JP2010130031A - 弾性境界波素子と、これを用いた電子機器 - Google Patents

Abstract

【課題】弾性境界波素子の電気通過特性向上と弾性境界波素子と外部電子部品の電気的接続信頼性向上との両立を図る。
【解決手段】本発明の弾性境界波素子８は、圧電体９と、この圧電体９の上に形成されたＩＤＴ電極層１０と、圧電体９の上に形成されると共にＩＤＴ電極層１０に電気的に接続されたパッド電極層１１と、圧電体９の上にＩＤＴ電極層１０の少なくとも一部を覆うように形成された第１誘電体層１２と、圧電体９の上に第１誘電体層１２を覆いかつパッド電極層１１の上面の少なくとも一部を露出する開口部１４を有するように形成されてパッド電極層１１の側面を構成する金属に対する拡散性が第１誘電体層１２より低い媒質からなる第２誘電体層１３とを備え、第２誘電体層１３は、パッド電極層１１の側面を覆うように形成され、第１誘電体層１２は、パッド電極層１１の側面に接することなく形成された構成とする。
【選択図】図２

Description

本発明は、弾性境界波素子と、これを用いた電子機器に関するものである。

以下、従来の弾性境界波素子について、図面を用いて説明する。図３は従来の弾性境界波素子１の断面模式図である。図３において、弾性境界波素子１は、例えば、ニオブ酸リチウムやタンタル酸リチウム等からなる圧電体２と、この圧電体２の上に形成された例えば銅からなるＩＤＴ電極層３と、圧電体２の上に形成されると共にＩＤＴ電極層３に電気的に接続されたパッド電極層４と、圧電体２の上にＩＤＴ電極層３を覆うように形成された酸化ケイ素等からなる第１誘電体層５と、圧電体２の上に第１誘電体層５を覆いかつパッド電極層４の上面の少なくとも一部を露出する開口部７を有するように形成された窒化ケイ素等からなる第２誘電体層６とを備える。

この第２誘電体層６は、ＩＤＴ電極層３によって励振される主要波の波長λよりも膜厚が厚く、パッド電極層４の側面を覆うように形成される。一方、第１誘電体層５は、上記主要波の波長λよりも膜厚は薄く、パッド電極層４の側面に接するように形成されている。

このように、パッド電極層４の側面を第１誘電体層５及び第２誘電体層６によって覆うのは、以下の理由からである。

例えば、図４に示す様に、パッド電極層４と第１誘電体層５及び第２誘電体層６との間に隙間が存在する場合、パッド電極層４の上面からメッキを成長させる前にスパッタ等で金属薄膜を形成する際、その隙間において十分に金属薄膜が付着せず、パッド電極層４とメッキとの接続信頼性が低下する。そこで、図３に示す様に、パッド電極層４の側面を第１誘電体層５及び第２誘電体層６によって覆うことにより、パッド電極層４の側面と第１誘電体層５及び第２誘電体層６との間に隙間がなくなる。これにより、第２誘電体層６の開口部７において、パッド電極層４の上面からメッキを成長させる前にスパッタ等で金属薄膜を形成する際、第２誘電体層６の開口部７の内壁に金属薄膜を十分に付着させることができ、この弾性境界波素子１とメッキを介しての外部電子部品（図示せず）との接続信頼性が向上するのである。

なお、この出願に関連する先行技術文献として特許文献１が知られている。
特開２００７−３２９５８４号公報

上記従来の弾性境界波素子１において、例えば、パッド電極層４の側面を構成する金属が銅であり、第１誘電体層５が酸化ケイ素であり、第２誘電体層６が窒化ケイ素の場合、第１誘電体層５に対するパッド電極層４の側面を構成する金属の拡散性が、第２誘電体層６に対するパッド電極層４の側面を構成する金属の拡散性より高くなる。この為、パッド電極層４の側面を構成する金属が第１誘電体層５に拡散してしまい、パッド電極層４の抵抗が大きくなり、その結果、弾性境界波素子１の電気通過特性が劣化するという問題があった。

なお、ＩＤＴ電極層３の上面から第１誘電体層５への金属拡散については、ＩＤＴ電極層３の上面に拡散防止層（図示せず）等を設けることにより、防止することが容易である。また、ＩＤＴ電極層３の高さは、パッド電極層４の高さと比較して低いので、ＩＤＴ電極層３の側面に拡散防止層等を容易にそしてより確実に付着させることができ、ＩＤＴ電極層３の側面から第１誘電体層５への金属拡散は容易に防止できる。しかし、パッド電極層４の高さは高く、拡散防止層を確実にパッド電極層４の側面に付着させることが困難であり、パッド電極層４の側面を構成する金属の第１誘電体層５への拡散が深刻な問題となっていたのである。

そこで本発明は、弾性境界波素子の電気通過特性向上と弾性境界波素子と外部電子部品の電気的接続信頼性向上との両立を図ることを目的とする。

上記目的を達成するために、本発明の弾性境界波素子は、圧電体と、この圧電体の上に形成されたＩＤＴ電極層と、圧電体の上に形成されると共にＩＤＴ電極層に電気的に接続されたパッド電極層と、圧電体の上に前記ＩＤＴ電極層の少なくとも一部を覆うように形成された第１誘電体層と、圧電体の上に第１誘電体層を覆いかつパッド電極層の上面の少なくとも一部を露出する開口部を有するように形成されてパッド電極層の側面を構成する金属に対する拡散性が前記第１誘電体層より低い媒質からなる第２誘電体層とを備え、第２誘電体層は、パッド電極層の側面を覆うように形成され、第１誘電体層は、パッド電極層の側面に接することなく形成された構成とする。

上記構成により、本発明の弾性境界波素子は、パッド電極層の側面を比較的に金属拡散性の低い第２誘電体層によって覆うことにより、パッド電極層の側面と第１誘電体層及び第２誘電体層との間に隙間がなくなる。これにより、第２誘電体層の開口部において、パッド電極層の上面からメッキを成長させる前にスパッタ等で金属薄膜を形成する際、第２誘電体層の開口部の内壁に金属薄膜を十分に付着させることができ、弾性境界波素子とメッキを介しての外部電子部品との電気的接続信頼性が向上する。

また、パッド電極層の側面と比較的に金属拡散性の高い第１誘電体層とが接していないので、パッド電極層の側面を構成する金属の第１誘電体層への拡散を防止することができる。これにより、パッド電極層の抵抗値増大を抑制し、その結果、弾性境界波素子の電気通過特性の劣化を防止することができる。

即ち、弾性境界波素子の電気通過特性の向上と弾性境界波素子と外部電子部品の電気的接続信頼性向上との両立を図ることができるのである。

（実施の形態１）
以下、図面を参照して本発明の実施の形態１の弾性境界波素子について説明する。図１は、実施の形態１における弾性境界波素子の上面透視図である。図２は、同弾性境界波素子における図１のＡＢの断面模式図である。

図１、図２において、弾性境界波素子８は、圧電体９と、この圧電体９の上に形成されたＩＤＴ電極層１０と、圧電体９の上に形成されると共にＩＤＴ電極層１０に電気的に接続されたパッド電極層１１と、圧電体９の上にＩＤＴ電極層１０を覆うように形成された第１誘電体層１２と、圧電体９の上に第１誘電体層１２を覆いかつパッド電極層１１の上面の少なくとも一部を露出する開口部１４を有するように形成された第２誘電体層１３とを備える。

この第２誘電体層１３は、パッド電極層１１の膜厚よりも厚く、パッド電極層１１の側面を覆うように形成される。一方、第１誘電体層１２は、パッド電極層１１の膜厚よりも薄く、パッド電極層１１の側面に接することなく形成されている。

このように、パッド電極層１１の側面を第２誘電体層１３によって覆うことにより、パッド電極層１１の側面と第２誘電体層１３との間に隙間がなくなる。これにより、第２誘電体層１３の開口部において、パッド電極層１１の上面からメッキを成長させる前にスパッタ等で金属薄膜を形成する際、第２誘電体層１３の開口部１４の内壁に金属薄膜を十分に付着させることができ、この弾性境界波素子８とメッキを介しての外部電子部品（図示せず）との接続信頼性が向上するのである。

圧電体９は、例えば、ニオブ酸リチウム、タンタル酸リチウム、又はニオブ酸カリウムである。

ＩＤＴ電極層１０は、例えば、アルミニウム、銅、銀、金、チタン、タングステン、白金、クロムの少なくとも一種からなる単体金属、又はこれらを主成分とする合金である。

パッド電極層１１の側面を構成する金属は、銅、金、銀の少なくとも一種からなる単体金属、又はこれらを主成分とする合金である。

第１誘電体層１２は、例えば、酸化ケイ素からなるが、圧電体９とは逆の周波数温度特性を有する媒質であれば何でも構わない。これにより、周波数温度特性を向上することができる。

第２誘電体層１３は、第１の誘電体層１２を伝搬する横波の速度よりも速い横波が伝搬する媒質からなり、例えば、窒化ケイ素、窒化アルミニウム、酸化アルミニウム、シリコンの少なくとも一種からなる。また、この第２誘電体層１３の膜厚は主要波であるＳＨ波の波長λの０．８倍以上である。これにより、主要波を、弾性境界波素子８の中に閉じ込めることができる。望ましくは、第２誘電体層１３の膜厚が主要波であるＳＨ波の波長λ以上であると、主要波を、弾性境界波素子８の中にほぼ完全に閉じ込めることができる。

また、上記第１誘電体層１２に対するパッド電極層１１の側面を構成する金属の拡散性は、第２誘電体層１３に対するパッド電極層１１の側面を構成する金属の拡散性より高い。図３に示すように、第１誘電体層５がパッド電極層４に接していれば、パッド電極層４の側面を構成する金属が第１誘電体層５に拡散してしまい、パッド電極層４の抵抗が大きくなり、その結果、弾性境界波素子１の電気通過特性が劣化するという問題があった。そこで、弾性境界波素子８は第１誘電体層１２をパッド電極層１１の側面に接することなく形成された構成とする。

この構成により、本発明の弾性境界波素子８は、パッド電極層１１の側面と比較的に金属拡散性の高い第１誘電体層１２とが接していないので、パッド電極層１１の側面を構成する金属の第１誘電体層１２への拡散を防止することができる。これにより、パッド電極層１１の抵抗値増大を抑制し、その結果、弾性境界波素子８の電気通過特性の劣化を防止することができる。

上記のように、本発明の弾性境界波素子８は、弾性境界波素子８の電気通過特性の向上と弾性境界波素子８と外部電子部品（図示せず）の電気的接続信頼性向上との両立を図ることができるのである。

なお、ＩＤＴ電極層１０の上面から第１誘電体層１２への金属拡散については、ＩＤＴ電極層１０の上面にＴｉＮ等からなる拡散防止層（図示せず）等を設けることにより、防止することができる。

また、ＩＤＴ電極層１０の膜厚は、パッド電極層１１の膜厚と比較して薄いので、ＩＤＴ電極層１０の側面に拡散防止層等を容易にそしてより確実に付着させることができ、ＩＤＴ電極層１０の側面から第１誘電体層１２への金属拡散は容易に防止することができる。

なお、第２誘電体層１３の吸湿性が、第１誘電体層１２の吸湿性より低い場合、第２誘電体層１３が第１誘電体層１２を完全に覆っていることが望ましい。これにより、第１誘電体層１２が湿気を含むことを抑制することができ、その結果、弾性境界波素子の電気通過特性の劣化を抑制することができるのである。

本実施の形態１の弾性境界波素子８を共振器（図示せず）に適用しても構わないし、ラダー型フィルタもしくはＤＭＳフィルタ等のフィルタ（図示せず）に適用しても構わない。さらに、弾性境界波素子８を、このフィルタと、フィルタに接続された半導体集積回路素子(図示せず)と、半導体集積回路素子（図示せず）に接続されたスピーカ等の再生部とを備えた電子機器に適用しても良い。これにより、共振器、フィルタ、及び電子機器における通信品質を向上することができるのである。

本発明にかかる弾性境界波素子は、弾性境界波素子の電気通過特性の向上と弾性境界波素子と外部電子部品の電気的接続信頼性向上との両立を図ることができるという特徴を有し、携帯電話等の電子機器に適用可能である。

本発明の実施の形態１における弾性境界波素子の上面透視図 同弾性境界波素子の断面模式図 従来の弾性境界波素子の断面模式図 従来の弾性境界波素子の断面模式図

符号の説明

８ 弾性境界波素子
９ 圧電体
１０ ＩＤＴ電極層
１１ パッド電極層
１２ 第１誘電体層
１３ 第２誘電体層
１４ 開口部

Claims (6)

1. 圧電体と、
   前記圧電体の上に形成されたＩＤＴ電極層と、
   前記圧電体の上に形成されると共に前記ＩＤＴ電極層に電気的に接続されたパッド電極層と、
   前記圧電体の上に前記ＩＤＴ電極層の少なくとも一部を覆うように形成された第１誘電体層と、
   前記圧電体の上に前記第１誘電体層を覆いかつ前記パッド電極層の上面の少なくとも一部を露出する開口部を有するように形成された第２誘電体層とを備え、
   前記第１誘電体層に対する前記パッド電極層の側面を構成する金属の拡散性は、前記第２誘電体層に対する前記パッド電極層の側面を構成する金属の拡散性より高く、
   前記第２誘電体層は、前記パッド電極層の側面を覆うように形成され、
   前記第１誘電体層は、前記パッド電極層の側面に接することなく形成された弾性境界波素子。
2. 前記ＩＤＴ電極層の上面に設けられた拡散防止層を備えた請求項１に記載の弾性境界波素子。
3. 前記ＩＤＴ電極層の膜厚は、前記パッド電極層の膜厚より薄い請求項２に記載の弾性境界波素子。
4. 前記第２誘電体層の吸湿性は、前記第１誘電体層の吸湿性より低い請求項１に記載の弾性境界波素子。
5. 前記パッド電極層の側面を構成する金属は、銅、金、銀の少なくとも一種を主成分とする金属であり、
   前記第１誘電体層は、酸化ケイ素であり、
   前記第２誘電体層は、窒化ケイ素、窒化アルミニウム、酸化アルミニウム、シリコンの少なくとも一種を含む請求項１に記載の弾性境界波素子。
6. 請求項１に記載の弾性境界波素子と、
   前記弾性境界波素子に接続された半導体集積回路素子と、
   前記半導体集積回路素子に接続された再生部とを備えた電子機器。

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