CN101630947B - 高频表面声波元件 - Google Patents

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Abstract

本发明是一种高频表面声波元件，尤指一种可通过与制造一低频表面声波元件相同的工艺设备及材料而制成的高频表面声波元件。本发明的高频表面声波元件包括：一压电基板；一高声速层，形成于此压电基板的表面，且此高声速层的表面声波声速大于5000m/sec；一输入转换部；以及一输出转换部；其中，此输入转换部与此输出转换部成对地设置于此高声速层的表面或下方。此外，本发明的高频表面声波元件的高声速层的材质较佳为氧化铝，其厚度较佳介于2μm至20μm之间并较佳通过电子束蒸镀的方式形成于压电基板的表面。

Description

高频表面声波元件
技术领域
本发明涉及一种高频表面声波元件，尤指一种可通过与制造一低频表面声波元件相同工艺设备及相同材料而制成的高频表面声波元件。
背景技术
表面声波元件除了广泛运用作为电视的中频滤波器外，并且因为材料科技的发展成熟，可作为滤波器或产生表面声波的表面声波元件也已经广泛应用于现今行动通信技术。表面声波元件因为具有低损耗，高衰减特性以及轻薄短小的优点，其于无线通信产品的应用，愈趋广泛。
表面声波元件因为大量地应用于通信产品中，而目前通信产品趋向于高频发展，所以对于轻薄短小的高频表面声波元件的需求大量地增加。以目前表面声波元件常使用的LiNbO3单晶基板而言，其表面声波声速为3295m/s。若要达到1800MHz的频率，其表面声波滤波器的电极线宽必须达到0.5μm。但是一般的接触式曝光机无法满足此规格。要制造高频表面声波元件如此窄线宽的电极线，一般需要使用较为昂贵的步进机并搭配成本较高的干法刻蚀工艺。如此一来，应用于高频的表面声波元件的制造成本便大幅地增加，较不利于大量生产及应用。另外有人建议于铌酸锂、钽酸锂或石英等压电基板上沉积钻石膜层或类钻碳膜层以制造表面声波元件。然而，这些压电基板长出的传统钻石膜层，其成长表面粗糙不利于表面声波元件的应用特性，常需要再化学机械研磨以平坦化钻石膜层。易言之，钻石膜层具有高生产成本，高技术门坎，以及需要后工艺的处理方能应用于表面声波元件，虽然有人提出于低成本的硅基板上成长高声速层搭配压电膜层的技术，但因为压电膜层的质量控制不像压电基板稳定，所以目前尚未导入生产。另一方面，将类钻碳膜层沉积于压电基板上以形成表面声波元件，类钻碳膜层易发生剥落的现象，进而破坏元件表面，造成质量变差。
然而今日因为通信产业的需求，亟需要一种不易剥落，低成本，容易制造，且具有较高表面声波声速的表面声波元件。
发明内容
本发明的主要目的是提供一种高频表面声波元件，能通过与制造一低频表面声波元件相同的工艺设备制造出一高频表面声波元件。
为达成上述目的，本发明的高频表面声波元件包括：一压电基板；一高声速层，形成于此压电基板的表面，且此高声速层的表面声波声速大于5000m/sec；一输入转换部；以及一输出转换部；其中，此输入转换部与此输出转换部成对地设置于此高声速层的表面。
本发明的另一高频表面声波元件包括：一压电基板；一高声速层，形成于此压电基板的表面，且此高声速层的表面声波声速大于5000m/sec；一输入转换部；以及一输出转换部；其中，此输入转换部与此输出转换部成对地设置于此压电基板的表面，且此高声速层覆盖介于此输入转换部与此输出转换部之间的压电基板部分表面。
因此，本发明的高频表面声波元件，因为具有高声速层的辅助传导，所以其输入转换部及输出转换部的线宽较现有技术于相同高频范围运作的其它表面声波元件的输入转换部及输出转换部的线宽为宽。也就是说，本发明的高频表面声波元件可通过使其输入转换部及输出转换部具有与现有技术的高频表面声波元件的输入转换部及输出转换部相同线宽的方式，于较高的频率范围运作。因此，本发明的高频表面声波元件，可通过现有的具一般分辨率的光刻装置进行制造，而不必增加或更换具有高分辨率的装置。如此，本发明的高频表面声波元件的制造弹性高，制造复杂度低，且可有效降低高频表面声波元件的生产成本。
本发明的高频表面声波元件可使用任何类型的压电基板，其压电基板的材质较佳为铌酸锂、石英、钽酸锂、砷化镓或兰克赛。本发明的高频表面声波元件的高声速层可为任何表面声波声速大于5000m/sec的材质，其材质较佳为氧化铝、多晶钻石、微晶钻石、纳米钻石或类钻碳。本发明的高频表面声波元件的高声速层可具有任何厚度，其厚度较佳介于2μm至20μm之间。本发明的高频表面声波元件的高声速层可以任何方式形成于压电基板的表面，其较佳以电子束蒸镀、射频磁控溅镀或化学气相沉积的方式形成于压电基板的表面。本发明的高频表面声波元件的输入转换部及输出转换部可具有任何材质，它们的材质较佳为铝。
附图说明
具体实施方式
图1是本发明实施例1的高频表面声波元件的立体示意图；
图2是沿着图1的AA’联机所得的剖面示意图；
图3是本发明实施例2的高频表面声波元件的立体示意图；
图4是沿着图3的BB’联机所得的剖面示意图；
图5是显示本发明实施例1的高频表面声波元件的网络频谱响应量测结果的示意图；
图6是显示本发明实施例2的高频表面声波元件的网络频谱响应量测结果的示意图；
图7是显示本发明实施例1的高频表面声波元件的表面声波声速与其高声速层的厚度的关系的示意图。
【主要元件符号说明】
10压电基板      11高声速层
12输入转换部    13输出转换部
30压电基板      31高声速层
32输入转换部    33输出转换部
具体实施方式
实施例1
本实施例的表面声波元件，如图1及图2所示，为一具有一压电基板10，一高声速层11，一输入转换部12；以及一输出转换部13的元件。其中，本发明的表面声波元件的高声速层11为表面声波声速大于5000m/sec的材料，且在本实施例中，高声速层11的材质为氧化铝。此外，在本实施例中，高声速层11形成于压电基板10的表面上。另一方面，本实施例的表面声波元件的输入转换部12及输出转换部13个别为交叉指状电极，且它们的材质为铝。最后，前述的交叉指状电极形成于高声速层11的表面，且它们的线宽均介于0.5μm至5μm之间。
本实施例的表面声波元件的形成方法，则配合图1及图2叙述于下：
首先，其先提供一经清洁的压电基板10，再于此压电基板10的表面以电子束蒸镀方式形成一厚度介于2μm至20μm之间的氧化铝层作为高声速层11。其中，前述的电子束蒸镀工艺将压电基板10置于一电子束蒸镀机台中，在背景压力5×10-5Torr下，蒸镀电流为70mA，基板温度为300℃，控制沉积时间可得到不同厚度的氧化铝层。接着，当氧化铝材质的高声速层11形成后，于氧化铝层先涂布光阻，而后以黄光光刻工艺经曝光显影形成交叉指状电极图样。接着蒸镀约为100nm厚度的铝层于有图样的光阻。最后，再以举离法(lift-off)移除光阻并震荡清洗后，便形成输入转换部12及输出转换部13于高声速层11的表面。如此，本实施例的表面声波元件便制造完成。
实施例2
本实施例的表面声波元件，如图3及图4所示，其结构类似于实施例1的表面声波元件，同样具有一压电基板30，一高声速层31，一输入转换部32；以及一输出转换部33。但是，在本实施例中，作为输入转换部32以及输出转换部33的交叉指状电极位于压电基板30的表面，且高声速层31形成于输入转换部32以及输出转换部33间并覆盖压电基板30、输入转换部32及输出转换部33。此外，输入转换部32及输出转换部33的线宽均介于0.5μm至5μm之间。
本实施例的表面声波元件的形成方法，则配合图1及图2叙述于下：
首先，先提供一经清洁的压电基板30，再于此压电基板30的表面以涂布光阻，而后以黄光光刻工艺经曝光显影形成交叉指状电极图样，而后蒸镀约为100nm厚度的铝层于有图样的光阻。最后，再以举离法(lift-off)移除光阻并震荡清洗后，便形成输入转换部32及输出转换部33于压电基板30的表面。之后，再以电子束蒸镀方式形成一厚度介于2μm至20μm之间的氧化铝层作为高声速层。此外，在本实施例中，前述的以电子束蒸镀方式形成氧化铝层的工艺将压电基板30置于一电子束蒸镀机台中，在背景压力5×10-5Torr下，蒸镀电流为70mA，基板温度为300℃，控制沉积时间可得到不同厚度的氧化铝层。如此，本实施例的表面声波元件便制造完成。
以下，将通过图5、图6及图7，证明本发明的高频表面声波元件运作时的效能，如【网络频谱响应】，确实与现有技术的高频表面声波元件相当。其中，图5显示本发明实施例1的高频表面声波元件的网络频谱响应量测结果的示意图，图6显示本发明实施例2的高频表面声波元件的网络频谱响应量测结果的示意图，图7则为本发明实施例1的高频表面声波元件的表面声波声速与其高声速层的厚度的关系的示意图。
从图5及图6可看出，不论在实施例1或实施例2，本发明的高频表面声波元件在网络频谱响应量测时，它们的中心频率均达到297MHz，两者均与一具有相同线宽的交叉指状电极的现有技术高频表面声波元件的中心频率相当(其中心频率约为290MHz)。因此，本发明的高频表面声波元件运作时的效能与现有技术的高频表面声波元件相当。
另一方面，如图7所示，随着高声速层的厚度逐渐增加，本发明实施例1的高频表面声波元件的表面声波声速也逐渐地提升，且其表面声波声速均维持在高于一具有相同线宽的交叉指状电极的现有技术高频表面声波元件的表面声波声速的水平(其波速为3489m/s)。
综上所述，本发明的高频表面声波元件，因为具有高声速层的辅助传导，所以其输入转换部及输出转换部的线宽较现有技术于相同高频范围运作的其它表面声波元件的输入转换部及输出转换部的线宽为宽。也就是说，本发明的高频表面声波元件可通过使其输入转换部及输出转换部具有与现有技术的高频表面声波元件的输入转换部及输出转换部相同线宽的方式，于较高的频率范围运作。因此，本发明的高频表面声波元件，可通过现有的具一般分辨率的光刻装置进行制造，而不必增加或更换具有高分辨率的装置。如此，本发明的高频表面声波元件的制造弹性高，制造复杂度低，且可有效降低高频表面声波元件的生产成本。
上述实施例仅为了方便说明而举例而已，本发明所主张的权利范围自应以申请专利范围所述为准，而非仅限于上述实施例。

Claims (14)

1.一种高频表面声波元件，其特征在于包括：
一压电基板；
一高声速层，形成于该压电基板的表面，且该高声速层的表面声波声速大于5000m/sec；所述高声速层的材料为氧化铝；
一输入转换部；以及
一输出转换部；
其中，该输入转换部与该输出转换部成对地设置于该高声速层的表面。
2.如权利要求1所述的高频表面声波元件，其特征在于，该压电基板的材质为铌酸锂、石英、钽酸锂、砷化镓或兰克赛。
3.如权利要求1所述的高频表面声波元件，其特征在于，该高声速层的厚度介于2μm至20μm之间。
4.如权利要求1所述的高频表面声波元件，其特征在于，该高声速层以电子束蒸镀的方式形成于该压电基板的表面。
5.如权利要求1所述的高频表面声波元件，其特征在于，该输入转换部及该输出转换部分别为一交叉指状电极。
6.如权利要求1所述的高频表面声波元件，其特征在于，该输入转换部及该输出转换部的材质为铝。
7.一种高频表面声波元件，其特征在于包括：
一压电基板；
一高声速层，形成于该压电基板的表面，且该高声速层的表面声波声速大于5000m/sec；所述高声速层的材料为氧化铝；
一输入转换部；以及
一输出转换部；
其中，该输入转换部与该输出转换部成对地设置于该压电基板的表面，且该高声速层覆盖介于该输入转换部与该输出转换部之间的压电基板部分表面。
8.如权利要求7所述的高频表面声波元件，其特征在于，该压电基板的材质为铌酸锂、石英、钽酸锂、砷化镓或兰克赛。
9.如权利要求7所述的高频表面声波元件，其特征在于，该高声速层的厚度介于2μm至20μm之间。
10.如权利要求7所述的高频表面声波元件，其特征在于，该高声速层以电子束蒸镀的方式沉积于该压电基板的表面。
11.如权利要求7所述的高频表面声波元件，其特征在于，该高声速层还覆盖该输入转换部的部分表面。
12.如权利要求7所述的高频表面声波元件，其特征在于，该高声速层还覆盖该输出转换部的部分表面。
13.如权利要求7所述的高频表面声波元件，其特征在于，该输入转换部及该输出转换部分别为一交叉指状电极。
14.如权利要求7所述的高频表面声波元件，其特征在于，该输入转换部及该输出转换部的材质为铝。
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