JP5104031B2 - Boundary acoustic wave device and manufacturing method thereof - Google Patents
Boundary acoustic wave device and manufacturing method thereof Download PDFInfo
- Publication number
- JP5104031B2 JP5104031B2 JP2007135429A JP2007135429A JP5104031B2 JP 5104031 B2 JP5104031 B2 JP 5104031B2 JP 2007135429 A JP2007135429 A JP 2007135429A JP 2007135429 A JP2007135429 A JP 2007135429A JP 5104031 B2 JP5104031 B2 JP 5104031B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- acoustic wave
- idt electrode
- boundary acoustic
- wave device
- piezoelectric body
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Active
Links
Images
Landscapes
- Surface Acoustic Wave Elements And Circuit Networks Thereof (AREA)
Description
本発明は、例えば共振子や帯域フィルタとして用いられる弾性境界波装置及びその製造方法に関し、より詳細には、SH型の弾性境界波を利用した弾性境界波装置及びその製造方法に関する。 The present invention relates to a boundary acoustic wave device used as, for example, a resonator or a bandpass filter and a manufacturing method thereof, and more particularly to a boundary acoustic wave device using an SH type boundary acoustic wave and a manufacturing method thereof.
近年、弾性表面波装置に代わり、小型化を図り得るため弾性境界波装置が注目されている。弾性境界波装置では、固体からなる第1,第2の媒質間にIDT電極が配置されており、第1,第2の媒質間の境界を伝搬する弾性境界波が利用される。 In recent years, boundary acoustic wave devices have attracted attention because they can be miniaturized instead of surface acoustic wave devices. In the boundary acoustic wave device, the IDT electrode is disposed between the first and second mediums made of solid, and the boundary acoustic wave propagating on the boundary between the first and second media is used.
例えば下記の特許文献1には、図9に示す弾性境界波装置1001が開示されている。弾性境界波装置1001では、LiNbO3からなる圧電体1002と、SiO2からなる誘電体1003とが積層されている。圧電体1002と誘電体1003との界面に、Auのような密度の大きい金属により形成されたIDT電極1004及び反射器1005,1006が形成されている。IDT電極1004として、Auのような密度の大きい金属を用いることにより、IDT電極1004が設けられている部分に振動エネルギーを集中させて弾性境界波が励振される。
For example,
特許文献1に記載の弾性境界波装置では、好ましくは、IDT電極の膜厚H、密度ρとしたときに、H>8261.744ρ-1.376かつρ>3745kg/m3とされている。H>8261.744ρ-1.376とすることにより、伝搬損失を0としてSH型の弾性境界波を伝搬させることができ、密度ρを上記特定の値以上とすることにより、伝搬損失を小さくし得る旨が示されている。
特許文献1に記載のように、LiNbO3からなる圧電体1002と、SiO2からなる誘電体1003との境界にAuからなるIDT電極1004を設けた構造では、例えば弾性境界波の波長をλとし、IDT電極1004の厚みを0.06λとし、デューティ比を0.6とした場合、IDTの電極指の反射量の指標である反射係数│κ12│/k0が約0.175程度と大きかった。ここで、反射係数│κ12│/k0とは、電極指の反射量の指標であり、κ12はモード結合理論に基づくモード間結合係数を示し、k0はIDT電極を伝搬する弾性境界波の波数2π/λを示す。
As described in
従来、携帯電話機のRF段に用いられている弾性表面波フィルタ装置では、LiTaO3基板上にAlからなるIDT電極を設けた構造が多用されていた。この構造では、漏洩弾性表面波の反射係数κ12/k0の絶対値は0.03〜0.04程度にすぎなかった。 Conventionally, in a surface acoustic wave filter device used in an RF stage of a mobile phone, a structure in which an IDT electrode made of Al is provided on a LiTaO 3 substrate has been frequently used. In this structure, the absolute value of the reflection coefficient κ 12 / k 0 of the leaky surface acoustic wave was only about 0.03 to 0.04.
これに対して、特許文献1に記載の弾性境界波装置1001では、上記のように、AuからなるIDT電極を用いることにより、反射係数κ12/k0の絶対値を大きくすることができる。上記反射係数が大きくなると、反射器1005,1006における阻止域を広くすることができる。従って、IDT電極1004が設けられている領域の弾性境界波伝搬方向両側に反射器を配置した縦結合共振子型のフィルタを構成した場合、広帯域化を容易に図ることができる。また、反射器における電極指の本数を少なくすることができ、小型化を進め得る。
On the other hand, in the boundary
しかしながら、共振子型の弾性境界波フィルタ装置を構成した場合、IDT電極1004の阻止域近傍に通過域が形成されることになるため、阻止域の幅が広いほど、電極指の線幅や膜厚のばらつきにより周波数ばらつきが大きくなるという問題があった。
However, when a resonator type boundary acoustic wave filter device is configured, a passband is formed in the vicinity of the stopband of the
なお、IDT電極1004の阻止域端とは、IDT電極のプラス側の端子とマイナス側の端子とを短絡してグレーティング反射器としたときの阻止域の上端または下端を示すものとし、κ12が正のときは下端、負のときは上端となる。
Note that the stopband edge of the
また、上記縦結合共振子型の弾性境界波フィルタを構成した場合、κ12が正の場合、IDT電極1004の放射コンダクタンス特性がフィルタの通過帯域よりも低域側にピークを有する。従って、通過帯域の低域側において大きなスプリアスが発生し、通過帯域低域側の阻止域における減衰量が劣化するという問題があった。
When the longitudinally coupled resonator type boundary acoustic wave filter is configured, when κ 12 is positive, the radiation conductance characteristic of the
上記IDT電極1004の放射コンダクタンスのピークによるスプリアスを小さくするには、反射係数│κ12│/k0を小さくする方法及び電気機械結合係数K2を小さくする方法が挙げられる。しかしながら、電気機械結合係数K2を小さくすると、弾性境界波装置の挿入損失が増大することとなる。逆に、反射係数│κ12│/k0を小さくすると、弾性境界波が高速化し、伝搬損失が大きくなり、やはり挿入損失が劣化する。
In order to reduce the spurious due to the radiation conductance peak of the
本発明の目的は、上述した従来技術の現状に鑑み、反射係数κ12/k0の絶対値を適度に小さくすることができ、かつ電気機械結合係数K2が比較的大きく、従って、適度な帯域幅を有し、かつ挿入損失を低減することが可能とされている、弾性境界波装置及びその製造方法を提供することにある。 The object of the present invention is to make the absolute value of the reflection coefficient κ 12 / k 0 moderately small and the electromechanical coupling coefficient K 2 is relatively large in view of the current state of the above-described prior art, and therefore, is appropriate. It is an object of the present invention to provide a boundary acoustic wave device having a bandwidth and capable of reducing insertion loss and a method for manufacturing the same.
本発明に係る弾性境界波装置は、主成分とする圧電体と、前記圧電体の上面に形成された複数本の溝と、前記複数本の溝に金属が充填されて形成されたIDT電極と、前記IDT電極と前記圧電体の上面を覆うように形成されている誘電体とを備え、前記誘電体と圧電体との境界を伝搬するSH型の弾性境界波を利用しており、弾性境界波の波長をλ、λで規格化されたIDT電極の厚みをH、IDT電極の密度をρ(kg/m3)とすると、H>8261.744ρ−1.376であり、かつ、ρ>3745kg/m3であり、IDT電極の厚みHが前記溝の深さより大きくされていることを特徴とする。 The boundary acoustic wave device according to the present invention includes a piezoelectric body as a main component, a plurality of grooves formed on an upper surface of the piezoelectric body, and an IDT electrode formed by filling the plurality of grooves with metal. The IDT electrode and a dielectric formed so as to cover the upper surface of the piezoelectric body, and utilizing an SH type boundary acoustic wave propagating through the boundary between the dielectric and the piezoelectric body, Assuming that the wavelength of the wave is λ, the thickness of the IDT electrode normalized by λ is H, and the density of the IDT electrode is ρ (kg / m 3 ), H> 826.744ρ− 1.376 and ρ> 3745 kg / m 3 , and the thickness H of the IDT electrode is larger than the depth of the groove.
本発明に係る弾性境界波装置では、IDT電極の厚みHは、上記溝の深さより大きくされている。従って、反射係数│κ12│/k0の低下量を小さくするように調整することができる。 In the boundary acoustic wave device according to the present invention, the thickness H of the IDT electrodes, that is greater than the depth of the groove. Therefore, the reduction amount of the reflection coefficient | κ 12 | / k 0 can be adjusted to be small.
逆に、本発明においては、IDT電極の厚みHは上記溝の深さより小さくされてもよい。この場合には、反射係数│κ12│/k0の低下量を大きくすることができる。 Conversely, in the present invention, the thickness H of the IDT electrode may be smaller than the depth of the groove. In this case, the reduction amount of the reflection coefficient | κ 12 | / k 0 can be increased.
また、本発明に係る弾性境界波装置では、好ましくは、上記誘電体は堆積法により形成された誘電体である。従って、溝の深さに対するIDT電極の厚みの如何にかかわらず、IDT電極の上面及び圧電体の上面を誘電体により確実に被覆することができる。よって、溝の深さに対するIDT電極の厚みの変更が容易である。 In the boundary acoustic wave device according to the present invention, preferably, the dielectric is a dielectric formed by a deposition method. Therefore, the upper surface of the IDT electrode and the upper surface of the piezoelectric body can be reliably covered with the dielectric regardless of the thickness of the IDT electrode with respect to the depth of the groove. Therefore, it is easy to change the thickness of the IDT electrode with respect to the groove depth.
本発明に係る弾性境界波装置の製造方法は、圧電体の上面に、複数の開口部を有するレジスト膜を形成する工程と、前記レジスト膜をマスクとしてエッチングすることにより前記圧電体の上面に前記複数の開口部に応じて複数本の溝を形成する工程と、前記溝の深さと異なる厚みの金属膜を前記圧電体及びレジスト膜上に成膜する工程と、レジスト膜を除去するとともにレジスト膜上の不要金属膜を除去し、前記溝に充填された前記金属膜により複数本の電極指を有するIDT電極を形成する工程と、前記IDT電極及び前記圧電体を覆うように堆積法により誘電体膜を成膜する工程とを備えることを特徴とする。 A method of manufacturing a boundary acoustic wave device according to the present invention includes a step of forming a resist film having a plurality of openings on an upper surface of a piezoelectric body, and etching the resist film as a mask to form the resist film on the upper surface of the piezoelectric body. A step of forming a plurality of grooves according to a plurality of openings, a step of forming a metal film having a thickness different from the depth of the grooves on the piezoelectric body and the resist film, and removing the resist film and resist film An unnecessary metal film is removed, an IDT electrode having a plurality of electrode fingers is formed by the metal film filled in the groove, and a dielectric is formed by a deposition method so as to cover the IDT electrode and the piezoelectric body And a step of forming a film.
本発明に係る弾性境界波装置では、圧電体の上面に形成された複数本の溝に金属が充填されてIDT電極が形成されており、IDT電極の厚みH及び密度ρが、H>8261.744ρ-1.376かつρ>3745kg/m3とされており、かつIDT電極の厚みHが溝の深さと異なっているため、反射係数│κ12│/k0を適度に小さくすることができ、かつ、電気機械結合係数K2を大きくすることができる。よって、IDT電極の放射コンダクタンスのピークによるスプリアスを小さくすることができ、通帯域低域側における減衰量の劣化並びに挿入損失の劣化を抑制することが可能となる。 In the boundary acoustic wave device according to the present invention, a plurality of grooves formed on the upper surface of the piezoelectric body are filled with metal to form an IDT electrode, and the thickness H and density ρ of the IDT electrode are such that H> 8261. 744ρ -1.376 and ρ> 3745 kg / m 3 , and the thickness H of the IDT electrode is different from the depth of the groove, so that the reflection coefficient | κ 12 | / k 0 can be appropriately reduced, and The electromechanical coupling coefficient K 2 can be increased. Therefore, it is possible to reduce the spurious due to the radiation conductance peak of the IDT electrode, and it is possible to suppress the deterioration of the attenuation amount and the deterioration of the insertion loss on the low bandwidth side.
よって、様々な用途に応じた適度な帯域幅を有し、かつ挿入損失が小さい弾性境界波装置を提供することが可能となる。 Therefore, it is possible to provide a boundary acoustic wave device having an appropriate bandwidth according to various uses and a small insertion loss.
以下、図面を参照しつつ、本発明の具体的な実施形態を説明することにより、本発明を明らかにする。 Hereinafter, the present invention will be clarified by describing specific embodiments of the present invention with reference to the drawings.
図1(a)及び(b)は、本発明の一実施形態に係る弾性境界波装置を示す模式的正面断面図及びその電極構造を示す模式的平面図である。 1A and 1B are a schematic front sectional view showing a boundary acoustic wave device according to an embodiment of the present invention and a schematic plan view showing an electrode structure thereof.
弾性境界波装置1は、LiNbO3を主成分とする圧電体2と、SiO2からなる誘電体3とを有する。圧電体2の上面2aには、複数の溝2bが形成されている。この複数本の溝2bに金属が充填されて、IDT電極4及び反射器5,6が形成されている。
The boundary
図1(b)に示すように、IDT電極4は、互いに間挿し合う複数本の電極指を有する。また、反射器5,6は、複数本の電極指の両端を短絡した構造を有する。
As shown in FIG. 1B, the
本実施形態では、IDT電極4及び反射器5,6は、Auからなる。
In the present embodiment, the
弾性境界波装置1の特徴は、圧電体2の上面2aに設けられた溝2bに金属を充填することによりIDT電極4が形成されていること、並びに弾性境界波の波長λで規格化されたIDT電極4の厚みをH、密度ρ(kg/m3)とした場合、H>8261.744ρ-1.376かつρ>3745kg/m3とされていること、IDT電極4の厚みHが、溝2bの深さと異なっていることにある。それによって、反射係数│κ12│/k0が適度に小さくされ、かつ電気機械結合係数K2(%)が十分に大きくされる。そのため、適度な帯域幅を有し、かつ通過帯域低域側の所望でないスプリアスを抑制して減衰量の拡大を図ることができ、さらに挿入損失の劣化を抑制することが可能とされている。これをより具体的に説明する。
The characteristics of the boundary
弾性境界波装置1では、積層構造を上方から順にSiO2/Au/LiNbO3と表わしたとき、SiO2の密度が2210kg/m3であり、Auの密度が19300kg/m3であり、LiNbO3の密度が4700kg/m3であるため、低密度層/高密度層/中密度層の積層構造とされている。そして、IDT電極4は、溝2b内に金属を充填することにより形成されているので、中密度層であるLiNbO3の溝内に高密度のAuが埋め込まれていることになる。
In the boundary
下記の表1に、本実施形態の弾性境界波装置の仕様を示す。 Table 1 below shows the specifications of the boundary acoustic wave device of the present embodiment.
上記弾性境界波装置1の阻止域下端からの音速Vs1、電気機械結合係数K2及び反射係数│κ12│/k0を以下のようにして求めた。
The acoustic velocity V s1 , electromechanical coupling coefficient K 2 and reflection coefficient | κ 12 | / k 0 from the lower end of the stop band of the boundary
計算は、「周期構造圧電性導波路の有限要素法解析」(電子通信学会論文誌vol.J68-C No1,1985/1,pp.21-27)に提案されている有限要素法を拡張して、図1に示すように半波長区間に1本のストリップを配置し、電気的に解放したストリップと短絡したストリップの阻止域上端と阻止域下端における各音速を求めた。解放ストリップ下端の音速をVo1、上端の音速をVo2、短絡ストリップの阻止域下端の音速をVs1、上端の音速をVs2とする。境界波の振動はIDTの上下1λ付近に大半のエネルギーを集中しているので、今回は上下方向に十分大きな8λを解析領域として、表面と裏面の境界条件は弾性的に固定とした。次に、「モード結合理論による弾性表面波すだれ状電極の励振特性評価」(電子情報通信学会技術研究報告,NW90-62,1990,pp.69-74)に提案されている方法に基づき、ストリップにおける境界波の反射量を表わす│κ12│/k0と電気機械結合係数K2とを求めた。なお、κ12はモード結合理論に基づくモード間結合係数を示し、k0はIDT電極を伝搬する弾性波の波数2π/λを示す。なお、前記文献で扱った構造に比べると、表1の構造では音速の周波数分散が大きいため、κ12/k0は周波数分散の影響を考慮して求めた。また、TCDは、15、25、35℃における短絡ストリップの阻止域下端の位相速度V15℃、V25℃、V35℃より式〔1〕により求めた。 The calculation is an extension of the finite element method proposed in "Fine Element Analysis of Periodically Structured Piezoelectric Waveguides" (The IEICE Transactions Vol.J68-C No1,1985 / 1, pp.21-27). Then, as shown in FIG. 1, one strip was arranged in the half-wavelength section, and the sound velocities at the upper end and the lower end of the stop band of the electrically released strip and the shorted strip were obtained. Let V o1 be the sound velocity at the lower end of the release strip, V o2 be the sound velocity at the upper end, V s1 be the sound velocity at the lower end of the stop band of the short-circuit strip, and V s2 be the sound velocity at the upper end. Since most of the energy is concentrated in the vicinity of 1λ above and below the IDT in the vibration of the boundary wave, the boundary condition between the front and back surfaces is fixed elastically, with 8λ being sufficiently large in the vertical direction. Next, based on the method proposed in "Excitation characteristics evaluation of surface acoustic wave interdigital electrode by mode coupling theory" (Technical Report of IEICE, NW90-62, 1990, pp.69-74) | Κ 12 | / k 0 and the electromechanical coupling coefficient K 2 representing the amount of reflection of the boundary wave at 1 were obtained. Note that κ 12 represents an inter-mode coupling coefficient based on the mode coupling theory, and k 0 represents the wave number 2π / λ of an elastic wave propagating through the IDT electrode. Note that the κ 12 / k 0 was determined in consideration of the influence of the frequency dispersion, since the frequency dispersion of the sound velocity is larger in the structure shown in Table 1 than the structure dealt with in the above document. The TCD was determined by the formula [1] from the phase velocities V 15 ° C. , V 25 ° C. and V 35 ° C. at the lower end of the short-circuit strip stop zone at 15 , 25 and 35 ° C.
ここで、αsは境界波伝搬方向におけるLiNbO3基板の線膨張係数である。 Here, α s is the linear expansion coefficient of the LiNbO 3 substrate in the boundary wave propagation direction.
上記計算により求めた弾性境界波装置1の弾性境界波の特性を下記の表2に示す。
The characteristics of the boundary acoustic wave of the boundary
表2から明らかなように、反射係数│κ12│/k0は0.133であり、電気機械結合係数K2は18.6%である。 As is apparent from Table 2, the reflection coefficient | κ 12 | / k 0 is 0.133, and the electromechanical coupling coefficient K 2 is 18.6%.
比較のために、図9に示した従来の弾性境界波装置について、上記実施形態の計算条件に相当する同下記の表3に示す計算条件に従って上記実施形態の場合と同様にして計算して、弾性境界波の伝搬特性を求めた。結果を下記の表4に示す。 For comparison, the conventional boundary acoustic wave device shown in FIG. 9 is calculated in the same manner as in the above embodiment according to the calculation conditions shown in Table 3 below corresponding to the calculation conditions in the above embodiment, The propagation characteristics of boundary acoustic waves were obtained. The results are shown in Table 4 below.
表4から明らかなように、同弾性境界波装置1001では、反射係数│κ12│/k0は0.175と大きく、電気機械結合係数K2(%)は15.8%であった。
As is clear from Table 4, in the boundary
従って、表2の結果と表4の結果とを比較すれば明らかなように、従来の弾性境界波装置1001に比べ、上記実施形態の弾性境界波装置1では、反射係数κ12/k0が0.175から0.133小さくされており、かつ電気機械結合係数K2は、15.8%から18.6%に増大されていることがわかる。よって、適度な帯域幅を確保しつつ、挿入損失の低減を図り得ることがわかる。
Therefore, as is clear from the comparison between the results in Table 2 and the results in Table 4, the boundary
次に、上記実施形態の弾性境界波装置1によれば、従来の弾性境界波装置1001において生じていた通過帯域低域側のスプリアスを抑制し得ることを説明する。これは、反射係数│κ12│/k0が適度に小さくされていることによる。これを、図4〜図7を参照して説明する。
Next, according to the boundary
図4は、上記比較例として用意した従来の弾性境界波装置1001の減衰量−周波数特性を示す図であり、ここでは、通過帯域低域側に矢印Aで示す大きなスプリアスが現れている。他方、図5は、弾性境界波装置1において、反射係数│κ12│/k0が0.10または0.15の場合の減衰量周波数特性を計算により求めた図である。図5から明らかなように、反射係数│κ12│/k0が0.15及び0.10のいずれの場合においても、すなわち0.15以下の場合には、図4に矢印Aで示されていたスプリアスが存在しないことがわかる。よって、上記実施形態においても、上記反射係数│κ12│/k0が0.133であるため、図5に示した0.15または0.10の場合と同様に、上記スプリアスAが現れていないことが予想される。
FIG. 4 is a diagram showing attenuation-frequency characteristics of the conventional boundary
図6及び図7は、上記弾性境界波装置におけるIDT単体のコンダクタンス特性を示す図である。図6において、実線は、κ12が0.15、0.10または0.05の場合の結果を示し、比較のために、LiTaO3基板を用い、IDTのκ12が0.03である漏洩弾性表面波を利用した表面波装置におけるIDT単体のコンダクタンス特性を合わせて示している。また、図7は、電気機械結合係数K2が13%、9%及び4%の場合のIDT単体のコンダクタンス特性を示し、比較のために、電気機械結合係数K2が9.3%であるLiTaO3基板を用いた表面波装置におけるIDT単体のコンダクタンス特性を合わせて示す。 6 and 7 are diagrams showing the conductance characteristics of the IDT alone in the boundary acoustic wave device. In FIG. 6, the solid line shows the results when κ 12 is 0.15, 0.10, or 0.05. For comparison, a LiTaO 3 substrate is used, and leakage with IDT κ 12 of 0.03 is shown. The conductance characteristics of the IDT alone in the surface wave device using the surface acoustic wave are also shown. Further, FIG. 7, the electromechanical coupling factor K 2 is 13%, shows the IDT single conductance characteristic when 9% and 4%, for comparison, the electromechanical coupling factor K 2 is 9.3% The conductance characteristics of a single IDT in a surface acoustic wave device using a LiTaO 3 substrate are also shown.
図6から明らかなように、κ12を小さくすると、通過帯域低域側におけるスプリアス応答付近におけるIDTのコンダクタンス値が小さくなり、スプリアスを抑制することができる。他方、通過帯域におけるIDTのコンダクタンス値は大きくなるので、通過帯域におけるIDTの電気音響変換性能が良化し、低損失化を果たすことができる。 As is apparent from FIG. 6, when κ 12 is reduced, the conductance value of the IDT in the vicinity of the spurious response on the low passband side is reduced, and spurious can be suppressed. On the other hand, since the conductance value of the IDT in the pass band is increased, the electroacoustic conversion performance of the IDT in the pass band is improved and the loss can be reduced.
もっとも、図7から明らかなように、単純に電気機械結合係数K2を小さくしたとしても、コンダクタンス値は全体的に小さくなるだけであり、コンダクタンス特性の形状自体は変化しないことがわかる。従って、通過帯域低域側のスプリアスを抑制するために電気機械結合係数K2を小さくしたとしても、通過帯域におけるIDTの電気音響変換性能も劣化し、損失が増大することがわかる。 However, as is apparent from FIG. 7, even if the electromechanical coupling coefficient K 2 is simply reduced, the conductance value only decreases as a whole, and the shape of the conductance characteristic itself does not change. Therefore, it can be seen that even if the electromechanical coupling coefficient K 2 is reduced in order to suppress the spurious on the low side of the pass band, the electroacoustic conversion performance of the IDT in the pass band also deteriorates and the loss increases.
よって、│κ12│/k0は、要求される弾性境界波装置のサイズや周波数特性に対して適切な値とすることが必要であることがわかる。 Therefore, it can be seen that | κ 12 | / k 0 needs to be an appropriate value for the required size and frequency characteristics of the boundary acoustic wave device.
すなわち、反射係数│κ12│/k0を要求される弾性境界波装置のサイズや周波数特性に対して適度に小さな値とすることにより、通過帯域低域側のスプリアスを抑制し、挿入損失をそれによっても低減し得ることがわかる。 In other words, by setting the reflection coefficient | κ 12 | / k 0 to a reasonably small value for the required size and frequency characteristics of the boundary acoustic wave device, spurious at the low pass band side is suppressed, and insertion loss is reduced. It can be seen that this can also be reduced.
次に、上記実施形態の弾性境界波装置1の製造方法の一例を図2及び図3を参照して説明する。
Next, an example of a method for manufacturing the boundary
図2(a)に示すように、LiNbO3からなる圧電体2を用意する。次に、圧電体2の上面に、フォトレジストを塗工し、フォトリソグラフィ法によりパターニングする。このようにして、図2(b)に示すように、レジストパターン7を形成する。レジストパターン7は、複数の開口部7aを有する。複数の開口部7aは、IDT電極4及び反射器5,6の複数本の電極指及び電極指外の電極部分に相当する平面形状を有する。
As shown in FIG. 2A, a
次に、上記フォトレジストパターン7をマスクとして、イオンビームを照射し、図2(c)に示すように、圧電体2の上面2aに複数本の溝2bを形成する。このイオンビームの照射により、圧電体2の上面2aが掘り込まれ、複数本の溝2bが形成されるとともに、レジストパターン7の厚みが薄くされる。
Next, an ion beam is irradiated using the
なお、イオンビームを照射に際しては、溝2bが形成される限り、レジストパターン7の厚みは薄くされずともよい。
When the ion beam is irradiated, the resist
次に、電子ビーム蒸着法によりAuを蒸着し、金属膜としてのAu膜8を形成する。この金属膜8の内、溝2b内に充填されているAuにより、IDT電極4及び反射器5,6が形成される(図2(d)参照)。
Next, Au is vapor-deposited by an electron beam vapor deposition method to form an
しかる後、リフトオフ法により、レジストパターン7とレジストパターン7上の不要金属膜8を除去する。このようにして、図3(a)に示すように、圧電体2の上面2aに設けられた複数本の溝に金属としてのAuを充填することによりIDT電極4及び反射器5,6が形成される。しかる後、スパッタリング等の堆積法により誘電体としてのSiO2を成膜し、図3(b)に示す誘電体3を形成する。このようにして、上記実施形態の弾性境界波装置1を得ることができる。
Thereafter, the resist
なお、上記金属膜8の厚みは、溝2bの深さよりも薄くされている。従って、本実施形態では、IDT電極4の厚みHは溝2bの深さよりも小さくされている。このように、溝2bの深さと、IDT電極4の厚みHとが等しくされておらず異なっている。従って、IDT電極4の厚みHにより反射係数│κ12│/k0を容易に調整することができる。
Note that the thickness of the
加えて、本実施形態では、IDT電極4の厚みHが溝2bの厚みより小さいため、反射係数│κ12│/k0の低下量を大きくすることができる。この場合、IDT電極4の厚みに対し、溝2bの深さをより大きくすると、IDT電極の厚みHを厚くした場合においても、反射係数│κ12│/k0の増大を抑制することができる。従って、電極指の抵抗による電気抵抗の低下と、反射係数│κ12│/k0の低減の両立を果たすことができ、望ましい。
In addition, in this embodiment, since the thickness H of the
例えば、本発明においては、上記実施形態とは異なり、図8に示す変形例のように、IDT電極4の厚みHが、溝の深さよりも大きくともよい。この場合においても、反射係数│κ12│/k0を調整することができる。
For example, in the present invention, unlike the above embodiment, the thickness H of the
図8に示したように、IDT電極4の厚みHが溝2bの深さよりも大きくされている場合には、反射係数│κ12│/k0の低下量を小さくすることができる。よって、要求される帯域幅やサイズに応じて、上記IDT電極4の厚みHを、溝2bの深さに対して大きくしたり、小さくしたりすればよい。いずれにしても、上記製造方法のように、堆積法により誘電体3を形成する場合、IDT電極4の厚みが溝2bの深さよりも大きくとも小さくとも、確実に、誘電体3を堆積法により形成して、IDT電極4及び圧電体2の上面を確実に被覆することができる。
As shown in FIG. 8, when the thickness H of the
本実施形態では、弾性境界波の波長λで規格化されたIDT電極の厚みHがH>8261.744ρ-1.376とされているため、ストンリー波によるスプリアスを効果的に抑圧しつつ、SH型の弾性境界波を伝搬させることができる。また、密度ρは、ρ>3745kg/m3となるので、伝搬損失が0となる電極の膜厚を小さくすることができ、電極の形成が容易とされている。このようなH>8261.744ρ-1.376による効果、及びρ>3745kg/m3とされていることによる効果は、前述した特許文献1に記載されている通りである。
In this embodiment, since the IDT electrode thickness H normalized by the wavelength λ of the boundary acoustic wave is H> 826.744ρ- 1.376 , it is possible to effectively suppress the spurious due to the Stoneley wave and reduce the SH type. A boundary acoustic wave can be propagated. Further, since the density ρ is ρ> 3745 kg / m 3 , the film thickness of the electrode where the propagation loss is 0 can be reduced, and the electrode can be easily formed. Such an effect by H> 826.744ρ- 1.376 and an effect by having ρ> 3745 kg / m 3 are as described in
なお、上記実施形態及び変形例では、縦結合共振子型フィルタとしての弾性境界波装置につき説明したが、本発明は、縦結合型フィルタ、横結合共振器型フィルタ、反射型SPUDTを用いたトランスバーサル型弾性境界波フィルタ、弾性境界波共振子、弾性境界波光スイッチ、弾性境界波光フィルタなど、弾性境界波を用いた様々な装置に広く適用することができる。 In the above-described embodiment and modification, the boundary acoustic wave device as a longitudinally coupled resonator type filter has been described. However, the present invention provides a transformer using a longitudinally coupled filter, a laterally coupled resonator type filter, and a reflective SPUDT. The present invention can be widely applied to various devices using a boundary acoustic wave, such as a versatile boundary acoustic wave filter, a boundary acoustic wave resonator, a boundary acoustic wave optical switch, and a boundary acoustic wave optical filter.
また、上記実施形態では、誘電体は、SiO2により形成されていたが、他の誘電体材料を用いてもよい。すなわち、誘電体としては、SiO2、Si、ガラス、SiC、ZnO、Ta2O5、AlN、Al2O3などの様々な誘電体材料を用いることができる。 In the above embodiment, the dielectric, which had been formed by SiO 2, may use other dielectric materials. That is, various dielectric materials such as SiO 2 , Si, glass, SiC, ZnO, Ta 2 O 5 , AlN, and Al 2 O 3 can be used as the dielectric.
また、圧電体についても、LiNbO3に限らず、LiTaO3、ZnO、Ta2O5、AlN、Knなどの様々な圧電体あるいはPZTのような圧電セラミックスを用いることができる。 The piezoelectric body is not limited to LiNbO 3 , and various piezoelectric bodies such as LiTaO 3 , ZnO, Ta 2 O 5 , AlN, Kn, or piezoelectric ceramics such as PZT can be used.
もっとも、圧電体と誘電体とは異なる材料で形成されることが必要である。 However, the piezoelectric body and the dielectric body need to be formed of different materials.
また、IDT電極4についても、Au以外の材料を用いて形成されてもよい。すなわち、Pt、Ag、Cu、Ni、Ti、Fe、W、Taなどの様々な金属によりIDT電極を形成することができる。さらに、複数の金属膜を積層してなる積層金属膜によりIDT電極4が形成されてもよい。さらに、密着性や耐電力性を高めるために、IDT電極4を形成している金属層と誘電体層との間、該金属層と圧電体との間、あるいは積層金属膜を形成している金属膜間に、NiCr、Ni、Ti、Cr、PtまたはPdなどの薄膜からなる密着層や耐電力性向上層を配置してもよい。
The
さらに、誘電体/IDT電極/圧電体の積層構造の外側に、弾性境界波装置の強度を向上するためや腐食性ガスの侵入を防止するために、保護層を形成してもよい。場合によっては、積層構造をパッケージに封入してもよい。保護層は、ポリイミド樹脂もしくはエポキシ樹脂のような有機材料、酸化チタン、窒化アルミニウムもしくは酸化アルミニウムなどの無機絶縁材料またはAu、AlもしくはWなどの金属膜により形成することができる。 Further, a protective layer may be formed outside the dielectric / IDT electrode / piezoelectric laminated structure in order to improve the strength of the boundary acoustic wave device and prevent the invasion of corrosive gas. In some cases, the laminated structure may be enclosed in a package. The protective layer can be formed of an organic material such as polyimide resin or epoxy resin, an inorganic insulating material such as titanium oxide, aluminum nitride, or aluminum oxide, or a metal film such as Au, Al, or W.
1…弾性境界波装置
2…圧電体
2a…上面
2b…溝
3…誘電体
4…IDT電極
5,6…反射器
7…レジストパターン
DESCRIPTION OF
Claims (3)
前記圧電体の上面に形成された複数本の溝と、
前記複数本の溝に金属が充填されて形成されたIDT電極と、
前記IDT電極と前記圧電体の上面を覆うように形成されている誘電体とを備え、
前記誘電体と圧電体との境界を伝搬するSH型の弾性境界波を利用しており、
弾性境界波の波長をλ、λで規格化されたIDT電極の厚みをH、IDT電極の密度をρ(kg/m3)とすると、H>8261.744ρ−1.376であり、かつ、ρ>3745kg/m3であり、IDT電極の厚みHが前記溝の深さより大きくされていることを特徴とする、弾性境界波装置。 A piezoelectric body;
A plurality of grooves formed on the upper surface of the piezoelectric body;
An IDT electrode formed by filling the plurality of grooves with metal;
A dielectric formed to cover the IDT electrode and the upper surface of the piezoelectric body;
Using SH type boundary acoustic waves propagating along the boundary between the dielectric and the piezoelectric body;
When the thickness of the IDT electrode normalized by λ and λ is the thickness of the IDT electrode and the density of the IDT electrode is ρ (kg / m 3 ), H> 826.744ρ− 1.376 , and ρ> 3745 kg / m 3 and the thickness H of the IDT electrode is made larger than the depth of the groove, the boundary acoustic wave device.
前記レジスト膜をマスクとしてエッチングすることにより前記圧電体の上面に前記複数の開口部に応じて複数本の溝を形成する工程と、
前記溝の深さより大きい厚みの金属膜を前記圧電体及びレジスト膜上に成膜する工程と、
レジスト膜を除去するとともにレジスト膜上の不要金属膜を除去し、前記溝に充填された前記金属膜により複数本の電極指を有するIDT電極を形成する工程と、
前記IDT電極及び前記圧電体を覆うように堆積法により誘電体膜を成膜する工程とを備えることを特徴とする弾性境界波装置の製造方法。 Forming a resist film having a plurality of openings on the upper surface of the piezoelectric body;
Forming a plurality of grooves according to the plurality of openings on the upper surface of the piezoelectric body by etching using the resist film as a mask;
Forming a metal film having a thickness larger than the depth of the groove on the piezoelectric body and the resist film;
Removing an unnecessary metal film on the resist film while removing the resist film, and forming an IDT electrode having a plurality of electrode fingers from the metal film filled in the groove;
And a step of forming a dielectric film by a deposition method so as to cover the IDT electrode and the piezoelectric body.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2007135429A JP5104031B2 (en) | 2007-05-22 | 2007-05-22 | Boundary acoustic wave device and manufacturing method thereof |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2007135429A JP5104031B2 (en) | 2007-05-22 | 2007-05-22 | Boundary acoustic wave device and manufacturing method thereof |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2008294538A JP2008294538A (en) | 2008-12-04 |
JP5104031B2 true JP5104031B2 (en) | 2012-12-19 |
Family
ID=40168856
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2007135429A Active JP5104031B2 (en) | 2007-05-22 | 2007-05-22 | Boundary acoustic wave device and manufacturing method thereof |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP5104031B2 (en) |
Families Citing this family (8)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP4760908B2 (en) * | 2006-07-05 | 2011-08-31 | 株式会社村田製作所 | Surface acoustic wave device |
CN102257729B (en) * | 2008-12-17 | 2014-03-12 | 株式会社村田制作所 | Surface acoustic wave device |
JP5120497B2 (en) * | 2009-04-14 | 2013-01-16 | 株式会社村田製作所 | Boundary acoustic wave device |
JP5581739B2 (en) * | 2009-04-14 | 2014-09-03 | 株式会社村田製作所 | Boundary acoustic wave device |
JP2013214789A (en) * | 2010-07-30 | 2013-10-17 | Murata Mfg Co Ltd | Manufacturing method of acoustic wave device |
US20220407491A1 (en) * | 2019-09-18 | 2022-12-22 | Frec'n'sys | Transducer structure for an acoustic wave device |
CN112653409B (en) * | 2020-12-17 | 2024-04-12 | 广东广纳芯科技有限公司 | Manufacturing method for manufacturing metal electrode |
CN113328723B (en) * | 2021-06-16 | 2024-06-14 | 中国科学院上海微系统与信息技术研究所 | Elastic wave resonator and preparation method thereof |
Family Cites Families (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
EP1947763A3 (en) * | 2003-02-10 | 2009-01-14 | Murata Manufacturing Co. Ltd. | Boundary acoustic wave device |
WO2006011417A1 (en) * | 2004-07-26 | 2006-02-02 | Murata Manufacturing Co., Ltd. | Surface acoustic wave device |
JP2007049482A (en) * | 2005-08-10 | 2007-02-22 | Seiko Epson Corp | Elastic boundary wave element |
JP2007053670A (en) * | 2005-08-19 | 2007-03-01 | Seiko Epson Corp | Elastic boundary wave element |
-
2007
- 2007-05-22 JP JP2007135429A patent/JP5104031B2/en active Active
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JP2008294538A (en) | 2008-12-04 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JP6662490B2 (en) | Elastic wave device | |
JP5104031B2 (en) | Boundary acoustic wave device and manufacturing method thereof | |
US9035725B2 (en) | Acoustic wave device | |
JP4715922B2 (en) | Boundary acoustic wave device | |
JP5720797B2 (en) | Surface acoustic wave device | |
US8710713B2 (en) | Boundary acoustic wave device | |
US20170222619A1 (en) | Elastic wave device | |
JP4337816B2 (en) | Boundary acoustic wave device | |
JP4760911B2 (en) | Boundary acoustic wave device | |
JP4793450B2 (en) | Method for manufacturing boundary acoustic wave device | |
US7804221B2 (en) | Surface acoustic wave device | |
JP4811516B2 (en) | Boundary acoustic wave device | |
JP5187444B2 (en) | Surface acoustic wave device | |
JP2010068546A (en) | Elastic boundary wave filter | |
WO2011132443A1 (en) | Surface acoustic wave device and manufacturing method of same | |
WO2009139108A1 (en) | Boundary elastic wave device | |
US8198781B2 (en) | Boundary acoustic wave device | |
JPWO2009133655A1 (en) | Boundary acoustic wave device | |
WO2010116783A1 (en) | Elastic wave device | |
JP4998032B2 (en) | Boundary acoustic wave device | |
JPWO2005036744A1 (en) | Boundary acoustic wave device | |
JP4075887B2 (en) | Surface acoustic wave device |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20100414 |
|
A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20120501 |
|
A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20120508 |
|
A521 | Written amendment |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20120704 |
|
TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20120904 |
|
A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 |
|
A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20120917 |
|
R150 | Certificate of patent or registration of utility model |
Ref document number: 5104031 Country of ref document: JP Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20151012 Year of fee payment: 3 |