表面声波装置制造方法及图纸

一种利用其主要分量是纵波分量的第二代漏式表面声波的表面声波装置，该装置包括ＬｉＴａＯ↓［３］基底和形成在ＬｉＴａＯ↓［３］基底上的导电膜，导电膜的密度ρ是约２６９９ｋｇ／ｍ↑［３］至约１９３００ｋｇ／ｍ↑［３］。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及具有LiTaO3基底的表面声波(SAW)装置。具体来说，本专利技术涉及使用表面声波的表面声波装置，表面声波的主要分量是纵波(压力波或P波)，其位相速度低于在LiTaO3基底中传播的体声波(BAW)的“快剪切波”和“慢剪切波”的位相速度。
技术介绍
高性能、重量轻的小型SAW装置广泛用在携带式通讯设备的带通滤波器中。SAW装置的操作频率F取决于F＝V/L，其中，V是表面声波的位相速度，L是交叉指型变换器(IDT)的指周期。因此，对于同样操作频率的SAW装置来说，如果位相速度V增加，则指周期L也增加。因为IDT的电极指宽度随指周期L的增加而增加，所以能够高产率和低成本地生产SAW装置。但是，当周期L过大时，芯片尺寸增加，用一个晶片生产的SAW装置的数目减少，从而增加了生产成本。相反，当位相速度V降低时，周期L缩短，SAW装置的尺寸减小。但是，当周期L过小时，IDT的电极指宽度过小，从而需要使用昂贵的IDT微型制造法。SAW装置的SAW位相速度必须根据其特定用途进行优化。另外，近来的具有较高频率的通讯设备需要较高的操作电压。因此，现在的SAW装置需要具有较高位相速度的表面声波。分类为SAW装置的谐振器SAW滤波器的带宽取决于电气机械结合系数ks2。电气机械结合系数ks2随滤波器带宽的增加而增加。同样，电气机械结合系数ks2随滤波器带宽的减小而减小。因此，必须根据用途优化电气机械结合系数ks2。例如，移动电话的射频(RF)SAW滤波器要求电气机械结合系数ks2约为4％-10％。表面声波的传播导致的损耗，即，传播损耗增加了SAW滤波器的插入损耗和SAW谐振器的谐振电阻，降低了阻抗/反谐振频率比中的阻抗。因此，传播损耗优选尽可能低。已知的用在SAW装置中的表面声波包括瑞利(Rayleigh)波和漏波，大多数漏波的位相速度高于瑞利波的位相速度。高频SAW装置通常使用漏波，漏波的主要分量是平行于SAW传播方向的剪切(横向)波，即，u2分量，该剪切波在30°-42°Y-X钽酸锂(LiTaO3)基底或41°或64°Y-X铌酸锂(LiNbO3)基底中传播。这些漏波在这些基底上具有铝IDT的SAW装置中以约4000-4500m/sec的速度传播。近来，具有更高位相速度，即，约5000-7000m/sec，并且具有作为主要分量的纵波分量，即，u1分量的第二代漏式表面声波(second leakysurface acoustic waves)吸引了很多人的注意。名称为“Longitudinal Leaky Surface Acoustic Waves on Li2B4O7”，Shingaku Shunki Zendai A443(1994)的非专利文献中公开了具有作为主要分量的纵波分量并且以6656m/sec的位相速度在四硼酸锂基底中传播的漏式表面声波。另一篇名称为“Characteristics OfLeaky Surface Acoustic WavePropagation on LiNbO3and LiTaO3Substrates”，S.Tonami，YShimizu，J.Appl.Phys.Vol.34(1995)的非专利文献中公开了具有作为主要分量的纵波分量并且在LiNbO3和LiTaO3基底中传播的第二代漏式表面声波。根据后一篇非专利文献，在欧拉(Euler)角为(90°，90°，31°)的LiTaO3基底中的电气机械结合系数ks2达到最大值，即，2.41％，在作为电开放的自由表面(也称为“开放表面”)上和电短路的金属化表面(也称为“短路表面”)上的传播损耗分别约为0.06dB/λ和约为0.5dB/λ，其中，λ表示第二代漏式表面声波的波长。即，在金属化表面上的传播损耗大于在自由表面上的传播损耗。在相同欧拉角的自由表面和金属化表面上的延迟温度系数(TCD)分别约为35ppm和约为48ppm。日本未审专利申请8-288788中公开了一种使用纵波型SAW的SAW装置，其中，纵向分量与剪切分量相比是主要的。具体来说，它公开的SAW装置包括以特定的欧拉角切割的LiTaO3或LiNbO3基底和布置在基底上的薄膜，其中，纵向SAW的波数K与薄膜厚度H的乘积控制在预定的数值范围内。例如，对于由LiTaO3和用金制成的导电薄膜构成的基底来说，用位相速度低于“快剪切波”和“慢剪切波”的位相速度的纵向SAW能够有效地将传播损耗降至零，方法是将KH控制为KH＝0.6(H/λ＝9.6％)或更大。“慢剪切波”和“快剪切波”都是在压电基底中传播的体波。在压电基底中传播的体波已知有三种，它们是“慢剪切波”、“快剪切波”和“纵波”。上述传统技术教导我们位相速度低于“快剪切波”和“慢剪切波”的位相速度的纵向SAW没有传播损耗。为了达到说明的目的，“慢剪切波”、“快剪切波”和“纵波”的定义如下。剪切波(横向波)分为具有u3位移分量的垂直剪切(SV)波和具有u2位移分量的水平剪切(SH)波。具有低声速的SV和SH波定义为“慢剪切波”，而具有高声速的SV和SH波定义为“快剪切波”。具有u1位移分量的压力波或P波是“纵波”。如上所述，移动电话的RF SAW滤波器要求电气机械结合系数ks2约为4％-10％。但是，包括LiTaO3基底和铝导电膜的SAW装置的电气机械结合系数ks2大约只有2.13％。另外，由铝构成的导电膜要求增加厚度，所以使产率下降。相反，上述专利文献中公开的纵向准SAW的位相速度降至约3300m/sec，约等于瑞利波的位相速度，这样可以消除金属化表面上的传播损耗。这是通过增加金导电膜厚度使纵向准SAW慢于快和慢剪切波实现的。但是，这种方式的纵波不再具有高位相速度，不能满足高频的需要。从前面的说明可以清楚地看出用具有纵波的SAW作为主要分量的传统SAW装置受到低电气机械结合系数ks2和高传播损耗的困扰。另外，它们与较高的位相速度不相容。
技术实现思路
为了克服上述问题，本专利技术的优选实施方案提供具有高电气机械结合系数、低传播损耗和高位相速度的SAW装置。本专利技术的第一个优选实施方案提供一种利用其主要分量是纵波分量的第二代漏式表面声波的表面声波装置，该装置包括LiTaO3基底和布置在LiTaO3基底上的导电膜，其中，导电膜的密度ρ是约2699kg/m3至约19300kg/m3。优选地是，导电膜的规格化膜厚H/λ是约5.3023×ρ-0.4172至约80161×ρ-1.781，其中，λ表示第二代漏式表面声波的波长，H表示导电膜的厚度。在这种方式下，电气机械结合系数ks2得到进一步增加。根据该结构，第二代漏式SAW的电气机械结合系数ks2增加，由于生产工艺导致的频率偏差减小，传播损耗大幅降低。为了得到较高的电气机械结合系数ks2，LiTaO3基底的欧拉角优选在图8-11所示的区域B1-B4内。为了降低导电膜的厚度，导电膜优选由铜、银或主要含铜和/或银的金属构成。本专利技术的第二个优选实施方案提供一种利用其主要分量是纵波分量的第二代漏式表面声波的表面声波装置，该装置包括欧拉角在与通过关联表3和4所示座标而定义的区域A1-A10内的LiTaO3基底和布置在LiTaO3基底上的导电膜，其中，导电膜的密度ρ大于约2699kg/m3，导电膜的规格化膜厚本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种利用其主要分量是纵波分量的第二代漏式表面声波的表面声波装置，该装置包括：ＬｉＴａＯ↓［３］基底；和布置在ＬｉＴａＯ↓［３］基底上的导电膜，其中，导电膜的密度ρ是约２６９９ｋｇ／ｍ↑［３］至约１９３００ｋｇ／ｍ↑［ ３］。

【技术特征摘要】
...

【专利技术属性】
技术研发人员：神藤始，门田道雄，
申请(专利权)人：株式会社村田制作所，
类型：发明
国别省市：JP[日本]