CS267340B1

CS267340B1 - Acoustoelectric transducer for generation of surface acoustic waves

Info

Publication number: CS267340B1
Application number: CS881206A
Authority: CS
Inventors: Pavol Doc Rndr Csc Kostial; Jozef Doc Rndr Csc Durcek
Original assignee: Pavol Doc Rndr Csc Kostial; Jozef Doc Rndr Csc Durcek
Priority date: 1988-02-25
Filing date: 1988-02-25
Publication date: 1990-02-12
Also published as: CS120688A1

Abstract

Akustoelektrický měnič na generáciu povrchových akustických vl’n umožňuje vyrábat lačné a miniatúrne akustoelektrické sú-j čiastky využívajúce šírenie povrchových akustických νϊη ako súčasti integrovaných , obvodov v polovodičovéj výrobě. Podstatou riešenia zloženého z vrstiev kovu, oxidu křemičitého a kremíka je, že na pokovenom povrchu vrstvy oxidu křemičitého, nanesenej na substráte křemíku, je vytvořená dvojica ■ interdigitálnych meničov povrchovej akustiokej vlny. Rešenie je vhodné pře elektro- i technický priemysel najma pře rádiolokáto- ; ry.The acoustoelectric transducer for surface acoustic wave generation enables the production of small and miniature acoustoelectric components utilizing the propagation of surface acoustic waves as components of integrated circuits in semiconductor manufacturing. The essence of the solution consisting of layers of metal, silicon dioxide and silicon is that a pair of interdigital surface acoustic wave transducers is formed on the metallized surface of the silicon dioxide layer deposited on a silicon substrate. The solution is suitable for the electrical and technical industries, especially for radars.

Description

CS 267340 B1 1CS 267340 B1 1

Vynález sa týká akustoelektrického meniča na generáciu povrchových akustických vl’ns možnosťou priameho zabudovania do integrovaných obvodov na báze kremíka.The invention relates to an acoustoelectric transducer for generation of surface acoustic waves by the possibility of direct integration into silicon-based integrated circuits.

Struktura kov-oxid křemičitý - křemík sa doteraz v akustoelektronike používala na de-tekciu objemových ultrazvukových vl’n. štruktúry kov-izolant-polovodič s použitím chalkogénovako selén a ďalšie, slúžia tiež ako akustoelektrické meniče kapacitného typu na detekciuobjemových ultrazvukových vín. Detekcia objemových akustických vín pomocou štruktúr kov-izo-lant-polovodič sa používá aj na nedeštruktívnu kontrolu homogenity oxidu křemičitého vytvo-řeného na křemíku. V súčasnosti sa na generáciu a detekciu povrchových akustických vín v akustoelektronic-kých súčiastkách,ako sú oneskorovacie vedenia a pásmové filtre, používajú interdigitálne me- 1 niče vyhotovené na povrchoch tradičných piezoelektrických materiáloch ako křemeň, LiNbOj apod. ·The metal-silicon-silicon structure has so far been used in acoustoelectronics for the detection of volumetric ultrasonic waves. metal-insulator-semiconductor structures using chalcogenes as selenium and others also serve as acoustic-type capacitive type transducers for the detection of volume ultrasonic wines. Detection of volumetric acoustic wines by means of metal-iso-lant-semiconductor structures is also used for the non-destructive control of the silica homogeneity formed on silicon. At present, interdigital converters made on the surfaces of traditional piezoelectric materials such as quartz, LiNbO2 and the like are used for the generation and detection of surface acoustic wines in acousto-electronic components such as delay lines and band filters.

Keďže najbežnejšie používaný substrátový materiál v elektrotechnickom priemyslu je ' křemík, nie je v súčasnosti možné vyrábať takéto akustoelektrické súčiastky ako súčasťintegrovaných obvodov. Nevýhodou súčasného spůsobu výroby akustoelektrických súčiastok jeich vysoká cena.Since silicon is the most commonly used substrate material in the electrical industry, it is currently not possible to produce such acousto-electric components as integrated circuits. The disadvantage of the current method of producing acousto-electric components is their high cost.

Hoře uvedené nedostatky odstraňuje akustoelektrický měnič na generáciu povrchových akus-tických vín zložený z vrstiev kovu, oxidu křemičitého a kremíka ktorého podstatou je, že napokovenom povrchu vrstvy oxidu křemičitého připraveného na p-type, alebo n-type substrátekremíka je vytvořená dvojica interdigitálnych meničov povrchovej akustickéj vlny.The aforementioned drawbacks are eliminated by the acoustoelectric transducer for generating surface acoustic wines composed of layers of metal, silica and silicon, the essence of which is that a pair of interdigital surface acoustic transducers is formed by the swollen surface of the silica layer prepared on the p-type or n-type substrate. waves.

Akustoelektrický měnič pódia vynálezu umožňuje vyrábať miniaturně akustoelektrické sú-čiastky využívajúce šírenie sa povrchových akustoelektrických vín ako súčasti integrovanýchobvodov s možnosťou využitia štandardných materiálov a technologii výroby v polovodičovéjvýrobě při nízkých výrobných nákladoch.The acoustoelectric transducer of the invention makes it possible to produce miniature acoustoelectric components utilizing the propagation of surface acoustoelectric wines as part of integrated circuits with the possibility of using standard materials and manufacturing technology in semiconductor production at low production costs.

Vzhíadom na to, že štruktúra kov-oxid křemičitý - křemík, ktorá sa používá na generáciupovrchových akustických vín je sandwichovou štruktúrou, z akustického híadiska představujevlnovod. Šírenie ultrazvuku sa tu vyznačuje vlnovodnou disperziou. Preto je možné, bučí změ-nou hrubky oxidu křemičitého při konštantnej frekvencii, lebo změnou frekvencie ultrazvukovéjvlny pri konštantnej hrúbke oxidu křemičitého meniť rýchlosť šlrenia sa povrchových akustic-kých vín a tým aj oneskorenie výstupného signálu voči vstupnému, čo neumožňuje ani jedna:dosiaí známých akustoelektrických aplikácii kov-izolant-polovodič s objemovými vlnami. Ta-kéto možnosti tiež neposkytuje ani doposiaí používaný spůsob generácie a detekcie povrcho-vých akustických vín na piezoelektrických materiáloch.Since the metal-silicon-silicon structure used for generating surface acoustic wines is a sandwich structure, it is an acoustic waveguide. The ultrasound propagation is characterized by a waveguide dispersion. Therefore, it is possible, either by changing the silica coarse at a constant frequency, by varying the ultrasonic frequency at a constant silica thickness, to alter the rate of slacking of the surface acoustic wines and hence the delay of the output signal to the inlet, which does not allow one to: application of metal-insulator-semiconductor with volume waves. This possibility is also not provided by the method of generation and detection of surface acoustic wines on piezoelectric materials.

Vynález je schematicky znázorněný na pripojenom výkrese.The invention is schematically illustrated in the attached drawing.

Na hliníkom pokovenéj vrstvě 1 oxidu křemičitého, ktorá je štandardnou polovodičovoutechnológiou připravená na povrchu p-typu, alebo π-typu substrátu 2 kremíka, je vyrobena fo-tolitografickou cestou dvojica interdigitálnych meničov 2. £. ktoré sa bežne používajú na ge-neráciu a detekciu povrchových akustických vín.A pair of interdigital transducers 28 is produced on aluminum-coated silica layer 1, which is a standard semiconductor technology prepared on a p-type or p-type silicon substrate 2. which are commonly used for generating and detecting surface acoustic wines.

Na generujúci interdigitálny měnič 2 povrchových akustických vín sa privedú vysoko- < frekvenčně alektrické impulzy v důsledku čoho dochádza k periodickému pohybu elektrickéhonáboja lokalizovaného v štruktúre kov-oxid kremičitý-kremik, ktorý je spůsoberiý elektrickýmpolom. Pohyb tohoto náboja vzhíadom na jeho vazbu so štruktúrou kov-oxid kremičitý-kremikgeneruje povrchové akustické vlnenie. Keň povrchové akustické vlnenie dosiahne detekujúcehointerdigitálneho meniča £, vyvolá periodickú změnu kontaktového rozdielu potenciálov v štruk-túre kov-oxid kremičitý-kremik, čo sa na výstupe tohto meniča prejeví ako elektrický impulz,ktorý je časovo oneskorený voči generujúcemu a vysokofrekvenčnému signálu.High-frequency frequency impulses are applied to the generating interdigital transducer 2 of the surface acoustic wines, resulting in a periodic movement of the electric charge located in the metal-silicon-silicon structure which is caused by electric poles. The movement of this charge with respect to its bond with the metal-silica-kremicgenerates structure surface acoustic wave. When the surface acoustic wave reaches the detecting interdigital transducer 6, it causes a periodic change in the contact potential difference in the metal-silicon-silicon structure, which manifests itself as an electrical pulse at the output of the transducer, which is time-delayed relative to the generating and high-frequency signals.

Claims

Acoustoelectric transducer for the generation of surface acoustic waves composed of layers of metal, silica and silicon, characterized in that a pair of interdigital transducers (3, 4) of surface acoustic wave is formed on the metallized surface of the silica layer (2) deposited on the silicon substrate (1). .