JP2004023593A

JP2004023593A - 弾性表面波装置及びその製造方法

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Publication number: JP2004023593A
Application number: JP2002177984A
Authority: JP
Inventors: Isao Murase; 村瀬　功; Masao Ecchu; 越中　昌夫; Koji Murai; 村井　康治; Kenji Yoshida; 吉田　憲司; Kosaku Yamagata; 山縣　浩作; Koichiro Misu; 三須　幸一郎; Kouji Ihata; 井幡　光詞
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 2002-06-19
Filing date: 2002-06-19
Publication date: 2004-01-22

Abstract

【課題】この発明は、低抵抗でかつ容量値精度が高いインタデジタル電極型の容量素子を有する新規な弾性表面波装置及びその製造方法を提供するものである。
【解決手段】この発明の弾性表面波装置は、圧電性基板と、この圧電性基板上に設けられた複数本の第１インタデジタル電極を有する弾性表面波素子と、前記圧電性基板上の前記弾性表面波素子と隣合って設けられた複数本の第１導電性薄膜、及びこれらの第１導電性薄膜上にそれぞれ積層された前記第１導電性薄膜と材料の異なる第２導電性薄膜を具備する複数本の第２インタデジタル電極を有する容量素子とを備え、前記第２導電性薄膜の前記第１導電性薄膜に隣接する部分における線幅を　前記第１導電性薄膜の線幅よりも小さく、かつ、前記第２導電性薄膜の前記第１導電性薄膜に離隔する部分における線幅を前記第１導電性薄膜の線幅と同等又は大きくしたものである。
【選択図】　　　　図６

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、携帯電話や基地局等の通信機器に使われる高周波フィルタとして供され、圧電性基板の上に弾性表面波共振子とインタデジタル型の容量素子が設けられた弾性表面波装置及びその製造方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
この種従来における弾性表面波装置及びその製造方法として、例えば特許第３１５５６３９号公報に記載されている構成のものがあった。図８は、その公報に記載されたもので、圧電性基板上に弾性表面波共振子とインタデジタル電極型の容量素子とを配置した弾性表面波装置の断面構造図である。図８において、１は圧電性基板、２は弾性表面波共振子のインタデジタル電極、３はボンディングパッド、４はインタデジタル電極型容量素子のインタデジタル電極である。また、図９は、図８の弾性表面波装置の製造方法を説明するための説明図である。図９において、５は第１の導電性薄膜、６は第２の導電性薄膜である。圧電性基板１上には、例えば５００ｎｍ程度の低抵抗化のための比較的厚い第１の導電性薄膜５が図９（ａ）に示すようにまず成膜され、次に第１の導電性薄膜５に対して写真製版とエッチングを行うことによりボンディングパッド３と容量素子のインタデジタル電極４が形成される領域が図９（ｂ）に示すように形成される。さらに、弾性表面波共振子のインタデジタル電極２に必要とされる例えば１００ｎｍ程度の第２の導電性薄膜６が図９（ｃ）のように成膜され、次に、第２の導電性薄膜６に対して写真製版とエッチングを行うことにより弾性表面波共振子のインタデジタル電極２が図９（ｄ）のように形成される。最後に、第１の導電性薄膜５の上に第２の導電性薄膜６が積層された領域に対して写真製版とエッチングを行うことにより容量素子のインタデジタル電極４が図９（ｅ）のように形成される。
【０００３】
また、この種従来における弾性表面波装置として、例えば特開２０００−７７９６７号公報に記載されているものもあった。図１０は、その構成を示したもので、圧電性基板上に弾性表面波共振子とインタデジタル電極型の容量素子を配置した弾性表面波装置を示した構成図である。図１０において、４がインタデジタル型の容量素子のインタデジタル電極を示し、そのインタデジタル電極の上に７の誘電体膜で被覆されている。この誘電体膜７は容量素子を小型化するために高誘電率を有するチタン酸ジルコン酸鉛系（ＰＺＴ）やチタン酸鉛系（ＰＴ）やチタン酸バリウム系（ＢＴ）などを主成分としていると記載されている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
以上のように、従来における弾性表面波装置及びその製造方法に関し、まず、図８及び図９で説明した特許第３１５５６３９号に記載された弾性表面波装置のインタデジタル電極型の容量素子は、インタデジタル電極４の圧電性基板１に接する部分が低抵抗化を図るために膜厚の厚い第１の導電性薄膜５を写真製版とエッチングで加工して形成しており、膜厚が薄い場合は写真製版で形成したレジストパターンの寸法精度をほぼ反映して精度良くインタデジタル電極を加工できるのに対して、膜厚が厚い場合は薄い場合に比べて加工寸法精度が劣るという問題があり、一般に圧電性基板の比誘電率は雰囲気（空気、封止窒素等）よりも極めて大きいという点（例えばＬｉＮｂＯ３では４４．３、ＬｉＴａＯ_３では４２．６）からインタデジタル電極型の容量素子の容量がインタデジタル電極と圧電性基板との接触部分の加工寸法精度に強く依存するという特性に基いて、図８に示された容量素子の容量値を高精度で製作することは困難であった。また、圧電性基板がＬｉＮｂＯ_３やＬｉＴａＯ_３である場合、それらの比誘電率の温度係数はいずれも１０^−４／℃台と大きいにも関わらず、第８図に示されている容量素子においては、如何なる比誘電率の温度特性を考慮した設計が為されておらない上に、温度補償機能も持ち合わせておらず、容量値の温度変動が大きいという問題があった。
【０００５】
また、図１０に説明した特開２０００−７７９６７号公報に記載された弾性表面波装置のインタデジタル型の容量素子は、小型化を目的に高誘電率の誘電体膜がインタデジタル電極を被覆しているが、この誘電体はチタン酸ジルコン酸鉛系（ＰＺＴ）やチタン酸鉛系（ＰＴ）やチタン酸バリウム系（ＢＴ）などを主成分としている。通常の携帯電話のフィルタ部品として使用する弾性表面波装置を考えると、例えば、−２０〜７５℃程度の温度範囲での使用が想定され、圧電性基板としては比誘電率の温度係数が正で、かつ、１０^−４／℃台と大きいＬｉＮｂＯ_３やＬｉＴａＯ_３である場合に、先に挙げたチタン酸ジルコン酸鉛系（ＰＺＴ）やチタン酸鉛系（ＰＴ）やチタン酸バリウム系（ＢＴ）などの高誘電率の材料はこの温度範囲内において全部ないしは少なくとも一部に温度係数が正となる部分があるため、この容量素子の容量値の温度変動が極めて大きいという問題があった。
【０００６】
そこで、この発明は、上記のような問題点を解決するためになされたものであり、同一の圧電性基板上に設けた導電性薄膜よりなるインタデジタル電極を有する弾性表面波共振子と導電性薄膜よりなるインタデジタル電極を有する容量素子とを配置し、低抵抗でかつ容量値精度が高いインタデジタル電極型の容量素子を有する新規な弾性表面波装置及びその製造方法を提供するものである。
【０００７】
また、この発明は、容量素子の容量値が温度変動に対して極めて小さいインタデジタル電極型の容量素子を有する新規な弾性表面波装置及びその製造方法を提供するものである。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
この発明の請求項１に係る弾性表面波装置は、圧電性基板と、この圧電性基板上に設けられた第１インタデジタル電極と、前記圧電性基板上の前記第１インタデジタル電極と隣合って設けられた第１導電性薄膜、及びこの第１導電性薄膜上に積層された前記第１導電性薄膜と材料の異なる第２導電性薄膜を有する第２インタデジタル電極とを備えたものである。
【０００９】
この発明の請求項２に係る弾性表面波装置は、前記第２導電性薄膜の膜厚を前記第１導電性薄膜のそれよりも大きくした請求項１に記載のものである。
【００１０】
この発明の請求項３に係る弾性表面波装置は、圧電性基板と、この圧電性基板上に設けられた複数本の第１インタデジタル電極を有する弾性表面波素子と、前記圧電性基板上の前記弾性表面波素子と隣合って設けられた複数本の第１導電性薄膜、及びこれらの第１導電性薄膜上にそれぞれ積層された前記第１導電性薄膜と材料の異なる第２導電性薄膜を具備する複数本の第２インタデジタル電極を有する容量素子とを備え、前記第２導電性薄膜の前記第１導電性薄膜に隣接する部分における線幅を　前記第１導電性薄膜の線幅よりも小さく、かつ、前記第２導電性薄膜の前記第１導電性薄膜に離隔する部分における線幅を前記第１導電性薄膜の線幅と同等又は大きくしたものである。
【００１１】
この発明の請求項４に係る弾性表面波装置は、圧電性基板と、この圧電性基板上に設けられた複数本の第１インタデジタル電極と、前記圧電性基板上の前記第１インタデジタル電極と隣合って設けられた複数本の第２インタデジタル電極と、この第２インタデジタル電極の全部又は一部を覆い、前記圧電性基板の比誘電率の温度係数と逆符号の温度係数を有する誘電体膜とを備えたものである。
【００１２】
この発明の請求項５に係る弾性表面波装置は、圧電性基板と、この圧電性基板上に設けられた複数本の第１インタデジタル電極を有する弾性表面波素子と、前記圧電性基板上の前記弾性表面波素子と隣合って設けられた複数本の第２インタデジタル電極を有する容量素子とを有し、この容量素子の容量値が所望の容量値よりも大きくなるように前記圧電性基板の比誘電率の温度係数と逆符号の温度係数を有する誘電体膜により、前記第２インタデジタル電極の一部分を覆うようにしたものである。
【００１３】
この発明の請求項６に係る弾性表面波装置は、圧電性基板と、この圧電性基板上に設けられた複数本の第１インタデジタル電極を有する弾性表面波素子と、前記圧電性基板上の前記弾性表面波素子と隣合って設けられた複数本の第１導電性薄膜、及びこれらの第１導電性薄膜上にそれぞれ積層された前記第１導電性薄膜と材料の異なる第２導電性薄膜を具備する複数本の第２インタデジタル電極を有する容量素子とを備え、前記第２インタデジタル電極の電界の向きが前記圧電性基板の比誘電率の温度係数が小さい向きと一致するように配置したものである。
【００１４】
この発明の請求項７に係る弾性表面波装置は、前記圧電性基板をＬｉＮｂＯ_３又はＬｉＴａＯ_３とし、前記第２インタデジタル電極の電界の向きがＬｉＮｂＯ_３又はＬｉＴａＯ_３の結晶軸のＸＹ平面内にある請求項６に記載のものである。
【００１５】
この発明の請求項８に係る弾性表面波装置は、前記圧電性基板をＬｉＮｂＯ_３又はＬｉＴａＯ_３とし、前記誘電体膜をＴｉＯ_２若しくはＣａ_ｘＳｒ_１−ｘＴｉＯ_３（０≦ｘ≦１）又はこれらを主成分とする材料とした請求項４乃至７のいずれかに記載のものである。
【００１６】
この発明の請求項９に係る弾性表面波装置は、前記圧電性基板をＬｉＮｂＯ_３又はＬｉＴａＯ_３とし、前記誘電体膜を使用下限温度よりも低い常誘電キユリー温度（キュリー・ワイス温度）を有する変位形強誘電体とした請求項４乃至７のいずれかに記載のものである。
【００１７】
この発明の請求項１０に係る弾性表面波装置は、前記変位形強誘電体をＢａ_ｘＳｒ_１−ｘＴｉＯ_３（０＜ｘ＜１）とした請求項９に記載のものである。
【００１８】
この発明の請求項１１に係る弾性表面波装置は、前記圧電性基板をＬｉＮｂＯ_３又はＬｉＴａＯ_３とし、前記誘電体膜を無極性高分子とした請求項４乃至７のいずれかに記載のものである。
【００１９】
この発明の請求項１２に係る弾性表面波装置は、前記無極性高分子をポリエチレン又はポリテトラフルオロエチレンとした請求項１１に記載のものである。
【００２０】
この発明の請求項１３に係る弾性表面波装置の製造方法は、圧電性基板上に複数本の第１インタデジタル電極を有する弾性表面波素を形成する工程と、前記弾性表面波素子と隣合って前記圧電性基板上に所定間隔を隔てて複数本の第１導電性薄膜を形成する工程と、前記第１導電性薄膜における前記圧電性基板上の前記所定間隔にレジストを設け、又は前記圧電性基板上の前記所定間隔及び前記第１導電性薄膜上の端部に跨ってレジストを設け、このレジストを除去して前記第１導電性薄膜上に間隙を設ける工程と、前記第１導電性薄膜上の前記間隙及び前記レジスト上に前記第１導電性薄膜と材料の異なる第２導電性薄膜を積層する工程と、前記第２導電性薄膜の前記所定間隔よりも線幅の小さいマスクパターンを前記第２導電性薄膜上の前記所定間隔内に前記線幅が含まれるようにレジストを載置する工程と、前記第２導電性薄膜及び前記レジストを除去し、第２インタデジタル電極を有する容量素子を形成する工程とを備えたものである。
【００２１】
この発明の請求項１４に係る弾性表面波装置の製造方法は、圧電性基板上に複数本の第１インタデジタル電極を有する弾性表面波素子を形成する工程と、前記圧電性基板上の前記弾性表面波素子と隣合って複数本の第２インタデジタル電極を有する容量素子を形成する工程と、前記第２インタデジタル電極のい一部分を前記圧電性基板の比誘電率の温度係数と逆符号の温度係数を有する誘電体膜により被覆する工程と、前記容量素子の容量値を評価し、その評価値が所望の容量値よりも大きくなるように前記第２インタデジタル電極の一部分を除いた他の一部分の第２インタデジタル電極を除去する工程とを備えたものである。
【００２２】
この発明の請求項１５に係る弾性表面波装置の製造方法は、前記他の一部分の第２インタデジタル電極を異方性ドライエッチングにより除去する請求項１４に記載のものである。
【００２３】
【発明の実施の形態】
実施の形態１．
図１は、実施の形態１に係る弾性表面波装置を説明するための構成断面図である。より具体的には、図１において、圧電性基板１上に、第１の導電性薄膜よりなる第１のインタデジタル電極２を設けた弾性表面波共振子と、インタデジタル電極が弾性表面波共振子の第１のインタデジタル電極２と同一の第１の導電性薄膜よりなる第２のインタデジタル電極８とその上に第２の導電性薄膜を積層し加工した第３のインタデジタル電極９とから構成された２層構造のインタデジタル電極１０を設けた容量素子とが配置されている。
【００２４】
図２は、図１に示した弾性表面波装置の製造方法を説明するための説明図である。例えばＬｉＮｂＯ_３の圧電性基板１の上に、例えば１００ｎｍから２００ｎｍ程度の厚さ（この厚さは、圧電性基板の材料や結晶方位や弾性表面波共振子の周波数特性の要請から決まる。）の第１の導電性薄膜１１を形成する。この導電性薄膜１１の材質や構造については、弾性表面波共振子の要求仕様から要請されるものであり、一般的には、寸法精度良く加工することが容易なＡｌやＡｌ合金膜が用いられる。また、高電力の高周波が弾性表面波装置に印加される場合は、インタデジタル電極のストレスマイグレーションによる断線やショートを抑制するために、ＡｌやＡｌ合金とＴｉやＣｕ、Ｃｒ、Ｍｇ、Ｓｃ等との複数の異なる材質の組み合わせを積層した多層膜として用いることもある。しかし、これらの材料は、ＡｇやＡｕやＣｕのような微細加工の困難な材料に比べると比抵抗の値は決して小さくない。
【００２５】
また、携帯電話用の高周波フィルタ部品をとしてこの弾性表面波装置を用いる場合には、周波数として例えば８００ＭＨｚを想定すると、表皮厚さはおおよそ２μｍ程度となり、第１の導電性薄膜１１の想定している膜厚は表皮厚さよりも４分の１未満とかなり小さいため、第２のインタデジタル電極８をそのまま容量素子の電極として使うとなると、Ｑの極めて低い容量素子となってしまうという問題がある。
【００２６】
そこで、従来例として説明をした特許第３１５５６３９号に記載の容量素子では、図９に示すように第１の導電性薄膜５を厚く設定することでインタデジタル電極の抵抗を低減し、容量素子のＱの低下を抑制しようとしているが、既に述べたように、第１の導電性薄膜５の膜厚が厚いために、圧電性基板１とインタデジタル電極の接触部分の加工寸法精度が低く、しいては、容量素子の容量値の精度が低下するという問題に至っていた。
【００２７】
ここで、あらためてなぜ導電性薄膜５の膜厚が厚いと容量素子の容量値の精度が低下するかを説明する。まずは、なぜ導電性薄膜５の膜厚が厚いと圧電性基板１とインタデジタル電極の接触部分の加工寸法精度が低下するかであるが、ここでは、導電性薄膜５として、加工性に優れることから一般的によく使われるＡｌやＡｌ合金膜の場合で説明する。最初の問題は写真製版に関するもので、スパッタ蒸着等でＡｌやＡｌ合金膜を堆積させた場合、膜厚が厚いほど表面粗さが大きくなり、写真製版における露光精度を低下させて、表面粗さの程度のむらに応じてレジストパターンの寸法精度がばらつくことになる。この解決方法の１つとしてレジストの下に有機系の無反射コーティング膜を挟むことで、ある程度改善される。しかし、今度はこの有機系の無反射コーティング膜の存在がドライエッチング時の線幅寸法制御を低下させ、結果的には十分な改善は得られない。
【００２８】
次の問題はエッチングに関するもので、通常はＢＣｌ_３やＣｌ_２のガスを用いたリーアクティブイオンエッチング等の異方性の強いドライエッチングが使用されるが、ＡｌやＡｌ合金は本来化学反応的にエッチングされる性質があり、高い異方性を確保することが困難な材料で、厚いＡｌやＡｌ合金をエッチングする場合、加工の既に終わった部分の側壁がエッチング中に侵食されるというサイドエッチの問題からレジストマスク通りの寸法に制御できないという問題がある。そこで、このインタデジタル電極の側壁を保護するために、ＢＣｌ_３やＣｌ_２のガスに微量のＣＨＦ_３やＮ_２を添加し側壁に弗化炭素ポリマーを堆積させたり側壁のＡｌを窒化させたりして、側壁が侵食されにくくする方法が使われるが、弗化炭素ポリマーの堆積量やＡｌの窒化の程度を精度良く制御する必要があり、実際的にインタデジタル電極の寸法を高精度で制御することは不可能である。さらに、ドライエッチングでの反応生成物であるＡｌＣｌ_３はレジストマスクの消耗を促進させる性質を持つため、ドライエッチング中にレジストマスクの寸法も変動してしまう。以上に述べたドライエッチングの問題は、ＡｌやＡｌ合金膜が厚いために長時間のドライエッチングを行う必要から生じており、もし、ＡｌやＡｌ合金膜が薄ければ、側壁の侵食もレジストマスクの消耗もほとんど無視できる。以上では、エッチング方法としてドライエッチングの場合を説明したが、一方、ウェットエチングの場合は言うまでも無く元から側壁の侵食（サイドエッチ）が大きく高精度の寸法制御は望めないことは明らかである。
【００２９】
次に、圧電性基板１とインタデジタル電極の接触部分の加工寸法精度が低下するとなぜ容量素子の容量値の精度が低下するかを図３を用いて説明する。図３は、容量素子が２層構造のインタデジタル電極１０において、１対の部分のみを抜き出したときの説明図である。１は圧電性基板、８は第１の導電性薄膜よりなる第２のインタデジタル電極、９は第２の導電性薄膜を加工した第３のインタデジタル電極、１３は１対のインタデジタル電極１０間に生成する圧電性基板内を通過する電気力線、１４は１対のインタデジタル電極１０間に生成する雰囲気（空気や封止窒素等）を通過する電気力線を意味している。容量素子の容量値は電極間の距離と面積、及びその間における物質の比誘電率の大きさで決まる。圧電性基板１が、例えばＬｉＮｂＯ３の場合には、比誘電率は４４．３と極めて大きいために（ＬｉＴａＯ_３では４２．６）、第２のインタデジタル電極８の間で圧電性基板の部分が容量素子の容量値の大半を占めることとなる。逆に言うと、第２のインタデジタル電極８の寸法精度が容量素子の容量値の精度に大きく影響することを意味している。一方、第３のインタデジタル電極９の寸法精度は雰囲気（空気や封止窒素等）の比誘電率がほぼ１と極めて小さいために、第２のインタデジタル電極８のそれに比べると影響が小さい。
【００３０】
さて、再度、図２を用いた実施の形態１における弾性表面波装置の製造方法について説明の続きに戻る。本発明では、図２（ｃ）に示すように、全面にレジストを塗布した上で、写真製版して弾性表面波共振子における第１のインタデジタル電極２の領域は、全面をマスクし容量素子の第２のインタデジタル電極８と同一形状でかつその電極線幅よりも小さい開口パターンのレジストパターンを形成する。どの程度まで小さくするかは、写真製版での第２のインタデジタル電極８と開口レジストパターンの重ね合わせ精度との兼ね合いから決める。次に、図２（ｄ）に示すように、全面に例えば５００ｎｍから１５００ｎｍ程度の範囲の厚い第２の導電性薄膜１２を積層する。次に、図２（ｅ）（ｆ）に示すように、写真製版とドライエッチングにより第３のインタデジタル電極を加工する。この際、レジストマスクパターンは第２のインタデジタル電極と同一形状でかつその線幅と同等か大きくすることで、電極の低抵抗化を図ると同時に、写真製版の重ね合わせ精度が低くても良いようにする。また、先にも述べた通り、第３のインタデジタル電極の寸法精度は第２のインタデジタル電極のそれほど高精度を要求されないため、膜厚が厚くても問題とならない。
【００３１】
実施の形態２．
図４は、実施の形態２に係る弾性表面波装置を説明するための説明図である。より具体的には、同一の圧電性基板１上に、第１の導電性薄膜よりなる第１のインタデジタル電極２を設けた弾性表面波共振子と、インタデジタル電極が弾性表面波共振子の第１のインタデジタル電極２と同一の第１の導電性薄膜よりなる第２のインタデジタル電極８において全部ないしは少なくとも一部の領域に圧電性基板１の比誘電率の温度係数と逆符号の温度係数を持った誘電体膜１５が被覆された構成となった容量素子１７とが配置されている。容量素子１７の部分の機能について、図４及び図５を合わせ用いて説明する。図５は、図４の容量素子１７の部分を等価的に４つのキャパシタ２０、２１、２２、２３の並列接続の形で表している接続構成図である。つまり、図５に示す１８は、図４に示す容量素子１７のうちの誘電体膜で被覆されていない部分のインタデジタル電極８の領域を表しており、雰囲気を誘電体としたキャパシタが図５の２０に相当し、圧電性基板１を誘電体としたキャパシタが図５の２１に相当する。
【００３２】
同様に、図５に示す１９は、図４に示す容量素子１７のうちの誘電体膜で被覆された部分のインタデジタル電極８の領域を表しており、誘電体膜を誘電体としたキャパシタが図５の２２に相当し、圧電性基板１を誘電体としたキャパシタが図５の２３に相当する。圧電性基板１が、例えばＬｉＮｂＯ_３やＬｉＴａＯ_３である場合には、その比誘電率の温度係数は正で、かつ、１０^−４／℃台と大きいため、容量素子の容量値は使用雰囲気温度の増加とともに増加する。このような容量素子を構成要素とした弾性表面波装置の周波数特性は大きな温度特性を有することとなり、性能上の大きな問題となりうる。そこで、誘電体膜１５として負の温度係数を持った材質でインタデジタル電極８の少なくとも一部を被覆することにより、図５に示すキャパシタ２２が温度増加とともに容量値が減少するというキャパシタ２１や２３と温度に関して逆特性を示し、いわゆる温度補償機能として働くこととなる。しかるに、容量素子１７の容量値の温度変動は大幅に低減させることが可能となる。
【００３３】
そこで、圧電性基板１として、ＬｉＮｂＯ_３やＬｉＴａＯ_３である場合には、具体的に負の温度係数を持つ誘電体膜の材料としてどのようなものが使えるかについて、以下に説明する。携帯電話のようなマイクロ波の周波数において、比誘電率が負の温度係数を示す材料として、ＴｉＯ_２ないしはＣａ_ｘＳｒ_１−ｘＴｉＯ_３（０≦ｘ≦１）がある。これらの材料のマイクロ波帯でのＱ値はいずれも高い値を有している。比誘電率については、ＴｉＯ_２は１０４、ＣａＴｉＯ_３は１８０、ＳｒＴｉＯ_３は３０４とかなり大きな値を有している。一方、温度係数としては、ＴｉＯ_２は−９ｘ１０^−４、ＣａＴｉＯ_３は−２ｘ１０^−３、ＳｒＴｉＯ_３は−３ｘ１０^−３と圧電性基板の正の温度係数による影響を打ち消すのに十分な大きさの負の温度係数を持っている。また、他の比誘電率が負の温度係数を有する材料として、弾性表面波装置の使用下限温度よりも低い常誘電キュリー温度（キュリー・ワイス温度）を有する変位形強誘電体がある。この具体的な材料の一例としては、Ｂａ_ｘＳｒ_１−ｘＴｉＯ_３（０＜ｘ＜１）がある。この材料の常誘電キュリー温度は、ｘが０の場合は−２６９℃でｘが１の場合は１２０℃であり、ｘが０から１の間の場合はｘの値に応じて−２６９℃から１２０℃の間の値となる。
【００３４】
しかるに、弾性表面波装置の使用下限温度が、例えば−２０℃であれば、ｘとして０．５未満に設定してやればよい。以上に示した誘電体膜の材料は、大きな負の温度係数を持っているのと同時に比誘電率の値も大きいため、ＬｉＮｂＯ_３やＬｉＴａＯ_３の圧電性基板の比誘電率が、正の温度係数である影響を打ち消すには、インタデジタル電極８の一部のみをこれらの誘電体膜で被覆してやるだけで十分である。なお、これらの誘電体材料の成膜方法としては、スパッタや溶射などで形成したり、この材料粉体を熱硬化性や紫外線硬化性樹脂等に混合した誘電体ペーストを用いて、塗布硬化して形成する。この他に比誘電率が負の温度係数を有する材料として、無極性高分子がある。具体的には、ポリエチレンやポリテトラフルオロエチレンである。例えば、ポリエチレンの比誘電率はおよそ２．３で、温度係数は−７ｘ１０^−４である。温度係数の値は圧電性基板であるＬｉＮｂＯ_３やＬｉＴａＯ_３と比べて符号が逆で大きさが同程度となっているが、比誘電率の値が圧電性基板であるＬｉＮｂＯ_３やＬｉＴａＯ_３と比べて約一桁小さいために、温度補償機能の効果は先に述べた無機の誘電体材料に比べると小さい。
【００３５】
ところで、容量素子１７の容量値について温度特性を改善するには、これまでに述べた誘電体膜１５の適用が有効であるが、高精度の容量値を得る目的に対しては、どうしても誘電体膜１５の比誘電率の値の精度を高くすることが難しいことから、別の容量値の調整機構が必要である。そこで、図４に示す構成の容量素子を作成した上で、その容量素子の電気特性評価を行い、その結果を元に所望の容量値とのずれを求め、図４に示す第２のインタデジタル電極の誘電体膜で被覆されていない部分の一部（例えば図４では１６がその部分を意味している）を除去することで、容量素子１７の容量値を所望の値に精度良く近づけるようにした。第２のインタデジタル電極８の誘電体膜で被覆されていない部分は、幾何的な寸法のみで容量が高精度で決まるので、除去する領域を幾何的に決めるだけで容量値の調整が可能である。ただし、そのための必須事項として、電気特性評価前の容量素子１７の容量値は、必ず、所望の容量値と等しいか少なくとも大きくなっていなければならない。
【００３６】
そこで、容量値の調整代（しろ）をある程度事前に見積もり、余裕を持たせて電気特性評価前の容量素子１７の容量値が所望の容量値よりも大きくなるように設計することとした。また、第２のインタデジタル電極の誘電体膜で被覆されていない部分１６の除去の方法としては、写真製版とドライエッチングからなる方法を用いても、レーザ光を照射して削る方法を用いても、寸法精度良く除去できる方法であればいずれでも良い。
【００３７】
実施の形態３．
図６は、この発明を実施するための実施の形態３に係る弾性表面波装置を説明するための構成図である。より具体的には、同一の圧電性基板１上に、第１の導電性薄膜よりなる第１のインタデジタル電極２を設けた弾性表面波共振子と、容量素子としては、インタデジタル電極が弾性表面波共振子の第１のインタデジタル電極２と同一の第１の導電性薄膜よりなる第２のインタデジタル電極８の全部の領域に圧電性基板１の比誘電率の温度係数と逆符号の温度係数を持った誘電体膜１５が被覆されたインタデジタル電極１７の第１の領域と、弾性表面波共振子と同一の第１の導電性薄膜からなる第２のインタデジタル電極の上に積層された第２の導電性薄膜からなる第３のインタデジタル電極の２層構造となったインタデジタル電極１０の第２の領域を、同時に有した構成となっている。言い換えれば、同一圧電性基板１上に、実施例２で示した容量素子構造のインタデジタル電極１７と実施例１で示した容量素子構造のインタデジタル電極１０が同時に配置され、かつ、実施例２で示した容量素子構造のインタデジタル電極は全部が誘電体膜で被覆されてある。
【００３８】
実施の形態２で示した図４に記載の容量素子の構造においては、容量素子の低抵抗という観点では配慮がされていなかったが、実施の形態１における低抵抗化が施された容量素子と実施の形態２における容量値の温度変動を温度補償機能の付与により低減した容量素子とを組み合わせることにより、インタデジタル電極の低抵抗化により高いＱ値を有し、容量値の温度変動が小さい弾性表面波装置が実現できた。さらに、実施の形態２で説明した容量値の調整機構と同様の考え方で、図６に示す構成の容量素子を作成した上で、その容量素子の電気特性評価を行い、その結果を元に所望の容量値とのずれを求め、図６の低抵抗化されたインタデジタル電極１０の一部（例えば図６では２４がその部分を意味している）を除去することで、容量素子の容量値を所望の値に精度良く近づけるようにした。この際、低抵抗化されたインタデジタル電極１０は、幾何的な寸法のみで容量が高精度で決まるので、除去する領域を幾何的に決めるだけで容量値の調整が可能であるという特徴をもっている。ただし、実施例２の場合と同様に、電気特性評価前の容量素子の容量値は、必ず、所望の容量値と等しいか少なくとも大きくなるように設計しておくことが必要である。
【００３９】
実施の形態４．
図７は、この発明を実施するための実施の形態４に係る弾性表面波装置を説明するための説明図である。２５は、ある特定の結晶方位を持った圧電性基板で、図７では、３６°回転Ｙ−Ｘ　ＬｉＴａＯ_３基板の場合を一例として示している。２６と２７は、それぞれ容量素子を形成するための配置される向きの異なるインタデジタル電極で、主たる電界の向きは、インタデジタル電極２６では＜１２−１＞方向であるのに対し、インタデジタル電極２７では＜１００＞方向となっている。ところで、ＬｉＴａＯ_３は結晶方位により比誘電率の値とその温度係数が異なるという異方性を持っている。
【００４０】
具体的には、比誘電率ε_１１は４２．６、比誘電率ε３３は４２．８で、比誘電率の温度係数はそれぞれに対応して３．２９ｘ１０^−４／℃と１１．６ｘ１０^−４／℃という値を有している。これはＬｉＮｂＯ_３についても同様な傾向を持っており、具体的には、比誘電率ε_１１は４４．３、比誘電率ε３３は２７．９で、比誘電率の温度係数はそれぞれに対応して３．２３ｘ１０^−４／℃と６．２７ｘ１０^−４／℃という値を有している。つまり、これらの単結晶圧電性基板においては、容量素子であるインタデジタル電極の主たる電界の向きが結晶軸のＸＹ平面内にあると、比誘電率の温度係数が一番小さいこととなっている。
【００４１】
しかるに、図７で示した３６°回転Ｙ−Ｘ　ＬｉＴａＯ_３基板２５の場合を例にすると、電界の向きがＸ方向（＜１００＞方向）であり比誘電率の温度係数の小さい２７のインタデジタル電極による容量素子が、電界の向きが＜１２−１＞方向であってＸＹ平面内にない２６のインタデジタル電極の容量素子に比べて、容量値の温度変動が小さいという特徴をもっている。このように、単結晶圧電性基板の面内において、容量素子のインタデジタル電極の配置の向きを単結晶圧電性基板の比誘電率の温度係数が一番小さくなる向きに選んでやることにより、容量素子の容量値の温度変動を低減できる。この構成は、圧電性基板が単結晶で比誘電率やその温度係数に異方性がある場合のすべてに適用が可能である。実施例１や実施例２、実施例３で示した弾性表面波装置の容量素子に対して適用できるのは言うまでもない。
【００４２】
【発明の効果】
以上のようにこの発明によれば、Ｑ値が高く容量値の精度が高い弾性表面波装置を提供することができる。
また、別の発明によれば、容量素子に温度補償機能が付与され、温度変動の小さい弾性表面波装置を提供することができる。
また、別の発明によれば、圧電性基板として比誘電率の温度係数に異方性のある単結晶圧電体を用いる場合には、容量素子のインタデジタル電極における電界の向きが、単結晶圧電性基板の比誘電率の温度係数が小さい向きと一致するようにインタデジタル電極の向きを考慮して配置することにより、温度変動の小さい弾性表面波装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】実施の形態１に係る弾性表面波装置を説明するための構成断面図である。
【図２】図２は、図１に示した弾性表面波装置の製造方法を説明するための説明図である。
【図３】容量素子が２層構造のインタデジタル電極１０において、１対の部分のみを抜き出したときの説明図である。
【図４】実施の形態２に係る弾性表面波装置を説明するための説明図である。
【図５】図４に示す容量素子１７の部分を等価的にキャパシタ２０、２１、２２、２３の並列接続の形で表している接続構成図である。
【図６】実施の形態３に係る弾性表面波装置を説明するための構成図である。
【図７】実施の形態４に係る弾性表面波装置を説明するための説明図である。
【図８】従来における弾性表面波装置の断面構造図である。
【図９】従来における弾性表面波装置の製造方法を説明するための説明図である。
【図１０】従来における弾性表面波装置を説明するための説明図である。
【符号の説明】
１…圧電性基板、２…弾性表面波共振子のインターディジタル電極、３…　ボンディングパッド、４…インタデジタル電極型容量素子のインタデジタル電極、５…　第１の導電性薄膜、６…第２の導電性薄膜、７…誘電体膜、８…第２のインタデジタル電極、９…第３のインタデジタル電極、１０…２層構造のインタデジタル電極、１１…第１の導電性薄膜、１２…第２の導電性薄膜、１３，１４…電気力線、１５…誘電体膜、１６…第２のインタデジタル電極の誘電体膜で被覆されていない部分、１７…容量素子、１８，１９…インタデジタル電極８の領域、２０，２１，２２，２３…キャパシタ、２４…低抵抗化されたインタデジタル電極１０の一部、２５…単結晶圧電性基板（３６°回転Ｙ−Ｘ　ＬｉＴａＯ_３）、２６…主たる電界の向きが＜１２−１＞方向に配置されたインタデジタル電極、２７…主たる電界の向きが＜１００＞方向に配置されたインタデジタル電極。

Claims

圧電性基板と、この圧電性基板上に設けられた第１インタデジタル電極と、前記圧電性基板上の前記第１インタデジタル電極と隣合って設けられた第１導電性薄膜、及びこの第１導電性薄膜上に積層された前記第１導電性薄膜と材料の異なる第２導電性薄膜を有する第２インタデジタル電極とを備えたことを特徴とする弾性表面波装置。
前記第２導電性薄膜の膜厚は、前記第１導電性薄膜のそれよりも大きくしたことを特徴とする請求項１に記載の弾性表面波装置。
圧電性基板と、この圧電性基板上に設けられた複数本の第１インタデジタル電極を有する弾性表面波素子と、前記圧電性基板上の前記弾性表面波素子と隣合って設けられた複数本の第１導電性薄膜、及びこれらの第１導電性薄膜上にそれぞれ積層された前記第１導電性薄膜と材料の異なる第２導電性薄膜を具備する複数本の第２インタデジタル電極を有する容量素子とを備え、前記第２導電性薄膜の前記第１導電性薄膜に隣接する部分における線幅を　前記第１導電性薄膜の線幅よりも小さく、かつ、前記第２導電性薄膜の前記第１導電性薄膜に離隔する部分における線幅を前記第１導電性薄膜の線幅と同等又は大きくしたことを特徴とする弾性表面波装置。
圧電性基板と、この圧電性基板上に設けられた複数本の第１インタデジタル電極と、前記圧電性基板上の前記第１インタデジタル電極と隣合って設けられた複数本の第２インタデジタル電極と、この第２インタデジタル電極の全部又は一部を覆い、前記圧電性基板の比誘電率の温度係数と逆符号の温度係数を有する誘電体膜とを備えたことを特徴とする弾性表面波装置。
圧電性基板と、この圧電性基板上に設けられた複数本の第１インタデジタル電極を有する弾性表面波素子と、前記圧電性基板上の前記弾性表面波素子と隣合って設けられた複数本の第２インタデジタル電極を有する容量素子とを有し、この容量素子の容量値が所望の容量値よりも大きくなるように前記圧電性基板の比誘電率の温度係数と逆符号の温度係数を有する誘電体膜により、前記第２インタデジタル電極の一部分を覆うようにしたことを特徴とする弾性表面波装置。
圧電性基板と、この圧電性基板上に設けられた複数本の第１インタデジタル電極を有する弾性表面波素子と、前記圧電性基板上の前記弾性表面波素子と隣合って設けられた複数本の第１導電性薄膜、及びこれらの第１導電性薄膜上にそれぞれ積層された前記第１導電性薄膜と材料の異なる第２導電性薄膜を具備する複数本の第２インタデジタル電極を有する容量素子とを備え、前記第２インタデジタル電極の電界の向きが前記圧電性基板の比誘電率の温度係数が小さい向きと一致するように配置したことを特徴とする弾性表面波装置。
前記圧電性基板はＬｉＮｂＯ_３又はＬｉＴａＯ_３であって、前記第２インタデジタル電極の電界の向きがＬｉＮｂＯ_３又はＬｉＴａＯ_３の結晶軸のＸＹ平面内にあることを特徴とする請求項６に記載の弾性表面波装置。
前記圧電性基板はＬｉＮｂＯ_３又はＬｉＴａＯ_３であって、前記誘電体膜はＴｉＯ_２若しくはＣａ_ｘＳｒ_１−ｘＴｉＯ_３（０≦ｘ≦１）又はこれらを主成分とする材料であることを特徴とする請求項４乃至７のいずれかに記載の弾性表面波装置。
前記圧電性基板はＬｉＮｂＯ_３又はＬｉＴａＯ_３であって、前記誘電体膜は使用下限温度よりも低い常誘電キユリー温度（キュリー・ワイス温度）を有する変位形強誘電体であることを特徴とする請求項４乃至７のいずれかに記載の弾性表面波装置。
前記変位形強誘電体は、Ｂａ_ｘＳｒ_１−ｘＴｉＯ_３（０＜ｘ＜１）であることを特徴とする請求項９に記載の弾性表面波装置。
前記圧電性基板はＬｉＮｂＯ_３又はＬｉＴａＯ_３であって、前記誘電体膜は無極性高分子であることを特徴とする請求項４乃至７のいずれかに記載の弾性表面波装置。
前記無極性高分子は、ポリエチレン又はポリテトラフルオロエチレンであることを特徴とする請求項１１に記載の弾性表面波装置。
圧電性基板上に複数本の第１インタデジタル電極を有する弾性表面波素を形成する工程と、前記弾性表面波素子と隣合って前記圧電性基板上に所定間隔を隔てて複数本の第１導電性薄膜を形成する工程と、前記第１導電性薄膜における前記圧電性基板上の前記所定間隔にレジストを設け、又は前記圧電性基板上の前記所定間隔及び前記第１導電性薄膜上の端部に跨ってレジストを設け、このレジストを除去して前記第１導電性薄膜上に間隙を設ける工程と、前記第１導電性薄膜上の前記間隙及び前記レジスト上に前記第１導電性薄膜と材料の異なる第２導電性薄膜を積層する工程と、前記第２導電性薄膜の前記所定間隔よりも線幅の小さいマスクパターンを前記第２導電性薄膜上の前記所定間隔内に前記線幅が含まれるようにレジストを載置する工程と、前記第２導電性薄膜及び前記レジストを除去し、第２インタデジタル電極を有する容量素子を形成する工程とを備えたことを特徴とする弾性表面波装置の製造方法。
圧電性基板上に複数本の第１インタデジタル電極を有する弾性表面波素子を形成する工程と、前記圧電性基板上の前記弾性表面波素子と隣合って複数本の第２インタデジタル電極を有する容量素子を形成する工程と、前記第２インタデジタル電極のい一部分を前記圧電性基板の比誘電率の温度係数と逆符号の温度係数を有する誘電体膜により被覆する工程と、前記容量素子の容量値を評価し、その評価値が所望の容量値よりも大きくなるように前記第２インタデジタル電極の一部分を除いた他の一部分の第２インタデジタル電極を除去する工程とを備えたことを特徴とする弾性表面波装置の製造方法。
前記他の一部分の第２インタデジタル電極は、異方性ドライエッチングにより除去することを特徴とする請求項１４に記載の弾性表面波装置の製造方法。