[发明专利]薄膜电极及利用其制造的表面声波器件

说明书

本申请是1997年1月20日提交的发明名称为“金属薄膜及其制造方法以及由此获得的表面声波器件”的中国专利申请97102082.5的分案申请。

本发明涉及用于金属薄膜电极及其制造方法，同时也涉及利用这种薄膜电极制造的表面声波器件。

最近，各种电容、大规模集成电路、线圈、滤波器和振荡器的尺寸都有所减小。因此就电功率方面考虑，用作这些部件的电极的薄膜(氧化铝等)需要更高的电阻。由氧化铝等制成的薄膜结晶度对电阻的大小是有重要影响的。当薄膜材料为多晶或非晶时，受高电流密度或者高应力的作用，最终形成的薄膜中所含原子在晶界内扩散，成为电学迁移或应力迁移。如果薄膜内的原子在晶界处扩散，则在薄膜中会形成峰和谷，从而引起短路或者开路。因此，有必要利用薄膜的单晶化排除可能成为原子扩散路径的晶界，从而改善对电功率的薄膜电阻(相对于电学迁移和应力迁移下的电阻)。

但是，利用普通的薄膜形成方法不可能在非晶体、多晶体的表面或者多晶体晶向层上形成单晶。

本发明的一个目标是提供一种用于表面声波器件的薄膜电极和形成该薄膜电极的方法，该电极提高了电功率耐受强度。

本发明的另一个目标是提供一种利用该薄膜电极制造的表面声波器件及其制造方法。

按照本发明的一个方面，提供的用于表面声波器件的薄膜电极包含：在压电衬底上形成的非晶层；以及在所述非晶层上形成的单晶层和取向层中至少一种。

按照本发明的另一方面，表面声波器件包含：压电衬底；形成于压电衬底上的薄膜电极，所述电极具有上述薄膜电极的结构。

按照本发明的另一方面，薄膜电极的方法包括以下步骤：在压电衬底表面形成非晶层，与此同时用辅助离子束照射压电衬底表面；以及用辅助离子束照射非晶层表面以在所述非晶层表面形成单晶层和取向层中至少一种。

按照本发明的另一方面，制造表面声波器件的方法包括以下步骤：在压电衬底表面形成非晶层，与此同时用辅助离子束照射压电衬底表面；以及用辅助离子束照射非晶层表面以在所述非晶层表面形成单晶层和取向层中至少一种。

图1为用于制造金属薄膜的装置图，该装置示出了按照本发明的金属薄膜及其制造方法的实施例；

图2为形成于非晶体表面的单晶金属薄膜的剖面图；以及

图3为薄膜电极的横向剖面图，包括形成于压电衬底表面的单晶结构或者取向层结构。

第一实施例

通过以下结合附图对金属薄膜及其制造方法实施例的描述将会进一步理解本发明。按照本发明，在玻璃衬底上形成了(111)晶向的铝薄膜。

图1示出了用于形成薄膜的双离子束溅射装置1。双离子束溅射装置1包括真空腔体2和与真空腔体右壁上的抽气端口2a相连的真空泵(未画出)。在真空腔体2内部，溅射用离子源3和辅助薄膜形成用离子束源4位于左侧，而后板5和后板5上方的衬底支架6位于右侧。

采用溅射装置1以如下的方法淀积薄膜：铝靶作为溅射靶材料固定在由铟之类铜焊填充金属组成的后板5的表面上。玻璃衬底12(即非晶材料)固定在衬底支架6的表面上。采用真空泵通过排气口2a将真空腔体2抽至0.1Pa以下。如果真空度超过0.1Pa，则最终的薄膜将含有残余的气体，例如H₂O。在本实施例中，真空腔体2保持在5×10^-3Pa。

所谓的“离子辅助”即使离子源4的离子束21照射到玻璃衬底12的表面以辅助薄膜形成，并且持续到薄膜形成为止。离子束21较好的能量为100eV-1KeV。如果能量小于100eV，对于薄膜中的原子来说，能量是不够的，而1KeV以上的能量过高，使得离子束21产生有害的溅射并使淀积在玻璃衬底12表面上的薄膜内的原子扩散，从而阻碍了薄膜的生长。

离子束21比较好的电流密度为0.01-20mA/cm²。如果电流密度小于0.01mA/cm²，则对于薄膜中的原子来说，能量是不够的，而20mA/cm²以上的电流密度过高使得离子束21产生有害的溅射并使淀积在玻璃衬底12表面上的薄膜内的原子扩散，从而阻碍了薄膜的生长。离子束21相对玻璃衬底12的入射角比较好的是相对于玻璃衬底12的法线介于0-45度之间。如果入射角落在上述角度范围之外，则难以向薄膜中的原子有效提供能量。