CN102208906B - 声表面波装置 - Google Patents
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Abstract
本发明中的声表面波装置具有压电性单晶基板10，所述压电性单晶基板为任意交角，叉状电极，包括以下三层结构：形成在所述压电性单晶基板的由导电性材料构成的基础电极层21，在该基础电极层上通过外延成长形成的含铝的主电极层22以及形成在所述主电极层22上，由与该主电极层以及所述基础电极层不同且比重比铝大的导电性材料构成的上部层23，所述上部层位于该三层结构之最上层，所述上部层由钨或者钽形成，所述叉状电极的周围被二氧化硅覆盖而形成。
Description
技术领域
本发明关于声表面波装置，特别地，关于在压电基板上具有含有铝层的电极，且该层的铝为由外延成长形成的声表面波装置。
背景技术
作为可用作频率滤波器或共振器的电子器件，有声表面波装置（SAW（SurfaceAcoustic Wave）装置）。该声表面波装置主要是在钽酸锂（LiTaO3）或铌酸锂（LiNbO3）等具有压电性的单晶基板上，形成由可激振声表面波的铝等金属膜组成的叉状电极而构成。
并且，由于声表面波装置的可小型化，近年来伴随着移动电话等移动通信装置的进一步小型化，作为在该移动通信装置中从接收电波或发射电波中取出特定频带的电信号的双工器，声表面波装置被广泛地利用。
另一方面，如上所述地，当声表面波装置作为被装备在移动电话中的双工器被使用时，由于需要经常输入/输出高频波进行处理，因此要求具有高度的耐电性能。对应这样的要求，在专利文献1中，开示了提高声表面波装置耐电性能的技术。具体而言，在专利文献1中，开示有利用交角为特定范围角度的压电性单晶基板，在其上层积氮化钛层，再进一步在其上通过外延成长形成作为电极层的铝层。通过这样，可以形成不存在晶粒界面的电极，从而提高耐电性能。
【先行技术文献】
【专利文献】
【专利文献1】特开2003-101372号公报
发明内容
【本发明所要解决的课题】
然而，在上述专利文献1中开示的声表面波装置中，会产生利用在声表面波装置中的压电性单晶基板的交角被限制的问题。即，由于形成压电性单晶基板表面的晶体结构有必要与氮化钛层的晶体结构一致，因此受到不得不使用具有特定交角的压电性单晶基板的限制。另一方面，当不使用具有特定范围的交角的压电性单晶基板时，则会产生声表面波装置的耐电性能下降，从而降低其品质的问题。
因此，本发明的目的为解决上述课题，即在抑制声表面波装置的制造中的限制的同时，提高其耐电性能。
【课题的解决方案】
为了达到以上目的，作为本发明其中一种形态的声表面波装置，具有压电性单晶基板，所述压电性单晶基板为任意交角；由形成在所述压电性单晶基板的由导电性材料构成的基础电极层；在该基础电极层上通过外延成长形成的含铝的主电极层，以及由它们构成的叉状电极。
在所述电极中，具有形成在所述主电极层上，且由与该主电极层以及所述基础电极层不同且比重比铝大的导电性材料构成的上部层，所述上部层由钨或者钽形成，所述电极的周围被二氧化硅覆盖而形成。
另外，作为本发明其他形态的声表面波装置的制造方法包括：
在为任意交角的压电性单晶基板上形成由导电性部件构成的基础电极层；在该基础电极层上通过外延成长形成含铝的主电极层；在该主电极层上形成由与该主电极层以及所述基础电极层不同且比重比铝大的导电性材料构成的上部层，所述上部层由钨或者钽形成；在所述压电性单晶基板上，形成由所述基础电极层，所述主电极层以及所述上部层构成的叉状电极，所述电极的周围被二氧化硅覆盖而形成。
【发明的效果】
通过以上的结构，本发明可以在抑制制造过程中的限制的同时，制造出具有高耐电性能的高品质声表面波装置。
附图说明
图1移动电话的内部结构概要的方块示意图。
图2A弹性表面波装置的结构概要的俯视示意图。
图2B弹性表面波装置结构概要的示意图，为图2A的A-A线断面图。
图3本发明实施例1中的声表面波装置结构一例的示意图。
图4本发明实施例1中的声表面波装置制造工序的示意图。
图5本发明实施例1中的声表面波装置制造方法的流程图。
图6对本发明实施例1中的声表面波装置进行特性测定的电路示意图。
图7A本发明实施例1中的声表面波装置的结构示意图。
图7B本发明实施例1中的声表面波装置的特性测定结果的示意图。
图8A与本发明实施例1中的声表面波装置进行比较的声表面波装置的结构示意图。
图8B在图8A中开示的与本发明实施例1中的声表面波装置进行比较的声表面波装置的特性测定结果的示意图。
图9A本发明实施例2中的声表面波装置的结构示意图。
图9B本发明实施例2中的声表面波装置的特性测定结果的示意图。
图10A本发明实施例2中的声表面波装置其他结构的示意图。
图10B本发明实施例2中的其他结构的声表面波装置的特性测定结果的示意图。
图11A与实施例2中的声表面波装置进行比较的声表面波装置的结构示意图。
图11B在图11A中开示的与实施例2中的声表面波装置进行比较的声表面波装置的特性测定结果的示意图。
图12A与实施例1、2中的声表面波装置进行比较的声表面波装置的结构示意图。
图12B在图12A中开示的与实施例1、2中的声表面波装置进行比较的声表面波装置的特性测定结果的示意图。
图13A本发明实施例3中的声表面波装置的结构示意图。
图13B本发明实施例3中的声表面波装置的特性测定结果的示意图。
图14A显示本发明中声表面波装置的特性的极像图。
图14B显示本发明中声表面波装置的特性的半频带宽度。
具体实施方式
＜实施形态1＞
以下参照图1乃至图14B，对本发明的实施例1进行说明。图1为移动电话的内部结构概要的方块示意图，图2A以及图2B为声表面波装置的结构示意图。图3为实施例1中的声表面波装置结构一例的示意图，图4乃至图5为声表面波装置的制造方法的示意图。图6为对声表面波装置进行特性测定的电路示意图，图7乃至图14B为本发明中的声表面波装置及其比较对象的结构以及特性测定结果的示意图。
以下首先参照图1乃至图5对本发明中的声表面波装置的结构以及制造方法的概要进行说明。随后在实施例1、2、3中，参照图6乃至图14B，通过与其他结构的声表面波装置进行比较，对本发明中的声表面波装置的具体结构以及特性进行说明。
本发明中的声表面波装置，例如，被装备在如图1所示的移动电话中，含有发射方滤波部以及接收方滤波部，作为把从天线发射的发射频带以及从同一天线接收的接收频带各自进行分离的声表面波（SAW：Surface Acoustic Wave）双工器1（双工器）被使用。另外，由于移动电话的结构为周知内容，因此省略对图1所示结构的详细说明。
图2A的俯视图所示为所述声表面波双工器1的一部分结构。如图所示，声表面波双工器1具有在压电性单晶基板10上以薄膜的形式形成的，具有复数电极指的叉状电极20（IDT：Inter Digital Transducer）的结构。且在其两侧各自具有反射器30。图2B为图2A的A-A线断面图。在图2A、图2B中符号A所示为叉状电极20的电极周期即在压电性单晶基板10上传导的声表面波（SAW）的波长。另外，虽然没有图示，声表面波双工器1含有发射方滤波部以及接收方滤波部。
在此，本发明中的声表面波装置，可以采取只具备声表面波双工器1中的发射方滤波部以及接收方滤波部的任意一方的结构。且本发明中的声表面波装置并不仅限于用作声表面波双工器1。例如，可以如图1所示的BPF（带通滤波器）一样用作频率滤波器，也可以用作共振器。
以下对本发明中的声表面波双工器1的结构进行详细的说明。但是，在以下的说明中，虽然对本发明的特征结构会进行详细的说明，但是对于周知的结构则略去详细的说明。
首先，参照图3乃至图5，对本发明中的声表面波双工器1，特别是对电极20的结构，以及该声表面波双工器1的制造方法进行说明。图2为电极20的层积结构示意图。图4为声表面波双工器1的制造工序示意图，图5为制造方法的流程图。
如图3所示，本发明中的声表面波双工器1具有压电性单晶基板10，以及在其上以薄膜的形式形成的叉状电极20。压电性单晶基板10为例如钽酸锂（LiTaO3）或铌酸锂（LiNbO3）等具有压电性的单晶基板。另外，在以下实施例中进行说明的压电性单晶基板10的交角可以为24～54°，即垂直于以X轴为中心把Y轴旋转24～54°而得到的新Y轴，以包含X轴的面作为表面进行切断，也可以为－10～＋20°，即垂直于以X轴为中心把Y轴旋转24～54°而得到的新Y轴，以包含X轴的面作为表面进行切断。但是，利用在本发明的声表面波双工器1中的压电性单晶基板10可以为任意交角。
本发明中的声表面波双工器1具有由形成在所述压电性单晶基板10上的氮化钛层等导电性材料构成的基础电极层21，以及在该基础电极层21上通过外延成长形成的含铝的主电极层22。另外，所述基础电极层21（下部电极层）可以作为缓和压电性单晶基板10的材料与主电极层22之间的格子常数差异的缓冲层（buffer层）发挥作用。更进一步地，在本发明中，在通过外延成长形成的主电极层22的上面，形成有由钨（W）或者钽（Ta）等导电性部件构成的上部层23。并且由基础电极层21，通过外延成长形成的主电极层22以及上部层23形成电极20。在声表面波双工器1中，具有覆盖在所述电极20周围的二氧化硅（SiO2）层40。但是，本发明中的声表面波双工器1也可以不具备二氧化硅层40。
接下来，参照图4乃至图5，对具有图3所示结构的声表面波双工器1的制造方法的一例进行说明。首先，在图4（1）所示的压电性单晶基本10上，如图4（2）所示，利用溅镀装置堆积作为基础电极层（图3的符号21）的氮化钛（TiN）层（步骤S1）。接下来，在基础电极层上，利用溅镀装置使铝（Al）外延成长，形成铝（Al）层（图3的符号22）（步骤S2）。进一步地，在铝（Al）层上，堆积由钨（W）层构成的上部层（图3的符号23）（步骤S3）。据此，如图4（2）所示，在压电性单晶基板10上，形成具有3层结构的作为电极20的层。
接下来，通过光蚀刻工序（Photolithography Process），在作为电极20的层上形成叉状电极图形的抗蚀护膜（步骤S4），为了使作为电极20的层成为电极图形的形状，进行反应离子刻蚀（RIE：Reactive Ion Etching）（步骤S5）。其后，通过除去残余的抗蚀护膜，可形成图2A所示的叉状电极20。（图4（3））。
接下来，如图4（4）所示，通过溅镀装置堆积二氧化硅（SiO2）使之覆盖压电性单晶基板10上方以及电极20的周围（步骤S6）。然后，如图4（5）所示，把二氧化硅（SiO2）层（图3的符号40）的表面通过RIE或者离子刻蚀使之平坦化（步骤S7）。
通过以上步骤，在压电性单晶基板10上，可以形成由基础电极层21、外延成长而成的铝层22、上部层23这3层所组成的薄膜状电极20。
另外，形成在外延成长而成的铝层22上的上部层23，可以由如钨（W）、钽（Ta）、铼（Re）、锇（Os）、铱（Ir）、白金（Pt）、金（Au）这些属于第6周期元素的高密度金属中的任意材料形成。但是，上部层23的材料并不仅限于以上所述的材料，虽然比较理想的是比上述的铝（Al）比重更大的材料，或者相比之下电阻更小的材料，但是只要是与由铝层22形成的主电极层以及由氮化钛层21形成的基础电极层不同的导电性材料即可。
通过外延成长而形成的铝层22并不限于仅由铝（Al）形成，而可以为以铝（Al）为主要成分的层。即，可以以铝（Al）为主要成分，同时包含如Cu、Ti、Ta、Mg、Ni等金属而形成。
所述上部层23比较理想的厚度为比通过外延成长而形成的铝层22的厚度更薄。特别地，上部层的厚度相对与传导的声表面波的波长λ（参照图2A，图2B）为0.25%～0.90%的范围则比较理想。据此，即使上部层23为如钨层这种比铝层22电阻更高的材料，通过形成更薄的该上部层23，可以降低电极20整体的电阻。
（实施例）
接下来，在各实施例中，说明本发明中的声表面波双工器1的各种结构例的同时，进行特性测定。在此，对作为比较对象的比较对象声表面波双工器的结构以及特性测定也一并进行说明，与本发明中的声表面波双工器1进行比较。
另外，图6所示为对声表面波双工器1进行特性测定的电路结构。利用该电路，如下所述地对声表面波双工器1进行特性测定。
首先，在制造出来的本发明的声表面波双工器1的基板上，以及作为比较对象的比较对象声表面波双工器的基板上，各自形成用于与外部连接的电极垫。然后，使这些电极垫与金属球接触并通过超音波结合形成金属隆起，形成各声表面波双工器基板。更进一步地，把从各声表面波双工器基板经由单一切割下来的声表面波芯片，通过超音波倒装焊接安装在陶瓷基板上，从而完成本发明的声表面波双工器与比较对象声表面波双工器。
接下来，为了评价所述各声表面波双工器100的耐电特性，通过合成器105（信号发生器）产生被调整至声表面波双工器100的发射方滤波部的通频带频率的信号，以功率放大器104增幅至电力1W，输入声表面波双工器100的发射方输入端子。此时声表面波双工器100处于恒温器101（恒温槽）中85℃的环境中。
在这样的状态下，利用网络分析器103或者电力计102，进行数千小时的耐电特性测量。具体地，测量声表面波双工器100的中心频率。
（实施例1）
首先参照图7A对本发明实施例1的声表面波双工器的制造方法以及结构进行说明。在实施例1的声表面波双工器中，作为压电性单晶基板，利用交角为39°的钽酸锂（39°LiTaO3）。然后在该压电性单晶基板10上，在溅镀装置中以钛（Ti）为目标，添加N2＋Ar气体从而堆积形成氮化钛（TiN）层21。其后，在不使压电性单晶基板暴露在大气的状态下接续地在氮化钛层21上通过溅镀装置使铝（Al）外延成长，从而形成铝层22。另外，把通过外延成长形成的铝层22在图7A中以“Ep Al”表示，并且以下把通过外延成长形成的铝层22称为外延铝层22。而后，更进一步地，在使之不暴露在大气中的状态下，接续地在所述外延铝层22上通过溅镀装置使钨（W）层23堆积。
其后，通过光蚀刻工序，在整个压电性单晶基板10上形成的作为电极的层上面，形成交叉状的电极图形，通过Cl2＋BCl3气体的RIE，蚀刻氮化钛（TiN）层21，外延铝层（Al）22，以及钨（W）层23，形成交叉状的电极20。
所述实施例1中的声表面波双工器中形成各层使之厚度各为，氮化钛（TiN）层21为5nm，外延铝层（Ep Al）层22为265nm，钨（W）层23为5nm。
对此，作为所述实施例1的声表面波双工器比较对象的比较对象声表面波双工器的结构如图8A所示。具体地，首先与所述实施例1同样地，在相对于实施例1中的比较对象声表面波双工器中，作为压电性单晶基板，采用交角为39°的钽酸锂110（39°LiTaO3）。然后在该压电性单晶基板110上，在溅镀装置中以钛（Ti）为目标，添加N2＋Ar气体从而堆积形成氮化钛（TiN）层121。其后，在不使压电性单晶基板110暴露在大气的状态下接续地在氮化钛层121上通过溅镀装置使铝（Al）外延成长，形成外延铝（Ep Al）层122。
然后，通过光蚀刻工序，在压电性单晶基板10上形成的作为电极的层上面，形成交叉状的电极图形，通过Cl2＋BCl3气体的RIE，蚀刻氮化钛（TiN）层121，外延铝层（Al）122，形成交叉状的电极120。据此，比较对象声表面波双工器与实施例1不同地，没有形成外延铝（Al）层122上的钨（W）层。
在所述比较对象声表面波双工器中形成各层使之厚度各为，氮化钛（TiN）层21为5nm，外延铝层（Ep Al）层22为300nm。
接下来，图7B所示为图7A所示的具有上述结构的实施例1中的声表面波双工器的中心频率的测量结果，图8B所示为比较对象声表面波双工器的中心频率的测量结果。对此进行比较，首先如图8B所示，比较对象声表面波双工器在3000小时的测试时间后，中心频率发生0.5MHz以上的变动，可看到特性劣化。另一方面，实施例1中的声表面波双工器在6000小时的测试时间后，中心频率的变动不满0.5MHz，看不出特性劣化。
因此，可得知在实施例1中的声表面波双工器中，通过在外延铝层22上形成钨层23，外延铝层22上的Al原子的移动被阻碍而获得上述实验结果所示的高耐电性。由于铝（Al）的电阻比钨（W）低，因此通过减少该钨层23的厚度，可以减少声表面波双工器的插入损失，抑制插入损失的劣化。
更进一步地，由于在本发明中利用铝（Al）材料与钨（W）材料制造声表面波装置，可以采用与至今为止相同的制造方法，因此不会使电极的制造变得复杂。例如，可以利用干腐蚀法，剥离法任意一种，使制造方法的自由度提高。
另外在上述结构中，氮化钛（TiN）层21的厚度在0.3～10nm比较理想，特别在0.8～7nm的范围则更理想。
外延铝（Al）层22的厚度则可以相应于利用在声表面波装置中的频带而适当地决定。例如，在所述实施例1与比较对象中，外延铝（Al）层与钨（W）层各自的厚度被设定为使声表面波双工器的频率特性大致相同。
（实施例2）
接下来，参照图9以及图10A说明本发明实施例2中的声表面波双工器的制造方法以及结构。虽然实施例2中的声表面波双工器具有与上述实施例1大致相同的结构，但是有几点不同，按照以下方法制造。
首先，作为压电性单晶基板，采用交角为0°的铌酸锂（0°LiNbO3）。然后在该压电性单晶基板10上，在溅镀装置中以钛（Ti）为目标，添加N2＋Ar气体从而堆积形成氮化钛（TiN）层21。其后，在不使压电性单晶基板10暴露在大气的状态下接续地在氮化钛层121上通过溅镀装置使铝（Al）外延成长，形成外延铝（Ep Al）层122。而后，更进一步地，在使之不暴露在大气中的状态下，接续地在所述通过外延成长形成的外延铝层22上通过溅镀装置堆积形成钨（W）层23。
其后与上述同样地，通过光蚀刻工序，在压电性单晶基板10上形成的作为电极的层上面，形成交叉状的电极图形，通过Cl2＋BCl3气体的RIE，蚀刻氮化钛（TiN）层21，外延铝层（Al）22，以及钨（W）层23，形成交叉状的电极20。
然后，通过溅镀法形成二氧化硅（SiO2）层40，使之覆盖在外露的压电性单晶基板10的表面以及电极20的周围。其后，把二氧化硅层40的表面通过RIE或者离子刻蚀使之平坦化。为了与外部进行连接，把二氧化硅层的一部分通过光蚀刻工序，RIE工序进行刻蚀。另外，二氧化硅（SiO2）层40可被平坦化，也可不被平坦化。
在所述实施例2中的声表面波双工器中形成各层使之厚度各为，氮化钛（TiN）层21为5nm，外延铝层（Ep Al）层22为90nm，钨（W）层23为15nm，二氧化硅（SiO2）层40为450nm。
所述二氧化硅（SiO2）层40的厚度，只要大于电极20的厚度并可以使该电极20的上方埋没在里面即可。在声表面波双工器1的情况中虽然根据使用的频带或所要求的特性（传输特性，反射特性，温度特性等）适当地被决定，但例如形成350nm～550nm的厚度，以声表面波的波长λ（电极周期）（参照图2A，图2B）为基准，规格化的膜厚度为17%～33%则比较理想。
如上所述，本发明实施例2中的声表面波双工器与上述实施例1相比，存在压电性单晶基板的交角为0°，以及具有二氧化硅（SiO2）层的差异。
图10A所示为本发明实施例2的变换形态中的声表面波双工器的结构。如图所示，与上述图9A中所示的相比，实施例2的变换形态的声表面波双工器中形成在外延铝（EpAl）层上的上部层23的材料并非钨（W），而是钽（Ta）这一点上有所差异。其他的结构相同，制造方法也相同。
在所述实施例2中的声表面波双工器中形成各层使之厚度各为，氮化钛（TiN）层21为5nm，外延铝层（Ep Al）层22为90nm，钨（W）层23为15nm，二氧化硅（SiO2）层40为450nm。
如上所述，本发明实施例2中的声表面波双工器与上述实施例1相比，存在压电性单晶基板的交角为0°，上部层23为钽（Ta），以及具有二氧化硅（SiO2）层的差异。
对此，作为所述实施例2的声表面波双工器比较对象的比较对象声表面波双工器的结构如图11A及图12A所示。具体地，首先与所述实施例2同样地，在相对于实施例2中的第1的比较对象声表面波双工器中，作为压电性单晶基板，采用交角为0°的铌酸锂110（0°LiNbO3）。然后在该压电性单晶基板110上，在溅镀装置中以钛（Ti）为目标，添加N2＋Ar气体从而堆积形成氮化钛（TiN）层121。其后，在不使压电性单晶基板110暴露在大气的状态下接续地在氮化钛层121上通过溅镀装置使铝（Al）外延成长，形成外延铝（EpAl）层122。
然后，通过光蚀刻工序，在压电性单晶基板10上形成的作为电极的层上面，形成交叉状的电极图形，通过Cl2＋BCl3气体的RIE，蚀刻氮化钛（TiN）层121，外延铝层（Al）122，形成交叉状的电极120。
然后，通过溅镀法形成二氧化硅（SiO2）层140，使之覆盖在外露的压电性单晶基板110的表面以及电极120的周围。虽然在图11A所示的例子中二氧化硅（SiO2）层140的上面没有被平坦化，但也可以被平坦化。
据此，相对于实施例2以及实施例2的变换形态，第1的比较对象声表面波双工器具有没有形成钨（W）层以及钽（Ta）层的差异。
在所述第1的比较对象声表面波双工器中形成各层使之厚度各为，氮化钛（TiN）层121为5nm，外延铝层（Ep Al）层122为197nm，二氧化硅（SiO2）层140为450nm。
对此，作为所述实施例2的声表面波双工器比较对象的第2的比较对象声表面波双工器采用如图12A所示的结构。具体地，首先，与所述实施例2同样地，在相对于实施例2中的第2的比较对象声表面波双工器中，作为压电性单晶基板采用交角为0°的铌酸锂110（0°LiNbO3）。然后在该压电性单晶基板110上，通过溅镀装置中堆积形成Al-Cu合金层122。接下来，在不暴露在大气的状态下接续地通过溅镀装置堆积形成钨（W）层123。由于通过溅镀法形成的Al-Cu合金层122并非通过外延成长形成的铝层，因此在图12A中以“Non-Ep Al”表示。
其后，通过光蚀刻工序，在压电性单晶基板10上的其中一面形成的作为电极的层上面，形成交叉状的电极图形，通过Cl2＋BCl3气体的RIE，蚀刻Al-Cu合金（Non-Ep Al）层122，钨层（W）123，形成交叉状的电极120。
然后，通过溅镀法形成二氧化硅（SiO2）层140，使之覆盖在外露的压电性单晶基板110的表面以及电极120的周围。虽然在图12A所示的例子中二氧化硅（SiO2）层140的上面被平坦化，但也可以不被平坦化。
在所述第2的比较对象声表面波双工器中形成各层使之厚度各为，Al-Cu合金层122为98nm，钨（W）层123为15nm，二氧化硅（SiO2）层140为450nm。
据此，第2的比较对象声表面波双工器中，虽然形成有钨（W）层，但是具有作为主电极的层并非外延铝层，而是通过溅镀装置堆积形成的Al-Cu合金层122的差异。
接下来，图9B所示为图9A所示的具有上述结构的实施例2中的声表面波双工器的中心频率的测量结果，图10B所示为图10A所示的实施例2的变换形态中的声表面波双工器的中心频率的测量结果。图11B所示为图11A所示的第1的比较对象声表面波双工器的中心频率的测量结果，图12B所示为图12A所示的第2的比较对象声表面波双工器的中心频率的测量结果。
其结果是，图9B所示的实施例2的声表面波双工器在6000小时的测试后，中心频率的变动不满0.5MHz，看不出特性劣化。另一方面，图11B所示的第1的比较对象声表面波双工器在3000小时的测试后，中心频率发生0.5MHz以上的变动，可看到特性劣化。
其中，即使压电性单晶基板10的交角为0°，通过在外延铝（Ep Al）层22上形成钨（W）层，可提高声表面波双工器的耐电性能。即，例如，在-10～+20旋转Y交角基板中，与之前的+39°旋转Y交角附近的交角（例如+24～+42旋转Y交角基板）相比，虽然会产生单晶基板与基础电极层之间的高失配率，得到包含多个缺陷的外延铝层，但是可得知即使是这样的结构也可以使其耐电性能良好。
因此，压电性单晶基板10的交角或传导方向并不限于在实施例1中进行说明的39°或X方向，而可以为其他交角或传导方向的钽酸锂（LiTaO3）基板，又或者是结晶结构相似的铌酸锂（LiNbO3）。在声表面波过滤器，声表面波双工器中，如压电性单晶基板10为24～54°旋转Y LiTaO3，41±10°旋转Y LiNbO3，64±10°旋转Y LiNbO3，128±10°旋转Y LiNbO3，-10～+20°旋转Y LiNbO3则更理想。
如上所述，由于可以不依赖于压电性单晶基板的交角数值而提高声表面波装置的耐电性能，因此可抑制声表面波装置在结构方面的限制，从而可进行高品质且低成本的制造。
在电极20被二氧化硅（SiO2）层覆盖的情况下，由于该二氧化硅（SiO2）层的内部应力会施加在电极20上而促进该电极中的铝（Al）原子的移动，可以预想到耐电性能的日益劣化。但是，如参照上述的特性测定，可得知通过在形成电极20的外延铝（Ep Al）层的上部形成钨（W）层可提高耐电性能。
在图10B所示的实施例2的变换形态的声表面波双工器中，经过4000小时的测试后，虽然其中心频率发生了0.5MHz以上的变动，但是与图11A所示的上述第1的比较对象声表面波双工器相比，其特性劣化已经有所被抑制。因此，在形成电极20的外延铝（EpAl）层的上部形成的层的材料并不仅限于钨（W），而可以是钽（Ta）。从此可得知，作为外延铝（Ep Al）层22的上部层23的层积材料，可以为如钨（W）、钽（Ta）、铼（Re）、锇（Os）、铱（Ir）、白金（Pt）、金（Au）这些属于第6周期元素的高密度金属，其比重比形成外延铝（Ep Al）层的铝或者二氧化硅更大则比较理想。
在第2的比较对象声表面波双工器中，50小时后发生了0.5MHz以上的频率变动。另外，虽然没有图示，当Al-Cu合金层上没有钨（W）层的情况下也得到了大致一样的结果。
综上所述，当电极20上方的钨（W）层等上部层23形成在压电性单晶基板10上通过外延成长的含铝的主电极层22上时，其耐电性能得到提高，从而可得知具有效果。
在此，在图14A的左图所示为0°旋转Y-X传导LiNbO3上，右图所示为39°旋转Y-X传导LiTaO3上，各自成膜的外延铝的面方位的极像图。如这些图所示，无论任何一方的压电性单晶基板上均显示有明确的点，从而可得知铝的外延成长。但是，如以图14B所示各自极像图的圆圈部分的信号的半频带宽度，39°LiTaO3上的铝层的半频带宽度为0.73°，0°LiNbO3上的铝层的半频带宽度为1.82°。此时，由于从半频带宽度较小的39°LiTaO3上上的一方呈现更尖锐的点可得知外延成长朝着一个方向进行，显示出良好的结晶性能。且从结晶性能来看，虽然交角为39°前后的一方更为出色，但即使在声表面波双工器1中利用与39°LiTaO3上的铝层相比较其结晶性能没有那么出色的0°LiNbO3，也可以如上所述地实现耐电性能的提高。因此，通过在声表面波双工器中利用交角为0°前后的压电性单晶基板10，可以减少制造过程中部件管理的麻烦以及制造成本。
（实施例3）
接下来，参照图13A对本发明实施例3的声表面波双工器的制造方法以及结构进行说明。虽然实施例3中的声表面波双工器与上述实施例2具有大致相同的结构，但是在氮化钛（TiN）层与外延铝层之间具有钛（Ti）层这一点上具有差异。以下对制造方法进行说明。
首先，作为压电性单晶基板，利用交角为0°的铌酸锂（0°LiNbO3）。然后在该压电性单晶基板10上，在溅镀装置中以钛（Ti）为目标，添加N2＋Ar气体从而堆积形成氮化钛（TiN）层21，并在其上钛（Ti）为目标在Ar气体中成膜钛（Ti）层21’。
其后，在钛层21’上，通过溅镀装置使铝（Al）外延成长，从而形成外延铝（EpAl）层22。然后，更进一步地，在使之不暴露在大气中的状态下，接续地在所述通过外延成长形成的外延铝层22上通过溅镀装置使钨（W）层23堆积。
在此，对作为本实施例中特征的使钛（Ti）层21’成膜的理由进行说明。假设在不形成钛（Ti）层21’的情况下，则如上述实施例1，2地在氮化钛层21上使铝（Al）层22外延成长，但是这种情况下有可能会利用与堆积氮化钛（TiN）层21时的溅镀装置不同的溅镀装置。此时，由于氮化钛（TiN）层21的表面有可能会一时地暴露在大气中，使该表面发生变化，因此导致铝（Al）层22不在其上外延成长。另一方面，通过如上所述地在氮化钛（TiN）层21上形成钛（Ti）层21’，可以使铝（Al）层在其上外延成长。
上述氮化钛（TiN）层21的厚度在0.3～10nm比较理想，特别是在0.8～7nm的范围则更理想。钛（Ti）层21’的纯度则越高越理想，如纯度为99.9%则更理想。
其后，与上述同样地，通过光蚀刻工序，在压电性单晶基板10的一面上形成的作为电极的层上面，形成交叉状的电极图形，通过Cl2＋BCl3气体的RIE，蚀刻氮化钛（TiN）层21，钛（Ti）层21’，外延铝（Ep Al）层22，以及钨（W）层23，形成交叉状的电极20。
然后，通过溅镀法形成二氧化硅（SiO2）层40，使之覆盖在外露的压电性单晶基板10的表面以及电极20的周围。其后，把二氧化硅层40的表面通过RIE或者离子刻蚀使之平坦化。为了与外部进行连接，把二氧化硅层的一部分通过光蚀刻工序，RIE工序进行刻蚀。二氧化硅（SiO2）层40可被平坦化，也可不被平坦化。
在所述实施例3中的声表面波双工器中形成各层使之厚度各为，氮化钛（TiN）层21为5nm，钛（Ti）层21’为5nm，外延铝层（Ep Al）层22为82nm，钨（W）层23为15nm，二氧化硅（SiO2）层40为450nm。
如上所述地，本发明实施例3中的声表面波双工器与上述实施例2相比，在氮化钛（TiN）层21与外延铝层22之间具有钛（Ti）层21’这一点具有差异。即，压电性单晶基板10与外延铝（Ep Al）层22之间的基础电极层由氮化钛（TiN）层21与钛（Ti）层21’这2层形成这点有所差异。但是，基础电极层并不仅限于由2层形成。
图13B所示为图13A所示的具有上述结构的实施例3中的声表面波双工器的中心频率的测量结果。如该图所示，实施例3中的声表面波双工器经过6000小时的测试后，中心频率的变动为0.5MHz以内，看不出特性劣化。因此，具有上述结构的声表面波双工器也可以实现耐电性能的提高。
上述结构，即把压电性单晶基板10与外延铝层22之间的基础电极层由氮化钛（TiN）层21与钛（Ti）层21’这2层形成的结构还可以适用于实施例1，2中的结构。
＜实施形态2＞
接下来，说明本发明的实施形态2。在本实施形态中，对在实施形态1中进行说明的构成声表面波双工器的声表面波装置的结构以及制造方法的概要进行说明。
本实施形态中的声表面波装置具有以下结构，压电性单晶基板，由形成在所述压电性单晶基板的由导电性材料构成的基础电极层；在该基础电极层上通过外延成长形成的含铝的主电极层，以及由它们构成的叉状电极。
并且，在所述电极中，具有形成在所述主电极层上，由与该主电极层以及所述基础电极层不同的导电性材料构成的上部层。
在所述声表面波装置中还有以下结构，所述上部层由比重比铝大的导电性材料形成。
进一步地，所述声表面波装置具有以下结构，所述上部层由第6周期元素的任意一种材料形成。特别低，如上部层由钨（W）或钽（Ta）形成则更理想。
根据上述发明，通过在构成的电极的通过外延成长形成的主电极层上更进一步地形成由其它导电性材料构成的上部层，可以如上述各实施例中进行了说明的耐电性能测量结果，实现声表面波装置的耐电性能的更进一步提高。此时，由于实现声表面波装置的耐电性能可不依赖于压电性单晶基板的交角的数值，因此可以抑制上声表面波装置在其结构上的限制。因此可以进行高品质低成本的制造。
特别地，通过以钨或者钽等低电阻高比重的材料形成所述上部层，可以如上述各实施例中的耐电性能测量结果所示，声表面波装置的耐电性能得到显著的提高。
在所述声表面波装置中具有以下结构，所述上部层的厚度比所述主电极层的厚度更薄。
如所述上部层的厚度相对于所传导的声表面波的波长处于0.25%～0.90%的范围则比较理想。
根据上述发明，即使形成所述上部层的材料的电阻比主电极层更高，通过使上部层的厚度比主电极层更薄，可以降低电极整体的电阻，从而抑制声表面波装置的性能降低。
所述声表面波装置具有以下结构，所述基础电机层具有形成在所述压电性单晶基板上的氮化钛层，以及形成在该氮化钛层上的钛层，并且通过在所述钛层上外延成长形成所述主电极层。
根据上述发明，在基础电极层上通过外延成长形成主电极层时，虽然为了形成该主电极层所进行的装置交换会使基础电极层的表面与大气接触，但即使在这种情况下，通过在氮化钛层上形成钛层，可以在该钛层上外延成长形成良好的主电极层。作为其结果，可以制造高品质的声表面波装置。
所述声表面波装置还具有以下结构，所述电极的周围被二氧化硅覆盖而形成。
即使是上述发明的结构，如上述各实施例中的耐电性能测量结果所示，可以实现声表面波装置的耐电性能的提高。
所述声表面波装置可以通过以下的制造方法进行制造，即，本实施形态中的声表面波装置制造方法具有以下结构，在压电性单晶基板上形成由导电性部件构成的基础电极层，在该基础电极层上通过外延成长形成含铝的主电极层，在该主电极层上形成由与该主电极层以及所述基础电极层不同的导电性材料构成的上部层，在所述压电性单晶基板上，形成由所述基础电极层，所述主电极层以及所述上部层所构成的叉状电极。
【产业上的利用可能性】
本发明中的声表面波装置可以利用于装备在移动电话中的声表面波双工器或声表面波滤波器，具有产业上的利用可能性。
【符号说明】
1 声表面波双工器
10 压电性单晶基板
20 电极
21 氮化钛层（基础电极层）
21’ 钛层（基础电极层）
22 外延铝层（主电极层）
23 钨层（上部层）
30 反射器
40 二氧化硅层
100 声表面波双工器
101 恒温器
102 电力计
103 网络分析器
104 功率放大器
105 合成器
110 压电性单晶基板
120 电极
121 氮化钛层
140 二氧化硅层
Claims (5)
1.一种声表面波装置，其特征在于，具有：
压电性单晶基板，所述压电性单晶基板为任意交角；
叉状电极，包括以下三层结构：
形成在所述压电性单晶基板上的由导电性材料构成的基础电极层；
在该基础电极层上通过外延成长形成的含铝的主电极层；以及
形成在所述主电极层上，由与该主电极层以及所述基础电极层不同且比重比铝大的导电性材料构成的上部层，所述上部层位于所述叉状电极之最上层且其顶表面裸露在外而未被覆盖，所述上部层由钨或者钽形成，所述叉状电极的周围被二氧化硅覆盖而形成，
所述基础电极层具有形成在所述压电性单晶基板上的氮化钛层，以及形成在该氮化钛层上的钛层，并且通过在所述钛层上外延成长形成所述主电极层。
2.如权利要求1所述的声表面波装置，其特征在于，所述上部层的厚度比所述主电极层的厚度更薄。
3.如权利要求1所述的声表面波装置，其特征在于，所述上部层的厚度相对于所传导的声表面波的波长处于0.25％～0.90％的范围。
4.一种具有声表面波装置的双工器，其特征在于，所述声表面波装置具有：
压电性单晶基板，所述压电性单晶基板为任意交角；
叉状电极，包括以下三层结构：
形成在所述压电性单晶基板上的由导电性材料构成的基础电极层；
在该基础电极层上通过外延成长形成的含铝的主电极层；以及
形成在所述主电极层上，由与该主电极层以及所述基础电极层不同且比重比铝大的导电性材料构成的上部层，所述上部层位于所述叉状电极之最上层且其顶表面裸露在外而未被覆盖，所述上部层由钨或者钽形成，所述叉状电极的周围被二氧化硅覆盖而形成，
所述基础电极层具有形成在所述压电性单晶基板上的氮化钛层，以及形成在该氮化钛层上的钛层，并且通过在所述钛层上外延成长形成所述主电极层。
5.声表面波装置的制造方法，其特征在于，在为任意交角的压电性单晶基板上形成由导电性部件构成的基础电极层，在该基础电极层具有形成在压电性单晶基板上的氮化钛层，以及形成该氮化钛层上的钛层，并且在该钛层上通过外延成长形成含铝的主电极层，在该主电极层上形成由与该主电极层以及所述基础电极层不同的导电性材料构成的上部层，所述上部层位于最上层且其顶表面裸露在外而未被覆盖，所述上部层由钨或者钽形成，在所述压电性单晶基板上，形成由所述基础电极层，所述主电极层以及所述上部层所构成的叉状电极，所述叉状电极的周围被二氧化硅覆盖而形成。
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