[发明专利]薄膜SAW器件

说明书

薄膜SAW器件包括：载体衬底(CA)、TCF补偿层(CL)、压电层(PL)以及在压电层的顶部上的IDT电极(EL)。功能层(FL)被布置在压电层与TCF补偿层之间以进一步减小TCF。考虑到声速、密度和刚度，功能层的材料特性与压电层的材料特性相匹配，使得功能层的材料特性与压电层的材料特性在不具有压电效应的情况下彼此之间的偏差不会超过10％。功能层可以具有与有用的压电层相同的晶体构造而没有压电特性。

描述

下一代移动通信器件需要出色的性能和特性，例如高机电耦合系数k²和低频率温度系数TCF。

呈现在夹层衬底系统上的SAW滤波器器件由于提供了矢状波导效果而本身提供了高耦合系数。普通多层衬底系统的层中的一个层是提供了TCF的降低的SiO₂层。因此，这种SiO₂层被用作TCF补偿层，并且其厚度可以被调节为实现期望的TCF降低。然而，补偿效果通常太小。而且，仅具有较差的声学性能的SiO₂层的更高的厚度导致更多的杂散模式(例如，体声学模式)，这对于在较高频率的相邻频带中产生干扰共振是不期望的。此外，对于需要较小带宽的某些频带，夹层衬底系统中的高耦合可能是不利的。对于这些窄频带，需要外部电路装置(例如，电容器)来重新降低带宽。这又导致较高的面积消耗，其与常见的小型化要求相反。

因此，需要具有补偿的TCF而不增加SiO₂层的层厚度的SAW器件。

该目的和其它目的通过根据独立权利要求的薄膜SAW器件和制造方法来解决。特定特征和有利的实施例是从属权利要求的主题。

总体思路是提供一种包括附加功能层的薄膜SAW器件。这可以是在薄膜SAW器件的压电层附近或紧挨的附加层，并且具有与压电层的机械性能非常相似的机械性能。然而，该功能层不是压电的。

然后，这种层具有突出的声学特性，并且声波至少部分地在该功能层中传播。因此，由于缺少压电效应，耦合减小，因此机电耦合系数k²减小。这对于SAW滤波器是有利的，该SAW滤波器被设计为分别地在具有窄带宽度的频带中在窄带中操作。否则，必须借助诸如外部电容器之类的电路元件来减小带宽，这将需要附加的空间和/或芯片面积。此外，这种外部元件由于其低的品质因数Q而降低了整个器件的品质因数Q。对于所提出的功能层和因此减小的耦合因数，当设计窄带SAW滤波器时不需要这种电路装置。

压电的温度依赖性是器件的负TCF的主要贡献之一。附加的功能层的压电性的缺乏导致组合层堆叠的TCF中的改善。因此，与迄今常用的层系统相比，以前高度为负的TCF被转换为更正的值。因此，即使在没有足够的TCF补偿的层系统中，该功能层也可以允许改善TCF补偿以提供非常低的最终TCF。此外，功能层允许减小作为SiO₂层的常规的TCF补偿层的厚度。通过插入功能层来减小具有不良声学特性的SiO₂层的厚度，可以改善薄膜SAW器件的整个层系统的声学特性。作为附加的优点，由于较低的总层厚度，可以减小杂散模式的发生。

如果需要，可以通过减小压电层的厚度来补偿耦合系数k²的减小。结果，进一步减小了杂散板和体模式的出现。

这种新的薄膜SAW器件包括：载体衬底、TCF补偿层、压电层以及在压电层顶部上的电极结构。功能层被布置在压电层与TCF补偿层之间。与普通的薄膜SAW器件相比，可以减小压电层和TCF补偿层的厚度，从而至少实现相同的TCF补偿。

有利的是，考虑到声速、密度和刚度，在偏差小于10％的情况下，功能层的材料特性与压电层的材料特性相匹配。

更优选地，例如，由于特殊的热处理、机械处理、电处理或离子轰击，功能层包括与压电层相同的材料，但是不表现出压电效应。