声表面波元件及其制造方法以及通信机器的制作方法

专利名称：声表面波元件及其制造方法以及通信机器的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种在压电基板上形成有IDT(Inter Digital Transducer)电极等的声表面波元件。该声表面波元件用于移动体通信机器的声表面波滤波器等中。
背景技术：
近年来，通信机器的滤波器、延迟线、振荡器等构成元件，较多使用声表面波元件。特别是，小型、轻量，且作为滤波器的急剧截止性能较高的声表面波滤波器，在移动体通信领域中，特别多用于便携式终端装置的RF段的滤波器，因此要求具有低损耗且宽带域，以及通带外的高衰减特性。
用于移动电话等的RF段的声表面波滤波器中所使用的IDT电极形成用压电基板中，一般使用钽酸锂(LiTaO3)或铌酸锂(LiNbO3)等的单晶体。这些单晶体材料与四硼酸锂(Li2B4O7)单晶体或水晶基板等相比，电气机械接合系数较大，因此能够在宽带域中得到高衰减特性。
在压电基板上制造声表面波元件(Surface Acoustic Wave Device)的情况下的问题点在于，如果制造处理中该压电基板的温度急剧变化，则有可能在压电基板中产生极化，从而让电荷分离(称作热电效应)。
由于压电基板的导电率较低，因此，所积蓄的电荷无法迅速泄漏，从而在该声表面波元件中的互相相邻的金属化区域(以下称作“电极”)之间产生电位差。特别是，IDT电极的电极指之间的间隔较窄，使得电荷通过电弧放电而被中和。
另外，因所积蓄的电荷而在电极之间所产生的电场，即使不发生电弧放电，也会给压电基板造成机械损伤。如果通过采用电子显微镜进行检查，则能够确认到因电场而在电极的边缘产生了压电基板的裂缝以及破坏，因发生电弧放电而给电极甚至压电基板带来损伤。
这样的损伤，让声波或声表面波的传输变成不希望的状态，导致声表面波元件的故障或性能降低。
另外，在制造工序中经历了热的急剧变化的情况下，所产生的热电有可能会将压电基板的晶片吸附在制造装置的平台或传输夹具(jig)等上。
另外，压电基板中有可能产生压力，从而产生翘曲或开裂。另外，因所产生的热电，有可能会在压电基板的表面吸附灰尘。
因此，以往为了防止这样的放电破坏，提出了各种各样的处理上的方法。
例如，有人提出了将声表面波元件的接地电极与IDT电极的输入输出电极，通过切割线连接起来的构造，以使压电基板上的所有导体图案具有相同的电位。(参照例如特开平-293808号公报)。
另外，还使用高电阻图案，将所有成为漂浮电极(不和其他导体部分导通的电极)的电极的整体与地(ground接地)电极连接起来，从而不会让频率特性劣化，而让热电效应所引起的静电释放到地中。
作为具体的例子，如图12中通过平面图所表示的该声表面波元件的电极构造所示，将通过掺有杂质的硅(Si)图案所形成的高电阻薄膜所制成的高电阻图案9，与所有作为漂浮电极的电极图案相连接，让静电释放到地电极中(参照例如特开2000-183680号公报)。另外，图12中，8表示构成声表面波共振子的IDT电极以及反射器。
另外，作为另一个例子，如图13中通过平面图所表示的该声表面波元件的电极构造所示，使用1μm左右的细线宽且曲折的图案(曲折(meander)线)，作为高电阻图案10(参照例如特开平10-200363号公报)。
图12、图13中所示的声表面波元件的制造方法中，需要用来形成Si图案9或高电阻图案10的工序，导致制造变得复杂，从而需要较多的时间来完成声表面波元件。
另外，最近有人提出了通过在含有还原气体的气氛中加热铌酸锂单晶体，来增大体导电率的方法。
这样，通过还原气体让氧离子从铌酸锂材料的表面脱离，残留了过剩的电子，从而增大了压电基板的体导电率。通过增大体导电率，来防止声表面波元件的制造工序中的电荷的积蓄(例如参照特开2004-35396号公报)。将这样的增大了体导电率的压电基板，称作“弱热电性的压电基板”。
但是，上述压电基板的还原处理中，在压电基板的表面中的氧离子脱离地过多，而导致压电基板的导电率过度下降的情况下，有时候压电基板的表面的组成会大幅变动，使得SAW速度发生变化。
其结果是，导致弱热电性的压电基板的压电特性劣化，给声表面波的传输特性带来影响，因此，使得声表面波元件的插入损耗或通带宽等频率特性劣化，从而得不到所期望的特性。
专利文献1特开平3-293808号公报专利文献2特开2000-183680号公报专利文献3特开平10-200363号公报专利文献4特开2004-35396号公报发明内容本发明的目的在于提供一种不会发生压电基板的热电效应所导致的微细电极的静电破坏，声表面波元件的插入损耗以及通带宽度等频率特性不会劣化，且能够简单地进行制造的声表面波元件及其制造方法。
本发明的声表面波元件，是通过在钽酸锂单晶体或铌酸锂单晶体所构成的弱热电性的压电基板上，形成IDT电极而构成的声表面波元件，在上述压电基板的表面的没有形成上述IDT电极的区域中，形成有比基板内部含氧量高的层(称作氧化层)；上述IDT电极形成在上述氧化层上。
上述氧化层，能够通过例如在电极成膜之前，在氧气气氛下对压电基板进行缓冷，也即，在短时间对压电基板的极表面(例如深数百nm至数μm)的氧欠缺区域补充氧元素来形成。这是由于，通过给形成有IDT电极的区域提供氧，能够降低IDT电极形成时压电基板的结晶栅格的变形，尽量防止插入损耗的增大。
本发明的声表面波元件，能够让压电基板的压电特性不会发生劣化，而让形成有IDT电极的区域的压电基板表面的导电率，保持为比以往的含氧量处于化学计量比组成中的热电性的压电基板高(但比弱热电性的压电基板的体导电率低)的状态，因此，改善了温度变化所引起的压电基板的自发极化所引起的电荷不均。也即，通过让所产生的电荷在IDT电极之间的压电基板的表面进行移动，能够瞬时缓和IDT电极之间的电位差，抑制电荷在IDT电极自身中积蓄，因此，能够防止因热电效应所产生的静电对IDT电极的破坏。
因此，不需要像以往技术那样，制作用来防止IDT电极的静电破坏的构造的工序，因此制造变得简单。另外，由于作为压电基板的晶片中不会带静电，因此不会吸附在晶片的平台或夹具上，在用来判断晶片的合格品/次品的工序等中，能够特别提高操作性。
上述氧化层的导电率，最好在1×10-12/Ωcm～1×10-10/Ωcm的范围内。通过在具有该范围内的导电率的氧化层上形成IDT电极，由于压电基板的导电率比比以往的含氧量处于化学计量比组成中的压电基板高，因此，能够防止制造工序中的温度变化所引起的IDT电极的放大破坏。并且，由于是弱热电性的压电基板，因此能够让导电率不会过高，使得压电基板的压电特性不劣化，而降低声表面波的传输损耗，因此，能够良好地保持声表面波元件的插入损耗以及通带宽度等特性。因此，能够得到声表面波元件的所期望的频率特性，还能够提高制造中的合格品率。
上述弱热电性的压电基板的含氧量，可以比化学计量比组成少。含氧量，在将钽酸锂单晶体表示为LiTaO3-x，将铌酸锂单晶体表示为LiNbO3-x时，例如0＜x＜0.3。
另外，上述弱热电性的压电基板，可以是添加有过渡性金属元素的钽酸锂或铌酸锂单晶体基板。例如，上述压电基板，含有2～3质量％的铁作为上述过渡性金属元素。
这里，上述弱热电性的压电基板，如图14所示，带电电压不满1kV，最好是带电电压不满0.7kV。
图14为测定在0.5μmL/S(线宽与空间(间隔)均为0.5μm)的条件下所制作的LDT中，产生火花的发生率的结果的曲线图，显示了带电电压与火花的发生率之间的关系。图14中，横轴为温度(单位℃)，纵轴为因热电效应所产生的静电导致的压电基板的带电电压(单位kV)，黑圆以及特性曲线表示发生火花的带电电压的温度特性。
如图14所示，根据弱热电性的压电基板，如果压电基板的带电电压不满1kV，则几乎不会发生火花(如果不满0.7kV则完全不发生火花)。
这是现在的主流的0.5μmL/S电极线宽的SAW滤波器的情况下的结果，如果是这以下的电极线宽的SAW滤波器，则会进一步降低产生火花的下限电压。
另外，图15为说明使用比较例的含氧量处于化学计量比组成中的LiTaO3单晶体的基板的情况下的、温度变化所引起的表面带电量的变化的实验值的曲线图，根据该图，随着温度的上升，带电电压也缓缓上升，如果超过了120℃，则绝对值变为-3kV以上的值，成为了足以容易破坏微细电极的电压。
与此相对，在如图14中所示的本发明中的实施了还原处理的钽酸锂单晶体的压电基板的情况下，带电电压最大也不满-0.5kV。
另外，在添加有2～3质量％的铁作为过渡性金属元素的钽酸锂单晶体的压电基板的情况下，也能够得到同样的结果。
本发明的声表面波元件，是在钽酸锂单晶体或铌酸锂单晶体所构成的弱热电性的压电基板上，形成IDT电极而构成的声表面波元件，上述IDT电极的电极指之间的区域中的上述压电基板的表面的含氧量，比上述IDT电极的电极指下的区域中的上述压电基板的表面的含氧量高。
通过在弱热电性的压电基板的表面，增大影响声表面波的激励与传输的部分的含氧量，恢复压电基板的压电特性，能够防止IDT电极的放电破坏，从而能够良好地保持声表面波元件的插入损耗以及通带宽度等特性。
本发明的声表面波元件的制造方法，包括在钽酸锂单晶体或铌酸锂单晶体所构成的弱热电性的压电基板的表面，形成氧化层的工序；以及在上述压电基板的氧化层的表面，形成IDT电极的工序。
在弱热电性的压电基板的表面，形成预先被氧化了的用来形成IDT电极的区域之后，在该氧化层的表面形成IDT电极，通过这样，与形成有IDT电极区域中没有氧化层的情况相比，能够降低声表面波的传输损耗，实现一种低损耗的声表面波元件。
另外，在对压电基板的IDT电极例如进行干蚀刻的情况下，构成IDT电极的梳齿状电极部分中，由于干蚀刻的微装填效应，在压电基板的形成有IDT电极的表面的一个区域中，被实施了还原处理的基板部分或添加了过渡性金属的基板部分不会露出来，而残留氧化层。
在上述IDT电极的形成之后，可以进一步进行氧化，形成含氧量多的区域。
本发明的声表面波元件的制造方法，包括在钽酸锂单晶体或铌酸锂单晶体所构成的弱热电性的压电基板的表面，形成IDT电极的工序；以及在上述形成有IDT电极的压电基板的表面，将上述IDT电极作为掩膜形成氧化层的工序。
该制造方法中，能够防止IDT电极的放电破坏，且不会发生声表面波元件的插入损耗以及通带宽度的劣化。另外，与上述制造方法相比，由于省略了最初的氧化工序，因此还能够简化制造工序。
根据本发明的通信机器，由于具备，具有上述任一种结构的声表面波元件的接收电路及发送电路中的至少一方，因此，能够高可靠性地获得声表面波元件的所期望的滤波器特性，因此，作为通信机器的灵敏度非常好，从而能够保持通信机器的可靠性较高。
本发明的上述的以及其他的优点、特征以及效果，通过以下参照附图所进行的实施方式的说明，能够更加明确。


图1为表示在本发明的声表面波元件中的压电基板的表面，通过缓冷形成氧化层的状态的要部剖视图。
图2为表示在本发明的声表面波元件中的添加有过渡性金属元素的压电基板的表面，形成有氧化层的状态的要部剖视图。
图3为表示本发明的声表面波元件的实施方式的一例的要部剖视图。
图4为表示形成了IDT电极之后，进一步实施氧化处理，制作含氧量较高的区域的例子的剖视图。
图5为表示本发明的声表面波元件的实施方式的另一例的要部剖视图。
图6为表示声表面波元件的通带及其附近的插入损耗的频率特性的曲线图。
图7为表示声表面波元件的通带宽度特性的特性图。
图8为表示声表面波元件的最小插入损耗特性的特性图。
图9为表示本发明的声表面波元件的制造方法的工序的例子的流程图。
图10为表示本发明的声表面波元件的制造方法的工序的另一个例子的流程图。
图11为说明本发明的声表面波元件的电极构造的一例的平面图。
图12为说明以往的声表面波元件的电极构造的一例的平面图。
图13为说明以往的声表面波元件的电极构造的另一例的平面图。
图14为表示实施了还原处理的钽酸锂单晶体基板的温度变化所引起的带电电压变化的曲线图。
图15为表示没有实施还原处理的钽酸锂单晶体基板的温度变化所引起的带电电压变化的曲线图。
具体实施例方式
图1为说明在形成IDT电极3之前的压电基板1的表面中，形成有含氧较多的层(以下称作“氧化层”)2的状态的压电基板1的剖视图。
图1中，1为弱热电性的压电基板。该弱热电性的压电基板1，通过对使用切克劳斯(Czochralski)法等所生成的通常的钽酸锂单晶体或铌酸锂单晶体的压电基板进行还原处理，让含氧量比化学计量比组成少。该弱热电性的压电基板1的含氧量，例如在将钽酸锂表示为化学式LiTaO3-x，将铌酸锂表示为化学式LiNbO3-x时，0＜x＜0.3。
由于该压电基板1为弱热电性，因此其带电电压不满1kV(优选不满0.7kV)。
另外，图2为本发明的声表面波元件中的压电基板的另一例的要部剖视图。
图2中，压电基板1′为添加了过渡性金属元素的钽酸锂单晶体或铌酸锂单晶体。该压电基板1′的表面形成有氧化层2′。
从结晶生成阶段开始，在原料中只混入了微量该过渡性金属元素(特别是铁(Fe))。通过使得压电基板1′的结晶全体中均匀分布有过渡性金属元素，与实施了还原处理的压电基板1的情况相同，具有提高导电率的效果。
另外，添加量的最佳值，因所添加的过渡性金属元素的种类而不同。例如，在选择Fe元素作为过渡性金属元素的情况下，最好将其在钽酸锂单晶体或铌酸锂单晶体中添加1质量％左右。这是因为，声表面波元件的插入损耗的大小，依赖于所添加的过渡性金属元素的质量，越是重元素，越会加大声表面波的传输损耗，且伴随着插入损耗的增加。另外，使用过渡性金属元素作为添加元素的理由，是因为与其他元素相比，其导电率高、电子移动度较大，使得压电基板1的极化较容易缓和。
在图1或图2的压电基板1的表面，在高温·氧气气氛的条件下进行缓冷，形成含氧量较多的氧化层2。氧化层2的厚度，例如为数十nm左右。
该氧化层2的“x”，比压电基板1的“x”小。但是不会变为0以下，取大于0的值。
此时，最好通过控制氧浓度、缓冷温度、缓冷处理时间，将氧化层2中的导电率设置在1×10-12/Ωcm～1×10-10/Ωcm的范围内。至于在该范围内的导电率较为理想的理由，将在后面说明。
接下来，在该氧化层2上，通过薄膜形成方法与光刻法形成IDT电极3。
图3中显示了在压电基板1上形成有IDT电极3的要部剖面构造。
IDT电极3，通过在氧化层2上形成金属膜，并通过干蚀刻法去除该所形成的金属膜的一部分来形成。
在通过该干蚀刻去除金属膜时，有可能会将上述氧化层2也蚀刻去除。但是，在形成有IDT电极3的压电基板1的区域A中，与没有形成IDT电极3的压电基板1的区域B相比，由于微装填(micro-loading)效应(由于IDT电极间的缝隙较小，使得蚀刻速度变小，从而很难对氧化层2进行蚀刻)，而使氧化层2的去除速度表现出不同。也即，形成有IDT电极3的区域A中，由于氧化层2的蚀刻速度较低，因此氧化层2没有被蚀刻而残留，或者即使被蚀刻，其深度也较浅。另外，在没有形成IDT电极3的区域B中，如图3所示，氧化层2的全表面都被蚀刻。
通过这样，如图3所示，在没有形成IDT电极3的区域A中，不但是IDT电极3的下部，IDT电极3的电极指之间也残留有氧化层2，除此之外的区域B中的氧化层2几乎被全部去除。
另外，IDT电极3形成之后，也可以对压电基板1的表面再次进行氧化。通过这样，如图4所示，在IDT电极3的电极指之间的区域等中，进一步形成氧化层4。
在具有氧化层2、4的区域中，压电基板1的压电特性不会劣化，而能够产生一定的静电。另外，在存在该氧化层2的区域中，如前所述，由于x＞0，因此能够让IDT电极3的电极指之间的压电基板1的表面的导电率，保持为比以往的含氧量处于化学计量比组成中的热电性的压电基板1高的状态。另外，该区域中，结晶栅格的变形较小。另外，该区域中，还能够防止因氧元素的缺乏而导致的声表面波的损失。
另外，图5为说明本发明的声表面波元件的实施方式的另一例的要部剖视图。
该实施方式中，省略了压电基板1的最初的氧化处理，在压电基板1的表面形成了IDT电极3之后，在高温·氧气气氛的条件下进行缓冷处理，将IDT电极3作为掩膜，在压电基板1的表面的IDT电极3的电极指之间和没有形成IDT电极3的区域，形成含氧量较多的区域4。另外，与图3中所示的声表面波元件相比，由于省略了最初的氧化处理，因此没有氧化层2。
根据如上所述的图5的本发明的声表面波元件，在弱热电性的压电基板1上形成IDT电极3，让至少IDT电极3的电极指之间的压电基板1的表面的含氧量，比IDT电极3的电极指之下的区域多。因此，压电基板1的压电特性不会劣化。
这里，在本发明的声表面波元件中，最好让压电基板1由钽酸锂单晶体或铌酸锂单晶体构成，对氧化层2的导电率为1×10-12/Ωcm～1×10-10/Ωcm的范围内的理由进行说明。
图6为说明压电基板1由钽酸锂单晶体制成，通过相同的工序所制造的压电基板1的导电率为1×10-11/Ωcm的声表面波元件，与压电基板1的导电率为1×10-8/Ωcm的参考例的声表面波元件的、通带附近的传输特性(插入损耗)的频率依赖性的曲线图。
图6中，横轴表示频率(单位MHz)，纵轴表示插入损耗(单位dB)。通过实线表示压电基板1的导电率较低的声表面波元件的传输特性，通过虚线表示压电基板1的导电率较高的参考例的声表面波元件的传输特性。
由图6的结果可以得知，通过虚线所表示的参考例的声表面波元件，与通过实线所表示的声表面波元件相比，通带中的传输特性的急剧度劣化，特别是高域侧的边缘特性劣化。因此，参考例的声表面波元件中，通带宽度变窄，插入损耗也劣化。
这是由于，如参考例所示，如果因降低压电基板1的含氧量而导致压电基板1的导电率增高，压电基板1的表面就会变得很难积蓄电荷，其结果是，具有压电基板1的tanδ增大，Ω值(表示共振的锐利度的量)降低的倾向，因此，通带宽度变窄，插入损耗也劣化。
这里，压电基板1的导电率，与声表面波元件的通带宽度以及插入损耗之间的关系，分别如图7以及图8所示。
一般来说，在用于PCS(Personal communication service1.9GHz频带)方式的通信的情况下，如果考虑到频率温度特性的变化以及特性偏差，则最好让通带宽度为72MHz以上。另外，插入损耗的值最好为3.1dB以下。
图7中通过曲线图表示了声表面波元件的通带宽度与压电基板1的导电率的依赖性。图7中，横轴表示压电基板1的导电率σ(单位/Ωcm)，纵轴表示通带宽度(单位MHz)，黑方块以及特性曲线表示通带宽度的导电率依赖性的结果。
另外，图8中通过同样的曲线图表示了声表面波元件的插入损耗与压电基板1的导电率的依赖性。图8中，横轴表示压电基板1的导电率σ(单位/Ωcm)，纵轴表示插入损耗(单位dB)，黑框以及特性曲线表示通带宽度的导电率依赖性的结果。
通过图7中所示的结果可以得知，在通带宽度为72MHz以上的范围内，压电基板1的导电率为1×10-10/Ωcm以下，较理想的是压电基板1的导电率在1×10-12/Ωcm～1×10-10/Ωcm的范围内。
另外，通过图8中所示的结果可以得知，在插入损耗没有极端劣化的范围内，压电基板1的导电率为1×10-10/Ωcm以下，另外，更理想的是插入损耗为3.1dB以下的范围内，压电基板1的导电率在1×10-12/Ωcm～1×10-10/Ωcm的范围内。
如上所述，压电基板1的导电率最好在1×10-12/Ωcm～1×10-10/Ωcm的范围内。
通过这样，实现了一种能够让压电基板1的tanδ变小，Q值增大，具有PCS方式的通信中所必需的72MHz以上的足够的通带宽度，另外，能够将插入损耗降低到PCS方式中所必需的3.1dB以下的声表面波滤波器。
<声表面波元件的制造方法>
接下来，使用图9中所示的表示制造工序的流程图，对本发明的声表面波元件的制造方法的实施方式进行说明。
另外，这里以图4中所示的声表面波元件为例进行说明。
通过对通常的钽酸锂或铌酸锂单晶体所形成的压电基板1的晶片进行还原处理，制作出含氧量比化学计量比组成少的弱热电性的压电基板1。例如，在氢气气氛下对压电基板1进行缓冷处理(加热处理)，通过这样，让压电基板1的表面缺乏氧元素，从而能够降低压电基板1的自发极化的量。
通过长时间进行该缓冷，能够在压电基板1的晶片的所有厚度方向上，均匀降低自发极化的量。通过这样，能够完全消除因热电效应所引起的温度变化而导致产生火花。
如图9所示，首先，通过有机溶剂清洗弱热电性的钽酸锂单晶体晶片，接下来使用旋转式脱水机进行干燥(步骤S1)。
接下来，在氧气缓冷炉中，短时间对该晶片进行缓冷，将弱热电性的压电基板1的表面的一个区域(为了形成IDT电极而必需的区域的表层部分)氧化，形成氧化层2(步骤S2)。
接下来，通过溅射装置在该晶片上成膜Al-Cu合金(步骤S3)。
接下来，在该Al-Cu合金上，通过旋涂机涂敷一层均匀膜厚的光致抗蚀剂(步骤S4)。
接下来，通过缩小投影曝光机，将透过了分度线的紫外线，对晶片上的光致抗蚀剂的表面进行曝光，烧制分度线的图案(步骤S5)。
接下来，将显影液滴在曝光后的晶片上，通过静止数秒之后再甩开，来进行显影，显示出所期望的图案(步骤S6)。
接下来，通过RIE(Reactive Ion Etching)装置，通过反应性气体对晶片的表面实施等离子处理，只将未覆盖光致抗蚀剂的部分的Al-Cu合金蚀刻去除，形成Al-Cu电极，同时，将压电基板1的没有形成IDT电极3的区域去除，并通过干蚀刻来去除氧化层2的表面(步骤S7)。
接下来，在晶片的背面的整个表面上，通过溅射成膜Al-Cu导体层(步骤S8)。
接下来，再次在氧气缓冷炉中，短时间对该晶片进行缓冷处理，再次将弱热电性的压电基板1的表面的IDT电极3的电极指之间的区域氧化(步骤S9)。通过这样，能够在弱热电性的压电基板1的表面，预先生成氧化层2之后，在作为影响声表面波的激励的场所的、IDT电极3的电极指之间，能够进一步进行氧化，生成含氧量较多的氧化层4。通过这样，能够补偿对压电基板1的表面的氧元素欠缺区域补充氧元素，从而能够不劣化压电基板1表面的压电性，而降低声表面波的传输损耗，与形成有IDT电极3的区域中没有氧化层的情况相比，能够实现一种低损耗的声表面波元件。另外，由于能够将IDT电极3间的压电基板1表面的导电率保持为比以往的热电性压电基板1高的状态，因此，能够改善制造工序中的温度变化所引起的压电基板1的自发极化所导致的电荷的不均匀性，同时，通过让所产生的电荷在IDT电极3之间的压电基板1的表面进行移动，能够瞬时缓和IDT电极3之间的电位差，抑制电荷在IDT电极3自身中积蓄，因此，能够防止因热电效应所产生的静电对IDT电极3的破坏。
此时，虽然在缓冷处理中经历了热变化，但由于在晶片的背面的整个表面上形成了Al-Cu导体层，因此，即使晶片带有热电性，也不会破坏Al-Cu电极。
接下来，通过CVD装置，在晶片表面的Al-Cu电极的表面，成膜保护膜(SiO2膜)(步骤S10)。
接下来，为了进行保护膜的开孔，通过旋涂机涂敷一层均匀膜厚的光致抗蚀剂(步骤S11)。
接下来，为了进行保护膜的开孔，通过缩小投影曝光机，将透过了分度线的紫外线，对晶片表面进行曝光，烧制分度线的图案(步骤S12)。
接下来，将显影液滴在曝光后的晶片上，通过静止数秒之后再甩开该显影液，来进行显影，显示出所期望的图案(步骤S13)。
接下来，通过RIE装置，将从光致抗蚀剂的图案中所露出的不需要的SiO2保护膜蚀刻去除(步骤S14)。
接下来，在去除了SiO2保护膜的部分中，成膜用于连接封装的导体的膜厚(步骤S15)。
接下来，通过将该晶片浸泡在光致抗蚀剂的剥离液中，将光致抗蚀剂与不需要的膜厚一并去除(步骤S16)。
接下来，用RF用探针在所完成的声表面波元件上进行探测，进行特性选择检查(步骤S17)。
这样，本发明的声表面波元件的制造工序，虽然需要步骤S2的压电基板1(晶片)的缓冷工序，但能够省略以往所必需的高电阻图案9、10的制造工序，从而能够非常简单地制造出声表面波元件。
之后，将如上所制造的晶片级(level)的多个声表面波元件，通过切割工序分离成一个个声表面波元件，从而得到本发明的声表面波元件。
这样所得到的本发明的声表面波元件的电极构造的例子，例如图11所示。
具有设置在压电基板302上的多个电极指的IDT电极304，由互相面对而齿合的一对梳齿状电极构成，通过在该一对梳齿状电极中作用电场，来产生声表面波。
通过从与IDT电极304的一方梳齿状电极相连接的输入端315输入电气信号，将所激励的声表面波传输给设置在IDT电极304的两侧的IDT电极303、305。
另外，从分别构成IDT电极303、305的一方的梳齿状电极，通过IDT电极306、309向输出端子316、317输出电气信号。
另外，图中310、311、312、313分别为反射器电极。
这样，能够作为级联有两段电极图案的所谓的纵向结合共振器型声表面波滤波器的声表面波元件。
另外，本发明的声表面波元件，当然并不仅限于纵向结合共振器型声表面波滤波器，例如还可以用于梯子式声表面波滤波器等中。
如上所述的本发明的声表面波的制造方法，包括对钽酸锂单晶体或铌酸锂单晶体所形成的，且含氧量比化学计量比组成少的弱热电性的压电基板1的表面进行氧化的工序(S2)、接下来在压电基板1的氧化表面形成IDT电极3的工序(S3-S6)、接下来将压电基板1的形成有IDT电极3的表面的一个区域之外的氧化表面去除的工序(S7)、以及将压电基板1的IDT电极3的电极指之间的氧化表面进一步氧化的氧化工序(S9)。
氧化压电基板1的表面的工序，以及对压电基板1的IDT电极3的电极指之间的氧化表面进一步进行氧化的工序中，通过控制氧气浓度、缓冷温度、缓冷处理时间，能够控制压电基板1的表面的导电率不会过高，使得压电基板1的压电特性不会劣化，结果是能够提供一种滤波器的插入损耗以及通带宽度不会劣化的声表面波元件。
另外，构成IDT电极3的梳齿状电极部分中，由于例如蚀刻微装填效应所导致的细微电极部分的蚀刻速度较慢的性质，不会让被实施了还原处理的基板部分或添加了过渡性金属的基板部分露出来，而在压电基板1的表面残留氧化层2(参照图3)。因此，能够降低声表面波的传输损耗的劣化，与没有氧化层的情况相比，能够实现一种低损耗的声表面波元件。
另外，以上的本发明的声表面波元件的制造方法的实施方式的例子中，只对压电基板1(晶片)的表面的至少一个区域氧化之后再形成IDT电极3的制造工序进行了说明，但本发明并不仅限于上述实施方式的例子。
例如，可以先将压电基板1的表面氧化，接下来，在通过蚀刻只将其周围去除所残留的氧化层的区域中，形成IDT电极3，另外，也可以在先制作了IDT电极3之后，只将该IDT电极3的形成部分氧化，或对其周围进行还原处理，总之可以在不脱离本发明的要点的范围内进行适当变更。
接下来，图10中通过流程图显示了本发明的声表面波元件的制造方法的实施方式的另一例。
这里，以图5中所示的声表面波元件的制造工序为例进行说明。
通过包括在含氧量比化学计量比组成少的弱热电性的钽酸锂单晶体压电基板1或铌酸锂单晶体压电基板1中，形成IDT电极3的工序(步骤S2～S6)，以及将所形成的IDT电极3作为掩膜，对压电基板1的表面进行氧化的工序(步骤S8)，与图9中所示的例子一样，能够制造出能够防止IDT电极3的放电破坏，且不会发生声表面波元件的插入损耗或通带宽度的劣化的声表面波元件。
另外，由于省略了最初的缓冷工序(图9中所示的步骤S2)，因此还能够简化制造工序。
<通信机器>
本发明的声表面波装置，例如可以用作通信机器的接收电路或发送电路中所包括的发送用或接收用带通滤波器。
例如，能够适用于具有下述发送电路的通信机器中能够通过混频器将发送电路所输出的发送信号加载到载波频率上，通过由发送用IDT电极所构成的发送用带通滤波器来衰减不需要的信号，之后，通过功率放大器来放大发送信号，通过双工器从天线进行发送的发送电路。
以及，能够适用于具有下述接收电路的通信机器中通过天线接收接收信号，通过低噪声放大器放大从双工器中通过了的接收信号，之后，通过由接收用IDT电极所构成的接收用带通滤波器来衰减不需要的信号，通过混频器从载波频率中分离信号，取出该信号并传输给接收电路的这种接收电路。
如果在这些接收电路以及发送电路中采用本发明的声表面波装置，就能够提供一种提高了灵敏度的优秀的通信机器。
该通信机器，能够高可靠性地获得声表面波元件的所期望的滤波器特性，因此，作为通信机器的灵敏度非常好，从而能够保持通信机器的可靠性较高。
另外，为了在本发明的通信机器中，充分发挥基于本发明的声表面波元件的效果，最好在接收电路与发送电路双方具有本发明的声表面波元件。通过这样，能够将接收信号以及发送信号的不需要的信号都充分降低，提高通信品质，且让接收用滤波器与发送用滤波器成为小型化滤波器，因此能够实现一种小型且高品质的通信机器。
<实施例>
接下来，对本发明的声表面波元件的更加具体化的实施例进行说明。
首先，为了对作为压电基板1的36°Y切钽酸锂单晶体的晶片实施还原处理，在氢气缓冷炉中实施10个小时以上的300℃的缓冷处理。氢气流量为80sccm，气压为7.5×10-3Torr。在该条件下所处理的晶片，在晶片的厚度方向都被实施了几乎均匀的还原处理。
接下来，在氧气缓冷炉中，通过与氢气缓冷相同的条件，实施10分钟的缓冷，在晶片的表面形成厚200～300的氧化层2。
接下来，通过DC溅射装置，在该晶片上成膜由Al(98质量％)-Cu(2质量％)合金所构成的电极层。
接下来，在晶片上旋涂厚约0.5μm的光致抗蚀剂，通过缩小投影曝光装置(步进器)，对所期望的部分进行曝光。
接下来，在显影装置中通过碱性系显影液来溶解不需要部分的光致抗蚀剂，露出所期望的抗蚀剂图案。抗蚀剂图案的最小线宽约为0.5μm。
接下来，通过RIE(Reactive Ion Etching)装置，对电极的露出来的部分进行干蚀刻，进行电极的构图，在晶片表面的一个区域中形成IDT电极。此时，IDT电极的细微电极部分，因微装填效应而很难与反应气体进行交换，从而很难进行蚀刻。但是，细微电极部分以外的电极部分，相对地进行蚀刻而过剩地被蚀刻，因此，将晶片表面的氧化层2削除。
接下来，在与先前所示的条件相同的条件下，在氧气气氛中进行10分钟的缓冷处理，在晶片的表面进一步形成氧化层4。
接下来，通过CVD(Chemical Vapor Deposition)装置在该晶片上成膜SiO2的保护膜，之后，再次通过光刻法，在SiO2保护膜中进行电极焊盘部的构图，通过RIE装置，进行基于凸块(bump)的焊接用的电极焊盘部中的不需要的SiO2膜的蚀刻。
接下来，从其上部通过溅射法形成Al等的厚膜(厚度为1μm以上)，之后，通过抗蚀剂剥离液将不需要的部分与光致抗蚀剂一起溶解·剥离。
最后，通过晶片探针的检查来进行合格品/次品的检查，结束晶片工序。
另外，通过使用该形成本发明的声表面波元件的晶片，由于晶片呈现出黑色，因此，在工艺中的制造装置中(例如晶片探针(用来识别是否存在晶片的装置)的预定位(pre-alignment)中)，能够将因以往的压电基板是透明基板而使得晶片识别率几乎为0％，提高到几乎100％。另外，在使用以往的作为透明基板的压电基板时，为了识别晶片，需要进行特别的调整。
接下来，通过凸块接合器(bump bonder)在该压电基板1上形成Au凸块。
之后，沿着切割线切断该压电基板1，分隔成每一个声表面波元件。
之后，通过小片装配(ダイマウソト)装置将该由切割而变成单片的声表面波元件拾取起来，在约150℃的温度下，在SMD(表面安装型)封装内粘合·固定。
之后，将盖子盖在该SMD封装上，通过密封机进行焊接密封，完成声表面波装置。
此时，如果是以往的使用钽酸锂单晶体基板的声表面波元件，则由于被作用了约150℃的急剧温度变化，会引起放电破坏，约9成都会发生不良。
但是，如果使用本发明的形成声表面波元件的压电基板1，则能够消除因放电破坏所引起的不良。
另外，本实施例中，使用图11中所示的电极构造的本发明的声表面波元件，制造纵向结合型声表面波滤波器。
另外，作为比较例，还使用以往的压电基板，通过以往的制造方法，制造出纵向结合共振器型声表面波滤波器的比较例。
该以往的纵向结合型声表面波滤波器的电极构造，如图12所示，声表面波元件上的所有的漂浮电极Si，通过Si等高电阻图案9与地电极连接，该高电阻图案9，使用添加了微量的硼(B)的溅射靶子(target)，通过RF溅射形成。另外，添加了B的Si的阻抗值，在40×40μm，膜厚5000的焊盘中为8～13MΩ。
接下来，对该本实施例的声表面波滤波器进行特性测定。
这里，在输入0dBm的信号，频率为780MHz～960MHz，测定点为800点的条件下进行测定。
抽样数为30个，测定机器为アジレント·技术公司所生产的多点·网络分析器E5071A。
对该本发明的压电基板1实施还原处理所得到的声表面波元件的实施例与以往构造的比较例，测定导电率与通带宽度之间的关系，本发明的实施例，与比较例的以往构造相比，由于是具有1×10-12/Ωcm～1×10-10/Ωcm范围的高导电率的压电基板1，因此，可以确认出，通过本发明的声表面波元件能够将通带宽度特性改善1.1dB的大小。
同样，对该压电基板1实施还原处理所得到的本发明的声表面波元件的实施例与以往构造的比较例，测定导电率与最小插入损耗之间的关系，根据本发明的实施例，与比较例的以往构造相比，由于是具有1×10-12/Ωcm～1×10-10/Ωcm范围的高导电率的压电基板1，因此，可以确认出，通过本发明的声表面波元件能够将最小插入损耗特性改善0.05dB的大小。
如上所述，本实施例中，能够提供一种能够防止热电效应所引起的带电，不会产生电极破坏的可靠性优良的声表面波元件。
权利要求
1.一种声表面波元件，是通过在钽酸锂单晶体或铌酸锂单晶体所构成的弱热电性的压电基板上，形成IDT电极而构成的声表面波元件，其特征在于所述弱热电性的压电基板的表面的没有形成所述IDT电极的区域中，形成有比基板内部含氧量高的氧化层；所述IDT电极形成在所述氧化层上。
2.如权利要求1所述的声表面波元件，其特征在于所述氧化层的导电率在1×10-12/Ωcm～1×10-10/Ωcm的范围内。
3.如权利要求1所述的声表面波元件，其特征在于所述弱热电性的压电基板的含氧量，比化学计量比组成少。
4.如权利要求3所述的声表面波元件，其特征在于所述弱热电性的压电基板，在将钽酸锂单晶体表示为LiTaO3-x，将铌酸锂单晶体表示为LiNbO3-x时，0＜x＜0.3。
5.如权利要求1所述的声表面波元件，其特征在于所述弱热电性的压电基板，是添加有过渡性金属元素的钽酸锂或铌酸锂单晶体基板。
6.如权利要求5所述的声表面波元件，其特征在于所述弱热电性的压电基板，含有2～3质量％的铁作为所述过渡性金属元素。
7.如权利要求1所述的声表面波元件，其特征在于所述弱热电性的压电基板，带电电压不满1kV。
8.如权利要求7所述的声表面波元件，其特征在于所述弱热电性的压电基板，带电电压不满0.7kV。
9.一种声表面波元件，是通过在钽酸锂单晶体或铌酸锂单晶体所构成的弱热电性的压电基板上，形成IDT电极而构成的声表面波元件，其特征在于所述IDT电极的电极指之间的区域中的所述弱热电性的压电基板的表面的含氧量，比所述IDT电极的电极指下的区域中的所述弱热电性的压电基板的表面的含氧量高。
10.如权利要求9所述的声表面波元件，其特征在于所述弱热电性的压电基板的含氧量，比化学计量比组成少。
11.如权利要求10所述的声表面波元件，其特征在于所述弱热电性的压电基板，在将钽酸锂单晶体表示为LiTaO3-x，将铌酸锂单晶体表示为LiNbO3-x时，0＜x＜0.3。
12.如权利要求9所述的声表面波元件，其特征在于所述弱热电性的压电基板，是添加有过渡性金属元素的钽酸锂或铌酸锂单晶体基板。
13.如权利要求12所述的声表面波元件，其特征在于所述弱热电性的压电基板，含有2～3质量％的铁作为所述过渡性金属元素。
14.如权利要求9所述的声表面波元件，其特征在于所述弱热电性的压电基板，带电电压不满1kV。
15.如权利要求14所述的声表面波元件，其特征在于所述弱热电性的压电基板，带电电压不满0.7kV。
16.一种声表面波元件的制造方法，其特征在于，包括在钽酸锂单晶体或铌酸锂单晶体所构成的弱热电性的压电基板的表面，形成氧化层的工序；以及在所述弱热电性的压电基板的氧化层的表面，形成IDT电极的工序。
17.如权利要求16所述的声表面波元件的制造方法，其特征在于所述形成IDT电极的工序，包括在弱热电性的压电基板的表面形成金属膜，并对该所形成的金属膜进行干蚀刻的工序。所述弱热电性的压电基板表面的氧化层，除了所述IDT电极的电极指之间的区域，通过所述干蚀刻去除。
18.如权利要求17所述的声表面波元件的制造方法，其特征在于在所述IDT电极的形成之后，进一步进行氧化，形成含氧量多的区域。
19.一种声表面波元件的制造方法，其特征在于，包括在钽酸锂单晶体或铌酸锂单晶体所构成的弱热电性的压电基板的表面，形成IDT电极的工序；以及在所述形成有IDT电极的弱热电性的压电基板的表面，将所述IDT电极作为掩膜形成氧化层的工序。
20.一种通信机器，其特征在于具备，具有权利要求1中所述的声表面波元件的接收电路与发送电路中的至少一方。
21.一种通信机器，其特征在于具备，具有权利要求9中所述的声表面波元件的接收电路与发送电路中的至少一方。
全文摘要
本发明涉及一种声表面波元件，在钽酸锂单晶体或铌酸锂单晶体所构成的、含氧量比化学计量比组成少的弱热电性的压电基板(1)上，形成氧化层(2)，在其之上形成IDT电极(3)。因此，能够消除弱热电性的压电基板的热电效应所导致的微细电极的静电破坏，且不会发生频率特性的劣化。
文档编号H03H9/64GK1741378SQ20051009597
公开日2006年3月1日 申请日期2005年8月29日 优先权日2004年8月27日
发明者尾原郁夫, 卷渕大辅, 村冈邦彦, 饭冈淳弘 申请人:京瓷株式会社