专利名称：弹性表面波元件及其制造方法
技术领域：
本发明涉及一种具有在高频带中能显示出高的耐电力性的电极结构的弹性表面波元件及其制造方法。
背景技术：
弹性表面波元件是利用了机械振动能量集中在固体表面附近而传播的弹性表面波的电子部件，用于构成过滤器、共振器或天线共用器等。
近年来，随着携带电话等移动体通信终端的小型化及轻量化的快速发展，要求安装在移动体通信终端中的电子部件的小型化。
弹性表面波元件具有在压电性基板的表面上相互不同地排列配置由导电性材料构成的一对梳齿状电极(IDT(Inter Digital Transducer，交叉换能器)电极)的梳齿部分的结构。具有这样的单纯的结构的弹性表面波元件非常适用于使过滤器、共振器或天线共用器小型化的元件。
另外，在将弹性表面元件作为共振器来使用时，主要的是元件的温度变化时的串联共振频率及并联共振频率的变动小。
过去已知通过由氧化硅膜覆盖梳齿状电极和压电性基板的上面，使元件温度变化时的串联共振频率及并联共振频率的变动变小。
但，作成由氧化硅膜覆盖梳齿状电极和压电性基板上方的结构，则会出现在梳齿状电极部产生空隙部的问题。
图11表示以往的弹性表面波元件的俯视图。该弹性表面波元件在压电性基板12上形成有梳齿状电极部13及梳齿状电极部14。此外，梳齿状电极13、14和压电性基板12的上面被氧化硅膜覆盖，但在图11中省略了图示。在梳齿状电极部13及梳齿状电极部14上电连接有用于将弹性表面波元件与外部的电路连接的连接电极部15、16。图12是由一点划线切断梳齿状电极部13、14并从箭头方向观察的剖面图。梳齿状电极13、14和压电性基板12的上面被氧化硅膜10覆盖。
如图11及图12所示，在梳齿电极13、14上产生空隙部B。该空隙部B是通过在梳齿电极13、14和压电性基板12上涂敷硅化合物并进行氧及水分中的热处理的工序中，由热应力使梳齿电极部13、14的材料消失而产生的。
发明内容
本发明是为了解决上述以往的问题而提出的，其目的在于提供一种抑制梳齿电极部中的空隙的产生、且耐电力特性良好的弹性表面波元件及其制造方法。
本发明的弹性表面波元件，具有压电性基板、和在所述压电性基板上薄膜形成的电极部，其中，所述电极部具有梳齿状电极部、和与所述梳齿状电极部连接的连接电极部，所述梳齿状电极部具有基底层、和在基底层上层叠了的主电极层，所述基底层具有由TiN或TiOxNy(但0＜x＜0.2，x+y＝1)构成的第1基底层、和由Cr构成的第2基底层。
在本发明中，通过在所述梳齿状电极部和压电性基板之间设置由TiN或TiOxNy(但0＜x＜0.2，x+y＝1)构成的第1基底层、和由Cr构成的第2基底层，能够防止在梳齿状电极部产生空隙部，能够提高耐电力特性。若能够防止在梳齿状电极部产生空隙部，则能够抑制梳齿状电极部的电阻值的增加并减少电力损失。另外，能够使串联共振频率及并联共振频率的变动变小。
在本发明中，通过设置所述第1基底层和所述第2基底层，提高梳齿状电极部的密接性。因此能够防止将连接电极部与布线部件连接时的膜剥落、或连接电极部的引线接合时的膜剥落。
若所述梳齿状电极部由Cu或Cu合金形成，则容易产生空隙部，因此本发明适用于由Cu或Cu合金形成梳齿状电极部的弹性表面波元件中则有效。
在本发明中，所述主电极部优选由CuAg合金形成。
另外，在所述主电极层上优选层叠有由TiN或TiOxNy(但0＜x＜0.2，x+y＝1)构成的第1保护层。
进一步，在所述第1保护层上优选层叠有由Cr构成的第2保护层。
所述压电性基板优选为例如LiTaO3基板或LiNbO3基板。特别是，优选由Y切口角为36°到60°的LiTaO3构成。
在本发明中，所述梳齿状电极部及所述压电性基板上优选被绝缘层所覆盖着，所述绝缘层由具有与所述压电性基板的温度-弹性常数变化特性反方向的温度-弹性常数变化特性的绝缘性材料构成。
通过形成所述绝缘层，能够使元件温度变化时的串联共振频率及并联共振频率的变动变小。
在所述压电性基板上形成所述绝缘层时，所述压电性基板是例如LiTaO3基板，所述绝缘性材料是氧化硅或氮化铝。
另外，所述绝缘层通过例如涂敷、热处理硅化合物的旋压玻璃法(spin-on glass)来形成。由于所述热处理在氧和H2O的任意一方或两方存在的气氛中进行，因此所述绝缘层成为氧化膜。
在本发明中，优选在岩盐型结构、或面心体方结构的所述第1基底层上层叠有面心立方结构的主电极层，以使最稠密面的{111}面相对基板表面具有一定的倾斜。由此，能够抑制电迁移或应力迁移。其结果，能够谋求电极破损和电断线的防止、元件的插入损失的减少、共振子的Q值的提高，能够提高弹性表面波的特性。
另外，若所述主电极层的{111}面与所述压电性基板的结晶的X轴平行，则最稠密面的{111}面与SH波的振幅方向交叉，因此提高对电迁移或应力迁移的耐性。
进一步，所述第1基底层的{111}面优选相对基板表面具有一定的倾斜。
另外，在本发明中，若所述第2基底层的膜厚为0.5nm以上和10nm以下，则所述主电极层的结晶粒界能够具有直线状的双晶结构。由此提高弹性表面波元件的耐电力性。此外，所述第2基底层的膜厚优选为0.5nm以上和2nm以下。
本发明的弹性表面波元件的制造方法，具备(a)在压电性基板上形成梳齿状电极部、和与所述梳齿状电极部连接的连接电极部的工序，其中，在梳齿状电极部中层叠有由TiN构成的第1基底层、由Cr构成的第2基底层、和由导电性材料构成的主电极层；(b)在所述压电性基板及所述梳齿状电极部上涂敷具有与所述压电性基板的温度-弹性常数变化特性反方向的温度-弹性常数变化特性的绝缘性材料，并形成绝缘层的工序；(c)热处理所述绝缘层的工序。
在本发明中，通过在所述梳齿状电极部和压电性基板之间设置由TiN或TiOxNy(但0＜x＜0.2，x+y＝1)构成的第1基底层、和由Cr构成的第2基底层，能够防止在梳齿状电极部产生空隙部，能够提高耐电力特性。若能够防止在梳齿状电极部产生空隙部，则能够抑制梳齿状电极部的电阻值的增加并减少电力损失。另外，能够使串联共振频率及并联共振频率的变动变小。
在本发明中，通过设置所述第1基底层和所述第2基底层，提高梳齿状电极部的密接性。因此能够防止将连接电极部与布线部件连接时的膜剥落、或连接电极部的引线接合时的膜剥落。
另外，所述梳齿状电极部及所述压电性基板上优选被绝缘层所覆盖着，所述绝缘层由具有与所述压电性基板的温度-弹性常数变化特性反方向的温度-弹性常数变化特性的绝缘性材料构成，因此能够使元件温度变化时的串联共振频率及并联共振频率的变动变小。
利用LiTaO3来形成所述压电性基板，并使用作为所述绝缘性材料的硅化合物将所述绝缘层作成以氧化硅为主成分的层，从而能够使所述压电性基板的温度-弹性常数变化特性作成与所述绝缘层的温度-弹性常数变化特性相反的方向。
所谓的基板或绝缘层的温度-弹性常数变化特性是指温度变化时的弹性常数变化的方向及大小。例如若LiTaO3的温度上升，则其弹性常数减少，若氧化硅的温度上升，则其弹性常数增加。此时，LiTaO3和氧化硅的温度-弹性常数变化特性为反方向。
另外，所述绝缘层通过例如涂敷、热处理硅化合物的旋压玻璃法来形成。由于所述热处理在氧和H2O的任意一方或两方存在的气氛中进行，因此所述绝缘层成为氧化膜。
为了使元件温度变化时的串联共振频率及并联共振频率的变动变小，另外，提高弹性表面波元件的Q值，从而优选在450℃以上进行所述热处理。但，若使所述热处理温度变高，则在梳齿状电极部容易产生空隙部。
在本发明中，通过在所述梳齿状电极部和压电性基板之间设置所述第1基底层和所述第2基底层，即使使所述热处理的温度变高也能在梳齿状电极部产生空隙部。
若可以使所述热处理的温度变高，则能够使所述绝缘层的膜厚变大。通过使所述绝缘层的膜厚变大，进一步使元件温度变化时的串联共振频率及并联共振频率的变动变小，另外，能够进一步提高弹性表面波元件的Q值。
另外，若所述第2基底层的膜厚作成0.5nm和10nm以下，则所述主电极层的结晶粒界能够具有直线状的双晶结构。由此也提高弹性表面波元件的耐电力性。
在本发明中，优选由Cu或Cu合金形成所述主电极部，特别是，更有选由CuAg合金形成所述主电极部。
在本发明中，通过在所述梳齿状电极部和压电性基板之间设置由TiN或TiOxNy(但0＜x＜0.2，x+y＝1)构成的第1基底层、和由Cr构成的第2基底层，能够防止在梳齿状电极部产生空隙部，能够提高耐电力特性。若能够防止在梳齿状电极部产生空隙部，则能够抑制梳齿状电极部的电阻值的增加并减少电力损失。另外，能够使串联共振频率及并联共振频率的变动变小。
在本发明中，通过设置所述第1基底层和所述第2基底层，提高梳齿状电极部的密接性。因此能够防止将连接电极部与布线部件连接时的膜剥落、或连接电极部的引线接合时的膜剥落。
在本发明中，通过所述梳齿状电极部及所述压电性基板上被绝缘层所覆盖着，所述绝缘层由具有与所述压电性基板的温度-弹性常数变化特性反方向的温度-弹性常数变化特性的绝缘性材料构成，因此能够使元件温度变化时的串联共振频率及并联共振频率的变动变小。
另外，在本发明中，通过在岩盐型结构、或面心体方结构的所述第1基底层上层叠有面心立方结构的主电极层，以使最稠密面的{111}面相对基板表面具有一定的倾斜，而能够抑制电迁移或应力迁移。其结果，能够谋求电极破损和电断线的防止、元件的插入损失的减少、共振子的Q值的提高，能够提高弹性表面波的特性。
另外，若所述主电极层的{111}面与所述压电性基板的结晶的X轴平行，则最稠密面的{111}面与SH波的振幅方向交叉，因此提高对电迁移或应力迁移的耐性。
另外，在本发明中，若所述第2基底层的膜厚为0.5nm以上和10nm以下，则所述主电极层的结晶粒界能够具有直线状的双晶结构。由此提高弹性表面波元件的耐电力性。
在本发明中，通过在所述梳齿状电极部和压电性基板之间设置所述第1基底层和所述第2基底层，即使使所述热处理的温度变高，也能防止在梳齿状电极部产生空隙部。
若可以使所述热处理的温度变高，则进一步使元件温度变化时的串联共振频率及并联共振频率的变动变小，另外，能够进一步提高弹性表面波元件的Q值。
若可以使所述热处理的温度变高，则能够使所述绝缘层的膜厚变大。通过使所述绝缘层的膜厚变大，进一步使元件温度变化时的串联共振频率及并联共振频率的变动变小，另外，能够提高弹性表面波元件的Q值。
图1是表示本发明的弹性表面波元件的实施方式的平面图。
图2是用于说明单结晶压电基板的切割角的样式图。
图3是图1所示的弹性表面波元件的3-3线剖面图。
图4是本发明的弹性表面波元件的梳齿状电极部的侧视图。
图5是本发明的实施例的弹性表面波元件的梳齿状电极部的放大部分侧面照片。
图6是示意性表示图5的梳齿状电极部的放大部分侧面照片。
图7是本发明的实施例的弹性表面波元件的梳齿状电极部的放大部分平面照片。
图8是本发明的实施例的弹性表面波元件的梳齿状电极部的放大部分平面照片。
图9是本发明的实施例的弹性表面波元件的梳齿状电极部的放大部分平面照片。
图10是比较例的弹性表面波元件的梳齿状电极部的放大部分平面照片。
图11是以往的弹性表面波元件的电极的部分平面图。
图12是以往的弹性表面波元件的电极的部分剖面图。
图中11-弹性表面波元件12-压电性基板13、14-梳齿状电极部15、16-连接电极部17、18-电极部19-反射电极20、24-第1基底层21、25-第2基底层22、26-主电极层23、27-第1保护层30、31-第2保护层32-绝缘层具体实施方式
图1是表示本发明的实施方式的弹性表面波元件的平面图。
符号11表示弹性表面波元件，该弹性表面波元件发挥作为分波器的作用。符号12表示压电基板。在本实施方式中，压电基板12由具有三方晶的结晶结构的LiTaO3或LiNbO3等压电陶瓷材料来形成。
在压电性基板12上形成有梳齿状电极部13及梳齿状电极部14。在梳齿状电极部13及梳齿状电极部14上分别形成有向与图示X3方向相反的方向延伸的梳齿部13a、及向图示X3方向延伸的梳齿部14a。梳齿状电极部13的梳齿部13a和梳齿状电极部14的梳齿部14a，隔开规定的间隔地、向图示X方向相互不同地排列。
另外，在梳齿状电极部13及梳齿状电极部14电连接有用于将弹性表面波元件与外部的电路连接的连接电极部15、16。梳齿状电极部13和连接电极部15构成电极部17，梳齿状电极部14和连接电极部16构成电极部18。
进一步，在梳齿状电极部13及梳齿状电极部14的图示X方向和图示X方向的相反侧相邻地形成有反射电极19、19。在图1中，构成反射电极19的各个电极的端部彼此之间被断路。但，构成反射电极19的各个电极的端部彼此之间也可以被短路。
图2表示以向绕X轴从Y轴到Z轴的方向倾斜了旋转角θ的角度切出了具有结晶轴X、Y、Z的LiTaO3单结晶的状态。将这些压电基板称作θ旋转Y切割LiTaO3基板。此外，将角度θ表示为旋转切断角度或切割角。
图3是由3-3线切断梳齿状电极部13及梳齿状电极部14并从箭头方向观察的纵剖面图。
在本实施方式中，梳齿状电极部13具有叠层结构，所述叠层结构由第1基底层20、第2基底层21、与第2基底层21的上面接触而层叠的主电极层22、层叠在主电极层22上的第1保护层23、和第2保护层30构成。相同地，梳齿状电极部14也具有叠层结构，所述叠层结构由第1基底层24、第2基底层25、在与第2基底层25的上面接触而层叠的主电极层26上层叠了的第1保护层27、和第2保护层31构成。第1保护层23及第1保护层27由TiN(氮化钛)或TiOxNy(但，0＜x＜0.2，x+y＝1)来形成。第2保护层30及第2保护层31由Cr来形成。
第1基底层20、24由TiN(氮化钛)或TiOxNy(但，0＜x＜0.2，x+y＝1)来形成。这些材料的结晶的最接近原子间距离在2.40～3.30的范围之内。
TiN(氮化钛)、TiOxNy(但，0＜x＜0.2，x+y＝1)具有岩盐型结构或面心立方结构的结晶结构。
第2基底层21、25由Cr来形成。Cr具有体心立方结构的结晶结构。
主电极层22、26的材料为例如Cu、Al、Pt、Au、或Ag的任1种或2种以上。或主电极层22、26的材料为例如Cu、Al、Pt、Au、或Ag的任1种或2种以上的元件、和Ag、Sn、C、Sc、Cu的任1种或2种以上的元件的合金。具体地讲是AlScCu合金、CuAg合金、CuScAg合金等。作为添加元件的Ag、Sn、C的含有量在Cu合金的比重与纯粹的Cu的比重大致相同的范围之内即可。具体地讲，若Cu的合金中的添加元件的质量％为0.5以上10.0以下，则该Cu合金的比重与纯粹的Cu的比重大致相同。
这些材料的结晶的最接近原子间距离在2.50～3.00的范围之内。Cu、Al、Pt、Au、Ag和所述合金具有岩盐型结构或面心立方结构的结晶结构。
若第1基底层20、24由TiN来形成，则有时压电性基板的LiTaO3的氧与未氮化的Ti结合而往往会夺去LiTaO3的氧。另一方面，若基底层由TiOxNy来形成，则使Ti稳定而不会夺去LiTaO3的氧。但，若TiOxNy的氧的比例变高，则导电率下降，因此0＜x＜0.2，x+y＝1为最适合。
通过在主电极层22、26和压电性基板12之间设置由TiN或TiOxNy(但，0＜x＜0.2，x+y＝1)构成的第1基底层20、24、和由Cr构成的第2基底层21、25，能够防止在梳齿状电极部13、14中产生空隙部，并提高耐电力特性。若能够抑制在梳齿状电极部13、14中产生空隙部，则能够抑制梳齿状电极部13、14的电阻值的增加并减少电力损失。另外，能够使串联共振频率及并联共振频率的变动变小。
如本实施例那样，通过在第1基底层20、24和主电极层22、26之间设置第2基底层21、25，而提高梳齿状电极部13、14的密接性。因此，能够防止将连接电极部15、16与布线部件连接时的膜剥落、或引线接合时的膜剥落。
若梳齿状电极部13、14由Cu或Cu合金形成，则特别是容易产生空隙部，因此若在由Cu或Cu合金形成梳齿状电极部13、14的弹性表面波元件上设置第1基底层20、24和第2基底层21、25则很有效。
压电性基板12、梳齿状电极部13、14的上面被绝缘层32所覆盖着。连接电极部15、16不被绝缘层所覆盖而露出。在图1中为了明确地表示形成在压电性基板12上的电极部17、18及反射电极19、19的平面结构而省略了绝缘层32的所述。
在压电性基板12由LiTaO3来形成时，绝缘层32由例如氧化硅(SiO2)来形成。在梳齿状电极部13、14上也可以形成溅射成膜氧化硅(SiO2)的绝缘性薄膜。
所谓的基板或绝缘层的温度-弹性常数变化特性是指温度变化时的弹性常数变化的方向及大小。例如，当温度上升时LiTaO3的弹性常数较少，当温度上升时氧化硅的弹性常数增加。此时，LiTaO3和氧化硅的温度-弹性常数变化特性为反方向。
若使用温度-弹性常数变化特性为反方向的LiTaO3和氧化硅来形成压电性基板12及绝缘层32，则能够使元件温度变化时的串联共振频率及并联共振频率的变动变小。在由氧化硅来形成绝缘层32时，优选通过涂敷、热处理硅化合物的旋压玻璃法来形成绝缘层32。该热处理在氧和H2O的任一方或双方的气氛中进行。从而，绝缘层32成为氧化膜。
另外，LiTaO3和氮化铝(AlN)也是温度-弹性常数变化特性成为反方向的组合。
此外，在图3中未图示，但在本实施方式中，反射电极19、19的上面也经由绝缘性薄膜20被绝缘层32覆盖。
另外，在本实施方式中绝缘层32为密度均匀的薄膜。此外，所谓的“绝缘层32的密度均匀”是指在绝缘层32的内部、特别是在梳齿电极部的周边没有空隙或裂纹的整个区域上不存在绝缘性材料。
将弹性表面波元件21的连接电极部25或连接电极部26的一侧作为接地侧，若从一侧输入高频信号，则在压电性基板12的表面上激励表面波，该表面波向图示X方向及与图示X方向相反的平行方向行进。表面波被反射电极19、19所反射，并返回到梳齿状电极部13、14。弹性表面波元件21具有共振频率和反共振频率，在反共振频率中阻抗变得最高。
本实施方式的由LiTaO3构成的压电性基板12，是以X轴为中心的从Y轴向Z轴方向的旋转切断角度θ(切割角)为36°以上和60°以下的旋转Y切割LiTaO3基板。
在图1及图3所示的实施方式中，梳齿状电极部13和梳齿状电极部14具有相同的宽度尺寸W，间隔宽度P为一定的值。梳齿状电极部13、14的宽度尺寸W为0.3μm以上和0.7μm以下，间隔宽度P为0.3μm以上和0.7μm以下。
另外，第1基底层20、24的膜厚t1为5nm到20nm，第2基底层21、25的膜厚t2为0.5nm到10nm，主电极层22、26的膜厚t3为80nm到180nm，第1保护层23、27的膜厚t4为5nm到20nm，第2保护层30、31的膜厚t5为5nm到20nm。若将第1基底层20、24的膜厚t1作成5nm以上，将第2基底层21、25的膜厚作成0.5nm到10nm，则基底层21、25及主电极层22、26的{111}面相对基板表面准确地具有一定的倾斜。另外若第2基底层21、25的膜厚为0.5nm以上和10nm以下，则主电极层22、26的结晶粒界能够具有直线状的双晶结构。由此也提高弹性表面波元件的耐电力性。此外，第2基底层21、25的膜厚更有选在0.5nm以上和2nm以下的范围之内。
在此图4表示梳齿状电极部13的梳齿部13a的侧视图。如图4所示，主电极层22的结晶为面心立体方结构，{111}面相对基板表面具有钝角的一定的倾斜。该一定的倾斜为例如51°，其与从主电极层22的{111}方向的基板法线方向的角度Φ的值相等。梳齿状电极部14也具有相同的结构。
由此，若最稠密面的{111}面被层叠成相对基板表面具有一定的倾斜，则能够控制梳齿状电极部13、14的电迁移或应力迁移。其结果，能够谋求电极破损和电断线的防止、元件的插入损失的减少、共振子的Q值的提高，能够提高弹性表面波的特性。
另外，如图4所示，若主电极层22、26的{111}面与压电性基板的结晶的X轴平行，则最稠密面的{111}面与SH波的振幅方向交叉，因此提高对电迁移或应力迁移的耐性。
进一步，第1基底层20的最稠密面(面心立方晶的情况下为{111}面)相对基板表面具有一定的倾斜，在图4中面心立方晶的第1基底层20的{111}面的倾斜角与主电极层22的{111}面的倾斜角相等。梳齿状电极部14也相同。
进一步，第1保护层23、27及第2保护层30、31层叠，因此主电极层22、26的结晶结构稳定，能够抑制对电迁移或应力迁移的耐性。但是，不形成第1保护层23、27及第2保护层30、31也可。
本实施方式的弹性表面波元件的梳齿状电极部13、14优选由溅射法或蒸镀法来形成。
首先，将压电性基板12的表面通过离子蚀刻等进行前处理，并在压电性基板12的表面上露出可外延生长的结晶面。通过在压电性基板12的结晶面上由溅射法或蒸镀法成膜第1基底层20、24、第2基底层21、25及主电极层22、26，能够将第1基底层20、24及主电极层22、26形成为具有向{111}方位强烈取向的结晶的层，并且可成膜为第1基底层20、24及主电极层22、26的{111}面相对基板表面具有一定的倾斜的结构。通过利用溅射法或蒸镀法，在第1基底层20、24、和第2基底层21、25的结晶上容易地使主电极层22、26的结晶异质外延生长。
为了在第1基底层20、24、和第2基底层21、25上以异质外延状态下堆积主电极层22、26，而仅需要可使主电极层22、26的原子沿着第2基底层21、25上适当地移动的能量，以从靶基板击出的成为主电极层22、26的材料的原子到达第2基底层21、25上，之后可仿造第2基底层21、25的原子排列并重新排列。
为了使主电极层22、26的原子的能量变大，而主要调节用于击打靶的溅射气体的压力。若溅射气体的压力过大，则成为主电极层22、26的材料的原子和溅射气体分子的碰撞频度增加，成为主电极层22、26的材料的原子到达基底层21、25上为止会丢失能量。因此，最好是溅射气压低的好，但是过低则不能稳定地维持放电。
从而，用于击打靶的溅射气体的压力优选为5×10-4Torr(6.7×10-2Pa)～3×10-2Torr(4Pa)。在本实施方式中，作为溅射气体使用Ar，溅射气体的压力作为1.5×10-3Torr(0.2Pa)。
另外，若使基板的温度变高，则从靶到达低2基底层21、25上的成为主电极层22、26的材料的原子容易沿着第2基底层21、25上移动，并容易仿造第2基底层21、25的原子排列并重新排列。但，形成有第2基底层21、25的基板的温度过大，则第2基底层21、25和主电极层22、26的界面中的原子的相互扩散很显著而不易采用。
从而，形成有第2基底层21、25的基板的温度优选为0°～100°。
为了使成为主电极层22、26的材料的原子到达第2基底层21、25时的能量变大，优选使靶和形成有第2基底层21、25的基板之间的距离变小，减少成为主电极层22、26的材料的原子和溅射气体分子之间的碰撞频度。但，靶和形成有第2基底层21、25的基板之间的距离过小，则第2基底层21、25和主电极层22、26的界面中的原子的相互扩散很显著而不易采用。另外，靶和形成有基底层21、25的基板之间的距离变小，则很难以均匀的膜厚成膜主电极层22、26。
从而，靶和形成有第2基底层21、25的基板之间的距离优选为50mm～300mm。在本实施例中，将靶和形成有第2基底层21、25的基板之间的距离作成89mm。
电极部17、18及反射电极19、19形成之后，在压电性基板12及梳齿状电极部13、14上通过旋涂法涂敷聚硅氨烷等硅化合物，之后在氮气氛中以150℃的温度烘焙3分钟并去除二丁醚溶媒。进一步，在氧(O2)及水蒸气(H2O)气氛中进行30分钟的450℃的硬化(cure)。在硬化工序中，游离氨NH3或H2，绝缘层32成为以氧化硅为主成分的层。
实施例1在由Y切割角46°的LiTaO3构成的压电性基板上经由基底层通过溅射法成膜了由CuAg合金构成的Cu合金层(主电极层)。在图5中以从与基板的X轴正交的侧面观察的放大照片为实施例表示了弹性表面波元件的梳齿状电极部，在该弹性表面波元件的梳齿状电极部中作为由TiN构成的第1基底层及由Cr构成的第2基底层的叠层体形成了基底层。图6是示意性表示图5中所示的照片的梳齿状电极部的部分侧视图。
第1基底层(TiN)的膜厚为5nm，第2基底层(Cr)的膜厚为2nm，Cu合金层(CuAg)的膜厚为80nm，第1保护层(TiN)的膜厚为5nm，第2保护层(Cr)的膜厚为5nm。梳齿状电极部及压电性基板上被由氧化硅构成的绝缘层所覆盖着。
如图5及图6所示，CuAg合金层的结晶为面心立方结构，{111}面相对基板表面具有钝角的一定的倾斜。该一定的倾斜为例如51°，其与从CuAg合金层的{111}方向的基板法线方向的角度Φ的值相等。此外，Cu合金层的{111}面与压电性基板的结晶的X轴平行，最稠密面的{111}面与SH波的振幅方向交叉。
进一步，第1基底层的{111}面的倾斜角和Cu合金层的{111}面的倾斜角不相等。此外，由TiN(氮化钛)或TiOxNy(但，0＜x＜0.2，x+y＝1)形成的第1基底层具有岩盐型结构、和面心立方体格子结构，第2基底层为体心立方格子结构。Cu合金层的结晶在第2基底层的结晶上异质外延生长。此时Cu合金层的结晶粒界为直线状，Cu合金层具有双晶结构，该双晶结构只具有以{111}方向为轴旋转的2种结晶。从而，能够抑制通过结晶粒界的构成Cu合金的原子的扩散引起的希罗克(ヒロツク)或空隙的生长，并能够降低电迁移或应力的迁移。即，提高弹性表面波元件的耐电力特性。
实施例2在Y切割角46°的LiTaO3构成的压电性基板上通过溅射法成膜由TiN构成的第1基底层及由Cr构成的第2基底层、由CuAg合金构成的Cu合金层(主电极层)、由TiN构成的第1保护层及由Cr构成的第2保护层，并图案形成了梳齿状电极部、连接电极部、及反射电极部。进一步，在氧(O2)及水蒸气(H2O)气氛中进行了30分钟的450℃的硬化。
梳齿状电极部的电极部的膜结构是第1基底层(TiN5nm)、第2基底层(CrXnm)/Cu合金层(CuAg80nm)/第1保护层(TiN5nm)、第2保护层(Cr5nm)。括号内的数值为膜厚。
在图7中作为实施例2表示了从上方观察将梳齿状电极部的第2基底层的平均膜厚作为0.5nm的弹性表面波元件的照片，在图8中作为实施例3示出了从上方观察将第2基底层的平均膜厚作为1nm的弹性表面波元件的照片，在图9中作为实施例4表示了从上方观察将第2基底层的平均膜厚作为2nm的弹性表面波元件的照片。各个图的右侧的照片为左侧的照片的放大照片。
在图7～图9的全部的弹性表面波元件的梳齿状电极部看不到空隙(void)的产生。从而，能够提高弹性表面波元件的耐电力特性。另外，若可防止在梳齿状电极部产生空隙部，则可抑制梳齿状电极部的电阻值的增加并降低电力损失。进一步，能够使串联共振频率及并联共振频率的变动变小。
通过设置所述第1基底层和所述第2基底层，提高梳齿状电极部的密接性，能够防止由热应力产生的空隙的产生。
另外，在压电性基板和Cu合金层(主电极层)之间形成只形成了由TiN构成的第1基底层的比较例的弹性表面波元件，进一步在氧(O2)及水蒸气(H2O)气氛中进行了30分钟的450℃的硬化。
比较例的梳齿状电极部的电极部的膜结构是第1基底层(TiN5nm)/Cu合金层(CuAg80nm)/第1保护层(TiN5nm)、第2保护层(Cr5nm)。括号内的数值为膜厚。
在图10中表示了从上方观察了比较例的弹性表面波元件的照片。
如图10所示，在比较例的弹性表面波元件的梳齿状电极部产生空隙(void)。
即，如上述实施例那样，通过在所述梳齿状电极部的压电性基板之间设置由所述TiN构成的第1基底层和由Cr构成的第2基底层两者，即使使温度升高为450℃，也能够防止在梳齿状电极部产生空隙部。
在压电性基板及梳齿状电极部上形成绝缘层时，在压电性基板及梳齿状电极部上通过旋涂法涂敷聚硅氨烷等硅化合物，之后在氧(O2)及水蒸气(H2O)气氛中进行热处理。在硬化工序中，游离氨NH3或H2，绝缘层成为以氧化硅为主成分的层。
若可以使所述热处理的温度变高，则进一步使元件温度变化时的串联共振频率及并联共振频率的变动变小，另外，可进一步提高弹性表面波元件的Q值。
若可以使所述热处理的温度变高，则能够使所述绝缘层的膜厚变大。通过使所述绝缘层的膜厚变大，进一步使元件温度变化时的串联共振频率及并联共振频率的变动变小，另外，可进一步提高弹性表面波元件的Q值。
此外，在以Ti来代替使用Cr而形成第2基底层时，若第2基底层的膜厚不是10nm以上，则在梳齿状电极部产生空隙，而若第2基底层的膜厚为10nm以上，则在梳齿状电极部不产生空隙，但相反地，Cu合金层不能得到双晶结构，产生耐电力性下降的问题。
权利要求
1.一种耐电力性高的弹性表面波元件，具有压电性基板、和在所述压电性基板上薄膜形成的电极部，其中，所述电极部具有梳齿状电极部、和与所述梳齿状电极部连接的连接电极部，所述梳齿状电极部具有基底层、和在基底层上层叠了的主电极层，所述基底层具有由TiN或TiOxNy构成的第1基底层、和由Cr构成的第2基底层，其中，0＜x＜0.2，x+y＝1。
2.根据权利要求1所述的耐电力性高的弹性表面波元件，其中，所述主电极部由Cu或Cu合金形成。
3.根据权利要求2所述的耐电力性高的弹性表面波元件，其中，所述主电极部由CuAg合金形成。
4.根据权利要求1所述的耐电力性高的弹性表面波元件，其中，在所述主电极层上层叠有由TiN或TiOxNy构成的第1保护层，其中，0＜x＜0.2，x+y＝1。
5.根据权利要求4所述的耐电力性高的弹性表面波元件，其中，在所述第1保护层上层叠有由Cr构成的第2保护层。
6.根据权利要求1所述的耐电力性高的弹性表面波元件，其中，所述压电性基板由LiTaO3或LiNbO3构成。
7.根据权利要求6所述的耐电力性高的弹性表面波元件，其中，所述压电性基板由Y切割角为36°到60°的LiTaO3构成。
8.根据权利要求1所述的耐电力性高的弹性表面波元件，其中，所述梳齿状电极部及所述压电性基板上被绝缘层所覆盖着，所述绝缘层由具有与所述压电性基板的温度—弹性常数变化特性反方向的温度—弹性常数变化特性的绝缘性材料构成。
9.根据权利要求8所述的耐电力性高的弹性表面波元件，其中，所述压电基板是LiTaO3基板，所述绝缘性材料为氧化硅或氮化铝。
10.根据权利要求8所述的耐电力性高的弹性表面波元件，其中，由氧化硅构成的所述绝缘层通过涂敷聚硅氨烷、进行热处理而形成。
11.根据权利要求10所述的耐电力性高的弹性表面波元件，其中，所述热处理在氧和H2O的任意一方或两方存在的气氛中进行。
12.根据权利要求1所述的耐电力性高的弹性表面波元件，其中，所述第1基底层具有岩盐型结构、面心立方结构的结晶结构，所述主电极层具有面心立方结构的结晶结构，所述主电极层的{111}面相对基板表面具有一定的倾斜。
13.根据权利要求12所述的耐电力性高的弹性表面波元件，其中，所述主电极层的{111}面与所述压电性基板的结晶的X轴平行。
14.根据权利要求12所述的耐电力性高的弹性表面波元件，其中，所述第1基底层的{111}面相对基板表面具有一定的倾斜。
15.根据权利要求1所述的耐电力性高的弹性表面波元件，其中，所述第2基底层的膜厚为0.5nm以上和10nm以下。
16.一种耐电力性高的弹性表面波元件的制造方法，包括(a)在压电性基板上形成梳齿状电极部和与所述梳齿状电极部连接的连接电极部的工序，其中，在梳齿状电极部中层叠有由TiN构成的第1基底层、由Cr构成的第2基底层、和由导电性材料构成的主电极层；(b)在所述压电性基板及所述梳齿状电极部上涂敷具有与所述压电性基板的温度—弹性常数变化特性反方向的温度—弹性常数变化特性的绝缘性材料，而形成绝缘层的工序；(c)热处理所述绝缘层的工序。
17.根据权利要求16所述的耐电力性高的弹性表面波元件的制造方法，其中，在氧和H2O的任意一方或两方存在的气氛中进行所述热处理，使所述绝缘层氧化。
18.根据权利要求16所述的耐电力性高的弹性表面波元件的制造方法，其中，在450℃以上的温度下进行所述热处理。
19.根据权利要求16所述的耐电力性高的弹性表面波元件的制造方法，其中，利用LiTaO3形成所述压电性基板，并作为所述绝缘性材料使用聚硅氨烷，使所述绝缘层以氧化硅为主成分。
20.根据权利要求16所述的耐电力性高的弹性表面波元件的制造方法，其中，将所述第2基底层的膜厚作成0.5nm以上和10nm以下。
21.根据权利要求16所述的耐电力性高的弹性表面波元件的制造方法，其中，由Cu或Cu合金形成所述主电极部。
22.根据权利要求21所述的耐电力性高的弹性表面波元件的制造方法，其中，所述主电极部由CuAg合金形成。
全文摘要
一种弹性表面波元件，通过在梳齿状电极部(13、14)和压电性基板(12)之间设置由TiN或TiOxNy (但0＜x＜0.2，x+y＝1)构成的第1基底层(20、24)、和由Cr构成的第2基底层(21、25)，能够防止在梳齿状电极部(13、14)产生空隙部，能够提高耐电力特性。若能够防止在梳齿状电极部(13、14)产生空隙部，则能够抑制梳齿状电极部(13、14)的电阻值的增加并减少电力损失。另外，能够使串联共振频率及并联共振频率的变动变小。因此提供一种耐电力特性和温度特性良好的弹性表面波元件。
文档编号H03H3/08GK1874145SQ200610084240
公开日2006年12月6日 申请日期2006年5月29日 优先权日2005年6月1日
发明者藤本晴彦, 尾崎恭辅, 和贺聪, 目黑利浩, 池田刚 申请人:阿尔卑斯电气株式会社