专利名称：高频表面声波元件的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种高频表面声波元件，尤指一种可通过调整其所具的纳 米钻石膜层的厚度而轻易地调整其中心频率的高频表面声波元件。
背景技术：
表面声波元件因为材料科技的发展成熟，己可做为滤波器，且此种表 面声波滤波器己广泛应用于现今行动通信技术。况且，表面声波元件因为 具有低损耗，高衰减特性以及轻薄短小的优点，其于无线通信产品的应用 亦愈趋广泛。但是，就目前表面声波元件最常使用的铌酸锂单晶基板而言，
若要达到1800 MHz的中心频率，其输入转换部及输出转换部的线宽必须 达到0.5um。虽然此一线宽对于现今的半导体工艺而言相当容易，但一般 的接触式曝光机仍无法满足此规格。另一方面，为了进一步扩大表面声波 滤波器的应用领域，各界无不设法调整表面声波滤波器的中心频率数值。
如图1A及图1B图所示，现有的高频表面声波元件为一具有一压电基 板11、 一输入转换部12及一输出转换部13的元件，且输入转换部12与 输出转换部13成对地设置于压电基板11的表面。其中，压电基板11的 材质为石英、铌酸锂(LiNb03)或钽酸锂(LiTa03)。而且， 一旦输入转换部 12与输出转换部13的线宽确定之后，现有的高频表面声波元件的中心频 率便被确定而无法轻易调整。也就是说，目前若要改变现有的高频表面声 波元件的中心频率，惟有调整输入转换部12与输出转换部13的线宽一途。 况且，若要更改现有的高频表面声波元件的输入转换部与输出转换部的线 宽，势必要额外制作另一具不同线宽的图案的光罩，不仅要耗费相当时间， 也额外增加不少成本。
因此，业界需要一种可通过调整其所具的纳米钻石膜层的厚度而轻易 地调整其中心频率的高频表面声波元件，就压电薄膜式层状结构表面声波 元件而言，中心频率的调整虽可通过改变压电层的厚度来达成；然而若要大幅地提高中心频率，实有赖于高声速材料的介入，如本发明所提出的纳 米钻石膜层。
发明内容
本发明的主要目的是提供一种高频表面声波元件，以便能通过调整其 所具的纳米钻石膜层的厚度，轻易调整其中心频率。
本发明的次要目的是提供一种高频表面声波元件，以便能简化调整其 中心频率的程序，增加高频表面声波元件的应用弹性。
为达成上述目的，本发明提供一种高频表面声波元件，包括 一硅基 板； 一纳米钻石膜层，是位于此硅基板之上； 一压电层，形成于此纳米钻 石膜层的表面； 一输入转换部；以及一输出转换部；其中，此输入转换部 与此输出转换部成对地设置于此压电层的表面。
为达成上述目的，本发明另提供一种高频表面声波元件，包括 一硅 基板； 一纳米钻石膜层，位于此硅基板之上； 一压电层，形成于此纳米钻 石膜层的表面； 一输入转换部；以及一输出转换部；其中，此输入转换部 与此输出转换部成对地设置于此纳米钻石膜层的表面，且此压电层覆盖介 于此输入转换部与此输出转换部之间的纳米钻石膜层部分表面。
因此，本发明的高频表面声波元件可通过调整其所具的纳米钻石膜层
的厚度，轻易地调整其中心频率，而无需耗费周章地通过改变其输入转换 部与其输出转换部的线宽的方式来改变其中心频率。如此，调整本发明的
高频表面声波元件的中心频率的程序便可大幅简化，仅需调整纳米钻石膜 层沉积的时间即可，大幅增加本发明的高频表面声波元件的应用弹性。
本发明的高频表面声波元件可使用任何型态的硅基板，其较佳为一硅 (100)芯片。本发明的高频表面声波元件的纳米钻石膜层可具有任何厚度， 其厚度较佳介于0. 5um至20um之间。本发明的高频表面声波元件的压 电层可具有任何材质，其材质较佳为氧化锌、氮化铝或铌酸锂。本发明的 高频表面声波元件的压电层可以任何方式形成于纳米钻石膜层的表面，其 较佳以射频磁控溅镀、电子束蒸镀、化学气相沉积法、准分子激光蒸镀法、 溶胶-凝胶法、分子束磊晶法、物理气相沉积法或化学气相沉积的方式形 成于纳米钻石膜层的表面。本发明的高频表面声波元件的输入转换部与输出转换部可分别具有任何线宽，它们的线宽较佳介于0. 5 u m至5 n m之间。 本发明的高频表面声波元件的输入转换部及输出转换部可具有任何材质， 它们的材质较佳为铝，其厚度较佳介于50 nm至200nm。
图1A是现有的高频表面声波元件的立体示意图； 图1B是沿着图1A的AA'连线所得的剖面示意图； 图2A是本发明一实施例的高频表面声波元件的立体示意图； 图2B是沿着图2A的BB'连线所得的剖面示意图； 图2C是显示本发明一实施例的高频表面声波元件的频谱响应量测结 果的示意图2D是显示本发明一实施例的高频表面声波元件的中心频率与其纳 米钻石膜层厚度的关是的示意图3A是本发明另一实施例的高频表面声波元件的立体示意图3B是沿着图3A的CC'连线所得的剖面示意图3C是显示本发明另一实施例的高频表面声波元件的频谱响应量测 结果的示意图3D是显示本发明另一实施例的高频表面声波元件的中心频率与其 纳米钻石膜层厚度的关是的示意图。
主要元件符号说明
11压电基板
12、 24、 34输入转换部
13、 25、 35输出转换部
21、 31硅基板
22、 32纳米钻石膜层
23、 33压电层具体实施方式
实施例1
请参阅图2A及图2B，其中图2A为本发明一实施例的高频表面声波元 件的立体示意图，图2B为沿着图2A的BB'连线所得的剖面示意图。本发 明一实施例的高频表面声波元件为一具有一硅基板21、 一纳米钻石膜层 22、 一压电层23、 一输入转换部24及一输出转换部25的元件，且输入转 换部24与输出转换部25成对地设置于压电层23的表面。其中，在本实 施例中，压电层23的材质为氧化锌(Zn0)，其是通过射频磁控溅镀的方式 形成于纳米钻石膜层22的表面。至于射频磁控溅镀工艺的各项参数，则 如下列表1所示
表1:
靶材种类锂沉积的氧化锌耙
靶材-基板之间的距离43 mm
基板温度380 °C
溅镀气体流量比氩气/氧气=1
射频功率178瓦
沉积时间30分钟
沉积时腔体压力'■' 10 mtorr
沉积厚度1. m
接着，再涂布光阻于压电层23的表面，而后以黄光微影工艺经曝光 显影形成交叉指状电极图样，再蒸镀约为100 nm厚度的铝层于前述的具 图样的光阻。最后，再以举离法(lift-off)移除不需要的铝层并震荡清洗 光阻层后，分别形成输入转换部24及输出转换部25于压电层23的表面。
完成前述的工艺所得的高频表面声波元件的纳米钻石膜层22的厚度 约为5 nm，其氧化锌材质的压电层23的厚度约为1.2 um，其输入转换 部24与输出转换部25的材质为铝，它们的线宽则约为5 ym。而此高频表面声波元件的频率响应便如图2C所示，其中心频率约为255. 84 MHz。
另一方面，通过与前述的工艺相同的步骤，另外形成两个分别具有不 同厚度的纳米钻石膜层的高频表面声波元件。在这两个高频表面声波元件 中，纳米钻石膜层的厚度分别约为2. 1 ym及4.3ym。除此之外，这两个
高频表面声波元件其余各组成单元(如硅基板、压电层、输入转换部及输 出转换部)的材质及尺寸，均与本发明一实施例的高频表面声波元件相同。 接着，量测这两个高频表面声波元件的表面波声速(phase velocity),所 得的两个表面波声速数值再与本发明一实施例的高频表面声波元件的表 面波声速数值合并，便得到图2D的曲线。
从图2D可以看出，本发明一实施例的高频表面声波元件可仅通过调 整其纳米钻石膜层的厚度的方式，改变其表面波声速的数值(同时也改变 其中心频率的数值)，且无需改变其余组成单元(如硅基板、压电层、输入 转换部及输出转换部)的材质及尺寸。
实施例3
请参阅图3A及图3B，其中图3A为本发明另一实施例的高频表面声波 元件的立体示意图，图3B为沿着图3A的CC'连线所得的剖面示意图。本 发明另一实施例的高频表面声波元件为一具有一硅基板31、一纳米钻石膜 层32、 一压电层33、 一输入转换部34及一输出转换部35的元件，其中 输入转换部34与输出转换部35成对地设置于纳米钻石膜层32的表面， 且压电层33覆盖介于输入转换部34与输出转换部35之间的纳米钻石膜 层32部分表面。
此外，在本实施例中，先涂布光阻于纳米钻石膜层32的表面，而后 以黄光微影工艺经曝光显影形成交叉指状电极图样，再蒸镀约为100 nm 厚度的铝层于前述的具图样的光阻。最后，再以举离法(lift-off)移除不 需要的铝层并震荡清洗光阻层后，分别形成输入转换部34及输出转换部 35于纳米钻石膜层32的表面。接着，再以射频磁控溅镀的方式形成氧化 锌(ZnO)材质的压电层33于纳米钻石膜层32的表面，使得压电层33覆盖 介于输入转换部34与输出转换部35之间的纳米钻石膜层32部分表面。 至于射频磁控溅镀工艺的各项参数，则如前述表1所示完成前述的工艺所得的高频表面声波元件的纳米钻石膜层32的厚度
约为3.6 um，其氧化锌材质的压电层33的厚度约为1.2 u m，其输入转 换部34与输出转换部35的材质为铝，它们的线宽则约为5 um。而此高 频表面声波元件的频率响应便如图3C所示，其中心频率约为425. 225 MHz。
另一方面，通过与前述的工艺相同的步骤，另外形成两个分别具有不 同厚度的纳米钻石膜层的高频表面声波元件。在这两个高频表面声波元件 中，纳米钻石膜层的厚度分别约为4.3nm及5.0um。除此之外，这两个 高频表面声波元件其余各组成单元(如硅基板、压电层、输入转换部及输 出转换部)的材质及尺寸，均与本发明另一实施例的高频表面声波元件相 同。接着，量测这两个高频表面声波元件的表面波声速(phase velocity), 所得的两个表面波声速数值再与本发明另一实施例的高频表面声波元件 的表面波声速数值合并，便得到图3D的曲线。
从图3D可看出，本发明另一实施例的高频表面声波元件可仅通过调 整其纳米钻石膜层的厚度的方式，改变其表面波声速的数值(同时也改变 其中心频率的数值)，且无需改变其余组成单元(如硅基板、压电层、输入 转换部及输出转换部)的材质及尺寸。
综上所述，本发明的高频表面声波元件可通过调整其所具的纳米钻石 膜层的厚度，轻易地调整其中心频率，而无需耗费周章地通过改变其输入 转换部与其输出转换部的线宽的方式来改变其中心频率。如此，调整本发 明的高频表面声波元件的中心频率的程序便可大幅简化，仅需调整纳米钻 石膜层沉积的时间即可，大幅增加本发明的高频表面声波元件的应用弹 性。
上述实施例仅是为了方便说明而举例而已，本发明所主张的权利范围 自应以申请专利范围所述为准，而非仅限于上述实施例。
权利要求
1、一种高频表面声波元件，其特征在于包括一硅基板；一纳米钻石膜层，位于该硅基板之上；一压电层，形成于该纳米钻石膜层的表面；一输入转换部；以及一输出转换部；其中，该输入转换部与该输出转换部是成对地设置于该压电层的表面。
2、 如权利要求1所述的高频表面声波元件，其特征在于，该硅基板 为一硅(100)芯片。
3、 如权利要求1所述的高频表面声波元件，其特征在于，该纳米钻 石膜层的厚度是介于0. 5 n m至20 u m之间。
4、 如权利要求1所述的高频表面声波元件，其特征在于，该压电层 是通过射频磁控溅镀法形成于该纳米钻石膜层的表面。
5、 如权利要求1所述的高频表面声波元件，其特征在于，该压电层 的材质为氧化锌、氮化铝或铌酸锂。
6、 如权利要求1所述的高频表面声波元件，其特征在于，该输入转 换部及该输出转换部的线宽是介于0. 5 u m至5 u m之间。
7、 如权利要求1所述的高频表面声波元件，其特征在于，该输入转 换部及该输出转换部分别为 一交叉指状电极。
8、 如权利要求1所述的高频表面声波元件，其特征在于，该输入转 换部及该输出转换部的材质为铝。
9、 一种高频表面声波元件，其特征在于包括 一硅基板；一纳米钻石膜层，位于该硅基板之上； 一压电层，形成于该纳米钻石膜层的表面； 一输入转换部；以及 一输出转换部；其中，该输入转换部与该输出转换部成对地设置于该纳米钻石膜 层的表面，且该压电层覆盖介于该输入转换部与该输出转换部之间的纳米 钻石膜层部分表面。
10、 如权利要求9所述的高频表面声波元件，其特征在于，该硅基板 为一硅(100)芯片。
11、 如权利要求9所述的高频表面声波元件，其特征在于，该纳米钻 石膜层的厚度是介于0. 5 u m至20 u m之间。
12、 如权利要求9所述的高频表面声波元件，其特征在于，该压电层 是通过射频磁控溅镀法形成于该纳米钻石膜层的表面。
13、 如权利要求9所述的高频表面声波元件，其特征在于，该压电层的材质为氧化锌、氮化铝或铌酸锂。
14、 如权利要求9所述的高频表面声波元件，其特征在于，该输入转 换部与该输出转换部的线宽是介于0. 5 P m至5 u m之间。
15、 如权利要求9所述的高频表面声波元件，其特征在于，该输入转 换部及该输出转换部分别为一交叉指状电极。
16、 如权利要求9所述的高频表面声波元件，其特征在于，该输入转 换部及该输出转换部的材质为铝。
全文摘要
本发明是一种高频表面声波元件，尤指一种可通过调整其所具的纳米钻石膜层的厚度而轻易地调整其中心频率的高频表面声波元件。本发明的高频表面声波元件包括一硅基板；一纳米钻石膜层，是位于此硅基板之上；一压电层，形成于此纳米钻石膜层的表面；一输入转换部；以及一输出转换部；其中，此输入转换部与此输出转换部成对地设置于此压电层的表面或其下方。此外，前述的纳米钻石膜层的厚度较佳介于0.5μm至20μm之间，前述的压电层的材质较佳包括氧化锌、氮化铝或铌酸锂，压电层的厚度则较佳介于0.5μm至5μm之间。
文档编号H03H9/02GK101677234SQ20081016083
公开日2010年3月24日 申请日期2008年9月16日 优先权日2008年9月16日
发明者施文钦, 王茂进 申请人:大同股份有限公司;大同大学