專利名稱：聲界面波器件、諧振器和濾波器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明總體上涉及聲界面波器件，更具體地涉及在第一介質(zhì)上設(shè)置有電極的聲界面波器件，其中在所述電極和所述第一介質(zhì)上設(shè)置有第二介質(zhì)，在所述第二介質(zhì)上設(shè)置有第三介質(zhì)。此外，本發(fā)明涉及使用這種聲界面波器件的諧振器和濾波器。
背景技術(shù)：
作為使用聲波的器件，公知有表面聲波(SAW)器件。在對45MHz至2GHz的頻率范圍中的無線電信號進行處理的各種電路中，廣泛使用SAW器件。通常，這種電路設(shè)置在蜂窩電話中，例如是發(fā)送/接收濾波器、接收帶通濾波器、本機振蕩濾波器、天線雙工器、IF濾波器和FM調(diào)制器。
為了改善溫度特性，日本特開2003-209458號公報(文獻1)公開了一種具有壓電基板的SAW器件，在該壓電基板上形成有溫度特性的符號不同于該壓電基板的溫度特性的符號的氧化硅膜。此外，該SAW器件具有主要通過壓電基板的表面?zhèn)鞑サ穆暡āＲ虼?，壓電基板的表面上的雜質(zhì)粒子可能使特性發(fā)生改變或劣化。例如，可能改變頻率，或者可能增大電氣損耗。因而，將該SAW芯片封裝在密封結(jié)構(gòu)中。這使得難以縮小SAW器件和降低生產(chǎn)成本。
為了實現(xiàn)溫度特性的改善、尺寸的減小和成本的降低，在WO98/52279(文獻2)或Masatsune Yamaguchi，Takashi Yamashita，Ken-yaHashimoto，Tatsuya Omori的“Highly Piezoelectric Boundary Waves inSi/SiO2/LiNbO3Structure”，proceeding of 1998 IEEE International FrequencyControl Symposium(the United States)，IEEE，1998，pp.484-488(文獻3)中提出了聲界面波器件。界面波沿著不同介質(zhì)之間的界面?zhèn)鞑?。圖1是文獻2中公開的聲界面波器件的平面圖。虛線表示設(shè)置在第三介質(zhì)16和第二介質(zhì)14下方的電極12。電極12形成在壓電基板10上，第二介質(zhì)14設(shè)置在電極12上。第二介質(zhì)14由氧化硅膜形成，第三介質(zhì)16由硅膜形成。電極12包括一對梳狀電極20和一對反射器24。引出電極22連接到梳狀電極20，而沒有引出電極連接到反射器24。在引出電極22上沒有形成第二介質(zhì)14和第三介質(zhì)16。
在蜂窩電話的天線電路附近使用的雙工器或濾波器需要實現(xiàn)對高輸入電壓的足夠抵抗性的耐電性。提高耐電性的方式之一是改善熱輻射性。
圖2是沿著圖1所示的線A-A截取的示意性剖面圖。在基板10上形成有電極，設(shè)置有第二介質(zhì)14以覆蓋電極12。此外，在第二介質(zhì)14上設(shè)置有第三介質(zhì)16。如箭頭所示，電極12中產(chǎn)生的一部分熱量傳過基板10，然后發(fā)生輻射。相反，通過第二介質(zhì)14傳導到第三介質(zhì)16的熱量不發(fā)生輻射，使得電極12的溫度上升。這劣化了耐電性。

發(fā)明內(nèi)容
鑒于以上情況做出了本發(fā)明，本發(fā)明提供一種熱輻射性得到改善的的聲界面波器件。
本發(fā)明的另一目的是提供使用這種聲界面波器件的諧振器和濾波器。
根據(jù)本發(fā)明的一個方面，提供了一種聲界面波器件，該聲界面波器件包括具有壓電性的第一介質(zhì)；電極，其設(shè)置在所述第一介質(zhì)上，并激發(fā)聲波；第二介質(zhì)，其由不同于所述第一介質(zhì)的材料制成，并按覆蓋所述電極的方式設(shè)置在所述第一介質(zhì)上；以及第三介質(zhì)，其導熱率高于所述第二介質(zhì)的導熱率，并被設(shè)置為接觸所述第二介質(zhì)的上表面以及所述第二介質(zhì)的側(cè)面的至少一部分。
根據(jù)本發(fā)明的另一方面，提供了分別包括上述聲界面波器件的諧振器和濾波器。


將參照附圖來描述本發(fā)明的實施例，在附圖中圖1是常規(guī)聲界面波器件的平面圖；圖2是沿著圖1所示的線A-A截取的示意性剖面圖；圖3A是根據(jù)第一實施例的諧振器的平面圖；圖3B是沿著圖3A所示的線A-A截取的剖面圖；圖4示意性地示出第一實施例的諧振器中的熱傳導；圖5A是根據(jù)第二實施例的諧振器的平面圖；圖5B是沿著圖5A所示的線B-B截取的剖面圖；圖6示意性地示出第二實施例的諧振器中的熱傳導；圖7示意性地示出第三實施例的諧振器中的熱傳導；圖8示意性地示出第四實施例的諧振器中的熱傳導；圖9示意性地示出第五實施例的諧振器中的熱傳導；以及圖10是根據(jù)第六實施例的濾波器的平面圖；具體實施方式
現(xiàn)在將參照附圖給出對本發(fā)明實施例的描述。
本發(fā)明的第一實施例是諧振頻率接近1.9GHz的示例性諧振器。圖3A是根據(jù)第一實施例的諧振器的平面圖。以點線示出設(shè)置在第三介質(zhì)16下方的第二介質(zhì)14，以斷線示出第二介質(zhì)下方的電極12。圖3B是沿著圖3A所示的線A-A截取的剖面圖。參照圖3A，壓電基板10可以是30°旋轉(zhuǎn)Y切割的LiTaO3。電極12由銅制成，并具有例如180nm的厚度。完全覆蓋電極12的第二介質(zhì)14可以是氧化硅膜，并具有例如1.0μm的厚度。第三介質(zhì)16可以是氧化鋁膜，具有例如2.0μm的厚度，其覆蓋第二介質(zhì)14的側(cè)面和上表面。
參照圖3A，電極12激發(fā)聲波，并包括梳狀電極20和反射器24。電極12的指部具有2μm的節(jié)距和0.5μm的寬度。將電極指的節(jié)距和第二介質(zhì)14的厚度設(shè)計為獲得希望的頻率范圍。應(yīng)該注意，在經(jīng)由其向聲界面波器件施加電信號或者從聲界面波器件取出電信號的引出電極22上沒有設(shè)置第三介質(zhì)16。第三介質(zhì)16按覆蓋第二介質(zhì)14的側(cè)面并接觸基板10的方式覆蓋第二介質(zhì)14。
通?？梢杂米鲏弘娀?0的LiTaO3或LiNbO3基板具有大約2W/m·k的導熱率。可以用作第二介質(zhì)14的氧化硅具有大約1W/m·k的導熱率。與壓電基板10或第三介質(zhì)16相比，第二介質(zhì)14用于延遲聲速，并將聲界面波限制在第二介質(zhì)14中。第三介質(zhì)16可以由導熱率分別為大約160W/m·k、70W/m·k、150W/m·k和35W/m·k的硅、氮化硅、氮化鋁或氧化鋁制成。即，第三介質(zhì)16的導熱率高于第二介質(zhì)14的導熱率。
圖4是第一實施例的剖面的示意性剖面圖。第三介質(zhì)16的導熱率高于第二介質(zhì)14的導熱率。此外，第三介質(zhì)16接觸第二介質(zhì)14的側(cè)面的至少一部分及其上表面。此外，第三介質(zhì)16接觸壓電基板10(第一介質(zhì))。電極12中產(chǎn)生的熱量傳過壓電基板10，然后發(fā)生輻射。此外，熱量傳過第二介質(zhì)14并到達第三介質(zhì)16。然后，熱量傳過導熱率相對較高的第三介質(zhì)16，然后通過基板10而發(fā)生輻射。因此，可以有效地輻射在電極12中產(chǎn)生的熱量。
第二實施例具有其中第三介質(zhì)接觸輻射體的示例性結(jié)構(gòu)。圖5A是根據(jù)第二實施例的聲界面波器件的平面圖，圖5B是沿著圖5A所示的線B-B截取的剖面圖。參照圖5A和圖5B，第二實施例與第一實施例的不同之處在于，在引出電極22的周圍設(shè)置有第三介質(zhì)16。第二實施例的其他結(jié)構(gòu)與第一實施例的結(jié)構(gòu)相同，在此將省略對其的描述。
圖6示意性地示出第二實施例的剖面。設(shè)置在壓電基板10上的金屬制成的引出電極充當輻射體，第三介質(zhì)16的至少一部分接觸引出電極22。該結(jié)構(gòu)使得熱量可以從第三介質(zhì)16傳導到引出電極22，進一步有助于熱量的輻射。輻射體可以是不連接到電極12的啞電極。然而，優(yōu)選地使用電連接到電極12的電極，例如引出電極22。這是因為，使用現(xiàn)有的電極不需要額外的輻射體。更優(yōu)選的是，輻射體可以是與器件外部熱接觸的電極，因為該輻射體的熱量可以有效地消散到外部。這種電極的示例可以是凸起的電極(electrode for bumps)。
第三實施例具有其中對第一實施例添加阻擋層的示例性結(jié)構(gòu)。圖7示出第三實施例的示意性剖面圖。在壓電基板10與第三介質(zhì)16之間、壓電基板10與第二介質(zhì)14之間、以及電極12與第二介質(zhì)14之間設(shè)置有阻擋層30。阻擋層30可以是厚度為幾十nm的氮化硅膜。第三實施例的其他結(jié)構(gòu)與第一實施例的結(jié)構(gòu)相同，在此省略對其的描述。當電極12由銅制成時，阻擋層30防止銅擴散到第二介質(zhì)14的氧化硅膜。第三介質(zhì)16的至少一部分隔著阻擋層30與壓電基板10(第一介質(zhì))熱接觸。由于阻擋層30非常薄，所以第三介質(zhì)16中的熱量可以輻射到基板10，如圖7所示。阻擋層30的導熱率優(yōu)選地大于第二介質(zhì)14的導熱率。阻擋層30優(yōu)選地比第二介質(zhì)14薄。
第四實施例具有其中對第二實施例添加阻擋層的示例性結(jié)構(gòu)。圖8是根據(jù)第四實施例的諧振器的示意性剖面圖。除了圖7所示的第三實施例的結(jié)構(gòu)之外，第三介質(zhì)16的至少一部分還隔著阻擋層30與輻射體(引出電極22)熱接觸。第四實施例的其他結(jié)構(gòu)與第三實施例的結(jié)構(gòu)相同，在此省略對其的描述。由于阻擋層30很薄，所以第三介質(zhì)16中的熱量可以通過輻射體而發(fā)生輻射。
如圖9(其為根據(jù)第五實施例的諧振器的示意性剖面圖)所示，第五實施例具有其中第三介質(zhì)16隔著第二介質(zhì)14a與壓電基板10熱接觸的示例性結(jié)構(gòu)。與第二實施例相比，相對較薄的第二介質(zhì)14a形成在包括梳狀電極和反射器的電極12的周圍，并位于第二介質(zhì)14的外部。第五實施例的其他結(jié)構(gòu)與第二實施例的結(jié)構(gòu)相同，在此省略對其的描述。例如，第二介質(zhì)14a可以是100nm厚。因此，第三介質(zhì)16中的熱量可以經(jīng)由薄的第二介質(zhì)14a而容易地傳導到壓電基板10。
與第三至第五實施例的情況相同，不需要第三介質(zhì)16直接接觸壓電基板10。將第三介質(zhì)16設(shè)置為覆蓋第二介質(zhì)14(其覆蓋電極12)的側(cè)面的至少一部分就足夠了。換言之，將第三介質(zhì)16的下表面設(shè)置為位于低于第二介質(zhì)14的上表面的層面就足夠了。因此，第三介質(zhì)16可以隔著比第二介質(zhì)14薄的阻擋層30或第二介質(zhì)14a而接觸壓電基板10。因而，與圖2所示的器件相比，可以有效地輻射第三介質(zhì)16中的熱量。
第六實施例是使用第二實施例的諧振器的示例性梯形濾波器。圖10是第六實施例的濾波器的平面圖。點線形成第三介質(zhì)16下方的第二介質(zhì)14。粗實線是各個諧振器中的包括梳狀電極和反射器的電極12。斷線形成引出電極22。在輸入電極In與輸出電極Out之間串聯(lián)地設(shè)置有串聯(lián)諧振器S1至S4(其各自為第二實施例的諧振器)。在包括串聯(lián)諧振器S1至S4的信號路徑上的節(jié)點與地之間設(shè)置有并聯(lián)諧振器P1和P2。第二介質(zhì)14被設(shè)置為覆蓋串聯(lián)諧振器S1至S4以及并聯(lián)諧振器P1和P2。在各個諧振器中，在沒有覆蓋第二介質(zhì)14的區(qū)域中，第三介質(zhì)16直接接觸壓電基板10和引出電極22。標為“啞”的塊是啞電極。
根據(jù)第六實施例，如同在第二實施例的情況，傳過第三介質(zhì)16的熱量直接施加到壓電基板10和引出電極22。因此，可以改進各個諧振器的熱輻射性和耐電性?？梢允褂玫谝弧⒌谌虻谖鍖嵤├闹C振器。也可以將第一至第五實施例中任何一個的諧振器應(yīng)用于多模類型的聲界面濾波器。
在第一至第六實施例中，需要基板10(第一介質(zhì))具有壓電性。為了獲得大的機電耦合系數(shù)值，優(yōu)選地使用LiTaO3或LiNbO3。需要由具有導電性的材料來制造電極12，并且電極12能夠激發(fā)聲界面波。為了增加聲界面波的反射，優(yōu)選地由具有高密度的材料(例如銅或金)來形成電極。此外，在降低損耗的方面，優(yōu)選地選擇具有小電阻值的材料。優(yōu)選地使用含銅的材料。需要由與基板10的材料不同的材料來制造第二介質(zhì)14。優(yōu)選地由如下材料來制造第二介質(zhì)界面波傳過該材料的聲速低于其在基板10和第三介質(zhì)16的聲速，從而有效地將聲波限制在第二介質(zhì)14中。第二介質(zhì)14優(yōu)選地由氧化硅制成。需要第三介質(zhì)16具有比第二介質(zhì)14的導熱率高的導熱率，第三介質(zhì)16優(yōu)選地由硅、氮化硅、氮化鋁或氧化鋁制成。
本發(fā)明不限于具體公開的實施例，而是在不脫離本發(fā)明的范圍的情況下包括其他實施例和變型例。
本申請基于2006年6月6日提交的日本專利申請No.2006-157568，在此通過引用而并入其全部公開內(nèi)容。
權(quán)利要求
1.一種聲界面波器件，該聲界面波器件包括具有壓電性的第一介質(zhì)；多個電極，其設(shè)置在所述第一介質(zhì)上，并激發(fā)聲波；第二介質(zhì)，其由不同于所述第一介質(zhì)的材料制成，并按覆蓋所述多個電極的方式設(shè)置在所述第一介質(zhì)上；以及第三介質(zhì)，其導熱率高于所述第二介質(zhì)的導熱率，并被設(shè)置為接觸所述第二介質(zhì)的上表面以及所述第二介質(zhì)的側(cè)面的至少一部分。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的聲界面波器件，其中，所述第三介質(zhì)的至少一部分接觸所述第一介質(zhì)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的聲界面波器件，該聲界面波器件還包括設(shè)置在所述多個電極與所述第二介質(zhì)之間的阻擋層，其中，所述第三介質(zhì)的至少一部分隔著所述阻擋層與所述第一介質(zhì)熱接觸。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的聲界面波器件，該聲界面波器件還包括設(shè)置在所述第一介質(zhì)上并由金屬制成的輻射體，其中，所述第三介質(zhì)的至少一部分接觸所述輻射體。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的聲界面波器件，該聲界面波器件還包括設(shè)置在所述多個電極與所述第二介質(zhì)之間的阻擋層；以及設(shè)置在所述第一介質(zhì)上并由金屬制成的輻射體，其中，所述第三介質(zhì)的至少一部分接觸所述輻射體。
6.根據(jù)權(quán)利要求4所述的聲界面波器件，其中，所述輻射體電連接到所述多個電極中包括的激發(fā)聲波的電極。
7.根據(jù)權(quán)利要求5所述的聲界面波器件，其中，所述輻射體電連接到所述多個電極中包括的激發(fā)聲波的電極。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的聲界面波器件，其中，所述第二介質(zhì)包括氧化硅。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的聲界面波器件，其中，所述多個電極包括激發(fā)聲波并且包含銅的電極。
10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的聲界面波器件，其中，所述第三介質(zhì)包含硅、氮化硅、氮化鋁和氧化鋁中的任一種。
11.根據(jù)權(quán)利要求1所述的聲界面波器件，其中，所述聲界面波器件是諧振器。
12.一種包括多個諧振器的濾波器，所述多個諧振器各自包括具有壓電性的第一介質(zhì)；多個電極，其設(shè)置在所述第一介質(zhì)上，并激發(fā)聲波；第二介質(zhì)，其由不同于所述第一介質(zhì)的材料制成，并按覆蓋所述多個電極的方式設(shè)置在所述第一介質(zhì)上；以及第三介質(zhì)，其導熱率高于所述第二介質(zhì)的導熱率，并被設(shè)置為接觸所述第二介質(zhì)的上表面以及所述第二介質(zhì)的側(cè)面的至少一部分。
全文摘要
本發(fā)明提供聲界面波器件、諧振器和濾波器。該聲界面波器件包括具有壓電性的第一介質(zhì)；多個電極，其設(shè)置在所述第一介質(zhì)上，并激發(fā)聲波；第二介質(zhì)，其由不同于所述第一介質(zhì)的材料制成，并按覆蓋所述多個電極的方式設(shè)置在所述第一介質(zhì)上；以及第三介質(zhì)，其導熱率高于所述第二介質(zhì)的導熱率，并被設(shè)置為接觸所述第二介質(zhì)的上表面以及所述第二介質(zhì)的側(cè)面的至少一部分。
文檔編號H03H9/25GK101087127SQ20071010891
公開日2007年12月12日 申請日期2007年6月4日 優(yōu)先權(quán)日2006年6月6日
發(fā)明者三浦道雄, 松田聰, 松田隆志, 上田政則, 水戶部整一 申請人:富士通媒體部品株式會社, 富士通株式會社