JP2002151997A

JP2002151997A - 弾性波装置

Info

Publication number: JP2002151997A
Application number: JP2000345362A
Authority: JP
Inventors: Kenji Yoshida; 憲司吉田; Koichiro Misu; 幸一郎三須; Kouji Ihata; 光詞井幡; Tsutomu Nagatsuka; 勉永塚; Atsushi Sakai; 淳酒井; Chisako Maeda; 智佐子前田; Akira Yamada; 朗山田
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 2000-11-13
Filing date: 2000-11-13
Publication date: 2002-05-24

Abstract

(57)【要約】【課題】パッケージを用いることなく電極を保護で
き、小型化、かつ軽量化でき、さらにコスト低減を図る
こともできる弾性波装置を得る。【解決手段】表面が圧電材料である基板１と、基板１
上に形成された第１の誘電体膜８と、第１の誘電体膜上
に形成された導体からなるすだれ状電極４および５を含
む電極と、電極を保護すべく第１の誘電体膜上に形成さ
れた耐湿性を有する第２の誘電体膜９とを備える。ま
た、第１の誘電体膜８は、その表面が平坦化されてお
り、電極は、平坦化された第１の誘電体膜上に形成され
る。また、第１の誘電体膜８は、酸化シリコンを主成分
とする誘電体からなり、厚さが１００Åから１０００Å
である。また、第２の誘電体膜９は、窒化シリコンを主
成分とする誘電体からなり、厚さが１００Åから１００
０Åである。さらに、電極は、ＡｌあるいはＡｌを主成
分とする合金からなる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、通信機器や電子
機器などの回路で使用される、弾性波を伝搬する弾性波
装置に関するもので、より詳しくは弾性波装置の信頼性
を向上させ、かつ弾性波装置を安価に提供するものであ
る。

【０００２】

【従来の技術】これまで、弾性波装置の基板には、圧電
体基板として、電気機械結合係数Ｋ２の大きいニオブ酸
リチウム（以下、ＬｉＮｂＯ₃）、電気機械結合係数Ｋ
２はＬｉＮｂＯ₃よりも小さいが、ＬｉＮｂＯ₃よりも温
度特性の良いタンタル酸リチウム（以下、ＬｉＴａ
Ｏ₃）、零温度特性を持つ水晶、電気機械結合係数Ｋ２
と温度特性がＬｉＴａＯ₃と水晶の中間程度の値を持つ
Ｌｉ₂Ｂ₄Ｏ₇などが用いられている。また、ガラス、サ
ファイア、Ｓｉ、ＧａＡｓ、ダイヤモンドなどの非圧電
基板あるいは非圧電薄膜上にＺｎＯ、ＡｌＮ、ＣｄＳな
どの圧電薄膜を堆積させたものも用いられている。以
下、これらを特に区別する場合を除き、総称して圧電基
板と記すことにする。

【０００３】弾性波装置は、これら圧電基板上に、Ａｌ
あるいはＡｌを主成分とする合金からなるすだれ状電極
や反射電極、すだれ状電極に電力を供給する引き出し電
極などを形成して構成される。上記のように、弾性波装
置は、圧電基板上にすだれ状電極を含む電極パターンを
形成して構成されるが、この電極を形成した圧電基板上
に薄膜を堆積させることで、弾性波装置の温度特性改
善、電極保護、基板の焦電対策、電気機械結合係数Ｋ２
の増大、電極の耐電力性向上、電極の耐湿性向上、電極
指間のショート防止など、弾性波装置の特性を向上させ
る試みがこれまで行われてきた。

【０００４】通常、弾性波装置は、圧電基板上にすだれ
状電極を含む電極が形成され、基板表面の電極が剥き出
しのままパッケージ内に封止される。近年、弾性波装置
が用いられる移動体通信の通信周波数帯はＧＨｚ帯にま
で高周波化しており、ＧＨｚ帯においては、弾性波装置
のすだれ状電極の寸法はサブミクロンのオーダーにな
り、すだれ状電極における隣り合う電極指間が非常に狭
くなるため、微細な金属屑で電極間がショートすること
がある。また、電極にはＡｌあるいはＡｌを主成分とす
る合金が用いられるため湿気に弱い。このような外部か
らの影響を避けるために、弾性波装置はパッケージ内に
高気密封止される。

【０００５】しかし、パッケージ内に弾性波装置を気密
封止したとしても、弾性波装置の製造工程中に微細な金
属屑や湿気がパッケージ内に混入する可能性は依然とし
てあるため、何らかの形で電極を保護することが必要と
なる。この目的のため、電極保護膜をすだれ状電極上に
堆積させる構造が考えられる。

【０００６】例えば特開平８−９７６７１号公報（以
下、文献１という）では、弾性表面波変換器、すなわ
ち、すだれ状電極およびその他の電極が配置された圧電
基板表面上に、圧電基板の線膨張係数に近い線膨張係数
を有する絶縁性の内側保護膜と、耐湿性および絶縁性を
有する外側保護膜の二層の保護膜を設けることで、電極
の機械的損傷および汚染の防止をすると同時に腐食の防
止も達成する弾性波装置を提案している。

【０００７】通常、弾性波装置は圧電基板上に電極パタ
ーンが形成され、電極が剥き出しのままパッケージに封
止されているが、すだれ状電極は隣り合う電極の間が非
常に狭くなっているため、弾性波装置の製造工程中に混
入した微細な金属屑がすだれ状電極に触れただけで電極
指間はショートしてしまい、弾性波装置の特性が劣化し
てしまう。また、弾性表面波は圧電基板の表面を伝搬す
るため、圧電基板表面の状態に非常に敏感であり、も
し、パッケージ内に湿気が混入し結露により水分が基板
表面に付着するなどした場合にも弾性波装置の特性が劣
化してしまう。さらに、上述したように電極には通常Ａ
ｌあるいはＡｌを主成分とする合金が用いられることが
多く、湿気がパッケージ内に混入した場合、Ａｌあるい
はＡｌ合金は腐食してしまい、弾性波装置の特性が劣化
してしまうため、圧電基板はパッケージ内に高気密封止
されるのが通常である。

【０００８】電極を保護するために、すだれ状電極およ
び弾性表面波伝搬経路を酸化シリコン膜で覆う構造が以
前より提案されているが、酸化シリコン膜は湿気に弱い
ため、湿気による電極の腐食を防止することはできず、
電極を機械的損傷や塵埃による汚染等から保護する役割
しか果たすことができず、弾性波装置にはパッケージが
必要となる。

【０００９】一方、耐湿性に優れた薄膜として窒化シリ
コン膜が知られているが、この窒化シリコン膜を直接圧
電基板上に堆積した場合、圧電基板と窒化シリコン膜の
線膨張係数の違いにより窒化シリコン膜にクラックが生
じてしまう。窒化シリコン膜にクラックが生じると、こ
のクラックから湿気が混入し、電極に湿気が到達し、結
果、電極が腐食されてしまう。

【００１０】上述した文献１では、すだれ状電極を形成
した基板上に、内側保護膜として酸化シリコン、外側保
護膜として窒化シリコンの２層の保護膜を堆積させる構
造を提案している。そして、酸化シリコンを圧電基板と
窒化シリコンの中間層として挿入することで、基板から
外側保護膜へ線膨張係数をなだらかに変化させ外側保護
膜にクラックが生じることを防止している。この文献１
の構造を採用することで、微細な金属屑によるすだれ状
電極間でのショート、湿気によるＡｌ電極の腐食などに
強い弾性波装置が実現できるとしている。文献１のよう
な圧電基板上に薄膜を堆積させる構造の弾性波装置で
は、酸化シリコンが薄膜として用いられることが多い。

【００１１】弾性波装置は移動体通信機器に用いられる
ため、小型で、かつ軽量であることが求められる。弾性
波装置が作製される基板として最小のものは１ｍｍ×
１．５ｍｍ程度の大きさであるが、上述の様に、弾性波
装置はパッケージに入れる必要があるため、小さくとも
３ｍｍ四方の大きさになってしまう。

【００１２】

【発明が解決しようとする課題】上述した文献１におい
ては、外側保護膜の実施の形態として、酸化シリコン
（Ｓｉ₃Ｎ₄）を挙げている。一般的に、セラミクスであ
れば窒化シリコンは化学式がＳｉ₃Ｎ₄で表わされるが、
窒化シリコンを薄膜として作製すると、堆積された薄膜
は化学式がＳｉ₃Ｎ₄ではなくＳｉＮあるいはＳｉＮ
_x（ｘは任意の数）という組成比で表わされる。これ
は、薄膜作製時に熱平衡状態からずれて薄膜が作製され
るなどの理由から、化学量論比からずれた組成比になる
と考えられる。このように窒化シリコン薄膜はＳｉ₃Ｎ₄
ではなくＳｉＮ_xの形で堆積されるため、当然、ＳｉＮ_x
の熱膨張係数はＳｉ₃Ｎ₄の熱膨張係数とは異なる。よっ
て、窒化シリコン膜を弾性波装置の保護膜として用いる
とき、基板と窒化シリコン膜の間に応力緩和のための中
間層が必ずしも必要とはならない。

【００１３】また、上記文献１においては、まず、圧電
基板上に電極が形成された後、電極が形成された基板上
に薄膜が堆積される。基板に電極を堆積させる際に、電
極の厚さが所望の値からずれてしまった、また、電極の
膜質が悪い、すだれ状電極の電極指幅が所望の値と異な
ったなど何らかの理由で電極の堆積に失敗した場合、コ
スト削減の点から、電極を除去し基板を再利用すること
が考えられる。そして、電極の除去には、Ａｌ電極のみ
を除去し、基板にはダメージを与えない方法を用いる必
要があるため、溶液を用いたウェットエッチングが一般
的に用いられる。

【００１４】しかし、ウェットエッチング溶液中の物質
の混合比が適切でない場合、Ａｌ電極が完全に除去でき
ずに、肉眼あるいは光学顕微鏡では確認できない程度の
薄い層が残ってしまう場合がある。このような場合にお
いて、Ａｌ電極が完全に除去できたと誤って認識してし
まい、このＡｌ電極が極わずかに基板表面に残存してい
る基板を再度、フィルタの作製に用いた場合、極わずか
に残った電極層の上に、新しい電極が堆積されてしまう
ので、フィルタ特性が乱れる可能性がある。

【００１５】すだれ状電極を含む電極パターンを形成し
た後に電極を除去した基板に、再度電極を形成する場
合、完全に除去できずに基板上に残った電極指パターン
上に寸分の狂いも無く次の新しい電極パターンが形成さ
れれば問題は無いが、実際にはそのように完全に同じ位
置に電極を形成することはできずに、わずかにずれてし
まうと考えられる。肉眼でも光学顕微鏡でも視認できな
いくらいの薄さの電極の層が残っているわけであり、目
標が確認できないのに、その上に前回とまったく同じ位
置に電極を形成できるとは考えられないからである。弾
性波装置の動作周波数帯がＧＨｚ帯ともなると、すだれ
状電極の電極間間隔はサブミクロンのオーダーになり、
残存した電極パターンと新しい電極パターンの位置は、
必ず微妙にずれてしまうはずである。

【００１６】図４は、完全に基板から除去できずに残存
した薄い電極層の上に、再び電極が堆積された場合の電
極断面構造を示す図である。図４において、１は圧電基
板、１０は基板１から完全に除去できずに残存した電極
パターン、１１は新しく形成した電極パターンである。
図示構造の場合、残存した電極１０上に新しく形成した
電極１１の一部が重なってしまう。弾性波装置におい
て、電極断面構造は矩形が理想的であるため、図４示す
ような構造では、理想的な矩形の電極を用いた弾性波装
置に比べて特性が劣ってしまう。よって、いわゆる、こ
の合わせずれにより作製したフィルタでは所望のフィル
タ特性を実現することはできない。

【００１７】また、作製に失敗した電極を完全に除去で
きずに、極わずかに残った電極層を持つ基板を再利用し
た場合、色々な問題点が挙げられる。例えば、フォトリ
ソグラフィー技術ではレジストと呼ばれる感光性の樹脂
を用いるが、このレジスト樹脂を基板上に塗布する際、
スピンコートという遠心力を利用した塗布法が用いられ
る。このスピンコートを利用することにより、基板上に
は均一な厚さのレジスト樹脂が塗布されるのが、基板上
に異物が存在する場合、異物が障害となりレジスト樹脂
が基板に均一の厚さで塗布されなくなる。レジスト樹脂
の厚さが基板上で均一でない場合、後工程の露光、レジ
スト除去、電極エッチングなど全ての工程で不具合が発
生してしまう恐れがある。

【００１８】この発明は上述した点に鑑みてなされたも
ので、パッケージを用いることなく電極を保護でき、小
型化、かつ軽量化でき、さらにコスト低減を図ることも
できる弾性波装置を得ることを目的とする。

【００１９】

【課題を解決するための手段】この発明に係る弾性波装
置は、表面が圧電材料である基板と、上記基板上に形成
された第１の誘電体膜と、上記第１の誘電体膜上に形成
された導体からなるすだれ状電極を含む電極と、上記電
極を保護すべく第１の誘電体膜上に形成された耐湿性を
有する第２の誘電体膜とを備えたものである。

【００２０】また、上記第１の誘電体膜は、その表面が
平坦化されており、上記電極は、平坦化された第１の誘
電体膜上に形成されることを特徴とするものである。

【００２１】また、上記第１の誘電体膜は、酸化シリコ
ンを主成分とする誘電体からなることを特徴とするもの
である。

【００２２】また、上記酸化シリコンは、厚さが１００
Åから１０００Åであることを特徴とするものである。

【００２３】また、上記第２の誘電体膜は、窒化シリコ
ンを主成分とする誘電体からなることを特徴とする弾性
波ものである。

【００２４】また、上記窒化シリコンは、厚さが１００
Åから１０００Åであることを特徴とするものである。

【００２５】さらに、上記電極は、ＡｌあるいはＡｌを
主成分とする合金からなることを特徴とするものであ
る。

【００２６】

【発明の実施の形態】以下、この発明の各実施の形態を
説明する。実施の形態１．図１は、この発明の実施の形態１に係る
弾性波装置を説明する際の前提となるもので、弾性波装
置の１種である従来の弾性表面波（Surface Acoustic W
ave：以下ＳＡＷ）フィルタの構成を示す上面図であ
る。図１において、１は表面が圧電材料である圧電基
板、２はすだれ状電極の電極指、３はすだれ状電極に電
力を供給する引き出し電極、４は電気−弾性表面波のエ
ネルギー変換を行う入力側すだれ状電極、５は弾性表面
波−電気のエネルギー変換を行う出力側すだれ状電極、
６は入力端子、７は出力端子である。

【００２７】図２は、この発明の実施の形態１における
ＳＡＷフィルタの基板上に形成される第１と第２の誘電
体膜を示すための上面図であり、また、図３は、図２の
すだれ状電極がある部分の拡大断面図である。これらの
図において、８は第１の誘電体膜、９は第２の誘電体膜
である。

【００２８】以下、図２及び図３に示す構成を有するＳ
ＡＷフィルタの動作について説明する。入力端子６に印
加された電気信号は、入力側すだれ状電極４の交差部に
電界をつくる。このとき、基板１が圧電体であるため、
上記電界によって歪みが生じる。入力信号の周波数がｆ
の場合、生じる歪みも周波数ｆで振動し、これが弾性表
面波となって、電極指２に平行な方向に伝搬する。ま
た、出力側すだれ状電極５では、弾性表面波が再び電気
信号に変換される。電気信号から弾性表面波に変換され
る場合と、弾性表面波から電気信号に変換される場合
は、互いに可逆な過程である。

【００２９】図１のようにＳＡＷフィルタは構成される
が、弾性表面波は基板表面に沿って伝搬するため、基板
表面の状態に大きく影響を受ける。例えば、電極が存在
した場合、電極の質量付加効果および電界短絡効果など
様々な効果の影響を受け、弾性表面波の特性は大きく変
化する。

【００３０】この発明の実施の形態１を示す図２におい
ても、ＳＡＷフィルタの動作原理は上記と同様である。
図２に示すこの発明の実施の形態１では、第１の誘電体
膜８が圧電基板１とすだれ状電極４および５との間に挿
入された構造になっているが、第１の誘電体膜８の厚さ
が弾性表面波の波長に比べて十分薄い場合、すだれ状電
極４および５に印加された電界は、第１の誘電体膜８を
通過し、圧電基板１に到達し、弾性表面波が励振および
受信される。

【００３１】以下、この発明の弾性波装置の製造工程を
追いながら、この発明の構造の説明を行う。まず、圧電
基板１上に第１の誘電体膜８を形成する。第１の誘電体
膜８の厚さが１００Åよりも薄過ぎると膜表面の平坦性
が悪くなり、第１の誘電体膜８上に形成する電極の付着
性が悪化する。

【００３２】図５は、圧電体上にすだれ状電極を含む電
極パターンを形成した後、ＳｉＯ₂膜を上部に堆積させ
たＳＡＷフィルタにおいて、ＳｉＯ₂膜の膜厚を変化さ
せたときの挿入損失の測定値を示している。

【００３３】この図５では、ＳｉＯ₂膜厚を１００、２
００、５００、１０００、２０００Åと変化させた場合
のＳＡＷフィルタの挿入損失を測定した結果を示してい
る。図示するように、ＳｉＯ₂膜厚の増加に伴ない、Ｓ
ＡＷフィルタの挿入損失が増加している。ＳｉＯ₂膜厚
が２０００Åの場合は５００Åの場合に比べて挿入損失
が１ｄＢほど増加しており、この損失増加分は無視でき
ない。損失増加分は０．５ｄＢ程度までが許容できる範
囲の限界であるため、ＳＡＷフィルタ上に堆積するＳｉ
Ｏ₂の膜厚は１０００Åが限界であると判断できる。

【００３４】これは、誘電体の膜厚が１０００Åを超え
て厚くなると、弾性表面波の伝搬減衰が大きくなるこ
と、あるいはすだれ状電極４および５からの電界が第１
の誘電体膜８を通過し、圧電基板１に到達する割合が減
少し、弾性表面波の励振あるいは受信効率が悪くなるた
めであると考えられる。このように、誘電体の膜厚は１
０００Å程度の厚さであれば、元々の弾性波装置の特性
に影響を与えないことが実験的に確認された。したがっ
て、第１の誘電体膜８の厚さは１００Åから１０００Å
の間が適当である。

【００３５】続いて、ＥＢ蒸着法、スパッタ法などによ
り電極膜を形成する。電極膜厚は弾性波装置の動作周波
数帯に合わせ調節する。次に、フォトリソグラフィによ
りすだれ状電極４および５などを含む電極パターンを形
成する。

【００３６】続いて、第２の誘電体膜９を堆積させる。
この場合も、できるだけ第２の誘電体膜９の表面が平坦
になるような薄膜作製法の条件を用いる。第２の誘電体
膜９の厚さは耐湿性を持ちつつ弾性波装置の特性に影響
を与えない程度の厚さ、具体的には上述した様に１００
Åから１０００Å程度の範囲が望ましい。膜厚が１００
Åよりも薄過ぎるとすだれ状電極４および５の被覆率が
悪くなり、電極を腐食から保護できなくなる。また、１
０００Åを超えて厚くなると弾性表面波の伝搬減衰が大
きくなるためである。

【００３７】最後に、電力を供給する引き出し電極３上
部の第２の誘電体膜９のみをフォトリソグラフィで除去
し、電力を入力あるいは出力するためのワイヤを引き出
し電極３に接続することで弾性波装置が形成される。

【００３８】以上のようにして、この発明の実施の形態
１に係る弾性波装置は構成されるが、場合によっては、
すだれ状電極などを含む電極パターンを形成した後、電
極間を接続するバスバー上部および電力を入力あるいは
出力するワイヤを接続する電極パッド部にのみさらに電
極を形成する工程が付加される場合もある。この工程を
付加することにより、バスバー部では電気抵抗が低減さ
れ、さらに低損失な弾性波装置を得ることができ、ま
た、電極パッド部では電力を供給するあるいは電力を取
り出すワイヤをボンディングすることが容易になる。

【００３９】この発明の弾性波装置において、もし、電
極の形成に失敗した場合は、電極部のみをエッチングす
るのではなく、第１の誘電体膜８をエッチングすること
により、第１の誘電体膜８の上部に形成された電極を容
易に除去できる。また、もし、第１の誘電体膜８が完全
にエッチングされずに圧電基板１上に残ったとしても、
第１の誘電体膜８はすだれ状電極４および５のような微
細な構造は取らず、圧電基板１の表面全体に堆積される
ため、この第１の誘電体膜８が極わずかに残った圧電基
板１表面に再度第１の誘電体膜８を形成しても、圧電基
板１上に直接電極を形成した場合に問題となった、いわ
ゆる、合わせズレは起こらない。

【００４０】しかし、第１の誘電体膜８が極わずかに残
った圧電基板１表面に再度第１の誘電体膜８を形成した
場合、第１の誘電体膜８表面の平坦性が悪くなると考え
られる。しかし、残った第１の誘電体膜８の層とその上
に堆積させる第１の誘電体膜８は同一の物質であるた
め、スパッタ法のような堆積分子の運動エネルギーが大
きく指向性の強い薄膜堆積法でなく、ＣＶＤ法のような
熱平衡に近い状態での反応を用いる薄膜堆積法であれば
第１の誘電体膜表面の凹凸を減らすことができる。ま
た、薄膜堆積法の各条件を調節し、第１の誘電体膜８の
堆積速度を通常よりも遅くするなどすれば、膜表面の平
坦度はそれほど悪くならないと考えられる。

【００４１】上記のように、圧電基板１上に第１の誘電
体膜８を形成した後、すだれ状電極４および５を含む電
極を形成した弾性波装置において、微細な金属屑から電
極を保護し、さらに湿気による電極の腐食を防止する役
割を持つ耐湿性に優れた第２の誘電体膜９を電極上部に
形成することで、外部からの影響を避けるためにパッケ
ージ内に気密封止する必要のない弾性波装置が得られ
る。

【００４２】以上のように、この実施の形態１によれ
ば、表面が圧電材料である基板１上に第１の誘電体膜８
が形成され、第１の誘電体膜８上に導体からなるすだれ
状電極４および５を含む電極を形成し、上面に耐湿性を
有する第２の誘電体膜９が形成されている場合には、従
来のこの種の弾性波装置よりも耐湿性に優れ低コストな
弾性波装置を実現することができる。

【００４３】実施の形態２．電極層が形成される際に、
第１の誘電体膜８の表面が平坦でない場合、基板表面の
平坦性にもよるが、電極層の付着性が悪くなったり、あ
るいは弾性波装置の特性が劣化する可能性がある。この
ため、第１の誘電体膜８の表面ができるだけ平坦になる
ように薄膜堆積法の各条件を調節する。しかし、薄膜堆
積法の各条件の調節だけでは誘電体膜表面を平坦にでき
ない場合には、電極層堆積前に誘電体膜表面を研摩など
で平坦にする。

【００４４】このように、電極層形成前に第１の誘電体
膜８の表面を平坦にすることで、第１の誘電体８上に形
成される電極膜の密着性および表面平坦性が向上され、
弾性表面装置の不具合を減らし、信頼性を高めることが
できる。

【００４５】以上のように、この実施の形態２によれ
ば、表面が圧電材料である基板１上に第１の誘電体膜８
が形成され、第１の誘電体膜８表面を研摩などで平坦に
した後、第１の誘電体膜８上に導体からなるすだれ状電
極４および５を含む電極を形成し、上面に耐湿性を有す
る第２の誘電体膜９が形成されている場合には、従来の
この種の弾性波装置よりも耐湿性に優れ低コストな弾性
波装置を実現することができる。

【００４６】実施の形態３．電極膜および電極パターン
の形成に失敗した場合には、第１の誘電体膜８とともに
電極を除去することで、電極を基板表面から完全に除去
することができる。この時、第１の誘電体膜８にＳｉＯ
₂を用いた場合、ＳｉＯ２はエッチング溶液で簡単に除
去される。ＳｉＯ₂は弾性波装置に限らず半導体の分野
で広く用いられており、エッチング技術もすでに確立さ
れている。このため、圧電基板１からＳｉＯ₂膜を、圧
電基板１にダメージを与えることなく完全に除去するこ
とは容易である。

【００４７】以上のように、この実施の形態３によれ
ば、表面が圧電材料である基板１上に第１の誘電体膜８
が形成され、第１の誘電体膜８上に導体からなるすだれ
状電極４及び５を含む電極を形成し、上面に耐湿性を有
する第２の誘電体膜９が形成されている場合に、第１の
誘電体膜８を二酸化シリコンを主成分とする誘電体とす
ることで、従来のこの種の弾性波装置よりも耐湿性に優
れ低コストな弾性波装置を実現することができる。

【００４８】実施の形態４．耐湿性に優れた膜として窒
化シリコン膜が知られている。この発明の第２の誘電体
膜９に窒化シリコン膜を用いることで、湿気による電極
の腐食を防止することができる。また、セラミクスの窒
化シリコンは化学式がＳｉ₃Ｎ₄で表わされるが、薄膜の
窒化シリコンは化学式がＳｉＮあるいはＳｉＮ_xで表わ
される状態で形成される。化学量論的にはＳｉ₃Ｎ₄が正
しい。当然、Ｓｉ₃Ｎ₄とＳｉＮ_xでは物質の特性も異な
り、熱膨張係数も異なる。一般に、膜と基板の熱膨張係
数の差が大きい場合、膜厚がある厚さ以上に堆積される
と、膜にクラックが発生する。しかし、薄膜堆積法の条
件を調整することで、圧電基板１の特性に合わせたＳｉ
Ｎ_x膜を作成することができ、例えば、ＳｉＮ_xの熱膨張
係数を圧電基板の熱膨張係数に近い値にすることで、膜
にクラックなどが発生することなく、電極を湿気による
腐食から完全に保護することができる。

【００４９】以上のように、この実施の形態４によれ
ば、表面が圧電材料である基板１上に第１の誘電体膜８
が形成され、第１の誘電体膜８上に導体からなるすだれ
状電極４および５を含む電極を形成し、上面に耐湿性を
有する第２の誘電体膜９が形成されている場合に、第２
の誘電体膜９を窒化シリコンを主成分とする誘電体とす
ることで、従来のこの種の弾性波装置よりも耐湿性に優
れ低コストな弾性波装置を実現することができる。

【００５０】実施の形態５．弾性波装置の電極には、一
般に、ＡｌもしくはＡｌを主成分とする合金が用いられ
る。弾性表面波は、圧電基板１上に何も無い場合の速度
と圧電基板１上に存在する電極部での速度が異なる。同
一周波数においては、弾性表面波の速度は速いほど、す
だれ状電極４および５の電極指幅は広くなり、形成しや
すい。そのため、電極部での弾性表面波速度の低下を抑
えるため、質量が軽いＡｌが電極材料に用いられる。ま
た、Ａｌ電極は蒸着法、スパッタ法などで容易に作成す
ることができる。しかし、Ａｌのみではストレスマイグ
レーションやエレクトロマイグレーションなどの問題が
あるため、Ｃｕ、Ｔａなどの金属を微量に含んだＡｌ合
金が電極材料として多く用いられる。

【００５１】以上のように、この実施の形態５によれ
ば、表面が圧電材料である基板１上に第１の誘電体膜８
が形成され、第１の誘電体膜８上に導体からなるすだれ
状電極４および５を含む電極を形成し、上面に耐湿性を
有する第２の誘電体膜９が形成されている場合に、電極
をＡｌあるいはＡｌを主成分とする合金とすることで、
従来のこの種の弾性波装置よりも耐湿性に優れ低コスト
な弾性波装置を実現することができる。

【００５２】実施の形態６．第１の誘電体膜８にＳｉＯ
₂を用いる場合、このＳｉＯ₂の膜厚は、１００〜１００
０Åの間が良い。ＳｉＯ₂の厚さが１００Å以下になる
と、圧電基板上でのＳｉＯ₂膜厚の平坦性が悪くなり、
また、すだれ状電極４および５は第１の誘電体膜８の上
部に形成されるため、第１の誘電体膜８が厚くなると、
すだれ状電極４および５から圧電基板１へ電力が届かな
くなり、弾性表面波が励振および受信する効率が低下し
てしまう可能性があるためである。また、ＳｉＯ₂の厚
さが１０００Åを超えるようになるとＳｉＯ₂膜内での
弾性表面波の伝搬損失が大きくなり、弾性波表面装置の
特性が劣化してしまう可能性がある。

【００５３】以上のように、この実施の形態６によれ
ば、表面が圧電材料である基板１上に第１の誘電体膜８
が形成され、第１の誘電体膜８上に導体からなるすだれ
状電極４および５を含む電極を形成し、上面に耐湿性を
有する第２の誘電体膜９が形成されている場合に、第１
の誘電体膜８として二酸化シリコンを用いた場合、二酸
化シリコンの厚さを１００Åから１０００Åとすること
で、従来のこの種の弾性波装置よりも耐湿性に優れ低コ
ストな弾性波装置を実現することができる。

【００５４】実施の形態７．第２の誘電体膜９にＳｉＮ
_xを用いる場合、このＳｉＮ_xの厚さは弾性波装置の特性
に影響を与えず、かつ、電極の腐食を防止する効果が現
れる程度の厚さにしなければならない。このような場
合、ＳｉＮｘの厚さは１００Åから１０００Åの間にあ
るのが望ましい。ＳｉＮ_xの厚さが１００Å以下になる
と、すだれ状電極を含む電極の被服率が悪くなり、ま
た、ＳｉＮ_xの厚さが１０００Åを超えるようになると
ＳｉＮ_x膜内での弾性表面波の伝搬損失が大きくなり、
弾性波表面装置の特性が劣化してしまう可能性があるた
めである。

【００５５】以上のように、この実施の形態７によれ
ば、表面が圧電材料である基板１上に第１の誘電体膜８
が形成され、第１の誘電体膜８上に導体からなるすだれ
状電極４および５を含む電極を形成し、上面に耐湿性を
有する第２の誘電体膜９が形成されている場合に、第２
の誘電体膜９として窒化シリコンを用いた場合、窒化シ
リコンの厚さを１００Åから１０００Åとすることで、
従来のこの種の弾性波装置よりも耐湿性に優れ低コスト
な弾性波装置を実現することができる。

【００５６】この発明の構造は、湿気から電極を保護す
るために一般的な弾性波装置で必要となるパッケージが
不要となるため、生産コストを低減でき、また、半導体
素子との一体化も可能である。

【００５７】また、ＳｉＯ２を基板上に堆積することで
零温度係数を得られることが知られているが、その場
合、ＳｉＯ₂の膜厚はかなり厚くしなければならず、伝
搬損失が大きくなってしまうため、未だ製品としては実
現されていない。しかし、本報告のようにＳｉＯ₂の厚
さが薄い場合でも、わずかながらではあるが温度特性は
改善される可能性がある。

【００５８】また、ＳｉＯ₂を圧電基板１上に堆積する
ことで電機機械結合係数Ｋ２の向上も期待できる。

【００５９】さらに、ＳｉＯ₂を圧電基板１上に堆積す
ることで電極は周りを囲まれることになるので、耐電力
性の向上も期待できる。

【００６０】圧電材料は焦電効果を有しており、これに
より圧電材料表面に電荷が誘起される。この電荷はすだ
れ状電極間で放電し電極を破壊したり、放電される際に
雑音となるなど弾性波装置の特性を劣化させる。この焦
電効果を防止するため、ある範囲内の抵抗値を持つ誘電
体を圧電基板上に堆積させ、焦電効果により誘起される
電荷を基板外に放出させる構造が提案されている。この
発明においては、電極が第１の誘電体膜８と第２の誘電
体膜９とに挟まれる構造となっており、焦電効果により
圧電基板１表面に誘起される電荷が、圧電基板１表面の
一定の場所に局在することなく外部に放射することがで
きる。

【００６１】以上は、図１に示したトランスバーサル型
フィルタを例に説明したが、この発明はこれに限らず、
ＳＡＷ共振器フィルタや多電極構造のフィルタ、ＳＡＷ
共振器を多段接続したラダー型フィルタ、はしご型フィ
ルタに適用しても効果は同じである。

【００６２】さらに、すだれ状電極４および５の配列周
期が全て同じ場合について示したが、部分的あるいは全
体的に上記配列周期が変化する場合でも効果は同じであ
る。また、ＩＤＴ内に浮き電極を有したり、あるいはＩ
ＤＴ内の異なる部位に存在する浮き電極どうしが電気的
に接続された形状の場合でも効果は同じである。

【００６３】さらに、この発明は、ＳＡＷフィルタだけ
でなく、１端子対ＳＡＷ共振器や、ＳＡＷ遅延線、ＳＡ
Ｗ分散型遅延線や、ＳＡＷコンボルバ等の電気信号とＳ
ＡＷとの変換機能を有するＩＤＴを形成する他のＳＡＷ
デバイス全てに対して効果がある。また、これらのＳＡ
Ｗデバイスを用いた弾性波装置全てに対しても効果があ
る。

【００６４】

【発明の効果】以上のように、この発明によれば、圧電
基板上に第１の誘電体膜を形成した後、すだれ状電極を
含む電極を形成した弾性波装置において、微細な金属屑
から電極を保護し、さらに湿気による電極の腐食を防止
する役割を持つ耐湿性に優れた第２の誘電体膜を電極上
部に形成することで、外部からの影響を避けるためにパ
ッケージ内に気密封止をを電極を保護する必要がなく、
小型で、かつ軽量であり、さらにコスト低減を図ること
もできる弾性波装置が得られる。

【００６５】また、第１の誘電体膜表面を平坦にした
後、第１の誘電体膜上に電極を形成し、上面に耐湿性を
有する第２の誘電体膜が形成することで、従来のこの種
の弾性波装置よりも耐湿性に優れ低コストな弾性波装置
を実現することができる。

【００６６】また、第１の誘電体膜を二酸化シリコンを
主成分とする誘電体とすることで、従来のこの種の弾性
波装置よりも耐湿性に優れ低コストな弾性波装置を実現
することができる。

【００６７】また、酸化シリコンの厚さを１００Åから
１０００Åとすることで、従来のこの種の弾性波装置よ
りも耐湿性に優れ低コストな弾性波装置を実現すること
ができる。

【００６８】また、第２の誘電体膜を窒化シリコンを主
成分とする誘電体とすることで、従来のこの種の弾性波
装置よりも耐湿性に優れ低コストな弾性波装置を実現す
ることができる。

【００６９】また、窒化シリコンの厚さを１００Åから
１０００Åとすることで、従来のこの種の弾性波装置よ
りも耐湿性に優れ低コストな弾性波装置を実現すること
ができる。

【００７０】さらに、電極をＡｌあるいはＡｌを主成分
とする合金とすることで、従来のこの種の弾性波装置よ
りも耐湿性に優れ低コストな弾性波装置を実現すること
ができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の前提となる従来のＳＡＷフィルタ
を示す模式図である。

【図２】この発明の実施の形態１によるＳＡＷフィル
タを示す図である。

【図３】この発明の実施の形態１によるＳＡＷフィル
タの断面図である。

【図４】電極形成に失敗した電極を完全に除去できず
に、この上に再度電極パターンを形勢した場合の電極構
造断面図である。

【図５】圧電体上にすだれ状電極を含む電極パターン
を形成した後、ＳｉＯ₂膜を上部に堆積させたＳＡＷフ
ィルタにおいて、ＳｉＯ₂膜の膜厚を変化させたときの
挿入損失の測定値を示す図である。

【符号の説明】

１圧電基板、２電極指、３引き出し電極、４入
力側すだれ状電極、５出力側すだれ状電極、６入力端
子、７出力端子、８第１の誘電体膜、９第２の誘電
体膜、１０基板から完全に除去できずに残存した電極
パターン、１１新しく形成した電極パターン。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者井幡光詞東京都千代田区丸の内二丁目２番３号三菱電機株式会社内 (72)発明者永塚勉東京都千代田区丸の内二丁目２番３号三菱電機株式会社内 (72)発明者酒井淳東京都千代田区丸の内二丁目２番３号三菱電機株式会社内 (72)発明者前田智佐子東京都千代田区丸の内二丁目２番３号三菱電機株式会社内 (72)発明者山田朗東京都千代田区丸の内二丁目２番３号三菱電機株式会社内Ｆターム(参考） 5J097 AA25 AA29 AA33 FF03 FF05 HA02 HA03 KK09

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】表面が圧電材料である基板と、上記基板上に形成された第１の誘電体膜と、上記第１の誘電体膜上に形成された導体からなるすだれ
状電極を含む電極と、上記電極を保護すべく第１の誘電体膜上に形成された耐
湿性を有する第２の誘電体膜とを備えた弾性波装置。
【請求項２】請求項１に記載の弾性波装置において、上記第１の誘電体膜は、その表面が平坦化されており、上記電極は、平坦化された第１の誘電体膜上に形成され
ることを特徴とする弾性波装置。
【請求項３】請求項１または２に記載の弾性波装置に
おいて、上記第１の誘電体膜は、酸化シリコンを主成分とする誘
電体からなることを特徴とする弾性波装置。
【請求項４】請求項３に記載の弾性波装置において、上記酸化シリコンは、厚さが１００Åから１０００Åで
あることを特徴とする弾性波装置。
【請求項５】請求項１ないし４のいずれかに記載の弾
性波装置において、上記第２の誘電体膜は、窒化シリコンを主成分とする誘
電体からなることを特徴とする弾性波装置。
【請求項６】請求項５に記載の弾性波装置において、上記窒化シリコンは、厚さが１００Åから１０００Åで
あることを特徴とする弾性波装置。
【請求項７】請求項１ないし６のいずれかに記載の弾
性波装置において、上記電極は、ＡｌあるいはＡｌを主成分とする合金から
なることを特徴とする弾性波装置。