CN107615655A - 弹性波装置 - Google Patents

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Abstract

提供在密接层、第1电极层、防扩散层、第2电极层的层叠构造中耐候性优越的弹性波装置。压电基板(2)上设置有IDT电极(3)，IDT电极(3)具有：具有第1及第2主面(2a及2b)和侧面(11c)并且被设置成第1主面(2a)与压电基板(2)相接的密接层(11)、和设置在密接层(11)上的至少2层以上的电极层，具有该至少2层以上的电极层内的第1电极层(12)和第2电极层(14)。第1电极层(12)由密度比Al高的材料组成。第2电极层(14)的密度比第1电极层(12)低。至少2层以上的电极层内的1层电极层的耐候性高于所述密接层(11)、且被设置成覆盖密接层(11)的侧面(11c)。

Description

弹性波装置
技术领域
本发明涉及在压电基板上设置将多个金属层层叠而成的IDT电极的弹性波装置。
背景技术
在下述专利文献1所述的弹性波装置中，IDT电极由层叠金属膜组成。该层叠金属膜形成于LiNbO3基板上。层叠金属膜中，从LiNbO3基板侧起，NiCr(密接层)/Pt(密度比Al还高的第1电极层)/Ti(防扩散层)/AlCu(密度比第1电极层还低的第2电极层)的各金属膜按该顺序被层叠。
在先技术文献
专利文献
专利文献1：JP特开2011-135469号公报
发明内容
-发明所要解决的课题-
专利文献1所述的弹性波装置中，作为密接层的NiCr膜是为了使IDT电极与LiNbO3等所组成的压电基板密接而设置的。然而，作为密接层的NiCr膜存在耐候性不够的问题。因而，因为湿度等导致作为密接层的NiCr膜容易腐蚀。结果，密接层的电特性下降。再有，密接层的电特性下降，由此IDT电极有可能破坏。
本发明的目的在于，提供一种在上述密接层、第1电极层、防扩散层、第2电极层的层叠构造中耐候性优越的弹性波装置。
-用于解决课题的手段-
本发明涉及的弹性波装置，具备：具有电极形成面的压电基板；和被设置在所述压电基板上的IDT电极，所述IDT电极包括：密接层，被设置成与所述压电基板的所述电极形成面相接；和至少2层以上的电极层，被设置在所述密接层上，所述至少2层以上的电极层包括：设置在所述密接层上且密度比Al高的第1电极层；和设置在所述第1电极层上且密度比所述第1电极层低的第2电极层，所述至少2层以上的电极层之中的1层电极层，其耐候性高于所述密接层且被设置成覆盖所述密接层的侧面。
本发明涉及的弹性波装置的某一特定的方面中，被形成为覆盖所述密接层的侧面的电极层是所述第1电极层。
本发明涉及的弹性波装置的其他特定的方面中，所述IDT电极还具有被设置在所述密接层与所述第1电极层之间的第3电极层，所述第1电极层覆盖所述密接层及所述第3电极层的侧面。
本发明涉及的弹性波装置的其他特定的方面中，所述IDT电极还具有被设置在所述密接层与所述第1电极层之间的第3电极层，被形成为覆盖所述密接层的侧面的电极层是所述第3电极层。
本发明涉及的弹性波装置的其他特定的方面中，所述第1电极层的侧面倾斜成：随着从所述密接层侧向所述第2电极层侧行进而向所述第1电极层的中央侧行进。该情况下，在将电介质层设置成覆盖IDT电极的情况下，在电介质层与IDT电极之间难以产生空隙。
本发明涉及的弹性波装置的其他特定的方面中，所述第3电极层的侧面倾斜成：随着从所述密接层侧向所述第2电极层侧行进而向所述第3电极层的中央侧行进。
本发明涉及的弹性波装置的另外的特定的方面中，还具备被设置在所述压电基板上以使得覆盖所述IDT电极的电介质层。该情况下，能够进一步提高耐候性。
本发明涉及的弹性波装置的另外的特定的方面中，所述密接层的侧面倾斜成：随着从所述压电基板上向被形成为覆盖所述密接层的侧面的电极层侧行进而接近于所述密接层的中心。
本发明涉及的弹性波装置的另外的特定的方面中，所述密接层比所述第1电极层及所述第2电极层还薄。
本发明涉及的弹性波装置的其他特定的方面中，在所述第1电极层与所述第2电极层之间具备防止所述第1电极层与所述第2电极层间的金属扩散的防扩散层。
本发明涉及的弹性波装置的其他特定的方面中，所述防扩散层比所述第1电极层及所述第2电极层还薄的。
本发明涉及的弹性波装置的又一特定的方面中，所述电介质层由氧化硅组成。该情况下，能够改善弹性波装置的频率温度特性。
本发明涉及的弹性波装置的另外的特定的方面中，所述密接层具有由NiCr或Ti组成的金属层。该情况下，能够进一步有效地提高IDT电极与压电基板的密接性。
本发明涉及的弹性波装置的又一特定的方面中，所述第2电极层由Al或Al合金组成。该情况下，能够更有效地降低IDT电极的电阻。
本发明涉及的弹性波装置的又一特定的方面中，所述第1电极层由从Pt、Cu、Au及Mo所组成的群组中选择出的1种金属或以该金属为主体的合金组成。该情况下，能够使基于瑞利波的响应足够大。
本发明涉及的弹性波装置的又一特定的方面中，所述耐候性高是指离子化倾向低、或因金属产生钝化而使耐腐蚀性提高。
-发明效果-
根据本发明，能够有效地提高弹性波装置的耐候性。
附图说明
图1是表示本发明的第1实施方式涉及的弹性波装置的主要部分的部分缺口放大主剖视图。
图2是本发明的第1实施方式涉及的弹性波装置的主剖视图。
图3是表示本发明的第2实施方式涉及的弹性波装置的主要部分的部分缺口放大主剖视图。
图4是表示本发明的第3实施方式涉及的弹性波装置的主要部分的部分缺口放大主剖视图。
图5是表示本发明的第4实施方式涉及的弹性波装置的主要部分的部分缺口放大主剖视图。
图6是表示本发明的第5实施方式涉及的弹性波装置的主要部分的部分缺口放大主剖视图。
具体实施方式
以下，参照附图对本发明的具体的实施方式进行说明，由此使得本发明明了。
其中，本说明书所述的各实施方式是例示性的内容，指出在不同的实施方式间能够实现构成的局部性的置换或组合。
图2是本发明的第1实施方式涉及的弹性波装置的主剖视图。弹性波装置1具有压电基板2。压电基板2由LiNbO3组成。压电基板2也可以是LiTaO3等其他压电单晶体、或压电陶瓷等其他压电材料所组成的基板。
压电基板2具有作为电极形成面的第1主面2a及与第1主面2a对置的第2主面2b。在第1主面2a上设置有IDT电极3和反射器4、5。由此，能构成1端口型弹性波谐振器。顺便提一下，弹性波装置1中的电极构造未限于构成弹性波谐振器。能够采用构成弹性波滤波器等各种各样的弹性波装置的电极构造。其中，电极构造只要具有至少1个IDT电极即可。
在压电基板2上设置氧化硅膜所组成的电介质层6，以便覆盖IDT电极3及反射器4、5。由于电介质层由氧化硅组成，故在弹性波装置1中，能够减小频率温度系数TCF的绝对值。即，能够改善频率温度特性。顺便提一下，作为构成电介质层6的材料，未限于氧化硅，能够采用氮化硅、氧氮化硅、氧化铝等适宜的无机电介质材料。通过设置电介质层6，从而能够进一步提高耐候性。
图1是图2示出的弹性波装置1的主要部分的部分缺口放大主剖视图，相当于设置有图2的电极指3a的部分。
如图1所示，IDT电极3具有将多个电极层层叠的构造。自压电基板2侧起依次将密接层11、第1电极层12、作为第4电极层的防扩散层13及第2电极层14按该顺序层叠。本实施方式中，密接层11由NiCr组成。第1电极层12由Pt组成，位于密接层11的正上。防扩散层13由Ti组成。第2电极层14由Al组成。
弹性波装置1利用在LiNbO3所组成的压电基板2中传播的瑞利波。为了使瑞利波的响应足够大，在IDT电极3中，可采用密度比Al高的Pt所组成的第1电极层12。再有，为了提高IDT电极3与压电基板2的密接性，可采用NiCr所组成的密接层11。由于密接层11达到这种作用，故是与压电基板2相接的电极层。密接层11具有第1主面11a、第2主面11b及侧面11c。自第2主面11b侧起，密接层11设置于压电基板2。
进而，与Pt所组成的第1电极层12相比，通过采用导电性高的Al所组成的第2电极层14，从而能谋求损耗的降低。再有，为了防止Pt所组成的第1电极层12和Al所组成的第2电极层14之间的金属的扩散，设置有防扩散层13。
如前述，在以往的弹性波装置中，存在NiCr所组成的密接层的耐候性不够的问题。本实施方式中，如图1所示，不只是密接层11的第1主面11a，侧面11c也被第1电极层12覆盖。第1电极层12由耐候性比密接层11优越的金属或者合金组成。在此，耐候性优异，意味着金属的离子化倾向相对小、或金属产生钝化而使耐腐蚀性提高。另外，合金的情况下，只要以构成合金的所有金属的离子化倾向为基准即可。例如，若对NiCr与Pt进行比较，则Pt的离子化倾向要比Ni的离子化倾向及Cr的离子化倾向的任一个都小，因此Pt与NiCr相比在耐候性更优异。再有，虽然Ti与NiCr相比离子化倾向更高，但Ti在金属表面生成对腐蚀作用进行抵抗的氧化被膜即钝化膜，与NiCr相比在耐候性更优异。
弹性波装置1中，由于通过耐候性优异的第1电极层12来覆盖密接层11，故能够提高耐候性。更详细的是，即便空气中的湿气等透过了电介质层6，也难以产生NiCr的腐蚀，因此在弹性波装置1中，能够有效地提高耐候性。由此，难以产生弹性波装置1的特性的下降等。
弹性波装置1中的IDT电极3的各电极层的形成方法及膜厚虽然并未特别地加以限定，但在本实施方式中，通过真空蒸镀法来形成各电极层。由此，能够容易获得IDT电极3。
在通过真空蒸镀法来形成IDT电极3的情况下，在成膜第2层的第1电极层12用的Pt膜时，向腔室内导入气体，以降低真空度。由此，蒸镀粒子的垂直入射性下降。因此，Pt的蒸镀粒子迂回并附着于下层的NiCr所组成的密接层11的侧面11c。由此，能够将Pt所组成的第1电极层12形成为覆盖密接层11的侧面11c。
另外，作为导入腔室内的气体，能够优选采用Ar。再有，在构成防扩散层13的Ti的成膜时及构成第2电极层14的Al的成膜时，再次提高腔室内的真空度。由此，提高蒸镀粒子的垂直入射性。由此，能够如图1所示地成膜防扩散层13及第2电极层14。
另外，上述IDT电极3的各层的厚度虽然并未特别地加以限定，但在本实施方式中，设为Al/Ti/Pt/NiCr＝150/10/80/10(单位为nm)。其中，为了将足够的质量施加于压电基板2来提高瑞利波的反射系数，Pt所组成的第1电极层12的厚度优选厚到某种程度。再有，关于Al所组成的第2电极层14的厚度，比较厚，达到150nm。由此，能够充分地提高导电性，能够降低损耗。防扩散层13是为了防止相互扩散而被设置的，因此优选厚度比第1电极层12及第2电极层14还薄。关于密接层11，也是为了提高密接性而被设置的，因此优选厚度比第1电极层12或第2电极层14还薄。原因在于：电介质层SiO2与电极整体的厚度比率中的电极整体的比率变得越小，则频率温度系数TCF的绝对值变得越小。由此，为了能兼顾电特性与频率温度系数TCF，期望Pt与Al以外的电极层被削薄。因而，这就是优选密接层的厚度要比Pt或Al还薄的缘故。
另外，在本实施方式中，第1电极层12由Pt组成，且直接设置于NiCr所组成的密接层11上。Pt与NiCr难以产生相互扩散。因此，难以产生相互扩散带来的问题。
再有，NiCr所组成的密接层11被第1电极层12覆盖，因此构成防扩散层13或第2电极层14等比第1电极层12更靠上方的电极层的材料，能够无需考虑与NiCr的相互扩散性等地进行选择。
另外，密接层11未限于NiC，也可以由Ti来形成。即，构成密接层的金属，只要是相对于压电基板的密接性比第1电极层12还高的金属材料，就能够采用适宜的金属。作为这种金属，可列举NiCr或Ti，优选NiCr。
再有，第1电极层12为了充分地增大基于瑞利波的响应而需要是密度比Al还高的金属。作为密度比Al还高的金属，可列举Pt、Cu、Au或Mo等。期望第1电极层12是从Pt、Cu、Au及Mo所组成的群组中选择出的1种。由此，能够使瑞利波的响应足够大。
还有，虽然作为第4电极层的防扩散层13并不是必须的，但由能防止两侧的电极层间的金属的扩散的适宜金属组成。作为这种金属或金属化合物，能够优选采用Ti、TiN、TiOx等。顺便提一下，在第1电极层12为Au的情况下，也可以利用电阻比Au还高的Al来形成第2电极层14。
如上述，构成密接层、第1电极层及第2电极层的材料的组合并未特别地加以限定。例如，在第1实施方式中，自与压电基板相反侧起可依次优选地采用AlCu或Au/Pt、Cu、Au或Mo/NiCr、AlCu或Al/Pt或Au/Ti等的组合。
再有，上述第1实施方式中，在构成IDT电极3的各金属膜的形成时虽然采用了真空蒸镀法，但也可以采用溅射法等其他堆积法。
图3是表示第2实施方式涉及的弹性波装置的主要部分的部分缺口放大主剖视图。第2实施方式的弹性波装置21除了不具有前述的电介质层6、以及密接层11上设置有第3电极层15之外，和弹性波装置1同样地构成。
如弹性波装置21那样，也可以不具有电介质层6。作为该理由：因为不具有电介质层6，所以机电耦合系数变大、能够扩宽弹性波装置的通带的缘故。
该情况下，空气中的湿气能直接接触IDT电极3。然而，密接层11的侧面11c被第1电极层12覆盖，因此在弹性波装置21中也能够有效地提高耐候性。
也可以如本实施方式那样，第1电极层12隔着第3电极层15间接地设置在密接层11上。第3电极层15由Ti组成。作为其理由，通过在密接层11之上设置Ti所组成的第3电极层15，从而第3电极层15正上的电极层的结晶取向性提高，能够使弹性波装置的耐电力性提高。
再有，Ti所组成的第3电极层15的侧面15a和密接层11的侧面11c被第1电极层12覆盖。
如弹性波装置21那样，密接层11的侧面11c也可以不是位于密接层11的正上而是被比正上的第3电极层15更位于上方的第1电极层12覆盖的。
第1电极层12和第1实施方式同样地由Pt组成，与NiCr或Ti相比离子化倾向小、且耐候性优异。由此，能有效地提高IDT电极3的耐候性。
图4是表示本发明的第3实施方式涉及的弹性波装置的主要部分的部分缺口放大主剖视图。弹性波装置31中，NiCr所组成的密接层11的侧面11c被Ti所组成的第3电极层15覆盖。即，密接层11的侧面11c被密接层11的正上的第3电极层15覆盖。第3电极层15的侧面倾斜成随着从密接层11侧向第2电极层14侧行进而向第3电极层15的中央侧行进。该情况下，Ti在金属表面生成对腐蚀作用进行抵抗的氧化被膜即钝化膜，故与NiCr相比在耐候性更优异。因而，在第3实施方式中，也能够有效地提高耐候性。
图5是表示本发明的第4实施方式涉及的弹性波装置的主要部分的部分缺口放大主剖视图。弹性波装置41中，在第1电极层12设置锥体。即，第1电极层12的侧面12a倾斜成随着从密接层11侧朝向第2电极层14侧、即随着在图5中朝向上方而向第1电极层12的中央侧行进。其他点，弹性波装置41和弹性波装置1同样。
如本实施方式那样，若在第1电极层12设置锥体，则在通过溅射等堆积法而成膜了电介质层6的情况下，在电介质层6与第1电极层12之间难以产生空隙。因此，能够更有效地提高耐候性。
弹性波装置41的其他构造和弹性波装置1同样，因此达到与弹性波装置1同样的作用效果。
图6是表示第5实施方式涉及的弹性波装置的主要部分的部分缺口放大主剖视图。
弹性波装置51中，对密接层11赋予锥体。即，密接层11的侧面11f倾斜成随着从压电基板2侧朝向第1电极层12侧、即随向着上方行进而向密接层11的中央侧行进。这样，也可以密接层11的侧面11f倾斜并向密接层11赋予锥体。该情况下，能够容易地形成第1电极层12，以便可靠地覆盖密接层11的侧面11f。进而，该情况下，覆盖侧面11f的第1电极层12部分也会成为作为倾斜面的侧面12a。因此，和弹性波装置41的情况下同样，电难以产生介质层6与第1电极层12之间的空隙。
由于弹性波装置51的其他构成和弹性波装置1同样，故达到与弹性波装置1同样的作用效果。
-符号说明-
1...弹性波装置
2...压电基板
2a、2b...第1、第2主面
3...IDT电极
3a...电极指
4、5...反射器
6...电介质层
11...密接层
11a...第1主面
11b...第2主面
11c...侧面
11f...侧面
12...第1电极层
12a...侧面
13...防扩散层
14...第2电极层
15...第3电极层
15a...侧面
21、31、41、51...弹性波装置

Claims (16)

1.一种弹性波装置，具备：
具有电极形成面的压电基板；和
被设置在所述压电基板上的IDT电极，
所述IDT电极包括：
密接层，被设置成与所述压电基板的所述电极形成面相接；和
至少2层以上的电极层，被设置在所述密接层上，
所述至少2层以上的电极层包括：
设置在所述密接层上且密度比Al高的第1电极层；和
设置在所述第1电极层上且密度比所述第1电极层低的第2电极层，
所述至少2层以上的电极层之中的1层电极层，其耐候性高于所述密接层且被设置成覆盖所述密接层的侧面。
2.根据权利要求1所述的弹性波装置，其中，
被形成为覆盖所述密接层的侧面的电极层是所述第1电极层。
3.根据权利要求2所述的弹性波装置，其中，
所述IDT电极还具有被设置在所述密接层与所述第1电极层之间的第3电极层，
所述第1电极层覆盖所述密接层及所述第3电极层的侧面。
4.根据权利要求1所述的弹性波装置，其中，
所述IDT电极还具有被设置在所述密接层与所述第1电极层之间的第3电极层，
被形成为覆盖所述密接层的侧面的电极层是所述第3电极层。
5.根据权利要求1～3中任一项所述的弹性波装置，其中，
所述第1电极层的侧面倾斜成：随着从所述密接层侧向所述第2电极层侧行进而向所述第1电极层的中央侧行进。
6.根据权利要求4所述的弹性波装置，其中，
所述第3电极层的侧面倾斜成：随着从所述密接层侧向所述第2电极层侧行进而向所述第3电极层的中央侧行进。
7.根据权利要求1～6中任一项所述的弹性波装置，其中，
还具备被设置在所述压电基板上以使得覆盖所述IDT电极的电介质层。
8.根据权利要求1～7中任一项所述的弹性波装置，其中，
所述密接层的侧面倾斜成：随着从所述压电基板上向被形成为覆盖所述密接层的侧面的电极层侧行进而接近于所述密接层的中心。
9.根据权利要求1～8中任一项所述的弹性波装置，其中，
所述密接层比所述第1电极层及所述第2电极层还薄。
10.根据权利要求1～8中任一项所述的弹性波装置，其中，
在所述第1电极层与所述第2电极层之间具备防止所述第1电极层与所述第2电极层间的金属扩散的防扩散层。
11.根据权利要求10所述的弹性波装置，其中，
所述防扩散层比所述第1电极层及所述第2电极层还薄。
12.根据权利要求7所述的弹性波装置，其中，
所述电介质层由氧化硅组成。
13.根据权利要求1～12中任一项所述的弹性波装置，其中，
所述密接层具有NiCr或Ti所组成的金属层。
14.根据权利要求1～13中任一项所述的弹性波装置，其中，
所述第2电极层由Al或Al合金组成。
15.根据权利要求1～14中任一项所述的弹性波装置，其中，
所述第1电极层由从Pt、Cu、Au及Mo所组成的群组中选择出的1种金属或以该金属为主体的合金组成。
16.根据权利要求1～15中任一项所述的弹性波装置，其中，
所述耐候性高是指离子化倾向低、或因金属产生钝化而使耐腐蚀性提高。
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