JP2002223144A - バルク弾性共振器周辺反射システム - Google Patents

バルク弾性共振器周辺反射システム

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JP2002223144A
JP2002223144A JP2001390378A JP2001390378A JP2002223144A JP 2002223144 A JP2002223144 A JP 2002223144A JP 2001390378 A JP2001390378 A JP 2001390378A JP 2001390378 A JP2001390378 A JP 2001390378A JP 2002223144 A JP2002223144 A JP 2002223144A
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Richard C Ruby
リチャード・シー・ラビー
Iii John D Larson
ジョン・ディ・ラーソン，サード
Paul D Bradley
ポール・ディ・ブラッドリー
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 横モード発振によるエネルギー損失を低減し
た高品質のバルク弾性共振器を提供すること。 【解決手段】 基板（５４）と、そこに形成された凹部
（５６）と、第１の電極（６２）および第２の電極（５
８）と、および、圧電材料（６０）とを備えているバル
ク弾性共振器（５０）。第１の電極は第１の距離
（ｄ2）だけ凹部のエッジを超えるように延び、第２の
電極の部分は、第２の距離（ｄ1）だけ凹部の対応する
エッジからオフセットされている少なくとも１つのエッ
ジを備え、第１および第２の電極と圧電材料との重なり
は、共振器の弾性キャビティを形成し、第１および第２
の領域は、これらの２つの領域における材料が違うため
に、互いに異なるインピーダンスを有している。さら
に、第１および第２の距離のそれぞれを、それぞれの領
域を側方に通過する弾性波の１／４波長にほぼ等しくす
る。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明が属する技術分野】本発明は、弾性共振器(acous
tic resonator)に関し、さらに詳しくは、電子回路にお
けるフィルタとして使うことができる弾性共振器に関す
る。
【０００２】
【従来の技術】電子機器の低コスト化と小型化に対する
要求から、小さなフィルタ部材が継続的に要求されてい
る。携帯電話や小型ラジオのようなコンシューマーエレ
クトロニクスでは、内蔵される部品の大きさとコストに
対して厳しい制限が加されている。これらの装置の多く
は、正確な周波数に同調しなければならないフィルタを
使っている。従って高価でなく小型のフィルタ装置を提
供するために継続的な努力がなされてきた。
【０００３】これらのニーズに適う可能性のあるフィル
タ部材のあるタイプは、弾性共振器から構成される。こ
れらのデバイスは、薄膜圧電材料中においてバルク縦弾
性波を使う。１つの簡単な構成において、圧電材料層
が、２つの金属電極間に挟持される。この挟持構成は、
周囲を支持されつつ空気中に吊り下げられる。電圧を加
えて２つの電極間に電界が発生させられると、圧電材料
は、いくらかの電気エネルギーを弾性波の形で機械エネ
ルギーに変換する。弾性波は、電界と同じ方向である縦
方向に伝播して電極・空気界面で反射する。さらに、弾
性波は、電界を横切る方向にも伝播して電極あるいは構
造のエッジにおいて種々の不連続部分で反射する。
【０００４】このデバイスは、エレクトロニクスに接続
可能な機械的な共振器である。従って、このデバイス
は、フィルタであることができる。材料中の音の所定の
位相速度に対しては、機械的な共振周波数は、デバイス
を縦に伝播する弾性波の１／２波長がデバイス全体の厚
さに等しくなるようなものである。音の速度は光の速度
よりも４桁遅いので、得られる共振器は、非常に小型に
なる。ＧＨｚの範囲に適用される共振器は、直径が１０
０ミクロン未満、厚さが数ミクロンの物理的な大きさで
構成できる。
【０００５】薄膜バルク弾性共振器（thin film bulk a
coustic resonator:ＦＢＡＲ）と積層薄膜バルク弾性共
振器（stacked thin film bulk wave acoustic resonat
or:ＳＢＡＲ）は、１〜２ミクロンのオーダーの厚さを
備えたスパッタされた圧電薄膜を含んでいる。表面と底
面の電極が、圧電薄膜を挟持して圧電材料を貫く電界を
作り出す。言い換えれば、圧電薄膜は、この電界の一部
分を機械的な場に変換する。ＦＢＡＲは圧電材料の単一
層であって、吸収フィルタとして機能する。ＳＢＡＲ
は、２以上の層を積み重ねて構成され、その電極が、層
間のこの積み重ねの表面と底面との間に構成される。Ｓ
ＢＡＲは、通常、透過フィルタとして使われる。
【０００６】以下の説明を簡単にするために、本発明は
ＦＢＡＲに関して説明されるが、本発明の示唆するとこ
ろは、同様にＳＢＡＲにも適用できることは明らかであ
ろう。圧電薄膜のうち電極の重ね合わせ間に含まれてい
る部分は、弾性キャビティを形成する。このキャビティ
の主たる発振モードは、圧縮、シェアおよびプレート型
で、弾性波が電極の面に直交する縦方向に伝播するもの
である。不運なことに、励起可能な他の発振モードが存
在する。これらのいわゆる「横モード(lateralmode)」
共振は、電極の面に平行に伝播して弾性キャビティの壁
あるいは電極層のエッジの不連続部分で反射する弾性波
に対応するものである。これらの横モードが生じると、
機械的なエネルギーが熱として失われる。このエネルギ
ーの損失は、ＦＢＡＲのクオリティ（quality、共振の
尖鋭さ）に悪影響を及ぼす。横モード共振によるエネル
ギー損失の低減は、ＦＢＡＲのクオリティ・ファクター
（Ｑ値）を改善し、シャープな周波数共振フィルタ、送
受切換器および低い位相雑音の発振器の設計を可能にす
る。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、横モ
ード発振によるエネルギー損失を低減した高品質のバル
ク弾性共振器を提供することにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】本発明の１つの実施例に
よれば、弾性共振器は、基板と、第１および第２の電極
と、および、圧電材料とを備えている。基板は、その表
面に形成された凹部を備える。基板の表面の凹部をおお
って配置される第１の電極は、電極・空気界面を提供す
るものであって、第１の距離だけ凹部のエッジを超える
ように延びてそれらの間に第１の領域を形成する。圧電
材料は、基板の表面であって第１の電極を覆うように配
置されている。第２の電極は、圧電材料上に配置され、
凹部の上に位置する部分を備えている。凹部の上に位置
する第２の電極の部分は、第２の距離だけ凹部の対応す
るエッジからオフセットされている少なくとも１つのエ
ッジを備えて第２の領域をそれらの間に形成する。第１
および第２の電極と圧電材料との重なりは、共振器の弾
性キャビティを形成する。第１および第２の領域は、こ
れらの２つの領域における材料が違うために、互いに異
なるインピーダンスを有している。さらに、第１および
第２の距離のそれぞれは、それぞれの領域を側方に通過
する弾性波の１／４波長にほぼ等しいので、それらの領
域のエッジからの反射は、強めあうように干渉しあって
共振器の反射率を最大にする。こうして、第１および第
２の領域は、ブラッグ反射体として機能し、横モード共
振から共振器の弾性キャビティへもどって弾性波を反射
し、これらの弾性波は、次いで必要な主たる発振モード
に変換される。
【０００９】弾性共振器は、その上の周辺反射システム
を備えて横モード共振器から共振器の弾性キャビティに
戻る追加の弾性波を反射する。周辺反射システムは、第
１の電極の周囲の圧電材料上に配置された構造や凹部の
上であって第２の電極周囲の圧電材料上に配置された構
造を備えることができる。前者の例として、凹部の対応
するエッジからオフセットされている第２の電極のエッ
ジに対応する第１の電極のエッジから所定の距離に位置
させられた構造を含む。第３の領域が、第１の電極のそ
のエッジからこの構造に延びている。第３の領域は、第
２の領域のインピーダンスとは異なるインピーダンスを
備え、従って、所定の距離は、この第３の領域を側方に
通過する弾性波の１／４波長にほぼ等しくなる。構造そ
れ自身は、第３の領域のインピーダンスとは異なるイン
ピーダンスを備えた第４の領域を形成し、従って、この
第４の領域の幅は、この第４の領域を側方に通過する弾
性波の１／４波長にほぼ等しくなる。
【００１０】後者の構造の例が、凹部の上の圧電材料に
配置されるとともに凹部の対応するエッジからオフセッ
トされている第２の電極のエッジから所定の距離にある
それである。第３の領域は、構造に対して第２の電極の
そのエッジから延び、従って、所定の距離は、この第３
の領域を側方に通過する弾性波の１／４波長にほぼ等し
くなる。上述の実施例と同じように、構造それ自身は、
第３の領域のインピーダンスとは異なるインピーダンス
を備える第４の領域を形成し、第４の領域の幅は、この
第４の領域を側方に通過する弾性波の１／４波長にほぼ
等しくなる。
【００１１】本発明の他の実施例に従って、弾性共振器
を構成する方法を説明する。この方法は、その表面に形
成された凹部と表面に配置された第１の電極を備えた基
板を用意することを含む。第１の電極は、凹部上に配置
されるとともに第１の距離だけこの凹部のエッジを超え
て延びてそれらの間に第１の領域を形成する。この方法
は、さらに第１の電極上の基板の表面に圧電材料を付着
させるとともにこの圧電材料上に第２の電極を付着させ
ることを含む。第１および第２の電極と圧電材料との重
なりは、共振器の弾性キャビティを形成する。第２の電
極は、第２の距離だけ凹部の対応するエッジからオフセ
ットされている少なくとも１つのエッジを備えた凹部上
に配置された部分を含んでそれらの間に第２の領域を形
成する。この第２の領域は、第１のインピーダンスとは
異なるインピーダンスを備えている。さらに第１と第２
のそれぞれの距離は、各領域を側方に横切って通過する
弾性波の１／４波長にほぼ等しく、および、第１および
第２の領域は、ブラッグ反射体を形成する。上述したよ
うな他の構造は、また横モード共振からさらに弾性波を
共振器の弾性キャビティに反射して戻るように追加され
ても良い。本発明は、類似した参照符号を種々の図にお
いて共通した部材に用いている添付の図面を参照するこ
とによって、当業者には理解容易なものであるとともに
その多くの目的、構成および利点も明らかなことであろ
う。
【００１２】
【発明の実施の形態】本発明は、それぞれ、ＦＢＡＲと
ＳＢＡＲの断面図である図１と図２を参照すると容易に
理解することができる。図１において、基板１２により
形成されているＦＢＡＲ１０は、底部と表面の電極１４
と１８をそれぞれ備えており、これらの電極は、圧電材
料１６のシートを挟んでいる。圧電材料１６は、凹部２
０の上に吊り下げられてＦＢＡＲの底部に電極・空気界
面を形成している。凹部２０は、通常、基板１２の一部
分を腐食して除去することによって作られる。圧電材料
は、窒化アルミニウムＡｌＮであることが好ましいが、
他の圧電材料が使われても良い。電極１４と１８は、モ
リブデンで作られることが好ましいが、他の材料を使っ
て実施例を構成しても良い。座標系２２は、ｚ軸がいず
れかのモード型の縦方向に向いた波に対応し、ｘ軸とｙ
軸が、圧縮、シェアあるいはプレートモード型の横断方
向に向いた波に対応するように方位を定められている。
【００１３】これらのデバイスは、必要な共振器モード
に従って薄膜圧電材料におけるｚ軸に平行な方向に伝播
するバルク圧縮あるいはシェア弾性波を用いるように設
計されている。電圧を印加されることによって電界が２
つの電極間に発生させられるとき、圧電材料は、いくら
かの電気エネルギーを弾性波の形の機械エネルギーに変
換する。弾性波は、２４で示される電界と同じ方向に伝
播して電極・空気界面において反射する。
【００１４】機械的な共振の際には、デバイスはエレク
トロニクスの共振器と考えられるので、デバイスは、ノ
ッチフィルタとして機能できる。機械的な共振周波数
は、デバイス内を進行する弾性波の半波長が材料中の弾
性波の所定の複合位相速度に対してデバイスの全体の厚
さに等しくなるような周波数である。弾性波の速度は光
の速度よりも４桁遅いので、得られた共振器は、非常に
小型にできる。ＧＨｚの範囲に適用される共振器は、長
さ１００ミクロン、厚さ数ミクロンのオーダーの物理的
な大きさで構成できる。
【００１５】図２は、ＳＢＡＲ３０の断面図である。Ｓ
ＢＡＲは、帯域通過フィルタの電気的機能に類似した機
能を備えている。ＳＢＡＲ３０は、基本的には機械的に
接続された２つのＦＢＡＲフィルタである。圧電材料の
底部下方の凹部は、この図からは省略されている。圧電
層３６の共振周波数における電極３２と３４間の信号
は、圧電層３８に弾性波エネルギーを伝播する。圧電材
料層３８の機械的な発振は、圧電材料によって電極３４
と４０間の電気信号に変換される。
【００１６】再び図１において、必要なタイプの波を発
生させるために電位がｚ方向に電極間に与えられたと
き、横断方向に向いた機械的な変形が発生し、圧電層内
を側方に進行する弾性波を励起する。これらの弾性波で
は、２４で示される電極のエッジにおける密度の急激な
変化による反射が支配的となるが、凹部のエッジによっ
てあるいは圧電層のエッジによっても反射され得る。弾
性波の一部分は、エッジにおいて反射されずにエッジを
通過して熱損失となる。これらの横モードによるこのエ
ネルギーの損失は、ＦＢＡＲのクオリティ・ファクター
（Ｑ値）を低下させるものである。
【００１７】図３〜図５は、本発明の１つの実施例に従
ったＦＢＡＲ５０の具体例を示すものである。図３は、
ＦＢＡＲの平面図であり、図４と図５は、それぞれ、４
−４線と５−５線にほぼ沿って見た断面図である。ＦＢ
ＡＲ５０は、基板５４の表面５２（図４、図５）に形成
され、基板５４の凹部５６の上に配置されてＦＢＡＲの
底部に電極・空気界面を提供している。ＦＢＡＲ５０
は、表面の電極層５８、圧電材料層６０および底部の電
極層６２を備えている。図３において、底部の電極層６
２と凹部５６は、破線で示され、どちらも圧電材料層６
０の下方に配置されている。表面の電極層５８は、基板
５４の表面５２における凹部５６の上に延びている部分
６４を備えている。表面の電極層５８の部分６４、圧電
材料層６０および底部の電極層６２の重なりは、ＦＢＡ
Ｒの弾性キャビティを形成している。
【００１８】本発明によるＦＢＡＲ５０は、従来周知の
ＦＢＡＲよりも高いＱ値を備えた改善されたＦＢＡＲで
ある。これは、ＦＢＡＲからのエネルギーの損失を小さ
くするようなＦＢＡＲ周囲の周辺反射システムによるも
のである。周辺反射システムは、横モード共振からのエ
ネルギーを循環してそのエネルギーを弾性キャビティに
戻してＦＢＡＲの主たる発振モードに再度変換させるこ
とができるブラッグ反射体として働く複数の領域を有し
ている。
【００１９】周辺反射システムは、表面の電極層５８の
部分６４におけるエッジ６８ａ、６８ｂおよび６８ｃか
ら凹部５６における対応するエッジ７０ａ、７０ｂおよ
び７０ｃへと延びている第１の領域６６と、凹部５６に
おける対応するエッジ７０ａ、７０ｂおよび７０ｃか
ら、底部の電極６２における対応するエッジ７４ａ、７
４ｂおよび７４ｃへと延びている第２の領域７２とを有
している。図４と図５に最も良く示されているように、
第１の領域６６は、圧電材料層６０と、凹部５６の上に
配置されている底部の電極６２の一部分を備えている。
第２の領域７２は、圧電材料層６０と、底部の電極６２
および基板５４を備えている。第１の領域と第２の領域
の材料を変えることによって、第１の領域は、第２の領
域のインピーダンスとは異なるインピーダンスを有する
ようにされる。第１の領域におけるインピーダンスは、
第１の領域が表面の電極５８を含んでいないので、ＦＢ
ＡＲの弾性キャビティのそれともさらに異なっている。
【００２０】第１の領域６６は、表面の電極５８におけ
るエッジ６８ａ、６８ｂおよび６８ｃから凹部５６にお
ける対応するエッジ７０ａ、７０ｂおよび７０ｃまでの
距離に等しい幅あるいは距離ｄ1を有している。同様
に、第２の領域７２は、凹部５６におけるエッジ７０
ａ、７０ｂおよび７０ｃと底部の電極６２における対応
するエッジ７４ａ、７４ｂおよび７４ｃとの間の距離で
ある幅あるいは距離ｄ2を有している。それぞれの距離
ｄ1とｄ2は、それぞれの領域を側方に横切って進行する
弾性波の１／４波長にほぼ等しい。本発明による好まし
い実施例においては、距離ｄ1は、距離ｄ2よりも大き
く、距離ｄ2は、ほぼ２ミクロンである。ＦＢＡＲの弾
性キャビティと第１の領域との間のインピーダンスおよ
び第１の領域と第２の領域とのインピーダンスの不整合
のために、横モード共振からの弾性波のいくらかが、Ｆ
ＢＡＲ５０の弾性キャビティに反射して戻される。この
ようにして、第１および第２の領域６６と７２の配置
は、横モード共振のＦＢＡＲ５０による抑制を可能にし
ている。
【００２１】周辺反射システムは、ＦＢＡＲ５０付近に
構造７６をさらに配置している。本発明の好ましい実施
例によれば、構造７６は、複数の部分７８ａ、７８ｂお
よび７８ｃを備え、一方の側を除いてＦＢＡＲ５０を包
囲している。しかしながら、構造７６はもっと少ない部
分で構成できることに当業者は気付くであろう。その
上、この部分は、互いに接続されている必要もない。そ
れぞれの部分７８ａ、７８ｂおよび７８ｃは、距離ｄ3
だけ第１の電極における対応するエッジ７４ａ、７４ｂ
および７４ｃからオフセットされている。このようにし
て、距離ｄ3に等しい幅を備えた第３の領域８０が、底
部の電極におけるエッジ７４ａ、７４ｂおよび７４ｃと
構造７６の間に形成される。第３の領域８０のインピー
ダンスは、第２の領域７２のそれとは異なる。インピー
ダンスのこの差は、第３の領域８０に底部の電極層６２
がないためである。このようにして、第３の領域８０
は、圧電材料層６０と基板５４のみを含む。第３の領域
８０の距離ｄ3は、この第３の領域８０を側方に横切っ
て通過する弾性波の１／４波長にほぼ等しくなるように
選択されているので、第３の領域８０のエッジにおける
反射は、強めあうように干渉する。
【００２２】構造７６は、それぞれ表面と底部の電極５
８と６２の材料と同じ材料から作られることが好まし
く、表面電極５８と同時に圧電材料層６０に付着でき
る。構造７６は、幅ｄ4を有している。幅ｄ4を有してい
る第４の領域８２が、この構造７６、圧電材料層６０お
よび基板５４を含んでいる。第４の領域８２のインピー
ダンスは、第３の領域８０のそれとは異なっている。第
４の領域８２の幅ｄ4を、第４の領域８２を側方に横切
って通過する弾性波の１／４波長にほぼ等しくなるよう
に選択しているので、第４の領域８２のエッジにおける
反射は、強めあうように干渉する。
【００２３】このようにして、本発明による周辺反射シ
ステムにおいて、第１の領域６６、第２の領域７２、第
３の領域８０および第４の領域８２のそれぞれにおける
距離ｄ1、ｄ2、ｄ3およびｄ4を、注意深く選択している
ので、ＦＢＡＲ５０における横モード共振に対して、そ
れぞれの領域におけるエッジから反射する弾性波は、強
めあうように干渉してＦＢＡＲ５０の反射係数を最大に
する。その結果、これらの領域はブラッグ反射体として
働き、損失となるおそれのあった横モード共振からのエ
ネルギーは、ＦＢＡＲ５０の弾性キャビティに反射して
戻される。弾性キャビティへの反射による戻りが生じる
と、エネルギーは、電極の面に直交する縦方向にあるＦ
ＢＡＲの必要な主たる発振モードに変換される。
【００２４】図には示されていないが、構造７６に類似
する追加の構造が構造７６の周囲に間隔を置いて配置で
き、ＦＢＡＲの弾性キャビティに反射して戻される横モ
ード共振からのエネルギーの割合を増加することができ
ることは、当業者には明らかなことであろう。周辺反射
システムに設けられるブラッグ反射体が増加すると、周
辺反射システムは、ＦＢＡＲの弾性キャビティに反射し
て戻されるエネルギーのすべてを反射する理想反射鏡に
さらに近づく。
【００２５】周辺反射システムを含むＦＢＡＲ５０は、
基板上に以下のようにして構成することができ、これ
は、例えば、従来周知のシリコンウェーハ上にＦＢＡＲ
を同時に製造することを含む。しかしながら、簡単のた
めに、議論を単一のＦＢＡＲに限ることにする。凹部５
６が、まず基板５４の表面５２に腐食される。次いで、
熱酸化物の薄膜が、表面５２に成長させられて、引き続
く工程に使われるリンシリカガラス（phosphor-silica-
grass:ＰＳＧ）からリンが基板５４内に拡散することを
防止する。この拡散は、基板となっているシリコンに導
電性を与え、最終的なデバイスの電気的な動作の邪魔を
する。
【００２６】犠牲的なＰＳＧ層（図示せず）は、次いで
ほぼ８％のリンを含むソフトなガラス状の材料を構成す
るシリケーン（silicane、シラン）とＰ2Ｏ5を用いて約
４５０℃の温度で表面５２に付着される。ＰＳＧ層は、
次いでスラリを用いて研磨され凹部５６外部のＰＳＧの
部分を除去して凹部５６のＰＳＧ部分を「鏡面状」に仕
上げる。基板は、次いで洗浄される。
【００２７】洗浄後、電極層が付着されるとともに選択
的に腐食されてＦＢＡＲ５０の底部の電極６２を形成す
る。モリブデン、アルミニウム、タングステン、金、プ
ラチナおよびチタンのような種々の材料が、電極として
使える。モリブデンが、低い熱弾性ロスを備えているの
で共振器に使うのに適している。
【００２８】この底部の電極６２が付着された後、圧電
材料層６０が、付着される。１つの実施例において、圧
電材料層は、約０．１ミクロンから１０ミクロンの範囲
にある厚さを備えたＡｌＮのスパッタ蒸着層である。底
部の電極６２と同じ材料から構成される表面の電極層５
８と構造７６が、次いで圧電材料層６０に付着されて選
択的に腐食される。
【００２９】次いで、基板の底部が、ラッピング、プラ
ズマ腐食あるいは化学・機械研磨（ＣＭＰ）処理によっ
て薄くされて基板の下方から材料を除去されて熱的な特
性を改善されるとともに形成されるフィルタへの電磁的
な影響を小さくされる。犠牲的なＰＡＧ層と熱酸化物層
は、底部の電極６２が付着された後いつでも凹部５６か
ら除去できる。本発明の好ましい実施例において、ＰＡ
Ｇ層と熱酸化物層は、基板が薄くされた後に除去され
る。ビア（図示せず）が、ＰＳＧ層を露出させるように
基板に形成され、従って、ＰＳＧ層と熱酸化物層が、Ｈ
2０：ＨＦ希釈液中で腐食することによって除去され
る。得られたＦＢＡＲが、図３〜図５に示されている。
【００３０】図６と図７は、本発明による周辺反射シス
テムを備えたＦＢＡＲ５０′の他の実施例を示すもので
ある。ＦＢＡＲ５０′は、第１および第２の複数のエレ
メントの反射体を含む周辺反射システムである。第１の
複数エレメント反射体は、部材８４ａ、８４ｂおよび８
４ｃを備え、第２の複数エレメント反射体は、部材８６
ａ、８６ｂおよび８６ｃを備える。追加の複数エレメン
ト反射体を備えることができるが、図示を簡単にするた
めに示されていない。
【００３１】図７にもっとも良く示されているように、
基板５４に形成された凹部５６上には配置されていない
図３〜図５に示される構造７６とは異なり、第１および
第２の複数エレメント反射体が、凹部５６上に配置され
てより効果的な構造を提供している。反射体部材８４
ａ、８４ｂ、８４ｃ、８６ａ、８６ｂおよび８６ｃは、
より高い弾性インピーダンスを備えている。反射体部材
８４ａ、８４ｂおよび８４ｃのそれぞれは、表面の電極
５８の対応するエッジから距離ｄ1′だけ離れて配置さ
れるとともに幅ｄ2′を備えている。同様に、反射体部
材８６ａ、８６ｂおよび８６ｃのそれぞれは、反射体部
材８４ａ、８４ｂおよび８４ｃからそれぞれ距離ｄ3′
だけ離れて配置されるとともに幅ｄ4′を備えている。
反射体部材８６ａ、８６ｂおよび８６ｃは、基板５４に
形成された凹部５６のそれぞれのエッジ７０ａ、７０ｂ
および７０ｃから距離ｄ5′だけ離れて配置され、凹部
５６のエッジ７０ａ、７０ｂおよび７０ｃは、底部の電
極６２のそれぞれのエッジ７４ａ、７４ｂおよび７４ｃ
から距離ｄ6′だけ離れて配置されている。距離ｄ1′、
ｄ3′、ｄ5′およびｄ6′と幅ｄ2′およびｄ4′は精密
に選択されているので、そのそれぞれは、特定の領域を
横切って側方に進行する弾性波の１／４波長にほぼ等し
く、横モードをＦＢＡＲ５０′に同位相で反射して戻さ
れる。
【００３２】図３〜図５における構造７６に類似した追
加の複数エレメント反射体あるいは構造が、第１および
第２の複数エレメント反射体周囲の凹部５６の外側に設
けることができる。複数エレメント反射体を備えたＦＢ
ＡＲ５０′は、図３〜図５におけるＦＢＡＲ５０に関し
て上述したやり方に類似したやり方で作られる。
【００３３】上述したように、本発明は、横モード共振
からのエネルギーの少ない改善されたＦＢＡＲを提供す
る。ＦＢＡＲの周辺反射システムと周囲の構造は、横モ
ード共振からのエネルギーをＦＢＡＲの弾性キャビティ
に再び戻させる一連のブラッグ反射体を形成して、その
際、そのエネルギーは、望ましい縦モードに変換され
る。本発明は、高いＱ値を備えた改善されたＦＢＡＲを
提供し、シャープな周波数共振フィルタ、送受切換器お
よび低い位相雑音の発振器の設計を可能にする。
【００３４】本発明の特定の実施例が図示されるととも
に説明されたが、変更や修正がその広い観点において本
発明から逸脱することなく行えるものであることは、当
業者には自明のことであろう。例えば、図示されている
ＦＢＡＲの弾性キャビティは矩形の形状を備えている
が、弾性キャビティは、どのような多角形でも良い。特
に、横モードによって生じせしめられる吸収異常を少な
くするために不規則な多角形形状（例えば、不規則な四
辺形）を備えた弾性キャビティが好都合である。本発明
による周辺反射システムは、非矩形の弾性キャビティを
備えたＦＢＡＲのために設計できる。このようにして、
書き添えられている特許請求の範囲は、このような変更
および修正のすべてを本発明の真の精神および範囲内に
入るようにそれらの範囲に含めるものである。
【図面の簡単な説明】
【図１】ＦＢＡＲ共振器の断面図である。
【図２】ＳＢＡＲ共振器の断面図である。
【図３】本発明の１つの実施例に従ったＦＢＡＲの平面
図である。
【図４】図３の線４−４にほぼ沿って見た断面図であ
る。
【図５】図３の線５−５にほぼ沿って見た断面図であ
る。
【図６】本発明の他の実施例に従ったＦＢＡＲの平面図
である。
【図７】図６の７−７線にほぼ沿って見た断面図であ
る。
【符号の説明】
５０ 弾性共振器 ５２ 基板表面 ５４ 基板 ５６ 凹部 ５８ 第２の電極 ６０ 圧電材料 ６２ 第１の電極 ６４ 部分 ６８ａ、６８ｂ、６８ｃ 第２の電極のエッジ ７０ａ、７０ｂ、７０ｃ 凹部のエッジ ７２ 第１の領域 ｄ1 第２の距離 ｄ2 第１の距離 ７６ 構造 ７４ａ、７４ｂ、７４ｃ 第１の電極のエッジ ８４ａ、８４ｂ、８４ｃ 構造 ８６ａ、８６ｂ、８６ｃ 構造
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (71)出願人 399117121 395 Ｐａｇｅ Ｍｉｌｌ Ｒｏａｄ Ｐ ａｌｏ Ａｌｔｏ，Ｃａｌｉｆｏｒｎｉａ Ｕ．Ｓ．Ａ. (72)発明者 ジョン・ディ・ラーソン，サード アメリカ合衆国カリフォルニア州94031, パロ・アルト，テニーソン・アベニュー 143 (72)発明者 ポール・ディ・ブラッドリー アメリカ合衆国カリフォルニア州94040, マウンテン・ビュー，ファイエット・ドラ イブ 2680 ＃120 Ｆターム(参考） 5J108 AA07 BB07 CC01

Claims (9)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 表面に形成した凹部を備えた基板と、 前記基板の前記表面上で前記凹部を覆うように配置さ
    れ、第１の距離（ｄ2）だけ前記凹部の複数のエッジを
    超えて延びてそれらの間に第１の領域が画定された第１
    の電極と、 前記基板の前記表面上で前記第１の電極を覆うように配
    置した圧電材料と、 前記圧電材料上に配置されるとともに前記凹部上に配置
    された部分を含む第２の電極であって、前記部分が、第
    ２の距離（ｄ1）だけ前記凹部の対応するエッジからオ
    フセットされている少なくとも１つのエッジを備えて前
    記凹部上に配置されてそれらの間に第２の領域が画定さ
    れ、前記第２の領域は、前記第１の領域のインピーダン
    スとは異なるインピーダンスを備えている第２の電極と
    を有し、前記第１の電極と前記圧電材料と前記第２の電
    極の重なりが、前記共振器の弾性キャビティを形成す
    る、弾性共振器。
  2. 【請求項２】 前記第１および第２の領域のそれぞれ
    が、領域を側方に横切って進む弾性波の１／４波長にほ
    ぼ等しい幅（ｄ2、ｄ1）を備えている請求項１に記載の
    弾性共振器。
  3. 【請求項３】 前記第１の領域の幅（ｄ2）が、前記第
    ２の領域の幅（ｄ1）よりも狭い請求項２に記載の弾性
    共振器。
  4. 【請求項４】 前記圧電材料上に配置した構造をさらに
    備え、前記凹部の対応する前記エッジからオフセットさ
    れた前記第２の電極のエッジの少なくとも１つに対応し
    て前記第１の電極のエッジから所定の距離（ｄ3）に前
    記構造を配置しており、第３の領域が、前記第１の電極
    の前記エッジから前記構造に延びており、前記第３の領
    域は、前記第１の領域のインピーダンスとは異なるイン
    ピーダンスを備え、前記所定の距離（ｄ3）は、前記第
    ３の領域を側方に横切って進む弾性波の１／４波長にほ
    ぼ等しい、請求項１に記載の弾性共振器。
  5. 【請求項５】 第４の領域が、前記構造によって画定さ
    れ、前記第４の領域は、前記第３の領域のインピーダン
    スとは異なるインピーダンスを備え、前記第４の領域
    は、前記第３の領域を側方に横切って進む弾性波の１／
    ４波長にほぼ等しい幅（ｄ4）を備えている請求項４に
    記載の弾性共振器。
  6. 【請求項６】 前記構造は、複数の部分を備え、所定の
    距離（ｄ3）だけ前記第１の電極の対応するエッジから
    離れてそれぞれの部分を配置する、請求項４に記載の弾
    性共振器。
  7. 【請求項７】 前記複数の部分は互いに接続され、前記
    構造は前記第１の電極の複数のエッジの周りに延ばされ
    ている、請求項６に記載の弾性共振器。
  8. 【請求項８】 前記凹部上の前記圧電材料に配置された
    少なくとも１つの構造をさらに備え、前記少なくとも１
    つの構造は、前記凹部の対応する前記エッジからオフセ
    ットされている前記第２の電極の前記少なくとも１つの
    エッジから所定の距離（ｄ1′）に配置され、第３の領
    域が、前記第２の電極の前記エッジから前記構造に延び
    ており、前記所定の距離（ｄ1′）は、前記第３の領域
    を側方に横切って進む弾性波の１／４波長にほぼ等し
    く、その際第４の領域は、前記構造によって画定され、
    前記第４の領域は、前記第３の領域のインピーダンスと
    は異なるインピーダンスを備え、前記第４の領域は、前
    記第４の領域を側方に横切って進む弾性波の１／４波長
    にほぼ等しい幅（ｄ2′）を備えている、請求項１に記
    載の弾性共振器。
  9. 【請求項９】 ２つの構造が前記凹部上の前記圧電材料
    に平行に配置され、その第２の構造は、前記第１の構造
    から第２の所定の距離（ｄ3′）に配置され、前記第２
    の所定の距離（ｄ3′）は、前記第１および第２の構造
    間の第５の領域を側方に横切って進む弾性波の１／４波
    長にほぼ等しく、第６の領域は、前記第２の構造によっ
    て画定され、前記第６の領域は、前記第６の領域を側方
    に横切って進む弾性波の１／４波長にほぼ等しい幅（ｄ
    4′）を備えている、請求項８に記載の弾性共振器。
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