弹性波器件和使用弹性波器件的天线双工器的制造方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及弹性波器件和使用弹性波器件的天线双工器。
【背景技术】
[0002]图10是传统的弹性波器件101的横截面示意图。弹性波器件101包括压电基板102、形成在压电基板102上且激励波长λ的瑞利波(Rayleigh wave)作为主要弹性波的梳形电极103、以及在基板102上方以覆盖梳形电极103的方式形成的电介质膜104。
[0003]具有与压电基板102符号相反的频率温度系数(TCF)的电介质膜104改善了弹性波器件101的TCF。
[0004]与弹性波器件101类似的传统弹性波器件公开于例如专利文献I中。
[0005]传统弹性波器件101产生频率在作为主要弹性波的瑞利波的谐振频率和反谐振频率之间的不需要的弹性波，即水平剪切(SH)波。在弹性波器件101用在梯型滤波器或双模式SAW(DMS)滤波器中的情况下，SH波产生这些滤波器的通带中的波纹(ripple)，并且导致其特性劣化。
[0006]图11示出了弹性波器件101的导纳特性(dB)。在弹性波器件101中，压电基板102由铌酸锂(LiNbO3)系基板制成，其具有以欧拉角(Φ、θ、φ)表示的切割面和瑞利波传播方向，其中-10°彡Φ彡10°、33°彡Θ彡43°、并且-10°彡Φ彡10°。梳形电极103由膜厚为0.05 λ的钼电极制成，并且激励波长λ为4000nm的瑞利波作为主要弹性波。电介质膜104由膜厚为0.25 λ的二氧化硅制成，所述膜厚是从基板102和电介质膜104之间的界面测量到电介质膜104的上表面的。如图11所示，由在瑞利波的谐振点和反谐振点之间的作为不需要的弹性波的SH波产生乱真发射(spur1us emiss1n) 108。
[0007]在先技术文献
[0008]专利文献
[0009]专利文献1:国际公开N0.W02005/034347
【发明内容】
[0010]一种弹性波器件包括:压电基板；梳形电极，其形成在所述压电基板上并且激励瑞利波作为主要弹性波；第一电介质膜，其形成在所述压电基板上以覆盖所述梳形电极；以及第二电介质膜，其一部分设置在所述梳形电极的电极指之间，一部分设置在所述梳形电极上方。所述第二电介质膜的设置在所述梳形电极的电极指之间的部分设置在所述压电基板和所述第一电介质膜之间。所述第二电介质膜的设置在所述梳形电极上方的部分设置在所述梳形电极和所述第一电介质膜之间。通过所述第一电介质膜传播的横波的速度低于由所述梳形电极激励的瑞利波的速度。通过所述第二电介质膜传播的横波的速度高于由所述梳形电极激励的瑞利波的速度。
[0011]该结构在相对地增大作为不需要的弹性波的SH波的频率的同时防止了作为主要弹性波的瑞利波的频率增大。由于SH波和瑞利波二者的能量都集中在压电基板的上表面附近，然而与SH波相比，瑞利波的更大的能量分布在第一电介质膜中，所以能够防止瑞利波的频率增大。
[0012]结果，在使用该弹性波器件的滤波器中，由SH波导致的乱真发射被从该滤波器的通带去除，因此改善了该滤波器的通过特性。
【附图说明】
[0013]图1是根据本发明一示范性实施例的弹性波器件的横截面示意图。
[0014]图2示出根据实施例的弹性波器件的特性。
[0015]图3示出根据实施例的弹性波器件的特性。
[0016]图4是根据实施例的另一弹性波器件的横截面示意图。
[0017]图5示出根据实施例的弹性波器件的特性。
[0018]图6是根据实施例的又一弹性波器件的横截面示意图。
[0019]图7是根据实施例的再一弹性波器件的横截面示意图。
[0020]图8A示出根据实施例的弹性波器件的特性。
[0021]图SB示出根据实施例的弹性波器件的特性。
[0022]图SC示出根据实施例的弹性波器件的特性。
[0023]图9是包括根据实施例的弹性波器件的天线双工器的电路框图。
[0024]图10是传统的弹性波器件的横截面示意图。
[0025]图11示出传统弹性波器件的特性。
【具体实施方式】
[0026]图1是根据本发明一示范性实施例的弹性波器件的横截面示意图(与叉指换能器(IDT)电极的延伸方向垂直的横截面示意图)。
[0027]图1所示的弹性波器件I包括压电基板2、形成在压电基板2上并且激励瑞利波作为主要弹性波的梳形电极3、形成在基板2上以覆盖梳形电极3的第一电介质膜4。弹性波器件I还包括设置在梳形电极3的电极指之间并且在压电基板2和第一电介质膜4之间的第二电介质膜5、以及设置在梳形电极3上方并且在梳形电极3和第一电介质膜4之间的第二电介质膜6。所述瑞利波的波长λ是电极指的节距的2倍长。
[0028]通过第一电介质膜4传播的横波的速度低于由梳形电极3激励的瑞利波的速度。通过第二电介质膜5和6传播的横波的速度高于由梳形电极3激励的瑞利波的速度。
[0029]由梳形电极3激励的作为不需要的弹性波的水平剪切(SH)波的速度高于通过第一电介质膜4传播的横波的速度，并且低于通过第二电介质膜5和6传播的横波的速度。
[0030]在不提供第二电介质膜5和6的情况下，在主要弹性波，即瑞利波的谐振频率和反谐振频率之间产生不需要的弹性波，即SH波。
[0031]弹性波器件I防止瑞利波的频率增大，同时使不需要的弹性波即SH波的频率相对增大。由于SH波和瑞利波二者的能量都集中在压电基板2的上表面附近，而与SH波相比，瑞利波的更大的能量分布在第一电介质膜4中，所以防止了瑞利波的频率增大。
[0032]结果，弹性波器件I用于滤波器中时从滤波器的通带去除了由SH波引起的乱真发射，从而改善了滤波器的通过特性。
[0033]压电基板2由激励瑞利波作为主要弹性波的压电单晶基板制成。例如，压电基板2由铌酸锂(LiNbO3)系基板制成，其具有以欧拉角(Φ、θ、φ)表示的切割角和瑞利波传播方向，其中-10°彡Φ彡10°、33°彡Θ彡43°、并且-10°彡Φ彡10°。压电基板2可以是压电媒质(medium)基板或压电媒质薄膜，例如由石英基板或钽酸锂(LiTaO3)系基板、或铌酸钾系基板、或压电单晶媒质制成。由石英系基板制成的压电基板2具有以欧拉角(Φ、θ、Φ)表示的切割角和主要弹性波传播方向，其中-1° ^ Φ ^ 1°、113° ( Θ彡135°、并且-5°彡Φ彡5°。由钽酸锂(LiTaO3)系基板制成的压电基板2具有以欧拉角(Φ、Θ、Φ)表示的切割角和主要弹性波传播方向，其中-7.5°彡Φ彡2.5° Ull0 ( Θ彡121°、并且-2.5° ^ ^ 7.5°。角度Φ和Θ表示压电基板2的切割角，角度Φ表示由形成在压电基板2上的梳形电极3激励的主要弹性波的传播方向。
[0034]设置在压电基板2上的梳形电极3包括一对叉指换能器，从弹性波器件I上方看时，所述叉指换能器具有彼此交叉的梳形。梳形电极3由诸如铝、铜、银、金、钛、钨、钼、铂或铬之类的单种金属，主要包含这些金属中的一种的合金，或者这些金属的叠层结构制成。在梳形电极3具有叠层结构的情况下，例如，梳形电极3包括主要由钼制成的Mo电极层和主要由铝制成并且从压电基板2起按顺序设置在Mo电极层上的Al电极层。Mo电极层具有较高的密度，因此将主要弹性波限制在弹性波器件I的表面上，而Al电极层减小了梳形电极3的电阻。Mo电极层可包含诸如硅之类的添加物，而Al电极层可包含诸如镁、铜或硅之类的添加物。这些添加物增大了梳形电极3的耐受电功率。
[0035]梳形电极3的总膜厚用梳形电极3的总密度“b”和铝的密度“a”表示，优选不小于0.05 λ Xb/a并且不大于0.15 λ Xb/a。该条件允许主要弹性波集中在弹性波器件I的表面上。
[0036]第一电介质膜4可以由通过其传播的横波的速度低于由梳形电极3激励的瑞利波的任何媒质制成。例如，第一电介质膜4由主要由二氧化硅(S12)制成的媒质制成。S12具有与压电基板2符号相反的频率温度系数(TCF)。由S12制成的第一电介质膜4改善了弹性波器件I的频率温度系数。
[0037]在第一电介质膜4由娃氧化物制成的情况下，第一电介质膜4的膜厚被确定为使得由梳形电极3激励的主要弹性波的频率温度系数的绝对值不大于预定值(40ppm/°C ) ο根据该实施例，第一电介质膜4的膜厚是从第一电介质膜4与设置在梳形电极3的电极指之间的第二电介质膜5之间的界面到第一电介质膜4的上表面的距离。满足所述预定值并且由硅氧化物制成的第一电介质膜4的厚度不小于0.2 λ且不大于0.5 λ。
[0038]第二电介质膜5和6可以由通过其传播的横波的速度比由梳形电极3激励的瑞利波更快的任何媒质制成。所述媒质可以主要由例如金刚石、硅、硅氮化物、硅氮氧化物、铝氮化物或铝氧化物制成。
[0039]图2示出了包括压电基板2、梳形电极3、第一电介质膜4、以及第二电介质膜5和6的弹性波器件I的导纳特性(dB)。压电基板2由铌酸锂(LiNbO3)系基板制成，具有以欧拉角(Φ、θ、φ)表示的切割角和瑞利波传播方向，其中-10°彡Φ彡10°、33° ( Θ彡43°、并且-10° < Φ < 10°。梳形电极3包括钼电极，其膜厚为0.05 λ，并且激励波长λ为4000nm的瑞利波作为主要弹性波。第一电介质膜4由二氧化硅(S12)制成，从第二电介质膜5与第一电介质膜4之间的界面到膜4的上表面测量的膜厚为0.25 λ。第二电介质膜5和6由硅氮化物(SiN)制成，其膜厚为0.045 λ ο
[0040]如图2所示，第二电介质膜5和6将由SH波产生的乱真发射8 (在SH波的谐振点处)移动到比瑞利波的反谐振点7更高的频率处。
[0041]图3示出针对第二电介质膜5和6的膜厚(d)从O λ变化到0.0125 λ，由SH波产生的乱真发射的频率变化。每个频率变化是通过将变化除以SH波的谐振频率计算的百分数，并且参照第二电介质膜5和6的膜厚(d)来表示。
[0042]如图2和3所示，第二电介质膜5和6的较大膜厚更有效地防止了瑞利波(即主要弹性波)的频率增大，同时相对地增大了 SH波(即不需要的弹性波)的频率。由于SH波和瑞利波二者的能量都集中在压电基板2的上表