FR3136327A1 - Dispositif a ondes elastiques de surface - Google Patents
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Abstract
L’invention concerne un dispositif (1) à ondes élastiques de surface qui comprend : - un substrat POI (2) qui comprend, d’une face avant (3) vers une face arrière (4), une couche de matériau piézoélectrique (5), une couche de matériau diélectrique (6) et un substrat support (7) ; - au moins un transducteur électroacoustique (8,9) formé sur ou dans la couche de matériau piézoélectrique (5) ; le dispositif (1) à ondes élastiques de surface étant caractérisé en ce que le substrat POI (2) comprend en outre une couche additionnelle intercalée entre la couche de matériau piézoélectrique (5) et la couche de matériau diélectrique (6), la couche additionnelle étant associée à un coefficient de température de la fréquence de signe opposé à celui auquel est associée la couche de matériau diélectrique (6). Figure 7
Description
La présente invention se rapporte au domaine des dispositif à ondes élastiques de surface. Plus particulièrement, la présente invention concerne un dispositif à ondes élastiques de surface formé à partir d’un substrat POI qui comprend une couche de matériau piézoélectrique. Plus particulièrement, la présente invention concerne un dispositif à ondes élastiques de surface qui présente une sensibilité à la température maîtrisée au regard des dispositifs à ondes élastiques de surface connus de l’état de la technique.
Initialement fabriqués sur des substrats massifs de matériaux piézoélectriques monocristallins (ci-après « substrat massif »), les filtres à ondes élastiques de surface (« SAW filter » ou « Surface Acoustic Wave filter », selon la terminologie Anglo-Saxone) mettent désormais en œuvre des substrats piézoélectriques sur isolant (ci-après « POI »). Ces derniers comprennent notamment, d’une face avant vers une face arrière, une couche de matériau piézoélectrique, une couche de matériau diélectrique et un substrat support.
Ces substrats POI, contrairement aux substrats massifs, permettent de répondre à certaines exigences en termes de sensibilité à la température des modes élastiques de surface guidés dans la couche de matériau piézoélectrique.
Notamment, le substrat support joue le rôle de raidisseur et permet de limiter la dilatation thermique et d’influer sur le comportement thermoélastique de la couche de matériau piézoélectrique.
Ainsi, de manière générale, un mode élastique de surface se propageant sur un substrat POI présente un coefficient de température de la fréquence(« TCF » ou « Temperature coefficient of Frequency » selon la terminologie Anglo-Saxonne) relativement faible, et notamment inférieur à 10 ppm.K-1, dans une gamme de fréquences qui s’étend de 1,4 GHz à 2,4 GHz.
La fabrication des substrats POI peut mettre en œuvre un procédé dit « SmartCut™ » bien connu du domaine de la micro-électronique, notamment pour la fabrication des substrats de silicium sur isolant.
A cet égard, le document [1] cité à la fin de la description propose de transférer une couche de matériau piézoélectrique, et plus particulièrement de LiNbO3(ci-après « LNO »), sur un substrat de silicium selon le procédé SmartCut™.
Le document [2] cité à la fin de la description divulgue également la mise en œuvre d’un substrat POI exploitant une couche de LiTaO3pour la fabrication d’un filtre à ondes élastiques de surface. Le filtre à ondes élastiques de surface décrit dans ce document comprend une couche miroir formée d’une alternance de couches à impédance acoustique faible et des couches à impédance acoustique élevée sur un substrat de silicium.
Il a également été considéré d’intercaler une couche dite de piégeage, par exemple faite de silicium poly cristallin, entre le substrat support et la couche de matériau diélectrique, destinée à limiter le libre parcours moyen des charges aux interfaces de l’empilement et les diaphonies susceptibles d’intervenir au sein d’un filtre formé à partir du substrat POI considéré.
Les avantages du procédé SmartCut™ pour la formation d’un substrat POI sont bien connus. Notamment, le procédé SmartCut™ permet le prélèvement d’une couche de matériau piézoélectrique, d’une épaisseur contrôlée, à partir d’un substrat massif de matériau piézoélectrique dit substrat donneur. Par ailleurs, après son recyclage, le substrat donneur peut à nouveau être utilisé pour la formation d’autres substrats POI. Ce dernier aspect permet de rendre le procédé SmartCut™ compétitif.
Les substrats POI, ainsi susceptibles d’être formés selon le procédé SmartCut™, sont généralement mis en œuvre pour la conception de filtres à ondes élastiques de surface fonctionnant à des fréquences de résonnance/anti-résonnance supérieures à 1 GHz.
Il existe aujourd’hui un intérêt pour la formation des filtres à ondes élastiques de surface formés sur des substrats POI et fonctionnant à des fréquences de résonnance/anti-résonnance inférieures à 1 GHz. Toutefois, afin de contenir le coefficient de température de la fréquence d’un mode élastique de surface se propageant sur un substrat POI à des valeurs raisonnables (par exemple inférieures à 10 ppm.K-1), il peut être nécessaire d’adapter les épaisseurs de la couche de matériau piézoélectrique et/ou de la couche de matériau diélectrique. Plus particulièrement, il peut être requis de réduire l’épaisseur de la couche de matériaux diélectrique et/ou d’augmenter l’épaisseur de la couche de matériau piézoélectrique.
A cet égard, le procédé SmartCut™ présente la versatilité nécessaire pour adapter les épaisseurs de ces couches.
Néanmoins, une couche de matériau diélectrique fine, et notamment d’une épaisseur inférieure à 300 nm voire inférieure à 200 nm, n’est plus une barrière efficace contre la diffusion de certaines espèces susceptibles de former la couche de matériau piézoélectrique. Par exemple, une couche de matériau diélectrique d’une épaisseur inférieure à 300 nm laissera diffuser le lithium d’une couche de matériau piézoélectrique comprenant du LNO. Notamment, le lithium ayant ainsi diffusé dans la couche de matériau diélectrique (par exemple du SiO2) est source de pertes radiofréquences.
Également, il n’est pas souhaitable de considérer une couche de matériau diélectrique d’une épaisseur trop importante, et notamment supérieure à 500 nm voire 1000 nm. En effet, ces épaisseurs nécessitent, lors de la mise en œuvre du procédé SmartCut™ pour la formation du substrat POI, de considérer des énergies d’implantation dans le substrat massif de matériau piézoélectrique (le substrat donneur) relativement importantes, qui, par voie de conséquence génèrent des endommagement souvent rédhibitoires pour la formation de filtre à ondes élastiques de surface.
Un but de la présente invention est donc de proposer un dispositif à ondes élastiques de surface formé à partir d’un substrat POI, le substrat POI permettant la propagation d’ondes élastiques de surface présentant un coefficient de température de la fréquence à la résonnance et à l’anti-résonnance contrôlé, avantageusement inférieur à 10 ppm.K-1, pour des fréquences de fonctionnement inférieures à 1 GHz.
Un autre but de la présente invention est de proposer un dispositif à ondes élastiques de surface formé à partir d’un substrat POI, le substrat POI permettant la propagation d’ondes élastiques de surface présentant un coefficient de température de la fréquence équilibrés pour des fréquences de fonctionnement inférieures à 1 GHz.
Un autre but de la présente invention est de proposer un dispositif à ondes élastiques de surface formé à partir d’un substrat POI, le substrat POI permettant la propagation d’ondes élastiques de surface présentant un coefficient de température de la fréquence à la résonnance et à l’anti-résonnance sensiblement égaux pour des fréquences de fonctionnement inférieures à 1 GHz.
La présente invention concerne de façon générale un dispositif et plus spécifiquement un filtre à ondes élastiques de surface qui comprend :
- un substrat POI qui comprend, d’une face avant vers une face arrière, une couche de matériau piézoélectrique, une couche de matériau diélectrique et un substrat support ;
- au moins un transducteur électroacoustique formé sur ou dans la couche de matériau piézoélectrique ;
le dispositif à ondes élastiques de surface étant remarquable en ce que le substrat POI comprend en outre une couche additionnelle intercalée entre la couche de matériau piézoélectrique et la couche de matériau diélectrique, la couche additionnelle étant associée un coefficient de température de la fréquence de signe opposé à celui auquel est associée la couche de matériau diélectrique.
De manière avantageuse, l’au moins un transducteur électroacoustique peut comprendre au moins un transducteur électroacoustique d’entrée et au moins un transducteur électroacoustique de sortie.
Selon un mode de mise en œuvre, le coefficient de température de la fréquence auquel est associée la couche additionnelle est négatif.
Selon un mode de mise en œuvre, la couche additionnelle présente, pour des fréquences inférieures à 1 GHz, une impédance acoustique supérieure ou égale à celle de la couche de matériau diélectrique.
Selon un mode de mise en œuvre, la couche additionnelle présente une épaisseur comprise entre 20 nm et 300 nm.
Selon un mode de mise en œuvre, la couche additionnelle comprend au moins un des matériaux choisi parmi : SiN, Al2O3, AlN, Carbone diamant, GaN, LiNbO3, ZnO.
Selon un mode de mise en œuvre, le substrat support comprend au moins l’un des éléments choisis parmi : un substrat de silicium présentant l’orientations 110, un substrat de quartz présentant une orientation (YX/t)/θ/90° avec θ compris entre -20° et 60°, avantageusement compris entre -10° et 30°, par exemple égal à 5°.
Selon un mode de mise en œuvre, la couche de matériau diélectrique présente une épaisseur supérieure à 300 nm, avantageusement d’une épaisseur comprise entre 300 nm et 600 nm, encore plus avantageusement d’une épaisseur comprise entre 300 nm et 400 nm.
Selon un mode de mise en œuvre, la couche de matériau diélectrique comprend du dioxyde de silicium.
Selon un mode de mise en œuvre, la couche de matériau piézoélectrique présente une épaisseur comprise entre 300 nm et 1000 nm, avantageusement supérieure à 700 nm, encore plus avantageusement supérieure à 800 nm.
Selon un mode de mise en œuvre, la couche de matériau piézoélectrique comprend l’un ou l’autre du LiTaO3et du LiNbO3.
Selon un mode de mise en œuvre, le matériau formant la couche de matériau piézoélectrique présente un angle de coupe (YX)/θ avec θ compris entre 10° et 52°, avantageusement compris entre 15° et 30°.
Selon un mode de mise en œuvre, le substrat POI comprend également une couche de piégeage intercalée entre la couche de matériau diélectrique et le substrat support, la couche de piégeage étant adaptée pour limiter le libre parcours moyen de porteurs électriques à l’interface formée entre la couche de matériau diélectrique et la couche de piégeage au regard du libre parcours moyen de porteurs électriques à une interface formée entre la couche de matériau diélectrique et le substrat support.
La couche de piégeage comprend avantageusement un matériau semi-conducteur qui présente une résistivité électrique supérieure à 1kΩ.cm, avantageusement comprise entre 2kΩ.cm et 5kΩ.cm.
Selon un mode de mise en œuvre, la couche de piégeage comprend du silicium poly cristallin et présente avantageusement une épaisseur comprise entre 400 nm et 2000 nm.
D’autres caractéristiques et avantages de l’invention ressortiront de la description détaillée qui va suivre en référence aux figures annexées sur lesquelles :
Par souci de simplification de la description à venir, les mêmes références sont utilisées pour des éléments identiques ou assurant la même fonction dans les différents modes de mise en œuvre exposés de l’invention et dans l’état de la technique.
La présente invention concerne un dispositif à ondes élastiques de surface formé à partir d’un substrat POI. Selon la présente invention, le dispositif à ondes élastiques de surface peut être au choix : un filtre, un résonateur, un capteur. Il est toutefois entendu que la présente invention n’est pas limitée à ces aspects, et l’homme du métier pourra en adapter les principes à tout type de dispositif à ondes élastiques de surface formé à partir d’un substrat POI.
Notamment, la présente invention concerne un dispositif à ondes élastiques de surface réalisé sur un substrat POI. Notamment, le substrat POI comprend, d’une face avant vers une face arrière, une couche de matériau piézoélectrique, une couche de matériau diélectrique et un substrat support.
Selon un aspect de la présente invention, le substrat POI peut comprendre une couche additionnelle intercalée entre la couche de matériau piézoélectrique et la couche de matériau diélectrique. La couche additionnelle est avantageusement associée à un coefficient de température de la fréquence de signe opposé à celui auquel est associé la couche de matériau diélectrique. Ce dernier aspect permet de compenser l’effet associé à la couche de diélectrique sur le coefficient TCF1.
Il est entendu, selon la présente invention, qu’un coefficient de température de la fréquence associé à une couche d’un matériau donné, correspond au coefficient de température de la fréquence d’un mode élastique de surface se propageant sur ladite couche.
La couche additionnelle peut comprendre un matériau diélectrique et/ou un matériau semi-conducteur, voire piézoélectrique.
Selon un autre aspect, complémentaire ou alternatif, le substrat support comprend au moins l’un des éléments choisis parmi : un substrat de silicium présentant une orientation du type 110, un substrat de quartz présentant une orientation (YX/t)/θ/90° avec θ compris entre -20° et 60°, avantageusement compris entre -10° et 30°, par exemple égal à 5°.
Selon un autre aspect, complémentaire ou alternatif, le matériau formant la couche de matériau piézoélectrique présente un angle de coupe (YX)/θ avec θ compris entre 10° et 52°, avantageusement compris entre 15° et 30°.
Par ailleurs, le dispositif à ondes élastiques de surface comprend au moins un transducteur électroacoustique formé sur ou dans la couche de matériau piézoélectrique. Par exemple, et sans toutefois limiter la portée de la présente invention, le dispositif à ondes élastiques de surface comprend au moins un transducteur électroacoustique d’entrée et au moins un transducteur électroacoustique de sortie formés sur ou dans la couche de matériau piézoélectrique. L’au moins un transducteur électroacoustique selon la présente invention peut être équipé de miroirs de Bragg à électrodes. Lesdites électrodes peuvent être arrangées périodiquement, et notamment présenter une période de répétition proche de celle d‘électrodes de l’au moins un transducteur, localisés de part et d’autre du transducteur. La structure peut inclure au moins un intervalle de surface libre en son sein. Le résonateur ainsi formé est utilisé comme élément d’impédance d’un filtre combinant une ou plusieurs cellules identiques incorporant au moins un résonateur tel que décrit plus haut.
Il est entendu que l’orientation d’un substrat ou d’une couche doit être associée à son orientation cristalline, et est définie selon la norme IEEE 1949 Std-176.
Il est par ailleurs entendu qu’une déviation angulaire par rapport à une orientation cristalline peut être admise. Notamment, quelle que soit l’orientation cristalline considérée, il sera généralement admis que cette dernière est spécifiée 10° près, avantageusement à 5° près, autour de ladite orientation.
La est une illustration schématique d’un dispositif à ondes élastiques de surface 1 (notamment sur cette , le dispositif est un résonateur).
Notamment, le dispositif à ondes élastiques de surface 1 comprend un substrat POI 2.
Le substrat POI 2 comprend, à cet égard, d’une face avant 3 vers une face arrière 4, une couche de matériau piézoélectrique 5, une couche de matériau diélectrique 6 et un substrat support 7.
A titre d’exemple, le dispositif à ondes élastiques de surface 1 peut avantageusement être un filtre passe bande qui présente une fréquence centrale f0et une largeur de bande passante Δf qui peut s’exprimer comme une fraction de cette fréquence centrale, typiquement comprise entre 0.1% et 10% avec un substrat POI pourvu d’une couche piézoélectrique 5 faite de tantalate de lithium LiTaO3. La considération d’une couche piézoélectrique 5 à base de LiNbO3permet de repousser la limite haute de cette fraction à 15 % et plus en choisissant l’orientation cristalline de ladite couche de façon à maximiser le couplage électromécanique du mode ainsi exploité.
Le dispositif à ondes élastiques de surface 1 comprend au moins un transducteur électroacoustique, par exemple, et tel qu’illustré à la , au moins un transducteur électroacoustique d’entrée 8 et au moins un transducteur électroacoustique de sortie 9.
Selon un autre mode de mise en œuvre, le filtre à ondes élastiques de surface est composé d’au moins une cellule pourvue d’au moins un résonateur à ondes élastiques de surface formant un quadripôle avec un port d’entrée et un port de sortie. Plusieurs cellules sont généralement agencées en cascade pour former le filtre désigné alors comme filtre à éléments d’impédance. En fonctionnement, le signal électromagnétique à filtrer est appliqué sur le port d’entrée du filtre et le signal électromagnétique filtré est prélevé sur le port de sortie du filtre. Ces deux transducteurs forment donc respectivement un port d’entrée et un port de sortie du filtre à ondes élastiques de surface. On note toutefois que la désignation « d’entrée » et « de sortie » est parfaitement arbitraire et que le filtre à ondes élastiques de surface 1 peut être exploité en appliquant/prélevant indifféremment un signal électromagnétique sur l’un ou l’autre des deux ports. D’autres types de filtres à ondes élastiques de surface tels que présentés plus haut peuvent bien entendu tirer parti de la présente invention.
D’une manière très générale, le transducteur électroacoustique d’entrée 8 et le transducteur électroacoustique de sortie 9, de même que les résonateurs utilisés comme éléments d’impédance dans les filtres à cellules agencées en cascades, sont conformes à ceux connus de l’état de la technique, dont on rappelle quelques caractéristiques ci-après.
Chaque transducteur 8 et 9 comprend deux électrodes en peigne inter-digité. De tels transducteurs 8 et 9 sont chacun formés d’un réseau de doigts métalliques qui sont alternativement reliés à deux bus entre lesquels une différence de potentiel électrique est appliquée/prélevée. Avec ce dispositif, on peut ainsi générer/détecter directement une onde élastique de surface dans la couche de matériau piézoélectrique 5. Le transducteur électroacoustique d’entrée 8 et le transducteur électroacoustique de sortie 9 sont généralement configurés pour être identiques. Toutefois, l’invention n’est pas limitée à cet aspect, l’homme du métier pourra considérer deux transducteurs différents. Comme mentionné plus haut, l’homme du métier pourra mettre en œuvre d’autres types de filtres comme les filtres à éléments d’impédance couplés électriquement ou des filtres à couplage de cavités résonnantes ou à couplage longitudinal tirant parti de la présente invention.
Les filtres ainsi susceptibles d’être constitués sont généralement désignés comme filtres transverses. En effet, leur fonction de transfert peut avantageusement être modulée par l’interpénétration des électrodes en forme de peignes le long de la direction de propagation de l’onde. Pour ce type de composant, les transducteurs sont susceptibles de fonctionner hors de la condition de Bragg. Ces filtres sont réputés à réponse impulsionnelle finie. L’homme de l’art peut également mettre en œuvre des transducteurs fonctionnant à la condition de Bragg auxquels sont avantageusement adjoints des miroirs à chaque extrémité du filtre pour renvoyer l’énergie en phase dans la structure considérée, et donnant lieu ainsi à des filtres à réponse impulsionnelle infinie. Les filtres à éléments d’impédance mentionnés précédemment correspondent également à des filtres à réponse impulsionnelle infinie dans la mesure où ils sont constitués d’éléments résonnants.
Le métal des électrodes est typiquement à base d'aluminium, par exemple de l'aluminium pur ou un alliage d'aluminium tel que l'aluminium dopé avec Cu, Si ou Ti. Il est néanmoins possible d'utiliser un autre matériau, par exemple pour établir un coefficient de réflexion plus élevé pour une épaisseur relative d'électrode plus faible. À cet égard, les matériaux d'électrode préférés sont le cuivre (Cu), le molybdène (Mo), le nickel (Ni), le platine (Pt) ou l'or (Au) avec une couche d'adhérence telle que le titane (Ti) ou le tantale (Ta) ou le chrome (Cr), le zirconium (Zr), le palladium (Pd), l'iridium (Ir), le tungstène (W), etc.
La période p des électrodes est généralement choisie telle que p = λ/2, λ étant la longueur d’onde de l’onde élastique qui se propage dans la couche de matériau piézoélectrique 5 à la fréquence de synchronisme fsdu transducteur donnée par fs=Vφ/λ, Vφreprésentant la vitesse de phase du mode exploité. Le transducteur est alors réputé fonctionner à la condition dite de Bragg. D’autres configurations sont possibles, et plus généralement la période p peut s’écrire comme p = λ/(nb_elec), avec nb_elec le nombre de doigts (électrodes) par longueur d’onde. Le transducteur peut donc fonctionner hors de la condition de Bragg. Dans les deux cas, le transducteur peut être associé à des miroirs pour lesquels ladite condition de Bragg est respectée, permettant ainsi de confiner l’énergie acoustique émise sous le transducteur. C’est en particulier le cas des filtres à réponse impulsionnelle infinie introduits précédemment. Ces paramètres sont reliés par la relation λ= V/fs, dans laquelle V représente la vitesse de phase de l’onde élastique sous le transducteur. La vitesse de l’onde élastique en surface libre ou sous un transducteur électroacoustique dépend notamment de la nature du matériau dans lequel l’onde se propage, et elle est généralement connue ou accessible à la personne du métier en utilisant spécifiquement les constantes élastiques, piézoélectriques et diélectriques ainsi que la masse volumique tabulées dans la littérature dans des modèles idoines. Notons que dans le cas d’un matériau stratifié, cette vitesse dépend de la fréquence de travail, ainsi que toutes les caractéristiques physiques du mode exploité. On parle alors de dispersion modale. l’homme de l’art doit disposer de modèles précise pour rendre compte de cette dispersion modale dont la présente invention tire parti.
Dans le cas du filtre passe-bande, notamment de fréquence et de bande passante données, il peut être considéré de mettre en œuvre des transducteurs dont les fréquences de synchronisme sont choisies pour répondre aux exigences susmentionnées. Les méthodes pour mettre en œuvre ce ou ces choix sont connues de l’homme du métier et ne sont donc pas décrites.
La largeur de métallisation des électrodes, notée a, est généralement choisie pour que le ratio a/p soit de l’ordre de 0,5. Cet aspect n’est pas de nature à limiter la portée de la présente invention, et l’homme du métier pourra considérer d’autres rapports pouvant se révéler plus avantageux pour un couple mode/matériau donné. Le nombre de paires de doigts de chaque transducteur est usuellement choisi de l’ordre de 20 ou 100 sans caractère restrictif. Ce nombre est notamment optimisé de façon à réaliser la fonction de filtrage visée. D’une manière générale, augmenter le nombre de paires de doigts permet d’augmenter le rejet des fréquences hors de la bande passante et réduit l’étendue spectrale de la réponse en admittance ou impédance du transducteur autour de sa fréquence de synchronisme.
Le dispositif à ondes élastiques de surface 1 peut également comprendre deux miroirs externes 10 et 11 disposés de part et d’autre du couple des transducteurs électroacoustiques d’entrée 8 et de sortie 9. Comme cela est bien connu, ces miroirs 10 et 11 permettent de confiner un maximum de l’énergie élastique entre les deux transducteurs électroacoustiques d’entrée 8 et de sortie 9. À ce titre, ils sont conçus pour présenter un coefficient de réflexion très important, aussi proche que possible de 1 (réflexion totale de l’énergie incidente) , en choisissant l’épaisseur métallique des doigts des miroirs et le nombre de ces doigts, typiquement quelques dizaines par miroir dans le cas d’un substrat POI pour une onde de cisaillement. On note toutefois que ces deux miroirs externes ne sont nullement essentiels à l’invention, et qu’un dispositif conforme à l’invention et entièrement fonctionnel peut en être dépourvu.
La présente invention vise à proposer un dispositif, par exemple un filtre (sans toutefois limiter l’invention à ce seul aspect), à ondes élastiques de surface et plus spécifiquement un filtre à ondes élastiques de surface 1 pour lequel la sensibilité en température reste limitée pour des fréquences inférieures à 1 GHz.
A cet égard, le comportement en température de la réponse d’un dispositif et notamment d’un filtre à ondes élastiques de surface est régi par la relation suivante :
Les exigences en termes de sensibilité en température imposent de maîtriser le coefficient TCF1en dessous d’une valeur seuil sur la gamme de fréquences de fonctionnement du dispositif à ondes élastiques de surface. Plus particulièrement, il est avantageux de maintenir le coefficient TCF1à une valeur inférieure à 20 ppm/K, avantageusement inférieure à 15 ppm/K, encore plus avantageusement inférieure à 10 ppm/K.
Les inventeurs ont pu constater que les substrats POI connus de l’état de la technique présentent une sensibilité en température relativement importante dès lors qu’ils sont mis en œuvre pour la fabrication de filtres à ondes élastiques de surface fonctionnant à des fréquences inférieures à 1 GHz, et plus particulièrement comprises entre 400 MHz et 1 GHz.
Il est entendu que l’ensemble des représentations graphiques décrites dans la suite de l’énoncé de la présente invention sont le résultat de simulations numériques sur la base de modèles (mettant en œuvre entre autres une analyse à base de fonctions de Green et de méthodes numériques telles qu’éléments finis et éléments de frontière) tenant compte des caractéristiques des ondes élastiques de surface étudiées. Les détails relatifs à ces simulations ne sont pas présentés dans l’énoncé qui suit. Toutefois, l’homme du métier trouveras dans le document [3], cité à la fin de la description, les éléments théoriques permettant de les reproduire.
A titre d’exemple, la (courbe A) illustre la variation du coefficient TCF1d’un mode élastique de surface sur propageant sur un substrat POI connu de l’état de la technique. Notamment, ce substrat comprend, d’une face avant vers une face arrière, les couches suivantes :
- une couche de LiTaO3de coupe (XYl)/42° d’une épaisseur égale à 600 m
- une couche de SiO2d’une épaisseur égale à 500 nm
- un substrat de silicium du type 100 et d’une épaisseur égale à 650 µm (le substrat de silicium est supposé semi-infini au sein du calcul de la variation du coefficient TCF1).
Sur cette , le coefficient TCF1du mode élastique de surface guidé par le substrat POI connu de l’état de la technique reste inférieur à 15 ppm/K pour des fréquences de fonctionnement supérieures à 1,3 GHz, mais peut atteindre des valeurs supérieures à 20 ppm/K, voire 25 ppm/K, dès lors que la fréquence est inférieure à 1 GHz.
Afin de pallier ce problème, les inventeurs ont pu étudier l’effet de l’orientation cristalline du substrat de silicium 7.
Notamment, la courbe B de la représente l’évolution du coefficient TCF1en fonction de la fréquence d’un mode élastique de surface guidé par un substrat POI pour lequel le substrat de silicium 7 présente une orientation cristalline 111. Sur cette figure, on peut clairement observer une diminution du coefficient TCF1lorsque le substrat de silicium du type 100 est remplacé par un substrat de silicium 111. La considération d’un substrat de silicium 111 induit une légère diminution, et plus particulièrement une diminution de 1%, du facteur de couplage électromécanique du mode exploité au sein du filtre considéré.
Conformément à l’observation faite sur la , la considération d’un substrat support autre que du silicium 100 permet de réduire le coefficient TCF1pour des fréquences inférieures à 1 GHz, et notamment comprises entre 400 MHz et 1 GHz.
Plus particulièrement, selon la présente invention, il est également possible de considérer un substrat support fait de silicium du type 110 (ou (XYw)/45° cut selon la norme IEEE Std-176) ou encore du type IEEE Std-176 (XYt)/45° ou (YXt)/45°.
A cet égard, la illustre de manière graphique l’évolution du coefficient TCF1en fonction de la fréquence de de modes élastiques de surface guidés chacun sur un substrat POI différent. Chaque substrat POI considéré comprend une couche de matériau piézoélectrique faite de LiTa03et d’une épaisseur égale à 700 nm, et une couche de matériau diélectrique faite de SiO2et d’une épaisseur égale à 350 nm. Par ailleurs, la courbe C est obtenue pour un substrat POI qui comprend un substrat support en silicium du type 110 tandis que la courbe D est obtenue pour un substrat POI qui comprend un substrat support en silicium du type IEEE Std-176 (XYt)/45° ou (YXt)/45°.
Dans les deux cas, le coefficient TCF1reste inférieur à 13 ppm/K tandis que le couplage électromécanique du mode élastique de surface considéré est peu affecté au regard de celui observé lorsque le mode élastique de surface est guidé sur un substrat POI connu de l’état de la technique.
Les inventeurs notent qu’il est également possible de considérer un substrat support fait de quartz présentant une orientation (YX/t)/θ/90° avec θ compris entre -20° et 60°, avantageusement compris entre -10° et 30°, par exemple égal à 5°.
De manière alternative ou complémentaire, et dans le but de réduire le coefficient TCF1, il est possible d’adapter l’empilement formé sur le substrat support 7. Notamment, la couche de matériau diélectrique 6 comprend du dioxyde de silicium et présente une épaisseur supérieure à 300 nm, avantageusement comprise entre 300 nm et 600 nm, encore plus avantageusement comprise entre 300 nm et 400 nm.
De manière équivalente, il est possible de considérer une couche de matériau piézoélectrique 5 faite de LiTaO3ou de LiNbO3et d’une épaisseur une épaisseur comprise entre 300 nm et 1000 nm, avantageusement supérieure à 700 nm, encore plus avantageusement supérieure à 800 nm.
A cet égard, la illustre la variation du coefficient TCF1en fonction de la fréquence d’un mode élastique de surface guidé sur un substrat POI. Plus particulièrement, la courbe E est obtenue pour un mode guidé sur un substrat POI qui comprend, de la face avant vers la face arrière, une couche de LiTaO3 d’une épaisseur égale à 700 nm, une couche de SiO2d’une épaisseur égale à 350 nm, et un substrat de silicium du type 100. La courbe F est obtenue pour un mode guidé sur un substrat POI qui comprend, de la face avant vers la face arrière, une couche de LiTaO3 d’une épaisseur égale à 700 nm, une couche de SiO2d’une épaisseur égale à 350 nm, et un substrat de silicium du type 111. Dans les deux cas, le coefficient TCF1reste inférieur à 20 ppm/K, voire inférieur à 15 ppm/K dès lors qu’un substrat support de silicium du type 111 est considéré.
Les inventeurs ont également étudié l’effet de l’orientation cristalline de la couche de matériau piézoélectrique sur l’amplitude du coefficient TCF1. Afin d’illustrer l’effet de l’orientation cristalline de la couche de matériau piézoélectrique, il est proposé de considérer un mode élastique de surface guidé sur un substrat POI qui comprend, de sa face avant vers sa face arrière, une couche de LiTaO3 qui présente une épaisseur de 700 nm et une orientation cristalline (YZl)/θ (avec θ compris entre 0° et 30°), une couche de SiO2qui présente une épaisseur de 350 nm et un substrat support fait de silicium du type 111.
Plus particulièrement, la et la représentent la variation, respectivement, du coefficient TCF1et du couplage électromécanique associé à un mode élastique de surface guidé sur un substrat POI décrit ci-avant et en fonction de l’angle θ de la couche de LiTaO3. Ainsi, pour des valeurs de θ comprises entre 10° et 25°, avantageusement comprises entre 15° et 30°, le coefficient TCF1reste inférieure à 15 ppm/K et le coefficient électromécanique est supérieur à 10 %.
Selon un aspect complémentaire ou alternatif à ce qui précède, le substrat POI selon la présente invention, peut comprendre en outre une couche additionnelle 12 intercalée entre la couche de matériau piézoélectrique 5 et la couche de matériau diélectrique 6 ( ). La couche additionnelle 12 est avantageusement associée à un coefficient de température de la fréquence de signe opposé à celui auquel est associé la couche de matériau diélectrique. Ce dernier aspect permet de compenser l’effet associé à la couche de diélectrique 6 sur le coefficient TCF1.
Il est entendu, selon la présente invention, qu’un coefficient de température de la fréquence associé à une couche d’un matériau donné, correspond au coefficient de température de la fréquence d’un mode élastique de surface se propageant sur ladite couche. Il est également entendu que, dans le cas présent, on compare deux coefficients de température de la fréquence pour des fréquences inférieures à 1 GHz.
La couche additionnelle peut comprendre un matériau diélectrique et/ou un matériau semi-conducteur, voire piézoélectrique.
Selon la présente invention, dès lors que la couche de diélectrique 6 est associée à un coefficient de température de la fréquence positif, celui auquel est associé la couche additionnelle 12 est négatif.
Par ailleurs, afin de ne pas perturber les propriétés des modes acoustiques guidés dans le filtre par l’empilement de matériaux formant le substrat POI, la couche additionnelle peut présenter, pour des fréquences inférieures à 1 GHz, une impédance acoustique supérieure ou égale à celle de la couche de matériau diélectrique 6.
La considération de la couche additionnelle 12 permet également de réduire le coefficient TCF1d’un filtre à ondes élastiques. Dès lors la couche comprend du SiN, cette réduction peut atteindre 5 ppm/K.
Il est entendu sans qu’il soit nécessaire de le préciser que le nitrure de silicium considérer dans la présente invention n’est pas nécessairement stœchiométrique.
Les inventeurs ont par ailleurs remarqué que le positionnement de la couche additionnelle 12 sous la couche 6 ne produit pas d’effet notable sur le coefficient TCF1d’un mode élastique de surface se propageant dans le substrat POI.
De manière avantageuse, la couche additionnelle 12 présente une épaisseur comprise entre 20 nm et 300 nm.
La mise en œuvre de la couche additionnelle 12 permet avantageusement de considérer une couche de diélectrique 6 d’une épaisseur plus importante.
Par ailleurs, une couche additionnelle 12 faite de SiN et une couche de matériau diélectrique 6 faite de SiO2peuvent être formées au cours d’une même étape de procédé, et notamment dans un bâti de PECVD.
A titre d’illustration de mise en œuvre de la couche additionnelle 12, les inventeurs en ont estimé l’effet sur le coefficient TCF1d’un mode élastique de surface guidé par le substrat POI. Cette simulation met en œuvre une analyse par fonctions de Green représentant le comportement dispersif des modes sur substrats stratifiés.
Le substrat POI considéré dans cette analyse comprend, de sa face avant vers sa face arrière :
- Une couche 5 de LiTaO3 orientée selon un angle (YXl)/42° et d’une épaisseur égale à 600 nm ;
- Une couche 12 de SiN présentant une épaisseur égale à 100 nm
- Une couche 6 de SiO2présentant une épaisseur susceptible de prendre l’une des valeurs comprises entre 300 nm et 600 nm
- Un substrat support 7 fait de silicium orienté 111.
Le substrat POI peut également comprendre une couche de piégeage faite de silicium poly cristallin et présentant une épaisseur de l’ordre de 1 µm et plus généralement comprise entre 400 nm et 2µm.
Les inventeurs ont pu évaluer la vitesse de phase des ondes susceptibles de se propager dans la couche 5 de LiTaO3, le facteur de couplage électromécanique ainsi que le coefficient TCF1d’un mode élastique de surface guidées sur le substrat POI décrit ci-avant.
Les résultats de ces évaluations sont représentés à la , à la et à la .
Notamment, la représente, de manière graphique (selon une représentation 3D), la vitesse de phase des ondes susceptibles de se propager dans la couche 5 de LiTaO3 du substrat POI décrit ci-avant. La vitesse de phase, notée vφ(axe vertical, en m/s), est représentée en fonction de la fréquence de fonctionnement du filtre (axe A en MHz) et de l’épaisseur de la couche 6 de SiO2(axe B en nm).
La représente, de manière graphique (selon une représentation 3D), le facteur de couplage électromécanique d’un mode élastique de surface guidé sur le substrat POI décrit ci-avant. Le facteur de couplage électromécanique, noté ks 2(axe vertical, en %), est représenté en fonction de la fréquence de fonctionnement du filtre (axe A en MHz) et de l’épaisseur de la couche 6 de SiO2(axe B en nm).
La représente, de manière graphique (selon une représentation 3D), le coefficient TCF1d’un mode élastique de surface guidé sur le substrat POI décrit ci-avant. Le coefficient TCF1(axe vertical, en ppm/K) est représenté en fonction de la fréquence de fonctionnement du filtre (axe A en MHz) et de l’épaisseur de la couche 6 de SiO2(axe B en nm).
Conformément à la , le TCF1du mode élastique de surface considéré est inférieur à 10 ppm/K pour des fréquences comprises entre 600 MHz et 2 GHz et pour des épaisseurs de SiO2inférieures ou égales à 350 nm. Cette valeur relativement faible du coefficient TCF1, au regard des modes de surface exploités au sein des filtres connus de l’état de la technique, est imputable à la mise en œuvre de la couche 12 de SiN. Toutefois, tel qu’illustrée à la et à la , la mise en œuvre de la couche additionnelle 12 induit une augmentation de la vitesse de phase et une réduction du facteur de couplage électromécanique de l’ordre de 1% au regard des ondes élastiques de surface connues de l’état de la technique.
L’ensemble des éléments décrits dans l’énoncé de la présente invention permettent d’aboutir à un ajustement du coefficient TCF1. En effet, conformément à l’objectif technique que la présente invention se propose de résoudre, il s’agit de de limiter, ou maîtriser, l’effet de la température sur le fonctionnement d’un dispositif à ondes élastiques de surface formé à partir d’un substrat POI.
Un ajustement est illustré à titre d’exemple en considérant un filtre à ondes élastiques de surface formé à partir du substrat POI qui comprend de sa face avant vers sa face arrière :
- Une couche 5 de LiTaO3orienté selon un angle (YXl)/42° ;
- Une couche 12 de SiN présentant une épaisseur égale à 100 nm ;
- Une couche 6 de SiO2présentant une épaisseur susceptible de prendre l’une des valeurs comprises entre 300 nm et 600 nm
- Une couche de piégeage faite de silicium poly cristallin et présentant une épaisseur de l’ordre de 1 µm ;
- Un substrat support 7 fait de silicium orienté 111.
Les résultats de ces évaluations sont représentés à la , à la , à la et à la .
La représente, de manière graphique (selon une représentation 3D), le facteur de couplage électromécanique du mode élastique de surface guidé sur le substrat POI décrit ci-avant et dont l’épaisseur de la couche 5 de LiTaO3est égale à 700nm. Le facteur de couplage électromécanique, noté ks 2(axe vertical, en %), est représenté en fonction de la fréquence de fonctionnement du mode (axe A en MHz) et de l’épaisseur de la couche 6 de SiO2(axe B en nm).
La représente, de manière graphique (selon une représentation 3D), le coefficient TCF1du mode élastique de surface guidé sur le substrat POI décrit ci-avant et dont l’épaisseur de la couche 5 de LiTaO3 est égale à 700nm. Le coefficient TCF1, noté TCF1(axe vertical, en ppm/K), est représenté en fonction de la fréquence de fonctionnement du mode (axe A en MHz) et de l’épaisseur de la couche 6 de SiO2(axe B en nm).
La représente, de manière graphique (selon une représentation 3D), le facteur de couplage électromécanique du mode élastique de surface guidé sur le substrat POI décrit ci-avant et dont l’épaisseur de la couche 5 de LiTaO3 est égale à 800nm. Le facteur de couplage électromécanique, noté ks 2(axe vertical, en %), est représenté en fonction de la fréquence de fonctionnement du mode (axe A en MHz) et de l’épaisseur de la couche 6 de SiO2(axe B en nm).
La représente, de manière graphique (selon une représentation 3D), le coefficient TCF1du mode élastique de surface guidé sur le substrat POI décrit ci-avant et dont l’épaisseur de la couche 5 de LiTaO3 est égale à 800nm( L’étoile correspond à un point de fonctionnement pour lequel ks 2est maximum tandis que le coefficient TCF1est minimum). Le coefficient TCF1, noté TCF1(axe vertical, en ppm/K), est représenté en fonction de la fréquence de fonctionnement du mode (axe A en MHz) et de l’épaisseur de la couche 6 de SiO2(axe B en nm).
La mise en œuvre de la couche additionnelle 12 de SiN, permet, pour une couche 6 de SiO2d’une épaisseur inférieure à 400 nm et une couche de LiTaO3d’une épaisseur égale à 700 nm, d’obtenir un facteur de couplage électromécanique du mode supérieur à 10 % ( ) pour des fréquences comprises entre 800MHz et 1600 MHz, et un coefficient TCF1rproche de 10 ppm/K ( ).
De manière équivalente, la même couche additionnelle 12 de SiN, permet, pour une couche 6 de SiO2d’une épaisseur inférieure à 400 nm et une couche de LiTaO3 d’une épaisseur égale à 800 nm, d’obtenir un facteur de couplage électromécanique supérieur à 11 % ( ) pour des fréquences comprises entre 800MHz et 1600 MHz, et un coefficient TCF1rproche inférieur à 10 ppm/K ( ).
L’ensemble de la description se limite aux paramètres relatifs à la résonance, et plus particulièrement à la maîtrise du paramètre TCF1caractérisant la résonance du dispositif à ondes élastiques de surface considéré. Toutefois, l’homme du métier comprendra qu’un tel filtre à ondes élastiques de surface présente également une fréquence d’anti-résonance, elle-même caractérisée par son propre coefficient TCF1. Un coefficient TCF1, caractérisant la résonance, très faible, voire nul, peut avoir un impact négatif sur le coefficient TCF1caractérisant l’anti-résonance du filtre considéré.
La présente invention propose donc également une optimisation des paramètres caractérisant le substrat POI afin de mieux apprécier les termes TCF1relatifs, respectivement, à la résonance et à l’anti-résonance. Plus particulièrement, la présente invention permet l’ajustement du coefficient TCF1relatif à la résonance (ci-après TCF1R) et du coefficient TCF1relatif à l’anti-résonance (ci-après TFC1AR). Notamment, la présente invention propose d’ajuster le coefficient TCF1Rà des valeurs inférieures à 15 ppm/K et le terme TFC1ARà des valeurs comprises entre –4 ppm/K et 0 ppm/K. De manière équivalente, la présente invention propose d’ajuster le coefficient TCF1Rà des valeurs inférieures comprises entre 5 ppm/K et 10 ppm/K et le terme TFC1ARà des valeurs comprises entre –10 ppm/K et -5 ppm/K.
Ces objectifs peuvent notamment être atteints par la mise en œuvre de simulations de l’évolution des différents termes et coefficients décrits ci-avant afin de procéder aux des couches matériaux et de leurs épaisseurs respectives.
Les inventeurs ont également étudié des matériaux autres que le SiN pour former la couche additionnelle 12.
Plus particulièrement, la couche additionnelle 12 peut comprendre au moins un des matériaux choisi parmi : SiC, Al2O3, AlN, Carbone diamant, GaN, LiNbO3, ZnO.
La est représentation graphique de l'évolution de la vitesse de phase du mode de cisaillement (axe vertical, en m/s) en fonction de la fréquence (axe horizontal en MHz) d’un substrat POI qui comprend une couche de LiTaO3 (YXl)42° de 600nm, une couche additionnelle de 100 nm, une couche diélectrique de 400 nm, et un substrat support de Silicium 111, la couche additionnelle pouvant comprendre Carbone diamant, GaN, ZnO, LiNbO3.
La est représentation graphique de l'évolution de la vitesse de phase du mode de cisaillement (axe vertical, en m/s) en fonction de la fréquence (axe horizontal en MHz) d’un substrat POI qui comprend une couche de LiTaO3 (YXl)42° de 600nm, une couche additionnelle de 100 nm, une couche diélectrique de 400 nm, et un substrat support de Silicium 111, la couche additionnelle pouvant comprendre : SiN, poly Si, AlN, Al2O3.
Ainsi, à l’exception du carbone diamant, le même comportement est observé lorsque la vitesse de mode tend vers la vitesse de l'onde de cisaillement dans le silicium aux basses fréquences. La diminution de ladite vitesse de mode équivaut à augmenter la longueur d'onde du mode considéré pour une fréquence donnée, et réduit ainsi l'influence de la structure composite du substrat POI.
De ces observations et d’un traitement mathématique approprié (la considération de la dérivée de la vitesse de phase par rapport à la fréquence), il ressort que le LiNbO3est le matériau le plus favorable pour minimiser la sensibilité modale à la fréquence dans la gamme 800-1200 MHz.
Une couche additionnelle 12 faite de Carbone diamant semble avantageuse pour les fréquences inférieures à 800 MHz.
La mise en œuvre d’une couche additionnelle de LiNbO3, et d’une épaisseur de 100 nm, disposée entre une couche diélectrique 6 faite de SiO2et une couche piézoélectrique 5 faite de LiTaO3, permet de réduire le coefficient TCF1à une valeur inférieure à 10 ppm/K, et ce quelle que soit l’orientation cristalline de la couche piézoélectrique.
La présente invention telle que décrite précédemment couvre une pluralité d’aspects qui peuvent être considérés de manière indépendante ou en combinaison afin d’optimiser (réduire) le coefficient TCF1à des valeurs inférieures à 20 ppm/K, avantageusement inférieures à 15 ppm/K, encore plus avantageusement inférieures à 10 ppm/K, dès lors que la fréquence de fonctionnement du dispositif et plus spécifiquement du filtre à ondes élastiques de surface est inférieure à 1 GHz.
De manière avantageuse, le substrat POI comprend également une couche de piégeage intercalée entre la couche de matériau diélectrique et le substrat support, la couche de piégeage étant adaptée pour limiter le libre parcours moyen de porteurs électriques à l’interface formée entre la couche de matériau diélectrique et la couche de piégeage au regard du libre parcours moyen de porteurs électriques à une interface formée entre la couche de matériau diélectrique et le substrat support.
A cet égard, la couche de piégeage peut comprendre du silicium poly cristallin et présente avantageusement une épaisseur comprise entre 400 nm et 2000 nm.
L’invention concerne également un procédé de fabrication du dispositif à ondes élastiques de surface.
Ledit procédé comprend notamment la formation du dispositif à ondes élastiques de surface à partir d’un substrat POI. Le procédé comprend avantageusement la formation du substrat POI.
La formation du substrat POI comprend avantageusement les étapes suivantes :
a) La fourniture d’un substrat support conforme à l’invention
b) le report d’une couche de matériau piézoélectrique sur le substrat support à partir d’un substrat donneur fait dudit matériau piézoélectrique.
L’étape b) peut impliquer les sous étapes suivantes et associées à une procédé SmartCut™ :
b1) une implantation d’espèces dans le substrat donneur par une de ses faces principales, afin de former une zone de fragilisation dans le substrat donneur, essentiellement à ladite face principale et délimitant avec cette dernière une couche de matériau piézoélectrique à transférer sur le substrat support ;
b2) une étape d’assemblage du substrat support et du substrat donneur;
b3) une étape de fracture, par exemple par traitement thermique, conduisant au transfert de la couche de matériau piézoélectrique sur le substrat support.
Le procédé peut également comprendre la formation du la couche de matériau diélectrique sur l’un ou l’autre du substrat donneur ou du substrat support, notamment par PECVD.
Le procédé peut également comprendre la formation du la couche additionnelle, par exemple sur la couche diélectrique si cette dernière est formée en premier lieu sur la substrat support.
Le procédé peut également comprendre la formation d’une couche de piégeage sur le substrat support.
Bien sûr, l’invention n’est pas limitée aux modes de réalisation décrits et on peut y apporter des variantes de réalisation sans sortir du cadre de l’invention tel que défini par les revendications.
Claims (13)
- Dispositif (1) à ondes élastiques de surface qui comprend :
- un substrat POI (2) qui comprend, d’une face avant (3) vers une face arrière (4), une couche de matériau piézoélectrique (5), une couche de matériau diélectrique (6) et un substrat support (7) ;
- au moins un transducteur électroacoustique (8,9) formé sur ou dans la couche de matériau piézoélectrique (5) ;
le dispositif (1) à ondes élastiques de surface étant caractérisé en ce que le substrat POI (2) comprend en outre une couche additionnelle intercalée entre la couche de matériau piézoélectrique (5) et la couche de matériau diélectrique (6), la couche additionnelle étant associée à un coefficient de température de la fréquence de signe opposé à celui auquel est associée la couche de matériau diélectrique (6). - Dispositif (1) à ondes élastiques de surface selon la revendication 1, dans lequel le coefficient de température de la fréquence de la couche additionnelle est négatif.
- Dispositif (1) à ondes élastiques de surface selon la revendication 1 ou 2, dans lequel la couche additionnelle présente, pour des fréquences inférieures à 1 GHz, une impédance acoustique supérieure ou égale à celle de la couche de matériau diélectrique (6).
- Dispositif (1) à ondes élastiques de surface selon l’une des revendications 1 à 3, dans lequel la couche additionnelle présente une épaisseur comprise entre 20 nm et 300 nm.
- Dispositif (1) à ondes élastiques de surface selon l’une des revendications 1 à 4, dans lequel la couche additionnelle comprend au moins un des matériaux choisi parmi : SiN, Al2O3, AlN, Carbone diamant, GaN, LiNbO3, ZnO.
- Dispositif (1) à ondes élastiques de surface selon l’une des revendications 1 à 5, dans lequel le substrat support comprend au moins l’un des éléments choisis parmi : un substrat de silicium présentant l’orientations 110, un substrat de quartz présentant une orientation (YX/t)/θ/90° avec θ compris entre -20° et 60°, avantageusement compris entre -10° et 30°, par exemple égal à 5°.
- Dispositif (1) à ondes élastiques de surface selon l’une des revendications 1 à 6, dans lequel la couche de matériau diélectrique (6) présente une épaisseur supérieure à 300 nm, avantageusement d’une épaisseur comprise entre 300 nm et 600 nm, encore plus avantageusement d’une épaisseur comprise entre 300 nm et 400 nm.
- Dispositif (1) à ondes élastiques de surface selon l’une des revendications 1 à 7, dans lequel la couche de matériau diélectrique (6) comprend du dioxyde de silicium.
- Dispositif (1) à ondes élastiques de surface selon l’une des revendications 1 à 8, dans lequel la couche de matériau piézoélectrique (5) présente une épaisseur comprise entre 300 nm et 1000 nm, avantageusement supérieure à 700 nm, encore plus avantageusement supérieure à 800 nm.
- Dispositif (1) à ondes élastiques de surface selon l’une des revendications 1 à 9, dans lequel la couche de matériau piézoélectrique (5) comprend l’un ou l’autre du LiTaO3et du LiNbO3.
- Dispositif (1) à ondes élastiques de surface selon l’une des revendications 1 à 10, dans lequel la matériau formant la couche de matériau piézoélectrique (5) présente un angle de coupe (YX)/θ avec θ compris entre 10° et 52°, avantageusement compris entre 15° et 30°.
- Dispositif (1) à ondes élastiques de surface selon l’une des revendications 1 à 11, dans lequel le substrat POI (2) comprend également une couche de piégeage intercalée entre la couche de matériau diélectrique (6) et le substrat support, la couche de piégeage étant adaptée pour limiter le libre parcours moyen de porteurs électriques à l’interface formée entre la couche de matériau diélectrique (6) et la couche de piégeage au regard du libre parcours moyen de porteurs électriques à une interface formée entre la couche de matériau diélectrique (6) et le substrat support.
- Dispositif (1) à ondes élastiques de surface selon la revendication 12, dans lequel la couche de piégeage comprend du silicium poly cristallin et présente avantageusement une épaisseur comprise entre 400 nm et 2000 nm.
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