DE19758195C2 - Oberflächenwellen- (SAW-)Bauelement auf insbesondere Lithiumtantalat- oder -niobat-Substrat - Google Patents

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein elektroni­ sches, mit akustischen Wellen arbeitendes Oberflächenwellen- (SAW-)Bauelement auf Lithiumtantalat-/niobat-Substrat. Ohne daß dies jeweils wiederholt wird, ist die Erfindung auch für Kaliumniobat und dgl. für solche Bauelemente als Substratkri­ stall verwendete Materialien anwendbar.

Derartige Oberflächenwellenbauelemente sind aus zahlreichen Dokumenten bekannt. So ist beispielsweise aus der EP 820 143 A2 ein OFW-Bauelement bekannt, bei dem über dem mit Elektroden versehenen piezoelekrischen Substrat eine Wel­ lenausbreitungsschicht aus diamantartigem Kohlenstoff oder Aluminiumnitrid aufgebracht ist. Aus dem Artikel von F. Josse: "Temperature Dependence of SH-Wave on Rotated y-cut Quartz with SiO₂ Overlay" in IEEE Transactions on Sonics and Ultrasonics, Vol. SU-31, H. 3, S. 162-168 ist ein OFW-Bauele­ ment bekannt, bei dem über der Elektrodenstruktur ganzflächig eine dielektrische Schicht aus Siliziumdioxid aufgebracht ist. Aus der US 44 84 098 ist ein solches Bauelement bekannt, das eine amorphe Silizium-Dioxidschicht über der Elektroden­ struktur aufweist. Aus einem Artikel von Nakamura und Hanaoka in "Propagation Characteristics of Surface Acoustic Waves in ZnO/LiNbO₃ Structures" in Jpn. Appl. Phys. Vol. 32 (1993) H. 5, S. 2333 bis 2336 ist ein OFW-Bauelement bekannt, bei dem über der Elektrodenstruktur ganzflächig eine weitere pie­ zoelektrische Schicht aufgebracht ist, beispielsweise eine Zinkoxidschicht. Aus der EP 790 705 A1 ist ein OFW-Bauelement bekannt, bei dem eine Elektrodenstruktur auf einem Diamant­ substrat aufgebracht ist und ganzflächig mit einer piezoelek­ trischen Zinkoxidschicht abgedeckt ist. Aus der JP 62-98 812 A ist ein OFW-Bauelement bekannt, dessen aus Aluminium bestehende Elektroden eine harte Deckschicht aus Aluminiumoxid oder Aluminiumfluorid aufweisen.

Für die Verwendung und den Betrieb eines solchen Bauelementes insbesondere für Handgeräte des Mobilfunksektors, kommt es darauf an, vorzugsweise das (mit der Antenne unmittelbar ver­ bundene) Ausgangs-/Eingangsfilter so zu konzipieren, daß es einerseits eine hohe Leistungsverträglichkeit (z. B. 2 Watt angebotene Leistung) aufweist und andererseits insbesondere eine extrem kleine Einfügungsdämpfung hat.

Ein einschlägiges Oberflächenwellenfilter ist z. B. aus DE-A- 28 02 946 bekannt. Es besteht im wesentlichen aus einem piezo­ elektrischen Substratplättchen, wie z. B. Lithiumtantalat, auf dessen ausgewählt orientierter Substratoberfläche Elektroden­ strukturen wie Interdigitalstrukturen und dgl. aufgebracht sind. Zwischen diesen Strukturen verlaufen im Betrieb LSAW- (Leaky Surface Acoustic Waves) Wellen oder HVPSAW-(high velo­ city pseudo)Wellen (siehe auch Ultrasonic Symp. Proc. 1994, p. 281-286). Diese Elektrodenstrukturen und sich ausbreiten­ den Wellen dienen der selektiven/filternden elektrischen Si­ gnalübertragung.

Es ist bekannt, daß für eine solche Reflektor-/Elektroden­ struktur (im Folgenden insgesamt lediglich als Elektroden­ strukturen bezeichnet) mit z. B. interdigitalen Elektrodenfin­ gern, Reflektorfingern und dgl. (im Folgenden insgesamt auch lediglich als Finger bezeichnet), nicht nur die Folge der An­ ordnung der Finger und ihrer Abstände, sondern, nämlich für ausreichend hohes Reflexionsvermögen dieser Finger, auch für die Dicke (Höhe) der Finger ein vorgegebenes Maß (vorzugsweise innerhalb einer Toleranzbreite) einzuhalten ist.

Aus dem Stand der Technik ist es bekannt, für eine hohe Lei­ stungsverträglichkeit besondere Maßnahmen für die auf der Substratoberfläche aufgebrachten Elektrodenstrukturen vorzu­ sehen. Im allgemeinen bestehen diese Elektrodenstrukturen aus z. B. photolithographisch strukturiertem Aluminium. Solche Strukturen aus reinem Aluminium sind in mehrfacher Weise re­ lativ unbeständig. Zur Steigerung der Leistungsverträglich­ keit hat man das Aluminium mit Kupfer legiert oder Sandwich- Aufbau aus Aluminium und Kupfer vorgesehen. Nachteilig ist dabei, daß Korrosion bei einer solchen Materialkombination auftritt. Dem Aluminium Titan zuzumischen, führt zu höherem elektrischem Widerstand einer aus dieser Kombination beste­ henden Elektrodenstruktur. Ein weiterer beschrittener Weg ist, das Aluminium mit [111]-Textur auf dem Substrat aufzu­ bringen, wozu eine vorherige Bekeimung von dessen Abscheide­ fläche erforderlich ist. Dies bedingt nicht nur höheren tech­ nologischen Aufwand sondern es läßt auch die Reproduzierbar­ keit einer solchen texturierten Aluminiumschicht zu wünschen übrig. Ein ausgesprochen kostspieliges Herstellungsverfahren ist das epitaktische Aufwachsen des Aluminiums einer Elektro­ denstruktur. Durch Aufsputtern des Aluminiums unter entspre­ chend ausgewählten Bedingungen kann auch eine kleine Korn­ struktur des Aluminiums für erhöhte Leistungsverträglichkeit erzeugt werden. Zur Bildung der Elektrodenstruktur kann dabei aber nachteiligerweise nicht die ansonsten vorteilhafte (und für die Erfindung bevorzugt verwendete) photolithographische Lift-Off-Technik angewendet werden.

Es ist oben auch die wünschenswert kleine Einfügungsdämpfung für das Bauelement erwähnt. Aus dem Stand der Technik (DE-A- 196 41 662 und DE-C-28 02 946) ist es bekannt, geringe Einfü­ gungsdämpfung eines Oberflächenwellen-Filters dadurch zu er­ reichen, daß die erwähnten Elektrodenstrukturen auf einer solchen Oberfläche eines Substratplättchens (mit dem Achsen­ system x1, x2, x3 mit x2 = der Normalen N dieser Oberfläche und den Achsen x1 und x3 in dieser Oberfläche liegend; siehe auch Fig. 4, des Lithiumtantalats oder -niobats plaziert sind, die ein um einen Winkel θ gedrehter (rotierter) Y- Schnitt (rot y -Schnitt) des Lithiumtantalatkristalls (-niobatkristalls) ist, wobei die kristallographische x-Achse (mit der Achse x1 zusammenfallend) in der Ebene des Kristall­ schnittes, d. h. in der Substratoberfläche liegt, und diese kristallographische x-Achse und die Richtung der Wellenaus­ breitung in dem Filter parallel zueinander ausgerichtet sind. Die y-Achse des Kristalls steht der Drehung entsprechend im Maß des Drehwinkels θ schräg zur Normalen N der Substratober­ fläche auf dieser. Die z-Achse nimmt damit den gleichen Win­ kel θ zur x1-x3-Ebene, d. h. zur Substratoberfläche, ein. Die oben genannten Druckschriften geben für einen Winkel θ für das Tantalat zum einen einen Winkelbereich zwischen 38° und 46° und zum anderen einen solchen von 33° bis 39° an. Für das Niobat sind Winkel mit 66° bis 74° und 41° bekannt.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein Konzept eines einschlägigen Oberflächenwellen-Bauelementes(-Filters) anzu­ geben, das eine (wie oben dargelegt) erforderliche optimale Leistungsverträglichkeit aufweist und vorzugsweise auch mini­ mierte Einfügungsdämpfung hat.

Diese Aufgabe wird mit den Merkmalen des Patentanspruches 1 gelöst. Weitere Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Er­ findung gehen aus den Unteransprüchen hervor.

Für das Oberflächenwellen-Bauelement der Erfindung ist (wie auch im Stand der Technik) bevorzugt die Verwendung von im wesentlichen Aluminium als wenigstens der Hauptbestandteil für die Elektrodenstrukturen mit ihren Fingern auf der Substratoberfläche vorgesehen. Eine solche Struktur läßt sich vorteilhaft photolithographisch mit der schon erwähnten Lift- Off-Technik herstellen. Zumindest die Oberfläche der Elektro­ denstrukturen bzw. wenigstens der Finger, jedoch alternativ auch zusätzlich die Umgebung dieser Strukturen bis hin zur gesamten Substratoberfläche, ist erfindungsgemäß mit einer Schicht aus hartem Material (= harte Schicht) überzogen. Der Begriff "hart" ist in Bezug auf das verwendete Material der Elektrodenstruktur zu verstehen. Das Aluminium kann z. B. auch mit Kupfer, Titan, Zirkon, Yttrium und dgl. legiert sein. Derartiges Aluminium kann für die Elektroden auch texturiert und dgl. abgeschieden sein.

Als erfindungsgemäß vorzusehende harte Schicht kann eine Alu­ miniumoxidschicht auf den Aluminium-Elektrodenstrukturen vor­ gesehen sein. Insbesondere kann diese Aluminiumoxidschicht auf dem Aluminium der Elektroden durch anodische Oxidation von der Oberfläche der Elektrodenstruktur her in das Alumini­ um hinein derselben bewirkt sein. Bevorzugte Dicke dieser er­ findungsgemäßen harten Schicht liegt zwischen 50 nm und 350 nm. Ein solches Maß der harten Schicht liegt in etwa bei 10% bis 80% der Dicke der Elektrodenstruktur mit der Schicht auf dem Substrat.

Eine allgemeiner gültige physikalische Definition für den Be­ griff "hart" ist die, daß für das Material dieser harten Schicht gilt, daß in diesem Material die Schallgeschwindig­ keit für die bei dem Bauelement vorgesehene relevante akusti­ sche Welle (z. B. etwa 80%) größer als die Schallgeschwindig­ keit im elektrisch leitenden Material der Elektrodenstruktur, d. h. in deren Anteil an Aluminium bzw. Aluminiumlegierung ist. Zum Beispiel beträgt die Schallgeschwindigkeit für eine scherpolarisierte (LSAW-)Welle in Aluminiumoxid etwa 5300 m/s und in Aluminium nur etwa 3000 m/s.

Um nun die aufgabengemäß erhöhte Leistungsverträglichkeit zu erzielen, ist eine ausreichend dicke Schicht dieses hier de­ finierten harten Materials auf der Elektrodenstruktur bzw. als integraler Bestandteil derselben erforderlich. Für die Erfindung ist wichtig zu beachten und zu berücksichtigen, daß hier - anders als bei bekanntermaßen vorgesehenen Passivie­ rungsschichten auf Oberflächenwellen-Bauelementen - die Dicke des Materials der erfindungsgemäß vorgesehenen harten Schicht als Anteil der für die erforderliche akustische Reflexions­ wirkung bekanntermaßen vorzusehenden Gesamtschichtdicke der Elektrodenstruktur/Finger zu bemessen ist. Zum Beispiel ist für eine LSAW-Welle im 1 GHz-Bereich eine Fingerdicke von et­ wa 400 nm (2 GHz = etwa 200 nm) als vorteilhaft angepaßt phy­ sikalisch vorgegeben. Für die aufgabengemäß erhöhte Lei­ stungsverträglichkeit wird insbesondere angestrebt, daß eine aus den Schallgeschwindigkeitswerten des Elektrodenmaterials und der erfindungsgemäß vorgesehenen harten Schicht (z. B. Aluminiumoxid) sich für die Oberflächenwelle in praxi erge­ bende resultierende Schallgeschwindigkeit in etwa gleich der Schallgeschwindigkeit der Welle im Substratmaterial ist. (Für das hier relevante Lithiumtantalat/-niobat beträgt diese Schallgeschwindigkeit etwa 4000 m/s.) Erfindungsgemäß wird also zusätzlich eine Obigem entsprechende Dickenrelation zwi­ schen der Dicke der erfindungsgemäß vorgesehenen harten Schicht und dem elektrisch leitenden Material der Elektroden­ struktur gewählt, daß die Gesamtdicke (harte Schicht + lei­ tendes Material) z. B. für das obige Beispiel 1 GHz diese 400 nm beträgt. Zum Beispiel ergeben sich hiernach 150 nm Alumi­ niumoxid auf 250 nm Aluminium(-legierung) als erfindungsgemäß bemessene Dickenrelation innerhalb obiger "Gesamtdicke".

Zur oben genannten Gesamtdicke der Elektrodenstruktur/Figur sei angemerkt, daß dieses Dickenmaß zwischen 3% und 15% der Wellenlänge der genannten Oberflächenwellen betragen kann, typischerweise jedoch bei etwa 10% (= 400 nm bei ca. 1 GHz) liegt.

Die Lehre der Erfindung umfaßt aber noch ein weiteres Merkmal zur Lösung der Aufgabe höherer/optimierter Leistungsverträg­ lichkeit. Es ist dies eine spezielle Wahl des oben erwähnten Winkels θ des gedrehten (rot y)-Kristallschnittes vorzusehen. Es ist nämlich festgestellt worden, daß für optimale nutzbare Hochfrequenz-Leistungsverträglichkeit eine Abhängigkeit be­ steht von - und zwar wiederum abhängig voneinander - einer­ seits voranstehend angegebenem erfindungsgemäß gewähltem Dic­ kenverhältnis (harte Schicht zu elektrisch leitendem Anteil der Finger) und andererseits der Wahl des Winkels θ für die Oberfläche (mit der Normalen N) des Substratplättchens. Hier­ zu sei zur weiteren Erläuterung auch auf die noch folgende Beschreibung zu den Fig. 5 und 6 hingewiesen.

Ein anderer Weg als die anodische Oxidation zur Erzeugung ei­ ner erfindungsgemäß vorgesehenen harten Schicht auf auch aus anderem elektrisch leitenden Material als Aluminium bestehen­ den Elektrodenstrukturen und ggfs. auch auf den sie umgeben­ den Bereichen ist das Aufsputtern, das CVD-(Chemical Vapor Deposition)-Verfahren, das MBE-(Molekülstrahl-Epitaxie)- Verfahren und dgl. anderes Beschichtungsverfahren. Für das Aufsputtern und dgl. vorgenannte Abscheideverfahren kommen insbesondere Siliziumnitrid, Aluminiumnitrid, Bornitrid, Si­ lizide, Carbide, Boride und dgl. sowie auch amorphe Kohlen­ stoffschichten und/oder auch eine Diamant-Beschichtung in Frage.

Es kann im Einzelfall von Vorteil sein, nur die (Elektroden-)Finger mit der erfindungsgemäß vorgesehenen har­ ten Schicht zu versehen und für die die Finger verbindenden Sammelschienen (busbars) einen vollen Querschnitt des elek­ trisch leitenden Materials der Elektrodenstruktur vorzusehen.

Für über die Elektrodenstrukturen hinausreichende fakultative Beschichtung ist darauf zu achten, daß die auf der Substrat­ oberfläche üblicherweise vorgesehenen Bond-Flächen für das nachfolgende Bonden der Anschlußdrähte freigelassen bleiben, es sei denn, daß ein nachträgliches Wiederfreimachen dieser Bond-Flächen bevorzugt ist. Solche wie vorgenannt insbesonde­ re aufgesputterten Schichten haben vorzugsweise eine Dicke zwischen 30 nm und 150 nm für z. B. 400 nm Gesamtdicke.

Eine noch weitere für die Erfindung relevante Alternative ist eine solche erfindungsgemäß vorgesehene harte Schicht über den Elektrodenstrukturen erst nach Einbau des Substratplätt­ chens in das Bauelementgehäuse und nach dem Bonden der An­ schlüsse im noch offenen Gehäuse auszuführen.

Auch für diese Alternativen der Aufbringung der erfindungsge­ mäß harten Schicht gilt wieder das Einhalten des Dickenver­ hältnisses von harter Schicht zu leitendem Anteil der Finger­ strukturen und des Winkels θ.

Die zur vorliegenden Erfindungsbeschreibung gehörigen Figuren zeigen:

Fig. 1, 2 und 3 zeigen Beispiele für Plazierung einer harten Schicht,

Fig. 4 zeigt die für die Erfindung zu wählende Orientierung der Substratoberfläche;

Fig. 5, 5a und 6 zeigen Maßstäbe/Richtlinien zur Bemessung des Dickenverhältnisses und Winkels θ in Abhängigkeit voneinander;

Fig. 7 zeigt Stand der Technik.

Fig. 7 zeigt ein Substratplättchen 10, wie es für Oberflä­ chenwellen-Bauelemente üblicherweise verwendet wird mit auf der Oberfläche 11 aufgebrachten Elektrodenstrukturen 12 (mit Fingern 112 und den diese Finger ggfs. jeweils verbindenden Busbars) einer jeweiligen (für die Erfindung nicht besonders charakteristischen) Art. Wesentlich ist aber, daß die Struk­ turen 12 so ausgerichtet sind, daß der Weg 13 der zwischen/in ihnen verlaufenden akustischen Wellen mit der angegebenen kristallographischen Achse x zusammenfällt.

Fig. 1 zeigt als Ausschnitt im Schnitt A-B (Fig. 7) den Substratkörper 10 mit auf seiner Oberfläche angeordneten Fin­ gern 112 einer Elektrodenstruktur 12 und mit jeweils auf dessen elektrisch leitendem Anteil 112' erfindungsgemäß vor­ gesehener harter Schicht 21. Insbesondere ist dies eine (die freiliegende Oberfläche der Finger 112) anodisch oxidierte Aluminiumoxidschicht.

Die Fig. 2 zeigt wie Fig. 1 eine alternative Ausführungs­ form für eine erfindungsgemäß vorgesehene harte Schicht 121, die durch z. B. Aufsputtern aufgebracht ist. Diese Schicht 121 kann sich dabei mehr oder weniger auch, wie auch die Auf­ sicht der Fig. 3 zeigt, auf von den Elektrodenstrukturen 12, insbesondere in deren Umgebung, nicht bedeckte Oberflächenan­ teile der Substratoberfläche 11 erstrecken. Das Maß für eine solche Erstreckung über die Elektrodenstrukturen 12 hinaus ist in Abwägung gegenüber möglichen negativen Einflüssen wie Dämpfung und dgl. auszuwählen.

Mit D ist die Gesamtdicke der Elektrodenstruktur 12 bzw. der Finger 112 und mit d1 bzw. d'1 die Dicke des elektrisch lei­ tenden (Aluminium-)Anteils 112' und mit d2 bzw. d'2 die Dicke der harten Schicht 21 bzw. 121 bezeichnet.

Der besseren Übersichtlichkeit halber sind in der Fig. 4, in der Bezugszeichen mit denen der Fig. 7 übereinstimmen, die Elektrodenstrukturen 12 nur angedeutet. Mit x1, x2 und x3 ist in Fig. 4 das schon eingangs erwähnte Achsensystem des Substratplättchens 10 hinsichtlich seiner Substratoberfläche 11 angegeben. Die Ebene der Substratoberfläche ist durch die Achsen x1 und x3 aufspannt, zu der die Flächennormale N (= x2- Achse) gehört. In Fig. 4 ist auch das Achsenkreuz der x-y-z- Achsen der kristallographischen Struktur des z. B. Lithi­ umtantalat-Einkristalls des Substratplättchens 10 eingetra­ gen. Wie ersichtlich, ist bei diesem Substratplättchen dessen Oberfläche 11 (Normale N) im Winkel θ um die x(= x1)-Achse gegenüber der kristallographischen y-Achse des Lithiumtan­ talats gedreht geschnitten. Dieser Winkel θ ist der für die Erfindung mit harter Schicht für geringe Dämpfung erfindungs­ gemäß vorgesehene und zu bemessenden Verdrehungswin­ kel/Rotationswinkel der Substratoberfläche 11 d. h. des Kri­ stallschnittes gegenüber der Kristall-Achsenorientierung x-y-z.

Die Fig. 5 zeigt auf der Abszisse den Anteil der Dicke (d1 in Fig. 1) des Aluminiums der Elektrodenstruktur/Finger be­ zogen auf die Gesamtdicke D der Finger (400 nm für 1 GHz bzw. 200 nm für 2 GHz). Auf der Ordinate ist das Maß der Wellen­ dämpfung aufgetragen. Die in dem Diagramm der Fig. 5 einge­ tragenen Kurvenzüge 1, 2, 3 gelten für die angegebenen drei voneinander verschiedenen Kristallschnitte. Aus dieser Dar­ stellung der Fig. 5 ist (ggfs. auch interpoliert) zu erken­ nen, wie groß der Winkel θ für eine gewählte Dicke d1 des Aluminiumanteils an der Gesamtdicke D bzw. welches Dickenver­ hältnis d1 : d2 bei einem Kristallschnitt mit vorgegebenem Win­ kel θ erfindungsgemäß zu wählen ist. Die Fig. 6 zeigt die interpolierte und an Meßwerte angepaßte Kurve 4 für jeweils zu wählende Dickenverhältnisse für Kristallschnitte von θ = 30° bis θ = 36°, nämlich um mit der Lehre der Erfindung die gestellte Aufgabe zu lösen. In einem Toleranz-Streifen ent­ lang der Interpolationskurve 4 liegen die die Erfindung er­ füllenden optimalen Bemessungen für Voneinander abhängigem Kristallschnittwinkel θ und Dickenverhältnis d1 : d2, bezogen auf die durch die vorgegebene Betriebsfrequenz vorgegebene optimale Gesamtdicke D der Finger bzw. der Elektrodenstruk­ tur.

Die Fig. 5 und 6 geben die Bemessungen für Lithiumtantalat- Kristall an. Entsprechende Kurvenblätter gelten für z. B. Lithiumniobat mit jeweils etwas abweichenden Zahlenwerten je­ doch prinzipiell gleichem Verhalten der Kurven (Fig. 5) und der Interpolationslinie (4 in Fig. 6). Der Fig. 5a für Si­ liziumnitrid als Schichtmaterial ist zu entnehmen, daß die Dämpfungsminima für jeweils dünneren Schichtanteil d2 auftre­ ten, weil dieses Material "härter" ist als das Aluminiumoxid.

Die Angaben und Bemessungsrichtlinien der Fig. 5 und 6 gelten quantitativ im wesentlichen für eine Ausführungsform mit (wie in Fig. 1) harter Schicht auf nur den Fingern 112 mit zwischen den Fingern 112 (wenigstens weitgehend) freier Substratoberfläche 11. Für eine Ausführungsform nach Fig. 2 gelten sie jedoch weiterhin qualitativ. Eine wie in Fig. 2 über die Finger hinweg durchgehende erfindungsgemäß harte Be­ schichtung der Substratoberfläche 11 sollte bei z. B. einem Verhältnis Fingerbreite zu Fingerperiodenlänge von 0,5 zu 1 (= Metallisierungsverhältnis η = 0,5) nicht dicker als (d'2 = 0,3 × D = ) 30% der vorgegebenen Gesamtdicke sein. Zum Bei­ spiel wäre bei einem Kristallschnitt 36° für 1 GHz mit D = 400 nm die Dicke d'2 der harten Schicht bei einem Metallisie­ rungsverhältnis 0,5 von 150 nm bei Fig. 1 auf 75 nm für eine Ausführung nach Fig. 2 zu reduzieren, um weiterhin optimale geringe Leckwellenverluste zu erreichen.

Für ein größeres Metallisierungsverhältnis, z. B. 0,7 ist die optimale Bemessung d'2 nur um etwa 30% auf etwa 105 nm zu re­ duzieren. Aus diesen Angaben lassen sich die Zwischenwerte in sinngemäßer Weise für den Einzelfall abschätzen.

Es können folgende Bemessungsrichtlinien angegeben werden: Bei einer Ausführungsform nach Fig. 2 mit abgeschiedener Schicht 121 und bei einem Metallisierungsverhältnis η von 0,4 bis 0,8 und einer Gesamtdicke D = d'1 + d'2 = 0,03 bis 0,15- fachem der Wellenlänge der Oberflächenwelle gilt wenigstens angenähert, daß die maximale Dicke d'2 der Schicht 121 auf dem elektrisch leitenden Teil 112' der Finger abhängig vom Maß des vorliegenden Metallisierungsverhältnisses gegenüber den aus den Fig. 5, 5a und 6 zu entnehmenden Dickenwerten d2 für wie beim Ausführungsbeispiel der Fig. 1 nur die Fin­ ger 112, d. h. nicht auch deren Umgebung bedeckende Schicht (21), reduziert zu bemessen ist, und zwar d'2 = η × d2.

Es läßt sich auch eine entsprechende Reduktionsformel

angeben, worin d1 und d2 Wertepaare mit zugehörigem Winkel θ sind, die sich aus den Fig. 5, 5a und 6 für eine diesbe­ zügliche Ausführung nach Fig. 1 ergeben.

Insbesondere für eine Ausführung nach Fig. 1 kann die harte Schicht auch aus elektrisch leitendem Material bestehen, näm­ lich soweit Kurzschlüsse zwischen den (entgegengesetzt gepol­ ten) Fingern ausgeschlossen sind.

Claims (17)

1. Oberflächenwellen-(SAW-)Bauelement mit einem Lithiumtantalat- oder Lithiumniobat-Substratplättchen (10) mit Elektroden­ strukturen/Fingern (12, 112) auf einer Oberfläche (11) dessel­ ben mit der Flächennormalen (N), die eine Kristall-Schnitt­ fläche ist, die ein bezüglich der kristallographischen y- Achse im Winkel (θ) um die x-Achse gedrehter Kristallschnitt (rot y) ist, wobei die x-Achse auch die Haupt-Wellenausbrei­ tungsrichtung (13) ist,
wobei auf/in der Oberfläche der Elektrodenstruktu­ ren (12)/Finger (112) eine vergleichsweise zum elektrisch lei­ tenden Material der Elektrodenstrukturen/Finger harte Schicht (21, 121) vorgesehen ist,
wobei ein Dickenverhältnis (d1 : d2) von elektrisch leitendem Material (d1) der Elektrodenstrukturen/Finger und dem Mate­ rial (d2) der harten Schicht (21, 121) bei durch die vorgege­ bene Betriebsfrequenz vorgegebener optimaler Gesamtdicke (D = d1 + d2) der Elektrodenstrukturen/Finger und
ein solcher Winkel θ des Kristallschnitts (Fig. 4) aufeinan­ der abgestimmt ausgewählt sind, daß mit diesem Dickenverhält­ nis und diesem Winkel θ in Abhängigkeit voneinander (Fig. 5, 5a, 6) mit der harten Schicht eine minimale Volumenwellen­ dämpfung der Oberflächenwelle erreicht ist.

2. Bauelement nach Anspruch 1, bei dem diese harte Schicht (21) aus anodisch oxidiertem Alu­ miniumoxid von Aluminium der Elektrodenstrukturen (12, 112) besteht.

3. Bauelement nach Anspruch 2, bei dem diese Aluminiumoxid-Schicht (21) zwischen 50 nm und 350 nm dick bemessen ist.

4. Bauelement nach Anspruch 2, bei dem die Dicke der Aluminiumoxid-Schicht (21) 10% bis 80% Anteil der Dicke der Elektrodenstrukturen (12), einschließ­ lich der Schicht (21), aufweist.

5. Bauelement nach Anspruch 1, bei der diese harte Schicht (21, 121) auf der Oberfläche der Elektrodenstrukturen (12) abgeschieden ist.

6. Bauelement nach Anspruch 5, bei dem das Abscheiden der harten Schicht (121) durch Sput­ tern erfolgt ist.

7. Bauelement nach Anspruch 6, bei dem die harte Schicht (121) aus einem Nitrid des Silici­ ums, Aluminiums und/oder Bors besteht.

8. Bauelement nach Anspruch 6, bei dem die harte Schicht (121) aus einem Silicid besteht.

9. Bauelement nach Anspruch 6, bei dem die harte Schicht (121) aus einem Borid besteht.

10. Bauelement nach Anspruch 6, bei dem die harte Schicht (121) aus einem Carbid besteht.

11. Bauelement nach Anspruch 6, bei dem die harte Schicht (121) eine amorphe Kohlenstoff- Schicht ist.

12. Bauelement nach Anspruch 6, bei dem die harte Schicht (121) eine Diamantschicht ist.

13. Bauelement nach einem der Ansprüche 1 bis 12, mit einem Winkel Θ der Orientierung zwischen 30° und 38°.

14. Bauelement nach Anspruch 1 oder 2, mit einer Aluminiumoxid-Schicht (21) auf den freien Flächen wenigstens der Finger (112) der Elektrodenstrukturen/Finger (12, 112) mit einer Gesamtdicke der einzelnen Finger (112) D = 0,03 bis 0,15-fachem der Wellenlänge der Oberflächenwelle (13),
wobei gilt D = d1 + d2
mit
d1 der Dicke des leitenden Materials der Finger (112) und
d2 der Dicke der Schicht (21) auf den Fingern,
und wobei wenigstens angenähert gilt:
d1 : d2 = 0,1 bei einem Winkel θ = 30° und
d1 : d2 = 2,5 bei einem Winkel θ = 38°
mit dazu im wesentlichen linearer Abhängigkeit für daraus zu entnehmende Zwischenwerte des Dickenverhältnisses d1 : d2 für Werte des Winkels θ zwischen 30° und 38°-Winkel für optimale Leistungsverträglichkeit.

15. Bauelement nach einem der Ansprüche 1 bis 3 oder 14, mit einem Winkel θ der Orientierung zwischen größer 35° und kleiner 38° bei einem Dickenverhältnis d1 : d2 von wenigstens angenähert 2 : 1.

16. Bauelement nach Anspruch 1 oder 5 bis 13, mit einer über den Elektrodenstrukturen/Fingern (12, 112') und deren wenigstens näherer Umgebung auf der Substratoberfläche (11) (Fig. 2, 3) abgeschiedenen Schicht (121) mit einem Metallisierungsverhältnis η von 0,4 bis 0,8 und einer Gesamt­ dicke D = d'1 + d'2 = 0,03 bis 0,15-fachem der Wellenlänge der Oberflächenwelle (13), wobei D = d'1 + d'2 mit der Dicke d'1 des elektrisch leiten­ den Anteils (112') der Finger und d'2 der Dicke der abge­ schiedenen Schicht (121) ist und wenigstens angenähert gilt: daß die maximale Dicke d'2 der Schicht auf dem elektrisch leitenden Anteil (112') abhängig von dem Maß des vorliegenden Metallisierungsverhältnisses (η ) mit/gegenüber den aus den Fig. 5, 5a und 6 zu entnehmendem Dickenwert d2 für nur die Finger (112) bedeckende Schicht (21), reduziert zu bemessen ist: d'2 = η × d2.

17. Bauelement nach Anspruch 1 oder 5 bis 13, mit einer über den Elektrodenstrukturen/Fingern (12, 112') und deren wenigstens näherer Umgebung auf der Substratoberfläche (11) (Fig. 2, 3) abgeschiedenen Schicht (121) und mit ei­ nem Metallisierungsverhältnis η von 0,4 bis 0,8 und einer Ge­ samtdicke D = d'1 + d'2 = 0,03 bis 0,15-fachem der Wellenlänge der Oberflächenwelle (13), wobei D = d'1 + d'2 mit der Dicke (d'1) der Finger (112') und d'2 der Dicke der abgeschiedenen Schicht (121) ist und wenig­ stens angenähert gilt:
worin d1 und d2 Wertepaare mit zugehörigem Winkel θ sind, die sich aus den Fig. 5, 5a und 6 nach Anspruch 13 für eine diesbezügliche Ausführung nach Fig. 1 ergeben.