專(zhuān)利名稱(chēng)：聲界面波器件及其制造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種可用于例如TV、便攜電話(huà)和PHS等當(dāng)中濾波元件或振蕩器的聲界面波器件及其制造方法。
背景技術(shù)：
作為聲波應(yīng)用器件之一，以往眾所周知有聲表面波器件(SAW器件Surface Acoustic Wave Device)。這種SAW器件可用于對(duì)例如45MHz～2GHz頻帶區(qū)內(nèi)的無(wú)線(xiàn)信號(hào)進(jìn)行處理的裝置中的各種電路，例如發(fā)送用帶通濾波器、接收用帶通濾波器、本機(jī)振蕩濾波器、天線(xiàn)共用器、IF濾波器和FM調(diào)制器等。
圖8示出該SAW器件的基本構(gòu)成。SAW器件如圖所示，在LiNbO3等壓電性基片100上設(shè)置通過(guò)蝕刻等對(duì)Al薄膜等金屬材料加工形成的梳齒狀電極(IDT:Interdigital Transducer叉指式換能器)101、102來(lái)構(gòu)成。而IDT101一旦加上高頻電信號(hào)，便由壓電性基片100表面激勵(lì)SAW103。激勵(lì)的SAW103在壓電性基片100表面?zhèn)鬏數(shù)竭_(dá)IDT102，在IDT102處再次變換為電信號(hào)。
但SAW器件為了利用固體表面與真空或氣體的邊界面即固體表面所傳輸?shù)穆暡ǎ枰獙鬏斀橘|(zhì)即壓電性基片表面做成自由表面。因而，對(duì)于SAW器件來(lái)說(shuō)，不可能用例如半導(dǎo)體封裝所用的那種塑料熱模來(lái)覆蓋芯片，需要在封裝內(nèi)部設(shè)置中空部分，以確保自由表面。
但形成為封裝內(nèi)部設(shè)置中空部分的結(jié)構(gòu)的話(huà)，便存在器件相對(duì)較貴且大型這種問(wèn)題。
因此，本申請(qǐng)發(fā)明人提出一種具有與SAW器件相同功能、容易小型化并且容易降低成本的聲界面波器件。這種聲界面波器件例如通過(guò)壓電性基片和Si基片粘合以?shī)A住梳齒狀電極來(lái)構(gòu)成。本發(fā)明試圖對(duì)這種聲界面波器件作一下改進(jìn)。
也就是說(shuō)，本發(fā)明第一目的在于，提供一種可以使聲界面波器件中電極所激勵(lì)的聲波的變換效率提高的聲界面波器件及其制造方法。
本發(fā)明第二目的在于，提供一種可以避免電極間寄生電阻影響的聲界面波器件及其制造方法。
發(fā)明概述為了解決上述課題，權(quán)項(xiàng)1的本發(fā)明聲界面波器件，包括壓電性的第一基體；形成于所述第一基體主面、激勵(lì)聲波的電極；形成于所述第一基體主面上以覆蓋所述電極并保持平滑表面的電介質(zhì)膜；以及粘合在所述電介質(zhì)膜表面上的Si類(lèi)第二基體。
權(quán)項(xiàng)2記載的本發(fā)明的聲界面波器件制造方法，包括(a)在壓電性第一基體的主面上形成激勵(lì)聲波的電極的工序；(b)在形成有所述電極的第一基體主面上形成電介質(zhì)膜的工序；(c)使所述第一基體主面上形成的電介質(zhì)膜表面平滑的工序；以及(d)在所述經(jīng)平滑處理的電介質(zhì)膜的表面粘合Si類(lèi)第二基體的工序。
權(quán)項(xiàng)3記載的本發(fā)明的聲界面波器件制造方法，所述(b)工序中電介質(zhì)膜形成得比電極厚，而且所述(c)工序中電介質(zhì)膜表面平滑至電極未露出表面。
附圖簡(jiǎn)要說(shuō)明圖1是示意本發(fā)明一實(shí)施例聲界面波器件構(gòu)成的分解立體圖。圖2是圖1沿A-A方向的平面圖。
圖3是說(shuō)明本發(fā)明聲界面波器件制造方法一實(shí)施例用的工序圖。
圖4是本發(fā)明聲界面波器件其他制造方法的說(shuō)明圖。
圖5是示意應(yīng)用本發(fā)明聲界面波器件的移動(dòng)通信裝置構(gòu)成的框圖。
圖6是應(yīng)用本發(fā)明聲界面波器件的RF調(diào)制器的振蕩電路的電路圖。
圖7是本發(fā)明課題的說(shuō)明圖。
圖8示出的是現(xiàn)有SAW器件的基本構(gòu)成。
實(shí)施發(fā)明的最佳方式聲界面波器件，一般認(rèn)為是通過(guò)在例如Si基片表面上形成Al電極后，再形成電介質(zhì)膜，將電介質(zhì)膜埋設(shè)于Al電極間的同時(shí)，還進(jìn)行研磨直到有Al電極露出，在其上面粘合壓電性基片來(lái)制造的，但這種場(chǎng)合存在以下問(wèn)題。
具體來(lái)說(shuō)，如圖7所示，通常研磨Al電極10時(shí)，Al等金屬膜比SiO2膜11軟，因而Al電極10表面產(chǎn)生低洼部。這種低洼部大小相對(duì)于5μm左右的Al電極寬度a為大約30nm量級(jí)。若象這樣有低洼部，與所粘合的壓電性基片12之間便產(chǎn)生空隙13。而且，這種空隙13使得Al電極10與壓電性基片12無(wú)法緊貼，使Al電極10激勵(lì)的聲波的變換效率下降。
而Al電極10和Si基片14直接相接的場(chǎng)合，即便采用電阻率為100Ω·cm左右的高電阻基片作為Si基片，因Al電極10間產(chǎn)生導(dǎo)電性而有無(wú)功電流A流過(guò)，會(huì)造成邊界波器件特性變差。例如Al梳齒狀電極為電極寬度1μm、間距2μm、電極交叉寬度0.1mm，電極對(duì)數(shù)目達(dá)30對(duì)時(shí)，梳齒狀電極產(chǎn)生133Ω寄生電阻(在并聯(lián)電路中對(duì)無(wú)功電流有貢獻(xiàn))。對(duì)于便攜電話(huà)用高頻段濾波器來(lái)說(shuō)，由于通常用50Ω系列的器件，因而這么小的寄生電阻工作時(shí)造成較大損耗，所以實(shí)際上有可能成為不耐用的濾波器。
對(duì)此，本發(fā)明構(gòu)成為在壓電性第一基體一側(cè)形成激勵(lì)聲波的電極，并在其后形成電介質(zhì)膜，使該電介質(zhì)膜表面平滑，因而壓電性第一基體和激勵(lì)聲波的電極之間緊貼，沒(méi)有間隙。因而，可提高電極所激勵(lì)的聲波的變換效率。
而且，激勵(lì)聲波的電極和Si類(lèi)第二基片間夾有電介質(zhì)膜，即激勵(lì)聲波的電極和Si類(lèi)第二基片并非直接相接，因而可避免電極間寄生電阻的影響。
以下根據(jù)


本發(fā)明實(shí)施例。
圖1和圖2示出的是本發(fā)明一實(shí)施例聲界面波器件的構(gòu)成，圖1是分解立體圖，圖2是圖1沿A-A方向的平面圖。
如圖所示，該聲界面波器件1在壓電性第一基片2的主面上形成梳齒狀電極3，在第一基體2的主面上形成電介質(zhì)膜5以覆蓋該梳齒狀電極3并使之保持平滑表面4，然后再粘合Si類(lèi)第二基體6來(lái)構(gòu)成。
作為第一基片2，可采用例如LiNbO3，但也能采用LiTaO3、石英等其他壓電性材料。
梳齒狀電極3的材質(zhì)可采用例如Al，但也能采用其他導(dǎo)電性材料，例如Cu、Ta和它們的Al合金等。還可以使這些材料迭層。梳齒狀電極3由例如一對(duì)對(duì)置的激勵(lì)用梳齒狀電極7和一對(duì)對(duì)置的接收用梳齒狀電極8構(gòu)成。不過(guò)也可分別設(shè)置多個(gè)這類(lèi)電極。而且，除了梳齒狀電極3之外，還可以例如設(shè)置反射電極以?shī)A住上述電極。此外，不僅是這樣的電極，還可以例如設(shè)法形成吸音材以?shī)A住這些電極。
這樣，本發(fā)明聲界面波器件便可用來(lái)替代例如現(xiàn)有的SAW器件，即用于濾波器、延遲線(xiàn)、諧振器、振蕩器、模擬信號(hào)處理電路、放大器、旋轉(zhuǎn)存儲(chǔ)器(コンバルバメモリ)等，但梳齒狀電極3等構(gòu)成可根據(jù)它們的用途、工作方式等進(jìn)行合適的設(shè)計(jì)修改。
電介質(zhì)膜5可采用例如SiO2。電介質(zhì)膜5覆蓋梳齒狀電極3，并且使之保持平滑的表面4。這意味著，(1)梳齒狀電極3和Si類(lèi)第二基片6間夾有電介質(zhì)膜5，(2)電介質(zhì)膜5的表面4和Si類(lèi)第二基片6間無(wú)間隙緊貼。
作為第二基片6可采用例如Si，但也能采用非晶硅、多晶硅等其他Si類(lèi)材料。梳齒狀電極3和Si類(lèi)第二基片6間夾有電介質(zhì)膜5，因而有意如半導(dǎo)體集成電路通常所用的那樣，形成為n-型、p-型以利用電阻率下降的器件的場(chǎng)合，也能夠防止梳齒狀電極3的直流泄漏。
但聲界面波是在2種固體間的邊界面?zhèn)鬏數(shù)穆暡?。關(guān)于這種聲界面波存在的理論研究可由例如清水、入野等人《ZnO和玻璃間邊界面?zhèn)鬏數(shù)乃雇ɡ?ストンリ-)波的理論研究》(電信學(xué)會(huì)論文集(C),J65-C,11,pp.883-890)來(lái)說(shuō)明。該論文中，2種固體中的一種為壓電性材料ZnO、另一種為玻璃這種組合，但2種固體中至少是不論哪一種都具有壓電性以激勵(lì)聲波，因而，利用將聲波能量集中于2種固體邊界面進(jìn)行傳輸?shù)牟蓪?shí)現(xiàn)聲界面波器件。
以下說(shuō)明本發(fā)明聲界面波器件的制造方法。
圖3是該制造方法一實(shí)施例的說(shuō)明圖。另外，這里設(shè)想是200MHz量級(jí)高頻信號(hào)所用的聲界面波器件。
先利用蒸鍍法或?yàn)R射法在壓電性第一基片2上形成Al膜3a(圖3(a))。Al膜3a的厚度例如是0.02～0.07λ=0.10～0.15μm，最好是0.05λ=0.12μm(其中λ為波長(zhǎng))。
接下來(lái)，靠照相蝕刻等方法加工Al膜3a，形成梳齒狀電極圖版3b(圖3(b))。
接著，在形成有梳齒狀電極圖版3b的壓電性第一基片2上靠濺射等形成SiO2膜5a(圖3(c))。SiO2膜5a的厚度例如是0.2～0.7λ=1.2～1.5μm，最好是超過(guò)0.5λ=1.2μm若干。所以，需要SiO2膜5a其厚度超過(guò)Al膜3a。
接下來(lái)，研磨SiO2膜5a表面，SiO2膜5a平滑處理成表面無(wú)凹凸(圖3(d))。因此，SiO2膜5a其厚度做成例如0.5λ=1.2μm。此時(shí)，梳齒狀電極圖版3b由SiO2膜5a覆蓋。
接著，通過(guò)用例如過(guò)氧化氨水(過(guò)酸化アンモニア水)對(duì)SiO2膜5a的表面4和Si類(lèi)第二基片6的主面進(jìn)行表面處理，使兩者表面羥基化(圖3(e))。
接下來(lái)，使SiO2膜5a的表面4和Si類(lèi)第二基片6的主面對(duì)接，在約300℃下加熱1～2小時(shí)左右(圖3(f))。
通過(guò)這種加熱處理，位于2種基片表面的OH基便互相結(jié)合使H2O游離，可以使異種材料的SiO2膜5a和Si類(lèi)第二基片6直接接合。另外，加熱溫度最好是約300℃，但可以在100～1000℃之間。這是因?yàn)椋?00℃以下不會(huì)發(fā)生OH根互相結(jié)合的反應(yīng)，1000℃以上則很可能給組成材質(zhì)帶來(lái)熱的不良影響。
經(jīng)以上制造工序形成的聲界面波器件如圖2所示，梳齒狀電極3和壓電性第一基片2間無(wú)間隙地緊貼，因而可以提高梳齒狀電極3所激勵(lì)的聲波的變換效率。而且，梳齒狀電極3和Si類(lèi)第二基片6間夾有電介質(zhì)膜5，也就是說(shuō)，梳齒狀電極3和Si類(lèi)第二基片6并非直接相接，因而可以避免梳齒狀電極3在電極指間寄生電阻的影響。另外，上述制造方法如圖3(d)所示，是將SiO2膜5a表面研磨至梳齒狀電極圖版3b由SiO2膜5a覆蓋，但如圖4所示，將SiO2膜5a表面研磨至梳齒狀電極圖版3b露出也行。這是因?yàn)?，即便如此，仍然具有可提高梳齒狀電極3所激勵(lì)的聲波的變換效率這種效果。
本發(fā)明的聲界面波器件可用于例如濾波器、延遲線(xiàn)、諧振器、振蕩器、模擬信號(hào)處理電路、放大器、旋轉(zhuǎn)存儲(chǔ)器(コンバルバメモリ)等。而且，具備這些聲界面波器件的濾波器、延遲線(xiàn)、諧振器等還可用于便攜電話(huà)、PHS、TV等。
圖5是示意便攜電話(huà)、PHS等移動(dòng)通信裝置構(gòu)成的框圖。
如圖所示，經(jīng)天線(xiàn)151接收的接收波通過(guò)天線(xiàn)共用器152分離至接收系統(tǒng)。所分離的接收信號(hào)經(jīng)放大器153放大后，由接收用帶通濾波器154提取所需的頻帶，輸入混頻器155?；祛l器155通過(guò)本機(jī)振蕩濾波器157輸入PLL振蕩器156振蕩的本機(jī)振蕩信號(hào)。混頻器155的輸出經(jīng)IF濾波器158、FM調(diào)制器159由揚(yáng)聲器160作為接收話(huà)音輸出。而麥克風(fēng)161所輸入的發(fā)送話(huà)音則經(jīng)FM調(diào)制器162輸入混頻器163?；祛l器163輸入PLL振蕩器164振蕩的本機(jī)振蕩信號(hào)?；祛l器163的輸出經(jīng)發(fā)送用帶通濾波器165、功放166和天線(xiàn)共用器152由天線(xiàn)151作為發(fā)射波輸出。
本發(fā)明的聲界面波器件可以用于該移動(dòng)通信裝置各個(gè)部分。例如，發(fā)送用帶通濾波器165、接收用帶通濾波器154、本機(jī)振蕩濾波器157和天線(xiàn)共用器152中，本發(fā)明的聲界面波器件可用作RF頻段濾波器。IF濾波器158中，本發(fā)明的聲界面波器件可用作頻道選臺(tái)不可缺少的窄帶IF頻段濾波器。FM調(diào)制器162中，本發(fā)明的聲界面波器件可用作聲音FM調(diào)制中的諧振子。
本發(fā)明的聲界面波器件還可用于VTR和CATV中所用的RF調(diào)制器的振蕩電路等。圖6示出該電路構(gòu)成。167是本發(fā)明的聲界面波器件，168是電路部分。
產(chǎn)業(yè)實(shí)用性綜上所述，按照本發(fā)明聲界面波器件，由于包括壓電性的第一基體；形成于所述第一基體主面、激勵(lì)聲波的電極；形成于所述第一基體主面上以覆蓋所述電極并保持平滑表面的電介質(zhì)膜；以及粘合在所述電介質(zhì)膜表面上的Si類(lèi)第二基體，因而可以提高電極所激勵(lì)的聲波的變換效率，并避免電極間寄生電阻的影響。
而按照本發(fā)明的聲界面波器件制造方法，由于包括在壓電性第一基體的主面上形成激勵(lì)聲波的電極的工序；在形成有所述電極的第一基體主面上形成電介質(zhì)膜的工序；使所述第一基體主面上形成的電介質(zhì)膜表面平滑的工序；以及在所述經(jīng)平滑的電介質(zhì)膜的表面粘合Si類(lèi)第二基體的工序，因而可提供電極所激勵(lì)的聲波的變換效率得到提高的聲界面波器件。這種場(chǎng)合，若電介質(zhì)膜形成得比電極厚，并使電介質(zhì)膜表面平滑但電極不露出表面的話(huà)，還可避免電極間寄生電阻的影響。
權(quán)利要求
1．一種聲界面波器件，其特征在于包括壓電性的第一基體；形成于所述第一基體主面、激勵(lì)聲波的電極；形成于所述第一基體主面上以覆蓋所述電極并保持平滑表面的電介質(zhì)膜；以及粘合在所述電介質(zhì)膜表面上的Si類(lèi)第二基體。
2．一種聲界面波器件制造方法，其特征在于包括(a)在壓電性第一基體的主面上形成激勵(lì)聲波的電極的工序；(b)在形成有所述電極的第一基體主面上形成電介質(zhì)膜的工序；(c)使所述第一基體主面上形成的電介質(zhì)膜表面平滑的工序；以及(d)在所述經(jīng)平滑處理的電介質(zhì)膜的表面粘合Si類(lèi)第二基體的工序。
3．如權(quán)利要求2所述的聲界面波器件制造方法，其特征在于，(b)工序中電介質(zhì)膜形成得比電極厚，而且(c)工序中電介質(zhì)膜表面平滑至電極未露出表面。
全文摘要
本發(fā)明提供一種可以使電極激勵(lì)的聲波的變換效率提高,并避免電極間寄生電阻影響的聲界面波器件及其制造方法。本發(fā)明在壓電性第一基片2的主面上形成梳齒狀電極3,在第一基體2的主面上形成電介質(zhì)膜5以覆蓋該梳齒狀電極3并保持平滑表面4,再在其上粘合Si類(lèi)第二基片6來(lái)構(gòu)成。
文檔編號(hào)H03H9/02GK1225760SQ98800584
公開(kāi)日1999年8月11日 申請(qǐng)日期1998年5月6日 優(yōu)先權(quán)日1997年5月8日
發(fā)明者三島直之 申請(qǐng)人:東芝株式會(huì)社