弹性波元件的制作方法
【专利说明】弹性波元件
[0001]本申请是申请日为2011年5月31日、题为“弹性波元件”的发明专利申请201180029717.3的分案申请，该母案申请对应于2011年5月31日提交的具有相同发明名称的国际申请PCT/JP2011/003025。
技术领域
[0002]本发明总体上涉及弹性波元件。
【背景技术】
[0003]图39是现有技术中的弹性波元件的剖面示意图。在现有技术中，作为使用了弹性波元件I的滤波器的温度特性的改善手段，提出了在压电体2上以覆盖IDT电极7的方式形成氧化娃膜4的单元。
[0004]此外，通过在IDT电极7中使用钼(Mo)，从而能够利用干蚀刻形成电极图案，并且可提高弹性波元件I的耐电力性。
[0005]此外，由于Mo的比重比铝(Al)大，因此可以形成膜厚3比Al电极薄的IDT电极。由此，能够降低氧化硅膜4的成膜偏差。
[0006]另外，作为有关该申请的在先技术文献，公知有专利文献I。
[0007]但是，在这种现有的弹性波元件中，Mo带来导电性变差且弹性波元件I中的插入损耗变大的问题。
[0008]【在先技术文献】
[0009]【专利文献】
[0010]【专利文献I】日本特开2009-290914号公报
【发明内容】
[0011]本发明的目的在于在作为IDT电极使用了可通过干蚀刻图案形成的Mo(钼)或W(钨)或Pt (铂)时，抑制弹性波元件的插入损耗。
[0012]本发明的弹性波元件具备:压电体；IDT电极，其被设置在压电体上，且激励波长为λ的主要弹性波；氧化硅(S12)膜，其在压电体上被设置成覆盖IDT电极，且具有0.20 λ以上、小于1λ的膜厚；和电介质薄膜，其被设置在氧化硅膜上，且由传播比在氧化硅膜中传播的横波的速度快的横波的介质构成，具有I λ以上且5 λ以下的膜厚；IDT电极从压电体侧开始依次例如具有以Mo为主成分的第I电极层、和设置在第I电极层上且以Al为主成分的第2电极层，IDT电极具有0.15 λ以下的总膜厚，并且第I电极层具有0.05 λ以上的膜厚，第2电极层具有0.025 λ以上的膜厚。
[0013]根据上述构成，在弹性波元件中，通过将IDT电极的总膜厚设为0.15 λ以下，从而降低氧化硅膜的成膜偏差。此外，例如，在将以Mo为主成分的第I电极层的膜厚设为0.05 λ以上时，可提高弹性波元件的耐电力性。并且，通过将以Al为主成分的第2电极层的膜厚设为0.025 λ以上，从而可抑制IDT电极的电阻。由此，能够抑制弹性波元件中的插入损耗。
【附图说明】
[0014]图1是本发明的实施方式I中的弹性波元件的剖面示意图。
[0015]图2是该弹性波元件的特性说明图。
[0016]图3是该弹性波元件的特性说明图。
[0017]图4是该弹性波元件的其他剖面示意图。
[0018]图5是该弹性波元件的特性说明图。
[0019]图6是该弹性波元件的其他剖面示意图。
[0020]图7是表示该弹性波元件的压电体和IDT电极的一方式的图。
[0021]图8是本发明的实施方式2中的弹性波元件的剖面示意图。
[0022]图9是该弹性波元件的特性说明图。
[0023]图10是该弹性波元件的其他剖面示意图。
[0024]图11是该弹性波元件的特性说明图。
[0025]图12是该弹性波元件的其他剖面示意图。
[0026]图13A是表示该弹性波元件的制造方法的图。
[0027]图13B是表示该弹性波元件的制造方法的图。
[0028]图13C是表示该弹性波元件的制造方法的图。
[0029]图13D是表示该弹性波元件的制造方法的图。
[0030]图13E是表示该弹性波元件的制造方法的图。
[0031 ]图13F是表示该弹性波元件的制造方法的图。
[0032]图13G是表示该弹性波元件的制造方法的图。
[0033]图13H是表示该弹性波元件的制造方法的图。
[0034]图14A是表示在该弹性波元件中抑制无用乱真信号的条件的图。
[0035]图14B是表示在该弹性波元件中抑制无用乱真信号的条件的图。
[0036]图14C是表示在该弹性波元件中抑制无用乱真信号的条件的图。
[0037]图14D是表示在该弹性波元件中抑制无用乱真信号的条件的图。
[0038]图14E是表示在该弹性波元件中抑制无用乱真信号的条件的图。
[0039]图14F是表示在该弹性波元件中抑制无用乱真信号的条件的图。
[0040]图14G是表示在该弹性波元件中抑制无用乱真信号的条件的图。
[0041]图15是本发明的实施方式3中的弹性波元件的剖面示意图。
[0042]图16是该弹性波元件的特性说明图。
[0043]图17是该弹性波元件的特性说明图。
[0044]图18是该弹性波元件的其他剖面示意图。
[0045]图19是该弹性波元件的特性说明图。
[0046]图20是该弹性波元件的其他剖面示意图。
[0047]图21是表示该弹性波元件的压电体和IDT电极的一方式的图。
[0048]图22是本发明的实施方式4中的弹性波元件的剖面示意图。
[0049]图23是该弹性波元件的特性说明图。
[0050]图24是该弹性波元件的其他剖面示意图。[0051 ] 图25是该弹性波元件的特性说明图。
[0052]图26是该弹性波元件的其他剖面示意图。
[0053]图27是本发明的实施方式5中的弹性波元件的剖面示意图。
[0054]图28是该弹性波元件的特性说明图。
[0055]图29是该弹性波元件的特性说明图。
[0056]图30是该弹性波元件的其他剖面示意图。
[0057]图31是该弹性波元件的特性说明图。
[0058]图32是该弹性波元件的其他剖面示意图。
[0059]图33是表示该弹性波元件的压电体和IDT电极的一方式的图。
[0060]图34是本发明的实施方式6中的弹性波元件的剖面示意图。
[0061 ] 图35是该弹性波元件的特性说明图。
[0062]图36是该弹性波元件的其他剖面示意图。
[0063]图37是该弹性波元件的特性说明图。
[0064]图38是该弹性波元件的其他剖面示意图。
[0065]图39是现有技术中的弹性波元件的剖面示意图。
【具体实施方式】
[0066](实施方式I)
[0067]以下，参照【附图说明】本发明的实施方式I。图1是实施方式I中的弹性波元件的剖面示意图(与IDT电极指的延伸方向垂直的剖面示意图)。
[0068]在图1中，弹性波元件5具备:压电体6 ;设置在压电体6上且激励波长为λ的主要弹性波(Shear Horizontal波等)的IDT电极7 ;和在压电体6上被设置成覆盖IDT电极7、膜厚在0.20 λ以上且小于I λ的氧化硅膜8。另外，主要弹性波的波长λ是电极指间距的2倍。此外，弹性波元件5具备设置在氧化硅膜8上、且传播比在氧化硅膜8中传播的横波的速度快的横波的电介质薄膜9。该弹性波元件5是在压电体6与氧化硅膜8的边界部分关闭能量的大部分来激励主要弹性波的边界波元件。
[0069]压电体6是铌酸锂(LiNbO3)系基板，但是例如也可以是水晶、钽酸锂(LiTaO3)系、或铌酸钾(KNbO3)系的基板或薄膜等其他压电单晶介质。
[0070]当压电体6为铌酸锂系基板时，出于无用乱真信号抑制的观点，期望使用在欧拉角显示(Φ，θ，φ)中处于-100° ( Θ ^ -60°范围的基板。并且，如日本特愿2009-251696所记载的，期望由该铌酸锂构成的压电体6的欧拉角(Φ，θ，φ)满足-100° ^ Θ 彡-60。、1.193 Φ-2° ^ ^ 1.193 Φ+2°、Φ <-2Φ_3°、-2Φ+3° ^ Φ。另夕卜，Φ、Θ是压电体6的切出角，Φ是压电体6上的IDT电极7的主要弹性波的传播角。通过设成该欧拉角，从而在抑制由瑞利波引起的无用乱真信号的产生的同时，能够抑制快的横波所产生的频带附近的无用乱真信号。
[0071]IDT电极7是从弹性波元件5的上方看时梳形形状的叉指型换能器电极，从压电体6侧开始依次具有以Mo为主成分的第I电极层10、和设置在第I电极层10上且以Al为主成分的第2电极层11。在该第I电极层10中也可以混入Si等混合物，在第2电极层11中也可以混入Mg、Cu、Si等混合物。由此，能够提尚IDT电极7的耐电力性。
[0072]该IDT电极7具有0.15 λ以下的总膜厚，并且第I电极层10具有0.05 λ以上的膜厚，第2电极层11具有0.025 λ以上的膜厚。
[0073]氧化硅膜8是具有与压电体6相反的频率温度特性的介质，因此能够提高弹性波元件5的频率温度特性。此外，氧化硅膜8的膜厚被设定成主要弹性波的速度比在压电体6中传播的最慢的横波的速度还低。由此，可降低向主要弹性波的压电体6方向的泄露。
[0074]并且，氧化硅膜8的膜厚被设定成由IDT电极7激励的主要弹性波的频率温度特性在规定值(30ppm/°C )以下。
[0075]满足上述情况的氧化硅膜8的膜厚在0.2 λ以上且0.5 λ以下时，尤其可以同时实现主要弹性波的泄露防止效果和频率温度特性提高。
[0076]另外，这里所说的氧化硅膜8的膜厚是指，未形成IDT电极7时，从压电体6与氧化硅膜8相接的部分中的压电体6与氧化硅膜8的边界面到氧化硅膜8的上表面的距离D。
[0077]电介质薄膜9是传播比在氧化硅膜8中传播的横波的速度快的横波的介质。该电介质薄膜9例如是钻石、硅、氮化硅、氮化铝、或氧化铝。此外，电介质薄膜9的膜厚大于氧化娃膜8的膜厚，在作为主要弹性波的SH(Shear Horizontal)波的波长λ以上。由此，能够在弹性波元件5中封住主要弹性波。此外，为了实现弹性波元件5的薄壁，期望电介质薄膜9的膜厚在5 λ以下。
[0078]以下，详细说明本发明的弹性波元件5。
[0079]图2表示第I电极层10是膜厚为0.05 λ的Mo层并在该Mo层上层叠了 Al层的第2电极层11的整个IDT电极7的薄膜电阻(单位Ω / □)与、第2电极层11的膜厚(λ)之间的关系。根据图2可知，第2电极层11的膜厚以0.025 λ为界，在不满足该值时，IDT电极7整体的电阻具有转折点，且比0.44Ω/ □大。S卩，通过将第2电极层11的膜厚设为0.025 λ以上，从而抑制IDT电极7的电阻。由此，能够抑制弹性波元件5中的插入损耗。
[0080]另外，在第2电极层11的膜厚为0.025 λ以上的情况下，IDT电极7的电阻大致不依赖第I电极层10的膜厚。这是因为，若将由Al构成的第2电极层11的膜厚设为0.025 λ以上，则流过IDT电极7的电流的大部分流过第2电极层11。
[0081]如以上所述，在弹性波元件5中，通过将IDT电极7的总膜厚设为0.15 λ以下，从而降低氧化硅膜8的成膜偏差。此外，通过将以Mo为主成分的第I电极层10的膜厚设为0.05 λ以上，从而提高弹性波元件的耐电力性。另外，通过将以Al为主成分的第2电极层11的膜厚设为0.025 λ以上，从而抑制IDT电极7的电阻。由此，能够抑制弹性波元件5中的插入损耗。
[0082]图3表示作为压电体6使用25度旋转Y板X传播的铌酸锂基板、作为电介质薄膜9使用膜厚为I λ的氮化硅(SiN)、将氧化硅膜8的膜厚D在0.2 λ至I λ内改变时的第I电极层的膜厚(λ )、与在IDT电极7中传播的主要弹性波的声速(m/秒)之间的关系。另夕卜，假设氧化硅膜的上表面平坦。此外，设第2电极层11的膜厚为0.025 λ。若该第2电极层11的膜厚比该值还大且越来越大，则主要弹性波的声速虽然很少但也会变小。另外，对于电介质薄膜9的膜厚而言，若其膜厚在I λ以上，则几乎对在IDT电极7中传播的主要弹性波的声速(m/秒)没有影响。此外，图3所示的主要弹性波的声速是主要弹性波在反谐振频率下的声速。这在表示主要弹性波的声速的其他附图中也是同样的。若要关注主要弹性波的能量损失，则可以认为重点是要关注主要弹性波在谐振频率和反谐振频率下的能量损失。但是，由于主要弹性波在反谐振频率下的声速比谐振频率下的声速还快，因此从主要弹性波的能量损失的观点出发，在对体波(bulk wave)的声速进行比较的情况下，其比较对象最好是主要弹性波在反谐振频率下的声速。
[0083]如图3所示，若氧化硅膜8的膜厚为0.2 λ，则当第I电极层10的膜厚在0.093 λ以上时，在IDT电极7中传播的主要弹性波的声速比在压电体6中传播的较慢的横波(体波)的声速(4080m/秒)慢，能够抑制因体波辐射引起的主要弹性波的能量损失。
[0084]此外，若氧化硅膜8的膜厚为0.3 λ，则当第I电极层10的膜厚在0.068 λ以上时，在IDT电极7中传播的主要弹性波的声速比在压电体6中传播的较慢的横波(体波)的声速(4080m/秒)慢，能够抑制因体波福射引起的主要弹性波的能量损失。
[0085]此外，若氧化硅膜8的膜厚为0.5 λ，则当第I电极层10的膜厚在0.05 λ以上时，在IDT电极7中传播的主要弹性波的声速比在压电体6中传