專利名稱：聲表面波諧振器、聲表面波裝置和通信裝置的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種聲表面波諧振器、聲表面波器件，諸如濾波器或包含諧振器的組合裝置，以及包含諧振器的通信裝置。本發(fā)明尤其涉及一種聲表面波諧振器，它使用SH(切向水平)波，諸如聲表面波濾波器或組合裝置之類的聲表面波器件和通信裝置。
聲表面波器件已經被廣泛地用于移動無線電通信設備中的帶通濾波器。商業(yè)上制造各種類型的聲表面波器件用于各種應用中。在這些聲表面波器件中，在例如EP0860943A2中，揭示了一種SH型聲表面波器件，包含石英基片和叉指式換能器(IDT)，它們由Ta，W或Au等材料制成。
下面將參照相繼的順序，描述聲表面波器件的制造的方法。
首先，如圖9A所示，制備由石英制成的晶片100。通過沉淀、濺射或其它處理，在晶片100的上表面上形成由Ta制成的金屬薄膜，如圖9B所示。然后，通過蝕刻，去掉金屬薄膜101的不必要的部分，以形成多個圖案，包含多個IDT101a和多個反射器101b，如圖9C所示。如圖9D所示，通過切割晶片100的沒有形成IDT101a和反射器101b的部分，切下確定了一個聲表面波元件102的IDT101a和反射器101b的組合。將分開的聲表面波元件設置并保留在封殼103中，以通過結合線105，將封殼103的電極104電氣連接到IDT101a上，如圖9E所示。
如上所述，在由石英制成的壓電基片上，通過蒸發(fā)或濺射具有大的質量負載的金屬(諸如Ta，W和Au)形成金屬薄膜，然后通過諸如光刻之類的方法產生金屬薄膜的圖案，形成用于確定聲表面波器件的IDT的電極指。聲表面波器件的諧振頻率主要由確定IDT的電極指之間的間隔、薄膜厚度以及電極指的寬度確定。
當通過上述過程制造聲表面波器件時，由于工藝參數(shù)的控制缺乏精確度，電極指的寬度或薄膜厚度對每一個單個晶片都不同。這些變化引起聲表面波器件中產生的頻率的變化。
本申請中揭示了要求保護的發(fā)明的發(fā)明人發(fā)現(xiàn)，當IDT由具有諸如Ta，W和Au之類的大密度金屬形成時，IDT遇到頻率中有大的變化的這樣嚴重的問題，這是由于電極指的寬度和薄膜厚度的變化引起的。尤其是，當IDT是由Al(這在一般的聲表面波器件中是普遍的)制成時，頻差如此之小，從而可以在形成IDT之后調節(jié)頻差。另一方面，當IDT是由諸如Ta，W和Au之類的具有大的密度的金屬制成時，頻差太大，從而頻差無法在形成IDT之后進行調節(jié)。這是因為響應IDT的材料的密度，頻率對IDT的容量的依賴變大。即使當IDT的厚度或寬度中的變化與由Al制成的IDT產生的變化一樣時，頻差也非常大。
為了克服上述問題，本發(fā)明的較佳實施例提供了一種聲表面波諧振器和聲表面波裝置，不管電極指和薄膜厚度的寬度如何變化它都相對于設計的值具有非常小的頻差。
根據(jù)本發(fā)明的一個較佳實施例，一種聲表面波諧振器包含壓電基片和設置在壓電基片上，并由比重高于壓電基片的壓電材料的金屬或合金制成的IDT，以激勵SH波，其中與IDT的一個電極指相關的一個比值，更確切地說，電極指寬度對電極指寬度與相鄰的電極指之間的間隔的總和的比值從大約0.55到大約0.85。
通過這種獨特的結構和安排，SH型聲傳導速度對于IDT的電極指寬度的靈敏度是遲鈍的。
壓電基片最好是具有大致上0度、121度到136度、和87度到93度的Euler角度。
通過這種獨特的結構和安排，得到具有大的機電系數(shù)和極好的溫度特性的聲表面波諧振器。
聲表面波諧振器還可以包括設置在IDT的兩側上，以便將IDT夾在它們之間的反射器。在這種安排下，電極指寬度對相關的總和電極指寬度與相鄰的電極指之間的間隙的總和的比值最好從大約0.55到大約0.85。
通過這些特點，SH型聲表面波的聲傳導速度對于IDT的電極指的寬度是遲鈍的。
聲表面波諧振器可以用于聲表面波器件或通信裝置。
作為上述獨特的結構和安排的結果，得到一種聲表面波器件或通信裝置，其中，通帶中的介入損耗大大改進，并且頻率中的變化大大減小。
為了說明本發(fā)明，附圖中示出目前較好的幾種形式，但是，應該知道，本發(fā)明不限于附圖中所示的詳細的安排和方法。


圖1是根據(jù)本發(fā)明的第一較佳實施例的聲表面波諧振器的平面圖。
圖2是根據(jù)本發(fā)明的第二較佳實施例的縱向耦合型聲表面波濾波器的平面圖。
圖3是根據(jù)本發(fā)明的第三較佳實施例的橫向耦合型聲表面波濾波器的平面圖。
圖4是根據(jù)本發(fā)明的第四較佳實施例的梯形聲表面波濾波器的平面圖。
圖5是根據(jù)本發(fā)明的第五和第六較佳實施例的組合裝置和通信裝置的方框圖。
圖6是中心頻率相對于與電極指寬度對電極指寬度與電極指之間的間隔寬度總和比值而變化的曲線圖。
圖7是示出隨電極指寬度對電極指寬度與相鄰的電極指之間的間隔的總和的比值而變化的頻率的曲線圖。
圖8是示出隨電極指寬度對電極指寬度與相鄰的電極指之間的間隔的總和的比值而變化的介入損耗的曲線圖。
圖9是聲表面波器件的制造方法的流程圖。
下面，參照附圖，詳細描述本發(fā)明的較佳實施例。
圖1是根據(jù)本發(fā)明的第一較佳實施例的聲表面波諧振器的平面圖。
如圖1所示，聲表面波諧振器1最好包含壓電基片2，該壓電基片最好是由晶體制成的，在壓電基片2上至少應該設置一個IDT3，和至少兩個設置在IDT3的兩側上的反射器4。
IDT3最好由含Ta作為主要成份的電極材料制成，并且最好具有一組叉指電極，它們被如此設置，從而每一個電極的梳形齒部分相對。
建立確定了IDT3的梳形齒部分的電極指，使電極指的寬度大于IDT3的相鄰的電極指之間的間隔。即，與電極指寬度的總和相關的電極指寬度“L1”與電極指寬度和相鄰的電極指之間的間隔的寬度的總和“L2”的比值最好是大約0.55到大約0.85。電極指的寬度最好還大于反射器4的電極指之間的間隔。即，與電極指寬度相關的電極指寬度“L4”與電極指之間的間隔“L3”的比值最好是大約0.55到大約0.85。
下面，將描述根據(jù)本發(fā)明的第二較佳實施例。圖2是根據(jù)本發(fā)明的第二較佳實施例的縱向耦合型聲表面波濾波器的平面圖。
如圖2所示，縱向耦合型聲表面波濾波器11最好包含由晶體制成的壓電基片12、至少兩個設置在壓電基片12上的IDT13a和13b，以及位于IDT13a和13b的兩側上的反射器14。
IDT13a和13b最好由含有Ta作為主要成份的電極材料制成，并且最好具有一組叉指電極，它們設置得使每一個電極的梳形齒部分相對。IDT13a和13b設置得大致上相互平行，并且沿聲表面波的傳播方向分開預定的間隔。用第一較佳實施例一樣，在第二較佳實施例中，電極指的寬度大于IDT13a和13b的相鄰的電極指之間的間隔。即，電極指寬度對電極指寬度與相鄰的電極指之間的間隔的總和的比值大約是0.55到0.85。電極指的寬度還大于反射器14a和14b的電極指之間的間隔。即，對于反射器14a和14b，電極指寬度對電極指寬度與相鄰的電極指之間的間隔的總和的比值的范圍在大約0.55到大約0.85之間。
然后，將描述根據(jù)本發(fā)明的第三較佳實施例。圖3是根據(jù)本發(fā)明的第三較佳實施例的橫向耦合型聲表面波濾波器的平面圖。
如圖3所示，橫向耦合型聲表面波濾波器21最好包含由晶體制成的壓電基片22，至少兩個設置在壓電基片22上的IDT23a和23b，以及設置在IDT23a和23b的兩側上的反射器24a和24b。
IDT23a和23b最好由含有Ta作為主要成份的電極材料制成，并且最好包含一組叉指電極，設置得使每一個電極的梳形齒部分都相對。IDT23a和23b最好設置得大致上垂直于聲表面波的傳播方向。和第一和第二較佳實施例一樣，在第三較佳實施例中，電極指的寬度大于相鄰的IDT23a和23b的電極指之間的間隔。即，電極指寬度對電極指寬度與相鄰的電極指之間的間隔的總和的比值的范圍在大約0.55到大約0.85的范圍內。電極指的寬度還大于反射器24a和24b的電極指之間的間隔。即，對于反射器24a和24b，電極指寬度對電極指寬度與相鄰的電極指之間的間隔的總和的比值在大約0.55到大約0.85之間。
然后，描述根據(jù)本發(fā)明的第四較佳實施例。圖4是根據(jù)本發(fā)明的第四較佳實施例的梯形聲表面波濾波器。
如圖4所示，梯形聲表面波濾波器31最好包含由晶體制成的壓電基片32，至少兩個設置在壓電基片32上的IDT33a和33b，以及位于IDT33c和33b兩側的反射器34c和34b。
IDT33a和33b最好由含有Ta作為主要成份的電極材料制成，并且最好包含一組叉指電極，它們設置得使每一個電極的梳形齒部分相對。將IDT33a串行設置，將IDT33b并行設置(ina parallel line)，以確定梯形配置。和第一和第二較佳實施例類似，在本較佳實施例中，電極指的寬度大于IDT33a和33b的相鄰的電極指之間的間隔。即，電極指寬度對電極指寬度與相鄰的電極指之間的間隔的總和的比值范圍在大約0.55到大約0.85之間。電極指的寬度也大于反射器34a和34b的相鄰的電極指之間的間隔。即，對于反射器34a和34b，電極指寬度對電極指寬度與相鄰的電極指之間的間隔的總和的比值范圍在大約0.55到大約0.85之間。
下面，描述根據(jù)本發(fā)明的第五較佳實施例和第六較佳實施例。圖5是根據(jù)本發(fā)明的第五較佳實施例的組合裝置和根據(jù)本發(fā)明的第六較佳實施例的通信裝置的方框圖。
如圖5所示，通信裝置41最好包含組合裝置44，該裝置中具有接收聲表面波濾波器42和發(fā)送聲表面波濾波器43，天線45、接收電路46、和發(fā)送電路47，其中組合裝置44的天線端子、輸出端子和輸入端子分別連接到天線45、接收電路46和發(fā)送電路47。作為這種組合裝置44的接收聲表面波濾波器42和發(fā)送聲表面波濾波器43，可以使用根據(jù)第二到第四較佳實施例的聲表面波濾波器11到21的任何一個或它們的組合。
下面，參照本發(fā)明的一個較佳實施例，描述根據(jù)本發(fā)明的較佳實施例，電極指寬度對電極指寬度與相鄰的電極指之間的間隔的總和的比值范圍在大約0.55到大約0.85之間。
圖6是曲線圖，示出當電極指寬度對電極指寬度與相鄰的電極指之間的間隔的總和的比值在從大約0.50到大約0.90之間變化時，中心頻率的變化，其中歸一化的薄膜厚度的值(厚度“d”/波長“λ”)如下，曲線A2.00％，曲線B2.04％，曲線C2.08％，曲線D2.12％，曲線E2.16％，曲線F2.20％，曲線G2.47％。在本發(fā)明的這個較佳實施例中，使用縱向耦合型聲表面波濾波器，它使用SH型聲表面波，并包含Euler角為大約0度，127度，和90度的石英基片，和兩個IDT和設置在石英基片上，并由Ta電極材料制成的反射器。只有在曲線E2.16％的情況下，使用產生SH型表面聲波的縱向耦合型表面聲波濾波器，并且它包含Euler角為0度，126度、和90度的石英基片，以及兩個設置在石英基片上，并由Ta電極材料制成的IDT和反射器。
如圖6所示，中心頻率確定了朝下的圓弧，其定點在電極指寬度對電極指寬度與相鄰的電極指之間的間隔的總和的比值是大約0.75的值處。由此知道，當電極指寬度對電極指寬度與相鄰的電極指之間的間隔的總和的比值是大約0.75時，當電極指寬度朝后或朝前移動時，頻率的變化最小。從圖6中還知道，當歸一化的薄膜厚度或石英基片的Euler角改變時，這些特征具有類似的取向。
圖7是曲線圖，示出當電極指寬度對電極指寬度與相鄰的電極指之間的間隔的總和的比值每移動0.05時，中心頻率的改變率。即，假設在電極指寬度對電極指寬度與相鄰的電極指之間的間隔的總和的比值改變之前的值是“d1”， 電極指寬度對電極指寬度與相鄰的電極指之間的間隔的總和的比值改變之后的值是“d2”，改變之前的中心頻率是“f0(d1)”；而改變后的中心頻率是“f0(d2)”，值“(d1+d2)/2”標在橫坐標上，而“[f0(d2)-f0(d1)]/[(d1+d2)/2]/(d2-d1)”標在縱坐標時，構成圖7中的曲線表示。注意，相同的符號用于如圖6使用的歸一化薄膜厚度的值。
從圖7中知道，當電極指寬度對電極指寬度與相鄰的電極指之間的間隔的總和的比值是大約0.75時，中心頻率的變化最小。由于當中心頻率這所變化在大于±0.15％范圍內時，可以容易地容許電極指寬度由于制造的變化引起的改變(在大約±1％內時)，由圖7清楚地知道，電極指寬度對電極指寬度與相鄰的電極指之間的間隔的總和的比值不小于大約0.55的值是可以接受的。另外，更好地，電極指寬度對電極指寬度與相鄰的電極指之間的間隔的總和的比值最好在大約0.60到大約0.85的范圍內，該值產生的中心頻率的變化在大約±0.15范圍內。
圖8是曲線圖，示出電極指寬度對電極指寬度與相鄰的電極指之間的間隔的總和的比值的濾波器的介入損耗。注意，使用和圖6相同的符號表示歸一化的薄膜厚度值。另外，在輸入/輸出阻抗匹配后，進行測量。
如圖8所示，知道當電極指寬度對電極指寬度與相鄰的電極指之間的間隔的總和的比值是大約0.75時，在歸一化的厚度是大約2.0％到大約2.16％時，介入損耗的值最小。不論歸一化薄膜厚度如何，介入損耗的值在電極指寬度對電極指寬度與相鄰的電極指之間的間隔的總和的比值超過大約0.85的值附近迅速升高。另外，如圖8所示，通過增加歸一化薄膜厚度，電極指寬度對電極指寬度與相鄰的電極指之間的間隔的總和的比值為大約0.7處的最小的介入損耗(在符號“+”的處)表示最小的值的點稍有移動。從上述的描述和圖8的曲線圖清楚看到，為了大大改進介入損耗，大約0.55到大約0.85的范圍是較好的，尤其是，大約0.65到大約0.8的范圍是最好的。由此，由于這種趨向是獨立于歸一化的薄膜厚度的，故介入損耗很少受到沿電極薄膜厚度的方向的質量負載的影響。
相應地，清楚的是，當IDT不僅由Ta，還由高密度(具有比壓電材料更高的比重)，并且較低的聲傳導速度的金屬(諸如W，Mo，Ni，Cu，Co，Cr，Zn，F(xiàn)e，Mn，Au，Ag，Pt，Os，Ir，Hf，)以及這些金屬的合金制成，以激勵SH型聲表面波；當使用石英時，當Euler角在(0度、121度到136度，和87度到93度)時，也可以得到類似的效果。
已經通過一階聲表面波濾波器的關系，描述了上述較佳實施例。但是，本發(fā)明不限于此，多階的縱向連接，或多階的并聯(lián)的濾波器當然也可以是有效的，并且可以使用。
雖然已經揭示了本發(fā)明的較佳實施例，在下面的權利要求的范圍內可以有各種模式實施這里所揭示的原理。因此，應該知道，本發(fā)明的范圍只由所附的權利要求來限定。
權利要求
1.一種聲表面波諧振器，其特征在于包含由壓電材料制成的壓電基片；和至少一個包含電極指并設置在所述壓電基片上的IDT，所述至少一個IDT由比重高于形成所述壓電基片的壓電材料的金屬或合金中的至少一種制成，以激勵切向水平(SH)波；其中，確定了所述IDT的至少一個電極指的寬度與至少一個電極指的寬度和相鄰的所述電極指之間的間隔的和的比值從大約0.55到大約0.85。
2.如權利要求1所述的聲表面波諧振器，其特征在于所述壓電基片是Euler角度大約是(0度，121度到136度，和87度到93度)的石英基片。
3.如權利要求1所述的聲表面波諧振器，其特征在于還包含設置在所述至少一個IDT的兩側上，以便將所述至少一個IDT夾在其中的反射器。
4.如權利要求3所述的聲表面波諧振器，其特征在于反射器包含多個電極指，并且，所述反射器的一個電極指度叉寬度對反射器的該電極指的寬度與所述反射器相鄰的電極指之間的間隔總和的比值從大約0.55到大約0.85。
5.如權利要求1所述的聲表面波諧振器，其特征在于壓電基片由晶體制成。
6.如權利要求1所述的聲表面波諧振器，其特征在于至少一個IDT由包含Ta作為主要成份的電極材料制成。
7.如權利要求1所述的聲表面波諧振器，其特征在于還包含至少兩個IDT，它們設置得基本上相互平行，并且沿聲表面波的傳播方向分開預定間隔。
8.如權利要求7所述的聲表面波諧振器，其特征在于至少兩個IDT由含有Ta作為主要成份的電極材料制成。
9.如權利要求7所述的表面聲波諧振器，其特征在于將至少兩個IDT中的一個串行設置，將兩個IDT中的另一個并行設置，以確定梯形配置。
10.如權利要求1所述的聲表面波諧振器，其特征在于聲表面波諧振器確定了一個縱向耦合型聲表面波濾波器。
11.如權利要求1所述的聲表面波諧振器，其特征在于聲表面波諧振器確定了橫向耦合型聲表面波濾波器。
12.如權利要求1所述的聲表面波諧振器，其特征在于所述聲表面波諧振器確定了梯形濾波器。
13.一種聲表面波器件，其特征在于包含由壓電材料制成的壓電基片；和至少一個包含電極指并設置在所述壓電基片上的IDT，所述至少一個IDT由比重高于形成所述壓電基片的壓電材料的金屬或合金中的至少一種制成，以激勵切向水平(SH)波；其中，確定了所述IDT的至少一個電極指的寬度與所述至少一個電極指的寬度和相鄰的電極指之間的間隔的和的比值從大約0.55到大約0.85。
14.一種通信裝置，其特征在于包含聲表面波器件，包含由壓電材料制成的壓電基片；和至少一個包含電極指并設置在所述壓電基片上的IDT，所述至少一個IDT由比重高于形成所述壓電基片的壓電材料的金屬或合金中的至少一種制成，以激勵切向水平(SH)波；其中，確定了所述IDT的至少一個電極指的寬度與所述至少一個電極指的寬度和相鄰的電極指之間的間隔的和的比值從大約0.55到大約0.85。
15.如權利要求14所述的通信裝置，其特征在于所述壓電基片是歐拉角大約0度，121度到136度，和87度到93度的石英基片。
16.如權利要求14所述的通信裝置，其特征在于還包含設置在所述至少一個IDT兩側上，以便將所述至少一個IDT夾在其中的反射器。
17.如權利要求16所述的通信裝置，其特征在于反射器包含多個電極指，并且與其一個電極指的寬度對于反射器的該電極指的寬度與反射器的相鄰的電極指之間的間隔的和的比值是從大約0.55到大約0.85。
18.如權利要求14所述的通信裝置，其特征在于壓電基片由晶體制成。
19.如權利要求14所述的通信裝置，其特征在于至少一個IDT由含有Ta作為主要成份的電極材料制成。
20.如權利要求14所述的通信裝置，其特征在于還包含至少兩個IDT，所述DIT設置得大致上相互平行，并且沿聲表面波的傳播方向分開預定的間隔。
全文摘要
本發(fā)明提供了一種表面聲波諧振器,由壓電材料制成的壓電基片和設置在所述壓電基片上的叉指式換能器,所述叉指式換能器由比重高于所述壓電基片的壓電材料的金屬或合金中的至少一種制成,以激勵切向水平(SH)波。叉指式換能器包含多個電極指。電極指寬度與電極指寬寬加上相鄰的電極指之間的間隔的比值是大約0.55到大約0.85。
文檔編號H03H9/25GK1273458SQ0010864
公開日2000年11月15日 申請日期2000年5月8日 優(yōu)先權日1999年5月7日
發(fā)明者中尾武志, 米田年麿, 藤本耕治, 門田道雄 申請人:株式會社村田制作所