CN1271996A - 声表面波元件的制造方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种声表面波元件的制造方法,包含以下步骤:设置具有叉指式换能器的压电基片,所述叉指式换能器具有比所述压电基片更高的密度;同时离子轰击所述叉指式换能器和所述压电体,以便减小叉指式换能器和压电体的厚度。
Description
本发明设计一种声表面波元件的制造方法以及一种声表面波设备。本发明尤其涉及一种制造和调节声表面波元件的频率的方法。
在第2-189011号日本未审查专利公告中，揭示了一种传统的用于声表面波器件的频率调节或整修方法，它减小叉指式换能器(IDT)或压电基片的厚度。
在传统的方法中，如图6A所示，选择性地蚀刻IDT21，以减小TDT21的厚度。由此升高它的频率。或者，如图6B所示，选择性地蚀刻暴露的压电基片20a的上表面，以部分减小压电基片20a的厚度，由此降低频率。
但是，当IDT21由铝这种用于声表面波器件的最普通材料)制成时候，IDT的厚度的减小引起频率升高非常小。因此，通过减小IDT的厚度来调节频率并不是实际和经济上有用的方法。
通常，作为执行蚀刻处理的方法，已经使用了湿润蚀刻方法。但是，由于能够通过使用这种方法得到的精细尺寸处理最多是1um，故有一个问题，即，这种方法不可能用于处理具有较小的线宽的IDT。另外，由于通过蚀刻方法达到的精确度相对较低，在蚀刻过程中，虽然只需要蚀刻掉IDT，但也可能会部分地蚀刻掉压电基片的表面。结果，不可能调节弹性声表面波器件的频率特性，从而如愿地自由进行调节。
另外，一种能够提供高的处理精确度的方法是反应离子蚀刻(RIE)方法。但是，RIE方法需要整个晶片在RIE装置的腔内进行蚀刻。所以，如果晶片中的电极薄膜不具有均匀的厚度，将不可能使部分蚀刻处理有效。由此，需要确保均匀的厚度，以确保好产品尽可能多。
另外，当将晶片分为声表面波元件的几个芯片单元时，需要RIE方法各自地调节这些芯片单元。但是这种调节并不非常有效，从而这导致生产成本高。
另外，IDT或压电基片的选择性蚀刻依赖于IDT和压电基片的化学性质。结果，不存在能够选择性蚀刻IDT或者压电基片的适当的蚀刻剂或者蚀刻气体。
另外，通过RIE方法，当要在由石英晶体制成的压电基片上形成由Al制成的IDT时，将CF4用作反应气体来调节频率。在这个时候，使用CF4在石英晶体和Al上的蚀刻处理将导致石英晶体比Al被更多地蚀刻。结果，必须通过得到基本上和如图6B所示的压电基片的上表面被选择性蚀刻的相同的条件来调节频率。但是，当这种方法用于调节频率时，为了得到大的频率变化，需要大量蚀刻压电基片。另一方面，如果压电基片被过度和过多蚀刻，由于蚀刻处理，压电基片的特性将恶化。结果，只可以在没有特性恶化的范围内进行调节。因此，产生一个问题，即，用于调节频率的范围太窄。
为了克服上述问题，本发明的较佳实施例提供了一种制造声表面波器件的方法，其中声表面波器件的频率可以在宽的范围内调节。较佳实施例还提供了一种方法，允许对每一个分立器件调节声表面波器件，并且在测量频率时调节声表面波器件，或者频率测量结果可以转换为频率调节，或者反之亦然。
本发明的一个较佳实施例提供了一种声表面波元件的制造方法，包含以下步骤：设置具有叉指式换能器的压电基片，其中叉指式换能器具有高于压电基片的密度，并同时离子轰击叉指式换能器和压电体。
在本发明的另一个较佳实施例中，提供了一种声表面波器件的制造方法，包含以下步骤：将金属薄膜设置在压电体上，其中金属薄膜具有比压电体更高的密度，在压电体上形成多个叉指式换能器；将压电体切割为多个声表面波元件，从而每一个声表面波元件具有至少一个叉指式换能器，同时蚀刻至少一个叉指式换能器和压电体；封装至少一个声表面波元件。
在本发明的另一个较佳实施例中，声表面波器件的制造方法包含步骤：设置晶片，在晶片上形成多个叉指式换能器；形成多个声表面波元件，每一个声表面波元件具有至少一个叉指式换能器；封装至少一个声表面波元件，并调节被封装的声表面波元件的频率。
在本发明的较佳实施例中，由于以和轰击IDT的方法相同的方法类似地轰击了压电体的表面，故较好地蚀刻了压电体的表面。但是，由于IDT是由密度大约压电体的金属制成的，故由压电体的蚀刻引起的频率变化不如由IDT的蚀刻引起的频率变化。因此，净频率变化较大。
另外，可以在晶片上达到部分的离子轰击，从而只进行了一部分调节。例如，可选择设置在晶片上的多个声表面波元件中的某几个，由此允许只调节选择的元件，或仅选择声表面波元件中需要的IDT，并对其进行调节。
如上所述，通过本发明的方法，由于声表面波器件是通过形成密度高于压电体的金属薄膜制成的，并且由于产生离子以物理轰击弹性声表面波器件，以便减小IDT薄膜的厚度，并且由于IDT对频率具有显著影响，故可以调节频率而不必象在RIE方法中那样刮掉大量压电材料。
另外，由于离子物理轰击声表面波器件，IDT或金属薄膜的厚度大大减小，可以局部集中高能量，由此使得可以在各个元件中有效产生频率调节，或者在缩短的时间内产生对频率的部分调节。
下面将通过参照本发明的较佳实施例和附图，描述本发明的其它特点、因素和优点。
从下面参照附图对较佳实施例的描述，将更加完全地理解本发明，其中较佳实施例和附图都用于说明而给出，这不限制本发明，这些附图是：
图1是根据本发明的第一较佳实施例的制造过程的方框图；
图2A到2E是说明本发明的第一较佳实施例的制造过程中含有的步骤的透视图；
图3是示出本发明的第一较佳实施例中IDT的蚀刻状态的部分放大的截面图；
图4是说明根据本发明的第二较佳实施例的制造过程的方框图；
图5是说明根据本发明的第三较佳实施例的制造过程的方框图；
图6A是示出传统蚀刻方法中IDT的蚀刻状态的部分放大的截面图，它还示出被选择性蚀刻的IDT；
图6B是示出传统蚀刻方法中IDT的蚀刻状态的部分放大的截面图，它还示出被选择性蚀刻的压电基片。
本发明的较佳实施例的一个独特的特点包含压电基片上形成叉指式换能器(IDT)，该叉指式换能器密度高于压电基片，并且通过离子轰击，同时蚀刻IDT和压电基片。通过离子轰击的蚀刻主要是物理过程。由此，本发明的较佳实施例的方法可以用于给基片和IDT的许多不同的组合。另外，由于IDT具有大于压电基片的密度，故IDT的蚀刻主要产生了声表面波器件的频率调节，由此可以调节和整修声表面波器件的频率。在许多情况下，调节频率，从而使其升高。
图1是说明根据本发明的较佳实施例的声表面波器件的制造过程。图2A-2E是示出图1的过程中所包含的各个步骤的透视图。在下面的描述中，将较好地根据制作顺序相继地描述制造过程中包含的步骤。
在第一步骤中，提供最好由石英晶体制成的晶片10，如图2A所示。接着，如图2B所示，通过汽相沉淀或者溅射处理或者其它适当的处理在晶片10的上表面上形成金属薄膜11，其中，最好该金属薄膜11含有Ta作为其主要成份。然后，通过蚀刻去掉部分金属薄膜11，由此蚀刻出电极图案，从而如图2C所示，形成多个IDT11a和多个反射器11b。在下面的步骤中，如图2D所示，在不放置IDT11a和反射器11b的部分切割晶片10，并且IDT11a和反射器11b的组合确定了一个声表面波元件。然后，为了调节声表面波元件的频率特性，直到得到所希望的特性，蚀刻IDT11a和反射器11b或者声表面波元件的压电基片10a接着，如图2E所示，将声表面波元件12插入到封装13中，以便通过压焊细丝，电气连接封装13的电极14与IDT11a。
图3是说明本发明的较佳实施例中调节声表面波元件的处理的示图。
如图3所示，离子溅射设备16具有离子枪16、用于引入诸如氩气之类的气体，以产生溅射效应的气体入口16b、格栅16c、支持声表面波元件13的台阶16d。另外，离子束17碰撞到声表面波元件13的表面中，从而可以蚀刻IDT11a的表面和压电基片10a的表面，前者最好由Ta制成，后者最好由石英晶体制成。
此时，由于Ta的蚀刻速度和石英晶体的蚀刻速度都不变，它们蚀刻了相同的量。但是，为了让频率朝高频侧移动，Ta需要蚀刻的量远远小于为了让频率朝低频侧移动，石英晶体需要蚀刻的量。因此，通过这种蚀刻过程，将声表面波元件13的频率调节得更高。
注意，本发明的方法不限于应用于具有反射器的纵向耦合的弹性声表面波滤波器。实际上，本发明还可以应用于其它类型的声表面波器件，诸如声表面波谐振器、横向耦合滤波器、梯形滤波器和没有反射器的边缘反射型声表面波器件。
虽然本较佳实施例中采用石英晶体作为压电基片的材料，但是，本发明不限于此。也可以由钽酸锂、铌酸锂、氧化锌、胶硼酸锂、兰加塞特(langasite)或其它合适的材料构成压电基片。
另外，虽然已经参照由Ta制成的IDT描述了本较佳实施例，本发明不限于由Ta制成的IDT。事实上，IDT可以由W，Au，Ag，Pt，Mo，Ni，Fe，Cu，Co，Cr，Zn，Mn或者合金，或其它合适的材料(密度大于压电基片)制成。
另外，虽然在本较佳实施例中，将Ar用作蚀刻气体或者离子轰击的气体，但是，本发明不限于将氩气用于离子轰击。用于离子轰击的气体可以是诸如CR4、C2F6之类的氟化碳气体，或者诸如CCl4、CF3Cl、或N2气体，或者N2气体混合物，或者气体类似的气体。另外，可以使用不同气体。例如，首先使用氩气，然后可以是N2气体。或者，可以依靠使用氮气的等离子体处理进行蚀刻处理。
另外，虽然本较佳实施例在蚀刻处理的过程中使用离子枪，但是本发明不限于使用离子枪。还可以使用一般的溅射设备进行反向溅射处理，由此得到相同的效果。
图4是说明根据本发明的第二较佳实施例的声表面波器件的制造过程的方框图。
第二较佳实施例不同于第一较佳实施例之处在于，调节频率的过程最好是在形成IDT和封装处理后发生的多个步骤的过程。在形成晶片的过程中，在形成IDT后，通过使用图3所示的设备各自调节每一个元件，进行频率调节处理。另一方面，可以近似地使用传统的蚀刻处理，进行频率调节。
在封装处理后进行频率调节过程中，将声表面波元件插入封装中，并通过细丝压焊或倒装焊接电气连接，由此校正了从在封装中的声表面波器件内所希望频率的偏离。此时，由于这和在形成IDT之后进行的频率调节是不同的处理，并且由于可以使用传统的方法，最好使用图3所示的设备，以便单独地调节弹性声表面波器件。
图5是说明根据本发明的第三较佳实施例的声表面波器件的制作过程的方框图。第三较佳实施例和第一较佳实施例不同之处在于，在形成金属薄膜后进行调节薄膜厚度的处理。
在形成金属薄膜后调节厚度的处理可以使用传统的蚀刻方法进行。或者，可以首先使用传统的蚀刻方法执行近似的调节，然后使用图3的设备单独调节厚度。在本方法中，由于在金属薄膜状态时，金属薄膜的厚度是均匀的，故可以防止由于IDT中厚度的变化引起的频率的不规则。因此，可以在调节了金属薄膜的薄膜厚度后进行对压电元件的频率的精细调节。
虽然已经参照本发明的较佳实施例，具体示出了描述了本发明，熟悉本领域的技术人员将知道，在不背离本发明的主旨和范围的情况下，可以有上述和其它形式和细节上的变化。
Claims (20)
1.一种声表面波元件的制造方法，其特征在于包含以下步骤：
设置具有叉指式换能器的压电基片，所述叉指式换能器具有比所述压电基片更高的密度；
同时离子轰击所述叉指式换能器和所述压电体。
2.如权利要求1所述的方法，其特征在于所述离子轰击步骤包含减小所述叉指式换能器和所述压电体的厚度的步骤。
3.如权利要求1所述的方法，其特征在于在所述离子轰击步骤中形成多个叉指式换能器和多个反射器。
4.如权利要求3所述的方法，其特征在于还包含以下步骤：
切割压电基片的没有多个叉指式换能器和反射器的部分，以形成多个声表面波元件。
5.如权利要求1所述的方法，其特征在于所述离子轰击所述叉指式换能器和所述压电体的步骤包含将氩气、氟化碳气体、氯气和氮气中的至少一种气体提供给所述叉指式换能器和所述压电体的步骤。
6.一种声表面波器件的制造方法，其特征在于包含以下步骤：
设置压电体；
在所述压电体上设置金属薄膜，所述金属薄膜的密度高于所述压电体；
在所述压电体上形成多个叉指式换能器；
将所述压电体切割成多个声表面波元件，某一个声表面波元件具有至少一个叉指式换能器；
同时蚀刻所述至少一个叉指式换能器和所述压电体；
封装至少一个声表面波元件。
7.如权利要求6所述的方法，其特征在于所述蚀刻步骤包含调节所述叉指式换能器和所述压电体的厚度。
8.如权利要求6所述的方法，其特征在于所述蚀刻步骤包括离子轰击所述至少一个叉指式换能器和所述压电体。
9.如权利要求6所述的方法，其特征在于还包含在所述封装步骤之后离子轰击所述至少一个叉指式换能器和所述切割的压电体的步骤。
10.如权利要求6所述的方法，其特征在于还包含调节所述金属薄膜的厚度的步骤。
11.如权利要求10所述的方法，其特征在于所述调节厚度的步骤是通过使用湿的蚀刻剂蚀刻所述金属薄膜进行的。
12.如权利要求6所述的方法，其特征在于所述蚀刻步骤包含通过将氩气、氟化碳气体、氯气和氮气中的至少一种气体提供给所述叉指式换能器和所述压电体，离子轰击所述至少一个叉指式换能器和所述压电体。
13.一种压电装置的制造方法，其特征在于包含以下步骤：
提供晶片；
在所述晶片上形成多个叉指式换能器；
形成多个声表面波元件，每一个所述声表面波元件具有至少一个叉指式换能器；
封装至少一个所述声表面波元件，并
调节所述所述封装的声表面波元件。
14.如权利要求13所述的方法，其特征在于所述调节频率的步骤包含离子轰击所述声表面波元件。
15.如权利要求13所述的方法，其特征在于还包含在所述封装步骤之前，调节至少一个所述声表面波元件的频率。
16.如权利要求13所述的方法，其特征在于所述调节频率的步骤包含通过将氩气、氟化碳气体、氯气和氮气提供给所述声表面波元件进行离子轰击。
17.如权利要求13所述的方法，其特征在于所述调节频率的步骤包含蚀刻所述叉指式换能器和晶片。
18.如权利要求13所述的方法，其特征在于还包含将金属薄膜设置在所述晶片上。
19.如权利要求18所述的方法，还包含湿蚀刻所述金属薄膜。
20.如权利要求13所述的方法，其特征在于还包含切割晶片没有多个叉指式换能器的部分，以形成多个声表面波元件。
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