JP7381167B2 - 差動音波センサ - Google Patents

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Description

本発明は、音波型のセンサ、特に、共振空胴を備えた差動音波センサに関する。
センサは、その重要性が高まりつつあり、日常生活の中でますます遍在するようになっている。微小電気機械システム（ＭＥＭＳ）は、小型化及び低コスト化と共にセンサの性能向上の要求に応える魅力的な選択肢である。表面弾性波（ＳＡＷ）センサ、さらに細かくはバルク弾性波（ＢＡＷ）センサ、又はラム波若しくはラブ波音響センサは、温度、圧力、歪み、及びトルクなどを含む広範囲の測定可能な周囲パラメータ故に、特に有利な選択肢を提供する。
音波センサは、圧電効果を利用して、電気信号を力学的波／音波に変換する。ＳＡＷベースのセンサは、例えば、シリコンとして、必要に応じて接合層によって、例えば酸化ケイ素層（一般に、非圧電基板と単一の単結晶圧電材料との任意の組み合わせを熱弾性特性又は音響品質のようなその特定の特性を考慮して使用可能である）として支持基板に接合された、特に、シリコン、又はさらには圧電材料、特に単結晶材料、例えば、タンタル酸リチウム又はニオブ酸リチウムの層を備えた圧電オンインシュレータ（ＰＯＩ）複合材料上に堆積された、水晶（ＳｉＯ２）、ニオブ酸リチウム（ＬｉＮｂＯ３）、タンタル酸リチウム（ＬｉＴａＯ３）、ランガサイト（ＬＧＳ）のような単結晶圧電材料、又は窒化アルミニウム（ＡｌＮ）若しくは酸化亜鉛（ＺｎＯ）のような多結晶圧電材料に構築される。
変換器、表面弾性波センサの場合、インターデジタル変換器（ＩＤＴ）は、電気信号の電気エネルギーを音波エネルギーに変換する。音波は、いわゆる遅延線を介してデバイス基板の表面（又はバルク）から、別の変換器、特にＩＤＴを進み、音波を検出可能な電気信号に再び変換する。デバイスによっては、干渉縞を防止し、挿入損失を低減するために、機械的な吸収体及び／又は反射体が設けられる。デバイスによっては、他の（出力）ＩＤＴは、発生した音波を（入力）ＩＤＴに反射させる反射体で置き換えられ、（入力）ＩＤＴは、センサデバイスの遠隔での質問のためにアンテナに接続可能である。測定は完全に受動的に行うことができ、すなわち、センサは電源によって電力供給される必要がないことが有利である。
特定の部類の音波センサは、周囲条件に応じて変化する共振周波数を呈する共振器を備える。図１は、共振型音波センサの一例を示す。表面弾性波共振器は、ブラッグミラーＭ間に配置されたインターデジタル櫛形電極Ｃ及びＣ’を有する電気音響式インターデジタル変換器ＩＤＴを備える。櫛形電極は、それぞれ対立する電位＋Ｖ及び－Ｖで設定されている。電極の形状は、ピッチｐ、すなわち、励起された表面弾性波の伝搬方向における交互に配置された電極Ｃ及びＣ’の空間繰り返し周波数、励起された表面弾性波の伝搬方向に対して垂直な方向における電極Ｃ及びＣ’間のギャップの長さ、ギャップ間の電極Ｃ及びＣ’の長さによって与えられる音響開口部領域の長さ、並びに電極Ｃ及びＣ’の幅ａによって定義され、いわゆる金属被覆比を決定する。ＩＤＴは、例えば、励起された表面弾性波の波長λがピッチｐの２倍に等しいブラッグ条件で動作できる。
共振周波数では、反射体間の同期条件が満たされ、以て反射体の下で生じる異なる反射のコヒーレント加算を得ることができる。すると、共振空胴内で音響エネルギーの最大値が観測され、電気的な観点からは、変換器が許容する電流の最大振幅が観測される。原理的には、差動音波センサは、異なる共振周波数を示す２つ以上の共振器、又はマルチモード（複数の共振周波数）で動作する共振器を備えていてもよく、ここで、測定周波数の差は、温度又は歪みなど、測定される周囲パラメータ（測定量）の変動を反映している。
しかし、近年の工学的プロセスにもかかわらず、質問機が適切な高周波信号を送信し、高周波信号は受信アンテナによって音波センサで受信され、変換器によって表面弾性波（バルク音波センサタイプのデバイスの場合はバルク波）に変換され、これは高周波信号に変換され、送信アンテナによって再送信され、質問機が受信して分析するという質問プロセス全体は、依然として要求が厳しい技術問題を提起している。特に、一般的に使用されているＩＳＭ（産業科学医療用）バンド、例えば、中心周波数が４３４ＭＨｚ又は２．４５ＧＨｚであるバンドにおいて存在する高周波ノイズは、センサデバイスが提供する応答スペクトルの生成及び分析の品質に影響を与える読み取り／解釈エラーを引き起こす。
信頼性の高い測定結果を得るために、測定量に対して使用される共振器（複数可）の適切な共振分差感度に基づく真の差動測定が正確に観察されなければならない。このため、製造プロセスの公差及びウェハ毎の物理的特性の再現性が厳しく要求される。さらに、センサデバイスと質問機との間の相対的な動きは、センサデバイスと質問機が誘導的又は容量的に若しくは放射的に形成するＲＦリンクによって、測定結果に大きく影響を与え得る。測定環境における温度変化などの他の環境的な影響も測定結果の信頼性に影響を与える。
したがって、本発明の目的は、当該技術分野の音波センサデバイスと比較して、信号対雑音比を向上させ、より信頼性の高い測定結果を得ることができる音波センサを提供することである。
本発明は、
インターデジタル変換器（櫛形電極を備える）と、
インターデジタル変換器の一方の側に配置された第１の反射構造と、
インターデジタル変換器の他方の側に配置された第２の反射構造と、
第１の上面を備え、インターデジタル変換器と第１の反射構造との間に形成された第１の共振空胴と、
第２の上面を備え、インターデジタル変換器と第２の反射構造との間に形成された第２の共振空胴と
を具備し、
第２の上面は、第１の上面と比較して、物理的及び／又は化学的改質を含む、音波センサデバイスを提供することによって、上記目的に対応する。
さらに、音波センサデバイスは、圧電層及び非圧電バルク基板を含む基板を備えていても、又は（一様な）圧電基板を備えていてもよい。
物理的及び／又は化学的改質は、第２の上面の全体又はその一部に適用することができる。第２の共振空胴の第２の上面の改質により、第２の共振空胴におけるインターデジタル変換器によって発生する音波の伝搬特性は、第１の共振空胴における伝搬特性と異なる。以て、非常に信頼性が高く、感度の高い差動センサデバイスが提供され得る。
改質しない場合、第１の上面及び第２の上面は自由（露出）表面、特に圧電層（下記説明を参照）の自由表面である。物理的及び／又は化学的改質は、第２の上面のみに材料層を形成するか、又は第２の上面に材料層を形成し、第１の上面に別の材料層（第２の上面に形成される材料層とは異なる材料から作られる）を形成することによって実現することができる。
一実施形態によれば、物理的及び／又は化学的改質は、第２の上面に形成された金属被覆層を備え、金属被覆層は、例えば、ＡｌＣｕ及びＴｉのうちの少なくとも一方を含む、又はこれからなる。別の実施形態によれば、物理的及び／又は化学的改質は、第２の上面に形成されたパッシベーション層を備える。パッシベーション層は、何らかの誘電体材料から作られ、例えば、窒化物及び／又は酸化物材料を含む、又はこれからなり、特に、Ｓｉ３Ｎ４、Ａｌ２Ｏ３、ＡｌＮ、ＳｉＯ２、及びＴａ２Ｏ５のうちの少なくとも１つを含む、又はこれからなることができる。
代替的に又は加えて、物理的及び／又は化学的改質は、第１の共振空胴に対する第２の上面の凹部（すなわち、第２の上面が第１の上面よりも低く配置されている）を備えていてもよい。
さらなる実施形態によれば、第１の共振空胴は、第２の共振空胴のものとは異なる別の物理的及び／又は化学的改質を含む。第１の上面は、第１の上面に金属被覆層又はパッシベーション層を形成することによって改質されてもよい。特に、第１の上面は、第１の上面へのパッシベーション層の形成及び／又は第１の上面の凹部の形成によって改質されてもよい。特に、第１の上面は、第１の上面への金属被覆層の形成及び／又は第１の上面の凹部の形成によって改質されてもよい。第１の共振空胴及び第２の共振空胴の異なる共振特性をそれぞれ保証するために、第１の上面及び第２の上面の改質が互いに異なっている限り、第１の上面及び第２の上面の上記改質又は他の改質のすべての組み合わせが想定される。
上記実施例すべてにおいて、第１の反射構造は、ブラッグミラー（互いに平行に配置された細長い電極を備える）を備えるか、又はこれからなっていてもよく、第２の反射構造は、別のブラッグミラー（互いに平行に配置された他の細長い電極を備える）を備えるか、又はこれからなっていてもよい。したがって、表面弾性波センサデバイスは容易に実現することができる。
代替的実施形態によれば、上記実施例すべてにおいて、第１の反射構造は、端面反射構造を備える、又はこれからなる。したがって、純粋せん断波を採用したセンサは容易に実現することができる。特に、純粋せん断波を採用する本実施形態は、液体中の周囲パラメータを検知するために使用することができる。
さらに、カスケード型共振空胴が、共振回数を低減させて一意の測定結果を得るために、上記実施形態のうちの１つによる音波センサデバイスに形成することができる。したがって、上記実施例のうちの１つによる音波センサデバイスは、第１の共振空胴が第１の反射構造の複数の第１の反射サブ構造によって互いから分離された複数の第１の共振サブ空胴を備え、第２の共振空胴が第２の反射構造の複数の第２の反射サブ構造によって互いから分離された複数の第２の共振サブ空胴を備えるように構成されてもよい。反射サブ構造はそれぞれ、互いに平行に配置された細長い電極からなっていてもよい。
上記実施例のうちの１つによる音波センサデバイスは、ＰＯＩデバイスであってもよく、したがって、バルク基板、特に、Ｓｉバルク基板と、バルク基板に形成された誘電体層、特に、ＳｉＯ２層と、圧電層、特に、ＬｉＮｂＯ３層又はＬｉＴａＯ３層とを備えていてもよい。この場合、圧電層の上面にインターデジタル変換器並びに第１の反射構造及び第２の反射構造が形成され、第１の共振空胴及び第２の共振空胴が圧電層を備える。圧電層の上面は、第１の共振空胴と比較して第２の共振空胴では物理的及び／又は化学的に改質される。
上記実施形態すべてにおいて、第１の共振空胴及び第２の共振空胴の共振のスペクトル応答をより明確に分離するために、第１の共振空胴及び第２の共振空胴の伸張長（音波の伝搬方向）は互いに異なっていてもよい。
特定の実施形態によれば、上記実施例すべてにおいて、インターデジタル変換器は２つの部分に分割されてもよく、デバイスは、２つの部分の間に配置された追加の反射構造をさらに備えていてもよい。このような構成は、変換器の反射係数が、空洞の共振の十分に明確な分離を可能にするほど大きくない動作状況において有利である。２つの部分の長さ及び／又は開口部は互いに異なっていてもよい。
一般に、上記実施例のうちの１つによる音波センサデバイスは、パッシブ表面弾性波センデバイスであってもよく、及び／又は、周囲パラメータは、温度、化学種、歪み、圧力、又は回転軸線のトルクのうちの１つである。
さらに、質問デバイスと、質問デバイスと通信可能に接続された上記実施形態のうちの１つによる音波センサデバイスとを備えた、温度、歪みレベル、圧力又は回転軸線のトルクレベル、化学種などの周囲パラメータを監視／測定するシステムが提供される。
音波センサに質問する質問デバイスは、高周波質問信号を音波センサデバイスに送信するように構成された送信アンテナと、送信／受信アンテナも備えていてもよい音波センサデバイスから高周波応答信号を受信するように構成された受信アンテナと、検知されるべき周囲パラメータを決定するために高周波応答信号を処理／分析する処理手段とを備えていてもよい。
本発明の追加の特徴及び利点は、図面を参照して説明される。説明においては、本発明の好ましい実施形態を説明することを意図した添付の図面を参照する。そのような実施形態は、本発明の完全な範囲を表すものではないことを理解されたい。
当技術分野による表面弾性波センサの一実施例を表す。 本発明による音波センサデバイスの一実施形態の改質共振空胴の形態である本質的な特徴を示す原理図を表す。 一実施形態による音波センサデバイスの２つの共振空胴のうちの一方に金属被覆層を形成した効果の図を表す。 一実施形態による音波センサデバイスの２つの共振空胴のうちの一方に金属被覆層を形成した効果の図を表す。 一実施形態による音波センサデバイスの２つの共振空胴のうちの一方の金属被覆によって得られる速度の温度係数の差の図を表す。 一実施形態による音波センサデバイスの２つの共振空胴のうちの一方の金属被覆によって得られる速度の温度係数の差の図を表す。 一実施形態による音波センサデバイスの２つの共振空胴のうちの一方の圧電層を金属被覆又は溝切りすることによって得られる速度の温度係数の差の図を表す。 一実施形態による音波センサデバイスの２つの共振空胴のうちの一方の圧電層を金属被覆又は溝切りすることによって得られる速度の温度係数の差の図を表す。 本発明の音波センサデバイスの実施形態の図を表す。 本発明の音波センサデバイスのさらなる実施形態の図を表す。 側面反射構造を備えた本発明の音波センサデバイスの一実施形態の図を表す。 カスケード型共振空胴を備えた本発明の音波センサデバイスの一実施形態の図を表す。 本発明の一実施形態による、変換器がブラッグ条件で動作しない音波センサデバイスのカスケード型共振空胴構成の図を表す。 変換器がブラッグ条件で動作しない音波センサデバイスの別のカスケード型共振空胴構成の図を表す。 本発明の一実施形態による２つの変換器と２つの変換器間に配置された中央ミラーとを備えた表面弾性波センサデバイスを示す原理図を表す。 本発明の一実施形態による複合型音波圧力及び温度センサデバイスを示す原理図を表す。 本発明の別の実施形態による複合型音波圧力及び温度センサデバイスを示す原理図を表す。
本発明は、高信号対雑音比、高感度、及び高い信頼性を特徴とする音波センサ、特にパッシブＳＡＷセンサを提供する。温度測定に関しては、例えば、得られる共振周波数感度によって、１ケルビン当たり１ｐｐｍ超の測定感度を可能にする。音波センサは、質問された音波センサから応答スペクトルを決定するように構成された任意の質問機によって質問され得る。質問された音波センサは、例えば、共振器素子、例えば、差動ＳＡＷセンサであることができる。本発明は、音波センサ又は誘電共振器、ＲＬＣ回路などを採用した任意のデバイスで実施できることは言うまでもない。
本発明の音波センサデバイスのうちの１つに質問する質問デバイスは、センサデバイスに高周波質問信号を送信する送信アンテナと、センサデバイスからの高周波応答信号を受信する受信アンテナとを備えていてもよい。送信アンテナによって送信される高周波質問信号は、高周波合成器又は発振器と、任意選択で送信アンテナによって送信される信号の適切な周波数移行（transposition）及び／又は増幅を行う何らかの信号整形モジュールとを備えていてもよい信号発生器によって生成されてもよい。信号発生器によって発生した高周波質問信号は、音波センサデバイスの共振周波数に従って選択された周波数を有するパルス状又はバースト状の信号であってもよい。
さらに、質問デバイスは、受信アンテナに接続された処理手段を備えていてもよい。処理手段は、フィルタリング手段及び／又は増幅手段を備え、受信アンテナによって受信された高周波応答信号を分析するように構成されてもよい。例えば、センサデバイスは、４３４ＭＨｚ又は８６６ＭＨｚ又は９１５ＭＨｚ又は２．４５ＧＨｚ（上記ＩＳＭバンド）又はこれらのバンド内の共振周波数で動作する。
質問デバイスは長い高周波パルスを送信してもよく、送信が停止された後、センサデバイスの共振空胴は、Ｑｆ／πＦに等しい時定数τのその共振固有周波数で放電する。ここで、Ｆは中心周波数、Ｑｆは共振の品質係数、Ｑｆは共振中心周波数と質問プロセスで使用するバンドパスの半値幅との比率に相当する。質問デバイスの処理手段によって実行されるスペクトル分析により、共振器周波数（複数可）を計算し、以て周囲パラメータを検知することができる。受信した高周波応答信号は、処理手段によって、実部及び虚部を抽出するために、当技術分野で公知のいわゆるＩ－Ｑプロトコル（信号振幅Ｙ及び位相φを用いた同相成分Ｉ＝Ｙｃｏｓφ及び直交成分Ｑ＝Ｙｓｉｎφ）に従って高周波質問信号と混合してもよく、そこから弾性率及び位相を導くことができる。
図２は、本発明の表面弾性波（ＳＡＷ）センサデバイス１０の例示的な実施形態を示す。図２に示すＳＡＷセンサデバイス１０は、電磁波Ｅ１を受信し、電磁波Ｅ１を表面弾性波Ｓ１に変換するアンテナ（図２には図示せず）に接続されたインターデジタル（櫛形）変換器Ｔを備える。櫛形変換器Ｔは、例えば図１を参照して記載されたインターデジタル電極を含む。櫛形変換器ＴとブラッグミラーＭ１及びＭ２との間には、それぞれ伸張部（ギャップ）ｇ１及びｇ２を有する２つのＳＡＷ共振空胴Ｒ１及びＲ２が設けられている。ここで、また以下で、１つの変換器及び２つの共振空胴を備えたセンサデバイスについて説明するが、２つ以上の変換器及び３つ以上の共振空胴が設けられてもよいことに留意されたい。
センサデバイス１０は、例えば、シリコンとして、必要に応じて接合層によって、例えば酸化ケイ素層として支持基板に接合された、特に、シリコン、又はさらには圧電材料、特に単結晶材料、例えば、タンタル酸リチウム又はニオブ酸リチウムの層を備えた圧電オンインシュレータ（ＰＯＩ）複合材料上に堆積された、水晶（ＳｉＯ２）、ニオブ酸リチウム（ＬｉＮｂＯ３）、タンタル酸リチウム（ＬｉＴａＯ３）、ランガサイト（ＬＧＳ）のような単結晶圧電材料、又は窒化アルミニウム（ＡｌＮ）若しくは酸化亜鉛（ＺｎＯ）のような多結晶圧電材料に構築されたＳＡＷベースのセンサを備えることができる。変換器Ｔは、アンテナが受信した質問高周波信号Ｅ１を、表面弾性波Ｓ１に変換し、これは、共振空胴Ｒ１及びＲ２のブラッグミラーＭ１及びＭ２に反射して戻り、高周波信号に再び変換され、これは、高周波応答信号としてアンテナ（又は別のアンテナ）によって送信される。表面弾性波センサ１０は（他の図面を参照して後述されるデバイスと同様に）、櫛形変換器Ｔの櫛形電極のピッチの倍数である励起された表面弾性波の波長を持つブラッグ条件で動作し得る。ブラッグ条件で動作が実行されると、櫛形変換器Ｔそれ自体がミラー（少なくとも８０％の反射率を有する）として実質的に機能し、以て、共振空胴Ｒ１とＲ２とを互いから確実に分離する。
本発明によれば、設けられる共振空胴Ｒ１及びＲ２は、その一方（図２に示す例ではＲ２）が他方と比較して何らかの物理的及び／又は化学的改質ρを示す点で互いに異なっている。物理的及び／又は化学的改質ρによって、異なる伝搬条件、ひいては異なる共振特性が異なる共振空胴Ｒ１及びＲ２に与えられる。異なる共振空胴Ｒ１及びＲ２に応じた複数の共振、ひいては複数の共振空胴Ｒ１及びＲ２のそれぞれを特徴付ける共振を比較する際の差動効果がそれによって生ずる。
差動パラメトリック感度を示す伝搬波モードを実現するために物理的及び／又は化学的改質ρを提供する多様な手段がある。これらの手段としては、例えば、金属被覆層及び／又はパッシベーション層の形成による物理的及び／又は化学的改質ρの実現が挙げられる。
共振空胴Ｒ１及びＲ２のうちの一方に物理的及び／又は化学的改質ρを提供する効果を図３ａ及び図３ｂに示す。物理的及び／又は化学的改質ρは、共振空胴Ｒ２の領域に厚さ１００ｎｍの金属被覆層を形成することによって実現され、共振空胴Ｒ１には金属被覆層が形成されていない。詳細には、ＡｌＣｕ金属被覆層が共振空胴Ｒ２の領域に形成され、ＡｌＣｕは櫛形変換器Ｔ、並びにブラッグミラーＭ１及びＭ２の電極の形成にも使用され、上から厚さ６００ｎｍのＬｉＴａＯ３（ＸＹ）／４２°の層、厚さ５００ｎｍのＳｉＯ２層及び（１００）Ｓｉ、１２５の指対を有する櫛形変換器、６０個の電極を備えたミラー、並びに音響開口部７０μｍ（励起された表面弾性波の４２波長λに相当する）が使用される。得られた反射係数Ｓ１１は図３ａに示され、得られたインピーダンスは図３ｂに示されている。金属被覆層の厚さ又は空胴の一方の長さを変えることによって、金属被覆された共振空胴Ｒ２がどのモードであるか、金属被覆されていない共振空胴Ｒ１がどのモードであるかを明確に特定することを可能にする。
特に、図３ａ及び図３ｂは、例えばＲ２空胴の長さを１００μｍ～８０μｍに変更したときに何が起こるかを示す。Ｒ２空胴で生じる共振に関するピークのみがこの変更によって影響を受けていることが見てとれる。実際、両方の空胴が同じ長さを示す場合、空胴Ｒ１及び空胴Ｒ２の共振が重なるため、同一周波数における（例えば、２．３５ＧＨｚ、２．３７ＧＨｚ、及び２．３９ＧＨｚで最も顕著である）共振器の反射係数Ｓ１１又はインピーダンスＺ１１の応答に寄与するため、実線の特徴だけが予測される。一方の空胴の長さの変更は、波の伝搬特性を局所的に変更することになるため、センサの動作原理を実際に模している。この空胴の長さが短くなると、上記モードの共振が２つの寄与に分かれ（破線）、Ｒ１空胴の共振に対応する初期の共振が維持され、空胴Ｒ２に関連する第２の共振セットが発生することが判明している。２つの共振セットの準独立性は本発明の実際の動作を表す。
図４ａ及び図４ｂに示されているように、共振空胴の金属被覆面及び自由表面の速度の関連する温度係数は互いに異なっている。約２．４５ＧＨＺｚの動作周波数に関しては、１ケルビン当たり約１０ｐｐｍの検出可能な差が得られる（図４ａ参照）。図４ｂには、金属化層の厚さに対する速度の温度係数差の依存性が示されている。
金属被覆と、櫛形変換器Ｔ並びにブラッグミラーＭ１及びＭ２の電極の形成とに同じ材料を使用する場合、これらの要素はすべて同一の堆積プロセスで堆積され得る。他の実施形態では、電極に使用した材料とは異なる材料がとりわけ空胴の金属被覆に使用される。他の実施形態では、ある材料からなる１つの金属被覆層又はパッシベーション層が第１の共振空胴Ｒ１に形成され、別の材料からなる他の金属被覆層又はパッシベーション層が第２の共振空胴Ｒ２に形成される。例えば、正の温度シフト材料、例えばＳｉＯ２又はＴａ２Ｏ５が共振空胴の一方に形成され、負の温度シフト材料、例えばＳｉ３Ｎ４又はＡｌＮが共振空胴の他方に形成される。
代替的実施形態によれば、物理的及び／又は化学的改質ρの実現は、２つの共振空胴のうちの一方の圧電層を溝切りすることによって達成できる。図５ａ及び図５ｂは、共振空胴の一方を２５０ｎｍの厚さまでＳｉＯ２上層によってパッシベーションした場合（左側）と、共振空胴の一方の圧電層を６００ｎｍ～３５０ｎｍまで溝切りした場合（右側）の、それぞれ速度の温度係数に対する効果を比較して示す。ここでも、上から厚さ６００ｎｍのＬｉＴａＯ３（ＸＹ）／４２°層、厚さ５００ｎｍのＳｉＯ２層及び（１００）Ｓｉ、１２５の指対を有する櫛形変換器、６０個の電極を有するミラー、並びに音響開口部７０μｍが使用される（又は、そこから出発する）。いずれも約２４５０ＭＨｚの動作周波数にて、ＳｉＯ２層によるパッシベーションの場合、１ケルビン当たり約１０ｐｐｍの速度の温度係数の検出可能な差を得ることができるのに対し、圧電層を溝切りした場合、１ケルビン当たり約１４ｐｐｍの速度の温度係数の検出可能な差を得ることができる。
さらに、異なる実施形態によれば、第１の共振空胴Ｒ１及び第２の共振空胴Ｒ２に対して異なる物理的及び／又は化学的改質ρが行われてもよい。さらに、櫛形変換器の各側の共振のスペクトル応答を互いからより明確に分離するために、共振空胴Ｒ１及びＲ２の伸張長は互いに異なっていてもよい。図６は、様々な例示的な実施形態を断面図で示す。図６に示された実施形態すべてにおいて、例えば、センサデバイスのために（１００）シリコンバルク基板が設けられ、ＳｉＯ２層が（１００）シリコンバルク基板に形成され、ＬｉＴａＯ３層がＳｉＯ２層に形成される。他の好適な材料を用いてもよいことは言うまでもない。
図６の上段では、左側の共振空胴が金属被覆されているのに対し、右側の共振空胴は金属被覆されていないが、左側のものよりも大きな伸張を有する実施形態が示されている。上から２段目では、左側の共振空胴がパッシベーションされているのに対し、右側の共振空胴はパッシベーションされていないが、左側のものよりも大きな伸張を有する実施形態が示されている。パッシベーションは、Ｓｉ３Ｎ４、Ａｌ２Ｏ３、又はＡｌＮから作られる、又はこれを含むパッシベーション層を形成することによって実現され得る。上から３段目では、左側の共振空胴が溝切り（エッチング）されているのに対し、右側の共振空胴は溝切り又は別様に処理されていないが、左側のものよりも大きな伸張を有する実施形態が示されている。下段では、左側の共振空胴がパッシベーションされているのに対し、右側の共振空胴はパッシベーションされていないが、左側のものよりも大きな伸張を有する実施形態が示されている。図６の上から２段目に示された実施形態とは異なり、パッシベーション層は、左側の共振空胴だけでなく、櫛形変換器及びブラッグミラーにも形成される。例えば、パッシベーション層は、最初に構造全体に形成され、その後、右側の共振空胴の領域から除去されてもよい。図６に示す実施形態すべてにおいて、左側及び右側の共振空胴は、与えられる異なる共振特性により、測定量に対して異なる感度を示すため、差動測定が可能となる。
他の実施形態によれば、材料層は両方の共振空胴に形成することができる。さらに、１つ又は複数の共鳴空胴に形成された材料層は、音波の伝搬方向に沿って不均一な厚さを有していてもよい。さらに、多層膜が１つ又は複数の共振空胴に形成されていてもよい。この文脈では、一般に、共振空胴に材料層を設けると、特に、Ｐｔ、Ａｕ、又はＷなどの大きな原子番号の材料の層が使用される場合に、質量負荷効果により音波の位相速度が低下することがあると留意すべきである。この効果は、ＡｌＮ、Ｓｉ３Ｎ４、Ａｌ２Ｏ３などの比較的高い音響速度を示す層を追加することによって補償することができる。
図７は、左側の共振空胴が金属被覆され、右側の共振空胴がパッシベーションされた実施形態（図７の上段）と、左側の共振空胴が多層、例えば誘電体層に形成された金属層で覆われ、右側の共振空胴が溝切りされた実施形態（図７の下段）を示す。
パッシベーション、溝切り構造、若しくは金属被覆、又はそのような表面改質の任意の組み合わせは、何らかの格子、特にＩＤＴによって放射される波のブラッグ条件から外れて動作する周期的格子（すなわち非反射型格子）を備える、又はこれからなっていてもよいことにも留意すべきである。さらに、表面改質は、当該空胴に部分的に適用されてもよい。
上記実施形態すべてでは、共振空胴を形成するためにブラッグミラーが設けられている。しかし、代替的実施形態によれば、ブラッグミラーは、純粋せん断モードの誘導のための側面／端面反射構造によって置き換えることができる。以て、一切のエネルギー損失又はモード変換なしに、ブラッグ反射が平面反射に置き換えられるという点で、非常にコンパクトな構成を達成することができる。純粋せん断モードの誘導のための側面／端面反射構造を有する構成は、液体中の周囲パラメータを検知するのに特に有用である。せん断波は、液中プローブに非常に好適である。特に、高ｋ材料（例えば、誘電率ｋが例えばニオブ酸リチウム又はタンタル酸リチウムのように３０超である）であると共に高結合モード（５％超）は、液中用途には魅力的である。
ブラッグミラーではなく、側面反射構造を活用する例示的実施形態を図８に示す。ＩＤＴは、（１００）シリコンバルク基板に形成されたＳｉＯ２層と、ＳｉＯ２層に形成されたＬｉＴａＯ３層とを備えたスタックに形成される。ＩＤＴの左右には、伸張の異なる共振空胴が設けられる。伸張は、励起される音波の波長λの整数倍であってもよい。左側の共振空胴は金属被覆され、右側の共振空胴はパッシベーションされている。センサデバイスは、共振を発生させるための側面／端面反射構造、すなわち、Ｓｉバルク基板内に延びる端面に深さｔの凹部を備える。凹部の深さｔ（又は端面の厚さ）は、励起される音波の１波長λよりも大きく、特に、５λよりも大きくなければならない。
ブラッグミラーを備えた上記実施形態すべてでは、単純な共振空胴が採用される。しかし、これらの実施形態はすべて、複数のミラー電極構造を備えるカスケード型共振空胴を採用してもよい。カスケード型共振空胴を備える例示的実施形態を図９に示す。本実施形態では、ＩＤＴの両側に、共振サブ空胴をもたらすギャップｇ１及びｇ２で分離された３つのミラー電極構造が設けられる。空胴ｇ１及びｇ２の幅が異なると、５０Ωの整合共振の数が２つのみに制限され得、これは上記実施形態で生じる３つ以上の共振とは異なるものである。２つの共振間の距離及び共振の結合係数は、ミラー電極構造及び共振サブ空胴の数によって制御することができる。
カスケード型共振器空胴を使用する場合、ブラッグ条件では動作しない変換器を使用することが可能である。例えば、変換器は、１波長当たり３つ若しくは４つの指、又は２波長当たり５つの指と、概して、ＩＤＴ電極に波を反射させずに所定の同期性で波を励起できるすべての好適な構造を呈してもよい。
この点で考えられる構成例２つを図１０及び図１１に示す。ある構成（図１０参照）によれば、小さいミラーが変換器の近くに配置され、小さいミラーからそれぞれ距離ｇ１及びｇ２だけ分離された大きいミラーは、共振空胴内での共振を保証するために追加で設けられる。図１１は、左側で変換器の動作のためにブラッグ条件を満たさない構成を示している。共振空胴の１つ又は複数は、上述したように物理的及び／又は化学的に改質してもよい。図１０及び図１１に示す実施例では、いくつかの補助共振がＩＤＴ領域それ自体に確立され、すなわち、ＩＤＴは、測定を完了するために潜在的に使用できる補助空胴として動作することは注目に値する。
さらなる実施形態によれば、音波センサは、化学物質の検出に使用することができる。この場合、共振空胴の一方には、検出されるべきいくつかの化学種に関して特定の化学活性を示す材料層が形成されるが、共振空胴の他方には、そのような材料層がないか、又はそのような特定の化学活性を有していない材料層によって覆われている。化学種に対する感度を除いて、両方の共振空胴は、例えば、温度又は水負荷特性などの周囲パラメータに対して同じ感度を示すべきである。化学活性は、化学種の材料のいくらかの特定の堆積、ひいては質量又は弾性負荷効果が生じることがあり、これは、共振空胴の共振周波数を変化させる。例は、パラジウムから作られる、又はパラジウムを含む層による水素吸収である。
さらに、本明細書では、変換器Ｔの反射係数は、空胴の共振を十分に明確に分離することができるほど大きくないという動作状況も想定されることに留意されたい。その場合、（例えば、上記実施形態すべてにおいて）ＩＤＴを２つの部分に分割し、空胴共振の分離を改善するために、２つの部分の中間に追加の反射器が設けられる。これは、対応するモードが一般に１％未満の結合係数と、５％未満、典型的には３％未満、さらには１％以下の固有の電極上の反射係数とを示すため、水晶、ランガサイト、タンタル酸リチウム単結晶基板、並びにＧａＮ、ＡｌＮ及びＺｎＯ層を含む複合基板におけるレイリー波又はより一般的に楕円偏波のために特に有用であろう。反射係数は、一般に機械的な部分（弾性及び質量負荷効果）と電気的な部分（電気負荷効果）から構成されているため、ある程度結合係数に関連している。
電気機械結合が５％を超える単一回転ＬｉＴａＯ３カット層においてＸ軸に沿って伝搬するせん断ガイド付き波を用いたＰＯＩ構成では、反射係数が５％よりも大きく、１０％又はそれ以上（実測値１５％、大きな原子番号の金属と適切な電極形状とを考慮すると計算値２０％以上）にも達し得ることが計算によって実証できる。水晶の場合、変換器の内部に中央のミラーを追加することにより、２つの空胴モードを分離できることを示すことができる。この考察は、ＡｌＣｕ系電極に特に当てはまる。モリブデン又は金又は白金又はタングステンなどの大きな原子番号の電極を使用すると、大きな反射係数を得ることができる（ＡｌＮ又はＧａＮ系の層状基板ではなく、特に単結晶の場合）。このような構成では、所定の方向への波の放射を促進するために、またここでも空胴の共振間の分離を促進するために、単相一方向性変換器（ＳＰＵＤＴ）を使用することも興味深い。
例えば、ニオブ酸リチウム上、特にＬｉＮｂＯ３（ＹＸｌ）／１２８°カット上のレイリー波では、結合係数は５％よりも大きいが、短絡モード（弾性波の励起及び検出に使用されるモード）では反射係数の電気的部分及び機械的部分が反対符号を示すため、通常の金属被覆（１～５％の相対金属被覆ｈ／λ）、特に２．４５ＧＨｚ近くで動作するデバイスでは中程度の反射係数が得られる。さらに、そのような材料及びモードの組み合わせを使用することにより、５０Ωの条件を満たす比較的短い変換器が得られる。
例えば、４０λの音響開口部を有する１５の電極対を備えた変換器は、その同期周波数で上記状態を示す。電極当たりの反射係数が限られている場合（すなわち、５％未満、又はさらには３％未満）、そのような長さは、５０％よりも大きい、好ましくは８０％よりも大きな全反射係数をもたらすには十分でないことがある。結果として、ここでも変換器を２つの部分に分割し、空胴分離を増大させるために、上記２つの部分間に反射格子を挿入してもよい。特に、開回路モードで動作するミラー格子を使用することは興味深く、これは各電極が電気的に絶縁されており、したがって全体的な中性電荷の条件を満たしていることを意味する。この条件によれば、反射係数の機械的部分及び電気的部分の符号が似ており、結果的な反射効果は短絡条件の場合の２倍又は３倍大きい。他の単結晶の場合のように、ＳＰＵＤＴ効果の利用はデバイスの動作の改善に有用であり得る。ＳＰＵＤＴ効果は、変換器と開回路ミラー格子反射体との間にギャップを導入することによって得られるであろう。これらの考察は、特にＡｌＣｕ電極に当てはまる。
変換器を２つの部分又は２つの変換器に分割し、２つの部分又は２つの変換器の間に反射構造が配置された表面弾性波センサデバイスの構成を、図１２に示す。
図１２に示す表面弾性波センサデバイスは、第１の変換器Ｔ１及び第２の変換器Ｔ２、又は変換器の第１の部分Ｔ１及び第２の部分Ｔ２を備える。変換器Ｔ１及びＴ２は、電磁波を受信し、電磁波を表面弾性波に変換するためのアンテナに接続されたインターデジタル（櫛形）変換器であってもよい。実際には、第１の変換器Ｔ１及び第２の変換器Ｔ２は並行して動作し（以て、単一の変換器として機能する）、電磁波Ｅ１を受信し、受信した電磁波Ｅ１を表面弾性波Ｓ１に変換し、ミラーによる反射後に変換器Ｔ及びＴ２によって再び検知される。
図示されている例では、第１の変換器Ｔ１及び第２の変換器Ｔ２は、間に配置された１つのブラッグミラー構造Ｍ１を共有している。表面弾性波センサデバイスは、長さｇ１の共振空胴によって第１の変換器Ｔ１から分離された第２のブラッグミラー構造Ｍ２を備える。さらに、表面弾性波センサデバイスは、長さｇ２＞ｇ１の共振空胴によって第２の変換器Ｔ２から分離された第３のブラッグミラー構造Ｍ３を備える（原則的に、２つの共振空胴は同じ長さを有していてもよく、又はｇ１＜ｇ２が成り立っていてもよいことに留意すべきである）。
特に、図１２に示すＳＡＷ圧力センサデバイスは、周囲圧力の印加下で湾曲する膜として形成されたバルク基板、例えばＳｉ基板と、バルク基板に形成された誘電体層、例えばＳｉＯ２層と、誘電体層に形成された圧電層、例えばＬｉＮｂＯ３層又はＬｉＴａＯ３層とを備えた多層基板を備えていてもよい。さらに、バルク基板は、水晶基板であってもよい。特に、水晶基板は、切断面（Ｘ、Ｚ）に対して定義された切断面（Ｘ”、Ｚ”）を有していてもよく、Ｘ、Ｙ、Ｚが水晶の結晶軸である基準系（Ｘ”、Ｙ”、Ｚ”）においては、波の伝搬方向が軸Ｘ”’に沿って定義され、第１の切断面（Ｘ’、Ｚ’）が軸Ｚと同じ軸Ｚ’を有する第１の基準系（Ｘ’、Ｙ’、Ｚ’）を定義するように面（Ｘ、Ｚ）の軸Ｚに対して角度φの回転によって定義され、第２の切断面（Ｘ”、Ｚ”）は、軸Ｘ’と同じ軸Ｘ”を有する第２の基準系（Ｘ”、Ｙ”、Ｚ”）を定義するように面（Ｘ’、Ｚ’）の軸Ｘ’を中心とする角度θの回転によって定義され、軸Ｘ”’に沿った伝搬方向は、軸Ｙ”を中心に平面（Ｘ”、Ｚ”）において、軸Ｘ”の角度Ψの回転によって定義され、ここで、φは６０°～０°の範囲であり、θは－４０°（ｃｏｓ（３φ））±４０°の範囲であり、Ψは３５°＋１０°（ｓｉｎ（３φ））±２２．５°の範囲である。
バルク基板は、支柱によって支持されていてもよい。バルク基板及び支柱は、例えば、バルク基板（膜）を形成するために、初期バルク基板を設け、初期バルク基板に凹部を形成することによって一体的に形成されていてもよい。図１２に示すＳＡＷ圧力センサデバイスは、さらに、当技術分野で公知のように、支持基板、蓋及び／又はシールを備えていてもよい。周囲温度を測定するために、湾曲バルク基板（部分）の外側、例えば支柱の上に、追加のＳＡＷセンサデバイスが設けられてもよい。
図１２に示される実施形態によれば、長さｇ１を有する共振空胴の上面は、長さｇ２を有する共振空胴の上面と比較して、物理的及び／又は化学的改質を含む。或いは、長さｇ２を有する共振空胴の上面は、長さｇ１を有する共振空胴の上面と比較して、物理的及び／又は化学的改質を含むことができる。しかしながら、他の代替的実施形態では、表面改質がなくてもよい。
長さｇ１を有する共振空胴の上面の改質により、インターデジタル変換器Ｔ１によって発生する音波の伝搬特性は、長さｇ２を有する共振空胴の伝搬特性と異なる。以て、圧力検知のための非常に信頼性が高く、高感度の差動センサデバイスが提供され得る。
電気的応答の最適化のために、変換器Ｔ１及びＴ２は、異なる表面状態を有する２つの共振空胴が異なる物理的特性を示し、センサの電気的応答に対する対応モードの寄与が不均衡になり得るため、（表面波の進行方向に直交する）異なる長さ及び／又は開口部を示すことができる。例えば、金属被覆された共振空胴は、自由表面を有する共振空胴よりも多くの損失（例えば、金属の特性自体又は表面粗さの変質による）を示し得る。したがって、２つの変換器のうち１つの長さを長くし、対応する空胴における損失の増加を補償することによって、共振モードの均衡のとれた制御を行うことが有用であり得る。しかし、この手法は、センサの電気的応答を全体的に大幅に変更し、物理的及び／又は化学的改質によって引き起こされたさらなる漏えいに悩まされない変換器に、改質された変換器のいくらかの静的静電容量を実際に負荷することができる。本文脈では、改質された変換器の開口部を小さくして、長さを伸張して信号強度を高め、変換器のバンド幅を狭くし、その静的静電容量を制御して電気的センサ応答を維持するという恩恵を受けることができる。その状況では、中央のミラーは２つの変換器のうち大きな方の音響開口部を実際に示し、センサデバイスの両側で最適な音響動作を保証することができる。
改質しない場合、第１の上面及び第２の上面は自由（露出）表面、特に複合型音波圧力及び温度センサデバイスの圧電層の自由表面である。物理的及び／又は化学的改質は、長さｇ１を有する共振空胴の表面のみに材料層（例えば、金属被覆層又はパッシベーション／誘電体層）を形成するか、又は長さｇ１を有する共振空胴の表面に材料層を形成し、長さｇ２を有する共振空胴の表面に別の材料層（第２の上面に形成される材料層とは異なる材料から作られる）を形成することによって実現することができる。
代替的に又は加えて、物理的及び／又は化学的改質は、長さｇ２を有する共振空胴の表面に対する長さｇ１を有する共振空胴の表面の凹部を備えていてもよい。さらなる実施形態によれば、長さｇ１を有する共振空胴は、長さｇ２を有する共振空胴のものとは異なる別の物理的及び／又は化学的改質を含む。共振空胴の異なる共振特性をそれぞれ保証するために、空胴表面の改質が互いに異なっている限り、上記改質のあらゆる組み合わせが想定される。共振空胴のこのように記述された表面改質は、本明細書に開示された実施形態のいずれにも提供され得ることを理解しなければならない。
さらに、図１２に示す構成は、電極の横方向の伸張が変換器の長さに沿って変化するテーパ型変換器を含み得ることに留意されたい。
上記実施形態の単一の音波センサデバイスは、１つ又は複数の追加の音波センサデバイスによって補完することができる。例えば、それによって、図１３及び図１４に例示されるように、複合型音波圧力及び温度センサデバイスが実現され得る。図１３に示す複合型音波圧力及び温度センサデバイス１００は、第１のセンサデバイスの第１の変換器Ｔ１０１と、第２のセンサデバイスの第２の変換器Ｔ１０２とを備える。原則的に、第２の変換器Ｔ１０２は、第１のセンサデバイス及び第２のセンサデバイスの両方の一部であってもよい。変換器Ｔ１０１及びＴ１０２は、電磁波を受信し、電磁波を表面弾性波に変換するためのアンテナに接続されたインターデジタル（櫛形）変換器であってもよい。
第２の変換器Ｔ１０２を備える第２のセンサデバイスは、周囲温度を検知するように構成される。第１の変換器Ｔ１０１を備える第１のセンサデバイスは、上記実施形態に従って圧力を検知するように構成される。さらに、第１のセンサデバイスは、周囲温度を検知するようにさらに構成されてもよい。この場合、周囲温度の検知に関して、第１のセンサデバイス及び第２のセンサデバイスは、差動音波温度センサデバイスを構成する。
第１のセンサデバイスは、長さｇ１の第１の共振空胴によって第１の変換器Ｔ１から分離された第１のブラッグミラー構造Ｍ１０１を備える。さらに、第１のセンサデバイスは、長さｇ２の第２の共振空胴によって第１の変換器Ｔ１０１から分離された第２のブラッグミラー構造Ｍ１０２を備える。第１のセンサデバイスは、単一の変換器を備えていてもよい。或いは、図１２を参照して記載したように、２つの変換器と、２つの変換器間に配置された中央の追加のブラッグミラーを有する構成を備えていてもよい。第２のセンサデバイスは、長さｇ３の第３の共振空胴によって第２の変換器Ｔ１０２から分離された第３のブラッグミラー構造Ｍ１０３を備え、長さｇ３は、第１の空胴の長さｇ１及び／又は第２の空胴の長さｇ２と異なっていても、又は異なっていなくてもよい。長さｇ４の別の空胴が、第２のブラッグミラー構造Ｍ１０２と第２の変換器Ｔ１０２との間に形成される。
特に、図１３に示すセンサデバイスは、周囲圧力の印加下で湾曲する膜として形成されたバルク基板１１１、例えばＳｉ基板と、バルク基板に形成された誘電体層、例えばＳｉＯ２層と、誘電体層に形成された圧電層、例えばＬｉＮｂＯ３層又はＬｉＴａＯ３層とを備えた多層基板を備えていてもよい。バルク基板１１１は、支柱によって支持されていてもよい。バルク基板及び支柱は、例えば、バルク基板（膜）を形成するために、初期バルク基板を設け、初期バルク基板に凹部を形成することによって一体的に形成されていてもよい。長さｇ３を有する空胴並びに第２のセンサデバイスの第３のブラッグミラー構造Ｍ１０３は、何らかの外圧が印加されたときに上記のように湾曲される基板には形成されない。図８に示すセンサデバイスは、さらに、当技術分野で公知のように、支持基板、蓋及び／又はシールを備えていてもよい。
特に、長さｇ１を有する第１の共振空胴の上面及び／又は長さｇ２を有する共振空胴の上面は、上述されたように、何らかの表面改質を含んでいても、又は含んでいなくてもよい。
改質しない場合、第１の上面及び第２の上面は自由（露出）表面、特に複合型音波圧力及び温度センサデバイスの圧電層（下記説明を参照）の自由表面である。物理的及び／又は化学的改質は、他の手段を排除することなく、材料層（例えば、金属被覆層又はパッシベーション／誘電体層）を形成することによって、又は制御されたドーピングによって実現されてもよい。
図１４は、図１３に示す構成の代替的構成を示す。図１３に示す構成と比べて、図１４に示す実施形態によると、複合音波圧力及び温度センサデバイス２００は、４つではなく３つの空胴を備える。
図１４に示す複合型センサデバイス２００は、第１のセンサデバイスの第１の変換器Ｔ２０１と、第２のセンサデバイスの第２の変換器Ｔ２０２とを備える。第２の変換器Ｔ２０２を備える第２のセンサデバイスは、周囲温度を検知するように構成される。変換器Ｔ２０１及びＴ２０２は、電磁波を受信し、電磁波を表面弾性波に変換するためのアンテナに接続されたインターデジタル（櫛形）変換器であってもよい。第１の変換器Ｔ２０１を備える第１のセンサデバイスは、上記実施形態に従って圧力を検知するように構成される。さらに、第１のセンサデバイスは、周囲温度を検知するようにさらに構成されてもよい。この場合、周囲温度の検知に関して、第１のセンサデバイス及び第２のセンサデバイスは、差動音波温度センサデバイスを構成する。
第１のセンサデバイスは、長さｇ１の第１の共振空胴によって第１の変換器Ｔ２０１から分離された第１のブラッグミラー構造Ｍ２０１を備える。さらに、第１のセンサデバイスは、長さｇ２の第２の共振空胴によって第１の変換器Ｔ２０１から分離された第２のブラッグミラー構造Ｍ２０２を備える。複合型音波圧力及び温度センサデバイス２００の第１のセンサデバイスは、単一の変換器を備えていてもよい。或いは、図１２を参照して記載したように、２つの変換器と、２つの変換器間に位置する中央の追加のブラッグミラーを有する構成を備えていてもよい。第２のセンサデバイスは、長さｇ３の第３の共振空胴によって第２の変換器Ｔ２０２から分離された第３のブラッグミラー構造Ｍ２０３を備え、長さｇ３は、第１の空胴の長さｇ１及び／又は第２の空胴の長さｇ２と異なっていても、又は異なっていなくてもよい。図１３に示す構成に反して、図１４に示す実施形態によると、複合型センサデバイス２００は、第２のブラッグミラー構造Ｍ２０２と第２の変換器Ｔ２０２との間に共振空胴を備えない。
特に、図１４に示すセンサデバイスは、周囲圧力の印加下で湾曲する膜として形成されたバルク基板、例えばＳｉ基板と、バルク基板に形成された誘電体層、例えばＳｉＯ２層と、誘電体層に形成された圧電層、例えばＬｉＮｂＯ３層又はＬｉＴａＯ３層とを備えた多層基板を備えていてもよい。バルク基板は、支柱によって支持されていてもよい。バルク基板及び支柱は、例えば、バルク基板（膜）を形成するために、初期バルク基板を設け、初期バルク基板に凹部を形成することによって一体的に形成されていてもよい。長さｇ３を有する空胴並びに第２のセンサデバイスの第３のブラッグミラー構造Ｍ２０３は、上記のように湾曲される基板には形成されない。図１４に示すセンサデバイスは、さらに、当技術分野で公知のように、支持基板、蓋及び／又はシールを備えていてもよい。
特に、長さｇ１を有する第１の共振空胴の上面及び／又は長さｇ２を有する共振空胴の上面は、上述されたように、何らかの表面改質を含んでいても、又は含んでいなくてもよい。
改質しない場合、第１の上面及び第２の上面は自由（露出）表面、特に複合型音波圧力及び温度センサデバイスの圧電層の自由表面である。物理的及び／又は化学的改質は、材料層（例えば、金属被覆層又はパッシベーション／誘電体層）を形成することによって、又は制御されたドーピングによって、又は層の物理的特性を大幅に改質し、関連パラメータへの特異的感度をもたらす任意の方法によって実現されてもよい。
上記実施形態はすべて、限定するものとして意図されたものではなく、本発明の特徴及び利点を示す例として機能するものである。上記特徴の一部又は全部を様々に組み合わせることも可能であることを理解されたい。

Claims (18)

  1. インターデジタル変換器と、
    前記インターデジタル変換器の一方の側に配置された第１の反射構造と、
    前記インターデジタル変換器の他方の側に配置された第２の反射構造と、
    第１の上面を備え、前記インターデジタル変換器と前記第１の反射構造との間に形成された第１の共振空胴と、
    第２の上面を備え、前記インターデジタル変換器と前記第２の反射構造との間に形成された第２の共振空胴と、
    を具備し、
    前記第２の上面は、前記第１の上面と比較すると、物理的及び／又は化学的改質を含み、
    バルク基板と、
    誘電体層と、
    圧電層と、
    をさらに備え、
    前記圧電層に前記インターデジタル変換器並びに前記第１の反射構造及び前記第２の反射構造が形成され、前記第１の共振空胴及び前記第２の共振空胴が、前記圧電層を備える、音波センサデバイス。
  2. 前記物理的及び／又は化学的改質が、前記第２の上面に形成された金属被覆層を含む、請求項１に記載の音波センサデバイス。
  3. 前記金属被覆層が、ＡｌＣｕ及びＴｉのうちの少なくとも一方を含む、又はこれからなる、請求項２に記載の音波センサデバイス。
  4. 前記物理的及び／又は化学的改質が、前記第２の上面に形成されたパッシベーション層を含む、請求項１に記載の音波センサデバイス。
  5. 前記パッシベーション層は、Ｓｉ ３ Ｎ ４ 、Ａｌ ２ Ｏ ３ 、ＡｌＮ、Ｔａ ２ Ｏ ５ 、及びＳｉＯ ２ のうちの少なくとも１つを含む、又はこれからなる、請求項４に記載の音波センサデバイス。
  6. 前記物理的及び／又は化学的改質が、前記第２の上面の凹部を含む、請求項１～５のいずれか一項に記載の音波センサデバイス。
  7. 前記第１の上面が、前記第１の上面へのパッシベーション層の形成及び／又は前記第１の上面の凹部の形成によって改質される、請求項２又は３に記載の音波センサデバイス。
  8. 前記第１の上面が、前記第１の上面への金属被覆層の形成及び／又は前記第１の上面の凹部の形成によって改質される、請求項４又は５に記載の音波センサデバイス。
  9. 前記第１の上面が、前記第１の上面への金属被覆層又はパッシベーション層の形成によって改質される、請求項６に記載の音波センサデバイス。
  10. 前記第１の反射構造が、ブラッグミラーを備えるか又はこれからなり、前記第２の反射構造が、別のブラッグミラーを備えるか又はこれからなる、請求項１～９のいずれか一項に記載の音波センサデバイス。
  11. 前記第１の反射構造が、端面反射構造を備える、又はこれからなる、請求項１～９のいずれか一項に記載の音波センサデバイス。
  12. 前記第１の共振空胴が、前記第１の反射構造の複数の第１の反射サブ構造によって互いから分離された複数の第１の共振サブ空胴を備え、前記第２の共振空胴が、前記第２の反射構造の複数の第２の反射サブ構造によって互いから分離された複数の第２の共振サブ空胴を備える、請求項１～１１のいずれか一項に記載の音波センサデバイス。
  13. 前記第１の共振空胴及び前記第２の共振空胴の伸張長が互いに異なっている、請求項１～１２のいずれか一項に記載の音波センサデバイス。
  14. 前記インターデジタル変換器が、２つの部分に分割され、前記２つの部分の間に配置された追加の反射構造をさらに備える、請求項１～１３のいずれか一項に記載の音波センサデバイス。
  15. 前記音波センサデバイスが、パッシブ表面弾性波センデバイスであり、及び／又は、周囲パラメータは、温度、化学種、歪み、圧力、又は回転軸線のトルクのうちの１つである、請求項１～１４のいずれか一項に記載の音波センサデバイス。
  16. 前記バルク基板がＳｉバルク基板である、請求項１～１５のいずれか一項に記載の音波センサデバイス。
  17. 前記誘電体層が、前記バルク基板に形成されたＳｉＯ ２ 層である、請求項１～１６のいずれか一項に記載の音波センサデバイス。
  18. 前記圧電層が、ＬｉＮｂＯ ３ 又はＬｉＴａＯ ３ 層である、請求項１～１７のいずれか一項に記載の音波センサデバイス。
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