专利名称：模拟小波变换器件的制作方法
技术领域：
本发明属于半导体器件技术领域，具体涉及到具有电输入与电输出的压电器件。
小波变换器件分为数字型和模拟型两大类。数字型小波变换器件是将数字小波变换算法制作在超大规模集成电路中，实现对数字信号的小波变换，这种小波变换器件存在算法复杂、实现起来比较慢、制作工艺复杂、生产成本高等缺点。利用声表面波器件非线性的卷积特性，将变换用的小波制作在叉指换能器上，从而实现实时模拟信号的小波变换。由于模拟小波变换器件速度极快，制作工艺与大规模集成电路相同，完全可以替代数字小波变换器件。
本发明的目的在于克服数字型小波变换器件的缺点，提供一种制作简单、体积小、功能多、用途广、反应速度快的模拟小波变换器件。
为达到上述目的，本发明采用的解决方案是在压电基片上设置2～5组由输入叉指换能器和相对应的输出叉指换能器构成不同频率的滤波器，将压电基片按常规半导体器件工艺封装。
本发明的输入叉指换能器为在压电基片上设置用铝或金材料制成60～300对相互隔离的输入叉指和辅助叉指。本发明的输出叉指换能器为在输入叉指换能器的长度方向设置有相互隔离的10～20对输出叉指。
本发明的每对输入叉指包括与正极相连的正极输入叉指和与负极相连相邻的负极输入叉指，正极输入叉指与负极输入叉指在不同长度的宽度方向平行且重叠排列。本发明的辅助叉指包括与正极相连的正极辅助叉指和与负极相连的负极辅助叉指，正极辅助叉指与同一长度上的负极输入叉指在宽度方向间隔10μm排列，负极辅助叉指与同一长度上的正极叉指在宽度方向间隔10μm排列。本发明的一对输出叉指包括与正极相连的正极输出叉指和与负极相连的相邻负极输出叉指，正极输出叉指与负极输出叉指在不同长度宽度方向平行排列。
本发明的正极输入叉指、负极输入叉指、正极辅助叉指、负极辅助叉指、正极输出叉指、负极输出叉指的指宽为0.5～20μm。
本发明的同一频率滤波器的正极输入叉指、负极输入叉指、正极辅助叉指、负极辅助叉指、正极输出叉指、负极输出叉指的指宽相等。
本发明的一对输入叉指与相邻的一对输入叉指在长度方向等距排列。本发明的一对输出叉指与相邻的一对输出叉指在长度方向等距排列。
本发明同一频率滤波器的一对输入叉指与相邻一对输入叉指的距离同一对输出叉指与相邻一对输出叉指的距离相等。
本发明同一频率滤波器的正极输入叉指与相邻的一个负极输入叉指的指间距和指宽相同、同正极辅助叉指与相邻的一个负极辅助叉指的指间距和指宽相同、同正极输出叉指与相邻的一个负极输出叉指的指间距和指宽相同。
本发明的正极输入叉指、负极输入叉指、正极辅助叉指、负极辅助叉指、正极输出叉指、负极输出叉指的指厚为4000～5000埃。
本发明的正极输入叉指、负极输入叉指、正极辅助叉指、负极辅助叉指、正极输出叉指、负极输出叉指的指厚相同。
本发明与数字型小波变换器件相比，根据本发明的延迟以及数字型小波变换器件的最快速度，对一维数字信号进行小波变换，根据A/D和D/A的延迟，速度能够达到两个数量级，对一维模拟信号进行小波变换，本发明的反应速度比数字型小波变换器件快三个数量级以上，对于二维信号本发明的反应速度比数字型小波变换器件快五个数量级。
本发明可采用常规的集成电路工艺制作，它具有制作工艺简单、体积小、功能多、用途广、反应速度快等优点，可用于地震预报中的信号处理，海啸中的突发信号处理、机器故障的磨损信号检测以及一维信号处理和二维图像处理；也可用于通讯信号的处理。
图1是本发明一个实施例的结构示意图。
下面结合附图和实施例对本发明进一步详细说明，但本发明不限于这些实施例。
发明人给出了本发明第一个实施例。在图1中，本实施例的模拟小波变换器件是在压电基片1上用光刻工艺在压电基片1上制作3组滤波器，排列在上面的一组滤波器为高频滤波器，排列在中间的一组滤波器为中频滤波器，排列在下面的一组滤波器为低频滤波器，排列在每组滤波器左侧的为输入叉指换能器、右侧的为输出叉指换能器。本实施例的压电基片19采用铌酸锂材料制成，3组滤波器制作在压电基片19上后，按常规半导体器件工艺封装。
本实施例高频滤波器的高频输入叉指换能器是由300对高频输入叉指和300对辅助叉指在长度方向间隔排列，每对高频输入叉指包括一个与正极相连的高频正极输入叉指1和相邻一个与负极相连的高频负极输入叉指2。高频辅助叉指包括与正极相连的高频正极辅助叉指3和与负极相连的高频负极辅助叉指4，高频正极辅助叉指3与同一长度上的高频负极输入叉指2之间的间隔10μm在宽度方向排列，高频负极辅助叉指4与同一长度上的高频正极输入叉指1之间的间隔10μm在宽度方向排列。高频正极输入叉指1、高频负极输入叉指2、高频正极辅助叉指3、高频负极辅助叉指4用铝，也可用金制成，其指宽为1μm、指厚为4000埃，一个高频正极输入叉指1与相邻的高频负极输入叉指2之间的指间距为1μm，一个高频正极输入叉指1与相邻的一个高频负极输入叉指2在宽度方向重叠排列，300对叉指的高频正极输入叉指1与高频负极输入叉指2在不同长度宽度方向的重叠长度(mm)列下0.0009 0.0010 0.0011 0.0012 0.0013 0.0014 0.00150.0017 0.0018 0.0020 0.0022 0.0024 0.0026 0.00280.0031 0.0034 0.0037 0.0040 0.0043 0.0047 0.00510.0055 0.0060 0.0065 0.0070 0.0076 0.0082 0.00880.0095 0.0103 0.0111 0.0120 0.0129 0.0139 0.01490.0160 0.0172 0.0185 0.0198 0.0213 0.0228 0.02440.0261 0.0279 0.0299 0.0319 0.0340 0.0363 0.03870.0413 0.0439 0.0468 0.0497 0.0528 0.0561 0.05960.0632 0.0670 0.0710 0.0752 0.0796 0.0841 0.08890.0939 0.0991 0.1046 0.1103 0.1162 0.1223 0.12870.1353 0.1422 0.1494 0.1568 0.1645 0.1724 0.18060.1891 0.1979 0.2069 0.2163 0.2259 0.2357 0.24590.2563 0.2671 0.2780 0.2893 0.3008 0.3126 0.32470.3370 0.3495 0.3623 0.3753 0.3886 0.4020 0.41570.4296 0.4436 0.4578 0.4722 0.4868 0.5014 0.51620.5311 0.5461 0.5611 0.5762 0.5914 0.6065 0.62170.6368 0.6519 0.6670 0.6819 0.6968 0.7115 0.72610.7406 0.7548 0.7689 0.7827 0.7963 0.8096 0.82260.8353 0.8476 0.8596 0.8713 0.8825 0.8933 0.90370.9136 0.9231 0.9321 0.9406 0.9486 0.9560 0.96290.9692 0.9750 0.9802 0.9848 0.9888 0.9922 0.99500.9722 0.9988 0.9997 1.0000 0.9997 0.9988 0.99720.9950 0.9922 0.9888 0.9848 0.9802 0.9750 0.96920.9629 0.9560 0.9486 0.9406 0.9321 0.9231 0.91360.9037 0.8933 0.8825 0.8713 0.8596 0.8476 0.83530.8226 0.8096 0.7963 0.7827 0.7689 0.7548 0.74060.7261 0.7115 0.6968 0.6819 0.6670 0.6519 0.63680.6217 0.6065 0.5914 0.5762 0.5611 0.5461 0.53110.5162 0.5014 0.4868 0.4722 0.4578 0.4436 0.42960.4157 0.4020 0.3886 0.3753 0.3623 0.3495 0.33700.3247 0.3126 0.3008 0.2893 0.2780 0.2671 0.25630.2459 0.2357 0.2259 0.2163 0.2069 0.1979 0.18910.1806 0.1724 0.1645 0.1568 0.1494 0.1422 0.13530.1287 0.1223 0.1162 0.1103 0.1046 0.0991 0.09390.0889 0.0841 0.0796 0.0752 0.0710 0.0670 0.06320.0596 0.0561 0.0528 0.0497 0.0468 0.0439 0.04130.0387 0.0363 0.0340 0.0319 0.0299 0.0279 0.02610.0244 0.0228 0.0213 0.0198 0.0185 0.0172 0.01600.0149 0.0139 0.0129 0.0120 0.0111 0.0103 0.00950.0088 0.0082 0.0076 0.0070 0.0065 0.0060 0.00550.0051 0.0047 0.0043 0.0040 0.0037 0.0034 0.00310.0028 0.0026 0.0024 0.0022 0.0020 0.0018 0.00170.0015 0.0014 0.0013 0.0012 0.0011 0.0010本实施例高频滤波器的输出叉指换能器是由在高频输入叉指换能器的长度方向上排列相互隔离的20对高频输出叉指构成，每对高频输出叉指包括与正极相连的高频正极输出叉指5和与负极相连的高频负极输出叉指6，高频输出叉指的指宽、指间距、指厚以及所用的材料与高频输入叉指的指宽、指间距、指厚、以及所用的材料完全相同。
本实施例中频滤波器的中频输入叉指换能器是由300对中频输入叉指和300对中频辅助叉指在长度方向间隔排列构成。每对中频输入叉指是由与正极相连的中频正极输入叉指7、与负极相连的中频负极输入叉指8在长度方向间隔排列构成，每对中频辅助叉指是由与正极相连的中频正极辅助叉指9、与负极相连的中频负极辅助叉指10在长度方向间隔排列构成。中频正极输入叉指7、中频负极输入叉指8、中频正极辅助叉指9、中频负极辅助叉指10的指厚和选用的材料以及排列次序与高频输入叉指的指厚和选用的材料以及排列次序相同，中频正极输入叉指7、中频负极输入叉指8、中频正极辅助叉指9、中频负极辅助叉指10的指宽和指间距为2μm。中频正极输入叉指7与相邻的中频负极输入叉指8在宽度方向的重叠长度同高频正极输入叉指1与相邻的高频负极输入叉指2在宽度方向的重叠长度相同。
本实施例的中频输出叉指换能器是由20对中频输出叉指在长度方向间隔排列构成。每对中频输出叉指是由与正极相连的中频正极输出叉指11和与负极相连相邻的中频负极输出叉指12在长度方向间隔排列构成，中频输出叉指的指宽、指间距、指厚、所用的材料与中频输入叉指的指宽、指间距、指厚度、所用的材料完全相同。
本实施例低频滤波器的低频输入叉指换能器是由300对低频输入叉指和300对低频辅助叉指在长度方向间隔排列构成。每对低频输入叉指是由与正极相连的低频正极输入叉指13、与负极相连的低频负极输入叉指14在长度方向间隔排列构成，每对低频辅助叉指是由与正极相连的低频正极辅助叉指15、与负极相连的低频负极辅助叉指16在长度方向间隔排列构成。低频输入叉指、低频辅助叉指的指宽和指间距为4μm，选用的材料和指厚与高频滤波器的高频输入叉指的材料和厚度完全相同，低频正极输入叉指13与低频负极输入叉指14在宽度方向的重叠长度与高频正极输入叉指1与高频负极输入叉指2在宽度方向的重叠长度完全相同。
本实施例低频输出滤波器的低频输出叉指换能器是由20对低频输出叉指在长度方向间隔排列构成。每对低频输出叉指是由与正极相连的低频正极输出叉指17和与负极相连相邻的低频负极输出叉指18在长度方向间隔排列构成，低频输出叉指的指宽、指间距、指厚、所用的材料与低频输入叉指的指宽、指间距、指厚、所用的材料完全相同。
发明人给出了本发明第二个实施例。在本实施例中在压电基片19上制作3组滤波器，即高频滤波器、中频滤波器、低频滤波器，3组滤波器均选用150对输入叉指、150对辅助叉指、20对输出叉指，输入叉指、辅助叉指、输出叉指的指宽、指间距、指厚度、所用的材料分别与第一个实施例相应滤波器的指宽、指间距、指厚，所用的材料完全相同。高频滤波器、中频滤波器、低频滤波器的正极输入叉指与负极输入叉指的重叠长度(mm)列下表0.0009 0.0011 0.0013 0.0015 0.0018 0.0022 0.00260.0031 0.0037 0.0043 0.0051 0.0060 0.0070 0.00820.0095 0.0111 0.0129 0.0149 0.0172 0.0198 0.02280.0261 0.0299 0.0340 0.0387 0.0439 0.0497 0.05610.0632 0.0710 0.0796 0.0889 0.0991 0.1103 0.12230.1353 0.1494 0.1645 0.1806 0.1979 0.2163 0.23570.2563 0.2780 0.3008 0.3247 0.3495 0.3753 0.40200.4296 0.4578 0.4868 0.5162 0.5461 0.5762 0.60650.6368 0.6670 0.6968 0.7261 0.7548 0.7827 0.80960.8353 0.8596 0.8825 0.9037 0.9231 0.9406 0.95600.9692 0.9802 0.9888 0.9950 0.9988 1.0000 0.99880.9950 0.9888 0.9802 0.9692 0.9560 0.9406 0.92310.9037 0.8825 0.8596 0.8353 0.8096 0.7827 0.75480.7261 0.6968 0.6670 0.6368 0.6065 0.5762 0.54610.5162 0.4868 0.4578 0.4296 0.4020 0.3753 0.34950.3247 0.3008 0.2780 0.2563 0.2357 0.2163 0.19790.1806 0.1645 0.1494 0.1353 0.1223 0.1103 0.09910.0889 0.0796 0.0710 0.0632 0.0561 0.0497 0.04390.0387 0.0340 0.0299 0.0261 0.0228 0.0198 0.01720.0149 0.0129 0.0111 0.0095 0.0082 0.0070 0.00600.0051 0.0043 0.0037 0.0031 0.0026 0.0022 0.00180.0015 0.0013 0.0011发明人给出了本发明第三个实施例。在本实施例中在压电基片19上制作3组滤波器，即高频滤波器、中频滤波器、低频滤波器，3组滤波器均选用60对输入叉指、60对辅助叉指、20对输出叉指，输入叉指、辅助叉指、输出叉指的指宽、指间距、指厚度、所用的材料分别与第一个实施例相应滤波器的指宽、指间距、指厚，所用的材料完全相同。高频滤波器、中频滤波器、低频滤波器的正极输入叉指与负极输入叉指的重叠长度(mm)列下表0.0009 0.0014 0.0022 0.0034 0.0051 0.0076 0.01110.0160 0.0228 0.0319 0.0439 0.0596 0.0796 0.10460.1353 0.1724 0.2163 0.2671 0.3247 0.3886 0.45780.5311 0.6065 0.6819 0.7548 0.8226 0.8825 0.93210.9692 0.9922 1.0000 0.9922 0.9692 0.9321 0.88250.8226 0.7548 0.6819 0.6065 0.5311 0.4578 0.38860.3247 0.2671 0.2163 0.1724 0.1353 0.1046 0.07960.0596 0.0439 0.0319 0.0228 0.0160 0.0111 0.00760.0051 0.0034 0.0022 0.0014发明人给出了本发明第四个实施例。在本实施例中，在压电基片19上制作2组滤波器，即高频滤波器、中频滤波器，2组滤波器均选用300对输入叉指、300对辅助叉指、20对输出叉指，输入叉指、辅助叉指、输出叉指的结构与第一个实施例高频滤波器、中频滤波器的结构完全相同。
发明人给出了本发明第五个实施例。在本实施例中，在压电基片19上制作2组滤波器，即高频滤波器、中频滤波器，2组滤波器均选用150对输入叉指、150对辅助叉指、20对输出叉指，输入叉指、辅助叉指、输出叉指的结构与第一个实施例高频滤波器、中频滤波器的结构完全相同。
发明人给出了本发明第六个实施例。在本实施例中，在压电基片19上制作2组滤波器，即高频滤波器、中频滤波器，2组滤波器均选用60对输入叉指、60对辅助叉指、20对输出叉指，输入叉指、辅助叉指、输出叉指的结构与第一个实施例高频滤波器，中频滤波器的结构完全相同。
发明人给出了本发明第七个实施例。在本实施例中，在压电基片19上制作的5组滤波器，即超高频滤波器、高频滤波器、中频滤波器、低频滤波器、超低频滤波器，5组滤波器均选用300对输入叉指、300对辅助叉指、20对输出叉指，其中高频滤波器、中频滤波器、低频滤波器的输入叉指、辅助叉指、输出叉指的结构与第一个实施例完全相同，超高频滤波器的输入叉指、辅助叉指、输出叉指的指宽和指间距为0.5μm，其它结构与第一个实施例相同，超低频滤波器的输入叉指、辅助叉指、输出叉指的指宽和指间距为8μm，其它结构与第一个实施例相同。
发明人给出了本发明第八个实施例。在本实施例中，在压电基片19上制作的5组滤波器，即超高频滤波器、高频滤波器、中频滤波器、低频滤波器、超低频滤波器，5组滤波器均选用150对输入叉指、150对辅助叉指、20对输出叉指，超高频滤波器、高频滤波器、中频滤波器、低频滤波器、超低频滤波器的输入叉指、辅助叉指、输出叉指的结构与第七个实施例完全相同。
发明人给出了本发明第九个实施例。在本实施例中，在压电基片19上制作的5组滤波器，即超高频滤波器、高频滤波器、中频滤波器、低频滤波器、超低频滤波器，5组滤波器均选用60对输入叉指、60对辅助叉指、20对输出叉指，超高频滤波器、高频滤波器、中频滤波器、低频滤波器、超低频滤波器的输入叉指、辅助叉指、输出叉指的结构与第七个实施例完全相同。
发明人给出了本发明第十个实施例。在以上第一至第九个实施例中的输出叉指选用10对输出叉指，输入叉指、辅助叉指、输出叉指的结构均与相应的实施例相同。
发明人给出了本发明第十一个实施例。在以上第一至第九个实施例中，超高频滤波器的输入叉指、辅助叉指，输出叉指的指宽和指间距为1.25μm，高频滤波器的输入叉指、辅助叉指、输出叉指的指宽和指间距为2.5μm，中频滤波器的输入叉指、辅助叉指、输出叉指的指宽和指间距为5μm，低频滤波器的输入叉指、辅助叉指、输出叉指的指宽和指间距为10μm，超低频滤波器的输入叉指、辅助叉指、输出叉指的指宽和指间距为20μm，其它结构均与相应的实施例相同。
发明人给出了本发明第十二个实施例。在以上第一至第九个实施例中，输入叉指、辅助叉指、输出叉指的指厚为5000埃。其它结构均与相应的实施例相同。
发明人给出了本发明第十三个实施例。在以上第一至第九个实施例中，输入叉指、辅助叉指、输出叉指的指厚为4500埃。其它结构均与相应的实施例相同。
根据上述原理，还可设计出另外一种具体结构的模拟小波变换器件。
权利要求
1.一种模拟小波变换器件，其特征在于在压电基片[19]上设置2～5组由输入叉指换能器和相对应的输出叉指换能器构成不同频率的滤波器，将压电基片[19]按常规半导体器件工艺封装。
2.根据权利要求1所述的模拟小波变换器件，其特征在于所说的输入叉指换能器为在压电基片[19]上设置用铝或金材料制成60～300对相互隔离的输入叉指和辅助叉指；所说的输出叉指换能器为在输入叉指换能器的长度方向设置有相互隔离的10～20对输出叉指。
3.根据权利要求2所述的模拟小波变换器件，其特征在于所说的每对输入叉指包括与正极相连的正极输入叉指和与负极相连相邻的负极输入叉指，正极输入叉指与负极输入叉指在不同长度的宽度方向平行且重叠排列；所说的辅助叉指包括与正极相连的正极辅助叉指和与负极相连的负极辅助叉指，正极辅助叉指与同一长度上的负极输入叉指在宽度方向间隔10μm排列，负极辅助叉指与同一长度上的正极叉指在宽度方向间隔10μm排列；所说的一对输出叉指包括与正极相连的正极输出叉指和与负极相连的相邻负极输出叉指，正极输出叉指与负极输出叉指在不同长度宽度方向平行排列。
4.根据权利要求3所述的模拟小波变换器件，其特征在于所说的正极输入叉指、负极输入叉指、正极辅助叉指、负极辅助叉指、正极输出叉指、负极输出叉指的指宽为0.5～20μm。
5.根据权利要求4所述的模拟小波变换器件，其特征在于所说同一频率滤波器的正极输入叉指、负极输入叉指、正极辅助叉指、负极辅助叉指、正极输出叉指、负极输出叉指的指宽相等。
6.根据权利要求3所述的模拟小波变换器件，其特征在于所说的一对输入叉指与相邻的一对输入叉指在长度方向等距排列；所说的一对输出叉指与相邻的一对输出叉指在长度方向等距排列。
7.根据权利要求3或6所述的模拟小波变换器件，其特征在于所说同一频率滤波器的一对输入叉指与相邻一对输入叉指的距离同一对输出叉指与相邻一对输出叉指的距离相等。
8.根据权利要求3或4或5所述的模拟小波变换器件，其特征在于所说同一频率滤波器的正极输入叉指与相邻的一个负极输入叉指的指间距和指宽相同、同正极辅助叉指与相邻的一个负极辅助叉指的指间距和指宽相同、同正极输出叉指与相邻的一个负极输出叉指的指间距和指宽相同。
9.根据权利要求3或4或5所述的模拟小波变换器件，其特征在于所说的正极输入叉指、负极输入叉指、正极辅助叉指、负极辅助叉指、正极输出叉指、负极输出叉指的指厚为4000～5000埃。
10.根据权利要求8所述的模拟小波变换器件，其特征在于所说的正极输入叉指、负极输入叉指、正极辅助叉指、负极辅助叉指、正极输出叉指、负极输出叉指的指厚为4000～5000埃。
11.根据权利要求9所述的模拟小波变换器件，其特征在于所说的正极输入叉指、负极输入叉指、正极辅助叉指、负极辅助叉指、正极输出叉指、负极输出叉指的指厚相同。
12.根据权利要求10所述的模拟小波变换器件，其特征在于所说的正极输入叉指、负极输入叉指、正极辅助叉指、负极辅助叉指、正极输出叉指、负极输出叉指的指厚相同。
全文摘要
一种模拟小波变换器件,在压电基片上设置2～5组由输入叉指换能器和相对应的输出叉指换能器构成不同频率的滤波器,将压电基片按常规半导体器件工艺封装。本发明与数字型小波变换器件相比,速度能够达到两个数量级,对一维模拟信号进行小波变换,本发明的反应速度比数字型小波变换器件快三个数量级以上,对于二维信号本发明的反应速度比数字型小波变换器件快五个数量级。
文档编号H01L41/047GK1300106SQ01106728
公开日2001年6月20日 申请日期2001年1月19日 优先权日2001年1月19日
发明者朱长纯, 魏培永 申请人:西安交通大学