NL8502807A - ACOUSTIC SURFACE WAVE DEVICE. - Google Patents

Description

4 14 f V.O.74464 14 f V.O. 7446

Akoestische oppervlakte-golfinrichting.Acoustic surface wave device.

De uitvinding heeft betrekking qp een akoestische oppervlaktegolf inrichting (hierna afgekort als SAW-inrichting) voorzien van een halfgeleidersubstraat, een daarop aangebrachte piëzoelektische film en ten minste een paar in/uitgangstransducenten, welke in de nabijheid van 5 de uiteinden van het oppervlak daarvan zijn opgesteld, en meer in het bijzonder op een SAW-inrichting, welke als een SAW-filter met variabele band wordt gebruikt, bestaande uit een aantal SAW-filters met verschillende banden, een SAW-vertragingslijn, enz.The invention relates to a surface acoustic wave device (hereinafter abbreviated as SAW device) comprising a semiconductor substrate, a piezoelectric film applied thereto and at least a pair of input / output transducers disposed in the vicinity of the ends of its surface , and more particularly on a SAW device, which is used as a variable band SAW filter consisting of a plurality of different band SAW filters, a SAW delay line, etc.

Het SAW-filter wordt op grote schaal toegepast als IF-filter 10 bij televisieontvangers en filters in verschillende typen connnunicatie-inrichtingen. Normaliter wordt het filter evenwel als een filter met constante band toegepast.The SAW filter is widely used as IF filter 10 in television receivers and filters in various types of communication devices. Normally, however, the filter is used as a constant band filter.

Fig. 7 toont een perspectivisch aanzicht, dat de algemene vorm van een gebruikelijk SAW-filter voorstelt, waarin 1 een piëzoelektrische 15 substraat is, 2' kamvormige elektroden aangeeft, welke een ingangstrans-ducent 2 vormen en 3' kamvormige elektroden aangeeft die een uitgangs-transducent 3 vormen.-Fig. 7 shows a perspective view representing the general shape of a conventional SAW filter, in which 1 is a piezoelectric substrate, indicates 2 'comb-shaped electrodes, which form an input transducer 2, and indicate 3' comb-shaped electrodes, which indicate an output transducer 3 shapes.

Aangezien de band van een dergelijk filter wordt bepaald door de vorm en het aantal paren kamvormige elektroden, is dit een constante, 20 welke aan het SAW-filter eigen is en het is niet mogelijk deze te variëren. Evenwel zijn bij comraunicatieinrichtingen, waarin de frequentieband met de tijd varieert, en verschillende typen communicatieinrichtingen met een aantal kanalen filters met variabele band zeer gewenst.Since the band of such a filter is determined by the shape and the number of pairs of comb-shaped electrodes, this is a constant inherent in the SAW filter and it is not possible to vary it. However, in communication devices in which the frequency band varies with time, and different types of multi-channel communication devices, variable band filters are highly desirable.

Fig. 8 (a) is een bovenaanzicht van een representatief SAW-fil-25 ter met variabele band, waarin overeenkomstige onderdelen van dezelfde verwijzingen zijn voorzien als die in fig. 7? 4 is een schakelketen, 5 de ingangsklem en 6 de uitgangsklem. In het in fig. 8 (a) weergegeven SAW-filter is een aantal SAW-filters zodanig op een substraat gemonteerd^, dat de banden van de filters naast elkaar zijn gelegen, en één van de 30 banden wordt gekozen door een uitwendige keten 4 om te schakelen.Fig. 8 (a) is a top plan view of a representative variable band SAW filter, in which corresponding parts have the same references as those in FIG. 4 is a switching circuit, 5 the input terminal and 6 the output terminal. In the SAW filter shown in Fig. 8 (a), a number of SAW filters are mounted on a substrate such that the bands of the filters are side by side, and one of the 30 bands is selected by an external circuit 4 to switch.

Fig. 8 (b) toont diagrammen welke de relatie voorstellen tussen de frequentie en het uitgangssignaal wanneer het contact van de schakelaar in de schakelketen zich achtereenvolgens in fig. 8 (a) bij A, B, C, D en E bevindt.Fig. 8 (b) shows diagrams representing the relationship between the frequency and the output signal when the contact of the switch in the switching circuit is successively in FIG. 8 (a) at A, B, C, D and E.

8502 30 7 « ‘ è* « -2-8502 30 7 «¨ è *« -2-

Bij een dergelijk bekend filter is een uitwendige keten 4 voor omschakeling onvermijdelijk, hetgeen problemen met zich mede brengt wat betreft de vervaardigingskosten en de ruimtebesparing. Bovendien is een bezwaar hiervan, dat de vrijheid ten aanzien van de vorm van de door-5 laatband gering is omdat deze slechts door in/uitschakeling wordt bestuurd.With such a known filter, an external circuit 4 for switching is inevitable, which entails problems with regard to manufacturing costs and space savings. Moreover, a drawback of this is that the freedom with regard to the shape of the passband is limited because it is only controlled by switching on / off.

Voorts wordt de SAW-vertragingslijn voor signaalverwerking bij radarinrichtingen en als een vertragingslijn in een SAW-oscillator gebruikt. Meer in het bijzonder is het verschaffen van een inrichting 10 waarvan de vertragingstijd kan worden gevarieerd gewenst omdat een dergelijke inrichting kan worden toegepast bij een oscillator met variabele frequentie en op een "ghost"-opheffingsinrichting bij een televisieont-vanger.Furthermore, the SAW delay line for signal processing at radar devices and as a delay line in a SAW oscillator is used. More particularly, the provision of a device 10 whose delay time can be varied is desirable because such a device can be applied to a variable frequency oscillator and to a "ghost" cancellation device at a television receiver.

De figuren 20 en 21 tonen representatieve bekende inrichtingen, 15 welke als variabele SAW-vertragingslijnen worden gebruikt, waarbij 1 een piëzoelektrisch substraat is, 2' kamvormige elektroden aangeeft, die de ingangstransducent 2 vormen, 3A, 3B,........kamvormige elektroden zijn, die uitgangstransducenten 3 vormen, 4 een schakelketen is, 5 de ingangs-klem is en 6 de uitgangsklem is.Figures 20 and 21 show representative prior art devices, which are used as variable SAW delay lines, 1 being a piezoelectric substrate, indicating 2 'comb electrodes constituting the input transducer 2, 3A, 3B, ....... are comb electrodes which form output transducers 3, 4 is a switching circuit, 5 is the input terminal and 6 is the output terminal.

20 Fig. 20 toont een zogenaamde vertragingslijn met aftakkingen waarbij het oppervlak van de substraat klein kan zijn doch welke het bezwaar heeft, dat een interferentie tussen verschillende aftakkingen optreedt tengevolge van SAW bij elk van de aftakkingen (de kamvormige uitgangselektroden 3A, 3B.....). Daarentegen heeft de inrichting weer- 25 gegeven in fig. 21, ofschoon daarbij de interferentie tussen de kamvormige uitgangselektroden 3A, 3B,........gering is, het bezwaar, dat een grote piëzoelektrische substraat 1 nodig is. Voorts is voor de beide inrichtingen een uitwendige keten 4 voor omschakeling nodig en derhalve doen zich hierbij problemen voor wat betreft de vervaardigingskosten en 30 de ruimtebesparing.FIG. 20 shows a so-called delay line with branches where the surface of the substrate can be small, but which has the drawback that an interference between different branches occurs due to SAW at each of the branches (the comb-shaped output electrodes 3A, 3B .....) . On the other hand, although the interference between the comb-shaped output electrodes 3A, 3B, ........ is small, the drawback is that a large piezoelectric substrate 1 is required. Furthermore, an external circuit 4 for switching is required for both devices, and therefore problems arise with regard to the manufacturing costs and space savings.

Een doel van de uitvinding is het verschaffen van een SAW-ver-tragingslijn met variabele vertragingstijd, welke geen uitwendige keten vereist en als een verbeterde SAW-inrichting werkt, die niet de bezwaren van de bovenbeschreven bekende inrichtingen vertoont.An object of the invention is to provide a SAW delay line with variable delay time, which does not require an external circuit and operates as an improved SAW device, which does not have the drawbacks of the above-described known devices.

35 Aan ander doel van de uitvinding is het verschaffen van een SAW-filter met variabele band, dat geen schakelketen vereist als aange- 8502 307 *ê 4 -3- gegeven in fig. 8, en een grote vrijheid bezit.Another object of the invention is to provide a variable band SAW filter, which does not require a switching circuit as shown in FIG. 8 and has great freedom.

Om dit doel volgens de uitvinding te bereiken omvat een SAW-inrichting volgens de uitvinding metalen elektroden tussen de ingangs-en uitgangstransducenten op een piëzoelektrische film, organen om voor-5 spanningen tussen elk van de metalen elektroden en de halfgeleidersub-straat aan te leggen, en organen om deze voorspanningen te regelen.To achieve this object according to the invention, a SAW device according to the invention comprises metal electrodes between the input and output transducers on a piezoelectric film, means for applying pre-voltages between each of the metal electrodes and the semiconductor substrate, and organs to control these biases.

Het gedeelte waar zich de metalen elektroden bevinden, heeft een zogenaamde monolytische MIS (metaal/isolator/halfgeleider). Een SAW, die in een dergelijk stelsel wordt voortgeplant vertoont wat be-10 treft de voortplantingsdemping daarvan grote variaties afhankelijk van de tussen de metalen elektroden en de halfgeleider aangelegde voorspanningen. Fig. 9 toont een voorbeeld van relaties tussen de voortplantingsdemping en de voorspanning met als parameter de temperatuur. Zoals in deze figuur is aangegeven neemt de voortplantingsdemping snel in een bepaald span-15 ningsdomein toe. Het domein waarin de SAW sterk wordt gedempt komt overeen met een spanningsdomein, waarin het oppervlak van de halfgeleider (scheidingsvlak tussen piëzoelektrisch materiaal/halfgeleiderlichaam) sterk is geïnverteerd. Fig. 10 toont een vergelijking van het C-V-karak-teristiek (capaciteit/spanningskarakteristiek) kromme (kromme b) met 20 de voortplantingsdemping (kromme a). Zoals uit deze figuur blijkt neemt de voortplantingsdemping snel toe wanneer het halfgeleideroppervlak sterk wordt geïnverteerd (domein aan de linkerzijde van de stippellijn).The part where the metal electrodes are located has a so-called monolytic MIS (metal / insulator / semiconductor). A SAW propagated in such a system exhibits large variations in its damping propagation depending on the bias applied between the metal electrodes and the semiconductor. Fig. 9 shows an example of relationships between the propagation damping and the bias with the parameter temperature. As indicated in this figure, the propagation damping increases rapidly in a certain stress domain. The domain in which the SAW is strongly damped corresponds to a voltage domain, in which the surface of the semiconductor (interface between piezoelectric material / semiconductor body) is strongly inverted. Fig. 10 shows a comparison of the C-V characteristic (capacitance / voltage characteristic) curve (curve b) with the propagation damping (curve a). As can be seen from this figure, the propagation damping increases rapidly when the semiconductor surface is strongly inverted (domain on the left of the dotted line).

Door derhalve een grote voorspanning aan te leggen, welke tot een sterk geïnverteerd domein voor de metalen elektroden leidt, is het 25 mogelijk SAW bij dit domein af te knijpen. Voorts is het aangezien dit als een variabëledempingsinrichting werkt, afhankelijk van de voorspanning, wanneer de aangelegde voorspanning niet zo groot is, mogelijk bandkarakteristieken met een grote vrijheid te verkrijgen en de voortplantingsdemping van SAW continu te variëren door de aan elk van de me-30 talen elektroden aangelegde voorspanningen te regelen.Therefore, by applying a large bias leading to a highly inverted domain for the metal electrodes, it is possible to pinch off SAW in this domain. Furthermore, since this acts as a variable damping device, depending on the preload, when the applied preload is not so great, it is possible to obtain band characteristics with great freedom and to continuously vary the propagation damping of SAW by adjusting to each of the languages. electrodes applied to electrodes.

De uitvinding zal onderstaand nader worden toegelicht onder verwijzing naar de tekening. Daarbij toont: fig. 1 een perspectivisch aanzicht van een SAW-filter met variabele band overeenkomstig een uitvoeringsvorm volgens de uitvinding; 35 fig. 2 een diagram, dat de relatie tussen het uitgangssignaal en de frequentie toont; 8502 80 7 - * i θ -4- fig. 3 een bovenaanzicht van een SAW-filter overeenkomstig een andere uitvoeringsvorm volgens de uitvinding; fig. 4, 5 en 6 gedeeltelijke bovenaanzichten van SAW-filters overeenkomstig drie andere verschillende uitvoeringsvormen volgens de 5 uitvinding; fig. 7 een perspectivisch aanzicht van een bekend SAW-filter met constante band; fig. 8 een bovenaanzicht van een bekend SAW-filter met variabele band en een diagram ter toelichting van de relatie tussen het uitgangs-10 signaal en de frequentie; fig. 9 grafische voorstellingen, welke de relatie aangeven tussen de voortplantingsdemping en de voorspanning met als parameter de .temperatuur; fig. 10 grafische voorstellingen welke de relatie aangeven 15 tussen de voorspanning en de voortplantingsdemping evenals de hoogfre-quentiecapaciteit; fig. 11 een perspectivisch aanzicht ter illustratie van een--variabele SAW-vertragingslijn overeenkomstig een uitvoeringsvorm volgens de uitvinding; 20 fig. 12 een bovenaanzicht ter illustratie van een variabele SAW-vertragingslijn overeenkomstig een andere uitvoeringsvorm volgens de uitvinding; fig. 13 tot 16 gedeeltelijke bovenaanzichten van variabele · SAW-vertragingslijnen overeenkomstig vier andere verschillende uitvoe-25 ringsvormen volgens de uitvinding; fig. 17 tot 19 dwarsdoorsneden van variabele SAW-vertragingslijnen overeenkomstig weer drie andere verschillende uitvoeringsvormen volgens de uitvinding; en fig. 20 en 21 bovenaanzichten ter illustratie van twee bekende 30 variabele SAW-vertragingslijnen.The invention will be explained in more detail below with reference to the drawing. In the drawing: Fig. 1 shows a perspective view of a SAW filter with a variable band according to an embodiment according to the invention; Fig. 2 is a diagram showing the relationship between the output signal and the frequency; 8502 80 7 - FIG. 3 is a top view of a SAW filter according to another embodiment of the invention; Figures 4, 5 and 6 are partial plan views of SAW filters according to three other different embodiments of the invention; Fig. 7 is a perspective view of a known SAW constant band filter; Fig. 8 is a top plan view of a known variable band SAW filter and a diagram explaining the relationship between the output 10 signal and the frequency; FIG. 9 graphs showing the relationship between propagation damping and preload with the parameter temperature; FIG. 10 graphs showing the relationship between the bias and the propagation damping as well as the high frequency capacity; Fig. 11 is a perspective view illustrating a variable SAW delay line according to an embodiment of the invention; Fig. 12 is a top view illustrating a variable SAW delay line according to another embodiment of the invention; 13 to 16 are partial plan views of variable SAW delay lines according to four other different embodiments of the invention; 17 to 19 show cross sections of variable SAW delay lines according to yet three other different embodiments according to the invention; and FIGS. 20 and 21 are plan views illustrating two known 30 variable SAW delay lines.

Pig. 1 is een perspectivisch aanzicht ter illustratie van een uitvoeringsvorm van SAW-filters met variabele band als SAW-inrichtingen volgens de uitvinding. In de figuur zijn overeenkomstige onderdelen van dezelfde verwijzigingen voorzien als die in fig. 8. Een halfgeleider-35 substraat 7 en een daarop aangebrachte piëzoelektrische film 8 vormen eèn piëzoelektrische substraat 1. Aan het andere oppervlak van de half- 850 2 807 « 4 -5- geleidersubstraat 7, dat tegenover de piëzoelektrische film 8 is gelegen, bevindt zich een achterelektrode 9, welke is geaard. Bij één uiteinde van het oppervlak van de piëzoelektrische substraat 1 bevinden zich kam-vormige elektroden 2', die de ingangstransducent 2 vormen, en aan het 5 andere uiteinde kamvormige elektroden 3A, 3B, 3C, 3D, welke de uitgangs-transducent 3 vormen, welke zodanig zijn gevormd, dat elk daarvan slechts reageert op SAW met een overeenkomstige band van banden, die ten opzichte van elkaar verschillen. Alle kamvormige uitgangselektroden 3A,3B, 3C, 3D, zijn met de uitgangsklem 6 verbonden. Tussen de kamvormige ingangs-10 elektroden 2' en de kamvormige uitgangselektroden 3A, 3B, 3C, 3D bevinden zich metalen elektroden, 10A, 10B, IOC, 10D. Voor elk van de filters wordt een van de voorspanningen V., V , V , V tussen elk van de metalenPig. 1 is a perspective view illustrating an embodiment of variable band SAW filters as SAW devices of the invention. In the figure, corresponding parts are provided with the same references as those in Fig. 8. A semiconductor substrate 7 and a piezoelectric film 8 applied thereto form one piezoelectric substrate 1. On the other surface of the semiconductor. 5-conductor substrate 7, which is opposite the piezoelectric film 8, has a rear electrode 9, which is grounded. At one end of the surface of the piezoelectric substrate 1 there are comb-shaped electrodes 2 ', which form the input transducer 2, and at the other end, comb-shaped electrodes 3A, 3B, 3C, 3D, which form the output transducer 3, which are formed such that each one responds only to SAW with a corresponding band of bands different from each other. All comb-shaped output electrodes 3A, 3B, 3C, 3D are connected to the output terminal 6. Between the comb-shaped input electrodes 2 'and the comb-shaped output electrodes 3A, 3B, 3C, 3D are metal electrodes, 10A, 10B, 10C, 10D. For each of the filters, one of the bias voltages is V., V, V, V between each of the metals

a 8 C Da 8 C D

elektroden en de achterelektrode 9 aangelegd. De band van het gehele filter wordt gevarieerd door elke voorspanning te regelen. Wanneer de voor-15 spanning V , V , V , V , welke aan de metalen elektroden 10A, 1QB, IOC,electrodes and the rear electrode 9 are applied. The band of the entire filter is varied by controlling each bias. When the pre-15 voltage V, V, V, V, which is connected to the metal electrodes 10A, 1QB, IOC,

A B C DA B C D

10D worden aangelegd, worden gevarieerd varieert de voortplantingsdem-ping tengevolge van het invoeren van elk van de filters en derhalve kan de gehele doorlaatband op een verschillende wijze worden ingesteld door de voorspanningen op een verschillende wijze met elkaar te combineren.10D are applied, the propagation damping varies as a result of the introduction of each of the filters, and therefore the entire passband can be set in different ways by combining the biases in different ways.

20 Fig. 2 toont variaties van de voortplantingsdemping tengevolge van het inschakelen van de filters in de banden A, B, C, D als een functie van de frequentie bij verschillende voorspanningen. De voorspanningen kunnen willekeurig worden ingesteld, zodat een uitgangssignaal kan worden verkregen zoals bijvoorbeeld is aangegeven door de getrokken lijn.FIG. 2 shows variations of the propagation damping due to the activation of the filters in bands A, B, C, D as a function of the frequency at different biases. The bias voltages can be set arbitrarily so that an output signal can be obtained as indicated, for example, by the solid line.

25 Bij de in fig. 1 weergegeven inrichting is de uitgangstransdu- cent 3 gesplitst in een aantal paren kamvormige elektroden, zodat het gehele uitgangsvermogen als de som van de uitgangssignalen parallel wordt afgenomen doch daarnaast is een constructie, zoals aangegeven in fig. 3, mogelijk. Aan het achtervlak van de in fig. 3 afgeheelde inrichting be-30 vindt zich een achterelektrode, welke is geaard, juist zoals die,welke voor de voorafgaande uitvoeringsvorm is beschreven, en de voorspanningen V^, Vg, V^, Vp en Vg worden aan de respectieve metalen elektroden 10A, 10B, IOC, 10D en 10E op dezelfde wijze als bij de voorafgaande uitvoeringsvorm aangelegd. Het verschil tussen de in fig. 3 weergegeven in-35 richting en die,afgeheeld in fig. 1 bestaat slechts daarin, dat de uit-gangstransducent 3 uit slechts één paar kamvormige elektroden 3' be- fc.In the device shown in Fig. 1, the output transducer 3 is split into a number of pairs of comb-shaped electrodes, so that the entire output power is taken as the sum of the output signals in parallel, but in addition, a construction as shown in Fig. 3 is possible. . At the rear face of the device shown in FIG. 3, there is a rear electrode, which is grounded just like that described for the previous embodiment, and the bias voltages V ^, Vg, V ^, Vp, and Vg become to the respective metal electrodes 10A, 10B, IOC, 10D and 10E in the same manner as in the previous embodiment. The difference between the direction shown in FIG. 3 and that shown in FIG. 1 consists only in that the output transducer 3 consists of only one pair of comb electrodes 3 '.

850 2 80 7850 2 80 7

Vi -ö- staat en de spoed van de kamvormige elektroden 3' discontinu in een richting loodrecht op de voortplantingsrichting van SAW varieert. Elk van de spoeden van de elektroden komt overeen met één van de banden A, B, C, D, E en derhalve werkt de in fig. 3 af geheelde inrichting op dezelf-5 de wijze als die, weergegeven in fig. 1. Het voordeel van deze uitvoeringsvorm is, dat de banden fijner kunnen worden verdeeld en dat verbin-dingsstappen voor het afnemen van de uitgangssignalen naar buiten toe kunnen worden gereduceerd.Vi-state and the pitch of the comb-shaped electrodes 3 'varies discontinuously in a direction perpendicular to the propagation direction of SAW. Each of the pitches of the electrodes corresponds to one of the bands A, B, C, D, E and thus the device shown in Figure 3 operates in the same manner as that shown in Figure 1. The the advantage of this embodiment is that the tapes can be distributed more finely and connection steps for taking the output signals outwards can be reduced.

Voorts is het indien de metalen elektroden 10 fijner zijn uit-10 gevoerd en dichter bij elkaar zijn opgesteld en indien de spoed van de kamvormige elektroden 3' continu in een richting loodrecht op de voortplan tingsrichting van SAW varieert, mogelijk de doorlaatband op een willekeurige wijze in te stellen door de verdeling van de voorspanningen te kiezen. De halfgeleidersubstraat van de in de figuren 1, 3 en 4 af-15 geheelde inrichtingen kan zijn voorzien van een isolerende film, zoals een oxydefilm, nitrificeerfilm, enz., verkregen door het oppervlak van de substraat te oxyderen of te nitrificeren.Furthermore, if the metal electrodes 10 are more finely formed and arranged closer together, and if the pitch of the comb-shaped electrodes 3 'continuously varies in a direction perpendicular to the propagation direction of SAW, the passband may be arbitrary by selecting the distribution of the pre-stresses. The semiconductor substrate of the devices shown in Figures 1, 3 and 4 may be provided with an insulating film, such as an oxide film, nitrifying film, etc., obtained by oxidizing or nitrifying the surface of the substrate.

Voorts kan het materiaal van de metalen elektroden hetzelfde zijn als dat van de kamvormige elektroden en bij de vervaardiging worden 20 zij door hetzelfde proces (fotolythografisch proces) en op hetzelfde tijdstip als de kamvormige elektroden vervaardigd.Furthermore, the material of the metal electrodes can be the same as that of the comb-shaped electrodes, and in the manufacture they are manufactured by the same process (photolythographic process) and at the same time as the comb-shaped electrodes.

Bovendien kan, ofschoon de ingangstransducent, weergegeven in de figuren 1, 3 en 4 uit slechts één paar kamvormige elektroden bestaat, die voor alle filters gemeenschappelijk zijn, de transducent bestaan 25 uit een aantal paren kamvormige elektroden 2A, 2B, 2C,2D,als aangegeven in fig. 5, die dezelfde ingangskarakteristieken hebben.In addition, although the input transducer shown in Figures 1, 3 and 4 consists of only one pair of comb electrodes common to all filters, the transducer may consist of a number of pairs of comb electrodes 2A, 2B, 2C, 2D, as shown in Fig. 5, which have the same input characteristics.

Verder kan de ingangstransducent bestaan uit een aantal paren kamvormige elektroden 2A, 2B, 2C, 2D met verschillende ingangskarakteristieken. In dit geval echter moet elk paar kamvormige elektroden worden aan-30 gepast onder gebruik van afzonderlijke aanpassingsketens 11A, 11B, 11C,"' -11D.Furthermore, the input transducer may consist of a plurality of pairs of comb electrodes 2A, 2B, 2C, 2D with different input characteristics. In this case, however, each pair of comb electrodes must be adjusted using separate matching circuits 11A, 11B, 11C, -11D.

Voorts is het gewenst het eindvlak van de metalen elektroden 10A, 10B......zodanig uit te voeren, dat dit helt ten opzichte van de voortplantingsrichting van SAW omdat op deze wijze een invloed van de 35 reflectie van SAW aan het eindvlak wordt gereduceerd.Furthermore, it is desirable to design the end face of the metal electrodes 10A, 10B ...... such that it is inclined with respect to the direction of propagation of SAW because in this way an influence of the reflection of SAW on the end face is obtained. reduced.

850 2 8 07 * 4 -7- fig. 11 toont een perspectivisch aanzicht van variabele SAW-vertragingslijnen als SAW-inrichtingen volgens de uitvinding.850 2 8 07 * 4 -7- Fig. 11 shows a perspective view of variable SAW delay lines as SAW devices according to the invention.

Een halfgeleider 7 en een piëzoelektrische film 8 welke daarop is aangebracht, vormen een piëzoelektrisch substraat 1. Aan het andere 5 oppervlak van de halfgeleidersubstraat 7, dat tegenover de piëzoelektrische film 8 is gelegen, bevindt zich een achterelektrode 9, welke is geaard. Bij éëh uiteinde van het oppervlak van de piëzoelektrische substraat 1 bevinden zich kamvoxmige elektroden 2’, die de ingangstransdu-cent 2 vormen en aan het andere uiteinde kamvormige elektroden 3A, 3B, 10 3C, 3D, welke de uitgangstransducent 3 vormen. De afstanden tussen de elektroden 3A, 3B, 3C, 3D en de kamvormige ingangselektroden 2 verschillen van elkaar, zodat de tijden, welke de door de transducent 2 geëmitteerde SAW nodig heeft om de uitgangstransducenten 3A, 3B, 3C, 3D te bereiken van elkaar verschillen. Alle elektroden 3A, 3B, 3C, 3D zijn met 15 de uitgangsklem 6 verbonden. Metalen elektroden 10A, 10B, IOC en 10D zijn in de voortplantingsbanen van SAW vanuit de ingangstransducent 2 naar de respectieve elektroden 3A, 3B, 3C en 3D aangebracht en aan deze metalen elektroden worden de respectieve voorspanningen V , V , V en abc VD aangelegd. Overeenkomstig het bovenbeschreven bedrijfsprincipe worden 20 wanneer de voorspanningen V^, V^, , VQ zodanig worden ingesteld, dat het oppervlak van de halfgeleidersubstraat sterk wordt geïnverteerd, SAWs die in de gedeelten onder de metalen elektroden 10A, 10B, IOC, 10D worden voortgepland, snel gedempt. In tegenstelling daarmede is het door de voorspanningen zodanig in te stellen,dat het oppervlak van de 25 halfgeleidersubstraat zich in de verarmingstoestand bevindt of zwak is geïnverteerd of zich in een voldoend geladen toestand bevindt, ook mogelijk de demping van SAW voldoende klein te maken. Door derhalve de voorspanningen V^, Vg, Vc, Vg, die aan de metalen elektroden 10A, 10B, IOC, 10D worden aangelegd, te regelen is het mogelijk SAW, welke de kamvor-30 mige uitgangselektroden 3A, 3B, 3C, 3D bereikt in/uit te schakelen.A semiconductor 7 and a piezoelectric film 8 deposited thereon form a piezoelectric substrate 1. On the other surface of the semiconductor substrate 7, which is opposite the piezoelectric film 8, is a rear electrode 9, which is grounded. At one end of the surface of the piezoelectric substrate 1 there are comb-shaped electrodes 2, which form the input transducer 2 and at the other end, comb-shaped electrodes 3A, 3B, 10 3C, 3D, which form the output transducer 3. The distances between the electrodes 3A, 3B, 3C, 3D and the comb-shaped input electrodes 2 differ from each other, so that the times required for the SAW emitted by transducer 2 to reach the output transducers 3A, 3B, 3C, 3D are different. . All electrodes 3A, 3B, 3C, 3D are connected to the output terminal 6. Metal electrodes 10A, 10B, IOC and 10D are applied in the propagation paths of SAW from the input transducer 2 to the respective electrodes 3A, 3B, 3C and 3D and these metal electrodes are applied the respective bias voltages V, V, V and abc VD. In accordance with the above-described operating principle, when the bias voltages V ^, V ^,, VQ are set so that the surface of the semiconductor substrate is strongly inverted, SAWs are propagated in the portions below the metal electrodes 10A, 10B, IOC, 10D, quickly muffled. In contrast, by setting the bias voltages such that the surface of the semiconductor substrate is in the depletion state or is weakly inverted or in a sufficiently charged state, it is also possible to make the damping of SAW sufficiently small. Therefore, by controlling the bias voltages V ^, Vg, Vc, Vg applied to the metal electrodes 10A, 10B, IOC, 10D, it is possible to achieve SAW reaching the cam-shaped output electrodes 3A, 3B, 3C, 3D on / off.

Voorts kan aangezien het ook mogelijk is de voortplantingsdemping van SAW continu te variëren door de voorspanningen V , V , V , V te regelen,Furthermore, since it is also possible to continuously vary the propagation damping of SAW by controlling the bias voltages V, V, V, V,

A B C* UA B C * U

het uitgangsniveau van elk van de vertragingslijnen op een geschikte wijze worden geregeld.the output level of each of the delay lines can be appropriately controlled.

35 In dit geval heeft aangezien het mogelijk is de voortplanting van SAW slechts door het commuteren van de voorspanningen te regelen 3502 30 7 -8- de inrichting volgens de uitvinding als voordeel, dat de keten daarvan kan worden vereenvoudigd ten opzichte van die van de bekende inrichting, waarbij het omschakelen van SAW geschiedt door het omschakelen van Rf-signalen. Voorts heeft aangezien de halfgeleidersubstraat goedkoper is 5 en substraten met grote afmetingen gemakkelijker ter beschikking kunnen worden gesteld ten opzichte van het piëzoelektrische lichaam, de substraat volgens de uitvinding als voordeel, dat deze goedkoper kan worden vervaardigd dan de substraat, die bij bekende inrichtingen wordt toegepast.In this case, since it is possible to control the propagation of SAW only by commutating the biases, the device according to the invention has the advantage that its chain can be simplified compared to that of the known device, wherein the switching of SAW is effected by switching of Rf signals. Furthermore, since the semiconductor substrate is cheaper and large-sized substrates are more readily available with respect to the piezoelectric body, the substrate of the invention has the advantage of being cheaper to manufacture than the substrate used in known devices .

10 Ofschoon bij de in fig. 11 afgebeelde inrichting de uitgangs- transducent 3 is verdeeld in een aantal paren kamvormige elektroden 3A, 3B, 3C, 3D en het uiteindelijke uitgangssignaal wordt afgenomen in de vorm van een resulterend uitgangssignaal -van een aantal parallel verbonden ketens, is ook een constructie, als weergegeven in fig. 12 , mogelijk. 15 Bij de in fig. 12 afgebeelde inrichting bestaat de uitgangs- transducent 3 uit één paar kamvormige elektroden 3', welke zijn uitgevoerd in de vorm van trappen, zodat de afstand tussen de ingangstransdu-cent en de kamvormige uitgangselektroden in de voortplantingsrichting van SAW discontinu in een richting loodrecht op de voortplantingsrich-20 ting van SAW varieert. Het is duidelijk, dat de in fig. 12 afgebeelde inrichting op precies dezelfde wijze werkt als die, welke is weergegeven in fig. 11.Although in the device shown in Fig. 11, the output transducer 3 is divided into a number of pairs of comb electrodes 3A, 3B, 3C, 3D and the final output signal is taken in the form of a resulting output signal from a number of parallel connected circuits , a construction as shown in Fig. 12 is also possible. In the arrangement shown in Fig. 12, the output transducer 3 consists of one pair of comb electrodes 3 ', which are formed in the form of steps, so that the distance between the input transducer and the comb-shaped output electrodes in the propagation direction of SAW is discontinuous varies in a direction perpendicular to the direction of propagation of SAW. It is clear that the device shown in Fig. 12 operates in exactly the same manner as that shown in Fig. 11.

Voorts kunnen de kamvormige uitgangselektroden 3' zijn uitgevoerd, als weergegeven in fig. 13.Furthermore, the comb-shaped output electrodes 3 'can be designed as shown in Fig. 13.

25 Bij de in de figuren 12 en 13 afgebeelde inrichtingen zijn de kamvormige elektroden 3' van de ingangstransducent 3 zodanig opgesteld, dat de afstand tussen de kamvormige elektroden 2' van de ingangstransducent 2 en de kamvormige elektroden 3' van de uitgangstransducent 3 discontinu of continu in een richting loodrecht op de voortplantings-30 richtin van SAW varieert. Op deze wijze is het mogelijk als voordelen te verkrijgen, dat de vertragingstijd fijner kan worden geregeld en dat de verbindingsstappen voor het afnemen van het uitgangssignaal naar buiten kunnen worden gereduceerd.In the devices shown in Figures 12 and 13, the comb-shaped electrodes 3 'of the input transducer 3 are arranged such that the distance between the comb-shaped electrodes 2' of the input transducer 2 and the comb-shaped electrodes 3 'of the output transducer 3 is discontinuous or continuous varies in a direction perpendicular to the propagation direction of SAW. In this way, it is possible to obtain the advantages that the delay time can be finely controlled and the connection steps for the output signal extraction can be reduced to the outside.

Op een soortgelijke wijze kan de ingangstransducent 2 worden 35 verdeeld in een aantal elektroden 2A,2B, 2C, 2D als aangegeven in figuur : U 2 8 0 7 -9- 14 of kan slechts één paar elektroden 21 worden uitgevoerd in de vorm van trappen als aangegeven in fig. 15, of zij kunnen hellend ten opzichte van de voortplantingsbaan van SAW worden opgesteld, als aangegeven in fig. 16.In a similar manner, the input transducer 2 can be divided into a number of electrodes 2A, 2B, 2C, 2D as shown in Figure 14, or only one pair of electrodes 21 can be in the form of stages as shown in Figure 15, or they may be arranged inclined to the SAW propagation path, as shown in Figure 16.

5 Verder is het gewenst, dat de eindvlakken van de metalen elektroden 10A, 10B,........hellen ten opzichte van de voortplantingsrich- ting van SAW omdat op deze wijze een invloed van de reflectie van de SAW aan de eindvlakken wordt gereduceerd.Furthermore, it is desirable that the end faces of the metal electrodes 10A, 10B, ........ slope in relation to the propagation direction of SAW because in this way an influence of the reflection of the SAW on the end faces is reduced.

De volgens de uitvinding toegepaste halfgeleidersubstraat 7 10 kan worden bekleed met een isolerende film 11, zoals een oxydefilm, een nitrificeerfilm enz. door het oppervlak van de substraat te oxyderen of te nitrificeren, als aangegeven in fig. 17.The semiconductor substrate 7 used in accordance with the invention can be coated with an insulating film 11, such as an oxide film, a nitrifying film, etc., by oxidizing or nitrifying the surface of the substrate, as shown in Fig. 17.

Verder kan bij de piëzoelektrische substraat 1, als weergegeven in fig. 18 de voortplantingsbaan van SAW worden gesplitst in twee ge- 15 bieden, in één waarvan metalen elektroden 10A, 10B..... zijn opgesteld voor het regelen van de voortplanting van SAW en in het andere waarvan een metaalfilm 12 is aangebracht aan het scheidingsvlak tussen de piëzoelektrische film 8 en de halfgeleidersubstraat 7 of de isolerende film 11. Bij een dergelijke constructie wordt in het gedeelte waarin de 20 metaalfilm 12 aanwezig is de potentiaal van de SAW af geschermd en derhalve storen de halfgeleidersubstraat en SAW elkaar niet. Deze constructie is van voordeel wanneer een grote vertragingstijd nodig is omdat de demping van SAW bijzonder klein is.Furthermore, in the piezoelectric substrate 1, as shown in Fig. 18, the propagation path of SAW can be split into two regions, in one of which metal electrodes 10A, 10B ..... are arranged to control the propagation of SAW and in the other of which a metal film 12 is applied to the interface between the piezoelectric film 8 and the semiconductor substrate 7 or the insulating film 11. In such a construction, the potential in which the metal film 12 is present is shielded from the SAW and therefore the semiconductor substrate and SAW do not interfere with each other. This construction is advantageous when a long delay time is required because the damping of SAW is very small.

Verder is het, als aangegeven in fig. 19, ook mogelijk een 25 andere substraatconstructie toe te passen, waarbij de piëzoelektrische film zich bevindt op het gedeelte waar de kamvormige ingangselektroden 2' en de metalen elektroden 1QA, 10B......aanwezig zijn en de film niet aanwezig is op de voortplantingsbanen van SAW daartussen. Deze constructie is, evenals die, weergegeven in fig. 19 van voordeel, wanneer 30 een grote vertragingstijd nodig is omdat SAW door de half geleidende kristalsubstraat 7 wordt voortgeplant, waar de piëzoelektrische film 8 niet aanwezig is, en derhalve de demping van SAW daar bijzonder gering is.Furthermore, as indicated in Fig. 19, it is also possible to use a different substrate construction, wherein the piezoelectric film is located on the part where the comb-shaped input electrodes 2 'and the metal electrodes 1QA, 10B ...... are present. and the film is not present on SAW's reproductive pathways in between. This construction, as well as that shown in Fig. 19, is advantageous when a long delay time is required because SAW is propagated through the semiconductor crystal substrate 7, where the piezoelectric film 8 is not present, and therefore the damping of SAW there is particularly is minor.

Zoals boven is toegelicht kunnen volgens de uitvinding een 35 ruimtebesparing en kostenreductie worden verkregen ten opzichte van de bekende SAW-filters met variabele band omdat het niet nodig is schakel- 3502 3 0 7 -10- elementen afzonderlijk voor elk van de filters te gebruiken om op een willekeurige wijze een uitgangssignaal te kiezen. Bij de inrichting volgens de uitvinding wordt aangezien een functie, equivalent aan de omschakeling, kan worden gerealiseerd door slechts een in/uitschakelen 5 van de voorspanningen, de keten zelf vereenvoudigd. Voorts kunnen aangezien de voortplantingsdemping voor elk van de banden op een analoge wijze kan worden gevarieerd door de voorspanningen op een analoge wijze te regelen,in zijn geheel bandkarakteristieken met grote vrijheid worden verkregen.As explained above, according to the invention, a space saving and cost reduction can be obtained over the known variable band SAW filters because it is not necessary to use switch 3502 3 0 7 -10 elements separately for each of the filters to arbitrarily select an output signal. In the device according to the invention, since a function, equivalent to the switching, can be realized by only switching the bias on / off, the circuit itself is simplified. Furthermore, since the propagation damping for each of the bands can be varied in an analogous manner by controlling the biases in an analogous manner, overall band characteristics can be obtained with great freedom.

10 SAW-filters volgens de uitvinding kunnen worden toegepast bij alle typen inrichtingen, waarin SAW-filters worden gebruikt. Ze zijn evenwel van bijzonder nut voor communicatieinrichtingen, waarbij de f requentieband naar de tijd wordt gevarieerd, zoals CATV, communicatie-satelieten, relais, zendontvangers, en communicatieinrichtingen met een 15 aantal kanalen.SAW filters according to the invention can be used in all types of devices in which SAW filters are used. However, they are of particular use for communication devices, where the frequency band is varied with time, such as CATV, communication satellites, relays, transceivers, and multi-channel communication devices.

8502 80 78502 80 7

Claims (12)

1. Akoestische oppervlaktegolfinriching gekenmerkt door een half-geleidersubstraat, een op de halfgeleidersubstraat aangebrachte piêzo-elektrische film, een ingangs- en een uitgangstransducent, welke bij de twee uiteinden van de piêzoelektrische film zijn opgesteld, een aantal 5 metalen elektroden, die tussen de ingangs- en de uitgangstransducent zijn aangebracht, voorspanningstoevoerorganen om voorspanningen aan elk van de metalen elektroden aan te leggen, en voorspanningsregelorganen om de voorspanningen te regelen.1. Surface acoustic wave device characterized by a semiconductor substrate, a piezoelectric film applied to the semiconductor substrate, an input and an output transducer arranged at the two ends of the piezoelectric film, a plurality of metal electrodes sandwiched between the inputs and the output transducer is provided, bias supply means for applying bias to each of the metal electrodes, and bias control means for controlling the bias. 2. Inrichting volgens conclusie 1, met het kenmerk, dat de ingangs-10 transducent is voorzien van ten minste één paar kamvormige ingangselek- troden en de uitgangstransducent is voorzien van een aantal paren kamvormige uitgangselektroden, die zodanig zijn opgesteld, dat elk daarvan overeenkomt met elk van de metalen elektroden.2. Device according to claim 1, characterized in that the input transducer is provided with at least one pair of comb-shaped input electrodes and the output transducer is provided with a number of pairs of comb-shaped output electrodes, such that each corresponds to each of the metal electrodes. 3. Inrichting volgens conclusie 1, met het kenmerk, dat de in- 15 gangs- en de uitgangstransducent respectievelijk uit één paar kamvormige elektroden bestaan, waarbij de kamvormige elektroden van de uitgangstransducent zodanig zijn gevormd, dat de spoed van de elektroden discontinue in een richting loodrecht op de voortplantingsrichting van de akoestische oppervlaktegolf varieert.3. Device according to claim 1, characterized in that the input and output transducers respectively consist of one pair of comb-shaped electrodes, the comb-shaped electrodes of the output transducer being formed such that the pitch of the electrodes is discontinuous in one direction varies perpendicular to the direction of propagation of the surface acoustic wave. 4. Inrichting volgens conclusie 1, met het kenmerk, dat de ingangs- en de uitgangstransducent respectievelijk uit één paar kamvormige elektroden bestaan, waarbij de metalen elektroden fijn zijn en dicht bij elkaar zijn opgesteld, waarbij de kamvormige elektroden van de uitgangstransducent zodanig zijn gevormd, dat de spoed van de elektroden continu 25 in een richting loodrecht op de voortplantingsrichting van de akoestische oppervlaktegolf varieert.The device according to claim 1, characterized in that the input and output transducers consist of one pair of comb-shaped electrodes, respectively, the metal electrodes being fine and arranged close together, the comb-shaped electrodes of the output transducer being formed in such a manner, that the pitch of the electrodes continuously varies in a direction perpendicular to the propagation direction of the surface acoustic wave. 5. Inrichting volgens conclusie 1, met het kenmerk, dat de ingangstransducent bestaat uit een aantal paren van de kamvormige ingangs- " elektroden met identieke ingangskarakteristieken, welke zodanig zijn 30 opgesteld, dat elk daarvan overeenkomt met elk van de metalen elektroden.5. Device according to claim 1, characterized in that the input transducer consists of a number of pairs of the comb-shaped input electrodes with identical input characteristics, arranged such that each corresponds to each of the metal electrodes. 6. Inrichting volgens conclusie 1, met het kenmerk, dat de ingangstransducent bestaat uit een aantal paren van de kamvormige ingangselektroden met verschillende ingangskarakteristieken, welke zo- * * 8502 307 ) \ -12- danig zijn opgesteld, dat elk daarvan overeenkomt met elk van de metalen elektroden, waarbij aan elk paar van de kamvormige ingangsélektroden ingangssignalen via een aanpassingsketen worden toegevoerd.6. A device according to claim 1, characterized in that the input transducer consists of a plurality of pairs of the comb-shaped input electrodes having different input characteristics, each arranged to correspond to each of the metal electrodes, input signals being applied to each pair of the comb-shaped input electrodes via an adjustment circuit. 7. Inrichting volgens conclusie 1, met het kenmerk, dat de in- 5 gangstransducent is voorzien van ten minste ëéh paar kamvormige ingangs-elektroden en de uitgangstransducent bestaat uit een aantal paren kamvormige uitgangselektroden, welke zodanig zijn opgesteld, dat elk daarvan overeenkomt met elk van de metalen elektroden, waardoor de voort-plantingsbanen van de akoestische oppervlaktegolf tussen de ingangs- en 10 de kamvormige uitgangselektroden van elkaar verschillen.7. Device according to claim 1, characterized in that the input transducer is provided with at least one pair of comb-shaped input electrodes and the output transducer consists of a number of pairs of comb-shaped output electrodes, such that each one corresponds to each of the metal electrodes, whereby the propagation paths of the surface acoustic wave between the input and the comb-shaped output electrodes differ from each other. 8. Inrichting volgens conclusie 1, met het' kenmerk, dat de ingangs-en de uitgangstransducent respectievelijk zijn voorzien van ten minste één paar ingangs- en kamvormige uitgangselektroden en de kamvormige uitgangselektroden zodanig zijn opgesteld, dat de afstand tussen de in- 15 gangs- en de uitgangselektroden continu of discontinu in een richting loodrecht op de voortplantingsrichting van de akoestische oppervlaktegolf varieert.8. Device according to claim 1, characterized in that the input and output transducers are respectively provided with at least one pair of input and comb-shaped output electrodes and the comb-shaped output electrodes are arranged such that the distance between the input and the output electrodes vary continuously or discontinuously in a direction perpendicular to the propagation direction of the surface acoustic wave. 9. Inrichting volgens conclusie 1, met het kenmerk, dat het eind-vlak van elk van de metalen elektroden zodanig is gevormd, dat dit ten 20 opzichte van de voortplantingsrichting van de akoestische oppervlaktegolf helt.9. Device according to claim 1, characterized in that the end face of each of the metal electrodes is shaped such that it slopes relative to the direction of propagation of the surface acoustic wave. 10. Inrichting volgens conclusie 1, met het kenmerk, dat tussen de halfgeleidersubstraat en de piè'zoelektrische film een isolerende film is aangebracht.10. Device according to claim 1, characterized in that an insulating film is arranged between the semiconductor substrate and the piezoelectric film. 11. Inrichting volgens conclusie 10, met het kenmerk, dat tussen de metalen elektroden en de uitgangstransducent op de isolerende film een metaalfilm is aangebracht.11. Device as claimed in claim 10, characterized in that a metal film is arranged on the insulating film between the metal electrodes and the output transducer. 12. Inrichting volgens conclusie 10, met het kenmerk, dat de piëzo- elektrische film in een gebied tussen de metalen elektroden en de uit-30 gangstransducent is verwijderd. 850280712. Device according to claim 10, characterized in that the piezoelectric film is removed in an area between the metal electrodes and the output transducer. 8502807