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技術 質量調整構造付きバルク音波共振器およびバルク音波フィルター

出願人 ウィンセミコンダクターズコーポレーション
発明者 チャンジャータジャンジーフォンシェズーション
出願日 2017年3月28日 (3年5ヶ月経過) 出願番号 2017-062188
公開日 2018年4月26日 (2年4ヶ月経過) 公開番号 2018-067902
状態 特許登録済
技術分野 圧電・機械振動子,遅延・フィルタ回路
主要キーワード 音波共振 幾何学的形 中央領 バルク音波 上金属層 音波共振器 周辺内 質量調整
関連する未来課題
重要な関連分野

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図面 (11)

課題

バルク音波共振器共振フィルム機械的強度を増強して、バルク音波共振器のQ因子を増大させ擬似モードを抑制する質量調整構造付きバルク音波共振器を提供する。

解決手段

質量調整構造付きバルク音波共振器1は、サポート層20、下部金属層30、圧電層40、上部金属層50および質量調整構造8から構成される。サポート層20は基板10上に形成され、空孔60を有する。空孔60は、上部内壁表面22を有する。下部金属層30は、サポート層20上に形成される。圧電層40は下部金属層30上に形成される。上部金属層50は圧電層40上に形成される。音波共振領域7は、上部金属層50、圧電層40、下部金属層30、サポート層20および空孔60が垂直に投射して重なり合う領域で定義され、更に周辺領域および中央領域に分割される。質量調整構造8は、周辺領域内の上部内壁表面上に形成される周辺質調整構造81からなる。

概要

背景

従来技術によるバルク音波共振器の実施形態を説明する図10を参照する。この共振器は、基板90、下部電極91、圧電層92、上部電極93、空孔94、および環状圧電層の窪み95からなる。下部電極91は基板90の上に形成する。圧電層92は下部電極91の上に形成する。上部電極93は圧電層92の上に形成する。空孔94は基板90の上で下部電極91の下に形成する。上部電極93、圧電層92、および下部電極91がそれぞれ重なり合うことによって前記バルク音波共振器の共振フィルムを形成する。環状圧電層の窪み95は、バルク音波共振器の共振フィルム外周に沿って圧電層92の物質切り取ることによって形成する。この環状圧電層の窪み95を作ることによって、バルク音波共振器の共振フィルム外周の境界条件を変えることが出来る。このようにバルク音波共振器の共振フィルム外周の境界条件が可変なので、入射音波がバルク音波共振器の共振フィルム外周で反射したときの入射音波に対する反射音波の割合も変えることが出来る。こうして環状圧電層の窪み95の深さおよび幅を適切に設計・調整することによって、入射音波に対する反射音波の割合を調整可能となる。よって、バルク音波共振器のQ因子を増大させることが可能となる。

概要

バルク音波共振器の共振フィルムの機械的強度を増強して、バルク音波共振器のQ因子を増大させ擬似モードを抑制する質量調整構造付きバルク音波共振器を提供する。質量調整構造付きバルク音波共振器1は、サポート層20、下部金属層30、圧電層40、上部金属層50および質量調整構造8から構成される。サポート層20は基板10上に形成され、空孔60を有する。空孔60は、上部内壁表面22を有する。下部金属層30は、サポート層20上に形成される。圧電層40は下部金属層30上に形成される。上部金属層50は圧電層40上に形成される。音波共振領域7は、上部金属層50、圧電層40、下部金属層30、サポート層20および空孔60が垂直に投射して重なり合う領域で定義され、更に周辺領域および中央領域に分割される。質量調整構造8は、周辺領域内の上部内壁表面上に形成される周辺質調整構造81からなる。

目的

本願が解決しようとする主な技術的問題は、バルク音波共振器の共振フィルムの機械的強度を向上しつつ全体的な平面さへの悪影響を避け、結果として擬似モードを抑制することである

効果

実績

技術文献被引用数
0件
牽制数
0件

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請求項1

サポート層基板上に形成され、空孔が前記サポート層内に存在し、上部内壁表面が前記空孔内に存在し、下部金属層が前記サポート層上に形成され、圧電層が前記下部金属層上に形成され、上部金属層が前記圧電層上に形成され、音波共振領域が、前記上部金属層、前記圧電層、前記下部金属層、前記サポート層、および前記空孔を垂直投射して重なり合う領域で定義され、前記音波共振領域が、周辺領域および中央領域に分割され、質量調整構造が、周辺質調整構造から構成され、前記周辺質量調整構造が、前記周辺領域内の上部内壁表面上に形成されることを特徴とする、質量調整構造付きバルク音波共振器

請求項2

前記質量調整構造がさらに中央質量調整構造から構成され、前記中央質量調整構造が前記中央領域内の上部内壁表面上に形成され、前記周辺質量調整構造の膜厚が前記中央質量調整構造の膜厚と異なることを特徴とする、請求項1記載の質量調整構造付きバルク音波共振器。

請求項3

前記質量調整構造が更に中央質量調整構造から構成され、前記中央質量調整構造が前記中央領域内の上部内壁表面上に形成され、前記周辺領域が第一および第二の周辺内部領域に分割され、前記第二の周辺内部領域が前記中央領域および前記第一の周辺内部領域の間に位置し、前記周辺質量調整構造が前記第一の周辺質量調整内部構造を含み、前記第一の周辺質量調整内部構造が前記第一の周辺内部領域内の上部内壁表面上に形成されることを特徴とする、請求項1記載の質量調整構造付きバルク音波共振器。

請求項4

前記周辺質量調整構造が更に第二の周辺質量調整内部構造から構成され、前記第二の周辺質量調整内部構造が前記第二の周辺領域内の上部内壁表面上に形成され、前記第二の周辺質量調整内部構造の膜厚が前記第一の周辺質量調整内部構造の膜厚と異なり、前記第二の周辺質量調整内部構造の膜厚が前記中央質量調整構造の膜厚と異なることを特徴とする、請求項3記載の質量調整構造付きバルク音波共振器。

請求項5

前記周辺質量調整構造が第二の周辺質量調整内部構造を含み、前記周辺領域が第一および第二の周辺内部領域に分割され、前記第二の周辺内部領域が前記中央領域および前記第一の周辺内部領域の間に位置し、前記第二の周辺質量調整内部構造が前記第二の周辺内部領域内の上部内壁表面上に形成されることを特徴とする、請求項1記載の質量調整構造付きバルク音波共振器。

請求項6

前記質量調整構造が更に中央質量調整構造から構成され、前記中央質量調整構造が前記中央領域内の上部内壁表面上に形成され、前記第二の周辺質量調整内部構造の膜厚が前記中央質量調整構造の膜厚と異なることを特徴とする、請求項5記載の質量調整構造付きバルク音波共振器。

請求項7

前記周辺質量調整構造が更に第一の周辺質量調整内部構造を含み、前記第一の周辺質量調整内部構造が前記第一の周辺内部領域内の上部内壁表面上に形成され、前記第二の周辺質量調整内部構造の膜厚が前記第一の周辺質量調整内部構造の膜厚と異なることを特徴とする、請求項5記載の質量調整構造付きバルク音波共振器。

請求項8

前記質量調整構造が、金属材料絶縁材料、あるいは、半導体材料からなることを特徴とする、請求項1記載の質量調整構造付きバルク音波共振器。

請求項9

前記金属材料が、Ti、Mo、Pt、Al、Au、W、およびRuからなるグループより選択される少なくとも一つの材料であり、前記絶縁材料は、酸化シリコン窒化シリコン窒化アルミニウム、およびポリマーからなるグループより選択される少なくとも一つの材料であり、前記半導体材料が、GaAs、InGaP、InGaAs、およびInPからなるグループより選択される少なくとも一つの材料であることを特徴とする、請求項8記載の質量調整構造付きバルク音波共振器。

請求項10

前記サポート層の材料が、酸化シリコン、窒化シリコン、窒化アルミニウム、およびポリマーからなるグループより選択される少なくとも一つの材料であることを特徴とする、請求項1記載の質量調整構造付きバルク音波共振器。

請求項11

複数のバルク音波共振器が同一の基板上に形成され、前記複数のバルク音波共振器のおのおのにおいて、サポート層が、前記基板上に形成され、空孔が、前記サポート層内に存在し、上部内壁表面が、前記空孔内に存在し、下部金属層が、前記サポート層上に形成され、圧電層が、前記下部金属層上に形成され、上部金属層が、前記圧電層上に形成され、音波共振領域が、上記上部金属層、前記圧電層、前記下部金属層、前記サポート層、および前記空孔を垂直に投射して重なり合う領域で定義され、前記音波共振領域が、周辺領域および中央領域に分割され、前記複数の音波共振器のうち少なくとも二つがそれぞれ質量調整構造を有し、前記質量調整構造が、次の幾何学的形状の内一つを有し、幾何学的形状Iでは、前記質量調整構造が周辺質量調整構造から構成され、前記周辺質量調整構造が前記周辺領域内の上部内壁表面上に形成され、前記周辺質量調整構造が膜厚および幅を有することを特徴とし、幾何学的形状IIでは、前記質量調整構造が中央質量調整構造および周辺質量調整構造から構成され、前記中央質量調整構造が前記中央領域内の上部内壁表面上に形成され、前記周辺質量調整構造が前記周辺領域内の上部内壁表面上に形成され、前記中央質量調整構造が膜厚を有し、前記周辺質量調整構造が膜厚および幅を有し、前記周辺質量調整構造の膜厚が前記中央質量調整構造の膜厚と異なることを特徴とし、幾何学的形状IIIでは、前記質量調整構造が中央質量調整構造および第一の周辺質量調整構造から構成され、前記中央質量調整構造が前記中央領域内の上部内壁表面上に形成され、前記周辺領域が第一および第二の周辺内部領域に分割され、前記第二の周辺内部領域が前記中央領域および前記第一の周辺内部領域の間に位置し、前記第一の周辺質量調整内部構造が前記第一の周辺領域内の上部内壁表面上に形成され、前記第一の周辺質量調整内部構造が膜厚および幅を有し、前記中央質量調整構造が膜厚を有することを特徴とし、幾何学的形状IVでは、前記質量調整構造が中央質量調整構造、第一の周辺質量調整構造、および第二の周辺質量調整構造から構成され、前記中央質量調整構造が前記中央領域内の上部内壁表面上に形成され、前記周辺領域が第一および第二の周辺内部領域に分割され、前記第二の周辺内部領域が前記中央領域および前記第一の周辺内部領域の間に位置し、前記第一の周辺質量調整内部構造が前記第一の周辺内部領域内の上部内壁表面上に形成され、前記第二の周辺質量調整内部構造が前記第二の周辺内部領域内の上部内壁表面上に形成され、前記第一の周辺質量調整内部構造が膜厚および幅を有し、前記第二の周辺質量調整内部構造が膜厚および幅を有し、前記中央質量調整構造が膜厚を有し、前記第二の周辺質量調整内部構造の膜厚が前記第一の周辺質量調整内部構造の膜厚と異なり、前記第二の周辺質量調整内部構造の膜厚が前記中央質量調整構造の膜厚と異なることを特徴とし、幾何学的形状Vでは、前記質量調整構造が第二の周辺質量調整内部構造から構成され、前記周辺領域が第一および第二の周辺内部領域に分割され、前記第二の周辺内部領域が前記中央領域および前記第一の周辺内部領域の間に位置し、前記第二の周辺質量調整内部構造が前記第二の周辺内部領域内の上部内壁表面上に形成され、前記第二の質量調整内部構造が膜厚および幅を有することを特徴とし、幾何学的形状VIでは、前記質量調整構造が中央質量調整構造および第二の質量調整内部構造から構成され、前記中央質量調整構造が前記中央領域内の上部内壁表面上に形成され、前記周辺領域が第一および第二の周辺内部領域に分割され、前記第二の周辺内部領域が前記中央領域および前記第一の周辺内部領域の間に位置し、前記第二の周辺質量調整内部構造が前記第二の周辺内部領域内の上部内壁表面上に形成され、前記第二の周辺質量調整内部構造が膜厚および幅を有し、前記中央質量調整構造が膜厚を有し、前記第二の周辺質量調整内部構造の膜厚が前記中央質量調整構造の膜厚と異なることを特徴とし、幾何学的形状VIIでは、前記質量調整構造が第一の周辺質量調整内部構造および第二の周辺質量調整内部構造から構成され、前記周辺領域が第一および第二の周辺内部領域に分割され、前記第二の周辺内部領域が前記中央領域および前記第一の周辺内部領域の間に位置し、前記第一の周辺質量調整内部構造が前記第一の周辺内部領域内の上部内壁表面上に形成され、前記第二の周辺質量調整内部構造が前記第二の周辺内部領域内の上部内壁表面上に形成され、前記第一の周辺質量調整内部構造が膜厚および幅を有し、前記第二の周辺質量調整内部構造が膜厚および幅を有し、前記第二の周辺質量調整内部構造の膜厚が前記第一の周辺質量調整内部構造の膜厚と異なることを特徴とし、前記質量調整構造のうち少なくとも二つが非同一の幾何学的形状を有することを特徴とするバルク音波フィルター

請求項12

前記質量調整構造がそれぞれ金属材料、絶縁材料、あるいは半導体材料からなることを特徴とする、請求項11記載のバルク音波フィルター。

請求項13

前記金属材料が、Ti、Mo、Pt、Al、Au、WおよびRuからなるグループより選択される少なくとも一つの材料であり、前記絶縁材料が、酸化シリコン、窒化シリコン、窒化アルミニウムおよびポリマーからなるグループより選択される少なくとも一つの材料であり、前記半導体材料が、GaAs、InGaP、InGaAsおよびInPからなるグループより選択される少なくとも一つの材料であることを特徴とする、請求項12記載のバルク音波フィルター。

請求項14

前記サポート層の材料が、酸化シリコン、窒化シリコン、窒化アルミニウムおよびポリマーからなるグループより選択される少なくとも一つの材料であることを特徴とする、請求項11記載のバルク音波フィルター。

技術分野

0001

本願は、バルク音波共振器共振フィルム機械的強度を増強し、バルク音波共振器のQ因子を増大し、擬似モードを抑制するのに役立つ質量調整構造付きバルク音波共振器に関する。

背景技術

0002

従来技術によるバルク音波共振器の実施形態を説明する図10を参照する。この共振器は、基板90、下部電極91、圧電層92、上部電極93、空孔94、および環状圧電層の窪み95からなる。下部電極91は基板90の上に形成する。圧電層92は下部電極91の上に形成する。上部電極93は圧電層92の上に形成する。空孔94は基板90の上で下部電極91の下に形成する。上部電極93、圧電層92、および下部電極91がそれぞれ重なり合うことによって前記バルク音波共振器の共振フィルムを形成する。環状圧電層の窪み95は、バルク音波共振器の共振フィルム外周に沿って圧電層92の物質切り取ることによって形成する。この環状圧電層の窪み95を作ることによって、バルク音波共振器の共振フィルム外周の境界条件を変えることが出来る。このようにバルク音波共振器の共振フィルム外周の境界条件が可変なので、入射音波がバルク音波共振器の共振フィルム外周で反射したときの入射音波に対する反射音波の割合も変えることが出来る。こうして環状圧電層の窪み95の深さおよび幅を適切に設計・調整することによって、入射音波に対する反射音波の割合を調整可能となる。よって、バルク音波共振器のQ因子を増大させることが可能となる。

発明が解決しようとする課題

0003

バルク音波共振器の共振フィルムの幅は、大抵空孔94の深さよりずっと大きい。さらに、バルク音波共振器の共振フィルムは、上部電極93、圧電層92および下部電極91からなる。特に、上部電極93および下部電極91は金属である。したがって、圧力を加えると共振フィルムが湾曲しやすい。こうして、下部電極91の底の部分が基板90(空孔94の底)に接触しやすくなる。これは、バルク音波共振器の性質に影響する。このように、環状圧電層の窪み95を形成するバルク音波共振器の共振フィルム外周に沿って圧電層92の部材を切り取ると、共振フィルムの機械的構造強度が損なわれる。このとき、圧力を加えると共振フィルムが下方向に湾曲しやすくなる。更に、バルク音波共振器の共振フィルムの機械的強度が十分でないと、共振フィルムそのものが壊れる恐れがある。

0004

音波はバルク音波共振器の共振フィルムを透過して共振するので、上部電極93、圧電層92および下部電極91が全体的に平面であるかどうかがバルク音波共振器の性質に直接影響する。従来技術によるバルク音波共振器の別の一例では、下部電極91の上表面の端に沿って突起構造が形成される。この突起構造を形成することによって、バルク音波共振器の共振フィルム外周の境界条件を変えることが出来る。これによって、入射音波に対する反射音波の割合も調整することが可能となる。この突起構造の寸法を適切に設計・調整することによって、入射音波に対する反射音波の割合も調整可能となる。そして、バルク音波共振器のQ因子を増大することが出来る。しかしながら、下部電極91の表面の端に沿って突起構造を形成すると圧電層92の平面性を損ない、バルク音波共振器の共振フィルムの全面的な平面性に影響を来たす。こうして、バルク音波共振器の共振フィルムを透過する音波の性質が影響を受け、バルク音波共振器自体の性質にも悪影響を及ぼす。

0005

したがって、本願では上述した不都合を避ける新構造を設計し、バルク音波共振器の性能を著しく向上しつつなおかつ経済性も考慮に入れる。よって、本願を新規発明として提案する。

0006

本願が解決しようとする主な技術的問題は、バルク音波共振器の共振フィルムの機械的強度を向上しつつ全体的な平面さへの悪影響を避け、結果として擬似モードを抑制することである。

課題を解決するための手段

0007

上記の問題を解決し期待される効果を得るため、本願では、サポート層、下部金属層、圧電層、上部電極層および質量調整構造からなる質量調整構造付きバルク音波共振器を提案する。サポート層は基板の上に形成し、その内部に空孔を有し、その空孔は上部内壁表面を有する。下部金属層はサポート層の上に形成する。圧電層は下部金属層の上に形成する。上部金属層は圧電層の上に形成する。音波共振領域は、上部金属層、圧電層、下部金属層、サポート層および空孔を垂直投射して重なり合う領域で定義できる。さらに、周辺領域と中央領域に分けられる。質量調整構造は周辺質調整構造からなり、周辺質量調整構造は周辺領域内の上部内壁表面上に形成される。この周辺質量調整構造は、深さや幅などの寸法で特徴づけられる。(周辺質量調整構造を含む)質量調整構造を形成することによって、バルク音波共振器の音波共振領域内で上部金属層、圧電層および下部金属層からなる音波共振フィルム外周の境界条件を変えることが出来る。この音波共振フィルム外周の境界条件を変えることが出来るので、入射音波がこの境界条件を決定する音波共振フィルム外周で反射する際、入射音波に対する反射音波の割合を変化させることが出来る。質量調整構造の寸法(たとえば深さや幅)を適切に設計・調整することによって入射音波に対する反射音波の割合を調整し、バルク音波共振器のQ因子を増大して擬似モードを抑制することが可能となる。更に、サポート層はバルク音波共振器の機械的構造強度を効果的に改善する。よって、圧力を加えてもバルク音波共振器が下方に湾曲して基板側に触れることが避けられ、結果としてバルク音波共振器の性質に影響することが避けられる。その上、共振フィルムの機械的構造強度を改善することは、共振フィルムの破壊を防ぐことになる。

0008

ある実施形態において、質量調整構造は更に中央質量調整構造からなり、中央質量調整構造は中央領域内の上部内壁表面上に形成され、周辺質量調整構造の膜厚と中央質量調整構造の膜厚は異なる。

0009

ある実施形態において、質量調整構造は更に中央質量調整構造からなり、中央質量調整構造は中央領域内の上部内壁表面上に形成され、周辺領域は第一および第二の周辺内部領域に分割され、第二の周辺内部領域は中央領域と第一の周辺内部領域の間に位置し、周辺質量調整構造は第一の周辺質量調整内部構造を含み、第一の周辺質量調整内部構造は第一の周辺内部領域内の上部内壁表面上に形成される。

0010

ある実施形態において、質量調整構造は更に第二の周辺質量調整内部構造を含み、第二の周辺質量調整内部構造は第二の周辺内部領域内の上部内壁表面上に形成され、第二の周辺質量調整内部構造の膜厚は第一の周辺質量調整内部構造の膜厚と異なり、第二の周辺質量調整内部構造の膜厚は中央質量調整構造の膜厚とも異なる。

0011

ある実施形態において、周辺質量調整構造は第二の周辺質量調整内部構造を含み、周辺領域は第一および第二の周辺内部領域に分割され、第二の周辺内部領域は中央領域および第一の周辺内部領域の間に位置し、第二の周辺質量調整内部構造は第二の周辺内部領域内の上部内壁表面上に形成される。

0012

ある実施形態において、質量調整構造は更に中央質量調整構造から構成され、中央質量調整構造は中央領域内の上部内壁表面上に形成され、第二の周辺質量調整内部構造の膜厚は中央質量調整構造の膜厚と異なる。

0013

ある実施形態において、周辺質量調整構造は更に第一の周辺質量調整内部構造を含み、第一の周辺質量調整内部構造は第一の周辺内部領域内の上部内壁表面上に形成され、第二の周辺質量調整内部構造の膜厚は第一の周辺質量調整内部構造の膜厚と異なる。

0014

ある実施形態において、質量調整構造は金属材料絶縁材料、あるいは半導体材料からなる。

0015

ある実施形態において、金属材料は、Ti、Mo、Pt、Al、Au、W、そしてRuからなるグループから選ばれる少なくとも一つの材料であり、絶縁材料は、酸化シリコン窒化シリコン窒化アルミニウムそしてポリマーからなるグループから選ばれる少なくとも一つの材料であり、半導体材料は、GaAs、InGaP、InGaAs、そしてInPからなるグループから選ばれる少なくとも一つの材料である。

0016

ある実施形態において、サポート層の材料は、酸化シリコン、窒化シリコン、窒化アルミニウム、そしてポリマーからなるグループから選ばれる少なくとも一つの材料である。

0017

なお、本願は更に、複数のバルク音波共振器からなるバルク音波フィルターを提供する。この複数の音波共振器は基板の上に形成される。これらのバルク音波共振器はそれぞれサポート層、下部金属層、圧電層、そして上部金属層からなる。サポート層は基板の上の形成され、空孔を含み、空孔は上部内壁表面を含む。下部金属層はサポート層の上に形成される。圧電層は下部金属層の上に形成される。上部金属層は圧電層の上に形成される。音波共振領域は、上部金属層、圧電層、下部金属層、サポート層及び空孔を垂直投射して重なり合う領域で定義され、周辺領域および中央領域に分割される。複数の音波共振器の内少なくとも二つは、それぞれ質量調整構造を有する。質量調整構造は次の幾何学的形状の内任意の一つを有する。
幾何学的形状I:質量調整構造は周辺質量調整構造から構成され、周辺質量調整構造は周辺領域内の上部内壁表面上に形成され、周辺質量調整構造は幅および膜厚を有する。
幾何学的形状II:質量調整構造は中央質量調整構造および周辺質量調整構造から構成され、中央質量調整構造は中央領域内の上部内壁表面上に形成され、周辺質量調整構造は周辺領域内の上部内壁表面上に形成される。中央質量調整構造は膜厚を有し、周辺質量調整構造は膜厚及び幅を有し、周辺質量調整構造の膜厚は中央質量調整構造の膜厚と異なる。
幾何学的形状III:質量調整構造は中央質量調整構造および第一の周辺質量調整内部構造から構成され、中央質量調整構造は中央領域内の上部内壁表面上に形成され、周辺領域は第一および第二の周辺内部領域に分割され、第二の周辺内部領域は中央領域および第一の周辺内部領域の間に位置し、第一の周辺質量調整内部構造は第一の周辺内部領域内の上部内壁表面上に形成され、第一の周辺質量調整内部構造は膜厚および幅を有し、中央質量調整構造は幅を有する。
幾何学的形状IV:質量調整構造は中央質量調整構造、第一の周辺質量調整内部構造および第二の周辺質量調整内部構造から構成され、中央質量調整構造は中央領域内の上部内壁表面上に形成され、周辺領域は第一および第二の周辺内部構造に分割され、第二の周辺内部領域は中央領域および第一の周辺内部領域の間に位置し、第一の周辺質量調整内部構造は第一の周辺内部領域内の上部内壁表面上に形成され、第二の周辺質量調整内部構造は第二の周辺内部領域内の上部内壁表面上に形成され、第一の周辺質量調整内部構造は膜厚および幅を有し、第二の周辺質量調整内部構造は膜厚および幅を有し、中央質量調整構造は膜厚を有し、第二の周辺質量調整内部構造の膜厚は第一の周辺質量内部構造の膜厚と異なり、第二の周辺質量調整内部構造の膜厚は中央質量調整構造の膜厚と異なる。
幾何学的形状V:質量調整構造は第二の周辺質量調整内部構造から構成され、周辺領域は第一および第二の周辺内部領域に分割され、第二の周辺内部領域は中央領域および第一の周辺内部領域の間に位置し、第二の周辺質量調整内部構造は第二の周辺内部領域内の上部内壁表面上に形成され、第二の周辺質量調整内部構造は膜厚および幅を有する。
幾何学的形状VI:質量調整構造は中央質量調整構造および第二の周辺質量調整内部構造から構成され、中央質量調整構造は中央領域内の上部内壁表面上に形成され、周辺領域は第一および第二周辺内部領域に分割され、第二周辺内部領域は中央領域および第一の周辺内部領域の間に位置し、第二の周辺質量調整内部構造は第二の周辺内部領域内の上部内壁表面上に形成され、第二の周辺質量調整内部構造は膜厚および幅を有し、中央質量調整構造は膜厚を有し、第二の周辺質量調整内部構造の膜厚は中央質量調整構造の膜厚と異なる。
幾何学的形状VII:質量調整構造は第一および第二の質量調整内部構造から構成され、周辺領域は第一および第二の周囲辺内部領域に分割され、第二の周辺内部領域は中央領域および第一の周辺内部領域の間に位置し、第一の質量調整内部構造は第一の周辺内部領域内の上部内壁表面上に形成され、第二の周辺質量調整内部構造は第二の周辺内部領域内の上部内壁表面上に形成され、第一の周辺質量調整内部構造は膜厚および幅を有し、第二の周辺質量調整内部構造は膜厚および幅を有し、第二の周辺質量調整内部構造の膜厚は第一の周辺質量調整内部構造の膜厚と異なる。(それぞれ質量調整構造を有する)これらのバルク音波共振器内の少なくとも二つが非同一の幾何学的形状を有する。

0018

一般に、バルク音波フィルターは二種類のバルク音波共振器の集まりから構成される。第一種の集まりは、より高い共振周波数を持つシリーズバルク音波共振器である。第二種の集まりは、より低い共振周波数を有するシャントバルク音波共振装置である。質量調整構造を形成することによってバルク音波共振器の音波共振フィルム外周の境界条件を変化させることが可能なので、入射音波に対する反射音波の割合も変化させられる。異なる形状にデザインされた質量調整構造、あるいは、同じ形状のデザインでも寸法が異なる質量調整構造を用いると、音波共振フィルム外周の境界条件が変化し入射音波に対する反射音波の割合が変化する。ゆえに、バルク音波フィルターを構成する少なくとも二つのバルク音波共振器の(互いに非同一の幾何学的形状を有する)質量調整構造をそれぞれ設計・調整することによって、二種類のバルク音波共振器(より高い共振周波数を有するシリーズバルク音波共振器およびより低い共振周波数を有するシャントバルク音波共振器)として調整可能となり、より高い共振周波数を有するシリーズバルク音波共振器とより低い共振周波数を有するシャントバルク音波共振器の両方のQ因子をそれぞれ増大し、疑似モードを抑制する。

0019

ある実施形態において、質量調整構造はそれぞれ金属材料、絶縁材料あるいは半導体材料からなる。

0020

ある実施形態において、金属材料は、Ti、Mo、Pt、Al、Au、WおよびRuからなるグループより選択する少なくとも一つの材料である。絶縁材料は、酸化シリコン、窒化シリコン、窒化アルミニウムおよびポリマーからなるグループより選択する少なくとも一つの材料である。半導体材料は、GaAs、InGaP、InGaAsおよびInPからなるグループより選択する少なくとも一つの材料である。

0021

ある実施形態において、サポート層の材料は酸化シリコン、窒化シリコン、窒化アルミニウムおよびポリマーからなるグループより選択する少なくとも一つの材料である。

0022

本願の性質および効果をより理解するため、以下ではいくつかの好ましい実施形態について図面を使って詳細に説明する。

図面の簡単な説明

0023

図1は、本願の質量調整構造(幾何学的形状I)を有するバルク音波共振器の一実施形態の図面である。
図2は、本願の質量調整構造(幾何学的形状II)を有するバルク音波共振器の別の実施形態の図面である。
図3は、本願の質量調整構造(幾何学的形状III)を有するバルク音波共振器の別の実施形態の図面である。
図4は、本願の質量調整構造(幾何学的形状IV)を有するバルク音波共振器の別の実施形態の図面である。
図5は、本願の質量調整構造(幾何学的形状V)を有するバルク音波共振器の別の実施形態の図面である。
図6は、本願の質量調整構造(幾何学的形状VI)を有するバルク音波共振器の別の実施形態の図面である。
図7は、本願の質量調整構造(幾何学的形状VII)を有するバルク音波共振器の別の実施形態の図面である。
図8は、本願のバルク音波フィルターの実施形態の図面である。
図9は、本願のバルク音波フィルターの実施形態の図面である。
図10は、従来技術のバルク音波共振器の一実施形態の図面である。

実施例

0024

本願は、サポート層、下部金属層、圧電層、上部金属層および質量調整構造からなる、質量調整構造付きバルク音波共振器を提案する。サポート層は基板上に形成され、空孔を有し、その空孔は上部内壁表面を持つ。下部金属層はサポート層上に形成される。圧電層は下部金属層上に形成される。上部金属層は圧電層上に形成される。音波共振領域は、上部金属層、圧電層、下部金属層、サポート層および空孔を垂直投射して重なり合う領域で定義され、さらに周辺領域および中央領域に分割される。周辺領域は第一および第二の周辺内部領域に分割され、第二周辺内部領域は中央領域および第一の周辺内部領域の間に位置する。質量調整構造は、(1)周辺領域内の上部内壁表面上に形成される。あるいは、(2)周辺領域内および中央領域内の上部内壁表面上に形成される。あるいは、(3)第一の周辺内部領域内および中央領域内の上部内壁表面上に形成される。あるいは、(4)第一、第二の周辺内部領域内および中央領域内の上部内壁表面上に形成される。あるいは、(5)第二の周辺内部領域内の上部内壁表面上に形成される。あるいは、(6)第二の周辺内部領域内および中央領域内の上部内壁表面上に形成される。あるいは、(7)第一および第二の周辺内部領域内の上部内壁表面上に形成される。本願では、(質量調整構造がサポート層と接続されている)空孔の上部内壁表面上に質量調整構造が形成されているため、バルク音波共振器の上部金属層、圧電層および下部金属層の全体的平面さが質量調整構造の影響を受けない。更にそのうえ、本願の設計に従い、下部電極がサポート層の上に形成される前に、サポート層は化学的機械的研磨によって研磨することができる。そのためサポート層の上部表面の平面さが向上し、バルク音波共振器の上部金属層、圧電層および下部金属層全体の平面さが改善する。その結果、バルク音波共振器の共振特性が向上する。

0025

本願の質量調整構造(幾何学的形状I)を有するバルク音波共振器の一実施形態の図面である図1を参照する。バルク音波共振器1は基板10の上に形成される。バルク音波共振器1は、サポート層20、下部金属層30、圧電層40、上部金属層50および質量調整構造8から構成される。サポート層20は基板10の上に形成され、空孔60を有する。空孔60は上部内壁表面22を有する。下部金属層30はサポート層20の上に形成される。圧電層40は下部金属層30の上に形成される。上部金属層50は圧電層40の上に形成される。音波共振領域7は、上部金属層50、圧電層40、下部金属層30、サポート層20および空孔60を垂直投射して重なり合う領域で定義され、更に周辺領域71および中央領域70に分割される。本実施形態において、質量調整構造8は幾何学的形状Iを有する。幾何学的形状Iとは、質量調整構造8が周辺質量調整構造81からなり、周辺質量調整構造81が周辺領域71内の上部内壁表面22上に形成され、更に膜厚T1および幅D1を有することを特徴とする。質量調整構造8を形成することによって、音波共振領域7内でバルク音波共振器1の上部金属層50、圧電層40および下部金属層30からなる音波共振フィルム外周の境界条件が変化する。音波共振フィルム外周の境界条件が変化するので、入射音波が音波共振フィルム外周で反射する際入射音波に対する反射音波の割合も変化する。質量調整構造8の寸法を設計・調整すること(本実施形態では膜厚T1あるいは幅D1を設計・調整すること)によって、入射音波に対する反射音波の割合が調整され、バルク音波共振器1のQ因子が効果的に増強され、疑似モードが抑制される。更に、サポート層20はバルク音波共振器1の機械的構造強度を効果的に増強する。それゆえ、圧力を受けてもバルク音波共振器1が基板側に湾曲するのを抑え、バルク音波共振器1の性質に影響しない。また、バルク音波共振器1の音波共振フィルムの機械的強度を増強することは、バルク音波共振器1の音波共振フィルムの故障を避けることにもなる。

0026

あるいくつかの実施形態においては、質量調整構造8は金属材料、絶縁材料あるいは半導体材料からなる。金属材料は、Ti、Mo、Pt、Al、Au、W、およびRuからなるグループより選択される少なくとも一つの材料である。絶縁材料は、酸化シリコン、窒化シリコン、窒化アルミニウムおよびポリマーからなるグループより選択される少なくとも一つの材料である。ポリマーは、ベンゾシクロブタン(BCB)を含むことができる。半導体材料は、GaAs、InGaP、InGaAs、およびInPからなるグループより選択する少なくとも一つの材料である。

0027

あるいくつかの実施形態においては、質量調整構造8は上述した材料の組み合わせを含むことが可能である。たとえば、質量調整構造8は、上述した金属材料と上述した絶縁材料の組み合わせを含むことができる。例えば、一実施形態において(図3参照)、第一の周辺質量調整内部構造811は上述した金属材料からなり、一方、中央質量調整構造80は上述した絶縁材料からなる。例えば、他の一実施形態において(図2参照)、周辺質量調整構造81は上述した金属材料と上述した絶縁材料を積層して形成される。

0028

本願の全実施形態において、下部金属層30の材料は、Ti、Mo、Pt、Al、Au、W、およびRuからなるグループより少なくとも一つ選択すればよい。上部電極50の材料は、、Ti、Mo、Pt、Al、Au、W、およびRuからなるグループより少なくとも一つ選択すればよい。圧電層40の材料は、窒化アルミニウムおよび酸化亜鉛からなるグループより少なくとも選択される。本願の全実施形態において、サポート層20の材料は、酸化シリコン、窒化シリコン、窒化アルミニウムおよびポリマーからなるグループより少なくとも一つ選択すればよい。ポリマーはベンゾ・シクロブタン(BCB)を含むことができる。

0029

本願の質量調整構造(幾何学的形状II)付きバルク音波共振器の他の実施形態の図面である図2を参照する。本実施形態の主な構造は、図1で示した実施形態の構造と基本的に同じであるが、質量調整構造8が幾何学的形状IIを有する点で異なる。幾何学的形状IIでは、質量調整装置8が中央質量調整構造80および周辺質量調整内部構造81から構成される。中央質量調整構造80は、中央領域70内の空孔60の上部内壁表面22上に形成される。周辺質量調整内部構造81は、周辺領域71内の空孔60の上部内壁表面22上に形成される。中央質量調整構造80は膜厚T0を有する。周辺質量調整構造81は膜厚T1および幅D1を有する。(本実施形態において周辺質量調整構造81の膜厚T1あるいは幅D1、または、中央質量調整構造80の膜厚T0など)質量調整構造8の寸法を設計・調整することによって、入射音波に対する反射音波の割合を適性に調整することが可能となり、バルク音波共振器1のQ因子を効果的に増強して疑似モードを抑制することができる。本実施形態では、周辺質量調整構造81の膜厚T1は中央質量調整構造80の膜厚T0より大きい。他の実施形態では、周辺質量調整構造81の膜厚T1は中央質量調整構造80の膜厚T0より小さい。また別の実施形態では、周辺質量調整構造81の膜厚T1は中央質量調整構造80の膜厚T0と異なる。

0030

本願の質量調整構造(幾何学的形状III)付きバルク音波共振器の他の実施形態の図面である図3を参照する。本実施形態の主な構造は、図1で示した実施形態の構造と基本的に同じであるが、質量調整構造8が幾何学的形状IIIを有する点で異なる。幾何学的形状IIIでは、質量調整装置8が中央質量調整構造80および第一の周辺質量調整内部構造811から構成される。中央質量調整構造80は、中央領域70内の空孔60の上部内壁表面22上に形成される。周辺領域71は、第一の周辺内部領域711および第二の周辺内部領域712に分割される。第二の周辺内部領域712は、中央領域70および第一の周辺内部領域711の間に位置する。第一の周辺質量調整内部構造811は第一の周辺内部領域711内の空孔60の上部内壁表面22上に形成され、第二の周辺内部領域712内には質量調整構造8は形成されない。図3の実施形態の第一の周辺質量調整内部構造811は、まさに図1の実施形態の周辺質量調整構造81の一部である。第一の周辺質量内部構造811は膜厚T11および幅D11を有する。中央質量調整構造80は膜厚T0を有する。(本実施形態において第一の周辺質量調整内部構造811の膜厚T11あるいは幅D11、または、中央質量調整構造80の膜厚T0など)質量調整構造8の寸法を設計・調整することによって、入射音波に対する反射音波の割合を適性に調整することが可能となり、バルク音波共振器1のQ因子を効果的に増強して疑似モードを抑制することができる。本実施形態では、第一の周辺質量調整内部構造811の膜厚T11は中央質量調整構造80の膜厚T0より大きい。他の実施形態では、第一の周辺質量調整内部構造811の膜厚T11は中央質量調整構造80の膜厚T0より小さい。また別の実施形態では、第一の周辺質量調整内部構造811の膜厚T11は中央質量調整構造80の膜厚T0と異なる。

0031

本願の質量調整構造(幾何学的形状IV)付きバルク音波共振器の他の実施形態の図面である図4を参照する。本実施形態の主な構造は、図1で示した実施形態の構造と基本的に同じであるが、質量調整構造8が幾何学的形状IVを有する点で異なる。幾何学的形状IVでは、質量調整構造8が中央質量調整構造80、第一の周辺質量調整内部構造811および第二の周辺質量内部構造812から構成される。中央質量調整構造80は、中央領域70内の空孔60の上部内壁表面22上に形成される。周辺領域71は、第一の周辺内部領域711および第二の周辺内部領域712に分割される。第二の周辺内部領域712は、中央領域70および第一の周辺内部領域711の間に位置する。第一の周辺質量調整内部構造811は第一の周辺内部領域711内の空孔60の上部内壁表面22上に形成される。第二の周辺質量調整内部構造812は第二の周辺内部領域712内の空孔60の上部内壁表面22上に形成される。第一の周辺質量内部構造811は膜厚T11および幅D11を有する。第二の周辺質量内部構造812は膜厚T12および幅D12を有する。中央質量調整構造80は膜厚T0を有する。第二の周辺質量内部構造812の膜厚T12は、第一の周辺質量内部構造811の膜厚T11と異なる。第二の周辺質量調整内部構造812の膜厚T12は中央質量調整構造80の膜厚T0と異なる。(本実施形態において第一の周辺質量調整内部構造811の膜厚T11あるいは幅D11、第二の周辺質量調整内部構造812の膜厚T12あるいは幅D12、または、中央質量調整構造80の膜厚T0など)質量調整構造8の寸法を設計・調整することによって、入射音波に対する反射音波の割合を適性に調整することが可能となり、バルク音波共振器1のQ因子を効果的に増強して疑似モードを抑制することができる。本実施形態では、第一の周辺質量調整内部構造811の膜厚T11、第二の周辺質量調整内部構造812の膜厚T12および中央質量調整構造80の膜厚T0が、T11>T0>T12の関係を持っている。別の実施形態では、T11、T12およびT0における関係が次の通りである。T12はT11と異なり(すなわち、T12はT11より大きいか小さい)、T12はT0と異なる(すなわち、T12はT0より大きいか小さい)。ただし、T11とT0の間には何の関係性も規定されない。すなわち、T11はT0より大きくても良く、等しくても良く、あるいは小さくても良い。

0032

本願の質量調整構造(幾何学的形状V)付きバルク音波共振器の他の実施形態の図面である図5を参照する。本実施形態の主な構造は、図1で示した実施形態の構造と基本的に同じであるが、質量調整構造8が幾何学的形状Vを有する点で異なる。幾何学的形状Vでは、質量調整装置8が第二の周辺質量調整内部構造812から構成される。周辺領域71は、第一の周辺内部領域711および第二の周辺内部領域712に分割される。第二の周辺内部領域712は、中央領域70および第一の周辺内部領域711の間に位置する。第二の周辺質量調整内部構造812は、第二の周辺内部領域712内の空孔60の上部内壁表面22上に形成されるが、第一の周辺内部領域711には質量調整構造8は形成されない。図5の実施形態における第二の周辺質量調整内部構造812は、まさに図1の実施形態の周辺質量調整内部構造81の一部である。第二の周辺質量調整内部構造812は膜厚T12および幅D12を有する。(本実施形態において第二の周辺質量調整内部構造812の膜厚T12あるいは幅D12など)質量調整構造8の寸法を設計・調整することによって、入射音波に対する反射音波の割合を適性に調整することが可能となり、バルク音波共振器1のQ因子を効果的に増強して疑似モードを抑制することができる。

0033

本願の質量調整構造(幾何学的形状VI)付きバルク音波共振器の他の実施形態の図面である図6を参照する。本実施形態の主な構造は、図1で示した実施形態の構造と基本的に同じであるが、質量調整構造8が幾何学的形状VIを有する点で異なる。幾何学的形状VIでは、質量調整装置8が中央質量調整構造80と第二の周辺質量調整内部構造812から構成される。中央質量調整構造80は、中央領域70の空孔60の上部内壁表面22上に形成される。周辺領域71は、第一の周辺内部領域711および第二の周辺内部領域712に分割される。第二の周辺内部領域712は、中央領域70および第一の周辺内部領域711の間に位置する。第二の周辺質量調整内部構造812は第二の周辺内部領域712内の空孔60の上部内壁表面22上に形成されるが、第一の周辺内部領域711内には質量調整構造8は形成されない。図6の実施形態における第二の周辺質量調整内部構造812は、まさに図1の実施形態の周辺質量調整内部構造の一部である。第二の周辺質量調整内部構造812は膜厚T12および幅D12を有する。中央質量調整構造80は膜厚T0を有する。第二の周辺質量調整内部構造812の膜厚T12は、中央質量調整構造80の膜厚T0と異なる。(本実施形態において第二の周辺質量調整内部構造812の膜厚T12あるいは幅D12、または、中央質量調整構造80の膜厚T0など)質量調整構造8の寸法を設計・調整することによって、入射音波に対する反射音波の割合を適性に調整することが可能となり、バルク音波共振器1のQ因子を効果的に増強して疑似モードを抑制することができる。本実施形態では、第二の周辺質量調整内部構造812の膜厚T12が、中央質量調整構造80の膜厚T0より大きい。別の実施形態では、第二の周辺質量調整内部構造812の膜厚T12が、中央質量調整構造80の膜厚T0より小さい。

0034

本願の質量調整構造(幾何学的形状VII)付きバルク音波共振器の他の実施形態の図面である図7を参照する。本実施形態の主な構造は、図1で示した実施形態の構造と基本的に同じであるが、質量調整構造8が幾何学的形状VIIを有する点で異なる。幾何学的形状VIIでは、質量調整装置8が第一の周辺質量調整内部構造811および第二の周辺質量調整内部構造812から構成される。周辺領域71は、第一の周辺内部領域711および第二の周辺内部領域712に分割される。第二の周辺内部領域712は、中央領域70および第一の周辺内部領域711の間に位置する。第一の周辺質量調整内部構造811は、第一の周辺内部領域711内の空孔60の上部内壁表面22上に形成される。第二の周辺質量調整内部構造812は、第二の周辺内部領域712内の空孔60の上部内壁表面22上に形成される。第一の周辺質量調整内部構造811は膜厚T11および幅D11を有する。第二の周辺質量調整内部構造812は膜厚T12および幅D12を有する。第二の周辺質量調整内部構造812の膜厚T12は、第一の周辺質量調整内部構造811の膜厚T11と異なる。(本実施形態において第一の周辺質量調整内部構造811の膜厚T11あるいは幅D11、または、第二の周辺質量調整内部構造812の膜厚T12あるいは幅D12など)質量調整構造8の寸法を設計・調整することによって、入射音波に対する反射音波の割合を適性に調整することが可能となり、バルク音波共振器1のQ因子を効果的に増強して疑似モードを抑制することができる。本実施形態では、第一の周辺質量調整内部構造811の膜厚T11が第二の周辺質量調整内部構造812の膜厚T12より大きい。別の実施形態では、第一の周辺質量調整内部構造811の膜厚T11が第二の周辺質量調整内部構造812の膜厚T12より小さい。

0035

本願は更に、基板10上に形成される複数のバルク音波共振器から構成されるバルク音波フィルターを提供する。これら複数のバルク音波共振器の一つ一つが、(図1の構造のように)サポート層20、下部金属層30、圧電層40および上部金属層50から構成される。サポート層20は基板10上に形成され更に空孔60を有する。空孔60は上部内壁表面22を有する。下部電極30はサポート層20上に形成される。圧電層40は下部電極層30上に形成される。上部金属層50は圧電層40上に形成される。音波共振領域7は、上部電極50、圧電層40、下部電極30、サポート層20および空孔60を垂直に投射して重なり合う領域で定義され、更に周辺領域71および中央領域70に分割される。これら複数のバルク音波共振器のうち少なくとも二つは、質量調整構造8をそれぞれ有する。(本願においては、質量調整構造8を有するバルク音波共振器がバルク音波共振器1である。)質量調整構造8は幾何学的形状IからVIIの内どれか一つを有する。これらのバルク音波共振器1の内(それぞれ質量調整構造8を有する)少なくとも二つは、互いに同一でない幾何学的形状を持った質量調整構造8を有している。ここで、非同一の二つのタイプの幾何学的形状が存在していることが特徴である。非同一の幾何学的形状の内第一のタイプでは、これらのバルク音波共振器1の内(それぞれ質量調整構造8を有する)少なくとも二つが異なる幾何学的形状(たとえば、後で詳述する図8の実施形態では、バルク音波共振器1の内一方が幾何学的形状Iを有し、他方が幾何学的形状IIを有する)を有している。非同一の幾何学的形状の内第二のタイプでは、これらのバルク音波共振器1の内(それぞれ質量調整構造8を有する)少なくとも二つが同じ幾何学的構成を持つが、それらの質量調整構造8の寸法の少なくとも一部が異なる。(たとえば、後で詳述する図9の実施形態では、両方のバルク音波共振器1が同じ幾何学的形状Iを有しているものの、一方の周辺質量調整構造81の膜厚T1あるいは幅D1が、他方の周辺質量調整構造81’のものと異なっている。)一般に、バルク音波共振フィルターは二種類のバルク音波共振器からなる。バルク音波共振器の第一種は、より高い共振周波数を有するシリーズバルク音波共振器である。バルク音波共振器の第二種は、より低い共振周波数を有するシャントバルク音波共振器である。質量調整構造を形成することによりバルク音波共振器の音波共振フィルム外周の境界条件を変化させることができるので、入射音波に対する反射音波の割合も変化させることが可能である。質量調整構造の異なる形状設計、あるいは寸法は異なるものの同一の形状設計は、どちらも音波共振フィルム外周の境界条件を異ならせる。よって、入射音波に対する反射音波の割合も異なる。ゆえに、バルク音波フィルターを構成する(より高い共振周波数を有するシリーズバルク音波共振器およびより低い共振周波数を有するシャントバルク音波共振器を含む)少なくとも二つの音波共振器の(非同一の幾何学的形状を有する)質量調整構造を個別に設計・調整することによって、バルク音波共振フィルターを構成する二種類のバルク音波共振器をそれぞれ調整することが可能となり、より高い共振周波数を有するシリーズバルク音波共振器およびより低い共振周波数を有するシャントバルク音波共振器の双方のQ因子を増強して疑似モードを抑制することが可能となる。

0036

本願のバルク音波フィルターの一実施形態の図面である図8を参照する。図8の実施形態に見られるように、それぞれ質量調整構造を有する二つのバルク音波共振器がある。これら二つのバルク音波共振器の質量調整構造は互いに異なる幾何学的形状(すなわち第一種非同一幾何学的形状)を有する。このフィルターは、バルク音波共振器1およびバルク音波共振器1’より構成される。バルク音波共振器1およびバルク音波共振器1’はともに同じ基板10上に形成される。本願では、バルク音波共振器1はより高い共振周波数を有するシリーズバルク音波共振器およびより低い共振周波数を有するシャントバルク音波共振器の内どちらか一方であり、バルク音波共振器1’はその他方である。バルク音波共振器1の構造は図1に示す実施形態の構造と同じである。バルク音波共振器1は、サポート層20、下部金属層30、圧電層40、上部金属層50、空孔60そして質量調整構造8から構成される。サポート層20は基板10上に形成される。下部金属層30はサポート層20上に形成される。圧電層40は下部金属層30上に形成される。上金属層50は圧電層40上に形成される。空孔60はサポート層20の内側に形成される。音波共振領域7は、上部金属層50、圧電層40、下部金属層30、サポート層20そして空孔60を垂直に投射して重なり合う領域で定義され、更に周辺領域71および中央領域70に分割される。質量調整構造8は幾何学的形状Iを有し、周辺質量調整構造81から構成される。周辺質量調整構造81は周辺領域71内の空孔60の上部内壁表面22上に形成され、更に膜厚T1および幅D1を有する。バルク音波共振器1’の構造は、図2にみられる実施形態の構造と同じであり、サポート層20、下部金属層30’、圧電層40’、上部電極50’、空孔60’そして質量調整構造8’から構成される。サポート層20は基板10上に形成される。下部金属層30’はサポート層20上に形成される。圧電層40’は下部金属層30’上に形成される。上部金属層50’は圧電層40’上に形成される。空孔60’はサポート層20の内側に形成される。音波共振領域7’は、上部金属層50’、圧電層40’、下部金属層30’、サポート層20そして空孔60’を垂直に投射して重なり合う領域で定義される。更に音波共振領域7’は、周辺領域71’および中央領域70’に分割される。質量調整構造8’は幾何学的形状IIを有し、中央質量調整構造80’および周辺質量調整構造81’より構成される。中央質量調整構造80’は中央領域70’の空孔60’の上部内壁表面22上に形成される。中央質量調整構造80’は膜厚T0’を有する。周辺質量調整構造81’は、周辺領域71’内の空孔60’の上部内壁表面22’上に形成される。周辺質量調整構造81’は膜厚T1’および幅D1’を有する。質量調整構造8および質量調整構造8’は、それぞれ異なる幾何学的形状を有する。それは、第一種非同一幾何学的形状である。このようにいくつかの実施形態において、バルク音波フィルターを構成するバルク音波共振器の内(それぞれ質量調整構造8を有する)任意の二つは、それぞれ異なる幾何学的形状を有し、第一種非同一幾何学的形状に属する。

0037

本願のバルク音波フィルターの一実施形態の図面である図9を参照する。図9の実施形態に見られるように、それぞれ質量調整構造を有する二つのバルク音波共振器がある。これら二つのバルク音波共振器の質量調整構造は互いに同じ幾何学的構成を持っているが、それら質量調整構造の寸法の少なくとも一部が異なる(すなわち第二種非同一幾何学的形状)。図9の実施形態の主な構造は図8の実施形態の構造と基本的に同じであるが、バルク音波共振器1’が図1の実施形態と同じ構造を持っている点で異なる。本願において、バルク音波共振器1はより高い共振周波数を有するシリーズバルク音波共振器およびより低い共振周波数を有するシャントバルク音波共振器の内どちらか一方であり、バルク音波共振器1’はその他方である。バルク音波共振器1’は、サポート層20、下部金属層30’、圧電層40’、上部電極50’、空孔60’そして質量調整構造8’からなる。サポート層20は基板10上に形成される。下部金属層30’はサポート層20上に形成される。圧電層40’は下部金属層30’上に形成される。上部金属層50’は圧電層40’上に形成される。空孔60’はサポート層20の内側に形成される。音波共振領域7’は、上部金属層50’、圧電層40’、下部金属層30’、サポート層20そして空孔60’を垂直に投射して重なり合う領域で定義される。さらに音波共振領域7’は、周辺領域71’および中央領域70’に分割される。質量調整構造8’は幾何学的形状Iを有し、周辺質量調整構造81’から構成される。周辺質量調整構造81’は周辺領域71’内の空孔60’の上部内壁表面22’上に形成される。更に周辺質量調整構造81’は膜厚T1’および幅D1’を有する。質量調整構造8および8’の両方とも幾何学的形状Iを有する。しかしながら、周辺質量調整構造81の膜厚T1は、周辺質量調整構造81’の膜厚T1’より小さく、周辺質量調整構造81の幅D1は周辺質量調整構造81’の幅D1’より大きい。それゆえ、第二種非同一幾何学的形状に属する。いくつかの実施形態において、バルク音波フィルターを構成するバルク音波共振器の内(それぞれ質量調整構造8を有する)任意の二つはそれぞれ同じ幾何学的形状を有するが、(周辺質量調整構造の膜厚あるいは幅、あるいは中央質量調整構造の膜厚など)少なくとも寸法の一部が異なり、第二種非同一幾何学的形状に属する。

0038

図面および上述したように、本願は質量調整構造を有するバルク音波共振器およびそのバルク音波フィルターへの応用を提供することが可能である。それは、新規であり産業利用可能なものである。

0039

これまで本願の全実施形態を詳述して来たが、以上の開示により教示され、教授されうることから多くの修正変種が可能である。それゆえ、本願の精神を逸脱しない如何なる修正も如何なる変種も以下に与えられる請求項によって記載される範囲に収まるものと考えられる。

0040

1バルク音波共振器
7音波共振領域
8質量調整構造
10基板
20サポート層
30 下部金属層
40圧電層
50 上部金属層
60空孔
70中央領域
80 中央質量調整構造

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