电声转换器及其制造方法_3

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0. U至3.〇λ的总宽度。
[0088] 可能的是,仅仅提高空隙区域中的质量分布。作为用于提高空隙区域中的质量分 布的措施,可以使用迄今为止的用于提高内边缘区域或外边缘区域中的质量分布的措施。
[0089] 作为用于利用声波工作的、具有改善的活塞模态的器件的衬底,可以使用压电衬 底,如铌酸锂LiNb03(简写:LN)或者钽酸锂LiTa0 3(简写:LT)。
[0090] 具体而言,下面的表的衬底尤其是可能的:
合适的还有与所给定角度具有高达几十分之一度偏差的衬底。
[0091] 在此,按如下定义欧拉角:首先从一组轴X,y,z出发,该组轴是衬底的结晶学轴。
[0092] 第一角度λ给定:X轴和y轴围绕z轴旋转多少绝对值,其中X轴朝向y轴方向旋转。相 应地产生新的一组轴其中z = z\
[0093] 在另一旋转中,z \轴和y \轴绕?轴旋转角度μ。在此,y \轴朝向z \轴方向旋转。相应 地产生新的一组轴Xv,yv,zv。
[0094] 在第三旋转中,轴和yn轴绕轴旋转角度Θ。在此,轴朝向轴方向旋 转。这样,产生第三组轴
[0095] 在此,轴和yw轴与衬底的表面平行。轴是衬底的表面法线。轴给定 声波的传播方向。
[0096] 该定义与国际标准IEC 62276,2005-05附录Al-致。
[0097]作为GBAW或者界面波器件,例如可以考虑具有欧拉角 (K ^ 0^:;, IJ ^ -751:15^, Θ: Oa) ^LiNbO3O
[0098] 转换器可以包括比铝具有更高密度的金属,例如铜、金、钨或这些金属的合金作为 主要组分。
[0099] 转换器的电极或电极指可以由比铝具有更高密度的金属、例如铜、金、钨或这些金 属的合金作为主要组分制成。
[0100] 在转换器上可以布置补偿层。补偿层可以减小或消除器件的频率位置的温度过 程。这样的补偿层可以包括Si02、SiN、Al 203或者SiOxNy。这样的补偿层的厚度可以大于等于 50 %单位的λ。
[0101 ]作为SAW衬底可以例如考虑具有一组欧拉角 H 石.^ ~邊0:13%. β.石:0?:的银酸锂。
[0102]电极可以包括各种元素或不同合金的多层。减少声迀移的粘接层或阻挡层尤其是 可以包含钛、氧化钛或者氮化钛。
[0103] 电极的总高度可以为4%至7%单位的λ。在所有边缘区域和中心激励区域上取平 均的金属化比例可以为0.55至0.7之间;基本上确定器件的频率过程的指周期可以处于0.8 至I. Iym之间的范围中。
[0104] 包括平坦化的SiO2的补偿层可以包括在25 %至33 %之间单位的λ的厚度。
[0105] 介电钝化层或调整层(Trimmschicht)可以包括氮化娃。这样的钝化层或调整层可 以包括小于波长的7%的厚度。
[0106] 作为用于压电铌酸锂衬底的欧拉角也可以考虑角度(0% .31,貫5±:3、O0K
[0107] 电极的总高度可以为6%至8%之间单位的λ。金属化比例可以在0.5至0.65之间被 调节。指周期可以为1.8至2. Ιμπι之间。
[0108] 可以用例如包括SiO2的平坦介电层覆盖电极。其厚度可以为声波波长λ的29%至 33 %之间。
[0109] 可以用例如包括Si3N4或SiO2的附加的介电钝化层或调整层来覆盖电极或布置在 其之上的介电层。其厚度可以为声波波长λ的高达5%。
[0110] 针对一个实施方式也可以考虑具有欧拉角3;? 的铌酸 锂衬底。
[0111] 电极的总高度可以为波长的6 %至12 %之间。金属化比例可以为0.5至0.58之间。
[0112] 相应的转换器可以是用于WCDMA带11(1850-1990MHz)和带111(1710-1880MHz) 的双工器的一部分。为此,定义工作频率的指周期可以处于0.8 - 1. Ιμπι之间。
[0113] 包括二氧化硅的补偿层可以为30至50%λ之间那么厚。
[0114] 介电钝化层或调整层可以包括氮化硅并且包括小于7%单位的λ的厚度。
[0115] 在一个实施方式中,可以取消内边缘区域并且尽管如此获得良好的活塞模态。为 此,作为内边缘区域的替代物,转换器可以包括外边缘区域和空隙区域。具有经调节速度的 区域的数目因此被减小。空隙区域可以为0.1至3.〇λ之间那么宽。外边缘区域可以为1.0至 5. 〇λ之间那么宽。
[0116]为了提尚金属化比例可以提尚每波长的指数目。
[0117] 介电加重层或由金属制成的加重层可以具有IOnm至Ιμπι的厚度。
[0118] 在转换器的一个实施方式中,内边缘区域中的质量分布与外边缘区域或空隙区域 相比被减小。内边缘区域或空隙区域的总宽度可以为〇. 1至3. 〇λ之间。
[0119]减小质量分布可以通过将η例如减小到大于等于0.1的值来实现。减小质量分布也 可以通过将介电覆盖层磨蚀到小于Iym厚度来实现。
mi?nl 你为M商W老鹵旦右欧枋# (〇 % -48土,,0々)的钽酸锂。欧拉角 也是可能的。
[0121] 电极指的总高度可以为2.5至12%单位的λ。金属化比例η可以为0.4至0.8之间。指 周期可以为0.7至3. Ομπι之间。
[0122] 转换器可以包括例如包含氮化硅的钝化层,其具有小于波长的2%的厚度。
[0123] 声轨迹的孔径可以为10λ至50λ之间那么宽。孔径尤其是可以小于20λ。
[0124] 孔径的宽度以及中心激励区域、内边缘区域、空隙区域、外边缘区域或者汇流排区 域的宽度可能对于串联谐振器和并联谐振器不同,并且取决于谐振频率和孔径。尤其是可 以不同地构造不同谐振器的质量分布。
[0125] -种用于制造根据本发明的电声转换器的方法包括步骤: 一提供压电衬底; 一在所述衬底上对汇流排和电极指结构化; 一磨蚀中心激励区域中的电极指材料。
[0126] 该方法的一个实施方式包括步骤: 一提供压电衬底; 一在所述衬底上对汇流排和电极指结构化; 一使内边缘区域中的电极指材料氧化。
[0127] 调节横向区域中的纵向速度可以通过适当地在横向区域中进行质量分布来实现。 在此,一般通过加大衬底上的质量来减小声波的速度。一般通过放置高刚性的材料(例如 Al2O3或金刚石)来提高速度。质量分布的合适材料的选择因此使得能够提高以及降低声波 的速度。
【附图说明】
[0128] 下面根据实施例和所属的示意性图来进一步阐述根据本发明的电声转换器。
[0129] 图1示出了横向速度谱,其中内边缘区域中的纵向速度比中心激励区域中小; 图2示出了横向速度谱,其中内边缘区域中的纵向速度比中心激励区域中大; 图3示出了常规电声转换器的示意图; 图4示出了根据本发明的转换器的示意图; 图5示出了替代实施方式的示意图; 图6示出了电极指的根据本发明的构造方式; 图7示出了根据本发明的电极指的另一示意图; 图8a、8b;^;出了电极指的另一不意图; 图8c示出了具有局部加厚的电极指的截面图; 图9示出了在内边缘区域上具有排状沉积的材料的本发明转换器的构型; 图10示出了在具有凹慢度的衬底的情况下ky依赖于kx的依赖性的图示; 图11示出了根据本发明的电声谐振器的导纳; 图12示出了相位加权的原理; 图13示出了具有外边缘区域的不同部分区域的转换器; 图14A、B示出了具有不同纵向区域的转换器以及内边缘区域的不同的几何实施方式; 图15A、B、C、D示出了具有不同纵向区域的不同转换器以及内边缘区域的不同实施方式; 图16A、B、C示出了具有不同纵向区域的转换器的不同实施方式; 图17A、B、C、D、E示出了具有不同纵向区域的转换器的不同实施方式; 图18A、B、C、D、E示出了具有不同纵向区域的转换器的不同实施方式; 图19A、B、C、D、E、F示出了具有不同纵向区域的转换器的不同实施方式; 图20A、B、C、D、E示出了具有不同纵向区域的转换器的不同实施方式; 图21A、B、C、D、E示出了具有不同纵向区域的转换器的不同实施方式; 图22A、B、C示出了具有不同纵向区域的转换器的不同实施方式; 图23示出了不同构造的转换器的依赖于频率的插入损耗; 图24示出了在凸慢度情况下的活塞模态器件的作用方式; 图25示出了在凹慢度情况下的活塞模态器件的作用方式。
【具体实施方式】
[0130] 图1示出了声轨迹的在纵向上并排布置的区域的纵向速度的速度谱。在声轨迹的 内部布置有中心激励区域ZAB。内边缘区域IRBB比邻中心激励区域ZAB,所述内边缘区域IRB 被直接布置在中心激励区域ZAB旁边。在此,内边缘区域IRB的纵向速度小于中心激励区域 ZAB中的纵向速度。内边缘区域I RB又与外边缘区域ARB毗邻。在此,外边缘区域ARB的纵向速 度高于内边缘区域IRB的纵向速度:该外边缘区域ARB的纵向速度高也可以高于中心激励区 域ZAB的纵向速度。外边缘区域ARB又与汇流排SB的区域毗邻,在所述汇流排SB中,声波的纵 向速度比在外边缘区域ARB中小。
[0131] 图2示出了沿着横向的谱,其中绘出了不同区域的纵向传播速度。与图1中所示的 构型的不同之处在于,内边缘区域IRB中的纵向速度高于中心激励区域ZAB中的纵向速度。 但是中心激励区域ZAB中和内边缘区域I RB中的纵向速度比在毗邻内边缘区域的外边缘区 域ARB中小。
[0132] 图3示出了常规电声转换器,其中在两个不同电极的电极指重叠的激励区域AB中 进行HF信号与声波之间的转换。电极的电极指不允许接触另一极性的汇流排,否则转换器 结构将会短路。因此在指末端与相对的汇流排之间存在不进行电声转换的边缘区域RB。因 此,常规的转换器在汇流排SB的区域与中心激励区域AB之间通常每侧具有仅仅一个边缘区 域RB。
[0133] 与此不同,图4示出了根据本发明的一个实施方式。在中心激励区域ZAB中,梳状布 置的电极指在HF信号与声波之间进行转换。内边缘区域IRB峨邻中心激励区域ZAB。电极指 在内边缘区域I RB中与中心激励区域ZAB相比被实施得更宽。在内边缘区域I RB中也进行HF 信号与声振荡之间的转换。通过例如由于提高的指厚度而提高的质量分布,内边缘区域IRB 中的纵向速度与中心激励区域ZAB相比被减小。
[0134] 外边缘区域ARB毗邻内边缘区域IRB。外边缘区域ARB不活跃地参与HF信号与声波 部分之间的转换。但是在外边缘区域ARB中,声波是完全能够传播的。由于外边缘区域ARB中 减小的质量分布,外边缘区域ARB中的纵向速度与内边缘区域、反射器I RB和中心激励区域 ZAB的纵向速度相比被提高。
[0135] 汇流排SB的区域又毗邻外边缘区域。在此,质量分布与其余横向区域相比为最大 的;纵向速度为最小的。
[0136] 横向振荡模态的产生是有限宽的声轨迹内的衍射效应的结果。纵向速度的根据本 发明的横向谱(活塞模态)的形成有助于减小具有横向速度的振动模态的产生。
[0137] 图5示出了一个替代实施方式,其与图4的实施方式的不同在于,内边缘区域IRB中 的电极指的宽度与中心激励区域ZAB的指宽度相比被减小。由此,内边缘区域I RB中的纵向 速度与中心激励区域ZAB的速度相比被提高。内边缘区域IRB属于激励区域,因为在所述区 域中
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