CN1522492A - 表面声波器件及利用其的移动通信设备和传感器 - Google Patents

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Abstract

本发明的目的在于在表面声波谐振器或者滤波器等表面声波(SAW)器件中，使损失最小，提高陡峭性，通过在用能够激励漏泄表面声波(LSAW)的切割角切割出的压电基板上设置具有预定厚度和电极指间间距(p)的IDT电极和反射器，使所利用的SAW的音速比沿着压电基板传输的慢横波的音速(vb)还慢，而且当令谐振频率为f时满足2×p≤vb/f的关系，能够利用不发生传输损失的RSAW，与以往的LSAW类型的SAW器件相比较改善插入损失和陡峭特性。

Description

表面声波器件及利用其的移动通信设备和传感器
技术领域
本发明特别涉及在高频带中具有出色的带通特性的表面声波器件以及利用了该器件的移动通信设备和传感器。
背景技术
由于表面声波器件(以下称为SAW器件)体积小、重量轻，因此在移动通信终端的无线设备中，多用作为滤波器或者谐振器。伴随着移动电话系统的高频化，对于在这种移动通信终端的无线设备中使用的滤波器要求能够在高频带，特别是在800MHz频带～数GHz频带中使用。特别是，要求在通带中损失低，在阻带中能够强烈衰减，而且具有陡峭的滤波特性。
一般，如果在形成于压电基板上的电极指相互啮合的叉指换能器(以下，称为IDT)电极上加入电压，则产生沿着压电基板表面传输的表面声波(以下，称为SAW)。SAW器件通过激励、接收该SAW实现必要的滤波特性。该SAW器件的电特性主要由IDT电极的形状和结构以及沿着压电基板传输的SAW的传输特性决定。例如，在作为SAW器件一种的SAW谐振器中，IDT电极的电极指间间距p与SAW的音速即传输速度v，谐振频率f之间具有(式1)的关系。
V＝2·p·f               (式1)
从而，如果在高频带中使用SAW器件则谐振频率f增大，而如果SAW的传输速度v一定，则必须减小IDT电极指间间距p。由于这将使IDT电极的图形宽度非常窄，因此将降低SAW器件的制造合格率。而为了不降低制造合格率，需要谋求SAW传输速度v大的压电基板。另外，为了得到低损失的特性，需要尽可能减小伴随着SAW传输的损失或者IDT电极的电阻。
从这样的点出发，在实现高频带中低损失的SAW滤波器或者SAW谐振器等SAW器件时，广泛使用在钽酸锂](LiTaO3)单晶体(以下，称为LT单晶体)的36°旋转Y切割板中把X方向作为SAW的传输方向的36°Y-X基板(以下，称为LT36°板)，或者在铌酸锂(LiNbO3)单晶体(以下，称为LN单晶体)的64°旋转Y切割板中把X方向作为SAW的传输方向的64°Y-X基板(以下，称为LN64°板)。如果使用这些以切割角切割出的LT36°板以及LN64°板，则能够形成利用称为漏泄表面声波(漏泄表面声波：以下称为LSAW)的一部分在基板内部放射体波(BULKWAVE)的同时传输的SAW的SAW器件结构。
在这些基板中激励的LSAW具有音速即传输速度快的特征。进而，在能够忽略IDT电极的质量负荷效应的情况下，即，在与传输的LSAW的波长相比较IDT电极的膜厚充分薄的情况下，由于几乎不放射体波，因此能够充分地减小伴随着体波放射的传输损失。从而，LT36°板或者LN64°板适于构成低损失的高频SAW滤波器或者SAW谐振器。以往根据该理由而大量地使用。
但是，如果把这些基板在800MHz频带～数GHz频带的SAW滤波器或者SAW谐振器中使用，则由于SAW的波长短，IDT电极的膜厚成为SAW的波长的数％～十数％，因此不能够忽略IDT电极的质量负荷效应。其结果，不能够忽略伴随着LSAW传输的传输损失。
作为解决这个问题的手段，使用把切割角偏移到高角度一侧切割的基板是有效的，能够充分地减小传输损失，在特开平9-167936号公报中公开了该技术。如果依据该技术，则根据IDT电极的归一化(NORMALIZED)膜厚h/λ(h：电极的膜厚，λ：SAW的波长)，沿着LT单晶体或者LN单晶体上传输的LSAW的传输损失成为最小的基板切割角不同。在LT单晶体的情况下，在IDT电极的膜厚成为LSAW波长的0.03～0.15(归一化膜厚h/λ是3％～15％)时，如果使切割角不是向36°而是向39～46°的高角度一侧偏移，则显示出能够使传输损失几乎为0。同样地，在LN单晶体的情况下，在IDT电极的膜厚成为LSAW的波长的0.03～0.15(归一化膜厚h/λ为3％～15％)时，显示出如使切割角不是向64°而是向66～74°高角度侧偏移，可使传输损失几乎为0。
但是，一般频率特性不同的SAW滤波器或者SAW谐振器的IDT电极之间的间距不同。从而，假如以相同的膜厚制作具有不同频率特性的SAW滤波器或者SAW谐振器，则在各个SAW滤波器或者SAW谐振器中最佳的归一化膜厚h/λ不同。其结果，例如对于由在1片芯片上形成频率不同的SAW滤波器的结构，即所谓的1片芯片中2个滤波器类型的结构所构成的SAW器件的情况下，将产生以下所述的课题。即，由于IDT电极的膜厚一般在1片芯片内相同，因此不能够使这2个SAW滤波器的传输损失都几乎为0。另一方面，为了使这两种SAW滤波器的传输损失都几乎为0，需要在1片芯片内根据各个SAW滤波器采用最佳的膜厚。但是，用于实现这一点的制造工艺非常复杂，难以导入到实际的批量生产工艺中。
进而，在特开平5-183380号公报中，作为加大频带外的衰减的方法，公开了在把SAW谐振器连接成梯子型的梯子型SAW滤波器的并联臂的谐振器中连接电抗元件的方法。但是，在这种方法中通过扩展衰减的频带，虽然在某个频带范围内能够进行充分的衰减，但是不能够大幅度地提高作为滤波特性所要求的陡峭性。从而，相对交叉频带(＝(交叉频带上端频率-交叉频带下端频率)/交叉频带的中心频率)例如在作为美国的移动电话机标准的PCS中是0.01，在通带与阻带非常接近的情况下，用上述的方法不能够充分地衰减处于通带附近的阻带。
发明的内容
本发明的目的是提供特别地降低SAW滤波器或者SAW谐振器的插入损失而且提高陡峭特性的SAW器件，使用了该器件的移动通信设备以及传感器。具体地讲，基本点是通过使用以能够激励LSAW的切割角切割出的压电基板，降低作为以往LSAW所使用的SAW的音速，使得比沿着压电基板传输的慢横波的速度还慢，利用在理论上不发生传输损失的RSAW，与利用了以往的LSAW的SAW器件相比较，减少插入损失而且提高陡峭特性。
为解决上述课题，本发明的SAW器件特征是由以能够激励LSAW的切割角切割出的压电基板和包括在该基板上至少具有一对相互啮合的电极指的IDT电极的电极图形构成，在令该SAW器件的谐振频率为f(Hz)，令沿着压电基板传输的慢横波的音速为vb(m/s)，令形成在压电基板上的电极图形的电极指的间距为p(m)时，电极指的间距p满足2×p≤vb/f的关系。
根据该结构，通过衰减LSAW的体波的放射，把LSAW作为RSAW传输，能够使传输损失几乎为0，与以往的利用了LSAW的情况相比较，能够得到插入损失低而且陡峭特性出色的SAW器件。
另外，本发明的SAW器件除去上述的结构以外，还构成电极图形的电极指形成在具有与该电极指的间距p几乎相同的间距而且设置在压电基板表面上的台阶部分的顶部的结构。由此，与以往的利用了LSAW的情况相比较，能够得到低损失而且陡峭特性出色的SAW器件的同时，能够改善在把LSAW利用为RSAW时产生的每一条电极的反射系数的下降。其结果，能够得到衰减了在电特性特别是在带通特性中发生的波动的SAW器件。
另外，本发明的SAW器件除去上述的结构以外，还构成在电极图形上至少形成了覆盖该电极图形的电介质膜的结构。由此，利用形成电介质膜产生的音速的下降，与利用了以往的LSAW的情况相比较，能够得到插入损失低而且陡峭特性出色的SAW谐振器。
另外，本发明的SAW器件是形成了以能够激励LSAW的切割角切割出的压电基板，包括在该压电基板上至少具有一对相互啮合的电极指的IDT电极的电极图形和在该电极图形上至少覆盖电极图形的电介质膜的结构，特征是当令形成SAW器件的电介质膜之前的谐振频率为fbefore(Hz)，令形成了电介质膜以后的谐振频率为fafter(Hz)，令沿着压电基板传输的慢横波的音速为vb(m/s)，令形成在压电基板上的电极图形的电极指的间距为p(m)时，电极指的间距p满足2×p×fbefore≤vb≤2×p×fafter的关系。
根据该结构，即使在通过在其上面形成电介质膜增加音速的情况下，与以往的利用了LSAW的SAW谐振器相比较也能够得到插入损失降低而且陡峭特性出色的SAW器件。
另外，本发明的SAW器件除去上述的结构以外，电极指还由铝(Al)或者以Al为主体的金属构成，而且在令使用该压电基板利用LSAW所制作的LSAW型表面声波器件的IDT电极的膜厚为hL，令取为与该LSAW型表面声波器件相同的谐振频率时的表面声波器件的IDT电极的膜厚为hr时，做成表面声波器件的IDT电极的膜厚hr满足hL≤hr的结构。
依据该结构，在根据IDT电极的质量负荷使LSAW的传输速度下降的同时能够抑制由IDT电极的膜厚引起的电极膜电阻的上升。其结果，能够得到低损失而且陡峭特性出色的SAW器件。
另外，本发明的SAW器件的特征是在上述结构中，至少表面声波器件的电极指还能够使用比Al密度大的金属。
依据该结构，通过至少由比Al的密度高的金属形成IDT电极的电极指，能够改善每一条电极的反射系数的下降，其结果，能够衰减通带特性中发生的波动，而且得到陡峭特性出色的SAW器件。
另外，本发明的SAW器件的特征是在上述结构中，至少表面声波器件的电极指是还具有由比Al的密度大的金属构成的第1层和由Al或者以Al为主体的金属构成的第2层的至少2层以上的多层构造的电极。依据该结构，能够改善每一条IDT电极的反射系数的下降。其结果，由于抑制在通带特性中发生的波动的同时还能够抑制电极电阻的上升，因此能够得到损失少而且陡峭特性出色的SAW器件。
另外，本发明的SAW器件的特征是在上述结构中，压电基板是LiTaO3单晶体(LT)。由此，能够在1片芯片上同时形成以往的利用了LSAW的SAW器件和本发明的SAW器件。
另外，本发明的SAW器件的特征是在上述结构中，由LiTaO3单晶体构成的压电基板具有在以LiTaO3单晶体的X轴为中心，从Y轴向Z轴方向以26度以上50度以下范围的角度旋转的方位切割出的切割面，具有能够激励漏泄表面弹性波的特性。依据该构造，即使做成同时在1片芯片上形成以往的利用了LSAW的SAW器件和本发明的SAW器件的1片芯片上2个器件类型的SAW器件，也能够同时减小双方的SAW器件的损失，而且能够得到出色的陡峭特性。
另外，本发明的SAW器件的特征是在上述结构中压电基板是LiNbO3单晶体。由此，作为在1片芯片上形成以往的利用了LSAW的SAW器件和本发明的SAW器件的1片芯片上2个器件类型的SAW器件，也能够得到良好的特性。
另外，本发明的SAW器件的特征是在上述结构中，由LiNbO3单晶体构成的压电基板具有在以LiNbO3单晶体的X轴为中心，从Y轴向Z轴方向以50度以上80度以下范围的角度旋转的方位切割出的切割面，具有能够激励漏泄表面弹性波的特性。依据该构造，即使做成同时在1片芯片上形成以往的利用了LSAW的SAW器件和本发明的SAW器件的1片芯片上2个器件类型的SAW器件，也能够同时减小双方的SAW器件的损失，而且能够得到出色的陡峭特性。
另外，本发明的SAW器件特征是把上述结构的SAW器件的2个以上组合起来形成在1片芯片上。依据该结构，能够得到低损失而且具有陡峭的频率选择性的SAW器件。
另外，本发明的移动通信设备的特征是使用了上述结构的SAW器件。依据该结构，能够把低损失而且陡峭特性的SAW器件使用在移动通信设备中，能够实现体积小而且重量轻，厚度薄的移动通信设备，例如移动电话机。
另外，本发明的传感器作为传感器部分通过使用根据在本发明中公开的方法所实现的损失低而且陡峭特性的SAW器件，能够得到体积小、重量轻而且灵敏度良好的传感器。另外，作为传感器最适宜的是用作为探测温度的传感器，而也能够用作为探测气味的传感器，探测水分量的传感器等。
附图说明
图1A是示出作为本发明实施例1中的SAW器件的一个例子所制作的1-portSAW(一端口表面声波)谐振器的立体图。
图1B是沿着图1A所示的t-t线的剖面图。
图1C是该实施例的IDT电极的一个周期部分的剖面放大图。
图2示出39°Y-XLT基板中的LSAW的传输损失与IDT电极的归一化膜厚的关系。
图3A示出在该实施例中，实施例样品1的1-portSAW谐振器的带通特性。
图3B示出在该实施例中，比较样品1的1-portSAW谐振器的带通特性。
图3C示出在该实施例中，比较样品2的1-portSAW谐振器的带通特性。
图4是用于在该实施例中求陡峭度指标的图。
图5是用于在该实施例中求插入损失指标的图。
图6是用于在该实施例中求频带外衰减度指标的图。
图7A是示出作为本发明实施例2中的SAW器件一例的梯子型SAW滤波器的结构的立体图。
图7B是该实施例中的梯子型SAW滤波器的电路结构图。
图8示出在该实施例中使用的LT42°板中的LSAW的传输损失与归一化膜厚的关系。
图9A示出在该实施例中，实施例样品2的梯子型SAW滤波器的带通特性。
图9B示出在该实施例中，比较样品3的梯子型SAW滤波器的带通特性。
图10用于说明在该实施例中的形状因子的定义。
图11A示出在本发明的实施例3中，实施例样品3的1-portSAW谐振器的带通特性。
图11B示出在该实施例中，实施例样品4的1-portSAW谐振器的带通特性。
图11C示出在该实施例中，实施例样品5的1-portSAW谐振器的带通特性。
图11D示出在该实施例中，实施例样品6的1-portSAW谐振器的带通特性。
图11E示出在该实施例中，比较样品4的1-portSAW谐振器的带通特性。
图12A示出在本发明的实施例4中，实施例样品7的1-portSAW谐振器的部分结构的剖面图。
图12B示出在该实施例中，实施例样品8的1-portSAW谐振器的部分结构的剖面图。
图13A示出在该实施例中，实施例样品7的1-portSAW谐振器的电介质膜形成前的带通特性。
图13B示出在该实施例中，实施例样品7的1-portSAW谐振器的电介质膜形成后的带通特性。
图14A示出在该实施例中，实施例样品8的1-portSAW谐振器的电介质膜形成前的带通特性。
图14B示出在该实施例中，实施例样品8的1-portSAW谐振器的电介质膜形成后的带通特性。
图15示出在该实施例中，比较样品5的1-portSAW谐振器的带通特性。
图16示出在该实施例中，比较样品6的1-portSAW谐振器的带通特性。
图17A示出在本发明的实施例5中，实施例样品9的1片芯片上2个滤波器类型的SAW滤波器内的800MHz频带梯子型SAW滤波器的带通特性。
图17B示出在该实施例中，实施例样品9的1片芯片上2个滤波器类型的SAW滤波器内的1.9GHz频带梯子型SAW滤波器的带通特性。
图18A示出在该实施例中，实施例样品10的1片芯片上2个滤波器类型的SAW滤波器内的800MHz频带梯子型SAW滤波器的带通特性。
图18B示出在该实施例中，实施例样品10的1片芯片上2个滤波器类型的SAW滤波器内的1.9GHz频带梯子型SAW滤波器的带通特性。
图19A示出在该实施例中，比较样品7的1片芯片上2个滤波器类型的SAW滤波器内的800MHz频带梯子型SAW滤波器的带通特性。
图19B示出在该实施例中，比较样品7的1片芯片上2个滤波器类型的SAW滤波器内的1.9GHz频带梯子型SAW滤波器的带通特性。
图20A示出在该实施例中，比较样品8的1片芯片上2个滤波器类型的SAW滤波器内的800MHz频带梯子型SAW滤波器的带通特性。
图20B示出在该实施例中，比较样品8的1片芯片上2个滤波器类型的SAW滤波器内的1.9GHz频带梯子型SAW滤波器的带通特性。
图21是本发明的实施例6中，把表面声波器件作为温度传感器的基本结构的概略图。
图22求在该实施例中环境温度与反谐振频率的关系。
具体实施方式
以下，参照附图详细地说明本发明实施例的SAW器件。
实施例1
图1A是示出作为本发明实施例1中的SAW器件一例制作的1-port的SAW谐振器的立体图。在压电基板1上形成SAW谐振器2。SAW谐振器2由IDT电极3以及反射器4构成。图1B是图1A所示的沿t-t线的剖面图。图1C是IDT电极的一个周期部分的放大图，示出在压电基板1上按照一定的间距p形成了电极指301的状态。
在本实施例中，作为压电基板1使用了39°Y切割X传输的LT基板(以下，称为39°Y-XLT基板)。沿着该压电基板1传输的慢横波的音速vb是vb＝3350.8m/s。作为在该压电基板1上制作的SAW谐振器2的电极材料，使用在Al中添加了Cu的Al-Cu合金。另外，作为SAW谐振器的电极至少包括IDT电极和谐振器的电极。
作为实施例样品1的SAW谐振器2，制作了由电极指301间的间距p是0.8μm，归一化膜厚h/λ是19.4％的结构构成的SAW谐振器2。该实施例样品1的SAW谐振器2的谐振频率f是1891.4MHz，从(式1)计算出的SAW的音速是3026.2m/s。从而，比在本实施例中使用的压电基板1的39°Y-XLT基板中的慢横波的音速vb还慢。进而，如果根据上述数值进行计算，则由于2×p＝1.6×10-6，vb/f＝3350.8/(1891.4×106)＝1.772×10-6，因此满足2×p≤vb/f的关系。
另外，作为比较样品1，制作了电极指301间的间距p是1.06μm，归一化膜厚h/λ是6.0％的SAW谐振器。进而，作为比较样品2，制作了电极指301的间距p是1.0μm，归一化膜厚h/λ是11％的SAW谐振器。各个SAW谐振器的谐振频率f在比较样品1是1886.0MHz，在比较样品2是1884.9MHz。另外，各个SAW谐振器中的SAW的音速能够从(式1)和各个谐振频率f求出。该值在比较样品1是3998.3m/s，在比较样品2是3769.8m/s。从而，比较样品1以及比较样品2都比在本实施例中使用的作为压电基板1的39°Y-XLT基板中的慢横波的音速vb快。从而，比较样品1以及比较样品2都不满足2×p≤vb/f的关系。
图2示出作为本实施例的压电基板1的39°Y-XLT基板中的LSAW的传输损失与IDT电极的归一化膜厚h/λ的关系。如从图2所知，沿着该压电基板1传输的LSAW的传输损失在归一化膜厚h/λ是大约6％时成为最小。
图3A示出实施例样品1的SAW谐振器2的带通特性。另外，图3B，图3C分别示出比较样品1的SAW谐振器，比较样品2的SAW谐振器的带通特性。
另外，在本实施例中，如以下那样进行关于SAW谐振器的制作和特性的评价。SAW谐振器的制作由磁控管溅射法在压电基板1上形成了用于制作IDT电极和谐振器的电极膜以后，根据使用了光刻工艺以及使用了氯族刻蚀气体的干法刻蚀工艺形成预定的SAW谐振器的电极图形。
另外，使用高频探针测定了电特性。根据图4所示的方法评价了在带通特性中比较陡峭性的指标。即，如图4所示，规定带通特性中的反谐振点B2和比在反谐振点B2中的反谐振频率f2低20MHz的频率一侧的点B1，根据用直线把B1与B2(用图4中的虚线表示)连接时的斜率作为陡峭性指标。其中，用B1与B2之间的中点的频率进行了归一化。另外，f2-f1＝20MHz。从而，该陡峭性指标的值越大，作为谐振器的陡峭性越高，同时插入损失小，而且衰减极中的衰减量大。用于求陡峭性指标的计算式示出如下。
陡峭性指标＝{(ATT2-ATT1)/20}/(f1+10)
另外，作为比较插入损失的指标，根据图5所示的方法进行了评价。即，如图5所示，求比在反谐振点B2中的反谐振频率f2低的频域一侧衰减成为10dB的点B3的频率f3，把从该频率f3更低的频率一侧中低20MHz的点B4中的频率f4中的插入损失作为插入损失指标。由此，在使用这些SAW谐振器制作的梯子型滤波器的情况下，能够在确保了必要的衰减的状态下，得到插入损失的指标。
另一方面，作为频带外的衰减度的指标，根据图6所示的方法进行了评价。即，如图6所示，使用比反谐振点B2中的反谐振频率f2高30MHz的频率一侧的点B5中的频率f5中的衰减度进行了比较。
使用上述3个评价指标，作为本实施例的实施例样品1的SAW谐振器，分别比较比较样品1的SAW谐振器以及比较样品2的SAW谐振器的特性。其结果示于表1中。另外，如上述那样，作为压电基板1是39°Y-XLT基板，作为电极材料是Al-Cu合金。
表1
  电极指间间距p(μm)   归一化膜厚h/λ(％)  谐振频率f(MHz)    SAW音速※(m/s)   插入损失指标(dB) 陡峭性指标   衰减度指标(dB)
实施例样品1 0.8 19.4 1891.4 3026.2 -0.7 2184.9 -4.6
比较样品1 1.06 6.0 1886.0 3998.3 -1.1 2062.5 -4.8
比较样品2 1.0 11.0 1884.9 3769.8 -1.9 1613.8 -5.5
从表1可知，实施例样品1与比较样品1以及比较样品2相比较，陡峭性指标高，插入损失指标小，具有良好的特性。如果与以往相同，实施例样品1中的SAW谐振器是利用了LSAW的谐振器，则由于归一化膜厚h/λ是19.4％，因此如从图2所知，传输损失与比较样品1和比较样品2相比较格外增大，其结果能够预测损失增大。但是，在实施例样品1中，插入损失指标与比较样品1以及比较样品2相比较反而可以得到良好的结果。该结果能够说明如下。即，在实施例样品1的SAW谐振器中，其音速降低到沿着作为压电基板1的39°Y-XLT基板传输的慢横波的音速vb以下。其结果，本来应该以LSAW模式传输的波不以LSAW的模式传输，而以漏泄SAW(以下，称为RSAW)模式传输。从而，传输损失几乎为0，从而，还能够推断损失、陡峭性都提高。这样，使用上述的压电基板1，能够通过设定电极间距p使得满足2×p≤vb/f的关系。
其中，对于陡峭性，可以考虑损失降低的同时，还伴随着电机械耦合系数的变化产生的影响。特别是，在加厚了SAW谐振器的电极膜厚的情况下，一般有效耦合系数keff增加，其结果容量比γ降低，陡峭性变差。但是，在实施例样品1中，与比较样品1以及比较样品2相比较，尽管电极膜厚很厚，但陡峭性反而提高，显示出良好的特性。从而，能够推断伴随着本来应该以SAW模式传输的波以RSAW模式传输，耦合系数也同时降低。
另一方面，如果把比较样品1与比较样品2进行比较，则比较样品1的插入损失、陡峭性都出色。这一点能够推断为基于以下所述的理由。即，比较样品1和比较样品2的SAW虽然都按以往的LSAW模式传输，但是在比较样品1的情况下如图2所示那样，把IDT电极的归一化膜厚取为h/λ，LSAW的传输损失几乎为0的大约6％。其结果，与特开平9-167936号公报中公开的内容一致。另外，对于比较样品1和比较样品2，由于其音速比在实施例样品1中沿着所使用的39°Y-XLT基板传输的慢横波还快，因此可知按以往的LSAW模式传输。
如以上那样，作为得到低损失、陡峭的SAW器件的方法，确认了在以能够激励LSAW的切割角切割出的压电基板1上，使得成为2×p≤vb/f那样形成SAW器件2是有效的。
特别是，在作为电极使用Al或者以Al为主体的金属，作为压电基板1，使用具有在把X轴作为中心从Y轴向Z轴方向以26度以上50度以下范围的角度旋转的方位切割出的切割面的LT单晶体的情况下，尝试制作了各种SAW谐振器并且进行确认的结果，发现了如果使得满足2×p≤vb/f的关系那样设定IDT电极图形则可以得到相同的效果。进而，如果把IDT电极的电极指的金属化比例η取为大约0.5，把归一化膜厚取为15％以上，则由于能够更可靠地得到具有上述效果的SAW器件，因此还极大地改善制造合格率。
另外，作为电极使用Al或者Al为主体的金属，使用具有在把X轴作为中心从Y轴向Z轴方向以50度以上80度以下范围的角度旋转的方位切割出的切割面的LN单晶体的情况下，与LT单晶体的情况相同尝试制作了各种SAW谐振器并且进行确认的结果，发现了如果使得满足2×p≤vb/f的关系那样设定IDT电极图形则可以得到相同的效果。进而，如果把金属化比例η取为大约0.5，把归一化膜厚取为12％以上，则由于能够更可靠地得到具有相同效果的SAW器件，因此还极大地改善制造合格率。
但是本发明并不限定于上述的情况，作为电极还能够使用Al或者以Al为主体的金属以外的材料。进而，作为压电基板，即使在使用了以其它切割角切割出的LT单晶体或者LN单晶体，或者LiB2O3(LBO)基板或其它的压电基板的材料，或者压电薄膜的情况下，只要使本来按LSAW传输的SAW的音速用各种方法降低到慢横波的速度以下作为RSAW，而且满足上述关系式那样设定IDT电极的膜厚和形状，就可以得到相同的效果。
实施例2
作为本发明实施例2中的SAW器件的一例，制作了梯子型SAW滤波器。图7A示出该SAW滤波器的结构的立体图。图7B示出其电路结构图。如从图7B所示的电路结构图所知，本实施例的SAW滤波器由5个串联臂的SAW谐振器5和2个并联臂的SAW谐振器6构成。串联臂SAW谐振器5由IDT电极7和设置在该IDT电极7两侧的反射器9构成。另一方面，并联臂SAW谐振器6同样地由IDT电极8和设置在其两侧的反射器10构成。另外，在本实施例中，使得中心频率为836MHz，带宽为25MHz那样设定各个电极的膜厚和图形形状。
压电基板11在本实施例中使用了42°Y切割X传输的LT基板(以下称为LT42°板)。沿着该压电基板11传输的慢横波的音速vb是3350.8m/s。图8中示出在使用该压电基板11制作利用了LSAW的SAW谐振器时的归一化膜厚h/λ与传输损失的关系。在SAW谐振器的电极中，使用了在Al中添加了Cu的Al-Cu合金膜。该SAW滤波器的制作方法以及电特性的测定方法与本发明的实施例1同样地进行。
表2中对于本实施例中的实施例样品2和比较样品3，分别示出串联臂SAW谐振器5和并联臂SAW谐振器6的IDT电极指之间的间距p，归一化膜厚h/λ，谐振频率f以及SAW音速。从表2可知实施例样品2满足2×p≤vb/f的关系，但是比较样品3不满足2×p≤vb/f的关系。另外，在图9A中示出实施例样品2的SAW滤波器的带通特性。另外，在图9B中示出比较样品3的SAW滤波器的带通特性。
另外，作为评价各个带通特性的指标，使用了最小插入损失以及滤波器的形状因子。作为该形状因子的定义，与在特开平9-167936号公报中记载的方法相同。图10用于说明该形状因子的定义。形状因子对于通带的最小插入损失C1，进而求1.5dB衰减的点C2中的带宽BWb与20dB衰减的点C3中带宽BWa，定义为它们的比，即BWa/BWb。形状因子越大滤波器越成为宽带响应，选择比差而且通带宽度减少。从而，可以说形状因子越渐近1，带通型滤波器越是高性能。
表2
谐振器   电极指间间距p(μm)   归一化膜厚h/λ(％)   谐振频率f(MHz)   SAW音速※(m/s)     最小插入损失(dB)   形状因子(dB)
实施例样品2   串联臂SAW谐振器5 1.81 19.3 835.9 3026.0 -2.1 1.4
  并联臂SAW谐振器6   1.86   18.4   813.5   3026.2
比较样品3   串联臂SAW谐振器5 2.4 9.9 836.3 4014.2 -2.8 1.5
  并联臂SAW谐振器6 2.47 10.1 811.4 1008.3
对于实施例样品2的SAW滤波器以及比较样品3的SAW滤波器，在表2中示出最小插入损失以及形状因子的测定结果。
如从表2所知，实施例样品2与比较样品3相比较，最小插入损失以及形状因子都可以得到良好的结果。构成比较样品3的SAW滤波器的各个SAW谐振器的归一化膜厚h/λ根据图8是在LT42°板中，LSAW的传输损失几乎为0的值。另一方面，实施例样品2的归一化膜厚h/λ是18.4％和19.3％。从而，如果构成该SAW滤波器的各个SAW谐振器利用LSAW进行动作，则从图8可知传输损失增大。为此，与比较样品3相比较，最小插入损失以及形状因子当然都恶化。但是，在实施例样品2中，作为其IDT电极结构，由于各个SAW谐振器设计成满足2×p≤vb/f的关系，因此与比较样品3的情况相比较实现高性能的SAW滤波器。
另外，在本实施例中，使用了梯子型的SAW滤波器，而本发明并不限定于该形式。例如，即使是点阵型SAW滤波器，多重模式型SAW滤波器或者IIDT(Interdigitated Interdigital Transducer)型SAW滤波器等其它方式的谐振器SAW滤波器，只要满足2×p≤vb/f的关系就可以得到相同的效果。
另外，如果依据本发明，由于能够实现以往不能够得到的滤波特性，因此能够实现体积小，重量轻，而且高性能的滤波器。进而，通过把该滤波器在移动通信设备中使用，能够实现移动通信设备的小型和轻量化。
实施例3
作为本发明实施例3的SAW器件，使用了与在本发明实施例1中所使用的1-portSAW谐振器相同的1-port类型的SAW谐振器。
在本实施例中，对于实施例样品3，实施例样品4，实施例样品5以及实施例样品6，作为压电基板1使用了LT36°板。沿着该压电基板1传输的慢横波的音速vb是3350.8m/s。另外，对于比较样品4，作为压电基板1使用了LT42°板。在这些压电基板1上制作了从图1A到图1C所示结构的SAW谐振器。
在本实施例中，实施例样品3，实施例样品4以及实施例样品5的SAW谐振器全部做成电极指间间距p是0.8μm，金属化比例η是大约0.5，谐振频率f是1890.6MHz。另外，对于实施例样品6，电极指间间距p是0.6μm，金属化比例η是大约0.5，谐振频率f是1890.6MHz。
在实施例样品3和实施例样品4中，在SAW谐振器的电极中使用了Al。进而，实施例样品3的SAW谐振器的归一化膜厚h/λ做成19.8％。另外，实施例样品4的SAW谐振器的归一化膜厚h/λ做成15.0％，比实施例样品3减薄。但是，使得谐振频率与实施例样品3一致那样在LT基板上设置台阶部分，在其上面形成电极。关于该形成方法在后面叙述。
在实施例样品5中，作为SAW谐振器的电极使用了比Al密度大的钨(W)。实施例样品5的SAW谐振器的归一化膜厚h/λ考虑到Al与W的密度的差异做成2.7％。通过这样设定，使得谐振频率与实施例样品3一致。
在实施例样品6中，作为SAW谐振器的电极，使用了由W层和Al层的2层构成的多层膜电极。实施例样品6的SAW谐振器的归一化膜厚h/λ是8.7％，而考虑到Al层与W层的层厚的比例以及Al与W的密度的差异，使得谐振频率与实施例样品3一致。
通过这样做，实施例样品4，实施例样品5以及实施例样品6在其归一化膜厚h/λ换算为Al时都与实施例样品3一致。
另外，还制作了比较样品4的SAW谐振器。该比较样品4设计成电极指间间距p是1.1μm，金属化比例η是大约0.5，以及归一化膜厚h/λ是大约10％，使用了LT42°板时的LSAW的传输损失为最小。
另外，关于谐振频率f，实施例样品3，实施例样品4，实施例样品5以及实施例样品6全部都等于1890.6MHz。
进而，基本上用与本发明的实施例1相同的方法进行了SAW谐振器的制作以及评价。其中，对于实施例样品4，由于需要在压电基板上制作台阶部分，因此在刻蚀IDT电极和谐振器的电极图形的工艺中，进行了在氯族刻蚀气体中添加了Ar的溅射刻蚀。由此，把露出的压电基板的区域部分，即电极指间部分的压电基板刻蚀掉一部分，形成预定的台阶部分。由此，IDT电极的电极指能够以预定的厚度形成在以与该电极指相同的间距所形成的压电基板的台阶部分的顶部。
另外，对于实施例样品5和实施例样品6，在刻蚀W时使用了F族气体。特别是，对于实施例样品6，通过氯族气体把Al层进行了刻蚀，对于W层，以Al层作为刻蚀掩膜，使用F族气体进行了刻蚀。
图11A，图11B，图11C，图11D以及图11E分别示出实施例样品3，实施例样品4，实施例样品5，实施例样品6以及比较样品4的SAW谐振器的带通特性。另外，表3中示出各个SAW谐振器的特性的测定结果
如果把图11A～图11D的实施例样品3，实施例样品4，实施例样品5以及实施例样品6与作为比较样品4的图11E进行比较，则可知所有的样品与比较样品4相比较，陡峭性都良好。另外，对于插入损失，实施例样品3，实施例样品4以及实施例样品6与比较样品4相比较，最小插入损失和插入损失指标都良好。与此相反，实施例样品5与比较样品4相比较，插入损失稍差。这一点考虑是由于在IDT电极中使用W而不得已减薄膜厚，以及W自身与Al相比较相对电阻大，出于该理由，因此增大了IDT电极的电阻值。
表3
 压电基板   电极指间间距p(μm)   归一化膜厚h/λ(％)   谐振频率f(MHz)   SAW音速※(m/s)   插入损失指标(dB) 陡峭性指标
实施例样品3  36°LT板 0.8 19.8 1890.6 3025.0 -0.7 2202.4
实施例样品4  36°LT板 0.8 15.0 1890.6 3025.0 -0.7 2202.4
实施例样品5  36°LT板 0.8 2.7 1890.6 3025.0 -1.2 2202.4
实施例样品6  36°LT板 0.6 8.7 1890.6 2268.7 -0.3 2208.3
比较样品4  42°LT板 1.1 10.0 1884.8 4146.6 -0.8 2089.2
其中，比较样品4是满足以往作为能够得到比较良好的SAW谐振器特性的条件(LT基板切割角：42°，电极的归一化膜厚大约10％)的样品。与此不同，如实施例样品3，实施例样品4，实施例样品5以及实施例样品6那样，通过在能够激励LSAW的切割角切割出的压电基板上，使得成为2×p≤vb/f那样形成SAW谐振器，在基板的切割角方面不设置大的限制，可以得到与比较样品4几乎相同或者比其高的陡峭性以及低损失的SAW谐振器。
进而，比较样品4是电极指由Al构成，利用LSAW所制作的SAW器件，而该IDT电极的膜厚hL是0.11μm。另一方面，实施例样品3与实施例样品4是IDT电极的电极指同样地由Al构成，谐振频率与比较样品4几乎相同，利用了沿着压电基板传输的慢横波的SAW器件，它们的IDT电极的膜厚hr分别是0.32μm，0.24μm。根据这些结果和进而制作了各种样品测定的结果，通过采用满足hL≤hr的结构，特别地发现了不选择切割角，可以得到陡峭而且低损失的SAW谐振器。这是由于根据质量负荷效应，能够使得SAW的音速低于沿着压电基板传输的慢横波的音速。
另外，如果把图11A～图11D所示的实施例样品3，实施例样品4，实施例样品5以及实施例样品6的带通特性进行比较，则在实施例样品3，其带通特性有若干波动，与此不同，对于实施例样品4，实施例样品5以及实施例样品6没有观察到那样的波动状态。这是由于对于实施例样品3，使本来作为LSAW传输的波的音速比慢横波还慢，利用为RSAW，与此相伴随，每一条IDT电极以及每一条反射器的电极的反射系数降低。作为解决该问题的方法虽然考虑要在设计上下功夫，但是需要改善每一条IDT电极以及每一条反射器电极的反射率。
另一方面，对于实施例样品4，实施例样品5以及实施例样品6，明确了以下点。即，对于实施例样品4通过在基板上设置台阶部分，其带通特性平滑。另外，在实施例样品5和实施例样品6中，通过电极的全部或者一部分中使用比Al密度高的W，其带通特性平滑。由此，发现了作为改善利用伴随着使比本来作为LSAW传输的波的音速还慢的慢横波作为RSAW而发生的每一条IDT电极和每一条反射器的电极的反射系数降低的方法，通过在基板上设置台阶部分或者在电极的全部或者一部分中使用比Al密度高的材料是有效的。
在本实施例中，通过在压电基板上设置台阶部分或者使用比Al密度高的材料，进行了IDT电极以及反射器电极的反射率的改善，而作为进行反射率降低的改善方法，也可以使用例如在IDT电极与压电基板之间形成不发生电特性恶化程度的绝缘物的方法等其它的方法。
另外在本实施例中，作为比Al密度高的电极材料使用了W，而作为电极材料并不限定于该材料，也可以采用钽(Ta)，钼(Mo)，钛(Ti)，铜(Cu)或其它的金属材料，或者它们的合金或多层膜结构等。在多层膜结构中，不限定于本实施例的叠层构造或者叠层材料，可以是满足本发明的条件的各种叠层结构。进而，作为IDT电极和反射器的电极，也可以不是相同的材料或者相同的构造。
另外，通过对于同时形成SAW的波导区两端的汇流条部分，也提高反射系数，能够降低来自SAW的波导区的漏泄，进而提高谐振器的特性。其中，关于IDT电极最好是与使用了Al电极时相比没有大幅度增大电阻值，最好是使用了Al时的10倍以下的电阻值。另外，在IDT电极的电阻比较高的情况下，通过改变IDT电极以外的汇流条或者围绕线路的材料或者构造，降低该部分的电阻值这一点在形成使用了本实施例的谐振器的SAW滤波器等的情况下特别有效。
另外，在比W和Mo的基板材料的线热膨胀系数小的电极材料，或者使用了这些电极材料的叠层电极的情况下，不仅改变反射系数还能够同时改变温度特性。而且，在本发明中由于能够比以往的SAW加厚电极的膜厚，因此其效果也很大。
实施例4
在本发明的实施例4中，作为SAW器件使用了与在本发明的实施例1中使用的1-port SAW谐振器相同的1-port SAW谐振器。在本实施例中制作的实施例样品7和实施例样品8在SAW谐振器的压电基板1上的IDT电极3以及反射器4的电极中使用Al，另外作为压电基板1使用了LT36°板。沿着该压电基板1传输的慢横波的音速vb是3350.8m/s
在实施例样品7和实施例样品8中如图12A和图12B所示，采用形成电介质膜的结构使得覆盖SAW谐振器的IDT电极以及反射器。
在实施例样品7中，作为该电介质膜使用氮化硅膜12。图12A示出该结构的剖面图。在图12A中，示出在压电基板1上形成IDT电极的电极指301，在该电极指301和压电基板1上作为电介质膜形成氮化硅膜12的状态。
另外，在实施例样品8中形成了氧化硅膜13。图12B中示出该结构的剖面图，与图12A相同，示出在压电基板1上形成IDT电极的电极指301，在该电极指301和压电基板1上形成氧化硅膜13的状态。另外，表4中示出各个SAW谐振器的特性。
实施例样品7的电极指间间距p是0.80μm，金属化比例η是大约0.5，形成氮化硅膜12之前的谐振频率fbefore是1885.45MHz。另外，形成了氮化硅膜12以后的谐振频率fafter是1876.30MHz。从而，在实施例样品7中，氮化硅膜12形成前的SAW的音速是3016.7m/s，比慢横波的音速3350.8m/s还慢。由此，满足2×p≤vb/fbefore的关系。进而，由于氮化硅膜12形成后的SAW的音速是3002.1m/s，因此也比慢横波的音速3350.8m/s慢。这种情况下也满足2×p≤vb/fafter的关系。即，在实施例样品7中，在形成氮化硅膜12的前后，都满足2×p≤vb/f的关系。
另一方面，实施例样品8的SAW谐振器的电极指间间距p是0.80μm，金属化比例η是大约0.5，形成氧化硅膜13之前的谐振频率fbefore是1848.37MHz。另外，形成了氧化硅膜13以后的谐振频率fafter是2484.20MHz。从而，氧化硅膜13形成前的SAW的音速是2957.4m/s，比慢横波的音速还慢。即，这时满足2×p≤vb/fbefore的关系。如果形成氧化硅膜13，则SAW的音速成为3974.7m/s，比慢横波的音速3350.8m/s快。其结果，满足2×p≥vb/fafter的关系。即，在实施例样品8中，在作为电介质膜的氧化硅膜13的形成前后满足2×p×fbefore≤vb≤2×p×fafter的关系。
另外，作为比较样品5和比较样品6，制作利用了具有与实施例样品7和实施例样品8在形成了电介质膜以后的各个谐振频率相同的谐振频率的通常LSAW的SAW谐振器。在比较样品5和比较样品6中，SAW谐振器的电极中使用了Al。另外，作为压电基板使用了36°Y切割X传输的LT基板。另外，比较样品5的电极指间间距p是1.06μm，比较样品6的电极指间间距p是0.81μm，比较样品5和比较样品6的金属化比例η都是大约0.5。从而，比较样品5和比较样品6的LSAW的音速根据(式1)是4001.3m/s以及4004.3m/s，比慢横波的音速快。
图13A和图13B中示出实施例样品7的电介质膜12形成前后的带通特性。另外，图14A和图14B示出实施例样品8的电介质膜13形成前后的带通特性。进而，图15中示出比较样品5的带通特性，图16中示出比较样品6的带通特性。
另外，基本上用与本发明实施例1相同的方法进行了SAW谐振器的制作以及评价。其中，实施例样品7和实施例样品8中的电介质膜的形成在IDT电极等的图形形成以后用溅射法在晶片的整个面上形成电介质膜，为了测定电特性仅对于需要与探针器接触的焊盘区在电介质膜上用光刻法以及刻蚀法去除电介质膜。表4中示出各个SAW谐振器的特性。
表4
压电基板   电极指间间距p(μm)  无电介质膜  有电介质膜 插入损失指标(dB) 陡峭性指标
谐振频率f(MHz) SAW音速※(m/s) 谐振频率f(MHz) SAW音速※(m/s)
实施例样品7 36°LT板 0.8 1885.5 3016.7 1876.3 3002.1 -1 2465.9
实施例样品8 36°LT板 0.8 1848.4 2957.4 2484.2 3974.7 -1.1 2191.7
比较样品5  36°LT板 1.06 1880.3 4001.3 - - -2.6 2053.3
比较样品6  36°LT板 0.81 2465.7 4004.3 - - -2.8 2097.7
如从图13以及图13B所知，对于实施例样品7，在氮化硅膜12的形成以后，可以在插入损失、陡峭性方面都得到良好的结果。另外，如果与图15所示的比较样品5进行比较，则在氮化硅膜12的形成之前插入损失、陡峭性都具有比比较样品5稍差一些的特性，而在氮化硅膜12形成以后确认了成为比比较样品5良好的特性。由此确认了即使形成氮化硅膜12这样的电介质膜，也能够得到本发明的效果。
另外，对于实施例样品8，虽然在氧化硅膜13的形成前后谐振频率增大，但是如从图14A和图14B的比较所知那样，在插入损失以及陡峭性方面没有发现很大的变化。如果与图16所示的比较样品6相比较，则在电介质膜的形成前后，确认了比利用了通常的LSAW的SAW谐振器特性出色。
从而，通过形成氧化硅膜13这样的电介质膜增加SAW的音速的情况下，如果使得满足2×p×fbefore≤vb≤2×p×fafter的关系那样设定电极指间间距p以及谐振频率fbefore，则能够得到插入损失、陡峭性出色的SAW谐振器。通常，在SAW谐振器的情况下，由于频率越低电极指间间距越宽，因此在这样的情况下，通过利用由电介质膜的形成引起的SAW音速的上升，能够扩展SAW谐振器的电极指间间距，因而在SAW器件的制作方面是有利的。
另外，作为电介质膜如果使用氮化硅膜，则在膜形成后谐振频率减小，其减小程度能够通过膜厚设定。如果像比较样品6那样，在电介质膜形成前是4004.3m/s的比慢横波的音速快的SAW谐振器表面比实施例样品7更厚地形成氮化硅膜，则能够减小膜形成后的谐振频率。通过适当地设定膜厚，使得能够满足2×p×fafter≤vb，同样可以得到本发明的效果。
另外，在本实施例中，作为电介质膜使用氮化硅膜以及氧化硅膜的单层膜，但是本发明并不限定于这种情况。例如，也可以使用聚酰亚胺类树脂或者氮化硅膜与氧化硅膜的叠层膜等。进而，在本实施例中，在IDT电极的上面设置了电介质膜，而在压电基板的上面直接设置电介质膜，在其上面形成IDT电极，或者把它们组合起来的结构中也能够得到同样的效果。
另外，由于由电介质膜的形成引起的SAW音速的变化根据电介质膜的材料以及其膜厚或结构而变化，因此不限于在本实施例中所示的例子，在各个情况下实现本实施例的电极膜厚或者结构，电介质膜的材料或者结构等中都存在最佳条件。
实施例5
在本发明的实施例5中作为SAW器件，说明在同一片芯片上存在800MHz频带的梯子型SAW滤波器和1.9GHz频带的梯子型SAW滤波器的所谓1片芯片上2个滤波器类型的滤波器的情况。在本实施例中，制作了实施例样品9，实施例样品10，比较样品7以及比较样品8的4种样品。关于800 MHz频带的滤波器，制作了美国的AMPS/CDMA用的发送侧滤波器，关于1.9GHz频带的滤波器同样地制作了美国的PCS频带的CDMA用的发送侧滤波器。
800MHz频带AMPS/CDMA用发送滤波器中所需要的特性即所需要的标准是要求通带是824MHz～849MHz，插入损失是2.5dB以下，接收频带的阻带是869MHz～894MHz，衰减度是40dB以上。1.9GHz PCS频带CDMA用发送滤波器中需要的特性即所需要的标准是要求通带是1850MHz～1910MHz，插入损失是2.5dB以下，接收频带中的阻带是1930MHz～1990MHz，衰减度是40dB以上。
在实施例样品9中，在LT39°板上形成Al膜，通过光刻以及干法刻蚀形成了800MHz的梯子型SAW滤波器以及1.9GHz频带的SAW滤波器。设计成使得实施例样品9的800MHz的滤波器中的SAW谐振器的IDT电极的归一化膜厚h/λ成为大约6.0％，使用LT39°板，使得与利用了LSAW的SAW谐振器的传输损失几乎为0的条件一致。形成该800MHz频带的SAW滤波器的SAW谐振器利用了LSAW，谐振频率以及电极指间间距p的关系不满足2×p≤vb/f。
另外，对于1.9GHz频带的梯子型SAW滤波器，设计成使得形成该1.9GHz频带的SAW滤波器的SAW谐振器的谐振频率f以及电极间距p满足2×p≤vb/f的关系，使LSAW的音速下降利用为RSAW。
在实施例样品10中，在LT39°板上顺序地叠层W和Al，通过光刻以及干法刻蚀形成了800MHz频带的梯子型SAW滤波器以及1.9GHz频带的SAW滤波器的图形。这时，作为干法刻蚀的气体，首先用Cl族气体刻蚀Al层，接着不是暴露在大气中，而是使用F族气体刻蚀W层。然后一旦剥离了抗蚀剂层以后，进而在用抗蚀剂层保护了800MHz频带的滤波器图形部分的基础上，再次使用Cl族气体，刻蚀1.9GHz频带的滤波器图形部分的Al层。从而，800MHz频带的滤波器的IDT电极成为W/Al的2层膜，1.9GHz频带的IDT电极成为W单层膜。
构成该实施例10中的800MHz频带的SAW滤波器的SAW谐振器利用了SAW，谐振频率以及电极间距p的关系不满足2×p≤vb/f。另外，设计成使得对于1.9GHz频带的梯子型SAW滤波器，形成该1.9GHz频带的SAW滤波器的SAW谐振器的谐振频率f以及电极间距p满足2×p≤vb/f的关系，使LSAW的音速下降利用为RSAW。
在比较样品7中，首先在39°LT板上制作1.9GHz的滤波器的设计膜厚部分的Al膜，接着在用抗蚀剂层保护了1.9GHz频带滤波器部分以后，按照Ti、Al的顺序成膜，使得800MHz频带的滤波器形成部分的膜厚成膜为800MHz频带滤波器的设计膜厚。这里，Ti用作为紧密接合层。进而，与在其部分上附加膜了的Ti/Al膜一起剥离保护1.9GHz频带滤波器部分的抗蚀剂层。进而，为了保护1.9GHz频带滤波器部分和形成800MHz频带滤波器的图形，涂敷了抗蚀剂层。对于该抗蚀剂层进行曝光，然后通过进行干法刻蚀，在1片芯片上制作了800MHz频带滤波器和1.9GHz频带滤波器。
构成该比较样品7中的800MHz频带的SAW滤波器以及1.9GHz频带的SAW谐振器利用了LSAW，在每一个中，谐振频率以及电极指间间距p的关系都不满足2×p≤vb/f的关系。
在比较样品8中，在39°LT板上按照Al、W的顺序形成2层膜，通过光刻以及干法刻蚀形成了800MHz的梯子型SAW滤波器以及1.9GHz频带的SAW滤波器的图形。这时，作为干法刻蚀的气体，首先用F族气体刻蚀W层，接着不是暴露在大气状态下，而是使用CI族气体刻蚀Al层。然后，在一旦剥离了抗蚀剂层以后，在用抗蚀剂层再次保护了800MHz频带的滤波器图形部分的基础上，使用F族气体，刻蚀1.9GHz频带的滤波器图形部分的W膜。从而，这时1.9GHz频带的IDT电极是Al单层膜，800MHz频带的IDT电极是Al与W的2层膜结构。
构成该比较样品8中的800MHz频带的SAW滤波器以及1.9GHz频带的SAW谐振器利用了LSAW，在每一个中谐振频率以及电极指间间距p不满足2×p≤vb/f的关系。
在实施例样品9，实施例样品10，比较样品7以及比较样品8的全部中，在IDT电极图形形状以后，进而在围绕线路以及汇流条，以及焊盘部分中蒸镀Al膜进行了增强。然后，切割这些晶片，分割为单片晶片的基础上，在3mm见方陶瓷封装中进行了小片接合，而且在通过引线键合获得电连接的基础上，在氮气环境中进行了气密密封。
图17A，图17B中示出实施例样品9，图示18A，图18B中示出实施例样品10，图19A，图19B中示出比较样品7，以及图20A，图20B中示出比较样品8的带通特性。另外，在各个图中还对应地示出通带(发送侧频带)以及阻带(接收侧频带)。
如果详细地观察这些结果，则关于800MHz频带的SAW滤波器，可知实施例样品9，实施例样品10，比较样品7以及比较样品8可以得到几乎相同的特性。另外，关于1.9GHz频带的SAW滤波器，使本来作为LSAW传输的波的音速减慢，作为RSAW利用的实施例样品9和实施例样品10满足要求标准。另一方面，比较样品7和比较样品8的通带的插入损失、阻带的衰减度都不满足要求标准。另外，如果把实施例样品9和实施例样品10进行比较，则在实施例样品9中观察到的波动在实施例样品10中几乎看不到。考虑为这是由于IDT电极材料是W。
另外，在实施例样品10中，尽管电极材料仅是W，但是插入损失与其它的例子几乎没有什么变化。这一点认为是在SAW谐振器中IDT电极的电阻值在损失方面难以产生影响，或者由于在围绕线路等中进行了Al的增强。另外，关于比较样品7，考虑到由于制造工艺的复杂性，最终可以得到满意的特性的产品少，制造合格率差。
实施例6
以下，参照附图说明使用了本发明实施例6中的表面声波器件的传感器。
在本实施例中，作为使用了表面声波器件的传感器的一个例子，说明温度传感器。图21是该传感器的基本结构的概略图。在图21中，在绝缘基体材料21的前端安装封装了SAW谐振器22，其输出部分经过设置在绝缘基体材料21上的线路23，与网络分析器24电连接的结构构成。本温度传感器中的该SAW谐振器22是传感器部分，其带通特性由网络分析器24测定。
该温度传感器由于根据周围的温度变化SAW谐振器22的频率特性变动，因此能够根据其变动量进行温度处理。在本实施例中，监视由温度变化引起的反谐振频率的移动量。
作为SAW谐振器22使用了在本实施例1的实施例样品1中说明过的SAW谐振器。以下，把由此制作的温度传感器称为实施例传感器1。另外，同样还制作了使用在实施例1的比较样品1中说明过的SAW谐振器的比较例传感器。
对这两种温度传感器的特性进行了以下的评价。即，把作为传感器部分的SAW谐振器22放在恒温箱中，使环境温度变化的同时求环境温度的变化值与反谐振频率的变化值的关系。图22示出其结果。在图22中，纵轴是反谐振频率的变化值，横轴表示来自常温(25℃)的温差。从该结果可知，实施例传感器1的温度特性是大约130ppm/K，而比较例传感器的温度特性是35ppm/K。另外，如从实施例1的图3A与图3B的比较可知，实施例传感器1的反谐振频率附近的特性也比比较例传感器尖锐，作为其结果，确认了实施例传感器1能够高灵敏度地进行温度的测定。
这样的温度特性通过加厚IDT电极的膜厚，利用了基板具有的温度特性发生变化这一点。这种情况下，当使用了Al电极时，IDT电极的膜厚最好是归一化膜厚h/λ为10％以上。
如以上那样，本发明通过使LSAW的音速低为压电基板的慢横波以下的音速，能够抑制体波的放射，降低SAW谐振器或者SAW滤波器等的SAW器件的损失，提高陡峭性。

Claims (29)

1.一种表面声波器件，是包括以能够激励漏泄表面弹性波的切割角切割出的压电基板和由在上述压电基板上至少具有一对相互啮合的电极指的叉指换能器(IDT)电极构成的电极图形的表面声波器件，其特征在于：
在令上述表面声波器件的谐振频率为f(Hz)，令沿着上述压电基板传输的慢横波的音速为vb(m/s)，令形成在上述压电基板上的上述电极图形的上述电极指的间距为p(m)时，上述电极指的间距p满足2×p≤vb/f的关系。
2.根据权利要求1所述的表面声波器件，其特征在于：
上述电极图形的上述电极指形成在具有与上述电极指的间距p基本相同的间距而且设置在上述压电基板表面上的台阶部分的顶部。
3.根据权利要求1所述的表面声波器件，其特征在于：
上述表面声波器件还在上述电极图形上至少形成了覆盖该电极图形的电介质膜。
4.一种表面声波器件，是以能够激励漏泄表面弹性波的切割角切割出的压电基板和在上述压电基板上至少具有一对相互啮合的电极指的叉指换能器(IDT)电极构成的电极图形，在上述电极图形上形成了至少覆盖上述电极图形的电介质膜的表面声波器件，其特征在于：
在令形成上述表面声波器件的上述电介质膜之前的谐振频率为fbefore(Hz)，令形成了上述电介质膜以后的谐振频率为fafter(Hz)，令沿着上述压电基板传输的慢横波的音速为vb(m/s)，令形成在上述压电基板上的上述电极图形的上述电极指的间距为p(m)时，上述电极指的间距p满足2×p×fbefore≤vb≤2×p×fafter的关系。
5.根据权利要求1到4的任一项所述的表面声波器件，其特征在于：
上述电极指由铝(Al)或者以铝(Al)为主体的金属构成，而且在令使用上述压电基板利用上述漏泄表面弹性波所制作的LSAW型表面声波器件的IDT电极的膜厚为hL，令取为与上述LSAW型表面声波器件相同的谐振频率时的上述表面声波器件的上述IDT电极的膜厚为hr时，做成上述表面声波器件的上述IDT电极的膜厚hr满足hL≤hr的结构。
6.根据权利要求1到4的任一项所述的表面声波器件，其特征在于：
上述表面声波器件的至少上述电极指使用了比铝(Al)密度大的金属。
7.根据权利要求1到4的任一项所述的表面声波器件，其特征在于：
上述表面声波器件的至少上述电极指是具有由比铝(Al)的密度大的金属构成的第1层和由铝(Al)或者以铝(Al)为主体的金属构成的第2层的至少2层或2层以上的多层构造的电极。
8.根据权利要求1到4的任一项所述的表面声波器件，其特征在于：
上述压电基板是钽酸锂(LiTaO3)单晶体。
9.根据权利要求5所述的表面声波器件，其特征在于：
上述压电基板是钽酸锂(LiTaO3)单晶体。
10.根据权利要求6所述的表面声波器件，其特征在于：
上述压电基板是钽酸锂(LiTaO3)单晶体。
11.根据权利要求7所述的表面声波器件，其特征在于：
上述压电基板是钽酸锂(LiTaO3)单晶体。
12.根据权利要求8所述的表面声波器件，其特征在于：
由上述钽酸锂(LiTaO3)单晶体构成的上述压电基板具有在以上述钽酸锂(LiTaO3)单晶体的X轴为中心，从Y轴向Z轴方向以26度～50度范围的角度旋转的方位切割出的切割面，具有能够激励漏泄表面弹性波的特性。
13.根据权利要求9所述的表面声波器件，其特征在于：
由上述钽酸锂(LiTaO3)单晶体构成的上述压电基板具有在以上述钽酸锂(LiTaO3)单晶体的X轴为中心，从Y轴向Z轴方向以26度～50度范围的角度旋转的方位切割出的切割面，具有能够激励漏泄表面弹性波的特性。
14.根据权利要求10所述的表面声波器件，其特征在于：
由上述钽酸锂(LiTaO3)单晶体构成的上述压电基板具有在以上述钽酸锂(LiTaO3)单晶体的X轴为中心，从Y轴向Z轴方向以26度～50度范围的角度旋转的方位切割出的切割面，具有能够激励漏泄表面弹性波的特性。
15.根据权利要求11所述的表面声波器件，其特征在于：
由上述钽酸锂(LiTaO3)单晶体构成的上述压电基板具有在以上述钽酸锂(LiTaO3)单晶体的X轴为中心，从Y轴向Z轴方向以26度～50度范围的角度旋转的方位切割出的切割面，具有能够激励漏泄表面弹性波的特性。
16.根据权利要求1到4的任一项所述的表面声波器件，其特征在于：
上述压电基板是铌酸锂(LiNbO3)单晶体。
17.根据权利要求5所述的表面声波器件，其特征在于：
上述压电基板是铌酸锂(LiNbO3)单晶体。
18.根据权利要求6所述的表面声波器件，其特征在于：
上述压电基板是铌酸锂(LiNbO3)单晶体。
19.根据权利要求7所述的表面声波器件，其特征在于：
上述压电基板是铌酸锂(LiNbO3)单晶体。
20.根据权利要求16所述的表面声波器件，其特征在于：
由上述铌酸锂(LiNbO3)单晶体构成的上述压电基板具有在以上述铌酸锂(LiNbO3)单晶体的X轴为中心，从Y轴向Z轴方向以50度～80度范围的角度旋转的方位切割出的切割面，具有能够激励漏泄表面弹性波的特性。
21.根据权利要求17所述的表面声波器件，其特征在于：
由上述铌酸锂(LiNbO3)单晶体构成的上述压电基板具有在以上述铌酸锂(LiNbO3)单晶体的X轴为中心，从Y轴向Z轴方向以50度～80度范围的角度旋转的方位切割出的切割面，具有能够激励漏泄表面弹性波的特性。
22.根据权利要求18所述的表面声波器件，其特征在于：
由上述铌酸锂(LiNbO3)单晶体构成的上述压电基板具有在以上述铌酸锂(LiNbO3)单晶体的X轴为中心，从Y轴向Z轴方向以50度～80度范围的角度旋转的方位切割出的切割面，具有能够激励漏泄表面弹性波的特性。
23.根据权利要求19所述的表面声波器件，其特征在于：
由上述铌酸锂(LiNbO3)单晶体构成的上述压电基板具有在以上述铌酸锂(LiNbO3)单晶体的X轴为中心，从Y轴向Z轴方向以50度～80度范围的角度旋转的方位切割出的切割面，具有能够激励漏泄表面弹性波的特性。
24.一种表面声波器件，其特征在于：
把权利要求1到4的任一项所述的上述表面声波器件的2个或2个以上组合起来形成在1片芯片上。
25.一种移动通信设备，其特征在于：
使用了权利要求1到4的任一项所述的上述表面声波器件。
26.一种移动通信设备，其特征在于：
使用了权利要求24所述的上述表面声波器件。
27.一种传感器，其特征在于：
使用了权利要求1到4的任一项所述的上述表面声波器件。
28.一种表面声波器件的设计方法，其中，该表面声波器件包括以能够激励漏泄表面弹性波的切割角切割出的压电基板和由在上述压电基板上至少具有一对相互啮合的电极指的叉指换能器(IDT)电极构成的电极图形，其特征在于：
设定上述电极图形和上述切割角使得在令上述表面声波器件的谐振频率为f(Hz)，令沿着上述压电基板传输的慢横波的音速为vb(m/s)，令形成在上述压电基板上的上述电极图形的上述电极指的间距为p(m)时，满足2×p≤vb/f的关系。
29.一种表面声波器件的设计方法，其中，该表面声波器件以能够激励漏泄表面弹性波的切割角切割出的压电基板和由在上述压电基板上至少具有一对相互啮合的电极指的叉指换能器(IDT)电极构成的电极图形，在上述电极图形上形成了至少覆盖上述电极图形的电介质膜，其特征在于：
设定上述电极图形，上述切割角以及上述电介质膜材料使得在令形成上述表面声波器件的上述电介质膜之前的谐振频率为fbefore(Hz)，令形成了上述电介质膜以后的谐振频率为fafter(Hz)，令沿着上述压电基板传输的慢横波的音速为vb(m/s)，令形成在上述压电基板上的上述电极图形的上述电极指的间距为p(m)时，满足2×p×fbefore≤vb≤2×p×fafter的关系。
30.根据权利要求28或29所述的表面声波器件的设计方法，其特征在于：
上述电极指由铝(Al)或者以铝(Al)为主体的金属构成，而且设定上述电极图形以及上述切割角使得在令使用上述压电基板而利用上述漏泄表面弹性波所制作的LSAW型表面声波器件的IDT电极的膜厚为hL，令取为与上述LSAW型表面声波器件相同的谐振频率时的上述表面声波器件的上述IDT电极的膜厚为hr时，上述表面声波器件的上述IDT电极的膜厚hr满足hL≤hr。
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