TW513855B - Saw device and method for manufacturing the device - Google Patents

Description

513855 A7 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 五、發明說明（]) [技術領域] 本發明係有關於一種使用於無線通訊機器等之無線機 器上的表面聲波（SAW )裝置及其製造方法。 [習知背景] 在曰本專利公開公報特開2000-261283號中，揭示了 考量到耐濕性之習知之表面聲波（SAW)裝置。 第9圖係習知之SAW裝置之局部放大剖面圖。該saw 裝置係具備有：由鈕酸鋰等單晶構成之壓電基板丨、形成 於壓電基板1表面且以鋁為主成分之數據間轉換器（IDT) 電極2、覆蓋於壓電基板1及IDT電極2之表面且由Si02 等絕緣體形成之絕緣性保護膜3、及設於絕緣性保護膜3 上且由/、甲基一矽烷等疏水性物質形成之疏水性保護膜 4 〇 在此說明該SAW裝置之製造方法。首先於壓電基板】 上藉光刻法形成IDT電極2。其次藉濺射裝置使Si〇2等在 IDT電極2上形成絕緣性保護膜3。接著，讓六甲基二矽 烷黏著於絕緣性保護膜3上形成疏水性保護膜4。 此SAW裝置正如第9圖所示，IDT電極2之電極指間 之壓電基板1的表面亦為絕緣性保護膜3及疏水性保護膜 4所覆蓋。如此雖SAW裝置具有耐濕性，然通過電極指間 之壓電基板1表面的表面聲波會因絕緣性保護膜3及疏水 性保護膜4而衰減。例如，當裝置為濾波器時，會產生插 入損失擴大等電氣特性惡化之情形。 [發明之揭示] (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 裝 訂· --線· 4- 五、發明說明（公 本發明提供一種抑制電氣特性惡化且耐濕性優異之表 面聲波（SAW )裝置。該SAW裝置係包含有：壓電基板、 設置於該壓電基板上且含有鋁成分之電極、及僅覆蓋電極 之磷酸鋁膜。 [發明之實施形態] (實施態樣1 ) 第1圖係實施態樣1中SAW裝置之局部放大剖面圖， 第2圖係SAW元件之表面圖，第3圖係SAW裝置之剖面 圖。 第1〜3圖中，SAW元件14係具備有：由钽酸鋰、銳 酸鋰等單晶做成之壓電基板10、設於壓電基板10表面之 數位間轉換器（IDT )電極11、覆蓋於IDT電極丨丨之表面 的罐酸紹膜11 a、設於壓電基板1 〇上且自兩側將IDT電極 11挾於中間之反射器電極12、及設於壓電基板1〇上且與 IDT電極11呈電性接續之接續電極13c> SAW裝置則備有： 用以收納SAW元件14之殼體15、設於該殼體15之外部 接續用電極16、連接接續電極13及外部接續用電極16之 電線17、及用以彌封殼體丨5之開口部的蓋子〗8。idt電 極11、反射器電極12及接續電極13係以鋁為主成分之金 屬所形成者。 該SAW裝置之製造方法將參照圖式說明之。第4圖係 本實施態樣1中SAW裝置之製造步驟圖。 首先採用以鋁為主成分之金屬，於板狀之壓電基板1〇 的表面上藉光刻法形成多數IDT電極丨丨、反射器電極i 513855

五、發明說明（今 及接續電極13 (步驟31)。 接著，將壓電基板10依規定時間浸潰於pH3〜5、濃度 5〜60%之磷酸銨水溶液中（步驟32)。磷酸銨水溶液係為 便於調整pH而用，但亦可用與鋁反應可生成磷酸鋁之物 質。該溶液濃度若在〇·5%以下則覆膜形成能力小而效率 差，若在60%以上則電極材料之鋁易溶解。基板1〇之浸 潰時間以30分鐘以下為最佳。最短丨秒亦無妨，但若超過 3 0分鐘以上則電極材料之鋁易溶解，故非所宜。 壓電基板10自溶液中拉上來後以水洗淨並乾燥之（步 驟33)。例如亦可於晶圓上淋撒純水後旋轉晶圓將水吹走 (冲洗乾燥）在此若旋轉晶圓以吹走水分時則不易形成污 接下來於各SAW元件14之頻率特性經測定、篩選之 後，如第2圖所示，壓電基板10被劃分切割為具有：IDT 電極11、安置於IDT電極11兩側之反射器電極12、及與 IDT電極11電性接續的接續電極13三者之saw元件14 (步驟34 )。SAW元件14如第1圖所示，IDT電極11之 表面為磷酸鋁膜11a所覆蓋。反射器電極12及接續電極 13同樣表面為磷酸鋁膜Ua所覆蓋。又，磷酸鋁膜lla係 形成為使IDT電極11之電氣特性在形成前及形成後約略 相等之厚度。 接著將SAW元件14固定於殼體15 (步驟35)，利用 電線17連接SAW元件14之接續電極13及殼體15之外 部接續用電極16 (步驟36)。最後以蓋子18將殼體15之 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 χ 297公釐） (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) --裝 .線- 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 -6- 513855 Α7 Β7 經濟部智邊財產局員工消費合作社印製 五、發明說明（4) 開口部彌封（步驟37 )，即得到第3圖所示之SAW裝置。 在此說明本實施態樣中SAW裝置之特性。 第5圖係顯示將本實施態樣1之SAW裝置與表面無磷 酸鋁膜之SAW裝置（比較例）放置於2.03XI〇5pa、濕度 100%的狀態時，各自的裝置之中心頻率之變化量。該SAW 裝置係中心頻率為2.14GHz之SAW濾波器。 由第5圖可明顯得知，無磷酸鋁膜之SAW裝置，其中 心頻率（特性A)隨時間約變化18%，然而本實施態樣1 之SAW裝置其中心頻率（特性b )即使經過40小時仍只 有5%的變化，可謂耐濕性優異。 又，本實施態樣1之SAW裝置除IDT電極11之表面 外’並無形成磷酸鋁膜11a。因此較之壓電基板上有保護 膜之習知SAW裝置，可抑制表面聲波之衰減、使裝置之 插入損失變小。 又，將形成有IDT電極11之壓電基板10浸潰於磷酸 錄水溶液中，使僅IDT電極11之表面形成耐濕性優異之 碟酸链膜11 a。借此使構成IDT電極11之鋁變化為氫氧化 銘’可防止電氣特性惡化。舉例言之，沽計變化為氫氧化 銘者以壓電基板1〇和磷酸鋁膜Ua之界面附近為最多。鋁 一經變化為氫氧化鋁，則易溶於水，一旦溶解則電極之重 1產生變化’壓電基板1 〇上之表面聲波的傳輸性能將變化 且稀落散亂。又氫氧化鋁由於接近絕緣體、具有高電阻值， 故電極全體之電阻變大，使表面聲波之傳輸損失增加。 進一步，磷酸鋁膜1 la係以電氣特性在形成前和形

本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格⑽χ 297公餐） ^--------^---------線 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) A7 A7 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 五、發明說明（$

後略相等之厚度形成，藉此舉可得到特性符合期望之SAW 裝置。具體，之，由於該厚度在_般測定器的測定界限以 下，故無法正確測得，不過推定為〇.數⑽程度。因㈣ 酸铭膜之膜厚並不與IDT電極的厚度直接有關。碌酸紹膜 之膜厚係藉基板1G的浸潰時間管理之，在短時間内即可上 膜’之錢著時間膜厚度越難以變化而安定下纟。只要確 保最低限度之所需浸潰時間，則大致可得到符合期望之膜 更進一步，pH3〜5之磷酸鋁溶液可抑制IDT電極丨j、 反射器電極12、接續電極13之主成分鋁之溶出，防止待 性惡化。鋁的溶解速度隨pH值而各異，當pH3〜5時鋁不 易溶解。 (實施態樣2) 第2圖係實施態樣2中表面聲波（SAW)元件的表面 圖’第3圖為SAW裝置的局部放大剖面圖，第6圖為SAW 元件的局部放大剖面圖。關於與實施態樣1中已說明之構 成要素相同者則標以相同編號並省略說明。圖中，以僅覆 蓋於數位間轉換器（IDT )電極11之表面之方式設置的氧 化紹膜11 b上覆蓋有填酸紹膜。 在此說明該SAW裝置之製造方法。第7圖係本實施態 樣2中SAW裝置的製造步驟圖，第8圖係顯示SAW裝置 的陽極裝置氧化步驟說明圖。該製造裝置具有電解液71、 電極72及電源73。關於與實施態樣1中相同之構成要素 者則標以相同編號並省略說明。 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐）

I11, 1 -裝 iI (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) •線· 訂： 513855 經濟部智.:»財產局員工消費合作社印製 A7 B7_ 五、發明說明（ 首先與實施態樣1相同，利用以鋁為主成分之金屬在 板狀壓電基板10的表面，藉光刻法形成多數IDT電極U、 反射器電極12及接續電極13 (步驟61)。 接著，如第8圖所示，將壓電基板1〇連同不鏽鋼等之 電極72 —起浸潰於電解液71中，以電極72為陰極、mT 電極11為陽極，藉電源73施以外加電壓。藉電壓外加使 IDT電極11的表面氧化、而為氧化鋁膜nb所覆蓋（步驟 62)。藉陽極氧化所完成之氧化鋁，其膜厚可藉外加電漫來 控制。例如，用外加電壓3〜50V可形成4〜7〇ηπι之氧化紹。 又，若接續方式係使在晶圓狀態下電壓可外加至電極者， 則無論何種結構之IDT電極皆可行陽極氧化。 接著將壓電基板10自電解液71拉上來，以純水洗淨 後，使之乾燥（步驟63 )。 之後，將壓電基板10依規定時間浸潰於ρΗ3〜5、濃度 0.5〜60%之磷酸銨水溶液中（步驟64)，拉上來之後以水洗 淨並乾燥之（步驟65)。磷酸銨溶液係與實施態樣1相同 者。 接著’如第1圖所示，壓電基板1 〇被劃分切割為具有： IDT電極11、其兩側之反射器電極12及與IDT電極呈電 性接續之接續電極13的SAW元件14 (步驟66)。 SAW元件14如第6圖所示，ID丁電極11之表面為氧 化鋁膜lib及其上之磷酸鋁膜lla所覆蓋。反射器電極12 及接續電極13則在有氧化鋁膜lib形成之部分，亦與IDT 電極11相同’表面為氧化鋁膜11b及其上之璃酸鋁膜iia 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格⑵Q χ 297公髮）

-------------裝 ί靖先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 訂· •線· -9- 513855 A7 五、發明說明（7) 所覆蓋。又，未陽極氧化之部分則僅覆蓋有磷酸鋁膜Ua。 沽計氧化鋁膜為4〜70nm、磷酸鋁膜為〇·數nm之程度。 接下來將SAW元件14接著於殼體15 (步驟67)，用 電線17將SAW元件14之接續電極13與殼體15之外部 接續用電極16完成引線接合（步驟68)。 接下來，將殼體15之開口部用蓋子is彌封（步驟69)， 即得到第1圖中所示之SAW裝置。 在此說明本實施悲樣2中SAW裝置之特性。 第5圖係顯示將本實施態樣2之SAW裝置與表面無碟 酸鋁膜之習知SAW裝置放置於2.03xl〇5pa、濕度100%的 狀態時，各個裝置之中心頻率之變化量。該SAW裝置係 中心頻率為2.14GHz之濾波器。 由第5圖可明顯看出，經過2〇小時後，習知之SAW 遽波器其中心頻率約變化了 18% (特性A)。這是由於藉 SAW元件14周圍所存在之水分，而令用以構成IDT電極 11之鋁變化為氫氧化鋁，導致IDT電極u的質量增加的 緣故。 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 ----.---^-------裝--- (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) •線· 然而，本實施態樣2之SAW裝置經過40小時後其中 心頻率幾乎毫無變化（特性C)。該SAW裝置因存在於mT 電極11表面的防水性優異之磷酸鋁膜lla防止了水分浸 入，可防止鋁變質，故耐濕性優異。 如此’形成於磷酸鋁膜lla與IDT電極η間之氧化紹 膜lib可抑制水分之浸入，與僅磷酸鋁膜Ua覆蓋於idt 電極之表面時相比較，其裝置的耐濕性更加向上提升。 \ 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格⑵G χ 297公爱） -10 - 513855

經濟部省慧·財產局員工消費合作社印製 -五、發明說明（勿 又，若氧化鋁膜lib係藉陽極氧化而形成，其厚度可 藉外加電壓來控制，較不會受到形成時間之影響。 IDT電極11之質量藉形成於IDT電極11表面之磷酸 鋁膜11 a而增加。因此，磷酸鋁膜u a之膜厚以能防止IDT 電極11變質之最低限度者為最佳。在本實施態樣中，雖該 厚度在測定器之測定界限以下，然推定為〇•數nm程度。 又，IDT電極11之質量一旦增加，則通帶頻率將朝低 頻率侧移動。因此，IDT電極11者，比起其最終目標之通 帶頻率，儘可能將藉碟酸鋁膜lla之形成而產生變化的頻 率設定為南頻率者為最佳。頻率f係由壓電體的音速V、 及藉IDT電極11之電極指間距決定的波長又以f=w入來 決定之。 上述實施態樣中，使用磷酸銨水溶液以作為含有磷酸 之溶液。酸性溶液、且最好為ρΗ3〜5並含有填離子的溶液， 更旎抑制對IDT電極11的不良影響、有效_地形成磷酸 鋁膜11 a。 存在於IDT電極表面的防水性優異之磷酸鋁膜，可防 止水分對電極的浸入、防止鋁的變質。依據本實施態樣， 除磷酸銨以外，只要是可形成具有防水性之覆膜的其他物 質，皆可得到相同效果。具體而言，只要是可形成具防水 性之覆膜的磷酸鹽即可使用。 [產業上可利用性] 藉本發明完成之SAW裝置中，僅iDT電極之表面覆蓋 有磷酸鋁膜。藉IDT電極之電極指間之壓電基板表面為磷 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公爱） — — — — — — — — — — — — — — — — — — — II — — — — — — —— (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) -11-

、發明說明（9) 酉夂紹膜之非形成部，即可提供一 取Η丨j杈供種抑制特性惡化、耐濕性 優異之SAW裝置。 [圖式之簡單說明] 第1圖係本發明之實施態樣i中表面聲波（SAw)元 件之局部放大剖面圖。 第2圖係本發明之實施態樣丨、2中saw元件之表面 圖。 第3圖係實施態樣1、2中SAW裝置之剖面圖。 第4圖係實施態樣i中Saw裝置之製造步驟圖。 第5圖係顯示實施態樣1、2及比較例之saw裝置之 耐濕實驗中，中心頻率之歷時變化。 第6圖係實施態樣2中SAW元件之局部放大剖面圖。 第7圖係實施態樣2中SAW裝置之製造步驟圖。 第8圖係實施態樣2中SAW裝置之陽極氧化步驟說明 圖。 第9圖係習知之SAW元件之局部放大剖面圖。 [圖中標號說明] --------------^ — 9*· (請先閱讀背面之注意ί項再填寫本頁) 線· 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 10…壓電基板 15··· 殼體 11…IDT電極 16··· 外部接續用電極 1 la···磷酸鋁膜 17··· 電線 lib···氧化鋁膜 18··· 蓋子 12…反射器電極 71"· 電解液 13…接續電極 72"· 電極 14…SAW元件 73"· 電源 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） -12-

Claims (1)

1. 513855 、申請專利範圍 1· 一種表面聲波（SAW)裝置，其係包含有·· 壓電基板； 電極，係設置於該壓電基板上且含有鋁成分者，·及 磷酸鋁膜，係僅覆蓋於該電極上者。 2·如申請專利範圍第1項之SAW裝置，其更具有設置於 上述電極上之氧化鋁膜。 3·如申請專利範圍第1項之SAW裝置，其中該電極包含 有數位間轉換器（IDT )電極。 4·如申請專利範圍第3項之SAW裝置，其中該電極更包 含有設置於該IDT電極周圍之反射器電極。 5· 一種表面聲波裝置之製造方法，其係包含有以下步 驟，即： 於壓電基板上形成以鋁為主成分之電極；及 將該壓電基板浸潰於含有磷離子之溶液中，使形成 覆蓋於前述業已形成之電極之磷酸鋁膜。 6·如申請專利範圍第5項之製造方法，其中該形成磷酸 鋁膜之步驟，尚包含有一步驟，即：將該磷酸鋁膜形 成有使前述電極之特性在形成前及形成後，約略相等 之厚度者。 7.如申請專利範圍第5項之製造方法，其中該溶液係 pH3〜5 〇 8·如申請專利範圍第5項之製造方法，其更具備有：一 於前述電極上藉陽極氧化以形成氧化鋁膜之步驟。 本紙張尺度適财關緖準2Μ)χ297公^ -13-

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