CN104659636B - 表面弹性波产生装置、收发装置及其产生方法 - Google Patents
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Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02N—ELECTRIC MACHINES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H02N1/00—Electrostatic generators or motors using a solid moving electrostatic charge carrier
- H02N1/002—Electrostatic motors
Abstract
本发明公开一种表面弹性波产生装置、收发装置及其产生方法。表面弹性波产生装置包括基板。第一导电型区域，形成于基板中。第二导电型掺杂区域，包括至少一个掺杂图案，掺杂于第一导电型区域的表面，通过施加逆向偏压至第一导电型区域与第二导电型掺杂区域之间，使两区域的接面产生空乏电容，并且输入信号至第一导电型区域或第二导电型掺杂区域，以在基板上产生表面弹性波。
Description
技术领域
本申请涉及一种表面弹性波产生装置、收发装置及其产生方法，且特别是涉及一种使用空乏电容产生静电力的表面弹性波产生装置、收发装置及其产生方法。
背景技术
近年来，随着科技产业日益发达，以及各种消费性电子产品的需求增加，共振器已成为汽车、电视、摄影机、可携式电子产品等电子设备不可或缺的时脉元件，目前国际最新研发趋势更通过共振器测温的低杂讯表现，提高红外线感测元件的灵敏度，使用共振器作为低杂讯的红外线感测载具，将可使红外线光学模块微型化，并且具有更宽广范围的环境安全监控。
然而，目前微机电静电式驱动共振器的发展，着重于提高品质因数Q，但在增加Q值的同时，共振器的阻抗将达到19仟欧姆(K ohm)以上，而造成更高频应用的限制与后端电路处理的困难。在目前微机电静电式驱动共振器的发展上，面临的技术瓶颈包括以静电力作为共振器的驱动方式时，须具备高深宽比的纳米间隙(nano gap)制作工艺技术，且无法进一步缩小静电力之间的间距，使得共振器阻抗仍旧非常的高。此外，电容式共振器直馈电容(feed-forward capacitor)信号很大，因此具有较高的杂讯。再者，共振器一般需要复杂的悬浮加工制作工艺，使得其制作不易，难以被互补金氧半场效晶体管(complementarymetal-oxide semiconductor transistor,CMOS)制作工艺整合。
发明内容
为解决上述问题，本申请的表面弹性波产生装置包括基板、第一导电型区域以及第二导电型掺杂区域。第一导电型区域形成于基板中。第二导电型掺杂区域包括至少一个掺杂图案，掺杂于第一导电区域的表面。通过施加逆向偏压至第一导电型区域与第二导电型掺杂区域之间，使两区域的接面产生空乏电容，并且输入信号至第一导电型区域或第二导电型掺杂区域，以在基板上产生弹性波。
本申请的表面弹性波收发装置包括基板、发射端以及接收端。发射端形成于基板中，包括具有第一导电型的第一区域，以及具有二导电型的第一掺杂区域，第一掺杂区域包括至少一个第一掺杂图案，掺杂于第一导电型的第一区域的表面，通过施加逆向偏压至第一掺杂区域与第一导电型的第一区域之间，使两区域的接面产生空乏电容，并且输入信号至第一区域或第一掺杂区域，以在基板上产生表面弹性波。接收端形成于基板中，包括具有第一导电型的第二区域，以及具有第二导电型的第二掺杂区域，第二掺杂区域包括至少一个第二掺杂图案，掺杂于第一导电型的第二区域表面。
本申请的表面弹性波产生方法包括以下步骤。提供一基板，其中基板中具有第一导电型区域，并且第一导电型区域表面具有第二导电型掺杂区域，该第二导电型掺杂区域包括至少一个掺杂图案。施加逆向偏压于第一导电型区域与第二导电型掺杂区域之间，使两区域的接面产生空乏电容。输入信号至第一导电型区域或第二导电型掺杂区域，以使空乏电容两端之间产生静电力，并且静电力扰动基板表面，而激发表面弹性波沿基板表面传播。
本申请的表面弹性波产生装置包括基板、第一电极板组、第二电极板组以及至少一介电材料。第一电极板组形成于基板上，并且第二电极板组形成于第一电极板组上。至少一介电材料分别配置于基板与第一电极板组之间及第一电极板组与第二电极板组之间。通过施加偏压使第一电极板组与第二电极板组之间产生电位差，并且输入信号至第一电极板组或第二电极板组，以在基板上产生表面弹性波。
本申请的表面弹性波收发装置包括基板、发射端以及接收端。发射端形成于基板上并包括第一电极板组、第二电极板组以及至少一介电材料。第一电极板组形成于基板上，且第二电极板组形成于第一电极板组上。至少一介电材料分别配置于基板与第一电极板组之间及第一电极板组与第二电极板组之间。通过施加偏压使第一电极板组与第二电极板组之间产生电位差，并且输入信号至第一电极板组或第二电极板组，以使固态微电容两端之间产生静电力，并且静电力扰动基板表面，以在基板上产生表面弹性波。接收端形成于基板上并且适于接收发射端产生的表面弹性波。第三电极板组形成于基板上并且第四电极板组形成于第三电极板组上。介电材料分别配置于基板与第三电极板组及第三电极板组与第四电极板组之间，并且通过施加偏压使第三电极板组与第四电极板组之间产生电位差。
为让本申请的上述特征和优点能更明显易懂，下文特举实施例，并配合所附附图作详细说明如下。
附图说明
图1是根据本申请一实施例绘示的的表面弹性波产生装置的示意图；
图2是图1表面弹性波产生装置的俯视图；
图3是根据本申请另一实施例绘示的表面弹性波收发装置的示意图；
图4是图3表面弹性波收发装置的俯视图；
图5是根据本申请另一实施例绘示的表面弹性波收发装置的示意图；
图6是根据本申请另一实施例绘示的表面弹性波收发装置的示意图；
图7是图6表面弹性波收发装置的俯视图；
图8是根据本申请的另一实施例绘示表面弹性波收发装置；
图9是根据本申请一实施例的表面弹性波产生方法的流程图；
图10是本申请另一实施例的示范性基板部份剖面的示意图;
图11绘示不同频率与波长的表面弹性波在包含或不包含介电材料层的硅基板上所产生的振荡频率偏差与温度变化之间的实验数据图;
图12是本申请另一实施例的示范性基板部分剖面的示意图;
图13是根据本申请另一实施例绘示的表面弹性波产生装置的示意图;
图14是图13表面弹性波产生装置的俯视图;
图15是根据图13表面弹性波产生装置的基板的另一实施例绘示的示意图;
图16是根据本申请另一实施例绘示的表面弹性波收发装置的示意图;
图17是图16表面弹性波收发装置的俯视图;
图18是说明本申请另一实施例绘示的表面弹性波收发装置结构的分支图。
符号说明
100、600、600'：表面弹性波产生装置
110、110'、110''、210、310、410、510、610、610'、710：基板
120：第一导电型区域
122、226、246、426：接地电极
130：第二导电型掺杂区域
130a：掺杂图案
140'、640、750：介电材料
200、300、400、500、700：表面弹性波收发装置
220、320、420、520、720：发射端
240、340、440、540、740：接收端
222、322、422、522：第一区域
224、324、424、524：第一掺杂区域
224a、324a、424a、524a：第一掺杂图案
242、342、442、542：第二区域
244、344、444、544：第二掺杂区域
244a、344a、444a、544a：第二掺杂图案
351、551：第一反射结构
352、552：第二反射结构
351a、352a、551a、552a：沟槽
446a、546a：栅极介电层
446b、546b：栅极电极
447、547：通道
620、722：第一电极板组
630、724：第二电极板组
742：第三电极板组
744：第四电极板组
S602、S604、S606：步骤
AC：交流信号
Bias Vdc：逆向偏压
D：漏极
G：栅极
GND：接地电压
S：源极
W：表面弹性波
具体实施方式
图1是本申请一实施例的表面弹性波产生装置100的示意图。请参考图1，本实施例的表面弹性波产生装置100包括基板110、第一导电型区域120以及第二导电型掺杂区域130。第一导电型区域120以离子注入的方法形成于基板110中。此外，第二导电型掺杂区域130包括至少一个掺杂图案130a，通过周期性注入而形成于第一导电型区域120的表面。本实施例的表面弹性波装置100可通过施加逆向偏压Bias Vdc至第二导电型掺杂区域130与第一导电型区域120之间的接面，以使第二导电型掺杂区域130与第一导电型区域120之间产生空乏电容(未示出)，并且输入交流信号AC至第一导电型区域120或第二导电型掺杂区域130，使得上述的空乏电容两端产生静电力振动基板110表面，并于基板110表面产生空间上的周期性静电力扰动，而激发表面弹性波W沿基板110表面传播。
在本实施例中，表面弹性波产生装置100的基板110可为具有高阻值的硅基板，但本申请并不限定于此，基板110也可由其他适当的半导体材料形成。通过基板110的高阻值特性，可以有效抑制表面弹性波W传输过程中的杂讯(Feed through)。
此外，虽然本申请的实施例是以第一导电型为P型，第二导电型为N型的情形为例，但本申请所属领域具有通常知识的技术人员应理解的是，经由适当的调整，本申请的第一导电型也可为N型，第二导电型也可为P型。
再者，本实施例中掺杂图案130a之间的注入空间周期为表面弹性波W波长的整数倍或两倍，换句话说，本实施例通过离子注入空间周期的调整，可改变表面弹性波W的波长，进而改变表面弹性波W的频率。因此，本实施例可根据表面弹性波产生装置100所需的操作频率，设计第二导电型掺杂区域130于第一导电型区域120表面的空间注入周期。除此之外，通过高浓度离子注入，制造高介电指状空乏电容对，可有效缩小空乏电容间距(例如小于100纳米(nm))。由于阻抗大小与空乏电容间距成正比，与介电系数成反比，因此上述的离子注入方法可进一步达到降低阻抗的目的。
图2是图1的表面弹性波产生装置100的俯视图。请参考图2，图2中第二导电型掺杂区域130呈指状，且掺杂图案130a为多个平行延伸的指部。掺杂图案130a的指部底端与第一导电型区域120的表面，可分别以例如是物理气相蒸镀(Physic Vapor Deposition,PVD)的镀膜方法，沉积像是铝硅铜(AlSiCu)的合金或是导电金属等形成接地电极122与导电电极(未示出)。接着，经由导电电极施加逆向偏压Bias Vdc至第一导电型区域120与第二导电型掺杂区域130之间，并输入交流信号AC至第一导电型区域120或第二导电型掺杂区域130，以于基板110表面产生表面弹性波W，另一方面，第一导电型区域120经由接地电极122耦接至接地电压GND。虽然本实施例第二导电型掺杂区域130形状是以指状为例，但并非用以限制本申请于此，其他如周期性排列的多个矩形也可被采用，并且其相应的掺杂图案可为平行延伸的多个延伸部，本申请所属领域具有通常知识的技术人员应能理解的是，在不脱离本申请精神及范围的情形下，当可针对第二导电型掺杂区域130的形状作适当的改变。
图3为根据本申请另一实施例绘示的表面弹性波收发装置200。图4是图3表面弹性波收发装置200的俯视图。请参考图3，表面弹性波收发装置200包括基板210、发射端220以及接收端240。其中发射端220形成于基板210中，并且包括具有第一导电型的第一区域222，以及具有第二导电型的第一掺杂区域224。第一掺杂区域224包括第一掺杂图案224a周期性注入于第一区域222的表面。发射端220可通过施加逆向偏压Bias Vdc至第一掺杂区域224与第一区域222之间的接面，以使第一掺杂区域224与第一区域222之间产生空乏电容，并且输入交流信号AC至第一区域222或第一掺杂区域224，使得上述的空乏电容两端产生静电力振动基板210表面，并于基板210表面产生空间上的周期性静电力扰动，而激发表面弹性波W沿基板210表面传播。
另一方面，接收端240形成于基板210中，并且包括具有第一导电型的第二区域242，以及具有第二导电型的第二掺杂区域244，其中第二掺杂区域244包括第二掺杂图案244a，周期性注入于第二区域242的表面，并通过施加逆向偏压于第二区域242与基板210表面的第二掺杂图案244a之间以产生空乏电容。接收端240通过发射端220于基板210表面所产生的表面弹性波W扰动上述的空乏电容间距，并且通过电容的变化产生输出电流，其中输出的交流电流与电容于单位时间内的变化量呈正相关。
在本实施例中，第一导电型可例如为P型，第二导电型可例如为N型，但本申请并不以此实施例为限，经由适当的调整，第一导电型也可为N型，第二导电型也可为P型。
请参考图4，图4中第一掺杂区域224与第二掺杂区域244分别呈指状，且第一掺杂图案224a与第二掺杂图案244a分别为多个平行延伸的指部。第一掺杂图案224a与第二掺杂图案244a的指部底端，以及第一区域222与第二区域242的表面，可分别以例如是物理气相蒸镀的镀膜方法，沉积像是铝硅铜(AlSiCu)的合金或是导电金属形成接地电极226、246与导电电极(未示出)。接着，经由各别的导电电极分别施加逆向偏压Bias Vdc至第一区域222与第一掺杂区域224之间，以及第二区域242与第二掺杂区域244之间，并且通过第一区域222的导电电极输入交流信号AC至第一区域222或第一掺杂区域224，另通过第二区域242的导电电极输出交流信号AC。
另一方面，经由接地电极226、246分别将第一区域222、第二区域242耦接至接地电压GND。虽然本实施例第一掺杂区域224与第二掺杂区域244的形状是以指状或周期性排列的多个矩形为例，但是本申请所属领域具有通常知识的技术人员在不脱离本申请精神及范围的情形下，当可针对第一掺杂区域224与第二掺杂区域244的形状作适当的改变。
图5是根据本申请的另一实施例绘示的表面弹性波收发装置300。请参考图5，表面弹性波收发装置300包括基板310、发射端320、接收端340。其中发射端320形成于基板310中，并且包括具有第一导电型的第一区域322，以及具有第二导电型的第一掺杂区域324，并且第一掺杂区域324包括第一掺杂图案324a周期性注入于第一区域322的表面。此外，接收端340形成于基板310中，并且包括具有第一导电型的第二区域342，以及具有第二导电型的第二掺杂区域344，其中第二掺杂区域344包括第二掺杂图案344a，周期性注入于第二区域342的表面。如上述实施例中的相同元件可具有相同结构与相同操作方式，因此，将不重新作详细的说明。表面弹性波收发装置300还进一步包括第一反射结构351与第二反射结构352形成于基板310中，第一反射结构351或第二反射结构352可为相互平行的多个沟槽351a、352a于基板310表面形成不连续结构。除此之外，第一反射结构351或第二反射结构352也可为其他与基板材料不同声阻抗的材料例如像是空气、硅、二氧化硅或是金属等。通过第一反射结构351与第二反射结构352将表面弹性波W反射而产生中心频率的驻波，在表面弹性波收发装置300的设计上，可将空乏电容置于驻波应力的最大的位置，以加强基板310表面弹性波W对于电容间距的扰动，以形成具有高机电转换效率的共振器。
虽然在本实施例中，上述的多个沟槽351a与352a绘示如图5，然而在本申请所属领域具有通常知识的技术人员，在不脱离本申请的精神与范围的情形下，当可对于沟槽351a与352a的大小与形状作适当的变化。此外，沟槽351a与352a可以现有的半导体干式等离子体蚀刻或是湿式化学蚀刻技术制成。
图6是根据本申请的另一实施例绘示表面弹性波收发装置400的示意图。请参考图6，表面弹性波收发装置400包括基板410、发射端420、接收端440，其中发射端420形成于基板410中，并且包括具有第一导电型的第一区域422，以及具有第二导电型的第一掺杂区域424。第一掺杂区域424包括多个第一掺杂图案424a，周期性注入于第一区域422的表面。此外，接收端440形成于基板410中，包括具有第一导电型的第二区域442，以及具有第二导电型的第二掺杂区域444，其中第二掺杂区域444包括第二掺杂图案444a，周期性注入于第二区域442的表面。表面弹性波收发装置400进一步包括多个栅极G，并且以多个栅极G两侧的第二掺杂图案444a分别作为源极S与漏极D，以于接收端440表面形成多个场效晶体管，并于基板410表面通过栅极电压产生多个通道447。基板410表面的表面弹性波W通过应力扰动栅极通道447，造成通道447电子迁移率的改变，而产生交流电流，其中电子迁移率的大小与输出电流的大小呈正相关。此外，可通过栅极G与源极S之间电压(VGS)调整输出电流的增益值。
在本实施例中，栅极G进一步包括栅极介电层446a与栅极电极446b，栅极介电层446a可以由例如二氧化硅(SiO2)的介电材料所组成，但是本申请并不限定于此。其他适合的高介电系数材料像是氧化铝、氧化铪、氮化硅、氮氧化硅或陶瓷等也可被采用。栅极电极的材料包括但不限制于钨、铝、金、镍、铂、铬的其中之一或是其合金以及氧化铟锡(ITO)等材料。此外，本实施例的场效晶体管可例如是但不限制于互补式金氧半场效晶体管。
图7是图6另一实施例中表面弹性波收发装置400的俯视图。请参考图7，图7中第一掺杂区域424以及源极S与漏极D分别呈指叉状，并且源极S与漏极D交替排列，此外栅极G与源极S或漏极D彼此垂直或平行地形成于源极S与漏极D之间。在第一区域422表面可以例如是物理气相蒸镀的镀膜方法，沉积像是铝硅铜(AlSiCu)的合金或是导电金属或形成接地电极426与导电电极(未示出)。经由导电电极施加逆向偏压Bias Vdc至第一区域422与第一掺杂区域424之间，并输入交流信号AC至第一区域422或第一掺杂区域424，以于基板410表面产生表面弹性波W。此外，第一区域422经由接地电极426耦接至接地电压GND。
图8是根据本申请的另一实施例绘示表面弹性波收发装置500。请参考图8，表面弹性波收发装置500包括基板510、发射端520、接收端540，其中发射端520形成于基板510中，并且包括具有第一导电型的第一区域522，以及具有第二导电型的第一掺杂区域524，并且第一掺杂区域524包括第一掺杂图案524a周期性注入于第一区域522的表面。此外，接收端540形成于基板510中，包括具有第一导电型的第二区域542，以及具有第二导电型的第二掺杂区域544，其中第二掺杂区域544包括第二掺杂图案544a，周期性注入于第二区域542的表面。表面弹性波收发装置500进一步包括多个栅极G，并且以多个栅极G两侧的第二掺杂图案544a分别作为S与漏极D，以于接收端540表面形成多个场效晶体管。如上述实施例中的相同元件可具有相同结构与相同操作方式，因此将不重新做详细的说明。在本实施例中，表面弹性波收发装置500还包括第一反射结构551或第二反射结构552，其包括相互平行的多个沟槽551a、552a形成不连续结构，此外，本实施例的第一反射结构551或第二反射结构552也可为其他与基板材料不同声阻抗的材料例如像是空气、硅、二氧化硅或是金属等。通过第一反射结构551与第二反射结构552将表面弹性波W反射而产生中心频率的驻波，并且可如上述实施例，将第一区域522与第一掺杂区域524以及第二区域542与第二掺杂区域544之间接面的空乏电容，置于驻波应力最大的位置，以于基板510表面产生最大的应力扰动，并且改变栅极通道547电子迁移率，产生交流电流。由于基板表面驻波应力，可有效增进通道电子迁移率，并且电子迁移率的大小与输出电流大小呈正相关，因此经由表面弹性波反射共振增加基板驻波扰动应力，可进一步形成具有高机电转换效率的共振器。
在本实施例中，栅极G进一步包括栅极介电层546a与栅极电极546b，栅极介电层546a可以由例如二氧化硅(SiO2)的介电材料所组成，但是本申请并不限定于此。其他适合的高介电系数材料像是氧化铝、氧化铪、氮化硅、氮氧化硅或陶瓷等也可被采用。栅极电极的材料包括但不限制于钨、铝、金、镍、铂、铬的其中之一或其合金以及氧化铟锡(ITO)等。
下文以图1与图2结构为例说明本申请表面弹性波的产生方法。图9是根据本申请一实施例的表面弹性波产生方法的流程图。请参考图1、图2及图9，提供一基板110，基板110中具有第一导电型区域120，并且第一导电型区域120具有周期性注入的第二导电型掺杂区域130(步骤S602)。接着，施加逆向偏压至第一导电型区域120与第二导电型掺杂区域130之间的接面以产生空乏电容(步骤S604)。在上述步骤S604之后，输入一交流信号至第一导电型区域120或第二导电型掺杂区域130，以使上述的空乏电容两端产生静电力，并且所产生的静电力周期性扰动基板110表面，而激发弹性波W沿基板110表面传播(步骤S606)。
图10是本申请另一实施例的示范性基板部份剖面的示意图，图11绘示不同频率与波长的表面弹性波在包含或不包含介电材料层的硅基板上所产生的振荡频率偏差与温度变化之间的实验数据图。图10实施例基板的结构与功能与图1实施例基板的结构与功能类似，因此相同或相似的元件以相同或相似的符号表示，并且不再重复说明。图10的基板110'与上述图1的基板110差异的地方在于﹕基板110'上具有一层介电材料140'，其中介电材料140'的杨氏系数（Young's modulus）随温度变化的系数为正值，而矽基材料的杨氏系数随温度变化的系数为负值。在本实施例中，基板110'的材料为如同图1实施例基板110的矽基材料，当温度变化时，基板110'的杨氏系数随温度变化的系数为负值。因此，当基板110'上沉积介电材料140'时，温度的变化可对于基板110'与介电材料140'产生相反的刚性变化，因此将减少基板110'与介电材料140'所形成的波传路径随温度变化造成的刚性变化，从而减少基板110'表面的弹性波因温度改变所导致的振荡频率偏差。在图11的设计数据中，横轴表示温度（℃），纵轴表示频率偏差（ppm,频率变化量df相对于振荡频率f的比df/f），其中当硅基板表面具有6微米厚度的介电材料沉积时，在25℃下，具有波长40微米、频率101兆赫的表面弹性波相对于没有任何介电材料沉积的硅基板表面的弹性波，其频率相对于温度变化所产生的偏差幅度为最小。藉由以上的实验数据，可进一步说明本实施例藉由基板表面沉积介质材料，并且适当地调整表面弹性波的频率与波长，可使温度对于表面弹性波振荡频率的影响降至最小。在本实施例中，介电材料140'可例如是氧化硅或是氮化硅，但本申请并不以此为限。此外，在另一个未绘示的实施例中，图10的介电材料140'也可沉积于上述多个实施例的表面弹性波收发装置的发射端与接收端的基板上，以减少温度改变对于表面弹性波的频率所造成的影响。此外，在如图12的另一个实施例中，基板110''可包含一绝缘层而成为SOI(silicon on insulator)基板，SOI基板的使用可有效减少寄生电容效应的产生，进而增进表面弹性波产生装置的效能。
图13是根据本申请另一实施例绘示的表面弹性波产生装置600的示意图。请参考图13，本实施例的表面弹性波产生装置600包括基板610、第一电极板组620、第二电极板组630以及介电材料640。第一电极板组620设置于基板610上，第二电极板组630设置于该第一电极板组620上。介电材料640分别设置于基板610与第一电极板组620之间以及第一电极板组620与第二电极板组630之间。本实施例的表面弹性波产生装置600可通过施加偏压至第一电极板组620与第二电极板组630之间，使第一电极板组620与第二电极板组630之间具有电位差，并且形成电容。接着，输入交流信号至第一电极板组620或第二电极板组630，使得上述电极板之间的电容产生静电力，其中静电力的大小与第一电极板组620与第二电极板组630之间的距离成反比。接着，所产生的静电力周期性的扰动基板610表面，而激发表面弹性波W(未示出)沿基板610表面传播。
图14是图13表面弹性波产生装置600的俯视图，图15是根据图13表面弹性波产生装置的基板的另一实施例绘示的示意图。请参考图14，在本实施例中，第一电极板组620与第二电极板组630是以指状的形状为例，但本申请并不以此为限，在另一个未绘示的实施例中，第一电极板组620与第二电极板组630的形状也可为周期性排列的多个矩型。此外，本实施例的基板610的材料可为如上述实施例的具有高阻值的矽基板，以有效抑制表面弹性波W传输过程中的杂讯。在图15的另一个实施例中，基板610'可另于矽基板中间加入一层例如是介电材料作为绝缘层而形成SOI(silicon on insulator)基板，SOI基板的使用可有效减少寄生电容效应的产生或减少基板610'表面的弹性波因温度改变所导致的振荡频率偏差，进而增进表面弹性波产生装置600的效能。此外，本实施例中，第一电极板组620与第二电极板组630的电极板与电极板之间的配置周期为表面弹性波波长的整数倍，并且第一电极板组620或第二电极板组630的材质可为金属或其他导电材料，借以电性耦接至电压源。此外，可进一步配置另一层介电材料640于第二电极板组630上，从而减少基板610或基板610'表面的弹性波因温度改变所导致的振荡频率偏差。再者，本实施例的介电材料640可例如为但不限定于氧化矽、氮化矽、氟矽玻璃（FSG）、无掺杂矽玻璃（USG）、磷矽玻璃(PSG)、硼磷矽玻璃(BPSG)等。
图16是根据本申请另一实施例绘示的表面弹性波收发装置700的示意图，图17是图16表面弹性波收发装置的俯视图。请参考图16与图17，在本实施例中，表面弹性波收发装置700具有基板710、发射端720以及接收端740。本实例的发射端720的结构与功能是类似于图13的表面弹性波产生装置600的结构与功能，因此不再重复说明。本实施例的接收端740可用来接收发射端720所产生的表面弹性波W(未示出)，接收端740包括形成于基板710上的第三电极板组742以及形成于第三电极板组742上的第四电极板组744，并且在第三电极板组742与第四电极板组744之间具有介电材料750。施加偏压至第三电极板组742与第四电极板组744之间使其产生电位差并形成电容。接着，接收端740接收来自发射端720所产生的表面弹性波W，由于表面弹性波W的对于基板710的扰动，而造成第三电极板组742与第四电极板组744之间间距与电容值的改变，并且接收端740输出感测信号。在本实施例中，基板710可例如为矽基板或者是如上述的SOI基板，本申请并不加以限制。此外，第二电极板组724与第四电极板组744上可进一步如上述实施例配置一层介电材料750，以减少基板710表面的弹性波因温度改变所导致的振荡频率偏差。第一电极板组722或第二电极板组724以及第三电极板组742与第四电极板组744的材质可为金属或其他导电材料，借以电性耦接至电压源并用以施加电压于电极板之间。另外，在本实施例中，第三电极板组742或第四电极板组744的配置空间周期可如同上述的表面弹性波产生装置600及发射端720为表面弹性波波长的整数倍。再者，本实施例的介电材料750也可例如为但不限定于氧化硅、氮化硅、氟硅玻璃、无掺杂硅玻璃、磷硅玻璃、硼磷硅玻璃等。
图18是说明本申请另一实施例绘示的表面弹性波收发装置结构的分支图。在本实施例中，表面弹性波收发装置(未示出)的结构可包括基板并以上述表面弹性波产生装置100或600作为发射端，且可以上述表面弹性波收发装置200、400、及700的接收端作为本实例的表面弹性波收发装置的接收端。在此欲说明的是任何所属技术领域中熟悉此技术者可依实际上使用的需要，在不脱离本申请的精神与范围的情形下，更动或修改本申请的表面弹性波收发装置的基板、发射端以及接收端结构。
综上所述，本申请公开的表面弹性波产生装置，以离子注入形成第一导电型区域，并于其表面注入第二导电型掺杂区域，其空乏电容间距可小于数百纳米。再通过施加逆向偏压至第一导电型区域与第二导电型掺杂区域之间的接面产生空乏电容，并且通过交流信号的输入产生基板周期性扰动，而激发表面弹性波沿基板表面传播。本申请公开的表面弹性波收发装置，其接收端可为一被动式接收设计，也就是说，如同其发射端以周期性注入第二导电型掺杂区域于第一导电型区域表面，并施以逆向偏压产生空乏电容，以感应接收来自发射端的表面弹性波。另一种方式则是在接收端表面注入多个场效晶体管，主动式接收来自发射端的表面弹性波，通过场效晶体管的栅极电压于基板产生多个栅极通道，并且表面弹性波藉应力扰动栅极通道，造成通道电子迁移率的改变而产生交流电流。此外，本申请公开的基板材料可为硅基板或SOI基板，硅基板的高阻值特性能有效抑制表面弹性波传输端至接收端的杂讯，SOI基板则可有效减少寄生电容效应的产生，进而增进表面弹性波产生及收发装置的效能。另一方面，本申请公开的表面弹性波收发装置，可在基板的外侧包括反射结构其包含多个沟槽形成不连续结构，以反射表面弹性波产生中心频率的驻波，并通过空乏电容置于驻波应力最大位置的设计，达成具有最佳机电转换效率的共振器。再者，本申请的表面弹性波产生装置或是收发装置也可以电极板组来作为产生静电力与表面弹性波的装置与方法。
虽然结合以上实施例公开了本申请，然其并非用以限定本申请，任何所属技术领域中熟悉此技术者，在不脱离本申请的精神和范围内，可作些许的更动与润饰，故本申请的保护范围应以附上的权利要求所界定的为准。
Claims (25)
1.一种表面弹性波产生装置，包括：
基板；
第一导电型区域，形成于该基板中；以及
第二导电型掺杂区域，掺杂于该第一导电型区域的表面，通过施加逆向偏压至该第一导电型区域与该第二导电型掺杂区域之间，使两区域的接面产生空乏电容，并且输入交流信号至该第一导电型区域或该第二导电型掺杂区域，以在该基板上产生表面弹性波，
其中该第二导电型掺杂区域包括至少一个掺杂图案。
2.如权利要求1所述的表面弹性波产生装置，其中该基板为硅基板或SOI基板。
3.如权利要求1所述的表面弹性波产生装置，其中该第一与该第二导电型一个为P型而另一个为N型。
4.如权利要求1所述的表面弹性波产生装置，其中该第二导电型掺杂区域呈指状或周期性排列的多个矩形。
5.如权利要求1所述的表面弹性波产生装置，其中该至少一个掺杂图案的周期为该表面弹性波波长的整数倍。
6.如权利要求1所述的表面弹性波产生装置，其中该至少一个掺杂图案的周期为该表面弹性波波长的两倍。
7.如权利要求1所述的表面弹性波产生装置，其中该基板上方具有一层的介电材料。
8.如权利要求7所述的表面弹性波产生装置，其中该介电材料为氧化硅、氮化硅、氟硅玻璃、无掺杂硅玻璃、磷矽玻璃或硼磷硅玻璃。
9.一种表面弹性波收发装置，包括：
基板；
发射端，形成于该基板中，该发射端包括具有第一导电型的第一区域，以及具有第二导电型的第一掺杂区域，该第一掺杂区域掺杂于该第一导电型的该第一区域的表面，通过施加逆向偏压至该第一掺杂区域与该第一区域之间，并且输入交流信号至该第一区域或该第一掺杂区域，以在该基板上产生表面弹性波，其中该第一掺杂区域包括至少一个第一掺杂图案；以及
接收端，形成于该基板中，该接收端包括具有该第一导电型的第二区域，以及具有该第二导电型的第二掺杂区域，该第二掺杂区域包括至少一个第二掺杂图案，掺杂于该第一导电型的该第二区域表面。
10.如权利要求9所述的表面弹性波收发装置，其中该基板为硅基板或SOI基板。
11.如权利要求9所述的表面弹性波收发装置，其中该第一与该第二导电型一个为P型而另一个为N型。
12.如权利要求9所述的表面弹性波收发装置，其中该第一掺杂区域与该第二掺杂区域分别呈指状或周期性排列的多个矩形，且该些第一掺杂图案以及该些第二掺杂图案分别为多个平行延伸的指部或延伸部。
13.如权利要求9所述的表面弹性波收发装置，其中该接收端还包括栅极，位于该些第二掺杂图案之间的该基板表面，并且该栅极两侧的该些第二掺杂图案分别作为源极与漏极，用以形成场效晶体管。
14.如权利要求9或13所述的表面弹性波收发装置，还包括第一反射结构以及第二反射结构，形成于该基板中，且该接收端以及该发射端位于该第一反射结构以及该第二反射结构之间。
15.如权利要求14所述的表面弹性波收发装置，其中该第一反射结构或该第二反射结构包括相互平行的多个沟槽。
16.如权利要求14所述的表面弹性波收发装置，其中该第一反射结构或该第二反射结构包括至少一种与基板材料不同声阻抗的材料。
17.如权利要求16所述的表面弹性波收发装置，其中该至少一种与基板材料不同声阻抗的材料为空气、硅、二氧化硅或是金属。
18.如权利要求13所述的表面弹性波收发装置，其中该栅极包括栅极介质层与栅极电极层，其中该栅极介质层位于该栅极电极层与该基板之间。
19.如权利要求13所述的表面弹性波收发装置，其中该源极与该漏极分别呈指叉状彼此平行交替排列，并且该些栅极位于该源极与该漏极之间。
20.如权利要求9所述的表面弹性波收发装置，其中该基板上方具有一层的介电材料。
21.如权利要求20所述的表面弹性波收发装置，其中该介电材料为氧化硅、氮化硅、氟硅玻璃、无掺杂硅玻璃、磷矽玻璃或硼磷硅玻璃。
22.一种表面弹性波产生方法，包括:
提供一基板，其中该基板中具有第一导电型区域，并且第二导电型掺杂区域掺杂于该第一导电型区域表面，该第二导电型掺杂区域包括至少一个掺杂图案；
施加逆向偏压于该第一导电型区域与该第二导电型掺杂区域之间，使两区域的接面产生空乏电容；以及
输入交流信号至该第一导电型区域或该第二导电型掺杂区域，以使该空乏电容的两端产生作用力，并且该作用力扰动该基板表面，而激发表面弹性波沿该基板表面传播。
23.如权利要求22所述的表面弹性波产生方法，其中该第二导电型掺杂区域呈指状或周期性排列的多个矩形。
24.如权利要求22所述的表面弹性波产生方法，其中该基板上方具有一层的介电材料。
25.如权利要求24所述的表面弹性波产生方法，其中该介电材料为氧化硅、氮化硅、氟硅玻璃、无掺杂硅玻璃、磷矽玻璃或硼磷硅玻璃。
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