JP2004032276A

JP2004032276A - Ｓａｗデバイスとその周波数調整方法

Info

Publication number: JP2004032276A
Application number: JP2002184419A
Authority: JP
Inventors: Hirotsugu Suzuki; 鈴木　博次
Original assignee: Toyo Communication Equipment Co Ltd
Current assignee: Toyo Communication Equipment Co Ltd
Priority date: 2002-06-25
Filing date: 2002-06-25
Publication date: 2004-01-29

Abstract

【課題】ＳＡＷデバイスの周波数を精度よく調整すると共に良品率を向上させる手段を得る。
【解決手段】圧電基板２の主表面上に表面波の伝搬方向に沿って少なくとも１つのＩＤＴ電極３を配置したＳＡＷデバイス１上に、窒化珪素（Ｓｉ_３Ｎ_４）を主成分とする薄膜４を付着してＳＡＷデバイスの周波数を高めてＳＡＷデバイス１の周波数を調整する。
【選択図】　　　図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明はＳＡＷデバイスに関し、特に絶縁膜を用いたＳＡＷデバイスの周波数調整法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、ＳＡＷデバイスは通信分野で広く利用され、高性能、小型、量産性等の優れた特徴を有することから、特に携帯電話機等に多く用いられている。ＳＡＷデバイスは圧電基板の主表面上に表面波の伝搬方向に沿って、互いに間挿し合う複数の電極指を有する一対のくし形電極からなるＩＤＴ電極と、必要に応じてグレーティング反射器等を配置して構成する。そして、高周波のＳＡＷデバイスの場合、ＩＤＴ電極にはアルミニウム合金膜が主として用いられている。
【０００３】
図４はＳＡＷデバイスの一例である共振子型ＳＡＷフィルタの構成を示す平面図であって、圧電基板１０の主表面上に表面波の伝搬方向に沿って３つのＩＤＴ電極１１、１２、１３を近接配置すると共に、該ＩＤＴ電極１１、１２、１３の両側にグレーティング反射器（以下、反射器と称す）１４ａ、１４ｂを配設する。ＩＤＴ電極１１、１２、１３はそれぞれ互いに間挿し合う複数の電極指を有する一対のくし形電極より構成され、中央のＩＤＴ電極１１の一方のくし形はボンディングワイヤ等を用いて入力端子ＩＮと接続され、他方のくし形電極は接地される。さらに、両外側のＩＤＴ１２、１３のそれぞれ一方の側のくし形電極は出力端子とし、他方のくし形電極はそれぞれ接地されて、１次−３次縦結合二重モードＳＡＷフィルタ（以下、二重モードＳＡＷフィルタと称す）Ｆ１を構成する。さらに、同一圧電基板１０上に二重モードＳＡＷフィルタＦ１と同様な構成の二重モードＳＡＷフィルタＦ２を形成し、フィルタＦ１とＦ２とを縦続接続して縦続接続型の二重モードＳＡＷフィルタを構成したのが、図４に示すＳＡＷフィルタである。縦続接続することにより保証減衰量を増大することができる。
【０００４】
最近のＳＡＷフィルタは小型、軽量であると共に周波数の精度、安定度等が強く要求されるようになっていきている。周知のように、ＳＡＷフィルタを構成するＳＡＷ共振子の周波数はＩＤＴ電極の電極周期（λ）、ライン占有率（電極指幅とスペース幅との和に対する電極指幅の比）、電極膜厚等に依存する。電極周期あるいはライン占有率は電極パターンを形成する際のエッチング条件によって、電極膜厚は蒸着あるいはスパッタの諸条件によっていずれも少なからず変動する。即ち、製造誤差によってＳＡＷフィルタの周波数を所定の範囲内に仕上げることは極めて難しい。
【０００５】
そこで、ＳＡＷフィルタの周波数精度が厳しく規定されたフィルタについては、図５に示すように、エッチング工程を経て電極パターンが形成された段階で、ＳＡＷチップの電極にプローバを接触してその周波数を測定し、所定の周波数範囲に入っているもの、所定の周波数範囲より低いもの、高いものを選別する。周波数が所定の範囲内のものは良品、低いものは不良品、高いものは周波数調整を施す工程へ回されることになる。
【０００６】
ＳＡＷチップの周波数調整は真空装置の中でスパッタ等を用いて、二酸化珪素（ＳｉＯ_２）の薄膜をチップ全体に付着させることにより、その質量負荷効果によりＳＡＷチップの周波数を低下させて、周波数調整が行わる。ＳｉＯ_２は絶縁物質であり、またこの薄膜付加によるＳＡＷチップへの影響、例えばＳＡＷフィルタの通過域特性の劣化、挿入損失の劣化等は付着した薄膜が電極の膜厚よりも十分に薄ければ極めて小さいことが実験的に明らかとなっている。図６に示す破線は縦続接続型二重モードＳＡＷフィルタの周波数調整前のフィルタ特性であり、実線はＳｉＯ_２薄膜により周波数調整を施した後のフィルタ特性である。通過域近傍の特性を維持したまま図中左方向にシフト、即ち周波数が低下していることが分かる。さらに、副次的な作用として減衰域に存在するスプリアスはＳｉＯ_２膜の影響により励振強度が若干阻害されて弱くなり、抑圧されていることが分かる。
そして、ＳｉＯ_２膜を付着してＳＡＷフィルタの周波数が所定の周波数範囲より下がり過ぎた場合には、ＳｉＯ_２膜をエッチングして所定の周波数範囲内に合わせることになる。
また、ＳＡＷチップをパッケージの内底部に収納した後、その周波数を測定し、必要なら周波数微調を施すことも行われている。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記のように従来のＳＡＷデバイスの製造法においては、所定の周波数範囲より周波数の高いＳＡＷデバイスは、ＳｉＯ_２膜を付着することにより、所定の周波数範囲内に合わせることはできるものの、周波数の低いものは不良品となる。そのため、実際にはＳＡＷデバイスの周波数を予め高い周波数になるように設定し、ほぼ全数に周波数調整を施す手法が採用されており、周波数調整工数が掛かりすぎるという問題があった。また、周波数を高めに設定することにより、ＳｉＯ_２膜が厚くなり、例えばＳＡＷフィルタの場合には挿入損失が増大するという問題もあった。
本発明は上記問題を解決するためになされたものであって、周波数調整工数を低減したＳＡＷデバイスの製造法を提供することを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために本発明に係るＳＡＷデバイスとその周波数調整方法の請求項１記載の発明は、圧電基板の主表面上に表面波の伝搬方向に沿って少なくとも１つのＩＤＴ電極を配置したＳＡＷデバイスの周波数調整方法であって、前記ＳＡＷデバイス上に窒化珪素（Ｓｉ_３Ｎ_４）を主成分とする薄膜を付着してＳＡＷデバイスの周波数を高めたことを特徴とするＳＡＷデバイスの周波数調整法である。
請求項２記載の発明は、圧電基板の主表面上に表面波の伝搬方向に沿って少なくとも１つのＩＤＴ電極を配置し、該ＩＤＴ電極を覆うように窒化珪素（Ｓｉ_３Ｎ_４）を主成分とする薄膜が付着されていることを特徴とするＳＡＷデバイスである。
【０００９】
【発明の実施の形態】
以下本発明を図面に示した実施の形態に基づいて詳細に説明する。
図１は本発明に係るＳＡＷデバイスの周波数調整法を説明するための図である。図１（ａ）は周知の製造工程で製造したＳＡＷデバイス１の構成を示す断面図であって、フォトリソグラフィ技法とエッチング手段とを用いて、圧電基板２の主表面上に表面波の伝搬方向に沿って１つのＩＤＴ電極３を形成したものである。ＩＤＴ電極３は互いに間挿し合う複数の電極指を有する一対のくし形電極より構成されている。
【００１０】
このように構成した、ＳＡＷデバイスの電極パターン上に種々の物質をスパッタによってＳＡＷデバイス上に付着させて実験したところ、窒化珪素（Ｓｉ_３Ｎ_４）を主成分とした物質の薄膜４を、図１（ｂ）に示すようにＳＡＷデバイスの主面上に付着したものは周波数が僅かに高くなることを見いだした。
【００１１】
図２に示す破線は圧電基板上に縦続接続型二重モードＳＡＷフィルタの電極パターンを形成した後のフィルタの特性であり、実線は周波数を高めるために電極パターン上に窒化珪素（Ｓｉ_３Ｎ_４）膜を、スパッタを用いて形成したときのフィルタ特性である。周波数のみが僅かに上昇し、その他のフィルタ特性は窒化珪素（Ｓｉ_３Ｎ_４）膜付着前とほぼ変化していないことが分かる。
【００１２】
図３は本発明に係るＳＡＷデバイスの周波数調整法を示すフローチャート図であって、圧電基板上に電極膜の形成、フォトリソグラフィ工程、エッチング工程、プローバによる周波数Ｆの測定の工程までは従来の工程と同じであるが、製造するＳＡＷデバイスの周波数を予め目的の周波数より高めに設定するのではなく、目的の周波数が得られるように設定することにより、目的の周波数とその許容範囲内の周波数を呈するＳＡＷデバイスが多数得られることになる。そしてこれらについては周波数調整が不要となる。周波数Ｆを測定した後、所定の周波数範囲より低い場合は真空装置の中でスパッタによって　窒化珪素（Ｓｉ_３Ｎ_４）膜をチップ上に形成して周波数を上昇させ、測定した周波数が所定の範囲より高い場合には従来と同様に二酸化珪素（ＳｉＯ_２）膜を形成して周波数を低下させて調整する方法を示した図である。
【００１３】
このように、ＳＡＷフィルタの周波数が所定の範囲より低い場合でも周波数を高めて良品とすることが可能となったので、予め周波数を高めに設定して全数を周波数調整するのと比べて、調整を必要とするものが大幅に少なくなり調整コストが大幅に低減できる。さらに、調整の必要なものについても目標周波数とのズレは少ないので二酸化珪素（ＳｉＯ_２）膜の厚さも従来の方法の場合のほぼ半分となり、ＳＡＷフィルタの挿入損失の劣化を小さくすることができるという効果がある。
また、本発明になる周波数の調整法はウエハの段階で行う周波数調整にも適用できるし、ＳＡＷチップをパッケージの収容した後の最終的な周波数微調にも適用できる。
【００１４】
以上では縦続接続型の二重モードＳＡＷフィルタを用いて周波数の調整法を説明したが、本調整法は共振子型ＳＡＷフィルタに限定するものではなく、ＳＡＷ共振子を梯子状に接続して構成したラダー型ＳＡＷフィルタにも適用できる。また、ＶＣＯに用いるＳＡＷ発振素子にも適用可能である。
【００１５】
【発明の効果】
本発明は、以上説明したように構成したので、請求項１に記載の発明はＳＡＷデバイスの周波数調整法は、従来は不良とされたＳＡＷデバイスの周波数を高めることが可能となったので、良品率が大幅に改善されるという優れた効果を表す。請求項２に記載の発明は製造されたＳＡＷデバイスの設計周波数を、所望の周波数に合わせることが可能となったので、調整工程が大幅に削減されるのみならず、二酸化珪素（ＳｉＯ_２）の厚さを半減できるので、例えば共振子型ＳＡＷフィルタに用いた場合には挿入損失を小さくできるという優れた効果を表す。
【図面の簡単な説明】
【図１】（ａ）はＳＡＷデバイスの断面図、（ｂ）はＳＡＷデバイスの主面上に窒化珪素（Ｓｉ_３Ｎ_４）膜を形成した場合の断面図である。
【図２】本発明の窒化珪素（Ｓｉ_３Ｎ_４）膜を付着して周波数を調整した縦続接続型二重モードＳＡＷフィルタのフィルタ特性を示す図である。
【図３】本発明のＳＡＷデバイスの周波数調整法を説明するフローチャート図である。
【図４】縦続接続型二重モードＳＡＷフィルタの構成を示す平面図である。
【図５】従来のＳＡＷデバイスの周波数調整法を示すフローチャート図である。
【図６】縦続接続型二重モードＳＡＷフィルタ上に二酸化珪素（ＳｉＯ_２）膜を付着して周波数を調整したときのフィルタ特性である。
【符号の説明】
１・・圧電基板
２・・ＩＤＴ電極
３・・ＳＡＷデバイス
４・・窒化珪素（Ｓｉ_３Ｎ_４）膜

Claims

圧電基板の主表面上に表面波の伝搬方向に沿って少なくとも１つのＩＤＴ電極を配置したＳＡＷデバイスの周波数調整方法であって、
前記ＳＡＷデバイス上に窒化珪素（Ｓｉ_３Ｎ_４）を主成分とする薄膜を付着してＳＡＷデバイスの周波数を高めたことを特徴とするＳＡＷデバイスの周波数調整法。
圧電基板の主表面上に表面波の伝搬方向に沿って少なくとも１つのＩＤＴ電極を配置し、該ＩＤＴ電極を覆うように窒化珪素（Ｓｉ_３Ｎ_４）を主成分とする薄膜が付着されていることを特徴とするＳＡＷデバイス。