專利名稱：制造壓電器件的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及制造諸如聲表面波器件等壓電元件的方法，更具體來說，本發(fā)明涉及對通過切片在壓電襯底上有電極(包括Al或Al合金)的晶片來制造獨立的壓電元件的方法的改進(jìn)。
背景技術(shù)：
在制造諸如聲表面波器件的壓電元件時，首先制備母晶片，然后進(jìn)行切片來獲得獨立的壓電元件，從而提高大規(guī)模生產(chǎn)率。更具體來說，在壓電材料構(gòu)成的壓電襯底上形成由Al或Al合金制成的電極以形成晶片，并通過對晶片進(jìn)行切片來獲得獨立的壓電元件。
對晶片進(jìn)行切片時，盛行在對晶片進(jìn)行切片的同時以切割水冷卻晶片的方法。然而，在切片期間，從壓電襯底產(chǎn)生來自壓電材料的碎片和切割粉塵，這使得壓電材料的碎片粘到電極表面。此外，壓電材料的一部分在切割水中溶解，這腐蝕了電極。結(jié)果，使依據(jù)該方法產(chǎn)生的壓電元件的特性惡化。
為了解決上述問題，在切片前，把諸如由SiO2構(gòu)成的鈍化層等保護(hù)膜置于形成晶片電極的表面上。
然而，在上述形成保護(hù)膜的方法中，問題在于必須增加給完成的壓電元件形成保護(hù)膜的不必要的工藝，從而使制造工藝變得復(fù)雜，而且也增加了成本。
此外，即使在形成保護(hù)膜時，所獲得的壓電元件的電特性有時也低于設(shè)計值，或者成品率不夠高，這可能是由于對晶片進(jìn)行切片而產(chǎn)生的壓電材料粉末的粘結(jié)引起的。
此外，通過在壓電襯底上形成Al合金構(gòu)成的金屬膜并以采用諸如CF4和Cl2等含鹵素氣體的等離子體對金屬膜進(jìn)行蝕刻，在使用具有如此形成的電極的晶片時，或者在使用形成電極后通過蝕刻襯底微調(diào)頻率的晶片時，諸如Cl和F等鹵素元素起氧化劑的作用，產(chǎn)生的問題是電極被腐蝕。

發(fā)明內(nèi)容
為了克服上述問題，本發(fā)明的較佳實施例提供了一種制造壓電元件的方法，該方法以極佳的成品率產(chǎn)生具有極佳特性的壓電元件，而不必在切片前形成任何保護(hù)膜。
依據(jù)本發(fā)明的一個較佳實施例，一種制造壓電依據(jù)的方法包括以下步驟在壓電材料制成的壓電襯底上形成包括Al合金的電極；通過把電極暴露于采用含鹵素氣體的等離子體來形成壓電元件；對晶片進(jìn)行切片，同時以切割水冷卻晶片，其中切割水包括與Al反應(yīng)以在電極的表面上形成保護(hù)膜的化合物。
最好把磷酸和磷酸鹽中的至少一種應(yīng)用于包含在切割水中的化合物，最好把從由磷酸氫鈣、磷酸二氫鈣和磷酸氫鈉構(gòu)成的組中選出的至少一種材料應(yīng)用于磷酸鹽。
此外，最好能在制造聲表面波器件作為壓電元件時使用第一和第二較佳實施例。
從以下參照附圖對較佳實施例的詳細(xì)描述，將使本發(fā)明的其他特征、元件、特性和優(yōu)點變得明顯起來。
附圖概述

圖1A和1B分別是依據(jù)本發(fā)明一個較佳實施例制備的晶片的平面圖及B-B線剖視圖；圖2是示出在例1中獲得的聲表面波器件的衰減-頻率特性的曲線圖；圖3是示出在比較例子1中獲得的聲表面波器件的衰減-頻率特性的曲線圖；圖4是示出在例2中獲得的聲表面波器件的電極形狀的照片；圖5是示出在比較例子2中獲得的聲表面波器件的電極形狀的照片。
本發(fā)明的較佳實施例方式將參考較佳實施例詳細(xì)地描述本發(fā)明。
在本發(fā)明的各較佳實施例中，把包括Al合金的電極置于壓電襯底上，該襯底最好由壓電材料制成或包括壓電材料。然后，使用含鹵素的氣體蝕刻表面上有電極的晶片，以調(diào)節(jié)聲表面波器件的頻率特性。
不特別限定構(gòu)成壓電襯底的壓電材料，可使用諸如LiTaO3、LiNbO3和石英等壓電單晶或諸如鈦酸鋯酸鉛陶瓷等壓電陶瓷。還可使用其他適當(dāng)?shù)牟牧稀?br> 不特別限定構(gòu)成置于壓電襯底上的電極的材料，只要它是Al合金，還可使用Al-Cu合金、Al-Ti合金或其他適當(dāng)?shù)牟牧稀?br> 使用含鹵素的氣體來蝕刻包括Al合金的電極。不特別限定含鹵素的氣體，例如，一般用于蝕刻壓電元件的電極的含鹵素氣體包括CF4、Cl2和BCl3。
不限定電極的特定蝕刻方法，可依據(jù)想要的壓電元件的電極形狀而適當(dāng)?shù)膽?yīng)用任何公知的方法。
在本發(fā)明的各較佳實施例中，可通過對晶片進(jìn)行切片同時以切割水冷卻晶片來獲得壓電元件?？墒褂镁哂星衅彽娜魏纬Ｒ?guī)切片裝置。
在切片期間，把切割水加到晶片的切割部分。在切片期間所使用的切割水包括與Al反應(yīng)以在電極表面上形成絕緣膜的化合物。不特別限定這種化合物，只要它與Al反應(yīng)而形成絕緣膜，可示出使用諸如磷酸氫鈣(CaHPO4)、磷酸二氫鈣Ca(H2PO4)2、和磷酸氫鈉(NaHPO4)等磷酸鹽或磷酸。
類似地，可依據(jù)化合物的材料適當(dāng)?shù)卮_定形成絕緣膜的化合物的濃度，只要可形成絕緣膜?；衔锏臐舛纫话慵s1×10-5mol％到約1×10-3mol％。
把用于切片的切割水的溫度確定為冷卻晶片，它一般約15℃到約30℃。
在本發(fā)明的較佳實施例中，實現(xiàn)切片同時使用包括上述化合物的切割水冷卻晶片。由于在切割水中包含此化合物，所以該化合物與包括Al合金的電極中的Al反應(yīng)，以在電極的表面上形成絕緣膜。例如，在把磷酸氫鈣用于此化合物時，在電極表面上形成包括磷酸鋁(AlPO4)的絕緣膜。
因而，電極表面被此絕緣膜所覆蓋和保護(hù)，即使在使用含鹵素的氣體進(jìn)行蝕刻后而留下諸如F和Cl等鹵素元素時，也能有效地抑制可歸因于任何鹵素元素引起的電極腐蝕。即使在使用含鹵素的氣體來蝕刻電極時，也可提供電特性不太容易惡化的壓電元件。
將參考以下非限定性的例子來具體描述本發(fā)明的各較佳實施例。
通過形成置于厚度約0.35mm的LiTaO3單晶襯底的整個表面上的厚度約300μm的金屬膜(包括Al-Cu合金)并對襯底進(jìn)行干式蝕刻，來獲得圖1A中示出的晶片1。在晶片1中，在壓電襯底2上設(shè)置包括Al-Cu合金的叉指式電極換能器2。
接著，沿圖1A中的單點劃線A對晶片1進(jìn)行切片。在對晶片進(jìn)行切片時，把設(shè)定于約25℃的溫度的磷酸氫鈣水溶液用于切割水，其中磷酸氫鈣(CaHPO4)以約1×10-4mol％的濃度溶解于水中。
如上所述，對晶片1進(jìn)行切片，產(chǎn)生包括壓電元件的聲表面波器件。圖2示出該聲表面波器件的頻率特性。圖2中的實線A用豎軸右側(cè)的標(biāo)尺來表示擴(kuò)展的特性。
為了比較，除了把不含磷酸氫鈣的純水用作切割水以外，通過類似于上述方法對晶片1進(jìn)行切片來獲得聲表面波器件。圖3示出如此獲得的比較例子1的頻率特性。圖3中的實線B用豎軸右側(cè)的標(biāo)尺來表示擴(kuò)展的特性。
從圖2和3之間的比較清楚地示出，與比較例1相比，依據(jù)例1的聲表面波器件增加了帶寬，減少了通頻帶中的插入損耗的變化。
其他例子中，在一晶體制成的約0.35mm厚的壓電襯底的整個表面上形成厚度約200μm的包括Al-Cu合金的金屬膜后，通過濕式蝕刻形成圖1A所示的叉指式電極換能器2。然后，把襯底暴露于CF4等離子體，以蝕刻未被金屬覆蓋的襯底部分，對頻率進(jìn)行微調(diào)。類似于例1對如此獲得的晶片1進(jìn)行切片，以獲得聲表面波器件。
為了比較，除了替代CaHPO4水溶液把NaHCO3水溶液用作切割水以外，類似于上述例2獲得比較例子2中的聲表面波器件。
通過依據(jù)例2的聲表面波器件上的XPS來分析電極表面，以檢測P和Al的化合物。未檢測到鈣。因而，可確定，Al與磷酸氫鈣反應(yīng)而形成防腐蝕(AlPO4)膜。
圖4和5示出依據(jù)例2和比較例子2的每個聲表面波器件的IDT的照片。從圖4和5之間的比較清楚地示出，可以理解，與比較例子2相比，使用CaHPO4水溶液的例2中的P和Al的化合物大大提高了電極的質(zhì)量。
在本發(fā)明的第一較佳實施例中，切割水包含與Al反應(yīng)以在包括Al合金的電極的表面上形成絕緣膜的化合物，在對晶片進(jìn)行切片時形成此絕緣膜。因而，絕緣膜防止了電極被腐蝕。
使用含鹵素的氣體來蝕刻電極，即使在鹵素元素剩下時，此絕緣膜也可靠地防止鹵素元素腐蝕電極，從而可靠地提供具有極佳的穩(wěn)定電特性的壓電元件。
此外，在常規(guī)方法中，必須在切片前形成SiO2保護(hù)膜或其他保護(hù)膜，以防止電極被腐蝕，而在本發(fā)明的第一較佳實施例中完全不必形成這樣的保護(hù)膜。因而，本發(fā)明的較佳實施例可有效而便宜地提供具有極佳特性的壓電元件。
在使用從包括磷酸氫鈣、磷酸二氫鈣、磷酸和磷酸氫鈉的組中選出的包含在切割水中的至少一種化合物時，這些化合物與Al反應(yīng)而在電極表面上形成穩(wěn)定的絕緣膜，進(jìn)一步可靠地防止了電極的腐蝕。
不特別限定可應(yīng)用于本發(fā)明的壓電元件的類型。然而，具有大量小的叉指式電極的聲表面波器件的叉指式電極容易被腐蝕，本發(fā)明的較佳實施例可有效地應(yīng)用于這種類型的壓電元件。
雖然已參考較佳實施例具體示出和描述了本發(fā)明，但本領(lǐng)域內(nèi)的技術(shù)人員將理解，可在形式和細(xì)節(jié)上進(jìn)行上述和其他變化，而不背離本發(fā)明的精神和范圍。
權(quán)利要求
1.一種制造壓電元件的方法，包括以下步驟提供由壓電材料制成且具有包括Al或Al合金的電極的晶片，以及對晶片進(jìn)行切片，同時把切割水加到晶片的切割部分，切割水包括與Al反應(yīng)以在電極表面上形成保護(hù)膜的化合物。
2.如權(quán)利要求1所述的制造壓電元件的方法，其特征在于還包括在切片步驟前把晶片暴露于包括鹵素氣體的等離子體的步驟。
3.如權(quán)利要求2所述的制造壓電元件的方法，其特征在于在暴露步驟期間蝕刻電極。
4.一種制造壓電元件的方法，包括以下步驟提供壓電襯底；通過把晶片暴露于包括鹵素氣體的等離子體，在壓電襯底上形成包括Al或Al合金的電極；對晶片進(jìn)行切片，同時把切割水加到晶片的切割部分，切割水包括與Al反應(yīng)以在電極表面上形成保護(hù)膜的化合物。
5.如權(quán)利要求4所述的制造壓電元件的方法，其特征在于在把晶片暴露于包括鹵素氣體的等離子體期間蝕刻電極。
6.如權(quán)利要求1或4所述的制造壓電元件的方法，其特征在于所述化合物是從由磷酸、磷酸氫鹽和磷酸二氫鹽構(gòu)成的組中選出的。
7.如權(quán)利要求1或4所述的制造壓電元件的方法，其特征在于切割水包括濃度在約1×10-5mol％到約1×10-3mol％內(nèi)的化合物。
8.如權(quán)利要求1或4所述的制造壓電元件的方法，其特征在于所述化合物是從由磷酸氫鈣、磷酸二氫鈣和磷酸氫鈉構(gòu)成的組中選出的。
9.如權(quán)利要求1或4所述的制造壓電元件的方法，其特征在于晶片是由從石英、LiTaO3和LiNbO3構(gòu)成的組中選出的材料制成的。
10.如權(quán)利要求1或4所述的制造壓電元件的方法，其特征在于所述壓電元件構(gòu)成聲表面波器件。
11.如權(quán)利要求1或4所述的制造壓電元件的方法，其特征在于電極由Al合金、Al-Cu合金和Al-Ti合金之一制成。
12.如權(quán)利要求2或4所述的制造壓電元件的方法，其特征在于含鹵素的氣體是CF4、Cl2和BCl3之一。
13.如權(quán)利要求1或4所述的制造壓電元件的方法，其特征在于在切片步驟期間所使用的切割水的溫度約15℃到約30℃。
全文摘要
一種有效而便宜地制造壓電元件的方法,進(jìn)行切片而不預(yù)先形成任何保護(hù)膜,制得的壓電元件包含高度耐腐蝕電極且具有極佳的穩(wěn)定電特性。依據(jù)該方法,晶片形成置于壓電材料制成的壓電襯底上的包括Al合金的電極。使晶片暴露于采用含鹵素氣體的等離子體,同時以切割水冷卻晶片,進(jìn)行晶片切割。切割水最好包括與Al反應(yīng)以在包括Al合金的電極表面上形成保護(hù)膜的化合物。
文檔編號H01L41/22GK1339873SQ01133940
公開日2002年3月13日 申請日期2001年8月14日 優(yōu)先權(quán)日2000年8月14日
發(fā)明者坂口健二 申請人:株式會社村田制作所