CN100546180C - 表面声波装置及其制造方法 - Google Patents

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Abstract

一种表面声波装置，包括形成于压电基片上的激励电极和将与安装基片连接的结合电极。所述结合电极设置有形成于所述压电基片上的下电极以及由粘合电极层和阻挡金属电极层形成的中间层。所述阻挡金属电极层包括至少一层杂质包含层。所述结合电极表现为形成以包围所述激励电极的环形电极和连接到所述激励电极的布线电极。所述压电基片、所述下电极和所述阻挡金属电极层中的至少一个的表面被轰击以使其成为粗糙表面。因此，能够抑制因每一层内所引起的薄膜应力而导致的翘曲。

Description

表面声波装置及其制造方法
技术领域
本发明涉及一种表面声波装置及其制造方法。所述表面声波装置特别适用于移动通信设备等中的无线通信电路中。
背景技术
包括表面声波谐振器、表面声波滤波器等的表面声波装置被用于广泛的应用范围中，例如：使用微波频带的、多种类型的无线通信设备，车载设备，以及医疗设备。并且，随着设备在尺寸上的减小，要求表面声波装置减小其尺寸。
图9是依照现有技术、典型的表面声波装置100的轮廓剖视图。
表面声波装置100包括表面声波元件S和安装基片120。表面声波元件S设置有：压电基片110；IDT(Inter Digital Transducer，叉指式换能器)电极111，IDT电极111为设置在压电基片110上的梳状电极；以及电极焊盘(electrode pad)112，电极焊盘112起到用于输入/输出的布线电极的作用。另一方面，安装基片120设置有电极图案121，电极图案121连接到外部电路，如驱动电路、谐振电路、接地电路等。在电极图案121上形成有凸起连接130，凸起连接130用于与电极焊盘112连接，并由低熔点金属材料、如焊料形成。
并且，在表面声波装置100内，形成有环形电极部分131，以保持包围IDT电极111的空间的密闭性，其中，环形电极部分131在表面声波装置100的平面视图上呈环形。
凸起连接(bump connection)130由气相沉积、丝网印刷、转移印刷、无电镀、电解电镀等形成。
通过在压电基片110上利用气相沉积等来形成镀金属膜、随后利用光刻法在镀金属膜上形成图案，来形成环形电极部分131。
压电基片110被安装到安装基片120，从而使电极焊盘112中的每一个与电极图案121中的每一个在对应的位置分别对准。然后，通过突起连接130的回流焊接，压电基片110与安装基片110在电学和机械连接。并且，压电基片110通过环形电极部分131与安装基片120机械连接。
日本专利申请出版物No.H04-293310披露了采用面朝下结合法，即倒装法，来安装表面声波装置100，其中，如上所述，设置有表面声波元件S的IDT电极111的、压电基片110的功能表面被面向具有电极图案121的、安装基片120的表面放置。该出版物的内容被完整并入供参考。
图10是包括在依照现有技术的表面声波装置内的电极焊盘112的剖视图。如图9所示，表面声波装置设置有：IDT电极(图9中的IDT电极111)，IDT电极由铝或铝合金形成；以及电极焊盘112，电极焊盘112连接IDT电极与外部电路(未示出)。通过形成于电极焊盘112上的突起连接(图9中的突起连接130)，表面声波装置被面朝下结合。
电极焊盘112设置有：下电极113，下电极113形成于压电基片110上；Cr(chrome，铬)层114，Cr层114形成于下电极113上，并起到粘合电极层的作用；Ni(nickel，镍)层115，Ni层形成于Cr层114上；以及Au(gold，金)电极层116，Au电极层116由金等形成，并构成电极焊盘112的顶面部分。
下电极113由铝或铝合金形成。Cr层114被形成以覆盖整个下电极113或下电极113的一部分。Cr层114被设置在下电极113与Ni层115之间，以便加强Ni层115的粘合强度。
日本专利申请出版物No.H11-234082披露，作为阻挡金属，Ni层115由单层镍形成。阻挡金属是指设置在电极焊盘112与一层其他材料之间的金属薄层，从而阻止由两种不同金属膜之间或半导体层与金属膜之间的相互扩散和反应所导致的相转换。该出版物的内容被完整并入供参考。
如日本专利申请出版物No.H11-234082所述，包括在电极焊盘112内的Ni层115，形成为相对较厚，这是因为镍层115的形成是为了起到阻挡金属的作用，其中，电极焊盘112起到布线电极的作用。
在下文中，设置在下电极113与Au电极层116之间的Cr层114和Ni层115被总称为中间层117。
由于中间层117中的Ni层115形成为相对较厚，因此可在Ni层115内引起强的薄膜应力。在Ni层115内所引起的薄膜应力被传送到电极焊盘112各处，从而，由于构成电极焊盘112的下电极113、Cr层114和Ni层115不能够吸收在它们之间的界面处的薄膜应力，因此降低了层之间的接合强度。特别是，由于所述层之间的粘合强度的减小、导致容易在Ni层115以下的层之间的界面处分离，故不再能保证到电极焊盘112的电连接，并从而不再能保证表面声波装置100的可靠性。
与电极焊盘112同样的结构可应用于环形电极。但是，环形电极在构成环形电极的层之间的界面处也可能存在分离问题，分离问题是因包括在中间层117内的Ni层115内所引起的薄膜应力而导致的。由于这个原因，包括环形电极的环形电极部分131不再能保证包围IDT电极111的空间的密闭性。
因此，设想在电极焊盘112或环形电极形成时，加热表面声波元件S以加强构成电极焊盘112的层的粘合强度，从而不会发生因Ni层115内所引起的薄膜应力而导致的分离。
然而，加热表面声波元件S不是优选的，这是因为，这可能通过压电基片110所具有的热电效应而破坏形成在压电基片110上的电极。
此外，当环形电极部分131中的Ni层115内的薄膜应力变大时，薄膜应力延伸到压电基片110，从而令压电基片110翘曲。这在表面声波装置的制造过程中引起很多的问题，例如，利用在光刻法中使用的步进曝光来进行精确的图案化、运送压电基片110以及通过真空抽吸将其放置在工作台上。除以上所述之外，压电基片110可能会断裂，尤其是在真空抽吸中，这是因为，当压电基片110的直径较大时，由Ni层115内的薄膜应力所导致的翘曲在压电基片110上被放大。
在其中利用剥离(lift-off)方法形成下电极113且然后形成中间层117的、形成电极焊盘112的制造过程中，向下逐渐变细到底部以具有悬垂形状的光刻胶膜119首先形成在除中间层117和Au电极层116将要形成的区域以外的区域，如图11所示。然后，在光刻胶层119提供掩模时，Cr层114、Ni层115和Au电极层116被层叠以形成电极焊盘112。
随着形成电极焊盘112的层114、115和116中的每一层被层叠在下电极113上，对应层134、135和136中的每一层同时被层叠在光刻胶层119上。因此，在形成于光刻胶膜119上的Ni层135内所引起的薄膜应力延伸到光刻胶膜119。这导致光刻胶膜119内的翘曲，从而光刻胶膜119在邻近其开口的边缘处抬起，使得开口大于设计区域。因而，形成中间层117的材料被沉积在下电极113的设计区域之外，在由铝或铝合金形成的下电极113周围形成了毛边(burr)。当毛边被沉积在大于设计区域的区域内时，毛边可能与IDT电极111短路。
此外，由于毛边沉积得非常薄，毛边微弱地附着于基片或电极，并容易脱落。当毛边脱落时，毛边易于与相邻电极短路，从而导致表面声波装置的特性失效。
因此，Ni层115(135)厚度可以减小，以降低如上所述的、在Ni层115(135)内引起的薄膜应力。
然而，当令Ni层115(135)非常薄时，Ni层115并不会按最初的意图那样起到阻挡金属的作用。
考虑到上述情况，本发明提供了一种具有结合电极的表面声波装置，该结合电极包括电极层，该电极层充分起到对如焊料这样的低熔点金属材料的、阻挡金属的作用，同时，电极内所引起的薄膜应力被缓和以获得高的密闭性和高的可靠性。本发明还提供制造所述表面声波装置的方法。
发明内容
本发明提供一种表面声波装置，所述表面声波装置包括：压电基片；叉指式换能器电极，所述叉指式换能器电极具有形成于所述压电基片的主表面上以产生表面声波的梳状电极；安装基片；以及环形电极，所述环形电极围绕在所述压电基片的主表面上的所述叉指式换能器电极，其中，环形电极将所述压电基片连接到所述安装基片。所述环形电极包括：下电极，下电极由铝基金属形成并形成在所述压电基片的主表面上；粘合层，所述粘合层形成在所述下电极上；以及阻挡金属层，所述阻挡金属层形成在所述粘合层上。所述阻挡金属层包括第一金属层和第二金属层。第一金属层由包括镍、铜或其组合的材料组成。第二金属层包括第一金属层的材料和包括碳、硫、氧或其组合的杂质。
本发明还提供了一种表面声波装置，所述表面声波装置包括：压电基片；叉指式换能器电极，所述叉指式换能器电极具有形成在压电基片的主表面上以产生表面声波的梳状电极；安装基片；以及布线电极，所述布线电极与叉指式换能器电极连接以激励叉指式换能器电极，其中，布线电极连接压电基片与安装基片。布线电极包括：下电极，下电极包括铝基金属并形成在压电基片的主表面上；粘合层，所述粘合层形成在下电极上；以及阻挡金属层，所述阻挡金属层形成在粘合层上，并包括第一金属层和第二金属层。第一金属层由包括镍、铜或其组合的材料组成。第二金属层包括第一金属层的材料和包括碳、硫、氧或其组合的杂质。
本发明还提供了一种制造表面声波装置的方法。所述方法包括：提供压电基片，所述压电基片包括叉指式换能器电极，所述叉指式换能器电极具有形成于所述压电基片的主表面上以产生表面声波的梳状电极；在所述压电基片的主表面上形成由铝基金属形成的下电极；在所述下电极上形成粘合层；在所述粘合层上形成阻挡金属层，从而使所述阻挡金属层包括第一金属层和第二金属层，其中，所述第一金属层由包括镍、铜或其组合的材料组成，所述第二金属层包括所述第一金属层的材料和包括碳、硫、氧或其组合的杂质；以及利用由所述下电极、所述粘合层和所述阻挡金属层形成的布线电极和环形电极中的至少一个将安装基片连接到所述压电基片。
附图说明
图1是依照本发明的一个实施例、示出了表面声波装置的平面图。
图2是图1所示的环形电极的截面A-A’的放大剖视图。
图3是图1所示的布线电极的截面B-B’的放大剖视图。
图4是表面声波装置的剖视图，在该表面声波装置中，表面声波元件被安装在安装基片上。
图5是解释结合电极的制造方法的放大剖视图。
图6是放大剖视图，示出了通过剥离方法形成的结合电极。
图7示出了SIMS(Secondary Ion Mass Spectrometry，二次离子质谱法)分析的结果，示出了设置在距结合电极的表面不同的深度处的每一层的金属和其他元素。
图8示出了依照现有技术、SIMS分析的结果，示出了构成设置在距结合电极(电极焊盘)的表面不同的深度处每一层的金属和其他元素。
图9是依照现有技术、典型的表面声波装置的轮廓剖视图。
图10是依照现有技术、包括在表面声波装置内的电极焊盘的剖视图。
图11是剖视图，示出了依照现有技术、通过剥离方法形成的电极焊盘。
图12是依照本发明的该实施例、具有带通滤波器的高频电路的电路框图。
图13是依照对本发明的该实施例的修改、图1所示的环形电极的截面A-A’的放大剖视图。
具体实施方式
在下文中参照附图详细描述本发明的一个实施例。
图1是依照本发明的该实施例、示出了表面声波装置的平面图。表面声波元件S1设置有：压电基片1；具有梳状电极的IDT电极8；布线电极12，布线电极12用于将电信号输入到IDT电极8以及从IDT电极8输出信号；延伸布线9，延伸布线9在IDT电极8与布线电极12之间连接；以及环形电极11，环形电极11密闭性地密封围绕IDT电极8的空间。并且，在压电基片1的表面(主表面)上的IDT电极8和延伸布线9上形成有保护膜10，IDT电极8在该表面上形成。
举例来说，压电基片1采用这样的压电材料形成：如36°旋转Y-切X-传播单晶LiTaO3、64°旋转Y-切X-传播单晶LiNbO3或45°旋转X-切Z-传播单晶LiB4O7。因而，可令压电基片1具有大的机电耦合系数和小的群延时温度系数。
并且，压电基片1的厚度优选为大约0.3-0.5mm。具备这样的厚度的压电基片1，不会象其在形成为厚度小于0.3mm那样脆弱，同时在材料成本上不会象其在形成为厚度大于0.5mm时那样昂贵。
IDT电极8是产生表面声波的激励电极。IDT电极8包括相互交叉的成对梳状电极。IDT电极8优选具有50-200对电极，电极指宽度为0.1-10μm，电极指间距为0.1-10μm，且电极指的交叉宽度为10-80μm。并且，IDT电极8的厚度为0.2-0.4μm，以便获得作为表面声波谐振器或表面声波滤波器的期望特性。IDT电极8可具有在表面声波传播路径的两端处设置有反射器(reflector)的结构，从而使产生的表面声波有效地被反射以谐振。
而且，IDT电极8由金属材料形成，该金属材料为Al-Cu基铝合金。加入到Al-Cu基铝合金的金属除Cu以外可包括Ti、Ta、W、Mo等。IDT电极8可由包括Ti、Ta、W、Mo等的铝合金的叠层形成。
并且，IDT电极8可被应用于狭缝式反射器(slit type reflector)，在狭缝式反射器中，多个电极指被平行地排列。IDT电极8并不仅限于形成如图1所示、为双模表面声波谐振滤波器和梯式表面声波滤波器的混合的表面声波滤波器，且IDT电极8可形成双模表面声波谐振滤波器或者梯式表面声波滤波器。
IDT电极8通过多个延伸布线9与多个布线电极12连接。IDT电极8和延伸布线9被绝缘保护膜10覆盖。
布线电极12由导电金属材料形成。通过将布线电极12通过如焊料这样的低熔点金属材料结合到形成于面向布线电极12的位置处安装基片上的布线连接电极(未示出)，表面声波元件S1内的IDT电极8同连接到安装基片(未示出)的外部接线(未示出)电连接和机械连接。
环形电极11被形成以围绕IDT电极8。并且，通过将环形电极11通过如焊料这样的低熔点金属材料结合到形成于面向环形电极11的位置处安装基片上的环形连接电极(未示出)，表面声波元件S1与安装基片机械连接。
IDT电极8和延伸布线9由主要由铝组成的铝合金通过薄膜形成方法，如溅射、气相沉积或CVD(Chemical Vapor Deposition，化学气相沉积)形成。通过利用光刻法形成图案来形成预定的形状。
保护膜10由绝缘体，如SiO2膜、SiN膜或Si膜，通过薄膜形成方法，如CVD或气相沉积形成。
表面声波元件S1设置有至少一对如上所述的IDT电极8。表面声波元件S1可设置有串联或并联连接的多对IDT电极，以便获得期望的特性。
图2是图1所示的环形电极11的截面A-A’的放大剖视图。图3是图1所示的布线电极12的截面B-B’的放大剖视图。
环形电极11包括：由铝合金形成的下电极2；形成在下电极2上的粘合电极层3；形成在粘合电极层3上的阻挡金属电极层4；以及构成环形电极11的顶层的Au电极层6。在该实施例中，阻挡金属电极层4由五层构成的叠层形成。该叠层由三层基材料层4A和两层杂质包含层4B形成，其中，三层基材料层4A仅由阻挡金属电极层4的基材料形成，每一个杂质包含层4B被设置在基材料层4A之间。在该实施例中，杂质包含层4B通过向阻挡金属电极层4的基材料加入杂质形成。在下文中，设置在下电极2与Au电极层6之间的粘合层3和阻挡金属电极层4被总称为中间层7。
下电极2由主要成分为铝的铝合金通过薄膜形成方法，如溅射、气相沉积或CVD形成。下电极2的厚度为0.2-0.4μm。通过利用光刻法形成图案来形成预定的形状。
粘合电极层3用包括Cr、Ti、V、Pt等的材料形成，以便增强对下电极2的粘合性。当粘合电极层3用上面所提到的材料中的Cr或Ti形成时，尤其能够增强对铝合金形成的下电极2的粘性。粘合电极层3的厚度为0.01-0.03μm。
包括Ni或Cu的材料被用来形成阻挡金属电极层4，以便抑制焊料的扩散。因为焊料的扩散能够因此而被抑制，故能够抑制脆弱的金属间化合物的形成以及金属层之间的分离，以增强表面声波装置的可靠性。特别是当阻挡金属电极层4用上面所提到的材料中的Ni形成时，相比使用Cu时的情况，能使焊料的扩散速度更慢。因此，在回流焊接过程中焊料向下到达下电极2的扩散能够被更为有效地抑制。
为了形成叠置于阻挡金属电极层4内的杂质包含层4B，Ni被用作主要材料，且杂质，如碳、硫或氧被加入以便降低阻挡金属电极层4内所引起的薄膜应力。当碳或氧被用作加入到杂质包含层4B的杂质时，尤其能够降低在中间层7内所引起的薄膜应力。特别是，当碳被用作杂质时，因为包括杂质包含层4B的环形电极11的电阻被减小，故杂质包含层4B能够改进表面声波元件S1的插入损耗。
在该实施例中，按重量计算，碳的杂质浓度为3.0到3.5％。预期硫和氧具有相似的杂质浓度。应注意到，在有意的杂质掺杂之前的碳、硫或氧的固有杂质浓度为几ppm。
包括杂质包含层4B的整个阻挡金属电极层4(在图2中表示为4)的膜层厚度最好处于0.5μm到1.5μm的范围内。具备了这样的厚度，阻挡金属电极层4不会象其在厚度小于0.5μm时那样不能够作为阻挡金属充分地起到作用，同时也不会象其在厚度大于1.5μm时那样导致非常大的薄膜应力。
包括杂质包含层4B的阻挡金属电极层4并不一定如图2所示被构造成在层之间具有清楚的边界，而且，可被构造成杂质浓度沿阻挡金属电极层4的厚度方向逐渐变化。即，阻挡金属电极层4可被构造成在阻挡金属电极层4的厚度方向上具有杂质浓度梯度。这样的结构在阻挡金属电极层4通过如溅射、气相沉积或类似的薄膜形成方法形成时，可通过逐渐改变膜形成装置内周围氛围中的杂质浓度来形成，或者，在通过溅射形成阻挡金属电极层4时，可通过使用具有杂质浓度梯度的靶(target)来形成。
粘合电极层3、阻挡金属电极层4和Au电极层6通过如溅射或气相沉积这样的薄膜形成方法相继形成以形成环形电极11。而且，使用剥离方法以获得预定形状的环形电极11。使用剥离方法形成环形电极11的过程(结合电极)将在稍后进行描述。
如图13所示，即使当粘合电极层3与Au电极层6之间仅存在一对基材料层4A和杂质包含层4B时，在中间层7内所引起的薄膜应力也能够被充分地降低。
如图3所示，布线电极12可通过用与形成环形电极11相同的方式将中间层7和Au电极层6相继层叠在下电极2上而形成。因此，布线电极12和环形电极11能够在相同的工序中形成。
图4是表面声波装置90的剖视图，其中，表面声波元件S1被安装在安装基片60上。
包括在表面声波装置90内的安装基片60设置有基底61、环形连接电极66和布线连接电极62。而且，将被直接结合到环形电极11的环形密封材料65形成在环形连接电极66上。将被结合到布线电极12的连接体63形成在布线连接电极62上。其中环形电极11被直接结合到作为结合电极的电极(环形连接电极66)的结构是指，其中环形电极11通过连接材料(环形密封材料65)，如焊料或导体隆起，与环形连接电极66连接的结构，即，如倒装晶片连接这样的结构，在这种结构中，没有使用如接合线这样的线。
基底61可由陶瓷基片和框形陶瓷基片的叠层形成。或者，基底61可仅由单个陶瓷基片形成。
布线连接电极62和环形连接电极66通过电解电镀、无电镀等形成在基底61上。
尽管上面描述了连接体63形成在布线连接电极62上，但是，连接体63也可形成在布线电极12上。
形成在环形连接电极66上的环形密封材料65和形成在布线连接电极62上的连接体63通过利用如丝网印刷这样的印刷方法涂敷金属材料，如焊膏或Au-Sn膏来形成。也可通过利用分配器方法涂敷金属材料来同时形成环形密封材料65和连接体63。
尽管上面描述了环形连接材料65形成在环形连接电极66上，但是，环形连接材料65也可形成在环形电极11上。
例如，形成在布线连接电极62上的连接体63可通过利用印刷方法或分配器方法涂敷和图案化各向异性的导电树脂来形成，其中，所述导电树脂是与导电填充剂，如银填充剂混合的环氧树脂。通过加入触融添加剂或通过控制填充剂的量，可调整构成连接体63的环氧树脂的粘性，从而使树脂不会扩散到比要求更宽。连接体63在杂质离子浓度上最好尽可能低，以便防止表面声波元件S1的电极的腐蚀。连接体63可通过利用光刻法涂敷和图案化各向异性的导电树脂来形成。
表面声波装置90通过下述的工序来制造。
首先，表面声波元件S1被面朝下安装并固定到安装基片60，从而使其上形成有IDT电极8的主表面面向基底61的顶面。
通过连接体63，布线电极12与布线连接电极62连接，布线连接电极62形成于面向布线电极12的位置处。并且，通过环形密封材料65，环形电极11与环形连接电极66连接，环形连接电极66形成于面向环形电极11的位置处。然后，表面声波元件S1同安装基片60一起被放置在回流炉内，其中表面声波元件S1被安装到安装基片60。连接体63和环形密封材料65被回流熔化，且然后被取出回流炉并被冷却到室温以固化。布线电极12、布线连接电极62和连接体63形成布线电极部分92，而环形电极11、环形连接电极66和环形密封材料65形成环形电极部分91。利用它们，表面声波元件S 1与安装基片60电连接和机械连接。
环形电极部分91，同表面声波元件S1的主表面以及安装基片60的安装表面一起，在IDT电极8周围形成了振动空间67。振动空间67被密闭。振动空间最好充满低湿度空气，并且密封，以便抑制由IDT电极8的氧化等原因而导致的劣化。或者，振动空间可充满如氮气或氩气这样的惰性气体而不是上述空气，以便进一步抑制由氧化等原因导致的劣化。
在此之后，通过灌封(potting)或印刷，树脂64被涂敷到表面声波元件S1的另一个主表面和周围的表面，且然后通过加热，树脂64被热固化。沿表面声波元件S1之间的分隔线切片(dicing)，完成表面声波装置90。
由于振动空间67被环形电极部分91和树脂64包围，故表面声波装置90具有好的密闭性、高的耐湿性并从而具备了优异的可靠性。
并且，因为在阻挡金属电极层4内存在至少一层杂质包含层4B，在阻挡金属电极层4内所引起的薄膜应力能够被缓和，其中，阻挡金属电极层4被用作环形电极11的中间层7。因此，不易发生因环形电极11内的薄膜应力而导致的电极分离，而且，充分地保证了振动空间67的密闭性。
此外，因为在形成环形电极部分91的每一层内不易出现薄膜应力，且从而在表面声波装置90内不易出现翘曲，故振动空间67能够被精确地制造成设计尺寸。这允许了更为复杂的设计，在降低了表面声波装置90的厚度和尺寸的同时加强了可靠性。
下面将描述环形电极11和布线电极12的制造方法。在下文中，环形电极11和布线电极12被总称为结合电极E。
图5是解释结合电极E的制造方法的放大剖视图。在该实施例中，构成结合电极E的层之间的界面被形成粗糙的。因此，在每一层内所引起的薄膜应力能够被进一步吸收。这里，描述了结合电极E的制造方法，其中包括了使层的表面粗糙的工序。
结合电极E(环形电极11或布线电极12)包括：由Al合金形成的下电极2；中间层7，中间层7包括形成于下电极2上的粘合电极层3和阻挡金属电极层4；以及形成布线电极12的顶层的Au电极层6。并且，在阻挡金属电极层4内，存在设置在基材料层4A之间的至少一层杂质包含层4B。在该实施例中，存在两层杂质包含层4B。
首先，通过利用薄膜形成方法，如溅射、气相沉积或CVD来沉积金属材料如铝基合金的膜，在压电基片1上形成下电极2。通过利用光刻法图案化膜层来形成预定的形状。
然后，通过薄膜形成方法，如溅射或气相沉积，粘合电极层3和阻挡金属电极层4(一起构成中间层7)、以及位于其顶部处的Au电极层6按上述顺序相继形成。
在溅射过程中通过切换到具有高浓度碳或硫的Ni靶来形成阻挡金属电极层4，具有高浓度碳或硫的杂质包含层4B形成在当时生长的阻挡金属电极层4内。靶材内的杂质浓度按重量计算最好为3.0到3.5％。
作为形成包括杂质包含层4B的阻挡金属电极层4的可选方法，可使用将被用作溅射气体的惰性气体如氩与包括碳或硫的掺杂气体混合的方法。
或者，杂质包含层4B可通过在利用溅射形成阻挡金属电极层4时提供溅射的暂停时间(间隔)来形成。即，在构成阻挡金属电极层4的第一层形成之后，溅射被暂时停止，且然后重新开始。通过这样做，构成阻挡金属电极层4的第一层形成第一基材料层4A，第一基材料层4A包括与靶内的杂质浓度大致相同的低的杂质浓度，这是因为第一基材料层4A被形成以完好地包括靶内所包括的杂质。另一方面，在构成阻挡金属电极层4的、在重新开始溅射后形成的第二层内，高杂质浓度的杂质包含层4B首先形成，其中，该高杂质浓度大约是靶内的杂质浓度与环境氛围内的杂质浓度之和，这是因为在溅射重新开始时环境氛围内的杂质被并入到杂质包含层4B，并且，然后接着形成了第二基材料层4A，第二基材料层4A具有与靶内的杂质浓度大致相同的低的杂质浓度。因此，杂质包含层4B形成在第一基材料层4A与第二基材料层4A之间。当杂质包含层4B通过如上所述的间隔溅射形成时，可以容易地形成杂质梯度。
尽管在溅射重新开始时环境氛围中的杂质并入的功能机制并不清楚，但是由发明者进行的实验已经证实了杂质包含层4B在溅射重新开始时形成。
在形成结合电极E内的层时，所述层中的至少一层的表面通过在其形成之前用氩离子、氧离子和氮离子中的至少一个轰击(bombard)其表面而被清理。结合电极E内的被轰击层的表面通过轰击而被粗糙形成(图5所示的所有层的表面都被轰击)。通过将形成结合电极E的层的界面形成粗糙的，尤其能够进一步抑制在每一层内由薄膜应力引起的翘曲(warp)。
在下文中将描述利用剥离方法的、表面声波元件S1上的结合电极E的制造过程。
图6是放大剖视图，示出了通过剥离方法形成的结合电极E。如上所述，在结合电极E内，存在相继形成在下电极2上的中间层7和Au电极层6。
首先，向下逐渐变细到底部以具有悬垂形状的光刻胶膜22形成在压电基片1上除将要形成中间层7的区域以外的区域内。然后在通过光刻胶膜22来提供掩模时，结合电极E通过将粘合电极层3、阻挡金属电极层4和Au电极层6相继层叠而形成。在结合电极E形成的同时，Cr层23、Ni层24和Au层25被层叠在光刻胶膜22上。作为阻挡金属电极层4，Ni层24在其内具有杂质包含层。由于这个原因，Ni层24内的薄膜应力被降低，从而在形成结合电极E的剥离过程中不易使光刻胶膜22在与其开口相邻的边缘处抬起。因此，在结合电极E形成过程中所导致的毛边被减少，且粘合电极3、阻挡金属电极层4和Au电极层6能够按照设计进行定位而被近乎精确地形成。因此，上述的结合电极E的制造方法能够减少毛边所引起的短路故障并从而提高产量。
尽管在上述制造过程中利用剥离方法形成结合电极E，但是也可利用使用金属掩模的薄膜形成方法，如光刻法，来形成结合电极E。
本实施例的表面声波装置能够被应用于如移动电话和PHS(PersonalHandy Phone，个人手持电话)这样的通信装置内的带通滤波器和通信装置。在这种情况下，带通滤波器是指用在通信装置内的发送电路中的带通滤波器，该通信装置配备有通过双工器(duplexer)将天线发送信号输出到天线的发送电路，并包括本发明所述的表面声波装置。而且，本发明所述的表面声波装置也能够被应用于用在通信装置内的接收电路中的带通滤波器，该通信装置配备有通过双工器接收天线接收信号、并将接收到的信号从天线接收信号中的载波信号分离的接收电路。
并且，通信装置设置有发送电路，包括：混频器，混频器将发送信号叠加在载波信号(载波信号)上以产生天线发送信号；带通滤波器，带通滤波器包括该实施例所述的表面声波装置，并衰减天线发送信号中不必要的信号；以及功率放大器，功率放大器放大天线发送信号并通过双工器将放大的天线发送信号输出到天线。通信装置还设置有接收电路，包括：低噪声放大器，低噪声放大器放大天线接收信号，该天线接收信号已被天线接收并通过了双工器；带通滤波器，带通滤波器包括该实施例所述的表面声波装置，并衰减放大的天线接收信号中不必要的信号；以及混频器，混频器将接收到的信号从天线接收信号中的载波信号分离。
通信装置可设置有上述发送电路和接收电路之一或两者。
由于带通滤波器和通信装置包括了该实施例所述的表面声波装置，故其具有优异的耐用性和高的可靠性。
图12示出了高频电路的电路框图的例子，该高频电路具有带通滤波器并被并入用作通信装置的移动电话内。通过混频器220，发送信号(高频信号)被叠加在载波信号上以构成天线发送信号。天线发送信号中不必要的信号被充当带通滤波器的表面声波装置221衰减。在被功率放大器222放大后，天线发送信号通过隔离器223和表面声波分路滤波器(双工器)215并从天线214发射。并且，被天线214接收的天线接收信号通过表面声波分路滤波器215，并被低噪声放大器216放大。在其不必要的信号被充当带通滤波器的表面声波装置217衰减之后，放大的天线接收信号被放大器218再次放大，并被混频器219转变成低频信号。
示例
对依照本实施例制造的表面声波装置90的制造和测量的结果将在下文中描述。
36°旋转Y-切X-传播晶体LiTaO3被用作压电基片1。压电基片的尺寸为1.1mm×1.5mm。尺寸为70mm×70mm且厚度为250μm的氧化铝基片被用作安装基片60。利用无电镀在氧化铝基片上形成总厚度为1μm的Au和Ni。
如图6所示，用光刻胶膜22覆盖除去从IDT电极8延伸的下电极2和环形电极11将要形成的区域以外的区域，以便使用剥离方法。然后，利用溅射形成结合电极E(布线电极12和环形电极11)。
在结合电极E的形成中，下电极2由Al-Cu合金形成，粘合电极层3由Cr形成，阻挡金属电极层4由Ni形成，且顶电极层6由Au形成。
构成结合电极E的电极层的厚度是，下电极2的厚度180nm，粘合电极层3的厚度20nm，包括杂质包含层4B的阻挡金属电极层4的厚度1μm，以及顶电极层6的厚度为200nm。
通过在利用溅射形成膜的过程中切换到具有高浓度碳和硫的Ni靶材，能够在阻挡金属电极层4内形成包含高浓度碳和硫的两层杂质包含层4B(图2)。
利用丝网印刷(screen printing)将构成连接体63和环形密封材料65的焊膏提前涂敷在安装基片60上的布线连接电极62和环形连接电极66上。被涂敷的焊膏的线宽为大约100μm。
表面声波元件S1被面朝下放置在安装基片60上，从而使每一个布线电极12被对准以面向对应的每一个布线连接电极62，并且在回流炉内在240℃下被保持5分钟，然后放在室温下以使熔化的焊料固化。
接着，通过灌封将环氧树脂64涂敷在表面声波元件S1的顶部，并在干燥炉内在150℃下被固化5分钟。
最后，通过沿芯片之间的分隔线切片，完成尺寸为2.5mm×2.0mm的表面声波装置90。表面声波装置90的厚度为大约0.7mm。
图7示出了SIMS(Secondary Ion Mass Spectrometry，二次离子质谱法)分析的结果，该结果表明了构成层的金属和其他元素的分布，该分布是距结合电极E表面的深度的函数。
图8示出了依照现有技术(图9)、SIMS分析的结果，该结果表明了构成层的金属和其他元素的分布，该分布是距结合电极(电极焊盘)112表面的深度的函数。
SIMS是一种分析样品的方法，在该方法中，加速的、高度聚焦的主离子(氧或铯离子)束在真空中轰击样品的表面，且来自从该表面溅射的粒子的二次离子被电场所提取并在质谱仪中被分析。通过样品和相关性标准之间的比较来计算绝对浓度。
关于依照该实施例的中间层7(图2)，图7示出，在阻挡金属电极层4内的Ni层中，存在碳(C)和硫(S)的杂质浓度峰值(大约200-300sec.和大约400-500sec.)。这表明，阻挡金属电极层4是包括两层杂质包含层4B的叠层，其中，每一层杂质包含层4B设置在Ni层之间。按重量计算，在杂质包含层4B内的碳杂质浓度为3.0-3.5％。
另一方面，关于依照现有技术的中间层117(图10)，图8示出，阻挡金属电极层115由单Ni层构成。
在下文中将依照该实施例所述的结合电极E中的薄膜应力与依照现有技术的结合电极(电极焊盘)112中的薄膜应力做了比较。
表1示出了关于结合电极E内的中间层7以及结合电极(电极焊盘)112内的中间层117中的薄膜应力上的测量结果。
表1
  中间层结构   实施例(包括两层杂质包含层4B)   现有技术(不包括杂质包含层)
  薄膜应力(N/m<sup>2</sup>)   189±17   882±79
表1比较了依照该实施例所述的结合电极E(参考图2)与如图10所示、依照现有技术的结合电极112，其中，结合电极E在中间层7内的阻挡金属电极层4中具有杂质包含层4B，杂质包含层4B包括作为杂质的碳和硫，而结合电极112在中间层117内的Ni层115中不包括杂质包含层。
结合电极E内的薄膜应力为189N/m2。另一方面，结合电极112内的薄膜应力为882N/m2。由于使用了依照该实施例所述的结合电极E，薄膜应力被降低到1/4。因此，结合电极E可防止因薄膜应力而导致的、在电极层的界面处的膜层分离，并提高表面声波装置的可靠性。
此外，通过自由下落抛掷试验来评价机械强度，采用的表面声波装置90的样品和依照现有技术的参考样品与上述为薄膜应力测量而准备的样品是相同的。让这些样品从1.8米的高度自由下落到混凝土地面。自由下落抛掷试验循环的数量为10、30、50和100。对于每一组试验，表面声波装置90和参考样品中的每一个都准备了30个。滤波器特性劣化的样品被认为失效。为每一组试验计算累积失效。结果在表2中示出。
表2
N＝每个30
Figure C20061012131000201
*累积失效的数量
已经发现，即使在自由下落抛掷试验的100次循环之后，在表面声波装置90中没有一例失效。另一方面，在30次自由下落抛掷试验的循环之后，在依照现有技术的参考样品中发现了一例失效。这些数据对上述薄膜应力测量的结果作了补充，并更实际地表明了所述表面声波装置90相对于现有技术的优越性。

Claims (10)

1.一种表面声波装置，包括：
压电基片；
叉指式换能器电极，所述叉指式换能器电极具有形成在所述压电基片的主表面上以产生表面声波的梳状电极；
安装基片；以及
环形电极，所述环形电极围绕在所述压电基片的主表面上的所述叉指式换能器电极，
其中，所述环形电极连接所述压电基片与所述安装基片，并且所述环形电极包括：下电极，下电极包括铝基金属并形成在所述压电基片的主表面上；粘合层，所述粘合层形成在所述下电极上；以及阻挡金属层，所述阻挡金属层形成在所述粘合层上，并包括第一金属层和第二金属层；
所述第一金属层由包括镍、铜或其组合的材料组成；以及
所述第二金属层包括所述第一金属层的材料和包括碳、硫、氧或其组合的杂质。
2.一种表面声波装置，包括：
压电基片；
叉指式换能器电极，所述叉指式换能器电极具有形成在所述压电基片的主表面上以产生表面声波的梳状电极；
安装基片；以及
布线电极，所述布线电极与所述叉指式换能器电极连接以激励所述叉指式换能器电极，
其中，所述布线电极连接所述压电基片与所述安装基片，并且所述布线电极包括：下电极，下电极包括铝基金属并形成在所述压电基片的主表面上；粘合层，所述粘合层形成在所述下电极上；以及阻挡金属层，所述阻挡金属层形成在所述粘合层上，并包括第一金属层和第二金属层；
所述第一金属层由包括镍、铜或其组合的材料组成；以及
所述第二金属层包括所述第一金属层的材料和包括碳、硫、氧或其组合的杂质。
3.如权利要求1或2所述的表面声波装置，其中，所述阻挡金属层的厚度为0.5μm到1.5μm。
4.如权利要求1或2所述的表面声波装置，其中，所述粘合层包括铜、钛、钒、铂或其组合。
5.一种制造表面声波装置的方法，包括：
提供压电基片，所述压电基片包括叉指式换能器电极，所述叉指式换能器电极具有形成于所述压电基片的主表面上以产生表面声波的梳状电极；
在所述压电基片的主表面上形成包括铝基金属的下电极；
在所述下电极上形成粘合层；
在所述粘合层上形成阻挡金属层，从而使所述阻挡金属层包括第一金属层和第二金属层，其中，所述第一金属层由包括镍、铜或其组合的材料组成，所述第二金属层包括所述第一金属层的材料和包括碳、硫、氧或其组合的杂质；以及
使用由所述下电极、所述粘合层和所述阻挡金属层形成的布线电极和环形电极中的至少一个连接安装基片和所述压电基片。
6.如权利要求5所述的方法，包括用氩离子、氧离子或氮离子轰击所述压电基片的顶面、所述下电极的顶面、所述粘合层的顶面、所述阻挡金属层的顶面或其组合。
7.如权利要求5所述的方法，其中，所述环形电极被设置在所述压电基片的主表面上以围绕产生表面声波的所述叉指式换能器电极。
8.如权利要求5所述的方法，其中，所述布线电极与产生表面声波的所述叉指式换能器电极连接。
9.如权利要求5所述的方法，其中，所述阻挡金属层被形成为具有0.5μm到1.5μm的厚度。
10.如权利要求5所述的方法，其中，所述粘合层包括铜、钛、钒、铂或其组合。
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