弹性边界波装置的制作方法

专利名称：弹性边界波装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及在压电体和电介质的界面形成电极的弹性边界波装置，更详细地说涉 及层叠结构得到改良的弹性边界波装置。
背景技术：
近几来来，取代弹性表面波装置，弹性边界波装置令人瞩目。在弹性边界波装置 中，因为不需要具有空洞的封装，所以能够实现小型化。在下述专利文献1中，公开了层叠由LiNbO3等构成的第1介质和由SiO2等构成的 第2介质，在第1、第2介质之间配置IDT电极的弹性边界波装置。在这里，对IDT电极进行 交叉宽度加权，将电极指和虚设电极指之间的间隙的尺寸作为特定的范围，从而抑制起因 于弹性边界波的衍射现象的特性的劣化。专利文献1 JP特开2006-319887号公报可是，在专利文献1公开的现有技术的弹性边界波装置中，如果进行浪涌耐压试 验，就往往产生电极被比较低的电压击穿的问题。另外，在弹性边界波装置中，也和弹性表面波装置同样，迫切要求降低插入损耗。

发明内容
本发明就是针对上述情况研制的，其目的在于提供可以提高浪涌耐压的弹性边界
波装置。另外，本发明限定目的，在于提供浪涌耐压高、损耗低的弹性边界波装置。采用本发明后，可以提供的弹性边界波装置，其特征在于，具备具有上面的压电 基板；由在所述压电基板的上面成膜的第1电介质构成的电介质膜；在所述电介质膜上形 成、至少具有IDT电极的电极；覆盖所述电极地形成、由第2电介质构成的电介质层。在本 发明中，在电介质膜(该电介质膜由在压电基板的上面成膜的第1电介质构成)上形成IDT 电极，从而能够提高浪涌耐压。对于构成上述第1电介质的材料，没有特别的限定。但是在本发明的某个特定的 情况下，第 1 电介质是从由 Ta2O5, TiO2, TiO、Si02、Mg0、A1203、Nb2O5, Cr2O3> ZrO2, ZnO, NiO、 W03> HfO2, A1N、TiN、Si3N4及SiC构成的组中选择的电介质。这时，能够进一步有效地提高 浪涌耐压。特别优选的是作为上述第1电介质，使用Ta2O5后，能够更加有效地提高浪涌耐压。在本发明的其它特定的情况下，如果令使用的弹性边界波的波长为λ时，那么由 所述第1电介质构成的电介质膜的厚度就成为0.018 λ以下。这时，能够降低弹性边界波 装置的损失。另外，在本发明涉及的弹性边界波装置中，由所述第1电介质构成的电介质膜，在 压电基板的上面中，只要至少在形成所述电极的区域形成即可。优选的情况是在压电基板的上面的整个面上，形成电介质膜。这时，不需要布图，能够很容易地形成由第1电介质构成的电介质膜。在本发明的其它特定的情况下，进而具备由第3电介质构成的第2电介质层；在由 所述第2电介质构成的电介质层上，层叠由所述第3电介质构成的所述第2电介质层，而且 所述第3电介质的音速，大于所述第2电介质的音速。作为构成上述压电基板的材料，可以使用各种各样的压电体。但是最优选的是使 用LiNbO3，这样，按照本发明，形成由第1电体构成的电介质膜后，能够有效地提高浪涌耐压。采用本发明涉及的弹性边界波装置后，因为在压电基板上形成由第1电介质构成 的电介质膜，而且在电介质膜上形成包含IDT电极的电极，所以与现有技术的弹性边界波 装置相比，能够提高浪涌耐压。因此，能够提高弹性边界波装置的可靠性。



图1是旨在讲述本发明的第1实施方式涉及的弹性边界波装置的示意性的正面剖 面图。图2是表示图1所示的弹性边界波装置的电极结构的示意性的平面图。图3是旨在表示图1所示的第1实施方式的弹性边界波装置的电极的层叠结构的 局部放大正面剖面图。图4是旨在讲述在电介质层和保护膜之间层叠第2电介质层的变形例的弹性边界 波装置的示意性的正面剖面图。图5是表示在图1及图2所示的第1实施方式、没有设置弹性边界波共振子部的第 2实施方式和比较例的弹性边界波装置中，使占空比变化时的带域内插入损耗达到0. 3dB 劣化时的电压的变化即浪涌耐压的变化的图。图6是表示比较例及由Ta2O5构成的电介质的厚度不同的多种实施方式的弹性边 界波装置的滤波器特性的图。图7是表示用图6所示的实线A表示的比较例的弹性边界波装置的滤波器特性的 图。图8是表示在图6中用虚线B表示的实施方式的弹性边界波装置的滤波器特性的 图。图9是表示在图6中用点划线C表示的实施方式的弹性边界波装置的滤波器特性 的图。图10是表示在图6中用细实线D表示的实施方式的弹性边界波装置的滤波器特 性的图。图11是表示使作为电介质膜的Ta2O5的标准化膜厚变化时的插入损耗的变化的 图。符号说明1…弹性边界波装置2…压电基板2a...上面3…电介质膜
4…电极5 7…第1 第3IDT电极8、9…反射器10…弹性边界波滤波器部1L···弹性边界波共振子部11a... IDT 电极lib、Ilc…反射器12…输入端子13…弹性边界波共振子部13a... IDT 电极13b、13c …反射器14…输出端子15…电介质层16…保护膜17…第2电介质层
具体实施例方式下面，参照附图，讲述本发明具体的实施方式，从而阐述本发明。图1是本发明的第1实施方式涉及的弹性边界波装置的示意性的剖面图。弹性边 界波装置1，具有压电基板2。压电基板2由适当的压电体构成。但是在本实施方式中，由 15° Y切割X传播的LiNbO3基板构成。也可以使用其它结晶方位的LiNbO3基板。另外，还 可以使用LiNbO3及水晶等其它压电单结晶基板，或者由钛酸锆酸铅类陶瓷等压电陶瓷构成 的压电基板。在压电基板2的上面2a上，形成由作为第1电介质的Ta2O5构成的电介质膜3。作 为第1电介质，没有特别的限定。可以使用后文讲述的能够提高浪涌耐压的适当的电介质 材料。作为这种电介质，可以使用从由 Ta2O5、TiO2、TiO、Si02、Mg0、Al2O3、Nb2O5、Cr2O3、ZrO2、 ZnO, NiO、W03、HfO2, A1N、TiN、Si3N4及SiC构成的组中选择的电介质，特别优选的是因为 能够有效地提高浪涌耐压，所以使用Ta205。在本实施方式中，在压电基板2的整个上面2a上形成上述电介质膜3。也可以在 压电基板2的上面2a上局部性地形成电介质膜3。就是说，只要至少在形成后文讲述的电 极4的部分的下面中存在电介质膜3即可。换言之，在压电基板2的上面2a中，只要至少 在形成电极4的区域中形成电介质膜3即可。在弹性边界波装置1中，如后文讲述的试验例所示，设置上述电介质膜3后，可以 有效地提高浪涌耐压。其理由被认为是由于提高了绝缘电阻(IR)的缘故，在上述电介质膜3上，形成电极4。在图2中示意性地绘出电极4的平面形状。虽 然在图1中简要地绘出，但是电极4具有图2所示的平面形状。就是说，具有沿着弹性边界 波传播方向配置的第1 第3IDT电极5 7和在设置IDT电极5 7的区域的边界波传 播方向的两侧配置的反射器8、9。由第1 第3IDT电极5 7和反射器8、9形成3IDT型 的共振子型弹性边界波滤波器部10。
第1单端口型弹性边界波共振子部11，与上述弹性边界波滤波器部10的第2IDT6 的一端连接。弹性边界波共振子部11，具有IDT电极11a、反射器llb、llc。IDT电极Ila 的一端与第2IDT6连接，另一端与输入端子12连接。另一方面，第1、第3IDT电极5、7的各 一端被共同连接，与第2单端口型弹性边界波共振子部13的IDT电极13a的一端连接，IDT 电极13a的另一端与输出端子14连接。在弹性边界波共振子部13中，在IDT电极13a的 边界波传播方向的两侧也具备反射器13b、13c。此外，在本实施方式中，构成使单端口型弹性边界波共振子部11、13与上述3IDT 型的弹性边界波滤波器部10的前级及后级连接的弹性边界波滤波器装置。在本发明中，包 含IDT电极的电极的结构，并不局限于本实施方式的电极4，可以使用构成各种共振子及带 域滤波器的电极结构。此外，虽然如前所述，在压电基板2的整个上面2a上形成上述电介 质膜3。但是也如前所述，在压电基板的上面中，只要至少在形成这种电极的区域中形成电 介质膜3即可。在本实施方式中，电极4由层叠金属膜(该层叠金属膜是层叠多个金属膜后构成 的)构成。电极4也可以由单一的金属膜构成。对于构成电极的金属材料没有特别的限定， 可以适当地使用Cu、Al、Pt、Au、Ni等金属或合金。更具体地说，如用图3示意性的放大剖 面图所示，电极4具有从上往下依次层叠NiCr膜4a、Pt膜4b、Ti膜4c、AlCu膜4d、Ti膜 4e、Pt膜4f及Ti膜4g的结构。在这里，作为提高与电介质膜3的贴紧性的贴紧层，形成 最下方的Ti膜4g。另外，作为旨在提高两侧的金属膜的贴紧性的贴紧层，形成Ti膜4c及 Ti膜4e。Ti膜4c及Ti膜4e还作为金属膜4b和金属膜4d之间及金属膜4d和金属膜4f 之间的扩散防止层发挥作用。MCr膜4a则作为保护膜(旨在保护主要的电极层之一的Pt 膜4b)及与SiO2W贴紧层发挥作用，还作为频率调整层发挥作用。因此，NiCr膜4a、Ti膜 4c,Ti膜4e、Ti膜4g的厚度，比作为主要的电极层的Pt膜4b、AlCu膜4d及Pt膜4f的厚 度薄。另外，在本实施方式中，覆盖上述电极4地层叠作为第2电介质的由SiO2构成的 电介质层15。作为构成电介质层15的材料，不限于SiO2，可以使用各种各样的电介质。作 为构成这种电介质层15的第2电介质，除了 SiO2以夕卜，还可以使用ZnO、Si3N4、A1N、Ta2O5, A1203、B203等。此外，第1电介质和第2电介质，既可以是相同的材料，也可以是不同的材料。第1、第2电介质是相同的材料时，能够使用相同的介电材料，形成弹性边界波装 置1的电介质膜3及电介质层15。从而能够降低材料成本，而且能够简化制造工序。作为第1电介质和第2电介质，分别使用适当的电介质材料时，可以提高弹性边界 波装置1的浪涌耐压，容易使过滤器特性最佳化。上述电极4的厚度，随着使用的金属材料及电极4的结构的不同而不同，通常为 0.01 λ 0.25 λ左右。为了有效地利用弹性边界波，电介质层15的厚度通常为0.4 λ 3. 0 λ左右。但是，电介质层15的厚度也不限于此。另外，对于电介质膜3的厚度，没有特别的限定，只要能够有效地提高后文讲述的 浪涌耐压即可。但是，为了降低插入损耗，如果令使用的弹性边界波的波长为λ时，那么就 最好成为0.018 λ以下。这时，能够降低损失。在本实施方式中，进而在电 介质层15的上面，层叠由聚酰亚胺构成的保护层16。 形成由聚酰亚胺构成的保护层16后，能够保护电介质层15的上面。
作为构成保护层的材料，并不局限于聚酰亚胺，可以列举环氧类树脂、苯酚类树 脂、丙烯酸脂类树脂、尿烷类树脂、硅类树脂、聚酯等合成树脂或Si3N4、A1N、玻璃等无机材 料。另外，在本发明中，可以在上述由聚酰亚胺构成的保护层16和电介质层15之间， 层叠由音速大于构成电介质层15的第2电介质的音速的第3电介质构成的电介质层17。 这时，能够有效地提高耐电力性。作为构成这种第3电介质的材料，是与第2电介质不同的 导电材料，可以使用从由 Si02、SiN、AlN、SiC、Al203、类金刚石(DLC diamond like carbon) 及金刚石构成的组中选择的适当是电介质材料。就是说，可以从这些电介质材料中选择构 成第2、第3电介质的电介质材料的组合。最好采用作为第2电介质使用SiO2、作为第3电介质使用SiN的组合。这样，能够 更加有效地耐电力性。接着，根据具体的试验例，讲述上述弹性边界波装置1中的提高浪涌耐压而且降 低插入损耗的情况。在弹性边界波装置1中，使电极4各层的厚度为NiCr/Pt/Ti/AlCu/Ti/Pt/Ti = 10/56/10/130/10/56/10 (nm)。此外，各层的厚度的单位都是nm。另外，使由Ta2O5构成的电介质膜的厚度为30nm。使由SiO2构成的电介质层15的 厚度为4900 μ m,由聚酰亚胺构成的保护层16的厚度为6 μ m，由LiNbO3构成的压电基板2 的厚度为100 μ m。使第1 第3IDT电极5 7、反射器8、9、IDT电极1 la、13a、反射器1 Ib、11 c、13b、 13c中的占空比都为0. 5。另外，将IDT电极5 7作为正规的IDT电极，其电极指交叉宽 度为 50. 2μπ ο使IDT电极5 7中的电极指的对数，按照IDT电极5、IDT电极6及IDT电极7 的顺序为8. 5对、22对及8. 5对。另外，使弹性边界波共振子部11的IDT电极Ila电极指 的对数为80对，使弹性边界波共振子部13的IDT电极13a电极指的对数为150对。 对于采用上述方法制作的弹性边界波装置1，在测量滤波器特性的同时，还如以下 所述地进行了遵照 EIA/JEDEC STANDARD 规定的 EIA/JESD22-A115-A (Machine Model)的浪 涌耐压试验。浪涌耐压试验的内容制造上述标准规定的等值电路模型，依次外加电压。为了进行比较，对于除了没有形成上述由Ta2O5构成的电介质膜3以外，都采用和 上述实施方式相同的结构的比较例的弹性边界波装置，也同样评价了滤波器特性和浪涌耐 压试验。进而，对于除了没有设置上述第1、第2弹性边界波共振子部11、13以外，都和上述 实施方式同样地形成的第2实施方式的弹性边界波装置，也同样评价了浪涌耐压。浪涌耐压试验的结果，见下述表1及图5。此外，表1及图5中的0. 3dB劣化电压 值，表示通带内的最低插入损耗达到0.3dB劣化时的外加电压的值。另外，表1中的电极击 穿电压栏，表示IDT电极等出现电极击穿时的外加电压。在表1中，对于上述实施方式及比 较例，各示出4个样品的试验结果。另外，在表1中，还一并示出实施方式及比较例的弹性边界波装置的绝缘电阻 (IR)的值。另一方面，在图5中，示出使IDT电极5 7的占空比变化时的上述3种弹性边界
[表1]
权利要求
一种弹性边界波装置，其特征在于，具备具有上面的压电基板；在所述压电基板的上面成膜的由第1电介质构成的电介质膜；形成在所述电介质膜上、至少具有IDT电极的电极；和覆盖所述电极地形成的、由第2电介质构成的电介质层。
2.如权利要求1所述的弹性边界波装置，其特征在于所述第1电介质，是从由Ta205、 TiO2, TiO、SiO2, MgO, A1203、Nb2O5, Cr2O3> ZrO2, ZnO, NiO、WO3> HfO2, Α1Ν、TiN、Si3N4 及 SiC 构 成的组中选择的电介质。
3.如权利要求2所述的弹性边界波装置，其特征在于所述第1电介质是Ta205。
4.如权利要求1 3任一项所述的弹性边界波装置，其特征在于使用的弹性边界波 的波长为λ时，则由所述第1电介质构成的电介质膜的厚度为0.018λ以下。
5.如权利要求1 4任一项所述的弹性边界波装置，其特征在于由所述第1电介质 构成的电介质膜，在所述压电基板的上面中，至少形成在形成有所述电极的区域。
6.如权利要求5所述的弹性边界波装置，其特征在于由所述第1电介质构成的电介 质膜，形成在所述压电基板的上面的整个面上。
7.如权利要求1 6任一项所述的弹性边界波装置，其特征在于进而具备由第3电 介质构成的第2电介质层；由所述第3电介质构成的所述第2电介质层，层叠在由所述第2电介质构成的所述电 介质层上，而且所述第3电介质的音速，大于所述第2电介质的音速。
8.如权利要求1 7任一项所述的弹性边界波装置，其特征在于所述压电基板由 LiNbO3 构成。
全文摘要
一种弹性边界波装置(1)，在压电基板(2)的上面(2a)上，形成由第1电介质构成的电介质膜(3)，在电介质膜(3)上形成包含IDT电极的电极(4)，覆盖电极(4)地形成由第2电介质构成的电介质层(15)。可以提高浪涌耐压。
文档编号H03H9/145GK101939911SQ20098010421
公开日2011年1月5日 申请日期2009年1月23日 优先权日2008年2月5日
发明者城之园心弥, 清水敦, 玉崎大辅 申请人:株式会社村田制作所