DE102019217000A1

DE102019217000A1 - Akustische wellenvorrichtung mit schicht von hoher thermischer leitfähigkeit auf interdigitalem wandler

Info

Publication number: DE102019217000A1
Application number: DE102019217000.5A
Authority: DE
Inventors: Hironori Fukuhara; Keiichi MAKI; Rei GOTO
Original assignee: Skyworks Solutions Inc
Current assignee: Skyworks Solutions Inc
Priority date: 2018-11-06
Filing date: 2019-11-05
Publication date: 2020-05-07
Also published as: US11025220B2; SG10201910284TA; US20210226604A1; US20200144984A1; GB2580496A; TW202044756A; JP2020078074A; US11923823B2; GB2580496B; CN111147039A; GB201916087D0

Abstract

Eine akustische Wellenvorrichtung umfasst ein piezoelektrisches Substrat, interdigitale Wandlerelektroden mit einer vorbestimmten Anzahl von Elektrodenfingern, welche auf einer oberen Oberfläche des Substrats angeordnet sind, und eine Schicht dielektrischen Materials, welche einen ersten Bereich und einen zweiten Bereich aufweist. Der erste Bereich ist auf der oberen Oberfläche des Substrats und zwischen den interdigitalen Wandlerelektrodenfingern angeordnet. Der zweite Bereich ist über den interdigitalen Wandlerelektrodenfingern angeordnet. Die akustische Wellenvorrichtung weist weiterhin zumindest eine thermisch leitfähige Brücke auf, welche innerhalb der Schicht dielektrischen Materials angeordnet ist und welche obere Oberflächen von zumindest zwei benachbarten interdigitalen Wandlerelektrodenfingern berührt, um von jenen Wärme abzuführen.

Description

HINTERGRUND
Technisches Gebiet
Ausführungsformen dieser Offenbarung beziehen sich auf akustische Wellenvorrichtungen und Wärmeabführungsstrukturen für selbige.
Beschreibung verwandter Technologie
Akustische Wellenvorrichtungen, wie beispielsweise akustische Oberflächenwellenvorrichtungen („surface acoustic wave“, SAW) und akustische Volumenwellenvorrichtungen („bulk acoustic wave“, BAW) können in elektronischen Hochfrequenzsystemen eingesetzt werden. Beispielsweise können Filter in einem Hochfrequenz-Frontend eines Mobiltelefons akustische Wellenfilter beinhalten. Zwei akustische Wellenfilter können als Duplexer angeordnet werden.
ZUSAMMENFASSUNG
In Übereinstimmung mit einem Aspekt wird eine akustische Wellenvorrichtung bereitgestellt. Die akustische Wellenvorrichtung umfasst ein piezoelektrisches Substrat, interdigitale Wandlerelektroden mit einer vorbestimmten Anzahl von Elektrodenfingern, welche auf einer oberen Oberfläche des Substrats angeordnet sind, eine Schicht dielektrischen Materials, welche einen ersten, auf der oberen Oberfläche des Substrats und zwischen den interdigitalen Wandlerelektrodenfingern angeordneten Bereich und einen zweiten, über den interdigitalen Wandlerelektrodenfingern angeordneten Bereich aufweist, und zumindest eine thermisch leitfähige Brücke, welche innerhalb der Schicht dielektrischen Materials angeordnet ist und welche obere Oberflächen von zumindest zwei benachbarten interdigitalen Wandlerelektrodenfingern berührt, um von jenen Wärme abzuführen.
In einigen Ausführungsformen weist der erste Bereich der Schicht dielektrischen Materials eine andere Zusammensetzung auf als der zweite Bereich der Schicht dielektrischen Materials.
In einigen Ausführungsformen umfasst die thermisch leitfähige Brücke eine Wärme abführende Schicht und Kappenschichten, welche auf der oberen Oberfläche der zumindest zwei benachbarten interdigitalen Wandlerelektrodenfinger angeordnet ist. Die Wärme abführende Schicht kann ein Material aufweisen, welches eine höhere thermische Leitfähigkeit aufweist als das dielektrische Material. Die Kappenschichten können ein Material aufweisen, welches eine höhere thermische Leitfähigkeit aufweist als das dielektrische Material. Die Wärme abführende Schicht kann aus einem anderen Material gebildet werden als die Kappenschichten. Die Wärme abführende Schicht kann aus demselben Material gebildet werden wie die Kappenschichten. Die Wärme abführende Schicht kann einen elektrischen Widerstand aufweisen, welcher hoch genug ist, um Kurzschlüsse zwischen benachbarten interdigitalen Wandlerelektrodenfingern durch die Wärme abführende Schicht zu verhindern. Die Wärme abführende Schicht kann aus einem keramischen Material gebildet werden. Die Wärme abführende Schicht kann aus Siliziumnitrid, Aluminiumnitrid, Aluminiumoxid, Spinell oder Diamant gebildet werden.
In einigen Ausführungsformen ist die Wärme abführende Schicht dünner als die interdigitalen Wandlerelektrodenfinger und dünner als die Schicht dielektrischen Materials. Die Kappenschichten können dünner als die die interdigitalen Wandlerelektrodenfinger und dünner als die Schicht dielektrischen Materials sein. Die Kappenschichten können zwischen 10 nm und 50 nm dick sein. Die Wärme abführende Schicht kann zwischen 10 nm und 200 nm dick sein.
In einigen Ausführungsformen ist die Wärme abführende Schicht zwischen dem ersten Bereich der Schicht dielektrischen Materials und dem zweiten Bereich der Schicht dielektrischen Materials angeordnet.
In einigen Ausführungsformen bedeckt die thermisch leitfähige Brücke eine Fläche, in der die interdigitalen Wandlerelektrodenfinger verzahnt sind. Die thermisch leitfähige Brücke kann weiterhin Bereiche von Busschienenelektroden bedecken, von denen aus sich die interdigitalen Wandlerelektrodenfinger weg erstrecken. Die thermisch leitfähige Brücke kann weiterhin Reflektorelektroden bedecken, welche auf gegenüberliegenden Seiten der interdigitalen Wandlerelektrodenfinger angeordnet sind. Die thermisch leitfähige Brücke kann eine Vielzahl von getrennten Wärme abführenden Schichten aufweisen, welche jeweils entsprechende unterschiedliche Bereiche der interdigitalen Wandlerelektrodenfinger bedecken.
In einigen Ausführungsformen umfasst die akustische Wellenvorrichtung eine akustische Oberflächenwellenvorrichtung. Die akustische Wellenvorrichtung kann zudem Blindelektrodenfinger aufweisen.
In einigen Ausführungsformen umfasst die akustische Wellenvorrichtung eine akustische Lambmodenwellenvorrichtung.
In Übereinstimmung mit einem anderen Aspekt wird ein akustischer Wellenresonator bereitgestellt. Der akustische Wellenresonator umfasst ein piezoelektrisches Substrat, interdigitale Wandlerelektrodenfinger, welche auf einer oberen Oberfläche des Substrats angeordnet sind, Kappenschichten, welche auf oberen Oberflächen der interdigitalen Wandlerelektrodenfinger angeordnet sind, eine Schicht dielektrischen Materials, welche auf der oberen Oberfläche des Substrats und auf den interdigitalen Wandlerelektrodenfingern angeordnet ist, und eine Wärme abführende Schicht, welche innerhalb der Schicht dielektrischen Materials und im Kontakt mit den Kappenschichten angeordnet ist, so dass die Wärme abführende Schicht die Schicht dielektrischen Materials in eine obere Schicht und eine untere Schicht aufteilt.
In einigen Ausführungsformen umfasst der akustische Wellenresonator einen akustischen Oberflächenwellenresonator.
In einigen Ausführungsformen umfasst der akustische Wellenresonator einen akustischen Lambmodenwellenresonator.
In Übereinstimmung mit einem anderen Aspekt wird ein Hochfrequenzfilter mit einem akustischen Wellenresonator bereitgestellt. Der akustische Wellenresonator umfasst ein piezoelektrisches Substrat, interdigitale Wandlerelektroden mit einer vorbestimmten Anzahl interdigitaler Wandlerelektrodenfinger, welche auf einer oberen Oberfläche des Substrats angeordnet sind, eine Schicht dielektrischen Materials mit einem ersten, auf der oberen Oberfläche des Substrats und zwischen den interdigitalen Wandlerelektrodenfingern angeordneten Abschnitt und einem zweiten, über den interdigitalen Wandlerelektrodenfingern angeordneten Abschnitt, und zumindest eine thermisch leitfähige Brücke, welche innerhalb der Schicht dielektrischen Materials angeordnet ist und obere Oberflächen von zumindest zwei benachbarten interdigitalen Wandlerelektrodenfingern berührt, um Wärme von jenen abzuführen.
In einigen Ausführungsformen umfasst der akustische Wellenresonator einen akustischen Oberflächenwellenresonator.
In einigen Ausführungsformen umfasst der akustische Wellenresonator einen akustischen Lambmodenwellenresonator.
In Übereinstimmung mit einem anderen Aspekt wird ein Elektronikmodul mit einem Hochfrequenzfilter, welcher einen akustischen Wellenresonator aufweist, bereitgestellt. Der akustische Wellenresonator umfasst ein piezoelektrisches Substrat, interdigitale Wandlerelektroden mit einer vorbestimmten Anzahl interdigitaler Wandlerelektrodenfinger, welche auf einer oberen Oberfläche des Substrats angeordnet sind, eine Schicht dielektrischen Materials mit einem ersten, auf der oberen Oberfläche des Substrats und zwischen den interdigitalen Wandlerelektrodenfingern angeordneten Abschnitt und einem zweiten, über den interdigitalen Wandlerelektrodenfingern angeordneten Abschnitt, und zumindest eine thermisch leitfähige Brücke, welche innerhalb der Schicht dielektrischen Materials angeordnet ist und obere Oberflächen von zumindest zwei benachbarten interdigitalen Wandlerelektrodenfingern berührt, um Wärme von jenen abzuführen.
In einigen Ausführungsformen umfasst der akustische Wellenresonator einen akustischen Oberflächenwellenresonator.
In einigen Ausführungsformen umfasst der akustische Wellenresonator einen akustischen Lambmodenwellenresonator.
In Übereinstimmung mit einem anderen Aspekt wird ein elektronisches Gerät bereitgestellt. Das elektronische Gerät umfasst ein Elektronikmodul mit einem Hochfrequenzfilter, welcher einen akustischen Wellenresonator aufweist. Der akustische Wellenresonator umfasst ein piezoelektrisches Substrat, interdigitale Wandlerelektroden mit einer vorbestimmten Anzahl interdigitaler Wandlerelektrodenfinger, welche auf einer oberen Oberfläche des Substrats angeordnet sind, eine Schicht dielektrischen Materials mit einem ersten, auf der oberen Oberfläche des Substrats und zwischen den interdigitalen Wandlerelektrodenfingern angeordneten Abschnitt und einem zweiten, über den interdigitalen Wandlerelektrodenfingern angeordneten Abschnitt, und zumindest eine thermisch leitfähige Brücke, welche innerhalb der Schicht dielektrischen Materials angeordnet ist und obere Oberflächen von zumindest zwei benachbarten interdigitalen Wandlerelektrodenfingern berührt, um Wärme von jenen abzuführen.
In einigen Ausführungsformen umfasst der akustische Wellenresonator einen akustischen Oberflächenwellenresonator.
In einigen Ausführungsformen umfasst der akustische Wellenresonator einen akustischen Lambmodenwellenresonator.
Figurenliste
Die Ausführungsformen dieser Offenbarung werden nun in nicht beschränkenden Beispielen anhand der beigefügten Zeichnungen beschrieben.

1A ist eine vereinfachte Draufsicht auf ein Beispiel eines akustischen Oberflächenwellenresonators;
1B ist eine vereinfachte Draufsicht auf ein weiteres Beispiel eines akustischen Oberflächenwellenresonators;
1C ist eine vereinfachte Draufsicht auf ein weiteres Beispiel eines akustischen Oberflächenwellenresonators;
2 ist eine Querschnittsansicht eines Teils eines akustischen Lambwellenresonators;
3 ist eine Querschnittsansicht eines Teils eines akustischen Oberflächenwellenresonators;
4 ist eine Querschnittsansicht eines Teils eines akustischen Oberflächenwellenresonators, welcher eine Schicht eines Wärme abführenden Materials aufweist;
5 ist eine Querschnittsansicht eines Teils eines anderen akustischen Oberflächenwellenresonators, welcher eine Schicht eines Wärme abführenden Materials aufweist;
6 veranschaulicht eine Bedeckungskonfiguration einer Schicht eines Wärme abführenden Materials auf einem akustischen Oberflächenwellenresonator;
7 veranschaulicht eine andere Bedeckungskonfiguration einer Schicht eines Wärme abführenden Materials auf einem akustischen Oberflächenwellenresonator;
8 veranschaulicht eine andere Bedeckungskonfiguration einer Schicht eines Wärme abführenden Materials auf einem akustischen Oberflächenwellenresonator;
9 veranschaulicht eine andere Bedeckungskonfiguration einer Schicht eines Wärme abführenden Materials auf einem akustischen Oberflächenwellenresonator;
10 veranschaulicht eine andere Bedeckungskonfiguration einer Schicht eines Wärme abführenden Materials auf einem akustischen Oberflächenwellenresonator;
11 zeigt ein Blockschaubild eines Beispiels eines Filtermoduls, welches ein oder mehrere akustische Wellenelemente gemäß Aspekten der vorliegenden Offenbarung aufweisen kann;
12 zeigt ein Blockschaubild eines Frontend-Moduls, welches ein oder mehrere Filtermodule gemäß Aspekten der vorliegenden Offenbarung aufweisen kann;
13 zeigt ein Blockschaubild eines Beispiels einer drahtlosen Vorrichtung, welches das Frontend-Modul der 12 aufweist;
14 veranschaulicht Material und Abmessungen, welche in einer Simulation verwendet wurden, welche den Wärmefluss von einer IDT-Elektrode und die Temperaturverteilung um eine IDT-Elektrode herum einmal mit und einmal ohne Wärme abführende und die IDT-Elektrode bedeckende Schicht vergleicht;
15 veranschaulicht Ergebnisse der Simulation, die den Wärmefluss von einer IDT-Elektrode einmal mit und einmal ohne Wärme abführende und die IDT-Elektrode bedeckende Schicht vergleicht; und
16 veranschaulicht Ergebnisse der Simulation, die die Temperaturverteilung um eine IDT-Elektrode herum einmal mit und einmal ohne Wärme abführende und die IDT-Elektrode bedeckende Schicht vergleicht.

AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG BESTIMMTER AUSFÜHRUNGSFORMEN
Die folgende Beschreibung bestimmter Ausführungsformen stellt verschiedene Beschreibungen bestimmter Ausführungsformen dar. Die hier beschriebenen Innovationen können jedoch auf vielfältige Weise umgesetzt werden, z.B. durch die Definition und im Umfang der Ansprüche. In dieser Beschreibung wird auf die Zeichnungen verwiesen, in denen gleichartige Bezugszeichen identische oder funktional ähnliche Elemente bezeichnen können. Es sei darauf hingewiesen, dass die in den Figuren dargestellten Elemente nicht notwendigerweise maßstabsgetreu gezeichnet sind. Darüber hinaus sei darauf hingewiesen, dass bestimmte Ausführungsformen mehr Elemente als in einer Zeichnung dargestellt und/oder eine Teilmenge der in einer Zeichnung dargestellten Elemente beinhalten können. Darüber hinaus können einige Ausführungsformen jede geeignete Kombination von Merkmalen aus zwei oder mehr Zeichnungen enthalten.
1A ist eine Draufsicht auf einen akustischen Oberflächenwellenresonator („surface acoustic wave“, SAW) 10 so wie er in einem SAW-Filter, einem Duplexer, einem Balun etc. eingesetzt werden könnte.
Der akustische Oberflächenwellenresonator 10 ist auf einem piezoelektrischen Substrat ausgebildet, beispielsweise einem Lithiumtantalatsubstrat (LiTaO₃) oder einem Lithiumniobatsubstrat (LiNbO₃) 12, und weist interdigitale Wandlerelektroden („Interdigital Transducer“, IDT) 14 und Reflektorelektroden 16 auf. Im Gebrauch regen die IDT-Elektroden 14 eine akustische Hauptwelle mit einer Wellenlänge λ entlang einer Oberfläche des piezoelektrischen Substrats 12 an. Die Reflektorelektroden 16 betten die IDT-Elektroden 14 ein und reflektieren die akustische Hauptwelle durch die IDT-Elektroden 14 hindurch hin und her. Die akustische Hauptwelle der Vorrichtung läuft senkrecht zur Längserstreckung der IDT-Elektroden.
Die IDT-Elektroden 14 weisen eine erste Busschienenelektrode 18A und eine zweite, der erste Busschienenelektroden gegenüberliegende Busschienenelektrode 18B auf. Die Busschienenelektroden 18A, 18B können hierin und in den Bezugszeichen der Figuren als Busbarelektrode 18 bezeichnet werden. Die IDT-Elektroden 14 umfassen weiterhin erste Elektrodenfinger 20A, welche sich von der ersten Busschienenelektrode 18A zur zweiten Busschienenelektrode 18B hin erstrecken, und zweite Elektrodenfinger 20A, welche sich von der zweiten Busschienenelektrode 18B zur ersten Busschienenelektrode 18A hin erstrecken.
Die Reflektorelektroden 16 (auch als Reflektorgitter bezeichnet) umfassen jeweils eine erste Reflektorbusschienenelektrode 24A und eine zweite Reflektorbusschienenelektrode 24B (hierin gemeinsam als Reflektorbusschienenelektrode 15 bezeichnet) und Reflektorfinger 13 auf, welche sich zwischen der ersten Reflektorbusschienenelektrode 24A und der zweiten Reflektorbusschienenelektrode 24B erstrecken und die erste Reflektorbusschienenelektrode 24A und die zweite Reflektorbusschienenelektrode 24B elektrisch miteinander koppeln.
In anderen hierin offenbarten Ausführungsformen, wie in 1B veranschaulicht, können die Reflektorbusschienenelektroden 24A, 24B weggelassen werden und die Reflektorfinger 13 können elektrisch unverbunden bleiben.
Außerdem können - wie in 1C dargestellt - akustische Wellenresonatoren wie hierin offenbart Blindelektrodenfinger 20C aufweisen, die an den entsprechenden Elektrodenfingern 20A, 20B ausgerichtet sind. Jeder Blindelektrodenfinger 20C erstreckt sich weg von derjenigen Busschienenelektrode 18A, 18B, die dem jeweiligen Elektrodenfinger 20A, 20B, an dem er ausgerichtet ist, gegenüber liegt.
SAW-Vorrichtungen, wie etwa der akustische Wellenresonator 10 der 1, erzeugen während des Betriebs üblicherweise Wärme. Wärmequellen können beispielsweise Joule'sches Aufheizen der IDT-Elektroden 14 aufgrund des Stromflusses durch die Elektroden umfassen. Betriebsparameter von SAW-Vorrichtungen variieren häufig in Abhängigkeit von der Temperatur. Zum Beispiel können in einem aus SAW-Resonatoren gebildeten Hochfrequenzfilter sowohl resonante als auch anti-resonante Frequenzen des Filters mit steigender Temperatur abnehmen. Eine Temperaturabhängigkeit von Parametern einer SAW-Vorrichtung ist unerwünscht, da man üblicherweise gerne eine Vorrichtung hätte, die unter verschiedenen Betriebsbedingungen konsistent arbeitet. Dementsprechend kann es wünschenswert sein, in einer im Betrieb befindlichen SAW-Vorrichtung entstehende Wärme so schnell und effizient wie möglich abzuleiten, um zu vermeiden, dass die Vorrichtung auf Temperaturen aufheizt, bei denen sich die Betriebsparameter der Vorrichtung um mehr als einen akzeptablen Betrag verschieben.
Es sollte auch erwähnt werden, dass die vorliegende Offenbarung gleichermaßen auch auf andere Arten von akustischen Wellenresonatoren, wie etwa akustische Lambmodenwellenresonatoren, hierin auch Lambmodenresonatoren oder Lambmodenvorrichtungen genannt, anwendbar ist, auch wenn hierin offenbarte Aspekte und Ausführungsformen im Zusammenhang mit einem SAW-Resonator erläutert werden. Ein akustischer Lambmodenwellenresonator umfasst ähnlich wie ein SAW-Resonator üblicherweise interdigitale Wandlerelektroden (IDT-Elektroden). Zum Beispiel umfassen Lambmodenresonatoren im Allgemeinen auch eine IDT-Elektrodenstruktur, welche auf einem piezoelektrischen Substrat ausgebildet ist, und sie können von einer Schicht mit hoher Wärmeleitfähigkeit auf den IDT-Elektroden, wie hierin erläutert, ebenfalls profitieren. Beispiele für Lambmodenresonatoren, bei denen hierin offenbarte Aspekte und Ausführungsformen genutzt werden können, werden in der denselben Anmeldern überschriebenen US-Patentanmeldung Nr. 16/515,302 , eingereicht am 18. Juli 2019, beschrieben. Ein Beispiel eines akustischen Lambmodenwellenresonators wird im Querschnitt in 2 gezeigt. Der akustische Lambmodenwellenresonator der 2 wird ohne jedwede die IDT-Elektroden bedeckenden dielektrische Schicht dargestellt, aber es sollte klar sein, dass Konfigurationen mit dielektrischen dünnen Schichten, welche die Substrate und/oder IDT-Elektroden von hierin offenbarten SAW-Resonatoren bedecken, für akustische Lambmodenwellenresonatoren ebenfalls anwendbar sind. Der Lambwellenresonator 24 umfasst Merkmale eines SAW-Resonators und eines dünnschichtigen Volumenwellenresonators. Wie dargestellt umfasst der Lambwellenresonator 24 eine piezoelektrische Schicht 25, interdigitale Wandlerelektroden 26 (IDT-Elektroden) auf der piezoelektrischen Schicht 25 sowie eine untere Elektrode 27, welche auf einer unteren Oberfläche der piezoelektrischen Schicht 25 aufgebracht ist. Die piezoelektrische Schicht 25 kann ein dünner Film sein. Die piezoelektrische Schicht 25 kann eine Aluminiumnitridschicht sein. In anderen Varianten kann die piezoelektrische Schicht 25 jede geeignete piezoelektrische Schicht sein. Die Frequenz des Lambwellenresonators kann auf der Geometrie der IDT-Elektroden 26 basieren. Die Elektrode 27 kann in bestimmten Varianten geerdet sein. In manchen Varianten kann die Elektrode 27 potentialfrei sein. Ein Lufthohlraum 28 ist zwischen der Elektrode 27 und einem Halbleitersubstrat 29 angeordnet. Jeder geeignete Hohlraum kann statt des Lufthohlraums 28 dort angeordnet werden, zum Beispiel ein Vakuumhohlraum oder ein Hohlraum, welcher mit einem anderen Gas gefüllt ist.
Es sollte erwähnt werden, dass die akustischen Wellenresonatoren, welche in den 1A bis 2 dargestellt sind, genauso wie jene, die in den übrigen Figuren hierin dargestellt werden, in stark abstrahierter Form abgebildet sind. Die relativen Abmessungen der verschiedenen Merkmale sind nicht in tatsächlichen Größenverhältnissen dargestellt. Außerdem würde übliche akustische Wellenresonatoren im Allgemeinen eine erheblich größere Anzahl an Elektrodenfingern und/oder Reflektorfingern aufweisen als dargestellt. Die akustischen Wellenresonatoren können anders ausgestaltet sein als in manchen dargestellten Beispielen, wie etwa mit Blindelektrodenfingern, Elektrodenfingern verschiedener oder ungleichmäßiger Längen- oder Breitenausdehnung, Elektrodenfingern oder Reflektorfingern verschiedener oder ungleichmäßiger Abstände untereinander oder Elektrodenfingern, welche gebogene oder gekrümmte Abschnitte aufweisen. Übliche akustische Wellenresonatoren oder Filterelemente können auch mehrere IDT-Elektroden aufweisen, welche zwischen den Reflektorelektroden eingebettet sind.
3 ist eine teilweise Querschnittsansicht eines Teils des akustischen Wellenresonators 10 von einer der 1A bis 1C, welche ein paar der IDT-Elektroden 14, welche auf dem Substrat 12 angeordnet sind, veranschaulicht. Die IDT-Elektroden 14 sind aus einem Metall oder einer Metalllegierung, wie beispielsweise Aluminium gebildet. In einigen Ausführungsformen können die IDT-Elektroden 14 mehrere Schichten unterschiedlicher Metalle aufweisen, beispielsweise Molybdän und Aluminium. In vielen Varianten kann ein dielektrisches Material 22, beispielsweise Siliziumdioxid (SiO₂) auf den IDT-Elektroden 14 und dem Substrat 12 aufgebracht werden. Das dielektrische Material kann vorteilhafterweise die Auswirkung von Temperaturänderungen auf charakteristische Betriebsparameter des akustischen Wellenresonators 10 vermindern und die IDT-Elektroden 14 und die Oberfläche des Substrats 12 schützen. Die Ausführungsform, die in 3 dargestellt ist, wird hierin als Basislinien-Konfiguration bezeichnet.
Ein Problem, welches bei der in 3 gezeigten Basislinien-Konfiguration besteht, ist, dass die Wärmeabfuhr von den IDT-Elektroden nicht ideal ist. Das dielektrische Material 22 kann eine geringe thermische Leitfähigkeit aufweisen. Siliziumdioxid hat beispielsweise eine thermische Leitfähigkeit von etwa 1,4 W/mK. Das Material des Substrats 12 kann ebenfalls eine geringe thermische Leitfähigkeit aufweisen. Lithiumtantalat hat beispielsweise eine thermische Leitfähigkeit von etwa 2,93 W/mK. Dementsprechend kann sich Wärme, welche während des Betriebs des akustischen Wellenresonators 10 entsteht, um die IDT-Elektroden 14 herum aufstauen, was zu einem lokalisierten Aufheizen führt, welches die Betriebsparameter des akustischen Wellenresonators 10 negativ beeinflusst. Es kann daher wünschenswert sein, einen Wärmeabflusspfad weg von den IDT-Elektroden 14 zu schaffen.
Ein Verfahren und eine Vorgehensweise zur Verbesserung der Wärmeabfuhr von den IDT-Elektroden 14 in einem akustischen Wellenresonator 10 werden in 4 dargestellt. Das Verfahren umfasst ein Hinzufügen eine Schicht 30 von Material, welches eine höhere thermische Leitfähigkeit aufweist als diejenige des dielektrischen Materials 22 auf den IDT-Elektroden 14. Die Materialschicht 30 kann als Wärme abführende Schicht bezeichnet werden. Eine Kappenschicht 32, welche aus dem gleichen oder einem anderen Material als die Materialschicht 30 ausgebildet werden kann, kann mehrere Unterabschnitte aufweisen, die auf den IDT-Elektroden 14 ausgebildet sind, um für einen thermischen Kontakt zwischen den IDT-Elektroden 14 und der Materialschicht 30 zu sorgen. Die Kombination aus der Materialschicht 30 und der Kappenschicht 32 kann hierin als thermisch leitfähige Brücke bezeichnet werden. Die Kappenschicht 32 kann auch anderen Zwecken dienen, zum Beispiel als Ätzstoppschicht in Herstellungsprozessen, in denen die Materialschicht 30 durch chemisch-mechanisches Polieren geglättet wird. Die Materialschicht 30 kann die Schicht des dielektrischen Materials 22 in einen oberen Abschnitt 22A und einen unteren Abschnitt 22B aufteilen. Der obere Abschnitt 22A und der untere Abschnitt 22B können dieselbe Zusammensetzung aufweisen, aber in manchen Ausführungsformen können sie unterschiedliche Zusammensetzungen aufweisen. Beispielsweise kann entweder der obere Abschnitt 22A oder der untere Abschnitt 22B mehr Stickstoff aufweisen als der jeweils andere der oberen und unteren Abschnitte 22A, 22B und kann als Siliziumoxynitridschicht betrachtet werden. Zusätzlich oder alternativ dazu entweder der obere Abschnitt 22A oder der untere Abschnitt 22B mehr oder andere Dotanden oder Verunreinigungen aufweisen als der jeweils andere der oberen und unteren Abschnitte 22A, 22B.
In manchen Ausführungsformen kann die Materialschicht 30 über im Wesentlichen allen oder allen IDT-Elektroden 14, 26 in einem SAW- oder Lambmodenresonator angeordnet werden. Alternativ dazu kann die Materialschicht 30 nur über einem Teil der IDT-Elektroden 14, 26 in einem SAW- oder Lambmodenresonator angeordnet werden, wie zum Beispiel in 5 dargestellt. Die Materialschicht 30 kann in mehrere Unterabschnitte eingeteilt werden, von denen jeder Unterabschnitt über nicht benachbarten Paaren, nicht benachbarten Dreiergruppen oder nicht benachbarten Gruppen von höheren Zahlen der IDT-Elektroden 14 angeordnet ist. IDT-Elektroden, über denen die Materialschicht 30 nicht angeordnet ist, können wahlweise eine Kappenschicht 32 aufweisen oder nicht.
Sowohl die Materialschicht 30 als auch die Kappenschicht 32 können aus einem Material ausgebildet werden, welches einen hohen spezifischen elektrischen Widerstand aufweist, so dass es nicht zu elektrischen Kurzschlüssen zwischen verschiedenen der IDT-Elektroden 14 in einer SAW-Vorrichtung kommt. Sowohl die Materialschicht 30 als auch die Kappenschicht 32 können aus einem keramischen Material ausgebildet werden. Sowohl die Materialschicht 30 als auch die Kappenschicht 32 können aus beispielsweise Siliziumnitrid (Si₃N₄) gebildet werden, was eine thermische Leitfähigkeit von etwa 30 W/mK aufweist. Die Materialschicht 30 und/oder die Kappenschicht 32 können zusätzlich oder alternativ andere Materialien aufweisen oder aus jenen bestehen, welche eine höhere thermische Leitfähigkeit als die des dielektrischen Materials 22 aufweisen, wie beispielsweise Aluminiumnitrid (thermische Leitfähigkeit von etwa 140 bis 180 W/mK), Aluminiumoxid (thermische Leitfähigkeit von etwa 18 W/mK), Spinell (MgAl₂O₄, thermische Leitfähigkeit von etwa 16 W/mK), oder Diamant (thermische Leitfähigkeit von über 1.000 W/mK). Die Kappenschicht 32 kann eine Dicke von beispielsweise zwischen etwa 10 nm und etwa 50 nm aufweisen und die Materialschicht 30 kann eine Dicke von beispielsweise zwischen etwa 10 nm und etwa 200 nm aufweisen, auch wenn diese Werte in Abhängigkeit von der Materialart, aus der diese Schichten gebildet werden, und von dem gewünschten Betrag einer Wärmeabfuhr für eine bestimmte SAW-Struktur variieren können. Sowohl die Materialschicht 30 als auch die Kappenschicht 32 können beide dünner als die IDT-Elektroden 14 und die Schicht dielektrischen Materials 22 oder deren obere und untere Abschnitte 33A, 33B sein.
In einigen Ausführungsformen, wie zum Beispiel in 6 veranschaulicht, kann die Materialschicht 30 über der Gesamtheit des akustischen Wellenresonators 10 einschließlich über den Busschienen der IDT-Elektroden 14 und der Reflektorelektroden 16 angeordnet sein. Die Materialschicht 30 kann in Form einer zusammenhängenden dünnen Schicht, die mehrere akustische Wellenresonatoren 10, welche auf demselben Substrat 12 ausgebildet sind, abdeckt, ausgebildet sein und kann über einen gesamten Chip einschließlich mehrerer akustischer Wellenresonatoren 10 ausgebreitet sein. In anderen Ausführungsformen, wie etwa in 7 dargestellt, bedeckt die Materialschicht 30 nur den Bereich, in dem die IDT-Elektroden 14 verzahnt sind, und optional einen Teil der Busschienen, aber erstreckt sich nicht über die Reflektorelektroden 16. In einigen Ausführungsformen, wie in 8 veranschaulicht, bedeckt die Materialschicht 30 nur den Bereich, in dem die IDT-Elektroden 14 verzahnt sind. In anderen Ausführungsformen, wie beispielsweise in 9 veranschaulicht, bedeckt die Materialschicht 30 den Bereich, in dem die IDT-Elektroden 14 verzahnt sind, und optional einen Teil der Busschienen, und erstreckt sich zusätzlich dazu auch über die Reflektorelektroden 16. In einigen Ausführungsformen, wie zum Beispiel in 10 veranschaulicht, kann die Materialschicht 30 zwei oder mehr separate Folien- oder Dünnschichten 30A, 30B aufweisen, welche unterschiedliche Abschnitte eines akustischen Wellenresonators 10 bedecken. Jede Kombination von Bedeckungskonfigurationen der Materialschicht 30, wie in den 6 bis 10 dargestellt, kann ebenfalls verwendet werden.
Die akustischen Oberflächenwellenvorrichtungen, die hierin erläutert werden, können in einer Vielzahl von gehäusten Modulen implementiert werden. Einige beispielhafte gehäuste Module werden nun erläutert, bei denen jedes geeignete Prinzip und jeder geeignete Vorteil der hierin diskutierten gehäusten akustischen Wellenvorrichtungen implementiert werden kann. 11, 12 und 13 sind schematische Blockschaubilder veranschaulichender gehäuster Module und Vorrichtungen gemäß bestimmter Ausführungsformen.
Wie oben erläutert können Ausführungsformen der akustischen Oberflächenwellenelemente zum Beispiel als Filter konfiguriert oder in Filtern eingesetzt werden. In Folge kann ein akustischer Oberflächenwellenfilter (SAW-Filter) mit einem oder mehreren akustischen Wellenelementen in einem Modul aufgenommen werden bzw. als ein solches gehäust werden, welches schließlich in einem elektronischen Gerät, wie beispielsweise etwa einer drahtlosen Kommunikationsvorrichtung eingesetzt werden kann. 11 ist ein Blockschaubild eines Beispiels für ein Modul 300, welches einen SAW-Filter 310 beinhaltet. Der SAW-Filter 310 kann auf einem oder mehreren Chips 320 mit einem oder mehreren Verbindungskontaktstellen 322 implementiert werden. Beispielsweise kann der SAW-Filter 310 eine Verbindungskontaktstelle 322, die einem Eingangskontakt für den SAW-Filter entspricht, und eine andere Verbindungskontaktstelle 322 aufweisen, die einem Ausgangskontakt aus dem SAW-Filter entspricht. Das gehäuste Modul 300 umfasst ein Gehäusesubstrat 330, welches dazu ausgelegt ist, eine Vielzahl von Komponenten einschließlich des Chips 320 aufzunehmen. Eine Vielzahl von Verbindungskontaktstellen 332 kann auf dem Gehäusesubstrat 330 bereitgestellt werden, und die verschiedenen Verbindungskontaktstellen 3232 des SAW-Filterchips 320 können mit den Verbindungskontaktstellen 332 auf dem Gehäusesubstrat 330 über elektrische Verbindungen 334 verbunden werden, was beispielsweise über Löthügel oder Drahtverbindungen geschehen kann, um die Weiterleitung von verschiedenen Signalen von und zu dem SAW-Filter 310 zu ermöglichen. Das Modul 300 kann optional außerdem andere Schaltungschips 340 aufweisen, wie beispielsweise ein oder mehrere zusätzliche Filter, Verstärker, Vorfilter, Modulatoren, Demodulatoren, Abwärtskonverter und dergleichen, wie sie einem Fachmann im Bereich der Halbleiterverarbeitung im Hinblick auf diese Offenbarung bekannt sein würden. In einigen Ausführungsformen kann das Modul 300 auch ein oder mehrere Gehäusestrukturen aufweisen, um beispielsweise Schutz zu bieten oder eine einfachere Handhabung des Moduls 300 zu ermöglichen. Eine derartige Gehäusestruktur kann eine Vergussstruktur umfassen, welche über dem Gehäusesubstrat 330 ausgeformt ist und derart bemessen ist, dass die verschiedenen Schaltungen und Komponenten darauf im Wesentlichen eingeschlossen sind.
Verschiedene Beispiele und Ausführungsformen des SAW-Filters 310 können in einer großen Vielzahl von elektronischen Vorrichtungen eingesetzt werden. Zum Beispiel kann der SAW-Filter 310 in einem Antennenduplexer verwendet werden, welcher selbst in einer Vielzahl von elektronischen Geräten eingebaut werden kann, wie etwa Hochfrequenz-Frontendmodule und Kommunikationsgeräte.
Unter Bezugnahme auf 12 ist ein Blockdiagramm eines Beispiels eines Frontend-Moduls 400 dargestellt, das in einer elektronischen Vorrichtung, wie beispielsweise einer drahtlosen Kommunikationsvorrichtung (z.B. einem Mobiltelefon), verwendet werden kann. Das Frontend-Modul 400 umfasst einen Antennenduplexer 410 mit einem gemeinsamen Knoten 4022, einem Eingangsknoten 404 und einem Ausgangsknoten 406. Eine Antenne 510 ist mit dem gemeinsamen Knoten 40 verbunden.
Der Antennenduplexer 410 kann ein oder mehrere Sendefilter 412 umfassen, die zwischen dem Eingangsknoten 404 und dem gemeinsamen Knoten 402 geschaltet sind, und ein oder mehrere Empfangsfilter 414, die zwischen dem gemeinsamen Knoten 402 und dem Ausgangsknoten 406 geschaltet sind. Das Durchlassband (die Durchlassbänder) des Sendefilters bzw. der Sendefilter unterscheiden sich von dem Durchlassband (den Durchlassbändern) der Empfangsfilter. Beispiele des SAW-Filters 300 können dazu verwendet werden, um den bzw. die Sendefilter 412 und/oder den bzw. die Empfangsfilter 414 zu bilden. Eine Induktivität oder eine andere Anpassungskomponente 420 kann am gemeinsamen Knoten 402 angeschlossen sein.
Das Frontend-Modul 400 umfasst weiterhin eine Senderschaltung 432, die mit dem Eingangsknoten 414 des Duplexers 410 verbunden ist, und eine Empfängerschaltung 434, die mit dem Ausgangsknoten 406 des Duplexers 410 verbunden ist. Die Senderschaltung 432 kann Signale zur Übertragung über die Antenne 510 erzeugen, und die Empfängerschaltung 434 kann über die Antenne 510 empfangene Signale empfangen und verarbeiten. In einigen Ausführungsformen sind die Empfänger- und Senderschaltungen als separate Komponenten implementiert, wie in 12 dargestellt ist; in anderen Ausführungsformen können diese Komponenten jedoch in eine gemeinsame Sendeempfängerschaltung oder ein gemeinsames Modul integriert sein. Wie der Fachmann erkennen wird, kann das Frontend-Modul 400 andere Komponenten umfassen, die nicht in 12 dargestellt sind, einschließlich, aber nicht beschränkt auf, Schalter, elektromagnetische Koppler, Verstärker, Prozessoren und dergleichen.
13 ist ein Blockdiagramm eines Beispiels einer Drahtlosvorrichtung 500 mit dem in 12 dargestellten Antennenduplexer 410. Die Drahtlosvorrichtung 500 kann ein Mobiltelefon, Smartphone, Tablet, Modem, Kommunikationsnetzwerk oder eine andere tragbare oder nicht tragbare Vorrichtung sein, die für Sprach- oder Datenkommunikation ausgebildet ist. Die Drahtlosvorrichtung 500 kann Signale von der Antenne 510 empfangen und senden. Die Drahtlosvorrichtung umfasst eine Ausführungsform eines Frontend-Moduls 400, ähnlich dem oben diskutierten mit Bezug auf 12. Das Frontend-Modul 400 umfasst den Duplexer 410, wie vorstehend erläutert. In dem in 13 dargestellten Beispiel umfasst das Frontend-Modul 400 weiterhin einen Antennenschalter 440, der dazu ausgebildet sein kann, zwischen verschiedenen Frequenzbändern oder Moden, wie beispielsweise Sende- und Empfangsmoden, zu wechseln. In dem in 13 dargestellten Beispiel ist der Antennenschalter 440 zwischen dem Duplexer 410 und der Antenne 510 angeordnet; in anderen Beispielen kann der Duplexer 410 jedoch zwischen dem Antennenschalter 440 und der Antenne 510 angeordnet sein. In weiteren Beispielen können der Antennenschalter 440 und der Duplexer 510 in eine einzige Komponente integriert sein.
Das Frontend-Modul 400 umfasst einen Sendeempfänger 430, der dazu ausgebildet ist, Signale für die Übertragung zu erzeugen oder empfangene Signale zu verarbeiten. Der Sendeempfänger 430 kann die Senderschaltung 432, die mit dem Eingangsknoten 404 des Duplexers 410 verbunden sein kann, und die Empfängerschaltung 434, die mit dem Ausgangsknoten 406 des Duplexers 410 verbunden sein kann, wie im Beispiel von 12 gezeigt ist, umfassen.
Signale, die für die Übertragung durch die Senderschaltung 432 erzeugt werden, werden von einem Leistungsverstärker-(PA)-Modul 450 empfangen, das die erzeugten Signale vom Sende-Empfänger 430 verstärkt. Das Leistungsverstärkermodul 450 kann einen oder mehrere Leistungsverstärker umfassen. Das Leistungsverstärkermodul 450 kann zur Verstärkung einer Mehrzahl von HF- oder anderen Frequenzbandübertragungssignalen verwendet werden. So kann beispielsweise das Leistungsverstärkermodul 450 ein Freigabesignal empfangen, mit dem der Ausgang des Leistungsverstärkers gepulst werden kann, um die Übertragung eines WLAN-Signals („Wireless Local Area Network“) oder eines anderen geeigneten gepulsten Signals zu unterstützen. Das Leistungsverstärkermodul 450 kann dazu ausgebildet sein, jede beliebige Signalart zu verstärken, einschließlich beispielsweise eines GSM (Global System for Mobile Communication)-Signals, eines CDMA (Code Division Multiple Access)-Signals, eines W-CDMA-Signals, eines LTE (Long Term Evolution)-Signals oder eines EDGE-Signals. In bestimmten Ausführungsformen können das Leistungsverstärkermodul 460 und die zugehörigen Komponenten einschließlich Schaltern und dergleichen auf Galliumarsenid-(GaAs)-Substraten hergestellt sein, beispielsweise unter Verwendung von Transistoren mit hoher Elektronenbeweglichkeit (pHEMT) oder bipolaren Transistoren mit isoliertem Gate (BiFET), oder auf einem Siliziumsubstrat unter Verwendung von komplementären Metalloxid-Halbleiter-(CMOS)-Feldeffekttransistoren.
Unter weiterer Bezugnahme auf 13 kann das Frontend-Modul 400 weiterhin ein rauscharmes Verstärkermodul 460 umfassen, das Empfangssignale von der Antenne 510 verstärkt und die verstärkten Signale an die Empfängerschaltung 434 des Sendeempfängers 430 liefert.
Die Drahtlosvorrichtung 500 von 13 umfasst weiterhin ein Leistungsverwaltungs-Subsystem 520, das mit dem Sendeempfänger 430 verbunden ist und die Energie für den Betrieb der Drahtlosvorrichtung 500 verwaltet. Das Leistungsverwaltungs-Subsystem 520 kann auch den Betrieb eines Basisband-Subsystems 530 und verschiedener anderer Komponenten der Drahtlosvorrichtung 500 steuern. Das Leistungsverwaltungs-Subsystem 520 kann eine Batterie (nicht dargestellt) umfassen oder mit ihr verbunden sein, die die verschiedenen Komponenten der Drahtlosvorrichtung 500 mit Strom versorgt. Das Leistungsverwaltungs-Subsystem 520 kann weiterhin einen oder mehrere Prozessoren oder Steuerungen umfassen, die beispielsweise die Übertragung von Signalen steuern können. In einer Ausführungsform ist das Basisband-Subsystem 530 mit einer Benutzerschnittstelle 540 verbunden, um verschiedene Ein- und Ausgaben von Sprache und/oder Daten zu ermöglichen, die dem Benutzer zur Verfügung gestellt und von ihm empfangen werden. Das Basisband-Subsystem 530 kann auch mit einem Speicher 550 verbunden sein, der dazu ausgebildet ist, Daten und/oder Anweisungen zu speichern, um den Betrieb der Drahtlosvorrichtung zu ermöglichen und/oder dem Benutzer die Speicherung von Informationen zu ermöglichen.
Jede der vorstehend beschriebenen Ausführungsformen kann in Verbindung mit mobilen Geräten wie z. B. Mobiltelefonen realisiert werden. Die Prinzipien und Vorteile der Ausführungsformen können für alle Systeme oder Vorrichtungen, wie beispielsweise jede zellulare Uplink-Vorrichtung, verwendet werden, die von einer der hier beschriebenen Ausführungsformen profitieren könnten. Die hier angegebenen Lehren gelten für eine Vielzahl von Systemen. Obwohl diese Offenbarung einige beispielhafter Ausführungsformen beinhaltet, können die hier beschriebenen Lehren auf eine Vielzahl von Strukturen angewendet werden. Jedes der hier beschriebenen Prinzipien und Vorteile kann in Verbindung mit HF-Schaltungen umgesetzt werden, die konfiguriert sind, um Signale mit einer Frequenz in einem Bereich von etwa 30 kHz bis 300 GHz zu verarbeiten, wie beispielsweise eine Frequenz in einem Bereich von etwa 450 MHz bis 6 GHz.
Aspekte dieser Offenbarung können in verschiedenen elektronischen Geräten umgesetzt werden. Beispiele für die elektronischen Vorrichtungen können unter anderem Unterhaltungselektronikprodukte, Teile der Unterhaltungselektronikprodukte wie gehäuste Hochfrequenzmodule, drahtlose Uplink-Kommunikationsvorrichtungen, drahtlose Kommunikationsinfrastruktur, elektronische Prüfgeräte usw. sein, sind aber nicht darauf beschränkt. Beispiele für elektronische Geräte können unter anderem ein Mobiltelefon wie ein Smartphone, ein tragbares Computergerät wie eine intelligente Uhr oder ein Ohrstück, ein Telefon, ein Fernseher, ein Computermonitor, ein Computer, ein Modem, ein Handheld-Computer, ein Laptop, ein Tablet-Computer, ein Personal Digital Assistant (PDA), eine Mikrowelle, ein Kühlschrank, ein Elektroniksystem eines Fahrzeugs wie etwa ein Elektroniksystem eines Autos, eine Stereoanlage, ein DVD-Player, ein CD-Player, ein digitaler Musikplayer, ein Radio, ein Camcorder, eine Kamera wie etwa eine Digitalkamera, ein tragbarer Speicherchip, eine Waschmaschine, ein Trockner, eine Waschmaschine / Trockner, ein Kopierer, ein Faxgerät, ein Scanner, ein multifunktionales Peripheriegerät, eine Armbanduhr, eine Uhr, etc. sein Darüber hinaus können die elektronischen Geräte auch unfertige Produkte beinhalten.
Beispiel:
Es wurden Simulationen durchgeführt, um zu bestimmen, wie eine Wärme abführende Schicht aus Siliziumnitrid wie hierin offenbart den Wärmeabfluss von einer IDT-Elektrode und die Temperaturverteilung um eine IDT-Elektrode herum beeinflusst. Einzelheiten bezüglich der Materialien und der Abmessungen der simulierten Struktur werden in 12 bereitgestellt. Wie in 12 gezeigt, sind die IDT-Elektroden aus Aluminium gebildet und haben eine Dicke von etwa 500 nm, während die Kappenschicht auf der „vorgeschlagenen“ IDT-Elektrode (entsprechend der Schicht 32 in 4) und die Schicht SiN (entsprechend der Materialschicht 40 in 4) jeweils eine Dicke von etwa 40 nm aufweisen. Die Schicht SiO₂ (entsprechend der Schicht 22 dielektrischen Materials, die sich aus den Unterschichten 22A und 22B in 3 zusammensetzt), welche die IDT-Elektroden und das LiNbO₃-Substrat bedeckt, weist eine Gesamtdicke von etwa 1.500 nm auf, gemessen von der Oberfläche des Substrats. Das LiNbO₃-Substrat weist eine Dicke von etwa 10.000 nm auf.
Die Ergebnisse dieser Simulationen werden in 15 und 16 dargestellt, in denen die „Basislinien“-Konfiguration eine IDT-Elektrode aufweist, die nicht von einer Wärme abführenden Schicht bedeckt ist, und die „vorgeschlagene“ Konfiguration eine IDT-Elektrode aufweist, die von einer Wärme abführenden Schicht bedeckt ist.
Wie in 15 dargestellt, war der Wärmeabfluss (etwa 1,3 GW/m²) durch die Wärme abführende Schicht in den Bereichen der Wärme abführenden Schicht am größten, die direkt benachbart neben derjenigen IDT-Elektrode lagen, die sie bedeckten. Das Vorhandensein der Wärme abführenden Schicht verminderte den Wärmeabfluss in das Substrat. Der Wärmeabfluss in das Substrat bei der „vorgeschlagenen“ IDT-Elektrode war erheblich verringert im Vergleich zum Wärmeabfluss in das Substrat von der „Basislinien“-IDT-Elektrode. Der Wärmeabfluss von der „vorgeschlagenen“ IDT-Elektrode verlief hauptsächlich von den oberen Ecken der IDT-Elektrode in die Wärme abführende Schicht, während der Wärmeabfluss von der „Basislinien“-IDT-Elektrode hauptsächlich von den unteren Ecken der IDT-Elektrode in die Wärme abführende Schicht verlief.
Wie in 16 veranschaulicht, wurden durch die Wärme abführende Schicht in der „vorgeschlagenen“ Konfiguration sowohl das Maß, in dem Wärme von der IDT-Elektrode weg strömte, erhöht als auch die Temperatur an der IDT-Elektrode verringert, im Vergleich zur „Basislinien“-Konfiguration. In der „Basislinien“-Konfiguration erreichten die Temperaturen innerhalb und in der direkten Umgebung der IDT-Elektrode etwa 180°C, während die Temperaturen innerhalb und in der direkten Umgebung der IDT-Elektrode in der „vorgeschlagenen“ Konfiguration etwa 155°C erreichten, was einer Verbesserung von 25°C entspricht.
Sofern der Kontext nicht eindeutig etwas anderes erfordert, sind die Worte „umfassen“, „umfassend“, „beinhalten“, „beinhaltend“ und dergleichen in einem integrativen Sinne auszulegen, im Gegensatz zu einem exklusiven oder erschöpfenden Sinne; das heißt, im Sinne von „einschließend“, aber nicht beschränkt auf. Das Wort „gekoppelt“, wie hier allgemein verwendet, bezieht sich auf zwei oder mehrere Elemente, die entweder direkt miteinander verbunden oder über ein oder mehrere Zwischenelemente verbunden sein können. Ebenso bezieht sich das Wort „verbunden“, wie es hier allgemein verwendet wird, auf zwei oder mehrere Elemente, die entweder direkt verbunden oder über ein oder mehrere Zwischenelemente verbunden sein können. Darüber hinaus beziehen sich die Worte „hier“, „über“, „unten“ und Worte von ähnlicher Bedeutung, wenn sie in dieser Beschreibung verwendet werden, auf diese Beschreibung als Ganzes und nicht auf einen bestimmten Teil dieser Beschreibung. Wenn der Kontext es zulässt, können Wörter in der obigen Detailbeschreibung mit der Einzahl- oder Mehrzahl auch die Mehrzahl oder Einzahl beinhalten. Das Wort „oder“ in Bezug auf eine Liste von zwei oder mehr Elementen deckt alle folgenden Interpretationen des Wortes ab: eines der Elemente in der Liste, alle Elemente in der Liste und jede Kombination der Elemente in der Liste.
Darüber hinaus soll die hier verwendete bedingte Sprache, wie unter anderem „kann“, „könnte“, „könnte möglicherweise“, „mag“, „z.B.“, „zum Beispiel“, „wie“ und dergleichen, sofern nicht ausdrücklich anders angegeben oder anderweitig im Rahmen des verwendeten Kontextes verstanden, im Allgemeinen angeben, dass bestimmte Ausführungsformen bestimmte Merkmale, Elemente und/oder Zustände beinhalten, während andere Ausführungsformen bestimmte Merkmale, Elemente und/oder Zustände nicht beinhalten. Daher ist eine solche bedingte Sprache im Allgemeinen nicht dazu gedacht, darauf hinzudeuten, dass Merkmale, Elemente und/oder Zustände in irgendeiner Weise für eine oder mehrere Ausführungsformen erforderlich sind.
Obwohl bestimmte Ausführungsformen beschrieben wurden, sind diese Ausführungsformen nur beispielhaft dargestellt worden und sollen den Umfang der Offenbarung nicht einschränken. Tatsächlich können die hier beschriebenen neuartigen Vorrichtungen, Verfahren und Systeme in einer Vielzahl anderer Formen umgesetzt; ferner können verschiedene Auslassungen, Ersetzungen und Änderungen in der Form der hier beschriebenen Verfahren und Systeme vorgenommen werden, ohne vom Grundgedanken der Offenbarung abzuweichen. Während beispielsweise Blöcke in einer bestimmten Anordnung dargestellt werden, können alternative Ausführungsformen ähnliche Funktionalitäten mit anderen Komponenten und/oder Schaltungstopologien durchführen, und einige Blöcke können weggelassen, verschoben, hinzugefügt, untergliedert, kombiniert und/oder modifiziert werden. Jeder dieser Blöcke kann auf Vielfalt von anderen Vorgehensweisen implementiert werden. Jede geeignete Kombination der Elemente und Handlungen der verschiedenen vorstehend beschriebenen Ausführungsformen kann zu weiteren Ausführungsformen kombiniert werden. Die beigefügten Ansprüche und deren Äquivalente sollen derartige Formen oder Modifikationen so abdecken, wie sie in den Schutzbereich und Grundgedanken der Offenbarung fallen würden.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

US 16515302 [0032]

Claims

Eine akustische Wellenvorrichtung (10; 24), umfassend: ein piezoelektrisches Substrat (12; 25); interdigitale Wandlerelektroden (14; 26) mit einer vorbestimmten Anzahl von Elektrodenfingern (20A; 20B), welche auf einer oberen Oberfläche des Substrats (12; 25) angeordnet sind; eine Schicht dielektrischen Materials (22) welche einen ersten, auf der oberen Oberfläche des Substrats und zwischen den interdigitalen Wandlerelektrodenfingern (14; 26) angeordneten Bereich (22B) und einen zweiten, über den interdigitalen Wandlerelektrodenfingern (14; 26) angeordneten Bereich (22A) aufweist; und zumindest eine thermisch leitfähige Brücke (30; 32), welche innerhalb der Schicht dielektrischen Materials (22) und welche obere Oberflächen von zumindest zwei benachbarten interdigitalen Wandlerelektrodenfingern (14; 26) berührt, um von jenen Wärme abzuführen.
Die akustische Wellenvorrichtung (10; 24) gemäß Anspruch 1, wobei der erste Bereich (22B) der Schicht dielektrischen Materials (22) eine andere Zusammensetzung aufweist als der zweite Bereich (22A) der Schicht dielektrischen Materials (22).
Die akustische Wellenvorrichtung (10; 24) gemäß Anspruch 1 oder 2, wobei die thermisch leitfähige Brücke eine Wärme abführende Schicht (30) und Kappenschichten (32) aufweist, welche auf der oberen Oberfläche der zumindest zwei benachbarten interdigitalen Wandlerelektrodenfinger (14; 26) angeordnet ist.
Die akustische Wellenvorrichtung (10; 24) gemäß Anspruch 3, wobei die Wärme abführende Schicht (30) ein Material aufweist, welches eine höhere thermische Leitfähigkeit aufweist als das dielektrische Material.
Die akustische Wellenvorrichtung (10; 24) gemäß Anspruch 3 oder 4, wobei die Kappenschichten (32) ein Material aufweisen, welches eine höhere thermische Leitfähigkeit aufweist als das dielektrische Material.
Die akustische Wellenvorrichtung (10; 24) gemäß einem der Ansprüche 3 bis 5, wobei die Wärme abführende Schicht (30) aus einem anderen Material gebildet ist als die Kappenschichten (32).
Die akustische Wellenvorrichtung (10; 24) gemäß einem der Ansprüche 3 bis 5, wobei die Wärme abführende Schicht (30) aus demselben Material gebildet ist wie die Kappenschichten (32).
Die akustische Wellenvorrichtung (10; 24) gemäß einem der Ansprüche 3 bis 7, wobei die Wärme abführende Schicht (30) einen elektrischen Widerstand aufweist, welcher hoch genug ist, um Kurzschlüsse zwischen benachbarten interdigitalen Wandlerelektrodenfingern (14; 26) durch die Wärme abführende Schicht (30) zu verhindern.
Die akustische Wellenvorrichtung (10; 24) gemäß Anspruch 8, wobei die Wärme abführende Schicht (30) aus einem keramischen Material gebildet ist.
Die akustische Wellenvorrichtung (10; 24) gemäß Anspruch 8, wobei die Wärme abführende Schicht (30) aus Siliziumnitrid, Aluminiumnitrid, Aluminiumoxid, Spinell oder Diamant gebildet ist.
Die akustische Wellenvorrichtung (10; 24) gemäß einem der Ansprüche 3 bis 10, wobei die Wärme abführende Schicht (30) dünner als die interdigitalen Wandlerelektrodenfinger (14) und dünner als die Schicht dielektrischen Materials (22) ist.
Die akustische Wellenvorrichtung (10; 24) gemäß Anspruch 11, wobei die Kappenschichten (32) dünner als die interdigitalen Wandlerelektrodenfinger (14) und dünner als die Schicht dielektrischen Materials (22) sind.
Die akustische Wellenvorrichtung (10; 24) gemäß Anspruch 12, wobei die Kappenschichten (32) zwischen 10 nm und 50 nm dick sind.
Die akustische Wellenvorrichtung (10; 24) gemäß einem der Ansprüche 11 bis 13, wobei die Wärme abführende Schicht (30) zwischen 10 nm und 200 nm dick ist.
Die akustische Wellenvorrichtung (10; 24) gemäß einem der Ansprüche 3 bis 14, wobei die Wärme abführende Schicht (30) zwischen dem ersten Bereich (22B) der Schicht dielektrischen Materials (22) und dem zweiten Bereich (22A) der Schicht dielektrischen Materials (22) angeordnet ist.
Die akustische Wellenvorrichtung (10; 24) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 15, wobei die thermisch leitfähige Brücke (30, 32) eine Fläche bedeckt, in der die interdigitalen Wandlerelektrodenfinger (14; 26) verzahnt sind.
Die akustische Wellenvorrichtung (10; 24) gemäß Anspruch 16, wobei die thermisch leitfähige Brücke (30, 32) weiterhin Bereiche von Busschienenelektroden (18) bedeckt, von denen aus sich die interdigitalen Wandlerelektrodenfinger (14) weg erstrecken.
Die akustische Wellenvorrichtung (10; 24) gemäß Anspruch 16 oder 17, wobei die thermisch leitfähige Brücke (30, 32) weiterhin Reflektorelektroden bedecken, welche auf gegenüberliegenden Seiten der interdigitalen Wandlerelektrodenfinger (14) angeordnet sind.
Die akustische Wellenvorrichtung (10; 24) gemäß einem der Ansprüche 16 bis 18, wobei die thermisch leitfähige Brücke (30, 32) eine Vielzahl von getrennten Wärme abführenden Schichten (30) aufweist, welche jeweils entsprechende unterschiedliche Bereiche der interdigitalen Wandlerelektrodenfinger (14; 26) bedecken.
Die akustische Wellenvorrichtung (10; 24) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 19, wobei die akustische Wellenvorrichtung eine akustische Oberflächenwellenvorrichtung umfasst.
Die akustische Wellenvorrichtung (10; 24) gemäß Anspruch 16, weiterhin umfassend Blindelektrodenfinger (20C).
Die akustische Wellenvorrichtung (10; 24) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 19, wobei die akustische Wellenvorrichtung eine akustische Lambmodenwellenvorrichtung umfasst.
Ein akustischer Wellenresonator (10; 24), umfassend: ein piezoelektrisches Substrat (12; 25); interdigitale Wandlerelektrodenfinger (14; 26), welche auf einer oberen Oberfläche des Substrats (12; 25) angeordnet sind; Kappenschichten (32), welche auf oberen Oberflächen der interdigitalen Wandlerelektrodenfinger (14; 26) angeordnet sind; eine Schicht dielektrischen Materials (22), welche auf der oberen Oberfläche des Substrats (12; 25) und auf den interdigitalen Wandlerelektrodenfingern (14; 26) angeordnet ist; und eine Wärme abführende Schicht (30), welche innerhalb der Schicht dielektrischen Materials (22) und im Kontakt mit den Kappenschichten (32) angeordnet ist, so dass die Wärme abführende Schicht (30) die Schicht dielektrischen Materials (22) in eine obere Schicht (22A) und eine untere Schicht (22B) aufteilt.
Der akustische Wellenresonator (10) gemäß Anspruch 23, wobei der akustische Wellenresonator einen akustischen Oberflächenwellenresonator umfasst.
Der akustische Wellenresonator (24) gemäß Anspruch 23, wobei der akustische Wellenresonator einen akustischen Lambmodenwellenresonator umfasst.
Ein Hochfrequenzfilter (310; 412; 414), welcher einen akustischen Wellenresonator (10; 24) aufweist, welcher umfasst: ein piezoelektrisches Substrat (12; 25); interdigitale Wandlerelektroden (14; 26) mit einer vorbestimmten Anzahl interdigitaler Wandlerelektrodenfinger (20A; 20B), welche auf einer oberen Oberfläche des Substrats (12; 25) angeordnet sind; eine Schicht dielektrischen Materials (22) mit einem ersten, auf der oberen Oberfläche des Substrats (12; 25) und zwischen den interdigitalen Wandlerelektrodenfingern (14; 26) angeordneten Abschnitt (22B) und einem zweiten, über den interdigitalen Wandlerelektrodenfingern (14; 26) angeordneten Abschnitt (22A); und zumindest eine thermisch leitfähige Brücke (30; 32), welche innerhalb der Schicht dielektrischen Materials (22) angeordnet ist und obere Oberflächen von zumindest zwei benachbarten interdigitalen Wandlerelektrodenfingern (14; 26), um Wärme von jenen abzuführen.
Der Hochfrequenzfilter (310; 412; 414) gemäß Anspruch 26, wobei der akustische Wellenresonator (10) einen akustischen Oberflächenwellenresonator umfasst.
Der Hochfrequenzfilter (310; 412; 414) gemäß Anspruch 26, wobei der akustische Wellenresonator (24) einen akustischen Lambmodenwellenresonator umfasst.
Ein Elektronikmodul (300; 400) mit einem Hochfrequenzfilter (310; 412; 414) welcher einen akustischen Wellenresonator (10; 24) aufweist, welcher umfasst: ein piezoelektrisches Substrat (12; 25); interdigitale Wandlerelektroden (14; 26) mit einer vorbestimmten Anzahl interdigitaler Wandlerelektrodenfinger (20A; 20B), welche auf einer oberen Oberfläche des Substrats (12; 25) angeordnet sind; eine Schicht dielektrischen Materials (22) mit einem ersten, auf der oberen Oberfläche des Substrats (12; 25) und zwischen den interdigitalen Wandlerelektrodenfingern (14; 26) angeordneten Abschnitt (22B) und einem zweiten, über den interdigitalen Wandlerelektrodenfingern (14; 26) angeordneten Abschnitt (22A); und zumindest eine thermisch leitfähige Brücke (30; 32), welche innerhalb der Schicht dielektrischen Materials (22) angeordnet ist und obere Oberflächen von zumindest zwei benachbarten interdigitalen Wandlerelektrodenfingern (14; 26), um Wärme von jenen abzuführen.
Das Elektronikmodul (300; 400) gemäß Anspruch 29, wobei der akustische Wellenresonator (10) einen akustischen Oberflächenwellenresonator umfasst.
Das Elektronikmodul (300; 400) gemäß Anspruch 29, wobei der akustische Wellenresonator (24) einen akustischen Lambmodenwellenresonator umfasst.
Ein Elektronikgerät (500) umfassend: ein Elektronikmodul (300; 400) mit einem Hochfrequenzfilter (310; 412; 414) welcher einen akustischen Wellenresonator (10; 24) aufweist, welcher umfasst: ein piezoelektrisches Substrat (12; 25); interdigitale Wandlerelektroden (14; 26) mit einer vorbestimmten Anzahl interdigitaler Wandlerelektrodenfinger (20A; 20B), welche auf einer oberen Oberfläche des Substrats (12; 25) angeordnet sind; eine Schicht dielektrischen Materials (22) mit einem ersten, auf der oberen Oberfläche des Substrats (12; 25) und zwischen den interdigitalen Wandlerelektrodenfingern (14; 26) angeordneten Abschnitt (22B) und einem zweiten, über den interdigitalen Wandlerelektrodenfingern (14; 26) angeordneten Abschnitt (22A); und zumindest eine thermisch leitfähige Brücke (30; 32), welche innerhalb der Schicht dielektrischen Materials (22) angeordnet ist und obere Oberflächen von zumindest zwei benachbarten interdigitalen Wandlerelektrodenfingern (14; 26), um Wärme von jenen abzuführen.
Das Elektronikgerät (500) gemäß Anspruch 32, wobei der akustische Wellenresonator (10) einen akustischen Oberflächenwellenresonator umfasst.
Das Elektronikgerät (500) gemäß Anspruch 32, wobei der akustische Wellenresonator (24) einen akustischen Lambmodenwellenresonator umfasst.