專利名稱：聲表面波元件的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種聲表面波元件，其中金屬帶結(jié)構(gòu)與壓電材料機(jī)械地連接。這種元件例如可以作為濾波器、聲光模塊、執(zhí)行元件、卷積器或者傳感器。
為了減少聲致移動(dòng)，已經(jīng)公知了各種技術(shù)方案。方案之一為采用大晶粒的或者單晶的Al層制造所述帶形結(jié)構(gòu)。這種方法的缺點(diǎn)是，帶形結(jié)構(gòu)的制造成本高。
另一種方法在于采用雙層的Al層，其中Al與少量的其它元素合金，特別是與Cu或者Ti的合金，其中具有不同的合金成分的層相互結(jié)合(US4775814)。
公知地還有達(dá)十一個(gè)Al層的多層體系，其中在代表層體系的主要部件的各個(gè)Al層之間安排例如Ti或Cu制造的無Al的中間層作為具有較大的彈性成分的移位障礙(US5 884 374)。以這樣的基礎(chǔ)制造帶形結(jié)構(gòu)在技術(shù)上成本很高。
在漏波元件中公知，在帶形結(jié)構(gòu)上設(shè)硬的覆蓋層，例如用氧化鋁、硅鋁或者硼鋁(DE1 97 58 195)。其中所述層可以敷設(shè)也可以通過與Al反應(yīng)產(chǎn)生。然而，基片，以及覆層和金屬化都必須適應(yīng)波形，從而對(duì)表面波只起很小的緩沖作用。
還公知一種聲表面波安排，其中，為了減少微位移作用，在鉆石基片上采用單晶生長的銅層(DE 693 07 974 T2)。然而，這種單晶層體系的技術(shù)轉(zhuǎn)變的技術(shù)費(fèi)用和成本很高。以符合要求的可復(fù)制性和成本效益工業(yè)實(shí)現(xiàn)這種技術(shù)是很不可能的。此外還有，制造單晶銅一般是困難的，因?yàn)楦鶕?jù)現(xiàn)有的知識(shí)，對(duì)此在層與基片之間要求很小的晶格缺陷適應(yīng)性，因此對(duì)于最常用的壓電基片材料諸如LiNbO3、LiTaO3或者石英沒有緩沖層不能夠?qū)嵭小?br> 本發(fā)明這個(gè)任務(wù)的解決是通過金屬帶形結(jié)構(gòu)有多晶和/或納晶結(jié)構(gòu)，和/或處于非晶態(tài)，并且用具有0原子％至10原子％一種或多種其它金屬雜質(zhì)的Cu合金和/或化合物制造。此外，根據(jù)本發(fā)明，帶形結(jié)構(gòu)用一個(gè)或多個(gè)擴(kuò)散阻擋層覆蓋或者包繞。
根據(jù)本發(fā)明的有利的擴(kuò)展，在擴(kuò)散阻擋層上有粘接輔助層和/或保護(hù)層或者把擴(kuò)散阻擋層實(shí)施為保護(hù)層和/或粘接輔助層。
優(yōu)選雜質(zhì)元素選自Ag、Ta、W、Si、Zr、Cr和Ti元素。
根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)優(yōu)選的擴(kuò)展，帶形結(jié)構(gòu)由具有50原子ppm至5.0原子％Ag，優(yōu)選地具有100原子ppm至2.0原子％Ag的Cu基合金構(gòu)成。
優(yōu)選摻雜的合金可以由選自Ag、Ta、W、Si、Zr、Cr和Ti元素的二種或者多種元素構(gòu)成。
帶形結(jié)構(gòu)可以有利地用SiO2、Si3N4、CrO2和/或Al2O3覆蓋或者包繞。
根據(jù)本發(fā)明的帶形結(jié)構(gòu)可以放在壓電材料上或者關(guān)于帶高完全地或者部分地嵌入在壓電材料的坑陷中。
根據(jù)本發(fā)明，帶形結(jié)構(gòu)還可以放在非壓電的基片上或者相對(duì)于帶高完全地或者部分地嵌入在非壓電的基片的坑陷中，其中，完全地或者是部分地嵌入的帶形結(jié)構(gòu)，要么在其上側(cè)與壓電板連接，要么是在其上側(cè)并且在其側(cè)面用壓電層覆蓋。
這里非壓電的基片可以用絕緣材料或者半導(dǎo)體材料構(gòu)成，特別是用鉆石、Si、GaAs或者Ga或者Si或Ge的化合物構(gòu)成。
帶形結(jié)構(gòu)可以實(shí)施為單層，也可以實(shí)施為多層，其中，在多層中相鄰的層可以用不同的有效材料構(gòu)成。
優(yōu)選地在帶形結(jié)構(gòu)與非壓電基片之間和/或在多層的層間和/或帶形結(jié)構(gòu)與壓電材料之間安排擴(kuò)散阻擋層和/或粘接輔助層。
擴(kuò)散阻擋層優(yōu)選地由Ta、Ti、W、Ag、Au、Al或者其氧化物或者氮化物制成。
粘接輔助層由Cr、Ti、W、Ta、Si或其化合物設(shè)置成。
如果帶形結(jié)構(gòu)用多晶結(jié)構(gòu)實(shí)施，粒度應(yīng)當(dāng)以＜50nm占優(yōu)勢(shì)。
為了解決本發(fā)明的任務(wù)，還提出，帶形結(jié)構(gòu)由成分為Cu(100-x)Agx的Cu基合金，其中x的取值范圍是59至62，尤其是60.1，在此是合金的低共熔點(diǎn)。
根據(jù)本發(fā)明的聲表面波元件對(duì)比現(xiàn)有技術(shù)元件有顯著地高的抗聲致位移性，從而壽命較長，因?yàn)橄喈?dāng)?shù)亟档土藥谓Y(jié)構(gòu)上的聲致位移，并且在某些情況下實(shí)際上完全地避免了。這種優(yōu)點(diǎn)特別地通過帶形結(jié)構(gòu)所采用的有效材料達(dá)到，但是也通過把帶形結(jié)構(gòu)與由根據(jù)本發(fā)明設(shè)置的阻擋層和/或保護(hù)層構(gòu)成的壓電材料的機(jī)械連接以及其外封的機(jī)械連接的方式和方法達(dá)到。在聲表面波元件中，本發(fā)明可以優(yōu)選地用于所有的采用金屬帶形結(jié)構(gòu)處，特別是在換能器結(jié)構(gòu)和反射器帶中。
在圖5所示的安排中帶1嵌入在挖在非壓電材料基片4內(nèi)的坑陷5中。在其上側(cè)帶1與壓電材料2連接。在圖6和圖7所示的安排中每個(gè)帶形結(jié)構(gòu)各有兩個(gè)帶1。帶1在此于其高度上僅部分地嵌入坑陷5，所述的坑陷5是在非壓電的基片4中做出的。在圖6所示的安排中帶1在其上側(cè)與由壓電材料2制造的板6連接。在圖7所示的安排中由非壓電基片制造的帶1的平面由壓電材料2制做的層7覆蓋。
根據(jù)圖5至7的安排非壓電的基片4由半導(dǎo)體材料制做，并且還是用Si。其余則是與

圖1至圖4所述的材料相同。
Cu層、擴(kuò)散阻擋層及粘接輔助層和保護(hù)層由薄覆層技術(shù)的公知方法通過磁控管噴涂或者還通過MOCVD，通過電子發(fā)射蒸發(fā)或者通過電鍍進(jìn)行。
根據(jù)本發(fā)明的帶形結(jié)構(gòu)可以敷設(shè)在各個(gè)商用壓電或非壓電基片上，并且既可以是放在表面上的，也可以部分地或全部地處在坑陷中的帶形結(jié)構(gòu)。這里可以采用微電子公知的筑構(gòu)方法，例如起離技術(shù)或者蝕刻技術(shù)。
權(quán)利要求
1.聲表面波元件其中在壓電材料上敷設(shè)由Cu制做的金屬帶結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述金屬帶形結(jié)構(gòu)有多晶和/或納晶結(jié)構(gòu)，和/或處于非晶形的狀態(tài)，并且用具有0原子％至10原子％一或多個(gè)其它金屬雜質(zhì)的Cu合金和/或化合物制造，并且，根據(jù)本發(fā)明，帶形結(jié)構(gòu)用一或多個(gè)擴(kuò)散阻擋層覆蓋或者包繞。
2.如權(quán)利要求1所述的聲表面波元件，其特征在于，在擴(kuò)散阻擋層上有粘接輔助層和/或保護(hù)層
3.如權(quán)利要求1所述的聲表面波元件，其特征在于，把擴(kuò)散阻擋層實(shí)施為保護(hù)層和/或粘接輔助層。
4.如權(quán)利要求1所述的聲表面波元件，其特征在于，雜質(zhì)元素選自Ag、Ta、W、Si、Zr、Cr和Ti。
5.如權(quán)利要求1所述的聲表面波元件，其特征在于，所述帶形結(jié)構(gòu)由具有50原子ppm至5.0原子％Ag，優(yōu)選地具有100原子ppm至2.0原子％Ag的Cu基合金構(gòu)成。
6.如權(quán)利要求1所述的聲表面波元件，其特征在于，摻雜的合金由選自Ag、Ta、W、Si、Zr、Cr和Ti元素的二種或者多種元素構(gòu)成。
7.如權(quán)利要求1所述的聲表面波元件，其特征在于，帶形結(jié)構(gòu)用SiO2、Si3N4、CrO2和/或Al2O3覆蓋或者包繞。
8.如權(quán)利要求1所述的聲表面波元件，其特征在于，帶形結(jié)構(gòu)放在壓電材料上，或者關(guān)于帶的高度完全地或者部分地安排在壓電材料的坑陷中。
9.如權(quán)利要求1所述的聲表面波元件，其特征在于，帶形結(jié)構(gòu)放在非壓電的基片上或者相對(duì)于帶高完全地或者部分地安排在非壓電的基片的坑陷中，其中，完全地或者是部分地嵌入的帶形結(jié)構(gòu)，要么在其上側(cè)并且部分地在其側(cè)面用壓電層覆蓋。
10.如權(quán)利要求9所述的聲表面波元件，其特征在于，非壓電的基片用絕緣材料或者半導(dǎo)體材料構(gòu)成，特別是用鉆石、Si、GaAs或者Ga或者Si或Ge的化合物構(gòu)成。
11.如權(quán)利要求1所述的聲表面波元件，其特征在于，帶形結(jié)構(gòu)實(shí)施為單層，或者實(shí)施為多層。
12.如權(quán)利要求11所述的聲表面波元件，其特征在于，在多層中相鄰的層彼此用不同的有效材料構(gòu)成。
13.如權(quán)利要求1至12之任一項(xiàng)所述的聲表面波元件，其特征在于，在帶形結(jié)構(gòu)與非壓電基片之間和/或在多層的層間和/或帶形結(jié)構(gòu)與壓電材料之間安排擴(kuò)散阻擋層和/或粘接輔助層。
14.如權(quán)利要求13所述的聲表面波元件，其特征在于，擴(kuò)散阻擋層由Ta、Ti、W、Ag、Au、Al或者其氧化物或者氮化物或者氟化物，或者由多層這樣的材料制成。
15.如權(quán)利要求13所述的聲表面波元件，其特征在于，粘接輔助層由Cr、Ti、W、Ta、Si或其化合物設(shè)置成。
16.如權(quán)利要求1所述的聲表面波元件，其特征在于，如果帶形結(jié)構(gòu)用多晶結(jié)構(gòu)實(shí)施，粒度應(yīng)當(dāng)以＜50nm占優(yōu)勢(shì)。
17.如權(quán)利要求1至16之任一項(xiàng)所述的聲表面波元件，其特征在于，帶形結(jié)構(gòu)由成分為Cu(100-x)Agx的Cu基合金，其中x的取值范圍是59至62，尤其是60.1，在此是合金的低共熔點(diǎn)。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種聲表面波元件，其中金屬帶結(jié)構(gòu)與壓電材料機(jī)械地連接。本發(fā)明的任務(wù)是，構(gòu)成用與壓電材料機(jī)械連接的Cu制造其帶形結(jié)構(gòu)的聲表面波元件，使得即使元件高負(fù)荷時(shí)在帶形結(jié)構(gòu)上的聲致移位也可以用盡可能簡(jiǎn)單地可實(shí)現(xiàn)的技術(shù)措施顯著地減少或者完全地避免。根據(jù)本發(fā)明這個(gè)任務(wù)的解決是通過金屬帶形結(jié)構(gòu)有多晶和/或納晶結(jié)構(gòu)，和/或處于非晶態(tài)，并且用具有0原子％至10原子％一或多個(gè)其它金屬雜質(zhì)的Cu合金和/或化合物制造。此外，根據(jù)本發(fā)明，帶形結(jié)構(gòu)用一或多個(gè)擴(kuò)散阻擋層覆蓋或者包繞。根據(jù)本發(fā)明的元件例如可以用作為濾波器、聲光模塊、執(zhí)行元件、卷積器或者傳感器。
文檔編號(hào)H03H9/145GK1457549SQ02800250
公開日2003年11月19日 申請(qǐng)日期2002年2月15日 優(yōu)先權(quán)日2001年2月16日
發(fā)明者西格弗雷德·門策爾, 哈根·思密德, 曼弗雷德·韋納夫特 申請(qǐng)人:德累斯頓協(xié)會(huì)萊布尼茨固體材料研究所