CN104600189B - 弹性波装置及其制造方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种弹性波装置及其制造方法，能够提高耐电力性且降低第1、第2电极问的接触电阻。弹性波装置(1)具备：压电基板(2)，其具有主面；和第1电极(11)，其设置在所述压电基板(2)的所述主面上，由从下层至上层层叠了至少3层金属膜而成的第1层叠金属膜构成，至少包含IDT电极(3)，所述第1层叠金属膜包含作为最上层的Ti膜(1lc)，具有按照该Ti膜(1lc)的Ti结晶的(001)面的法线方向与形成所述压电基板(2)的压电体的结晶的Z轴一致的方式在一定方向上取向的结晶方位。

Description

弹性波装置及其制造方法
技术领域
本发明涉及谐振器或带通滤波器等中使用的弹性波装置及其制造方法。更为详细而言，本发明涉及在压电基板上形成有第1、第2层叠金属膜的弹性波装置及其制造方法。
背景技术
以往，伴随着便携电话等的小型化，即便在被使用的带通滤波器中，也追求小型化。作为这种带通滤波器，利用了弹性表面波等弹性波的弹性波装置被广泛应用。
在下述的专利文献1中公开了弹性波装置的一例。在专利文献1所记载的弹性波装置中，在LiTaO3基板100上，按照与包含IDT电极的第1电极111的一部分重叠的方式层叠了第2电极121。第1以及第2电极111、121由层叠金属膜构成。在第1电极111中，在NiCr膜112上依次层叠了Pt膜113、Ti膜114、AlCu膜115，在AlCu膜115上层叠了Ti膜116。构成第2电极121的层叠金属膜的最下层被设定为Ti膜122。
在专利文献1中，由于第1电极的Ti膜与第2电极的Ti膜接触，因此能够降低接触电阻。
另一方面，在下述的专利文献2所记载的弹性表面波装置中，电极由具有AlCu外延膜以及层叠在AlCu外延膜上的Ti膜的层叠金属膜构成。在此，对于这种的层叠金属膜而言，由于若暴露在高温处理中则会产生Cu的凸起(hillock)，因此需要在低温下处理。
在先技术文献
专利文献
专利文献1：专利第5131117号公报
专利文献2：WO09/150786
发明要解决的课题
对于弹性波装置而言，伴随着小型化，强烈追求耐电力性的提高。在专利文献1所记载的弹性波装置中，尽管能够降低上述的接触电阻，但是耐电力性不充分。
再者，在专利文献2中尽管公开了使用具有AlCu外延膜的层叠金属膜的弹性表面波装置，但是对于层叠了多个层叠金属膜的构造中的接触电阻、耐电力性却没有阐述。
发明内容
本发明的目的在于提供一种耐电力性优异、且具有第1、第2电极间的接触电阻低的电极层叠构造的弹性波装置及其制造方法。
用于解决课题的手段
本发明涉及的弹性波装置具备：压电基板，其具有主面；和第1电极，其设置在所述压电基板的所述主面上，由从下层至上层层叠了至少3层金属膜而成的第1层叠金属膜构成，至少包含IDT电极；所述第1层叠金属膜包含作为最上层的Ti膜，具有按照该Ti膜的Ti结晶的(001)面的法线方向与形成所述压电基板的压电体的结晶的Z轴一致的方式在一定方向上取向的结晶方位。
在本发明涉及的弹性波装置的某个特定的方面，还具备：第2电极，其设置在所述压电基板的主面上，由从下层至上层层叠了多个金属膜而成的第2层叠金属膜构成，所述第2层叠金属膜的最下层的金属膜通过与所述第1层叠电极的最上层的金属膜重合的部分来形成将第1电极和第2电极电连接的接触部，所述第1层叠金属膜具有外延膜和作为所述最上层的膜的Ti膜，所述第2层叠金属膜具有Ti膜作为最下层膜。
在本发明涉及的弹性波装置的其他的特定方面，所述第1层叠金属膜的最上层的Ti膜是外延膜。
在本发明涉及的弹性波装置的另一其他的特定方面，所述第2层叠金属膜的作为最下层膜的Ti膜是多晶膜，在作为该最下层膜的Ti膜上设有Al层膜，所述第1层叠金属膜的作为所述最上层的膜且为外延膜的Ti膜、和所述第2层叠金属膜的处于所述最下层且为多晶膜的Ti膜，形成层间Ti-Ti接合层。
在本发明涉及的弹性波装置的又一其他特定的方面，所述外延膜通过从由Al、AlCu以及Pt组成的群组中选择出的一种材料来形成。优选，上述外延膜由AlCu形成。
在本发明涉及的弹性波装置的其他的特定方面，所述第1层叠金属膜的所述最上层的Ti膜的膜厚被设定为以上的范围内。
本发明涉及的弹性波装置的制造方法包括：在压电基板上层叠多个金属膜，来形成由第1层叠金属膜构成的第1电极的工序；和按照具有与所述第1层叠金属膜重叠的部分的方式层叠多个金属膜，来形成第2层叠金属膜的工序，在形成所述第1层叠金属膜时，形成外延膜，作为最上层而形成Ti膜，在形成所述第2层叠金属膜时，在最下层形成Ti膜。
在本发明涉及的弹性波装置的制造方法的某个特定方面，还包括：在压电基板上层叠多个金属膜，在300℃以下形成由第1层叠金属膜构成的第1电极的工序；和按照具有与所述第1层叠金属膜重叠的部分的方式层叠多个金属膜，在300℃以下形成第2层叠金属膜的工序，在形成所述第1层叠金属膜时，当形成了由AlCu构成的所述外延膜之后，作为最上层而形成Ti膜，在形成所述第2层叠金属膜时，在最下层形成Ti膜。
发明效果
根据本发明涉及的弹性波装置及其制造方法，由于第1电极是AlCu外延膜，因此在包含IDT电极的第1电极中能够大幅提高耐电力性。并且，在接触部具有按照第1层叠金属膜的作为最上层的Ti膜的Ti结晶的(001)面的法线方向、与形成压电基板的压电体的结晶的Z轴一致的方式在一定方向上取向的结晶方位，因此能够有效地降低接触电阻。
附图说明
图1是表示本发明的一实施方式涉及的弹性波装置的主要部分的部分正面剖视图。
图2是本发明的一实施方式涉及的弹性波装置的示意性俯视图。
图3是在本发明的一实施方式中表示接触部中的最上层的Ti膜的厚度与接触电阻的关系的图。
图4是表示本发明的一实施方式的弹性波装置中的热处理温度与接触电阻的关系的图。
图5是表示在本发明的其他实施方式涉及的弹性波装置中所形成的立体交叉布线部分的部分切口俯视图。
图6是表示现有的弹性波装置的电极构造的略图性剖视图。
具体实施方式
以下，参照附图来说明本发明的具体实施方式，由此明确本发明。
图2是表示作为本发明的一实施方式涉及的弹性波装置的弹性表面波装置的俯视图。
弹性表面波装置1具有压电基板2。作为压电基板2，可使用由LiTaO3、LiNbO3等压电单晶、或者压电陶瓷构成的基板。在本实施方式中，压电基板2由LiTaO3构成。
在压电基板2上形成有IDT电极3。IDT电极3具有多根第1电极指4、和多根第2电极指5。第1电极指4和第2电极指5彼此间交错插入。此外，按照与多根第1电极指4的前端在电极指延伸的方向上相对置的方式来设置多根第1虚设电极6。按照与第2电极指5的前端在电极指延伸的方向上相对置的方式来设置第2虚设电极7。
多根第1电极指4以及第2虚设电极7的基端连接于一个母线。此外，第2电极指5以及第1虚设电极6的基端连接于另一个母线。
在本实施方式中，在压电基板2上，形成有包含上述IDT电极3的第1电极11。该第1电极11被设置成到达与IDT电极3电连接的布线图案16～18以及电极焊盘13～15。进而，按照与第1电极11的一部分重叠的方式来层叠第2电极12。
在上述母线上以及布线图案16～18和电极焊盘13～15上，第2电极12层叠在第1电极11上。
第1电极11由第1层叠金属膜构成，第2电极12由第2层叠金属膜构成。
如图1所示，在本实施方式中，第1电极11具有按照Ti膜11a、AlCu外延膜11b以及Ti膜11c的顺序自下至上依次层叠而得到的构造。在第1电极11中，AlCu外延膜11b包含0.2重量％以上的Cu。
Ti膜11c层叠在AlCu外延膜11b上，在本实施方式中是外延膜。不过，Ti膜11c也可以不是外延膜。
第2电极12具有自下至上依次层叠了Ti膜12a以及AlCu膜12b的构造。如根据图1所了解的那样，在IDT电极3的电极指部分，仅由上述第1电极11来形成IDT电极3的电极指。
在本实施方式的弹性表面波装置1中，由于在第1电极11中AlCu外延膜11b是外延膜，因此能够有效地提高耐电力性。即，伴随着弹性表面波装置1的小型化，散热性恶化。因此，恐怕耐电力性会下降。
相对于此，在本实施方式中，使用与AlCu多晶膜相比能够将耐电力性提高103倍以上的AlCu外延膜11b。因此，可大幅提高耐电力性。除此以外，在第1电极11的最上层的Ti膜11c上层叠了第2电极12的Ti膜12a，来构成接触部。因此，还能够有效地降低接触电阻。
由此，根据本实施方式，能够谋求耐电力性的提高和接触电阻的降低。
优选，AlCu外延膜11b中的Cu含有比例为0.2重量％以上。由此，能够进一步提高耐电力性。再者，若Cu浓度过高，则存在难以形成外延膜的情况。因此，优选Cu浓度为10重量％以下。
再者，在前述的专利文献1中，在压电基板上所形成的NiCr膜上层叠了AlCu膜。由于NiCr膜的构造成为非结晶型，因此专利文献1中的AlCu膜无法成为外延膜。详细而言，无法使在压电基板上所形成的非结晶的膜即NiCr膜上被层叠的AlCu膜的Al的结晶的(111)面的法线方向、和作为最上层的Ti膜的Ti的结晶的(001)面的法线方向，与压电体的结晶的Z轴方向一致。因此，如上所述，在专利文献1中无法像本实施方式这样提高耐电力性。
再者，Ti膜的上限没有特别限定，但考虑到制造方法等的情况下为40nm左右。
图3是表示上述最上层的Ti膜11c的膜厚与接触电阻的关系的图。该接触电阻表示接触部的面积为20μm×20μm的区域中的电阻值。根据图3可知，随着最上层的Ti膜11c的厚度增加而接触电阻变低。特别地，可知如果Ti膜11c的厚度变为以上，则接触电阻变低且变得大致恒定。因此，能够进一步降低接触电阻，所以优选Ti膜11c的厚度为以上。
在上述实施方式中，在由LiTaO3材料形成的压电基板的主面上，形成从压电基板侧起按Ti/AlCu/Ti的顺序分别以厚度的次序由外延膜构成的第1电极。进而在第1电极上形成依次按Ti/AlCu的顺序分别由厚度构成的第2电极。在作为上述实施方式的Ti膜11c为外延膜的情况下，接触部的接触电阻值为281mΩ。与此相对，作为比较例，在除了将作为最上层的Ti膜11c形成为多晶膜以外同样地构成的弹性波装置中，接触部的接触电阻值为294mΩ。因此，通过使得Ti膜11c为外延膜，从而能够进一步降低接触电阻。再者，作为接触电阻值，利用的是接触部的面积为20μm×20μm的区域中的通过4端子法测定出的电阻值。
图4的实线表示上述实施方式中的接触部的接触电阻与温度的关系，虚线表示为了比较而准备的弹性波装置中的接触部的接触电阻与温度的关系。在该比较例中，没有设置最上层的Ti膜11c，而是在AlCu膜上直接层叠了第2电极的Ti膜的构造。
可知，相对于图4的虚线中在温度为300℃以下时接触电阻较高，如上述实施方式那样与Ti膜接触的实施方式中，接触电阻与温度如何无关地大致恒定为约250mΩ，且较低。因此，尽管在上述比较例中通过以300℃以上的高温进行处理而能够降低接触电阻，但是若以低于300℃的温度进行热处理则无法降低接触电阻。与此相对，在上述实施方式中，即便以200℃左右、即300℃以下的温度进行热处理，也能够充分地降低接触电阻。
另一方面，对于AlCu外延膜而言，存在如果暴露在超过300℃的温度的热处理中，则双晶结晶格中的Cu凝集而产生基于Cu的凸起的这一间题。
因此，在本实施方式中，由于即便在上述那样的低温热处理中也能够降低接触电阻，因此能够有效地抑制AlCu外延膜11b中的Cu凸起的产生。特别地，在应用于具有图5所示的利用了层间绝缘膜22的立体交叉布线部21的弹性波装置中的情况下，本发明效果更佳。在图5所示的立体交叉布线部21中，层间绝缘膜22被层叠在下方的布线图案23上。然后，在层间绝缘膜22上层叠了上方的布线图案24。布线图案23与布线图案24通过层间绝缘膜22而被绝缘。期望这种的层间绝缘膜22由热固化性树脂形成。由此能够获得充分的强度。
在由上述热固化性树脂构成的层间绝缘膜22的热固化时，根据本实施方式，即便是热固化温度为300℃以下的情况，也能够充分地降低第1电极11与第2电极12的接触电阻。相对于此，在上述比较例中，在热固化温度低的情况下，无法充分地降低接触电阻。进而，想要降低接触电阻而另行提供了300℃以上的热负荷的情况下，将产生上述的Cu的凸起。
由此，根据本发明，作为构成层间绝缘膜22的热固化性树脂，能够利用固化温度为300℃以下的热固化性树脂。由此，能够有效地抑制Cu凸起的产生。因而，能够适合利用例如固化温度为220～270℃左右的热固化性聚酰亚胺的热固化性树脂。
再者，在图5中对于立体交叉布线部21进行了说明，但即便不是立体交叉布线部21，而是具有利用了热固化性树脂并使其热固化的其他部分的弹性波装置中，同样能够有效地利用本发明。即，纵使将热固化性树脂的固化温度设为300℃以下，也能够充分地降低第1电极11与第2电极12的接触电阻，并且能够有效地抑制Cu凸起的产生。
此外，在压电基板2由热电性低的压电材料构成的情况下，若暴露在超过300℃的高温中则热电性有可能恢复。在本发明的弹性波装置中，由于无需在上述的超过300℃的高温下进行热处理，因此还能够防止这种的热电性恢复。
接下来，说明上述实施方式的弹性表面波装置1的制造方法的一例。
首先，准备压电基板2。在压电基板2上，按照IDT电极3、电极焊盘13～15以及布线图案16～18成为平面形状的方式来形成第1电极11。更为具体而言，通过溅射法或者蒸镀法等，关于Ti膜11a、AlCu外延膜11b以及Ti膜11c，按照使AlCu膜的Al结晶的(111)面的法线方向以及Ti膜11a及Ti膜11c的Ti结晶的(001)面的法线方向与压电基板2的结晶的Z轴相一致的方式、并按照具有在一定方向上取向的结晶方位的方式进行成膜，并进行图案化。由此，得到作为外延膜的Ti膜11a、AlCu外延膜11b以及Ti膜11c。再者，在本实施方式中，Ti膜11a的厚度设为12nm，AlCu外延膜11b的厚度设为150nm，Ti膜11c的厚度设为4nm。不过，厚度并不限定于该特定的厚度。在此，压电体的结晶的Z轴是关于压电材料的结晶而作为欧拉角的初始值所给予的X轴、Y轴、Z轴之中的一个结晶轴即Z轴。
此外，AlCu外延膜11b作为在XRD极点图中出现六次对称点的双晶构造的外延膜而使其生长。Cu浓度设为0.2重量％以上。
上述Ti膜11a、11c以及AlCu外延膜11b是将掩模层叠在压电基板2上并通过真空蒸镀法进行金属膜形成而得到的。不过，也可以采用溅射法等适当的金属膜形成方法。作为实施金属膜的图案化的方法，可利用光刻法等。
接下来，在第1电极11上形成第2电极12。在形成第2电极12时，按照Ti膜12a以及AlCu膜12b的顺序依次成膜。在本实施方式中，将Ti膜12a的膜厚设为10nm，将AlCu膜12b的膜厚设为400nm。
再者，Ti膜12a以及AlCu膜12b的膜厚并不限定于此。上述Ti膜12a以及AlCu膜12b的成膜方法没有特别限定，可适当利用溅射法或真空蒸镀法等。
接着，为了降低第1电极11与第2电极12的接触部的接触电阻，将弹性表面波装置1整体在270℃左右的温度下进行了2小时加热。这样一来，使得接触电阻降低。即，接触部的接触电阻能通过上述热处理而降低。
在本实施方式的制造方法中，上述各工序全部能够在300℃以下的温度下实施。因此，能够抑制Cu凸起的产生。
再者，在实际制造弹性表面波装置1时，虽然形成突块等的外部连接端子、或者基于绝缘膜的保护膜，但对于这些其他的工序也期望在300℃以下的温度下实施。由此，作为压电基板使用热电性低的压电材料，能够抑制热电性在高温下的恢复。此外，能够抑制Cu凸起的产生。
在上述实施方式中，第1电极11形成为Ti膜11a/AlCu外延膜11b/Ti膜11c的层叠构造。也可以取代AlCu外延膜11b而是其他的基于金属膜的外延膜。具体而言，可以取代AlCu外延膜11b而利用Al外延膜、或Pt外延膜。进而，只要最上层是Ti膜11c，则第1电极11的层叠构造没有特别限定。即，也可以不设置下方的Ti膜11a。再有，还可以层叠AlCu外延膜11b与Ti膜11c之间的其他的外延膜即金属膜。
对于第2电极12，只要最下层是Ti膜12a则没有特别限定。即，也可以在第2电极12的作为最下层的Ti膜上层叠AlCu膜12b以外的金属膜，此外也可以在AlCu膜12b上进一步层叠其他的金属膜。此外，AlCu膜12b不需要是外延膜。
再者，本发明如上述那样在压电基板上层叠有第1、第2电极的构造方面具有特征，包含IDT电极的弹性波装置的功能部分没有特别限定。因此，能够按照本发明来构成各种滤波器、谐振器等。
符号说明
1...弹性表面波装置
2...压电基板
3...IDT电极
4、5...第1、第2电极指
6、7...第1、第2虚设电极
11...第1电极
11a、11c...Ti膜
11b...AlCu外延膜
12...第2电极
12a...Ti膜
12b...AlCu膜
13～15...电极焊盘
16～18...布线图案
21...立体交叉布线部
22...层间绝缘膜
23、24...布线图案

Claims (8)

1.一种弹性波装置，具备：
压电基板，其具有主面；和
第1电极，其设置在所述压电基板的所述主面上，由从下层至上层层叠了至少3层金属膜而成的第1层叠金属膜构成，至少包含IDT电极，
所述第1层叠金属膜包含作为最上层的Ti膜，具有该Ti膜的Ti结晶的(001)面的法线方向与形成所述压电基板的压电体的结晶的Z轴一致的结晶方位，
所述弹性波装置还具备：第2电极，其设置在所述压电基板的主面上，由从下层至上层层叠了多个金属膜而成的第2层叠金属膜构成，
所述第2层叠金属膜的最下层的金属膜通过与所述第1电极的最上层的金属膜重合的部分来形成将第1电极和第2电极电连接的接触部，
所述第1层叠金属膜具有由AlCu构成的外延膜和作为所述最上层的膜且为外延膜的Ti膜，
所述第2层叠金属膜具有Ti膜作为最下层膜。
2.根据权利要求1所述的弹性波装置，其中，
在所述第2层叠金属膜的作为所述最下层膜的Ti膜上设有Al层膜，
所述第1层叠金属膜的作为所述最上层的膜且为外延膜的Ti膜、和所述第2层叠金属膜的处于所述最下层且为多晶膜的Ti膜，形成层间Ti-Ti接合层。
3.根据权利要求1或2所述的弹性波装置，其中，
由所述AlCu构成的外延膜中的Cu浓度为0.2重量％以上。
4.根据权利要求3所述的弹性波装置，其中，
所述Cu浓度为10重量％以下。
5.根据权利要求1或2所述的弹性波装置，其中，
作为所述最上层的膜且为外延膜的Ti膜的膜厚被设定为以上的范围内。
6.根据权利要求5所述的弹性波装置，其中，
作为所述最上层的膜且为外延膜的Ti膜的膜厚为40nm以下。
7.一种弹性波装置的制造方法，包括：
在压电基板上层叠多个金属膜，来形成由第1层叠金属膜构成的第1电极的工序；和
层叠多个金属膜使得具有与所述第1层叠金属膜重叠的部分，来形成第2层叠金属膜的工序，
在形成所述第1层叠金属膜时，形成外延膜，作为最上层而形成Ti膜，
在形成所述第2层叠金属膜时，在最下层形成Ti膜，
所述弹性波装置的制造方法还包括：
在压电基板上层叠多个金属膜，在300℃以下形成由第1层叠金属膜构成的第1电极的工序；和
层叠多个金属膜使得具有与所述第1层叠金属膜重叠的部分，在300℃以下形成第2层叠金属膜的工序，
在形成所述第1层叠金属膜时，当形成了由AlCu构成的所述外延膜之后，作为所述最上层的膜而形成作为外延膜的Ti膜，
还包括：固化温度为300℃以下的热固化性树脂的层间绝缘膜被层叠在下方的布线图案上，在所述层间绝缘膜上层叠上方的布线图案的工序。
8.根据权利要求7所述的弹性波装置的制造方法，其中，
由所述AlCu构成的外延膜中的Cu浓度为0.2重量％以上。
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