DE2821791A1 - Einrichtung mit gitterreflektoren zur uebertragung akustischer oberflaechenwellen - Google Patents
Einrichtung mit gitterreflektoren zur uebertragung akustischer oberflaechenwellenInfo
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Description
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HHRSTr?. 37 CCCO MÜNCHEN 2
Ti=L. 0 £9 / 53 37 84
München, den 11. Max 1978 /WtI.
Anwaltsaktenz.: 27 - Pat. 205
Raytheon Company, l4l Spring Street, Lexington, Mass. 02173 j
Vereinigte Staaten von Amerika
Einrichtung mit Gitterreflektoren zur Übertragung akustischer Oberflächenwellen
Die Erfindung bezieht sich auf Übertragungseinrxchtungen für akustische Oberflächenwellen und mit diesen Einrichtungen verwendete
Reflektoren.
Bei der Konstruktion von Übertragungseinrxchtungen für akustische
Oberflächenwellen werden häufig Reflektoren eingesetzt, um die Oberflächenwellen von einem Eingangswandler zu einem Ausgangswandler
zu leiten oder entlang eines vorbestimmten Weges, damit an den sich auf der Oberfläche ausbreitenden Wellen verschiedentlich
Einfluß genommen werden kann. Die wohl in diesem Zusammenhang am häufigsten verwendeten Reflektoren sind Gitterreflektoren.
Sie werden entweder aus einer Anzahl paralleler Rillen oder Nuten gebildet, die in die Oberfläche des Substrats
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eingeschnitten sind, auf dem sich die Oberflächenwellen ausbreiten, oder aus einer Anzahl paralleler leitender Streifen,
die auf der Oberfläche des Substrats angeordnet sind. Die reflektierenden Rillen oder Streifen sind gewöhnlich so angeordnet, daß die Reflexionen benachbarter Rillen oder Streifen in
der Phase addierend wirken, so daß das Gitter sehr stark reflektiert. Unglücklicherweise wird von jeder einzelnen Rille
oder jedem einzelnen Streifen innerhalb des Gittere nur ein sehr kleiner Anteil der Energie, die in der hineinlaufenden Welle
enthalten ist, reflektiert. Die gesamte Reflexionsfähigkeit
des Gitters könnte dadurch verbessert werden, daß immer mehr Reflektorelemente zugefügt werden. Dadurch allerdings nimmt die
Bandbreite des Reflexionsgitters ab, und zwar im allgemeinen umgekehrt proportional zur Zahl der Reflektorelemente. Somit
sind mit einem sehr stark reflektierenden Gitter nur sehr geringe Bandbreiten zu erzielen. Bei vielen Vorrichtungen, wie
etwa Filtern, ist es jedoch wünschenswert, sowohl eine hohe Reflexionsfähigkeit, als auch eine große Bandbreite zu haben.
Hit den bekannten Reflexionsgittern war es häufig nicht möglich, ein Oberflächenwellenfilter zu bauen, das diesen beiden Forderungen genügte. Wurde eine geringere Anzahl von Reflexionselementen in den Gittern verwendet, um die benötigte Bandbreite
zu erzielen, dann wurden die in der Vorrichtung entstehenden Verluste häufig größer als gewünscht wegen der Verluste an
Signalenergie an den Reflektorgittern.
Bei Verwendung von Reflektorgittern aus Metallstreifen ist die Reflexionsfähigkeit je Clement abhängig von der Art des piezoelektrischen Materials des Substrats aufgrund der piezoelektrischen Verluste festgelegt. Unter Verwendung von Metallstreifen hergestellte Gitter ergaben periodische Körperschwingungen
und örtlich verteilte Störungen, und folglich haben sie Reflexionskoeffizienten, die durch Erhöhen der Dicke des Metalls gesteigert werden konnten. Die nichtlinearen Auswirkungen auf die
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schwingungsenergie machten sich jedoch bemerkbar, wenn die Dicke
über einen bestimmten Grenzwert anstieg.
Es ist deshalb Aufgabe der Erfindung, eine Einrichtung zur Übertragung akustischer Oberflächenwellen mit einem oder mehreren
Reflexionsgittern zu schaffen, die sowohl eine große Bandbreite, als auch geringe Eigenverluste hat. Die Einrichtung soll möglichst geringe nichtlineare Auswirkungen auf die Oberflächenwellen haben und so wenig wie möglich Oberflächenwellenenergie
in Körperschwingungsenergie umsetzen.
Die Lösung dieser Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch erzielt,
daß auf einem Körper, auf dem sich Oberflächenwellen ausbreiten können, erste und zweite Reflektormittel angebracht
werden, welche wenigstens zum Teil ineinandergefügt sind. Mit anderen Worten, die erste und zweite Reflektoreinrichtung können
innerhalb eines einzigen Reflektoraufbaus abwechselnd aufeinander folgen oder sich gemeinsam am selben Platz befinden^innerhalb oder auf dem Träger. Der Körper, auf dem sich die Oberflächenwellen ausbreiten, kann ein piezoelektrisches Substrat
mit einer oder mit mehreren glatten Oberflächen sein, auf denen die Oberflächenwellen sich ausbreiten können, oder auch ein
nichtpiezoelektrisches Substrat mit einem piezoelektrischen Belag darauf. Die erste und die zweite Reflektoreinrichtung sind
so ausgewählt und räumlich angeordnet, daß die von der ersten Reflektoreinrichtung reflektierten Oberflächenwellen gleichphasig sind mit den von der zweiten Reflektor einrichtung reflektierten. Die erste Reflektoreinrichtung kann ein leitfähiges
Material wie Metall aufweisen, oder ein Teil der Reflektoreinrichtung kann durch Einführung eines leitenden Materials in den
Atomaufbau des Trägerkörpers leitend gemacht werden, während die zweite Reflektoreinrichtung durch Rillen in der die Oberflächenwellen leitenden Oberfläche des Körpers gebildet ist.
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Bei einem bevorzugten Ausführungsbeispiel ist die erste Reflektoreinrichtung wenigstens zum Teil in der zweiten Reflektoreinrichtung angeordnet. Bei einem anderen Ausführungsbeispiel
sind wenigstens Bereiche der streiten Reflektoreinrichtung zwischen Bereichen der ersten Reflektoreinrichtung angeordnet.
Im letzteren Fall kann die Mittellinie der zweiten Reflektoreinrichtung in einer anderen Ebene liegen als diejenige der
ersten Reflektoreinrichtung.
Die Erfindung kann auch dadurch verwirklicht werden, daß ein Substrat vorgesehen wird, auf dem sich Oberflächenwellen ausbreiten und auf dem Substrat eine oder mehrere Reflektoreinrichtungen angeordnet werden, die die Oberflächenwellen reflektieren, wobei jede der Reflektoreinrichtungen mehrere, praktisch
zueinander parallele Rillen im Substrat aufweist und auf der Oberfläche des Substrats zwischen den Rillen zahlreiche Metallstreifen angeordnet sind. Wenigstens einige der Metallstreifen
können dabei elektrisch parallel geschaltet sein. Nach einer bevorzugten Ausführungsform bestehen die Metallstreifen aus Aluminium, während das Material des Substrats Lithiumniobat ist.
Die Rillen und die Metallstreifen haben vorzugsweise eine Breite von einer halmen Wellenlänge der zu reflektierenden Oberflächenwellen· Sa können ferner ein oder mehrere Wandler mit demselben
Substrat gekoppelt sein, die die Oberflächenwellen aussenden und empfangen.
Die zugrunde liegende Aufgabe kann ebenfalls dadurch gelöst werden, daß auf einem Substrat, auf dem sich Oberflächenwellen
ausbreiten können, ein oder mehrere Reflektoreinrichtungen auf der Substratoberfläche angebracht werden, welche zahlreiche,
zueinander parallele Rillen und in wenigstens einigen Rillen angebracht· Metallstreifen aufweisen. Wiederum beträgt auch hier
die Breite der Rillen und der Metallstreifen vorzugsweise die halbe Wellenlänge der zu reflektierenden Oberflächenwellen. Das
Substrat kann aus Lithiumniobat bestehen, während die Metall-
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streifen Aluminiumstreifen sind, die untereinander keine Verbindung
haben. Dabei ist nach einer bevorzugten Ausführungsform die Höhe der Metallstreifen geringer als die Rillentiefe.
Bei einem anderen Ausführungsbeispiel kann das Substrat Quarz sein, während die Metallstreifen aus Gold gebildet sind. Zwischen
das Quarzsubstrat und die aus Gold bestehenden Leiterstreifen kann eine Schicht aus Chrom eingefügt sein, die eine
bessere Haftung des Goldes auf dem Quarzsubstrat bewirkt.
Der Erfindungsgedanke kann ferner durch eine Oberflächenwellen-Filtervorrichtung
in die Tat umgesetzt werden, bei welchem auf einem Substrat, auf dem sich Oberflächenwellen ausbreiten können,
ein Eingangswandler angebracht ist, der mit dem Substrat so gekoppelt ist, daß von ihm in zwei entgegengesetzte Richtungen
Oberflächenwellen ausgehen, daß ein Ausgangswandler wenigstens einen Teil der vom Eingangswandler ausgesandten Oberflächenwellen
empfängt und daß wenigstens vier frequenzselektive Oberflächenwellenreflektoren oder Reflektorgitter angeordnet
sind, die wenigstens Teile der vom Eingangswandler in die beiden entgegengesetzten Richtungen abgegebene Oberflächenwellen
in Richtung auf den Ausgangswandler leiten, wobei die Reflektoren
durch eine Vielzahl zueinander praktisch paralleler Rillen in der Substratoberfläche und eine Vielzahl von Metallstreifen,
die zwischen die Rillen eingelagert sind, gebildet werden« Das Substrat kann Lithiumniobat sein, während das Metall der Metallstreifen
Aluminium ist. Die Metallstreifen können zwischen den Rillen liegen und miteinander parallel verbunden sein. Es ist
aber auch möglich, die Metallstreifen in die Rillen einzulegen und sie voneinander getrennt zu lassen. In einem bevorzugten
Ausführungsbeispiel werden vier Reflektoren so angeordnet, daß sich die Oberflächenwellen zwischen dem Eingangs- und dem Ausgangswandler
auf einer im wesentlichen rechteckigen Bahn ausbreiten. Nach einer anderen Ausführungsform besteht das Substrat
aus Quarz, wobei in die Rillen in der Substratoberfläche Metallstreifen aus Gold eingelegt sind. Auch hier ist wieder eine
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Chromschicht zwischen das Gold und das Quarz zur Haftungsverbesserung
zwischen Substrat und Goldschicht eingelegt. Die Dicke der Goldstreifen ist vorzugsweise geringer als die Tiefe der
Rillen.
Die Herstellung der Wandler- und Reflektoreinrichtungen kann in der Weise erfolgen, daß bei einem Substrat aus einem Material,
bei dem wenigstens eine Oberfläche die Ausbreitung von Oberflächenwellen zuläßt, wenigstens ein Teil dieser Oberfläche mit
einer Metallschicht bedeckt wird, Teile dieser Metallschicht dann entfernt werden, so daß zahlreiche Metallstreifen entstehen,
und anschließend die Substratteile entfernt werden, die unterhalb der weggenommenen Metallschichtstreifen liegen, und
zwar bis zu einer vorbestimmten Tiefe. Unerwünschte Bereiche der verbliebenen Metallschicht können ebenfalls entfernt werden.
Bei einem bevorzugten Ausführungsbeispiel wählt man als Substrat Lithiumniobat, während für die Metallschicht Aluminium verwendet
wird. Ss -bleiben bei diesem Ausführungsbeispiel nach dem Beseitigen
der unerwünschten Metallschichtbereiche untereinander verbundene parallele Streifen übrig. Das Entfernen der Substratbereiche
kann durch Xonenätzen erfolgen.
Ss können Wandler- und Reflektoreinrichtungen gemäß der Erfindung
aber auch dadurch hergestellt werden, daß die Fläche eines Substrate, auf dem sich Oberflächenwellen ausbreiten können,
wenigstens zum Teil mit einer ersten Metallschicht überdeckt und dann Teile dieser ersten Metallschicht in Form zahlreicher paralleler
Streifen entfernt werden, daß dann Teile des Substrats entfernt werden, die unterhalb der entfernten Metallstreifen
liegen, und zwar bis zu einer vorbestimmten. Tiefe, so daß zahlreiche,
zueinander parallele Rillen im Substrat entstehen, daß dann eine zweite Metallschicht aufgebracht wird, die wenigstens
zum Teil in den Rillen liegt, und daß Teile der ersten Metallschicht
entfernt werden. Die Teile der zweiten Metallschicht, die außerhalb der Rillen liegen, können ebenfalls entfernt wer-
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den« Das Substrat kann Lithiumniobat sein, während die zweite
Schicht aus Metall aus Aluminium besteht. Das Aufbringen der
zweiten Metallschicht kann im Aufdampf verfahren erfolgen. In
anderen Ausführungsformen kann das Substrat Quarz sein, wobei dann als zweites Metall Gold gewählt wird. Auch kann eine
Chromschicht zwischen das Substrat und die Goldschicht eingefügt werden.
Anhand der Zeichnung wird die Erfindung nun in Verbindung mit einigen Ausführungsbeispielen im einzelnen erläutert. Es
zeigen :
Fig. 1 eine Draufsicht auf eine erste Ausführungsform einer Filtervorrichtung nach der Erfindung;
Fig. 2 eine Draufsicht auf eine zweite Ausführungsform }
den Herstellungsgang des ersten Ausführungsbeispieles wiedergeben;
Fig. k A eine Folge von Querschnittsdarstellungen, die
18 ein erstes Herstellungsverfahren für ein
Filter nach Fig. 2 zeigen;
Fig. 5 A eine Querschnittefolge mit den einzelnen Ver-1S ^ fahrensschritten bei der Herstellung eines
Filters nach Fig. 2; und
Fig. 6 A in Querschnittsfolgedarstellungen ein abermals 18 anderes Verfahren zur Herstellung einer Filtervorrichtung nach Fig. 2.
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Die Fig. 1 zeigt die Draufsicht eines Oberflächenwellenfilter*
nach der Erfindung. Auf die Erregung von einer äußeren elektrischen Signalquelle hin breiten sich vom Wandler 20 Oberflächen*
wellen in zwei entgegengesetzten Richtungen auf die Reflexionsgitter 12 und 13 hin aus, wie dies durch Pfeile angedeutet ist.
Die Oberflächemrellensignale, die an den Reflexionsgittern 13
und 12 eintreffen, werden dort in einem um 90 gedrehten Winkel
in Richtung auf die Reflexionsgitter 15 und Ik reflektiert.
Schließlich reflektieren die Reflexionsgitter 15 und Ik die
Oberflächenwellensignale abermals mit einer Drehung um 9° ι so
daß sie dann am Ausgangswandler 22 aufgefangen und wieder in elektrische Signale umgesetzt werden, die dann an einen äußeren
Schaltkreis abgeführt werden.
Wegen der frequenzselektiven Eigenschaften der Reflexionsgitter 12 bis 151 des Eingangswandlers 20 und des Auegangswandlers 22 werden bevorzugt nur diejenigen Oberflächenwellen zwischen Eingangs- und Ausgangswandler 20, 22 übertragen, deren
Frequenz innerhalb des Durchlaßbandes der Vorrichtung liegt. Der überwiegende Energieanteil in den Oberflächenwellen, deren
Frequenz außerhalb des Durchlaßbandes liegt, wird von den Reflexionsgittern 12 bis 15 nicht reflektiert, sondern in Körperschwingungen umgesetzt oder in anderer Weise abgebaut, so daß
sie den Ausgangswandler 22 nicht erreicht· Es sei vermerkt, daß bei der Gestaltung gem. Fig. 1 im wesentlichen die gesamte Oberflächenwellenenergie mit innerhalb des Durchlaßbandes liegender
Frequenz, welche sich vom Eingangswandler 20 her ausbreitet,
dann den Ausgangswandler 22 erreicht, wenn die Reflexionsgitter hinreichend gut reflektieren, denn die in beiden Richtungen sich
vom Eingangswandler 20 ausbreitenden Wellen werden zum Ausgangswandler 22 hin umgelenkt. In den bisher gebräuchlichen Vorrichtungen gelangt im wesentlichen nur die Hälfte der Energie der
von dem Eingangewandler ausgehenden Oberflächenwellen schließlich zum Ausgangswandler, während die andere Hälfte verlorengeht. Eingangswandler 20 und Ausgangswandler 22 sind hier als
ineinandergreifende Finger dargestellt mit jeweils zwei Fingern
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AS
pro Polanschluß. Üblicherweise werden wesentlich mehr Finger
je Anschlußkontakt verwendet; die Vereinfachung dient lediglich der Klarheit bei der Darstellung.
Für viele Anwendungsfälle derartiger Filter ist ein relativ breites
Durchlaßband wie auch eine geringe Einfügungsdämpfung wichtig. Wenn in einem Reflexionsgitter bisher so viele Reflektorelemente
verwendet wurden, wie es erforderlich war, um die Einfügungsdämpfung unter dem zulässigen Wert zu halten, dann stellte
sich eine zu geringe Bandbreite ein, so daß der Einsatz von Oberflächenwellenfiltern
bei gewissen Anwendungsfällen nicht möglich
war. Mit der Lehre der Erfindung ist die Reflexion je Gitter wesentlich erhöht gegenüber den bisher bekannten Reflexionsgittern von gleichen Abmessungen und mit derselben Zahl der reflektierenden
Elemente.
Gemäß der Erfindung ist jedes der in Fig. 1 gezeigten Reflektorgitter
12 bis 15 so aufgebaut, daß eine Anzahl elektrisch parallel geschalteter Leiterstreifen 16 in Verbindung mit Rillen oder
Nuten zwischen den Streifen angeordnet ist. Vorzugsweise ist die Breite der Streifen und der Rillen praktisch gleich der
halben Wellenlänge der zu reflektierenden Oberflächenwellen. Damit reflektieren sowohl die Leiterstreifen 16, als auch die
Rillen 17· Mit der beschriebenen Anordnung von Leiterstreifen l6
und Rillen 17 zueinander befinden sich die von den Leiterstreifen l6 reflektierten Oberflächenwellen in Phase mit den von den
Rillen 17 reflektierten.
Bei einem bevorzugten Ausführungsbeispiel ist das Substrat ein
piezoelektrisches Material, zum Beispiel Lithiumniobat, während als Material der Leiterstreifen 16 Aluminium verwendet wird.
Die Leiterstreifen 16 stellen einen Kurzschluß des piezoelektrischen Effekts dar, was Reflexionen hervorruft, die um etwa
l80 phasengedreht gegenüber denen sind, die von den Rillen 17
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hervorgebracht werden und die durch den topographischen Refle xLonsmechanismus
bedingt sind. Wenn Aluminium verwendet wird, können die Leiterstreifen 16 relativ dick sein, wodurch die
topographische Keflektion der benachbarten Rillen 17 verstärkt wird·
Es sollen nun die Querschnittsdarstellungen der Fig. 3 A bis 3 C
betrachtet werden, die ein Verfahren zur Herstellung der Refle Xionsgitter 12 bis 15 nach Fig. 1 wiedergeben. Ein Substrat 10
mit wenigstens einer glatten freiliegenden Oberfläche, das geeignet
ist für eine Oberflächenwellenausbreitung, wird auf dieser Oberfläche mit einer Aluminiumschicht 102 überzogen. Die
Aluminiumbeschichtung 102 kann durch Aufdampfen, im Sputterverfahren
oder in jeder sonst dafür bekannten geeigneten Art und Weise aufgebracht werden. Über die Aluminiumschicht 102 wird
dann eine Schicht eines Photowiderstandes 104 gebreitet. Anschließend wird die Photowiderstandsschicht 104 maskiert und
einer Belichtungsstrahlung ausgesetzt und anschließend in dem in Fig. 3 B dargestellten Muster chemisch entfernt. Die freiliegenden
Abschnitte der Aluminiumschicht 102 werden durch die
Offnungen der Photowiderstandsschicht 104 beispielsweise durch Sputterätzen beseitigt, so daß Leiterstreifen l6 gemäß Fig. 3 B
zurückbleiben. Als nächstes werden entsprechend der Darstellung der Fig. 3 C Rillen 17 in das Substrat 10 zwischen den Leiterstreifen
l6 in einer gewünschten Tiefe eingegraben. Dies kann beispielsweise durch Ionenätzung erfolgen.
Die Fig. 2 zeigt die Draufsicht auf ein weiteres Ausführungsbeispiel des Oberflächenwellenfilters mit Reflektorgittern gemäß
der Erfindung. Die grundsätzliche Funktionsweise dieser Ausführungsform entspricht der der zuerst beschriebenen nach Fig. 1,
wobei auch hier geringe Einfügungsverluste auftreten und ein relativ breites Durchlaßband erzielt wird. Allerdings ist der
Aufbau der Reflektorgitter anders. Die Reflektor- 32 bis 35 sind
/gitter
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jeweils als eine Anzahl paralleler Rillen oder Nuten im Substrat 30 ausgebildet, wobei wenigstens einige Rillen wenigstens zum
Teil mit einem leitenden Material, wie Metall, angefüllt sind. Die sich dadurch ergebenden Metallstreifen sind miteinander
nicht in Verbindung. Vie bei dem Ausführungsbeispiel der Fig. kann ein Substrat aus Lithiumniobat mit Leiterstreifen aus Aluminium
verwendet werden. Wie auch bei dem erstbeschriebenen Ausführungsbeispiel erzeugen die Rillen eine topographische Reflexion
der ankommenden Oberflächenwellen. Die Metallstreifen reflektieren aus zwei physikalischen Gründen, dem Kurzschließen
des piezoelektrischen Effekts und der elektrischen Regenerierung der Oberflächenwellen. Die aus diesen beiden Gründen reflektierten
Wellen sind zueinander um I80 phasenverschoben. Der Reflexionskoeffizient
der auf der Regeneration beruhenden Wellen ist jedoch höher als derjenige, der auf dem Kurzschließen des
piezoelektrischen Effektes beruht. Die Oberflächenwellen, die durch Regeneration erzeugt werden, sind in Phase mit den durch
die topographische Wirkung der Rillen hervorgerufenen, so daß für sie eine Addition der Amplitude eintritt und damit erhöhte
Reflextionsfähigkeit aufgrund der Anwesenheit des Metalls in den Nuten. Es ist zu bevorzugen, daß die Leiterstreifen dünn sind,
so daß nur eine minimale Schwächung der topographischen Reflexion durch die Rillen eintritt.
Xn einer anderen Beziehung hat es sich als vorteilhaft herausgestellt,
in Rillen eines Quarzsubstrates Streifen aus Gold vorzusehen. Dabei kann zwischen dem Quarz und den Goldstreifen eine
dünne Chromschicht angeordnet werden, wodurch die Haftung des Goldes auf dem Quarzsubstrat verbessert wird. Für den Fall von
Goldstreifen in einem Quarzsubstrat rufen die Goldstreifen Reflexionen hervor aufgrund ihrer Massenaufladung und der topographischen
Wirkungen. Das piezoelektrische Kurzschließen aufgrund des Vorhandenseins der Goldstreifen ist praktisch vernachlässigbar.
Die aufgrund der Massenbelastung entstehenden reflek-
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tierten Oberflächenwellen sind um l8o phasenverschoben gegenüber den durch die topographische Wirkung erzeugten. Venn jedoch die Goldstreifen in den Rillen vertieft liegen und nicht
die gesamte Rille ausfüllen, kann die topographische Wirkung sehr klein gehalten werden. Die reflektierten Oberflächenwellen
aufgrund der Massenbelastung befinden sich in Phase mit denen, die durch die topographische Wirkung der Rillen hervorgerufen
sind, so daß der wirksame Reflexionskoeffizient des Gitters durch die vertieft liegenden Goldstreifen gesteigert wird.
Die BildfiLge von Querschnitten der Fig. 4 A bis 4 G zeigt die
Herstellungsschritte beim Fertigen der Reflexionsgitter gemäß Fig. 2. Das dargestellte Verfahren, was in Fig. 4 A bis 4 G
gezeigt ist, eignet sich besonders für säurelösliche Substrate.
Das Substrat 30, das eine glatte Oberfläche besitzt und in der
Lage ist, Oberflächenwellen zu transportieren, erhält in einem bekannten Verfahren eine Überzugsschicht aus Chrom 110. Über
diese Chromschicht 110 wird eine Photowiderstandsschicht 112 gebreitet. Durch Maskieren der Photowiderstandsschicht 112, Belichten und chemisch Entfernen wird das in Fig. 4 B gezeigte
Muster erzeugt. Die Chromschicht 110 wird dann in den Bereichen weggeätzt, in denen die Photowiderstandsschicht 112 zuvor beseitigt worden ist. Die dabei entstehenden Rillen werden durch
die Öffnungen in der Photowiderstandsschicht 112 und der Chromschicht 110 vorzugsweise durch Ionenätzung in das Substrat 30
hinein vertieft. Die Photowiderstandsschicht 112 wird anschliessend chemisch entfernt, und daraufhin wird eine durchgehende
Photowiderstandsschicht 114 über die gesamten freiliegenden Flächen der noch verbliebeneen Chromschicht 110 und der Rillen im
Substrat 30 ausgebreitet, wie dies Fig. 4 D erkennen läßt. Als nächstes läßt man Licht durch das Substrat 30 hindurch von der
Unterseite her hindurchtreten und belichtet damit die Teile der Photowiderstandsschicht Il4, die die Nuten oder Rillen des Substrats 30 anfüllen. Die belichteten Teile der Photowiderstands-
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schicht Il4 werden anschließend chemisch entfernt. Im Anschluß
daran werden in dem in Fig. 4 E gezeigten Schritt die Teile der Chromschicht durch einen geeigneten Ätzvorgang an den freiliegenden
Rändern leicht weggeätzt, so daß hinterschnittene Bereiche
entstehen. Gemäß Fig. 4 F wird im nächsten Schritt durch Aufdampftechnik Aluminium 116 in den Rillen und auf der freiliegenden
Oberfläche der Photowiderstandsschicht Il4 abgelagert. Das Ablagern wird beendet, wenn die Aluminiumschichtdicke 116
in den Rillen die Oberfläche des Substrats 30 erreicht hat. In
einem letzten Herstellungsschritt des Reflekxionsgitters werden die noch verbliebenen Teile der Photowiderstandsschicht 114,
der Chromschicht 1x0 und die Bereiche der Aluminiumschicht 116,
die auf der Photowiderstandsschicht 114 abgelagert sind, chemisch entfernt, wobei dann das fertige Reflexionsgitter übrig
bleibt, wie es in der Fig. 4 G gezeigt ist.
Für Substrate, die von Säuren nicht angelöst werden, beispielsweise
Lithiumniobat, werden andere Herstellungstechniken angewandt.
Dies ist in der Folge von Querschnittsdarstellungen der
Fig. 5 A bis 5 E gezeigt. Die Oberfläche eines Substrats 30 wird
mit einer Schicht Vanadium 122 und anschließend mit einer Schicht eines Photowiderstandes 120 überzogen, wie es Fig. 5 A
zeigt. Anschließend wird die Photowiderstandsschicht 120 maskiert, belichtet und nach dem Muster gemäß Fig. 5 B chemisch
beseitigt. Teile der Vanadiumschicht 122 werden chemisch durch die Offnungen, die in der Photowiderstandsschicht 120 entstanden
sind, beseitigt. Die Nuten oder Rillen 124 werden, wie es die
Fig. 5 C zeigt, durch Iodenätzung bis in das Substrat 3° hinein durch die offenen Teile der Photowiderstandsschicht 120 und der
Vanadiumschicht 122 hindurch vertieft. Eine Aluminiumschicht wird dann in den JNuten 124 und auf der Oberseite der Photowiderstandsschicht
120 niedergeschlagen, bis die im Substrat vorhandenen Rillen vollständig mit Aluminium ausgefüllt sind (siehe
Fig. 5 D). Schließlich werden dann die noch verbliebenen Bereiche der Photowiderstandsschicht 120 und der Vanadiumschicht 122
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chemisch abgebaut, wodurch auch die auf der Photowiderstandsschicht
120 aufliegenden Aluminiumschichtbereiehe 126 entfernt
werden. Dies zeigt Fig. 5 E.
Ein Verfahren zur Herstellung einer Oberflächenwellend-eitenden
Vorrichtung mit Reflexionsgittern, bei welchen Gold in den Rillen eines Quarzsubstrates eingelagert ist, ist in den Fig. 6 A
bis 6 E gezeigt. Das Quarzsubstrat 30 wird mit einer geschlossenen
Vanadiumschicht 132 und einer darüber ausgebreiteten Photowiderstandsschicht
130 bedeckt wie auch bereits im vorher beschriebenen
Verfahren. Genau wie im vorher beschriebenen Ablauf werden auch die Öffnungen durch die Photowiderstandsschicht
und die Vanadiumschicht 132 hergestellt, sowie die Rillen 134
in das Substrat 30 eingeätzt, so daß ein Zustand gemäß Fig. 6 C
entsteht. In den Nuten 134 und oben auf der Photowiderstandsschicht
I3O wird dann eine dünne Chromschicht I38 niedergeschlagen.
Durch die Chromschicht wird die Haftung der Goldstreifen auf dem Quarzsubstrat verbessert, da Gold ohne weitere Hilfsmittel
gewöhnlich nicht am Quarz haftet. Eine Goldschicht 136 wird dann auf der Chromschicht I38 abgelagert, und zwar in einer
Dicke, die entsprechend der Erläuterung an früherer Stelle geringer ist als die Tiefe der Rillen 134, so daß die Goldschicht
136 in den Rillen 134 vertieft liegt. Das fertige Reflexionsgitter ist in der Fig. 6 £ dargestellt.
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Leerseite
Claims (38)
1. Die Ausbreitung von elektromechanischen Oberflächenwellen
leitendes Bauelement, gekennzeichnet durch erste und zweite
Reflektormittel, die die Oberflächenwellen auf dem Bauelement
reflektieren und die wenigstens zum Teil einander durchsetzen.
leitendes Bauelement, gekennzeichnet durch erste und zweite
Reflektormittel, die die Oberflächenwellen auf dem Bauelement
reflektieren und die wenigstens zum Teil einander durchsetzen.
2. Bauelement nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die erste Gruppe von Reflexionsmitteln die Oberflächenwellen praktisch
gleichphasig mit den von den zweiten Reflexionsmitteln
reflektierten Oberflächenwellen reflektieren.
reflektierten Oberflächenwellen reflektieren.
3· Bauelement nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die
ersten Reflexionsmittel ein leitendes Material aufweisen und die zweiten Reflexionsmittel aus Rillen in dem Bauelement gebildet
sind.
k. Bauelement nach Anspruch 3» dadurch gekennzeichnet, daß das
leitende Material Metall ist.
5. Bauelement nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die
ersten Reflexionsmittel wenigstens zum Teil innerhalb der zweiten Reflexionsmittel angeordnet sind.
6. Bauelement nach Anspruch 2, daduch gekennzeichnet, daß wenigstens
Teile der ersten Reflexionsmittel zwischen den zweiten
Reflexionsmitteln angeordnet sind.
Reflexionsmitteln angeordnet sind.
7« Die Ausbreitung von elektromechanischen Oberflächenwellen
leitendes Bauelement, gekennzeichnet, durch ein Substrat, auf
dem die Oberflächenwellenausbreitung stattfindet, und ein oder mehrere Mittel, die die Oberflächenwellen auf dem Substrat reflektieren und aus einer Anzahl praktisch paralleler Rillen im
leitendes Bauelement, gekennzeichnet, durch ein Substrat, auf
dem die Oberflächenwellenausbreitung stattfindet, und ein oder mehrere Mittel, die die Oberflächenwellen auf dem Substrat reflektieren und aus einer Anzahl praktisch paralleler Rillen im
Substrat und einer Anzahl von auf der Oberfläche des Substrats zwischen den Rillen angeordneten Metallstreifen bestehen.
8. Bauelement nach Anspruch 7« dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens
einige Metallstreifen parallel geschaltet sind.
9* Bauelement nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die
Metallstreifen aus Aluminium bestehen.
10. Bauelement nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß das Substrat aus Lithiumniobat besteht.
11. Bauelement nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die
Breite der Nuten und die der Metallstreifen praktisch gleich der
halben Wellenlänge der reflektierten Oberflächenwellen ist.
12. Bauteil nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß ein oder mehrere Wandler mit dem Substrat gekoppelt sind.
13· Die Ausbreitung von Oberflächenwellen leitendes Bauelement, gekennzeichnet durch ein Substrat und ein oder mehrere, die Oberflächenwellen
auf dem Substrat reflektierende Mittel, die durch eine Anzahl zueinander im wesentlichen paralleler Rillen im
Substrat und wenigens zum Teil in den Rillen angeordneten Metallstreifen gebildet sind.
Ik. Bauelement nach Anspruch 131 dadurch gekennzeichnet, daß die
Breite der Rillen und der Metallstreifen und der Abstand zwischen benachbarten Rillen praktisch eine halbe Wellenlänge der
reflektierten Oberflächenwellen beträgt.
15« Bauelement nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß das
Substrat aus Lithiumniobat besteht.
l6. Bauelement nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, daß die Metallstreifen aus Aluminium sind.
8098A9/60695
17· Bauteil nach Anspruch l6, dadurch gekennzeichnet, daß die Höhe der Metallstreifen geringer als die Tiefe der Rillen ist.
l8. Bauelement nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß das Substrat aus Quarz besteht.
19· Bauelement nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, daß das
Metall der Streifen Gold ist.
20. Bauelement nach Anspruch 19, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen
das Gold und wenigstens eine Fläche der Rillen eine Chromschicht eingelagert ist.
21. Bauelement nach Anspruch 13» dadurch gekennzeichnet, daß ein
oder mehrere Wandler an das Substrat angekoppelt sind.
22. Oberflächenwellenfilter, gekennzeichnet durch ein Substrat (10, 30), das die Ausbreitung der Oberflächenwellen trägt, einen
Eingangswandler (13» 40), der mit dem Substrat gekoppelt ist und von dem die Oberflächenwellen auf dem Substrat in zwei entgegengesetzten
Richtungen ausgehen, einen Ausgangswandler (22, 44), der wenigstens einen Teil der vom Eingangswandler (13, 40)
ausgesandten Oberflächenwellen auffängt, und wenigstens vier frequenzselektive, die Oberflächenwellen reflektierende Mittel
(12, 17, 14, 155 32, 33, 34, 35), von denen wenigstens Anteile
der vom Eingangswandler (135 40) ausgebreiteten Oberflächenwellen
aus jeder der entgegengesetzten Richtungen zum Ausgangswandler (22; 44) gerichtet werden, wobei die Reflexionsmittel
eine Anzahl zueinander praktisch paralleler Rillen im Substrat und eine Anzahl sich mit den Rillen durchsetzende Metallstreifen
aufweisen.
23· Filter nach Anspruch 22, dadurch gekennzeichnet, daß das
Substrat aus Lithiumniobat und die Metallstreifen aus Aluminium bestehen.
601849/0696
24. Filter nach Anspruch 231 dadurch gekennzeichnet, daß die
Metallstreifen zwischen den Rillen angeordnet und untereinander parallel geschaltet sind.
25· Filter nach Anspruch 23» dadurch gekennzeichnet, daß die Metallstreifen
in den Rillen angeordnet sind.
26. Filter nach Anspruch 23t dadurch gekennzeichnet, daß vier Reflektoren vorgesehen sind, die so angeordnet sind, daß sie
einen im wesentlichen rechteckigen Ausbreitungsweg der sich zwischen dem Eingangswandler (l3i ^O) und dem Ausgangswandler (22;
kk) ausbreitenden Oberflächenwelle bilden.
27· Filter nach Anspruch 22, dadurch gekennzeichnet, daß das Substrat aus Quarz und die Metallstreifen aus Gold bestehen und
letztere in den Rillen angeordnet sind.
28. Filter nach Anspruch 27« dadurch gekennzeichnet, daß zwischen
dem Gold der Metallstreifen und wenigstens einer Fläche der Rillen eine Chromschicht angeordnet ist.
29« Filter nach Anspruch 27» dadurch gekennzeichnet, daß die
Höhe der Goldstreifen geringer als die Tiefe der Rillen ist.
30. Verfahren zur Herstellung eines Bauelementes nach einem der Ansprüche 1 bis 29% dadurch gekennzeichnet, daß die die Ausbreitung
der Oberflächenwellen zulassende Oberfläche eines Substrats wenigstens zum Teil mit einer Metallüberzugsschicht versehen
wird und Teile dieser Metallschicht entfernt werden, so daß mehrere parallele Streifen entstehen, und daß Bereiche des Substrats
bis zu einer bestimmten Tiefe an den Stellen entfernt werden, die unter den zuvor entfernten Metallschichtbereichen liegen.
31. Verfahren nach Anspruch 30, dadurch gekennzeichnet, daß die nicht erwünschten übrigen Bereiche der Metallschicht entfernt
werden.
809849/0695
32. Verfahren nach Anspruch 30, dadurch gekennzeichnet, daß das
Substrat aus Li-faLumniobat und die Metallschicht aus Aluminium
bestehen.
33· Verfahren nach Anspruch 31» dadurch gekennzeichnet, daß die
verbleibenden Bereiche der Metallschicht die Gestalt untereinander verbunden*" paralleler Streifen aufweisen.
3^r. Verfahren nach Anspruch 31« dadurch gekennzeichnet, daß die
Beseitigung der Substratbereiche durch Ionenätzung erfolgt.
35· Verfahreiyzum Herstellen eines Bauelementes nach einem der
Ansprüche 1 bis 29 aus einem Substrat, das wenigstens auf einer Oberfläche die Ausbreitung von Oberflächenwellen zuläßt, dadurch
gekennzeichnet, daß wenigstens Teile der Oberfläche mit einer ersten Metallüberzugsschicht bedeckt und Bereiche dieser ersten
Schicht in Gestalt von einer Vielzahl von parallelen Streifen beseitigt werden, daß Bereiche des Substrats unterhalb der beseitigten
Bereiche der ersten Metallschicht bis zu einer vorbestimmten Tiefe entfernt werden, so daß im Substrat eine Vielzahl
von Rillen entsteht, daß eine zweite Metallschicht in den Rillen abgelagert wird, und daß die verbliebenen Bereiche der ersten Metallschicht
entfernt werden.
36. Verfahren nach Anspruch 351 dadurch gekennzeichnet, daß das
Substrat aus Lithiumniobat besteht.
37· Verfahren nach Anspruch 36, dadurch gekennzeichnet, daß die
zweite Metallschicht durch Aufdampfen von Aluminium gebildet wird.
38. Verfahren nach Anspruch 36, dadurch gekennzeichnet, daß das
Substrat aus Quarz besteht.
39· Verfahren nach Anspruch 38, dadurch gekennzeichnet, daß die
809849/0695
zweite Metallschicht Gold aufweist.
kO. Verfahren nach Anspruch 35j dadurch gekennzeichnet, daß die
zweite Metallschicht Chrom und Gold enthält.
- 20 -
809849/0695
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