CN1929301B - 表面声波元件及其制作方法 - Google Patents

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Abstract

一种表面声波元件，其包括一基片、一设于基片上的压电薄膜层及二换能器，该二换能器设于该压电薄膜层上，且该第一换能器与该第二换能器声耦合。其中，每一换能器包括一第一电极母条及一第二电极母条，该第一电极母条及第二电极母条与二电极连接，连接该第一电极母条的二电极分别与连接第二电极母条的二电极相配合围成螺旋状，因而其电极重叠长度长，可有效降低插入损耗。另外，螺旋状电极的长短、宽度及间距等参数，可在设计上不断变化，从而控制表面声波元件的插入损耗、频宽及表面声波速度等参数，从而提高表面声波元件及其应用系统的设计自由度。

Description

表面声波元件及其制作方法
【技术领域】
本发明是关于一种表面声波元件及其制作方法，尤其是关于一种具有较小插入损耗的表面声波元件及其制作方法。
【背景技术】
表面声波元件是利用于一种弹性固体表面上传播的波，来进行电信号处理。典型的表面声波元件是利用一个换能器，将以光速传播的电磁信号波转换成比光速慢的声频信号波。这种显著的波长减小可使设计人员在比传统的电路设计所需空间小得多的空间内，实施一些复杂的信号处理功能。采用了先进微电子加工技术制造的表面声波元件，具有体积小、重量轻、可靠性高、一致性好以及多功能等优点，在通信、电视、遥控和报警等系统中已得到广泛应用，例如用于滤波器、谐振器、振荡器、延时线及其它类似的装置中，数以亿计的移动电话和电视机中都应用了多个表面声波滤波器。随着加工工艺的飞速发展，表面声波元件已成为现代信息产业不可或缺的关键元器件的之一。
一种现有表面声波元件包括二换能器、一反射器及一压电基片，该二换能器及反射器是制作于压电基片上，采用微电子工艺技术制作叉指换能器和反射器等，利用基片材料的压电效应，通过输入叉指换能器(Inter Digital Transducer，IDT)将电信号转换成声信号，并局限在基片表面传播，输出叉指换能器将声信号恢复成电信号，实现电-声-电的变换过程，完成电信号处理，从而获得各种用途的电子器件。反射器的作用是将换能器终端损失的能量反射回换能器中。压电基片上的叉指换能器的几何尺寸，例如叉指的条高、节距及数目，对于一个表面声波元件的信号处理及频率响应特性起重要作用。表面声波元件的设计者通常在表面声波元件达到工作所需的频率响应时，把注意力集中于表面声波元件的几何尺寸及压电基片所使用材料的选择上。然而，现有的具有叉指换能器的表面声波元件，其电极为均匀重叠电极，此设计并不能有效地降低表面声波元件的插入损耗。
【发明内容】
针对上述问题，有必要提供一种具有较低插入损耗及设计自由度较高的表面声波元件。
另外，有必要提供一种制作具有较低插入损耗及设计自由度较高的表面声波元件的方法。
一种表面声波元件，其包括一基片、一设于基片上的压电薄膜层，一第一换能器及一第二换能器，该第一换能器与该第二换能器设于该压电薄膜层上，且该第一换能器与该第二换能器声耦合；其中，该第一换能器包括一第一电极母条及一第二电极母条，该第一电极母条上连接有一第一电极、一第二电极及一电信号输入端，该第二电极母条上连接有一第三电极、一第四电极及一接地端，第一电极与第三电极相对设置，并相互配合围绕成一组螺旋状电极，第二电极与第四电极相对设置，并相互配合围绕成一组螺旋状电极，该电信号输入端与接地端形成第一换能器的两极；该第二换能器包括一第三电极母条及一第四电极母条，该第三电极母条上连接有一第五电极、一第六电极及一电信号输出端，该第四电极母条上连接有一第七电极及一第八电极，第五电极与第七电极相对设置，并相互配合围绕成一组螺旋状电极，第六电极与第八电极相对设置，并相互配合围绕成一组螺旋状电极，该电信号输出端与接地端形成第二换能器的两极。
一种表面声波元件制作方法，包括以下步骤：提供一基片；在该基片的表面溅镀一压电薄膜层；在压电薄膜层表面涂敷一层光阻层；将一光罩罩于该光阻层表面；用光照射该光罩，在光阻表面形成一曝光区；取下光罩后，去除曝光区的曝光光阻，露出部分压电薄膜层，该露出的部分压电薄膜层形成多个螺旋；在剩余光阻及露出的部分压电薄膜层表面溅镀一层导电金属膜，且剩余光阻上的导电金属膜与露出的部分压电薄膜层表面的导电金属膜相分离；洗去剩余光阻及附着于其上的金属膜层。
相较现有技术，所述表面声波元件的电极交互围绕成一螺旋状，因而其电极重叠长度长，可有效降低插入损耗。另外，所述螺旋状电极的长短、宽度及间距等参数，可在设计上不断变化，从而控制表面声波元件的插入损耗、频宽及表面声波速度等参数，从而提高表面声波元件及其应用系统的设计自由度。
【附图说明】
图1是本发明较佳实施例的表面声波元件的立体结构示意图；
图2是本发明较佳实施例的表面声波元件的制作流程示意图。
【具体实施方式】
本发明较佳实施例公开了一种表面声波元件1，请参阅图1所示，该表面声波元件1包括基片10、压电薄膜层20、第一换能器30及第二换能器40。该压电薄膜层20、第一换能器30及第二换能器40设于基片10上，且第一换能器30与第二换能器40声耦合。
基片10为一长方形薄板，是由硅材料制成。压电薄膜层20形成于基片10的上表面，压电薄膜层20是由氧化锌(ZnOx)、铌酸锂(LiNbOx)、钛酸锂(LiTiOx)或钽酸锂(LiTaOx)等材料制成。
第一换能器30及第二换能器40并排设于压电薄膜层20的上表面。第一换能器30具有一第一电极母条32及一第二电极母条34，第一电极母条32及第二电极母条34平行设置。第一电极母条32上连接有一第一电极321、一第二电极323及一电信号输入端36，第二电极母条34上连接有一第三电极341、一第四电极343及一接地端38。该四电极的材料可为金、银、铜或铝。第一电极321与第三电极341相对设置，并相互配合围绕成螺旋状，第二电极323与第四电极343相对设置，并相互配合围绕成螺旋状，其中，每一组螺旋状电极的相邻两同性电极的间距较佳为一个表面声波波长，相邻两异性电极的间距较佳为半个表面声波波长。电信号输入端36用于接收第一换能器30外部的电信号，接地端38用于将第一换能器30接地。
第二换能器40具有一第三电极母条42及一第四电极母条44，第三电极母条42及第四电极母条44平行设置。第三电极母条42上连接有一第五电极421、一第六电极423及一电信号输出端46，第四电极母条44上连接有一第七电极441、一第八电极443及一接地端48。该四电极的材料可为金、银、铜或铝。第五电极421与第七电极441相对设置，并相互配合围绕成螺旋状，第六电极423与第八电极443相对设置，并相互配合围绕成螺旋状，其中，每一组螺旋状电极的相邻两同性电极的间距较佳为一个表面声波波长，相邻两异性电极的间距较佳为半个表面声波波长。电信号输出端46用于将第二换能器40的电信号输出，接地端48用于将第二换能器40接地。
表面声波元件1工作时，第一换能器30的电信号输入端36接收外部的电信号，由于压电薄膜层20具有压电特性，第一换能器30的螺旋状电极将接收的电信号转换成表面声波，该表面声波沿着压电薄膜层20传播至第二换能器40，第二换能器40的螺旋状电极将表面声波转换成电信号，由第二换能器40的电信号输出端46输出。
本发明较佳实施例公开的表面声波元件的电极相互配合围绕成一螺旋状，因而其电极重叠长度长，可有效降低表面声波元件的插入损耗。另外，本表面声波元件螺旋状的电极的长短、宽度及间距等参数，可在设计上不断变化，从而控制表面声波元件的插入损耗、频宽及表面声波速度等参数，提高表面声波元件及其应用系统的设计自由度。
请参阅图2，该表面声波元件1的制作方法包括以下步骤：
首先提供一硅基片10；然后将该硅基片10置于真空腔内，以氧化锌(ZnOx)、铌酸锂(LiNbOx)、钛酸锂(LiTiOx)或钽酸锂(LiTaOx)为溅镀靶材，以氩气(Ar)与氧气为溅镀气体，于该硅基片10的表面溅镀一压电薄膜层20，溅镀方法可为反应性直流溅镀(DC reactivesputtering)或反应性射频溅镀(RF reactive sputtering)；于压电薄膜层20表面涂敷一层光阻层50；然后将一光罩(图未示)罩于该光阻层50表面；用雷射光或紫外光照射该光罩，于光阻表面形成一曝光区；取下光罩后，将曝光的光阻层50置于显影液内，去除曝光区的曝光光阻501，露出部份压电薄膜层201；接着利用溅镀法于剩余光阻及露出的部份压电薄膜层201表面镀一层导电金属膜60，该金属可为金、银、铜或铝；洗去剩余光阻及附着于其上的金属膜层60，则剩余的金属膜层即为第一换能器30及第二换能器40的电极，该第一换能器30的四个电极两两相互并列围成螺旋状，该第二换能器40的四个电极两两相互并列围成螺旋状，此时便已制得所述的表面声波元件1。

Claims (6)

1.一种表面声波元件，其包括一基片、一设于基片上的压电薄膜层、一第一换能器及一第二换能器，该第一换能器及第二换能器设于该压电薄膜层上，且其相互声耦合，其特征在于：该第一换能器包括一第一电极母条及一第二电极母条，该第一电极母条上连接有一第一电极、一第二电极及一电信号输入端，该第二电极母条上连接有一第三电极、一第四电极及一接地端，第一电极与第三电极相对设置，并相互配合围绕成一组螺旋状电极，第二电极与第四电极相对设置，并相互配合围绕成一组螺旋状电极，该电信号输入端与接地端形成第一换能器的两极；该第二换能器包括一第三电极母条及一第四电极母条，该第三电极母条上连接有一第五电极、一第六电极及一电信号输出端，该第四电极母条上连接有一第七电极及一第八电极，第五电极与第七电极相对设置，并相互配合围绕成一组螺旋状电极，第六电极与第八电极相对设置，并相互配合围绕成一组螺旋状电极，该电信号输出端与接地端形成第二换能器的两极。
2.如权利要求1所述的表面声波元件，其特征在于：该基片的材料为硅。
3.如权利要求1所述的表面声波元件，其特征在于：该压电薄膜层的材料为氧化锌、铌酸锂、钛酸锂或钽酸锂中的一种。
4.如权利要求1所述的表面声波元件，其特征在于：该电极的材料为金、银、铜或铝中的一种。
5.如权利要求1所述的表面声波元件，其特征在于：每一组螺旋状电极形成一双螺旋结构，该双螺旋结构中的每一螺旋的螺距为一个表面声波波长。
6.如权利要求1所述的表面声波元件，其特征在于：每一组螺旋状电极形成一双螺旋结构，该双螺旋结构的二螺旋之间的距离为半个表面声波波长。
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