彈性波元件的制作方法
【專利說明】彈性波元件
[0001]本申請是申請日為2011年5月31日、題為“彈性波元件”的發明專利申請201180029717.3的分案申請，該母案申請對應于2011年5月31日提交的具有相同發明名稱的國際申請PCT/JP2011/003025。
技術領域
[0002]本發明總體上涉及彈性波元件。
【背景技術】
[0003]圖39是現有技術中的彈性波元件的剖面示意圖。在現有技術中，作為使用了彈性波元件I的濾波器的溫度特性的改善手段，提出了在壓電體2上以覆蓋IDT電極7的方式形成氧化娃膜4的單元。
[0004]此外，通過在IDT電極7中使用鉬(Mo)，從而能夠利用干蝕刻形成電極圖案，并且可提高彈性波元件I的耐電力性。
[0005]此外，由于Mo的比重比鋁(Al)大，因此可以形成膜厚3比Al電極薄的IDT電極。由此，能夠降低氧化硅膜4的成膜偏差。
[0006]另外，作為有關該申請的在先技術文獻，公知有專利文獻I。
[0007]但是，在這種現有的彈性波元件中，Mo帶來導電性變差且彈性波元件I中的插入損耗變大的問題。
[0008]【在先技術文獻】
[0009]【專利文獻】
[0010]【專利文獻I】日本特開號公報

【發明內容】

[0011]本發明的目的在于在作為IDT電極使用了可通過干蝕刻圖案形成的Mo(鉬)或W(鎢)或Pt (鉑)時，抑制彈性波元件的插入損耗。
[0012]本發明的彈性波元件具備:壓電體；IDT電極，其被設置在壓電體上，且激勵波長為λ的主要彈性波；氧化硅(S12)膜，其在壓電體上被設置成覆蓋IDT電極，且具有0.20 λ以上、小于1λ的膜厚；和電介質薄膜，其被設置在氧化硅膜上，且由傳播比在氧化硅膜中傳播的橫波的速度快的橫波的介質構成，具有I λ以上且5 λ以下的膜厚；IDT電極從壓電體側開始依次例如具有以Mo為主成分的第I電極層、和設置在第I電極層上且以Al為主成分的第2電極層，IDT電極具有0.15 λ以下的總膜厚，并且第I電極層具有0.05 λ以上的膜厚，第2電極層具有0.025 λ以上的膜厚。
[0013]根據上述構成，在彈性波元件中，通過將IDT電極的總膜厚設為0.15 λ以下，從而降低氧化硅膜的成膜偏差。此外，例如，在將以Mo為主成分的第I電極層的膜厚設為0.05 λ以上時，可提高彈性波元件的耐電力性。并且，通過將以Al為主成分的第2電極層的膜厚設為0.025 λ以上，從而可抑制IDT電極的電阻。由此，能夠抑制彈性波元件中的插入損耗。
【附圖說明】
[0014]圖1是本發明的實施方式I中的彈性波元件的剖面示意圖。
[0015]圖2是該彈性波元件的特性說明圖。
[0016]圖3是該彈性波元件的特性說明圖。
[0017]圖4是該彈性波元件的其他剖面示意圖。
[0018]圖5是該彈性波元件的特性說明圖。
[0019]圖6是該彈性波元件的其他剖面示意圖。
[0020]圖7是表示該彈性波元件的壓電體和IDT電極的一方式的圖。
[0021]圖8是本發明的實施方式2中的彈性波元件的剖面示意圖。
[0022]圖9是該彈性波元件的特性說明圖。
[0023]圖10是該彈性波元件的其他剖面示意圖。
[0024]圖11是該彈性波元件的特性說明圖。
[0025]圖12是該彈性波元件的其他剖面示意圖。
[0026]圖13A是表示該彈性波元件的制造方法的圖。
[0027]圖13B是表示該彈性波元件的制造方法的圖。
[0028]圖13C是表示該彈性波元件的制造方法的圖。
[0029]圖13D是表示該彈性波元件的制造方法的圖。
[0030]圖13E是表示該彈性波元件的制造方法的圖。
[0031 ]圖13F是表示該彈性波元件的制造方法的圖。
[0032]圖13G是表示該彈性波元件的制造方法的圖。
[0033]圖13H是表示該彈性波元件的制造方法的圖。
[0034]圖14A是表示在該彈性波元件中抑制無用亂真信號的條件的圖。
[0035]圖14B是表示在該彈性波元件中抑制無用亂真信號的條件的圖。
[0036]圖14C是表示在該彈性波元件中抑制無用亂真信號的條件的圖。
[0037]圖14D是表示在該彈性波元件中抑制無用亂真信號的條件的圖。
[0038]圖14E是表示在該彈性波元件中抑制無用亂真信號的條件的圖。
[0039]圖14F是表示在該彈性波元件中抑制無用亂真信號的條件的圖。
[0040]圖14G是表示在該彈性波元件中抑制無用亂真信號的條件的圖。
[0041]圖15是本發明的實施方式3中的彈性波元件的剖面示意圖。
[0042]圖16是該彈性波元件的特性說明圖。
[0043]圖17是該彈性波元件的特性說明圖。
[0044]圖18是該彈性波元件的其他剖面示意圖。
[0045]圖19是該彈性波元件的特性說明圖。
[0046]圖20是該彈性波元件的其他剖面示意圖。
[0047]圖21是表示該彈性波元件的壓電體和IDT電極的一方式的圖。
[0048]圖22是本發明的實施方式4中的彈性波元件的剖面示意圖。
[0049]圖23是該彈性波元件的特性說明圖。
[0050]圖24是該彈性波元件的其他剖面示意圖。[0051 ] 圖25是該彈性波元件的特性說明圖。
[0052]圖26是該彈性波元件的其他剖面示意圖。
[0053]圖27是本發明的實施方式5中的彈性波元件的剖面示意圖。
[0054]圖28是該彈性波元件的特性說明圖。
[0055]圖29是該彈性波元件的特性說明圖。
[0056]圖30是該彈性波元件的其他剖面示意圖。
[0057]圖31是該彈性波元件的特性說明圖。
[0058]圖32是該彈性波元件的其他剖面示意圖。
[0059]圖33是表示該彈性波元件的壓電體和IDT電極的一方式的圖。
[0060]圖34是本發明的實施方式6中的彈性波元件的剖面示意圖。
[0061 ] 圖35是該彈性波元件的特性說明圖。
[0062]圖36是該彈性波元件的其他剖面示意圖。
[0063]圖37是該彈性波元件的特性說明圖。
[0064]圖38是該彈性波元件的其他剖面示意圖。
[0065]圖39是現有技術中的彈性波元件的剖面示意圖。
【具體實施方式】
[0066](實施方式I)
[0067]以下，參照【附圖說明】本發明的實施方式I。圖1是實施方式I中的彈性波元件的剖面示意圖(與IDT電極指的延伸方向垂直的剖面示意圖)。
[0068]在圖1中，彈性波元件5具備:壓電體6 ;設置在壓電體6上且激勵波長為λ的主要彈性波(Shear Horizontal波等)的IDT電極7 ;和在壓電體6上被設置成覆蓋IDT電極7、膜厚在0.20 λ以上且小于I λ的氧化硅膜8。另外，主要彈性波的波長λ是電極指間距的2倍。此外，彈性波元件5具備設置在氧化硅膜8上、且傳播比在氧化硅膜8中傳播的橫波的速度快的橫波的電介質薄膜9。該彈性波元件5是在壓電體6與氧化硅膜8的邊界部分關閉能量的大部分來激勵主要彈性波的邊界波元件。
[0069]壓電體6是鈮酸鋰(LiNbO3)系基板，但是例如也可以是水晶、鉭酸鋰(LiTaO3)系、或鈮酸鉀(KNbO3)系的基板或薄膜等其他壓電單晶介質。
[0070]當壓電體6為鈮酸鋰系基板時，出于無用亂真信號抑制的觀點，期望使用在歐拉角顯示(Φ，θ，φ)中處于-100° ( Θ ^ -60°范圍的基板。并且，如日本特愿所記載的，期望由該鈮酸鋰構成的壓電體6的歐拉角(Φ，θ，φ)滿足-100° ^ Θ 彡-60。、1.193 Φ-2° ^ ^ 1.193 Φ+2°、Φ <-2Φ_3°、-2Φ+3° ^ Φ。另夕卜，Φ、Θ是壓電體6的切出角，Φ是壓電體6上的IDT電極7的主要彈性波的傳播角。通過設成該歐拉角，從而在抑制由瑞利波引起的無用亂真信號的產生的同時，能夠抑制快的橫波所產生的頻帶附近的無用亂真信號。
[0071]IDT電極7是從彈性波元件5的上方看時梳形形狀的叉指型換能器電極，從壓電體6側開始依次具有以Mo為主成分的第I電極層10、和設置在第I電極層10上且以Al為主成分的第2電極層11。在該第I電極層10中也可以混入Si等混合物，在第2電極層11中也可以混入Mg、Cu、Si等混合物。由此，能夠提尚IDT電極7的耐電力性。
[0072]該IDT電極7具有0.15 λ以下的總膜厚，并且第I電極層10具有0.05 λ以上的膜厚，第2電極層11具有0.025 λ以上的膜厚。
[0073]氧化硅膜8是具有與壓電體6相反的頻率溫度特性的介質，因此能夠提高彈性波元件5的頻率溫度特性。此外，氧化硅膜8的膜厚被設定成主要彈性波的速度比在壓電體6中傳播的最慢的橫波的速度還低。由此，可降低向主要彈性波的壓電體6方向的泄露。
[0074]并且，氧化硅膜8的膜厚被設定成由IDT電極7激勵的主要彈性波的頻率溫度特性在規定值(30ppm/°C )以下。
[0075]滿足上述情況的氧化硅膜8的膜厚在0.2 λ以上且0.5 λ以下時，尤其可以同時實現主要彈性波的泄露防止效果和頻率溫度特性提高。
[0076]另外，這里所說的氧化硅膜8的膜厚是指，未形成IDT電極7時，從壓電體6與氧化硅膜8相接的部分中的壓電體6與氧化硅膜8的邊界面到氧化硅膜8的上表面的距離D。
[0077]電介質薄膜9是傳播比在氧化硅膜8中傳播的橫波的速度快的橫波的介質。該電介質薄膜9例如是鉆石、硅、氮化硅、氮化鋁、或氧化鋁。此外，電介質薄膜9的膜厚大于氧化娃膜8的膜厚，在作為主要彈性波的SH(Shear Horizontal)波的波長λ以上。由此，能夠在彈性波元件5中封住主要彈性波。此外，為了實現彈性波元件5的薄壁，期望電介質薄膜9的膜厚在5 λ以下。
[0078]以下，詳細說明本發明的彈性波元件5。
[0079]圖2表示第I電極層10是膜厚為0.05 λ的Mo層并在該Mo層上層疊了 Al層的第2電極層11的整個IDT電極7的薄膜電阻(單位Ω / □)與、第2電極層11的膜厚(λ)之間的關系。根據圖2可知，第2電極層11的膜厚以0.025 λ為界，在不滿足該值時，IDT電極7整體的電阻具有轉折點，且比0.44Ω/ □大。S卩，通過將第2電極層11的膜厚設為0.025 λ以上，從而抑制IDT電極7的電阻。由此，能夠抑制彈性波元件5中的插入損耗。
[0080]另外，在第2電極層11的膜厚為0.025 λ以上的情況下，IDT電極7的電阻大致不依賴第I電極層10的膜厚。這是因為，若將由Al構成的第2電極層11的膜厚設為0.025 λ以上，則流過IDT電極7的電流的大部分流過第2電極層11。
[0081]如以上所述，在彈性波元件5中，通過將IDT電極7的總膜厚設為0.15 λ以下，從而降低氧化硅膜8的成膜偏差。此外，通過將以Mo為主成分的第I電極層10的膜厚設為0.05 λ以上，從而提高彈性波元件的耐電力性。另外，通過將以Al為主成分的第2電極層11的膜厚設為0.025 λ以上，從而抑制IDT電極7的電阻。由此，能夠抑制彈性波元件5中的插入損耗。
[0082]圖3表示作為壓電體6使用25度旋轉Y板X傳播的鈮酸鋰基板、作為電介質薄膜9使用膜厚為I λ的氮化硅(SiN)、將氧化硅膜8的膜厚D在0.2 λ至I λ內改變時的第I電極層的膜厚(λ )、與在IDT電極7中傳播的主要彈性波的聲速(m/秒)之間的關系。另夕卜，假設氧化硅膜的上表面平坦。此外，設第2電極層11的膜厚為0.025 λ。若該第2電極層11的膜厚比該值還大且越來越大，則主要彈性波的聲速雖然很少但也會變小。另外，對于電介質薄膜9的膜厚而言，若其膜厚在I λ以上，則幾乎對在IDT電極7中傳播的主要彈性波的聲速(m/秒)沒有影響。此外，圖3所示的主要彈性波的聲速是主要彈性波在反諧振頻率下的聲速。這在表示主要彈性波的聲速的其他附圖中也是同樣的。若要關注主要彈性波的能量損失，則可以認為重點是要關注主要彈性波在諧振頻率和反諧振頻率下的能量損失。但是，由于主要彈性波在反諧振頻率下的聲速比諧振頻率下的聲速還快，因此從主要彈性波的能量損失的觀點出發，在對體波(bulk wave)的聲速進行比較的情況下，其比較對象最好是主要彈性波在反諧振頻率下的聲速。
[0083]如圖3所示，若氧化硅膜8的膜厚為0.2 λ，則當第I電極層10的膜厚在0.093 λ以上時，在IDT電極7中傳播的主要彈性波的聲速比在壓電體6中傳播的較慢的橫波(體波)的聲速(4080m/秒)慢，能夠抑制因體波輻射引起的主要彈性波的能量損失。
[0084]此外，若氧化硅膜8的膜厚為0.3 λ，則當第I電極層10的膜厚在0.068 λ以上時，在IDT電極7中傳播的主要彈性波的聲速比在壓電體6中傳播的較慢的橫波(體波)的聲速(4080m/秒)慢，能夠抑制因體波福射引起的主要彈性波的能量損失。
[0085]此外，若氧化硅膜8的膜厚為0.5 λ，則當第I電極層10的膜厚在0.05 λ以上時，在IDT電極7中傳播的主要彈性波的聲速比在壓電體6中傳