[发明专利]用于表面声波器件的混合结构及相关的制造方法

说明书

本发明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。

技术领域

本发明涉及表面声波器件领域。本发明尤其涉及适用于制造表面声波器件的混合结构。

背景技术

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RF SAW技术用于RF双工器。

RF SAW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“Recent development of temperaturecompensated SAW devices”，IEEE Ultrason.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“Characterization of bonded wafer for RF filters with reduced TCF”Proc.2005IEEE International Ultrasonics Symposium,Sept 19-21,2005,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。

发明目的

本发明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。本发明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。

发明内容

本发明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。

根据本发明的、单独或组合获得的有利特征：