DE60301794T2

DE60301794T2 - Bauelement mit grenzflächenschallwellen aus lithiumtantalat

Info

Publication number: DE60301794T2
Application number: DE60301794T
Authority: DE
Inventors: Marc Solal; Serge Calisti; Vincent Laude; Sylvain Ballandras; Serge Camou; Thomas Pastureaud
Original assignee: Thales SA
Current assignee: Thales SA
Priority date: 2002-03-19
Filing date: 2003-03-11
Publication date: 2006-07-06
Anticipated expiration: 2023-03-12
Also published as: EP1500191B1; KR20040111423A; DE60301794D1; AU2003246759A1; WO2003098800A2; CN1757160A; CN100490317C; US7126251B2; WO2003098800A3; FR2837636A1; EP1500191A2; AU2003246759A8; US20050162048A1; KR100902802B1; FR2837636B1; JP2005528031A

Description

Das Gebiet der Erfindung ist dasjenige der Vorrichtungen mit akustischen Grenzflächenwellen, und insbesondere dasjenige der Filter, die an der Grenzfläche von zwei Substraten aus Lithiumtantalat hergestellt werden.
Es ist bekannt, Vorrichtungen mit Oberflächenwellen herzustellen, die die Ausbreitung von Wellen an der Oberfläche eines piezoelektrischen Substrats verwenden. Bei den so genannten Rayleighwellen werden die Erzeugung und der Empfang der Wellen von Transducern mit Kammstruktur gewährleistet, die aus verschachtelten Elektroden bestehen, zwischen denen eine Potentialdifferenz angelegt wird. Diese Vorrichtungen haben zwei Hauptnachteile:
Damit die Oberflächenwellen sich korrekt an der Oberfläche des Substrats ausbreiten, muss diese Oberfläche einerseits frei bleiben. Diese Bedingung wird durch Verkapselungstechnologien erhalten, die die Herstellung eines Hohlraums ermöglichen.
Andererseits ist der Abstand der die Kammstrukturen bildenden Elektroden oft gering, in der Größenordnung von einigen hundert Nanometern. Auch können leitende Teilchen von sehr geringen Abmessungen, die im Inneren des Gehäuses vorhanden sind, einen Transducer kurzschließen und den normalen Betrieb der Vorrichtung stören. Um diesen Nachteil zu beseitigen, müssen entweder die Gehäuse der Bauteile hermetisch verschlossen werden, oder auf die Transducer eine dünne Schicht eines isolierenden dielektrischen Materials aufgebracht werden. Dieser Passivierung genannte Vorgang ermöglicht es, die Empfindlichkeit gegenüber leitenden Teilchen zu unterdrücken. Sie ermöglicht es aber nicht, den Vorgang der Verkapselung zu vermeiden, dessen Durchführung teuer ist.
Die Verwendung von Vorrichtungen mit akustischen Grenzflächenwellen ermöglicht es, die verschiedenen mit der Verkapselung verbundenen Probleme zu lösen. In diesem Fall verwendet man nicht mehr die Ausbreitung der akustischen Wellen an der Oberfläche des Substrats, sondern an der Grenzfläche zwischen zwei Substraten. Diese Vorrichtung ermöglicht es, auf natürliche Weise ein passiviertes Bauteil zu erhalten, das keine Herstellung eines Hohlraums mehr erfordert. Andererseits kann das Gehäuse nicht vollständig weggelassen werden.
1924 hat Stoneley die Möglichkeit aufgezeigt, eine akustische Welle an der Grenzfläche zwischen zwei Materialien zu führen [proc. Roy. Soc. London A 106, 416]. Diese Wellen wurden als in der Sagittalebene polarisiert angesehen.
1971 haben Maerfeld und Tournois das Vorhandensein von horizontalen Transversalwellen aufgezeigt, die sich an der Grenzfläche zwischen zwei Materialien ausbreiten. Der piezoelektrische Fall wurde betrachtet [C. Maerfeld, P. Tournois. Appl. Phys. Lett. 19, 117, 1971]. Eine erste Verwendung dieses Wellentyps für akustische Bauteile ist im Patent FR2145750 offenbart. Die beschriebene Erfindung verwendet die Ausbreitung von reinen Transversalwellen an der Grenzfläche zwischen zwei Materialien, von denen mindestens eines piezoelektrisch ist. Der Fall, dass beide Materialien identisch sind, wird betrachtet. Dieses Patent erwähnt aber keine Transducer, die an der Grenzfläche zwischen den beiden Materialien angeordnet sind.
1983 wird die Ausbreitung von Wellen an der Grenzfläche zwischen einem piezoelektrischen Material und einem isotropen Material mit dem Ziel, gehäuselose SAW-Vorrichtungen herzustellen, beschrieben, was impliziert, dass die Transducer an der Grenzfläche angeordnet sind. Andererseits wird der Kopplungskoeffizient untersucht (Shimitzu et al. Stoneley waves propagating along an interface between piezoelectric material and isotropic material, 1983 IEEE US proc Seiten 373–375].
In jüngerer Zeit, d.h. 1998, wurde eine andere Materialkombination untersucht, um eine Filterung durchzuführen (M. Yamaguchi, T. Yamashita, K. Hashimoto, T. Omori, Highly Piezoelectric Waves in Si/SiO2/LiNbO3 and Si/SiO2/LiNBO3 structures, unpublished].
Schließlich beschrieb 1999 das Patent FR 2 799 906 Filter, die Transducer an der Grenzfläche zwischen zwei identischen piezoelektrischen Materialien verwenden.
Allgemein besteht eine Vorrichtung mit akustischen Grenzflächenwellen aus zwei mit S₁ und S₂ bezeichneten Substraten, von denen mindestens eines piezoelektrisch ist, und aus einer Grenzfläche I, die sich zwischen diesen beiden Substraten befindet, wie es in 1 gezeigt ist. Im allgemeinen Fall ist die Grenzflächenzone I eine Struktur, die zumindest die elektro-akustischen Transduktionsvorrichtungen E aufweist. Mit den Vorrichtungen gekoppelte elektrische Zusammenschaltungen ermöglichen das Senden und Übertragen der Signale.
Die Grenzflächenwellen können verwendet werden, um passive Bauteile herzustellen. Allgemein kann jede Art von Vorrichtung, die mit Hilfe von Wellen erhalten wird, die sich an der Oberfläche eines Kristalls ausbreiten, unter Verwendung von Grenzflächenwellen hergestellt werden. Es ist insbesondere möglich, die Grenzflächenwellen mit Hilfe von metallischen Elektrodengittern mit einer Periode gleich einer halben Wellenlänge zu reflektieren, die an der Grenzfläche angeordnet sind. So stellt man zunächst einen Resonator her, indem man einen Transducer mit Kammstruktur zwischen zwei Reflexionsgittern anordnet, und dann ein Filter her, indem Resonatoren durch elektrische oder akustische Mittel miteinander gekoppelt werden. Man verbessert die Richtwirkung eines Transducers, indem man Reflektoren dazwischen schiebt. Alle Anwendungen der Bauteile mit Oberflächenwellen sind dann zugänglich, insbesondere die Verzögerungsleitungen, die Bandfilter, die Resonatoren und die Streufilter. Die Anwendungen dieser Bauteile als Messwertsensoren sind ebenfalls möglich.
Die Vorrichtungen mit Phasencode weisen spezifische Transduktionsvorrichtungen auf, die durch eine derartige Elektrodenverteilung gekennzeichnet sind, dass man einem gegebenen Bauteil mit Phasencode einen bestimmten Code zuordnen kann. Die über Funkwellen fernabfragbaren Vorrichtungen verwenden dieses Prinzip. Der Betrieb ist wie folgt: Beim Senden der Welle wird ein Phasencode verwendet, die Welle wird von einer Antenne aufgefangen, die mit dem Eingang des Bauteils mit Phasencode verbunden ist; in üblicher Weise wandelt der Transducer das Signal in eine mechanische Welle um. Die Welle breitet sich bis zum Ausgangstransducer aus, wo sie in ein elektrisches Signal rückgewandelt und erneut gesendet wird. Das empfangene Signal wird analysiert, und das Bauteil, das das Signal empfangen und umgewandelt hat, wird so identifiziert.
Die Vorrichtungen mit Grenzflächenwellen können als fernabfragbare Vorrichtungen verwendet werden, insbesondere für die Messanwendungen, wie die Druck-, Temperatur- und Beschleunigungsmessung.
Die Wahl der Strukturen der Bauteile mit Grenzflächenwellen kann sehr unterschiedlich sein. Es werden insbesondere die folgenden Zusammenstellungen angeführt:

• Das Substrat S₁ ist piezoelektrisch, und S₂ ist es nicht. In diesem Fall wählt man S₂ in Abhängigkeit von seinen mechanischen Eigenschaften, um die Herstellung der Bauteile zu vereinfachen. Wenn zum Beispiel S₁ Lithiumniobat oder Lithiumtantalat ist, ist S₂ vorzugsweise geschmolzenes Siliciumdioxid oder monokristallines Silicium.
• Die beiden Substrate sind beide piezoelektrisch, aber von unterschiedlicher Beschaffenheit. Es werden als Beispiel die folgenden Zusammenstellungen erwähnt:
• Quarz – Lithiumniobat
• Quarz – Lithiumtantalat
• Lithiumtantalat – Lithiumniobat
• Die beiden Substrate sind von gleicher Beschaffenheit, aber mit unterschiedlichem Kristallschnitt. 2 zeigt gemäß den Bestimmungen IEEE 1949 im ursprünglichen orthonormalen Koordinatensystem (X, Y, Z), mit Z parallel zur optischen Achse des Kristalls, X durch die Piezoelektrizität des Kristalls bestimmt, und Y lotrecht zu (X, Z), die geometrische Darstellung der Schnittebene, die durch zwei aufeinanderfolgende Drehwinkel φ und θ definiert wird. φ entspricht einer ersten Drehung um die Achse Z, das so erhaltene Koordinatensystem wird mit (X', Y', Z') bezeichnet, wobei Z' mit Z zusammenfällt, θ entspricht einer zweiten Drehung um die Achse X', das so erhaltene Koordinatensystem wird mit (X'', Y'', Z'') bezeichnet, wobei X'' mit X' zusammenfällt. In diesem endgültigen Koordinatensystem wird die Ausbreitungsrichtung der akustischen Wellen dann durch einen dritten Winkel ψ definiert, der eine Drehung um die Achse Y'' darstellt. Mit diesen Regelungen sind zum Beispiel die Werte der Winkel für die üblicherweise in Oberflächenwellen für den Quarz ST verwendeten Schnitte wie folgt:
• φ = 0°, θ = 42.75°, Y = 0°.
• Schließlich können die beiden Substrate von gleicher Beschaffenheit und von gleichem Schnitt sein. Man kann zum Beispiel Quarz, Lithiumniobat oder Lithiumtantalat verwenden. In diesem Fall erfolgt im Allgemeinen der Zusammenbau gemäß der gleichen Kristallausrichtung der beiden Substrate.

Dieser letztere Fall ist besonders vorteilhaft, da die Probleme der Kompatibilität zwischen den Substraten S₁ und S₂, insbesondere die Probleme der Wärmeausdehnung oder des Zusammenbaus implizit gelöst sind. In diesem Fall werden die Ausrichtungen der Kristallflächen so gewählt, das Vorspannungen gleicher Richtung erhalten werden.
Vier Hauptmerkmale definieren die Ausbreitungseigenschaften der akustischen Wellen der piezoelektrischen Materialien. Dies sind:

• Die Ausbreitungsgeschwindigkeit V der akustischen Grenzflächenwelle. Dieser Parameter ist insofern wichtig, als er für eine gegebene Nutzungsfrequenz F den Abstand P des Netzes der Zähne der Elektrodenkämme proportional zu V/F bedingt;
• Wenn man mit hoher Frequenz arbeitet, typischerweise in der Größenordnung von einigen GHz, ermöglicht es der Erhalt von hohen Geschwindigkeiten, ausreichend große Abstände beizubehalten, die mit den heutigen Gravierungstechniken kompatibel sind;
• Die Dämpfung A oder Dämpfungsverlust ausgedrückt in dB pro akustische Wellenlänge, ein Parameter, den man im Allgemeinen zu verringern sucht, um die Dämpfungsverluste der Vorrichtung zu verringern;
• Der Koeffizient CFT der ersten Ordnung der Frequenzvariation in Abhängigkeit von der Temperatur in der Nähe der Umgebungstemperatur ausgedrückt in ppm·C^–1. Die Konfiguration der Vorrichtung ist umso unempfindlicher gegenüber thermischen Veränderungen, je kleiner dieser Koeffizient ist;
• Der elektromechanische Kopplungskoeffizient K², der für das maximale relative Frequenzband repräsentativ ist, das man mit einer Vorrichtung erhalten kann, und der als die halbe relative Abweichung der Geschwindigkeiten der Oberflächenwellen auf dem freien Substrat und dem metallisierten Substrat berechnet wird. Dieser Koeffizient ist allgemein der Parameter, den man maximieren möchte. K² ist ein Parameter ohne Abmessungen, ausgedrückt in Prozent.

Diese verschiedenen Parameter, und insbesondere der Kopplungskoeffizient K², hängen stark vom Schnittwinkel des piezoelektrischen Kristalls und der Ausbreitungsrichtung ab. Man kann so gemäß dem Schnittwinkel für das Lithiumtantalat Werte von K² erhalten, die zwischen 0 und 7 variieren, wie dies in den 3a und 3b angezeigt ist. 3a stellt die Veränderung von K² in Abhängigkeit von (φ, ψ) mit θ gleich Null, und 3b stellt die Veränderung von K² in Abhängigkeit von (θ, ψ) mit φ gleich Null dar. In diesen Figuren stellen die Diskontinuitäten die Zonen dar, in deren Innerem es keinen möglichen Ausbreitungsmodus gibt. Die Wahl des Schnittwinkels ist also grundlegend. Die Veränderungen der akustischen Merkmale in Abhängigkeit von diesem Winkel können aber nicht einfach bestimmt werden, zum Beispiel durch Betrachtungen der Kristallstruktur. Sie unterscheiden sich ebenfalls stark von denjenigen, die man für freie Materialien erhält, die für die akustischen Oberflächenwellen verwendet werden.
Das Patent 2 799 906 von Pierre Tournois betreffend die Herstellung von Filtern mit akustischen Grenzflächenwellen gibt einige allgemeine Empfehlungen, die als Beispiel angeführt werden und es ermöglichen, optimale Schnittwinkel zu wählen. Es wird insbesondere im Fall der Verwendung von Lithiumtantalat erwähnt, dass die Schnitte gemäß der kristallographischen Achse Y genommen werden können (wobei Y um einen bestimmten Winkel gedreht ist, zum Beispiel 175°).
Die Erfindung schlägt ihrerseits eine Auswahl von optimierten Schnittwinkelbereichen vor. Sie gibt nämlich genau die Spielräume bei den Schnittwinkeln; die Gesamtheit der optimalen Schnittwinkel, die es im Fall von Lithiumtantalat ermöglicht, die bestmöglichen Merkmale zu erhalten, insbesondere die höchsten Werte des Parameters K²; und schließlich die Werte der Hauptmerkmale an, die es ermöglichen, die erwarteten Leistungen zu erreichen.
Die verschiedenen Schritte der Herstellung der Bauteile werden ebenfalls beschrieben.
In diesem Zusammenhang hat die Erfindung eine Vorrichtung mit akustischen Grenzflächenwellen zum Gegenstand, die aufweist:

• ein erstes kristallines Substrat aus Lithiumtantalat (LiTaO₃);
• ein zweites kristallines Substrat ebenfalls aus Lithiumtantalat;
• zusammengesetzt durch eine ebene Grenzflächenzone, die zur Ausbreitung der akustischen Wellen dient und mindestens die elektroakustischen Transduktionsvorrichtungen enthält;
• Zusammenschaltungsmittel, die es ermöglichen, die Transduktionsvorrichtungen elektrisch anzuschließen;

_a

– Schnitt (0, 0, 0)_a	–5° ≤ φ ≤ +5° –20° ≤ θ ≤ +30°
– Schnitt (60, 0, 0)_a	+55° ≤ φ ≤ +65° –30° ≤ θ ≤ +20°

Um die maximalen Werte des Kopplungskoeffizienten zu erhalten und die Dämpfungsverluste zu verringern, ist es vorteilhafterweise günstig, in beschränkten Winkelbereichen zu arbeiten. In diesem Fall liegen die Winkel (φ, θ, ψ) im Koordinatensystem (X'', Y'', Z'') in einem der beiden folgenden Winkelbereiche, die Schnitt (0, 0, 0)_b und Schnitt (60, 0, 0)_b genannt werden:

– Schnitt (0, 0, 0)_b	–5° ≤ φ ≤ +5° –10° ≤ θ ≤ +10° –5° ≤ ψ ≤ +5°
– Schnitt (60, 0, 0)_b	+55° ≤ φ ≤ +65° –10° ≤ θ ≤ +10° –5° ≤ ψ ≤ +5°

Vorteilhafterweise sind die Dicken der beiden Substrate gegenüber der akustischen Nutzwellenlänge (λ) groß. Unter diesen Bedingungen bleiben die akustischen Wellen innerhalb der beiden Substrate eingeschlossen, was jede mögliche Störung von außen verhindert. Die Dicke der Grenzflächenzone wird dagegen gegenüber dieser gleichen akustischen Nutzwellenlänge gering gewählt, damit die durch die der Zone eigenen mechanischen Eigenschaften eingeführten Störungen vernachlässigbar sind.
Vorteilhafterweise liegt die Grenzflächenzone in Form einer geschichteten Struktur vor, die mindestens die elektro-akustischen Transduktionsvorrichtungen sowie eine oder mehrere Schichten aus dielektrischem Material aufweist. Die Hauptvorteile dieser Schichten sind es, dass sie entweder die Ausbreitung der Wellen oder das Haften des zweiten Substrats auf der Grenzflächenzone erleichtern.
Vorteilhafterweise enthält die Grenzflächenzone nur die elektro-akustischen Transduktionsvorrichtungen, die dann auf eine der beiden Flächen der in Kontakt stehenden Substrate eingraviert sind, wobei die Grenzflächenzone dann auf eine Grenzflächenebene reduziert ist. Unter diesen Bedingungen ist die Einheit aus den beiden Substraten und der Grenzflächenzone, wenn sie zusammengebaut sind, einem einzigen Substrat gleichwertig, in dessen Innerem sich die Transduktionsvorrichtungen befinden.
Vorteilhafterweise kann die Vorrichtung für alle Anwendungen verwendet werden, die für die Vorrichtungen mit akustischen Oberflächenwellen zugänglich sind, insbesondere als passives Bauteil von der Art Resonator oder Filter oder Verzögerungsleitung oder Vorrichtung mit Phasencode.
Schließlich ist es möglich, sie entweder in einer Messkette oder in eine Gruppe von Vorrichtungen zu verwenden, die gemäß dem Prinzip der codierten Vorrichtungen als fernabfragbare Vorrichtung arbeiten.
Die Erfindung wird besser verstanden werden und weitere Vorteile gehen aus der nachfolgenden, nicht einschränkend zu verstehenden Beschreibung anhand der beiliegenden Figuren hervor. Es zeigen:
1 schematisch die allgemeine Konfiguration einer Vorrichtung mit Grenzflächenwellen;
2 die geometrische Darstellung des Schnittwinkels, der von den Winkeln φ und θ definiert wird, und die Darstellung der Ausbreitungsrichtung im Koordinatensystem des Schnittwinkels; die 3a und 3b die Veränderungen von K² in Abhängigkeit vom Schnittwinkel und der Ausbreitungsrichtung für Lithiumtantalat in den beiden folgenden Konfigurationen: θ gleich Null und φ gleich Null;
die 4a und 4b die Kartographie der Veränderungen des Kopplungskoeffizienten K² und der Dämpfungsverluste in Abhängigkeit von den Veränderungen von θ und φ für den Schnitt (0, 0, 0)_a mit ψ gleich Null;
die 5a und 5b die Kartographie der Veränderungen des Kopplungskoeffizienten K² und der Dämpfungsverluste in Abhängigkeit von den Veränderungen von θ und φ für den Schnitt (60, 0, 0)_a mit ψ gleich Null;
die 6a, 6b und 6c die Veränderungen des Kopplungskoeffizienten K² und der Dämpfungsverluste in der Nähe des Schnitts (0, 0, 0)_a in Abhängigkeit von den Veränderungen eines der drei Winkel θ, φ und ψ, wobei die beiden anderen Winkel konstant gewählt werden;
die 7a, 7b und 7c die Veränderungen des Kopplungskoeffizienten K² und der Dämpfungsverluste in der Nähe des Schnitts (60, 0, 0)_a in Abhängigkeit von den Veränderungen eines der drei Winkel θ, φ und ψ, wobei die beiden anderen Winkel konstant gewählt werden.
Um gute Kopplungskoeffizienten K² von typischerweise mehr als 3% und verringerte Dämpfungen für alle Ausbreitungsrichtungen der Wellen in der Ebene der Grenzfläche zu erhalten, gehören die Schnittwinkel (φ, θ) zu den folgenden Winkelbereichen, die mit Schnitt (0, 0, 0)_a und Schnitt (60, 0, 0)_a bezeichnet werden (4a, 4b, 5a und 5c):

– Schnitt (0, 0, 0)_a –5° ≤ φ ≤ +5° –20° ≤ θ ≤ +30°

– Schnitt (60, 0, 0)_a +55° ≤ φ ≤ +65° –30° ≤ θ ≤ +20°

Um optimierte Kopplungskoeffizienten K², die typischerweise über 6% liegen, und verringerte Dämpfungen, typischerweise unter 2·10^–3, zu erhalten, gehören die Schnittwinkel (φ, θ) und die Ausbreitungsrichtung ψ zu den folgenden Bereichen, die mit Schnitt (0, 0, 0)_b und Schnitt (60, 0, 0)_b bezeichnet werden (4a, 4b, 5a und 5c):

Die nachfolgende Tabelle gibt für jeden Bereich den Schnittwinkel in Koordinaten (φ, θ, ψ) an, die es ermöglichen, den maximalen Wert des Kopplungskoeffizienten K² zu erhalten. Sie gibt für diesen Winkel die Werte der vier Hauptparameter an.
Die Veränderungen von K² um diese maximalen Werte herum werden von den 6a bis 7c beschrieben.
Die Herstellung eines Bauteils mit Grenzflächenwellen aus Lithiumtantalat verläuft über die folgenden Schritte:

• Herstellung der Grenzflächenzone auf einem der beiden Substrate. Diese Herstellung beinhaltet notwendigerweise den Unterschritt der Herstellung von Elektrodenkämmen,
• Zusammenbau und Ausschneiden der beiden Substrate
• Herstellung der elektronischen Zusammenschaltungen.

Die Herstellung der Elektrodenkämme erfolgt entweder mittels eines so genannten Verfahrens mit vergrabenen Elektroden oder mittels eines so genannten Verfahrens mit aufgebrachten Elektroden.
Im ersten Fall sind die Hauptschritte des Verfahrens die folgenden:

• Herstellung eines ebenen Schnitts des ersten Substrats aus Lithiumtantalat gemäß dem gewählten Schnittwinkel,
• Gravieren der Stellen für die Elektroden,
• Auftragen des Materials, das zur Herstellung der Elektroden bestimmt ist und das reines Aluminium oder eine Aluminiumlegierung sein kann, die es ermöglicht, die Wärmemigration zu begrenzen, wie Titankupfer.
• schließlich Planarisieren, um das Material nur an den gravierten Stellen zu lassen.

Im zweiten Fall sind die Hauptschritte des Verfahrens die folgenden:

• Auftragen des zur Herstellung der Elektroden bestimmten Materials auf das ebene Substrat.
• Anschließend Ausschneiden dieses Materials, um nur die Elektroden übrig zu lassen.
• Auftragen einer Zwischenschicht C zwischen die Elektroden.
• Flächenschleifen der Schicht C, um eine ebene Schicht der Dicke der Elektroden zu erhalten.

In einer Ausführungsvariante kann man damit beginnen, die Schicht C aufzutragen, in dieser Schicht Öffnungen an den Stellen der Elektroden herstellen, das Material der Elektroden auf diese Schicht auftragen, und es schließlich bündig machen, um das vorhergehende Ergebnis zu erhalten. Wenn die Dicke der Schicht gegenüber der akustischen Wellenlänge gering genug ist, werden die elektro-akustischen Eigenschaften der Einheit nur wenig verändert.
Zusätzliche Schichten aus dielektrischem Material können danach aus technologischen oder akustischen Gründen hinzugefügt werden, um die Grenzflächenzone zu vervollständigen. Diese Schichten können insbesondere das Kleben zwischen den zwei Substraten vereinfachen. Die Enddicke von I muss aber gegenüber der akustischen Nutzwellenlänge gering bleiben, wenn man die durch die Schnittwinkel der Substrate erhaltenen Eigenschaften beibehalten will.
Das zweite Substrat, das ebenfalls aus Lithiumtantalat mit dem gleichen Schnittwinkel wie das erste Substrat ausgeschnitten wurde, wird anschließend am Ende des Herstellungsverfahrens der Elektroden auf das Substrat aufgebracht. Dieser Zusammenbau kann entweder durch molekulares Kleben oder durch Anodenschweißen erfolgen. Geometrisch hat das zweite Substrat die gleiche kristalline Ausrichtung wie das erste.
Dann werden die elektrischen Zusammenschaltungen hergestellt. Es gibt mehrere mögliche Anordnungen. Als nicht einschränkende Beispiele werden angegeben:

• Herstellung der Zusammenschaltung in der Ebene der Grenzflächenzone.
• Herstellung der Zusammenschaltung durch eines der beiden Substrate hindurch.

Claims

Vorrichtung mit akustischen Grenzflächenwellen, die aufweist: • ein erstes kristallines Substrat (S₁) aus Lithiumtantalat (LiTaO₃); • ein zweites kristallines Substrat (S₂) ebenfalls aus Lithiumtantalat; • zusammengesetzt durch eine ebene Grenzflächenzone (I), die zur Ausbreitung der akustischen Wellen dient und mindestens die elektroakustischen Transduktionsvorrichtungen enthält; • Zusammenschaltungsmittel, die es ermöglichen, die Transduktionsvorrichtungen elektrisch anzuschließen; wobei die Substrate, die in einem ursprünglichen orthonormalen Koordinatensystem (X, Y, Z) bezeichnet sind, mit Z parallel zur optischen Achse, X durch die Piezoelektrizität des Kristalls definiert, und Y lotrecht zu (X, Z), eine identische Schnittebene und eine gemeinsame kristalline Ausrichtung haben, wobei die Schnittebene durch zwei aufeinanderfolgende Drehwinkel φ und θ identifiziert wird, wobei φ einer ersten Drehung um die Achse Z entspricht, wobei das so erhaltene Koordinatensystem mit (X', Y', Z') bezeichnet wird, wobei Z' mit Z zusammenfällt, θ eine zweite Drehung um die Achse X' darstellt, wobei das so erhaltene Koordinatensystem mit (X'', Y'', Z'') bezeichnet wird, wobei X'' mit X' zusammenfällt; wobei die Ausbreitungsrichtung der akustischen Wellen durch einen dritten Winkel ψ im Koordinatensystem (X'', Y'', Z'') definiert wird, der eine Drehung um die Achse Y" darstellt, dadurch gekennzeichnet, dass für jede Ausbreitungsrichtung ψ: die Schnittwinkel (φ, θ) in einem der beiden folgenden Winkelbereiche liegen, die Schnitt (0, 0, 0)_a und Schnitt (60, 0, 0)_a genannt werden: – Schnitt (0, 0, 0)_a –5° ≤ φ ≤ +5° –20° ≤ θ ≤ +30° – Schnitt (60, 0, 0)_a +55° ≤ φ ≤ +65° –30° ≤ θ ≤ +20°
Vorrichtung mit akustischen Wellen nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Winkel (φ, θ, ψ) im Koordinatensystem (X'', Y'', Z'') in einem der beiden folgenden Winkelbereiche liegen, die Schnitt (0, 0, 0)_b und Schnitt (60, 0, 0)_b genannt werden: – Schnitt (0, 0, 0)_b –5° ≤ φ ≤ +5° –10° ≤ θ ≤ +10° –5° ≤ ψ ≤ +5° – Schnitt (60, 0, 0)_b +55° ≤ φ ≤ +65° –10° ≤ θ ≤ +10° –5° ≤ ψ ≤ +5°
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Dicken der beiden Substrate gegenüber der akustischen Nutzwellenlänge (λ) groß sind, und die Dicke der Grenzflächenzone gegenüber der akustischen Nutzwellenlänge (λ) gering ist.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Grenzflächenzone in Form einer geschichteten Struktur vorliegt, die mindestens die elektro-akustischen Transduktionsvorrichtungen sowie eine oder mehrere Schichten aus dielektrischem Material aufweist.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Grenzflächenzone nur die elektro-akustischen Transduktionsvorrichtungen enthält, die dann auf eine der beiden Flächen der in Kontakt stehenden Substrate eingraviert sind, wobei die Grenzflächenzone dann auf eine Grenzflächenebene reduziert ist.
Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung ein passives Bauteil von der Art Resonator oder Filter oder Verzögerungsleitung oder Vorrichtung mit Phasencode ist.
Aus einer Kette von Vorrichtungen bestehender Messwertsensor, dadurch gekennzeichnet, dass die Kette mindestens eine Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche aufweist.
Vorrichtung, die gemäß dem Prinzip der Phasencodes arbeitet und aus einer Kette von Vorrichtungen zusammengesetzt ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Kette mindestens eine Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche aufweist.