• 专利附录
  • 专利说明
  • 权利要求
  • 类似技术
  • 同族专利
  • 引用文献
  • 法律状态
  • 优先权
    • 专利摘要:
    本揭具體實施例包含一種表面聲波裝置，此裝置具有電極週期、電極寬度及/或按令定方式改變之電極寬度對電極週期的比值。
    公开号:TW201322627A
    申请号:TW101139038
    申请日:2012-10-23
    公开日:2013-06-01
    发明作者:Benjamin P Abbott；Alan Chen；Taeho Kook；Kurt Steiner；Robert Aigner；Suzanne Combe；Timothy Daniel；Natalya F Naumenko；Julien Gratier
    申请人:Triquint Semiconductor Inc；
    IPC主号:H03H9-00
    专利说明:
    高耦合、低耗損之表面聲波濾波器及相關之方法
    本發明概略關於一種表面聲波(SAW)裝置，並且特別是有關一種具有強電子機械耦合、低偽假回應以及適於無線通訊的射頻(RF)濾波處理應用項目之所欲頻率-溫度特徵的SAW裝置。
    表面聲波(SAW)裝置(亦可稱為「SAW濾波器」)可成功地運用在無線通訊系統中，原因在於其等藉由建構在具高電子機械耦合因數的壓電基板上之共振器類型結構所提供的微小尺寸以及低插入耗損。此等裝置通常是運用擁有高電子機械耦合因數之特徵的低衰減準體型散漏表面聲波(LSAW)。這些聲波已知為存在於兩個歸屬相同3m對稱類別的壓電晶體內。這些已知晶體為鉭酸鋰(LiTaO3,LT)及鈮酸鋰(LiNbO3,LN)。
    近來亦已提出利用非散漏準切剪水平聲波裝置所製作之裝置的報告。當聲波在其上傳播的表面係經足夠地載設有即如電極及/或介電覆鍍層以供減緩波速而使得其數值小於在相同方向上傳播的緩慢準切剪體型聲波者時，即可獲致壓制散漏效應的結果。
    已知的SAW裝置含有重金屬電極，此等係經沉積在Y-旋轉、X-傳播的鈮酸鋰(YX-LN)基板之上，並且埋覆於具有正頻率溫度係數(TCF)的介電覆鍍層下方。而這些裝置可能面臨並未對於在Y-旋轉、X-傳播鉭酸鋰(YX-LT)基板指向上所製作之裝置發現到的挑戰。例如可發現在YX-LN基板表面上傳播的第二聲波模式，這會在該濾波器的通帶中產生顯著的偽假回應。
    傳統SAW裝置的效能特徵可能主要是依據其電子機械耦合因數、傳播衰減、TCF以及不含偽假聲波模式而定。在YX-LN基板裡，兩種SAW模式可依照不同的速度與不同的電子機械耦合因數而傳播。在運用具有較高耦合之SAW模式的SAW裝置中，具有較低耦合度的SAW模式會產生偽假回應。因此，SAW裝置的效能可能會按照壓制偽假回應的程度而定。為便於說明，在後文中高耦合模式是稱為「所欲模式」，並且低耦合模式稱為「偽假模式」。
    這兩種SAW模式的極化可能會依據基板的旋轉角度、機械負載(可由基板表面上之電極的特徵所決定)以及電性邊界條件而定。該等極化成份通常包含縱向(L)成份、切剪水平(SH)成份和切剪垂直(SV)成份。該SH-成份或是該等L及SH成份之組合的貢獻對於某些旋轉角度可能會消失，這意味著該等L及SV成份或該SH成份的相對應組合可在這些選定指向上傳播。然為對於任意旋轉角度與電極厚度(或質量)來區分這兩種SAW模式，如此確可能使得極化運用變得複雜。
    從而，對於任意的旋轉角度及電極厚度(或質量)，可能並無法藉由檢查其等的極化性來區分這兩種SAW模式。然確可另替地運用傳播速度。或另者，可將具有顯著較高耦合因數的SAW模式歸核為「所欲SAW模式」，並且將較弱的SAW模式歸為「偽假SAW模式」。
    對於無承載表面，亦即其上並未設置有電極的表面，兩種SAW模式中在YX-LN基板裡傳播之其一者比起在相同方向上傳播的緩慢切剪體型波將會較為緩慢，而與基板旋轉角度無關。當該表面為無承載時，對於任何傳播角度來說，SH-成份在此項相對緩慢移動之SAW模式的極化結果上之貢獻可為微小。此項相對緩慢移動的SAW模式具有相較於其垂直切剪與縱向成份為微小的水平切剪成份，並且有時稱之為雷里(Rayleigh)型波。
    當該表面為無承載時，相對快速移動之SAW模式的速度是位於緩慢切剪與快速切剪體型波之間，從而導致此聲波散漏。而當該表面為足夠承載時，就會變成「非散漏」。該相對快速移動SAW模式有時可稱為拉伏(Love)型波。相比於雷里型波而言，拉伏型波可含有相對較大的SH成份，然通常並非SH極化。
    雖既已廣泛地致力於改善SAW裝置的效能，然確仍需要一種可對於無線通訊之射頻(RF)濾波應用項目同時地展現出高電子機械耦合、低偽假回應及所欲頻率-溫度特徵的SAW裝置。
    本發明之一態樣為一種表面聲波(SAW)裝置，其包含基板，此者含有鈮酸鋰(LiNbO3)且經組態設定以供傳播聲波；一或更多共振器，此等是由該基板之表面上的複數個電極所形成，其中該等複數個電極具有個別的寬度並且為按複數個不同電極週期所排置，而該等複數個不同電極週期各者係關聯於個別的電極寬度對電極週期的比值；以及介電覆鍍層，此者係經沉積於該等複數個電極之間及之上。
    本發明之另一態樣為一種表面聲波(SAW)裝置，其包含基板，此者含有鈮酸鋰(LiNbO3)且經組態設定以供傳播聲波；第一共振器，此者含有第一複數個電極，該等電極具有寬度(a1)並且按包含第一電極週期(p1)的第一圖案所排置；第二共振器，此者含有第二複數個電極，該等電極具有寬度(a2)並且按包含第二電極週期(p2)的第二圖案所排置；其中p1<p2，並且(p1-a1)/p1>(p2-a2)/p2。
    本發明之另一態樣為一種表面聲波(SAW)裝置，其包含基板，此者含有鈮酸鋰(LiNbO3)且經組態設定以供傳播聲波；第一共振器，此者含有第一複數個電極，該等電極具有寬度(a1)並且按包含第一電極週期(p1)的第一圖案所排置；第二共振器，此者含有第二複數個電極，該等電極具有寬度(a2)並且按包含第二電極週期(p2)的第二圖案所排置；其中(a1-a2)/(p1-p2)>1。
    現將參照於其中顯示本發明較佳具體實施例之各附圖，而在後文中更完整地敘述本發明。除另予定義外，本揭中所運用之所有技術性和科學性詞彙皆係欲以具有於本發明申審時與熟諳本案相屬技藝之人士所尋常瞭解者相同的意義。在實作或測試本發明時雖可採用各種與類似於或等同於本揭中所描述的方法及材料，然後文中確說明適當的方法及材料。然熟諳本項技藝之人士將能瞭解本案所運用並描述的方法及材料屬範例性質，並且可能不是唯一適用於本發明者。
    同時亦應瞭解，除另顯明陳述外，本揭中所給定的任何溫度、重量、體積、時間間隔、範圍、其他測量值、量值與數值表示皆屬近似意義，而非精確性或關鍵性數值。在適合於本發明且熟諳本項技藝之人士所瞭解的情況下，利用專利申請案所常用之似略性或相對性詞彙與程度性詞彙，像是維度、約略、近似地、顯著地、基本上、至少包含等等，以描述本發明的各種特點可為適切。
    所提供的材料、方法和範例在本質上僅為示範性，然非具備限制性質。
    從而確能按照眾多不同形式以具體實作本發明，並且不應詮釋為受限於本揭所述的具體實施例。相反地，提供該等所述具體實施例以供通徹地、完整地瞭解本揭示，同時足可將本發明的範疇全然地傳達予熟諳本項技藝之人士。而自後載詳細說明與申請專利範圍將能顯知本發明的其他特性與優點。
    現首先參照圖1，在此藉由範例方式說明本發明之一具體實施例，一表面聲波(SAW)裝置10含有基板12，即如單晶壓電基板，以供傳播像是散漏聲波的聲波。對於在此藉由範例方式所說明的具體實施例，第一及第二共振器14、16是由位在該基板12之表面22上的第一及第二電極圖案18、20所形成。該第一共振器14包含介電覆鍍層24，此者具有正TCF，同時是按照經設置在該等電極30之間及之上且具厚度26(又稱為h_do)之氧化矽層的形式，電極週期28(又稱為p1)，並且該等電極30具有電極寬度32(又稱為a1)。該第二共振器16是與該第一共振器14共享該氧化矽質的介電覆鍍層24，並且具有電極週期28A(又稱為p2)，以及具有電極寬度32A(又稱為a2)的電極30A。
    在各種具體實施例中，該等電極週期與寬度之間的關係可為特定地組態設定以有助於該SAW裝置10的運作。有效率的運作可包含即如展現高度的電子機械耦合因數、降低的頻率溫度係數(TCF)，及/或強固的偽假模式壓制結果。在一些具體實施例裡，這項電極寬度對電極週期的關係可為使得各個電極週期，即如p1，為關聯於個別的電極寬度對週期比值，即如a1/p1。該電極寬度對週期比值又可稱為「工作因數」。因此，一具體實施例可例如含有按複數個不同電極週期所排置的電極，而該等複數個不同電極週期各者係關聯於個別的電極寬度對週期比值。圖1所示的具體實施例通常描繪兩個共振器，而各個共振器內的電極具有共通的電極週期和寬度。不過，其他的具體實施例則可能設有其他數量的共振器，而該等共振器之一或更多者具有一或更多的不同電極週期及/或電極寬度。
    在一些具體實施例裡，該等電極30、30A的寬度32、32A是依循一令定關係。而根據一些具體實施例，可利用相鄰電極之間的正範化間隔，即(pN-aN)/pN，以簡便地描述此項關係。藉由範例，若該第一共振器14的週期28小於該第二共振器16的週期28A，亦即(p1<p2)，則該第一共振器14之電極30間的相對間隔將會大於該第二共振器16之電極30A間的相對間隔，亦即(p1-a1)/p1>(p2-a2)/p2。
    在一些具體實施例裡，該等第一及第二共振器之電極間的間隔是與該共振器的電極週期成反比，因此間隔會隨著電極週期減小而增大，即a2/p2>a1/p1。
    在一些具體實施例裡，這兩個共振器14、16可具有滿足關係(a1-a2)/(p1-p2)>1的個別電極週期28、28A和寬度32、32A。
    對於本揭中藉由範例所述的具體實施例，以及自本揭依範例方式呈現與說明的所獲效能資料而言，該等電極30、30A的質量主要是由銅質(Cu)所提供，故而可稱之為「重電極」。這些重電極可具有大幅超過該介電覆鍍層24之密度的密度。在一些具體實施例裡，該等電極30、30A的線性維度，即如厚度36(又稱為h_el)或寬度(a)，可主要是由一或更多的其他材料，像是鋁質，所提供。在各種具體實施例裡，該厚度36可位於與個別電極相關聯之週期的約百分之十至四十的範圍內。在一些具體實施例裡，該厚度36可位於與個別電極相關聯之週期的約百分之十五至二十五的範圍內。該厚度36雖經顯示為對於圖1的所有電極皆概略相同，然在其他具體實施例裡確可採取各種電極厚度。
    在一些具體實施例裡，這些即如電極30、30A的重電極可確保存在於該基板12上的散漏聲波，像是LSAW，會為足夠地緩慢，故而使得波速下降至低於緩慢切剪體型波者。在本例中，可對這些LSAW因LSAW能量散漏至體型聲波內所致的散漏性質予以壓制。
    該重電極幾何性的選擇可伴隨於該介電覆鍍層24之厚度26的較佳選擇，藉以確保壓制偽假模式的回應並且縮限對於該濾波器之回應上的任何負面影響。在一些具體實施例裡，該厚度26可為從一電極的頂部至該介電覆鍍層24的頂部表面所測得，並且可小於該厚度36的約三或四倍。在一些具體實施例裡，基於與該厚度36相關聯之故，該厚度26可在約h_el<h_do<4*h_el的範圍內。在一些具體實施例裡，該厚度26可位於從一參考電極週期的約百分之二十至該參考電極週期的約百分之八十的範圍內。該參考電極週期可為一特定SAW裝置的任何電極週期，或可另為基於一SAW裝置的(多個)電極週期，即如平均電極週期。同時，該厚度26的範圍可為選擇性地自該基板12上所激發之SAW的聲波波長的零到百分之七十五。
    在各種具體實施例裡，該基板12可具備超過5%的電子機械耦合因數，同時可擁有由尤拉角度(0±3度，μ,0±3度)所定義的指向，而角度μ=μ’-90，其中μ’的範圍是自約140度至約170度。尤拉角度(λ,μ,θ)在此是按照如前文進一步參照於圖2所定義。
    本揭具體實施例在此是應用利用有限元素法/邊界元素法(FEM/BEM)或者有限元素法/頻域分析(FEM/SDA)以計算出YX-LN基板上之所欲及偽假模式的行為之分析所說明。尤其是既已估算出各種模式之耦合及速度的相關性。
    在檢視來自本發明具體實施例的實驗結果之前，可先藉由範例並參照圖3以考量業界的典型結果，此圖係按如含有偽假模式回應之單埠共振器頻率的函數來說明導納情況。此偽假模式可能造成濾波器回應顯著地劣化。圖4為說明一先前技藝濾波器之回應的圖形。由於出現偽假模式，因此導致該濾波器之通帶內的凹槽。故而需利用商業SAW濾波器以克服此等偽假回應。
    偽假回應的壓制需予特別關注。藉由適當的電極厚度與介電覆鍍層厚度選擇及組合確可達到某種程度的壓制。
    現參照圖5及6，圖中顯示，根據一些具體實施例，說明在一150度YX-LN基板上所製作之單埠共振器導納的實驗測量值之圖形，而該等共振器內的電極間距，亦即電極之間的間隔，為1.2μm。圖5內的共振器具有40%的工作因數(即a/p=0.4)，以及1.6、1.8、2.0、2.2和2.4微米(μm)的電極週期。對於40%的工作因數，具有2.0μm週期之共振器的偽假模式可被良好壓制。圖6內的共振器具有50%的工作因數，並且具有2.4μm週期之共振器的偽假模式可被良好壓制。圖5及6所見的結果展現出，在此一特定情況下可修改共振器的工作因數以壓制共振器內的偽假回應。本案詳細說明將列述需完成哪些條件以藉由改變電極的工作因數來達到壓制偽假模式的成果。
    圖7及8為說明，根據一些具體實施例，對於90至180度Y旋轉該等所欲模式及偽假模式之耦合因數的相關性之圖形。對於無限孔徑及長度的裝置而言，該等所欲及偽假模式的耦合因數是由理論性共振和反共振速度，VR及VA，所決定。
    K2=(0.5 Π VR/VA)/tan(0.5 Π VR/VA) (1)
    當出現一種以上的模式時，各個模式的反共振速度是根據其他出現模式的耦合強度而定。如此即產生其一模式對於其他模式之耦合的隱喻相關性。為去除此項相關性，可將導納按如下式所表示Y(f)=j w C(Σ Rn/(f-fR,n)) (2)
    fA=fR+Rn (3)
    vR=fR/(2．p) (4)
    vA=fA/(2．p) (5)
    因此，反共振頻率及速度，即等式(3)及(5)，就成為若個別模式是在缺少其他模式的情況下存在則為可預期到的有效表現。這項對於所欲及偽假模式之耦合係數的有效表現適用於識別運用FEM/BEM或FEM/SDA模擬並且引人關注的實際具體實施例。
    圖9為根據一些具體實施例說明對於一127° YX-LN基板之偽假模式廓型耦合係數的圖形。對於圖9，該偽假耦合係數的廓型為該電極之厚度，h_el，以及該介電覆鍍層之厚度，h_do，兩者的函數。圖9內所表示之共振器的工作因數是等於50%並且不會改變。圖9內所示的虛線是對應於該覆鍍層厚度26對該電極厚度36之比值的特定數值(即如覆鍍層對電極厚度的比值)。在製造SAW裝置的過程中，電極及覆鍍層厚度在整個晶圓上維持固定會為簡便。這意味著，對於所有用以建構該SAW裝置10的共振器，即如共振器14、16，該覆鍍層對電極厚度的比值，h_do/h_el，可為固定。圖9中所表示的h_do/h_el比值為1、2、3、...、7。在圖9中，最小偽假模式是對應於位在h_do/h_el=3鄰近處的比值。
    圖10為根據一些具體實施例說明對於伴隨著圖9偽假模式之所欲模式的耦合係數圖形。在圖10裡，虛線是對應於固定的覆鍍層對電極厚度比值；然而，為消除此等虛線的需要，可修改該等廓型，藉以按如該電極厚度，即h_el，以及覆鍍層對電極厚度之比值，即(h_do/h_el)，的函數來表示該等耦合係數。圖11及12提供表示與圖9及10所示者相同之資訊的圖形，然在此是依電極厚度及該覆鍍層對電極厚度之比值的函數來表示該等耦合係數。在圖11裡，可忽略的偽假內容可能存在於右下方處。圖9、10及11中的結果是表示具有50%工作因數的共振器。
    為製造SAW濾波器，會希望能夠對於顯著的電極週期範圍維持壓制偽假模式。圖9及11表示，對於電極厚度h_el=0.1p至0.3p並且介電覆鍍層厚度h_do=3 h_el，偽假模式的耦合係數將可能會維持在低於0.0001的數值。如此可提供足夠壓制以利製造SAW濾波器。
    所欲模式的耦合係數可藉由修改鈮酸鋰基板的Y旋轉而增高。圖13、14、15及16為根據一些具體實施例說明在工作因數為50%之150度YX LN上所建構的共振器之效能測度值的圖形。圖13及14的圖形分別地說明該等偽假及所欲模式的耦合係數。圖13含有一虛曲線，此曲線是表示偽假模式之耦合係數為最小化的位置。圖15及16的圖形說明根據一些具體實施例對於150度YX-LN基板上的共振器在共振處和反共振處之溫度漂移的模型。
    將對於圖13中之150度YX-LN基板的偽假模式耦合係數比較於圖11中之127度YX-LN者，可顯現出一項問題。對於圖13，並沒有壓制偽假模式之耦合係數的顯著週期範圍。因此，欲製造擁有不同電極週期而具備50%工作因數的SAW濾波器並非可行。
    圖17及18根據一些具體實施例提供分別地表示，對於在150度YX-LN基板上而具工作因數40%的共振器，該等偽假及所欲模式之耦合係數的圖形。而對於40%工作因數的最小偽假模式耦合範圍，相較於圖13及14中對於50%工作因數所示者，可見出現漂移。這表示維持壓制偽假模式將會敏感於工作因數，而如此使得裝置製造作業變得複雜。不過，這也表示確可藉由調整共振器的工作因數來壓制對於具有不同週期之共振器的偽假模式，如此可供製造具有不同電極週期的裝置藉以按照與電極週期成正比的方式來改變工作因數俾達成所欲目的。
    圖17-26根據一些具體實施例提供表示，對於在150度YX-LN基板上而具工作因數40%、45%、50%、55%及60%之範圍的共振器，該等偽假及所欲模式之耦合係數的圖形。對於各個工作因數繪有一條表示最小偽假模式耦合之位置的虛線。這些線條各者係如圖27所示。利用圖27的結果，可按如電極週期的函數令定工作因數的變化而使得維持壓制對偽假模式的耦合一段顯著的電極週期範圍。若予適切地令定，則如此將可供製造具備增加耦合度的濾波器，而同時壓制該等濾波器共振器各者內的偽假模式。
    藉由選擇對應於50%工作因數的電極週期作為參考，即可修改圖27內的垂直軸以表示經正範化的電極週期。此結果可如圖28圖所示。圖28表示可藉由線性關係來估算出為壓制偽假模式所需要的令定工作因數。圖29為根據一些具體實施例說明對於150度YX-LN基板的令定關係，並且顯示出0.4至0.6工作因數之變異即足以壓制共振器內的偽假模式而週期改變為高於+/-25%，的圖形。
    圖30為根據一些具體實施例說明對於具有2.0覆鍍層對電極厚度比值之140度YX-LN基板上的偽假模式壓制之令定關係的圖形。圖31為根據一些具體實施例說明，若依循圖30，對於所預測偽假模式耦合水準之廓型的圖形。圖31中包含表示+/- 10%電極週期範圍的條棒，這是足供製造SAW濾波器的範圍。圖32為根據一些具體實施例說明所欲模式之耦合係數的圖形。將圖32比較於圖12，顯示出確可藉由如本揭所述令定該工作因數與週期之間的關係以顯著地提高所欲模式的耦合係數。
    圖33為根據一些具體實施例說明對於具有2.5覆鍍層對電極厚度比值之140度YX-LN基板上的令定工作因數之圖形。圖34及35為根據一些具體實施例說明自圖33之令定所獲得的偽假及所欲模式耦合係數之圖形。
    圖37-46中說明，根據一些具體實施例，對於各種YX-LN基板旋轉與覆鍍層對電極厚度比值之額外令定以及所獲得的偽假和所欲模式耦合係數。當Y旋轉增加時，可達到較大的所欲模式耦合係數值。
    這些令定各者是由具有下列形式的線性關係所特徵描述，即a/p=a_ref/p_ref+m *(p/pref-1) (6)
    其中p_ref為一SAW裝置之最小電極週期(p_min)與該SAW裝置之最大電極週期(p_max)之間的數值；同時，a_ref/p_ref為a_max/p_max與a_min/p_min間的數值，其中a_max為該SAW裝置的最大電極寬度而a_min為該SAW裝置的最小電極寬度。
    該可變定義之令定斜率，m，則可為依照該YX-LN基板的Y旋轉與覆鍍層對電極厚度而定。該令定斜率對於Y旋轉及覆鍍層對電極厚度的相關性可如圖48所示。該令定斜率可位於約0.4至1.0之間。對於該令定具體實施例的名目電極厚度則如圖49所示。所令定的電極厚度可位於約0.1*p_ref<h_el<0.4*p_ref的範圍內。
    不同於先前技藝，電極寬度係經令定以在功能上為根據該電極的週期而定。運用此項令定可供製造具有高耦合係數及低溫度漂移的SAW濾波器。
    圖50、51及52提供說明位在利用電極週期及工作因數間之令定關係所製造的共振器之共振和反共振處的耦合係數與溫度漂移圖形。相較於並未利用該令定關係所製造之127度YX-LN基板上的共振器，可顯見獲到顯著的改善結果。在此是利用具有平面性SiOx介電覆鍍層的重銅質電極以說明這些具體實施例的數值。然而，該等電極的組成成份實無需為銅質。任何與本發明教示相符的重金屬或導體材料皆可採用且欲予涵蓋。本揭所述者雖係自140至170度Y旋轉的YX-LN基板，然本發明亦可運用於其他的YX-LN基板。170及180 YX-LN基板由於其等的高耦合係數之故而特別引人關注。例如，參見圖8，亦可將非平面性SiOx介電覆鍍層納入在本發明的具體實施例內。該等介電覆鍍層亦可包含額外的介電層。例如，可將氮化矽層沉積在該SiOx層的頂部上並在厚度上加以裁修，藉此提供正確的頻率調整。即如第二範例，可將氮化鋁層沉積在其他覆層的頂部上來捕捉位於該氮化鋁層下方的聲波，藉以產生邊界(或介面)聲波。同時亦可對該等介電覆鍍層的表面進行蝕刻或圖案化處理，藉以提供溝槽、點位、空洞或其他幾何性並且維持相符於所揭示的較佳具體實施例。
    熟諳受惠於前揭說明及相關圖式中所呈現教示之技藝項目的人士應即能知曉本發明的眾多修改項目與其他的具體實施例。因此，應瞭解本發明並不受限於本揭之特定具體實施例，並係欲以將該等修改項目與具體實施例納入在後載的申請專利範圍內。
    10‧‧‧表面聲波(SAW)裝置
    12‧‧‧基板
    14‧‧‧第一共振器
    16‧‧‧第二共振器
    18‧‧‧第一電極圖案
    20‧‧‧第二電極圖案
    22‧‧‧基板表面
    24‧‧‧介電覆鍍層
    26‧‧‧覆鍍層厚度
    28‧‧‧電極週期
    28A‧‧‧電極週期
    30‧‧‧電極
    32‧‧‧電極寬度
    32A‧‧‧電極寬度
    34‧‧‧電極
    36‧‧‧電極厚度
    自後文中藉範例所揭示並參照於隨附圖式的具體實施例詳細說明，將能更明顯地瞭解本發明的其他特性與優點。
    圖1為根據一些具體實施例說明一SAW裝置的截面略視圖，其中有兩個或更多共振器及兩個或更多電極週期，而該電極間隔係經調整為特定寬度，藉以壓制對於各個共振器之偽假模式的耦合因數。
    圖2略圖說明如本文中所定義的尤拉角度(λ,μ,θ)。
    圖3為說明一單埠共振器之導納頻率回應的圖形，其中包含對於所欲及偽假模式兩者的回應。
    圖4為說明一對利用含有偽假模式回應之單埠共振器的濾波器之通帶的圖形。
    圖5為根據一些具體實施例說明具有電極寬度(a)對電極週期(p)比值(後文中此比值亦稱為「工作因數」)為0.4之共振器的圖形。
    圖6為根據一些具體實施例說明具工作因數為0.5之共振器的圖形。
    圖7為根據一些具體實施例說明對於一YX-LN基板上之所欲模式及偽假模式的耦合係數之圖形，而其中電極厚度(h_el)除以週期(p)等於0.10並且介電覆鍍層厚度(h_do)除以週期(p)等於0.60。
    圖8為根據一些具體實施例說明對於一YX-LN基板上之所欲模式及偽假模式的耦合係數之圖形，其中h_el/p=0.30並且h_do/p=0.60。
    圖9為根據一些具體實施例說明對於一127° YX-LN基板之偽假模式耦合係數(log10(K2))的圖形。
    圖10為根據一些具體實施例說明對於一127° YX-LN基板之耦合係數百分比的圖形。
    圖11為根據一些具體實施例說明對於一127° YX-LN基板之偽假模式耦合係數(log10(K2))的圖形。
    圖12為根據一些具體實施例說明對於一127° YX-LN基板之耦合係數百分比的圖形。
    圖13為根據一些具體實施例說明對於一150° YX-LN基板之偽假模式耦合係數(log10(K2))的圖形。
    圖14為說明對於一150° YX-LN基板之耦合係數百分比的圖形。
    圖15為根據一些具體實施例說明對於一150° YX-LN基板在共振處之TCF的圖形。
    圖16為根據一些具體實施例說明對於一150° YX-LN基板在反共振處之TCF的圖形。
    圖17為根據一些具體實施例說明對於在一150° YX-LN基板上具有工作因數a/p=0.4之銅質電極的裝置之偽假模式耦合(log10(K2))的圖形。
    圖18為根據一些具體實施例說明對於在一150° YX-LN基板上具有工作因數a/p=0.4之銅質電極的裝置之耦合百分比的圖形。
    圖19為根據一些具體實施例說明對於在一150° YX-LN基板上具有工作因數a/p=0.45之銅質電極的裝置之偽假模式耦合(log10(K2))的圖形。
    圖20為根據一些具體實施例說明對於在一150° YX-LN基板上具有工作因數a/p=0.45之銅質電極的裝置之耦合百分比的圖形。
    圖21為根據一些具體實施例說明對於在一150° YX-LN基板上具有工作因數a/p=0.5之銅質電極的裝置之偽假模式耦合(log10(K2))的圖形。
    圖22為根據一些具體實施例說明對於在一150° YX-LN基板上具有工作因數a/p=0.5之銅質電極的裝置之耦合百分比的圖形。
    圖23為根據一些具體實施例說明對於在一150° YX-LN基板上具有工作因數a/p=0.55之銅質電極的裝置之偽假模式耦合(log10(K2))的圖形。
    圖24為根據一些具體實施例說明對於在一150° YX-LN基板上具有工作因數a/p=0.55之銅質電極的裝置之耦合百分比的圖形。
    圖25為根據一些具體實施例說明對於在一150° YX-LN基板上具有工作因數a/p=0.6之銅質電極的裝置之偽假模式耦合(log10(K2))的圖形。
    圖26為根據一些具體實施例說明對於在一150° YX-LN基板上具有工作因數a/p=0.6之銅質電極的裝置之耦合百分比的圖形。
    圖27為根據一些具體實施例說明對於在一150° YX-LN基板上具有工作因數a/p=0.4、0.45、0.5、0.55及0.6之銅質電極的裝置之最小偽假模式線的圖形。
    圖28為根據一些具體實施例說明按如正範化週期與覆鍍層對電極厚度之比值的函數對於固定工作因數之偽假模式線的圖形。
    圖29為根據一些具體實施例說明對於具有150° YX-LN基板且h_do/h_el=2.0之裝置近似線性而具週期性的偽假工作因數。
    圖30為根據一些具體實施例說明對於具有140° YX-LN基板且h_do/h_el=2.0之裝置近似線性而具週期性的無偽假工作因數。
    圖31為根據一些具體實施例說明對於寬廣的週期變異偽假耦合可為忽略的圖形。
    圖32為根據一些具體實施例說明跨於一可忽略偽假內容範圍上之耦合係數百分比的圖形。
    圖33為根據一些具體實施例說明對於具有140° YX-LN基板且h_do/h_el=2.5之裝置近似線性而具週期性的無偽假工作因數。
    圖34為根據一些具體實施例說明對於寬廣的週期變異偽假耦合可為忽略不計的圖形。
    圖35為根據一些具體實施例說明跨於一可忽略偽假內容範圍上之耦合係數百分比的圖形。
    圖36為根據一些具體實施例說明對於具有150° YX-LN基板且h_do/h_el=2.0之裝置近似線性而具週期性的無偽假工作因數。
    圖37為根據一些具體實施例說明對於寬廣的週期變異偽假耦合可為忽略不計的圖形。
    圖38為根據一些具體實施例說明跨於一可忽略偽假內容範圍上之耦合係數百分比的圖形。
    圖39為根據一些具體實施例說明對於具有150° YX-LN基板且h_do/h_el=2.5之裝置近似線性而具週期性的無偽假工作因數。
    圖40為根據一些具體實施例說明對於寬廣的週期變異偽假耦合可為忽略不計的圖形。
    圖41為根據一些具體實施例說明，相較於具有127°及140° YX-LN基板之裝置，跨於可忽略偽假內容範圍上之耦合係數百分比係經改善的圖形。
    圖42為根據一些具體實施例說明對於具有160° YX-LN基板且h_do/h_el=2.0之裝置近似線性而具週期性的無偽假工作因數。
    圖43為根據一些具體實施例說明對於寬廣的週期變異偽假耦合可為忽略不計的圖形。
    圖44為根據一些具體實施例說明，相較於具有127°、140°及150° YX-LN基板之裝置，跨於可忽略偽假內容範圍上之耦合係數百分比係經改善的圖形。
    圖45為根據一些具體實施例說明對於具有160° YX-LN基板且h_do/h_el=2.5之裝置近似線性而具週期性的無偽假工作因數。
    圖46為根據一些具體實施例說明對於寬廣的週期變異偽假耦合可為忽略不計的圖形。
    圖47為根據一些具體實施例說明，相較於具有127°、140°及150° YX-LN基板之裝置，跨於可忽略偽假內容範圍上之耦合係數百分比係經改善的圖形。
    圖48為根據一些具體實施例說明按如y-旋轉與覆鍍層對電極厚度之比值的函數對於工作因數斜率(α)之廓型的圖形。
    圖49為根據一些具體實施例說明按如y-旋轉與覆鍍層對電極厚度之比值的函數對於電極厚度除以參考週期(p_ref)之廓型的圖形。
    圖50為根據一些具體實施例說明按如y-旋轉與覆鍍層對電極厚度之比值的函數對於耦合係數(K2，按%)之廓型的圖形。
    圖51為根據一些具體實施例說明按如y-旋轉與覆鍍層對電極厚度之比值的函數對於共振-頻率TCF(ppm/℃)之廓型的圖形。
    圖52為根據一些具體實施例說明按如y-旋轉與覆鍍層對電極厚度之比值的函數對於反共振頻率TCF(ppm/℃)之廓型的圖形。
    10‧‧‧表面聲波(SAW)裝置
    12‧‧‧基板
    14‧‧‧第一共振器
    16‧‧‧第二共振器
    18‧‧‧第一電極圖案
    20‧‧‧第二電極圖案
    22‧‧‧基板表面
    24‧‧‧介電覆鍍層
    26‧‧‧覆鍍層厚度
    28‧‧‧電極週期
    28A‧‧‧電極週期
    30‧‧‧電極
    32‧‧‧電極寬度
    32A‧‧‧電極寬度
    权利要求:
    Claims (21)
    [1] 一種表面聲波(SAW)裝置，其中包含：基板，此者含有鈮酸鋰(LiNbO3)且經組態設定以供傳播聲波；一或更多共振器，此等是由該基板之表面上的複數個電極所形成，其中該等複數個電極具有個別的寬度並且為按複數個不同電極週期所排置，而該等複數個不同電極週期各者係關聯於個別的電極寬度對電極週期的比值；以及介電覆鍍層，此者係經沉積於該等複數個電極之間及之上。
    [2] 如申請專利範圍第1項所述之SAW裝置，其中該電極寬度對電極週期的比值是由下式所提供：a/p=a_ref/p_ref+m *(p/p_ref-1)其中a為電極寬度，p為電極週期，m為約0.4及1.0之間的斜率值，p_ref為該SAW裝置之最小電極週期(p_min)與該SAW裝置之最大電極週期(p_max)間的數值，並且a_ref/p_ref為a_max/p_max與a_min/p_min之間的數值，其中a_max為該SAW裝置的最大電極寬度而且a_min為該SAW裝置的最小電極寬度。
    [3] 如申請專利範圍第1項所述之SAW裝置，其中m約為0.5。
    [4] 如申請專利範圍第1項所述之SAW裝置，其中該基板具有大於約百分之五的電子機械耦合因數。
    [5] 如申請專利範圍第1項所述之SAW裝置，其中該介電覆鍍層含有氧化矽(SiOx)並且具有正頻率溫度係數(TCF)，同時具有自該等複數個電極之頂部表面至該介電覆鍍層之頂部表面所測得的厚度，而此厚度大於該等複數個電極的厚度。
    [6] 如申請專利範圍第5項所述之SAW裝置，其中該電極寬度對電極週期的比值係進一步基於該介電覆鍍層之厚度對該等複數個電極之厚度的比值。
    [7] 如申請專利範圍第5項所述之SAW裝置，其中該介電覆鍍層的厚度小於該等複數個電極的厚度約三倍。
    [8] 如申請專利範圍第5項所述之SAW裝置，其中該介電覆鍍層的厚度是在自該電極週期的約百分之二十至該電極週期的約百分之八十的範圍內。
    [9] 如申請專利範圍第1項所述之SAW裝置，其中該等複數個不同電極週期包含至少三個不同的電極週期，而各者係關聯於個別的電極寬度對週期比值。
    [10] 如申請專利範圍第1項所述之SAW裝置，其中個別電極的質量主要是由該等個別電極內所含有的銅質提供。
    [11] 如申請專利範圍第1項所述之SAW裝置，其中一個別電極具有自關聯於該個別者之週期的約百分之十至四十範圍內的厚度。
    [12] 如申請專利範圍第1項所述之SAW裝置，其中該基板係經組態設定以供傳播非散漏聲波，並且具有由尤拉角度(λ±3度，μ,θ±3度)所定義的指向，而角度μ=μ’-90度，其中μ’為該基板的Y旋轉且範圍係自約130度至約170度。
    [13] 如申請專利範圍第1項所述之SAW裝置，其中該等電極寬度對電極週期的比值是在約百分之四十與六十之間。
    [14] 一種表面聲波(SAW)裝置，其包含：基板，此者含有鈮酸鋰(LiNbO3)且經組態設定以供傳播聲波；第一共振器，此者含有第一複數個電極，該等電極具有寬度(a1)並且按包含第一電極週期(p1)的第一圖案所排置；第二共振器，此者含有第二複數個電極，該等電極具有寬度(a2)並且按包含第二電極週期(p2)的第二圖案所排置；其中p1<p2，並且(p1-a1)/p1>(p2-a2)/p2。
    [15] 如申請專利範圍第14項所述之SAW裝置，進一步包含：介電覆鍍層，此者係經設置於該等第一及第二複數個電極之間且之上，並且含有氧化矽(SiOx)、正頻率溫度係數(TCF)以及自該等第一及第二複數個電極之頂部表面至該介電覆鍍層之頂部表面所測得的厚度，而此厚度大於該等第一及第二複數個電極的厚度。
    [16] 如申請專利範圍第15項所述之SAW裝置，其中該介電覆鍍層的厚度小於該等第一及第二複數個電極的厚度約三倍。
    [17] 如申請專利範圍第15項所述之SAW裝置，其中該介電覆鍍層的厚度是在自一參考電極週期的約百分之二十至一參考電極週期的約百分之八十的範圍內，其中該參考電極週期係基於該第一週期或該第二週期。
    [18] 一種表面聲波(SAW)裝置，其中包含：基板，此者含有鈮酸鋰(LiNbO3)且經組態設定以供傳播聲波；第一共振器，此者含有第一複數個電極，該等電極具有寬度(a1)並且按包含第一電極週期(p1)的第一圖案所排置；第二共振器，此者含有第二複數個電極，該等電極具有寬度(a2)並且按包含第二電極週期(p2)的第二圖案所排置；其中(a1-a2)/(p1-p2)>1。
    [19] 如申請專利範圍第18項所述之SAW裝置，其進一步包含：介電覆鍍層，此者係經設置於該等第一及第二複數個電極之間且之上，並且含有氧化矽(SiOx)、正頻率溫度係數(TCF)以及自該等第一及第二複數個電極之頂部表面至該介電覆鍍層之頂部表面所測得的厚度，而此厚度大於該等第一及第二複數個電極的厚度。
    [20] 如申請專利範圍第18項所述之SAW裝置，其中該介電覆鍍層的厚度小於該等第一及第二複數個電極的厚度約三倍。
    [21] 如申請專利範圍第18項所述之SAW裝置，其中該介電覆鍍層的厚度是在自一參考電極週期的約百分之二十至一參考電極週期的約百分之八十的範圍內，其中該參考電極週期係基於該第一週期或該第二週期。
    类似技术:
    公开号 | 公开日 | 专利标题
    JP6929565B2|2021-09-01|弾性波デバイス
    JP5720797B2|2015-05-20|弾性表面波装置
    US8264122B2|2012-09-11|Acoustic wave device
    JP4613960B2|2011-01-19|ラム波デバイス
    US8680744B2|2014-03-25|Surface acoustic wave device
    US8294330B1|2012-10-23|High coupling, low loss saw filter and associated method
    CN101485086B|2012-06-13|声表面波装置
    WO2004095699A1|2004-11-04|弾性境界波装置
    JP5125729B2|2013-01-23|弾性波素子と、これを用いたフィルタ及び電子機器
    WO2007108269A1|2007-09-27|弾性波共振子
    TWI575871B|2017-03-21|高耦合、低耗損之表面聲波濾波器及相關之方法
    US20110050034A1|2011-03-03|Boundary acoustic wave device
    JP2004236285A|2004-08-19|表面波装置
    JP5163805B2|2013-03-13|弾性表面波素子とその製造方法
    JP5817928B2|2015-11-18|弾性波装置
    JP2008118576A|2008-05-22|弾性波デバイス
    JPWO2013081026A1|2015-04-27|弾性表面波装置
    KR102358899B1|2022-02-08|탄성파 장치
    JP2020188408A|2020-11-19|弾性表面波素子、フィルタ回路及び電子部品
    JP4345473B2|2009-10-14|弾性表面波素子の製造方法
    JP2018157508A|2018-10-04|弾性波デバイスおよびその製造方法
    JP2009077149A|2009-04-09|弾性境界波装置
    JP2009246573A|2009-10-22|弾性表面波フィルタ及び弾性表面波デバイス
    JP2008301020A|2008-12-11|弾性表面波デバイス
    同族专利:
    公开号 | 公开日
    US20130106535A1|2013-05-02|
    US8552819B2|2013-10-08|
    JP6452927B2|2019-01-16|
    JP2013093852A|2013-05-16|
    TWI575871B|2017-03-21|
    引用文献:
    公开号 | 申请日 | 公开日 | 申请人 | 专利标题
    US5389806A|1990-09-04|1995-02-14|Motorola, Inc.|Apparatus for reducing heterostructure acoustic charge transport device saw drive power requirements|
    US5313177A|1992-04-06|1994-05-17|Motorola, Inc.|Method and apparatus for an acoustic wave filter|
    GB2296614B|1994-12-23|1999-09-15|Advanced Saw Prod Sa|Saw filter|
    RU2117383C1|1997-09-24|1998-08-10|Валерий Борисович Швец|Однонаправленный преобразователь поверхностных акустических волн|
    JP2001144574A|1999-11-11|2001-05-25|Toyo Commun Equip Co Ltd|入出力インピーダンスを異にした弾性表面波フィルタ|
    JP4047313B2|2001-07-13|2008-02-13|松下電器産業株式会社|弾性表面波フィルタ|
    JP4090250B2|2001-12-10|2008-05-28|富士通メディアデバイス株式会社|弾性表面波フィルタ|
    JP3841053B2|2002-07-24|2006-11-01|株式会社村田製作所|弾性表面波装置及びその製造方法|
    JP2004254291A|2003-01-27|2004-09-09|Murata Mfg Co Ltd|弾性表面波装置|
    US20040256949A1|2003-06-17|2004-12-23|Takuo Hada|Surface acoustic wave device|
    TWI224892B|2003-09-01|2004-12-01|Mau-Phon Houng|Embedded surface acoustic wave filter and the manufacturing method thereof|
    US7339304B2|2003-10-03|2008-03-04|Murata Manufacturing Co., Ltd.|Surface acoustic wave device|
    JP4297139B2|2003-10-03|2009-07-15|株式会社村田製作所|弾性表面波装置|
    WO2005067141A1|2004-01-09|2005-07-21|Matsushita Electric Industrial Co., Ltd.|弾性表面波共振子及びこれを用いた弾性表面波フィルタ|
    WO2005069485A1|2004-01-13|2005-07-28|Murata Manufacturing Co., Ltd.|弾性境界波装置|
    WO2005083881A1|2004-03-02|2005-09-09|Murata Manufacturing Co., Ltd.|弾性表面波装置|
    CN103187944A|2004-03-29|2013-07-03|株式会社村田制作所|声界面波装置的制造方法|
    JPWO2007097186A1|2006-02-20|2009-07-09|株式会社村田製作所|弾性表面波装置|
    JP2008131128A|2006-11-17|2008-06-05|Matsushita Electric Ind Co Ltd|弾性表面波フィルタ、アンテナ共用器、およびそれらの製造方法|
    CN102197591B|2008-10-24|2014-05-14|精工爱普生株式会社|表面声波谐振器、表面声波振荡器以及表面声波模块装置|
    JPWO2011030519A1|2009-09-11|2013-02-04|パナソニック株式会社|弾性波素子と弾性波素子センサ|
    JP4830037B2|2010-06-10|2011-12-07|太陽誘電株式会社|フィルタおよびその製造方法並びにアンテナ分波器|
    JP5111585B2|2010-10-04|2013-01-09|京セラ株式会社|弾性表面波共振器および弾性表面波装置並びに通信装置|US9236849B2|2012-04-19|2016-01-12|Triquint Semiconductor, Inc.|High coupling, low loss PBAW device and associated method|
    US10284176B1|2015-06-03|2019-05-07|Qorvo Us, Inc.|Temperature compensated surface acoustic wave device and methods of manufacturing the same|
    WO2021246447A1|2020-06-04|2021-12-09|株式会社村田製作所|弾性波装置|
    法律状态:
    优先权:
    申请号 | 申请日 | 专利标题
    US13/282,371|US8552819B2|2011-10-26|2011-10-26|High coupling, low loss saw filter and associated method|
    [返回顶部]