JP5413160B2 - 弾性波装置 - Google Patents

Description

本発明は、弾性表面波装置や弾性境界波装置のような弾性波装置に関し、より詳細には、狭いギャップを隔てて設けられた複数の電極を有する放電誘発電極が圧電基板上に設けられている弾性波装置に関する。

従来、共振子や帯域フィルタとして様々な弾性波装置が用いられている。弾性波装置では、圧電基板上にＩＤＴ電極が形成されている。ＩＤＴ電極は、互いに隣り合う電極指間が非常に小さな間隔を隔てて配置されている。従って、この狭い間隔を隔てて配置されている電極指間に静電気等が印加された場合、静電破壊が生じるおそれがある。

このような静電破壊を防止するために下記の特許文献１には、圧電基板上に弾性表面波共振子を構成するＩＤＴ電極とは別に、放電誘発電極を設けた弾性表面波装置が開示されている。ここでは、放電誘発電極は、狭いギャップを隔てて配置された一対の電極からなる。この放電誘発電極におけるギャップが、ＩＤＴ電極における電極指間のギャップよりも小さくされている。そのため、静電気が加わった場合、放電誘発電極において放電を引き起こすので、共振子を構成しているＩＤＴ電極の電極指の方が保護される。

特開２００５−１９１７４４号公報

特許文献１に記載の弾性表面波装置では、共振周波数が高くなってくると、それに伴ってＩＤＴ電極の電極指間ギャップが狭くなるため、放電誘発電極における電極間ギャップはより一層小さくなる。近年、弾性表面波共振子のような弾性波装置では、より一層高周波化が進んでいる。そのため、上記放電誘発電極を有する構造において高周波化を進めた場合、放電誘発電極におけるギャップをより一層小さくしなければならない。従って、非常に微細な加工を高精度に行わねばならず、精度の高いプロセスを用いなければならなかった。

本発明の目的は、上述した従来技術の欠点を解消し、高精度の微細加工を必要とせず、安価なプロセスで静電破壊を防止する構造が設けられた弾性波装置を提供することにある。

本発明に係る弾性波装置は、圧電基板と、圧電基板上に形成されており、異なる電位に接続される複数の電極を有するＩＤＴ電極とを備える。該ＩＤＴ電極により弾性波素子が構成されている。この弾性波装置には、弾性波素子の入力端子と、出力端子と、グラウンド電位に接続される端子とが備えられている。また、前記入力端子または出力端子の少なくとも一方の端子と前記グラウンド電位に接続される端子との間に接続されており、かつ前記圧電基板上において、ギャップを隔てて配置された第１，第２の電極を有する放電誘発電極が設けられている。この放電誘発電極が設けられている領域において圧電基板表面に金属拡散層が形成されている。

本発明に係る弾性波装置のある特定の局面では、前記金属拡散層が設けられている部分における圧電基板の表面抵抗値が、前記弾性波素子のＩＤＴ電極を含む電極が形成されている部分における圧電基板の表面抵抗値よりも小さい。この場合、金属拡散層が設けられている部分における圧電基板表面抵抗値が相対的に低いため、静電気が加わった際に、放電誘発電極をより確実に優先的に破壊させ、ＩＤＴ電極をより確実に保護することができる。

本発明に係る弾性波装置の他の特定の局面では、前記放電誘発電極の前記圧電基板と接している部分の電極構成金属が前記圧電基板に拡散されて前記金属拡散層が形成されている。この場合には、放電誘発電極を構成している電極構成金属を圧電基板に拡散するだけで、金属拡散層を形成することができるので、材料の種類及びコストを増大させることなく放電誘発電極を形成することができる。

本発明に係る弾性波装置のさらに他の特定の局面では、前記第１，第２の電極がそれぞれくし歯電極であり、第１，第２のくし歯電極が複数本の電極指を有し、放電誘発電極における隣り合う第１，第２の電極間抵抗が、前記ＩＤＴ電極の異なる電位に接続される電極間抵抗よりも小さい。この場合には、放電誘発電極において、より確実に優先的に静電破壊を引き起し、それによってＩＤＴ電極の保護をより確実に行うことができる。

本発明に係る弾性波装置のさらに他の特定の局面では、前記放電誘発電極の第１，第２の電極間のギャップのうちの最小のギャップが、前記ＩＤＴ電極における異なる電位に接続される電極間のギャップのうちの最小のギャップよりも大きくされている。この場合には、放電誘発電極を容易に形成することができる。

本発明に係る弾性波装置のさらに他の特定の局面では、前記弾性波素子が構成されている領域において、前記ＩＤＴ電極と前記圧電基板との間に絶縁物または半導体からなるバリア層が形成されている。この場合には、ＩＤＴ電極を静電気からより一層確実に保護することができる。

本発明に係る弾性波装置のさらに別の特定の局面では、前記ＩＤＴ電極の前記圧電基板と接する部分の電極構成金属と、前記放電誘発電極の前記圧電基板に接している電極構成金属が同一である。この場合には、弾性波装置を構成する材料の種類を低減することができ、コストをより一層低くすることができる。

本発明に係る弾性波装置のさらに別の特定の局面では、前記ＩＤＴ電極の前記圧電基板と接する部分の電極構成金属と、前記放電誘発電極の前記圧電基板に接している電極構成金属が異なる。このように、本発明においては、ＩＤＴ電極及び放電誘発電極の圧電基板に接している電極構成金属を異ならせてもよい。それによって、金属拡散層を形成するのに好適な金属により放電誘発電極の圧電基板に接している電極構成金属を構成することができ、他方、ＩＤＴ電極の圧電基板と接する部分の電極構成金属については、導電性に優れた金属を選択することができる。

また、本発明に係る弾性波装置のさらに別の特定の局面では、前記ＩＤＴ電極の前記圧電基板に接している部分の電極構成金属の圧電基板への拡散係数よりも、前記放電誘発電極の圧電基板に接している電極構成金属の圧電基板への拡散係数が高い。

本発明に係る弾性波装置のさらに別の特定の局面では、前記圧電基板に複数の前記弾性波素子が構成されており、少なくとも１つの弾性波素子において、圧電基板にＩＤＴ電極が接している部分のＩＤＴ電極の電極構成金属が圧電基板に拡散されており、残りの弾性波素子において、ＩＤＴ電極の圧電基板に接している部分の電極構成金属が圧電基板に拡散されていない。このように、複数の弾性波素子のうち少なくとも１つの弾性波素子において、電極構成金属を圧電基板に拡散させてもよい。

本発明に係る弾性波装置のさらに他の特定の局面では、前記圧電基板に前記弾性波素子が複数構成されており、少なくとも１つの弾性波素子におけるＩＤＴ電極の異なる電位に接続される電極間のギャップのうちの最小のギャップが、残りの弾性波素子のＩＤＴ電極における異なる電位に接続される電極間のギャップのうちの最小のギャップと異なっており、前記最もギャップが狭いＩＤＴ電極を有する弾性波素子における電極間抵抗が、残りの弾性波素子のＩＤＴ電極の電極間抵抗よりも小さくされている。

本発明に係る弾性波装置によれば、放電誘発電極が設けられている領域において圧電基板表面に金属拡散層が形成されているので、放電誘発電極における第１，第２の電極間の電気的抵抗を低めることができる。従って、放電誘発電極における第１，第２の電極間のギャップをさほど小さくせずとも、静電気が加わった際に放電誘発電極において優先的に静電破壊を引き起し、ＩＤＴ電極を確実に保護することができる。よって、金属拡散層の形成により放電誘発電極の第１，第２の電極間の電気的抵抗値を低めているため、高周波化を進めた場合であっても、放電誘発電極において非常に小さなギャップを形成する必要がない。このため、コストの高い微細加工を必要とせず、弾性波装置のコストを低減することができる。

本発明の第１の実施形態に係る弾性波装置の略図的回路図である。 （ａ）及び（ｂ）は、第１の実施形態の弾性波素子における弾性波素子部及び放電誘発電極部が設けられている部分の各積層構造を示す模式的断面図である。 本発明の第１の実施形態で用意される圧電基板を示す正面断面図である。 （ａ）及び（ｂ）は、第１の実施形態の弾性波装置の製造に際し、放電誘発電極部分を形成する各工程を示す正面断面図である。 （ａ）及び（ｂ）は、第１の実施形態の弾性波装置の製造方法において、弾性波素子部が形成される工程を示す各正面断面図である。 （ａ）及び（ｂ）は、第１の実施形態の弾性波装置の製造方法において、放電誘発電極が構成される部分を形成する工程を示し、図５（ａ）及び（ｂ）に示す工程と同時に行われる各工程を示す正面断面図である。 （ａ）及び（ｂ）は、第１の実施形態の弾性波装置において、弾性波素子が形成されている部分及び放電誘発電極が形成されている部分の各模式的正面断面図である。 （ａ）〜（ｃ）は、本発明の第２の実施形態の弾性波装置の製造方法において、弾性波素子が設けられている部分を形成する各工程を示す模式的正面断面図である。 （ａ）〜（ｃ）は、第２の実施形態の弾性波素子の製造方法において、放電誘発電極が設けられている部分を形成する各工程を示す正面断面図であり、図８（ａ）〜（ｃ）に示す各工程と同じタイミングで行われる各工程を示す正面断面図である。 （ａ）及び（ｂ）は、第２の実施形態の弾性波装置の製造方法において、弾性波素子が設けられている部分を形成する各工程を示す正面断面図である。 （ａ）及び（ｂ）は、第２の実施形態の弾性波装置の製造方法において、放電誘発電極が設けられる部分を形成する各工程を示す正面断面図であり、図１０（ａ）及び（ｂ）に示す工程と同時に行われる各工程を示す図である。 （ａ）及び（ｂ）は、本発明の第３の実施形態に係る弾性波装置の製造方法において、弾性波素子が設けられる部分を形成する各工程を示す正面断面図である。 （ａ）〜（ｃ）は、本発明の第３の実施形態の弾性波装置の製造方法において、放電誘発電極が設けられる部分を形成する各工程を示す正面断面図である。 （ａ）及び（ｂ）は、第３の実施形態の弾性波装置の製造方法において、弾性波素子が設けられている部分を形成する各工程を示す正面断面図である。 （ａ）及び（ｂ）は、第３の実施形態の弾性波装置の製造方法において、放電誘発電極が設けられている部分を形成する各工程を示す正面断面図である。 加熱による金属拡散層形成前後の放電誘発電極における電極間の抵抗値の変化を示す図である。

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。

図１は、本発明の第１の実施形態に係る弾性波装置の略図的回路図である。弾性波装置１は、圧電基板上に設けられたＩＤＴ電極２を有する。ＩＤＴ電極２は、複数本の電極指３ａを有する第１のくし歯電極３と複数本の電極指４ａを有する第２のくし歯電極４とを有する。複数本の電極指３ａと、複数本の電極指４ａとが互いに間挿し合っている。本実施形態では、ＩＤＴ電極２により弾性波素子として弾性表面波共振子が構成される。ＩＤＴ電極２の弾性表面波伝搬方向両側に反射器が設けられていてもよい。

第１のくし歯電極３が入力端子５に接続されており、第２のくし歯電極４が出力端子６に電気的に接続されている。このような弾性表面波共振子の電極構造は、ギャップＧ１が、後述の放電誘発電極におけるギャップＧ２よりも小さくされていることを除いては、従来より周知の弾性表面波共振子と同様である。

ギャップＧ１は、異なる電位に接続される第１のくし歯電極３と第２のくし歯電極４とのギャップのうちの最小のギャップである。図１では、くし歯電極３のバスバー３ｂと第２のくし歯電極４の電極指４ａとの先端の間のギャップがギャップＧ１とされている。もっとも、電極指３ａと電極指４ａとの間の距離が最も小さい場合には、隣り合う電極指間がギャップＧ１となる。

他方、弾性波装置１では、同じ圧電基板上に第１，第２の放電誘発電極指７，８が形成されている。第１の放電誘発電極７は、対向し合う第１の電極９及び第２の電極１０を有する。第１の電極９は、第２の電極１０側に延びる複数本の電極指９ａを有する。同様に、第２の電極１０は、第１の電極９側に延びる複数本の電極指１０ａを有する。電極指９ａの先端と、電極指１０ａの先端との間のギャップが、第１，第２の電極９，１０間のギャップのうちの最小のギャップＧ２である。

ギャップＧ２とは、第１の電極９と第２の電極１０との間の最も狭い間隔をいうものとする。

第１の電極９が入力端子５に接続されており、第２の電極１０がグラウンド電位に接続されるグラウンド端子３０に接続されている。

第２の放電誘発電極８は、第１の放電誘発電極７と同様に構成されている。

上記ギャップＧ２は、上記ギャップＧ１よりも大きくされている。

本実施形態の弾性波装置１では、ギャップＧ２がギャップＧ１よりも大きいが、ＩＤＴ電極２の抵抗値Ｒ１よりも、第１，第２の放電誘発電極７，８の抵抗値Ｒ２は小さくされている。これは、後述のように、放電誘発電極７，８が設けられている領域において、圧電基板に金属拡散層が形成され、それによって第１，第２の放電誘発電極７，８の抵抗値Ｒ２が低められていることによる。他方ＩＤＴ電極２が設けられている部分では上記金属拡散層が圧電基板に設けられていないため、抵抗値Ｒ１が相対的に高くされている。これを、図２（ａ）及び（ｂ）を参照して説明する。図２（ａ）は、本実施形態の弾性波装置１におけるＩＤＴ電極２が設けられている部分の略図的正面断面図であり、（ｂ）は、放電誘発電極７が設けられている部分の略図的正面断面図である。

図２（ａ）に示すように、弾性波装置１では、圧電基板１１上にＩＤＴ電極２が形成されている。ここでは、１本の電極指３ａと１本の電極指４ａが隣り合っている部分が拡大して示されている。圧電基板１１は、後述の金属を拡散し得る限り、適宜の圧電材料からなる。このような圧電材料としては、ＬｉＮｂＯ_３、ＬｉＴａＯ_３、水晶、ランガサイト、ＺｎＯ、ＰＺＴ、四ほう酸リチウムなどを挙げることができる。本実施形態では、圧電基板１１はＬｉＮｂＯ_３からなる。

上記圧電基板１１上にＩＤＴ電極２が形成されている。図２（ａ）に電極指３ａ，４ａを代表して示すように、ＩＤＴ電極２は、第１，第２の電極層１２，１３を有する。第１の電極層１２が圧電基板１１上に形成されており、第２の電極層１３が第１の電極層１２上に形成されている。

ＩＤＴ電極２は、単一の金属により形成されてもよいが、このように複数の電極層１２，１３を積層した構造を有していてもよい。本実施形態では、第１の電極層１２はＮｉＣｒからなる。また、第２の電極層１３はＡｌからなる。ＮｉＣｒは圧電基板１１に対して密着性が高いため、ＩＤＴ電極２の圧電基板１１への密着性を高めることができる。他方、Ａｌは、導電性が高く、安価であるため、ＩＤＴ電極２の電気抵抗を低めることができる。もっとも、第２の電極層１３は、Ａｌに限らず、Ａｌ、Ｐｔ、Ａｕ、Ｃｕ、Ａｇ、Ｗ、Ｐｄ、Ｎｉ、ＮｉＣｒ、ＣｒもしくはＭｇまたはこれらの金属を主体とする合金により形成することができる。第１の電極層１２は設けられずともよい。もっとも、ＮｉＣｒのように圧電基板１１への密着性を高めるためには、第１の電極層１２が設けられることが好ましい。

第１の電極層１２は、本実施形態では、圧電基板１１への密着性を高めるためＮｉＣｒにより構成されているが、Ａｌ、Ｐｔ、Ａｕ、Ｃｕ、Ａｇ、Ｗ、Ｐｄ、Ｎｉ、Ｔｉ、ＣｒもしくはＭｇまたはこれらの合金により形成することができる。なお、第１の電極層１２は設けられずともよい。

さらに、ＩＤＴ電極２においては、第２の電極層１３上に、第２の電極層１３と異なる金属からなる第３の電極層を積層してもよい。

他方、図２（ｂ）は、第１の放電誘発電極７の第１の電極９の電極指９ａと第２の電極１０の電極指１０ａが設けられている部分が拡大して示されている。ここでは、圧電基板１１に金属を拡散させることにより、圧電基板１１の上面側に金属拡散層１１ａが形成されている。金属拡散層１１ａが形成されているため、電極指９ａと電極指１０ａが対向している部分において、電極指９ａと電極指１０ａとの間の電気抵抗が低められている。

第１の放電誘発電極７は、第１の電極層１４及び第２の電極層１５を積層した構造を有する。第１の電極層１４は、圧電基板１１上に積層されており、第１の電極層１４上に第２の電極層１５が積層されている。

第１の電極層１４は、本実施形態ではＴｉからなる。この第１の電極層１４を構成している電極構成金属であるＴｉが圧電基板１１に拡散され、それによって、金属拡散層１１ａが形成されている。この拡散方法については後述の製造方法を説明することにより明らかにする。Ｔｉは、ＩＤＴ電極２の第１の電極層１２を構成しているＮｉＣｒに比べて圧電基板１１に対して拡散しやすい。本実施例におけるＴｉの膜厚は１０ｎｍである。もっとも、Ｔｉの膜厚が２ｎｍ以上であれば、均一にＴｉ膜を形成できるので、拡散効果を高めることができる。

第１の電極層１４を構成している電極構成金属は、圧電基板１１に対して拡散しやすい金属が好ましい。特に、後述の製造方法から明らかなように、ＩＤＴ電極２の第１の電極層１２を構成している電極構成金属よりも拡散しやすい金属を用いることが好ましく、それによって金属拡散層１１ａを容易に形成することができる。このような拡散し易い金属としては、Ｔｉ、Ｃｒ、Ｍｇ、Ｙｂ等が挙げられる。例えば、放電誘発電極７の第１の電極層１４を構成している電極構成金属が本実施形態のようにＴｉの場合、ＩＤＴ電極２の第１の電極層１２は、ＮｉＣｒのほか、Ａｌ、Ｐｔ、Ａｕ、Ｃｕ、Ａｇ、Ｗ、Ｐｄ、Ｎｉ、ＣｒもしくはＭｇまたはこれらの金属を主体とする合金を用いることが好ましい。また、第１の電極層１４を構成している電極構成金属がＣｒ、ＭｇまたはＹｂの場合には、ＩＤＴ電極２の第１の電極層１２は、Ａｌ、Ｐｔ、Ａｕ、Ｃｕ、Ａｇ、Ｗ、ＰｄまたはＮｉなどを用いることが好ましい。

なお、本実施形態では、ＩＤＴ電極２では、第１，第２の電極層１２，１３が設けられているが、第１，第２の電極層１２，１３間に第１の電極層１２を構成している金属と第２の電極層１３を構成している金属との合金層が形成されていてもよい。

同様に、第１の電極層１４及び第２の電極層１５間にもこれらの電極構成金属の合金層が形成されていてもよい。

本実施形態の弾性波装置１では、上記ＩＤＴ電極２や放電誘発電極７，８を覆うように絶縁層１６が形成されている。絶縁層１６は、適宜の絶縁材料からなる。このような絶縁材料としては、ＳｉＯ_２、ＳｉＮ、ＳｉＯＮ、ＴｉＯ_２、ＴｉＮ、Ａｌ_２Ｏ_３、ＳｉＣ、Ｔａ_２Ｏ_５、ＡｌＮ、ダイヤモンドライクカーボンなどを挙げることができる。絶縁層１６は、複数の絶縁層を積層した構造を有していてもよい。この場合、上記無機材料からなる絶縁層だけでなく、エポキシ樹脂やフェノール樹脂のような合成樹脂からなる絶縁層を積層してもよい。また、絶縁層１６は必ずしも設けられずともよい。

本実施形態の弾性波装置１では、上記の通り、放電誘発電極７，８が設けられている部分において圧電基板１１に金属拡散層１１ａが設けられている。このため、図１のギャップＧ２が、同じく図１に示したギャップＧ１よりも大きくとも、放電誘発電極７，８における第１，第２の電極間の抵抗を十分に小さくすることができる。すなわち、ＩＤＴ電極２の電気的抵抗に比べて、放電誘発電極７，８の電気抵抗が低くされている。従って、静電気が印加された場合、破壊が生じたとしても、その破壊は放電誘発電極７または放電誘発電極８において生じる。よって、ＩＤＴ電極２を確実に保護することができる。

次に、本実施形態の弾性波装置１の製造方法を、図３〜図６を参照して説明する。

まず、図３に示すように、圧電基板１１を用意する。

次に、図４（ａ）に示すように、まず、放電誘発電極７を形成する。なお、放電誘発電極８が設けられている部分は省略し、放電誘発電極７が設けられている部分を代表して説明することとする。

図４（ａ）に示すように、用意した圧電基板１１上に、放電誘発電極７を形成する。具体的には、圧電基板１１の上面に、全面に第１の電極層１４を構成する電極構成金属としてＴｉを成膜する。次に、第２の電極層１５を構成する電極構成金属としてＡｌを全面に成膜する。この成膜は、蒸着、またはスパッタリングなどの適宜の薄膜形成方法により行うことができる。しかる後、リフトオフ法によりパターニングし、放電誘発電極７を形成する。パターニングについては、ドライエッチング法やウェットエッチング法などを用いてもよい。

次に３６０℃の温度で１時間加熱することにより、第１の電極層１４を構成している電極構成金属であるＴｉを圧電基板１１に拡散させる。このようにして、図４（ｂ）に示す金属拡散層１１ａを形成する。

加熱方法は、特に限定されず、第１，第２の電極層１４，１５が形成された圧電基板１１をオーブン中に配置する方法や、レーザー照射などの適宜の方法を用いることができる。オーブン中に配置する場合は、窒素雰囲気下で行うことが望ましい。

次に、圧電基板１１の弾性表面波共振子が構成される部分に前述した第１の電極層１２及び第２の電極層１３をそれぞれ構成している電極構成金属として、ＮｉＣｒ及びＡｌを成膜し、同様にパターニングする。この工程により、第１，第２の電極層１２，１３を形成し、ＩＤＴ電極２を含む弾性波素子構成部分の電極構造を形成する。この工程において、放電誘発電極が設けられている部分は図６（ａ）に示すように、図４（ｂ）に示す状態のままとされている。従って、より具体的には、例えば放電誘発電極７，８が設けられている部分をレジスト等でマスクし、図５（ａ）に示す第１，第２の電極層１２，１３を形成した後、該マスクを除去する方法等を用いればよい。

次に、圧電基板１１の上面の全面に絶縁層１６を形成する。すなわち、図５（ａ）及び（ｂ）に示すように、ＩＤＴ電極２を含む弾性波素子が構成されている部分及び放電誘発電極７が設けられている部分の双方を覆うように絶縁層１６を形成する。この絶縁層１６の形成方法は、スパッタリングにより絶縁膜を形成した後、ドライエッチングなどによりパターニングすればよい。なお、絶縁層１６の形成方法は特に限定されず、蒸着法や塗布法等を用いてもよい。また、パターニングについても特に限定されるものではなく、リフトオフやウェットエッチングなどで行ってもよい。

このようにして、図５（ｂ）及び図６（ｂ）に示すように、ＩＤＴ電極２を含む弾性波素子構成部分、並びに放電誘発電極７を含む放電誘発電極部分を覆うように絶縁層１６が形成される。

なお、上記製造方法は、本発明の弾性波装置１の製造方法の一例にすぎず、放電誘発電極７，８及び金属拡散層１１ａの形成の前に弾性波素子構成部分の電極を形成してもよい。もっとも、金属拡散層１１ａが形成される領域を弾性波素子構成部分に及ばないようにするためには、本実施形態のように先に金属拡散層１１ａを形成した後に、すなわち放電誘発電極７，８が構成される部分を形成した後に、弾性波素子構成部分の電極を形成することが好ましい。

上記金属拡散層１１ａが形成されることにより、放電誘発で７，８における電極指間抵抗が小さくなることを、具体的に説明する。

図１に示したように、弾性波素子のＩＤＴ電極２の抵抗値Ｒ１、すなわち弾性波素子の抵抗値Ｒ１と、放電誘発電極７または８の抵抗値Ｒ２は、下記の式（１）の関係がある。

Ｒ１＞Ｒ２ ・・・式（１）

また、弾性波素子の中の異なる電位に接続される電極間の最小ギャップの大きさをＧ１とし、放電誘発電極７及び８のそれぞれにおける電極間ギャップの最小ギャップの大きさをＧ２としたとき、Ｇ１とＧ２とは下記の式（２）の関係にある。

Ｇ１＜Ｇ２ ・・・式（２）

また、弾性波素子構成部分における異なる電位に接続される電極間抵抗、すなわち電極指３ａと電極指４ａの抵抗の最小値をＲＡとし、放電誘発電極７及び８のそれぞれにおける電極間抵抗の最小値をＲＢとしたとき、ＲＡとＲＢは下記の式（３）の関係がある。

ＲＡ＞ＲＢ ・・・式（３）

本実施形態では、式（２）の関係が成り立つにも関わらず、式（１）及び式（３）の関係が同時に成立する。これは、上述したように、Ｔｉが圧電基板１１に拡散し、金属拡散層１１ａが形成されたことによる。すなわち、Ｔｉが拡散した金属拡散層１１ａの電気抵抗は、圧電基板１１を構成しているＬｉＮｂＯ_３の表面抵抗値よりも低くなる。従って、上記式（１）及び（３）が同時に成立している。

金属拡散層１１ａを設けずに、式（２）の関係が成り立つ場合には、当然のことながら、式（３）の関係は成り立たない。

また、金属拡散層１１ａを設けずに、式（３）を成立させようとした場合、式（２）が成り立たない。すなわち、放電誘発電極７または８における最小のギャップの大きさＧ２を、弾性波素子構成部分の最小のギャップの大きさＧ１よりも狭くしなければならなくなる。そのため、特許文献１に記載の従来技術のように、弾性波装置１０の異なる電位に接続される電極間の最小ギャップの大きさを放電誘発電極における最小ギャップの大きさとしなければならないことになる。その結果、弾性波装置で本来得ようとしている特性を発現する弾性波素子部分ではなく、放電誘発効果のみを目的とする放電誘発電極においてプロセス上の加工精度が要求されることになる。従って、単に放電誘発効果を目的とする放電誘発電極の形成不良により弾性波装置の歩留りが悪化することとなる。また、放電誘発電極の形成不良をなくすために、精度が高く高価なパターニング装置を用いなければならなかった。

これに対して、本実施形態では、式（２）の関係が成立した場合でも、式（１）及び式（３）が成立するため、放電誘発電極７，８におけるギャップの大きさＧ２をさほど小さくする必要がない。従って、歩留りを高めることができる。また、安価なパターニング装置を用いればよいので、弾性波装置のコストを低減することができる。

図７（ａ）及び（ｂ）は、本発明の第２の実施形態に係る弾性波装置の構造を説明するための各正面断面図である。図７（ａ）は弾性波素子が設けられている部分を示し、（ｂ）は放電誘発電極が設けられている部分を示す。

第２の実施形態の弾性波装置の特徴は、弾性波素子構成部分にバリア層２１が設けられていることにある。その他の点は、第１の実施形態と同様である。

バリア層２１は、圧電基板１１の上面に設けられている。このバリア層２１は、電極構成金属の圧電基板１１への拡散を抑制する層として機能する。このようなバリア層２１は、電極構成金属の圧電基板１１への拡散を抑制し得る限り、適宜の材料により形成することができる。このような材料としては、Ｔａ_２Ｏ_５、ＳｉＯ_２、ＳｉＮ、ＳｉＯＮ、ＴｉＯ_２、ＴｉＮ、Ａｌ_２Ｏ_３、ＳｉＣ、ＡｌＮなどの酸化物、窒化物または炭化物などの無機化合物を用いることができる。本実施形態では、バリア層２１はＴａ_２Ｏ_５からなる。

図８（ａ）〜（ｃ）、図９（ａ）〜（ｃ）、図１０（ａ），（ｂ）、及び図１１（ａ），（ｂ）を参照して、第２の実施形態の弾性波装置の製造方法を説明する。図８（ａ）〜（ｃ）及び図９（ａ）〜（ｃ）は、それぞれ、弾性波素子部分及び放電誘発電極構成部分の工程中の状態を示し、図８（ａ）〜（ｃ）と図９（ａ）〜（ｃ）はそれぞれ同一工程における状態を示す。

まず、図８（ａ）及び図９（ａ）に示すように、圧電基板１１を用意する。

次に、図８（ｂ）に示すように、圧電基板１１上の弾性波素子構成部分にバリア層２１を形成する。バリア層２１の形成は、スパッタリング、蒸着または塗布法などの適宜の方法により行い得る。図９（ｂ）に示すように、放電誘発電極形成部分には、バリア層２１は形成しない。

次に、図８（ｃ）及び図９（ｃ）に示すように、弾性波素子構成部分及び放電誘発電極構成部分において、それぞれ、第１の電極層１２及び第２の電極層１３並びに第１の電極層１４及び第２の電極層１５を形成する。各電極層の形成は第１の実施形態と同様に、蒸着もしくはスパッタリング等による成膜後に、フォトリソグラフィーによりパターニングすることにより行い得る。本実施形態では、弾性波素子構成部分の第１の電極層１２と放電誘発電極７，８の第１の電極層１４とが同じ金属からなり、第２の電極層１３と第２の電極層１５も同じ金属からなる。従って、圧電基板１１上の全面に第１の電極層１２及び第１の電極層１４を構成している電極構成金属を成膜し、次に第２の電極層１３及び第２の電極１５を構成する電極構成金属を全面に成膜し、パターニングすればよい。よって、弾性波素子構成部分の電極と放電誘発電極７，８を同時に形成することができる。しかも、２種類の金属を用いて双方の電極構造を形成することができる。従って、製造工程の簡略化を図ることができ、かつコストも低減することができる。もっとも、第１の実施形態と比較すると、バリア層２１を形成する工程が第２の実施形態では必要であるのに対し、第１の実施形態ではバリア層２１を形成する構成を必要としない。

次に、上記電極形成後に、第１の実施形態と同様に加熱し、図１１（ａ）に示すように、放電誘発電極７が形成されている部分では、第１の電極層１４を構成している電極構成金属を圧電基板１１に拡散させ、金属拡散層１１ａを形成する。この加熱方法は第１の実施形態と同様に行われる。この場合、図１０（ａ）に示すように、弾性波素子構成部分では、バリア層２１が設けられているので、第１の電極層１２を構成している電極構成金属は圧電基板１１に拡散しない。

しかる後、図１０（ｂ）及び図１１（ｂ）に示すように、絶縁層１６を形成する。絶縁層１６の形成は、第１の実施形態と同様に行い得る。

第２の実施形態によれば、前述した通り、バリア層２１を設けているため、第１の電極層１２と、第１の電極層１４とを同じ電極構成金属で形成することができる。加えて、弾性波素子構成部分において第１の電極層１２を構成する電極構成金属として、圧電基板１１に拡散しやすい金属を用いてもよいため、電極の構造設計の自由度を高めることができる。

図１２（ａ），（ｂ）〜図１５（ａ），（ｂ）を参照して、第３の実施形態の弾性波装置の製造方法を説明する。

第３の実施形態では、図１２（ａ）及び図１３（ａ）に示すように、圧電基板１１をまず用意する。次に、図１３（ｂ）に示すように、放電誘発電極構成部分において、放電誘発電極７を形成する。この放電誘発電極７の形成は、第１の実施形態と同様にして行われる。この状態において、弾性波素子構成部分には電極は形成しない。

次に、図１２（ｂ）に示すように、弾性波素子構成部分において、弾性波素子構成用電極を形成する。すなわち、第１の電極層１２及び第２の電極層１３を形成する。この第１，第２の電極層１２，１３の形成も、第１の実施形態と同様にして行い得る。この工程において、図１３（ｃ）に示すように、放電誘発電極７が形成されている部分に加工は行わない。

次に、放電誘発電極７の第１の電極層１４を加熱し、図１５（ｂ）に示すように、金属拡散層１１ａを形成する。この工程において、図１４（ａ）に示すように、弾性波素子構成部分では、金属拡散層は形成されない。すなわち、第１の実施形態と同様に、ＩＤＴ電極２の第１の電極層１２は、圧電基板１１に拡散し難い電極構成金属からなるため、金属拡散層は形成されない。

しかる後、図１４（ｂ）及び図１５（ｂ）に示すように、絶縁層１６を形成する。このようにして、第１の実施形態と同様の構造の弾性波装置を得ることができる。

第３の実施形態から明らかなように、圧電基板上において放電誘発電極を形成する工程を、弾性波素子を構成する電極形成に先立ち形成してもよい。もっとも、第３の実施形態の製造方法では、加熱により金属拡散層１１ａを形成するに際し、ＩＤＴ電極２の第１の電極層１２を構成している電極構成金属が圧電基板１１に拡散するおそれがある。従って、このような拡散を引き起こし難い電極構成金属により第１の電極層１２を形成する必要がある。これに対して、前述した第１の実施形態では、予め金属拡散層１１ａを形成した後に、弾性波素子構成部分の電極を形成するため、このような問題は生じない。よって、第３の実施形態よりも、第１の実施形態の方が望ましい。

前述した第１〜第３の実施形態から明らかなように、弾性波素子構成部分の圧電基板に接している第１の電極層を構成している電極構成金属と、放電誘発電極が形成されている部分において圧電基板に接している電極層の電極構成金属は異なっていてもよく、等しくともよい。

また、上記第１の実施形態では、放電誘発電極における最小ギャップの大きさが、ＩＤＴ電極における最小ギャップよりも大きくされていたが、小さくされていてもよい。その場合においても、金属拡散層を放電誘発電極が設けられている領域に設けることにより、放電誘発電極の最小ギャップの大きさはさほど小さくする必要はない。従って、高価なパターニング装置を用いる必要は必ずしもない。

なお、加熱による金属拡散層１１ａの形成により、放電誘発電極の第１，第２の電極間の抵抗すなわち電極指間抵抗は大きく変化する。これを、図１６に示す。図１６は、２８０℃で１時間、３２０℃で１時間、３４０℃で１時間、３６０℃で１時間及び３８０℃で１時間加熱した場合の、加熱前と加熱後の抵抗値を示す図である。図１６から明らかなように、加熱によりＴｉが拡散したため、加熱後には、大きく低下していることがわかる。

なお、本発明においては、圧電基板上に当該弾性波素子が複数形成されていてもよい。この場合、式（３）に示したように、弾性波素子構成部分における異なる電位に接続される電極間抵抗の最小値ＲＡよりも、放電誘発電極における電極間抵抗の最小値ＲＢのほうが小さい。このため、放電誘発電極において、優先的に静電破壊を引き起こすようにすることができる。従って、弾性波素子が複数形成されている場合でも、放電誘発電極において非常に小さなギャップを形成する必要がない。よって、高コストの微細加工を行う必要がないので、弾性波装置のコストを低減できる。

なお、本発明は、上記のように、圧電基板上に放電誘発電極及び弾性波素子構成用電極が形成されている弾性波装置に広く適用することができる。従って、弾性波素子構成部分の電極については、少なくとも１つのＩＤＴ電極を有する限り特に限定されるものではない。従って、弾性表面波共振子に限らず、弾性表面波フィルタ、弾性表面波遅延線等の様々な弾性表面波装置に本発明を用いることができる。加えて、弾性表面波を利用した弾性波装置に限らず、圧電基板と誘電体との界面を弾性境界波が伝搬する弾性境界波装置にも本発明を適用することができる。

１…弾性波装置
２…ＩＤＴ電極
３…第１のくし歯電極
３ａ…電極指
３ｂ…バスバー
４…第２のくし歯電極
４ａ…電極指
５…入力端子
６…出力端子
７…第１の放電誘発電極
８…第２の放電誘発電極
９…第１の放電誘発電極の第１の電極
９ａ…電極指
１０…第１の放電誘発電極の第２の電極
１０ａ…電極指
１１…圧電基板
１１ａ…金属拡散層
１２，１３…第１，第２の電極層
１２ａ…電極指
１４，１５…第１，第２の電極層
１６…絶縁層
１９…第２の放電誘発電極の第１の電極
１９ａ…電極指
２０…第２の放電誘発電極の第２の電極
２０ａ…電極指
２１…バリア層
３０…グラウンド端子
Ｇ１，Ｇ２…ギャップ
Ｒ１，Ｒ２…抵抗値

Claims (10)

1. 圧電基板と、圧電基板上に形成されており、異なる電位に接続される複数の電極を有するＩＤＴ電極とを備え、前記ＩＤＴ電極により弾性波素子が構成されており、該弾性波素子の入力端子と出力端子と、グラウンド電位に接続される端子とを備える弾性波装置であって、
   前記入力端子または出力端子の少なくとも一方の端子と前記グラウンド電位に接続される端子との間に接続されており、かつ前記圧電基板上において、ギャップを隔てて配置された第１，第２の電極を有する放電誘発電極をさらに備え、該放電誘発電極が設けられている領域において前記圧電基板表面に金属拡散層が形成されており、
   前記金属拡散層が設けられている部分における圧電基板の表面抵抗値が、前記弾性波素子のＩＤＴ電極を含む電極が形成されている部分における圧電基板の表面抵抗値よりも小さい、弾性波装置。
2. 前記放電誘発電極の前記圧電基板と接している部分の電極構成金属が前記圧電基板に拡散されて前記金属拡散層が形成されている、請求項１に記載の弾性波装置。
3. 前記第１，第２の電極がそれぞれくし歯電極であり、第１，第２のくし歯電極が複数本の電極指を有し、放電誘発電極における隣り合う第１，第２の電極間抵抗が、前記ＩＤＴ電極の異なる電位に接続される電極間抵抗よりも小さい、請求項１または２に記載の弾性波装置。
4. 前記放電誘発電極の第１，第２の電極間のギャップのうちの最小のギャップが、前記ＩＤＴ電極における異なる電位に接続される電極間のギャップのうちの最小のギャップよりも大きくされている、請求項３に記載の弾性波装置。
5. 前記弾性波素子が構成されている領域において、前記ＩＤＴ電極と前記圧電基板との間に絶縁物または半導体からなるバリア層が形成されている、請求項１〜４のいずれか１項に記載の弾性波装置。
6. 前記ＩＤＴ電極の前記圧電基板と接する部分の電極構成金属と、前記放電誘発電極の前記圧電基板に接している電極構成金属が同一である、請求項５に記載の弾性波装置。
7. 前記ＩＤＴ電極の前記圧電基板と接する部分の電極構成金属と、前記放電誘発電極の前記圧電基板に接している電極構成金属が異なる、請求項１〜４のいずれか１項に記載の弾性波装置。
8. 前記ＩＤＴ電極の前記圧電基板に接している部分の電極構成金属の圧電基板への拡散係数よりも、前記放電誘発電極の圧電基板に接している電極構成金属の圧電基板への拡散係数が高い、請求項１〜４及び７のいずれか１項に記載の弾性波装置。
9. 前記圧電基板に複数の前記弾性波素子が構成されており、少なくとも１つの弾性波素子において、圧電基板にＩＤＴ電極が接している部分のＩＤＴ電極の電極構成金属が圧電基板に拡散されており、残りの弾性波素子において、ＩＤＴ電極の圧電基板に接している部分の電極構成金属が圧電基板に拡散されていない、請求項１〜８のいずれか１項に記載の弾性波装置。
10. 前記圧電基板に前記弾性波素子が複数構成されており、少なくとも１つの弾性波素子におけるＩＤＴ電極の異なる電位に接続される電極間のギャップのうちの最小のギャップが、残りの弾性波素子のＩＤＴ電極における異なる電位に接続される電極間のギャップのうちの最小のギャップと異なっており、前記最もギャップが狭いＩＤＴ電極を有する弾性波素子における電極間抵抗が、残りの弾性波素子のＩＤＴ電極の電極間抵抗よりも小さくされている、請求項１〜９のいずれか１項に記載の弾性波装置。

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