用于表面声波器件的混合结构及相关的制造方法技术

本发明专利技术涉及一种用于表面声波器件的混合结构(10)，所述混合结构(10)包括：压电材料的有用层(1)，该有用层(1)被连结至具有比有用层(1)低的热膨胀系数的支撑基板(2)；以及中间层(3)，该中间层(3)被布置在有用层(1)与支撑基板(2)之间。中间层是由至少第一材料和第二材料的粉末形成的烧结复合层(3)，该第二材料与该第一材料不同。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用于表面声波器件的混合结构及相关的制造方法
本专利技术涉及表面声波器件领域。本专利技术尤其涉及适用于制造表面声波器件的混合结构。
技术介绍
诸如表面声波(SAW)器件的声谐振器的结构使用在压电基板上生产的一个或更多个叉指换能器，以便将电信号转换成声波，并且反之亦然。这样的SAW器件或谐振器通常用于滤波器应用中。射频(RF)SAW技术提供了出色的性能(诸如，高隔离度和低插入损耗)。由于该原因，在无线通信应用中RFSAW技术用于RF双工器。RFSAW器件性能的提高尤其是通过获得相对于温度稳定的频率响应来实现的。SAW器件的工作频率相对于温度或频率温度系数(TCF)的依赖性一方面取决于换能器的叉指电极之间的间距的变化(所述变化通常是由于所使用的压电基板的相对高的热膨胀系数(CTE)造成的)；另一方面，因为压电基板的膨胀或收缩伴随着表面声波速度的增大或减小，所以TCF取决于速度温度系数。为了使频率温度系数(TCF)最小化，因此一个目的是使压电基板(尤其在供声波传播的表面区域中)的膨胀/收缩最小化。K.Hashimoto，M.Kadota等人的文章“RecentdevelopmentoftemperaturecompensatedSAWdevices”，IEEEUltrason.Symp.2011,79页至86页,2011概述了通常用于克服SAW器件的频率响应相对于温度的依赖性问题的方法。一种有利的方法在于使用混合基板(例如，由位于硅基板上的压电材料层组成的混合基板)。硅的低CTE可以限制压电层关于温度的膨胀/收缩。在钽酸锂(LiTaO3)的压电层的情况下，上述文章指出，LiTaO3的厚度与硅基板的厚度之比为10可以适当地提高频率温度系数(TCF)。这种方法的缺点之一是存在寄生声波(在B.P.Abbott等人的文章“CharacterizationofbondedwaferforRFfilterswithreducedTCF”Proc.2005IEEEInternationalUltrasonicsSymposium,Sept19-21,2005,pp.926-929中称为“杂散声模式”)，所述寄生声波对混合基板上生产的谐振器的频率特性具有负面影响。这些寄生谐振尤其与下面的界面(尤其包括LiTaO3与硅之间的界面)上的主声波(该主声波主要在LiTaO3层的表面区域中传播)的寄生反射相关。减少这些寄生谐振的一种解决方案是增大LiTaO3层的厚度；因为这还需要增大Si基板的厚度以便保持TCF的改善，所以混合基板的总厚度不再与尤其是为了满足移动电话市场的需求而提出的最终组件厚度减小要求兼容。K.Hashimoto等人(上述文章)提出的另一解决方案是使LiTaO3层的下表面(在与基板的结合界面处)变粗糙，以限制声波在该下界面上的反射。专利技术目的本专利技术的一个目的是提供一种针对现有技术的解决方案的另选解决方案。本专利技术的一个目的尤其是提供一种混合结构，该混合结构使得能够减小和/或消除所述寄生声波。
技术实现思路
本专利技术涉及一种用于表面声波器件的混合结构，所述混合结构包括：压电材料的工作层，所述工作层与支撑基板组装，所述支撑基板的热膨胀系数比所述工作层的热膨胀系数低；以及中间层，所述中间层位于所述工作层与所述支撑基板之间。所述混合结构的显著之处在于，所述中间层是由至少第一材料和第二材料的粉末形成的烧结复合层，所述第二材料与所述第一材料不同。根据本专利技术的、单独或组合获得的有利特征：·所述第一材料的声阻抗与所述工作层的声阻抗类似；所述工作层的声阻抗与所述第二材料的声阻抗之比大于2；并且所述第一材料和所述第二材料的所述粉末的颗粒的平均大小大于或等于打算在所述表面声波器件的表面处传播的声信号的波长的四分之一。·所述第一材料和所述第二材料被选择成在所述工作层与所述支撑基板之间形成声阻抗匹配层；所述第一材料和所述第二材料的所述粉末的颗粒的平均大小小于打算在所述表面声波器件的表面处传播的声信号的波长的四分之一。·所述支撑基板包括选自硅、玻璃、二氧化硅、蓝宝石、氧化铝、氮化铝的材料。·所述工作层包括选自钽酸锂(LiTaO3)、铌酸锂(LiNbO3)、石英、氧化锌(ZnO)的压电材料。·所述第一材料和所述第二材料选自氧化硅、氮化硅、硅、碳化硅、氧化铝、锗、蓝宝石、锆。·所述复合层具有介于几百纳米至几十微米之间的厚度。本专利技术还涉及一种制造用于表面声波器件的混合结构的方法，所述方法包括以下步骤：i)提供压电材料的工作层和支撑基板，所述支撑基板的热膨胀系数比所述工作层的热膨胀系数低；ii)在所述工作层的第一面上和/或在所述支撑基板的第一面上沉积由至少第一材料和第二材料的粉末混合物形成的层，所述第二材料与所述第一材料不同；iii)烧结由所述粉末混合物形成的层，以获得牢固地附着至所述工作层的第一面和/或所述支撑基板的第一面的烧结复合层；iv)组装所述工作层和所述支撑基板，使得所述复合层位于所述工作层与所述支撑基板之间。根据本专利技术的、单独或组合获得的有利特征：·在根据步骤ii)沉积由所述粉末混合物形成的层之前，所述工作层的第一面和/或所述支撑基板的第一面包括保护层。·所述保护层由选自氮化硅、氮氧化硅、氧化硅和氧化铝的至少一种材料形成。·所述粉末混合物是粘性糊剂的形式，并且在步骤ii)中沉积由所述混合物形成的层是通过旋涂进行的。·在沉积由所述粉末混合物形成的层之后进行低温热处理，以便排出所述粘性糊剂的至少一种液体组分。·在组装步骤iv)之前，在所述烧结复合层上沉积接合层。·步骤i)中提供的所述工作层是压电材料供体基板。·所述制造方法包括步骤v)：将所述供体基板减薄至所述工作层的用于制造所述声波器件的期望厚度。附图说明参照附图，根据以下详细描述，本专利技术的其它特征和优点将变得显而易见，在附图中：图1呈现了根据本专利技术的混合结构；表1a呈现了用于形成根据本专利技术的混合结构的烧结复合层的合适材料的列表；表1b呈现了用于形成根据本专利技术的混合结构的工作层的材料的列表；图2a和图2b呈现了根据本专利技术的混合结构；图3呈现了根据本专利技术的混合结构，包括SAW器件；图4a至图4e呈现了用于制造根据本专利技术的混合结构的方法。具体实施方式在描述性部分中，与附图相同的附图标记可以用于相同性质的要素。附图是示意性表示，为了易读性起见，附图不是按比例绘制的。尤其地，层的沿z轴的厚度相对于沿x轴和y轴的横向尺寸不成比例。本专利技术涉及一种适用于制造表面声波(SAW)器件的混合结构10，混合结构10尤其适用于制造具有在从几十MHz至几十GHz范围内的频率的器件。如图1所示，根据本专利技术的混合结构10包括压电材料的工作层1，该工作层1具有第一面1a和第二面1b。由于工作层1将用于表面声波器件的后续生产，因此这样命名工作层1。举例来说，混合本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用于表面声波器件的混合结构(10)，所述混合结构(10)包括：压电材料的工作层(1)，所述工作层(1)与支撑基板(2)组装，所述支撑基板(2)的热膨胀系数比所述工作层(1)的热膨胀系数低；以及中间层(3)，所述中间层(3)位于所述工作层(1)与所述支撑基板(2)之间，所述混合结构(10)的特征在于，所述中间层(3)是由至少第一材料和第二材料的粉末形成的烧结复合层(3)，所述第二材料与所述第一材料不同。/n

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】20180330 FR 18527961.一种用于表面声波器件的混合结构(10)，所述混合结构(10)包括：压电材料的工作层(1)，所述工作层(1)与支撑基板(2)组装，所述支撑基板(2)的热膨胀系数比所述工作层(1)的热膨胀系数低；以及中间层(3)，所述中间层(3)位于所述工作层(1)与所述支撑基板(2)之间，所述混合结构(10)的特征在于，所述中间层(3)是由至少第一材料和第二材料的粉末形成的烧结复合层(3)，所述第二材料与所述第一材料不同。


2.根据权利要求1所述的用于表面声波器件的混合结构(10)，其中：
·所述第一材料的声阻抗与所述工作层(1)的声阻抗类似，
·所述工作层(1)的声阻抗与所述第二材料的声阻抗之比大于2，
·所述第一材料和所述第二材料的所述粉末的颗粒的平均大小大于或等于打算在所述表面声波器件的表面处传播的声信号的波长的四分之一。


3.根据权利要求1所述的用于表面声波器件的混合结构(10)，其中：
·所述第一材料和所述第二材料被选择成在所述工作层(1)与所述支撑基板(2)之间形成声阻抗匹配层，
·所述第一材料和所述第二材料的所述粉末的颗粒的平均大小小于打算在所述表面声波器件的表面处传播的声信号的波长的四分之一。


4.根据权利要求1至3中任一项所述的用于表面声波器件的混合结构(10)，其中，所述支撑基板(2)包括选自硅、玻璃、二氧化硅、蓝宝石、氧化铝、氮化铝的材料。


5.根据权利要求1至4中任一项所述的用于表面声波器件的混合结构(10)，其中，所述工作层(1)包括选自钽酸锂(LiTaO3)、铌酸锂(LiNbO3)、石英、氧化锌(ZnO)的压电材料。


6.根据权利要求1至5中任一项所述的用于表面声波器件的混合结构(10)，其中，所述第一材料和所述第二材料选自氧化硅、氮化硅、硅、碳化硅、氧化铝、锗、蓝宝石、锆。


7.一种制造用于表面声波器件的混合结构(10)的方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：
i)提供压电材料的工作层(1)和支撑基板(2)，所述支撑基板(2)的热膨胀...

【专利技术属性】
技术研发人员：佛雷德里克·阿利伯特，克里斯泰勒·维蒂佐，
申请(专利权)人：索泰克公司，
类型：发明
国别省市：法国;FR