JP2010226636A - 弾性波デバイスおよびその製造方法 - Google Patents
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Abstract
【課題】少ない工程で簡単に弾性波デバイスの周波数特性を調整する。
【解決手段】圧電基板２上に、くし型電極３を形成する電極形成工程と、くし型電極３を覆おうようにバリア膜４を形成する工程と、バリア膜４の上に媒質５を形成する工程と、くし型電極３により励起される弾性波の周波数特性を測定する測定工程と、バリア層４をパターニングするかまたは、調整膜をさらに設けることで、励起領域において厚みが他の部分とは異なる調整領域を形成する調整工程とを含み、調整工程では、調整領域の面積Ｔが、測定された周波数特性に応じて調整される。
【選択図】図２Ｂ
【解決手段】圧電基板２上に、くし型電極３を形成する電極形成工程と、くし型電極３を覆おうようにバリア膜４を形成する工程と、バリア膜４の上に媒質５を形成する工程と、くし型電極３により励起される弾性波の周波数特性を測定する測定工程と、バリア層４をパターニングするかまたは、調整膜をさらに設けることで、励起領域において厚みが他の部分とは異なる調整領域を形成する調整工程とを含み、調整工程では、調整領域の面積Ｔが、測定された周波数特性に応じて調整される。
【選択図】図２Ｂ
Description
本発明は、例えば、弾性表面波デバイスや弾性境界波デバイス等の弾性波デバイスに関する。
弾性波を応用した装置の一つとして、弾性表面波（ＳＡＷ：Surface Acoustic Wave ）デバイスが知られている。このＳＡＷデバイスは、例えば携帯電話に代表される４５ＭＨｚ〜２ＧＨｚの周波数帯における無線信号を処理する各種回路に用いられる。各種回路の例として、送信バンドパスフィルタ、受信バンドパスフィルタ、局発フィルタ、アンテナ共用器、ＩＦフィルタ、ＦＭ変調器等が挙げられる。
近年、携帯電話の高性能化、小型化に伴い、帯域外での高抑圧化、温度安定性の向上など諸特性の改善やデバイスサイズの小型化が求められている。温度安定性の向上には、圧電性基板上においてくし型電極上にＳｉＯ2等などの誘電体を形成する手法が開発されている。また、前記誘電体上に音速の速い別の誘電体を形成することにより、前記誘電体の境界と圧電基板の表面との間にエネルギーが閉じこめる境界波デバイス等が開発されている。これにより、デバイスの小型化が図られている。
これらすべての弾性波デバイスにおいて、製造ばらつきによる周波数ばらつきが共通の問題となる場合がある。この対策として、様々な周波数調整を行う方法が開示されている（例えば、特許文献１および２参照）。
一例として、くし型電極、反射器及び圧電基板の上にＳｉＮの膜をプラズマＣＶＤ等の方法で成膜することにより周波数調整を行うことが提案されている（例えば、特許文献１参照）。また、ＳｉＯ2層上にＳｉＮ層を成膜し、物理的なエッチングなどによりＳｉＮ層の膜厚を薄くしたり、スパッタリングで成膜してＳｉＮ層の膜厚を厚くしたりすることにより、周波数調整を行うことが提案されている（例えば、特許文献２参照）。
また、第１の媒質と第２の媒質の境界にＩＤＴ電極が設けられた境界波デバイスにおいて、第２の媒質の厚さを変えることで周波数を調整することも提案されている（例えば、特許文献３参照）。
このように、周波数調整方法として、電極を覆う媒質を深さ方向にエッチングして媒質の膜厚を調整することで、周波数特性を調整する方法がある。この方法を用いて、例えば、１つのウエハ上に形成された複数の弾性波デバイス間の周波数特性のばらつきを所望の範囲内に収めるには、ウエハ上の弾性波デバイスの一部を選択し、選択した部分の媒質の膜厚を調整する必要がある。例えば、ウエハ上の一部をマスクすることで、媒質の上部面内の一部分を深さ方向にエッチングし、媒質の膜厚を調整する必要がある。このようにして、例えば、チップ毎に異なる量のエッチングが行われる。この場合、ウエハ面内の周波数分布を所望の範囲内に収めるために、チップ毎にマスクを行い、場合によっては数回成膜、エッチングを繰り返す必要がある。その結果、プロセス工程が多くなる等の弊害が生じる。
ゆえに、本発明は、少ない工程で簡単に弾性波デバイスの周波数特性を調整することを目的とする。
本願開示の弾性波デバイスの製造方法は、圧電基板上に、複数の電極指を有するくし型電極を形成する電極形成工程と、前記くし型電極を覆おうようにバリア膜を形成する工程と、前記バリア膜の上に媒質を形成する工程と、前記くし型電極により励起される弾性波の周波数特性を測定する測定工程と、前記バリア層をパターニングするかまたは、調整膜をさらに設けることで、前記くし型電極による弾性波の励起領域において厚みが他の部分とは異なる調整領域を形成する調整工程とを含み、前記調整工程では、前記励起領域における前記調整領域の面積Ｔが前記測定された周波数特性に応じて調整される。
本願明細書の開示によれば、少ない工程で簡単に弾性波デバイスの周波数特性を調整することが可能になる。
（第１の実施形態）
［弾性波デバイスの構成］
図１Ａは、本実施形態にかかる弾性波デバイスの平面図である。図１Ｂは、図１Ａのａ−ａ´線断面図である。
［弾性波デバイスの構成］
図１Ａは、本実施形態にかかる弾性波デバイスの平面図である。図１Ｂは、図１Ａのａ−ａ´線断面図である。
図１Ａおよび図１Ｂに示す弾性波デバイスでは、圧電基板２上に複数の電極指を有するくし型電極３が設けられている。くし型電極３の両側には反射器３ａ、３ｂが設けられている。圧電基板２は、例えば、回転Ｙ板のＬＮ（ＬｉＮｂＯ3）基板である。くし型電極３は、弾性波を励起する電極である。入力用および出力用の２つのくし型電極３が向きあって配置される。一方のくし型電極３の電極指と、他方のくし型電極３の電極指とが、互い違いに並ぶように配置される。この場合、くし型電極３の電極指と、電極指間のスペースとが圧電基板２上で占める領域が励起領域となる。圧電基板２上でくし型電極３が配置されていない部分にはくし型電極３は、ＩＤＴ電極またはすだれ電極とも呼ばれる。くし型電極３および反射器３ａ、３ｂは、例えば、Ａｌ、Ｔｉ、Ｃｕ、Ａｕ、Ｎｉ、Ｃｒ、ＴａまたはＷ等の金属で形成される。
バリア膜の一例であるＳｉＮ膜４が、くし型電極３を覆うように圧電基板２上に設けられる。ＳｉＮ膜４の上には、ＳｉＯ2膜５が設けられる。このＳｉＯ2膜５は、媒質の一例である。なお、圧電基板２上でくし型電極３が配置されない位置にもＳｉＯ2膜５が設けられている。
このように、図１Ａおよび図１Ｂに示す弾性波デバイスは、圧電基板２と媒質（ＳｉＯ2膜５）との間にバリア膜（ＳｉＮ膜４）が設けられた構成である。ＳｉＯ2膜５の音速は、圧電基板２の音速より遅い。そのため、くし型電極３により励起される弾性波は、圧電基板２とＳｉＯ2膜４との界面に集中して伝播する。これにより、弾性波デバイスは、共振器として動作する。
ＳｉＮ膜４は、厚みが他より大きい部分（以下、パターン部と称する）を有する。ＳｉＮ膜４のパターン部とＳｉＯ2膜５とが接する面積を調整することにより、弾性波デバイスの共振周波数が調整される。すなわち、くし型電極３による励起領域において厚みが他の部分よりも大きくなっている面積により共振周波数が調整される。これは、弾性波のエネルギーが分布している部分に音速の異なった媒質を形成することで、弾性波の音速を変化させ、調整を行うものである。ここでは、ＳｉＮ膜のパターン部の面積により弾性波エネルギーが分布する領域の体積が決まり、弾性波デバイスの周波数特性の調整量が決まる。
製造過程においては、例えば、ＳｉＮ膜４が、くし型電極３の上部全体に１００％成膜され、さらにその上に、ウエハの周波数分布に合わせたパターン部が形成される。この場合、ＳｉＮ膜４は、くし型電極３全体を覆うカバー部と、その上に設けられるパターン部とを含むことになる。この製造過程では、ＳｉＮ膜４を１００％成膜してウエハ面内の弾性波デバイスの周波数特性を基準周波数に近づけた後に、ウエハ面内の周波数分布を調整することが可能である。すなわち、同一圧電基板２（ウエハ）上において、周波数のウエハ面内分布に合わせた面積分布を持つようにＳｉＮ膜４のパターンを作成することで、面内の周波数分布を調整できる。
なお、本実施形態において、ＳｉＮ膜４は、上記のような周波数調整膜の機能の他に、拡散防止膜や、酸化防止膜の機能も有する。このように、拡散防止膜に周波数調整の機能も持たせることによって、製造工程および構造の両面において、より効率のよい周波数調整が可能になる。
図１Ａおよび図１Ｂに示す例では、ＳｉＮ膜４とＳｉＯ2膜５とが接する面積は、励起領域全体の５０％であり、ＳｉＮ膜４のパターン部の厚みとカバー部の厚みの和は、例えば１０ｎｍとすることができる。図２Ａおよび２Ｂは、周波数調整膜５とＳｉＯ2膜との接する面積が励起領域全体の７５％である場合の構成を示す平面図（図２Ａ）および断面図（図２Ｂ）である。
図３は、ＳｉＮ膜４のパターン部の面積（０％、５０％、および７５％）とアドミッタンス特性との関係を示すグラフである。図４は、ＳｉＮ膜４で形成されるパターン部とＳｉＯ2膜との接する面積と、反共振周波数の遷移との関係を示すグラフである。図３および図４より、ＳｉＮ膜４のパターン部とＳｉＯ2膜が接する面積が大きくなるほど共振周波数および反共振周波数が高周波側に遷移することがわかる。このことからも、ＳｉＮ膜における弾性波エネルギーの分布量、分布する体積が大きくなるほど周波数の遷移量が大きくなっていることが理解できる。
なお、図１および２に示した例では、周波数調整膜５は、板状の膜が規則的に（例えば、くし型電極３の電極指間距離の２．３倍程度の間隔で規則的に）配置される構成であるが、必ずしもこのように規則的に配置されなくてもよい。
また、ＳｉＮ膜４のパターン部の厚みｈは、0.01λ〜0.05λであることが好ましい。ここで、λは、弾性波の波長である。
［ウエハ面における弾性波デバイス周波数特性分布改善の例］
このように、ＳｉＮ膜４のパターニングによって、弾性波デバイスの周波数特性の調整が可能になる。そこで、本実施形態では、１枚のウエハ（圧電基板２）上に形成される複数の弾性波デバイスの周波数調整をＳｉＮ膜４のパターニングによって行う例について説明する。ここでは、ウエハ上の各弾性波デバイスにおけるＳｉＮ膜４の面積を、ウエハ内の周波数分布に応じて調整する例を説明する。本例によれば、一度の成膜でウエハにおける弾性波デバイスの周波数調整が可能になる。
このように、ＳｉＮ膜４のパターニングによって、弾性波デバイスの周波数特性の調整が可能になる。そこで、本実施形態では、１枚のウエハ（圧電基板２）上に形成される複数の弾性波デバイスの周波数調整をＳｉＮ膜４のパターニングによって行う例について説明する。ここでは、ウエハ上の各弾性波デバイスにおけるＳｉＮ膜４の面積を、ウエハ内の周波数分布に応じて調整する例を説明する。本例によれば、一度の成膜でウエハにおける弾性波デバイスの周波数調整が可能になる。
図５は、ウエハを上から見た場合のウエハ面内の弾性波デバイスの周波数分布を表す上面図である。図５に示すウエハは、例えば、ＬＮ（ＬｉＮｂＯ3）基板等の圧電基板であり、この圧電基板上に複数のくし型電極およびＳｉＯ2膜が形成される。これにより、ウエハ（圧電基板）を共有する弾性波デバイスが複数形成される。最終的には、ウエハは、弾性波デバイスごとに切断される。各弾性波デバイスは、例えば、図１、２または３に示した構造を有する。なお、ここでは、説明を簡単にするため弾性波デバイスが１台の共振器である場合を示しているが、例えば、各弾性波デバイスは、複数の共振器を備えるフィルタ等のチップを構成する場合もある。
ウエハに形成された複数の弾性波デバイスの周波数特性（例えば、共振周波数）はすべて同じであることが好ましいが、実際は、ウエハ面内で各弾性波デバイスの共振周波数にはばらつきが生じることが多い。
図５は、そのようなウエハ面内における周波数分布の一例を示している。図５に示す例では、弾性波デバイスの共振周波数が所定の基準周波数に対するずれが＋１ＭＨｚ、＋２ＭＨｚ＋３ＭＨｚ、・・・、＋１０ＭＨｚの領域Ｔ１〜Ｔ１０が示されている。ここで、基準周波数は、予め設定された所望の周波数である。なお、図５は、ＳｉＮ膜４が成膜される前における周波数分布を示すものである。すなわち、T1~T10における弾性波デバイスの共振周波数は、基準周波数に対して、1〜10ＭＨｚ低い周波数にある。
なお、ここでは、周波数特性の一例として共振周波数を挙げて説明しているが、周波数特性はこれに限られない。例えば、周波数特性には、反共振周波数、比帯域幅等が含まれる。
図５に示す周波数分布に応じて、ウエハの各弾性波デバイスに対して成膜される周波数調整膜（ＳｉＮ膜４）のパターン部の面積が調整される。具体的には、各弾性波デバイスのＳｉＮ膜４は、パターン部も含めた厚さは一定であり、パターン部の面積が周波数の面内分布に合わせて分布するように設けられる。これにより、周波数の調整量を面内分布に対応させて調整することができる。例えば、周波数調整量が少ない箇所は、ＳｉＮ膜４のパターン部の面積を小さくし、周波数調整量が多いところはパターン部の面積を大きくすることができる。これにより、ＳｉＮ膜４における、弾性波エネルギーの分布量、分布する体積を同一膜厚で調整することができる。
また、ＳｉＮ膜４の厚みはウエハ全面に渡って均一とし、ＳｉＮ膜４上の少なくとも一部に、周波数調整膜をさらに設けることで、ウエハ内の周波数特性のばらつきを軽減することもできる。ＳｉＮ膜４上において周波数調整膜が設けられる面積を調整することにより、一度の成膜工程で周波数特性分布の調整が可能になる。
図６Ａは、図５に示すウエハの領域Ｔ１に形成される弾性波デバイスの平面図である。図６Ｂ〜図６Ｊは、図５に示す領域Ｔ１〜Ｔ１０それぞれにおける弾性波デバイスの断面図である。なお、図６Ｂに示す断面図は、図６Ａにおけるａ−ａ´線の断面図である。図６Ａおよび図６Ｂに示すように、領域Ｔ１では、ＳｉＮ膜４のパターン部が励起領域において占める面積が１０％になるようにパターニングされている。領域Ｔ１では、弾性波デバイスの共振周波数が基準周波数から−１ＭＨｚずれている。
そのため、ＳｉＮ膜４のパターン部が励起領域において占める面積を１０％とすることで、領域Ｔ１における弾性波デバイスの共振周波数を基準周波数に近づけることができる。なお、ここで、励起領域は、くし型電極３の電極指および電極指間のスペースが前記圧電基板２上で占める領域である。
そのため、ＳｉＮ膜４のパターン部が励起領域において占める面積を１０％とすることで、領域Ｔ１における弾性波デバイスの共振周波数を基準周波数に近づけることができる。なお、ここで、励起領域は、くし型電極３の電極指および電極指間のスペースが前記圧電基板２上で占める領域である。
図６Ｃに示すように、領域Ｔ２では、ＳｉＮ膜４が励起領域において占める面積が２０％になるようにパターニングされている。さらに、図６Ｄ〜図６Ｋに示すように、領域Ｔ３、Ｔ４、Ｔ５、Ｔ６、Ｔ７、Ｔ８、Ｔ９およびＴ１０では、それぞれ、ＳｉＮ膜４のパターン部が励起領域において占める面積が３０％、４０％、５０％、６０％、７０％、８０％、９０％、１００％となっている。なお、図６Ａ〜図６Ｋに示すＳｉＮ膜４のパターン部の厚みはいずれも７．５ｎｍである。
このように、ＳｉＮ膜４のパターン部の厚みはウエハ内で一定である。一方、励起領域においてＳｉＮ膜４のパターン部が占める面積の割合は、ＳｉＮ膜４の成膜前の基準周波数からのずれの量に応じた値になるように調整されている。特に、本例では、ＳｉＮ膜４が占める面積の割合が、基準周波数からのずれの量に比例して大きくなっている。このようにＳｉＮ膜４の厚みを調整しなくても、ウエハ内の弾性波デバイスの周波数特性の調整が可能である。
なお、ＳｉＮ膜４のパターン部が占める面積と基準周波数とのずれの量との関係は、このような比例関係に限られない。上記関係は、例えば、経験則から得られる関数によって表すことができる。また、各励起領域におけるＳｉＮ膜４のパターン部の割合は、例えば、基準周波数からの差を入力データとし、パターン部の面積の割合を出力とする関数を用いてコンピュータによる計算で求めることができる。あるいは、共振周波数の基準周波数との差の値とパターン部の面積とを対応付けたデータを予めコンピュータの記録媒体に記録しておき、このデータを用いて各領域のパターン部の面積を決定することもできる。
また、ＳｉＮ膜４が覆っている面積は、同一ウエハ内の共振器間で異なっていてもよいし、ウエハのチップ間で異なっていてもよい。例えば、チップごとに動作周波数を調整することもできる。この場合、同一基板上で、周波数特性のばらつきの少ないチップが得られる。このように、調整単位となる弾性波デバイスは、共振器単位、フィルタ単位、チップ単位、あるいはその他目的に応じた単位とすることができる。
［製造方法］
次に、図５および図６で示した弾性波デバイスの製造方法を説明する。図７Ａ〜図７Ｃは、ウエハ上に形成される弾性波デバイスの製造工程を示す図である。図７Ａ〜図７Ｃでは、説明を簡単にするため、ウエハの一部のみ示している。
次に、図５および図６で示した弾性波デバイスの製造方法を説明する。図７Ａ〜図７Ｃは、ウエハ上に形成される弾性波デバイスの製造工程を示す図である。図７Ａ〜図７Ｃでは、説明を簡単にするため、ウエハの一部のみ示している。
図７Ａにおいて、まず、ＳｉＯ2膜５が、ウエハである圧電基板２上に、蒸着、スパッタリング、焼成などの方法で成膜される。このＳｉＯ2膜５は、パターニングしたフォトレジスト８をマスクとしてエッチングにより所望の形状にパターニングされる。その後、電極３および反射器３ａ、３ｂが、蒸着、スパッタリングなどの方法で成膜される。その結果、フォトレジストを除去することで所望の電極形状が得られる。そして、ＳｉＯ2膜５、電極３上にバリア膜（拡散防止膜）となるＳｉＮ膜４を成膜する。ＳｉＮ膜４は、例えば、スパッタリング、ＣＶＤ法などの方法で成膜する。
これにより、領域Ｔ１０およびＴ２０にそれぞれ１台ずつ弾性波デバイス（例えば、共振器）が形成される。その後、くし型電極３上の一部（図示せず）のＳｉＮ膜４を除去することによって、くし型電極３を一部露出させ、入力用および出力用の電極とする。
次に、露出された電極にウエハプローブの検査端子を接触し、各共振器の共振周波数を測定する。例えば、各共振器の共振周波数と所望の基準周波数との差（ずれ量）が測定される。これにより、ウエハ上の共振器の周波数分布が得られる。ここでは、一例として、領域Ｔ１０におけるずれ量は３ＭＨｚで、領域Ｔ２０におけるずれ量は１０ＭＨｚとする。
次に、図７Ｃに示すように、この周波数分布に対応するパターンの周波数調整膜ＳｉＮ膜４ａが成膜される。領域Ｔ１０では、周波数調整膜ＳｉＮ膜４ａの面積が全体の１０％、領域Ｔ２０では５０％になるように周波数調整膜ＳｉＮ膜４ａはパターニングされる。周波数調整膜ＳｉＮ膜４ａは、例えば、スパッタリング法で成膜しリフトオフを行う、またはエッチングを用いてパターンを作成することにより形成することができる。
次に、図７Ｄに示すように、ＳｉＯ2膜７を形成して弾性波デバイスが形成される。ＳｉＯ2膜７の表面には、周波数調整膜の機能を持つＳｉＮ膜４ａのパターンが反映されている。
以上のように、本実施形態では、周波数調整膜ＳｉＮ膜４ａの厚さを一定にし、くし型電極３を覆う面積を周波数の面内分布に合わせて分布させることで周波数調整膜であるＳｉＮ膜４ａの体積、つまりは周波数の調整量を面内分布に対応させて調整する。したがって、周波数調整膜ＳｉＮ膜４ａは、一度の成膜、エッチングで形成される。すなわち、１回の成膜、エッチングで面内分布を改善することができる。その結果、少ない工程で、周波数の面内ばらつきを低減した弾性波デバイスを作成することができる。
また、本実施形態では、媒質であるＳｉＯ2膜７を形成する前に、周波数の調整が行われるので、初期の段階でウエハ面における周波数特性のばらつきを軽減することができる。その結果、ＳｉＯ2膜７の形成した後のウエハ面内で周波数特性のばらつきが大きくなってしまい、調整が不可能になると言った事態を防ぐことができる場合がある。
さらに、ＳｉＯ2膜７形成前に、ＳｉＮ膜４上に周波数調整膜ＳｉＮ膜４ａを設けるので、ＳｉＯ2膜７形成後に再度、周波数調整膜を設けるなどして、周波数特性のウエハ面内分布の調整が可能になる。その結果、より精度の高い周波数調整が可能になる。
なお、周波数分布の測定方法は、上記のように、同一ウエハ上に形成された共振器の共振周波数を直接測定する方法に限られない。例えば、ウエハにおける弾性波デバイスの膜厚分布をマッピングすることによって周波数分布を得ることもできる。弾性波デバイスの膜厚は、例えば、蛍光Ｘ線分析装置によって測定することができる。
あるいは、量産工程で複数枚のウエハ生産をバッチ方式で行う場合、既に得られた別のウエハにおける周波数分布の情報をもとに、所望のウエハの周波数分布を得ることもできる。
（変形例）
図８Ａは、本実施形態の変形例にかかる弾性波デバイスの平面図である。図８Ｂは、図８Ａのａ−ａ´線断面図である。図８Ａおよび図８Ｂに示す例では、周波数調整膜６がＳｉＮ膜４の上に設けられている。周波数調整膜６は、ＳｉＮ以外の膜、例えばＳｉ、Ａｌ2Ｏ3、ＳｉＣ、ＤＬＣ等とすることできる。同一圧電基板２（ウエハ）上において、周波数のウエハ面内分布に合わせた面積分布を持つように周波数調整膜６のパターンを作成することで、面内の周波数分布を調整できる。
図８Ａは、本実施形態の変形例にかかる弾性波デバイスの平面図である。図８Ｂは、図８Ａのａ−ａ´線断面図である。図８Ａおよび図８Ｂに示す例では、周波数調整膜６がＳｉＮ膜４の上に設けられている。周波数調整膜６は、ＳｉＮ以外の膜、例えばＳｉ、Ａｌ2Ｏ3、ＳｉＣ、ＤＬＣ等とすることできる。同一圧電基板２（ウエハ）上において、周波数のウエハ面内分布に合わせた面積分布を持つように周波数調整膜６のパターンを作成することで、面内の周波数分布を調整できる。
なお、面積分布を持つ周波数調整膜６は、スパッタリング法で成膜し、リフトオフまたはエッチングによりパターンを作成して、膜厚制御に優れた膜を作成することができる。
図８Ａ、図８Ｂに示す弾性波デバイスは、例えば、ラブ波を用いた弾性波デバイスとして用いることができる。
（第２の実施形態）
図９Ａは、本実施形態にかかる弾性波デバイスの平面図であり、図９Ｂは、図９Ａのａ―ａ´線断面図である。図９Ａおよび図９Ｂに示す構成においては、圧電基板２上にＣｕ等の導電性材料からなるくし型電極３および反射器３ａ、３ｂが形成されている。くし型電極３および反射器３ａ、３ｂを覆うようにＳｉＮ膜４が形成され、その上に周波数調整膜としてＳｉＮ膜４のパターン部が形成されている。さらに、この周波数調整膜ＳｉＮ膜４を覆うようにＳｉＯ2膜５が形成され、さらにＳｉＯ2膜５を覆うようにＡｌ2Ｏ3膜１０が形成されている。ＳｉＯ2膜５、Ａｌ2Ｏ3膜１０はそれぞれ周波数調整膜ＳｉＮ膜４のパターンが反映されている。これらの周波数調整膜により、厚みが他の部分より大きくなる部分が励起領域に存在することになる。すなわち、ＳｉＮ膜４のパターン部がＳｉＯ2膜４と接する部分の厚みが他の部分より大きくなっている。
図９Ａは、本実施形態にかかる弾性波デバイスの平面図であり、図９Ｂは、図９Ａのａ―ａ´線断面図である。図９Ａおよび図９Ｂに示す構成においては、圧電基板２上にＣｕ等の導電性材料からなるくし型電極３および反射器３ａ、３ｂが形成されている。くし型電極３および反射器３ａ、３ｂを覆うようにＳｉＮ膜４が形成され、その上に周波数調整膜としてＳｉＮ膜４のパターン部が形成されている。さらに、この周波数調整膜ＳｉＮ膜４を覆うようにＳｉＯ2膜５が形成され、さらにＳｉＯ2膜５を覆うようにＡｌ2Ｏ3膜１０が形成されている。ＳｉＯ2膜５、Ａｌ2Ｏ3膜１０はそれぞれ周波数調整膜ＳｉＮ膜４のパターンが反映されている。これらの周波数調整膜により、厚みが他の部分より大きくなる部分が励起領域に存在することになる。すなわち、ＳｉＮ膜４のパターン部がＳｉＯ2膜４と接する部分の厚みが他の部分より大きくなっている。
このように、本実施形態の弾性波デバイスでは、圧電基板２上のくし型電極３を覆うように、バリア膜（ＳｉＮ膜４）が設けられ、その上に第１の媒質（ＳｉＯ2膜５）および第２の媒質（Ａｌ2Ｏ3膜１０）が設けられる。バリア膜のパターニングにより周波数調整がなされるので、第１の媒質および第２の媒質を設けた後の周波数特性のばらつきが抑えられる。そのため、第１の媒質および第２の媒質形成後の周波数特性の調整は不要になるかまたは簡単になる。結果として、効率のよい周波数調整が行われることになる。
図９Ａ、図９Ｂに示す弾性波デバイスは、例えば、弾性境界波デバイスとして用いることができる。なお、第１の媒質および第２の媒質の組み合わせは、上記例のように、ＳｉＯ2膜およびＡｌ2Ｏ3膜に限られない。例えば、第１の媒質をＳｉＯ2膜、第２の媒質をＳｉＮ膜にすることができる。このように、第１の媒質より音速が早い物質を第２の媒質とすることが好ましい。
（第３の実施形態）
図１０Ａは、本実施形態にかかる弾性波デバイスの平面図である。図１０Ｂは、図１０Ａのａ―ａ´線断面図である。図１０Ａおよび図１０Ｂに示す例では、周波数調整膜ＳｉＮ膜４ａが全体の左半分の部分に接するように設けられている。この場合、周波数調整膜ＳｉＮ膜４ａがＳｉＯ2膜４上で占める面積の割合は５０％である。そのため、励起領域における周波数調整膜ＳｉＮ膜４ａが占める面積の割合も５０％である。なお、周波数調整膜ＳｉＮ膜４ａの厚みｈ２は、例えば、厚さ２０ｎｍで形成される。
図１０Ａは、本実施形態にかかる弾性波デバイスの平面図である。図１０Ｂは、図１０Ａのａ―ａ´線断面図である。図１０Ａおよび図１０Ｂに示す例では、周波数調整膜ＳｉＮ膜４ａが全体の左半分の部分に接するように設けられている。この場合、周波数調整膜ＳｉＮ膜４ａがＳｉＯ2膜４上で占める面積の割合は５０％である。そのため、励起領域における周波数調整膜ＳｉＮ膜４ａが占める面積の割合も５０％である。なお、周波数調整膜ＳｉＮ膜４ａの厚みｈ２は、例えば、厚さ２０ｎｍで形成される。
上記実施形態１〜２では、厚みが他より多くなる部分が励起領域において均等に分布するようにパターニングされていたが、図１０Ａおよび図１０Ｂに示すように、周波数調整膜ＳｉＮ膜４ａを一箇所に集中して設けてもよい。この場合も、同様に、周波数調整膜ＳｉＮ膜４ａの面積の調整により、弾性波デバイスの周波数が調整される。
なお、周波数調整膜ＳｉＮ膜４ａの膜厚が厚い場合は、図１０Ａおよび図１０Ｂに示すように一箇所に集中して周波数調整膜５が設けられると、共振周波数付近に不要波が発生してしまい、特性が劣化する場合もある。この場合は、上記実施形態１〜２に示したように、周波数調整膜ＳｉＮ膜４ａを、励起領域において分散させて設けることにより、特性の劣化を防ぐことができる。また、周波数調整膜ＳｉＮ膜４ａの配置は、規則的（周期的）であってもよいし、不規則（ランダム）であってもよい。
（第４の実施形態）
図１１は、本実施形態にかかるラダー型のフィルタを構成する弾性波デバイスの平面図である。このフィルタは、圧電基板２上に設けられた直列共振器Ｓ１〜Ｓ３、並列共振器Ｐ１、Ｐ２およびこれらを接続する配線パターンにより構成される。各共振器では、例えば、圧電基板２上に、くし型電極３および反射器３ａ、３ｂが設けられ、さらにこれらを覆うようにＳｉＮ膜４（バリア膜）が設けられ、その上にＳｉＯ2膜４が設けられる。
図１１は、本実施形態にかかるラダー型のフィルタを構成する弾性波デバイスの平面図である。このフィルタは、圧電基板２上に設けられた直列共振器Ｓ１〜Ｓ３、並列共振器Ｐ１、Ｐ２およびこれらを接続する配線パターンにより構成される。各共振器では、例えば、圧電基板２上に、くし型電極３および反射器３ａ、３ｂが設けられ、さらにこれらを覆うようにＳｉＮ膜４（バリア膜）が設けられ、その上にＳｉＯ2膜４が設けられる。
図１１に示す例では、フィルタを構成する複数の共振器Ｓ１〜Ｓ３、Ｐ１、Ｐ２のうち直列共振器Ｓ３に、周波数調整膜としてのパターン部が、ＳｉＮ膜４上に接するように設けられている。この構成は、例えば、上記第１の実施形態における弾性波デバイスと同様にすることができる。
このように、フィルタを構成する共振器の一部の共振器に周波数調整膜を設けることで、当該一部の共振器の周波数のみを調整するができる。このように、一部の共振器の周波数のみを調整することにより、フィルタの比帯域幅を調整することができる。これを用いれば、面内における比帯域幅のずれを低減することができる。
例えば、ラダー型フィルタの場合は、共振器ごとに周波数が異なる場合がある。例えば直列共振器の反共振周波数が一番高い共振器がフィルタの右肩特性を担っている場合は、この共振器の周波数のみを調整することにより比帯域幅を大きくしたり、小さくしたりすることが可能となる。
なお、周波数調整膜を設ける共振器の数は、図１１に示す例に限られず、共振器Ｓ１〜Ｓ３、Ｐ１、Ｐ２のうち複数の共振器に設けてもよい。その場合、さらに、周波数調整膜（例えば、ＳｉＮ膜４のパターン部）の面積を共振器ごとに異なる構成にして、フィルタ特性を調整することもできる。
［実施形態の効果、その他］
本願開示の弾性波デバイスの製造方法は、圧電基板上に、複数の電極指を有するくし型電極を形成する電極形成工程と、前記くし型電極を覆おうようにバリア膜を形成する工程と、前記バリア膜の上に媒質を形成する工程と、前記くし型電極により励起される弾性波の周波数特性を測定する測定工程と、前記バリア層をパターニングするかまたは、調整膜をさらに設けることで、前記くし型電極による弾性波の励起領域において厚みが他の部分とは異なる調整領域を形成する調整工程とを含み、前記調整工程では、前記励起領域における前記調整領域の面積Ｔが前記測定された周波数特性に応じて調整される。
本願開示の弾性波デバイスの製造方法は、圧電基板上に、複数の電極指を有するくし型電極を形成する電極形成工程と、前記くし型電極を覆おうようにバリア膜を形成する工程と、前記バリア膜の上に媒質を形成する工程と、前記くし型電極により励起される弾性波の周波数特性を測定する測定工程と、前記バリア層をパターニングするかまたは、調整膜をさらに設けることで、前記くし型電極による弾性波の励起領域において厚みが他の部分とは異なる調整領域を形成する調整工程とを含み、前記調整工程では、前記励起領域における前記調整領域の面積Ｔが前記測定された周波数特性に応じて調整される。
上記製造方法では、くし型電極を覆うようにバリア層が形成され、バリア層のパターニングまたは調整膜により、励起領域において厚みが他と異なる調整領域が形成される。この調整領域の形成において、励起領域における調整領域の面積Ｔが調整される。これにより、前記くし型電極により励起される弾性波の周波数特性が調整される。すなわち、弾性波エネルギーの分布量および分布する体積を、調整媒質の膜厚を変えずに（同一膜厚で）面積を変えることで調整することができる。そのため、調整媒質の厚みを調整する必要がないので、少ない工程で周波数特性が調整された弾性波デバイスの提供が可能になる。また、調整領域の形成に先立ってバリア層が形成されるので、調整領域形成において面積Ｔの調整が容易になる。
本発明の実施形態に係る弾性波デバイスの製造方法において、前記電極形成工程では、前記圧電基板上に、複数の弾性波デバイスに対応するくし型電極が形成され、前記測定工程では、前記複数の弾性波デバイスにおける周波数特性の分布が測定され、前記調整工程では、前記複数の弾性波デバイスにおける周波数特性の分布に応じて、前記面積Ｔが異なるように、前記調整領域が形成されてもよい。
例えば、所望の周波数特性（共振周波数および／または反共振周波数）の弾性波デバイスを同一の圧電基板上に複数作成する際に、圧電基板上の場所によって、弾性波デバイスの周波数特性にばらつきが生じることがある。この場合、周波数特性分布に対応して、弾性波デバイスそれぞれに合った面積Ｔの調整領域を形成することで、各弾性波デバイスの周波数特性を調整できる。この場合、バリア層のパターニングもしくは調整膜の成膜（一回の成膜）で圧電基板上のすべての弾性波デバイスの調整が可能である。そのため、調整媒質の膜厚を変化させて調整する場合に比べて、成膜工程が少なくなる。すなわち、圧電基板上の弾性波デバイス間で、前記面積Ｔが異なるように調整媒質を形成することで、少ない工程での周波数特性の調整が可能になる。
本発明の実施形態では、前記測定工程において、前記圧電基板上の弾性波デバイスの周波数特性が測定され、前記調整工程において、前記測定された前記弾性波デバイスの周波数特性と、予め決められた基準周波数特性との差に基づいて、前記調整領域の面積Ｔが決められてもよい。
これにより、圧電基板上の弾性波デバイスの周波数特性を基準周波数特性に近づけることができる。ここで、例えば、弾性波デバイスのくし型電極に電圧を印加した場合の周波数特性が測定される。例えば弾性波デバイスが共振器の場合は、共振周波数または反共振周波数が測定されてもよく、弾性波デバイスがフィルタの場合は、中心周波数が測定されてもよい。
本発明の実施形態における弾性波デバイスは、圧電基板と、前記圧電基板上に設けられた、複数の電極指を有するくし型電極と、前記くし型電極を覆おうように設けられたバリア膜と、バリア膜の上に設けられた媒質と、前記前記くし型電極による弾性波の励起領域において厚みが他の部分とは異なる調整領域を有する調整膜とを備え、前記調整膜の面積Ｔは、前記くし型電極により励起される弾性波の周波数特性に応じて異なっている。
本発明の実施形態における弾性波デバイスは、前記圧電基板上に、前記くし型電極により複数の弾性波デバイスが形成されており、前記調整膜では、前記複数の弾性波デバイスにおける周波数特性の分布に応じて前記調整領域の面積Ｔが異なっている態様とすることができる。
２ 圧電基板
３ くし型電極
３ａ、ｂ 反射器
４ ＳｉＮ膜（バリア膜の一例）
５、７ ＳｉＯ2膜（媒質の一例）
６ 周波数調整膜
８ フォトレジスト
１０ Ａｌ2Ｏ3膜
３ くし型電極
３ａ、ｂ 反射器
４ ＳｉＮ膜（バリア膜の一例）
５、７ ＳｉＯ2膜（媒質の一例）
６ 周波数調整膜
８ フォトレジスト
１０ Ａｌ2Ｏ3膜
Claims (5)
- 圧電基板上に、複数の電極指を有するくし型電極を形成する電極形成工程と、
前記くし型電極を覆おうようにバリア膜を形成する工程と、
前記バリア膜の上に媒質を形成する工程と、
前記くし型電極により励起される弾性波の周波数特性を測定する測定工程と、
前記バリア層をパターニングするかまたは、調整膜をさらに設けることで、前記くし型電極による弾性波の励起領域において厚みが他の部分とは異なる調整領域を形成する調整工程とを含み、
前記調整工程では、前記励起領域における前記調整領域の面積Ｔが、前記測定された周波数特性に応じて調整される、弾性波デバイスの製造方法。 - 前記電極形成工程では、前記圧電基板上に、複数の弾性波デバイスに対応するくし型電極が形成され、
前記測定工程では、前記複数の弾性波デバイスにおける周波数特性の分布が測定され、
前記調整工程では、前記複数の弾性波デバイスにおける周波数特性の分布に応じて、前記面積Ｔが異なるように、前記調整領域が形成される、請求項１に記載の弾性波デバイスの製造方法。 - 前記測定工程において、前記圧電基板上の弾性波デバイスの周波数特性が測定され、
前記調整工程において、前記測定された前記弾性波デバイスの周波数特性と、予め決められた基準周波数特性との差に基づいて、前記調整領域の面積Ｔが決められる、請求項１または２に記載の弾性波デバイスの製造方法。 - 圧電基板と、
前記圧電基板上に設けられた、複数の電極指を有するくし型電極と、
前記くし型電極を覆おうように設けられたバリア膜と、
バリア膜の上に設けられた媒質と、
前記前記くし型電極による弾性波の励起領域において厚みが他の部分とは異なる調整領域を有する調整膜とを備え、
前記調整膜の面積Ｔは、前記くし型電極により励起される弾性波の周波数特性に応じて異なっている、弾性波デバイス。 - 前記圧電基板上に、前記くし型電極により複数の弾性波デバイスが形成されており、
前記調整膜では、前記複数の弾性波デバイスにおける周波数特性の分布に応じて前記調整領域の面積Ｔが異なっている、請求項４に記載の弾性波デバイス。
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