JP2005210295A - Thin-film surface acoustic wave device - Google Patents

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Makoto Furuhata
誠 古畑
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a thin-film surface acoustic wave device capable of improving resonator characteristics or filter characteristics by reducing parasitic capacitance generated between the piezoelectric thin film and a substrate or a conductive film to be arranged below a piezoelectric thin film. <P>SOLUTION: This thin-film surface acoustic wave device 100 has the substrate 101 having a circuit 110 formed thereon, a piezoelectric thin film 104 disposed on the substrate and electrodes 105Ax, 105Ay and 105B formed on the surface of the piezoelectric thin film. The electrodes are conductively connected to the circuit via wirings 106Ax, 106Ay, 106B, 107Ax, 107Ay, 107B, 108x, 108y, 109x, 109y via through holes 104a, 104b formed on the piezoelectric thin film. <P>COPYRIGHT: (C)2005,JPO&NCIPI

Description

本発明は薄膜弾性表面波デバイスに係り、特に、薄膜弾性波デバイスの配線構造に関する。   The present invention relates to a thin film surface acoustic wave device, and more particularly to a wiring structure of a thin film surface acoustic wave device.

一般に、通信機器や各種信号処理には、共振子やフィルタなどを構成する弾性表面波デバイスが用いられている。このような弾性表面波デバイスとしては、シリコン基板などの基板上にZnO薄膜などの圧電体薄膜を形成した薄膜弾性表面波デバイスが知られている(例えば、以下の非特許文献1参照)。従来の薄膜弾性表面波デバイスにおいては、圧電体薄膜上にIDT(インタディジタル変換子、例えば櫛歯状電極)や反射器が形成され、これらのIDTや反射器を相互に結線するためのバスバーや、このバスバーをボンディングパッドへ結線するための配線が設けられる。通常の弾性表面波デバイスでは、デバイスチップをケーシングの内部に密封した状態で配置し、このデバイスチップに形成されたボンディングパッドと、ケーシングに設けられた外部端子とが導電ワイヤで導電接続されるようになっている。   In general, surface acoustic wave devices that form resonators, filters, and the like are used for communication equipment and various signal processing. As such a surface acoustic wave device, a thin film surface acoustic wave device in which a piezoelectric thin film such as a ZnO thin film is formed on a substrate such as a silicon substrate is known (for example, see Non-Patent Document 1 below). In a conventional thin film surface acoustic wave device, an IDT (interdigital converter, for example, comb-like electrode) and a reflector are formed on a piezoelectric thin film, and a bus bar for connecting these IDTs and reflectors to each other Wiring for connecting the bus bar to the bonding pad is provided. In a normal surface acoustic wave device, a device chip is disposed in a sealed state inside a casing, and a bonding pad formed on the device chip and an external terminal provided on the casing are conductively connected by a conductive wire. It has become.

特に、一般の半導体集積回路は、シリコン基板の表面領域に種々の半導体素子をモノリシックに形成したり、或いは、シリコン基板上に薄膜構造を形成したりすることによって、種々の半導体素子や配線を形成することによって構成され、通常、通信回路や各種信号処理回路においては、多くの部分が半導体集積回路として構成されるため、例えば、半導体集積回路が構成されるシリコン基板上に上記の弾性表面波デバイスを構成することが、通信回路や信号処理回路の小型化を進める上で重要なポイントになるものと考えられる。このため、従来から、半導体集積回路を構成してなるシリコン基板上に形成された弾性表面波デバイスが提案されている(例えば、以下の特許文献1及び2参照)。
三露常男・他4名 「薄膜弾性表面波ディバイス」 松下技報(National Technical Report) Vol.22 No.6 Dec 1976 P.905-923 特開平6−125226号公報 特開2000−151451号公報
In particular, a general semiconductor integrated circuit forms various semiconductor elements and wirings by monolithically forming various semiconductor elements on the surface region of a silicon substrate or by forming a thin film structure on the silicon substrate. Usually, in communication circuits and various signal processing circuits, many parts are configured as semiconductor integrated circuits. For example, the above-described surface acoustic wave device is formed on a silicon substrate on which a semiconductor integrated circuit is configured. It is considered that the configuration is an important point in promoting the miniaturization of the communication circuit and the signal processing circuit. For this reason, conventionally, surface acoustic wave devices formed on a silicon substrate constituting a semiconductor integrated circuit have been proposed (for example, see Patent Documents 1 and 2 below).
Tsutsuo Sanro and 4 others “Thin Film Surface Acoustic Wave Devices” Matsushita Technical Report Vol.22 No.6 Dec 1976 P.905-923 JP-A-6-125226 JP 2000-151451 A

しかしながら、前述のように、シリコン基板などの導電性基板や、表面に導電膜が存在する基板上に形成された弾性表面波デバイスにおいては、弾性表面波素子構造と基板や導電膜との間の寄生容量が大きくなり、この寄生容量によって共振子やフィルタ特性が劣化するという問題点がある。   However, as described above, in a surface acoustic wave device formed on a conductive substrate such as a silicon substrate or a substrate having a conductive film on the surface, the surface acoustic wave element structure is not between the substrate and the conductive film. There is a problem that the parasitic capacitance is increased, and the resonator and filter characteristics are deteriorated by the parasitic capacitance.

そこで、本発明は上記問題点を解決するものであり、その課題は、圧電体薄膜の下層に配置される基板や導電膜との間に生ずる寄生容量を低減することにより、共振子特性やフィルタ特性を向上させることのできる薄膜弾性表面波デバイスを提供することにある。   Therefore, the present invention solves the above-mentioned problems, and the problem is that by reducing the parasitic capacitance generated between the substrate and the conductive film disposed under the piezoelectric thin film, the resonator characteristics and the filter are reduced. An object of the present invention is to provide a thin film surface acoustic wave device capable of improving characteristics.

斯かる実情に鑑み、本発明の薄膜弾性表面波デバイスは、回路が形成されてなる基板と、該基板上に配置された圧電体薄膜と、該圧電体薄膜の表面に形成された電極とを有する薄膜弾性表面波デバイスにおいて、前記電極は、前記圧電体薄膜を貫通する配線を介して前記回路と導電接続されていることを特徴とする。   In view of such circumstances, the thin film surface acoustic wave device of the present invention comprises a substrate on which a circuit is formed, a piezoelectric thin film disposed on the substrate, and an electrode formed on the surface of the piezoelectric thin film. In the thin film surface acoustic wave device, the electrode is conductively connected to the circuit through a wiring penetrating the piezoelectric thin film.

この発明によれば、圧電体薄膜を貫通する配線を介して電極が回路に導電接続されていることにより、圧電体薄膜の表面に形成された電極及びこれに導電接続された配線などの平面的な占有面積を低減することが可能になるため、電極及び配線と、その下層に配置される基板や導電膜との間に生ずる寄生容量を低減することが可能になる。特に、上記電極に直接接続された接続端子(導電パッドなど)を設ける必要がなくなるので、上記の占有面積の低減効果は大きい。したがって、薄膜弾性表面波デバイスの特性を向上させることができる。具体的には、薄膜弾性表面波デバイスの挿入損失やインピーダンスを低減することができる。   According to the present invention, since the electrodes are conductively connected to the circuit through the wiring penetrating the piezoelectric thin film, the electrodes formed on the surface of the piezoelectric thin film and the wiring conductively connected to the electrodes are planar. Since it is possible to reduce the occupied area, it is possible to reduce the parasitic capacitance generated between the electrode and the wiring and the substrate or the conductive film arranged thereunder. In particular, since there is no need to provide a connection terminal (such as a conductive pad) directly connected to the electrode, the effect of reducing the occupied area is great. Therefore, the characteristics of the thin film surface acoustic wave device can be improved. Specifically, the insertion loss and impedance of the thin film surface acoustic wave device can be reduced.

ここで、本発明に係る上記の電極は圧電体薄膜の表面上に形成されていればよい。すなわち、圧電体薄膜の基板とは反対側の表面上に電極が形成されていてもよく、また、圧電体薄膜の基板側の表面に電極が形成されていてもよい。この電極としては、弾性表面波を生成するための励振電極や弾性表面波を検出するための検出電極などが挙げられる。通常、これらの電極はIDT(インタディジタル変換子)を構成する櫛歯状電極であることが望ましい。また、弾性表面波を反射するための反射器を構成する反射電極であってもよい。また、基板に設けられる回路は、半導体集積回路であることが好ましい。   Here, the electrode according to the present invention may be formed on the surface of the piezoelectric thin film. That is, an electrode may be formed on the surface of the piezoelectric thin film opposite to the substrate, and an electrode may be formed on the surface of the piezoelectric thin film on the substrate side. Examples of the electrode include an excitation electrode for generating surface acoustic waves and a detection electrode for detecting surface acoustic waves. Usually, these electrodes are preferably comb-like electrodes constituting an IDT (interdigital converter). Moreover, the reflective electrode which comprises the reflector for reflecting a surface acoustic wave may be sufficient. The circuit provided on the substrate is preferably a semiconductor integrated circuit.

本発明において、前記基板と前記圧電体薄膜との間に絶縁層が設けられ、該絶縁層を貫通して前記配線が前記回路に導電接続されていることが好ましい。特に、基板に形成された回路(例えば半導体集積回路)のうち配線と導電接続されるべき部分以外の部分と、上記配線とを絶縁するためには、基板の主体的構成基材の上に複数の絶縁層が積層されていることが望ましい。例えば、貫通孔を介して電極と回路とを導電接続する配線の一部が、上層の絶縁層と下層の絶縁層との間に配置された配線層として構成されることにより、配線の引き回しの自由度を高めることができる。   In the present invention, it is preferable that an insulating layer is provided between the substrate and the piezoelectric thin film, and the wiring is conductively connected to the circuit through the insulating layer. In particular, in order to insulate a portion of a circuit (for example, a semiconductor integrated circuit) formed on a substrate other than a portion that should be conductively connected to the wiring from the wiring, a plurality of components are formed on the main constituent base material of the substrate. It is desirable that the insulating layers are laminated. For example, a part of the wiring that conductively connects the electrode and the circuit through the through-hole is configured as a wiring layer disposed between the upper insulating layer and the lower insulating layer, so that the wiring can be routed. The degree of freedom can be increased.

また、本発明の別の薄膜弾性表面波デバイスは、回路が形成されてなる基板と、該基板上に配置された圧電体薄膜と、該圧電体薄膜の表面に形成された電極とを有する薄膜弾性表面波デバイスにおいて、前記基板と前記圧電体薄膜との間に絶縁層が設けられ、前記電極は、前記絶縁層の前記圧電体薄膜と平面的に重なる領域を貫通する配線を介して前記回路と導電接続されていることを特徴とする。   Another thin film surface acoustic wave device of the present invention is a thin film having a substrate on which a circuit is formed, a piezoelectric thin film disposed on the substrate, and an electrode formed on the surface of the piezoelectric thin film. In the surface acoustic wave device, an insulating layer is provided between the substrate and the piezoelectric thin film, and the electrode is connected to the circuit via a wiring penetrating a region overlapping the piezoelectric thin film of the insulating layer. And conductively connected.

この発明によれば、絶縁層の圧電体薄膜と平面的に重なる領域を貫通する配線を介して電極が回路に導電接続されていることにより、圧電体薄膜の表面に形成された電極及びこれに導電接続された配線などの平面的な占有面積を低減することが可能になるため、電極及び配線と、その下層に配置される基板や導電膜との間に生ずる寄生容量を低減することが可能になる。特に、電極に直接接続された接続端子(導電パッドなど)を設ける必要がなくなるので、上記の占有面積の低減効果は大きい。したがって、薄膜弾性表面波デバイスの特性を向上させることができる。具体的には、薄膜弾性表面波デバイスの挿入損失やインピーダンスを低減することができる。   According to the present invention, the electrode formed on the surface of the piezoelectric thin film is electrically connected to the circuit through the wiring penetrating the region overlapping the piezoelectric thin film of the insulating layer. Since it is possible to reduce the planar area occupied by conductively connected wiring, etc., it is possible to reduce the parasitic capacitance generated between the electrode and wiring and the substrate or conductive film arranged in the lower layer. become. In particular, since there is no need to provide a connection terminal (such as a conductive pad) directly connected to the electrode, the effect of reducing the occupied area is great. Therefore, the characteristics of the thin film surface acoustic wave device can be improved. Specifically, the insertion loss and impedance of the thin film surface acoustic wave device can be reduced.

本発明において、前記基板は半導体基板であることが好ましい。これによって上記回路を半導体集積回路によって構成することができ、薄膜弾性表面波デバイスのさらなるコンパクト化や高性能化を図ることができる。半導体基板としては、シリコン基板や化合物半導体(GaAs,GaP,InP,SiGe,ZnSなど)基板が挙げられる。特に、シリコン基板を用いることで、汎用技術により安価な半導体集積回路を容易に形成することができる。   In the present invention, the substrate is preferably a semiconductor substrate. As a result, the circuit can be constituted by a semiconductor integrated circuit, and the thin film surface acoustic wave device can be made more compact and have higher performance. Examples of the semiconductor substrate include a silicon substrate and a compound semiconductor (GaAs, GaP, InP, SiGe, ZnS, etc.) substrate. In particular, by using a silicon substrate, an inexpensive semiconductor integrated circuit can be easily formed by general-purpose technology.

なお、上記各発明においては、前記配線の少なくとも一部が前記電極と平面的に重なる領域に配置されていることが好ましい。また、前記貫通孔が前記電極と平面的に重なる領域に設けられていることが好ましい。さらに、上記各発明では、薄膜弾性表面波素子構造と上記回路とによって、VCO(電圧制御発振子;VCSO)などの各種の発振回路、バンドパスフィルタなどの各種フィルタ回路を構成することができる。また、上記基板に送受信回路などの大規模集積回路の主要部分を構成し、この主要部分に基板上の1又は複数の薄膜弾性表面波素子が組み込まれて一体の大規模集積回路が構成されるようにしてもよい。   In each of the above inventions, it is preferable that at least a part of the wiring is arranged in a region overlapping with the electrode in a plane. Further, it is preferable that the through hole is provided in a region overlapping the electrode in a plan view. Furthermore, in each of the above inventions, various filter circuits such as various oscillation circuits such as a VCO (Voltage Controlled Oscillator; VCSO) and band-pass filters can be constituted by the thin film surface acoustic wave element structure and the above circuit. In addition, a main part of a large-scale integrated circuit such as a transmission / reception circuit is formed on the substrate, and one or a plurality of thin film surface acoustic wave elements on the substrate are incorporated in the main part to form an integrated large-scale integrated circuit. You may do it.

次に、添付図面を参照して本発明の実施形態について詳細に説明する。   Next, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

[第1実施形態]
図1は本発明に係る第1実施形態の薄膜弾性表面波デバイス100の概略構造を示す概略縦断面図、図2は薄膜弾性表面波デバイス100の概略平面図である。この薄膜弾性表面波デバイス100は、シリコン(Si)や化合物半導体(GaAs,GaP,InP,SiGe,ZnSなど)などで構成される半導体基板、ガラス基板、石英基板、セラミック基板などで構成される基板101の上にSiO、PSG(リンドープガラス)、TiO、Taなどの金属酸化物、Siなどの窒化シリコン、アクリル樹脂などの合成樹脂などで構成される絶縁層102が形成されている。絶縁層102は、基板101が導電体基板である場合や半導体基板であるときに、基板と、その上層の導電体との間を絶縁するためのものである。
[First Embodiment]
FIG. 1 is a schematic longitudinal sectional view showing a schematic structure of a thin film surface acoustic wave device 100 according to a first embodiment of the present invention, and FIG. 2 is a schematic plan view of the thin film surface acoustic wave device 100. The thin film surface acoustic wave device 100 includes a semiconductor substrate made of silicon (Si), a compound semiconductor (GaAs, GaP, InP, SiGe, ZnS, etc.), a glass substrate, a quartz substrate, a ceramic substrate, or the like. An insulating layer 102 composed of a metal oxide such as SiO 2 , PSG (phosphorus doped glass), TiO 2 , and Ta 2 O 5 , silicon nitride such as Si 3 N 4 , and a synthetic resin such as an acrylic resin. Is formed. The insulating layer 102 is used to insulate between the substrate and the upper conductor when the substrate 101 is a conductor substrate or a semiconductor substrate.

基板101としては、シリコン基板であっても、導電体或いは半導体であって、或る程度の導電性を有する場合と、真性半導体のような絶縁性を有する場合とがあるが、前者の場合には特に絶縁層102が必要となる。また、後者の場合には絶縁層102は必ずしも必要ない。さらに、基板101としてはガラス基板、石英基板、セラミック基板などの絶縁体を用いることも可能であり、このような場合でも、絶縁層102は不要となる。なお、絶縁性を有する基板101を用いている場合でも、その表面上に配線パターンなどの導電膜が形成されている場合には、上層との絶縁を確保するために絶縁層102が必要となる場合がある。この絶縁層102として、半導体集積回路が構成されたシリコンなどの半導体基板上の表面被覆用の絶縁層をそのまま用いることも可能である。   Even if the substrate 101 is a silicon substrate, it may be a conductor or a semiconductor and has a certain degree of conductivity and may have an insulating property such as an intrinsic semiconductor. In particular, the insulating layer 102 is required. In the latter case, the insulating layer 102 is not always necessary. Furthermore, an insulator such as a glass substrate, a quartz substrate, or a ceramic substrate can be used as the substrate 101. Even in such a case, the insulating layer 102 is not necessary. Even when the insulating substrate 101 is used, if a conductive film such as a wiring pattern is formed on the surface thereof, the insulating layer 102 is necessary to ensure insulation from the upper layer. There is a case. As the insulating layer 102, an insulating layer for surface coating on a semiconductor substrate such as silicon on which a semiconductor integrated circuit is formed can be used as it is.

絶縁層102の上には部分的に配線層107Ax,107Ay,107B,108x,108yが形成されている。これらの配線層はアルミニウム、アルミニウム合金、Cu、Cu合金、Au、Au合金、Cr、Cr合金などで構成される。   On the insulating layer 102, wiring layers 107Ax, 107Ay, 107B, 108x, and 108y are partially formed. These wiring layers are made of aluminum, aluminum alloy, Cu, Cu alloy, Au, Au alloy, Cr, Cr alloy, or the like.

上記配線層の上には絶縁層103が形成される。この絶縁層103もまた、上記絶縁層102と同様の材質で構成することができる。絶縁層103は省略することもできるが、後述する圧電体薄膜104の下面上の電位分布を緩和させるためには絶縁層103が設けられることが好ましい。この絶縁層103が存在しない場合には、上記配線層107Ax,107Ay,107Bは後述する圧電体薄膜104の下面、すなわち、後述する電極105Ax,105Ay,105Bの形成されている表面とは反対側の表面に接した状態となる。   An insulating layer 103 is formed on the wiring layer. The insulating layer 103 can also be made of the same material as the insulating layer 102. Although the insulating layer 103 can be omitted, it is preferable to provide the insulating layer 103 in order to relax the potential distribution on the lower surface of the piezoelectric thin film 104 described later. When the insulating layer 103 is not present, the wiring layers 107Ax, 107Ay, and 107B are on the lower surface of the piezoelectric thin film 104 described later, that is, on the side opposite to the surface on which electrodes 105Ax, 105Ay, and 105B described later are formed. It will be in contact with the surface.

上記の絶縁層103の上にはZnO、AlN、PZT(Pb−Zr−Ti)、CdS、ZnS、Bi−Pb−O、LiNbO、TaNbO、KNbOなどの、弾性表面波を励振可能な各種圧電体で構成された圧電体薄膜104が形成されている。圧電体薄膜104は、基板101の表面全体にわたって形成されていてもよいが、図示例のように基板101の一部上に形成されていることが好ましい。これは、基板101が半導体集積回路などの他の回路構造などを形成するために必要な面積とされる場合があるのに対して、圧電体薄膜104は弾性表面波デバイスを構成する上で必要最小限の面積で足りるからであり、また、本実施形態の場合には、後述する回路の接続端子(導電パッド)を圧電体薄膜から外れた領域に形成するためでもある。 Surface acoustic waves such as ZnO, AlN, PZT (Pb—Zr—Ti), CdS, ZnS, Bi—Pb—O, LiNbO 3 , TaNbO 3 , and KNbO 3 can be excited on the insulating layer 103. A piezoelectric thin film 104 composed of various piezoelectric bodies is formed. The piezoelectric thin film 104 may be formed over the entire surface of the substrate 101, but is preferably formed on a part of the substrate 101 as in the illustrated example. This is because the substrate 101 may have an area necessary for forming other circuit structures such as a semiconductor integrated circuit, whereas the piezoelectric thin film 104 is necessary for forming a surface acoustic wave device. This is because a minimum area is sufficient, and in the case of the present embodiment, a connection terminal (conductive pad) of a circuit, which will be described later, is formed in a region away from the piezoelectric thin film.

圧電体薄膜104は、その材質や結晶性に応じて適宜の厚さとされる。例えば、一般的には0.1〜5μm程度の厚さであり、特に、0.5〜1.5μm程度の厚さであることが好ましい。圧電体薄膜104が薄すぎると弾性表面波の伝播態様が下層の影響を受けやすくなるとともに、圧電体薄膜の表面(図示例では上面)の結晶性が不十分となる場合がある。通常、圧電体薄膜の厚さは励起される弾性表面波の1波長以上の厚さとされることが望ましい。逆に、圧電体薄膜が厚すぎると、製造工程に時間がかかり、製造コストが増大するため、薄膜弾性表面波素子としたメリットが薄くなる。   The piezoelectric thin film 104 has an appropriate thickness according to its material and crystallinity. For example, the thickness is generally about 0.1 to 5 μm, and particularly preferably about 0.5 to 1.5 μm. If the piezoelectric thin film 104 is too thin, the surface acoustic wave propagation mode is easily affected by the lower layer, and the surface of the piezoelectric thin film (upper surface in the illustrated example) may have insufficient crystallinity. Usually, it is desirable that the thickness of the piezoelectric thin film be one or more wavelengths of the excited surface acoustic wave. Conversely, if the piezoelectric thin film is too thick, the manufacturing process takes time and the manufacturing cost increases, so that the merit of the thin film surface acoustic wave device is reduced.

圧電体薄膜104の表面(上面)には電極105Ax,105Ay,105Bが形成されている。電極105Ax.105Ayは弾性表面波を励振するための励振電極である。電極105Ax,105Ayはそれぞれが複数設けられて櫛歯状に構成され、電極105Axと105Ayが交互に一定間隔で弾性表面波の伝播方向(図示左右方向)に配列されている。また、電極105Bは反射器を構成するための反射電極である。複数の電極105Bが上記伝播方向に上記一定間隔にて配列されることにより反射器(いわゆるグレーティング反射器)が構成されている。これらの反射器は、上記電極105Ax,105Ayの配列領域の上記伝播方向両側にそれぞれ配置されている。   Electrodes 105Ax, 105Ay, and 105B are formed on the surface (upper surface) of the piezoelectric thin film 104. Electrode 105Ax. 105Ay is an excitation electrode for exciting the surface acoustic wave. Each of the electrodes 105Ax and 105Ay is provided in a comb-like shape, and the electrodes 105Ax and 105Ay are alternately arranged at a constant interval in the propagation direction of the surface acoustic wave (the left-right direction in the drawing). The electrode 105B is a reflective electrode for constituting a reflector. A reflector (a so-called grating reflector) is configured by arranging a plurality of electrodes 105B at the predetermined intervals in the propagation direction. These reflectors are respectively arranged on both sides in the propagation direction of the arrangement region of the electrodes 105Ax and 105Ay.

本実施形態においては、圧電体薄膜104の上面上に上記電極105Ax,105Ay,105Bが形成されているが、後述する別の実施形態で説明するように、圧電体薄膜104の下面上に上記電極を形成してもよい。この場合には、弾性表面波は圧電体薄膜104の下面上を伝播していくことになる。   In this embodiment, the electrodes 105Ax, 105Ay, and 105B are formed on the upper surface of the piezoelectric thin film 104. However, as described in another embodiment described later, the electrodes are formed on the lower surface of the piezoelectric thin film 104. May be formed. In this case, the surface acoustic wave propagates on the lower surface of the piezoelectric thin film 104.

圧電体薄膜104には貫通孔104a,104bが形成されている。貫通孔104aの内部には導電材106Ax,106Ayが配置され、これらの導電材は絶縁層103をも貫通して上記配線層107Ax,107Ayに導電接続されている。配線層107Axは配線層108xに導電接続され、この配線層108xは、絶縁層102に形成された貫通孔内に充填された導電材109xを介して基板101に設けられた回路110に導電接続されている。配線層107Ayは配線層108yに導電接続され、この配線層108yは絶縁層102に形成された貫通孔内に配置された導電材109yを介して上記回路110に導電接続されている。また、貫通孔104bの内部には導電材106Bが配置され、これらの導電材は絶縁層103をも貫通して上記配線層107Bに導電接続されている。   Through holes 104 a and 104 b are formed in the piezoelectric thin film 104. Conductive materials 106Ax and 106Ay are disposed inside the through-hole 104a, and these conductive materials also penetrate the insulating layer 103 and are conductively connected to the wiring layers 107Ax and 107Ay. The wiring layer 107Ax is conductively connected to the wiring layer 108x, and the wiring layer 108x is conductively connected to the circuit 110 provided on the substrate 101 via a conductive material 109x filled in a through hole formed in the insulating layer 102. ing. The wiring layer 107Ay is conductively connected to the wiring layer 108y, and the wiring layer 108y is conductively connected to the circuit 110 via a conductive material 109y disposed in a through hole formed in the insulating layer 102. A conductive material 106B is disposed inside the through hole 104b, and these conductive materials also penetrate the insulating layer 103 and are conductively connected to the wiring layer 107B.

この回路110は、基板101の内部(表層部)に構成されるモノリシック集積回路や表面上に構成されたハイブリッド集積回路などで構成される。回路110は、絶縁層103上にて露出した複数の接続端子(導電パッド)111を備えている。これらの接続端子111には、例えば、回路110に制御信号を供給する制御ラインや回路110に電源電位を供給する電源ラインなどの各種ラインが導電性ワイヤを備えたワイヤボンディングや半田ボールなどを介した圧着コンタクト、ACF(異方性導電フィルム)などを用いた加熱加圧コンタクトなどの種々の方法で導電接続される。   The circuit 110 is configured by a monolithic integrated circuit configured inside (surface layer part) of the substrate 101, a hybrid integrated circuit configured on the surface, or the like. The circuit 110 includes a plurality of connection terminals (conductive pads) 111 exposed on the insulating layer 103. For example, various lines such as a control line for supplying a control signal to the circuit 110 and a power supply line for supplying a power supply potential to the circuit 110 are connected to these connection terminals 111 via wire bonding or a solder ball. The conductive connection is made by various methods such as a heat-press contact using a crimp contact, an ACF (anisotropic conductive film) or the like.

上記の配線層107Ax,107Ay,107Bの少なくとも一部は、上記電極105Ax,105Ay,105Bと平面的に重なるように配置されている。本実施形態の場合、配線層107Ax,107Ay,107Bは、電極105Ax,105Ay,105Bと平面的に重ならない領域がなるべく小さくなるように構成されている。配線層107Ax,107Ay,107Bは、それぞれ複数の電極に導電接続された複数の上記導電材を相互に導電接続するように形成されており、また、それらを共通の導電層108x、108yに導電接続するようにも形成されている。なお、複数の電極105Ax同士、105Ay同士、105B同士をそれぞれ相互に導電接続する部分は、本実施形態では圧電体薄膜104の下層に配置された配線層107Ax,107Ay,107Bとなっているが、当該部分を圧電体薄膜104の上面上に形成しても構わない。   At least a part of the wiring layers 107Ax, 107Ay, and 107B is disposed so as to overlap the electrodes 105Ax, 105Ay, and 105B in a plane. In the case of the present embodiment, the wiring layers 107Ax, 107Ay, 107B are configured so that regions that do not overlap with the electrodes 105Ax, 105Ay, 105B in a plane are as small as possible. The wiring layers 107Ax, 107Ay, and 107B are formed so as to conductively connect the plurality of conductive materials that are conductively connected to a plurality of electrodes, respectively, and are conductively connected to the common conductive layers 108x and 108y. It is also formed to do. In this embodiment, the portions where the plurality of electrodes 105Ax, 105Ay, and 105B are conductively connected to each other are wiring layers 107Ax, 107Ay, and 107B disposed below the piezoelectric thin film 104. Such a portion may be formed on the upper surface of the piezoelectric thin film 104.

なお、上記実施形態においては図示していないが、電極105Bも回路110に導電接続されていることが好ましい。また、上記実施形態においては電極105Ax,105Ay,105Bが圧電体薄膜104の基板101とは反対側の表面上に形成されているが、これとは逆に電極を圧電体薄膜104の下面(基板側の表面)に形成してもよい。この場合には、電極は、圧電体薄膜を通過せずに下方に伸びる配線を介して回路に導電接続されるように構成できる。この場合でも、電極と配線層の少なくとも一部が相互に平面的に重なり合うように構成される。   Although not shown in the above embodiment, it is preferable that the electrode 105B is also conductively connected to the circuit 110. In the above embodiment, the electrodes 105Ax, 105Ay, and 105B are formed on the surface of the piezoelectric thin film 104 opposite to the substrate 101. On the contrary, the electrodes are disposed on the lower surface of the piezoelectric thin film 104 (substrate May be formed on the side surface). In this case, the electrode can be configured to be conductively connected to the circuit via a wiring that extends downward without passing through the piezoelectric thin film. Even in this case, at least a part of the electrode and the wiring layer is configured to overlap each other in a plane.

[第2実施形態]
図3は、第2実施形態の弾性表面波デバイス200を示す概略縦断面図である。この第2実施形態では、基板201、絶縁層202、絶縁層203、圧電体薄膜204、電極205Ax,205Ay,205B、導電材206Ax,206Ay,206B、配線層207Ax,207Ay、接続端子211は上記の第1実施形態と基本的に(すなわち平面パターン、サイズ、形状を除いて)同様であるので、これらの説明は省略する。
[Second Embodiment]
FIG. 3 is a schematic longitudinal sectional view showing the surface acoustic wave device 200 according to the second embodiment. In the second embodiment, the substrate 201, the insulating layer 202, the insulating layer 203, the piezoelectric thin film 204, the electrodes 205Ax, 205Ay, 205B, the conductive materials 206Ax, 206Ay, 206B, the wiring layers 207Ax, 207Ay, and the connection terminal 211 are as described above. Since it is basically the same as that of the first embodiment (that is, except for the plane pattern, size, and shape), description thereof will be omitted.

この弾性表面波デバイス200においては、圧電体薄膜204と平面的に重なる領域、より具体的には電極205Ax,205Ay,205Bと平面的に重なる領域(直下の領域)において、配線層207Ax,207Ay,207Bが絶縁層202に設けられた貫通孔内に配置される導電材209Ax,209Ay,209Bを介して回路210に導電接続されている点で、上記第1実施形態とは異なる。したがって、この第2実施形態では、電極及び配線層の平面的な占有面積を第1実施形態よりもさらに低減することが可能になる。   In the surface acoustic wave device 200, the wiring layers 207 </ b> Ax, 207 </ b> Ay, 207 </ b> Ay, 207 </ b> Ay, 207 </ b> Ay, 207 </ b> Ay, 207B is different from the first embodiment in that 207B is conductively connected to the circuit 210 via conductive materials 209Ax, 209Ay, and 209B disposed in the through holes provided in the insulating layer 202. Therefore, in the second embodiment, the planar occupation area of the electrode and the wiring layer can be further reduced as compared with the first embodiment.

また、回路210は圧電体薄膜204とほぼ平面的に重なる領域に形成されている点で、回路110が圧電体薄膜104の形成領域に対して平面的にずれた領域に設けられている上記第1実施形態とは異なる。ただし、回路210の内部構造自体は第1実施形態の回路110と同様に構成される。回路210と圧電体薄膜204の少なくとも一部が平面的に重なり合うように構成されていればデバイスをコンパクト化することができるが、回路210が圧電体薄膜204の形成領域内に完全に収まるように構成されていることにより、デバイス全体をさらにコンパクトに構成できる。   In addition, the circuit 210 is formed in a region that substantially overlaps the piezoelectric thin film 204 in a plane, and the circuit 110 is provided in a region that is shifted in a plane with respect to the formation region of the piezoelectric thin film 104. Different from one embodiment. However, the internal structure of the circuit 210 itself is configured similarly to the circuit 110 of the first embodiment. If the circuit 210 and at least a part of the piezoelectric thin film 204 are configured to overlap each other in a planar manner, the device can be made compact, but the circuit 210 is completely within the region where the piezoelectric thin film 204 is formed. By being configured, the entire device can be configured more compactly.

さらに、回路210は、絶縁層202に設けられた貫通孔内に配置された導電材212を介して絶縁層202上に(すなわち配線層207Ax,207Ay,207Bと同レベルの領域に)形成された配線層213に導電接続され、この配線層213が絶縁層203上の接続端子211に導電接続されている。このような構造は、回路210と接続端子211の位置関係の自由度を高める上で好ましいが、回路210と接続端子211とが配線層213を介することなく貫通孔内の導電材212のみを介して導電接続されていてもよい。   Further, the circuit 210 is formed on the insulating layer 202 (that is, in the same level region as the wiring layers 207Ax, 207Ay, and 207B) via the conductive material 212 disposed in the through hole provided in the insulating layer 202. The wiring layer 213 is conductively connected, and the wiring layer 213 is conductively connected to the connection terminal 211 on the insulating layer 203. Such a structure is preferable in order to increase the degree of freedom of the positional relationship between the circuit 210 and the connection terminal 211, but the circuit 210 and the connection terminal 211 do not pass through the wiring layer 213 but only through the conductive material 212 in the through hole. May be electrically connected.

図4は、上記各実施形態の弾性表面波デバイスの等価回路図である。なお、図4において、等価回路の両端部の符号109x,109yは第1実施形態に相当するものを付与してあり、以下の説明も第1実施形態について説明するが、その内容については第2実施形態についても同様である。   FIG. 4 is an equivalent circuit diagram of the surface acoustic wave device according to each of the above embodiments. In FIG. 4, reference numerals 109x and 109y at both ends of the equivalent circuit are assigned to those corresponding to the first embodiment, and the following description will also explain the first embodiment. The same applies to the embodiment.

薄膜弾性表面波デバイス100の等価回路には、接続端子109xと109yとの間に静電容量Ca,インダクタンスLa,抵抗Raの直列回路と、この直列回路と並列に接続される並列容量(short Capacitance)Csとが存在する。ここで、上記直列回路部分は弾性表面波を介した弾性表面波デバイスの入出力特性をもたらす部分であり、並列容量Csは電極105Axと105Ayとの間の静電容量の定常成分に相当するものである。以上の構成部分は通常の弾性表面波デバイスの等価回路と同様であるが、本実施形態の薄膜弾性表面波デバイスでは、以上の回路構成に対してさらに並列に、薄膜弾性表面波素子構造と基板101との間の静電容量である寄生容量Coが存在する。この寄生容量Coは、電極105Ax,105Ay及び配線層107Ax,107Ayと、基板101自体或いはその表面若しくは内部に構成された配線パターンとの間に発生する。これに対して、従来構造の弾性表面波デバイスでは、電極から配線を介して接続端子に至るまでの部分が、基板や導電パターンとの間に寄生容量を発生させる。   The equivalent circuit of the thin film surface acoustic wave device 100 includes a series circuit of an electrostatic capacitance Ca, an inductance La, and a resistor Ra between connection terminals 109x and 109y, and a parallel capacitance (short capacitance) connected in parallel with the series circuit. ) Cs. Here, the series circuit portion is a portion that provides the input / output characteristics of the surface acoustic wave device via the surface acoustic wave, and the parallel capacitance Cs corresponds to the stationary component of the capacitance between the electrodes 105Ax and 105Ay. It is. The above components are the same as the equivalent circuit of a normal surface acoustic wave device. However, in the thin film surface acoustic wave device of this embodiment, the thin film surface acoustic wave element structure and the substrate are further parallel to the above circuit configuration. There is a parasitic capacitance Co that is a capacitance between the capacitor 101 and the terminal 101. The parasitic capacitance Co is generated between the electrodes 105Ax and 105Ay and the wiring layers 107Ax and 107Ay and the wiring pattern formed on the substrate 101 itself or on the surface or inside thereof. On the other hand, in the surface acoustic wave device having a conventional structure, a portion from the electrode to the connection terminal via the wiring generates a parasitic capacitance between the substrate and the conductive pattern.

これに対して、従来構造の弾性表面波デバイスでは、電極から配線を介して接続端子に至るまでの部分が、基板や導電パターンとの間の寄生容量に寄与する。すなわち、電極から配線を介して接続端子に至るまでの全ての導体面積に応じた寄生容量が基板との間に発生する。また、従来構造の場合、圧電体薄膜の表面上に電極だけでなく配線の取り回し部分が形成されるので、電極及び配線と基板との間に高い誘電率を有する圧電体薄膜が介在することも、上記の寄生容量が大きくなる原因となっている。   On the other hand, in the surface acoustic wave device having a conventional structure, the portion from the electrode to the connection terminal via the wiring contributes to the parasitic capacitance between the substrate and the conductive pattern. That is, a parasitic capacitance corresponding to the entire conductor area from the electrode to the connection terminal via the wiring is generated between the substrate and the substrate. Further, in the case of the conventional structure, not only the electrode but also the wiring routing portion is formed on the surface of the piezoelectric thin film, so that a piezoelectric thin film having a high dielectric constant may be interposed between the electrode and the wiring and the substrate. This causes the parasitic capacitance to increase.

本実施形態では、薄膜弾性表面波デバイス構造において、電極が配線を介して回路110に接続されているので、配線から接続端子に至る部分を形成する必要がなくなるため、この分だけ寄生容量Coが低減されることから、容量Co、Cs、Caに配分されていた電気エネルギーがより多くCsとCaに配分されるようになる。その結果、薄膜弾性表面波デバイス100の挿入損失やインピーダンスを低減することができる。   In the present embodiment, in the thin film surface acoustic wave device structure, since the electrode is connected to the circuit 110 via the wiring, it is not necessary to form a portion from the wiring to the connection terminal. Since the electric energy is reduced, more electric energy distributed to the capacitors Co, Cs, and Ca is distributed to Cs and Ca. As a result, the insertion loss and impedance of the thin film surface acoustic wave device 100 can be reduced.

また、本実施形態では、上記電極が圧電体薄膜104に設けられた貫通孔を介して配線層に導電接続されているため、電極と配線層の少なくとも一部が平面的に重なり合うこととなることから、電極と配線層を合わせた平面的な占有面積が低減され、さらに、配線層と基板との間には高い誘電率を有する圧電体が存在していないので、結果として寄生容量Coがさらに小さくなる。   In the present embodiment, since the electrode is conductively connected to the wiring layer through a through-hole provided in the piezoelectric thin film 104, at least a part of the electrode and the wiring layer overlaps in a plane. Therefore, the planar occupation area combining the electrode and the wiring layer is reduced, and furthermore, there is no piezoelectric body having a high dielectric constant between the wiring layer and the substrate. Get smaller.

図5は、本実施形態の薄膜弾性表面波デバイス100の挿入損失及びインピーダンスの周波数依存性を模式的に示すグラフである。ここで、図示実線は本実施形態の挿入損失を示し、図示二点鎖線は本実施形態のインピーダンスを示し、図示点線は従来構造の薄膜弾性表面波デバイスの挿入損失及びインピーダンスを示している。上記のように構成することによって寄生容量Coを小さくすることができるため、本実施形態では従来構造よりも挿入損失が低減され、また、インピーダンスも低減されている。   FIG. 5 is a graph schematically showing the frequency dependence of the insertion loss and impedance of the thin film surface acoustic wave device 100 of the present embodiment. Here, the illustrated solid line indicates the insertion loss of the present embodiment, the illustrated alternate long and two short dashes line indicates the impedance of the present embodiment, and the illustrated dotted line indicates the insertion loss and impedance of the thin film surface acoustic wave device having a conventional structure. Since the parasitic capacitance Co can be reduced by configuring as described above, in this embodiment, the insertion loss and the impedance are reduced as compared with the conventional structure.

なお、第1実施形態では、配線層107Ax,107Ayと配線層108x,108yとが導電接続され、配線層108x,108yと回路110とが導電接続されているが、第2実施形態では、配線層207Ax,207Ayから下方へ伸びる導電材が直接回路210に導電接続されているため、電極と配線層の平面的な占有面積をさらに低減することができ、したがって、薄膜弾性表面波デバイスの挿入損失やインピーダンスもさらに低減できるものと考えられる。   In the first embodiment, the wiring layers 107Ax and 107Ay and the wiring layers 108x and 108y are conductively connected, and the wiring layers 108x and 108y and the circuit 110 are conductively connected. In the second embodiment, the wiring layers Since the conductive material extending downward from 207Ax and 207Ay is directly conductively connected to the circuit 210, the planar occupation area of the electrode and the wiring layer can be further reduced. It is considered that the impedance can be further reduced.

[第3実施形態]
次に、図6を参照して本発明に係る第3実施形態について説明する。この実施形態は上記第1実施形態及び第2実施形態とほぼ同様の断面構造を有するが、第1実施形態及び第2実施形態が共振子構造を有する薄膜弾性表面波デバイスであったのに対して、この第3実施形態は、励振電極対と検出電極対とを有する弾性表面波フィルタを構成するトランスバーサルタイプの薄膜弾性表面波デバイス300である。
[Third Embodiment]
Next, a third embodiment according to the present invention will be described with reference to FIG. This embodiment has substantially the same cross-sectional structure as the first and second embodiments, whereas the first and second embodiments are thin film surface acoustic wave devices having a resonator structure. The third embodiment is a transversal type thin film surface acoustic wave device 300 that constitutes a surface acoustic wave filter having an excitation electrode pair and a detection electrode pair.

この薄膜弾性表面波デバイス300では、基板301の上に上記と同様の絶縁層302,303が積層され、その上に圧電体薄膜304が形成されてなり、また、絶縁層302上に配線層307Ax,307Ay,307Bx,307Byが形成され、圧電体薄膜304の貫通孔内の導電材306Ax,306Ay,306Bx,306Byを介して上記配線層が圧電体薄膜304上の電極305Ax,305Ay,305Bx,305Byに導電接続されている。そして、配線層307Ax,307Ay,307Bx,307Byは、導電材308Ax,308Ay,308Bx,308Byを介して、基板301に設けられた回路310に導電接続されている。また、回路310は、絶縁層303上に設けられた複数の接続端子311に導電接続されている。   In this thin film surface acoustic wave device 300, insulating layers 302 and 303 similar to the above are laminated on a substrate 301, and a piezoelectric thin film 304 is formed thereon, and a wiring layer 307Ax is formed on the insulating layer 302. , 307Ay, 307Bx, 307By are formed, and the wiring layer is formed on the electrodes 305Ax, 305Ay, 305Bx, 305By on the piezoelectric thin film 304 via the conductive materials 306Ax, 306Ay, 306Bx, 306By in the through holes of the piezoelectric thin film 304. Conductive connection. The wiring layers 307Ax, 307Ay, 307Bx, and 307By are conductively connected to a circuit 310 provided on the substrate 301 through conductive materials 308Ax, 308Ay, 308Bx, and 308By. The circuit 310 is conductively connected to a plurality of connection terminals 311 provided on the insulating layer 303.

本実施形態では、一対の励振電極対を構成する電極305Ax,305Ayによって弾性表面波が励起され、これが圧電体薄膜304の表面上を伝播して一対の検出電極対を構成する電極305Bx,305Byによって検出されるように構成されている点で、上記第1及び第2実施形態とは異なる。   In the present embodiment, surface acoustic waves are excited by the electrodes 305Ax and 305Ay constituting the pair of excitation electrode pairs, and this is propagated on the surface of the piezoelectric thin film 304 by the electrodes 305Bx and 305By constituting the pair of detection electrode pairs. It differs from the said 1st and 2nd embodiment by the point comprised so that it may be detected.

この実施形態においても、圧電体薄膜304の表面上に形成された電極305Ax,305Ay,305Bx,305Byが圧電体薄膜304に設けられた貫通孔を介して回路310に導電接続されていることから、薄膜弾性表面波素子構造内の導電体の平面的な占有面積を小さくすることができるので、上記寄生容量を低減することができ、これによって薄膜弾性表面波デバイスとしての性能を向上させることが可能になる。   Also in this embodiment, since the electrodes 305Ax, 305Ay, 305Bx, and 305By formed on the surface of the piezoelectric thin film 304 are conductively connected to the circuit 310 through the through holes provided in the piezoelectric thin film 304, Since the planar occupation area of the conductor in the thin film surface acoustic wave element structure can be reduced, the parasitic capacitance can be reduced, thereby improving the performance as a thin film surface acoustic wave device. become.

[第4実施形態]
次に、図7を参照して本発明に係る第4実施形態の薄膜弾性表面波デバイス400について説明する。この実施形態では、基板401の上に絶縁層402,403が形成され、この上には圧電体薄膜404が形成されている。この実施形態では、絶縁層403と圧電体薄膜404の間に電極405Ax,405Ay,405Bが形成されている点で、すなわち、圧電体薄膜404の基板401側の表面に電極が形成されている点で、先に説明した上記各実施形態とは異なる。
[Fourth Embodiment]
Next, a thin film surface acoustic wave device 400 according to a fourth embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. In this embodiment, insulating layers 402 and 403 are formed on a substrate 401, and a piezoelectric thin film 404 is formed thereon. In this embodiment, electrodes 405Ax, 405Ay, and 405B are formed between the insulating layer 403 and the piezoelectric thin film 404, that is, electrodes are formed on the surface of the piezoelectric thin film 404 on the substrate 401 side. Thus, it is different from the above-described embodiments.

絶縁層403には貫通孔403a,403bが形成され、この貫通孔403a,403b内には導電材406Ax,406Ay,406Bが配置され、また、絶縁層403の表面上には配線層407Ax,407Ay,407Bが形成されている。配線層407Axは、上記の導電材406Axを介して上記電極405Axに導電接続され、配線層407Ayは、上記の導電材406Ayを介して上記電極405Ayに導電接続され、配線層407Bは、上記の導電材406Bを介して上記電極405Bに導電接続されている。また、配線層407Ax,407Ay,407Bは、基板401に設けられた回路410に導電接続されている。   Through holes 403a and 403b are formed in the insulating layer 403, conductive materials 406Ax, 406Ay, and 406B are disposed in the through holes 403a and 403b, and the wiring layers 407Ax, 407Ay, 407B is formed. The wiring layer 407Ax is conductively connected to the electrode 405Ax through the conductive material 406Ax, the wiring layer 407Ay is conductively connected to the electrode 405Ay through the conductive material 406Ay, and the wiring layer 407B is connected to the conductive material 406Ax. The electrode 405B is conductively connected through the material 406B. The wiring layers 407Ax, 407Ay, and 407B are conductively connected to the circuit 410 provided on the substrate 401.

本実施形態では、圧電体薄膜404ではなく、圧電体薄膜404の下層に設けられた絶縁層403に貫通孔403a,403bが形成され、これらの貫通孔を通る配線を介して電極405Ax,405Ay,405Bが回路410に導電接続されている。したがって、これらの電極から配線を介して接続端子に至る導電体を設ける必要がなくなるため、また、電極と配線の平面的な占有面積を低減できるため、上記と同様に寄生容量を低減することができる。   In the present embodiment, through holes 403a and 403b are formed in the insulating layer 403 provided below the piezoelectric thin film 404, not the piezoelectric thin film 404, and the electrodes 405Ax, 405Ay, 405B is conductively connected to circuit 410. Therefore, it is not necessary to provide a conductor from these electrodes to the connection terminal via the wiring, and the planar occupation area of the electrodes and the wiring can be reduced, so that the parasitic capacitance can be reduced as described above. it can.

なお、本実施形態の場合、回路410に接続された接続端子を図示していないが、これらの接続端子は、必要に応じて適宜の場所に設けることができる。例えば、上記第1乃至第3実施形態のように基板401の上面側に設けてもよいし、或いは、基板401の下面側に設けても構わない。   In the case of the present embodiment, connection terminals connected to the circuit 410 are not shown, but these connection terminals can be provided at appropriate places as necessary. For example, it may be provided on the upper surface side of the substrate 401 as in the first to third embodiments, or may be provided on the lower surface side of the substrate 401.

[製造方法]
最後に、図8を参照して上記第1実施形態の製造方法について説明する。最初に、図8(a)に示すように、基板101には回路110を形成する。この回路110は、通常のモノリシック半導体回路の製造プロセス技術やハイブリッド回路の製造プロセス技術を用いて容易に形成することができる。また、このように回路110を形成してなる基板101の表面上に絶縁層102を形成する。絶縁層102は、CVD法などで直接成膜してもよく、或いは、液状やペースト状の基材をスピンコーティング法、ロールコーティング法、印刷法などによって塗布し、加熱処理などによって硬化させてもよい。次に、絶縁層102上において蒸着法やスパッタリング法などを用いてアルミニウムなどの導体膜を形成し、これをフォトリソグラフィ法などによってパターニングすることにより配線層107Ax,107Ay,107B、108x、108yを形成する。ここで、配線層107Ax,107Ayは配線層108x,108yに導電接続したパターンとし、配線層108x,108yは上記回路110に導電接続されるように構成する。
[Production method]
Finally, the manufacturing method of the first embodiment will be described with reference to FIG. First, as shown in FIG. 8A, a circuit 110 is formed on the substrate 101. The circuit 110 can be easily formed by using a normal monolithic semiconductor circuit manufacturing process technology or a hybrid circuit manufacturing process technology. Further, the insulating layer 102 is formed on the surface of the substrate 101 formed with the circuit 110 in this way. The insulating layer 102 may be directly formed by a CVD method or the like, or a liquid or pasty base material may be applied by a spin coating method, a roll coating method, a printing method, or the like and cured by a heat treatment or the like. Good. Next, a conductive film such as aluminum is formed on the insulating layer 102 by using a vapor deposition method, a sputtering method, or the like, and this is patterned by a photolithography method or the like to form the wiring layers 107Ax, 107Ay, 107B, 108x, and 108y. To do. Here, the wiring layers 107Ax and 107Ay are configured to be conductively connected to the wiring layers 108x and 108y, and the wiring layers 108x and 108y are configured to be conductively connected to the circuit 110.

次に、図8(b)に示すように、上記配線層上に絶縁層103を形成する。この絶縁層103は上記絶縁層102と同様の方法で形成できる。次に、この絶縁層103上に圧電体薄膜104を形成する。圧電体薄膜104は、MOCVD法(有機金属原料を用いたCVD法)などのCVD法、RFスパッタリング法(RF高周波電界を印加して行うもの)などのスパッタリング法などによって成膜できる。   Next, as shown in FIG. 8B, an insulating layer 103 is formed on the wiring layer. This insulating layer 103 can be formed by a method similar to that for the insulating layer 102. Next, a piezoelectric thin film 104 is formed on the insulating layer 103. The piezoelectric thin film 104 can be formed by a CVD method such as an MOCVD method (CVD method using an organic metal raw material) or a sputtering method such as an RF sputtering method (applied by applying an RF high frequency electric field).

さらに、図8(c)に示すように、圧電体薄膜104及び絶縁層103に貫通孔104a,104b,103a,103b,103cを形成する。各貫通孔は、ドライエッチング法を用いて容易に形成することができる。特に、高アスペクト比の貫通孔を形成するには、Deep−RIE(反応性イオンエッチング)法を用いることが好ましい。この方法は、エッチングガス(例えばSF)と、エッチングによって形成された孔の内面を覆うポリマー被膜を形成するためのプレポリマーガス(例えばC)とを交互に供給しながら行うドライエッチング法である。 Further, as shown in FIG. 8C, through holes 104a, 104b, 103a, 103b, and 103c are formed in the piezoelectric thin film 104 and the insulating layer 103. Each through hole can be easily formed using a dry etching method. In particular, in order to form a high aspect ratio through-hole, it is preferable to use a Deep-RIE (reactive ion etching) method. In this method, dry etching is performed while alternately supplying an etching gas (for example, SF 6 ) and a prepolymer gas (for example, C 4 H 8 ) for forming a polymer film covering the inner surface of the hole formed by the etching. Is the law.

その後、印刷法などを用いて導電性ペーストを充填したり、無電解めっき法を用いたりして、上記の貫通孔内に図1に示す導電材106Ax,106Ay,106Bを配置し、その後、蒸着法若しくはスパッタリング法及びフォトリソグラフィ法などを用いて図1に示す電極105Ax,105Ay,105B及び接続端子111を形成する。   Thereafter, the conductive material 106Ax, 106Ay, 106B shown in FIG. 1 is disposed in the above-described through holes by filling the conductive paste using a printing method or the like, or using an electroless plating method, and then vapor deposition. The electrodes 105Ax, 105Ay, 105B and the connection terminal 111 shown in FIG. 1 are formed using a method, a sputtering method, a photolithography method, or the like.

以上説明した各実施形態において、寄生容量Coの低減は、静電容量の一般式Co=ε×S/d(εは誘電率、Sは電極面積、dは電極間隔)に従って、電極面積Sを低減するか、或いは、電極間隔dを大きくすればよい。本実施形態では、実質的な電極面積Sを低減させることにより寄生容量を小さくしているが、逆に寄生容量を大きくする方向に作用する電極間隔dの減少も生じている。ただし、圧電体の誘電率は、圧電体以外の誘電体の誘電率よりも一般に数倍から数十倍以上高いため、本実施形態の場合、寄生容量Coに圧電体を介在しない部分が発生する(すなわち実質的に誘電率が低下する)ことによっても静電容量が減少する効果が生ずる。したがって、寄生容量Coにおいて、実質的に誘電率が低下する容量低減効果と、実質的な電極面積Sの低下による容量低減効果とが、実質的な電極間隔dの減少(一部の導体(例えば配線層)が基板に近づくこと)による容量増大効果を上回れば、結果として、寄生容量Coが減少することになる。   In each of the embodiments described above, the parasitic capacitance Co is reduced by changing the electrode area S according to the general formula Co = ε × S / d (ε is the dielectric constant, S is the electrode area, and d is the electrode interval). It may be reduced or the electrode interval d may be increased. In the present embodiment, the parasitic capacitance is reduced by reducing the substantial electrode area S, but conversely, the electrode interval d acting in the direction of increasing the parasitic capacitance is also reduced. However, since the dielectric constant of the piezoelectric body is generally several times to several tens of times higher than the dielectric constant of dielectrics other than the piezoelectric body, in this embodiment, a portion where no piezoelectric body is interposed is generated in the parasitic capacitance Co. (In other words, the dielectric constant is substantially lowered) also has the effect of reducing the capacitance. Therefore, in the parasitic capacitance Co, the capacitance reduction effect that the dielectric constant is substantially reduced and the capacitance reduction effect due to the substantial reduction in the electrode area S are substantially reduced in the electrode spacing d (for example, some conductors (for example, If the capacitance increase effect due to the fact that the wiring layer) approaches the substrate), the parasitic capacitance Co will decrease as a result.

尚、本発明の薄膜弾性表面波デバイスは、上述の図示例にのみ限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において種々変更を加え得ることは勿論である。例えば、上記実施形態のIDT(インタディジタル電極)は、シングル電極構造として描いてあるが、ダブル(スプリット)電極構造を有するものなど、種々の電極構造を用いることができる。また、上記実施形態では、1端子対形共振子構造やトランスバーサル型フィルタ構造を有するものとして説明してあるが、2端子対形共振子構造などの種々の弾性表面波デバイスの概略構造を採用することができる。   Note that the thin film surface acoustic wave device of the present invention is not limited to the illustrated examples described above, and it is needless to say that various modifications can be made without departing from the gist of the present invention. For example, the IDT (interdigital electrode) of the above embodiment is drawn as a single electrode structure, but various electrode structures such as those having a double (split) electrode structure can be used. Further, in the above embodiment, the description has been given as having a one-terminal pair resonator structure or a transversal filter structure, but various schematic surface acoustic wave device structures such as a two-terminal pair resonator structure are employed. can do.

本発明に係る第1実施形態の概略縦断面図。1 is a schematic longitudinal sectional view of a first embodiment according to the present invention. 第1実施形態の概略平面図。1 is a schematic plan view of a first embodiment. 第2実施形態の概略縦断面図。The schematic longitudinal cross-sectional view of 2nd Embodiment. 第1実施形態の等価回路図。FIG. 3 is an equivalent circuit diagram of the first embodiment. 第1実施形態の挿入損失及びインピーダンスの周波数特性を示すグラフ。The graph which shows the frequency characteristic of the insertion loss and impedance of 1st Embodiment. 第3実施形態の概略平面図。The schematic plan view of 3rd Embodiment. 第4実施形態の概略縦断面図。The schematic longitudinal cross-sectional view of 4th Embodiment. 第1実施形態の製造方法を示す概略工程断面図(a)〜(c)。Schematic process sectional drawing (a)-(c) which shows the manufacturing method of 1st Embodiment.

符号の説明Explanation of symbols

100…薄膜弾性表面波デバイス、101…基板、102…絶縁層、103…絶縁層、104…圧電体薄膜、105Ax,105Ay,105B…電極、105a,105b…貫通孔、106Ax,106Ay,106B…導電材、107Ax,107Ay,107B,108x,108y…配線層、109x,109y…導電材、110…回路、111…接続端子 DESCRIPTION OF SYMBOLS 100 ... Thin film surface acoustic wave device, 101 ... Board | substrate, 102 ... Insulating layer, 103 ... Insulating layer, 104 ... Piezoelectric thin film, 105Ax, 105Ay, 105B ... Electrode, 105a, 105b ... Through-hole, 106Ax, 106Ay, 106B ... Conductive 107Ax, 107Ay, 107B, 108x, 108y ... wiring layer, 109x, 109y ... conductive material, 110 ... circuit, 111 ... connection terminal

Claims (5)

回路が形成されてなる基板と、該基板上に配置された圧電体薄膜と、該圧電体薄膜の表面に形成された電極とを有する薄膜弾性表面波デバイスにおいて、
前記電極は、前記圧電体薄膜を貫通する配線を介して前記回路と導電接続されていることを特徴とする薄膜弾性表面波デバイス。
In a thin film surface acoustic wave device having a substrate on which a circuit is formed, a piezoelectric thin film disposed on the substrate, and an electrode formed on the surface of the piezoelectric thin film,
The thin-film surface acoustic wave device, wherein the electrode is conductively connected to the circuit through a wiring penetrating the piezoelectric thin film.
前記基板と前記圧電体薄膜との間に絶縁層が設けられ、該絶縁層を貫通して前記配線が前記回路に導電接続されていることを特徴とする薄膜弾性表面波デバイス。   A thin film surface acoustic wave device, wherein an insulating layer is provided between the substrate and the piezoelectric thin film, and the wiring is conductively connected to the circuit through the insulating layer. 回路が形成されてなる基板と、該基板上に配置された圧電体薄膜と、該圧電体薄膜の表面に形成された電極とを有する薄膜弾性表面波デバイスにおいて、
前記基板と前記圧電体薄膜との間に絶縁層が設けられ、
前記電極は、前記絶縁層の前記圧電体薄膜と平面的に重なる領域を貫通する配線を介して前記回路と導電接続されていることを特徴とする薄膜弾性表面波デバイス。
In a thin film surface acoustic wave device having a substrate on which a circuit is formed, a piezoelectric thin film disposed on the substrate, and an electrode formed on the surface of the piezoelectric thin film,
An insulating layer is provided between the substrate and the piezoelectric thin film;
The thin film surface acoustic wave device, wherein the electrode is conductively connected to the circuit through a wiring penetrating a region overlapping the piezoelectric thin film of the insulating layer.
前記回路の少なくとも一部は、前記圧電体薄膜と平面的に重なる領域に形成されていることを特徴とする請求項1乃至3のいずれか一項に記載の薄膜弾性表面波デバイス。   4. The thin film surface acoustic wave device according to claim 1, wherein at least a part of the circuit is formed in a region overlapping with the piezoelectric thin film in a plane. 5. 前記基板は半導体基板であることを特徴とする請求項1乃至4のいずれか一項に記載の薄膜弾性表面波デバイス。
5. The thin film surface acoustic wave device according to claim 1, wherein the substrate is a semiconductor substrate.
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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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JP2007228329A (en) * 2006-02-24 2007-09-06 Seiko Epson Corp Surface acoustic wave device
JP2007228328A (en) * 2006-02-24 2007-09-06 Seiko Epson Corp Surface acoustic wave device
JP2009290423A (en) * 2008-05-28 2009-12-10 Fujitsu Media Device Kk Surface acoustic wave device

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