[發明專利]薄膜SAW器件

在審

• 申請號: 201980082642.1
• 申請日: 2019-11-29
• 公開（公告）號: CN113169720A
• 公開（公告）日: 2021-07-23
• 發明（設計）人: M·納普;I·布萊爾;M·豪澤
• 申請（專利權）人: RF360歐洲有限責任公司
• 主分類號: H03H9/02
• 分類號: H03H9/02;H01L41/312
• 代理公司: 北京市金杜律師事務所 11256
• 代理人: 趙林琳

薄膜SAW器件包括：載體襯底(CA)、TCF補償層(CL)、壓電層(PL)以及在壓電層的頂部上的IDT電極(EL)。功能層(FL)被布置在壓電層與TCF補償層之間以進一步減小TCF。考慮到聲速、密度和剛度，功能層的材料特性與壓電層的材料特性相匹配，使得功能層的材料特性與壓電層的材料特性在不具有壓電效應的情況下彼此之間的偏差不會超過10％。功能層可以具有與有用的壓電層相同的晶體構造而沒有壓電特性。

描述

下一代移動通信器件需要出色的性能和特性，例如高機電耦合系數k²和低頻率溫度系數TCF。

呈現在夾層襯底系統上的SAW濾波器器件由于提供了矢狀波導效果而本身提供了高耦合系數。普通多層襯底系統的層中的一個層是提供了TCF的降低的SiO₂層。因此，這種SiO₂層被用作TCF補償層，并且其厚度可以被調節為實現期望的TCF降低。然而，補償效果通常太小。而且，僅具有較差的聲學性能的SiO₂層的更高的厚度導致更多的雜散模式(例如，體聲學模式)，這對于在較高頻率的相鄰頻帶中產生干擾共振是不期望的。此外，對于需要較小帶寬的某些頻帶，夾層襯底系統中的高耦合可能是不利的。對于這些窄頻帶，需要外部電路裝置(例如，電容器)來重新降低帶寬。這又導致較高的面積消耗，其與常見的小型化要求相反。

因此，需要具有補償的TCF而不增加SiO₂層的層厚度的SAW器件。

該目的和其它目的通過根據獨立權利要求的薄膜SAW器件和制造方法來解決。特定特征和有利的實施例是從屬權利要求的主題。

總體思路是提供一種包括附加功能層的薄膜SAW器件。這可以是在薄膜SAW器件的壓電層附近或緊挨的附加層，并且具有與壓電層的機械性能非常相似的機械性能。然而，該功能層不是壓電的。

然后，這種層具有突出的聲學特性，并且聲波至少部分地在該功能層中傳播。因此，由于缺少壓電效應，耦合減小，因此機電耦合系數k²減小。這對于SAW濾波器是有利的，該SAW濾波器被設計為分別地在具有窄帶寬度的頻帶中在窄帶中操作。否則，必須借助諸如外部電容器之類的電路元件來減小帶寬，這將需要附加的空間和/或芯片面積。此外，這種外部元件由于其低的品質因數Q而降低了整個器件的品質因數Q。對于所提出的功能層和因此減小的耦合因數，當設計窄帶SAW濾波器時不需要這種電路裝置。

壓電的溫度依賴性是器件的負TCF的主要貢獻之一。附加的功能層的壓電性的缺乏導致組合層堆疊的TCF中的改善。因此，與迄今常用的層系統相比，以前高度為負的TCF被轉換為更正的值。因此，即使在沒有足夠的TCF補償的層系統中，該功能層也可以允許改善TCF補償以提供非常低的最終TCF。此外，功能層允許減小作為SiO₂層的常規的TCF補償層的厚度。通過插入功能層來減小具有不良聲學特性的SiO₂層的厚度，可以改善薄膜SAW器件的整個層系統的聲學特性。作為附加的優點，由于較低的總層厚度，可以減小雜散模式的發生。

如果需要，可以通過減小壓電層的厚度來補償耦合系數k²的減小。結果，進一步減小了雜散板和體模式的出現。

這種新的薄膜SAW器件包括：載體襯底、TCF補償層、壓電層以及在壓電層頂部上的電極結構。功能層被布置在壓電層與TCF補償層之間。與普通的薄膜SAW器件相比，可以減小壓電層和TCF補償層的厚度，從而至少實現相同的TCF補償。

有利的是，考慮到聲速、密度和剛度，在偏差小于10％的情況下，功能層的材料特性與壓電層的材料特性相匹配。

更優選地，例如，由于特殊的熱處理、機械處理、電處理或離子轟擊，功能層包括與壓電層相同的材料，但是不表現出壓電效應。