JP5010787B2 - 円柱構造を有する増加帯域幅薄膜共振器 - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
本発明は、薄膜共振器(TFR)に関し、より詳細には、増加した帯域幅を提供する薄膜バルク音響波(BAW)共振器構造体、およびその共振器構造体を製造する方法に関する。
【0002】
【従来の技術】
薄膜共振器(以下「TFR」)は、数百メガヘルツ(MHz)から数ギガヘルツ(GHz)の範囲の高周波環境で通常使用される。TFRコンポーネントは、2つの導電性電極間に挿入された圧電材料を含み、導電性電極の1つは、膜などの支持構造体上、または、例えばシリコンあるいは石英で形成され得る半導体基板上または別の支持構造体上に形成された複数の交互反射層上に、形成される。圧電材料は、好適には、ZnO、CdS、AlN、およびそれらの組合せを含む。電極は、Al、Mo、Pt、Cu、Au、Ti、Cr、およびそれらの組合せなどの導電性材料から非常によく形成されるが、他の導電体からも同様に形成され得る。
【0003】
TFRコンポーネントは、フィルタに、より詳細には、無数の通信技術に利用可能なTFRフィルタ回路に、しばしば使用される。例えば、TFRフィルタ回路は、携帯、無線、および光ファイバ通信、ならびにコンピュータまたはコンピュータ関連情報交換あるいは情報共有システムにも、使用され得る。
【0004】
こういったますます複雑化する通信システムを手軽にそして携帯用にさえしようとする要望のため、特にますます混み合う無線周波数資源の状況において、フィルタリング技術への著しい需要がある。TFRフィルタは、厳格な性能要求に応えなければならない。その性能要求は、(a)極めてロバストであること、(b)容易に大量生産されること、(c)ギガヘルツ領域へ広がる周波数範囲において、実現可能な性能対サイズ比を鋭敏に増すことが可能であること、である。さらに、これらTFRフィルタについて上述した典型的な用途のいくつかは、中心周波数の4%までの通過帯域幅(例えば、2GHzの中心周波数に対して、約80MHzの帯域幅である)を要求する。この帯域幅は、GSM(広域自動車通信システム)などのより広い帯域幅のRFフィルタ用途のいくつかをカバーするのに非常に重要である。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】
この帯域幅は、AlNなどの一般の圧電物質を使用しては、2%以下の共振/反共振分離をこれまで通常示す音響ミラー上にしっかりと装着された共振器上では特に、容易に実現されない。さらに、これらのデバイスは、TFRデバイスの大きな幅対厚さ比のせいで、デバイス性能を下げる水平方向の望ましくない均一でない振動を示す。
【0006】
不適切な帯域幅問題へのいくつかの解決策は、フィルタに使用される際TFR素子へ外部インダクタンスを付加することを含む。しかし、そのような解決策は、TFR自体の基本的限界に対処しないし、TFRフィルタの製造中に少なくとも1つの追加の素子を組み込む。従って、改良された帯域幅を有する2ギガヘルツの周波数域に使用するためのTFR構造体への必要はなお存在する。
【0007】
【課題を解決するための手段】
本発明による薄膜共振器は、複数の個別の基本共振器を含む薄膜共振器であって、上記基本共振器は空間で分けられており、そして長さ、幅および高さを有する上記共振器の各々と並列に接続され、上記高さは、上記幅および上記長さのうち1つと少なくとも等しい、薄膜共振器であり、これにより上記課題が解決される。
【0008】
上記に記載の薄膜共振器において、上記複数の個別の基本共振器は、少なくとも1つの共通の電極を共有してもよい。
【0009】
上記に記載の薄膜共振器において、上記高さは、上記長さおよび上記幅の両方に少なくとも等しくしてもよい。
【0010】
上記に記載の薄膜共振器において、上記基本共振器を分ける上記空間は、低誘電率充填材料で充填されてもよい。
【0011】
上記に記載の薄膜共振器は、音響ミラーをさらに含んでもよい。
【0012】
上記に記載の薄膜共振器において、上記音響ミラーは、上記複数の個別の基本共振器下にのみ配置されてもよい。
【0013】
上記に記載の薄膜共振器において、上記基本共振器は、各々、キャビティ上に広がる第一の支持膜上に圧電材料を含み、上記キャビティは、上記複数の個別の基本共振器の下に位置してもよい。
【0014】
上記に記載の薄膜共振器において、上記基本共振器の各々は、自己支持しており、上記複数の個別の基本共振器の下に位置するキャビティをまたいでいてもよい。
【0015】
上記に記載の薄膜共振器は、上記基本共振器の各々の下に、およびそれと接触して、第一の導電性薄膜があってもよい。
【0016】
上記に記載の薄膜共振器は、上記第一の導電性薄膜の反対側に第二の導電性薄膜をさらに含み、上記第二の導電性薄膜は、上記基本共振器の上およびそれと接触していてもよい。
【0017】
本発明による薄膜音響共振器は、支持体、上記支持体上の第一の電極、上記第一の電極上の圧電層、および上記圧電層上の第二の電極を含む薄膜音響共振器であって、上記圧電層は、互いに隣接し、かつ空間によって互いに分けられた複数の実質的に同一の個別の圧電構造体を含み、上記構造体の各々は、長さ、幅および高さを有し、上記高さは、上記幅および上記高さのうち一方と少なくとも等しく、上記電極は、上記圧電構造体を並列に電気的に接続する、薄膜音響共振器であり、これにより上記課題が解決される。
【0018】
上記に記載の薄膜共振器において、上記第一および第二の電極の少なくとも1つは、上記構造体と接触して上記構造体上に沿って広がり、そして上記空間上には広がらなくてもよい。
【0019】
上記に記載の薄膜音響共振器は、上記第二および第一の電極の少なくとも1つの側に沿って、少なくとも1つの導電性バスをさらに含み、上記導電性バスは、上記第二および第一の電極より低い抵抗を有してもよい。
【0020】
上記に記載の薄膜共振器において、上記第二および第一の電極の上記少なくとも1つは、上記第二の電極であり、上記第一の電極は、上記複数の細長い圧電構造体の交差する方向に広がる複数の導電性ストリップを含んでもよい。
【0021】
上記に記載の薄膜共振器において、上記方向は、上記構造体に実質的に垂直であってもよい。
【0022】
上記に記載の薄膜音響共振器において、上記支持体は、上記薄膜共振器の下に積層された音響反射層を含んでもよい。
【0023】
上記に記載の薄膜音響共振器において、上記支持体は、上記支持体中のキャビティ上に広がる膜を含み、上記共振器は、上記支持体および上記キャビティ上に存在してもよい。
【0024】
上記に記載の薄膜音響共振器において、上記圧電材料は、AlN、CdS、ZnO、およびそれらの組合せから成る群から選択される元素を含んでもよい。
【0025】
上記に記載の薄膜音響共振器において、上記電極は、Al、Mo、Ti、Cr、Ag、Pt、Cu、Au、およびそれらの組合せを含んでもよい。
【0026】
本発明による電子回路は、少なくとも1つの薄膜音響共振器を含む半導体基板上の電子回路であって、上記薄膜音響共振器は、空間によって分けられており、そして長さ、幅および高さを有する上記共振器の各々と並列に接続される複数の個別の基本共振器を含み、上記高さは、上記幅および上記高さのうち一方と少なくとも等しい、電子回路であり、これにより上記課題が解決される。
【0027】
上記に記載の電子回路は、音響共振器フィルタであってもよい。
【0028】
本発明は、薄膜共振器を製造する方法であって、共通の第一の電極上に複数の個別の圧電構造体を形成する工程であって、上記構造体の各々は、長さ、幅および高さを備えており、上記高さは、上記幅および上記長さのうち一方に少なくとも等しく形成される工程と、共通の第二の電極を上記構造体上に形成する工程とを包含する、方法であり、これにより上記課題が解決される。
【0029】
上記に記載の方法において、上記高さは、また、上記長さおよび上記幅の両方に少なくとも等しく形成されてもよい。
【0030】
本発明は、薄膜共振器を製造する方法であって、支持体上に第一の電極を形成する工程と、上記第一の電極上に厚さを有する圧電層を形成する工程と、上記圧電層をエッチングして、上記第一の電極上に複数の個別の圧電構造体のパターンを形成する工程であって、上記構造体の各々は、長さ、幅および厚さを有し、上記高さは、上記圧電層の厚さと実質的に同じであり、上記長さおよび上記幅のうち一方は、上記構造体の高さ以下である、工程と、上記エッチングされた圧電層上に、上記第一の電極から間隔をあけて第二の電極を形成する工程とを包含する方法であり、これにより上記課題が解決される。
【0031】
上記に記載の方法において、上記構造体は、空間で分けられて形成され、上記方法は、上記第二の電極を形成する工程の前に、上記空間を低誘電率充填材料で充填する工程をさらに包含してもよい。
【0032】
上記に記載の方法は、上記第二の電極を形成する工程の後に、上記低誘電率充填材料をエッチングして除去する工程をさらに包含してもよい。
【0033】
上記に記載の方法は、上記第一の電極を、上記支持構造体中に形成された音響ミラー上に形成する工程をさらに包含してもよい。
【0034】
上記に記載の方法は、上記第一の電極を、支持構造体のキャビティ上に自己支持膜として形成する工程をさらに包含してもよい。
【0035】
本発明は、空間で分けられており、並列に接続された複数の個別の基本共振器を含む薄膜共振器を提供する。基本共振器の各々は、長さ、幅および高さを有する。基本共振器の高さは、基本共振器の幅または長さの1つと少なくとも等しい。
【0036】
本発明によれば、支持体、支持体上の第一の電極、第一の電極上の圧電層、および圧電層上の第二の電極を含む薄膜音響共振器も提供され、圧電層は、隣接しおよび空間によって互いに分けられた複数の実質的に同様の個別の圧電構造体を含む。その構造体の各々は、長さ、幅および高さを有し、高さは、幅または長さどちらかと少なくとも等しい。電極は、並列に圧電構造体を電気的に接続する。
【0037】
本発明によれば、すき間によって切り離され、および長さ、幅および高さを有する基本共振器の各々に並列に接続される複数の個別の基本共振器を含む少なくとも1つの薄膜音響共振器を含む音響共振器フィルタがさらに提供され、その高さは、基本共振器の幅または長さのどちらか1つと少なくとも等しい。
【0038】
上記で記載した共振器は、改良された帯域幅および振動均一性を示す。
【0039】
さらに、本発明によれば、薄膜共振器を製造する方法が提供され、その方法は、共通の第一の電極上に、複数の個別の圧電構造体を形成することを含み、その構造体の各々は、長さ、幅および高さを有し、その高さは、幅または長さのどちらか1つと少なくとも等しく、そしてその構造体上に共通の第二の電極を形成することを含む。
【0040】
【発明の実施の形態】
添付の図面を参照しながら、好適な実施形態についての以下の詳細な説明を考慮することにより、本発明がより良く理解される。
【0041】
以下の詳細な記載のすべてにおいて、同一の参照符号は、図面の全てにおいて同一の要素を表す。一律の縮尺に従わない図面は、説明のためだけであり、本発明を制限するものではなく、理解を目的として使用される。高さ、長さ、幅、上部、底部などの用語の使用は、本発明の記載を厳密に容易にするためのものであり、本発明を具体的な方向付けを制限する目的はない。例えば、高さは、単に鉛直上向の制限を意味するのではなく、図に示されるように3次元構造体の3次元の1つを特定するために使用される。従って、圧電材料の「高さ」は、第一と第二の電極間の圧電材料の厚さを特定する。そのような「高さ」は、電極が水平であるところでは垂直であり、電極が垂直であるところでは水平である、などである。同様に、全ての図は、水平な層として個別の層を示しているが、そのような方向付けは、記載目的だけのためであり、制限として解釈されるべきではない。
【0042】
次に、図1および図2を参照して、支持体12上に、本発明の第一の実施形態に従って形成されたTFR10が示されている。好適には、この支持体は、集積電子回路特にVLSI回路の製造に通常使用されるタイプのSiウェハなどの半導体ウェハである。TFRは、半導体基板の上部表面上に存在すると示されるが、TFRは、また、ウェハ表面上の追加の層の上部にも形成され得ることを理解すべきである。
【0043】
本発明に従って、TFRは3層を含み、それは図2に最もよく示されるように、第一の電極18,圧電材料20,および第二の電極14である。さらなる誘電層24は、第二および第一の電極の他の回路との接続を切り離して存在し得る。そのような接続は、パッド16および16’によって図式的に示される。パッドが通常使われるが、接続は、ウェハ上の他の回路、または相互接続する他のTFRへ通じ、1つより多いTFRを含むフィルタを形成する伝導線17(図3に示される)であり得ることが理解される。その伝導線は、第二のおよび第一の電極より低い抵抗率を有する導電性バスであり得ることもまた理解される。そのような低い抵抗率は、バス線の増加された横断面の厚さによって、または電極のために使用される材料より高い伝導率を示す材料の使用によって、実現され得る。
【0044】
フォトマスキングおよびRIEエッチングなどの周知のパターンニングおよびエッチング技術を使用して、圧電層がパターンニングされ第一の電極面からウェハ面へ広がる複数の個別の圧電構造体20を形成する。構造体20の各々は、高さ「h」幅「w」および長さ「l」を有する。本発明に従って、圧電材料の幅「w」または長さ「l」の少なくとも1つは、圧電層の高さ「h」と等しいかまたはより小さい。結果として、そうしてできた構造体は、第一の電極上に単独で存在する薄い高い圧電壁の形態である。有用な圧電材料は、AlN、CdS、ZnO、およびそれらの組合せである。
【0045】
圧電材料をエッチングした後で、第二の電極14が、圧電構造体20の上部に形成される。この第二の電極は、まずすき間22を充填し、個々の圧電壁を犠牲材料で切り離し、犠牲材料および圧電物質の表面を平坦化し、伝導層14を平坦化した表面上にパターン化した圧電層の上面と接触させて堆積し、そして犠牲誘電材料をエッチングで除去し、すき間22を空にすることによって、好適に形成される。あるいは、犠牲誘電材料は、マルチレベル相互接続技術において通常使用されるポリマなどの低誘電率を有していれば、残され得る。典型的な電極材料は、Al、Mo、Ti、Cr、Cu、Ag、Pt、Au、およびそれらの組合せである。
【0046】
そうしてできた構造体は、共通の電極18および14を介して並列で全て接続される複数の個々の基本共振器である。基本共振器の並列アセンブリは、増加された電気機械結合係数k2、および結果として同様の単一プレートバルク音響波(BAW)共振器より共振および反共振周波数極点の大きい分離を提供するロッド型共振器とほぼ同じ動作をする。並列接続された構造体の数は、特定のフィルタについての要求と適合する周波数、電力操作、およびインピーダンスの関数である。
【0047】
そのような典型的なフィルタ構造は、アルミニウム(Al)層を約0.1〜0.3×10-6メートル堆積し、そしてその層をパターンニングして接続タブに接続される概して四角の第一の電極を形成することによってシリコンウェハ表面上に形成され得る。約2.7×10-6メートルの厚さの窒化アルミニウム(AlN)の圧電層は、第一の電極上に堆積され、そしてパターンニングされ、約1.5×10-6メートルの幅および100×10-6メートルの長さを有する構造体のような個別の壁を形成する。その構造体は、約1〜3×10-6メートルのすき間によって切り離される。またアルミニウムの第二の電極が次に、第一の電極の反対側に約0.1〜0.3×10-6メートルの厚さで形成され、そしてTFRを完成する構造体のような全ての圧電壁上に広がる。
【0048】
以下の実施例のTFR構造体の全てにおいて、圧電構造体の高さは、各実施形態の記載に関してそう述べられていようがいまいが、構造体の長さまたは幅の少なくとも1つと、常に等しいかまたはより大きい。
【0049】
図3および図4は、本発明に従って交互共振器構造体30を示す。図3に示されるように、共振器は、また半導体ウェハであり得る支持体12上に、再び形成される。共振器は、また第一の電極18および第二の電極14を有する。本実施形態における圧電層は、パターン化され、図1および図2に示される壁型構造体よりむしろ、実質的に同じ幅「w」および長さ「l」を有する円柱構造体24を形成する。さらに、随意の充填材料26は、すき間を充填するために使用される。このような低誘電充填材料は、例えば低温酸化物(LTO)、多孔性SiO2、ポリメタクリル酸メチル(PMMA)などのポリマー、ポリイミド、または低誘電率を有する他の「ソフト」充填材料であり得る。本記載に関して、「ソフト」材料は、低密度および低ヤング率(低剛性)を有し、結果的に圧電材料より音響インピーダンスが低くなる材料である。同様に、低誘電率は、誘電率<5、好適には<2である。
【0050】
そのようなTFR構造体は、l=w=1.5×10-6メートルおよびh=2.7×10-6メートルが計算される場合、有限要素分析を使用して、同じ2ギガヘルツ帯域周波数において4%の帯域幅を示す。
【0051】
並列に全て接続された複数の円柱構造体は、従来技術のTFRと同じように比較可能電力操作および電気インピーダンス調整能力を提供するために使用される。
【0052】
図5は、本発明に従ってさらに別のTFR構造体を示す。基板12上に、複数の交流1/4波長の音響反射層27、28、および29を含む音響ミラー25がまず形成され、ブラッグ積層(stack)を形成する。TFRに使用するための音響反射ミラーは、周知である。例えば、Juha Ellaに発行された米国特許第5,910,756号の図3a、および円柱12ならびに13の関連記載を参照せよ。連続的音響ミラー上にそうしてできた円柱パターン化されたTFRは、通常2ギガヘルツ帯域で約2.5%の計算された帯域幅を有する。対照的に、各100×10-6メートルに等しい同じ厚さおよび長さかつ幅を有する典型的なTFRは、同じ2ギガヘルツ帯域でわずか約2%の帯域幅しか示さない。
【0053】
TFR下に音響ミラーを使用する場合、音響ミラーも、圧電材料パターンに相当するパターンにパターン化され得る。そうしてできた円柱パターン化されたTFRおよびミラー共振器は、通常2ギガヘルツ帯域で約3.2%の計算された帯域幅を有する。一方、図1に示されるタイプのパターン化された壁型TFRは、パターン化されたミラー共振器上で、ミラー層が個々のTFRの下でしか存在せず、そしてすき間下へは広がらないようにパターン化され、2ギガヘルツ帯域で約3.0%の計算された帯域幅を有する。
【0054】
TFRの残りは、次に、上部反射層29上に第一の電極18を再び形成することによって音響ミラー上に形成され、これはパターン化された圧電層を形成し、電極18上に壁型または円柱型の圧電構造体20を形成する。すき間は、ソフト充填材料26で充填されるか、空のままであるか、いずれかであり得る。全ての圧電構造体20に共通の第二の電極14は、TFRを完成する。
【0055】
音響ミラーは、図6に示されるようにキャビティ30と取り替えられ得る。そのようなキャビティは、支持膜32上に第一の電極18を形成することによってTFR下に形成され得る。Ellaに許可された前述の特許は、キャビティ上の支持膜上にTFR BAW共振器を形成するための方法を開示している(図4aおよび図5a)。
【0056】
別の構造体において、支持膜は除去され得る。この場合、圧電層は、キャビティ上に広がり、そしてパターン化されてキャビティを橋渡しする圧電壁構造体34を形成する。これらの壁構造体34は、自己支持である。基本TFRの各々の第一の電極18’は、図7に示されるように、圧電壁構造体の下側に形成され、そして圧電材料に接着され、および圧電材料によって支持される。
【0057】
キャビティ上にTFRを製造する好適な方法において、キャビティ30は、選択エッチングを使用してウェハの前部からTFR下でエッチングされ得、膜中のバイアを介して、底部エッチングバリアを形成する層上に覆われた高抵抗率シリコン層36をエッチングする。TFRはAl、AlN、Alを含み、膜はAlN層であり、そして支持体はシリコンウェハである上記に示した例において、そのようなバリアは、まずシリコンウェハ表面上にSiO2を成長させるかまたは堆積させ、そしてスパッタリングをよって高抵抗率層36を堆積することによって生成され得る。XeF2を使用するドライエッチングは、Al、AlNをそのままにしながら膜32にアクセスバイアを開けることによってTFRの下から高抵抗率層36をエッチングするために使用され得る。エッジバリア層(図示せず)は、キャビティ側面領域を制限することが望まれるなら使用され得る。
【0058】
図8および図9は、本発明に従ってさらに別のTFR構造体を示す。本実施例において、TFRは、すき間42によって分けられた複数の圧電構造体40を有するパターン化された圧電層がその上に存在する共通の第一の電極38を含む。すき間は、充填材料26で再び充填され得るか、または空であり得る。TFRは、またボンディングパッド16’に接続される第二の電極44を含む。第二の電極44は、すき間上ではなく、圧電構造体上へ広がる複数の歯(tine)46を有する。
【0059】
図10は、本発明に従ってのTFR構造体のさらに別の実施形態である。TFR48は、第一の複数の歯52および第二の複数の歯46を含む第二の電極44を包含する第一の電極50を有する。歯46および52は、角度、好適には90°の角度を形成する。圧電層は、第二のおよび第一の電極歯の交差において複数の円柱圧電構造体56を含む層として形成される。
【0060】
複数のTFRは、少なくともその1つが本発明に従って形成されるが、たとえば、とりわけ前述のEllaの特許において開示されたフィルタを製造する場合に用いられ得る。図11に示されるように、最も単純な形態のそのようなフィルタは、第二のTFR60と連続的に接続された第一のTFR58を含み得る。第二のTFR60は、本発明の実施形態の任意の1つに従って形成されることが示される。第三のTFR62は、シャントモードで接続され、基本「T」構造フィルタを形成する。TFR60だけが、本発明に従って並列で接続される複数の個別の基本TFRから形成されていると示されるが、3つのTFR全てが、そのようなフィルタが目的とされる特定の応用および必要に応じて形成され得る。
【0061】
フィルタ用途における本発明に従ってTFRの使用に加えて、そのようなTFRはまた、他の電気回路においても使用され得、これはRFタイミング回路および電圧が制御された発振器を含むがこれらに制限されない。
【0062】
従って本発明によれば、改良された帯域幅および振動の均一性は、半導体支持体上に形成されたロッド型BAW TFR構造を介して得られる。共振器は、第一および第二の電極ならびに電極間の複数の個別の基本圧電構造体を含む。圧電構造体の各々は、長さ、幅および高さを有し、高さは、電極間の距離である。圧電構造体の高さは、高さまたは幅のいずれか一方、あるいはその両方と少なくとも等しいか、それより大きい。そのような共振器は、共通の底部上に、各々が長さ、幅および高さを有する複数の個別の圧電構造体を形成することによって生成される。その場合、高さは、圧電構造体の幅または長さと少なくとも等しく形成され、そしてその上に共通の上部電極を形成する。
【0063】
本発明の上述の記載の利益を有する当業者は、共振器の大きさおよび形態、キャビティ、圧電構造体の形態および寸法などの改変を、本明細書に記載された実施形態に提供し得る、または互いに隣接しおよび電気的に相互接続される1つより多い共振器を含む、半導体基板上の多様な型のフィルタおよび他の電気回路を生成し得る。以上のおよび他の改変は、特許請求の範囲に示されるように本発明の範囲内に含まれるものとして説明され得る。
【0064】
【発明の効果】
本発明によれば、半導体支持体上に形成されたロッド型BAW TFR構造により、薄膜共振器(TFR)の帯域幅を改良し、かつTRFデバイスの性能を低下する水平方向における振動の均一性を向上することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】図1は、本発明によるTFRの第一の実施形態の模式的な平面図である。
【図2】図2は、図1に示された構造体の矢印2−2に沿った模式的な断面図である。
【図3】図3は、本発明によるTFRの第二の実施形態の模式的な平面図である。
【図4】図4は、図3に示された構造体の矢印4−4に沿った模式的な断面図である。
【図5】図5は、本発明に従って、音響反射器を含む支持体上に形成されたTFRの模式的な断面図である。
【図6】図6は、本発明に従って、共振器の下に形成されたキャビティを含む支持体上に形成されたTFRの模式的な断面図である。
【図7】図7は、パターン化された圧電膜がTFR支持体中のキャビティにまたがる本発明の別の実施形態の模式図である。
【図8】図8は、第二の電極が、すき間上ではなく圧電材料上に形成される本発明のさらに別の実施形態の模式的な平面図である。
【図9】図9は、図8に示される構造体の矢印9−9に沿った模式的な断面図である。
【図10】図10は、上部および第一の電極が、交差する指状の拡張部を有して形成される本発明のさらに別の実施形態の模式的な平面図である。
【図11】図11は、本発明に従って、TFRを組み込んだ典型的な梯子型フィルタの模式図である。
【符号の説明】
10 TFR
12 支持体
14、44 第二の電極
16、16’ パッド
18、18’、38 第一の電極
20、40 圧電構造体
24 誘電層
25 音響ミラー
26 充填材料
27、28、29 音響反射層
32 支持膜
34 圧電壁構造体
36 高抵抗率シリコン層
Claims (7)
- 空間(22、26)で分けられ並列に接続された複数の個別の基本共振器であって、長さ、幅および高さを有し、該高さは、該幅および該長さのうち1つと少なくとも等しく、
前記基本共振器を分ける前記空間は、5より小さい誘電率を有する低誘電率充填材料(26)で充填されている、複数の個別の基本共振器と、
支持体(12)と、
前記複数の個別の基本共振器に電気的に接続され、前記支持体に対する第一のオフセット距離を有する第一の電極(18,38,50)と、
前記複数の個別の基本共振器に電気的に接続され、前記支持体に対する、前記第一のオフセット距離より大きい第二のオフセット距離を有する第二の電極(14、44)と、
ここで、前記第一及び第二の電極は、前記基本共振器に並列に電気的に接続し、前記充填材料は、前記第一のオフセット距離と第二のオフセット距離との間の範囲にあるオフセット距離に位置するが、該範囲を超えて広がらないことを特徴とし、
前記第一及び第二の電極と前記並列に接続された基本共振器とを他の電気回路に接続するための電気的接続手段とを備える薄膜共振器。 - 前記高さが、前記長さおよび前記幅の両方に少なくとも等しい、請求項1に記載の薄膜共振器。
- 前記第一の電極と前記支持体の間に位置する音響ミラー(25)をさらに備える、請求項1に記載の薄膜共振器。
- 前記基本共振器が、第一の支持膜(32)上に支持され、
前記第一の支持膜は、前記第一の電極と前記支持体の間に位置し、キャビティ(30)にわたって伸張し、
前記キャビティは、前記第一の支持膜と前記支持体の間に位置する、請求項1に記載の薄膜共振器。 - 前記第一の電極上に、互いに隣接し、かつ前記空間によって互いに分けられた複数の個別の圧電構造体(40)をさらに備え、
前記第二の電極は、前記個別の圧電構造体と接触して該個別の圧電構造体上に沿って配置され、第二の複数の導電性の歯(46)を含み、
前記第一の電極(50)は、前記第二の複数の導電性の歯に対して交差する方向に広がる第一の複数の導電性の歯(52)を含む、請求項1に記載の薄膜共振器。 - 前記基本共振器は、圧電材料を含み、
該圧電材料は、AlN、CdS、ZnO、およびそれらの組合せから成る群から選択される元素を含み、および
前記第一及び第二の電極は、Al、Mo、Ti、Cr、Ag、Pt、Cu、Au、又はそれらの組合せのうちの少なくとも1つから成る、請求項1に記載の薄膜音響共振器。 - 薄膜共振器を製造する方法であって、
支持体上に第一の電極を形成する工程であって、該第一の電極は、該支持体に対する第一のオフセット距離を有する、工程と、
該第一の電極上に厚さを有する圧電層を形成する工程と、
該圧電層をエッチングして、該第一の電極上に複数の個別の圧電構造体のパターンを形成する工程であって、該構造体の各々は、長さ、幅および厚さを有し、該高さは、該圧電層の厚さと実質的に同じであり、該長さおよび該幅のうち一方は、該構造体の高さ以下である、工程と、
前記構造体を分けている空間を5よりも小さい誘電率および前記圧電層のインピーダンスよりも低い音響インピーダンスを有する低誘電率充填材料で充填する工程と、
該エッチングされおよび充填された圧電層上に第二の電極を形成する工程であって、該第二の電極は、前記第一の電極から間隔をあけられ、前記支持体に対する第二のオフセット距離を有する、工程とを含み、
前記第一及び第二の電極は、前記個別の圧電構造体に並列に電気的に接続され、
前記充填材料は、前記第一のオフセット距離と前記第二のオフセット距離との間の範囲にあるオフセット距離に位置するが、該範囲を超えて広がらない、方法。
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