CN101268611A - 弹性表面波元件和弹性表面波装置 - Google Patents
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Abstract
该弹性表面波元件(1)具备在压电基板(10)上具有电极指(11a)的IDT电极(11)。电极指(11a)层叠中间层(12)与具有比中间层(12)更大的热膨胀系数的电极层(13)。电极指(11a)具有在接近压电基板(10)的方向变宽的梯形形状的截面形状。中间层(12)的侧面(1)所成的角度(α1)形成为比电极层(13)的侧面所成的角度(β1)更大。
Description
技术领域
本发明涉及一种具有形成在压电基板上的IDT电极的弹性表面波元件和搭载了该元件的弹性表面波装置。
背景技术
从以往公知在压电基板上形成有叉指状电极(Inter Digital Transducer：以下，仅称作IDT电极)的弹性表面波元件。该IDT电极能把电信号和弹性表面波相互交换。弹性表面波元件除了IDT电极之外，还在夹着IDT电极的位置配置反射器电极，用两侧的反射器电极多重反射由IDT电极激励的弹性表面波，能封闭能量。
在移动电话等移动终端装置中使用的双工机中，以往主要使用电介质滤波器，但是近年来使用着搭载高性能、可小型轻量化的弹性表面波元件的弹性表面波装置。而且，弹性表面波装置的输入级别从移动终端装置的级间滤波器用的10mW级别扩大到移动终端装置的双工机所要求的1～3W级别，这样弹性表面波装置的输入级别随着弹性表面波装置的应用范围的变宽而扩大。因此，在移动终端装置的双工机中使用的弹性表面波装置中，伴随着使用频带的上升，输入级别的要求增大。
另一方面，近年来弹性表面波元件的工作频率从数百MHz向数GHz高频化。而且，弹性表面波元件所包含的IDT电极的线宽伴随着该高频化，与频率成反比地变细。具体而言，在800MHz频带下，IDT电极的电极线宽为约1μm左右，而在1.9GHz频带下，电极线宽为约0.5μm。因此，IDT电极的形成为梳齿形状的电极指伴随着频带的高频化，要求精密的加工。
如上所述，由于IDT电极的电极线宽变得更细、双工机所包含的弹性表面波元件的输入级别增大，因此GHz频带下的弹性表面波元件的耐电力寿命与800MHz频带的弹性表面波装置相比，缩短2位数以上。
此外，当使用与高频对应的IDT电极的细的电极指，激励并接收弹性表面波的时候，如果施加到弹性表面波装置的信号功率增大，则在弹性表面波装置的驱动时就产生由弹性表面波产生的压电基板的主面的变形，在IDT电极的电极指产生内部应力。而且，由于该内部应力，在电极指引起应力迁移现象，破坏电极指，使IDT电极劣化。
而且，为了缓和该内部应力，以Al(铝)形成的电极指内的Al原子移动(migrate)，作为结果，在Al晶界堆积空穴，产生孔隙(void)和突起(hillock)。因此，弹性表面波装置就会产生对弹性表面波的传播和共振等性能的特性劣化和电极指的破坏。
从而，包含IDT电极的弹性表面波元件伴随着用途的多样化，要求对高电力施加的耐久性。因此，代替以往那样的具有Al或Al合金的金属材料以单层形成的电极指的IDT电极，具有层叠不同的材料，且增加了耐久性的电极指的IDT电极的开发正在进展。
例如，如本申请的图13所示，在专利文献1中提出了以抑制IDT电极111的应力迁移的发生为目的，在Al电极层113与压电基板110之间配置由Ti(钛)等材料形成的中间层112，且用保护膜(金属膜)114覆盖它的构造。
此外，专利文献2公开了对第一金属层与第二金属层进行层叠而构成的IDT电极的构造。该IDT电极的截面形状成为接近压电基板的下面比上面宽的梯形。
专利文献3公开了反射器电极的材料由单一的金属层构成，其截面形状是梯形的反射器的电极构造。
在专利文献4中公开了对具有梯形的截面的第一金属层与具有长方形的截面的第二金属层进行层叠而构成的IDT电极的构造。
专利文献1：日本专利特开2001-217672号公报
专利文献2：日本专利特开2001-168671号公报
专利文献3：日本专利特开平3-217109号公报
专利文献4：国际公开第2003/058813A1号小册子
可是，在专利文献1中的IDT电极111的结构中，中间层112和电极层113的侧面相对于压电基板110的主面110a，几乎垂直形成。此时，通过蒸镀法等回绕少的成膜方法形成保护膜114时，形成保护膜114的材料从几乎垂直于压电基板110的主面110a的方向入射，所以在该电极指111a的侧面保护膜114形成得较薄。因此，保护膜114对电极指111a的侧面的覆盖变差，其结果，有可能产生断裂和剥离等应力迁移。
此外，专利文献2公开了由材料不同的2种电极层构成，且截面形状为梯形的IDT电极，但是2种电极层的热膨胀系数不同，所以在电极层彼此的边界面容易产生剪切应力。
在专利文献3中公开了截面形状为梯形的反射器的电极构造。
专利文献4也与专利文献2同样，当由于2种电极层的热膨胀系数不同，所以在电极层彼此的边界面容易产生剪切应力时，无法防止各电极层的断裂和剥离。
发明内容
本发明的目的在于，提供一种通过在层叠多个导体层的电极指的情况下，具有能抑制这些导体层的断裂和剥离等的发生的IDT电极，从而能提高耐久性的弹性表面波元件和搭载该元件的弹性表面波装置。
根据本发明的弹性表面波元件，电极指是对包含第一导体层、与该第一导体层的材料不同的材料的第二导体层的多个导体层进行层叠而形成的。所述第一导体层与所述电极指的长度方向正交的面的截面形状具有沿着接近压电基板的方向变宽的梯形形状，所述第二导体层与所述电极指的长度方向正交的面的截面形状具有沿着接近压电基板的方向变宽的梯形形状。而且，所述第一导体层的侧面与所述压电基板的主面所成的角度与所述第二导体层的侧面与所述压电基板的主面所成的角度不同。
根据该结构，电极指层叠2层的导体层，由形成在压电基板的主面上的第一导体层(中间层)和形成在该第一导体层上的第二导体层(电极层)的导体层形成。该电极指所包含的第一导体层和第二导体层形成为与该电极指的长度方向正交的面的截面随着接近压电基板的主面变得更宽。即第一导体层和第二导体层分别具有梯形形状。
而且，各导体层能分别具有倾斜角度不同的梯形形状，所以，即使形成各导体层的材料的特性(例如热膨胀系数)不同，也能进一步抑制保护膜的断裂和剥离等的发生。据此，在以多个导体层形成电极指的情况下，能良好地抑制保护膜的断裂和剥离，能提高弹性表面波元件的耐久性。
须指出的是，在上述叙述中使用层叠有2层导体层的电极指的例子进行了说明，但是在层叠有3层以上的导体层的电极指中，也能良好地应用本发明。
所述第二导体层由具有比所述第一导体层更大的热膨胀系数的材料形成时，所述第一导体层的侧面与所述压电基板的主面所成的角度形成为比所述第二导体层的侧面与所述压电基板的主面所成的角度更大。
根据该结构，第一导体层的热膨胀系数比第二导体层的热膨胀系数更小，所以第一导体层中产生的热膨胀的宽度比第二导体层中产生的热膨胀的宽度更小。这里，“热膨胀的宽度”表示在几乎垂直于各导体层的侧面的方向的伸长的宽度。而且，由于第一导体层的侧面的角度形成为比第二导体层的侧面的角度更大，所以能减轻形成电极指的各导体层的热膨胀的宽度之差引起的剪切应力(shear stress)。因此，各导体层的热膨胀的宽度中向沿着压电基板的主面的方向的伸长与在各导体层的侧面形成为相同的角度时相比，能减轻该差。
此外，所述第二导体层由具有比所述第一导体层更小的热膨胀系数的材料形成时，所述第一导体层的侧面与所述压电基板的主面所成的角度形成为比所述第二导体层的侧面与所述压电基板的主面所成的角度更小。据此，在用多个导体层形成电极指的情况下，也能良好地抑制覆盖电极指表面的保护膜的断裂和剥离等的发生，所以能提高弹性表面波元件的耐久性。
此外，所述第一导体层以接触的方式形成在所述压电基板的主面上，所述第二导体层形成在所述第一导体层上，所述第一导体层的与所述第二导体层对置的截面的宽度形成为比所述第二导体层的与所述第一导体层对置的截面的宽度更大。根据该结构，由于第二导体层的接合面形成为比第一导体层的接合面更小，所以在从第一导体层上的第一导体层的侧面到第二导体层的侧面的区域(台阶部)能层叠保护膜。据此，通过位于第一导体层上的保护膜，能抑制第二导体层的热膨胀引起的伸长。于是，能进一步抑制第一导体层与第二导体层的边界上产生的剪切应力。
须指出的是，所述IDT电极的电极指由保护膜覆盖。据此，能防止形成电极指的各导体层的剥离。
所述保护膜由与形成所述电极指的导体层中具有最大的热膨胀系数的导体层相比具有更小的热膨胀系数的材料形成。据此，保护膜能抑制第一导体层、第二导体层的热膨胀引起的伸长。
须指出的是，所述保护膜只形成在所述IDT电极上，且可以包含Ti、Cr、Nb、Pd、Cu和Ni中的至少一种作为材料。
本发明的弹性表面波装置在安装基板上安装了上述的弹性表面波元件，如上所述，具有可靠性高的IDT电极。据此，能期待该弹性表面波装置的寿命变长。
如上所述，根据本发明，能减轻IDT电极的电极指中产生的剪切应力。据此，能改善弹性表面波元件的温度特性。能抑制应力迁移引起的突起和孔隙的发生，难以产生对于高输入电力的IDT电极的破坏，能提高弹性表面波元件的耐久性。
通过下面参照附图说明本发明的实施方式，将使本发明的上述的或其他优点、特征和效果更加清楚。
附图说明
图1是本发明的一个实施方式的弹性表面波元件的俯视图。
图2是表示将弹性表面波元件安装在安装基板的状态的、A-A线的剖视图。
图3是弹性表面波元件1所包含的IDT电极在图1的B-B线的主要部分剖视图。
图4是该IDT电极中的一个电极指的放大剖视图。
图5是其他实施方式的弹性表面波元件2所包含的IDT电极在图1的B-B线的主要部分剖视图。
图6是该IDT电极的一个电极指的放大剖视图。
图7是其他另一实施方式的弹性表面波元件3所包含的IDT电极在图1的B-B线的主要部分剖视图。
图8是该IDT电极的一个电极指的放大剖视图。
图9是其他另一实施方式的弹性表面波元件4所包含的IDT电极在图1的B-B线的主要部分剖视图。
图10是该IDT电极中的一个电极指的放大剖视图。
图11是表示在弹性表面波元件1所包含的IDT电极的电极指上形成了绝缘保护膜的状态的放大剖视图。
图12是本发明的其他实施方式的弹性表面波元件的俯视图。
图13是以往的IDT电极的电极指的放大剖视图。
符号的说明。
1、2、3、4-弹性表面波元件；10、20、30、40-压电基板；10a、20a、30a、40a-压电基板的主面；11、21、31、41-IDT电极； 11a、21a、31a、41a-电极指； 12、22、32、42-中间层； 13、23、33、43-电极层；14、24、34、44-保护膜； 14b-绝缘保护膜。
具体实施方式
图1是本发明的一个实施方式的梯型的弹性表面波元件的俯视图。图2是表示将弹性表面波元件安装在安装基板上时的A-A线的剖视图。
弹性表面波元件1具有压电基板10、形成在压电基板10的主面10a上的IDT电极11。这里，“压电基板10的主面10a”是指在板状的压电基板10中形成有IDT电极11的面。
此外，弹性表面波元件1在IDT电极11的信号的传播方向(纸面上下方向)，在夹着IDT电极11的位置，设置具有狭缝形状的反射器电极(以下也称作反射器)19。通过该反射器19，能使由IDT电极11激励的弹性表面波多次反射，能封闭所产生的弹性表面波的能量。
此外，在弹性表面波元件1，在压电基板10的主面10a的包围IDT电极11或反射器19的位置形成有环状电极16。在弹性表面波元件1形成有通过引出电极17与IDT电极11连接的布线电极焊盘18。
如剖视图图2所示，弹性表面波元件1使形成有IDT电极的主面10a与树脂制造的安装基板90的上面对置，以所谓的倒装(face down)方式安放固定，例如通过焊锡等接合材料把环状电极16与安装基板90上的对置的环状导体接合，把布线电极焊盘18与安装基板90上的对置的布线导体接合。通过把接合材料回流熔融，这些接合面相互接合。通过该回流熔融，形成环状电极16与环状导体接合的环状电极部91、以及布线电极焊盘18与布线导体接合的布线电极部92。
通过这样，在安装基板90上安放固定弹性表面波元件1，进行倒装安装，由此制造出弹性表面波元件1与安装基板90机电连接而成的弹性表面波装置S。
压电基板10由38.7°Y切割-X传播的LiTaO3单晶、64°Y切割-X传播的LiNbO3单晶、45°X切割-Z传播的LiB4O7单晶等具有压电性的材料形成。据此，压电基板10能增大机电耦合系数，并且减小群延迟时间温度系数。
此外，压电基板10的优选厚度是0.15～0.5mm。当厚度小于0.15mm时，压电基板10脆弱且容易破损。相反，当厚度为0.5mm时，材料成本增大。
如图1所示，形成在压电基板10的主面10a上的IDT电极11具有以彼此啮合的梳齿状形成的一对电极指11a。
对电极指11a而言，各电极指11a的优选个数在每一个单侧为50～200。各电极指11a的宽度为0.1～10μm。相邻的电极指11a彼此的间距(pitch)是0.1～10μm。对置的电极指11a彼此的啮合长度(交叉宽度)为10～300μm。而且，IDT电极11为了良好地取得作为弹性表面波共振器或弹性表面波滤波器的预期特性，具有0.1～0.6μm的高度(厚度)。
对IDT电极11而言，采用溅射法、蒸镀法、CVD法(Chemical VaporDeposition：化学气相沉积法)等薄膜形成法，如后所述那样用由Al-Cu类的Al合金等形成的电极层和由Ti类的中间层形成上述IDT电极11。
作为所述Al合金，添加到Al中的金属有Cu。此外，有时与Cu一起，或者代替Cu，还采用Ti、Ta、W、Mo、Mg等金属。而且，对IDT电极11而言，采用光刻法被构图，成为规定的形状。
须指出的是，所述的IDT电极11的材料也能在具有把多个电极指平行排列的狭缝型的形状的反射器19中应用。
此外，在图1中，作为弹性表面波元件1，表示梯型弹性表面波滤波器，但是也可以用图12所示的DMS型弹性表面波共振器滤波器构成。
图12的DMS型弹性表面波共振器滤波器与图1的梯型弹性表面波元件1同样，具有压电基板10’、形成在压电基板10’的主面10a’上的IDT电极11’。这些IDT电极11’彼此通过引出布线17’结合。此外，弹性表面波元件1’在IDT电极11’的信号的传播方向(纸面左右方向)，在夹着IDT电极11’的位置具有反射器19’。弹性表面波元件1’在压电基板10’的主面10a’的包围IDT电极11’、反射器19’的位置形成有环状电极16’。除此之外，在弹性表面波元件1’形成有通过引出布线17’与IDT电极11’连接的布线电极焊盘18’。
以下，根据图1的梯型弹性表面波元件1，说明IDT电极的构造，但是预先通知图12的DMS型弹性表面波共振器滤波器的IDT电极11’的构造也是同样。
图3是弹性表面波元件1所包含的IDT电极11在图1的B-B线的主要部分剖视图。图4是该IDT电极11中的一个电极指11a的放大剖视图。
弹性表面波元件1作为IDT电极11，在压电基板10的主面10a上具有层叠有多个导体层的电极指11a。该电极指11a被保护膜14覆盖。
如图3所示，电极指11a层叠了形成在压电基板10的主面10a上的第一导体层(以下也称作中间层)12、和形成在该中间层12上的第二导体层(以下也称作电极层)13这2层导体层。
如图3所示，中间层12和电极层13形成为与其长度方向正交的面的截面随着接近压电基板10的主面10a变得更宽。即中间层12和电极层13在其截面分别具有梯形形状。
据此，即使形成保护膜14的材料通过回绕少的成膜方法，从几乎垂直于压电基板10的主面10a的方向入射形成，在电极指11a的侧面也能以足够的厚度形成保护膜14，所以能抑制保护膜14的断裂和剥离。
中间层12由Ti(其热膨胀系数记为ρ12。ρ12＝8.9×10-6/K)等金属材料形成。
电极层13由具有比形成中间层12的材料更大的热膨胀系数(该热膨胀系数记为ρ13)的Al合金(例如ρ13＝23.5×10-6/K的Al-Cu(Cu：1重量％)合金)等金属材料形成。
此外，对电极层13而言，作为混入到作为形成该电极层13的主成分的Al中的材料，可以与Cu一起，或者代替Cu，用添加了Ti、Ta、W、Mo、Mg等金属的金属材料形成该电极层13。
此外，如图4所示，电极指11a所包含的2个导体层即电极层13和中间层12将中间层12的侧面与压电基板10的主面10a所成的角度α1(例如65°)形成为比电极层13的侧面与压电基板10的主面10a所成的角度β1(例如58°)更大(α1＞β1)。据此，能分散电极指11a的各导体层中产生的应力(后面描述细节)。
电极指11a的各导体层的侧面的角度如以下那样通过进行蚀刻能调整。即层叠电极指11a的各导体层，采用光刻法把该形状构图，接着采用干蚀刻法形成。在该干蚀刻法中，使用Cl2、BCl3、N2作为反应气体，通过调整气体流量、压力、施加电力、时间等蚀刻条件，利用Ti与Al合金的蚀刻率的不同，控制侧蚀刻量(各导体层的侧面部的蚀刻量)。据此，能调整电极指11a的各导体层(中间层12和电极层13)的侧面的角度α1、β1。具体而言，为了增大侧蚀刻量即减小导体层的侧面与压电基板的主面所成的角度，增大BCl3的气体浓度，增大施加的电力是有效的。
为了保护电极指11a覆盖保护膜14。对保护膜14而言，在形成IDT电极11后，采用CVD法在IDT电极11上形成规定的材料，从而形成保护膜14。除了采用CVD法，还可以采用溅射法、蒸镀法等方法，形成上述保护膜14。
须指出的是，保护膜14可以采用由具有导电性的材料形成的导体保护膜、由具有半导体性(semiconductor)的材料形成的半导体膜、或者由具有绝缘性的材料形成的绝缘保护膜。
在导体保护膜的情况下，这里，说明为由Ti形成的导体保护膜，但是除了Ti，也能把Cr、Nb、Pd、Cu和Ni等金属材料中的任意一个作为主成分。导体保护膜14只形成在IDT电极11的电极指11a上。
此外，绝缘保护膜由二氧化硅或氮化硅等具有绝缘性的材料形成。半导体膜由多晶硅等具有半导体性的材料形成。此时，绝缘保护膜或半导体膜可以只形成在电极指11a上，也可以除了电极指11a上之外，还形成在压电基板10的主面10a上。
以下，说明弹性表面波元件1的基于角度α1、β1的设定的、各导体层中产生的剪切应力的减轻的机构。
在各导体层(中间层12和电极层13)的侧面附近，各导体层的热膨胀而产生的应力在几乎垂直于各导体层的侧面的方向，朝外向产生。如图4所示，在中间层12的侧面附近产生热膨胀的宽度A1的伸长，在电极层13的侧面附近，产生热膨胀的宽度B1的伸长。这里，“热膨胀的宽度”表示几乎垂直于各导体层的侧面的方向的伸长的宽度，由导体层的体积、向平面方向的宽度、热膨胀系数ρ等规定。
在本例子中，中间层12的热膨胀系数ρ12比电极层13的热膨胀系数ρ13更小，所以热膨胀的宽度A1比热膨胀的宽度B1的更小(A1＜B1)。
于是，在中间层12，基于热膨胀的宽度A1的在沿着压电基板10的主面10a的方向产生的伸长成为A1sinα1，在电极层13，基于热膨胀的宽度B1的在沿着压电基板10的主面10a的方向产生的伸长成为B1sinβ1。
这里，中间层12的侧面的角度α1形成为比电极层13的侧面的角度β1更大(sinα1＞sinβ1)，所以在各导体层的沿着压电基板10的主面10a的方向产生的伸长(A1sinα1、B1sinβ1)与在各导体层的侧面形成为相同的角度时相比，能减轻该差。
因此，按照该导体层所具有的热膨胀系数，调整各导体层的侧面所成的角度，从而能减轻在中间层12与电极层13的边界面所产生的剪切应力，作为结果，能抑制保护膜14的断裂和剥离。
可是，中间层12的侧面所成的优选角度α1具有不超过80度的角度。该角度通过取不超过80度的范围的值，例如，即使在使用蒸镀等回绕少的成膜方法形成保护膜14时，也可以使直到电极指11a的侧面的接近压电基板10的主面10a的部分具有充分的厚度，对于中间层12和电极层13，具有良好的紧贴性。
此外，中间层12和电极层13所成的角度之差(α1-β1)优选为10°～20°的范围，更优选是15°。据此，此时保护膜14对于中间层12和电极层13，具有良好的紧贴性。
下面，说明本发明的其他实施方式的弹性表面波元件。须指出的是，以下的说明中的弹性表面波元件2、3、4(包含压电基板20、30、40、其主面20a、30a、40a、IDT电极21、31、41)在未特别提及的部分，具有与图1的弹性表面波元件1(包含压电基板10、其主面10a、IDT电极11)或图12的弹性表面波元件1’(包含压电基板10’、其主面10a’、IDT电极11’)同样的构造。
图5是其他实施方式的弹性表面波元件2所包含的IDT电极21在图1的B-B线的主要部分剖视图，图6是该IDT电极21的一个电极指21a的放大剖视图。
弹性表面波元件2作为IDT电极21，在压电基板20的主面20a上具有层叠了多个导体层的电极指21a。该电极指21a由保护膜24覆盖。
如图5所示，电极指21a层叠了形成在压电基板20的主面20a上的第一导体层即中间层22、和形成在该中间层22上的第二导体层即电极层23这2层导体层。如图5所示，电极指21a所包含的中间层22和电极层23形成为与其长度方向正交的面的截面随着接近压电基板20的主面20a变得更宽。即中间层22和电极层23在其截面分别具有梯形形状。
中间层22由在Al中含有Cu、Mg等金属材料的Al合金(如果将其热膨胀系数记为ρ22，则ρ22＝23.5×10-6/K的Al-Cu(Cu：1重量％)合金)等金属材料形成。
电极层23由具有比形成中间层22的材料更小的热膨胀系数ρ23的Ta(如果将其热膨胀系数记为ρ23，则热膨胀系数ρ23＝6.6×10-6/K)等金属材料形成。
如图6所示，形成电极指21a的2个导体层将中间层22的侧面与压电基板20的主面20a所成的角度α2(例如60°)形成为比电极层23的侧面与压电基板20的主面20a所成的角度β2(例如75°)更小(α2＜β2)。
保护膜24是为了保护电极指21a而设置的。对保护膜24而言，与保护膜14同样，形成IDT电极21后，通过采用CVD法，在IDT电极21上形成规定的材料，由此形成该保护膜24。
在中间层22的侧面附近，产生热膨胀的宽度A2的伸长，在电极层23的侧面附近，产生热膨胀的宽度B2的伸长。此时，中间层22的热膨胀系数ρ22比电极层23的热膨胀系数ρ23更大，所以热膨胀的宽度A2比热膨胀的宽度B2更大(A2＞B2)。
于是，在中间层22，基于热膨胀的宽度A2的在沿着压电基板20的主面20a的方向产生的伸长成为A2sinα2，在电极层23，基于热膨胀的宽度B2的在沿着压电基板20的主面20a的方向产生的伸长成为B2sinβ2。中间层22的侧面的角度α2形成为比电极层23的侧面的角度β2更小(sinα2＜sinβ2)，所以在各导体层的沿着压电基板20的主面20a的方向产生的伸长(A2sinα2、B2sinβ2)与在各导体层的侧面形成为相同的角度时相比，能减轻该差。
因此，按照该导体层所具有的热膨胀系数，调整各导体层的侧面所成的角度，从而能减轻在中间层22和电极层23的边界面产生的剪切应力，作为结果，能抑制保护膜24的断裂和剥离。
须指出的是，中间层22的侧面的优选角度α2是45°～80°的范围的角度。更优选是60°～80°的范围。
把高频滤波器的电极图案精密化，电极指21a上的精密的质量(mass)差变得重要起来。该质量差意味着基于压电基板20上的电极薄膜的形状的电极的质量差。这里，IDT电极21的形状即形成IDT电极21的电极指21a的质量影响弹性表面波的激励。这称作“质量效应”，对弹性表面波的频率特性带来影响，这些特性中的中心频率由于电极薄膜的质量(形状，特别是线宽和膜厚)而有可能从所希望的值偏移。如果中间层22的侧面所成的角度α2是超过45度的角度，就能减轻上述的质量效应，很少发生该频率特性的设计值与实测值大不相同，所以能取得稳定的成品率。
此外，中间层22和电极层23所成的角度之差(α2-β2)优选是10°～20°的范围，更优选是15°。此时，保护膜24对于中间层22和电极层23，具有良好的紧贴性。
图7是其他实施方式的弹性表面波元件3所包含的IDT电极31在图1的B-B线的主要部分剖视图。图8是该IDT电极31的一个电极指31a的放大剖视图。
弹性表面波元件3作为IDT电极31，在压电基板30的主面30a上具有层叠了多个导体层的电极指31a。该电极指31a被保护膜34覆盖。
如图7所示，电极指31a层叠了形成在压电基板30的主面30a上的中间层32、和形成在该中间层32上的电极层33这2层导体层。
如图7所示，电极指31a所包含的中间层32和电极层33形成为与其长度方向正交的面的截面随着接近压电基板30的主面30a变得更宽。即中间层32和电极层33在其截面分别具有梯形形状。
电极指31a中的电极层33的下面即与中间层32的接合面不会从中间层32的接合面32a伸出，而是包含在中间层32的接合面32a之中。
如图8所示，中间层32与电极层33对置的接合面32a的截面的宽度L1形成为与电极层33与中间层32对置的接合面33a的截面的宽度L2相比更大。
因此，电极指31a在中间层32的侧面与电极层33的侧面之间，作为在中间层32的接合面32a上能直接形成保护膜34的区域，在左右具有纵截面形状为L字形状且具有宽度R3的台阶部32b。在该台阶部32b，在中间层32的接合面32a上直接形成保护膜34。须指出的是，这样的台阶部例如在蚀刻电极指时，增加蚀刻的时间，进行过蚀刻(over etching)，从而使中间层与电极层对置的接合面的截面的宽度L1比电极层与中间层对置的接合面的截面的宽度L2更长。
中间层32由Ti(如果将其热膨胀系数记为ρ32，则ρ32＝8.9×10-6/K)等金属材料形成。
电极层33由具有比形成中间层32的材料更大的热膨胀系数ρ33的Al合金(如果将其热膨胀系数记为ρ33，则ρ33＝23.5×10-6/K的Al-Cu(Cu：1重量％)合金)等金属材料形成。
如图8所示，形成电极指31a的2个导体层将中间层32的侧面与压电基板30的主面30a所成的角度α3(例如65°)形成为比电极层33的侧面与压电基板30的主面30a所成的角度β3(例如58°)更大(α3＞β3)。
如上所述，对电极指31a中所产生的剪切应力而言，由于中间层32的侧面的角度α3形成为比电极层33的侧面的角度β3更大，所以与在各导体层的侧面形成为相同的角度时相比，能减轻该差。
据此，按照该导体层所具有的热膨胀系数，调整各导体层的侧面所成的角度，从而能减轻在中间层32和电极层33的边界面产生的剪切应力，作为结果，能防止保护膜34的断裂和剥离。
保护膜34由具有比形成IDT电极31的各导体层(中间层32和电极层33)的热膨胀系数ρ32、ρ33中最大的热膨胀系数(此时，ρ33)更小的热膨胀系数的材料形成。据此，电极层33的热膨胀引起的伸长由位于台阶部32b上的保护膜34抑制。于是，能进一步抑制在中间层32与电极层33的边界产生的剪切应力。此外，能提高保护膜34的紧贴性。
图9是其他另一实施方式的IDT电极41在图1的B-B线的主要部分剖视图，图10是该IDT电极41中的一个电极指41a的放大剖视图。
弹性表面波元件4作为IDT电极41，在压电基板40的主面40a上具有层叠了多个导体层的电极指41a。该电极指41a被保护膜44覆盖。
如图9所示，电极指41a将形成在压电基板40的主面40a上的中间层42、和形成在该中间层42上的电极层43这2层的导体层交替地层叠了合计4层。
电极指41a所包含的中间层42和电极层43形成为与其长度方向正交的面的截面随着接近压电基板40的主面40a变得更宽。即中间层42和电极层43分别具有梯形形状。
如图10所示，电极指41a的中间层42与电极层43对置的接合面42a的截面的宽度形成为与电极层43与中间层42对置的接合面43a的截面的宽度相比更大。因此，电极指41a在中间层42的侧面与电极层43的侧面之间，作为在中间层42的接合面42a上能直接形成保护膜44的区域，在左右具有纵截面形状为L字形状且具有宽度R4的台阶部42b。须指出的是，这样的台阶部例如在蚀刻电极指时，增加蚀刻的时间，进行过蚀刻，由此使中间层与电极层对置的接合面的截面的宽度比电极层与中间层对置的接合面的截面的宽度更长。
中间层42由Ti(如果将其热膨胀系数记为ρ42，则ρ42＝8.9×10-6/K)等金属材料形成。
电极层43由具有比形成中间层42的材料更大的热膨胀系数的Al合金(如果将其热膨胀系数记为ρ42，则ρ42＝23.5×10-6/K的Al-Cu(Cu：1重量％)合金)等金属材料形成。
如图10所示，形成电极指41a的多个导体层将中间层42的侧面与压电基板40的主面40a所成的角度α4(例如74°)形成为比电极层43的侧面与压电基板40的主面40a所成的角度β4(例如60°)更大(α4＞β4)。
保护膜44由具有比形成IDT电极41的各导体层42以及43的热膨胀系数ρ42、ρ43中最大的热膨胀系数(此时，ρ43)更小的热膨胀系数的材料形成。
电极指41a中产生的剪切应力如上所述，因为中间层42的侧面的角度α4形成为比电极层43的侧面的角度β4更大，所以与在各导体层的侧面形成为相同的角度时相比，能减轻该差。而且，电极层43的接合面43a的截面的宽度形成为比中间层42的接合面42a的截面的宽度更小，所以在台阶部42b层叠的保护膜44能抑制电极层43的热膨胀引起的伸长。据此，能减轻在中间层42与电极层43的边界所产生的剪切应力，作为结果，能防止保护膜44的断裂和剥离。
此外，在台阶部42b中，由于在中间层42的接合面42a上直接形成保护膜44，所以能抑制具有比中间层42更大的热膨胀系数ρ43的电极层43向压电基板40的主面40a方向的伸长。
此外，在本实施方式中，用3层以上的导体层形成电极指41a，所以能进一步增加电极指41a的耐久性。
须指出的是，在上述的弹性表面波元件1中，说明只在IDT电极上形成导体保护膜的实施方式，但是如图11所示，可以在电极指11a的导体保护膜的上面还形成绝缘保护膜14b，或者代替导体保护膜，形成绝缘保护膜14b。据此，能一边保护IDT电极11，一边提高电极指11a与压电基板10的紧贴性。在形成绝缘保护膜14b时，绝缘保护膜14b还可以形成在压电基板10的主面上。当然，在弹性表面波元件2、3、4，同样能在IDT电极21、31、41上形成绝缘保护膜。
实施例
<实施例1>
制造了图3、图4所示的弹性表面波元件1。在压电基板10，作为具有压电性的材料，采用了由LiTaO3单晶形成的基板。
采用溅射法，在压电基板10上堆积(deposit)Ti作为中间层12，在中间层12上，作为电极层13，堆积了在Al中含有Cu的Al-Cu(Cu：1重量％)合金。膜厚是Ti为18nm，Al-Cu合金为402nm。
对IDT电极11和反射器19而言，采用光刻法的技术来构图其形状，接着采用干蚀刻法形成了上述IDT电极11和反射器19。
在干蚀刻法中，采用Cl2、BCl3、N2作为反应气体，通过调整气体流量、压力、施加电力等蚀刻条件，调整Ti与Al-Cu合金的蚀刻选择比。
即调整气体流量、压力、施加电力、时间等蚀刻条件，根据Ti与Al-Cu合金的蚀刻率的不同，控制侧蚀刻量，调整倾斜角α1、β1。具体而言，所采用的RIE装置是ICP(Inductive Coupled Plasma)-RIE装置，蚀刻条件是气体流量BCl3为20sccm，Cl2为20sccm，N2为10sccm，压力1.0Pa，偏置功率60W，加工所需的蚀刻时间为约60秒。
对此时的电极指11a的侧面的角度而言，在以压电基板10的主面10a为基准时，中间层12具有的角度α1是65度，电极层13具有的角度β1是58度。
接着，在形成中间层12和电极层13后，使用干蚀刻时所使用的掩模，通过溅射法，形成了成为保护膜14的金属层(Ti)。
即使在这样制造的弹性表面波元件1作用高频，且改变环境温度，也不会产生保护膜14的剥离。此外，取得弹性表面波元件1的晶片面内以及晶片之间的高成品率。
<实施例2>
制造了图5、图6所示的弹性表面波元件2。在压电基板20，作为具有压电性的材料，采用了由LiTaO3单晶形成的基板。
首先采用溅射法，在压电基板20上堆积Al-Cu(Cu：1重量％)合金作为中间层22，在中间层22上堆积Ti作为电极层23。膜厚是Al-Cu为402nm，Al-Cu合金为18nm。
对IDT电极21和反射器(未图示)而言，采用光刻法的技术将其形状构图，接着采用干蚀刻法形成了上述IDT电极21和反射器，此时，调整了中间层22与电极层23的蚀刻选择比。此外，采用该干蚀刻法，调整为使电极指21a所包含的各导体层的侧面与压电基板20的主面20a所成的角度成为设计后的角度。蚀刻条件是气体流量BCl3为20sccm，Cl2为20sccm，N2为20sccm，压力1.0Pa，偏置功率60W，加工所需的蚀刻时间为约60秒。
对此时的电极指21a的侧面的角度而言，在以压电基板20的主面20a为基准时，中间层22具有的角度α2是60度，电极层23具有的角度β2是75度。
接着，在形成中间层22和电极层23后，采用溅射法，用SiO2形成了保护膜24。然后，通过干蚀刻法，去掉保护膜24的不需要的部分。
即使在这样制造的弹性表面波元件2作用高频，且改变环境温度，也不会产生保护膜24的剥离。
<实施例3>
制造了图7、图8所示的弹性表面波元件3。在压电基板30，作为具有压电性的材料，采用了由LiTaO3单晶形成的基板。
接着，采用溅射法，在压电基板30上堆积Ti作为中间层32，在中间层32上堆积Al-Cu(Cu：1重量％)合金作为电极层33。膜厚是Ti为18nm，Al-Cu合金为402nm。
对IDT电极31和反射器(未图示)而言，采用光刻法的技术将其形状构图，接着采用干蚀刻法形成了上述IDT电极21和反射器。在干蚀刻法中，采用Cl2、BCl3、N2作为反应气体，通过调整气体流量、压力、施加电力等蚀刻条件，调整中间层32与电极层33的蚀刻选择比。此外，采用该干蚀刻法，调整为使电极指31a所包含的各导体层的侧面与压电基板30的主面30a所成的角度成为设计后的角度。蚀刻条件是气体流量BCl3为20sccm，Cl2为20sccm，N2为10sccm，压力1.0Pa，偏置功率60W，加工所需的蚀刻时间为约70秒。
对此时的电极指31a的侧面的角度而言，在以压电基板30的主面30a为基准时，中间层32具有的角度α3是65度，电极层33具有的角度β3是58度。
此外，电极指31a的蚀刻时，通过进行过蚀刻，相对于中间层32的接合面32a的截面的宽度，将电极层33的接合面33a的截面的宽度左右各缩短了8nm(参照图8的R3)。
接着，在形成中间层32和电极层33后，用光刻构图，采用溅射，以SiO2形成了保护膜34。然后，通过干蚀刻法，去掉保护膜34的不需要的部分。
即使在这样制造的弹性表面波元件3作用高频，且改变环境温度，也没有产生保护膜34的剥离。
<实施例4>
制造了图9、图10所示的弹性表面波元件4。在压电基板40，作为具有压电性的材料，采用了由LiTaO3单晶形成的基板。
首先，采用溅射法，在压电基板40上堆积成为中间层42的Ti，在中间层42上堆积成为电极层43的Al-Cu(Cu：1重量％)合金。这样在压电基板40的主面40a上将中间层42和电极层43交替层叠了4层。膜厚使每1层Ti为6nm，Al-Cu合金为130nm。
对IDT电极41和反射器(未图示)而言，采用光刻法的技术将其形状构图，接着采用干蚀刻法形成了上述IDT电极41和反射器。在干蚀刻法中，采用Cl2、BCl3、N2作为反应气体，通过调整气体流量、压力、施加电力等蚀刻条件，调整了中间层42与电极层43的蚀刻选择比。此外，采用该干蚀刻法，调整为使电极指41a所包含的各导体层的侧面与压电基板40的主面40a所成的角度成为设计后的角度。蚀刻条件是气体流量BCl3为20sccm，Cl2为20sccm，N2为10sccm，压力1.0Pa，偏置功率60W，加工所需的蚀刻时间为约60秒。
对此时的电极指41a的侧面的角度而言，在以压电基板40的主面40a为基准时，中间层42具有的角度α4是74度，电极层43具有的角度β4是60度。
此外，电极指41a的蚀刻时，通过进行过蚀刻，相对于比电极层43的接合面43a的截面的宽度，将中间层42的接合面42a的截面的宽度左右各增加了16nm(参照图10的R4)。
接着，形成中间层42和电极层43后，用光刻构图，采用溅射，以SiO2形成了保护膜44。并且，形成保护膜44后，利用干蚀刻法形成了IDT电极41。
即使在这样制造的弹性表面波元件4作用高频，且改变环境温度，也没有产生保护膜44的剥离。
Claims (11)
1.一种弹性表面波元件，包括：
压电基板；和
具有电极指的IDT电极，其形成在所述压电基板的主面上；
所述电极指通过将多个导体层层叠而形成，其中所述多个导体层包括第一导体层和与该第一导体层的材料不同材料的第二导体层；
所述第一导体层，在与所述电极指的长度方向正交的面的截面形状具有沿着接近压电基板的方向变宽的梯形形状；
所述第二导体层，在与所述电极指的长度方向正交的面的截面形状具有沿着接近压电基板的方向变宽的梯形形状；
所述第一导体层的侧面与所述压电基板的主面所成的角度与所述第二导体层的侧面与所述压电基板的主面所成的角度不同。
2.根据权利要求1所述的弹性表面波元件，其中，
所述电极指的所述第一导体层的材料的热膨胀系数与所述第二导体层的材料的热膨胀系数不同。
3.根据权利要求1所述的弹性表面波元件，其中，
所述第二导体层由具有比所述第一导体层更大的热膨胀系数的材料形成；
所述第一导体层的侧面与所述压电基板的主面所成的角度形成为比所述第二导体层的侧面与所述压电基板的主面所成的角度更大。
4.根据权利要求1所述的弹性表面波元件，其中，
所述第二导体层由具有比所述第一导体层更小的热膨胀系数的材料形成；
所述第一导体层的侧面与所述压电基板的主面所成的角度形成为比所述第二导体层的侧面与所述压电基板的主面所成的角度更小。
5.根据权利要求1所述的弹性表面波元件，其中，
所述第一导体层以接触的方式形成在所述压电基板的主面上；
所述第二导体层形成在所述第一导体层上；
所述第一导体层的与所述第二导体层对置的截面的宽度形成为比所述第二导体层的与所述第一导体层对置的截面的宽度更大。
6.根据权利要求1所述的弹性表面波元件，其中，
所述第一导体层以接触的方式形成在所述压电基板的主面上；
所述第二导体层形成在所述第一导体层上；
由与所述第一导体层相同的材料形成的第三导体层形成在所述第二导体层上；
由与所述第二导体层相同的材料形成的第四导体层形成在所述第三导体层上；
所述第三导体层的侧面与所述压电基板的主面所成的角度形成为与所述第一导体层的侧面与所述压电基板的主面所成的角度相同；
所述第四导体层的侧面与所述压电基板的主面所成的角度形成为与所述第二导体层的侧面与所述压电基板的主面所成的角度相同。
7.根据权利要求1所述的弹性表面波元件，其中，
所述第一导体层的截面形状和所述第二导体层的截面形状通过干蚀刻法制作。
8.根据权利要求1所述的弹性表面波元件，其中，
所述IDT电极的电极指由保护膜覆盖。
9.根据权利要求8所述的弹性表面波元件，其中，
所述保护膜由与形成所述电极指的导体层中具有最大的热膨胀系数的导体层相比，具有更小的热膨胀系数的材料形成。
10.根据权利要求8所述的弹性表面波元件，其中，
所述保护膜形成在所述IDT电极上；
包含Ti、Cr、Nb、Pd、Cu和Ni中的至少一种作为材料。
11.一种弹性表面波装置，在安装基板上安装有权利要求1所述的弹性表面波元件。
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