[发明专利]具有多层波导的薄膜SAW器件

说明书

在至少一个实施例中，SAW器件包括载体衬底(1)、载体衬底上的压电薄膜(2)、压电薄膜上的叉指电极结构(3)和波导层的层堆叠(4)。层堆叠布置在载体衬底和压电薄膜之间。层堆叠包括第一波导层(41)和第二波导层(42)，其中第一波导层中的声速至少是第二波导层中的声速的1.5倍。该器件可以包括在层堆叠与载体衬底之间的温度补偿层(5)和富陷阱层(6)。

提供了一种SAW器件。

要实现的一个目的是规定可在超高频范围内使用的SAW器件(SAW＝表面声波)。

除其他外，该目的通过根据独立权利要求1所述的SAW器件实现。有利实施例和进一步发展是从属权利要求的主题。

根据至少一个实施例，SAW器件包括载体衬底。载体衬底优选自支撑。载体衬底可以一体形成，即形成为一片。载体衬底可包括硅酮、蓝宝石、碳化硅、金刚石或氮化铝，或由硅酮、蓝宝石、碳化硅、金刚石或氮化铝组成。载体衬底可具有至少10μm或至少50μm或至少100μm的平均厚度。另外或可选地，载体衬底的平均厚度可为最多1mm或最多500μm。

根据至少一个实施例，所述SAW器件包括位于所述载体衬底上的压电薄膜。压电薄膜可以一体形成。

压电薄膜建立了SAW器件的压电材料。在SAW器件的预期操作期间，表面声波沿着压电薄膜或在压电薄膜中传播。薄膜的特征在于使用利用薄膜处理或薄膜沉积技术的晶片键合来将材料布置在载体衬底上。薄膜处理可以是机械研磨或所谓的“智能切割”。薄膜沉积技术可以是例如物理气相沉积技术或化学气相沉积技术。分子束外延技术可以用来提供所述薄膜。溅射也是可以的。

压电薄膜可包括LiTaO₃或LiNbO₃或石英或AlN或进一步的压电材料，或者由LiTaO₃或LiNbO₃或石英或AlN或进一步的压电材料组成。

根据至少一个实施例，SAW器件包括压电薄膜上的叉指电极结构。特别地，叉指电极结构位于压电薄膜背向载体衬底的一侧。

叉指电极结构包括两个电极，每个电极具有多个手指。两个电极的手指交叉，但彼此电隔离。电极的手指通过母线电连接。每个电极可包括至少10个手指或至少50个手指或至少100个手指。压电薄膜上的叉指电极结构优选形成叉指换能器(IDT)。

叉指电极结构的每个电极优选由金属制成，例如Cu或Al或Pt或Ag或Au或Ti或Cr，或由化合物或其金属合金制成。所述电极可一体形成或具有分层结构。每个电极可与压电薄膜直接接触。叉指电极结构可通过电介质材料(例如SiO₂或Si₃N₄)钝化，以防止污染。

根据至少一个实施例，SAW器件包括波导层的层堆叠，所述层堆叠布置在载体衬底和压电薄膜之间。层堆叠可与压电薄膜和/或载体衬底直接接触。层堆叠可包括至少两个或至少四个或至少六个或至少八个或至少十个或至少20个或至少50个波导层。每个波导层优选一体形成。每个波导层优选由电介质材料形成。波导层可以是薄膜。每两个相邻的波导层包括不同的材料或由不同的材料组成。特别地，在每两个波导层之间形成界面。

层堆叠的波导层在从载体衬底到压电薄膜的方向上一层一层地堆叠。在顶视图中，每个波导层优选与叉指电极结构完全重叠。

根据至少一个实施例，层堆叠包括第一波导层和第二波导层。第一波导层和第二波导层优选为彼此直接接触的相邻层。层堆叠可包括第一波导层和第二波导层。然而，优选地，层堆叠包括多于两个的波导层。

根据至少一个实施例，第一波导层中的声速是第二波导层中声速的至少1.5倍或至少2倍或至少2.5倍或至少3倍。