JP2016178387A - 弾性波デバイス - Google Patents

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Abstract

【課題】弾性波の漏洩を抑制し、損失を低減すること。
【解決手段】圧電基板10上に設けられ、それぞれ複数の電極指12a、12bと前記複数の電極指が共通に接続されたバスバー16a、16bとを含み、互いの前記複数の電極指と前記バスバーまたは前記バスバーに共通に接続された複数のダミー電極指14a、14bとが向かい合って配置された1組の櫛型電極18a、18bと、それぞれが、前記複数の電極指の先端と前記バスバーまたは前記複数のダミー電極指の先端との間に位置する複数の隙間の少なくとも一部を覆い、前記複数の電極指の配列方向に互いに離れて設けられた複数の第1付加膜30と、平面視において前記バスバーおよび前記バスバーの外側の少なくとも一方に重なるように、前記配列方向に互いに離れて設けられた複数の第2付加膜32と、を具備する弾性波デバイス。
【選択図】図2

Description

本発明は、弾性波デバイスに関し、例えば圧電基板上に櫛型電極を備える弾性波デバイスに関する。
弾性波を用いた弾性波デバイスとして、圧電基板上に1組の櫛型電極からなるIDT(Interdigital Transducer)を有する弾性表面波デバイスがある。弾性表面波デバイスは、移動体通信機器等に用いられている。
1組の櫛型電極は、それぞれ複数の電極指と複数の電極指が共通に接続されたバスバーとを備えている。また、バスバーに複数のダミー電極指が共通に接続されることもある。電極指とバスバーとの間、または電極指とダミー電極指との間がギャップ領域である。特許文献1には、弾性波の交差領域からの漏洩を抑制するため、1組の櫛型電極のギャップ領域に絶縁膜体を埋め込むことが記載されている。また、特許文献2には、バスバーを電極指より厚くすることにより、弾性波の漏洩を抑制することが記載されている。
特開2009−278429号公報 特開2007−110342号公報
特許文献1および2によれば、弾性波の複数の電極指の先端からバスバー方向への漏洩を抑制し、損失を低減できる。しかしながら、特許文献1および2では、弾性波の漏洩の抑制は十分でなく、損失の低減も十分ではない。
本発明は、上記課題に鑑みなされたものであり、弾性波の漏洩を抑制し、損失を低減することを目的とする。
本発明は、圧電基板上に設けられ、それぞれ複数の電極指と前記複数の電極指が共通に接続されたバスバーとを含み、互いの前記複数の電極指と前記バスバーまたは前記バスバーに共通に接続された複数のダミー電極指とが向かい合って配置された1組の櫛型電極と、それぞれが、前記複数の電極指の先端と前記バスバーまたは前記複数のダミー電極指の先端との間に位置する複数の隙間の少なくとも一部を覆い、前記複数の電極指の配列方向に互いに離れて設けられた複数の第1付加膜と、平面視において前記バスバーおよび前記バスバーの外側の少なくとも一方に重なるように、前記配列方向に互いに離れて設けられた複数の第2付加膜と、を具備することを特徴とする弾性波デバイスである。
上記構成において、前記複数の第2付加膜は、前記複数の電極指の延伸方向からみて前記第1付加膜の間に少なくとも一部が重なるように設けられている構成とすることができる。
上記構成において、前記複数の第2付加膜は、平面視において少なくとも前記バスバーに重なるように設けられている構成とすることができる。
上記構成において、前記複数の第2付加膜の前記配列方向のピッチは、前記複数の第1付加膜の前記配列方向のピッチと同じである構成とすることができる。
上記構成において、前記複数の第2付加膜は、前記複数の電極指の延伸方向からみて前記第1付加膜の間に少なくとも一部が重なり、平面視において少なくとも前記バスバーに重なるように設けられ、前記複数の第2付加膜の前記配列方向のピッチは、前記複数の第1付加膜の前記配列方向のピッチと同じである構成とすることができる。
上記構成において、前記複数の第2付加膜は、前記複数の電極指の延伸方向に複数設けられている構成とすることができる。
上記構成において、前記延伸方向に設けられた複数の第2付加膜は、前記配列方向に互いにずれて設けられている構成とすることができる。
上記構成において、前記1組の櫛型電極の前記配列方向に設けられ、複数の電極指と前記複数の電極指が接続されたバスバーとを含む反射器を具備し、前記複数の第2付加膜は、平面視において前記反射器のバスバーおよび前記反射器のバスバーの外側の少なくとも一方に重なるように設けられている構成とすることができる。
上記構成において、前記複数の第2付加膜は、平面視において、前記反射器の前記配列方向の最も外側の電極指および前記最も外側の電極指の外側の少なくとも一方に重なるように設けられている構成とすることができる。
本発明によれば、弾性波の漏洩を抑制し、損失を低減することができる。
図1(a)は、比較例1に係る弾性波デバイスの平面図、図1(b)は、図1(a)のA−A断面図、図1(c)は、図1(a)のB−B断面図である。 図2(a)は、実施例1に係る弾性波デバイスの平面図、図2(b)は、図2(a)のA−A断面図、図2(c)は、図2(a)のB−B断面図である。 図3(a)は、実施例1の変形例1に係る弾性波デバイスの平面図、図3(b)は、図3(a)のA−A断面図、図3(c)は、図3(a)のB−B断面図である。 図4(a)は、実施例1の変形例2に係る弾性波デバイスの平面図、図4(b)は、図4(a)のA−A断面図、図4(c)は、図4(a)のB−B断面図である。 図5(a)から図5(c)は、それぞれ実施例1、実施例1の変形例3から4に係る弾性波デバイスの一部の平面図である。 図6(a)および図6(b)は、実施例1に係る弾性波デバイスの一部の平面図である。 図7(a)および図7(b)は、それぞれ実施例1の変形例5および6に係る弾性波デバイスの一部の平面図である。 図8は、実施例2に係る弾性波デバイスの平面図である。 図9は、実施例2の変形例1に係る弾性波デバイスの平面図である。 図10は、実施例2の変形例2に係る弾性波デバイスの平面図である。 図11(a)から図11(d)は、実施例1、2およびその変形例における弾性波デバイスの製造方法を示す断面図(その1)である。 図12(a)から図12(d)は、実施例1、2およびその変形例における弾性波デバイスの製造方法を示す断面図(その2)である。 図13は、実施例3に係る弾性波デバイスの平面図である。 図14は、実施例4に係る弾性波デバイスの平面図である。
まず、比較例について説明する。図1(a)は、比較例1に係る弾性波デバイスの平面図、図1(b)は、図1(a)のA−A断面図、図1(c)は、図1(a)のB−B断面図である。図1(a)においては、保護膜を透視して櫛型電極を示している。また、付加膜を透視し、櫛型電極を破線で示している。以下の平面図も同じである。図1(a)から図1(c)に示すように、圧電基板10上に金属膜34からなる櫛型電極18aおよび18b、パッド20aおよび20b並びに反射器26が形成されている。櫛型電極18aは、複数の電極指12a、複数のダミー電極指14aおよびバスバー16aを備える。櫛型電極18bは、複数の電極指12b、複数のダミー電極指14bおよびバスバー16bを備える。電極指12aおよびダミー電極指14aは、ほぼ互い違いに共通のバスバー16aに接続されている。電極指12bおよびダミー電極指14bは、ほぼ互い違いに共通のバスバー16bに接続されている。バスバー16aは、パッド20aに接続されている。バスバー16bは、パッド20bに接続されている。電極指12aとダミー電極指14bとはY方向に向かい合って配置されている。電極指12bとダミー電極指14aとはY方向に向かい合って配置されている。金属膜34を覆うように、圧電基板10上に保護膜28が形成されている。
電極指12aおよび12bの配列方向をX方向、電極指12aおよび12bの延伸方向をY方向とする。配列方向と延伸方向とは交差していれば直交していなくともよい。
電極指12aの先端とダミー電極指14bの先端のY方向の隙間、および、電極指12bの先端とダミー電極指14aの先端のY方向の隙間は、ギャップ領域15である。ギャップ領域15は付加膜30で覆われている。付加膜30は、ギャップ領域15より広く形成されている。例えば、付加膜30は、ギャップ領域15ごとに設けられている。
櫛型電極18aおよび18bが励振した弾性波は、主にX方向に伝播し、電極指12aと12bとが交差する交差領域11内に閉じ込められる。弾性波が交差領域11からバスバー方向に漏洩すると、損失となる。付加膜30は、電極指12aおよび12bの先端から弾性波が漏洩することを抑制する。付加膜30をX方向に連続に一体に設けると損失の改善効果は大きくない。そこで、複数の付加膜30をY方向に離して設けることにより、バスバー方向への弾性波の漏洩を抑制し、損失を改善できる。
比較例では、ギャップ領域15を介し交差領域11からバスバー方向への弾性波の漏洩を抑制できる。しかしながら、矢印70のように付加膜30間を介した弾性波および矢印72のように電極指12aおよび12bの先端で散乱した弾性波がバスバー方向に漏洩する。
図2(a)は、実施例1に係る弾性波デバイスの平面図、図2(b)は、図2(a)のA−A断面図、図2(c)は、図2(a)のB−B断面図である。図2(a)から図2(c)に示すように、付加膜30に加えバスバー16aおよび16b上に複数の付加膜32が設けられている。
圧電基板10としては、例えばタンタル酸リチウム基板またはニオブ酸リチウム基板である。圧電基板10は、サファイア基板等の支持基板上に貼り付けられた圧電基板でもよい。金属膜34は、例えばアルミニウム膜または銅膜である。保護膜28は、例えば酸化シリコン膜、窒化シリコン膜または酸化アルミニウム膜等の絶縁膜である。保護膜28は設けられていなくてもよい。付加膜30および32は、例えば酸化アルミニウム膜、酸化シリコン膜または窒化シリコン膜等の絶縁膜である。付加膜30および32は、金属膜でもよい。製造工程簡略化の観点から、付加膜30および32は同時に形成されることが好ましい。このため、付加膜30および32は、同じ材料であり、同じ膜厚である。付加膜30および32は、異なる材料および膜厚でもよい。付加膜32は、Y方向からみて付加膜30の間に設けられている。その他の構成は比較例と同じであり、説明を省略する。
実施例1によれば、複数の付加膜(第1付加膜)が、それぞれ複数の電極指12aおよび12bの先端と複数のダミー電極指14aおよび14aの先端の間との隙間を覆う。複数の付加膜30は、X方向に互いに離れて設けられている。これにより、比較例において説明したように、弾性波の交差領域11からの漏洩を抑制できる。
さらに、複数の付加膜32(第2付加膜)は、平面視においてバスバー16aおよび16bに重なるように設けられている。これにより、矢印70および72の弾性波の漏洩を抑制できる。複数の付加膜32がX方向に互いに離れて設けられていると複数の付加膜32でそれぞれ散乱した弾性波が互いにキャンセルする。よって、弾性波の漏洩をより抑制できる。一方、付加膜32がX方向に連続して一体として設けられていると、上記のような散乱による弾性波の相互のキャンセルがない。さらに、バスバー16aおよび16bの音速が変化してしまう。よって、付加膜32がX方向に連続して一体として設けられていると、伝搬する弾性波の閉じ込め効果が低下する。このように、複数の付加膜32が、X方向に互いに離れて設けられていることにより、矢印70および72の弾性波の漏洩をより抑制できる。
図3(a)は、実施例1の変形例1に係る弾性波デバイスの平面図、図3(b)は、図3(a)のA−A断面図、図3(c)は、図3(a)のB−B断面図である。図3(a)から図3(c)に示すように、付加膜32がバスバー16aおよび16b上からバスバーの外側まで形成されている。その他の構成は、実施例1と同じであり説明を省略する。
図4(a)は、実施例1の変形例2に係る弾性波デバイスの平面図、図4(b)は、図4(a)のA−A断面図、図4(c)は、図4(a)のB−B断面図である。図4(a)から図4(c)に示すように、付加膜32がバスバー16aおよび16bの外側に形成されている。その他の構成は、実施例1と同じであり説明を省略する。
実施例1およびその変形例1、2のように、複数の付加膜32は、平面視においてバスバー16aおよび16bとバスバー16aおよび16bの外側との少なくとも一方に重なるように形成されていればよい。交差領域11から弾性波の漏洩を抑制するためには、付加膜32は交差領域11の近くに形成されることが好ましい。よって、付加膜32は、平面視において少なくともバスバー16aおよび16bに重なるように形成されていることが好ましい。一方、バスバー16aおよび16bに付加膜32が重なると、バスバー16aおよび16bにおける弾性波の速度が変化してしまう。この観点からは、付加膜32は、バスバー16aおよび16bの外側に重なるように形成することが好ましい。ただ、交差領域11の近くに付加膜32を形成する観点から、図3(a)における付加膜32とバスバー16aとの距離L1は、10×λ程度以下であることが好ましい。λは交差領域11の電極指12aおよび12bのピッチである。
図5(a)から図5(c)は、それぞれ実施例1、実施例1の変形例3から4に係る弾性波デバイスの一部の平面図である。図5(a)に示すように、実施例1では、付加膜32は、Y方向からみて付加膜30の間に重なるように設けられている。図5(b)に示すように、実施例1の変形例3では、付加膜32はY方向からみて付加膜30に重なるように設けられている。図5(c)に示すように、実施例1の変形例4では、付加膜32はY方向からみて付加膜30の間の一部に重なり、かつ付加膜30に一部重なるように設けられている。また、付加膜32はY方向からみて隣接する電極指12にまたがっている。
交差領域11からバスバー方向の弾性波の漏洩の抑制のため、実施例1および変形例3のように、付加膜32は、Y方向からみて付加膜30の間に少なくとも一部が重なることが好ましい。Y方向に対して斜め方向にも弾性波は漏洩するため、実施例1の変形例4のように、付加膜32は、Y方向からみて付加膜30に重なっていてもよい。実施例1の変形例1および2においても実施例1の変形例3および4のいずれかの付加膜32を用いることができる。
図6(a)および図6(b)は、実施例1に係る弾性波デバイスの一部の平面図である。図6(a)および図6(b)に示すように、電極指16のピッチをλとする。ギャップ領域15のピッチは電極指16のピッチと同じであるため、付加膜30のX方向のピッチはλとなる。漏洩する弾性波を効率的に散乱させるため付加膜32のピッチはλであることが好ましい。このように、複数の付加膜32のX方向のピッチは、付加膜30のX方向のピッチと同じであることが好ましい。
付加膜32のX方向の幅Wは任意である。しかしながら、電極指16の幅より狭いと弾性波を散乱させにくくなる。また、微細パターンの形成は製造上難しくなる。例えば電極指12の幅はほぼ1/4λである。よって、幅Wは1/5λ以上であることが好ましく、1/4λ以上がより好ましい。一方、電極指16の幅が広いと弾性波を散乱させにくくなる。また、間隔の狭い付加膜32の製造は難しい。よって、幅Wは4/5λ以上であることが好ましく、3/4λ以上がより好ましい。付加膜32のY方向の幅は、例えばλから5λ程度である。
図7(a)および図7(b)は、それぞれ実施例1の変形例5および6に係る弾性波デバイスの一部の平面図である。図7(a)に示すように、実施例1の変形例5では、付加膜32aから32cがY方向に複数配列されている。付加膜32aから32cはそれぞれ距離L2シフトして設けられている。
実施例1の変形例5のように、複数の付加膜32は、Y方向に複数設けられていてもよい。さらに、Y方向に設けられた複数の付加膜32は、X方向に互いにずれて設けられている。これにより、付加膜32aの配列、付加膜32bの配列および付加膜32cの配列でそれぞれ弾性波を散乱させる。このため、弾性波の漏洩をより抑制できる。実施例1の変形例1から4においても、付加膜32をY方向に複数設け、X方向に互いにずれて設けることもできる。
図7(b)に示すように、実施例1の変形例6では、付加膜30および32が円形状または楕円形状である。その他の構成は実施例1と同じであり説明を省略する。このように、付加膜30および32の形状は矩形には限定されず、任意である。弾性波の散乱の観点からは、付加膜30および32は円形状または楕円形状が好ましい。このように、付加膜30および/または32の外周は曲線であることが好ましい。また、付加膜30および32の一方の形状が矩形で他方の形状が円形状または楕円形状でもよい。このように、付加膜30と32とで形状が異なっていてもよい。また、複数の付加膜30内で形状が異なっていてもよいし、複数の付加膜32内で形状が異なっていてもよい。実施例1の他の変形例においても、付加膜30および32の形状は変形例6と同様でもよい。
実施例2は、反射器26に付加膜32を設けた例である。図8は、実施例2に係る弾性波デバイスの平面図である。図8に示すように、実施例2では、反射器26のバスバー24に重なるように複数の付加膜32が形成されている。反射器26の最も外側の電極指22に重なるように複数の付加膜32が形成されている。その他の構成は実施例1と同じであり説明を省略する。
図9は、実施例2の変形例1に係る弾性波デバイスの平面図である。図9に示すように、実施例2の変形例1では、反射器26のバスバー24からバスバーの外側に重なるように複数の付加膜32が形成されている。反射器26の最も外側の電極指22から外側に重なるように複数の付加膜32が形成されている。その他の構成は実施例1の変形例1と同じであり説明を省略する。
図10は、実施例2の変形例2に係る弾性波デバイスの平面図である。図10に示すように、実施例2の変形例2では、反射器26のバスバーの外側に重なるように複数の付加膜32が形成されている。反射器26の最も外側の電極指22の外側に重なるように複数の付加膜32が形成されている。その他の構成は実施例1の変形例2と同じであり説明を省略する。
実施例2およびその変形例によれば、付加膜32は、平面視において反射器26のバスバー24および反射器26のバスバー24の外側の少なくとも一方に重なるように設けられている。これにより、反射器26からの弾性波の漏洩を抑制できる。弾性波の漏洩を抑制するためには、付加膜32はY方向にみて電極指22に重なるように設けられていることが好ましい。
また、付加膜32は、平面視において、反射器26のX方向の最も外側の電極指22および最も外側の電極指22の外側の少なくとも一方に重なるように設けられている。これにより、反射器26からの弾性波の漏洩を抑制できる。実施例1の変形例3から6においても、反射器26に付加膜32を設けてもよい。
図11(a)から図12(d)は、実施例1、2およびその変形例における弾性波デバイスの製造方法を示す断面図である。図11(a)から図11(d)は、図2(a)のA−A断面図に相当し、図12(a)から図12(d)は、図2(a)のB−B断面図に相当する。
図11(a)および図12(a)に示すように、圧電基板10上に、金属膜34を形成する。金属膜34から櫛型電極18a、18bおよび反射器26を形成する。金属膜34の形成は、スパッタリング法およびエッチング法、または真空蒸着法およびリフトオフ法を用いる。櫛型電極18a、18bおよび反射器26を覆うように、圧電基板10上に保護膜28を形成する。保護膜28の形成は、スパッタリング法またはCVD(Chemical Vapor Deposition)法を用いる。
図11(b)および図12(b)に示すように、保護膜28上に開口52を有するマスク層50を形成する。マスク層50は例えばフォトレジストである。図11(c)および図12(c)に示すように、付加膜36を形成する。付加膜36の形成は、真空中蒸着法またはスパッタリング法を用いる。
図11(d)および図12(d)に示すように、マスク層50を除去する。これにより、マスク層50上の付加膜36がリフトオフされる。これにより、図11(d)のように、電極指12bの先端とダミー電極指14aの先端との隙間(ギャップ領域15)に付加膜30が埋め込まれる。図12(d)のように、バスバー16a上に付加膜32が形成される。
図11(c)および図12(c)において、マスク層50を除去するために、NMP(Nメチルピロリドン)等の溶剤を用いる。溶剤は、マスク層50の側面からマスク層50に浸透する。付加膜30および32の面積は、例えば0.5μm×0.75μm程度と小さい。このため、溶剤のマスク層50への浸透しにくくなる。これにより、マスク層50上の付加膜36の剥離が難しい。特に、付加膜36としてスパッタリング法を用い形成すると、マスク層50の側面に付加膜36が厚く形成されるため、付加膜36の剥離が難しくなる。このため、マスク層50の開口52は多いほうが好ましい。
図13は、実施例3に係る弾性波デバイスの平面図である。図13に示すように、圧電基板10上の全体にわたり付加膜32が形成されている。その他の構成は実施例1と同じであり説明を省略する。これにより、マスク層50への溶剤の浸透が容易となり、リフトオフがより容易となる。付加膜32は、パッド20aおよび20b上に形成されていてもよい。しかし、付加膜32が絶縁体の場合、パッド20aおよび20b上に形成しないことが好ましい。実施例3のように、圧電基板10上の全体にわたり付加膜32を形成しても弾性波の漏洩を抑制できる。実施例1の変形例、実施例2およびその変形例において、付加膜32を圧電基板10上の全体に形成することもできる。
図14は、実施例4に係る弾性波デバイスの平面図である。図13に示すように、櫛型電極18aおよび18bはダミー電極指14aおよび14bを備えていない。その他の構成は実施例1と同じであり説明を省略する。実施例4のように、櫛型電極18aおよび18bはダミー電極指14aおよび14bを備えなくてもよい。この場合、複数の付加膜30は、複数の電極指12aおよび12bの先端とバスバー16bおよび16aとの複数の隙間の少なくとも一部を覆えばよい。実施例1の変形例、実施例2およびその変形例、実施例3において、櫛型電極18aおよび18bはダミー電極指14aおよび14bを備えなくてもよい。
実施例1から4およびその変形例において、付加膜30がギャップ領域15である隙間の全てを覆う例を説明した。付加膜30は、隙間の少なくとも一部を覆えばよい。また、複数の隙間のうち一部の隙間に付加膜30が設けられていてもよい。
以上、本発明の実施例について詳述したが、本発明はかかる特定の実施例に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載された本発明の要旨の範囲内において、種々の変形・変更が可能である。
10 基板
11 交差領域
12、12a、12b、22 電極指
14、14a、14b ダミー電極指
15 ギャップ領域
16、16a、16b、24 バスバー
18、18a、18b 櫛型電極
20a、20b バッド
26 反射器
28 保護膜
30、32 付加膜
34 金属膜

Claims (9)

  1. 圧電基板上に設けられ、それぞれ複数の電極指と前記複数の電極指が共通に接続されたバスバーとを含み、互いの前記複数の電極指と前記バスバーまたは前記バスバーに共通に接続された複数のダミー電極指とが向かい合って配置された1組の櫛型電極と、
    それぞれが、前記複数の電極指の先端と前記バスバーまたは前記複数のダミー電極指の先端との間に位置する複数の隙間の少なくとも一部を覆い、前記複数の電極指の配列方向に互いに離れて設けられた複数の第1付加膜と、
    平面視において前記バスバーおよび前記バスバーの外側の少なくとも一方に重なるように、前記配列方向に互いに離れて設けられた複数の第2付加膜と、
    を具備することを特徴とする弾性波デバイス。
  2. 前記複数の第2付加膜は、前記複数の電極指の延伸方向からみて前記第1付加膜の間に少なくとも一部が重なるように設けられていることを特徴とする請求項1記載の弾性波デバイス。
  3. 前記複数の第2付加膜は、平面視において少なくとも前記バスバーに重なるように設けられていることを特徴とする請求項1または2記載の弾性波デバイス。
  4. 前記複数の第2付加膜の前記配列方向のピッチは、前記複数の第1付加膜の前記配列方向のピッチと同じであることを特徴とする請求項1から3のいずれか一項記載の弾性波デバイス。
  5. 前記複数の第2付加膜は、前記複数の電極指の延伸方向からみて前記第1付加膜の間に少なくとも一部が重なり、平面視において少なくとも前記バスバーに重なるように設けられ、前記複数の第2付加膜の前記配列方向のピッチは、前記複数の第1付加膜の前記配列方向のピッチと同じであることを特徴とする請求項1記載の弾性波デバイス。
  6. 前記複数の第2付加膜は、前記複数の電極指の延伸方向に複数設けられていることを特徴とする請求項1から5のいずれか一項記載の弾性波デバイス。
  7. 前記延伸方向に設けられた複数の第2付加膜は、前記配列方向に互いにずれて設けられていることを特徴とする請求項6記載の弾性波デバイス。
  8. 前記1組の櫛型電極の前記配列方向に設けられ、複数の電極指と前記複数の電極指が接続されたバスバーとを含む反射器を具備し、
    前記複数の第2付加膜は、平面視において前記反射器のバスバーおよび前記反射器のバスバーの外側の少なくとも一方に重なるように設けられていることを特徴とする請求項1から7のいずれか一項記載の弾性波デバイス。
  9. 前記複数の第2付加膜は、平面視において、前記反射器の前記配列方向の最も外側の電極指および前記最も外側の電極指の外側の少なくとも一方に重なるように設けられていることを特徴とする請求項8記載の弾性波デバイス。
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