CN1173467C - 声表面波装置及其制造方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种声表面波装置,其特征在于包含压电基片,具有设置在所述压电基片上的至少一个叉指式换能器的第一声表面波元件,具有设置在所述压电基片上的至少一个叉指式换能器的第二声表面波元件。第二声表面波元件的至少一个叉指式换能器的厚度不同于第一声表面波元件的叉指式换能器的厚度,并且第二声表面波元件的频率特性不同于第一声表面波元件。将绝缘薄膜提供给第一和第二声表面波元件。在第一声表面波元件上的区域的绝缘薄膜的厚度不同于第二声表面波元件上的区域的厚度。

Description

声表面波装置及其制造方法
技术领域
本发明涉及一种其压电基片上具有几种类型的IDT的声表面波装置,以及这种声表面波装置的制造方法。
背景技术
近年来,为了增加移动通信装置的效用,已对具有至少两个通信系统的多波段呼应便携式电话进行了研究。另外,对于便携式电话,越来越多地使用更高的传输频率。
相应地,对于可以使用800MHz波段蜂窝电话和至少1.5GHz波段蜂窝电话的通信系统的终端,必须对这两个不同频率各自提供一RF带通滤波器。
为了减小尺寸和重量,对这种终端所需的元件数量的减小有一个限制。相应地,具有两个滤波功能的一个部件是理想的。
为此,已经提出,将几个滤波功能设置在一个压电基片上。已经研制了一种声表面波装置,它在一个压电基片上形成有具有不同薄膜厚度的,诸如IDT之类的两种类型的电极或其它适当的电极,从而装置可以以两种不同的频率工作。
例如,第10-190390号日本未审查专利公告中已经提出了这种声表面波装置的制造方法。下面,参照图6A到6E,描述声表面波装置的制造方法。
首先,在压电基片101上形成具有预定薄膜厚度的导电薄膜104a。在具有导电薄膜104a的压电基片101上设置保护层。接着,使用对应于第一声表面波元件的IDT部分具有屏蔽部分的掩模使保护层暴露,然后使保护层显现。相应地,去掉保护层所暴露的部分。结果,保留了对应于第一声表面波元件的IDT图案的保护层的未暴露部分102a。
通过蚀刻,去掉导电薄膜104a除对应于保护层102a的部分。相应地,如图6B所示,产生第一声表面波元件110的IDT111。
接着,在具有第一声表面波元件的IDT111的压电基片101上设置保护层,并使用具有对应于第二声表面波元件的IDT的开口部分的掩模使其暴露,然后,使保护层显现,由此,去掉保护层的暴露部分。结果,如图6C所示,产生具有对应于第二声表面波元件的开口部分的保护层102b。
接着,如图6D所示,将薄膜厚度小于第一声表面波元件110的IDT111的导电薄膜104b设置在具有保护层104b的压电基片101上。
最后,同时去掉保护层102b以及设置在保护层102b上的导电薄膜104b。如图6E所示,产生厚度小于第一声表面波元件110的IDT111的第二声表面波元件120的IDT121。
根据上述制造方法,在同一压电基片上制造具有不同频率特性的声表面波元件。
上述声表面波装置具有与其制造方法有关的问题。具体地说,每当IDT的薄膜厚度和/或电极指宽度从它们预定的范围偏离时,从而在构成第二声表面波元件的IDT之后无法得到理想的频率特性时,即使已经得到前面已经产生的第一声表面波元件的频率特性,声表面波装置仍然是不合格的。
即,在同一压电基片上形成第一和第二声表面波元件,以确定一个复合装置。相应地,如果声表面波元件中只有一个具有偏离理想值的频率特性,则装置也是不合格的。由此,和将第一和第二声表面波元件形成在不同压电基片上的声表面波装置相比,所产生的不合格率高出许多。
另外,当将保护层图案用于制造IDT时,保护层图案通常被加热,以增强其对于压电基片的黏着,以及等离子阻抗。当将这种处理提供给包含多个具有不同频率特性的声表面波元件的声表面波装置的制造方法时,产生一个问题。
更具体地说,当在形成第一声表面波元件后,将用于制造第二声表面波元件的IDT的保护层图案加热时,由于压电基片的热电性质,在第一声表面波元件中的IDT的电极指之间产生电位差。电位差可能放电,并且可能热电损坏。即使放电还不足以产生热电损坏,但是,放电能够破坏或扭曲保护层图案,导致在第二声表面波元件的IDT构成过程中,使第一声表面波元件的IDT短路。
发明内容
为了克服上述问题,本发明的较佳实施例独立提供了一种声表面波装置,其中将具有不同频率特性的声表面波元件设置在一个压电基片上,它具有大大减小的废品率和大大增加的可靠性,本发明还提供了这种声表面波装置制造方法。
本发明的一个较佳实施例独立的声表面波装置包含压电基片,包含至少一个设置在压电基片上的叉指式换能器的第一声表面波元件,包含至少一个设置在压电基片上的叉指式换能器的第二声表面波元件,所述叉指式换能器的厚度不同于第一声表面波元件的叉指式换能器。第二声表面波元件的频率特性不同于第一声表面波元件。在第一和第二声表面波元件上设置绝缘薄膜,并且第一声表面波元件区域中的绝缘薄膜的厚度不同于第二声表面波元件的区域中的绝缘薄膜的厚度。
通过这种独特的结构和安排,有效地调节了两个不同的声表面波元件的频率特性。
本发明的另一个较佳实施例独立提供了一种在一压电基片上设置第一和第二声表面波元件的声表面波装置的制造方法,所述方法包含步骤:在压电基片上形成第一声表面波元件的叉指式换能器,所述叉指式换能器具有通过短路电极电气连接的输入输出端,在第一声表面波元件的叉指式换能器和短路电极所在的基片的整个表面上设置保护层,并加热保护层,仅去掉第二声表面波元件所在区域上的保护层,在压电基片上形成导电薄膜,导电薄膜的不同于第一声表面波元件的叉指式换能器的厚度,使导电薄膜形成图案,以通过提升法形成第二声表面波元件的叉指式换能器,切去短路电极,以使第一声表面波元件的叉指式换能器的输入输出端与第二声表面波元件不电气连接,在第一和第二声表面波元件的叉指式换能器上形成绝缘薄膜,并减小绝缘薄膜的厚度,以调节第一和的二声表面波元件的频率特性。
相应地,防止第一声表面波元件的IDT电极在提升了第二声表面波元件后短路。另外,可以通过在第一和第二声表面波元件上形成SiO2薄膜减少复合元件的不合格率。
本发明的另一个较佳实施例独立的方法还可以包含步骤:在调节频率之前,通过晶片探测测量第一和第二声表面波元件的频率特性,其中进行减小绝缘薄膜厚度的步骤,从而第一声表面波元件的叉指式换能器的区域中的绝缘薄膜的厚度不同于第二声表面波元件的叉指式换能器上的区域的厚度。
另外,通过绝缘薄膜形成步骤产生的绝缘薄膜可以具有预定的厚度,从而第一和第二声表面波元件中的一个具有理想的频率特性,并且通过仅蚀刻第一和第二声表面波元件中的另一个的区域,进行减小绝缘薄膜厚度的步骤。
或者,减小绝缘薄膜的厚度的步骤可以包含步骤:减小整个绝缘薄膜的厚度,从而第一和第二声表面波元件中的一个具有理想的频率特性,测量第一和第二声表面波元件的另一个的频率特性,以确定第一和第二声表面波元件的另一个的绝缘薄膜的理想厚度,以产生理想的频率特性,并根据由测量步骤确定的厚度,仅减小第一和第二声表面波元件中的另一个的区域中的绝缘薄膜的厚度,以产生理想的频率特性。
相应地,可以有效地调节第一和第二声表面波元件的频率特性。
附图说明
从下面参照附图,对本发明的较佳实施例独立的详细描述,本发明的其它特点、元件、特征以及优点是显然的。
图1A到1D是示出根据本发明的第一较佳实施例独立的声表面波装置的平面概图。
图2是示出根据本发明的第二较佳实施例独立的声表面波装置的平面概图。
图3A到3C是示出根据本发明的第二较佳实施例独立的声表面波装置的处理的截面图。
图4是示出根据本发明的较佳实施例独立的绝缘薄膜引起的频率中的变化的特性曲线。
图5A到5D是示出根据本发明的第三较佳实施例独立的声表面波装置的处理的截面图。
图6A到6E是示出传统的声表面波装置的处理的截面图。
具体实施方式
通过下面参照附图,对较佳实施例独立的描述,将理解本发明。
下面,将参照附图,描述根据本发明的第一较佳实施例独立的声表面波装置的制造方法。
首先,在压电基片的整个上表面上形成导电薄膜。导电薄膜的厚度最好大致上等于第一声表面波元件的IDT、反射器或其它适当元件的厚度。导电薄膜由使用诸如汽相沉淀、溅射、电镀或其它适当的方法,沉淀诸如Al或其它类似的材料而制成导电薄膜。
接着,在导电薄膜的整个表面上形成正的保护层。保护层通过具有对应于第一声表面波元件的IDT、反射器或其它适当的元件的掩盖部分的掩模。然后,去掉了暴露部分,由此形成保护层。
此后,使用可以去掉导电薄膜的蚀刻剂进行蚀刻,而不腐蚀保护层。由此,产生一个端子对的谐振器的IDT11,它确定了第一声表面波元件10、反射器12、输入输出端13和14,以及短路电路15。如图1A所示,短路电路15位于输入输出端13和14以及反射器12之间。蚀刻可以是使用等离子或其它类似物质的湿润型或干燥型的。还有,可以通过提升法或其它适当的方法形成电极。
注意,第一声表面波元件10可以构成得不含有反射器12。在这种这种情况下,短路电极仅位于输入输出端15之间。
接着,在压电基片1的整个表面上形成正的保护层。此后,在具有第二声表面波元件20的压电基片的部分上将一掩模层叠到保护层上,并曝光,其中该掩模具有对应于IDT、反射器、和其它适当的元件的开口的图案部分。去掉暴露保护层部分,由此,产生具有开口2X,具有图案的形状的保护层2,如图1B所示。如图1B所示,在第一声表面波元件10部分上,通过保护层2保护IDT11、反射器12、输入输出端13和14以及短路电路15。
在这个阶段,保护层2被加热,以增强保护层的粘度,并改进其等离子阻抗。在这个热处理过程中,由于输入输出端13和14以及12分别由短路电极15短路,故失去了各个部分中的电位差,从而各个部分处于相同的电位。由此,除非IDT和保护层损坏,不会发生放电。
导电薄膜的薄膜厚度最好大致上等于第二声表面波元件的IDT的厚度。第二声表面波元件的IDT厚度不同于第一声表面波元件的IDT的厚度。此后,保护层2上形成的导电薄膜与保护层2一起被去掉。由此,产生了第二声表面波元件20的IDT21、反射器22、和输入输出端23和24。
如图1C所示,切去短路电极的一部分。例如,可以通过使用保护层的光刻或蚀刻,或其它适当的方法,切去短路电极。
如图1D所示,绝缘薄膜3位于压电基片1上。绝缘薄膜3最好由SiO2制成,但也可用其它适当物质制成并使用RF磁控溅射或通过另外适当的施加薄膜的方法施加。为了连接外部电路,去掉第一声表面波元件10的输入输出端13和14上的绝缘薄膜3,以及第二声表面波元件20的绝缘薄膜3和输入输出端23和24。
如上所述,在该较佳实施例独立中,在压电基片上形成通过使电极的薄膜厚度不同而形成的,具有不同特性的第一和第二声表面波元件。更具体地说,形成第一声表面波元件的IDT,同时,通过短路电极连接IDT的输入输出端和反射器。
在形成第一声表面波元件的IDT后,切去短路电线。由此,防止第一声表面波元件的IDT在形成第二声表面波元件的过程中短路。另外,可以通过将绝缘的SiO2薄膜施加到第一和第二声表面波元件上而调节频率。相应地,使不合格的复合声表面波装置的数量最小化。
下面,将参照附图,描述根据本发明的第二较佳实施例独立的声表面波装置。用相同的标号表示那些和第一较佳实施例独立中的类似的部分,并省略了对其的详细描述以避免重复。
图2示出了第一和第二声表面波元件30和40与晶片探测部分的配置。第一声表面波元件30是梯形滤波器,它包括串联臂谐振器31和32,以及并联臂谐振器33、34和35。类似地,第二声表面波元件40是梯形滤波器,它包括串联臂谐振器41和42,以及并联臂谐振器43、44和45。
将最好是由SiO2制成的绝缘薄膜3提供给第一声表面波元件30和第二声表面波元件40,第一声表面波元件30的输入输出端36到38,以及第二声表面波元件40的输入输出端46到48的区域除外。另外,第一声表面波元件30和第二声表面波元件40上的绝缘薄膜3的薄膜厚度不同,导致形成了阶级3X。
如图2所示,探针50连接到第一声表面波元件30的输入输出端36到38,以及第二声表面波元件40的输入输出端46到48,以进行晶片探测。
图3A是示出均匀地形成绝缘薄膜3的状态的截面图。调节第一声表面波元件30的频率特性,以达到理想值。另外,在提供绝缘薄膜3之前,第二声表面波元件40的频率特性高于理想频率,并低于图3A的状态中的理想频率。
通过晶片探测,测量第二声表面波元件的频率特性。根据探针的测量,确定频率特性的调节量。在下面的处理中,调节第二声表面波元件的频率特性,并形成如图2所示的绝缘薄膜的阶级3X。
下面,将参照图3,描述调节第二声表面波元件的频率特性的处理。
首先在绝缘薄膜3的整个表面上形成正的保护层。该保护层通过一个掩模暴露,所述掩模具有对应于第一声表面波元件30的掩盖部分。此后,去掉暴露的保护层。结果,产生如图3B所示的有图案的保护层2a。
此后,使用能够去掉绝缘薄膜3的蚀刻剂进行蚀刻,而不腐蚀保护层2a。由此,在绝缘薄膜3上产生阶级3X,如图3C所示。蚀刻可以是使用等离子或其它适当的方法的湿润型或干燥型。
图4示出第二声表面波元件40的频率特性中的变化。在图4中,实线表示没有绝缘薄膜的元件40的特性,虚线表示施加了大致上29nm的绝缘薄膜的元件40的特性,而一点连线表示进行等离子蚀刻,以将绝缘薄膜的厚度减小到大约13nm的元件40的特性。如图4所示,通过蚀刻由SiO2制成的绝缘薄膜的厚度特级频率特性。
如上所述,根据这个较佳实施例独立,通过在第一和第二声表面波元件上形成SiO2薄膜,使不合格复合元件的数量最小化。尤其地,可以通过形成在第一和第二声表面波元件上形成不同厚度SiO2薄膜调节两个声表面波元件的不同频率。由此,可以大大减小不合格的复合元件的数量。
下面将描述根据本发明的第三较佳实施例独立的声表面波装置的制造方法。与上述第一和第二较佳实施例独立类似于的那些部分由相同的标号指出,并省略了对它们的详细描述以避免重复。
本较佳实施例独立提供了一种方法,其中第一和第二声表面波元件上的绝缘薄膜的薄膜厚度相互不同。
图5A示出了类似于图3A的绝缘薄膜3,不同的是第一声表面波元件的频率低于理想值。即,图5A的绝缘薄膜的薄膜厚度比图3A所示的绝缘薄膜3的更厚。
在施加了上述绝缘薄膜3后,通过晶片探测测量第一声表面波元件30的频率特性。根据测量的结果确定频率特性的调节量。
另外,如图5B所示,绝缘薄膜3的表面用等离子蚀刻,从而第一声表面波元件30的频率具有理想值。将绝缘薄膜3的厚度设置在预定值,从而第一声表面波元件30的频率特性具有这个理想值。
此后,通过晶片探测测量第二声表面波元件40的频率特性,并且根据测量结果确定频率特性的调节量。
如图5B所示,将正的保护层提供给绝缘薄膜3的整个表面。通过具有对应于第一声表面波元件30的掩盖部分的掩模使保护层暴露。然后,去掉暴露的保护层,以得到有图案的保护层2a,如图5C所示。
接着,使用能够能够去掉绝缘薄膜3但是不去掉保护层2a的蚀刻剂进行蚀刻,随后在绝缘薄膜3上产生阶级3x,如图5D所示。蚀刻可以是使用等离子或其它适当的方法的湿润型或干燥型。
在该较佳实施例独立中,通过在第一和第二声表面波元件上提供SiO2薄膜使不合格复合元件的数量最小化。由于在调节了形成在第一声表面波元件上的SiO2薄膜后,调节形成在第二声表面波元件上的SiO2薄膜,故有效地调节了两个声表面波元件的频率。不合格复合元件的数量最小化。
可以将第二和第三较佳实施例独立中的技术,即使形成在第一和第二声表面波元件上的绝缘薄膜不同,从而有效调节两个不同的声表面波元件的频率,用于第一较佳实施例独立中所述的一个端子对谐振器。特别地,可以将本发明的第一到第三较佳实施例独立中描述的技术应用于诸如谐振器、滤波器、双工器或其它电子元件之类的任何适当的装置。该技术还可以应用于没有反射器的声表面波元件。
在上述各个实施例中,第二声表面波元件的导电薄膜的厚度最好小于第一声表面波元件的导电薄膜的厚度。相反,第二声表面波元件的导电薄膜的厚度可以大于第一声表面波元件的导电薄膜的厚度。
各个较佳实施例独立中的压电基片可以是任何适当的压电单晶,诸如石英,四硼酸锂和兰加塞特(langasite),以及任何适当的压电陶瓷,诸如锆钛酸铅型压电陶瓷。另外,可以使用形成在由铝土制成的绝缘基片上,或其它适当的绝缘基片上的,具有由ZnO或其它适当的薄膜制成的压电薄膜的压电基片。作为IDT的电极材料、反射器和其它元件,可以将Al、Al合金和其它导电材料用于本发明。另外,用于调节频率特性的绝缘薄膜不限于SiO2
虽然已经揭示了本发明的较佳实施例独立,但是,在不背离这里所揭示的原理条件下实施本发明的其它各种模式都在下面的权利要求的范围内。由此知道,本发明的范围仅由所附权利要求限定。

Claims (15)

1.一种声表面波装置,其特征在于包含:
压电基片;
含有设置在所述压电基片上的至少一个叉指式换能器的第一声表面波元件;和
含有设置在所述压电基片上的至少一个叉指式换能器的第二声表面波元件,该叉指式换能器的厚度不同于所述第一声表面波元件的叉指式换能器的厚度;和
设置在第一和第二声表面波元件上的绝缘薄膜,所述第一声表面波元件的区域中的绝缘薄膜的厚度不同于所述第二声表面波元件的区域中的绝缘薄膜的厚度。
2.如权利要求1所述的声表面波装置,其特征在于第二声表面波元件的频率特性不同于第一声表面波元件的频率特性。
3.一种在压电基片上设置有第一和第二声表面波元件的声表面波装置的制造方法,其特征在于包含以下步骤:
在所述压电基片上形成第一声表面波元件的叉指式换能器,所述叉指式换能器具有通过短路电极电气连接的输入输出端;
在形成第一声表面波元件的叉指式换能器和短路电极的基片的整个表面上提供保护层;
加热保护层;
仅从将要形成第二声表面波元件的区域去掉所述保护层;
将导电薄膜提供给所述压电基片,所述导电薄膜的厚度不同于第一声表面波元件的叉指式换能器的厚度;
使导电薄膜形成图案,以形成第二声表面波元件的叉指式换能器;
切割短路电极,使第一声表面波元件的叉指式换能器的输入输出端不连接;
在第一和第二声表面波元件的叉指式换能器上形成绝缘薄膜;及
减小绝缘薄膜的厚度,以调节第一和第二声表面波元件中至少一个的频率特性。
4.如权利要求3所述的声表面波装置的制造方法,其特征在于包含通过提升法完成使导电薄膜形成图案的步骤。
5.如权利要求3所述的声表面波装置的制造方法,其特征在于还包含在调节频率的步骤之前,通过晶片探测测量第一和第二声表面波元件的频率特性的步骤。
6.如权利要求3所述的声表面波装置的制造方法,其特征在于进行减小绝缘薄膜的厚度的步骤,从而在第一声表面波元件的叉指式换能器上的区域的绝缘薄膜的厚度不同于在第二声表面波元件的叉指式换能器上的区域的绝缘薄膜的厚度。
7.如权利要求3所述的声表面波装置的制造方法,其特征在于通过绝缘薄膜形成步骤形成的绝缘薄膜具有预定的厚度,从而第一和第二声表面波元件中的一个具有所需的频率特性,并且进行减小绝缘薄膜的厚度的步骤,以只蚀刻所述第一和第二声表面波元件中的另一个的叉指式换能器的区域。
8.如权利要求6所述的声表面波装置的制造方法,其特征在于减小绝缘薄膜的厚度的步骤包含步骤:减小整个绝缘薄膜的厚度,从而第一和第二表面声波元件中的一个具有所需的频率特性,测量第一和第二声表面波元件中的另一个的频率特性,以确定所述第一和第二声表面波元件中的另一个的绝缘薄膜的所需厚度,以达到所需的频率特性,并根据由测量步骤确定的所需厚度,只减小所述第一和第二声表面波元件中的另一个的区域上的绝缘薄膜的厚度,以具有所需的频率特性。
9.如权利要求8所述的声表面波装置的制造方法,其特征在于使导电薄膜形成图案的步骤通过提升法完成。
10.如权利要求8所述的声表面波装置的制造方法,其特征在于还包含步骤:通过在调节频率步骤前的晶片探测,测量第一和第二声表面波元件的频率特性。
11.如权利要求8所述的声表面波装置的制造方法,其特征在于通过绝缘薄膜形成步骤形成的绝缘薄膜具有预定的厚度,从而第一和第二声表面波元件中的一个具有所需的频率特性,并且进行减小绝缘薄膜的厚度的步骤,以仅蚀刻第一和第二声表面波元件中的另一个的区域。
12.一种在压电基片上形成有第一和第二声表面波元件的声表面波装置的制造方法,其特征在于包含以下步骤:
在所述压电基片上形成第一声表面波元件的叉指式换能器;
在压电基片上形成第二声表面波元件的叉指式换能器;
用绝缘薄膜覆盖所述第一和第二声表面波元件的叉指式换能器;和
减小所述绝缘薄膜的厚度,以调节所述第一和第二声表面波元件中至少一个的频率特性。
13.如权利要求12所述的声表面波装置的制造方法,其特征在于通过绝缘薄膜覆盖步骤形成的绝缘薄膜具有预定厚度,从而第一和第二声表面波元件中的一个具有所需的频率特性,并且进行减小绝缘薄膜的厚度的步骤,以只蚀刻第一和第二声表面波元件的另一个的叉指式换能器的区域。
14.如权利要求12所述的声表面波装置的制造方法,其特征在于减小绝缘薄膜的厚度的步骤包括减小整个绝缘薄膜的厚度的步骤,从而第一和第二声表面波元件中的一个具有所需的频率特性,测量第一和第二声表面波元件中的另一个的频率特性,以确定所述第一和第二声表面波元件中的另一个的绝缘薄膜的所需厚度,以达到所需的频率特性,并根据由测量步骤确定的所需厚度,只减小在所述第一和第二声表面波元件的另一个的区域上的绝缘薄膜的厚度,以具有所需的频率特性。
15.如权利要求12所述的声表面波装置的制造方法,其特征在于第一声表面波元件的叉指式换能器具有通过短路电极电气连接的输入输出端;形成第一声表面波元件的叉指式换能器的步骤包含下述步骤:在形成所述第一声表面波元件的叉指式换能器和短路电极的基片的整个表面上形成保护层、加热所述保护层、仅从要形成第二声表面波元件的区域去掉保护层,并将导电薄膜提供给压电基片;其中,所述导电薄膜的厚度不同于所述第一声表面波元件的叉指式换能器的厚度。
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