专利名称：声界面波器件、谐振器和滤波器的制作方法
技术领域：
本发明总体上涉及声界面波器件，更具体地涉及在第一介质上设置有电极的声界面波器件，其中在所述电极和所述第一介质上设置有第二介质，在所述第二介质上设置有第三介质。此外，本发明涉及使用这种声界面波器件的谐振器和滤波器。
背景技术：
作为使用声波的器件，公知有表面声波(SAW)器件。在对45MHz至2GHz的频率范围中的无线电信号进行处理的各种电路中，广泛使用SAW器件。通常，这种电路设置在蜂窝电话中，例如是发送/接收滤波器、接收带通滤波器、本机振荡滤波器、天线双工器、IF滤波器和FM调制器。
为了改善温度特性，日本特开2003-209458号公报(文献1)公开了一种具有压电基板的SAW器件，在该压电基板上形成有温度特性的符号不同于该压电基板的温度特性的符号的氧化硅膜。此外，该SAW器件具有主要通过压电基板的表面传播的声波。因此，压电基板的表面上的杂质粒子可能使特性发生改变或劣化。例如，可能改变频率，或者可能增大电气损耗。因而，将该SAW芯片封装在密封结构中。这使得难以缩小SAW器件和降低生产成本。
为了实现温度特性的改善、尺寸的减小和成本的降低，在WO98/52279(文献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(文献3)中提出了声界面波器件。界面波沿着不同介质之间的界面传播。图1是文献2中公开的声界面波器件的平面图。虚线表示设置在第三介质16和第二介质14下方的电极12。电极12形成在压电基板10上，第二介质14设置在电极12上。第二介质14由氧化硅膜形成，第三介质16由硅膜形成。电极12包括一对梳状电极20和一对反射器24。引出电极22连接到梳状电极20，而没有引出电极连接到反射器24。在引出电极22上没有形成第二介质14和第三介质16。
在蜂窝电话的天线电路附近使用的双工器或滤波器需要实现对高输入电压的足够抵抗性的耐电性。提高耐电性的方式之一是改善热辐射性。
图2是沿着图1所示的线A-A截取的示意性剖面图。在基板10上形成有电极，设置有第二介质14以覆盖电极12。此外，在第二介质14上设置有第三介质16。如箭头所示，电极12中产生的一部分热量传过基板10，然后发生辐射。相反，通过第二介质14传导到第三介质16的热量不发生辐射，使得电极12的温度上升。这劣化了耐电性。
发明内容
鉴于以上情况做出了本发明，本发明提供一种热辐射性得到改善的的声界面波器件。
本发明的另一目的是提供使用这种声界面波器件的谐振器和滤波器。
根据本发明的一个方面，提供了一种声界面波器件，该声界面波器件包括具有压电性的第一介质；电极，其设置在所述第一介质上，并激发声波；第二介质，其由不同于所述第一介质的材料制成，并按覆盖所述电极的方式设置在所述第一介质上；以及第三介质，其导热率高于所述第二介质的导热率，并被设置为接触所述第二介质的上表面以及所述第二介质的侧面的至少一部分。
根据本发明的另一方面，提供了分别包括上述声界面波器件的谐振器和滤波器。
将参照附图来描述本发明的实施例，在附图中图1是常规声界面波器件的平面图；图2是沿着图1所示的线A-A截取的示意性剖面图；图3A是根据第一实施例的谐振器的平面图；图3B是沿着图3A所示的线A-A截取的剖面图；图4示意性地示出第一实施例的谐振器中的热传导；图5A是根据第二实施例的谐振器的平面图；图5B是沿着图5A所示的线B-B截取的剖面图；图6示意性地示出第二实施例的谐振器中的热传导；图7示意性地示出第三实施例的谐振器中的热传导；图8示意性地示出第四实施例的谐振器中的热传导；图9示意性地示出第五实施例的谐振器中的热传导；以及图10是根据第六实施例的滤波器的平面图；具体实施方式
现在将参照附图给出对本发明实施例的描述。
本发明的第一实施例是谐振频率接近1.9GHz的示例性谐振器。图3A是根据第一实施例的谐振器的平面图。以点线示出设置在第三介质16下方的第二介质14，以断线示出第二介质下方的电极12。图3B是沿着图3A所示的线A-A截取的剖面图。参照图3A，压电基板10可以是30°旋转Y切割的LiTaO3。电极12由铜制成，并具有例如180nm的厚度。完全覆盖电极12的第二介质14可以是氧化硅膜，并具有例如1.0μm的厚度。第三介质16可以是氧化铝膜，具有例如2.0μm的厚度，其覆盖第二介质14的侧面和上表面。
参照图3A，电极12激发声波，并包括梳状电极20和反射器24。电极12的指部具有2μm的节距和0.5μm的宽度。将电极指的节距和第二介质14的厚度设计为获得希望的频率范围。应该注意，在经由其向声界面波器件施加电信号或者从声界面波器件取出电信号的引出电极22上没有设置第三介质16。第三介质16按覆盖第二介质14的侧面并接触基板10的方式覆盖第二介质14。
通常可以用作压电基板10的LiTaO3或LiNbO3基板具有大约2W/m·k的导热率。可以用作第二介质14的氧化硅具有大约1W/m·k的导热率。与压电基板10或第三介质16相比，第二介质14用于延迟声速，并将声界面波限制在第二介质14中。第三介质16可以由导热率分别为大约160W/m·k、70W/m·k、150W/m·k和35W/m·k的硅、氮化硅、氮化铝或氧化铝制成。即，第三介质16的导热率高于第二介质14的导热率。
图4是第一实施例的剖面的示意性剖面图。第三介质16的导热率高于第二介质14的导热率。此外，第三介质16接触第二介质14的侧面的至少一部分及其上表面。此外，第三介质16接触压电基板10(第一介质)。电极12中产生的热量传过压电基板10，然后发生辐射。此外，热量传过第二介质14并到达第三介质16。然后，热量传过导热率相对较高的第三介质16，然后通过基板10而发生辐射。因此，可以有效地辐射在电极12中产生的热量。
第二实施例具有其中第三介质接触辐射体的示例性结构。图5A是根据第二实施例的声界面波器件的平面图，图5B是沿着图5A所示的线B-B截取的剖面图。参照图5A和图5B，第二实施例与第一实施例的不同之处在于，在引出电极22的周围设置有第三介质16。第二实施例的其他结构与第一实施例的结构相同，在此将省略对其的描述。
图6示意性地示出第二实施例的剖面。设置在压电基板10上的金属制成的引出电极充当辐射体，第三介质16的至少一部分接触引出电极22。该结构使得热量可以从第三介质16传导到引出电极22，进一步有助于热量的辐射。辐射体可以是不连接到电极12的哑电极。然而，优选地使用电连接到电极12的电极，例如引出电极22。这是因为，使用现有的电极不需要额外的辐射体。更优选的是，辐射体可以是与器件外部热接触的电极，因为该辐射体的热量可以有效地消散到外部。这种电极的示例可以是凸起的电极(electrode for bumps)。
第三实施例具有其中对第一实施例添加阻挡层的示例性结构。图7示出第三实施例的示意性剖面图。在压电基板10与第三介质16之间、压电基板10与第二介质14之间、以及电极12与第二介质14之间设置有阻挡层30。阻挡层30可以是厚度为几十nm的氮化硅膜。第三实施例的其他结构与第一实施例的结构相同，在此省略对其的描述。当电极12由铜制成时，阻挡层30防止铜扩散到第二介质14的氧化硅膜。第三介质16的至少一部分隔着阻挡层30与压电基板10(第一介质)热接触。由于阻挡层30非常薄，所以第三介质16中的热量可以辐射到基板10，如图7所示。阻挡层30的导热率优选地大于第二介质14的导热率。阻挡层30优选地比第二介质14薄。
第四实施例具有其中对第二实施例添加阻挡层的示例性结构。图8是根据第四实施例的谐振器的示意性剖面图。除了图7所示的第三实施例的结构之外，第三介质16的至少一部分还隔着阻挡层30与辐射体(引出电极22)热接触。第四实施例的其他结构与第三实施例的结构相同，在此省略对其的描述。由于阻挡层30很薄，所以第三介质16中的热量可以通过辐射体而发生辐射。
如图9(其为根据第五实施例的谐振器的示意性剖面图)所示，第五实施例具有其中第三介质16隔着第二介质14a与压电基板10热接触的示例性结构。与第二实施例相比，相对较薄的第二介质14a形成在包括梳状电极和反射器的电极12的周围，并位于第二介质14的外部。第五实施例的其他结构与第二实施例的结构相同，在此省略对其的描述。例如，第二介质14a可以是100nm厚。因此，第三介质16中的热量可以经由薄的第二介质14a而容易地传导到压电基板10。
与第三至第五实施例的情况相同，不需要第三介质16直接接触压电基板10。将第三介质16设置为覆盖第二介质14(其覆盖电极12)的侧面的至少一部分就足够了。换言之，将第三介质16的下表面设置为位于低于第二介质14的上表面的层面就足够了。因此，第三介质16可以隔着比第二介质14薄的阻挡层30或第二介质14a而接触压电基板10。因而，与图2所示的器件相比，可以有效地辐射第三介质16中的热量。
第六实施例是使用第二实施例的谐振器的示例性梯形滤波器。图10是第六实施例的滤波器的平面图。点线形成第三介质16下方的第二介质14。粗实线是各个谐振器中的包括梳状电极和反射器的电极12。断线形成引出电极22。在输入电极In与输出电极Out之间串联地设置有串联谐振器S1至S4(其各自为第二实施例的谐振器)。在包括串联谐振器S1至S4的信号路径上的节点与地之间设置有并联谐振器P1和P2。第二介质14被设置为覆盖串联谐振器S1至S4以及并联谐振器P1和P2。在各个谐振器中，在没有覆盖第二介质14的区域中，第三介质16直接接触压电基板10和引出电极22。标为“哑”的块是哑电极。
根据第六实施例，如同在第二实施例的情况，传过第三介质16的热量直接施加到压电基板10和引出电极22。因此，可以改进各个谐振器的热辐射性和耐电性。可以使用第一、第三或第五实施例的谐振器。也可以将第一至第五实施例中任何一个的谐振器应用于多模类型的声界面滤波器。
在第一至第六实施例中，需要基板10(第一介质)具有压电性。为了获得大的机电耦合系数值，优选地使用LiTaO3或LiNbO3。需要由具有导电性的材料来制造电极12，并且电极12能够激发声界面波。为了增加声界面波的反射，优选地由具有高密度的材料(例如铜或金)来形成电极。此外，在降低损耗的方面，优选地选择具有小电阻值的材料。优选地使用含铜的材料。需要由与基板10的材料不同的材料来制造第二介质14。优选地由如下材料来制造第二介质界面波传过该材料的声速低于其在基板10和第三介质16的声速，从而有效地将声波限制在第二介质14中。第二介质14优选地由氧化硅制成。需要第三介质16具有比第二介质14的导热率高的导热率，第三介质16优选地由硅、氮化硅、氮化铝或氧化铝制成。
本发明不限于具体公开的实施例，而是在不脱离本发明的范围的情况下包括其他实施例和变型例。
本申请基于2006年6月6日提交的日本专利申请No.2006-157568，在此通过引用而并入其全部公开内容。
权利要求
1.一种声界面波器件，该声界面波器件包括具有压电性的第一介质；多个电极，其设置在所述第一介质上，并激发声波；第二介质，其由不同于所述第一介质的材料制成，并按覆盖所述多个电极的方式设置在所述第一介质上；以及第三介质，其导热率高于所述第二介质的导热率，并被设置为接触所述第二介质的上表面以及所述第二介质的侧面的至少一部分。
2.根据权利要求1所述的声界面波器件，其中，所述第三介质的至少一部分接触所述第一介质。
3.根据权利要求1所述的声界面波器件，该声界面波器件还包括设置在所述多个电极与所述第二介质之间的阻挡层，其中，所述第三介质的至少一部分隔着所述阻挡层与所述第一介质热接触。
4.根据权利要求1所述的声界面波器件，该声界面波器件还包括设置在所述第一介质上并由金属制成的辐射体，其中，所述第三介质的至少一部分接触所述辐射体。
5.根据权利要求1所述的声界面波器件，该声界面波器件还包括设置在所述多个电极与所述第二介质之间的阻挡层；以及设置在所述第一介质上并由金属制成的辐射体，其中，所述第三介质的至少一部分接触所述辐射体。
6.根据权利要求4所述的声界面波器件，其中，所述辐射体电连接到所述多个电极中包括的激发声波的电极。
7.根据权利要求5所述的声界面波器件，其中，所述辐射体电连接到所述多个电极中包括的激发声波的电极。
8.根据权利要求1所述的声界面波器件，其中，所述第二介质包括氧化硅。
9.根据权利要求1所述的声界面波器件，其中，所述多个电极包括激发声波并且包含铜的电极。
10.根据权利要求1所述的声界面波器件，其中，所述第三介质包含硅、氮化硅、氮化铝和氧化铝中的任一种。
11.根据权利要求1所述的声界面波器件，其中，所述声界面波器件是谐振器。
12.一种包括多个谐振器的滤波器，所述多个谐振器各自包括具有压电性的第一介质；多个电极，其设置在所述第一介质上，并激发声波；第二介质，其由不同于所述第一介质的材料制成，并按覆盖所述多个电极的方式设置在所述第一介质上；以及第三介质，其导热率高于所述第二介质的导热率，并被设置为接触所述第二介质的上表面以及所述第二介质的侧面的至少一部分。
全文摘要
本发明提供声界面波器件、谐振器和滤波器。该声界面波器件包括具有压电性的第一介质；多个电极，其设置在所述第一介质上，并激发声波；第二介质，其由不同于所述第一介质的材料制成，并按覆盖所述多个电极的方式设置在所述第一介质上；以及第三介质，其导热率高于所述第二介质的导热率，并被设置为接触所述第二介质的上表面以及所述第二介质的侧面的至少一部分。
文档编号H03H9/25GK101087127SQ20071010891
公开日2007年12月12日 申请日期2007年6月4日 优先权日2006年6月6日
发明者三浦道雄, 松田聪, 松田隆志, 上田政则, 水户部整一 申请人:富士通媒体部品株式会社, 富士通株式会社