JP5652343B2 - 弾性表面波デバイス - Google Patents
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Description
基板(11)と、基板(11)の上面(11a)の一部に形成された結晶配向調整膜(13)と、基板(11)の上面(11a)における結晶配向調整膜(13)の形成領域上および非形成領域上に同じ材料で形成された圧電薄膜(12)と、圧電薄膜(12)の上下面の一方の面に形成された第1伝搬路(2a、70)を構成する第1電極群(20、40、61)と、圧電薄膜(12)の前記一方の面であって、第1電極群(20、40、61)と異なる位置に形成された第2伝搬路(4a、80)を構成する第2電極群(30、50、62)とを備え、
圧電薄膜(12)のうち、結晶配向調整膜(13)の形成領域上に位置する第1領域(12c)と、結晶配向調整膜(13)の非形成領域上に位置する第2領域(12d)とは、結晶配向が異なっており、
第1伝搬路(2a、70)を占める第1領域(12c)と第2領域(12d)の面積比と、第2伝搬路(4a、80)を占める第1領域(12c)と第2領域(12d)の面積比とが異なることを特徴としている。
圧電薄膜(12)の上下面の一方に形成され、第1櫛歯電極(21)から伝搬される弾性表面波を反射する第1反射器(22)と、
圧電薄膜(12)の上下面の一方に形成された第2櫛歯電極(31)と、
圧電薄膜(12)の上下面の一方に形成され、第2櫛歯電極(31)から伝搬される弾性表面波を反射する第2反射器(32)とを備え、
第1伝搬路は、第1櫛歯電極から伝搬される弾性表面波を第1反射器が反射する領域(2a)であり、
第2伝搬路は、第2櫛歯電極から伝搬される弾性表面波を第2反射器が反射する領域(4a)であることを特徴としている。
圧電薄膜(12)の上下面の一方に形成された入力用櫛歯電極(40)と、
圧電薄膜(12)の上下面の一方に形成された出力用櫛歯電極(50)と、
圧電薄膜(12)の上下面の一方に形成され、入力用櫛歯電極(40)から伝搬された弾性表面波を受け、出力用櫛歯電極(50)に向けて弾性表面波を伝搬させるマルチストリップカプラ(60)とを備え、
第1伝搬路は、入力用櫛歯電極(40)からマルチストリップカプラ(60)に弾性表面波が伝搬する領域(70)であり、
第2伝搬路は、マルチストリップカプラ(60)から出力用櫛歯電極(50)に弾性表面波が伝搬する領域(80)であることを特徴としている。
基板(11)を用意する工程と、
基板(11)の上面(11a)の一部に結晶配向調整膜(13)を形成する工程と、
基板(11)の上面(11a)における結晶配向調整膜(13)の形成領域上および非形成領域上に同じ材料からなる圧電薄膜(12)を形成する工程と、
圧電薄膜(12)の上下面の一方の面における異なる位置に、第1伝搬路(2a、70)を構成する第1電極群(20、40、61)と、第2伝搬路(4a、80)を構成する第2電極群(30、50、62)とを形成する工程とを備え、
圧電薄膜(12)を形成する工程では、圧電薄膜(12)のうち、結晶配向調整膜(13)の形成領域上に位置する第1領域(12c)と、結晶配向調整膜(13)の非形成領域上に位置する第2領域(12d)とで、結晶配向を異ならせて結晶成長させ、
結晶配向調整膜(13)を形成する工程では、第1伝搬路(2a、70)を占める第1領域(12c)と第2領域(12d)の面積比と、第2伝搬路(4a、80)を占める第1領域(12c)と第2領域(12d)の面積比とが異なるように、基板(11)の上面(11a)に結晶配向調整膜(13)を配置することを特徴としている。
図1にSAWデバイスとしてのSAW共振子を用いた第1実施形態のSAW発振器の電気回路図を示す。また、図2に、図1中のSAW共振子の平面図を示し、図3に図2中のIII−III線断面図を示す。本実施形態のSAW発振器は、周波数変化検出型センサとして利用されるものである。
図4に示すように、圧電薄膜12の第1領域12cと第2領域12dとは、c軸配向が異なるので、圧電薄膜12の膜厚が所定値の場合を除き、第1領域12cと第2領域12dの膜厚が同じであっても位相速度(音速)が異なる。
図6に、本実施形態におけるSAWデバイスとしてのSAW共振子の平面図を示す。図6は図2に対応している。本実施形態のSAW共振子は、圧電薄膜12の第1領域12c、第2領域12dの形成位置が、第1実施形態と異なるものであり、その他の構成は、第1実施形態と同じである。
図8に、本実施形態におけるSAWデバイスとしてのSAWフィルタの平面図を示す。図8に示すように、本実施形態のSAWフィルタは、入力用櫛歯電極40と、出力用櫛歯電極50と、マルチストリップカプラ60とが、同一材料からなる圧電薄膜12の上面に設けられている。入力用櫛歯電極40、出力用櫛歯電極50およびマルチストリップカプラ60は、金属材料で構成されている。
図9に、本実施形態におけるSAWデバイスとしてのSAWフィルタの平面図を示す。図9は図8に対応している。本実施形態のSAWフィルタは、圧電薄膜12の第1領域12c、第2領域12dの形成位置が、第3実施形態と異なるものであり、その他の構成は、第3実施形態と同じである。
(1)上述の各実施形態では、圧電薄膜12としてAlN膜を成膜し、第1領域12cと第2領域12dとでAlN膜のc軸配向を異ならせていたが、c軸に限らず、a軸等の他の軸配向を異ならせても良い。
2a 第1SAW共振子の形成領域(第1伝搬路)
4 第2SAW共振子
4a 第2SAW共振子の形成領域(第2伝搬路)
11 結晶成長用基板(基板)
12 圧電薄膜
12c 圧電薄膜の第1領域
12d 圧電薄膜の第2領域
13 結晶配向調整膜
20 第1電極群
21 第1SAW共振子の櫛歯電極(第1櫛歯電極)
22 第1SAW共振子の反射器(第1反射器)
30 第2電極群
31 第2SAW共振子の櫛歯電極(第2櫛歯電極)
32 第2SAW共振子の反射器(第2反射器)
40 入力用櫛歯電極(第1電極群)
50 出力用櫛歯電極(第2電極群)
60 マルチストリップカプラ
61 マルチストリップカプラのうち入力用櫛歯電極に対向する部分(第1電極群)
62 マルチストリップカプラのうち出力用櫛歯電極に対向する部分(第2電極群)
70 入力用櫛歯電極からマルチストリップカプラまでの弾性表面波の伝搬領域(第1伝搬路)
80 マルチストリップカプラから出力用櫛歯電極までの弾性表面波の伝搬領域(第2伝搬路)
Claims (10)
- 異なる弾性表面波伝搬路である第1、第2伝搬路を有する弾性表面波デバイスにおいて、
基板(11)と、
前記基板(11)の上面(11a)の一部に形成された結晶配向調整膜(13)と、
前記基板(11)の前記上面(11a)における前記結晶配向調整膜(13)の形成領域上および非形成領域上に同じ材料で形成された圧電薄膜(12)と、
前記圧電薄膜(12)の上下面の一方の面に形成された前記第1伝搬路(2a、70)を構成する第1電極群(20、40、61)と、
前記圧電薄膜(12)の前記一方の面であって、前記第1電極群(20、40、61)と異なる位置に形成された前記第2伝搬路(4a、80)を構成する第2電極群(30、50、62)とを備え、
前記圧電薄膜(12)のうち、前記結晶配向調整膜(13)の形成領域上に位置する第1領域(12c)と、前記結晶配向調整膜(13)の非形成領域上に位置する第2領域(12d)とは、結晶配向が異なっており、
前記第1伝搬路(2a、70)を占める前記第1領域(12c)と前記第2領域(12d)の面積比と、前記第2伝搬路(4a、80)を占める前記第1領域(12c)と前記第2領域(12d)の面積比とが異なることを特徴とする弾性表面波デバイス。 - 前記圧電薄膜(12)の上下面の一方に形成された第1櫛歯電極(21)と、
前記圧電薄膜(12)の上下面の前記一方に形成され、前記第1櫛歯電極(21)から伝搬される弾性表面波を反射する第1反射器(22)と、
前記圧電薄膜(12)の上下面の前記一方に形成された第2櫛歯電極(31)と、
前記圧電薄膜(12)の上下面の前記一方に形成され、前記第2櫛歯電極(31)から伝搬される弾性表面波を反射する第2反射器(32)とを備え、
前記第1伝搬路は、前記第1櫛歯電極から伝搬される弾性表面波を前記第1反射器が反射する領域(2a)であり、
前記第2伝搬路は、前記第2櫛歯電極から伝搬される弾性表面波を前記第2反射器が反射する領域(4a)であることを特徴とする請求項1に記載の弾性表面波デバイス。 - 前記第1、第2櫛歯電極(21、31)は、平面パターン形状および厚さが同じであることを特徴とする請求項2に記載の弾性表面波デバイス。
- 前記圧電薄膜(12)の上下面の一方に形成された入力用櫛歯電極(40)と、
前記圧電薄膜(12)の上下面の前記一方に形成された出力用櫛歯電極(50)と、
前記圧電薄膜(12)の上下面の前記一方に形成され、前記入力用櫛歯電極(40)から伝搬された弾性表面波を受け、前記出力用櫛歯電極(50)に向けて弾性表面波を伝搬させるマルチストリップカプラ(60)とを備え、
前記第1伝搬路は、前記入力用櫛歯電極(40)から前記マルチストリップカプラ(60)に弾性表面波が伝搬する領域(70)であり、
前記第2伝搬路は、前記マルチストリップカプラ(60)から前記出力用櫛歯電極(50)に弾性表面波が伝搬する領域(80)であることを特徴とする請求項1に記載の弾性表面波デバイス。 - 前記入力用櫛歯電極(40)と前記出力用櫛歯電極(50)とは、平面パターン形状および厚さが同じであることを特徴とする請求項4に記載の弾性表面波デバイス。
- 前記基板(11)は、R面サファイアであり、
前記結晶配向調整膜(13)は、SiO2膜であり、
前記圧電薄膜(12)は、AlN膜であることを特徴とする請求項1ないし5のいずれか1つに記載の弾性表面波デバイス。 - 前記基板(11)は、R面サファイアであり、
前記結晶配向調整膜(13)は、SiO2膜であり、
前記圧電薄膜(12)は、ZnO膜であることを特徴とする請求項1ないし5のいずれか1つに記載の弾性表面波デバイス。 - 異なる弾性表面波伝搬路である第1、第2伝搬路を有する弾性表面波デバイスの製造方法において、
基板(11)を用意する工程と、
前記基板(11)の上面(11a)の一部に結晶配向調整膜(13)を形成する工程と、
前記基板(11)の前記上面(11a)における前記結晶配向調整膜(13)の形成領域上および非形成領域上に同じ材料からなる圧電薄膜(12)を形成する工程と、
前記圧電薄膜(12)の上下面の一方の面における異なる位置に、前記第1伝搬路(2a、70)を構成する第1電極群(20、40、61)と、前記第2伝搬路(4a、80)を構成する第2電極群(30、50、62)とを形成する工程とを備え、
前記圧電薄膜(12)を形成する工程では、前記圧電薄膜(12)のうち、前記結晶配向調整膜(13)の形成領域上に位置する第1領域(12c)と、前記結晶配向調整膜(13)の非形成領域上に位置する第2領域(12d)とで、結晶配向を異ならせて結晶成長させ、
前記結晶配向調整膜(13)を形成する工程では、前記第1伝搬路(2a、70)を占める前記第1領域(12c)と前記第2領域(12d)の面積比と、前記第2伝搬路(4a、80)を占める前記第1領域(12c)と前記第2領域(12d)の面積比とが異なるように、前記基板(11)の上面(11a)に前記結晶配向調整膜(13)を配置することを特徴とする弾性表面波デバイスの製造方法。 - 前記第1電極群(20、40、61)と前記第2電極群(30、50、62)とを形成する工程の後に、前記第1、第2伝搬路(2a、4a、70、80)の形成領域に対して、同時に、前記圧電薄膜(12)の厚さを調整することにより、前記第1、第2伝搬路(2a、4a、70、80)の周波数特性の差を調整する調整工程を有することを特徴とする請求項8に記載の弾性表面波デバイスの製造方法。
- 前記第1、第2伝搬路(2a、4a、70、80)の形成領域に対して、同時に、前記第1、第2電極群(20、30、40、50、61、62)の厚さを調整することにより、前記第1、第2伝搬路(2a、4a、70、80)の周波数特性の差を調整する調整工程を有することを特徴とする請求項8に記載の弾性表面波デバイスの製造方法。
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