DE19839247A1

DE19839247A1 - Oberflächenwellenbauelement

Info

Publication number: DE19839247A1
Application number: DE19839247A
Authority: DE
Inventors: Toshimaro Yoneda; Michio Kadota
Original assignee: Murata Manufacturing Co Ltd
Current assignee: Murata Manufacturing Co Ltd
Priority date: 1997-08-28
Filing date: 1998-08-28
Publication date: 1999-03-04
Anticipated expiration: 2018-08-29
Also published as: KR19990023942A; TW425758B; CN1144360C; CN1215252A; JPH1174751A; DE19839247B4; US6271617B1; KR100312001B1

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Oberflächen wellenbauelement mit einem Interdigitalwandler (auf den im folgenden als IDT; IDT = Interdigital Transducer Bezug ge nommen wird), der auf einem Oberflächenwellensubstrat ange ordnet ist, und insbesondere auf ein Oberflächenwellenbau element unter Verwendung von Love-Wellen.

Eine Vielfalt von Oberflächenwellenbauelementen, die Ober flächenwellen verwenden, wurden vorgeschlagen. Beispiels weise offenbart der Technical Report of the Institute of Electronics, Information and Communication Engineers (IEICE), ff. 7-14, US 82-35, 1982 ein Oberflächenbauelement, bei dem eine dünne Schicht aus einem Material mit einer langsamen akustischen Geschwindigkeit auf einem X-ausge breitetem Dreh-Y-Schnitt-LiNbO₃-Substrat gebildet ist, wobei eine Pseudooberflächenwelle, die darin erzeugt wird, eine Love-Wellen-Typ-Oberflächenwelle ist, die frei von einer Übertragungsdämpfung ist.

Der Technical Report des Institute of Electronics, Informa tion and Communication Engineers, ff. 31-38, US 86-37, 1986 offenbart ein X-ausgebreitetes Dreh-Y-Schnitt-LiNbO₃-Sub strat, das keinen einzelnen gleichmäßig angeordneten Film, der auf demselben angeordnet ist, sondern Metallstreifen aufweist, die unterbrochen auf demselben angeordnet sind, um Love-Wellen zu erzeugen.

Die japanische offengelegte Patentveröffentlichung Nr. 63-260213 offenbart ein Oberflächenbauelement, das Love-Wellen verwendet, und das ein, X-ausgebreitetes Dreh-Y-Schnitt-LiNbO₃-Sub strat mit einem IDT aufweist, der aus einem Schwermetall, wie z. B. Gold, Silber oder Platin, gebildet ist.

Die japanische offengelegte Patentveröffentlichung Nr. 8-125485 offenbart ein Oberflächenwellenbauelement, das Love-Wellen verwendet und einen IDT aufweist, der aus Wolfram oder Tantal aufgebaut ist, das auf einem Oberflächen wellensubstrat vorgesehen ist.

Die japanische offengelegte Patentveröffentlichung Nr. 8-250966 offenbart ein Oberflächenwellenbauelement, das Love-Wellen verwendet, und das einen IDT mit zwei Schichten aus Ta/Al aufweist, die auf einem Oberflächenwellensubstrat vorgesehen sind.

Obwohl die Technical Reports US 82-35 und US 86-37 und die japanische offengelegte Patentveröffentlichung Nr. 63-260213 beschreiben, daß das Oberflächenwellenbauelement einen IDT aufweist, der aus Gold, Silber oder Platin aufgebaut ist, ist das Bauelement, das tatsächlich getestet wurde, ein IDT aus Gold. Um die Love-Welle zu erzeugen, wird die Verwendung der oben beschriebenen Schwermetalle, die eine große Masse aufweisen, als erforderlich betrachtet, die Verwendung eines Schwermetalls ist jedoch sehr kostspielig.

Gemäß der japanischen, offengelegten Patentveröffentlichung Nr. 8-125485, ist der IDT aus Ta oder W aufgebaut, die weni ger kostspielig sind als Gold, und die einen niedrigeren Q-Faktor und einen relativ hohen spezifischen Widerstand lie fern, und dennoch kann derselbe in einem Resonator funktio nieren, stößt jedoch auf große Schwierigkeiten und Nachtei le, wenn derselbe in einem Filter verwendet wird.

Gemäß der japanischen, offengelegten Patentveröffentlichung Nr. 8-250966, ist der IDT aus einer zweischichtigen Struktur aus Ta/Al aufgebaut, was zu einem verringerten spezifischen Widerstand führt. Der spezifische Widerstand ist sogar mit dem IDT, der aus der zweischichtigen Struktur aus Ta/Al be steht, nicht ausreichend niedrig, und es wird keine befrie digende Leistung erreicht, wenn eine derartige Konfiguration als ein Filter verwendet wird.

Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, ein Oberflächenwellenbauelement zu schaffen, das befriedigende Leistungswerte aufweist, wenn dasselbe als ein Filter ver wendet wird, und das kostengünstig hergestellt werden kann.

Diese Aufgabe wird durch ein Oberflächenwellenbauelement gemäß Anspruch 1 und gemäß Anspruch 16 gelöst.

Um die oben beschriebenen Probleme zu überwinden, sehen die bevorzugten Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung ein Oberflächenbauelement vor, das eine IDT-Elektrode und/oder einen Reflektor umfaßt, das einen kostengünstigen Aufbau ohne die Verwendung eines teueren Schwermetalls auf weist, einen hohen Q-Faktor und einen niedrigen spezifischen Widerstand liefert, und ein exzellentes Verhalten erreicht, wenn das Bauelement als ein Resonator oder ein Bandpaßfilter aufgebaut wird.

Gemäß einem bevorzugten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung umfaßt ein Oberflächenwellenbauelement ein Ober flächenwellensubstrat und einen Interdigitalwandler, der auf der Oberfläche des Oberflächenwellensubstrats vorgesehen ist, wobei der Interdigitalwandler eine Wolframschicht und eine Aluminiumschicht umfaßt. Bei einem derartigen bevorzug ten Ausführungsbeispiel ist es vorzuziehen, daß der lami nierte Metallfilm eine Struktur aufweist, bei der eine Wol framschicht und eine Aluminiumschicht zusammenlaminiert werden, um einen einstückigen Metallfilm zu bilden.

Die Aluminiumschicht kann auf dem Oberflächenwellensubstrat vorgesehen werden, und die Wolframschicht wird dann vorzugs weise an der Aluminiumschicht vorgesehen. Alternativ kann die Wolframschicht auf dem Oberflächenwellensubstrat vorge sehen werden, und die Aluminiumschicht wird dann vorzugs weise an der Wolframschicht vorgesehen.

Das Oberflächenwellenbauelement kann ferner ein Reflektoren paar aufweisen, das aus einem laminierten Metallfilm herge stellt ist, bei dem eine Wolframschicht und eine Aluminium schicht laminiert werden, wobei das Reflektorenpaar auf bei den Seiten des Interdigitalwandlers angeordnet ist.

Bei einem weiteren bevorzugten Ausführungsbeispiel der vor liegenden Erfindung umfaßt ein Oberflächenwellenbauelement ein Oberflächenwellensubstrat, einen Interdigitalwandler, der auf dem Oberflächenwellensubstrat vorgesehen ist, und Reflektoren, die auf beiden Seiten des Interdigitalwandlers angeordnet sind, wobei die Reflektoren eine Wolframschicht und eine Aluminiumschicht umfassen. Bei einem derartigen bevorzugten Ausführungsbeispiel ist es vorzuziehen, daß der laminierte Metallfilm, der verwendet wird, um die Reflekto ren zu bilden, eine Struktur aufweist, bei der eine Wolfram schicht und eine Aluminiumschicht zusammenlaminiert werden, um einen einstückigen Metallfilm zu bilden. Bei diesem be vorzugten Ausführungsbeispiel kann der Interdigitalwandler vorzugsweise aus Aluminium oder einem anderen, geeigneten Material gebildet sein.

Das Oberflächenwellensubstrat ist bei den bevorzugten Aus führungsbeispielen der vorliegenden Erfindung vorzugsweise ein X-ausgebreitetes Y-Schnitt-LiNbO₃-Substrat, und das Oberflächenwellenbauelement ist aufgebaut, um Love-Wellen zu verwenden.

Das Oberflächenwellenbauelement kann ferner eine Verbin dungselektrode aufweisen, die auf dem Oberflächenwellensub strat vorgesehen ist und mit dem Interdigitalwandler ver bunden ist. Die Verbindungselektrode kann einen laminierten Metallfilm umfassen, bei dem eine Wolframschicht und eine Aluminiumschicht zusammenlaminiert sind.

Alternativ kann die Verbindungselektrode eine obere Schicht aufweisen, die aus Aluminium besteht. In diesem Fall umfaßt die Verbindungselektrode eine einzelne Schicht, die aus Alu minium besteht, die daher eine oberste Schicht ist, oder um faßt eine oberste Schicht aus Aluminium, die auf dem lami nierten Metallfilm angeordnet ist, der eine Aluminiumschicht und eine Wolframschicht, die zusammen laminiert sind, um faßt, derart, daß die Aluminiumschicht der laminierten Me tallschicht auf dem Oberflächenwellensubstrat vorgesehen ist, und daß die oberste Aluminiumschicht auf der Wolfram schicht des laminierten Metallfilms vorgesehen ist.

Bevorzugte Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung werden nachfolgend unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 eine schematische Draufsicht, die ein Oberflächen wellenbauelement gemäß einem ersten bevorzugten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung zeigt;

Fig. 2A eine vergrößerte Querschnittsansicht, die einen Teil des Bauelements zeigt, wobei der Schnitt entlang der Linie A-A in Fig. 1 vorgenommen ist;

Fig. 2B eine vergrößerte Querschnittsansicht, die einen Teil des Bauelements zeigt, wobei der Schnitt entlang der Linie B-B in Fig. 1 vorgenommen ist;

Fig. 2C eine vergrößerte Querschnittsansicht, die einen Teil des Bauelements gemäß einer Modifikation des ersten bevorzugten Ausführungsbeispiels zeigt, wobei der Schnitt entlang der Linie B-B in Fig. 1 vorgenommen ist;

Fig. 2D eine vergrößerte Querschnittsansicht, die einen Teil des Bauelements gemäß einer weiteren Modi fikation des ersten bevorzugten Ausführungsbei spiels zeigt, wobei der Schnitt entlang der Linie B-B in Fig. 1 vorgenommen ist;

Fig. 3 die Impedanzfrequenzcharakteristika des Oberflä chenwellenbauelements des ersten bevorzugten Aus führungsbeispiels;

Fig. 4 die Impedanzfrequenzcharakteristika eines ersten herkömmlichen Bauelements;

Fig. 5 die Impedanzfrequenzcharakteristika eines zweiten herkömmlichen Bauelements;

Fig. 6 eine Photographie, die durch ein Rasterelektronen mikroskop aufgenommen wurde, die den Oberflächen zustand der IDT-Elektrode des Oberflächenwellenbau elements gemäß bevorzugter Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung zeigt;

Fig. 7 eine Photographie, die durch ein Rasterelektronen mikroskop aufgenommen wurde, die den Oberflächen zustand der IDT-Elektrode des ersten herkömmlichen Bauelements zeigt;

Fig. 8 ein äquivalente Schaltung, die das Leiterfilter gemäß einem zweiten bevorzugten Ausführungsbeispiel zeigt;

Fig. 9 die Dämpfungsfrequenzcharakteristika des Leiterfil ters des zweiten bevorzugten Ausführungsbeispiels;

Fig. 10 zum Vergleich die Dämpfungsfrequenzcharakteristika des Leiterfilters, das aus dem ersten herkömmlichen Oberflächenwellenbauelement aufgebaut ist; und

Fig. 11 zum Vergleich die Dämpfungsfrequenzcharakteristika des Leiterfilters, das aus dem zweiten herkömm lichen Oberflächenwellenbauelement aufgebaut ist.

Im folgenden sind bevorzugte Ausführungsbeispiele der vor liegenden Erfindung detailliert unter Bezugnahme auf die Zeichnungen erklärt.

Fig. 1 ist eine schematische Draufsicht, die das Oberflä chenwellenbauelement gemäß einem ersten bevorzugten Ausfüh rungsbeispiel der vorliegenden Erfindung zeigt, und Fig. 2 ist eine vergrößerte Querschnittsansicht, die einen Teil des Oberflächenbauelements zeigt, wobei der Schnitt entlang der Linie A-A in Fig. 1 vorgenommen ist.

Ein Oberflächenwellenbauelement 1 umfaßt vorzugsweise ein Oberflächenwellensubstrat 2 aus einem Y-Schnitt-LiNbO₃-Sub strat.

Eine IDT-Elektrode 3 ist auf der oberen Oberfläche des Ober flächenwellensubstrats 2 vorgesehen, und dieselbe kann an geordnet sein, so daß dieselbe im wesentlichen in einem Mit telabschnitt des Substrats 2 positioniert ist. Die IDT-Elek trode 3 umfaßt eine kammförmige Elektrode 3a mit einer Mehr zahl von Elektrodenfingern und eine kammförmige Elektrode 3b mit einer Mehrzahl von Elektrodenfingern, wobei die zwei kammförmigen Elektroden 3a und 3b miteinander interdigita lisiert sind. Die IDT-Elektrode 3 ist vorzugsweise einer Apodisation ausgesetzt.

Die Mehrzahl der Elektrodenfinger der IDT-Elektrode 3 er strecken sich in einer Richtung, die im wesentlichen senk recht zu einer X-Achse ist, so daß die Love-Wellen, die als die Oberflächenwellen in dem Bauelement 1 erzeugt werden, sich in der Richtung der X-Achse auf dem LiNbO₃-Substrat 2 ausbreiten.

Reflektoren 4 und 5 sind vorzugsweise an beiden Seiten der IDT-Elektrode 3 in der Ausbreitungsrichtung der Oberflächen welle angeordnet. Jeder der Reflektoren 4 und 5 weist eine Mehrzahl von Elektrodenfingern auf, die miteinander kurz geschlossen sind. Die Reflektoren 4 und 5 erstrecken sich ferner in einer Richtung, die im wesentlichen senkrecht zu der X-Achse ist.

Das Oberflächenwellenbauelement 1 dieses bevorzugten Aus führungsbauspiels ist vorzugsweise derart aufgebaut, daß sowohl die IDT-Elektrode 3 als auch die Reflektoren 4 und 5 aus einem laminierten Metallfilm aufgebaut sind, bei dem eine Aluminiumschicht und eine Wolframschicht vorzugsweise in dieser Reihenfolge laminiert werden. Insbesondere ist die IDT-Elektrode 3 vorzugsweise aus einem laminierten Metall film 12 aufgebaut, bei dem eine Wolframschicht 11 auf eine Aluminiumschicht 10 laminiert wird, wie es in der Quer schnittsansicht eines Teils der IDT-Elektrode 3 in Fig. 2A gezeigt ist.

Die kammförmigen Elektroden 3a und 3b können jeweils mit Verbindungselektroden 3c und 3d verbunden sein, mit denen Verbindungsdrähte (nicht gezeigt) verbunden werden sollen. Wie in Fig. 2B gezeigt, sind die Verbindungselektroden 3c und 3d ferner vorzugsweise aus dem laminierten Metallfilm 12 aufgebaut. Das heißt, die Verbindungselektroden 3c und 3d sind vorzugsweise aufgebaut, um die Aluminiumschicht 10 auf dem Oberflächenwellensubstrat 2 und die Wolframschicht 11 auf der Aluminiumschicht 10 zu umfassen.

Es kann für die Verbindungselektroden 3c und 3d etwas schwierig sein, einen exzellenten Kontakt oder eine exzel lente Verbindung mit den Verbindungsdrähten aufgrund der Existenz der Wolframschicht 11, die auf der äußeren Ober fläche derselben angeordnet ist, einzurichten. Bei einem derartigen Fall ist es vorzuziehen, die Verbindungselektro den 3c und 3d derart aufzubauen, daß jede der Verbindungs elektroden 3c und 3d eine oberste Schicht aufweist, die aus Aluminium besteht. Beispielsweise können die Verbindungs elektroden 3c und 3d, wie in Fig. 2C gezeigt, lediglich die Aluminiumschicht 10 aufweisen, wobei die Wolframschicht 11 nicht auf der Aluminiumschicht 10 vorgesehen ist. Alternativ kann eine weitere Aluminiumschicht 13 auf der Wolframschicht 11 vorgesehen sein, die auf der Aluminiumschicht 10 ange ordnet ist, wie es in Fig. 2D gezeigt ist, derart, daß die Wolframschicht 11 zwischen den Aluminiumschichten 10, 13 an geordnet ist.

Gemäß dem ersten bevorzugten Ausführungsbeispiel der vorlie genden Erfindung wird ein Oberflächenwellenbauelement mit einem hohen Q-Faktor und einem kleinen Resonanzwiderstand geschaffen, wenn eine Spannung an die IDT-Elektrode 3 zum Erzeugen von Resonanz angelegt wird, da das Oberflächen wellenbauelement 1 die IDT-Elektrode 3 und die Reflektoren 4 und 5 aufweist, die jeweils den laminierten Metallfilm auf weisen, der den oben beschriebenen Aufbau hat. Diese Hand lung wird nun unter Bezugnahme auf ein spezifisches Beispiel erörtert.

Ein Beispiel der bevorzugten Ausführungsbeispiele des Ober flächenwellenbauelements 1 wird gemäß der folgenden Prozedur hergestellt. Eine Al-Schicht mit einer Dicke von etwa 50 nm und eine Wolframschicht mit einer Dicke von etwa 300 nm wird in dieser Reihenfolge entlang der gesamten oberen Oberfläche des Oberflächenwellensubstrats 2, das aus dem Y-Schnitt- LiNbO₃-Material besteht, unter Verwendung einer Sputtertech nik (Zerstäubungstechnik) gebildet. Ein Photolack wurde an dem laminierten Metallfilm angebracht, der folglich unter Verwendung einer Schleuderbeschichtungstechnik gebildet wird und dann einer Belichtung und einer Entwicklung unter Ver wendung einer Photomaske ausgesetzt wird.

Ein Ätzmittel wird verwendet, um andere Abschnitte des lami nierten Metallfilms zu entfernen, als die Abschnitte, an denen die IDT-Elektrode 3 und die Reflektoren 4 und 5 gebildet werden sollen. Das Ätzmittel, das bei der Ätzhand lung verwendet wird, ist eine Mischung aus Fluorwasserstoff säure mit 63 Gewichtsprozent, Salpetersäure und reinem Was ser, die in einem Gewichtsverhältnis von 1 : 2 : 1 gemischt sind.

Die Breite jedes Elektrodenfingers und der Zwischenraum zwischen den Elektrodenfingern in der IDT-Elektrode 3 wird derart entworfen, so daß die Love-Wellen eine Wellenlänge λ von etwa λ = 12 µm aufweist, und die Anzahl der Elektroden fingerpaare in der IDT-Elektrode wird auf 50 eingestellt, und die gewichteten, längengleichen Interdigitallängen wer den als allgemein rhomboidförmig, wie in Fig. 1 gezeigt, eingerichtet. Die Reflektoren 4 und 5 weisen eine Elektro denfingerbreite und einen Elektrodenfingerzwischenraum für die gleiche Wellenlänge der IDT-Elektrode 3 auf, und die Anzahl der Elektrodenfinger ist bei jedem Reflektor 10.

Die Impedanzfrequenzcharakteristika des Oberflächenwellen bauelements 1 dieses Beispiels eines bevorzugten Ausfüh rungsbeispiels, das derart aufgebaut ist, sind in Fig. 3 gezeigt. Wie gezeigt, ist die Impedanz bei einer Resonanz frequenz 2,73 Ω, während die Impedanz bei einer Antireso nanzfrequenz 2, 13 kΩ ist.

Zum Vergleich werden zwei Typen von herkömmlichen Ober flächenbauelementen mit einem Elektrodenmaterial und einem Aufbau, die sich von dem Elektrodenmaterial und dem Aufbau für das Oberflächenwellenbauelement 1 unterscheiden, herge stellt, so daß die verbleibenden physischen Charakteristika, Zusammensetzungen und Bedingungen gleich denselben des oben beschriebenen Beispiels der bevorzugten Ausführungsbeispiele sind.

Ein erstes herkömmliches Bauelement wird auf die gleiche Art und Weise, wie das obige Oberflächenwellenbauelement gemäß einem Beispiel der bevorzugten Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung hergestellt, ausgenommen, daß eine Tantalschicht statt der Wolframschicht mit einer Sputter technik bei dem oben beschriebenen Beispiel der bevorzugten Ausführungsbeispiele des Oberflächenwellenbauelements gebil det wird, wobei die Tantalschicht bei dem ersten herkömmli chen Bauelement die gleiche Dicke aufweist, wie die Wolfram schicht des Beispiels der bevorzugten Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung. Die Impedanzfrequenzcharak teristika des ersten herkömmlichen Bauelements sind in Fig. 4 gezeigt.

Ein zweites herkömmliches Bauelement wird durch Sputtern (Zerstäuben) von Wolfram auf ein Oberflächenwellensubstrat hergestellt, um eine Wolframschicht mit 350 nm zu bilden. Die IDT-Elektrode 3 und die Reflektoren 4 und 5 sind ledig lich aus einer Wolframschicht bei dem zweiten herkömmlichen Bauelement gebildet. Die Impedanzfrequenzcharakteristika des zweiten herkömmlichen Bauelements sind in Fig. 5 gezeigt.

Wie aus den Fig. 4 und 5 sichtbar, liefert das erste her kömmliche Bauelement, bei dem die IDT-Elektrode 3 und die Reflektoren 4 und 5 aus einem Ta/Al-laminierten Metallfilm aufgebaut sind, einen Resonanzwiderstand von 5,46 Ω und einen Antiresonanzwiderstand von 2.42 kΩ, und das zweite herkömmliche Bauelement liefert einen Resonanzwiderstand von 7,73 Ω und einen Antiresonanzwiderstand von 1,51 kΩ.

Wie es aus dem Vergleich der in Fig. 2 gezeigten Impedanz frequenzcharakteristika des Oberflächenwellenbauelements des Beispiels der bevorzugten Ausführungsbeispiele mit den in Fig. 4 und 5 gezeigten Impedanzfrequenzcharakteristika der herkömmlichen Bauelemente offensichtlich ist, liefern die IDT-Elektrode 3 und die Reflektoren 4 und 5, die aus dem laminierten Metallfilm aus W/Al gemäß dem Beispiel der be vorzugten Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung aufgebaut sind, einen niedrigeren Resonanzwiderstand als jeder Fall der Ta/Al-laminierten Metallfilmstruktur und der Nur-Wolfram-Struktur gemäß den herkömmlichen Beispielen. Durch Aufbauen der IDT/Elektrode 3 und der Reflektoren 4 und 5 aus dem laminierten Metallfilm, bei dem die Aluminium schicht und die Wolframschicht gemäß bevorzugten Aus führungsbeispielen der vorliegenden Erfindung zusammenlami niert sind, werden ein hoher Q-Faktor und ein wesentlich niedriger Resonanzwiderstand erreicht. Das Oberflächen wellenbauelement 1 gemäß den bevorzugten Ausführungsbeispie len der vorliegenden Erfindung wird bevorzugt für eine piezoelektrische Resonanzkomponente verwendet, wie z. B. einen Resonator und einen Bandpaßfilter, die Love-Wellen verwenden.

Allgemein gesprochen erhöhen die Reflektoren 4 und 5, die aus einem großmassigen Elektrodenmaterial aufgebaut sind, den Reflexionskoeffizienten pro Reflektor, und die Reflek toren 4 und 5, die aus W/Al-laminiertem Metallfilm bei einem derartigen Fall, wie bei diesem Beispiel von bevorzugten Ausführungsbeispielen, aufgebaut sind, reduzieren die Anzahl der Elektrodenfinger bei jedem Reflektor. Mit dieser Anord nung wird folglich ein kompaktes Oberflächenwellenbauele ment, das einen Reflektor umfaßt, geschaffen.

Die IDT-Elektrode 3, die aus dem W/Al-laminierten Metallfilm gemäß bevorzugter Ausführungsbeispiele der vorliegenden Er findung aufgebaut ist, liefert einen niedrigen Resonanzwi derstand im Vergleich zu der IDT-Elektrode des Ta/Al-la minierten Metallfilms gemäß dem herkömmlichen Bauelement, da der spezifische Widerstand von Ta 12,3 Ωm ist, während der spezifische Widerstand von W bis zu 4,9 Ωm ist. Es wird fer ner als unwahrscheinlich erachtet, daß das Seitenätzen wäh rend des Naßätzens auftritt, wenn der IDT, der gemäß bevor zugter Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung auf gebaut ist, durch Photolithographie gebildet wird. Dies wird unter Bezugnahme auf Fig. 6 und auf Fig. 7 erörtert.

Fig. 6 ist eine Photographie, die durch ein Rasterelektro nenmikroskop aufgenommen wurde, die Hauptabschnitte der IDT-Elektroden der Oberflächenwellenbauelemente zeigt, die gemäß bevorzugter Ausführungsbeispiele, wie oben beschrie ben, aufgebaut sind, und Fig. 7 ist eine Photographie, die durch das Rasterelektronenmikroskop von der IDT-Elektrode des ersten herkömmlichen Bauelements, das den Ta/Al-lami nierten Metallfilm verwendet, aufgenommen wurde.

Wie aus dem Vergleich von Fig. 6 mit Fig. 7 sichtbar ist, wird eine kleine Oberflächenunregelmäßigkeit auf der Ober fläche der Wolframschicht, nämlich auf der Oberfläche des laminierten Metallfilms in der IDT-Elektrode des W/Al- laminierten Metallfilms, gemäß bevorzugter Ausführungs beispiele der vorliegenden Erfindung beobachtet. Im Gegen satz dazu ist eine derartige Unregelmäßigkeit auf der Ober fläche der IDT-Elektrode des Ta/Al-laminierten Films we sentlich geringer. Aufgrund der Oberflächenunregelmäßig keiten derselben, erhöht die IDT-Elektrode aus dem W/Al- laminierten Metallfilm gemäß bevorzugter Ausführungsbei spiele der vorliegenden Erfindung die Haftkraft des Photo lacks, wodurch verhindert wird, daß ein Seitenätzen während des Naßätzprozesses auftritt, und die Seitenoberfläche jedes Elektrodenfingers in einer Richtung, die im wesentlichen senkrecht zu dem Oberflächenwellensubstrat ist, näher zu dem Oberflächenwellensubstrat ist.

Bei der IDT-Elektrode des Ta/Al-laminierten Metallfilms ge mäß dem herkömmlichen Beispiel, ist eine derartige Unregel mäßigkeit so klein, so daß dieselbe vernachlässigbar ist, und die Haftkraft des Photolacks ist derart niedrig, daß das Seitenätzen möglicherweise während des Naßätzprozesses auf tritt. Als ein Resultat eines derartigen Seitenätzens wird die Elektrodenseitenoberfläche mit einem großen Winkel be züglich einer Richtung, die im wesentlichen senkrecht zu dem Oberflächenwellensubstrat ist, zugespitzt. Folglich wird der Elektrodenfinger bezüglich des Querschnitts im wesentlichen trapezförmig.

Daher verhindert das Oberflächenwellenbauelement der be vorzugten Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung, das die IDT-Elektrode aufweist, die aus dem W/Al-laminierten Metallfilm aufgebaut ist, daß das Seitenätzen auftritt, wo durch der Q-Faktor erhöht und der Resonanzwiderstand abge senkt wird.

Das Oberflächenwellenbauelement der bevorzugten Ausführungs beispiele der vorliegenden Erfindung kann nicht nur bei ei nem Oberflächenwellenresonator sondern ferner bei einer großen Anzahl von piezoelektrischen Resonanzkomponenten, wie z. B. einem Bandpaßfilter, angewendet werden. Ein zweites bevorzugtes Ausführungsbeispiel ist ein Ausführungsbeispiel, bei dem die vorliegende Erfindung in einem Leiterfilter, das in Fig. 8 gezeigt ist, implementiert ist. Fig. 8 zeigt das schematische Diagramm des Leiterfilters, wobei die drei seriellen Resonatoren S1 bis S3 in einem Serienarm seriell geschaltet sind, der einen Eingang mit einem Ausgang verbin det. Sechs parallele Resonatoren P1-P6 sind zwischen den Serienarm und das Massepotential geschaltet. Insbesondere sind drei π-Typfilter in einem Leiterfilter vorgesehen, wo bei jedes π-Typfilter aus einem einzigen seriellen Resonator und zwei parallelen Resonatoren auf beiden Seiten des seri ellen Resonators gebildet wird.

Das Leiterfilter des zweiten bevorzugten Ausführungsbei spiels verwendet das Oberflächenwellenbauelement 1, das in Fig. 1 gezeigt ist, für die seriellen Resonatoren S1 bis S3 und die parallelen Resonatoren P1-P6, die, wie in Fig. 6 ge zeigt, konfiguriert sind. Das Leiterfilter, das derart auf gebaut ist, liefert die in Fig. 9 gezeigten Dämpfungsfre quenzcharakteristika.

Zum Vergleich zeigt Fig. 10 die Dämpfungsfrequenzcharakte ristika eines Leiterfilters unter Verwendung des ersten her kömmlichen Bauelements, nämlich des Oberflächenwellenbau elements, das aus der IDT-Elektrode und dem Reflektor auf gebaut ist, die jeweils aus einem Ta/Al-laminierten Metall film gebildet sind. Fig. 11 zeigt die Dämpfungsfrequenz charakteristika eines Leiterfilters, das das zweite herkömm liche Bauelement enthält, nämlich das Oberflächenwellenbau element, das die IDT-Elektrode und den Reflektor umfaßt, die jeweils lediglich aus der Wolframschicht gebildet sind.

Wie es klar aus Fig. 9 sichtbar ist, führt das Leiterfilter des zweiten bevorzugten Ausführungsbeispiels der vorliegen den Erfindung zu einem minimalen Einfügeverlust von 1,17 dB. Im Gegensatz dazu weist das Leiterfilter, das das erste her kömmliche Oberflächenwellenbauelement enthält, einen mini malen Einfügeverlust von 2,69 dB auf, und das Leiterfilter, das das zweite herkömmliche Oberflächenwellenbauelement ent hält, weist einen minimalen Einfügeverlust von 3,14 dB auf.

Das Leiterfilter, das das Oberflächenwellenbauelement 1 ge mäß bevorzugter Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfin dung enthält, erreicht einen wesentlich niedrigeren Einfüge verlust im Vergleich zu den Leiterfiltern, die jeweils das erste und das zweite herkömmliche Oberflächenwellenbauele ment enthalten. Dies liegt daran, daß der Q-Faktor jedes Oberflächenwellenbauelements, das das Leiterfilter defi niert, erhöht wird, und daran, daß der Resonanzwiderstand jedes Oberflächenwellenbauelements bei den bevorzugten Aus führungsbeispielen, der vorliegenden Erfindung verringert wird.

Der Einfügeverlust wird daher effizient durch Aufbauen eines Bandpaßfilters aus einer Mehrzahl von Oberflächenwellen bauelementen, die gemäß bevorzugter Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung angeordnet sind, abgesenkt.

Wie schon beschrieben, wird der Reflexionskoeffizient pro Reflektor erhöht, wenn die Reflektoren 4 und 6 aus einem großmassigen Elektrodenmaterial aufgebaut werden, was die Anzahl der Elektrodenfinger reduziert, die bei jedem Reflek tor erforderlich sind. Da ein Resonanzfilter, wie z. B. das obige Leiterfilter, mit einer reduzierten Anzahl von Elek trodenfingern in dem Reflektor arbeitet, wird das gesamte Filter derart aufgebaut, daß dasselbe kompakter als her kömmliche Filter ist.

Das Oberflächenwellenbauelement 1 des ersten bevorzugten Ausführungsbeispiels enthält den laminierten Metallfilm, bei dem die Aluminiumschicht und die Wolframschicht in dieser Reihenfolge auf das Oberflächenwellensubstrat 2 laminiert werden, die IDT-Elektrode kann jedoch aus dem laminierten Metallfilm, bei dem die Wolframschicht und die Aluminium schicht in dieser Reihenfolge auf das Oberflächenwellen substrat laminiert werden, aufgebaut sein, und es wurde ferner festgestellt, daß ein derartiges Oberflächenbauele ment den Q-Faktor erhöht und den Resonanzwiderstand ver ringert. Bei einem derartigen Fall bewirkt die Wolfram schicht, die eine Unregelmäßigkeit auf der Oberfläche der selben aufweist, eine Unregelmäßigkeit auf der Oberfläche der Aluminiumschicht, die auf der Wolframschicht aufgebracht ist, was die Verbindungsstärke des Photolacks erhöht und dadurch das Seitenätzen während des Naßätzens verhindert, obwohl die Oberfläche des laminierten Metallfilms aus der Aluminiumschicht besteht.

Das Verhältnis der Dicken der Wolframschicht und der Alumi niumschicht sieht vorzugsweise wie folgt aus: Wolfram schichtdicke zu Aluminiumschichtdicke = 10 : 1 zu 2 : 1, in diesem Fall hängt der Bereich des Verhältnisses nicht davon ab, welche Schicht als oberste Schicht angeordnet wird. Die Aluminiumschicht nutzt den Effekt der Laminierung der Wolframschicht zum Verbessern des Q-Faktors nicht voll ständig, wenn dieselbe zu dick ist und außerhalb des obigen Bereichs liegt, und im Gegensatz dazu nutzt die Aluminium schicht das Resonanzwiderstandsabsenkmerkmal nicht voll ständig, wenn dieselbe zu dünn ist und außerhalb des obigen Bereichs liegt.

Die Reflexion der Oberflächenwelle von dem Elektrodenfinger der IDT-Elektrode kann verwendet werden, um die Fangeffi zienz der Oberflächenwelle in der IDT-Elektrode 3 zu erhö hen, und in einem derartigen Fall wird auf die Reflektoren 4 und 5 verzichtet. Mit anderen Worten sind die Reflektoren 4 und 5 bei dem Oberflächenwellenbauelement der bevorzugten Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung nicht not wendigerweise erforderlich.

Bei einem derartigen bevorzugten Ausführungsbeispiel ist die IDT-Elektrode, die eine Struktur aufweist, die den laminier ten Film aus Wolfram und Aluminium umfaßt, an dem Substrat 2 vorgesehen, ohne daß dieselbe durch jegliche Reflektoren um geben ist.

Obwohl das Oberflächenwellensubstrat 2 vorzugsweise aus dem X-ausgebreiteten Y-Schnitt-LiNbO₃-Substrat bei den obigen bevorzugten Ausführungsbeispielen aufgebaut ist, ist das Material des Oberflächenwellensubstrats 2 nicht darauf be grenzt, und es können andere piezoelektrische Einkristall substrate mit anderen Schnittwinkeln und anderen Ausbrei tungsrichtungen, z. B. X-ausgebreitetes Dreh-Y-Schnitt-LiNbO₃, X-ausgebreitetes Dreh-Y-Schnitt-LiTaO₃ und ein Dreh-Y-Schnitt-Kristall verwendet werden.

Obwohl das Oberflächenwellenbauelement 1 des ersten bevor zugten Ausführungsbeispiels die IDT-Elektrode 3 und die Re flektoren 4 und 5 aufweist, die jeweils aus dem laminierten Metallfilm aufgebaut sind, bei dem die Aluminiumschicht und die Wolframschicht in dieser Reihenfolge laminiert sind, kann das Oberflächenwellenbauelement 1 die Reflektoren 4 und 5 aufweisen, die aus dem oben beschriebenen laminierten Me tallfilm aufgebaut sind, wobei jedoch die IDT-Elektrode 3 aus einem anderen Material als der oben beschriebene lami nierte Metallfilm aufgebaut ist, das die laminierte Anord nung der Wolframschicht und der Aluminiumschicht aufweist.

Die IDT-Elektrode kann aus einer einzelnen Metallschicht, wie z. B. Aluminium, gebildet sein, das allgemein als ein Elektrodenmaterial bei dem Oberflächenwellenbauelement ver wendet wird, und lediglich die Reflektoren 4 und 5 können aus dem laminierten Metallfilm aufgebaut sein, der die Wolframschicht und die Aluminiumschicht umfaßt. In diesem Fall wird der Reflexionskoeffizient der Reflektoren 4 und 5 des oben laminierten Metallfilms erhöht, was einen kompakten Entwurf und eine kompakte Anordnung der Reflektoren 4 und 5 erlaubt, und wodurch ein kompakter Entwurf und eine kompakte Anordnung des gesamten Oberflächenwellenbauelements erlaubt wird.

Wenn lediglich die Reflektoren 4 und 5 aus dem laminierten Metallfilm, wie oben beschrieben, aufgebaut sind, können die Wolframschicht und die Aluminiumschicht in dieser Reihen folge auf dem Oberflächenwellensubstrat gebildet werden.

Da der Reflektor, der aus dem laminierten Metallfilm aus der Aluminiumschicht und der Wolframschicht aufgebaut ist, einen hohen Reflexionskoeffizienten erzeugt, einen kompakten Entwurf und eine kompakte Anordnung des Reflektors, und folglich des Oberflächenwellenbauelements erlaubt, weist der Reflektor nicht nur Anwendungen bei dem Oberflächenbauele ment 1, das in Fig. 1 gezeigt ist, sondern ferner bei be kannten herkömmlichen Oberflächenwellenbauelementen mit Reflektoren auf. Beispielsweise kann ein Oberflächenwellen filter mit einem Reflektor, der die Rayleigh-Welle verwen det, durch Aufbauen des Reflektors aus dem oben beschrie benen laminierten Metallfilm wesentlich kompakter herge stellt werden.

Bei noch einem weiteren bevorzugten Ausführungsbeispiel kann lediglich die IDT-Elektrode 3 den laminierten Metallfilmauf bau aufweisen, der die laminierten Wolfram- und Aluminium-Schichten umfaßt, und die Reflektoren 4, 5 können aus einem herkömmlichen Material, wie z. B. lediglich aus Aluminium, gebildet sein.

Wie es im vorhergehenden erklärt wurde, erreicht das Ober flächenwellenbauelement einen erhöhten Q-Faktor und einen niedrigen Resonanzwiderstand, da das Oberflächenwellenbau element der bevorzugten Ausführungsbeispiele der vorliegen den Erfindung die IDT-Elektrode aufweist, die aus dem lami nierten Metallfilm aufgebaut ist, bei dem die Wolframschicht und die Aluminiumschicht zusammenlaminiert sind. Diese An ordnung schafft ein Oberflächenwellenbauelement, das Anwen dungen bei einer Vielzahl von piezoelektrischen Resonanz komponenten findet, einschließlich einem piezoelektrischen Resonator und einem Bandpaßfilter, die Love-Wellen verwen den. Da die Verwendung des laminierten Metallfilms zu einem erhöhten Reflexionskoeffizienten des Elektrodenfingers führt, weist die IDT-Elektrode eine im wesentlichen redu zierte und dünne Dicke im Vergleich zu der IDT-Elektrode auf, die lediglich aus Al besteht, und ein maschinelles Bearbeiten des Elektrodenfingers ist ohne weiteres möglich. Die Kosten des Oberflächenwellenbauelements werden redu ziert, da keine Notwendigkeit für die Verwendung von teueren und schweren Metallen, wie z. B. Gold, Silber und Platin, besteht.

Der laminierte Metallfilm aus der Wolframschicht und Alumi niumschicht kann durch ein reaktives Ionenätzen gebildet werden. Insbesondere ist es sehr schwierig, die Tantal schicht durch ein reaktives Ionenätzen zu bilden, während die Wolframschicht vorzugsweise in einem Plasma aus einem Fluor-basierten Gas durch reaktives Ionenätzen gebildet wird, und die Al-Schicht vorzugsweise in einem Plasma aus einem Chlor-basierten Gas durch reaktives Ionenätzen gebil det wird. Um die IDT-Elektrode der Wolframschicht und der Aluminiumschicht aufzubauen, kann die gleiche Vakuumkammer mit ausgetauschtem Gas verwendet werden, und der laminierte Metallfilm wird ohne weiteres durch reaktives Ionenätzen gebildet. Gemäß bevorzugter Ausführungsbeispiele der vor liegenden Erfindung wird die IDT-Elektrode durch reaktives Ionenätzen effizient gebildet, während eine breite Auswahl an Elektrodenbildungstechniken verfügbar ist.

Für den Fall, bei dem das Oberflächenwellensubstrat auf sich die IDT-Elektrode aufweist, bei der die Aluminiumschicht und die Wolframschicht vorzugsweise in dieser Reihenfolge zusam menlaminiert sind, weist die Wolframschicht auf der Ober fläche derselben eine kleine Unregelmäßigkeit auf. Folglich wird die Haftkraft des Photolacks bei der Photolithographie durch die kleine Unregelmäßigkeit erhöht, was effektiv das Seitenätzen während des Naßätzens verhindert. Der Q-Faktor wird daher erhöht, und der Resonanzwiderstand wird folglich abgesenkt.

Für den Fall, bei dem das Oberflächenwellensubstrat auf sich die IDT-Elektrode aufweist, in der die Wolframschicht und die Aluminiumschicht in dieser Reihenfolge zusammenlaminiert sind, bewirkt die Wolframschicht, die eine kleine Unregel mäßigkeit auf der Oberfläche derselben aufweist, eine Un regelmäßigkeit auf der Oberfläche der Aluminiumschicht, die auf der Oberseite der Wolframschicht aufgebracht ist. Daher wird die Haftkraft dem Photolacks wesentlich erhöht, wodurch das Seitenätzen während des Naßätzens gesteuert wird. Als ein Resultat wird folglich der Q-Faktor erhöht, und der Resonanzwiderstand wird folglich abgesenkt.

Wenn der Reflektor, der aus dem laminierten Metallfilm aufgebaut ist, bei dem die Wolframschicht und die Alumi niumschicht in dieser Reihenfolge zusammenlaminiert sind, ferner vorgesehen wird, wird der Reflexionskoeffizient wesentlich erhöht, und die Anzahl der Elektrodenfinger in dem Reflektor wird wesentlich reduziert. Folglich ist das Oberflächenwellenbauelement mit dem Reflektor im Vergleich zu herkömmlichen Oberflächenwellenbauelementen extrem kom pakt.

Zusätzlich kann ein Oberflächenwellenbauelement mit einem niedrigen Resonanzwiderstand, das Love-Wellen verwendet, geschaffen werden, wenn das Oberflächenwellensubstrat aus dem X-ausgebreiteten Y-Schnitt-LiNbO₃-Substrat hergestellt ist.

Claims

1. Oberflächenwellenbauelement (1) mit folgenden Merkma len:
einem Oberflächenwellensubstrat (2);
einem Interdigitalwandler (3), der auf dem Oberflächen wellensubstrat (2) vorgesehen ist, und der eine Wolf ramschicht (11) und eine Aluminiumschicht (10) auf weist.

2. Oberflächenwellenbauelement (1) gemäß Anspruch 1, bei dem die Wolframschicht (11) und die Aluminiumschicht (10) zusammenlaminiert sind, um einen einstückigen laminierten Metallfilm (12) zu definieren.

3. Oberflächenwellenbauelement (1) gemäß Anspruch 1 oder 2, bei dem die Aluminiumschicht (10) auf dem Ober flächenwellensubstrat (2) vorgesehen ist, und bei dem die Wolframschicht (11) auf der Aluminiumschicht (10) vorgesehen ist.

4. Oberflächenwellenbauelement (1) gemäß Anspruch 1 oder 2, bei dem die Wolframschicht (11) auf dem Oberflächen wellensubstrat (2) vorgesehen ist, und bei dem die Alu miniumschicht (10) auf der Wolframschicht (11) vorge sehen ist.

5. Oberflächenwellenbauelement (1) gemäß einem der An sprüche 1 bis 4, das ferner ein Paar von Reflektoren (4, 5) aufweist, die auf beiden Seiten des Inter digitalwandlers (3) angeordnet sind.

6. Oberflächenwellenbauelement (1) gemäß Anspruch 5, bei dem mindestens einer der Reflektoren (4, 5) eine Wolframschicht (11) und eine Aluminiumschicht (10) aufweist.

7. Oberflächenwellenbauelement (1) gemäß Anspruch 6, bei dem die Wolframschicht (11) und die Aluminiumschicht (10) von mindestens einem der Reflektoren (4, 5) zu sammenlaminiert sind, um einen einstückigen laminierten Metallfilm (12) zu definieren.

8. Oberflächenwellenbauelement (1) gemäß einem der An sprüche 1 bis 5, bei dem jeder der Reflektoren (4, 5) eine Wolframschicht (11) und eine Aluminiumschicht (10) aufweist.

9. Oberflächenwellenbauelement (1) gemäß Anspruch 8, bei der die Wolframschicht (11) und die Aluminiumschicht (10) jeder der Reflektoren (4, 5) zusammenlaminiert sind, um einen einstückigen laminierten Metallfilm (12) zu definieren.

10. Oberflächenwellenbauelement (1) gemäß einem der An sprüche 1 bis 9, bei dem das Oberflächenwellensubstrat (2) ein X-ausgebreitetes Y-Schnitt-LiNbO₃-Substrat ist.

11. Oberflächenwellenbauelement (1) gemäß einem der An sprüche 1 bis 10, bei dem das Oberflächenwellenbauele ment (1) angepaßt ist, um eine Love-Welle zu verwenden.

12. Oberflächenwellenbauelement (1) gemäß einem der An sprüche 1 bis 11, das ferner eine Verbindungselektrode (3c, 3d) aufweist, die auf dem Oberflächenwellensub strat (2) vorgesehen ist, und die mit dem Interdigital wandler (3) verbunden ist, wobei die Verbindungselek trode (3c, 3d) eine Wolframschicht (11) und eine Alu miniumschicht (10) aufweist.

13. Oberflächenwellenbauelement (1) gemäß Anspruch 12, bei dem die Wolframschicht (11) und die Aluminiumschicht (10) der Verbindungselektrode (3c, 3d) zusammenlami niert sind, um einen einstückigen laminierten Metall film (12) zu definieren.

14. Oberflächenwellenbauelement (1) gemäß einem der An sprüche 1 bis 11, das ferner eine Verbindungselektrode (3c, 3d) aufweist, die auf dem Oberflächenwellensub strat (2) vorgesehen ist, und die mit dem Interdigital wandler (3) verbunden ist, wobei die Verbindungselek trode (3c, 3d) eine oberste Schicht aufweist, die aus Aluminium (13) besteht.

15. Oberflächenwellenbauelement (1) gemäß einem der An sprüche 1 bis 11, das ferner eine Verbindungselektrode (3c, 3d) aufweist, die auf dem Oberflächenwellensub strat (2) vorgesehen ist, und die mit dem Interdigital wandler (3) verbunden ist, wobei die Verbindungselek trode (3c, 3d) eine oberste Schicht (13), die aus Alu minium besteht, und einen laminierten Metallfilm (12) aufweist, bei dem eine Aluminiumschicht (10) und eine Wolframschicht (11) zusammenlaminiert sind, und derart angeordnet sind, daß die Aluminiumschicht (10) des laminierten Metallfilms (12) auf dem Oberflächenwellen substrat (2) vorgesehen ist, und daß die obere Alu miniumschicht (13) auf der Wolframschicht (11) des laminierten Metallfilms (12) vorgesehen ist.

16. Oberflächenwellenbauelement (1) mit folgenden Merkma len:
einem Oberflächenwellensubstrat (2);
einem Interdigitalwandler (3), der auf dem Ober flächenwellensubstrat (2) vorgesehen ist; und
mindestens zwei Reflektoren (4, 5), die auf gegenüber liegenden Seiten des Interdigitalwandlers (3) angeord net sind, wobei mindestens einer der mindestens zwei Reflektoren (4, 5) eine Wolframschicht (11) und eine Aluminiumschicht (10) aufweist.

17. Oberflächenwellenbauelement (1) gemäß Anspruch 16, bei dem die Wolframschicht (11) und die Aluminiumschicht (10) zusammenlaminiert sind, um einen einstückigen laminierten Metallfilm (12) zu definieren.

18. Oberflächenwellenbauelement (1) gemäß Anspruch 16 oder 17, bei dem jeder der mindestens zwei Reflektoren (4, 5) eine Wolframschicht (11) und eine Aluminiumschicht (10) aufweist.

19. Oberflächenwellenbauelement (1) gemäß Anspruch 18, bei dem die Wolframschicht (11) und die Aluminiumschicht (10) jeder der zwei Reflektoren (4, 5) zusammenlami niert sind, um einen einstückigen laminierten Metall film (12) zu definieren.

20. Oberflächenwellenbauelement (1) gemäß einem der An sprüche 16 bis 19, bei dem der Interdigitalwandler (3) aus Aluminium besteht.