く浅い第１の部分を構成するものとして認識することができ、エッチャント到達穴１０３はまとめて、基板１０２に画定されている空洞１０７の狭く深い第２の部分を構成するものとして認識することができる。
【００３１】
一態様では、基板１０２がその一部を構成しているウェハの厚みを低減させた最終厚みは、約１５０μｍである。この態様では、エッチャント到達穴１０３は、少なくとも１５０μｍ、基板１０２内へ延びており、約１２μｍの直径を有している。エッチャント到達穴１０３は、ディープシリコンエッチングとして知られている等方性エッチングプロセスによって形成されている。ディープシリコンエッチングは、当分野では公知であり、複数の供給者から一般的に得ることができる。よって、このプロセスは、ここでは説明しない。
【００３２】
空洞１０４およびエッチャント到達穴１０３を形成する順序は、上述のものとは反対であってもよい。
【００３３】
犠牲材料を、ウェハの表面上に堆積させる。図１Ｃおよび１Ｌに、基板１０２の前面１１１上に堆積させた犠牲材料１０５を示す。堆積させる場合、犠牲材料１０５は、基板１０２および空洞１０４の下層面の輪郭におおよそ従い、エッチャント到達穴１０３内にもいくらか延びる。犠牲材料がエッチャント到達穴１０３内に延びていることにより、それに対応する窪みが犠牲材料の表面に形成される。エッチャント到達穴１０３何に延びる犠牲材料１０５によって形成されたくぼみは、１１８で示す。さらに、参照番号１１８を、複数の窪み全体を指すように用いる。最も深い窪み１１８の底と基板１０２の背面１０１との距離が、基板１０２の前面と背面との距離より大きくなるよう厚みで、犠牲材料１０５を堆積させる。
【００３４】
一態様では、犠牲材料１０５はリンシリケートガラス（ＰＳＧ）であり、これを、従来の低圧化学蒸着（ＬＰＣＶＤ）を使用して堆積させる。別の犠牲材料を使用することもできる。別態様では、犠牲材料を、スパッタリング、スピンコーティングまたは別の適切なプロセスによって堆積させる。
【００３５】
次に、各空洞が犠牲材料で充填されたままでウェハの表面を平坦化する。図１Ｄおよび１Ｍに、その平坦化のプロセスの結果を示す。基板１０２内の空洞１０４は、犠牲材料１０５で充填されており、この犠牲材料１０５は、滑らかで平坦な表面を有している。
【００３６】
犠牲材料１０５の表面の品質は、この後この表面上に製造されるＦＢＡＲスタックの品質に著しく影響する。上述のように、窪み１１８（図１Ｌ）の底と基板１０２の背面１０１との距離が、基板１０２の前面１１１と背面との距離より大きくなるように犠牲材料を堆積させることによって、基板１１２の上面１１１と同一平面になるように犠牲材料を平坦化させた後に、窪み１１８の痕跡が犠牲材料１０５に確実に残らないようになる。
【００３７】
犠牲材料１０５の表面の窪み１１８（図１Ｌ）の深さ、および後にエッチャント到達穴１０３を介して導入されるリリースエッチャントが、製造されるＦＢＡＲスタック（図示せず）の下から犠牲材料１０５を除去する速度は、エッチャント到達穴１０３の横方向の寸法によって決定される。エッチャント到達穴の横方向の寸法が大きくなるほど、エッチャントはより速い速度で犠牲材料を除去する。しかし、エッチャント到達穴の横方向の寸法が大きくなると、窪みが深くなり、ひいては、窪みの底と基板１０２の背面１０１との距離が前面１１１と背面との距離より確実に大きくなるように堆積させる必要があるので、犠牲材料の厚みが大きくなる。堆積させる犠牲材料の厚みが大きくなると、ウェハの表面を平坦化させるのに必要な時間は長くなる。したがって、エッチャント到達穴の横方向寸法は、エッチャント到達穴１０３を介して導入されるエッチャントによって犠牲材料１０５が除去されるのに要する時間と、ウェハの表面を平坦化させるのに要する時間との間で妥協される。上述の範囲の横方向寸法によって、エッチング時間と平坦か時間との合理的な妥協が得られる。
【００３８】
一態様では、当分野で公知の化学機械研磨（ＣＭＰ）によってウェハを平坦化させた。別の適切な平坦化プロセスも公知であり、使用することができる。
【００３９】
続いて、犠牲材料に対してエッチング選択性の低い材料、つまり、リリースエッチングに不適合な材料を含むＦＢＡＲスタックを、ウェハの表面上に製造する。具体的には、前記の不適合材料を含むＦＢＡＲスタックを、ウェハ内に画定された各空洞を充填している犠牲材料の表面上に製造する。図１Ｅおよび１Ｎに、基板１０２に設けられた空洞１０４を充填する犠牲材料１０５の表面上に製造されたＦＢＡＲスタック１２１を示す。図示の例では、ＦＢＡＲスタック１２１内には、単一の温度補償ＦＢＡＲ１１０が画定されている。
【００４０】
ＦＢＡＲ１１０は、互いに逆の平面電極１１２および１１４と、電極間に設けられた圧電素子１１６とからなる。電極１１２および圧電素子１１６の一部は、犠牲材料１０５の表面上に配置されている。さらに、電極１１２と１１４との間に温度補償素子１０９が配置されている。温度補償素子１０９は、ＦＢＡＲ１１０の共振周波数の温度係数を著しく低減させる厚みの温度補償材料の層１１５からなっている。図示の例では、温度補償素子１０９は、圧電素子１１６と電極１１４との間に配置されており、層１１５の温度補償材料は、二酸化シリコンＳｉＯ２である。ＳｉＯ２の、犠牲材料１０５に対してエッチング選択性は低い。例示したＦＢＡＲスタックの製造については、図７Ａ〜７Ｊおよび７Ｋ〜７Ｔを参照して以下に詳細に説明する。
【００４１】
ＦＢＡＲスタック１２１を製造した後、基板１０２がその一部を構成いているウェハに、厚み低減プロセスを施して、単一化に適した厚みにする。さらに、厚み低減プロセスによって、ウェハの背面にエッチャント到達穴の端部が露出する。図１Ｆおよび１Ｏに、ウェハに厚み低減プロセスを施して、基板１０２の背面１０１から材料を除去した後の基板１０２を示す。厚み低減プロセスによって、基板１０２の背面１０１から、エッチャント到達穴１０３の、空洞１０４から離れた方の端部が基板１２０の背面１０１で露出するように十分な材料が除去される。
【００４２】
一態様では、厚み低減プロセスとして、ラッピングおよび研磨を使用し、基板１０２がその一部を形成するウェハの全体の厚みを、約６００μｍ〜１５０μｍに低減させる。さらに、厚み低減プロセスによって、エッチャント到達穴１０３の端部が、基板１０２の背面１０１で露出する。
【００４３】
次に、その上にＦＢＡＲスタックが製造されたウェハの前面を、ＦＢＡＲスタックの下から犠牲材料を除去するリリースエッチングで使用されるリリースエッチャントから保護する。ウェハの背面は、露出したままとする。図１Ｇおよび１Ｐに、ＦＢＡＲスタック１２１、およびＦＢＡＲスタック１２１の材料の成分と適合し、さらにリリースエッチャントに適合する材料の保護層１１９で覆われた基板１０２の前面の露出している部分を示す。
【００４４】
一態様では、保護層１１９の材料は、基板１０２がその一部を形成するウェハにスピンコーティングされたフォトレジストである。別の態様では、保護層１１９の材料は、オリゴマーを含有する前駆体溶液からなっており、このオリゴマーは重合してそれぞれ架橋ポリフェニレンポリマーを形成するものであり、Dow Chemical Company, Midland, MIからSiLKとの登録商標で販売されている。前駆体溶液を、スピンコーティングによって塗布する。保護層１１９の材料を塗布した後、ウェハを焼成する。
【００４５】
ウェハの前面上に製造されたＦＢＡＲスタックを保護する別の手段を、図２を参照して以下に説明する。
【００４６】
次に、ウェハを、リリースエッチャントに曝す。リリースエッチャントをウェハの背面に塗布し、エッチャント到達穴を通して空洞中の犠牲材料と接触させる。リリースエッチャントは犠牲材料を溶解し、各空洞上に懸架されたＦＢＡＲスタックが残される。図１Ｈおよび１Ｑに、リリースエッチャント（矢印で示す）によって空洞１０４から犠牲材料１０５（図１Ｐ）が除去された、空洞１０４上に懸架されたＦＢＡＲスタック１２１を示し、リリースエッチャントは、基板１０２の背面１０１に塗布され、エッチャント到達穴１０３を介して空洞１０４内に入る。
【００４７】
一態様では、リリースエッチャントは、フッ化水素酸（ＨＦ）であった。ＨＦは、ＰＳＧ犠牲層１０５をエッチングし、さらに、温度補償素子１０９の二酸化シリコンを積極的に攻撃する。しかし、温度補償素子１０９は、保護層１１９、電極１１２および圧電素子１１６によってリリースエッチャントから隔離されている。よって、リリースエッチャントが犠牲材料１０５を除去するが、温度補償素子１０９は変化しない。
【００４８】
次に、保護層をウェハから取り除き、それぞれの空洞上に懸架されたＦＢＡＲスタックを露出させる。さらに、ウェハを単一化して、個々のＦＢＡＲデバイスとする。図１Ｉおよび１Ｒに、保護層１１９（図１Ｑ）を除去し、ウェハを個々のＦＢＡＲデバイスに単一化させた後のＦＢＡＲデバイス１００を示す。ＦＢＡＲデバイス１００では、ＦＢＡＲスタック１２１は、基板１０２に設けられた空洞１０４上に懸架されている。任意に、エッチャント到達穴１０３を、ＦＢＡＲデバイス１００をパッケージングする前に適切な材料（図示せず）で塞ぐこともできる。別態様では、ＦＢＡＲデバイス１００をパッケージングすることによって、空洞１０４、電極１１２の下側および圧電層１１６を、周囲環境から隔離する。
【００４９】
フォトレジストおよび架橋ポリフェニレンポリマーのような上記保護材料を除去する溶剤は、当分野で公知であり、保護層１１９の除去に使用することができる。シリコンおよび別の基板材料のウェハを単一化する技術も、当分野で公知であって使用することができる。
【００５０】
図２に、図１Ｈおよび１Ｑを参照して上述したリリースエッチング中にＦＢＡＲスタック１２（図１Ｒ）を保護する別の手段を示す。図１Ｆおよび１Ｎを参照して上述した厚み低減プロセスを行った後、基板１０２（図１Ｒ）がその一部を形成するウェハ２０２の前面２１１を、保護素子２０４によってリリースエッチャントから保護する。図示の例では、保護素子２０４は、ウェハ２０２と同じ直径を有しかつ従来の厚みを有するシリコンウェハ２０６として実施されている。ウェハ２０６とウェハ２０２の前面２１１との間に、Ｏリング２０８が設けられている。Ｏリング２０８は、２つの目的のために設けられている。つまり、Ｏリングによって、ウェハ２０２の前面がウェハ２０６から隔置され、ウェハ２０２の前面２１１上に製造されたＦＢＡＲスタック（図示せず）が、ウェハ２０６との接触によって損傷することが防止される。さらに、Ｏリング２０８は、ウェハ２０２と２０６との間に流体密な封止を提供し、これにより、ウェハ２０２の背面２０１に塗布されるリリースエッチャントが、エッチャント到達穴１０３（図１Ｑ）を介する以外は、ＦＢＡＲスタックと接触することが防止される。クランプ、例えば２１０として例示したものは、ウェハ２０２、Ｏリング２０８およびウェハ２０６からなるスタックを一緒に保持し、ウェハ２０２および２０６に力を加え、これにより、Ｏリング２０８はわずかに変形して、両ウェハの対向する表面との密な接触を形成し、ひいては流体密な封止が提供される。リリースエッチング中のＦＢＡＲスタックの追加的な保護のために、図１Ｇおよび１Ｐを参照して上述した保護層１１９を、図２に示した保護構成に加えて使用することもできる。
【００５１】
図３Ａ、３Ｂおよび３Ｃはそれぞれ、本発明による懸架型デバイスの第２の態様の平面図、第１の断面図および第２の断面図である。懸架型デバイスのこの態様は、互いに接続されてＦＢＡＲラダー型フィルタを形成している３つの温度補償ＦＢＡＲ１１０、１５０および１７０が懸架型ＦＢＡＲスタック３２１内に画定されている、懸架型ＦＢＡＲデバイス３００として例示されている。ＦＢＡＲスタック３２１は、基板１０２内に画定されている空洞１０４上に懸架されている。エッチャント到達穴１０３は、基板１０２の背面１０１から空洞１０４へ延びている。空洞１０４およびエッチャント到達穴１０３は、空洞１０７のそれぞれ第１の部分および第２の部分として見なすことができる。図３は、ＦＢＡＲデバイス３００の概略図である。ＦＢＡＲデバイス３００の別の態様は、図示の３つより多いＦＢＡＲから構成されている。
【００５２】
懸架型ＦＢＡＲデバイス３００では、懸架型ＦＢＡＲスタック３２１は、ＦＢＡＲ１１０、１５０および１７０ならびに温度補償素子１０９を備えている。ＦＢＡＲ１１０は、対向する平面電極１１２および１１４ならびにこれらの電極間に設けられ圧電素子１１６を有している。圧電素子１１６は温度係数を有しており、その温度係数には、ＦＢＡＲ１１０の共振周波数の温度係数が少なくともある程度依存する。ＦＢＡＲ１１０の共振周波数の温度係数は、通常、さらに電極１１２および１１４の温度係数に依存する。温度補償素子１０９は、圧電素子１１６の温度係数と逆符号の温度係数を有している。逆符号の温度係数を有していることで、温度補償素子１０９によって、圧電素子１１６の温度係数のＦＢＡＲ１１０の共振周波数の温度係数への影響は低減する。
【００５３】
ＦＢＡＲ１５０は、対向する平面電極１５２および１５４ならびにこれらの電極間に設けられている圧電素子１５６を有している。圧電素子１５６は、温度係数を有しており、この温度係数には、ＦＢＡＲ１５６の共振周波数の温度係数が少なくともある程度依存している。ＦＢＡＲ１５０の共振周波数の温度係数は、通常、さらに、電極１５２および１５４の温度係数に依存する。上記の場合と同様に、温度補償素子１０９によって、圧電素子１５６の温度係数の、ＦＢＡＲ１５０の共振周波数の温度係数への影響が低減する。
【００５４】
図３Ｃをさらに参照すると、ＦＢＡＲ１７０は、対向する平面電極１７２および１７４ならびにこれらの電極間に設けられている圧電素子１７６を有している。圧電素子１７６は、温度係数を有しており、この温度係数には、ＦＢＡＲ１７０の共振周波数の温度係数が少なくともある程度依存している。ＦＢＡＲ１７０の共振周波数の温度係数は、通常、さらに、電極１７２および１７４の温度係数に依存している。温度補償素子１０９によって、圧電素子１７６の温度係数の、ＦＢＡＲ１７０の共振周波数の温度係数への影響が低減するのは、上記の場合と同様である。
【００５５】
温度補償素子１０９がＦＢＡＲ１１０、１５０および１７０の共振周波数の温度係数を低下させる結果、懸架型ＦＢＡＲデバイス３００の通過帯域の温度係数は、温度補償素子１０９がない場合の同じＦＢＡＲデバイスの温度係数よりも小さくなる。
【００５６】
ＦＢＡＲ１１０の電極１１２は、トレース１３３によって、入力端子パッド１３２に電気的に接続されており、トレース１３３は、部分的に圧電素子１１６の下に、また部分的に基板１０２の上に延びている。ＦＢＡＲ１５０の電極１５２は、トレース１３５によって出力端子パッド１３４に電気的に接続されており、トレース１３５は、部分的に圧電素子１５６の下に、部分的に基板１０２の上に延びている。ＦＢＡＲ１７０の電極１７２は、トレース１３７によって共通端子パッド１３６に電気的に接続されており、トレース１３７は、部分的に圧電素子１７６の下に、部分的に基板１０２の上に延びている。ＦＢＡＲ１１０、１５０および１７０の電極１１４、１５４および１７４は、トレース１３８によって電気的に相互接続されている。
【００５７】
図３Ｂの態様において、ＦＢＡＲ１１では、温度補償素子１０９は、電極１１２と圧電材料１１６との間に配置されている温度補償層１１３と、電極１１４と圧電素子１１６との間に配置されている温度補償層１１５とからなっている。さらに、ＦＢＡＲ１５０では、温度補償素子１０９は、電極１５２と圧電素子１５６との間に配置されている温度補償層１５３と、電極１５４と圧電素子１５６との間に配置されている温度補償層１５５とからなっている。最後に、ＦＢＡＲ１７０（図３Ｃ）では、温度補償素子１０９は、電極１７２と圧電素子１７６との間に配置されている温度補償層１７３と、電極１７４と圧電素子１７６との間に配置されている温度補償層１７５とからなっている。
【００５８】
上述の温度補償層はそれぞれ、ＦＢＡＲ１１０の圧電素子１１６ならびに電極１１２および１１４の温度係数、ＦＢＡＲ１５０の圧電素子１５６ならびに電極１５２および１５４の温度係数、ＦＢＡＲ１７０の圧電素子１７６ならびに電極１７２および１７４の温度係数とは逆符号の温度係数を有する温度補償材料の層である。図示の例では、温度補償材料はＳｉＯ２である。別の態様では、温度補償材料およびＦＢＡＲスタック３２１を構成する他の材料のいずれかもしくは両方が、上記のようにＦＢＡＲスタック３２１の製造後に空洞１０４から犠牲材料１０５を除去するために使用されるリリースエッチャントに不適合である。
【００５９】
本開示で使用されているように、ＦＢＡＲスタック３２１の要素、例えば温度補償素子１０９、温度補償層１１３、１１５、１５３、１５５、１７３および１７５、圧電素子１１６、１５６および１７６ならびに電極１１２、１１４、１５２、１５４、１７２および１７４の温度係数は、ＦＢＡＲ１１０、１５０および１７０の共振振動数の温度係数が依存する要素のパラメータの温度係数である。通常、パラメータは、要素中での音の伝搬速度と、要素の熱膨張係数との組合せである。さらに、パラメータには、要素の音響インピーダンスを考慮に入れることができる。
【００６０】
図示の例では、温度補償素子１０９を構成している温度補償層１１３および１１５は、層の主表面に平行な平面に隣接して配置されている電極と、実質的に同じ形状および同じ寸法を有している。例えば、ＦＢＡＲ１１０では、温度補償層１１３は、隣接する電極１１２と同じ形状および寸法である。図示の例ではまた、ＦＢＡＲ１１０では、例えば温度補償層１１３および１１５は、それぞれ電極１１２および１１４に隣り合って配置されており、それぞれ、電極１１２と圧電素子１１６との間に、および電極１１４と圧電素子１１６との間に配置されている。別態様では、温度補償層１１３および１１５は、圧電素子１１６と実質的に同じ形状および寸法を有している。ＦＢＡＲ１５０および１７０は類似している。
【００６１】
次に、ＦＢＡＲデバイスの構造の、３Ａおよび３Ｂに例示したものからの変化形を以下に説明する。簡潔に説明するために、ＦＢＡＲ１１０の構造の変化形のみを、同じ変化形をＦＢＡＲ１５０および１７０の構造に応用できるという理解に基づき記述する。後述の変化形は、本明細書に記載の別の懸架型ＦＢＡＲデバイスにさらに応用することができる。
【００６２】
第１の変化形では、温度補償層１１３および１１５が、それぞれ電極１１２および１１４の、圧電素子１１６とは反対の側に配置されている。この構成では、所与の温度補償効果を得るために、温度補償層は、図３Ｂに示す態様の温度補償層よりも実質的に厚くなっている。その厚みの乗数は、通常、４〜８である。しかし、電極の、圧電素子とは反対の側に配置されている温度補償層は、電極間で発生される電界から外れている。これによって、結合定数の低下が回避されるが、それは、絶縁している温度補償層を電界中に配置することによる。結合定数は、電界と圧電素子との間の電磁気的な結合を特徴付ける。さらなる別態様としては、温度補償層を、電極の両面に配置することができる。この変化形は、前記の米国特許出願第１０／９８８３９８号明細書に見られる。
【００６３】
別の変化形では、温度補償素子１０９が、単一の温度補償層１１３のみからなっている。単一の温度補償層１１３の厚みは、図３Ｂの態様の温度補償層１１３および１１５の厚みの合計に等しい。この単一の温度補償層１１３は、電極１１２に隣り合って配置されており、電極１１２と圧電素子１１６との間に配置されている。単一の温度補償層１１３は、別態様では、電極の、圧電素子１１６とは反対の側に配置することもできる。単一の温度補償素子は、別態様では、電極１１４に隣り合って配置されており、電極１１２に関連して上述したように、任意の形式で電極１１４と隣り合って配置されている。
【００６４】
単一の温度補償層を使用する変化形では、温度補償層と隣り合って配置されていない電極の厚みを増大させて、各ＦＢＡＲの対称性が回復するようにすることもできる。しかし、電極の厚みを大きくすると、温度補償素子によって補償しなくてはならない温度係数も増える。デバイスの非対称性によって、結合定数が低下するが、このような結合定数の減少は、通常許容できる。
【００６５】
別の変化形では、温度補償素子１０９は、圧電素子１１６に埋め込まれた単一の温度補償層１１３からなっている。この構成では、温度補償層１１３を、圧電素子１１６の厚みの途中まで、例えば半分まで配置させ、単一の温度補償層を有している対称的なＦＢＡＲが得られる。
【００６６】
温度補償素子１０９は、通常、これが電極１１２と１１４との間に配置されている態様で、他の位置に配置されている態様より効果的な温度補償を提供する。
【００６７】
上述の態様では、温度補償素子１０９により、ＦＢＡＲ１１０、１５０および１７０の共振周波数の温度係数が低下する。温度補償素子の伝搬速度の正の温度係数は、少なくともある程度、圧電素子の伝搬速度の負の温度係数からずれている。いくつかの態様では、温度補償素子の厚みは、各ＦＢＡＲの共振周波数の実効温度係数がゼロとなるように設定される。別の態様では、各ＦＢＡＲの共振周波数の実効温度係数が負のままであるが、ＦＢＡＲが温度補償素子を有していない従来のＦＢＡＲデバイスより実質的に小さくなっているように、温度補償素子の厚みが設定される。ＦＢＡＲの共振周波数の温度係数の減少により、懸架型ＦＢＡＲデバイス３００の、動作温度範囲および製造歩留まりのいずれかもしくは両方が増大する。製造歩留まりの有効的な増大は、単にＦＢＡＲの共振周波数の温度係数を従来のＦＢＡＲの半分に減らすことによって得られる。
【００６８】
本開示で、隣り合って配置されているものとして説明されている素子は、通常、図３Ｂに示すように互いに物理的に接触している。しかし、隣り合って配置されている素子は、隣り合って配置されている素子の音響学的特性に及ぼす効果が無視できるのであれば、介在素子によって分離されていてもよい。
【００６９】
図４Ａおよび４Ｂはそれぞれ、本発明による懸架型デバイスの第３の態様の平面図および断面図である。懸架型デバイスのこの態様は、ＦＢＡＲデバイス４００として実施されており、このデバイス４００では、単一の減結合スタック音響共振器（ＤＳＢＡＲ）１０６からなっている帯域通過フィルタが、ＦＢＡＲスタック４２１で画定されている。ＤＳＢＡＲ１０６は、２つの温度補償ＦＢＡＲ１１０および１２０と、ＦＦＢＡＲ間の音響減結合器１３０とからなっている。ＦＢＡＲスタック４２１は、基板１０２に画定されている空洞１０４上で懸架されている。エッチャント到達穴１０３は、基板１０２の背面１０１から空洞１０４へ延びている。空洞１０４およびエッチャント到達穴１０３はそれぞれ、空洞１０７の第１の部分および第２の部分とみなすことができる。
【００７０】
懸架型ＦＢＡＲデバイス４００では、ＦＢＡＲスタック４２１は、ＤＳＢＡＲ１０６と温度補償素子１０９とからなっている。ＤＳＢＡＲ１０６は、下部ＦＢＡＲとして上述のＦＢＡＲ１１０、下部ＦＢＡＲ１１０上に積層された上部ＦＢＡＲ１２０、およびこれらのＦＢＡＲ間の音響減結合器１３０とからなっている。
【００７１】
下部ＦＢＡＲ１１０は、対向する平面電極１１２および１１４ならびにこれらの電極間に設けられている圧電素子１１６を有している。圧電素子１１６は、温度係数を有しており、この温度係数には、ＦＢＡＲ１１０の共振周波数の温度係数が少なくともある程度依存している。ＦＢＡＲ１１０の共振周波数の温度係数は、通常、電極１１２および１１４の温度係数にさらに依存している。上部ＦＢＡＲ１２０は、対向する平面電極１１２および１１４ならびにこれらの電極間に設けられている圧電素子１２６を有している。圧電素子１２６は、温度係数を有しており、この温度係数には、ＦＢＡＲ１２０の共振周波数の温度係数が少なくともある程度依存している。ＦＢＡＲ１２０の共振周波数の温度係数は、通常、電極１２２および１２４の温度係数にさらに依存する。温度補償素子１０９は、圧電素子１１６および１２６の温度係数とは逆符号の温度係数を有している。
【００７２】
逆符号の温度係数を有していることによって、温度補償素子１０９によって、圧電素子１１６の温度係数、および通常さらには電極１１２および１１４の温度係数の、ＦＢＡＲ１１０の共振周波数の温度係数への影響が減少する。さらに、温度補償素子１０９によって、圧電素子１２６の温度係数、および通常さらには電極１２２および１２４の、ＦＢＡＲ１２０の共振周波数の温度係数への影響が減少する。ＦＢＡＲ１１０および１２０の共振周波数の温度係数が低下すると、懸架型ＦＢＡＲデバイス４００の通過帯域の温度係数が低下する。これによって、ＦＢＡＲデバイス４００の通過帯域の温度係数は、温度補償素子を有していない同じＦＢＡＲよりも小さくなる。
【００７３】
図４Ｂに示す例では、温度補償素子１０９は、ＦＢＡＲ１１０内で電極１１４と圧電素子１１６との間に配置されている温度補償層１１５と、ＦＢＡＲ１２０内で電極１１６と圧電素子１２６との間に配置されている温度補償層１２３とからなっている。温度補償層１１５および１２３はそれぞれ、上述の、圧電素子１１６および１２６の温度係数と逆符号の温度係数を有している温度補償材料の層である。ＦＢＡＲデバイス４００の典型的な態様では、圧電素子１１６および１２６はそれぞれ負の温度係数を有しており、温度補償材料は正の温度係数を有している。図示の例では、温度補償は二酸化シリコンＳｉＯ２である。別の態様では、温度補償材料およびＦＢＡＲスタック４２１を構成する他の材料のいずれかもしくは両方が、リリースエッチャントに不適合である。リリースエッチャントは、上述のように、ＦＢＡＲスタック４２１の製造後、空洞１０４から犠牲材料１０５を除去するのに使用される。
【００７４】
ＦＢＡＲデバイス４００では、音響減結合器１３０は、ＦＢＡＲ１１０と１２０との間に、特に、ＦＢＡＲ１１０の電極１１４とＦＢＡＲ１２０の電極１２２との間に配置されている。音響減結合器は、ＦＢＡＲ１１０と１２０との間の音響エネルギーの結合を制御している。音響減結合器は、ＦＢＡＲ間の音響エネルギーを、従来の積層型バルク音響共振器（ＳＢＡＲ）で行われているようにＦＡＢＲ間を直接的に接触させて結合させた場合に比べ、弱く結合する。音響減結合器１３０によって画定されている音響エネルギーの結合によって、ＦＢＡＲデバイス４００の通過帯域が決定される。図４Ｂに示す例では、音響減結合器１３０は、音響減結合材料の音響減結合層からなっている。
【００７５】
図示の例では、ＦＢＡＲスタック４１１は、基板１０２で画定されている空洞１０４上に懸架されている。空洞１０４は、ＦＢＡＲスタック４１１を、基板１０２から音響学的に分離する。ＦＢＡＲスタック４１１と基板１０２との音響学的分離によって、ＤＳＢＡＲ１０６を構成しているＦＢＡＲ１１０および１２０が、どちらかのＦＢＡＲの電極間に加えられた入力電気信号に機械的に応答して共振することを可能にする。ＦＢＡＲで発生した音響エネルギーは、入力電気信号を受信し、音響減結合器１３０を通過して、もう一方のＦＢＡＲへと入る。音響エネルギーを受信するＦＢＡＲは、音響エネルギーの一部を、その電極間に供給される電気出力信号に変換する。音響エネルギーを受信するＦＢＡＲの電極間の電気信号出力は、ＦＢＡＲスタック４１１と基板１０２との間での不都合な音響結合によって生じる不都合な偽アーチファクト（spurious artifacts）が実質的にない帯域通過周波数応答特性を有している。
【００７６】
図示の例では、ＦＢＡＲ１１０の電極１１２および１１４は、それぞれ端子パッド１３２および１３４と、それぞれ電気トレース１３３および１３５によって電気的に接続されている。さらに、ＦＢＡＲ１２０の電極１２２および１２４は、それぞれ端子パッド１３４および１３８と、それぞれ電気トレース１３７および１３９によって電気的に接続されている。入力と出力との間でガルバニック絶縁が形成されている態様では、電気トレース１３７は、端子パッド１３４の代わりに追加の端子パッド（図示せず）に電気的に接続されている。端子パッド１３２、１３４および１３８は、ＦＢＡＲデバイス４００から外部の電気回路（図示せず）への電気的接続を形成するために使用される。
【００７７】
図示の例では、音響減結合器１３０は、音響減結合材料の４分の１波長層からなっている。音響減結合材料の音響インピーダンスは、ＦＢＡＲ１１０および１２０の材料よりも小さく、空気よりも実質的に大きい。材料の音響インピーダンスは、材料中の粒子速度に対する応力の非であり、ｒａｙｌと省略されるレイリー（Rayleigh）で測定される。ＦＢＡＲの材料の音響インピーダンスは、通常、３０Ｍｒａｙｌ（ＡｌＮは３５Ｍｒａｙｌであり、Ｍｏは６３Ｍｒａｙｌである）より大きく、空気の音響インピーダンスは約１ｋｒａｙｌである。ＦＢＡＲ１１０、１２０の材料が上述のようであるＦＢＡＲデバイス４００の態様では、約２Ｍｒａｙｌ〜約８Ｍｒａｙｌの範囲の音響インピーダンスを有する音響減結合材料は、音響減結合器１３０の音響結合材料として良好に機能する。
【００７８】
４分の１波長層は、ＦＢＡＲデバイス４００の通過帯域の中心周波数に周波数が等しい音響信号の音響結合材料における波長λｎの４分の１の奇整数倍に等しい公称厚みｔを有している。すなわち、ｔ≒（２ｍ＋１）λｎ／４［式中、ｔおよびλｎは、上で定義したとおりであり、ｍはゼロ以上の整数である］。一態様では、整数ｍはゼロである、つまり、ｔ≒λｎ／４である。整数ｍの値がゼロである音響減結合器を有しているＦＢＡＲデバイス４００の一態様の周波数応答は、整数ｍの値がゼロより大きい音響減結合器を有している一態様より、偽アーチファクトを示す傾向が小さい。整数ｍの値がゼロより大きい後者の態様の周波数応答は、偽アーチファクトを示す傾向が大きく、それは、より厚い音響減結合器は多重音響モードを支援しうるためである。
【００７９】
代替的に、λｎ／４の約±１０％だけ公称の４分の１厚みと異なる厚みの音響減結合器１３０の態様を使用することもできる。この範囲を外れる厚みの許容誤差を使用することもできるが、性能の低下を伴う。しかし、音響減結合器１３０の厚みは、λｎ／２の整数倍からは大きく相違しているのが望ましい。
【００８０】
多くのプラスチック材料は、上述の約２Ｍｒａｙｌ〜約８Ｍｒａｙｌの範囲の音響インピーダンスを有しており、上述の厚みの範囲内での均一な厚みの層に応用することができる。したがって、そのようなプラスチック材料は、音響減結合器１３０の音響減結合材料として使用するのに潜在的に適している。しかし、音響減結合材料は、音響減結合器１３０の製造後に行われる製造操作の温度も耐性でなくてはならない。後述するように、実際の態様では、ＦＢＡＲデバイス４００、電極１２２および１２４ならびに圧電層１２６を、音響減結合器１３０の製造後、スパッタリングによって堆積させる。これらの体積プロセス中、温度は４００℃にも達する。よって、そのような温度でも安定が保たれるプラスチックを、音響減結合材料として使用する。
【００８１】
プラスチック材料は、通常、ＦＢＡＲ１１０および１２０の別の材料と比較して、単位長さ当たりできわめて高い音響減衰を有する。しかし、プラスチック製の音響減結合器１３０はの厚みは、通常、１μｍ未満、例えば２００ｎｍであるので、音響減結合器１３０のそのような態様によって導入される音響減衰は、通常、ごくわずかである。
【００８２】
一態様では、ポリイミドを、音響減結合器１３０の音響減結合材料として使用する。ポリイミドは、Kapton（登録商標）との登録商標で、E. I. du Pont de Nemours and Companyにより販売されている。そのような態様では、音響減結合器１３０は、スピンコーティングによって電極１１４に塗布されたポリイミドの４分の１波長層からなっている。ポリイミドは、約４Ｍｒａｙｌの音響インピーダンスを有している。
【００８３】
別の態様では、ポリ（ｐ−キシリレン）を、音響減結合器１３０の音響減結合材料として使用する。このような態様では、音響減結合器１３０は、真空堆積によって電極１１４に塗布されたポリ（ｐ−キシリレン）の４分の１波長層からなっている。ポリ（ｐ−キシリレン）は、パリレンとしても当分野で知られている。パリレンを構成する、ダイマー前駆体であるジ−ｐ−キシリレン、およびパリレンの層の真空堆積をおｋなうための装置は、多くの供給業者より入手可能である。パリレンは、約２．８Ｍｒａｙｌの音響インピーダンスを有している。
【００８４】
別の態様では、架橋ポリフェニレンポリマーを、音響減結合器１３０の音響減結合剤量として使用する。そのような態様では、音響減結合器１３０は、スピンコーティングによって塗布された架橋ポリフェニレンポリマーの４分の１波長層である。架橋ポリフェニレンポリマーは、集積回路での使用のために低誘電定数の誘電材料として開発され、したがって、ＦＢＡＲ１２０の後続の製造中の音響減結合器１３０が曝される高温でその安定性を保つ。発明者は、架橋ポリフェニレンポリマーが、さらに、約２Ｍｒａｙｌの理論音響インピーダンスを有することを見いだした。この音響インピーダンスは、有用な通過帯域を有するＦＢＡＲデバイス４００を提供する音響インピーダンスの範囲にある。
【００８５】
重合してそれぞれ架橋ポリフェニレンポリマーを形成する様々なオリゴマーを含有する前駆体溶液は、Dow Chemical Company, Midland, MIにより、SiLKとの登録商標で販売されている。前駆体溶液は、スピンコーティングによって塗布する。このような前駆体溶液の１つ、SiLK（登録商標）Jとの名称のものから得られる架橋ポリフェニレンポリマーは、さらに接着促進剤を含有しており、２．１Ｍｒａｙｌ、つまり約２Ｍｒａｙｌの理論音響インピーダンスを有している。
【００８６】
重合して架橋ポリフェニレンポリマーを形成するオリゴマーは、ビスシクロペンタジエノン含有モノマーおよび芳香族アセチレン含有モノマーから調製される。このようなモノマーを使用することによって、不適切な置換を行う必要なく溶解性のオリゴマーを形成する。前駆体溶液は、γ−ブチロラクトンおよびシクロヘキサノン溶剤中に溶解させた特定のオリゴマーを含有している。前駆体溶液中のオリゴマーの割合によって、その前駆体溶液をスピンコーティングした時の層厚みが決定される。塗布後、加熱して溶剤を蒸発させ、続いてオリゴマーを硬化して架橋ポリマーを形成する。ビスシクロペンタジエノンは、４＋２付加環化反応でアセチレンと反応し、新たな芳香環を形成する。さらに、硬化によって、架橋ポリフェニレンポリマーが得られる。この架橋ポリフェニレンポリマーは、Godschalxらにより米国特許第５，９６５，６７９号明細書に記載されており、その内容は参照により本発明に組み込まれる。さらなる実際的な詳細は、MartinらによるDevelopment of Low-Dielectric Constant Polymer for the Fabrication of Integrated Circuit Interconnect, 12 ADVANCED MATERIALS, 1769 (2000)に記載されており、同様にこの内容も参照により本発明に組み込まれる。ポリイミドと比較して、架橋ポリフェニレンポリマーは、音響インピーダンスも低く、音響減衰も低く、誘電定数も低い。さらに、前駆体溶液のスピンコート層は、２００ｎｍのオーダーの厚みを有する架橋ポリフェニレンポリマーの高品質膜を製造することができ、その厚みは、約２ＧＨｚで動作するＦＢＡＲデバイスでの音響減結合の典型的な厚みである。
【００８７】
別の態様では、音響減結合器１３０は、Larson IIIらによる米国特許出願第１０／９６５，４４９号明細書に記載の音響インピーダンスを有する音響減結合材料の音響減結合層（図示せず）からなっている。音響減結合層の音響インピーダンスおよび厚みは併せられて、音響減結合器１３０の音響インピーダンスを規定する。そして、音響減結合器１３０の音響インピーダンスは、ＦＢＡＲデバイス４００の通過帯域を規定する。異なる音響インピーダンスを有する音響減結合材料の音響減結合層からなっている音響減結合器１３０の態様は、π／２ラジアンの奇整数倍の公称位相変化を、ＦＢＡＲデバイス４００の通過帯域の中心周波数に周波数が等しい音響信号に付与するように構成されている。一態様では、音響減結合器は、中心周波数に周波数が等しい音響信号に、π／２ラジアンの公称位相変化を付与するように構成されている。この位相変化は、中心周波数に周波数が等しい音響信号の音響減結合材料での波長の４分の１に等しい公称厚みを有する音響減結合材料の単一の層からなる音響減結合器によって付与される公称位相変化に等しい。
【００８８】
一例では、音響減結合器１３０は、約４Ｍｒａｙｌの音響インピーダンスを有するポリイミドの音響減結合層の上に設けた約２Ｍｒａｙｌの音響インピーダンスを有する架橋ポリフェニレンポリマーの音響減結合層からなっていた。このような音響減結合器は、音響減結合器がポリイミドの単一の４分の１波長層または架橋ポリフェニレンポリマーの単一の４分の１波長層からなっている態様の通過帯域間の中間の通過帯域を有するＦＢＡＲデバイス４００の一態様を提供する。
【００８９】
別の態様では、音響減結合器１３０の音響減結合材料の音響インピーダンスは、ＦＢＡＲ１１０および１２０の材料より実質的に大きい。このような特性を有する音響減結合材料は現在公知ではないが、将来的に入手可能となりうる。別態様では、低誘電率のＦＢＡＲ材料が、将来的に入手可能となりうる。そのような高い音響インピーダンスの音響減結合材料の音響減結合器１３０の厚みは、上述の通りである。
【００９０】
別の態様（図示せず）では、音響減結合器１３０を、高音響インピーダンスブラッグ素子で挟まれた低音響インピーダンスブラッグ素子からなるブラッグ構造として構成する。低音響インピーダンスブラッグ素子は、低音響インピーダンスの材料の層であり、高音響インピーダンスブラッグ素子は、それぞれ高音響インピーダンス材料の層である。ブラッグ素子の音響インピーダンスは、お互いを比較して、さらには圧電素子１１６および１２６の圧電材料の音響インピーダンスに対して「低い」および「高い」ものとして特徴付けられている。さらに、少なくとも一方のブラッグ素子は、高電気抵抗および低誘電率を有しており、ＦＢＡＲデバイス４００の入力と出力との間に電気的絶縁を提供する。
【００９１】
ブラッグ素子を構成する層のそれぞれは、名目上、４分の１波長層である。公称の４分の１波長厚みと約±１０％だけ異なる層を、代替的に使用することができる。この範囲を外れる厚みの許容誤差でも、いくらかの性能の低下を伴って使用可能であるが、層の厚みは、波長の２分の１の整数倍から著しく異なる。
【００９２】
一態様では、低音響インピーダンスのブラッグ素子は、二酸化シリコン（ＳｉＯ２）の層であって、それは約１３Ｍｒａｙｌの音響インピーダンスを有しており、高音響インピーダンスのブラッグ素子のそれぞれは、電極１１４および１２２と同じ材料、例えばモリブデンの層であって、それは約６３Ｍｒａｙｌの音響インピーダンスを有している。高音響インピーダンスのブラッグ素子ならびにＦＢＡＲ１１０および１２０の電極に同じ材料を使用することによって、高音響インピーダンスのブラッグ素子がさらに、音響減結合素子に隣接するＦＢＡＲの電極としても機能する。この態様では、低音響インピーダンスのブラッグ素子は、さらに、リリースエッチャントに不適合である。
【００９３】
積層型バルク音響共振器（ＳＢＡＲ）は、ＦＢＡＲスタック４２１の一態様で画定することができ、この態様からは音響減結合層１３１は省略される。電極１１４および１５４または電極１２２および１６２もさらに省略することができる。
【００９４】
図５Ａは、本発明による懸架型デバイスの第４の態様をの平面図である。懸架型デバイスのこの態様は、懸架デバイス５００として例示されており、このデバイスにおいては、２つの電気的に相互接続された減結合積層型バルク音響共振器（ＤＳＢＡＲ）１０６および１０８からなるフィルム音響結合変換器（ＦＡＣＴ）が、ＦＢＡＲ５２１内で画定されている。図５Ｂおよび５Ｃは、それぞれ図５Ａの切断線５Ｂ−５Ｂおよび５Ｃ−５Ｃに沿った断面図である。図５Ｄは、図５Ａに示す後述のＦＡＣＴの例の電気回路の概略図である。
【００９５】
ＦＢＡＲスタック５２１は、基板１０２で画定されている空洞１０４上に懸架されている。エッチャント到達穴１０３は、基板１０２の背面１０１から空洞１０４へ延びている。空洞１０４およびエッチャント到達穴１０３は、それぞれ空洞１０７の第１の部分および第２の部分とみなすことができる。別態様で、ＤＳＢＡＲ１０６および１０８を、それぞれの空洞１０４上に個々に懸架させることもできる。その場合、エッチャント到達穴１０３は、基板１０２の背面１０１から各空洞１０４へと延びる。
【００９６】
懸架型ＦＢＡＲデバイス５００では、ＦＢＡＲスタック５２１は、上述のＤＳＢＡＲ１０６および温度補償素子１０９を有している。ＤＳＢＡＲ１０６は、ＦＢＡＲスタック５２１の第１のＤＳＢＡＲを構成しており、ＤＳＢＡＲ１０６では下部のＦＢＡＲであるＦＢＡＲ１１０を有している。ＤＳＢＡＲ１０６はさらに、下部ＦＢＡＲ１１０上に積層された上部ＦＢＡＲ１２０と、ＦＢＡＲ１１０と１２０との間に設けられた音響減結合器１３０を有している。ＦＢＡＲ５２１はさらに、下部ＦＢＡＲ１５０、この下部ＦＢＡＲ１５０上に積層されたＦＢＡＲ１６０、およびこれらのＦＢＡＲ１５０と１６０との間に設けられている音響減結合器１７０からなる第２のＤＳＢＡＲ１０８を有している。
【００９７】
さらに、ＦＢＡＲデバイス５００は、ＤＳＢＡＲ１０６および１０８のそれぞれの下部ＦＢＡＲ１１０および１５０を相互接続する電気回路と、ＤＳＢＡＲ１０６および１０８のそれぞれの上部ＦＢＡＲ１２０および１６０を相互接続する電気回路とからなっている。図５Ｄは、電気回路１４１が、ＤＳＢＡＲ１０６の下部ＦＢＡＲ１１０とＤＳＢＡＲ１０８の下部ＦＢＡＲ１５０とを逆並列で接続し、電気回路１４２が、ＤＳＢＡＲ１０６の上部ＦＢＡＲ１２０とＤＳＢＡＲ１０８の上部ＦＢＡＲ１６０とを直列で接続している例を示す。
【００９８】
ＤＳＢＡＲ１０６では、下部ＦＢＡＲ１１０は、対向する平面電極１１２および１１４、ならびにこれらの電極間に設けられている圧電素子１１６からなっている。圧電素子１１６は、温度係数を有しており、その温度係数に、ＦＢＡＲ１１０の共振周波数の温度係数が少なくともある程度依存する。ＦＢＡＲ１１０の共振周波数の温度係数は、通常、さらに、電極１１２および１１４の温度係数に依存する。上部ＦＢＡＲ１２０は、対向する平面電極１２２および１２４、ならびにこれらの電極間に設けられている圧電素子１２６からなっている。上部ＦＢＡＲ１２０は、対向する平面電極１２２および１２４、ならびにこれらの電極間に設けられている圧電素子１２６を有している。圧電素子１２６は、温度係数を有しており、その温度係数に、ＦＢＡＲ１２０の共振周波数の温度係数が少なくともある程度依存する。ＦＢＡＲ１２０の共振周波数の温度係数は、通常、さらに、電極１２２および１２４の温度係数に依存する。温度補償素子１０９は、圧電素子１１６および１２６の温度係数と逆符号の温度係数を有している。
【００９９】
ＤＳＢＡＲ１０８では、下部ＦＢＡＲ１５０は、対向する平面電極１５２および１５４、ならびにこれらの電極間に設けられている圧電素子１５６からなっている。圧電素子１５６は、温度係数を有しており、この温度係数には、ＦＢＡＲ１５０の共振周波数の温度係数が少なくともある程度依存している。ＦＢＡＲ１５０の共振周波数の温度係数は、通常、さらに、電極１５２および１５４の温度係数に依存する。上部ＦＢＡＲ１６０は、対向する平面電極１６２および１６４、ならびにこれらの電極間に設けられている圧電素子１６６からなっている。圧電素子１６６は、温度係数を有しており、この温度係数には、ＦＢＡＲ１６０の共振周波数の温度係数に少なくともある程度依存する。ＦＢＡＲ１６０の共振周波数の温度係数は、通常、さらに、電極１６２および１６４の温度係数に依存する。温度補償素子１０９は、圧電素子１５６および１６６の温度係数と逆符号の温度係数を有している。
【０１００】
温度係数の符号が逆であるので、温度補償素子１０９により、圧電素子１１６、１２６、１５６および１６６の温度係数、通常さらには電極１１２、１１４、１２２、１２４、１５２、１５４、１６２および１６６の温度係数の、ＦＢＡＲデバイス５００を構成しているＦＢＡＲ１１０、１２０、１５０および１６０の共振周波数の温度係数への影響が減少する。ＦＢＡＲ１１０、１２０、１５０および１６０の共振周波数の温度係数の低下によって、懸架型ＦＢＡＲデバイス５００の他通貨帯域の温度係数が低下する。その結果、懸架型ＦＢＡＲデバイス５００の通過帯域の温度係数は、温度補償素子を有していない同じＦＢＡＲデバイスより小さい。
【０１０１】
図５Ｂに示す例では、温度補償素子１０９は、ＦＢＡＲ１１０内で電極１１４と圧電素子１１６との間に配置されている温度補償層１１５と、ＦＢＡＲ１２０内で電極１２２と圧電素子１２６との間に配置されている温度補償層１２３、ＦＢＡＲ１５０内で電極１５４と圧電素子１５６との間に配置されている温度補償層１５５と、ＦＢＡＲ１６０内で電共１６２と圧電素子１６６との間に配置されている温度補償層１６３とからなっている。温度補償層１１５、１２３、１５５および１６３は、それぞれ圧電素子１１６、１２６、１５６および１６６とは逆符号の温度係数を有する上述の温度補償材料の層である。懸架型ＦＢＡＲデバイス５００の典型的な態様では、圧電素子１１６、１２６、１５６および１６６は、それぞれ負の温度係数を有しており、温度補償材料は、正の温度係数を有している。図示の例では、温度補償材料は、二酸化シリコンＳｉＯ２である。別の態様では、温度補償材料、およびＦＢＡＲスタック５２１が製造される他の材料のどちらかもしくは両方が、上述のように、ＦＢＡＲスタック５２１の製造後に空洞１０４から犠牲材料１０５を除去するために使用するリリースエッチャントに不適合になっている。
【０１０２】
ＦＢＡＲデバイス５００では、ＤＳＢＡＲ１０６の音響減結合器１３０は、下部ＦＢＡＲ１１０と上部ＦＢＡＲ１２０との間、具体的には、下部ＦＢＡＲ１１０の電極１１４と、上部ＦＢＡＲ１２０の電極１２２との間に配置されている。音響減結合器１３０は、ＦＢＡＲ１１０と１２０との間の音響エネルギーの結合を制御する。音響減結合器１３０は、ＦＢＡＲ１１０と１２０との間の音響エネルギーを、従来の積層型バルク音響共振器（ＳＢＡＲ）のようにＦＢＡＲが互いに直接的に接触している場合より弱く結合する。さらに、ＤＳＢＡＲ１０８の音響減結合器１７０は、ＦＢＡＲ１５０と１６０との間、具体的には、下部ＦＢＡＲ１５０の電極１５４と上部ＦＢＡＲ１６０の電極１６２との間に配置されている。音響減結合器１７０は、ＦＢＡＲ１５０と１６０との間の音響エネルギーの結合を制御する。音響減結合器１７０は、ＦＢＡＲ１５０と１６０との間の音響エネルギーを、ＦＢＡＲが互いに直接的に接触している場合より弱く結合する。音響減結合器１３０および１７０によって規定される音響エネルギーの結合によって、ＦＢＡＲデバイス５００の通過帯域が決定される。
【０１０３】
図５Ａ〜５Ｃに示す例では、音響減結合器１３０および１７０は、音響減結合層１３１のそれぞれの部分となっている。別の態様では、音響減結合器１３０および１７０はそれぞれ、異なる音響インピーダンスを有する音響減結合材料の音響減結合層からなっており、これについては、上記の米国特許出願第１０／９６５，４４９号明細書により詳細に記載されている。別の態様では、音響減結合器１３０および１７０は、構造的に独立している。
【０１０４】
図５Ｄに、ＤＳＢＡＲ１０６および１０８を相互に接続しかつＤＳＢＡＲ１０６および１０８を懸架型ＦＢＡＲデバイス５００内の外部電気回路（図示せず）に接続する電気回路の一例を概略的に示す。電気回路１４１は、下部ＦＢＡＲ１１０と１５０とを逆並列に、さらに信号端子１４３およびアース端子１４４に接続する。図５Ａ〜５Ｃに示すＦＢＡＲデバイス５００の態様では、端子パッド１３８が信号端子１４３を、端子パッド１３２および１７２がアース端子１４４を提供する。さらにこの態様では、電気回路１４１は、端子パッド１３２からＦＢＡＲ１１０の電極１１２へと延びる電気トレース１３３、ＦＢＡＲ１１０の電極１１４から、相互接続パッド１７６と電気的に接触している相互接続パッド１３６へと延びる電気トレース１３７、相互接続パッド１７６から信号パッド１３８へと延びる電気トレース１３９、相互接続パッド１７６からＦＢＡＲ１５０の電極１５２へと延びる電気トレース１７７、ＦＢＡＲ１５０の電共１５４から端子パッド１７２へと延びる電気トレース１７３、ならびに相互接続端子パッド１３２および１７２を相互接続する電気トレース１６７によって得られる。
【０１０５】
図５Ｄに示す例示的な電気構成を示す概略図では、電気回路１４２は、上部ＦＢＡＲ１２０および１６０を直列に、さらに信号端子１４５および１４６に、また任意にセンタータップ端子１４７に接続する。図５Ａ〜５Ｃに示す態様では、端子パッド１３４および１７４は信号パッド１４５および１４６を提供し、端子パッド１７８はセンタータップ端子１４７を提供する。さらにこの態様では、電気回路１４２は、端子パッド１３４からＦＢＡＲ１２０の電極１２４へと延びる電気トレース１３５、ＦＢＡＲ１２０の電極１２２からＦＢＡＲ１６０の電極１６２へと延びる電気トレース１７１、トレース１７１からセンタータップ１４７へと延びる電気トレース１７９、およびＦＢＡＲ１６０の電極１６４から端子パッド１７４へと延びる電気トレース１７５によって得られる。電気トレース１６９によって相互接続されている端子パッド１６３および１６８も図示されており、これらは、端子パッド１３４および１７４のための局部的なアースを提供する。図示の例では、電気トレース１６９は、さらに端子パッド１７８へと延びている。
【０１０６】
図５Ｄで例示されている電気的接続によって、平衡型の第１の、インピーダンス変換比４：１のＦＡＣＴまたは平衡型の第２のインピーダンス変換比１：４のＦＡＣＴが得られる。下部ＦＢＡＲは、代替的に、並列、直列および逆直列に相互接続でき、上部ＦＢＡＲは、代替的に、並列、逆並列および逆直列に相互接続することができ、これにより、表１に示す他のインピーダンス変換比が達成される。
【０１０７】
【表１】
【０１０８】
表１では、行見出しは電気回路１４１の構成を、列見出しは電気回路１４２の構成を表し、ＢはＦＡＣＴが電気的に平衡であることを表し、ＵはＦＡＣＴが平衡でないことを表し、ＸはＦＡＣＴが機能しないことを表す。インピーダンス変換比は、示されている行見出しにより表される電気回路１４１の構成から、列見出しによって表される電気回路１４２の構成への変換比である。１：１のインピーダンス変換比を有している構成に対して、ＬＯＷは、ＦＡＣＴが低いインピーダンスを有していて、２つのＦＢＡＲの並列接続のインピーダンスに等しくなっていることを表し、ＨＩＧＨは、ＦＡＣＴが高いインピーダンスを有していて、１つのＦＢＡＲの直列接続のインピーダンスに等しくなっていることを表す。
【０１０９】
図６は、本発明による懸架型デバイスの第５の態様６００の電気的接続を示す概略図である。懸架型デバイスのこの態様は、懸架型ＦＢＡＲデバイス６００として例示されており、このデバイスにおいては、電気的に直列に接続されている２つのＤＳＢＡＲ１０６および１０８からなる帯域通過フィルタが、ＦＢＡＲスタック６２１で画定されている。ＤＳＢＡＲ１０６および１０８は、図５Ａ〜５Ｃを参照して上述した通りであるが、異なる方式で相互接続されている。図６に示す二重ＤＳＢＡＲベースの帯域通過フィルタは、図４Ａおよび４Ｂを参照して説明した単一のＤＳＢＡＲ帯域通過フィルタよりも、大きな遮断帯域の阻止有する。
【０１１０】
懸架型ＦＢＡＲデバイス６００は、ＦＢＡＲスタック６２１、温度補償素子（図示せず）、第１の端子１３２および１３４、第２の端子１７２および１７４、ならびに電気回路１４０を有している。ＦＢＡＲスタック６２１は、図５Ａ〜５Ｃを参照して上述したＦＢＡＲスタック５２１と同様に構成されている。しかし、ＤＳＢＡＲ１０８では、参照番号１５０が上部ＦＢＡＲを表し、参照番号１６０が下部ＦＢＡＲを表している。
【０１１１】
ＦＢＡＲスタック６２１は、基板（図示せず）に画定された空洞（図示せず）上に、ＦＢＡＲスタック５２１と同様の方式で懸架されている。エッチャント到達穴は、基板の背面から空洞へと、上記のものと同様の方式で延びている。別態様では、ＦＢＡＲスタック６２１を構成しているＤＳＢＡＲ１０６および１０８は、上述のように、個々の空洞上に個々に懸架されていてよい。
【０１１２】
ＦＢＡＲスタック５２１と同様に、ＦＢＡＲスタック６２１は、温度補償材料の層（図示せず）を有しており、これらの層全体として温度補償素子を構成している。一態様では、温度補償材料は、二酸化シリコンＳｉＯ２である。別の態様では、温度補償材料およびＦＢＡＲスタック６２１が製造される他の材料のいずれかもしくは両方が、上述のように、ＦＢＡＲスタック６２１の製造後、空洞１０４から犠牲材料１０５を除去するために使用されるリリースエッチャントに不適合である。ＦＢＡＲスタック６２１については、さらなる説明をしない。
【０１１３】
懸架型ＦＢＡＲデバイス６００では、電気回路１４０は、第１の端子１３２、１３４と第２の端子１７２、１７４との間で、第１のＤＳＢＡＲ１０６および第２のＤＳＢＡＲ１０８を直列に接続する。図６に示すＦＢＡＲデバイス６００の態様は、第１の端子１３２、１３４間のインピーダンスと、第２の端子１７２、１７４間のインピーダンスとの比１：１を有している。
【０１１４】
以下に、電気回路１４０を、第１の端子１３２、１３４が入力端子を表しかつ第２の端子１７２、１７４が出力端子を表している図６に示す例を参照して、さらに詳細に説明する。別態様では、第１の端子１３２、１３４が出力端子を、第２の端子１７２、１７４が入力端子を表していてもよい。電気回路１４０は、導電体１３６、１３８、１７６、１７８、１８２および１８４からなっている。導電体１３６および１３８は、第１の端子１３２および１３４をそれぞれ、第１のＤＳＢＡＲ１０６の第１のＦＢＡＲ１１０の電極１１２および１１４にそれぞれ電気的に接続している。導電体１８２および１８４は、それぞれ第２のＦＢＡＲ１２０の電極１２２を第１のＦＢＡＲ１５０の電極１５２に接続し、第２のＦＢＡＲ１２０の電極１２４を第１のＦＢＡＲ１５０の電極１５４に接続することによって、ＤＳＢＡＲ１０６および１０８を直列に接続する。導電体１７６および１７８は、第２のＤＳＢＡＲ１０８の第２のＦＢＡＲ１６０の電極１６２および１６４をそれぞれ、出力端子１７２および１７４に接続する。
【０１１５】
懸架型デバイス６００を構成する懸架型ＦＢＡＲスタック６２１のさらなる詳細は、本開示の譲受人に譲渡されたLarson IIIらによる米国特許出願第１１／０６９，４０９号明細書に記載されており、その内容は参照により本発明に組み込まれる。２つ以上のＤＳＢＡＲからなる帯域通過フィルタも、米国特許出願第１１／０６９，４０９号明細書に記載されている。リリースエッチャントに不適合な材料を組み込んでいる帯域通過フィルタの態様は、図１Ａ〜１Ｒを参照して説明したプロセスを用いて製造され、図３Ａおよび３Ｂを参照して上述した構造的な特徴を有している。
【０１１６】
上述のように、ウェハ規模の製造を、上述の懸架型デバイス１００、３００、４００、５００または６００と同様の数千の懸架型デバイスを同時に製造するために使用する。そのようなウェハ規模の製造によって、懸架型デバイスを安価に製造できるようになる。図４Ａおよび４Ｂを参照して上述した懸架型ＦＢＡＲデバイス４００の一態様を製造するために、図１Ａ〜１Ｉおよび１Ｊ〜１Ｒを参照して上述した方法を使用する例を、図１Ａ〜１Ｉおよび１Ｊ〜１Ｒ、図７Ａ〜７Ｊの平面図および図７Ｋ〜７Ｔの断面図を参照して以下に説明する。異なるマスクおよび／またはいくつかの段階の省略によって、図７Ａ〜７Ｊおよび図７Ｋ〜７Ｔを参照して以下に説明するデバイス製造プロセスを、上述のＦＢＡＲデバイス１００、３００、５００および６００の態様を製造するために使用することもできる。デバイス製造プロセスは、他の懸架型デバイスの製造にも採用することができる。
【０１１７】
以下にその製造について説明するＦＢＡＲデバイス４００の態様の通過帯域は、約１．９ＧＨｚの公称中心周波数を有している。別の周波数での動作のための態様の構造および製造は同様であるが、その厚みおよび横方向の寸法は、以下に例示するものとは異なる。以下にその製造について説明するＦＡＢＲデバイス４００の例は、図４Ａおよび４Ｂを参照して上述した温度補償素子１０９と同様の構造を有する温度補償素子を有している。製造プロセスは、温度補償素子１０９を製造するために、図３Ｂを参照して上述したものとは別の構成を有するように変更することが可能である。
【０１１８】
上述のように、懸架型ＦＢＡＲデバイスは、典型的には単結晶シリコンのウェハ上で製造される。ウェハの一部が、製造される各懸架型ＦＢＡＲデバイスに対して、ＦＢＡＲデバイス４００（図４Ａおよび４Ｂ）の基板１０２に対応する基板を構成する。基板１０２を構成するウェハの一部内および一部上へのＦＢＡＲデバイス４００の製造を、図７Ａ〜７Ｊおよび図７Ｋ〜７Ｔに示し、また以下に説明する。ＦＢＡＲデバイス４００を製造する場合、ウェハ上の他のＦＢＡＲデバイスも同様に製造する。
【０１１９】
図１Ａ〜１Ｄおよび１Ｊ〜１Ｍを参照して上述したプロセスを行うと、図７Ａおよび７Ｋに示すように、基板１０２の前面１１１と同一面に滑らかで平坦な面を有する犠牲材料１０５で充填された空洞１０４が残される。
【０１２０】
第１の金属層を、基板１０２の前面１１１および犠牲材料１０５上に堆積させる。第１の金属層を、図７Ｂおよび７Ｌに示すようにパターン形成し、電極１１２、端子パッド１３２、および電極１１２と端子パッド１３２との間に延びる電気トレース１３３を画定する。電極１１２は、犠牲材料１０５上に配置されている。端子パッド１３２は、基板１０２上に配置されている。
【０１２１】
電極１１２は、通常、ウェハの主表面に平行な面において非対称の形状を有している。非対称の形状により、電極１１２がその一部を形成するＦＢＡＲ１１０（図４Ｂ）での横方向モードは最小限になる。これについては、本開示の譲受人に譲渡されたLarson IIIらの米国特許第６，２１５，３７５号明細書に記載されており、その内容は参照により本発明に組み込まれる。
【０１２２】
さらに図４Ｂを参照すると、後述のように、電極１１４は第２の金属層で画定されており、電極１２２は第３の金属層で画定されており、電極１２４は第４の金属層で画定されている。電極が画定される金属層のパターン形成は、ウェハの主表面に対して平行な面それぞれで、ＦＢＡＲ１１０の電極１１２および１１４が同じ形状、寸法、配向および位置を有し、ＦＢＡＲ１２０の電極１２２および１２４が同じ形状、寸法、配向および位置を有するように行われる。通常、電極１１４および１２２がさらに、同じ形状、寸法、配向および位置を有している。
【０１２３】
一態様では、各金属層の材料は、約３００ｎｍの厚みにスパッタリングにより堆積させたモリブデンであった。金属層は、ドライエッチングによりそれぞれパターン形成される。金属層において各愛知された電極は、それぞれ約１２，０００平方μｍの面積を有する五角形であった。他の電極面積により、別の特性インピーダンスが得られる。代替的に、金属層の材料として別の耐熱性の金属、例えばタングステン、ニオブおよびチタンを使用することもできる。別態様では、金属層はそれぞれ、１つ以上の材料の層を有している。
【０１２４】
ＦＢＡＲデバイス４００の電極の材料を選択する際に考慮すべき１つの要素は、電極材料の音響特性である。つまり、ＦＢＡＲデバイスの残される金属部分の１種または複数種の材料の音響特性は、導電性のような別の特性よりは重要ではない。よって、ＦＢＡＲデバイス４００の残される金属部分の１種または複数種の材料は、電極の材料とは異なっていてよい。
【０１２５】
圧電素子の層を堆積させ、図７Ｃおよび７Ｍに示すようにパターン形成し、圧電素子１１６を画定する。圧電素子のパターン形成は、電極１１２を覆うように、犠牲材料１０５を完全に覆うように、かつ犠牲材料１０５の周辺を越えて基板１０２の前面１１１上に延びるように行う。この構成によって、圧電層が空洞１０４（後で内部にリリースエッチャントを導入する）をＦＢＡＲスタックの残りの部分から分離することが可能となる。圧電層をさらにパターン形成して、端子パッド１３２を露出させる。
【０１２６】
一態様では、後述の圧電素子１１６および圧電素子１２６を形成するために堆積させる圧電材料は窒化アルミニウムであり、スパッタリングによって約１．４μｍの厚みに堆積させた。圧電材料は、水酸化カリウム中でのウェットエッチングまたは塩素ベースのドライエッチングによってパターン形成された。圧電素子１１６および１２６の代替的な材料は、酸化亜鉛、硫化カドミウムおよび分極した強誘電性材料、例えばペロブスカイト強誘電性材料を含み、チタンジルコン酸鉛、メタニオブ酸鉛、チタン酸バリウムが含まれる。
【０１２７】
温度補償材料の第１の層を堆積させ、図７Ｄおよび７Ｎに示すようにパターン形成して、温度補償素子１０９の一部を構成する温度補償層１１５を画定する。図示の例では、温度補償層１１５を形成するために堆積させる温度補償材料、およびその後に後述のように温度補償層１２３を形成するために堆積させる堆積させる温度補償材料を、電極１１２と同じ形状、寸法、配向および位置を有するようにパターン形成する。代替的な態様では、温度補償材料を、圧電素子１１６と同じ形状、寸法および位置を有するようにパターン形成することができる。さらなる代替的な態様では、温度補償材料を、電極１１２の広がりと圧電素子１１６の広がりとの間の中間の広がりを有するようにパターン形成する。
【０１２８】
一態様では、温度補償材料の第１の層、およびその堆積については後述する温度補償材料の第２の層の材料は、二酸化シリコンＳｉＯ２であった。温度補償材料は、化学所着（ＣＶＤ）によって堆積させた。別の堆積方法には、スパッタリングおよび熱蒸発が含まれる。温度補償材料を、六フッ化硫黄（ＳＨ６）、水素（Ｈ２）および酸素（Ｏ２）の混合物をエッチャントとして利用して、ドライエッチング、通常、反応性イオンエッチング（ＲＩＥ）によってパターン形成する。層厚みは、ＦＢＡＲデバイス４００（図４Ａ）の所望の温度係数に依存していた。一態様では、温度補償層１１５および１２３の厚みは約１００ｎｍであった。
【０１２９】
第２の金属層を堆積させ、図７Ｅおよび７Ｏに示すように、パターン形成して、電極１１４、端子パッド１３４、および電極１１４と端子パッド１３４との間に延びる電気トレース１３５を画定する。これによって、ＦＢＡＲ１１０の製造が完了する。
【０１３０】
次に、音響減結合材料の層を堆積させ、図７Ｆおよび７Ｐに示すようにパターン形成して、音響減結合器１３０を画定する。音響減結合器１３０のパターン形成は、少なくとも電極１１４を覆うように、さらには端子パッド１３２および１３４が露出するように行う。音響減結合器は、通常、プラスチック材料の４分の１波長層である。
【０１３１】
一態様では、音響減結合器１３０の音響減結合材料は、厚み約２００ｎｍのポリイミドであり、つまり、この厚みはポリイミドにおける中心周波数波長の４分の１である。ポリイミドを、スピンコーティングによって堆積させ、フォトリソグラフィによりパターン形成した。ポリイミドは感光性であるのでフォトレジストは必要ない。上述のように、別のプラスチック材料を、音響減結合材料として使用することができる。音響減結合材料は、スピンコーティング以外の方法によって堆積させることができる。
【０１３２】
音響減結合材料がポリイミドである態様では、ポリイミドの堆積およびパターン形成後、ウェハをまず空気中で温度約２５０℃で、最終的には、不活性雰囲気、例えば窒素雰囲気中で温度約４１５℃で焼成し、その後さらなるプロセスを行う。この焼成によって、ポリイミドの揮発性成分が蒸発し、後続のプロセス中に起こる揮発性成分の蒸発が、この後堆積させる層の分離を引き起こすことを防止できる。
【０１３３】
第３の金属層を堆積し、図７Ｇおよび７Ｑに示すようにパターン形成して、電極１２２から端子パッド１３４に延びる電気トレース１３７を画定する。端子パッド１３４は、トレース１３５によって電極１１４にも電気的に接続されている。
【０１３４】
温度補償材料の第２の層を堆積し、図７Ｈおよび７Ｒに示すようにパターン形成して、本発明の温度補償素子１０９の残りを構成する温度補償層１２３を画定する。図示の例では、温度補償材料を、電極１１２と同じ形状、寸法、配向および位置を有するように上述のようにパターン形成する。
【０１３５】
圧電材料の第２の層を堆積させ、図７Ｉおよび７Ｓに示すようにパターン形成して、圧電素子１２６を画定する。第２の圧電層を、端子パッド１３２および１３４が露出するようにパターン形成する。
【０１３６】
第４の金属層を堆積させ、図７Ｊおよび７Ｔに示すようにパターン形成して、電極１２４、端子パッド１３８、および電極１２４から端子パッド１３８へと延びる電気トレース１３９を画定する。これにより、ＦＢＡＲ１２０、ひいてはＦＢＡＲスタック４２１の製造が完了する。
【０１３７】
金の保護層（図示せず）を、端子パッド１３２、１３４および１３８の露出した表面上に堆積させる。
【０１３８】
ＦＢＡＲ４００の製造を完了させるために、図１Ｆ〜１Ｉおよび１Ｏ〜１Ｒを参照して上述したプロセスを行う。このプロセスによって、ＦＢＡＲデバイス４００は、図４Ａおよび４Ｂに示す状態となる。
【０１３９】
ＦＢＡＲデバイス４００を、ホストである電気装置、例えば無線電話に実装し、電気的接続を、ＦＢＡＲデバイスの端子パッド１３２、１３４および１３８と、ホストデバイスの部材であるパッドとの間に形成する。
【０１４０】
上述のように、音響減結合器１３０の代替的な音響減結合材料は、架橋ポリフェニレンポリマーである。第３の金属層をパターン形成して電極１１４を画定した後、図７Ｅおよび７Ｏを参照して上述したように、架橋ポリフェニレンポリマーのための前駆体溶液を、図７Ｆおよび７Ｐを参照して上述したのと同様の方式でスピンコーティングするが、パターン形成はしない。前駆体溶液の組成およびスピン速度は、架橋ポリフェニレンポリマーが、厚み約１８７ｎｍの層を形成するように選択される。この厚みは、ＦＢＡＲデバイス４００の通過帯域の中心周波数に等しい周波数を有する音響信号の架橋ポリフェニレンポリマーにおける波長λｎの４分の１に相当する。前駆体溶液の層を堆積した後、ウェハを約３８５℃〜約４５０℃の範囲の温度で不活性環境、つまり真空もしくは窒素雰囲気中で焼成し、その後さらなるプロセスを行った。焼成により、まず前駆体溶液から有機溶剤が除去され、続いてオリゴマーが上述のように架橋して、架橋ポリフェニレンポリマーを形成する。
【０１４１】
一態様では、架橋ポリフェニレンポリマーのための前駆体溶液は、The Dow Chemical CompanyよりSiLK（登録商標）Jの名称で販売されているものであった。代替的に、前駆体溶液は、The Dow Chemical Companyより登録商標SiLKで現在販売されているまたは将来的に販売される前駆体溶液の任意のものであってよい。特定の態様では、接着促進剤の層を、前駆体溶液をスピンコーティングする前に堆積させた。硬化すると約２Ｍｒａｙｌの音響インピーダンスを有する架橋ポリフェニレンポリマーを形成するオリゴマーを含有する前駆体溶液は、別の供給業者からも現在または将来的に入手可能であり、また使用可能でもある。
【０１４２】
図７Ｇおよび７Ｑを参照して上述したものと同様の方式で、第３の金属層を堆積させるが、まず図７Ｆに示す音響減結合器１３０のパターン形成と同様にパターン形成し、ハードマスクを画定する。このハードマスクは、架橋ポリフェニレンポリマーの層をパターン形成するように後で使用され、音響減結合器１３０を画定する。始めにパターン形成された第３の層は、音響減結合器１３０と同じ広がりを有しており、端子パッド１３２および１３４を露出させる。
【０１４３】
架橋ポリフェニレンポリマーの層を、ハードエッチングマスクとして使用される始めにパターン形成された第３の金属と共に、図７Ｆに示すようにパターン形成する。架橋ポリフェニレンポリマーの層をパターン形成することによって、音響減結合器１３０の広がりが画定され、これにより、端子パッド１３２および１３４ならびに犠牲材料１０５の一部が露出する。パターン形成は、反応性イオンエッチング（ＲＩＥ）によって酸素／窒素混合物をエッチャントして使用して行う。
【０１４４】
次に、第３の金属層を、図７Ｇおよび７Ｑに示すように再パターン形成し、これにより、電極１２２、および電極１２２と端子パッド１３４との間に延びる電気トレースを画定する。
【０１４５】
架橋ポリフェニレンポリマーの層を音響減結合器として備えているＦＢＡＲデバイス４００の態様の製造は、図７Ｈ〜７Ｊおよび７Ｒ〜７Ｔを参照して上述したプロセスを行うことによって完了する。
【０１４６】
上述のものと同様の技術を使用して、真空堆積によって堆積させたパリレンの層に音響減結合器１３０を画定する。
【０１４７】
上で例示した電極および圧電素子の厚みは、温度補償素子１０９を有していないＦＢＡＲ４００の態様と同様の従来のＦＢＡＲデバイスの厚みである。ＦＢＡＲデバイス４００の一態様では、ＦＢＡＲスタック２１１へ温度補償素子１０９を追加しているにもかかわらず、１つ以上の素子の厚みを減少させて、ＦＢＡＲデバイスの中心周波数を保持している。厚みを減少させた１つ以上の素子の種類、および各厚みの減少度合いは、温度補償素子１０９の材料の厚みおよび温度補償素子１０９により提供される温度補償に依存する。素子の種類および厚みの減少度合いはさらに、上述のように、ＦＢＡＲデバイスが使用される用途にも依存する。圧電素子の厚みを減少させると、結合定数が減少する。１つ以上の電極の厚みを減少させると、温度補償材料が電極と適合する導電性を有していない場合には、直列抵抗が増大する。
【０１４８】
以上、本開示を例示的な実施態様を利用して説明した。しかし、本発明は、特許請求の範囲によって規定されており、詳細に説明された態様に限定されることはない。
【図面の簡単な説明】
【０１４９】
【図１Ａ】本発明による懸架型デバイスの第１の態様を形成するための、本発明によるプロセスの一例を示す平面図である。
【図１Ｂ】本発明による懸架型デバイスの第１の態様を形成するための、本発明によるプロセスの一例を示す平面図である。
【図１Ｃ】本発明による懸架型デバイスの第１の態様を形成するための、本発明によるプロセスの一例を示す平面図である。
【図１Ｄ】本発明による懸架型デバイスの第１の態様を形成するための、本発明によるプロセスの一例を示す平面図である。
【図１Ｅ】本発明による懸架型デバイスの第１の態様を形成するための、本発明によるプロセスの一例を示す平面図である。
【図１Ｆ】本発明による懸架型デバイスの第１の態様を形成するための、本発明によるプロセスの一例を示す平面図である。
【図１Ｇ】本発明による懸架型デバイスの第１の態様を形成するための、本発明によるプロセスの一例を示す平面図である。
【図１Ｈ】本発明による懸架型デバイスの第１の態様を形成するための、本発明によるプロセスの一例を示す平面図である。
【図１Ｉ】本発明による懸架型デバイスの第１の態様を形成するための、本発明によるプロセスの一例を示す平面図である。
【図１Ｊ】図１Ａの切断線１Ｊ−１Ｊに沿った断面図である。
【図１Ｋ】図１Ｂの切断線１Ｋ−１Ｋに沿った断面図である。
【図１Ｌ】図１Ｃの切断線１Ｌ−１Ｌに沿った断面図である。
【図１Ｍ】図１Ｄの切断線１Ｍ−１Ｍに沿った断面図である。
【図１Ｎ】図１Ｅの切断線１Ｎ−１Ｎに沿った断面図である。
【図１Ｏ】図１Ｆの切断線１Ｏ−１Ｏに沿った断面図である。
【図１Ｐ】図１Ｇの切断線１Ｐ−１ＪＰに沿った断面図である。
【図１Ｑ】図１Ｈの切断線１Ｑ−１Ｑに沿った断面図である。
【図１Ｒ】図１Ｉの切断線１Ｒ−１Ｒに沿った断面図である。
【図２】デバイス構造をリリースエッチャントから保護する代替的な手法を示す側面図である。
【図３Ａ】本発明による懸架型デバイスの第２の態様の平面図である。
【図３Ｂ】図３Ａの切断線３Ｂ−３Ｂに沿った断面図である。
【図３Ｃ】図３Ａの切断線３Ｃ―３Ｃに沿った断面図である。
【図３Ｄ】図３Ａに示す懸架型デバイスの態様における電気的接続を示す概略図である。
【図４Ａ】本発明による懸架型デバイスの第３の態様の平面図である。
【図４Ｂ】図４Ａの切断線４Ｂ−４Ｂに沿った断面図である。
【図５Ａ】本発明による懸架型デバイスの第４の態様の平面図である。
【図５Ｂ】図５Ａの切断線５Ｂ−５Ｂに沿った断面図である。
【図５Ｃ】図５Ａの切断線５Ｃ−５Ｃに沿った断面図である。
【図５Ｄ】図５Ａに示す懸架型デバイスの態様における電気的接続を示す概略図である。
【図６】本発明による懸架型デバイスの第５の態様における電気的接続を示す概略図である。
【図７Ａ】本発明による懸架型デバイスの、図４Ａおよび図４Ｂに示す態様を形成するためのプロセスの一例を示す平面図である。
【図７Ｂ】本発明による懸架型デバイスの、図４Ａおよび図４Ｂに示す態様を形成するためのプロセスの一例を示す平面図である。
【図７Ｃ】本発明による懸架型デバイスの、図４Ａおよび図４Ｂに示す態様を形成するためのプロセスの一例を示す平面図である。
【図７Ｄ】本発明による懸架型デバイスの、図４Ａおよび図４Ｂに示す態様を形成するためのプロセスの一例を示す平面図である。
【図７Ｅ】本発明による懸架型デバイスの、図４Ａおよび図４Ｂに示す態様を形成するためのプロセスの一例を示す平面図である。
【図７Ｆ】本発明による懸架型デバイスの、図４Ａおよび図４Ｂに示す態様を形成するためのプロセスの一例を示す平面図である。
【図７Ｇ】本発明による懸架型デバイスの、図４Ａおよび図４Ｂに示す態様を形成するためのプロセスの一例を示す平面図である。
【図７Ｈ】本発明による懸架型デバイスの、図４Ａおよび図４Ｂに示す態様を形成するためのプロセスの一例を示す平面図である。
【図７Ｉ】本発明による懸架型デバイスの、図４Ａおよび図４Ｂに示す態様を形成するためのプロセスの一例を示す平面図である。
【図７Ｊ】本発明による懸架型デバイスの、図４Ａおよび図４Ｂに示す態様を形成するためのプロセスの一例を示す平面図である。
【図７Ｋ】図７Ａの切断線７Ｋ−７Ｋに沿った断面図である。
【図７Ｌ】図７Ｂの切断線７Ｌ−７Ｌに沿った断面図である。
【図７Ｍ】図７Ｃの切断線７Ｍ−７Ｍに沿った断面図である。
【図７Ｎ】図７Ｄの切断線７Ｎ−７Ｎに沿った断面図である。
【図７Ｏ】図７Ｅの切断線７Ｏ−７Ｏに沿った断面図である。
【図７Ｐ】図７Ｆの切断線７Ｐ−７Ｐに沿った断面図である。
【図７Ｑ】図７Ｇの切断線７Ｑ−７Ｑに沿った断面図である。
【図７Ｒ】図７Ｈの切断線７Ｒ−７Ｒに沿った断面図である。
【図７Ｓ】図７Ｉの切断線７Ｓ−７Ｓに沿った断面図である。
【図７Ｔ】図７Ｊの切断線７Ｔ−７Ｔに沿った断面図である。
【背景技術】
【０００１】
１つ以上の薄膜バルク音響共振器（film bulk acoustic resonator、ＦＢＡＲ）を組み込んでいるＦＢＡＲデバイスは、かつてないほど多様性が拡大している電子製品、特に無線製品の一部をなしている。例えば、最近の携帯電話は、各帯域通過フィルタがラダー型回路を含んでいるデュープレクサを組み込んでおり、そのラダー型回路の各素子がＦＢＡＲである。ＦＢＡＲを組み込んでいるデュープレクサは、本開示の譲受人に譲渡された、Duplexer Incorporating Thin-film Bulk Acoustic Resonators (FBARs)と題したBradleyらによる米国特許第６，２６２，６３７号明細書に記載されており、その内容は参照により本願に組み込まれる。このようなデュープレクサは、送信帯域通過フィルタおよび受信帯域通過フィルタからなっている。送信帯域通過フィルタは、送信機の出力とアンテナとの間に接続されている。受信通過帯域フィルタは、アンテナと受信機の入力との間に９０°の位相シフタと直列に接続されている。送信帯域通過フィルタおよび受信帯域通過フィルタの通過帯域の中心周波数は、互いにずれている。ＦＢＡＲをベースとしたラダー型フィルタは、別の用途で使用することもできる。
【０００２】
ＦＢＡＲは、対向する平面電極およびこれらの電極間に設けられている圧電素子からなる。ＦＢＡＲは、基板で画定された空洞上に懸架されており、これにより、ＦＢＡＲが、電極間に与えられる電気信号に応答して機械的に共振することができる。
【０００３】
本開示の譲受人に譲渡された、Larson IIIらによる米国特許出願第１０／６９９，２８９号明細書は、減結合された積層型バルク音響共振器（ＤＳＢＡＲ）を組み込んでいる帯域通過フィルタを開示しており、その内容は参照により本発明に組み込まれる。ＤＳＢＡＲは、下部ＦＢＡＲ、下部ＦＢＡＲ上に積層された上部ＦＢＡＲ、およびＦＢＡＲ間の音響減結合器からなっている。各ＦＢＡＲは上述のように構成されている。電気的な入力信号が、ＦＢＡＲの一方の電極間に与えられ、もう一方のＦＢＡＲは、帯域通過濾過された電気的な出力信号を、その電極間で提供する。
【０００４】
本開示の譲渡人に譲渡された、Larson IIIらによる米国特許出願第１０／６９９，４８１号明細書は、２つの減結合された積層型バルク音響共振器（ＤＳＢＡＲ）からなるフィルム音響結合変換器（ＦＡＣＴ）を開示しており、その内容は参照により本発明に組み込まれる。第１の電気回路は、ＤＳＢＡＲの下部ＦＢＡＲを直列もしくは並列に相互接続する。第２の電気回路は、ＤＳＢＡＲの上部ＦＢＡＲを直列もしくは並列に相互接続する。これらの電気回路の構成に応じて、１：１または１：４のインピーダンス変換比を有する平衡または非平衡のＦＡＣＴの態様を得ることができる。このようなＦＡＣＴにより、第１の電気回路と第２の電気回路との間でガルバニック絶縁が得られる。
【０００５】
ＦＢＡＲ、ならびに１つ以上のＦＢＡＲを組み込んでいるデバイス、例えばラダー型フィルタ、ＤＳＢＡＲ、ＦＡＣＴおよび帯域通過フィルタを、本開示では概括的に「ＦＢＡＲデバイス」と呼ぶ。
【０００６】
大抵のＦＢＡＲデバイスは、中心周波数によって特徴付けられる帯域通過特性を有する周波数応答を有する。デバイスを構成するＦＢＡＲは、共振周波数によって特徴付けられる周波数応答を有する。圧電素子の材料が窒化アルミニウム（ＡｌＮ）でありかつ電極の材料がモリブデン（Ｍｏ）である現行のＦＢＡＲデバイスの実際の態様では、各ＦＢＡＲの周波数応答は、約−２０ｐｐｍ／℃〜約−３５ｐｐｍ／℃の範囲の温度係数を有している。共振周波数の温度係数のために、ＦＢＡＲを組み込んでいるＦＢＡＲデバイスがその通過帯域の仕様に見合うことのできる温度範囲が減少する。さらに、ＦＢＡＲデバイスが全動作温度範囲にわたり通過帯域の仕様に確実に合わせられるように、ＦＢＡＲデバイスが試験される通過帯域の限界は、通過帯域の仕様内に入っていなくてはならないので、共振周波数の温度係数のために製造歩留まりが低下する。
【０００７】
本開示の譲受人に譲渡されたLarson IIIらによる米国特許出願第１０／９７７，３９８号明細書は、ＦＢＡＲデバイスの通過帯域の温度係数を効果的に低下させる温度補償素子を組み込んでいるＦＢＡＲデバイスを開示しており、その内容は参照により本発明に組み込まれる。しかし、前記出願に開示の温度補償素子は、ＦＢＡＲデバイスを製造するために典型的に用いられる半導体製造ベースのプロセスで通常は使用されない材料からなっている。温度補償素子を形成する独特のプロセスを使用する必要があるので、経済的に不利である。
【０００８】
Lakinらによる、Temperature Compensated Bulk Acoustic Thin Film Resonator, 2000 IEE ULTRASONIC SYMPOSIUM, 855〜858には、二酸化シリコン（ＳｉＯ２）が２０℃〜８０℃の温度範囲の正の温度係数を有していることを開示している。ＳｉＯ２の温度係数は正であり、ＦＢＡＲで一般的に使用されている材料である窒化アルミニウムおよびモリブデンの温度係数とは符号が逆である。ＳｉＯ２の温度補償素子により、ＦＢＡＲの共振周波数の温度係数は、温度補償を行わないＦＢＡＲの約半分に低下する。温度補償素子の材料としてＳｉＯ２を使用することは、このＳｉＯ２の堆積およびパターン形成が、確立された標準的な半導体製造プロセスであるというさらなる理由からも、魅力的である。
【０００９】
Larkinらは、ＳＭＲ型共振器（固体装着型共振器、solidly-mounted resonator）におけるＳｉＯ２の使用を開示している。しかし、基板に画定された浅い空洞上に懸架されている１つまたは複数のＦＢＡＲを含む懸架されたＦＢＡＲスタック懸架型ＦＢＡＲデバイスは、通常、ＳＭＲ型共振器より良好な性能を有している。懸架型ＦＢＡＲスタックは、通常、空洞を充填する犠牲材料、典型的にはリンシリケートガラス（ＰＳＧ）の支持層の表面上に製造する。ＦＢＡＲスタックの製造後、リリースエッチングを行い、ＦＢＡＲスタックの下から犠牲材料を除去する。これにより、空洞上に懸架されているＦＢＡＲスタックが残される。リリースエッチングでは、通常、希フッ化水素酸（ＨＦ）が使用される。しかし、ＨＦは、さらにＳｉＯ２を激しく攻撃する。したがって、ＳｉＯ２の層からなる温度補償素子は、ＦＢＡＲの製造後に行われるリリースエッチングのエッチャントには不適合である。したがって、必要であるのは、懸架型ＦＢＡＲデバイスを製造する手法であって、そのデバイスに含まれるＦＢＡＲスタックが、ＦＢＡＲスタックの製造後に行われるリリースエッチングのエッチャントに不適合な、ＳｉＯ２のような材料を含む、手法である。
【００１０】
懸架型デバイス構造が浅い空洞上に懸架されている懸架型デバイスの別の多くの種類は、支持層上に製造され、その支持層は、デバイス構造が製造された後に行われるリリースエッチングにおいてデバイス構造の下から除去される。デバイス構造を製造した後にリリースエッチングを行うので、デバイス構造において使用可能な材料は、リリースエッチャントに適合するものに限られる。この制限により、問題が生じうる。したがって、さらに必要なのは、デバイス構造が、リリースエッチャントに不適合な材料を含む懸架型デバイスを製造する手法である。
【発明の開示】
【００１１】
第１の見解では、本発明は、基板と、この基板内に画定されかつ基板の前面から基板内へ延びる空洞とを有する薄膜バルク音響共振器（ＦＢＡＲ）デバイスを提供する。ＦＢＡＲデバイスは、空洞上に懸架されているＦＢＡＲスタックと、基板内に画定されかつ基板の背面から空洞へと基板を通過して延びる穴とをさらに有している。
【００１２】
第２の見解では、本発明は、基板と、この基板内に画定されている空洞と、この空洞上に懸架されているデバイス構造とを有するデバイスを提供する。空洞は、広く浅い第１の部分と、狭く深い第２の部分とを有している。第１の部分は、基板の前面から基板内へと延びている。第２の部分は、基板の背面から第１の部分へと基板を通過して延びている。
【００１３】
第３の見解では、本発明は、懸架型デバイスを製造する方法を提供する。この方法では、広く浅い第１の部分および狭く深い第２の部分を有する空洞を画定している基板を設ける。空洞の第１の部分は、基板の前面から基板内へと延び、犠牲材料で充填されている。第２の部分は、第１の部分から基板内へとより深く延びている。デバイス構造を、犠牲材料上に製造する。リリースエッチャントを、基板の背面から空洞の第２の部分を介して導入し、デバイス構造の下に位置する犠牲材料を空洞の第１の部分から除去する。
【００１４】
基板の背面から、空洞の第２の部分を介してリリースエッチャントを導入することによって、デバイス構造の下に位置する犠牲材料を空洞の第１の部分から除去することで、デバイス構造がリリースエッチャントに曝されることなくリリースエッチングを行うことができる。これにより、デバイス構造に、リリースエッチャントに不適合な材料を組み込むことができる。例えば、これにより、犠牲材料がＰＳＧであり、懸架型ＦＢＡＲスタックが、二酸化シリコンの温度補償素子を組み込んでいる懸架型ＦＢＡＲデバイスを形成することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
以下に、本発明の態様を、懸架型デバイスの例として懸架型ＦＢＡＲの態様を参照して説明する。本発明による懸架型デバイスの別の例は、空洞上に懸架されたＦＢＡＲスタックとは異なるデバイス構造を有している。
【００１６】
懸架型ＦＢＡＲデバイスは、懸架されたＦＢＡＲスタックを有している。本開示で使用する限り、ＦＢＡＲスタックという言葉は、様々な材料の層のスタックを意味しており、このスタックにおいては、１つ以上の薄膜バルク音響共振器（ＦＢＡＲ）が画定されている。ＦＢＡＲスタック内に１つ以上のＦＢＡＲが画定されている態様では、ＦＢＡＲは、ＦＢＡＲスタックに同じ高さに配置されていてもよいし、ＦＢＡＲ内に異なる高さに配置されていてもよい。例えば、ＦＢＡＲラダー型フィルタでは、ＦＢＡＲは、通常、ＦＢＡＲスタック内で同じ高さにあり、これは、図３Ａ〜３Ｃを参照して以下に説明する。減結合された積層型バルク音響共振器（ＤＳＢＡＲ）では、ＦＢＡＲは、ＦＢＡＲスタック内で同じ高さにあり、これは、図４Ａおよび４Ｂを参照して以下に説明する。薄層音響結合変換器（ＦＡＣＴ）では、ＦＢＡＲのいくつかが、ＦＢＡＲスタック内で同じ高さにあり、ＦＢＡＲのいくつかが、ＦＢＡＲスタック内で異なる高さにあり、これは図５Ａ〜５Ｃを参照して以下に説明する。
【００１７】
ＦＢＡＲの共振周波数は、ＦＢＡＲにおいて音の伝搬速度に正比例し、ＦＢＡＲを構成する層の厚みに反比例して依存する。現在、ＦＢＡＲの材料となっている大抵の材料における伝搬速度は、原子間力が温度上昇により減少するため、負の温度係数を示す。この原子間力の低下は、材料の弾性係数の低下をもたらし、また、伝搬速度の低下を伴う。温度の上昇によって、伝搬速度は減少し、また、層の厚みは増加する。これらの２つの影響によって、ＦＢＡＲの共振周波数が減少する傾向があり、これにより、上記の負の温度係数がもたらされる。例えば、現在ＦＢＡＲの材料となっている窒化アルミニウム（ＡｌＮ）およびモリブデン（Ｍｏ）の温度係数は、それぞれ約−２５ｐｐｍ／℃〜−６０ｐｐｍ／℃である。
【００１８】
ＦＢＡＲの共振周波数の温度係数と、ＦＢＡＲの電極および圧電素子の温度係数との関係は、電極および圧電素子の厚みによって決定される。ＦＢＡＲベースのデュープレクサは、受信ラダー型フィルタであり、この受信ラダー型フィルタでは、ＦＢＡＲは、通常、比較的薄い電極および比較的厚い圧電素子を有している。このようなＦＢＡＲの共振周波数は、ＡｌＮと同様の温度係数、つまり約−２５ｐｐｍ／℃を有している。ＦＢＡＲベースのデュープレクサの送信ラダー型フィルタは、通常、比較的厚い電極および比較的薄い圧電素子を備えているＦＢＡＲを有している。電極のモリブデンの温度係数は、受信ラダー型フィルタよりもＦＢＡＲの共振周波数の温度係数への大きく寄与する。したがって、送信ラダー型フィルタにおけるＦＢＡＲの共振周波数は、約−３５ｐｐｍ／℃〜約−４０ｐｐｍ／℃の範囲の温度係数を有している。
【００１９】
本発明によれば、懸架型ＦＢＡＲスタックは、基板で画定された空洞上に懸架されており、さらに、リリースエッチャントに不適合なエッチング不適合材料を組み込んでおり、リリースエッチャントは、ＦＢＡＲの製造後、犠牲材料を、ＦＢＡＲスタックの下から取り除くために使用される。いくつかの態様では、エッチング不適合材料の層が温度補償素子を構成しており、この温度補償素子によって、ＦＢＡＲスタックで画定されたＦＢＡＲの共振周波数の温度係数が低減される。温度補償素子は、ＦＢＡＲスタックの一部である圧電素子の符号とは逆の温度係数を有している。すなわち、温度補償素子は、圧電素子が負の温度係数を有している上記の例では、正の温度係数を有している。温度補償素子によって、各ＦＢＡＲの実効温度係数ＴＣｅｆｆは、第１の近似式
TCeff={(TCE*tE)+(TCp*tp)+(TCC+tC)}/(tE+tp+tC) （１）
［式中、ＴＣＥは、電極材料の温度係数であり、ＴＣＰは、圧電剤素子の材料の温度係数であり、ＴＣＣは、温度補償素子の温度係数であり、ｔＥは、電極の全厚みであり、ｔｐは、圧電素子の全厚みであり、ｔＣは、温度補償素子の全厚みである］で表される。厚みは、ＦＢＡＲデバイスの動作中、各素子を介して音が伝搬する方向で測定する。等式（１）は、伝搬の縦モードおよび剪断モードの両方に適用できる。等式（１）は、電極、圧電素子および温度補償素子の音響インピーダンスの、温度補償素子の温度補償効果への二次効果を無視する。
【００２０】
上述したように、ＦＢＡＲスタック内に設けられているもしくはＦＢＡＲスタックに隣接する二酸化シリコン（ＳｉＯ２）の層は、効果的な温度補償素子である。しかし、ＳｉＯ２の、一般的に使用されかつよく知られている犠牲材料であるＰＳＧに対するエッチング選択性は低い。
【００２１】
本発明による方法により、ＦＢＡＲスタックがＳｉＯ２温度補償素子を組み込んでいてかつＰＳＧ犠牲材料上に製造されている、懸架型ＦＢＡＲデバイスが形成される。リリースエッチングは、ＦＢＡＲスタックを製造した後、希ＨＦを使用して行われる。本発明の別の態様による方法により、犠牲材料上にデバイス構造が形成される。リリースエッチングは、デバイス構造を製造した後、デバイス構造の１つ以上の材料と不適合なリリースエッチャントを使用して行われる。
【００２２】
このような態様は、数千の温度補償懸架型ＦＢＡＲデバイスを同時に製造するために用いられるウェハ規模の製造プロセスに適用される。このようなウェハ規模の製造によって、温度補償懸架型ＦＢＡＲデバイスは、安価に製造されるようになる。分かりやすくするため、単一の温度補償ＦＢＡＲがＦＢＡＲスタック内で画定されている懸架型温度補償ＦＢＡＲデバイスの態様を製造するのに使用される方法の例示的な態様を、図１Ａ〜１Ｉの平面図と、１Ｊ〜１Ｒの断面図とを参照して説明する。
【００２３】
この方法では、ウェハ（全体は図示せず）を準備する。ウェハの一部は、製造される各ＦＢＡＲデバイスに対して、図面でその製造を示すＦＢＡＲデバイスの基板１０２に相当する基板を構成する。基板１０２を構成するウェハ内およびウェハの一部上へのＦＢＡＲデバイスの製造を、図１Ａ〜１Ｉおよび図１Ｊ〜１Ｒに図示し、以下の記述により説明する。ＦＢＡＲデバイスの製造の際、残りのＦＢＡＲデバイスもウェハ上に同様に製造される。
【００２４】
一態様では、ウェハは、直径役１５０ｍｍ、厚み約６００μｍの市販の単結晶シリコンのウェハであった。これに代えて別のウェハ材料も使用することができる。
【００２５】
幅広の浅い空洞を形成し、ウェハ上の各ＦＢＡＲデバイスの位置でウェハの前面からウェハ内へと延在させる。図１Ａおよび１Ｊに、基板の前面１１１から基板１０２内へと延びる幅広の浅い空洞１０４を示す。
【００２６】
ＦＢＡＲデバイスを、約２ＧＨｚの周波数で動作させるように構成する一態様では、空洞１０４の横方向の寸法は、約１００平方μｍで、深さ約４μｍである、つまり横方向の寸法はそれぞれ、少なくとも１桁、深さよりも大きくなっている。ウェハの材料がシリコンである一態様では、空洞は、六フッ化硫黄（ＳＨ６）、水素（Ｈ２）および酸素（Ｏ２）の混合物をエッチャントとして使用して選択的ドライエッチングを行うことによって形成される。
【００２７】
よって、各空洞からウェハ内へと延びる深く狭いエッチャント到達穴を、ウェハに形成する。空洞１０４のと比較すると、このエッチャント到達穴の深さはより深く、幅はより狭い。図１Ｂおよび１Ｋに、空洞１０４から基板１０２内に深く延びるエッチャント到達穴を示す。エッチャント到達穴の１つの態様を、１０３として示す。さらに、参照番号１０３は、複数のエッチャント到達穴をまとめて示すためにも使用する。
【００２８】
エッチャント到達穴１０３は、空洞１０４から基板１０２を通って、基板の１０２の背面１０１へと貫通して延びていてよい。しかし、基板１０２のがその一部を形成しているウェハには後に、個々のＦＢＡＲデバイスに単一化される前に、厚み低減プロセスを行う。図１Ｆおよび１Ｏを参照して以下に説明するように、エッチャント到達穴１０３は、基板１０２内へウェハの最終厚みより深く延びている必要はない。
【００２９】
エッチャント到達穴１０３の横方向の寸法は、通常、約５μｍ〜約２０μｍの範囲にある。エッチャント到達穴１０３の横方向の寸法については、図１Ｃおよび１Ｌを参照して以下により詳細に説明する。エッチャント到達穴１０３は、空洞１０４の横方向の寸法より実質的に小さい。円形のエッチャント到達穴１０３を図示しているが、エッチャント到達穴は、縦横比の小さい他の形状をしていてよい。５つのエッチャント到達穴１０３を図示しているが、エッチャント到達穴１０３の数は、これより多くても少なくてもよい。
【００３０】
空洞１０４は、基板１０２に画定されている空洞１０７の広く浅い第１の部分を構成するものとして認識することができ、エッチャント到達穴１０３はまとめて、基板１０２に画定されている空洞１０７の狭く深い第２の部分を構成するものとして認識することができる。
【００３１】
一態様では、基板１０２がその一部を構成しているウェハの厚みを低減させた最終厚みは、約１５０μｍである。この態様では、エッチャント到達穴１０３は、少なくとも１５０μｍ、基板１０２内へ延びており、約１２μｍの直径を有している。エッチャント到達穴１０３は、ディープシリコンエッチングとして知られている等方性エッチングプロセスによって形成されている。ディープシリコンエッチングは、当分野では公知であり、複数の供給者から一般的に得ることができる。よって、このプロセスは、ここでは説明しない。
【００３２】
空洞１０４およびエッチャント到達穴１０３を形成する順序は、上述のものとは反対であってもよい。
【００３３】
犠牲材料を、ウェハの表面上に堆積させる。図１Ｃおよび１Ｌに、基板１０２の前面１１１上に堆積させた犠牲材料１０５を示す。堆積させる場合、犠牲材料１０５は、基板１０２および空洞１０４の下層面の輪郭におおよそ従い、エッチャント到達穴１０３内にもいくらか延びる。犠牲材料がエッチャント到達穴１０３内に延びていることにより、それに対応する窪みが犠牲材料の表面に形成される。エッチャント到達穴１０３何に延びる犠牲材料１０５によって形成されたくぼみは、１１８で示す。さらに、参照番号１１８を、複数の窪み全体を指すように用いる。最も深い窪み１１８の底と基板１０２の背面１０１との距離が、基板１０２の前面と背面との距離より大きくなるよう厚みで、犠牲材料１０５を堆積させる。
【００３４】
一態様では、犠牲材料１０５はリンシリケートガラス（ＰＳＧ）であり、これを、従来の低圧化学蒸着（ＬＰＣＶＤ）を使用して堆積させる。別の犠牲材料を使用することもできる。別態様では、犠牲材料を、スパッタリング、スピンコーティングまたは別の適切なプロセスによって堆積させる。
【００３５】
次に、各空洞が犠牲材料で充填されたままでウェハの表面を平坦化する。図１Ｄおよび１Ｍに、その平坦化のプロセスの結果を示す。基板１０２内の空洞１０４は、犠牲材料１０５で充填されており、この犠牲材料１０５は、滑らかで平坦な表面を有している。
【００３６】
犠牲材料１０５の表面の品質は、この後この表面上に製造されるＦＢＡＲスタックの品質に著しく影響する。上述のように、窪み１１８（図１Ｌ）の底と基板１０２の背面１０１との距離が、基板１０２の前面１１１と背面との距離より大きくなるように犠牲材料を堆積させることによって、基板１１２の上面１１１と同一平面になるように犠牲材料を平坦化させた後に、窪み１１８の痕跡が犠牲材料１０５に確実に残らないようになる。
【００３７】
犠牲材料１０５の表面の窪み１１８（図１Ｌ）の深さ、および後にエッチャント到達穴１０３を介して導入されるリリースエッチャントが、製造されるＦＢＡＲスタック（図示せず）の下から犠牲材料１０５を除去する速度は、エッチャント到達穴１０３の横方向の寸法によって決定される。エッチャント到達穴の横方向の寸法が大きくなるほど、エッチャントはより速い速度で犠牲材料を除去する。しかし、エッチャント到達穴の横方向の寸法が大きくなると、窪みが深くなり、ひいては、窪みの底と基板１０２の背面１０１との距離が前面１１１と背面との距離より確実に大きくなるように堆積させる必要があるので、犠牲材料の厚みが大きくなる。堆積させる犠牲材料の厚みが大きくなると、ウェハの表面を平坦化させるのに必要な時間は長くなる。したがって、エッチャント到達穴の横方向寸法は、エッチャント到達穴１０３を介して導入されるエッチャントによって犠牲材料１０５が除去されるのに要する時間と、ウェハの表面を平坦化させるのに要する時間との間で妥協される。上述の範囲の横方向寸法によって、エッチング時間と平坦か時間との合理的な妥協が得られる。
【００３８】
一態様では、当分野で公知の化学機械研磨（ＣＭＰ）によってウェハを平坦化させた。別の適切な平坦化プロセスも公知であり、使用することができる。
【００３９】
続いて、犠牲材料に対してエッチング選択性の低い材料、つまり、リリースエッチングに不適合な材料を含むＦＢＡＲスタックを、ウェハの表面上に製造する。具体的には、前記の不適合材料を含むＦＢＡＲスタックを、ウェハ内に画定された各空洞を充填している犠牲材料の表面上に製造する。図１Ｅおよび１Ｎに、基板１０２に設けられた空洞１０４を充填する犠牲材料１０５の表面上に製造されたＦＢＡＲスタック１２１を示す。図示の例では、ＦＢＡＲスタック１２１内には、単一の温度補償ＦＢＡＲ１１０が画定されている。
【００４０】
ＦＢＡＲ１１０は、互いに逆の平面電極１１２および１１４と、電極間に設けられた圧電素子１１６とからなる。電極１１２および圧電素子１１６の一部は、犠牲材料１０５の表面上に配置されている。さらに、電極１１２と１１４との間に温度補償素子１０９が配置されている。温度補償素子１０９は、ＦＢＡＲ１１０の共振周波数の温度係数を著しく低減させる厚みの温度補償材料の層１１５からなっている。図示の例では、温度補償素子１０９は、圧電素子１１６と電極１１４との間に配置されており、層１１５の温度補償材料は、二酸化シリコンＳｉＯ２である。ＳｉＯ２の、犠牲材料１０５に対してエッチング選択性は低い。例示したＦＢＡＲスタックの製造については、図７Ａ〜７Ｊおよび７Ｋ〜７Ｔを参照して以下に詳細に説明する。
【００４１】
ＦＢＡＲスタック１２１を製造した後、基板１０２がその一部を構成いているウェハに、厚み低減プロセスを施して、単一化に適した厚みにする。さらに、厚み低減プロセスによって、ウェハの背面にエッチャント到達穴の端部が露出する。図１Ｆおよび１Ｏに、ウェハに厚み低減プロセスを施して、基板１０２の背面１０１から材料を除去した後の基板１０２を示す。厚み低減プロセスによって、基板１０２の背面１０１から、エッチャント到達穴１０３の、空洞１０４から離れた方の端部が基板１２０の背面１０１で露出するように十分な材料が除去される。
【００４２】
一態様では、厚み低減プロセスとして、ラッピングおよび研磨を使用し、基板１０２がその一部を形成するウェハの全体の厚みを、約６００μｍ〜１５０μｍに低減させる。さらに、厚み低減プロセスによって、エッチャント到達穴１０３の端部が、基板１０２の背面１０１で露出する。
【００４３】
次に、その上にＦＢＡＲスタックが製造されたウェハの前面を、ＦＢＡＲスタックの下から犠牲材料を除去するリリースエッチングで使用されるリリースエッチャントから保護する。ウェハの背面は、露出したままとする。図１Ｇおよび１Ｐに、ＦＢＡＲスタック１２１、およびＦＢＡＲスタック１２１の材料の成分と適合し、さらにリリースエッチャントに適合する材料の保護層１１９で覆われた基板１０２の前面の露出している部分を示す。
【００４４】
一態様では、保護層１１９の材料は、基板１０２がその一部を形成するウェハにスピンコーティングされたフォトレジストである。別の態様では、保護層１１９の材料は、オリゴマーを含有する前駆体溶液からなっており、このオリゴマーは重合してそれぞれ架橋ポリフェニレンポリマーを形成するものであり、Dow Chemical Company, Midland, MIからSiLKとの登録商標で販売されている。前駆体溶液を、スピンコーティングによって塗布する。保護層１１９の材料を塗布した後、ウェハを焼成する。
【００４５】
ウェハの前面上に製造されたＦＢＡＲスタックを保護する別の手段を、図２を参照して以下に説明する。
【００４６】
次に、ウェハを、リリースエッチャントに曝す。リリースエッチャントをウェハの背面に塗布し、エッチャント到達穴を通して空洞中の犠牲材料と接触させる。リリースエッチャントは犠牲材料を溶解し、各空洞上に懸架されたＦＢＡＲスタックが残される。図１Ｈおよび１Ｑに、リリースエッチャント（矢印で示す）によって空洞１０４から犠牲材料１０５（図１Ｐ）が除去された、空洞１０４上に懸架されたＦＢＡＲスタック１２１を示し、リリースエッチャントは、基板１０２の背面１０１に塗布され、エッチャント到達穴１０３を介して空洞１０４内に入る。
【００４７】
一態様では、リリースエッチャントは、フッ化水素酸（ＨＦ）であった。ＨＦは、ＰＳＧ犠牲層１０５をエッチングし、さらに、温度補償素子１０９の二酸化シリコンを積極的に攻撃する。しかし、温度補償素子１０９は、保護層１１９、電極１１２および圧電素子１１６によってリリースエッチャントから隔離されている。よって、リリースエッチャントが犠牲材料１０５を除去するが、温度補償素子１０９は変化しない。
【００４８】
次に、保護層をウェハから取り除き、それぞれの空洞上に懸架されたＦＢＡＲスタックを露出させる。さらに、ウェハを単一化して、個々のＦＢＡＲデバイスとする。図１Ｉおよび１Ｒに、保護層１１９（図１Ｑ）を除去し、ウェハを個々のＦＢＡＲデバイスに単一化させた後のＦＢＡＲデバイス１００を示す。ＦＢＡＲデバイス１００では、ＦＢＡＲスタック１２１は、基板１０２に設けられた空洞１０４上に懸架されている。任意に、エッチャント到達穴１０３を、ＦＢＡＲデバイス１００をパッケージングする前に適切な材料（図示せず）で塞ぐこともできる。別態様では、ＦＢＡＲデバイス１００をパッケージングすることによって、空洞１０４、電極１１２の下側および圧電層１１６を、周囲環境から隔離する。
【００４９】
フォトレジストおよび架橋ポリフェニレンポリマーのような上記保護材料を除去する溶剤は、当分野で公知であり、保護層１１９の除去に使用することができる。シリコンおよび別の基板材料のウェハを単一化する技術も、当分野で公知であって使用することができる。
【００５０】
図２に、図１Ｈおよび１Ｑを参照して上述したリリースエッチング中にＦＢＡＲスタック１２（図１Ｒ）を保護する別の手段を示す。図１Ｆおよび１Ｎを参照して上述した厚み低減プロセスを行った後、基板１０２（図１Ｒ）がその一部を形成するウェハ２０２の前面２１１を、保護素子２０４によってリリースエッチャントから保護する。図示の例では、保護素子２０４は、ウェハ２０２と同じ直径を有しかつ従来の厚みを有するシリコンウェハ２０６として実施されている。ウェハ２０６とウェハ２０２の前面２１１との間に、Ｏリング２０８が設けられている。Ｏリング２０８は、２つの目的のために設けられている。つまり、Ｏリングによって、ウェハ２０２の前面がウェハ２０６から隔置され、ウェハ２０２の前面２１１上に製造されたＦＢＡＲスタック（図示せず）が、ウェハ２０６との接触によって損傷することが防止される。さらに、Ｏリング２０８は、ウェハ２０２と２０６との間に流体密な封止を提供し、これにより、ウェハ２０２の背面２０１に塗布されるリリースエッチャントが、エッチャント到達穴１０３（図１Ｑ）を介する以外は、ＦＢＡＲスタックと接触することが防止される。クランプ、例えば２１０として例示したものは、ウェハ２０２、Ｏリング２０８およびウェハ２０６からなるスタックを一緒に保持し、ウェハ２０２および２０６に力を加え、これにより、Ｏリング２０８はわずかに変形して、両ウェハの対向する表面との密な接触を形成し、ひいては流体密な封止が提供される。リリースエッチング中のＦＢＡＲスタックの追加的な保護のために、図１Ｇおよび１Ｐを参照して上述した保護層１１９を、図２に示した保護構成に加えて使用することもできる。
【００５１】
図３Ａ、３Ｂおよび３Ｃはそれぞれ、本発明による懸架型デバイスの第２の態様の平面図、第１の断面図および第２の断面図である。懸架型デバイスのこの態様は、互いに接続されてＦＢＡＲラダー型フィルタを形成している３つの温度補償ＦＢＡＲ１１０、１５０および１７０が懸架型ＦＢＡＲスタック３２１内に画定されている、懸架型ＦＢＡＲデバイス３００として例示されている。ＦＢＡＲスタック３２１は、基板１０２内に画定されている空洞１０４上に懸架されている。エッチャント到達穴１０３は、基板１０２の背面１０１から空洞１０４へ延びている。空洞１０４およびエッチャント到達穴１０３は、空洞１０７のそれぞれ第１の部分および第２の部分として見なすことができる。図３は、ＦＢＡＲデバイス３００の概略図である。ＦＢＡＲデバイス３００の別の態様は、図示の３つより多いＦＢＡＲから構成されている。
【００５２】
懸架型ＦＢＡＲデバイス３００では、懸架型ＦＢＡＲスタック３２１は、ＦＢＡＲ１１０、１５０および１７０ならびに温度補償素子１０９を備えている。ＦＢＡＲ１１０は、対向する平面電極１１２および１１４ならびにこれらの電極間に設けられ圧電素子１１６を有している。圧電素子１１６は温度係数を有しており、その温度係数には、ＦＢＡＲ１１０の共振周波数の温度係数が少なくともある程度依存する。ＦＢＡＲ１１０の共振周波数の温度係数は、通常、さらに電極１１２および１１４の温度係数に依存する。温度補償素子１０９は、圧電素子１１６の温度係数と逆符号の温度係数を有している。逆符号の温度係数を有していることで、温度補償素子１０９によって、圧電素子１１６の温度係数のＦＢＡＲ１１０の共振周波数の温度係数への影響は低減する。
【００５３】
ＦＢＡＲ１５０は、対向する平面電極１５２および１５４ならびにこれらの電極間に設けられている圧電素子１５６を有している。圧電素子１５６は、温度係数を有しており、この温度係数には、ＦＢＡＲ１５６の共振周波数の温度係数が少なくともある程度依存している。ＦＢＡＲ１５０の共振周波数の温度係数は、通常、さらに、電極１５２および１５４の温度係数に依存する。上記の場合と同様に、温度補償素子１０９によって、圧電素子１５６の温度係数の、ＦＢＡＲ１５０の共振周波数の温度係数への影響が低減する。
【００５４】
図３Ｃをさらに参照すると、ＦＢＡＲ１７０は、対向する平面電極１７２および１７４ならびにこれらの電極間に設けられている圧電素子１７６を有している。圧電素子１７６は、温度係数を有しており、この温度係数には、ＦＢＡＲ１７０の共振周波数の温度係数が少なくともある程度依存している。ＦＢＡＲ１７０の共振周波数の温度係数は、通常、さらに、電極１７２および１７４の温度係数に依存している。温度補償素子１０９によって、圧電素子１７６の温度係数の、ＦＢＡＲ１７０の共振周波数の温度係数への影響が低減するのは、上記の場合と同様である。
【００５５】
温度補償素子１０９がＦＢＡＲ１１０、１５０および１７０の共振周波数の温度係数を低下させる結果、懸架型ＦＢＡＲデバイス３００の通過帯域の温度係数は、温度補償素子１０９がない場合の同じＦＢＡＲデバイスの温度係数よりも小さくなる。
【００５６】
ＦＢＡＲ１１０の電極１１２は、トレース１３３によって、入力端子パッド１３２に電気的に接続されており、トレース１３３は、部分的に圧電素子１１６の下に、また部分的に基板１０２の上に延びている。ＦＢＡＲ１５０の電極１５２は、トレース１３５によって出力端子パッド１３４に電気的に接続されており、トレース１３５は、部分的に圧電素子１５６の下に、部分的に基板１０２の上に延びている。ＦＢＡＲ１７０の電極１７２は、トレース１３７によって共通端子パッド１３６に電気的に接続されており、トレース１３７は、部分的に圧電素子１７６の下に、部分的に基板１０２の上に延びている。ＦＢＡＲ１１０、１５０および１７０の電極１１４、１５４および１７４は、トレース１３８によって電気的に相互接続されている。
【００５７】
図３Ｂの態様において、ＦＢＡＲ１１では、温度補償素子１０９は、電極１１２と圧電材料１１６との間に配置されている温度補償層１１３と、電極１１４と圧電素子１１６との間に配置されている温度補償層１１５とからなっている。さらに、ＦＢＡＲ１５０では、温度補償素子１０９は、電極１５２と圧電素子１５６との間に配置されている温度補償層１５３と、電極１５４と圧電素子１５６との間に配置されている温度補償層１５５とからなっている。最後に、ＦＢＡＲ１７０（図３Ｃ）では、温度補償素子１０９は、電極１７２と圧電素子１７６との間に配置されている温度補償層１７３と、電極１７４と圧電素子１７６との間に配置されている温度補償層１７５とからなっている。
【００５８】
上述の温度補償層はそれぞれ、ＦＢＡＲ１１０の圧電素子１１６ならびに電極１１２および１１４の温度係数、ＦＢＡＲ１５０の圧電素子１５６ならびに電極１５２および１５４の温度係数、ＦＢＡＲ１７０の圧電素子１７６ならびに電極１７２および１７４の温度係数とは逆符号の温度係数を有する温度補償材料の層である。図示の例では、温度補償材料はＳｉＯ２である。別の態様では、温度補償材料およびＦＢＡＲスタック３２１を構成する他の材料のいずれかもしくは両方が、上記のようにＦＢＡＲスタック３２１の製造後に空洞１０４から犠牲材料１０５を除去するために使用されるリリースエッチャントに不適合である。
【００５９】
本開示で使用されているように、ＦＢＡＲスタック３２１の要素、例えば温度補償素子１０９、温度補償層１１３、１１５、１５３、１５５、１７３および１７５、圧電素子１１６、１５６および１７６ならびに電極１１２、１１４、１５２、１５４、１７２および１７４の温度係数は、ＦＢＡＲ１１０、１５０および１７０の共振振動数の温度係数が依存する要素のパラメータの温度係数である。通常、パラメータは、要素中での音の伝搬速度と、要素の熱膨張係数との組合せである。さらに、パラメータには、要素の音響インピーダンスを考慮に入れることができる。
【００６０】
図示の例では、温度補償素子１０９を構成している温度補償層１１３および１１５は、層の主表面に平行な平面に隣接して配置されている電極と、実質的に同じ形状および同じ寸法を有している。例えば、ＦＢＡＲ１１０では、温度補償層１１３は、隣接する電極１１２と同じ形状および寸法である。図示の例ではまた、ＦＢＡＲ１１０では、例えば温度補償層１１３および１１５は、それぞれ電極１１２および１１４に隣り合って配置されており、それぞれ、電極１１２と圧電素子１１６との間に、および電極１１４と圧電素子１１６との間に配置されている。別態様では、温度補償層１１３および１１５は、圧電素子１１６と実質的に同じ形状および寸法を有している。ＦＢＡＲ１５０および１７０は類似している。
【００６１】
次に、ＦＢＡＲデバイスの構造の、３Ａおよび３Ｂに例示したものからの変化形を以下に説明する。簡潔に説明するために、ＦＢＡＲ１１０の構造の変化形のみを、同じ変化形をＦＢＡＲ１５０および１７０の構造に応用できるという理解に基づき記述する。後述の変化形は、本明細書に記載の別の懸架型ＦＢＡＲデバイスにさらに応用することができる。
【００６２】
第１の変化形では、温度補償層１１３および１１５が、それぞれ電極１１２および１１４の、圧電素子１１６とは反対の側に配置されている。この構成では、所与の温度補償効果を得るために、温度補償層は、図３Ｂに示す態様の温度補償層よりも実質的に厚くなっている。その厚みの乗数は、通常、４〜８である。しかし、電極の、圧電素子とは反対の側に配置されている温度補償層は、電極間で発生される電界から外れている。これによって、結合定数の低下が回避されるが、それは、絶縁している温度補償層を電界中に配置することによる。結合定数は、電界と圧電素子との間の電磁気的な結合を特徴付ける。さらなる別態様としては、温度補償層を、電極の両面に配置することができる。この変化形は、前記の米国特許出願第１０／９８８３９８号明細書に見られる。
【００６３】
別の変化形では、温度補償素子１０９が、単一の温度補償層１１３のみからなっている。単一の温度補償層１１３の厚みは、図３Ｂの態様の温度補償層１１３および１１５の厚みの合計に等しい。この単一の温度補償層１１３は、電極１１２に隣り合って配置されており、電極１１２と圧電素子１１６との間に配置されている。単一の温度補償層１１３は、別態様では、電極の、圧電素子１１６とは反対の側に配置することもできる。単一の温度補償素子は、別態様では、電極１１４に隣り合って配置されており、電極１１２に関連して上述したように、任意の形式で電極１１４と隣り合って配置されている。
【００６４】
単一の温度補償層を使用する変化形では、温度補償層と隣り合って配置されていない電極の厚みを増大させて、各ＦＢＡＲの対称性が回復するようにすることもできる。しかし、電極の厚みを大きくすると、温度補償素子によって補償しなくてはならない温度係数も増える。デバイスの非対称性によって、結合定数が低下するが、このような結合定数の減少は、通常許容できる。
【００６５】
別の変化形では、温度補償素子１０９は、圧電素子１１６に埋め込まれた単一の温度補償層１１３からなっている。この構成では、温度補償層１１３を、圧電素子１１６の厚みの途中まで、例えば半分まで配置させ、単一の温度補償層を有している対称的なＦＢＡＲが得られる。
【００６６】
温度補償素子１０９は、通常、これが電極１１２と１１４との間に配置されている態様で、他の位置に配置されている態様より効果的な温度補償を提供する。
【００６７】
上述の態様では、温度補償素子１０９により、ＦＢＡＲ１１０、１５０および１７０の共振周波数の温度係数が低下する。温度補償素子の伝搬速度の正の温度係数は、少なくともある程度、圧電素子の伝搬速度の負の温度係数からずれている。いくつかの態様では、温度補償素子の厚みは、各ＦＢＡＲの共振周波数の実効温度係数がゼロとなるように設定される。別の態様では、各ＦＢＡＲの共振周波数の実効温度係数が負のままであるが、ＦＢＡＲが温度補償素子を有していない従来のＦＢＡＲデバイスより実質的に小さくなっているように、温度補償素子の厚みが設定される。ＦＢＡＲの共振周波数の温度係数の減少により、懸架型ＦＢＡＲデバイス３００の、動作温度範囲および製造歩留まりのいずれかもしくは両方が増大する。製造歩留まりの有効的な増大は、単にＦＢＡＲの共振周波数の温度係数を従来のＦＢＡＲの半分に減らすことによって得られる。
【００６８】
本開示で、隣り合って配置されているものとして説明されている素子は、通常、図３Ｂに示すように互いに物理的に接触している。しかし、隣り合って配置されている素子は、隣り合って配置されている素子の音響学的特性に及ぼす効果が無視できるのであれば、介在素子によって分離されていてもよい。
【００６９】
図４Ａおよび４Ｂはそれぞれ、本発明による懸架型デバイスの第３の態様の平面図および断面図である。懸架型デバイスのこの態様は、ＦＢＡＲデバイス４００として実施されており、このデバイス４００では、単一の減結合スタック音響共振器（ＤＳＢＡＲ）１０６からなっている帯域通過フィルタが、ＦＢＡＲスタック４２１で画定されている。ＤＳＢＡＲ１０６は、２つの温度補償ＦＢＡＲ１１０および１２０と、ＦＦＢＡＲ間の音響減結合器１３０とからなっている。ＦＢＡＲスタック４２１は、基板１０２に画定されている空洞１０４上で懸架されている。エッチャント到達穴１０３は、基板１０２の背面１０１から空洞１０４へ延びている。空洞１０４およびエッチャント到達穴１０３はそれぞれ、空洞１０７の第１の部分および第２の部分とみなすことができる。
【００７０】
懸架型ＦＢＡＲデバイス４００では、ＦＢＡＲスタック４２１は、ＤＳＢＡＲ１０６と温度補償素子１０９とからなっている。ＤＳＢＡＲ１０６は、下部ＦＢＡＲとして上述のＦＢＡＲ１１０、下部ＦＢＡＲ１１０上に積層された上部ＦＢＡＲ１２０、およびこれらのＦＢＡＲ間の音響減結合器１３０とからなっている。
【００７１】
下部ＦＢＡＲ１１０は、対向する平面電極１１２および１１４ならびにこれらの電極間に設けられている圧電素子１１６を有している。圧電素子１１６は、温度係数を有しており、この温度係数には、ＦＢＡＲ１１０の共振周波数の温度係数が少なくともある程度依存している。ＦＢＡＲ１１０の共振周波数の温度係数は、通常、電極１１２および１１４の温度係数にさらに依存している。上部ＦＢＡＲ１２０は、対向する平面電極１１２および１１４ならびにこれらの電極間に設けられている圧電素子１２６を有している。圧電素子１２６は、温度係数を有しており、この温度係数には、ＦＢＡＲ１２０の共振周波数の温度係数が少なくともある程度依存している。ＦＢＡＲ１２０の共振周波数の温度係数は、通常、電極１２２および１２４の温度係数にさらに依存する。温度補償素子１０９は、圧電素子１１６および１２６の温度係数とは逆符号の温度係数を有している。
【００７２】
逆符号の温度係数を有していることによって、温度補償素子１０９によって、圧電素子１１６の温度係数、および通常さらには電極１１２および１１４の温度係数の、ＦＢＡＲ１１０の共振周波数の温度係数への影響が減少する。さらに、温度補償素子１０９によって、圧電素子１２６の温度係数、および通常さらには電極１２２および１２４の、ＦＢＡＲ１２０の共振周波数の温度係数への影響が減少する。ＦＢＡＲ１１０および１２０の共振周波数の温度係数が低下すると、懸架型ＦＢＡＲデバイス４００の通過帯域の温度係数が低下する。これによって、ＦＢＡＲデバイス４００の通過帯域の温度係数は、温度補償素子を有していない同じＦＢＡＲよりも小さくなる。
【００７３】
図４Ｂに示す例では、温度補償素子１０９は、ＦＢＡＲ１１０内で電極１１４と圧電素子１１６との間に配置されている温度補償層１１５と、ＦＢＡＲ１２０内で電極１１６と圧電素子１２６との間に配置されている温度補償層１２３とからなっている。温度補償層１１５および１２３はそれぞれ、上述の、圧電素子１１６および１２６の温度係数と逆符号の温度係数を有している温度補償材料の層である。ＦＢＡＲデバイス４００の典型的な態様では、圧電素子１１６および１２６はそれぞれ負の温度係数を有しており、温度補償材料は正の温度係数を有している。図示の例では、温度補償は二酸化シリコンＳｉＯ２である。別の態様では、温度補償材料およびＦＢＡＲスタック４２１を構成する他の材料のいずれかもしくは両方が、リリースエッチャントに不適合である。リリースエッチャントは、上述のように、ＦＢＡＲスタック４２１の製造後、空洞１０４から犠牲材料１０５を除去するのに使用される。
【００７４】
ＦＢＡＲデバイス４００では、音響減結合器１３０は、ＦＢＡＲ１１０と１２０との間に、特に、ＦＢＡＲ１１０の電極１１４とＦＢＡＲ１２０の電極１２２との間に配置されている。音響減結合器は、ＦＢＡＲ１１０と１２０との間の音響エネルギーの結合を制御している。音響減結合器は、ＦＢＡＲ間の音響エネルギーを、従来の積層型バルク音響共振器（ＳＢＡＲ）で行われているようにＦＡＢＲ間を直接的に接触させて結合させた場合に比べ、弱く結合する。音響減結合器１３０によって画定されている音響エネルギーの結合によって、ＦＢＡＲデバイス４００の通過帯域が決定される。図４Ｂに示す例では、音響減結合器１３０は、音響減結合材料の音響減結合層からなっている。
【００７５】
図示の例では、ＦＢＡＲスタック４１１は、基板１０２で画定されている空洞１０４上に懸架されている。空洞１０４は、ＦＢＡＲスタック４１１を、基板１０２から音響学的に分離する。ＦＢＡＲスタック４１１と基板１０２との音響学的分離によって、ＤＳＢＡＲ１０６を構成しているＦＢＡＲ１１０および１２０が、どちらかのＦＢＡＲの電極間に加えられた入力電気信号に機械的に応答して共振することを可能にする。ＦＢＡＲで発生した音響エネルギーは、入力電気信号を受信し、音響減結合器１３０を通過して、もう一方のＦＢＡＲへと入る。音響エネルギーを受信するＦＢＡＲは、音響エネルギーの一部を、その電極間に供給される電気出力信号に変換する。音響エネルギーを受信するＦＢＡＲの電極間の電気信号出力は、ＦＢＡＲスタック４１１と基板１０２との間での不都合な音響結合によって生じる不都合な偽アーチファクト（spurious artifacts）が実質的にない帯域通過周波数応答特性を有している。
【００７６】
図示の例では、ＦＢＡＲ１１０の電極１１２および１１４は、それぞれ端子パッド１３２および１３４と、それぞれ電気トレース１３３および１３５によって電気的に接続されている。さらに、ＦＢＡＲ１２０の電極１２２および１２４は、それぞれ端子パッド１３４および１３８と、それぞれ電気トレース１３７および１３９によって電気的に接続されている。入力と出力との間でガルバニック絶縁が形成されている態様では、電気トレース１３７は、端子パッド１３４の代わりに追加の端子パッド（図示せず）に電気的に接続されている。端子パッド１３２、１３４および１３８は、ＦＢＡＲデバイス４００から外部の電気回路（図示せず）への電気的接続を形成するために使用される。
【００７７】
図示の例では、音響減結合器１３０は、音響減結合材料の４分の１波長層からなっている。音響減結合材料の音響インピーダンスは、ＦＢＡＲ１１０および１２０の材料よりも小さく、空気よりも実質的に大きい。材料の音響インピーダンスは、材料中の粒子速度に対する応力の非であり、ｒａｙｌと省略されるレイリー（Rayleigh）で測定される。ＦＢＡＲの材料の音響インピーダンスは、通常、３０Ｍｒａｙｌ（ＡｌＮは３５Ｍｒａｙｌであり、Ｍｏは６３Ｍｒａｙｌである）より大きく、空気の音響インピーダンスは約１ｋｒａｙｌである。ＦＢＡＲ１１０、１２０の材料が上述のようであるＦＢＡＲデバイス４００の態様では、約２Ｍｒａｙｌ〜約８Ｍｒａｙｌの範囲の音響インピーダンスを有する音響減結合材料は、音響減結合器１３０の音響結合材料として良好に機能する。
【００７８】
４分の１波長層は、ＦＢＡＲデバイス４００の通過帯域の中心周波数に周波数が等しい音響信号の音響結合材料における波長λｎの４分の１の奇整数倍に等しい公称厚みｔを有している。すなわち、ｔ≒（２ｍ＋１）λｎ／４［式中、ｔおよびλｎは、上で定義したとおりであり、ｍはゼロ以上の整数である］。一態様では、整数ｍはゼロである、つまり、ｔ≒λｎ／４である。整数ｍの値がゼロである音響減結合器を有しているＦＢＡＲデバイス４００の一態様の周波数応答は、整数ｍの値がゼロより大きい音響減結合器を有している一態様より、偽アーチファクトを示す傾向が小さい。整数ｍの値がゼロより大きい後者の態様の周波数応答は、偽アーチファクトを示す傾向が大きく、それは、より厚い音響減結合器は多重音響モードを支援しうるためである。
【００７９】
代替的に、λｎ／４の約±１０％だけ公称の４分の１厚みと異なる厚みの音響減結合器１３０の態様を使用することもできる。この範囲を外れる厚みの許容誤差を使用することもできるが、性能の低下を伴う。しかし、音響減結合器１３０の厚みは、λｎ／２の整数倍からは大きく相違しているのが望ましい。
【００８０】
多くのプラスチック材料は、上述の約２Ｍｒａｙｌ〜約８Ｍｒａｙｌの範囲の音響インピーダンスを有しており、上述の厚みの範囲内での均一な厚みの層に応用することができる。したがって、そのようなプラスチック材料は、音響減結合器１３０の音響減結合材料として使用するのに潜在的に適している。しかし、音響減結合材料は、音響減結合器１３０の製造後に行われる製造操作の温度も耐性でなくてはならない。後述するように、実際の態様では、ＦＢＡＲデバイス４００、電極１２２および１２４ならびに圧電層１２６を、音響減結合器１３０の製造後、スパッタリングによって堆積させる。これらの体積プロセス中、温度は４００℃にも達する。よって、そのような温度でも安定が保たれるプラスチックを、音響減結合材料として使用する。
【００８１】
プラスチック材料は、通常、ＦＢＡＲ１１０および１２０の別の材料と比較して、単位長さ当たりできわめて高い音響減衰を有する。しかし、プラスチック製の音響減結合器１３０はの厚みは、通常、１μｍ未満、例えば２００ｎｍであるので、音響減結合器１３０のそのような態様によって導入される音響減衰は、通常、ごくわずかである。
【００８２】
一態様では、ポリイミドを、音響減結合器１３０の音響減結合材料として使用する。ポリイミドは、Kapton（登録商標）との登録商標で、E. I. du Pont de Nemours and Companyにより販売されている。そのような態様では、音響減結合器１３０は、スピンコーティングによって電極１１４に塗布されたポリイミドの４分の１波長層からなっている。ポリイミドは、約４Ｍｒａｙｌの音響インピーダンスを有している。
【００８３】
別の態様では、ポリ（ｐ−キシリレン）を、音響減結合器１３０の音響減結合材料として使用する。このような態様では、音響減結合器１３０は、真空堆積によって電極１１４に塗布されたポリ（ｐ−キシリレン）の４分の１波長層からなっている。ポリ（ｐ−キシリレン）は、パリレンとしても当分野で知られている。パリレンを構成する、ダイマー前駆体であるジ−ｐ−キシリレン、およびパリレンの層の真空堆積をおｋなうための装置は、多くの供給業者より入手可能である。パリレンは、約２．８Ｍｒａｙｌの音響インピーダンスを有している。
【００８４】
別の態様では、架橋ポリフェニレンポリマーを、音響減結合器１３０の音響減結合剤量として使用する。そのような態様では、音響減結合器１３０は、スピンコーティングによって塗布された架橋ポリフェニレンポリマーの４分の１波長層である。架橋ポリフェニレンポリマーは、集積回路での使用のために低誘電定数の誘電材料として開発され、したがって、ＦＢＡＲ１２０の後続の製造中の音響減結合器１３０が曝される高温でその安定性を保つ。発明者は、架橋ポリフェニレンポリマーが、さらに、約２Ｍｒａｙｌの理論音響インピーダンスを有することを見いだした。この音響インピーダンスは、有用な通過帯域を有するＦＢＡＲデバイス４００を提供する音響インピーダンスの範囲にある。
【００８５】
重合してそれぞれ架橋ポリフェニレンポリマーを形成する様々なオリゴマーを含有する前駆体溶液は、Dow Chemical Company, Midland, MIにより、SiLKとの登録商標で販売されている。前駆体溶液は、スピンコーティングによって塗布する。このような前駆体溶液の１つ、SiLK（登録商標）Jとの名称のものから得られる架橋ポリフェニレンポリマーは、さらに接着促進剤を含有しており、２．１Ｍｒａｙｌ、つまり約２Ｍｒａｙｌの理論音響インピーダンスを有している。
【００８６】
重合して架橋ポリフェニレンポリマーを形成するオリゴマーは、ビスシクロペンタジエノン含有モノマーおよび芳香族アセチレン含有モノマーから調製される。このようなモノマーを使用することによって、不適切な置換を行う必要なく溶解性のオリゴマーを形成する。前駆体溶液は、γ−ブチロラクトンおよびシクロヘキサノン溶剤中に溶解させた特定のオリゴマーを含有している。前駆体溶液中のオリゴマーの割合によって、その前駆体溶液をスピンコーティングした時の層厚みが決定される。塗布後、加熱して溶剤を蒸発させ、続いてオリゴマーを硬化して架橋ポリマーを形成する。ビスシクロペンタジエノンは、４＋２付加環化反応でアセチレンと反応し、新たな芳香環を形成する。さらに、硬化によって、架橋ポリフェニレンポリマーが得られる。この架橋ポリフェニレンポリマーは、Godschalxらにより米国特許第５，９６５，６７９号明細書に記載されており、その内容は参照により本発明に組み込まれる。さらなる実際的な詳細は、MartinらによるDevelopment of Low-Dielectric Constant Polymer for the Fabrication of Integrated Circuit Interconnect, 12 ADVANCED MATERIALS, 1769 (2000)に記載されており、同様にこの内容も参照により本発明に組み込まれる。ポリイミドと比較して、架橋ポリフェニレンポリマーは、音響インピーダンスも低く、音響減衰も低く、誘電定数も低い。さらに、前駆体溶液のスピンコート層は、２００ｎｍのオーダーの厚みを有する架橋ポリフェニレンポリマーの高品質膜を製造することができ、その厚みは、約２ＧＨｚで動作するＦＢＡＲデバイスでの音響減結合の典型的な厚みである。
【００８７】
別の態様では、音響減結合器１３０は、Larson IIIらによる米国特許出願第１０／９６５，４４９号明細書に記載の音響インピーダンスを有する音響減結合材料の音響減結合層（図示せず）からなっている。音響減結合層の音響インピーダンスおよび厚みは併せられて、音響減結合器１３０の音響インピーダンスを規定する。そして、音響減結合器１３０の音響インピーダンスは、ＦＢＡＲデバイス４００の通過帯域を規定する。異なる音響インピーダンスを有する音響減結合材料の音響減結合層からなっている音響減結合器１３０の態様は、π／２ラジアンの奇整数倍の公称位相変化を、ＦＢＡＲデバイス４００の通過帯域の中心周波数に周波数が等しい音響信号に付与するように構成されている。一態様では、音響減結合器は、中心周波数に周波数が等しい音響信号に、π／２ラジアンの公称位相変化を付与するように構成されている。この位相変化は、中心周波数に周波数が等しい音響信号の音響減結合材料での波長の４分の１に等しい公称厚みを有する音響減結合材料の単一の層からなる音響減結合器によって付与される公称位相変化に等しい。
【００８８】
一例では、音響減結合器１３０は、約４Ｍｒａｙｌの音響インピーダンスを有するポリイミドの音響減結合層の上に設けた約２Ｍｒａｙｌの音響インピーダンスを有する架橋ポリフェニレンポリマーの音響減結合層からなっていた。このような音響減結合器は、音響減結合器がポリイミドの単一の４分の１波長層または架橋ポリフェニレンポリマーの単一の４分の１波長層からなっている態様の通過帯域間の中間の通過帯域を有するＦＢＡＲデバイス４００の一態様を提供する。
【００８９】
別の態様では、音響減結合器１３０の音響減結合材料の音響インピーダンスは、ＦＢＡＲ１１０および１２０の材料より実質的に大きい。このような特性を有する音響減結合材料は現在公知ではないが、将来的に入手可能となりうる。別態様では、低誘電率のＦＢＡＲ材料が、将来的に入手可能となりうる。そのような高い音響インピーダンスの音響減結合材料の音響減結合器１３０の厚みは、上述の通りである。
【００９０】
別の態様（図示せず）では、音響減結合器１３０を、高音響インピーダンスブラッグ素子で挟まれた低音響インピーダンスブラッグ素子からなるブラッグ構造として構成する。低音響インピーダンスブラッグ素子は、低音響インピーダンスの材料の層であり、高音響インピーダンスブラッグ素子は、それぞれ高音響インピーダンス材料の層である。ブラッグ素子の音響インピーダンスは、お互いを比較して、さらには圧電素子１１６および１２６の圧電材料の音響インピーダンスに対して「低い」および「高い」ものとして特徴付けられている。さらに、少なくとも一方のブラッグ素子は、高電気抵抗および低誘電率を有しており、ＦＢＡＲデバイス４００の入力と出力との間に電気的絶縁を提供する。
【００９１】
ブラッグ素子を構成する層のそれぞれは、名目上、４分の１波長層である。公称の４分の１波長厚みと約±１０％だけ異なる層を、代替的に使用することができる。この範囲を外れる厚みの許容誤差でも、いくらかの性能の低下を伴って使用可能であるが、層の厚みは、波長の２分の１の整数倍から著しく異なる。
【００９２】
一態様では、低音響インピーダンスのブラッグ素子は、二酸化シリコン（ＳｉＯ２）の層であって、それは約１３Ｍｒａｙｌの音響インピーダンスを有しており、高音響インピーダンスのブラッグ素子のそれぞれは、電極１１４および１２２と同じ材料、例えばモリブデンの層であって、それは約６３Ｍｒａｙｌの音響インピーダンスを有している。高音響インピーダンスのブラッグ素子ならびにＦＢＡＲ１１０および１２０の電極に同じ材料を使用することによって、高音響インピーダンスのブラッグ素子がさらに、音響減結合素子に隣接するＦＢＡＲの電極としても機能する。この態様では、低音響インピーダンスのブラッグ素子は、さらに、リリースエッチャントに不適合である。
【００９３】
積層型バルク音響共振器（ＳＢＡＲ）は、ＦＢＡＲスタック４２１の一態様で画定することができ、この態様からは音響減結合層１３１は省略される。電極１１４および１５４または電極１２２および１６２もさらに省略することができる。
【００９４】
図５Ａは、本発明による懸架型デバイスの第４の態様をの平面図である。懸架型デバイスのこの態様は、懸架デバイス５００として例示されており、このデバイスにおいては、２つの電気的に相互接続された減結合積層型バルク音響共振器（ＤＳＢＡＲ）１０６および１０８からなるフィルム音響結合変換器（ＦＡＣＴ）が、ＦＢＡＲ５２１内で画定されている。図５Ｂおよび５Ｃは、それぞれ図５Ａの切断線５Ｂ−５Ｂおよび５Ｃ−５Ｃに沿った断面図である。図５Ｄは、図５Ａに示す後述のＦＡＣＴの例の電気回路の概略図である。
【００９５】
ＦＢＡＲスタック５２１は、基板１０２で画定されている空洞１０４上に懸架されている。エッチャント到達穴１０３は、基板１０２の背面１０１から空洞１０４へ延びている。空洞１０４およびエッチャント到達穴１０３は、それぞれ空洞１０７の第１の部分および第２の部分とみなすことができる。別態様で、ＤＳＢＡＲ１０６および１０８を、それぞれの空洞１０４上に個々に懸架させることもできる。その場合、エッチャント到達穴１０３は、基板１０２の背面１０１から各空洞１０４へと延びる。
【００９６】
懸架型ＦＢＡＲデバイス５００では、ＦＢＡＲスタック５２１は、上述のＤＳＢＡＲ１０６および温度補償素子１０９を有している。ＤＳＢＡＲ１０６は、ＦＢＡＲスタック５２１の第１のＤＳＢＡＲを構成しており、ＤＳＢＡＲ１０６では下部のＦＢＡＲであるＦＢＡＲ１１０を有している。ＤＳＢＡＲ１０６はさらに、下部ＦＢＡＲ１１０上に積層された上部ＦＢＡＲ１２０と、ＦＢＡＲ１１０と１２０との間に設けられた音響減結合器１３０を有している。ＦＢＡＲ５２１はさらに、下部ＦＢＡＲ１５０、この下部ＦＢＡＲ１５０上に積層されたＦＢＡＲ１６０、およびこれらのＦＢＡＲ１５０と１６０との間に設けられている音響減結合器１７０からなる第２のＤＳＢＡＲ１０８を有している。
【００９７】
さらに、ＦＢＡＲデバイス５００は、ＤＳＢＡＲ１０６および１０８のそれぞれの下部ＦＢＡＲ１１０および１５０を相互接続する電気回路と、ＤＳＢＡＲ１０６および１０８のそれぞれの上部ＦＢＡＲ１２０および１６０を相互接続する電気回路とからなっている。図５Ｄは、電気回路１４１が、ＤＳＢＡＲ１０６の下部ＦＢＡＲ１１０とＤＳＢＡＲ１０８の下部ＦＢＡＲ１５０とを逆並列で接続し、電気回路１４２が、ＤＳＢＡＲ１０６の上部ＦＢＡＲ１２０とＤＳＢＡＲ１０８の上部ＦＢＡＲ１６０とを直列で接続している例を示す。
【００９８】
ＤＳＢＡＲ１０６では、下部ＦＢＡＲ１１０は、対向する平面電極１１２および１１４、ならびにこれらの電極間に設けられている圧電素子１１６からなっている。圧電素子１１６は、温度係数を有しており、その温度係数に、ＦＢＡＲ１１０の共振周波数の温度係数が少なくともある程度依存する。ＦＢＡＲ１１０の共振周波数の温度係数は、通常、さらに、電極１１２および１１４の温度係数に依存する。上部ＦＢＡＲ１２０は、対向する平面電極１２２および１２４、ならびにこれらの電極間に設けられている圧電素子１２６からなっている。上部ＦＢＡＲ１２０は、対向する平面電極１２２および１２４、ならびにこれらの電極間に設けられている圧電素子１２６を有している。圧電素子１２６は、温度係数を有しており、その温度係数に、ＦＢＡＲ１２０の共振周波数の温度係数が少なくともある程度依存する。ＦＢＡＲ１２０の共振周波数の温度係数は、通常、さらに、電極１２２および１２４の温度係数に依存する。温度補償素子１０９は、圧電素子１１６および１２６の温度係数と逆符号の温度係数を有している。
【００９９】
ＤＳＢＡＲ１０８では、下部ＦＢＡＲ１５０は、対向する平面電極１５２および１５４、ならびにこれらの電極間に設けられている圧電素子１５６からなっている。圧電素子１５６は、温度係数を有しており、この温度係数には、ＦＢＡＲ１５０の共振周波数の温度係数が少なくともある程度依存している。ＦＢＡＲ１５０の共振周波数の温度係数は、通常、さらに、電極１５２および１５４の温度係数に依存する。上部ＦＢＡＲ１６０は、対向する平面電極１６２および１６４、ならびにこれらの電極間に設けられている圧電素子１６６からなっている。圧電素子１６６は、温度係数を有しており、この温度係数には、ＦＢＡＲ１６０の共振周波数の温度係数に少なくともある程度依存する。ＦＢＡＲ１６０の共振周波数の温度係数は、通常、さらに、電極１６２および１６４の温度係数に依存する。温度補償素子１０９は、圧電素子１５６および１６６の温度係数と逆符号の温度係数を有している。
【０１００】
温度係数の符号が逆であるので、温度補償素子１０９により、圧電素子１１６、１２６、１５６および１６６の温度係数、通常さらには電極１１２、１１４、１２２、１２４、１５２、１５４、１６２および１６６の温度係数の、ＦＢＡＲデバイス５００を構成しているＦＢＡＲ１１０、１２０、１５０および１６０の共振周波数の温度係数への影響が減少する。ＦＢＡＲ１１０、１２０、１５０および１６０の共振周波数の温度係数の低下によって、懸架型ＦＢＡＲデバイス５００の他通貨帯域の温度係数が低下する。その結果、懸架型ＦＢＡＲデバイス５００の通過帯域の温度係数は、温度補償素子を有していない同じＦＢＡＲデバイスより小さい。
【０１０１】
図５Ｂに示す例では、温度補償素子１０９は、ＦＢＡＲ１１０内で電極１１４と圧電素子１１６との間に配置されている温度補償層１１５と、ＦＢＡＲ１２０内で電極１２２と圧電素子１２６との間に配置されている温度補償層１２３、ＦＢＡＲ１５０内で電極１５４と圧電素子１５６との間に配置されている温度補償層１５５と、ＦＢＡＲ１６０内で電共１６２と圧電素子１６６との間に配置されている温度補償層１６３とからなっている。温度補償層１１５、１２３、１５５および１６３は、それぞれ圧電素子１１６、１２６、１５６および１６６とは逆符号の温度係数を有する上述の温度補償材料の層である。懸架型ＦＢＡＲデバイス５００の典型的な態様では、圧電素子１１６、１２６、１５６および１６６は、それぞれ負の温度係数を有しており、温度補償材料は、正の温度係数を有している。図示の例では、温度補償材料は、二酸化シリコンＳｉＯ２である。別の態様では、温度補償材料、およびＦＢＡＲスタック５２１が製造される他の材料のどちらかもしくは両方が、上述のように、ＦＢＡＲスタック５２１の製造後に空洞１０４から犠牲材料１０５を除去するために使用するリリースエッチャントに不適合になっている。
【０１０２】
ＦＢＡＲデバイス５００では、ＤＳＢＡＲ１０６の音響減結合器１３０は、下部ＦＢＡＲ１１０と上部ＦＢＡＲ１２０との間、具体的には、下部ＦＢＡＲ１１０の電極１１４と、上部ＦＢＡＲ１２０の電極１２２との間に配置されている。音響減結合器１３０は、ＦＢＡＲ１１０と１２０との間の音響エネルギーの結合を制御する。音響減結合器１３０は、ＦＢＡＲ１１０と１２０との間の音響エネルギーを、従来の積層型バルク音響共振器（ＳＢＡＲ）のようにＦＢＡＲが互いに直接的に接触している場合より弱く結合する。さらに、ＤＳＢＡＲ１０８の音響減結合器１７０は、ＦＢＡＲ１５０と１６０との間、具体的には、下部ＦＢＡＲ１５０の電極１５４と上部ＦＢＡＲ１６０の電極１６２との間に配置されている。音響減結合器１７０は、ＦＢＡＲ１５０と１６０との間の音響エネルギーの結合を制御する。音響減結合器１７０は、ＦＢＡＲ１５０と１６０との間の音響エネルギーを、ＦＢＡＲが互いに直接的に接触している場合より弱く結合する。音響減結合器１３０および１７０によって規定される音響エネルギーの結合によって、ＦＢＡＲデバイス５００の通過帯域が決定される。
【０１０３】
図５Ａ〜５Ｃに示す例では、音響減結合器１３０および１７０は、音響減結合層１３１のそれぞれの部分となっている。別の態様では、音響減結合器１３０および１７０はそれぞれ、異なる音響インピーダンスを有する音響減結合材料の音響減結合層からなっており、これについては、上記の米国特許出願第１０／９６５，４４９号明細書により詳細に記載されている。別の態様では、音響減結合器１３０および１７０は、構造的に独立している。
【０１０４】
図５Ｄに、ＤＳＢＡＲ１０６および１０８を相互に接続しかつＤＳＢＡＲ１０６および１０８を懸架型ＦＢＡＲデバイス５００内の外部電気回路（図示せず）に接続する電気回路の一例を概略的に示す。電気回路１４１は、下部ＦＢＡＲ１１０と１５０とを逆並列に、さらに信号端子１４３およびアース端子１４４に接続する。図５Ａ〜５Ｃに示すＦＢＡＲデバイス５００の態様では、端子パッド１３８が信号端子１４３を、端子パッド１３２および１７２がアース端子１４４を提供する。さらにこの態様では、電気回路１４１は、端子パッド１３２からＦＢＡＲ１１０の電極１１２へと延びる電気トレース１３３、ＦＢＡＲ１１０の電極１１４から、相互接続パッド１７６と電気的に接触している相互接続パッド１３６へと延びる電気トレース１３７、相互接続パッド１７６から信号パッド１３８へと延びる電気トレース１３９、相互接続パッド１７６からＦＢＡＲ１５０の電極１５２へと延びる電気トレース１７７、ＦＢＡＲ１５０の電共１５４から端子パッド１７２へと延びる電気トレース１７３、ならびに相互接続端子パッド１３２および１７２を相互接続する電気トレース１６７によって得られる。
【０１０５】
図５Ｄに示す例示的な電気構成を示す概略図では、電気回路１４２は、上部ＦＢＡＲ１２０および１６０を直列に、さらに信号端子１４５および１４６に、また任意にセンタータップ端子１４７に接続する。図５Ａ〜５Ｃに示す態様では、端子パッド１３４および１７４は信号パッド１４５および１４６を提供し、端子パッド１７８はセンタータップ端子１４７を提供する。さらにこの態様では、電気回路１４２は、端子パッド１３４からＦＢＡＲ１２０の電極１２４へと延びる電気トレース１３５、ＦＢＡＲ１２０の電極１２２からＦＢＡＲ１６０の電極１６２へと延びる電気トレース１７１、トレース１７１からセンタータップ１４７へと延びる電気トレース１７９、およびＦＢＡＲ１６０の電極１６４から端子パッド１７４へと延びる電気トレース１７５によって得られる。電気トレース１６９によって相互接続されている端子パッド１６３および１６８も図示されており、これらは、端子パッド１３４および１７４のための局部的なアースを提供する。図示の例では、電気トレース１６９は、さらに端子パッド１７８へと延びている。
【０１０６】
図５Ｄで例示されている電気的接続によって、平衡型の第１の、インピーダンス変換比４：１のＦＡＣＴまたは平衡型の第２のインピーダンス変換比１：４のＦＡＣＴが得られる。下部ＦＢＡＲは、代替的に、並列、直列および逆直列に相互接続でき、上部ＦＢＡＲは、代替的に、並列、逆並列および逆直列に相互接続することができ、これにより、表１に示す他のインピーダンス変換比が達成される。
【０１０７】
【表１】
【０１０８】
表１では、行見出しは電気回路１４１の構成を、列見出しは電気回路１４２の構成を表し、ＢはＦＡＣＴが電気的に平衡であることを表し、ＵはＦＡＣＴが平衡でないことを表し、ＸはＦＡＣＴが機能しないことを表す。インピーダンス変換比は、示されている行見出しにより表される電気回路１４１の構成から、列見出しによって表される電気回路１４２の構成への変換比である。１：１のインピーダンス変換比を有している構成に対して、ＬＯＷは、ＦＡＣＴが低いインピーダンスを有していて、２つのＦＢＡＲの並列接続のインピーダンスに等しくなっていることを表し、ＨＩＧＨは、ＦＡＣＴが高いインピーダンスを有していて、１つのＦＢＡＲの直列接続のインピーダンスに等しくなっていることを表す。
【０１０９】
図６は、本発明による懸架型デバイスの第５の態様６００の電気的接続を示す概略図である。懸架型デバイスのこの態様は、懸架型ＦＢＡＲデバイス６００として例示されており、このデバイスにおいては、電気的に直列に接続されている２つのＤＳＢＡＲ１０６および１０８からなる帯域通過フィルタが、ＦＢＡＲスタック６２１で画定されている。ＤＳＢＡＲ１０６および１０８は、図５Ａ〜５Ｃを参照して上述した通りであるが、異なる方式で相互接続されている。図６に示す二重ＤＳＢＡＲベースの帯域通過フィルタは、図４Ａおよび４Ｂを参照して説明した単一のＤＳＢＡＲ帯域通過フィルタよりも、大きな遮断帯域の阻止有する。
【０１１０】
懸架型ＦＢＡＲデバイス６００は、ＦＢＡＲスタック６２１、温度補償素子（図示せず）、第１の端子１３２および１３４、第２の端子１７２および１７４、ならびに電気回路１４０を有している。ＦＢＡＲスタック６２１は、図５Ａ〜５Ｃを参照して上述したＦＢＡＲスタック５２１と同様に構成されている。しかし、ＤＳＢＡＲ１０８では、参照番号１５０が上部ＦＢＡＲを表し、参照番号１６０が下部ＦＢＡＲを表している。
【０１１１】
ＦＢＡＲスタック６２１は、基板（図示せず）に画定された空洞（図示せず）上に、ＦＢＡＲスタック５２１と同様の方式で懸架されている。エッチャント到達穴は、基板の背面から空洞へと、上記のものと同様の方式で延びている。別態様では、ＦＢＡＲスタック６２１を構成しているＤＳＢＡＲ１０６および１０８は、上述のように、個々の空洞上に個々に懸架されていてよい。
【０１１２】
ＦＢＡＲスタック５２１と同様に、ＦＢＡＲスタック６２１は、温度補償材料の層（図示せず）を有しており、これらの層全体として温度補償素子を構成している。一態様では、温度補償材料は、二酸化シリコンＳｉＯ２である。別の態様では、温度補償材料およびＦＢＡＲスタック６２１が製造される他の材料のいずれかもしくは両方が、上述のように、ＦＢＡＲスタック６２１の製造後、空洞１０４から犠牲材料１０５を除去するために使用されるリリースエッチャントに不適合である。ＦＢＡＲスタック６２１については、さらなる説明をしない。
【０１１３】
懸架型ＦＢＡＲデバイス６００では、電気回路１４０は、第１の端子１３２、１３４と第２の端子１７２、１７４との間で、第１のＤＳＢＡＲ１０６および第２のＤＳＢＡＲ１０８を直列に接続する。図６に示すＦＢＡＲデバイス６００の態様は、第１の端子１３２、１３４間のインピーダンスと、第２の端子１７２、１７４間のインピーダンスとの比１：１を有している。
【０１１４】
以下に、電気回路１４０を、第１の端子１３２、１３４が入力端子を表しかつ第２の端子１７２、１７４が出力端子を表している図６に示す例を参照して、さらに詳細に説明する。別態様では、第１の端子１３２、１３４が出力端子を、第２の端子１７２、１７４が入力端子を表していてもよい。電気回路１４０は、導電体１３６、１３８、１７６、１７８、１８２および１８４からなっている。導電体１３６および１３８は、第１の端子１３２および１３４をそれぞれ、第１のＤＳＢＡＲ１０６の第１のＦＢＡＲ１１０の電極１１２および１１４にそれぞれ電気的に接続している。導電体１８２および１８４は、それぞれ第２のＦＢＡＲ１２０の電極１２２を第１のＦＢＡＲ１５０の電極１５２に接続し、第２のＦＢＡＲ１２０の電極１２４を第１のＦＢＡＲ１５０の電極１５４に接続することによって、ＤＳＢＡＲ１０６および１０８を直列に接続する。導電体１７６および１７８は、第２のＤＳＢＡＲ１０８の第２のＦＢＡＲ１６０の電極１６２および１６４をそれぞれ、出力端子１７２および１７４に接続する。
【０１１５】
懸架型デバイス６００を構成する懸架型ＦＢＡＲスタック６２１のさらなる詳細は、本開示の譲受人に譲渡されたLarson IIIらによる米国特許出願第１１／０６９，４０９号明細書に記載されており、その内容は参照により本発明に組み込まれる。２つ以上のＤＳＢＡＲからなる帯域通過フィルタも、米国特許出願第１１／０６９，４０９号明細書に記載されている。リリースエッチャントに不適合な材料を組み込んでいる帯域通過フィルタの態様は、図１Ａ〜１Ｒを参照して説明したプロセスを用いて製造され、図３Ａおよび３Ｂを参照して上述した構造的な特徴を有している。
【０１１６】
上述のように、ウェハ規模の製造を、上述の懸架型デバイス１００、３００、４００、５００または６００と同様の数千の懸架型デバイスを同時に製造するために使用する。そのようなウェハ規模の製造によって、懸架型デバイスを安価に製造できるようになる。図４Ａおよび４Ｂを参照して上述した懸架型ＦＢＡＲデバイス４００の一態様を製造するために、図１Ａ〜１Ｉおよび１Ｊ〜１Ｒを参照して上述した方法を使用する例を、図１Ａ〜１Ｉおよび１Ｊ〜１Ｒ、図７Ａ〜７Ｊの平面図および図７Ｋ〜７Ｔの断面図を参照して以下に説明する。異なるマスクおよび／またはいくつかの段階の省略によって、図７Ａ〜７Ｊおよび図７Ｋ〜７Ｔを参照して以下に説明するデバイス製造プロセスを、上述のＦＢＡＲデバイス１００、３００、５００および６００の態様を製造するために使用することもできる。デバイス製造プロセスは、他の懸架型デバイスの製造にも採用することができる。
【０１１７】
以下にその製造について説明するＦＢＡＲデバイス４００の態様の通過帯域は、約１．９ＧＨｚの公称中心周波数を有している。別の周波数での動作のための態様の構造および製造は同様であるが、その厚みおよび横方向の寸法は、以下に例示するものとは異なる。以下にその製造について説明するＦＡＢＲデバイス４００の例は、図４Ａおよび４Ｂを参照して上述した温度補償素子１０９と同様の構造を有する温度補償素子を有している。製造プロセスは、温度補償素子１０９を製造するために、図３Ｂを参照して上述したものとは別の構成を有するように変更することが可能である。
【０１１８】
上述のように、懸架型ＦＢＡＲデバイスは、典型的には単結晶シリコンのウェハ上で製造される。ウェハの一部が、製造される各懸架型ＦＢＡＲデバイスに対して、ＦＢＡＲデバイス４００（図４Ａおよび４Ｂ）の基板１０２に対応する基板を構成する。基板１０２を構成するウェハの一部内および一部上へのＦＢＡＲデバイス４００の製造を、図７Ａ〜７Ｊおよび図７Ｋ〜７Ｔに示し、また以下に説明する。ＦＢＡＲデバイス４００を製造する場合、ウェハ上の他のＦＢＡＲデバイスも同様に製造する。
【０１１９】
図１Ａ〜１Ｄおよび１Ｊ〜１Ｍを参照して上述したプロセスを行うと、図７Ａおよび７Ｋに示すように、基板１０２の前面１１１と同一面に滑らかで平坦な面を有する犠牲材料１０５で充填された空洞１０４が残される。
【０１２０】
第１の金属層を、基板１０２の前面１１１および犠牲材料１０５上に堆積させる。第１の金属層を、図７Ｂおよび７Ｌに示すようにパターン形成し、電極１１２、端子パッド１３２、および電極１１２と端子パッド１３２との間に延びる電気トレース１３３を画定する。電極１１２は、犠牲材料１０５上に配置されている。端子パッド１３２は、基板１０２上に配置されている。
【０１２１】
電極１１２は、通常、ウェハの主表面に平行な面において非対称の形状を有している。非対称の形状により、電極１１２がその一部を形成するＦＢＡＲ１１０（図４Ｂ）での横方向モードは最小限になる。これについては、本開示の譲受人に譲渡されたLarson IIIらの米国特許第６，２１５，３７５号明細書に記載されており、その内容は参照により本発明に組み込まれる。
【０１２２】
さらに図４Ｂを参照すると、後述のように、電極１１４は第２の金属層で画定されており、電極１２２は第３の金属層で画定されており、電極１２４は第４の金属層で画定されている。電極が画定される金属層のパターン形成は、ウェハの主表面に対して平行な面それぞれで、ＦＢＡＲ１１０の電極１１２および１１４が同じ形状、寸法、配向および位置を有し、ＦＢＡＲ１２０の電極１２２および１２４が同じ形状、寸法、配向および位置を有するように行われる。通常、電極１１４および１２２がさらに、同じ形状、寸法、配向および位置を有している。
【０１２３】
一態様では、各金属層の材料は、約３００ｎｍの厚みにスパッタリングにより堆積させたモリブデンであった。金属層は、ドライエッチングによりそれぞれパターン形成される。金属層において各愛知された電極は、それぞれ約１２，０００平方μｍの面積を有する五角形であった。他の電極面積により、別の特性インピーダンスが得られる。代替的に、金属層の材料として別の耐熱性の金属、例えばタングステン、ニオブおよびチタンを使用することもできる。別態様では、金属層はそれぞれ、１つ以上の材料の層を有している。
【０１２４】
ＦＢＡＲデバイス４００の電極の材料を選択する際に考慮すべき１つの要素は、電極材料の音響特性である。つまり、ＦＢＡＲデバイスの残される金属部分の１種または複数種の材料の音響特性は、導電性のような別の特性よりは重要ではない。よって、ＦＢＡＲデバイス４００の残される金属部分の１種または複数種の材料は、電極の材料とは異なっていてよい。
【０１２５】
圧電素子の層を堆積させ、図７Ｃおよび７Ｍに示すようにパターン形成し、圧電素子１１６を画定する。圧電素子のパターン形成は、電極１１２を覆うように、犠牲材料１０５を完全に覆うように、かつ犠牲材料１０５の周辺を越えて基板１０２の前面１１１上に延びるように行う。この構成によって、圧電層が空洞１０４（後で内部にリリースエッチャントを導入する）をＦＢＡＲスタックの残りの部分から分離することが可能となる。圧電層をさらにパターン形成して、端子パッド１３２を露出させる。
【０１２６】
一態様では、後述の圧電素子１１６および圧電素子１２６を形成するために堆積させる圧電材料は窒化アルミニウムであり、スパッタリングによって約１．４μｍの厚みに堆積させた。圧電材料は、水酸化カリウム中でのウェットエッチングまたは塩素ベースのドライエッチングによってパターン形成された。圧電素子１１６および１２６の代替的な材料は、酸化亜鉛、硫化カドミウムおよび分極した強誘電性材料、例えばペロブスカイト強誘電性材料を含み、チタンジルコン酸鉛、メタニオブ酸鉛、チタン酸バリウムが含まれる。
【０１２７】
温度補償材料の第１の層を堆積させ、図７Ｄおよび７Ｎに示すようにパターン形成して、温度補償素子１０９の一部を構成する温度補償層１１５を画定する。図示の例では、温度補償層１１５を形成するために堆積させる温度補償材料、およびその後に後述のように温度補償層１２３を形成するために堆積させる堆積させる温度補償材料を、電極１１２と同じ形状、寸法、配向および位置を有するようにパターン形成する。代替的な態様では、温度補償材料を、圧電素子１１６と同じ形状、寸法および位置を有するようにパターン形成することができる。さらなる代替的な態様では、温度補償材料を、電極１１２の広がりと圧電素子１１６の広がりとの間の中間の広がりを有するようにパターン形成する。
【０１２８】
一態様では、温度補償材料の第１の層、およびその堆積については後述する温度補償材料の第２の層の材料は、二酸化シリコンＳｉＯ２であった。温度補償材料は、化学所着（ＣＶＤ）によって堆積させた。別の堆積方法には、スパッタリングおよび熱蒸発が含まれる。温度補償材料を、六フッ化硫黄（ＳＨ６）、水素（Ｈ２）および酸素（Ｏ２）の混合物をエッチャントとして利用して、ドライエッチング、通常、反応性イオンエッチング（ＲＩＥ）によってパターン形成する。層厚みは、ＦＢＡＲデバイス４００（図４Ａ）の所望の温度係数に依存していた。一態様では、温度補償層１１５および１２３の厚みは約１００ｎｍであった。
【０１２９】
第２の金属層を堆積させ、図７Ｅおよび７Ｏに示すように、パターン形成して、電極１１４、端子パッド１３４、および電極１１４と端子パッド１３４との間に延びる電気トレース１３５を画定する。これによって、ＦＢＡＲ１１０の製造が完了する。
【０１３０】
次に、音響減結合材料の層を堆積させ、図７Ｆおよび７Ｐに示すようにパターン形成して、音響減結合器１３０を画定する。音響減結合器１３０のパターン形成は、少なくとも電極１１４を覆うように、さらには端子パッド１３２および１３４が露出するように行う。音響減結合器は、通常、プラスチック材料の４分の１波長層である。
【０１３１】
一態様では、音響減結合器１３０の音響減結合材料は、厚み約２００ｎｍのポリイミドであり、つまり、この厚みはポリイミドにおける中心周波数波長の４分の１である。ポリイミドを、スピンコーティングによって堆積させ、フォトリソグラフィによりパターン形成した。ポリイミドは感光性であるのでフォトレジストは必要ない。上述のように、別のプラスチック材料を、音響減結合材料として使用することができる。音響減結合材料は、スピンコーティング以外の方法によって堆積させることができる。
【０１３２】
音響減結合材料がポリイミドである態様では、ポリイミドの堆積およびパターン形成後、ウェハをまず空気中で温度約２５０℃で、最終的には、不活性雰囲気、例えば窒素雰囲気中で温度約４１５℃で焼成し、その後さらなるプロセスを行う。この焼成によって、ポリイミドの揮発性成分が蒸発し、後続のプロセス中に起こる揮発性成分の蒸発が、この後堆積させる層の分離を引き起こすことを防止できる。
【０１３３】
第３の金属層を堆積し、図７Ｇおよび７Ｑに示すようにパターン形成して、電極１２２から端子パッド１３４に延びる電気トレース１３７を画定する。端子パッド１３４は、トレース１３５によって電極１１４にも電気的に接続されている。
【０１３４】
温度補償材料の第２の層を堆積し、図７Ｈおよび７Ｒに示すようにパターン形成して、本発明の温度補償素子１０９の残りを構成する温度補償層１２３を画定する。図示の例では、温度補償材料を、電極１１２と同じ形状、寸法、配向および位置を有するように上述のようにパターン形成する。
【０１３５】
圧電材料の第２の層を堆積させ、図７Ｉおよび７Ｓに示すようにパターン形成して、圧電素子１２６を画定する。第２の圧電層を、端子パッド１３２および１３４が露出するようにパターン形成する。
【０１３６】
第４の金属層を堆積させ、図７Ｊおよび７Ｔに示すようにパターン形成して、電極１２４、端子パッド１３８、および電極１２４から端子パッド１３８へと延びる電気トレース１３９を画定する。これにより、ＦＢＡＲ１２０、ひいてはＦＢＡＲスタック４２１の製造が完了する。
【０１３７】
金の保護層（図示せず）を、端子パッド１３２、１３４および１３８の露出した表面上に堆積させる。
【０１３８】
ＦＢＡＲ４００の製造を完了させるために、図１Ｆ〜１Ｉおよび１Ｏ〜１Ｒを参照して上述したプロセスを行う。このプロセスによって、ＦＢＡＲデバイス４００は、図４Ａおよび４Ｂに示す状態となる。
【０１３９】
ＦＢＡＲデバイス４００を、ホストである電気装置、例えば無線電話に実装し、電気的接続を、ＦＢＡＲデバイスの端子パッド１３２、１３４および１３８と、ホストデバイスの部材であるパッドとの間に形成する。
【０１４０】
上述のように、音響減結合器１３０の代替的な音響減結合材料は、架橋ポリフェニレンポリマーである。第３の金属層をパターン形成して電極１１４を画定した後、図７Ｅおよび７Ｏを参照して上述したように、架橋ポリフェニレンポリマーのための前駆体溶液を、図７Ｆおよび７Ｐを参照して上述したのと同様の方式でスピンコーティングするが、パターン形成はしない。前駆体溶液の組成およびスピン速度は、架橋ポリフェニレンポリマーが、厚み約１８７ｎｍの層を形成するように選択される。この厚みは、ＦＢＡＲデバイス４００の通過帯域の中心周波数に等しい周波数を有する音響信号の架橋ポリフェニレンポリマーにおける波長λｎの４分の１に相当する。前駆体溶液の層を堆積した後、ウェハを約３８５℃〜約４５０℃の範囲の温度で不活性環境、つまり真空もしくは窒素雰囲気中で焼成し、その後さらなるプロセスを行った。焼成により、まず前駆体溶液から有機溶剤が除去され、続いてオリゴマーが上述のように架橋して、架橋ポリフェニレンポリマーを形成する。
【０１４１】
一態様では、架橋ポリフェニレンポリマーのための前駆体溶液は、The Dow Chemical CompanyよりSiLK（登録商標）Jの名称で販売されているものであった。代替的に、前駆体溶液は、The Dow Chemical Companyより登録商標SiLKで現在販売されているまたは将来的に販売される前駆体溶液の任意のものであってよい。特定の態様では、接着促進剤の層を、前駆体溶液をスピンコーティングする前に堆積させた。硬化すると約２Ｍｒａｙｌの音響インピーダンスを有する架橋ポリフェニレンポリマーを形成するオリゴマーを含有する前駆体溶液は、別の供給業者からも現在または将来的に入手可能であり、また使用可能でもある。
【０１４２】
図７Ｇおよび７Ｑを参照して上述したものと同様の方式で、第３の金属層を堆積させるが、まず図７Ｆに示す音響減結合器１３０のパターン形成と同様にパターン形成し、ハードマスクを画定する。このハードマスクは、架橋ポリフェニレンポリマーの層をパターン形成するように後で使用され、音響減結合器１３０を画定する。始めにパターン形成された第３の層は、音響減結合器１３０と同じ広がりを有しており、端子パッド１３２および１３４を露出させる。
【０１４３】
架橋ポリフェニレンポリマーの層を、ハードエッチングマスクとして使用される始めにパターン形成された第３の金属と共に、図７Ｆに示すようにパターン形成する。架橋ポリフェニレンポリマーの層をパターン形成することによって、音響減結合器１３０の広がりが画定され、これにより、端子パッド１３２および１３４ならびに犠牲材料１０５の一部が露出する。パターン形成は、反応性イオンエッチング（ＲＩＥ）によって酸素／窒素混合物をエッチャントして使用して行う。
【０１４４】
次に、第３の金属層を、図７Ｇおよび７Ｑに示すように再パターン形成し、これにより、電極１２２、および電極１２２と端子パッド１３４との間に延びる電気トレースを画定する。
【０１４５】
架橋ポリフェニレンポリマーの層を音響減結合器として備えているＦＢＡＲデバイス４００の態様の製造は、図７Ｈ〜７Ｊおよび７Ｒ〜７Ｔを参照して上述したプロセスを行うことによって完了する。
【０１４６】
上述のものと同様の技術を使用して、真空堆積によって堆積させたパリレンの層に音響減結合器１３０を画定する。
【０１４７】
上で例示した電極および圧電素子の厚みは、温度補償素子１０９を有していないＦＢＡＲ４００の態様と同様の従来のＦＢＡＲデバイスの厚みである。ＦＢＡＲデバイス４００の一態様では、ＦＢＡＲスタック２１１へ温度補償素子１０９を追加しているにもかかわらず、１つ以上の素子の厚みを減少させて、ＦＢＡＲデバイスの中心周波数を保持している。厚みを減少させた１つ以上の素子の種類、および各厚みの減少度合いは、温度補償素子１０９の材料の厚みおよび温度補償素子１０９により提供される温度補償に依存する。素子の種類および厚みの減少度合いはさらに、上述のように、ＦＢＡＲデバイスが使用される用途にも依存する。圧電素子の厚みを減少させると、結合定数が減少する。１つ以上の電極の厚みを減少させると、温度補償材料が電極と適合する導電性を有していない場合には、直列抵抗が増大する。
【０１４８】
以上、本開示を例示的な実施態様を利用して説明した。しかし、本発明は、特許請求の範囲によって規定されており、詳細に説明された態様に限定されることはない。
【図面の簡単な説明】
【０１４９】
【図１Ａ】本発明による懸架型デバイスの第１の態様を形成するための、本発明によるプロセスの一例を示す平面図である。
【図１Ｂ】本発明による懸架型デバイスの第１の態様を形成するための、本発明によるプロセスの一例を示す平面図である。
【図１Ｃ】本発明による懸架型デバイスの第１の態様を形成するための、本発明によるプロセスの一例を示す平面図である。
【図１Ｄ】本発明による懸架型デバイスの第１の態様を形成するための、本発明によるプロセスの一例を示す平面図である。
【図１Ｅ】本発明による懸架型デバイスの第１の態様を形成するための、本発明によるプロセスの一例を示す平面図である。
【図１Ｆ】本発明による懸架型デバイスの第１の態様を形成するための、本発明によるプロセスの一例を示す平面図である。
【図１Ｇ】本発明による懸架型デバイスの第１の態様を形成するための、本発明によるプロセスの一例を示す平面図である。
【図１Ｈ】本発明による懸架型デバイスの第１の態様を形成するための、本発明によるプロセスの一例を示す平面図である。
【図１Ｉ】本発明による懸架型デバイスの第１の態様を形成するための、本発明によるプロセスの一例を示す平面図である。
【図１Ｊ】図１Ａの切断線１Ｊ−１Ｊに沿った断面図である。
【図１Ｋ】図１Ｂの切断線１Ｋ−１Ｋに沿った断面図である。
【図１Ｌ】図１Ｃの切断線１Ｌ−１Ｌに沿った断面図である。
【図１Ｍ】図１Ｄの切断線１Ｍ−１Ｍに沿った断面図である。
【図１Ｎ】図１Ｅの切断線１Ｎ−１Ｎに沿った断面図である。
【図１Ｏ】図１Ｆの切断線１Ｏ−１Ｏに沿った断面図である。
【図１Ｐ】図１Ｇの切断線１Ｐ−１ＪＰに沿った断面図である。
【図１Ｑ】図１Ｈの切断線１Ｑ−１Ｑに沿った断面図である。
【図１Ｒ】図１Ｉの切断線１Ｒ−１Ｒに沿った断面図である。
【図２】デバイス構造をリリースエッチャントから保護する代替的な手法を示す側面図である。
【図３Ａ】本発明による懸架型デバイスの第２の態様の平面図である。
【図３Ｂ】図３Ａの切断線３Ｂ−３Ｂに沿った断面図である。
【図３Ｃ】図３Ａの切断線３Ｃ―３Ｃに沿った断面図である。
【図３Ｄ】図３Ａに示す懸架型デバイスの態様における電気的接続を示す概略図である。
【図４Ａ】本発明による懸架型デバイスの第３の態様の平面図である。
【図４Ｂ】図４Ａの切断線４Ｂ−４Ｂに沿った断面図である。
【図５Ａ】本発明による懸架型デバイスの第４の態様の平面図である。
【図５Ｂ】図５Ａの切断線５Ｂ−５Ｂに沿った断面図である。
【図５Ｃ】図５Ａの切断線５Ｃ−５Ｃに沿った断面図である。
【図５Ｄ】図５Ａに示す懸架型デバイスの態様における電気的接続を示す概略図である。
【図６】本発明による懸架型デバイスの第５の態様における電気的接続を示す概略図である。
【図７Ａ】本発明による懸架型デバイスの、図４Ａおよび図４Ｂに示す態様を形成するためのプロセスの一例を示す平面図である。
【図７Ｂ】本発明による懸架型デバイスの、図４Ａおよび図４Ｂに示す態様を形成するためのプロセスの一例を示す平面図である。
【図７Ｃ】本発明による懸架型デバイスの、図４Ａおよび図４Ｂに示す態様を形成するためのプロセスの一例を示す平面図である。
【図７Ｄ】本発明による懸架型デバイスの、図４Ａおよび図４Ｂに示す態様を形成するためのプロセスの一例を示す平面図である。
【図７Ｅ】本発明による懸架型デバイスの、図４Ａおよび図４Ｂに示す態様を形成するためのプロセスの一例を示す平面図である。
【図７Ｆ】本発明による懸架型デバイスの、図４Ａおよび図４Ｂに示す態様を形成するためのプロセスの一例を示す平面図である。
【図７Ｇ】本発明による懸架型デバイスの、図４Ａおよび図４Ｂに示す態様を形成するためのプロセスの一例を示す平面図である。
【図７Ｈ】本発明による懸架型デバイスの、図４Ａおよび図４Ｂに示す態様を形成するためのプロセスの一例を示す平面図である。
【図７Ｉ】本発明による懸架型デバイスの、図４Ａおよび図４Ｂに示す態様を形成するためのプロセスの一例を示す平面図である。
【図７Ｊ】本発明による懸架型デバイスの、図４Ａおよび図４Ｂに示す態様を形成するためのプロセスの一例を示す平面図である。
【図７Ｋ】図７Ａの切断線７Ｋ−７Ｋに沿った断面図である。
【図７Ｌ】図７Ｂの切断線７Ｌ−７Ｌに沿った断面図である。
【図７Ｍ】図７Ｃの切断線７Ｍ−７Ｍに沿った断面図である。
【図７Ｎ】図７Ｄの切断線７Ｎ−７Ｎに沿った断面図である。
【図７Ｏ】図７Ｅの切断線７Ｏ−７Ｏに沿った断面図である。
【図７Ｐ】図７Ｆの切断線７Ｐ−７Ｐに沿った断面図である。
【図７Ｑ】図７Ｇの切断線７Ｑ−７Ｑに沿った断面図である。
【図７Ｒ】図７Ｈの切断線７Ｒ−７Ｒに沿った断面図である。
【図７Ｓ】図７Ｉの切断線７Ｓ−７Ｓに沿った断面図である。
【図７Ｔ】図７Ｊの切断線７Ｔ−７Ｔに沿った断面図である。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
前面および背面を有する基板と、
前記基板内に画定されかつ該基板の前面から当該基板内に延びる空洞と、
前記空洞上に懸架されかつＦＢＡＲを含むＦＢＡＲスタックと、
前記基板内に画定されかつ該基板の背面から当該基板を通って前記空洞へと延びる穴とを備えている、薄膜バルク音響共振器（ＦＢＡＲ）デバイス。
【請求項２】
前記ＦＢＡＲスタックが、温度補償素子をさらに備えている、請求項１に記載のＦＢＡＲデバイス。
【請求項３】
前記温度補償素子が、二酸化シリコン（ＳｉＯ２）からなっている、請求項１に記載のＦＢＡＲデバイス。
【請求項４】
前記基板内に画定されている追加的な穴をさらに備えており、該穴のそれぞれが、前記基板の背面から該基板を通って前記空洞へと延びる、請求項１に記載のＦＢＡＲデバイス。
【請求項５】
前記ＦＢＡＲスタックが、ラダー型フィルタを含む、請求項１に記載のＦＢＡＲデバイス。
【請求項６】
前記ＦＢＡＲスタックが、積層バルク音響共振器（ＳＢＡＲ）を含む、請求項１に記載のＦＢＡＲデバイス。
【請求項７】
前記ＦＢＡＲスタックが、減結合された積層バルク音響共振器（ＤＳＢＡＲ）を含む、請求項１に記載のＦＢＡＲデバイス。
【請求項８】
前記ＦＢＡＲスタックが、フィルム音響結合変換器（ＦＡＣＴ）を含む、請求項１に記載のＦＢＡＲデバイス。
【請求項９】
前記ＦＢＡＲスタックが、帯域通過フィルタとして接続されている減結合された積層バルク音響共振器を含む、請求項１に記載のＦＢＡＲデバイス。
【請求項１０】
前面および背面を有する基板と、
前記基板内に画定され、広く浅い第１の部分および狭く深い第２の部分を有している空洞であって、該第１の部分が前記基板の前面から該基板内に延びており、該第２の部分が当該基板の背面から当該基板を通って前記第１の部分へと延びている、空洞と、
前記空洞の第１の部分上に懸架されているデバイス構造とを備えている、デバイス。
【請求項１１】
前記空洞の各部分が、それぞれの横方向の寸法と、それぞれの深さとを有しており、
前記第１の部分の前記横方向の寸法が、当該第１の部分の前記深さより少なくとも１桁大きく、
前記第２の部分の前記横方向の寸法が、前記第１の部分の前記横方向の寸法より小さい、請求項１０に記載のデバイス。
【請求項１２】
前記空洞が、狭く深い追加的な第２の部分をさらに備えており、該第２の部分のそれぞれが、前記基板の前記背面から該基板を通って前記空洞の前記第１の部分へと延びている、請求項１０に記載のデバイス。
【請求項１３】
前記デバイス構造が、薄膜バルク音響共振器（ＦＢＡＲ）を含む、請求項１０に記載のデバイス。
【請求項１４】
前記ＦＢＡＲが、温度補償素子を備えている、請求項１３に記載のデバイス。
【請求項１５】
懸架型デバイスを形成する方法であって、
前面および背面を有する基板を提供し、該基板が、広く浅い第１の部分および狭く深い第２の部分を有する空洞を画定しており、前記第１の部分が、前記基板の背面から該基板内へ延びていて、犠牲材料で充填されており、前記第２の部分が、前記第１の部分から前記基板内へ深く延びており、
前記犠牲材料上にデバイス構造を製造し、
前記基板の背面から、リリースエッチャントを前記空洞の前記第２の部分を介して導入し、前記空洞の前記第１の部分から、前記デバイス構造の下に位置する前記犠牲材料を除去する、方法。
【請求項１６】
前記空洞の前記第２の部分が、前記基板の背面から前記空洞の前記第１の部分へと延びる、請求項１５に記載の方法。
【請求項１７】
前記導入することが、前記基板の前記背面から前記空洞の前記第２の部分へと到達を提供することを含む、請求項１５に記載の方法。
【請求項１８】
前記空洞の前記第２の部分への到達を提供することが、前記基板の厚みを、前記背面から減少させ、前記第２の部分を露出させることを含む、請求項１７に記載の方法。
【請求項１９】
前記導入の前に、デバイス構造をリリースエッチャントから保護することをさらに含む、請求項１５に記載の方法。
【請求項２０】
前記提供することが、
基板を設け、
前記基板内に空洞を形成し、
前記犠牲材料を堆積させることを含む、請求項１５に記載の方法。
【請求項２１】
前記空洞の前記第２の部分が、前記基板の背面から前記空洞の前記第１の部分へと延びる、請求項２０に記載の方法。
【請求項２２】
前記デバイス構造を製造することが、薄膜バルク音響共振器（ＦＢＡＲ）スタックを製造することを含む、請求項１５に記載の方法。
【請求項２３】
前記空洞の前記第２の部分が、前記基板の前記背面から前記空洞の前記第１の部分へと延びている、請求項２２に記載の方法。
【請求項２４】
前記導入することが、前記基板の前記背面から前記空洞の前記第２の部分への到達を提供することを含む、請求項２４に記載の方法。
【請求項２５】
前記空洞の前記第２の部分への到達を提供することが、前記基板の厚みを該基板の背面から減少させ、前記第２の部分を露出させる、前記２４に記載の方法。
【請求項２６】
前記ＦＢＡＲスタックを、リリースエッチャントから保護することをさらに含む、請求項２２に記載の方法。
【請求項２７】
前記デバイス構造を製造することが、前記犠牲材料に対してエッチング選択性の低い材料を堆積させることを含む、請求項１６に記載の方法。
【請求項１】
前面および背面を有する基板と、
前記基板内に画定されかつ該基板の前面から当該基板内に延びる空洞と、
前記空洞上に懸架されかつＦＢＡＲを含むＦＢＡＲスタックと、
前記基板内に画定されかつ該基板の背面から当該基板を通って前記空洞へと延びる穴とを備えている、薄膜バルク音響共振器（ＦＢＡＲ）デバイス。
【請求項２】
前記ＦＢＡＲスタックが、温度補償素子をさらに備えている、請求項１に記載のＦＢＡＲデバイス。
【請求項３】
前記温度補償素子が、二酸化シリコン（ＳｉＯ２）からなっている、請求項１に記載のＦＢＡＲデバイス。
【請求項４】
前記基板内に画定されている追加的な穴をさらに備えており、該穴のそれぞれが、前記基板の背面から該基板を通って前記空洞へと延びる、請求項１に記載のＦＢＡＲデバイス。
【請求項５】
前記ＦＢＡＲスタックが、ラダー型フィルタを含む、請求項１に記載のＦＢＡＲデバイス。
【請求項６】
前記ＦＢＡＲスタックが、積層バルク音響共振器（ＳＢＡＲ）を含む、請求項１に記載のＦＢＡＲデバイス。
【請求項７】
前記ＦＢＡＲスタックが、減結合された積層バルク音響共振器（ＤＳＢＡＲ）を含む、請求項１に記載のＦＢＡＲデバイス。
【請求項８】
前記ＦＢＡＲスタックが、フィルム音響結合変換器（ＦＡＣＴ）を含む、請求項１に記載のＦＢＡＲデバイス。
【請求項９】
前記ＦＢＡＲスタックが、帯域通過フィルタとして接続されている減結合された積層バルク音響共振器を含む、請求項１に記載のＦＢＡＲデバイス。
【請求項１０】
前面および背面を有する基板と、
前記基板内に画定され、広く浅い第１の部分および狭く深い第２の部分を有している空洞であって、該第１の部分が前記基板の前面から該基板内に延びており、該第２の部分が当該基板の背面から当該基板を通って前記第１の部分へと延びている、空洞と、
前記空洞の第１の部分上に懸架されているデバイス構造とを備えている、デバイス。
【請求項１１】
前記空洞の各部分が、それぞれの横方向の寸法と、それぞれの深さとを有しており、
前記第１の部分の前記横方向の寸法が、当該第１の部分の前記深さより少なくとも１桁大きく、
前記第２の部分の前記横方向の寸法が、前記第１の部分の前記横方向の寸法より小さい、請求項１０に記載のデバイス。
【請求項１２】
前記空洞が、狭く深い追加的な第２の部分をさらに備えており、該第２の部分のそれぞれが、前記基板の前記背面から該基板を通って前記空洞の前記第１の部分へと延びている、請求項１０に記載のデバイス。
【請求項１３】
前記デバイス構造が、薄膜バルク音響共振器（ＦＢＡＲ）を含む、請求項１０に記載のデバイス。
【請求項１４】
前記ＦＢＡＲが、温度補償素子を備えている、請求項１３に記載のデバイス。
【請求項１５】
懸架型デバイスを形成する方法であって、
前面および背面を有する基板を提供し、該基板が、広く浅い第１の部分および狭く深い第２の部分を有する空洞を画定しており、前記第１の部分が、前記基板の背面から該基板内へ延びていて、犠牲材料で充填されており、前記第２の部分が、前記第１の部分から前記基板内へ深く延びており、
前記犠牲材料上にデバイス構造を製造し、
前記基板の背面から、リリースエッチャントを前記空洞の前記第２の部分を介して導入し、前記空洞の前記第１の部分から、前記デバイス構造の下に位置する前記犠牲材料を除去する、方法。
【請求項１６】
前記空洞の前記第２の部分が、前記基板の背面から前記空洞の前記第１の部分へと延びる、請求項１５に記載の方法。
【請求項１７】
前記導入することが、前記基板の前記背面から前記空洞の前記第２の部分へと到達を提供することを含む、請求項１５に記載の方法。
【請求項１８】
前記空洞の前記第２の部分への到達を提供することが、前記基板の厚みを、前記背面から減少させ、前記第２の部分を露出させることを含む、請求項１７に記載の方法。
【請求項１９】
前記導入の前に、デバイス構造をリリースエッチャントから保護することをさらに含む、請求項１５に記載の方法。
【請求項２０】
前記提供することが、
基板を設け、
前記基板内に空洞を形成し、
前記犠牲材料を堆積させることを含む、請求項１５に記載の方法。
【請求項２１】
前記空洞の前記第２の部分が、前記基板の背面から前記空洞の前記第１の部分へと延びる、請求項２０に記載の方法。
【請求項２２】
前記デバイス構造を製造することが、薄膜バルク音響共振器（ＦＢＡＲ）スタックを製造することを含む、請求項１５に記載の方法。
【請求項２３】
前記空洞の前記第２の部分が、前記基板の前記背面から前記空洞の前記第１の部分へと延びている、請求項２２に記載の方法。
【請求項２４】
前記導入することが、前記基板の前記背面から前記空洞の前記第２の部分への到達を提供することを含む、請求項２４に記載の方法。
【請求項２５】
前記空洞の前記第２の部分への到達を提供することが、前記基板の厚みを該基板の背面から減少させ、前記第２の部分を露出させる、前記２４に記載の方法。
【請求項２６】
前記ＦＢＡＲスタックを、リリースエッチャントから保護することをさらに含む、請求項２２に記載の方法。
【請求項２７】
前記デバイス構造を製造することが、前記犠牲材料に対してエッチング選択性の低い材料を堆積させることを含む、請求項１６に記載の方法。
【図１Ａ】
【図１Ｂ】
【図１Ｃ】
【図１Ｄ】
【図１Ｅ】
【図１Ｆ】
【図１Ｇ】
【図１Ｈ】
【図１Ｉ】
【図１Ｊ】
【図１Ｋ】
【図１Ｌ】
【図１Ｍ】
【図１Ｎ】
【図１Ｏ】
【図１Ｐ】
【図１Ｑ】
【図１Ｒ】
【図２】
【図３Ａ】
【図３Ｂ】
【図３Ｃ】
【図３Ｄ】
【図４Ａ】
【図４Ｂ】
【図５Ａ】
【図５Ｂ】
【図５Ｃ】
【図５Ｄ】
【図６】
【図７Ａ】
【図７Ｂ】
【図７Ｃ】
【図７Ｄ】
【図７Ｅ】
【図７Ｆ】
【図７Ｇ】
【図７Ｈ】
【図７Ｉ】
【図７Ｊ】
【図７Ｋ】
【図７Ｌ】
【図７Ｍ】
【図７Ｎ】
【図７Ｏ】
【図７Ｐ】
【図７Ｑ】
【図７Ｒ】
【図７Ｓ】
【図７Ｔ】
【図１Ｂ】
【図１Ｃ】
【図１Ｄ】
【図１Ｅ】
【図１Ｆ】
【図１Ｇ】
【図１Ｈ】
【図１Ｉ】
【図１Ｊ】
【図１Ｋ】
【図１Ｌ】
【図１Ｍ】
【図１Ｎ】
【図１Ｏ】
【図１Ｐ】
【図１Ｑ】
【図１Ｒ】
【図２】
【図３Ａ】
【図３Ｂ】
【図３Ｃ】
【図３Ｄ】
【図４Ａ】
【図４Ｂ】
【図５Ａ】
【図５Ｂ】
【図５Ｃ】
【図５Ｄ】
【図６】
【図７Ａ】
【図７Ｂ】
【図７Ｃ】
【図７Ｄ】
【図７Ｅ】
【図７Ｆ】
【図７Ｇ】
【図７Ｈ】
【図７Ｉ】
【図７Ｊ】
【図７Ｋ】
【図７Ｌ】
【図７Ｍ】
【図７Ｎ】
【図７Ｏ】
【図７Ｐ】
【図７Ｑ】
【図７Ｒ】
【図７Ｓ】
【図７Ｔ】
【公開番号】特開２００７−６４８６（Ｐ２００７−６４８６Ａ）
【公開日】平成１９年１月１１日（２００７．１．１１）
【国際特許分類】
【外国語出願】
【出願番号】特願２００６−１６９８５７（Ｐ２００６−１６９８５７）
【出願日】平成１８年６月２０日（２００６．６．２０）
【出願人】（５０６０７６６０６）アバゴ・テクノロジーズ・ジェネラル・アイピー（シンガポール）プライベート・リミテッド (129)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成１９年１月１１日（２００７．１．１１）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００６−１６９８５７（Ｐ２００６−１６９８５７）
【出願日】平成１８年６月２０日（２００６．６．２０）
【出願人】（５０６０７６６０６）アバゴ・テクノロジーズ・ジェネラル・アイピー（シンガポール）プライベート・リミテッド (129)
【Ｆターム（参考）】
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