CN1290258C

CN1290258C - 弹性表面波装置以及应用该装置的电子部件和复合模件

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Publication number: CN1290258C
Application number: CNB028044991A
Authority: CN
Inventors: 古川光弘; 山下清春; 黑竹弘至; 关口大好
Original assignee: Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Skyworks Filter Solutions Japan Co Ltd
Priority date: 2001-12-28
Filing date: 2002-12-25
Publication date: 2006-12-13
Anticipated expiration: 2022-12-25
Also published as: CN1491481A; WO2003058813A1; US20040070313A1; KR100623034B1; EP1460759A1; KR20030074813A; EP2161836B1; EP1460759A4; EP2161836A1; JP3966280B2; US6937114B2; AU2002361093A1; JPWO2003058813A1

Abstract

一种弹性表面波装置。其具有压电衬底和设置在其上面的电极。电极具有：第一金属层，其设在压电衬底上方，且有梯形剖面；第二金属层，其设在压电衬底上方与第一金属层相同的位置上。该弹性表面波装置通过限制电极的侧面的形状减小传播频率的偏差。

Description

弹性表面波装置以及应用该装置的电子部件和复合模件

技术领域

本发明涉及用于通信机等的弹性表面波装置以及应用该装置的电子部件。

背景技术

弹性表面波装置通过在片状的压电衬底的整面上蒸镀形成金属层，再在其上涂布抗蚀层，再经过曝光、显像之后通过干蚀刻形成所希望的电极图形，切割成单片制成。

用这样的方法形成的电极的剖面形状是方形，其侧面对压电衬底几乎垂直、外形急剧变化。这样的电极端面徒峭，所发生的弹性表面波在电极端面被反射，难于得到理想的频率特性。

在图14中表示了针对该问题在特开平9-46168号公报上公布的现有的弹性表面波装置140。即，通过和压电衬底141垂直方向的剖面呈慢坡凸形状的电极142抑制弹性表面波在电极端面的反射，并获得理想的频率特性。

一般地，弹性表面波装置的传播频率取决于梳型电极的间隙、层厚等，而且，通过使用光刻法能提高梳型电极的电极间隔、层厚的精度。

在电极间隔一定时，层厚增厚或者电极材料的密度大则频率有降低的趋势。即，如果电极重量大则压电衬底的振动受抑制、振动频率降低。

具有和压电衬底垂直的方向的剖面是慢坡凸状的电极的装置可抑制弹性表面波在电极端面的反射，但是，规定电极的剖面形状困难，电极的形状、尺寸、质量等容易偏差，因而，弹性表面波装置的传播频率分散。

另外，在组装和封装时，如果在弹性表面波装置的电极表面附着了导电性的杂质，就会使弹性表面波装置的特性恶化或者会发生短路。

图15表示解决了该问题的在特开平9-153755号公报上公布的弹性表面波元件。即，在压电衬底101上形成电极102，用绝缘层103覆盖包括电极102的压电衬底101的表面。即使在弹性表面波装置的表面附着了导电性杂质，绝缘层103也能防止其特性恶化或短路。

由于加热周期的热胀冷缩使绝缘层103反复伸长收缩，于是绝缘层103变质或者受到由应力和周围的材料的热膨胀系数不同而产生的力。如果只用绝缘层103覆盖包括现有的电极102的压电衬底101的表面，就会造成绝缘层103和电极102以及压电衬底101之间的紧密连接力下降、绝缘层103剥离，容易使特性恶化或造成短路。

再有，如果增加绝缘层103的厚度而提高强度就会增加弹性表面波装置的损耗，如果绝缘层103的厚度薄虽然可以降低弹性表面波装置的损耗但是绝缘层103容易剥离。

发明内容

弹性表面波装置具有压电衬底和设在压电衬底上的电极。电极具有：第一金属层，其具有设在压电衬底的上方的梯形剖面；第二金属层，其设在压电衬底上方在与第一金属层相同的位置上。

该弹性表面波装置通过限制电极侧面的形状，减小传播频率的分散。

附图说明

图1是在本发明的实施例1的弹性表面波装置的电极的剖面图；

图2是在实施例1的电极的放大图；

图3是在实施例1的电极的放大图；

图4是在实施例1的另一电极的剖面图；

图5是在实施例1的另一电极的剖面图；

图6是在本发明的实施例2的弹性表面波装置的电极的剖面图；

图7是在实施例2的另一弹性表面波装置的电极的剖面图；

图8是在实施例1的电子部件的剖面图；

图9是在本发明的实施例3的弹性表面波装置的电极的剖面图；

图10是在实施例3的电极的放大图；

图11是在实施例3的电极的放大图；

图12是在实施例3的电子部件的剖面图；

图13是在本发明的实施例4的弹性表面波装置的电极的剖面图；

图14是现有的弹性表面波装置的电极的剖面图；

图15是现有的弹性表面波装置的电极的剖面图。

具体实施方式

(实施例1)

图1是在本发明的实施例1的弹性表面波装置的电极的剖面图。

在图1，在压电衬底1上设Ti层2和Al层3。

就现有的弹性表面波装置的电极而言，为了使传播频率和目标值一致而控制层厚和电极的尺寸，而不管理电极侧面的形状。在电极间隔一定时，如果增加层厚或者电极材料的密度大就有降低频率的倾向。即电极重量大时压电衬底的振动受抑制，而振动频率降低。因而，只是高精度地控制电极的间隔和层厚而电极的质量偏差，结果传播的频率也偏差。

电极的重量除了由层厚、电极材料之外，由电极的形状即电极侧面的形状和平坦性会使其不一致。因而，通过控制电极侧面的形状、平坦性，能管理电极重量，抑制频率的偏差。

下面说明本实施例的弹性表面波装置的制造工艺。

在由LiTaO₃等形成的片状的压电衬底1上，通过溅射Ti等金属形成规定厚度的Ti层2。

然后，在Ti层2上通过溅射Al等金属形成规定厚度的Al层3，根据需要可以按规定次数返复上述的操作，交替积层Ti层2和Al层3，得到在最上层形成Ti层2的电极。

再有，Ti层2和Al层3的积层顺序和层厚根据需要可以改变。

接着，在金属层上涂布抗蚀层，按照规定的光掩膜，使用分档器等装置曝光、显像，去掉不需要的抗蚀层、形成规定的图形。

然后，例如用干蚀刻法在金属层上形成梳型电极、反射器电极、衬垫电极等规定的电极图形。在干蚀刻时，通过控制干蚀刻条件，形成电极的剖面形状是下面比上面宽的梯形，电极的侧面略呈直线，使电极侧面表面的凹凸几乎平坦。

干蚀刻法，例如，通过ICP(Inductively Coupled Plasma)等方法进行，使用氯系列的酸根或BCl₂ ⁺等质量重的离子通过对压电衬底加高频偏压，能有效地进行衬底蚀刻。

为了使电极的剖面形状形成下面比上面宽的梯形，就要使酸根和质量重的离子的存在比率接近于1∶1并且加上大功率的高频偏压，例如100W。这样，使暂时弹飞的金属成分聚集在接近压电衬底的部分上，就能得到下面比上面宽的梯形电极。

然后，去掉残留的抗蚀层，用刻片装置切割就获得单片的弹性表面波装置21。

然后，使用如此制成的弹性表面波装置21组装电子部件。

图8是使用弹性表面波装置21的电子部件的剖面图。电子部件包括：具有凹部的基座20；弹性表面波装置21；凸块22；设在弹性表面波装置21上的衬垫电极23；设在基座20的凹部的引出电极24；设在基座20的外部表面的端子电极25；盖26；设在盖26的基座20侧的面上的粘合材料27。

在弹性表面波装置21的衬垫电极23上由金等良导体形成凸块22。然后，在预设了引出电极24和端子电极25的基座20上配设弹性表面波装置21，使机能面向下成表面向下状态并使凸块22接触引出电极24。而且，用超声波等在基座20上接合、装配凸块22。然后，使用密封装置配设安装了弹性表面波装置21的基座20和预先粘贴上焊料等粘合材料27的盖26，要使粘合材料27侧对向基座20，并且，通过加热接合、封住，制成电子部件。

再有，在制作电子部件的场合，除上述的方法、构成以外，根据需要也可用另一方法，例如，用引线结合等安装弹性表面波装置21。也可以使用金或者含金的钎焊剂作为粘接材料18，或电镀等方法。再有，为了连接外部端子和凸块，在基座内部也可以设置配线。

通过在电极的最下层使用Ti或Ta等金属，能在压电衬底1上形成配向性好的金属层，通过使Ti或Ta等金属和Al等金属积层，能提高弹性表面波装置21的耐电压特性。

再有，通过在最上层使用Ti或Ta等金属，能抑制在干蚀刻时发生的最上层的电极表面的损伤，通过使电极形状和尺寸均等化，能降低电极质量上的偏差，并能降低弹性表面波装置21的传播频率的偏差。再有，因为设在最上层的Ti或Ta比配设在最上层之下的Al或者Al合金的化学特性稳定，所以，能使装置的环境特性稳定，特别是耐湿性强。

通过使电极的剖面形状是下面比上面宽的梯形并且使侧面略成直线，使电极侧面的凹凸几乎平坦，即，抑制在干蚀刻时发生的边缘腐蚀、使电极形状和尺寸均等化，能减少电极重量的分散，能减少弹性表面波装置21的传播频率的偏差。

为了制成这样的电极形状，要使几种干蚀刻速率不同的金属或合金组合作为电极材料。再有，在干蚀刻时，暂时气化的或者被电荷粒子弹飞的金属或者合金再聚集，而使多种成为固体的性能各异的金属或合金组合，并且和已选择的金属或合金合在一起，通过控制干蚀刻条件也能得到那个形状。

在本实施例1，作为容易干蚀刻的金属使用了Al，此外也可使用诸如Al-Cu合金或者别的容易干蚀刻的金属。再有，作为难以干蚀刻的金属使用了Ti，此外也可使用诸如Ta或其他难于干蚀刻的金属或合金。

这样地控制电极材料、电极形状、干蚀刻条件，能使电极侧面略形成直线、能使电极侧面的凹凸几乎平坦。

图2是图1的电极侧面的局部X的放大图。弹性表面波装置有Ti层2和Al层3。

关于电极侧面的凹凸，以层间段差(h)规定Ti层2垂直于Al层3的表面方向的凹凸。在本实施例1，层间段差(h)是1nm，然而为了抑制弹性表面波装置21的传播频率的分散，即使考虑到分散的因素，最好使层间段差(h)在5nm以下。同样地电极侧面表面凹凸和起伏最好在5nm以下。如果凹凸和起伏超过5nm，那么电极重量的偏差给予的影响就不能无视，使弹性表面波装置21的传播频率产生偏差，该影响不能无视。这里所说的起伏不是象段差那样的局部的凹凸，而是表面上的广范围缓坡状的凹凸。

再有，在不同情况下层间段差(h)的大小不同时，规定只表示最大值。

再有，通过干蚀刻，压电衬底1没有电极的部分也被蚀刻。如果压电衬底1的蚀刻量大，则看起来和电极增厚一样地使弹性表面波装置21的传播频率向低频段偏移，同时也是造成传播频率产生偏差的原因。因而，最好使压电衬底1的蚀刻小。

图3是图1的电极的侧面的局部Y的放大图。以完成干蚀刻的压电衬底1上有电极的部分的压电衬底1的表面为基准到没有电极的部分的压电衬底1的表面的距离作为衬底的下刻量(d)，根据该下刻量(d)规定压电衬底1的蚀刻量。进而，以电极侧面的倾斜角(θ)作为没腐蚀的压电衬底1的表面和连接在最下层的电极上而设置的电极的侧面之间的夹角，根据该夹角规定蚀刻量。在本实施例1，衬底下刻量(d)是5nm，然而，即使考虑分散，最好使衬底下刻量(d)在10nm以下。再有如果衬底下刻量(d)超过10nm，那么实际上电极的厚度，即加上衬底的下刻距离的合计的厚度的作用看起来与比实际的电极厚的电极作用相同，则该影响不能无视，弹性表面波装置21的波传播频率会向低频段偏移，同时成为传播频率产生偏差的原因。

由于干蚀刻，电极的侧面多少受到些损伤，然而，控制干蚀刻条件使电极的剖面形成下面比上面宽的梯形，这样，能缓和对电极侧面的损伤，使电极侧面最上层的凹凸相对地成为最小，能使电极形状和尺寸均等化，能减少电极重量的偏差，能减少弹性表面波装置21的波传播频率的偏差。

在图1，电极最下宽度是(L)、电极间隔是(S)，在本实施例1，L/(L+S)是在0.59～0.61的范围。通过限定L/(L+S)值在该规定范围内，能使电极形状和尺寸均等化，减少电极重量上的偏差，能减少弹性表面波装置21的传播频率的偏差。即使考虑分散，L/(L+S)在0.58～0.65的范围也可以。再有，如果L/(L+S)不满0.58或者超过0.65，那么电极侧面表面的平坦性就会恶化或者发生凹凸不平，电极重量的偏差增大，弹性表面波装置21的传播频率的偏差就会增大。

再有，在图1，电极上宽度是(A)、最下宽度是(L)，在实施例1A/L是在0.82～0.85的范围，通过限定A/L值在该规定范围内，能使电极形状和尺寸均等化，能减少电极重量的偏差，能减少弹性表面波装置21的传播频率的偏差。具有下面比上面宽的梯形剖面的电极的A/L值可控制范围是0.8～0.9，并且，最好A/L的中心值的偏差在±0.004的范围内。

再有，如果A/L不到0.8或者超过0.9，则电极侧面表面的平坦性会恶化、形成凹凸，电极重量的偏差增大，弹性表面波装置21的传播频率的偏差就会增大。

再有，在具有下面比上面窄的梯形剖面的电极情况，A/L在1.1～1.3的范围内，并且最好A/L的中心值的偏差在±0.004的范围内。

再有，通过使电极形状左右对称，能使传播波的反射均等化，同时能提高电极形状的精度。因而，能减少弹性表面波装置21的波传播频率的偏差。

在图3中，在本实施例电极侧面的倾斜角(θ)是73～75°。通过限定倾斜角(θ)值在规定范围内，能使电极侧面的形状均等化，能减少电极重量的偏差，能减少弹性表面波装置21的传播频率的偏差。即使考虑偏差，角度(θ)最好是在70～80度。再有，如果倾斜角(θ)小于70度或超过80度则电极侧面表面的平坦性就会恶化、产生凹凸，电极重量的偏差增大，弹性表面波装置21的波传播频率的偏差就会增大。

在本实施例1的电极，积层了多种干蚀刻速率不同的金属。因此，难于腐蚀的层是方形，容易腐蚀的层的形状是下面比上面宽的梯形。通过减小方形和梯形的段差并且使电极侧面表面几乎平坦，能使电极形状和尺寸均等化，能减少电极重量的偏差，能减少弹性表面波装置21的传播频率的偏差。

现有技术中，只是控制电极间隔和电极厚度，即使用诸如方形、梯形来处理电极形状，也只是能控制传播频率的平均值，电极重量和传播频率仍然存在偏差。在本实施例，除了在电极重量层厚、电极材料的密度以外，还通过控制电极的形状、即电极侧面的形状、平坦性来处理电极重量，能抑制弹性表面波装置的传播频率的偏差。

再有，用作电极材料的金属质量大的电极形状的偏差对电极重量的偏差影响就越大。因而，为了抑制电极重量的偏差尽量使用质量小的金属为好。

如图4所示，电极的形状也可以形成下面比上面窄的梯形。为了获得该形状，应使干蚀刻用离子流中的酸根和BCl₂ ⁺等的质量重的离子比例大于1，即质量重的离子存在比例要高，再有，减小对压电衬底施加的高频偏压，例如加40W功率。这样，因为能促进由质量重的离子对电极侧面的边缘侧蚀刻，能得到下面的宽度比上面窄的梯形的电极。再有，也可以在这样形成的电极、压电衬底上如图5所示地设置保护层。

再有，通过将这样制成的弹性表面波装置21和由PIN二极管或GaAs系半导体形成的切换开关和低通滤波器和内装配线的衬底或者组件组合装配而构成多个模件等的电子部件，于是，能制成能切换发送、接收信号、只检出特性频率的具有复合机能的复合模件电子部件。

(实施例2)

图6是在本发明的实施例2的弹性表面波装置的电极的剖面图。与在实施例1的图1中已说明部分相同的部分，附加相同的序号，省略详细说明。

该弹性表面波装置具有压电衬底1和设在压电衬底1上的电极。电极30包括剖面为方形的第一金属层63和设在第一金属层63上面，比第一金属层63宽的第二金属层62。

第一和第二金属层63、62的蚀刻速率不同，第一金属层63比第二金属层62蚀刻速率大。该蚀刻速率是干蚀刻速率。再有，第一和第二金属层63、62气化后的再凝聚性能也可以不同。第一金属层63含有Al，第二金属层62含有Ti和Ta中的一种。

第二金属层62的侧面的凹凸比第一金属层63的侧面的凹凸小，双方的侧面几乎都是平坦的。具体讲，由与实施例1相同的理由，侧面表面最好具有5nm以下的凹凸。第一和第二金属层63、62的侧面的层间段差最好在5nm以下。

电极距压电衬底远的上面的宽度是(A)、下面的宽度是(L)，A/L最好在0.98～1.01的范围。

再有，和实施例1同样，在压电衬底的没有电极的部分上也可以具有下刻量在10nm以下的部分。

再有，如图7所示，弹性表面波装置也可以具有覆盖电极的SiO₂等绝缘保护层64。

一般，在干蚀刻时，越往电极的下部越受周围带电等的影响而电荷粒子的行进方向越容易弯曲，电极下部的侧面越容易受蚀刻，即所谓容易发生边缘腐蚀。但是通过控制干蚀刻条件，几乎能使边缘腐蚀不会发生，能抑制电极侧面发生凹凸、提高电极侧面的平坦性。

为了使电极30的剖面形状形成方形，就要使干蚀刻的离子流中的氯系列的酸根和BCl₂ ⁺等质量重的离子的存在比率几乎接近1∶1，并且加上比实施例1小的高频偏置，例如60W。这样，可以取得蚀刻弹飞的金属成分的比例和在接近在电衬底的部分上再次聚集的金属成分的比例的平衡，能形成电极的剖面为方形。

当电极最上面的宽度是A、最下面的宽度是L时，用A/L表示边缘腐蚀的程度，判定电极30的侧面的平坦性。在实施例2，A/L是1.000～1.002，然而作为能控制的范围0.98～1.01也可以。如果A/L超过1.01，边缘腐蚀的影响就会出现，电极30的重量减少，同时重量的偏差增大，弹性表面波装置的传播频率的偏差增大。

再有，当A/L值对A/L的中心值的偏差在±0.004的范围内时，电极30的重量偏差减少，对于减少弹性表波装置的传播频率的偏差有效。

因而，如果抑制在干蚀刻时发生的边缘腐蚀，就能使电极形状和尺寸均等化，就能减少电极重量的偏差，减少弹性表面波装置21的传播频率的偏差。

形成电极30后，通过溅射或者CVD等方法在电极30以及压电衬底1的表面上形成SiO₂薄膜，形成保护层64。

根据这样的构成，能形成方形状电极30，能使电极的侧面略呈直线，使表面的凹凸平坦。因而，能使电极30的形状和尺寸以及侧面的形状均等化，能减少电极30重量的偏差，能减少弹性表面波装置的传播频率的偏差。通过用绝缘保护层31覆盖电极30和压电衬底1上面，即使电极30上面附着导电性异物，例如金属屑等也不会发生短路，因此能降低故障。

再有，在本实施例二，在电极30以及压电衬底1的表面上覆盖保护层64，但是只在电极30上覆盖也行。再有，也可以使用SiO₂以外的具有绝缘性的其他物质作保护层。

通过使电极30的侧面的凹凸平坦化而形成电极互相难以干涉的配置，即使形成电极侧面几乎垂直于压电衬底，也能抑制在电极端面的反射，能得到理想的频率特性。

(实施例三)

图9是在本发明的实施例三的弹性表面波装置的电极的剖面图。弹性表面波装置是在由LiTaO₃等形成的压电衬底11上，将由难干蚀刻的Ti等形成的第一金属层12和在其上面由易于干蚀刻的Al等形成的第二金属层13交替地各积层两层，进而，在该积层上面再形成第一金属层12，并且用光刻制版法形成理想的电极图形14。然后，再用由碳化硅等绝缘物形成的保护层15覆盖至少包括电极图形14的压电衬底11上。

电极14的在垂直压电衬底11方向的剖面是第二金属层13的上面比下面窄的梯形，在多个第一金属层12之中除去位于电极图形14的最上层和最下层的第一金属层12，设在中间的第一金属层12在电极14的侧面部比第二金属层13向外侧突出。

电极14的侧面的突出部17起固定作用，提高了保护层15和电极图形14的贴合力，使保护层15难于剥离。

以下，说明电极14的制造工艺。

在由LiTaO₃等形成的片状的压电衬底11上，例如，用溅射法形成规定厚度的由Ti等金属形成的第一金属层12。

然后，在第一金属层12上通过溅射Al等金属形成规定厚度的第二金属层13，根据需要，按规定次数返复上述操作，交替积层第一金属层12和第二金属层13，在最上层形成第一金属层12。

再有，也可以根据需要改变第一金属层12和第二金属层13的积层顺序、厚度。

然后，在金属层上涂布抗蚀层，按照规定的光掩膜，使用分档器等装置曝光、显像，去掉不需要的抗蚀层，形成规定的图形电极14。

然后，用干腐蚀等方法，在金属层上形成梳型电极、反射器电极、衬垫电极等规定的电极14。在干蚀刻时，通过控制干蚀刻条件使电极的剖面形状成为下面比上面宽的梯形，在电极的侧面形成第二金属层13的突出部17。

例如通过ICP(Inductively coupled plasma)等方法进行干蚀刻，使用氯系列的酸根和质量重的离子，通过对压电衬底加高频偏压，能高效地蚀刻电极14。

为了使电极的剖面形成下面比上面宽的梯形，要使酸根和重量重的离子的存在比率接近于1∶1，并且加上高的高频偏压。这样，暂时被弹飞的金属成分再聚集在接近压电衬底的部分上，能得到下面比上面宽的梯形电极。

然后，去掉残留的抗蚀层，在包括电极14的压电衬底11上用高频溅射等方法形成由碳化硅等绝缘物等构成的保护层15，再用刻片机切断，就得到弹性表面波装置41的单片。

然后，用这样制成的弹性表面波装置41组装电子部件42。

图12是使用弹性表面波装置41的电子部件42的剖面图。电子部件42是在由氧化铝制的作为装载部件的基座部件43的凹部44的底面上将金等重叠在钨上形成引出电极45。引出电极45具有端子电极46，其在基座部件43的外周面在和引出电极45连接的钨等之上重叠金等形成。在引出电极45上通过由金等形成的凸块47连接衬垫电极48，该衬垫电极48和设在弹性表面波装置41上的电极图形14连接，弹性表面波装置41表面向下安装。而且，基座43通过由氧化铝制成粘贴由金-锡形成的粘合材料49的盖50热压基座43使粘合材料49熔化，气密封住弹性表面波装置41。

再有，电子部件除上述的方法构成以外也能用以下的方法形成。即，根据需要也可以用别的方法，例如用引线结合等，表面向上安装弹性表面波装置41。并且，也可以使用银或者含银的钎焊材料作为粘合材料49，或使用电镀、焊接、非铅焊接。再有，为了连接外部端子和凸块也可以在基座的内部设置配线。

作为电极材料，通过在电极最下层使用Ti或者Ti合金或者Ta或者Ta合金等金属，能在压电衬底11上形成配向性好的金属层，能提高弹性表面波装置41的耐电压特性。

再有，通过在最上层使用Ti或者Ti合金或者Ta或者Ta合金等金属，能抑制在干蚀刻时发生的最上层的电极表面的损伤。这样，通过使电极形状和尺寸均等化，能减少电极重量的偏差，能减少弹性表面波装置41的传播频率的偏差。

再有，设在最上层的第一金属层比配设在其下面的Al或Al合金的化学特性稳定，因此和保护层15的贴紧接合性良好、耐久性也优良。

因而，能提高弹性表面波装置41的耐环境特性，特别地能提高耐电压特性和耐湿特性。

为了得到这样的梯形的具有突出部17的电极14，要使几种干蚀刻速率不同的金属或合金组合作为电极材料。再有，在干蚀刻时，暂时气化的或者被电荷粒子弹飞的金属或者合金再聚集，而使多种成为固体的性能各异的金属或合金组合，并且，和已选择的金属或合金合在一起，再通过控制干蚀刻条件也能得到电极14。

在本实施例三，作为容易被干蚀刻的第二金属层的材料使用了Al，但是，此外也可以使用诸如Al-Cu合金或另一容易干蚀刻的金属等。再有，作为难于被干蚀刻的金属使用了Ti，但是，此外也可使用诸如Ta或其合金和另一难于干蚀刻金属或合金。

再有，作为保护层15使用了碳化硅，此外，也可以使用氧化硅、氮化硅、氧化铝、氧化镁等。

图10是图9的电极14的局部X的放大图。

在图10中，以第一金属层12垂直于电极图形14侧面的第二金属层13的表面方向的突出程度为层间段差(h)，通过该层间段差(h)规定从电极图形14的侧面表面突出的突出部17。在实施例三层间段差(h)是13nm，然而，为了提高弹性表面波装置41的保护层15的紧密贴合性，最好使层间段差(h)在7nm以上。

另外，为了抑制弹性表面波装置41的传播频率的偏差，最好使电极图形14的侧面表面的起伏在5nm以下。

在此，所说的起伏不是像段差那样的局部的凹凸，而是表面上的宽广范围的缓坡状的凹凸。

再有，通过干蚀刻，压电衬底11没有电极的部分也被蚀刻，如果压电衬底11的蚀刻量大，则看起来和电极增厚一样地使弹性表面波装置41的传播频率向低频段偏移，同时成为传播频率分散的原因，因而，最好使压电衬底11的腐蚀小。

图11是图9的电极的侧面的局部Y的放大图。在压电衬底11上有电极14的部分的表面为基准到没有电极14的部分的压电衬底11的表面的距离作为基板下刻量(d)，根据该衬底下刻量(d)规定压电衬底11的蚀刻量。进而，以电极14侧面的倾斜角(θ)作为没腐蚀的压电衬底11的表面和连接在最下层的电极上而设置的第二金属层13之间的夹角(θ)，根据该夹角规定压电衬底11的腐蚀量。在本实施例三衬底下刻量(d)是5nm，然而，即使考虑偏差，最好使衬底下刻量(d)在10nm以下。

再有，如果衬底下刻量(d)超过10nm，那么实际上电极厚度，即，加上衬底的下刻距离的合计的厚度的作用，看起来与比实际的电极14厚的电极的作用相同，其影响不能无视，弹性表面波装置41的波传播频率会向低频段偏移，同时成为传播频率偏差的原因。

由于干蚀刻，电极14的侧面多少受到些损伤。但是，控制干蚀刻条件使电极14的剖面形成下面比上面宽的梯形，这样，能缓和对电极14的侧面的损伤。再有，通过使电极侧面的最上层的凹凸最小，能使电极形状和尺寸均等化，能减少电极重量的偏差，能减少弹性表面波装置21的波传播频率的偏差。

再有，在图11中，在本实施例三的电极图形14的侧面的倾斜角(θ)是73～75度。通过限定倾斜角(θ)在该规定的范围内，能使电极图形14侧面的形状均等化，能减少电极重量的偏差，能减少弹性表面波装置41的传播频率的偏差。即使考虑偏差，倾斜角(θ)在70～80度也可以。如果倾斜角(θ)小于70度或者超过80度，电极14侧面表面的平坦性就会恶化、产生凹凸，电极重量的偏差增大，弹性表面波装置21的波传播频率的偏差就会增大。

再有，在图9电极14的最下宽度是(L)、间隔是(S)，在本实施例三，L/(L+S)是在0.59～0.61。通过限定L/(L+S)值在规定的范围内，能使电极尺寸和形状均等化，进而，能减少电极重量的偏差，减少弹性表面波装置41的传播频率的偏差。即使考虑偏差，L/(L+S)是0.58～0.65也可以。

再有，如果L/(L+S)不到0.58或者超过0.65，电极图形14侧面的表面平坦性就会恶化或者发生凹凸，电极重量的偏差增大、弹性表面波装置41的传播频率的偏差增大。

再有，在图9，电极14的上宽度是(A)、最下宽度是(L)，在实施例三，A/L是0.82～0.85的范围。通过限定A/L值在规定的范围内，能使电极形状和尺寸均等化，能减少电极重量的偏差，能减少弹性表面波装置41的传播频率的偏差。

在电极是下面比上面宽的梯形时，A/L的可控制范围是0.8～0.9，并且最好A/L的中心值的偏差在±0.004范围内。

再有，如果A/L不到0.8或超过0.9，电极图形14的侧面表面的平坦性就会恶化，产生凹凸，重量的偏差就会增大，弹性表面波装置41的传播频率的偏差就会增大。

再有，在电极是下面比上面窄的梯形情况下，A/L在1.1～1.3的范围内，并且，最好A/L的中心值的偏差在±0.004的范围内。

再有，通过使电极形状形成左右对称，能使传播波的反射均等化，同时能提高电极形状的精度，因此能减少弹性表面波装置41的传播频率的偏差。

再有，通过使突出部17的层间段差(h)也形成左右对称，而能使保护层15与第一金属层12和第二金属层13的紧密贴合性在电极图形14的左右平衡，因此能提高它们的紧密贴合性。

再有，在本实施例3的电极14积层了多种干蚀刻速率不同的金属。难于腐蚀的第一金属层13是方形，容易受腐蚀的第二金属层容易形成下面比上面宽的梯形，但是，通过减少这些侧面表面的起伏，能使电极形状和尺寸均等化，能减少电极重量的偏差，能减少弹性表面波装置41的传播频率的偏差。

再有，通过使电极14形成下面比上面的宽度窄的梯形，能进一步提高保护层15和电极图形14的紧密贴合性。为了获得该形状，要使干蚀刻的离子流中的质量重的离子的存在比率比酸根高，降低对压电衬底加的高频偏压。这样，能促进质量重的离子对电极侧面的侧腐蚀，因此，能使电极形状成为下面的宽度比上面窄的梯形。

再有，将这样制成的弹性表面波装置41和由PIN二极管或GaAs系列半导体等形成的切换开关和低通滤波器和内装配线的衬底或者组件组合装配，能构成复合模件等电子部件。由该电子部件能制成能切换发送、接收信号，只检出特定频率的具有用于发送接收两方的复合机能的复合模件。

(实施例四)

图13是本发明的实施例四中的弹性表面波装置的电极的剖面图。涉及和在实施例三的图9已说明的部分相同的部分附加相同序号，省略详细说明。

本实施例四和实施例三的不同点是电极51的剖面形状和设在电极51的表面上的保护层52的材质及其形成的范围。涉及其他方面与实施例三进行相同的操作制成弹性表面波装置和电子部件以及复合模件。

即，在实施例三，电极14的剖面形状是下面比上面宽的梯形，设在电极14的中间的第一金属层12从梯形的电极14的侧面突出。使用碳化硅作为保护层15的材料，保护层15设置在包含电极14的压电衬底11上。

在本实施例四，电极51的剖面的由容易进行干蚀刻的金属或者合金形成的第四金属层53是方形状，设在电极51的中间由难于干蚀刻的金属或者合金形成的第三金属层54从电极51的侧面突出的突出部。使用氧化硅作为保护层52的材料，只覆盖电极的上面和侧面部分。

在本实施例四的层间段差(h)是10nm，然而，为了提高弹性表面波装置41的保护层52的紧密贴合性，层间段差(h)也可以为7nm以上。突出部55起到固定作用，在提高保护层52和电极51的紧密贴合性的同时因为能增大保护层52和电极图形51的接触面积，所以能进一步增大紧密贴合性。

为了抑制弹性表面波装置41的传播频率的偏差，最好使电极51的侧面表面的起伏在5nm以下。

一般地，进行干蚀刻时，越接近电极51的下部、即压电衬底11，受周围的带电等的影响电荷粒子的行进方向越容易弯曲，电极51的下部侧面越容易被腐蚀，所谓容易发生边缘腐蚀。但是，通过控制干蚀刻条件能使边缘腐蚀几乎不发生，能抑制电极51侧面的发生起伏，能提高侧面的平坦性。

为了使第四金属层53的断面形状成为方形，要使电荷粒子的酸根和离子的存在比率大至接近于1∶1，并加上比实施例1小的高频偏压。这样，在腐蚀时能取得使暂时弹飞的金属成分向接近压电衬底的部分再聚集的平衡，能使电极51的剖面形状成为方形状。

关于方形状的电极51的侧面的平坦性，电极最上面的宽度是(A)、最下面的幅度是(L)，在实施例四用A/L判定边缘腐蚀的程度，那么A/L是1.000～1.002。A/L的可控制范围最好在0.98～1.01。

在方形状的电极51，如果A/L超过1.01就会出现边缘腐蚀的影响，电极51的重量会减少同时偏差增大，弹性表面波装置的传播频率的偏差增大。

再有，当A/L在0.98～1.01的范围，且其分散相对A/L的中心值在±0.004范围内时，重量的偏差减少，对减少弹性表面波装置的传播频率的偏差有效。因而，如果抑制在干蚀刻时发生的边缘腐蚀，就能使电极形状和尺寸均等化，就能减少电极重量的偏差，能减少弹性表面波装置41的传播频率的偏差。

形成电极51后，在电极51以外的区域作抗蚀层掩膜，用溅射或者CVD等方法在电极51的上面和侧面形成氧化硅薄膜，从而形成保护层52。

这样的构成，通过使电极51形成方形状并减小侧面的起伏，容易控制形状。因而减少电极51的尺寸和重量的偏差。设在电极51的中间的第三金属层54从电极51的侧面突出，用保护层52覆盖电极51的上面和侧面。这样，即使在电极51上附着了导电性杂质、例如金属灰等也不会发生短路，可以减少弹性表面波装置的特性不良。

使用这样制成的弹性表面波装置能制造电子部件和复合模件。

再有，在本实施例四，只在电极51的上面和侧面上覆盖保护层52，然而也可以在包含电极51的压电衬底11的表面上覆盖。

再有，保护层52除氧化硅以外也可以使用氮化硅、碳化硅、氧化铝、氮化铝、氧化镁等以及其他具有绝缘性物质。

再有，通过减少电极51侧面的起伏使电极难于互相干涉地配置，即使形成电极51的侧面几乎垂直于压电衬底，也能抑制弹性表面波在电极51端面的反射，也能获得理想的频率特性。

用实施例3、4的弹性表面波元件也能制成与实施例1相同的高频模件等电子部件。

产业上的利用的可能性

根据本发明能够获得减少传播频率偏差的弹性表面波装置和应用该装置的电子部件。

Claims

1.一种弹性表面波装置，其具有压电衬底和电极，电极具有：第一金属层，其设在上述压电衬底的上方，具有梯形剖面；第二金属层，其设在上述压电衬底的上方位于上述第一金属层之上，上述第二金属层的侧面的凹凸比上述第一金属层的侧面的凹凸小。

2.如权利要求1所述的弹性表面波装置，其特征在于，上述第一和第二金属层的腐蚀速率不同。

3.如权利要求2所述的弹性表面波装置，其特征在于，上述第一金属层的腐蚀速率比上述第二金属层大。

4.如权利要求2所述的弹性表面波装置，其特征在于，上述腐蚀速率是干蚀刻的腐蚀速率。

5.如权利要求1所述的弹性表面波装置，其特征在于，上述第一和第二金属层的气化后再聚集性能不同。

6.如权利要求1所述的弹性表面波装置，其特征在于，上述的第一金属层含有Al，上述第二金属层含有Ti和Ta中的一种。

7.如权利要求1所述的弹性表面波装置，其特征在于，上述第二金属层位于上述压电衬底和上述第一金属层之间。

8.如权利要求1所述的弹性表面波装置，其特征在于，上述的第二金属层是上述电极的最上层。

9.如权利要求1所述的弹性表面波装置，其特征在于，上述电极的侧面是平坦的。

10.如权利要求1所述的弹性表面波装置，其特征在于，上述电极的侧面表面有5nm以下的凹凸。

11.如权利要求1所述的弹性表面波装置，其特征在于，上述压电衬底在没有上述电极的部分具有下刻量是10nm以下的部分。

12.如权利要求1所述的弹性表面波装置，其特征在于，上述第一和第二金属层的侧面的层间段差是5nm以下。

13.如权利要求1所述的弹性表面波装置，其特征在于，还具有设置在上述压电衬底上的另一电极，上述电极的下面宽度是(L)、上述电极和上述另一电极之间间隔是(S)，L/(L+S)是0.58～0.65的范围。

14.如权利要求1所述的弹性表面波装置，其特征在于，上述电极距离上述压电衬底远的上面的宽度是(A)、近的下面的宽度是(L)，A/L是在0.8～0.9的范围。

15.如权利要求1所述的弹性表面波装置，其特征在于，上述电极距离上述压电衬底远的上面的宽度是(A)、近的下面的宽度是(L)，A/L是1.1～1.3的范围。

16.如权利要求1所述的弹性表面波装置，其特征在于，上述电极的上述剖面左右对称。

17.如权利要求1所述的弹性表面波装置，其特征在于，上述电极的侧面的倾斜角度是70～80度。

18.如权利要求1所述的弹性表面波装置，其特征在于，还具有至少覆盖上述电极的保护层。

19.如权利要求18所述的弹性表面波装置，其特征在于，上述保护层具有绝缘性。

20.如权利要求1所述的弹性表面波装置，其特征在于，电极形状是方形，当上述电极的上面宽度是A、电极最下面的宽度是L时，A/L是0.98～1.01。

21.一种弹性表面波装置，其具有压电衬底和电极，电极具有：第一金属层，其设在上述压电衬底的上方，具有方形的剖面；第二金属层，其设在上述第一金属的上方，比上述第一金属层幅度宽，上述第二金属层的侧面的凹凸比上述第一金属层的侧面的凹凸小。

22.如权利要求21所述的弹性表面波装置，其特征在于，上述第一和第二金属层的腐蚀速率不同。

23.如权利要求22所述的弹性表面波装置，其特征在于，上述第一金属层的腐蚀速率比上述第二金属层大。

24.如权利要求22所述的弹性表面波装置，其特征在于，上述的腐蚀速率是干蚀刻的腐蚀速率。

25.如权利要求21所述的弹性表面波装置，其特征在于，上述第一和第二金属层的气化后的再聚集性能不同。

26.如权利要求21所述的弹性表面波装置，其特征在于，上述第一金属层含有Al，上述第二金属层含有Ti和Ta中的一种。

27.如权利要求21所述的弹性表面波装置，其特征在于，上述电极的侧面是平坦的。

28.如权利要求21所述的弹性表面波装置，其特征在于，上述电极的侧面表面具有5nm以下的凹凸。

29.如权利要求21所述的弹性表面波装置，其特征在于，上述压电衬底在没有上述电极的部分具有下刻量是10nm以下的部分。

30.如权利要求21所述的弹性表面波装置，其特征在于，上述第一和第二金属层的侧面的层间段差是5nm以下。

31.如权利要求21所述的弹性表面波装置，其特征在于，还具有设在上述压电衬底上的另一电极，上述电极下面的宽度是(L)、上述电极和上述另一电极之间的间隔是(S)，L/(L+S)是0.58～0.65的范围。

32.如权利要求21所述的弹性表面波装置，其特征在于，还具有至少覆盖上述电极的保护层。

33.如权利要求32所述的弹性表面波装置，其特征在于，上述保护层具有绝缘性。

34.如权利要求21所述的弹性表面波装置，其特征在于，上述电极距离上述压电衬底远的上面的宽度是(A)、远的下面的宽度是(L)，A/L是0.98～1.01的范围。

35.一种弹性表面波装置，其具有：压电衬底；电极，其设在上述压电衬底上，在侧面具有突出部；保护层，其至少覆盖上述电极的上面和上述侧面。

36.如权利要求35所述的弹性表面波装置，其特征在于，上述电极具有第一金属层和在上述第一金属层上的第二金属层。

37.如权利要求36所述的弹性表面波装置，其特征在于，上述第一和第二金属层的腐蚀速率不同。

38.如权利要求37所述的弹性表面波装置，其特征在于，上述第一金属层的腐蚀速率比第二金属层大。

39.如权利要求36所述的弹性表面波装置，其特征在于，上述第二金属层的侧面比上述第一金属层的侧面突出，形成上述突出部。

40.如权利要求36所述的弹性表面波装置，其特征在于，上述第一金属层含有Al。

41.如权利要求36所述的弹性表面波装置，其特征在于，上述第二金属层含有Ti和Ta中的任意一种。

42.如权利要求36所述的弹性表面波装置，其特征在于，上述第一金属层具有梯形的剖面。

43.如权利要求36所述的弹性表面波装置，其特征在于，上述第二金属层具有方形状的剖面。

44.如权利要求36所述的弹性表面波装置，其特征在于，上述第二金属层是上述电极的最上层。

45.如权利要求36所述的弹性表面波装置，其特征在于，还具有第三金属层，其设置在上述第一金属层和上述压电衬底之间。

46.如权利要求45所述的弹性表面波装置，其特征在于，上述第三金属层是上述电极的最下层，含有Ti和Ta中的一种。

47.如权利要求35所述的弹性表面波装置，其特征在于，上述的保护层具有绝缘性。

48.如权利要求47所述的弹性表面波装置，其特征在于，上述的保护层是氧化硅、氮化硅、碳化硅、氧化铝、氧化铝、氧化镁之中的任意一种。

49.一种电子部件，其包括：在权利要求1、21、35中的任意一项所述的弹性表面波装置；装载部件，其安装上述弹性表面波装置；连接部，其设在上述弹性表面波装置上，在上述装载部件上电气连接上述弹性表面波装置。

50.如权利要求49所述的电子部件，其特征在于，上述连接部包括设在上述弹性表面波装置上的凸块。

51.如权利要求49所述的电子部件，其特征在于，上述连接部包括设在上述装载部件和上述弹性表面波元件之间的金属丝。

52.如权利要求49所述的电子部件，其特征在于，上述装载部件是衬底或组件。

53.一种复合模件，其包括：在权利要求1、21、35中的任意一项所述的弹性表面波装置；回路，其连接上述弹性表面波元件；装载部件，其内部有上述回路并装载上述弹性表面波元件。

54.如权利要求43所述的复合模件，其特征在于，上述装载部件包括衬底。