JP6341274B2 - 弾性表面波装置 - Google Patents

Description

本発明は弾性表面波装置に関し、さらに詳しくは、電極指間のピッチを小さくしてもＩＤＴ電極の電位が異なる電極指間でショート破壊が起こりにくく、かつＩＤＴ電極と配線電極との電気的接続が確実な弾性表面波装置に関する。

移動体通信装置などにおいて、弾性表面波装置がフィルタとして広く使用されている。
弾性表面波装置においては、弾性表面波の音速をｖ、周波数をｆ、弾性表面波の波長をλとすると、ｖ＝ｆ×λの関係がある。したがって、圧電基板の材質を始めとする諸条件により定まる弾性表面波の音速が一定である場合には、弾性表面波の周波数と弾性表面波の波長、すなわちＩＤＴ電極の電極指のピッチとは反比例の関係になる。

近年、移動体通信で使用される周波数は高周波化しており、これに伴って、ＩＤＴ電極の電極指のピッチを狭くする必要が生じている。しかしながら、ＩＤＴ電極の電極指のピッチを狭くすると、電位の異なる電極指間の絶縁抵抗が小さくなるため、弾性表面波装置にサージ電圧がかかった場合などに、電位の異なる電極指間でショートによる絶縁破壊が発生してしまう恐れがある。

一般に、ＩＤＴ電極の電位の異なる電極指間の絶縁破壊は、空気中の経路よりも圧電基板を介した経路の方が発生しやすい。これは、空気よりも、圧電基板の方が、絶縁抵抗が小さいからである。

そこで、例えば、特開２００１−８５９６８号公報（特許文献１）に開示された弾性表面波装置では、ＩＤＴ電極の電極指のピッチを狭くしても、サージ電圧等により電位の異なる電極指間でショートによる絶縁破壊が発生しないように、ＩＤＴ電極の電極指の幅を、圧電基板と接している部分で小さな線幅（Ｗ_S）とし、それ以外の部分で大きな線幅（Ｗ_B）とする方法を採用している。

図８に、特許文献１に開示された電位の異なる電極指間の絶縁破壊を防止する方法を、後述する特開２００５−１０２１５８号公報（特許文献２）に記載された弾性表面波装置２００（図７参照）に適用した場合における、図７のＸ−Ｘ部分の断面を示している。

ＩＤＴ電極１０２の電極指１０３ａ、１０３ｂは、圧電基板１０１と接している電極指下部層１０３ｆと、その上に形成された電極指上部層１０３ｓとの２層で構成されている。そして、電極指下部層１０３ｆは小さな線幅ＷSで構成され、電極指上部層目１０３ｓは大きな線幅Ｗ_Bで構成されている。なお、電極指下部層１０３ｆと電極指上部層１０３ｓとのこのような構造は、ドライエッチング法を用いることにより容易に形成することができる。

特許文献１に開示された方法によれば、高周波化のためにＩＤＴ電極の電極指のピッチＰを小さくしても、電位の異なる電極指１０３ａ、１０３ｂ間の絶縁抵抗を大きく保つことができる。

すなわち、ピッチＰを小さくすると、電位の異なる電極指１０３ａ、１０３ｂの電極指上部層１０３ｓ間の間隔Ｄｓが小さくなる。しかしながら、間隔Ｄｓの間には、絶縁抵抗の大きな空気が介在しているため、サージ電圧がかかっても、この部分でのショートによる絶縁破壊は起こりにくい。

一方、ピッチＰを小さくしても、電位の異なる電極指下部層１０３ｆ間の間隔Ｄｆは大きなままにしておくことができる。この部分は、空気に比べて絶縁抵抗の小さい圧電基板１０１に接しているが、間隔Ｄｆが小さくならないため、サージ電圧がかかっても、圧電基板１０１を経由したショートによる絶縁破壊は起こりにくい。

このように、特許文献１に開示された方法を適用すれば、高周波化のためにＩＤＴ電極の電極指のピッチＰを小さくしても、電位の異なる電極指１０３ａ、１０３ｂ間の絶縁抵抗を大きく保つことができる。

特開２００１−８５９６８号公報 特開２００５−１０２１５８号公報

しかしながら、この方法を採用した場合、ＩＤＴ電極と配線電極との電気的接続が不十分になる場合があるという問題があった。これを以下に示す。

弾性表面波装置において、特許文献２に開示されているような、配線電極を設ける場合がある。図７に、従来の弾性表面波装置２００を示す。

圧電基板１０１上には、ＩＤＴ電極１０２が形成されている。各ＩＤＴ電極１０２は、電位の異なる１組の櫛歯状の電極指１０３ａ、１０３ｂと、バスバー１０４とを有する。各バスバー１０４には、配線電極１０５が接続されている。ここで、図７に示した特許文献２に記載の弾性表面波装置２００に、特許文献１に開示された方法を適用した場合において、ＩＤＴ電極１０２（バスバー１０４）と配線電極１０５との電気的接続が不十分になった状態を図９に示す。なお、図９は、図７のＹ−Ｙ部分の断面を示している。

ＩＤＴ電極１０２の電極指１０３ａ、１０３ｂを、電極指下部層１０３ｆの線幅ＷSを小さく、電極指上部層１０３ｓの線幅Ｗ_Bを大きく形成した場合（図８参照）、図９に示すように、バスバー１０４もバスバー下部層１０４ｆとバスバー上部層１０４ｓとの２層構造となり、バスバー１０４の外周縁において、バスバー下部層１０４ｆがバスバー上部層１０４ｓよりも凹んだ構造となる。

一般に、配線電極１０５はリフトオフ法で形成することが多い。すなわち、所望のパターン形状のレジストを被せたうえで、金属膜を成膜（蒸着）させて形成することが多い。しかしながら、配線電極１０５をリフトオフ法で形成する場合、バスバー１０４の外周縁においてバスバー下部層１０４ｆがバスバー上部層１０４ｓよりも凹んで形成されていると、バスバー１０４と配線電極１０５との電気的接続が不十分になってしまう場合があった。

すなわち、配線電極１０５をリフトオフ法により形成すると、成膜開始当初、圧電基板１０１上の配線電極１０５は、バスバー１０４の外周縁において、バスバー下部層１０４ｆと繋がらないまま成膜される。これは、バスバー下部層１０４ｆが凹んで形成されており、かつ、バスバー上部層１０４ｓが庇となった状態で成膜が開始するからである。

そして、成膜が進行すると、バスバー１０４上にも配線電極１０５が成膜されてゆくが、バスバー１０４上の配線電極１０５の端面は水平方向にも成長し、庇となって圧電基板１０１上の配線電極１０５の端面を覆ってゆく。この結果、圧電基板１０１上の配線電極１０５の端面は、成膜が進行するにしたがって、バスバー１０４から離れる方向に傾斜したテーパー状に形成される。

そして、圧電基板１０１上の配線電極１０５は、バスバー１０４と接続されないまま、またバスバー４上に成膜された配線電極１０５とも接続されないまま、成膜が終了する。すなわち、圧電基板１０１上の配線電極１０５と、バスバー１０４およびバスバー１０４上の配線電極１０５との間には、隙間Ｇが形成されてしまう。

この結果、ＩＤＴ電極１０２（バスバー１０４）と配線電極１０５との電気的接続が不十分になってしまう場合があった。たとえば、ＩＤＴ電極１０２と配線電極１０５とが完全に断線してしまう場合があった。また、ＩＤＴ電極１０２と配線電極１０５とが完全に断線してしまわなくても、部分的に隙間Ｇが形成されてしまい、配線抵抗が増大してしまう場合があった。

本願発明は、上述した従来の課題を解決するためになされたものであり、その手段として本願発明に係る弾性表面波装置は、圧電基板と、圧電基板上に形成された櫛歯状の電極指を有するＩＤＴ電極と、ＩＤＴ電極に接続された配線電極と、を備え、電極指は、長手方向に直交する断面において、下辺の線幅および上辺の線幅が、その電極指における最大の線幅よりも小さくなるようにした。このような構造にすれば、狭ピッチにしてもＩＤＴ電極の電位が異なる電極指間でショート破壊が起こりにくく、かつＩＤＴ電極と配線電極との電気的接続が確実になる。

電極指は、断面が、上辺から最大の線幅部分にかけて、テーパー状の辺を有する形状とすることが好ましい。この場合には、ＩＤＴ電極と配線電極との電気的接続がより確実になる。

電極指は、圧電基板から最大の線幅部分までの高さを、電極指の高さの１／３以下にすることが好ましい。この場合にも、ＩＤＴ電極と配線電極との電気的接続がより確実になる。

ＩＤＴ電極は、少なくとも、圧電基板に接する接合層と、その接合層よりも上部に設けられた主電極層とを含む、複数の層からなるものとすることができる。

主電極層は、Ａｌ、Ａｌを含む合金、Ｃｕ、Ｃｕを含む合金のいずれかとすることが好ましい。この場合には、損失の小さい弾性表面波装置を得ることができる。

接合層は、Ｔｉ、Ｃｒ、Ｎｉ、ＮｉＣｒのいずれかであることが好ましい。この場合には、圧電基板とＩＤＴ電極との接合強度を向上させることができる。

ＩＤＴ電極は、例えば、リフトオフ法により形成することができる。

本願発明によれば、狭ピッチにしてもＩＤＴ電極の電位が異なる電極指間でショート破壊が起こりにくく、かつＩＤＴ電極と配線電極との電気的接続が確実な弾性表面波装置を得ることができる。

図１は、本発明の実施形態に係る弾性表面波装置１００を示す平面図である。 図２は、弾性表面波装置１００の断面図である。図２は、図１の一点鎖線Ａ−Ａ部分を示している。 図３は、弾性表面波装置１００の電極指３ａ、３ｂを示す断面図である。 図４（Ａ）〜（Ｄ）は、弾性表面波装置１００の製造方法の一例において適用される工程を示す断面図である。各図は、図１の一点鎖線Ａ−Ａ部分に対応する。 図５（Ｅ）〜（Ｇ）は、図４の続きであり、工程を示す断面図である。各図は、図１の一点鎖線Ａ−Ａ部分に対応する。 図６（Ｈ）〜（Ｊ）は、図５の続きであり、工程を示す断面図である。各図は、図１の一点鎖線Ａ−Ａ部分に対応する。 図７は、特許文献２に開示された従来の弾性表面波装置２００を示す平面図である。 図８は、弾性表面波装置２００に、特許文献１に開示された電位の異なる電極指間の絶縁破壊を防止する方法を適用した場合を示す断面図である。図８は、図７の一点鎖線Ｘ−Ｘ部分を示す。 図９は、弾性表面波装置２００に特許文献２に開示された電位の異なる電極指間の絶縁破壊を防止する方法を適用した場合において、ＩＤＴ電極１０２（バスバー１０４）と配線電極１０５との電気的接続が不十分になった場合を示す断面図である。図９は、図７の一点鎖線Ｙ−Ｙ部分を示す。

以下、図面とともに、本発明の実施形態について説明する。
図１〜図３に、本発明の実施形態に係る弾性表面波装置１００を示す。ただし、図１は平面図、図２は図１の一点鎖線Ａ−Ａ部分を示す断面図、図３はＩＤＴ電極の電極指の断面図である。

弾性表面波装置１００は、圧電基板１を備える。圧電基板１は、例えば４２°ＹカットのＬｉＴａＯ₃からなる。ただし、圧電基板１の材質やカット角はこれには限定されず、例えば、ＬｉＮｂＯ₃、Ｌｉ₂Ｂ₄Ｏ₇等の他の材質であっても良く、カット角も任意である。

圧電基板１上には、ＩＤＴ電極２が形成されている。各ＩＤＴ電極２は、電位の異なる１組の櫛歯状の電極指３ａ、３ｂと、バスバー４とを有する。なお、図１に示される‘λ’は、弾性表面波の波長である。

ＩＤＴ電極２は、図２から分かるように、電極指３ａ、３ｂおよびバスバー４がいずれも２層に形成されている。ただし、電極指３ａ、３ｂおよびバスバー４の層数は２層には限られず、１層であっても良いし、３層以上であっても良い。

すなわち、ＩＤＴ電極２の電極指３ａ、３ｂは、圧電基板１と接している電極指下部層３ｆと、その上に形成された電極指上部層３ｓとの２層で構成されている。ＩＤＴ電極２のバスバー４も、圧電基板１と接しているバスバー下部層４ｆと、その上に形成されたバスバー上部層４ｓとの２層で構成されている。

電極指下部層３ｆおよびバスバー下部層４ｆは、圧電基板１との接合強度を向上させる接合層としての機能を果たしている。電極指下部層３ｆおよびバスバー下部層４ｆは、例えばＴｉからなる。ただし、材質はこれには限定されず、例えば、Ｃｒ、Ｎｉ、ＮｉＣｒ等であっても良い。

電極指上部層３ｓおよびバスバー上部層４ｓは、主電極層としての機能を果たしている。電極指上部層３ｓおよびバスバー上部層４ｓは、例えばＡｌＣｕからなる。ただし、材質はこれには限定されず、例えば、Ａｌ、Ａｌを含む他の合金、Ｃｕ、Ｃｕを含む他の合金等であっても良い。

図３に示すように、ＩＤＴ電極２の電極指３ａ、３ｂは、長手方向に直交する断面を見た場合に、圧電基板１と接する下辺に線幅Ｗ_Dを有し、上辺に線幅Ｗ_Uを有する。そして、下辺の線幅Ｗ_Dおよび上辺の線幅Ｗ_Uは、電極指３ａ、３ｂにおける最大の線幅Ｗ_MAXよりも小さい。

この結果、弾性表面波装置１００においては、図２に示すように、電位の異なる電極指３ａ、３ｂ間のピッチＰを小さくしても、圧電基板１と接している部分の間隔Ｄｆを維持しておくことができる。圧電基板１は空気に比べて絶縁抵抗が小さいが、弾性表面波装置１００は、ピッチＰを小さくしても間隔Ｄｆを維持しておくことができるため、サージ電圧がかかっても、圧電基板１を経由したショートによる絶縁破壊は起こりにくい。したがって、弾性表面波装置１００は、高周波化等のために電位の異なる電極指３ａ、３ｂ間のピッチＰを小さくしても、電位が異なる電極指３ａ、３ｂ間でのショート破壊が起こりにくい。

弾性表面波装置１００のバスバー４には、配線電極５が接続されている。図２から分かるように、本実施形態においては、配線電極５も、配線電極下部層５ｆと、その上に形成された配線電極上部層５ｓとの２層で構成されている。ただし、配線電極５の層数は任意であり、１層、または３層以上に構成しても良い。本実施形態においては、配線電極下部層５ｆは、例えばＴｉからなる。ただし、材質はこれには限定されず、例えば、Ｃｒ、Ｎｉ、ＮｉＣｒ等であっても良い。また、配線電極上部層５ｓは、例えばＡｌからなる。ただし、材質はこれには限定されず、例えば、Ａｌを含む合金、Ｃｕ、Ｃｕを含む合金等であっても良い。

弾性表面波装置１００においては、バスバー４と配線電極５との電気的接続が確実である。これは、図２に示すように、バスバー４の配線電極５が接続される端面に、テーパーＴが形成されているからである。すなわち、バスバー４の端面にテーパーＴが形成されていると、配線電極５を例えばリフトオフ法で形成する場合、金属膜がテーパーＴ上にも成膜されて、圧電基板１上に成膜された金属膜と、バスバー４上に成膜された金属膜とを繋ぐ機能を果たすからである。弾性表面波装置１００においては、配線電極５が、圧電基板１上からバスバー４上に、連続的に、途切れることなく形成される。

なお、バスバー４のテーパーＴは、ＩＤＴ電極２をリフトオフ法等により形成した場合に、電極指３ａ、３ｂの下辺の線幅Ｗ_Dおよび上辺の線幅Ｗ_Uを、電極指３ａ、３ｂにおける最大の線幅Ｗ_MAXよりも小さくしたことに対応して形成される。すなわち、電極指３ａ、３ｂの上辺の線幅Ｗ_Uを最大の線幅Ｗ_MAX部分よりも小さくしたことにより、電極指３ａ、３ｂの上辺から最大の線幅部分にかけてテーパー状の辺が形成されるが、ＩＤＴ電極２をリフトオフ法等により形成した場合には、バスバー４の配線電極５が接続される端面にも、同時にテーパーＴが形成される。

なお、電極指３ａ、３ｂの最大の線幅Ｗ_MAX部分の高さＨ₁は、電極指３ａ、３ｂの上辺までの高さＨ₂の１／３以下にすることが好ましい。１／３を超えると、バスバー４のテーパーＴと、圧電基板１との間の距離が大きくなりすぎて、バスバー４と配線電極５との電気的接続の信頼性が低下してしまう場合がある。

以下に、図４（Ａ）〜図６（Ｊ）を参照して、本実施形態に係る弾性表面波装置１００の製造方法の一例について説明する。なお、図４（Ａ）〜図６（Ｊ）は、それぞれ、その製造方法に用いた工程を示す断面図であり、図１の一点鎖線Ａ−Ａ部分を示している。

まず、図４（Ａ）に示すように、圧電基板１を準備する。
次に、図４（Ｂ）に示すように、圧電基板１上にポジレジスト６を塗布する。続いて、ポジレジスト６に対してクロロベンゼン処理をおこなう。

次に、図４（Ｃ）に示すように、ポジレジスト６上に、所望の開口パターン７ａを有するフォトマスク７を配置する。

次に、図４（Ｄ）に示すように、フォトマスク７を介してポジレジスト６を露光する。このとき、露光量を、適正な露光量よりも少ない、アンダー露光の条件にしておく。

次に、図５（Ｅ）に示すように、ポジレジスト６を現像する。この結果、ポジレジスト６に、所望の形状からなる開口８が形成される。開口８の上部には、庇８ａが形成される。庇８ａは、圧電基板１上に塗布されたポジレジスト６に対するクロロベンゼン処理により、ポジレジスト６の表面が固くなったことにより形成される。開口８の底部には、裾８ｂが形成される。裾８ｂは、ポジレジスト６の露光の際に、露光量を、適正な露光量よりも少ない、アンダー露光の条件にしたことにより形成される。

次に、図５（Ｆ）に示すように、ポジレジスト６を介して、圧電基板１上に、真空蒸着により、厚さ１０ｎｍのＴｉ層９、厚さ１５０ｎｍのＡｌＣｕ層１０を順に形成する。この結果、ポジレジスト６の開口８内に、ＩＤＴ電極２の電極指３ａ、３ｂとバスバー４とが形成される。このとき、開口８の上部に庇８ａが形成され、底部に裾８ｂが形成されているため、電極指３ａ、３ｂの断面は、図３に示すように、下辺の線幅Ｗ_Dおよび上辺の線幅Ｗ_Uが、いずれも電極指３ａ、３ｂにおける最大の線幅Ｗ_MAXよりも小さな形状となる。また、開口８の上部に庇８ａが形成されているため、バスバー４の配線電極５が接続される端面にもテーパーＴが形成される。

次に、図５（Ｇ）に示すように、ポジレジスト６を剥離する。この結果、圧電基板１の表面には、ＩＤＴ電極２の電極指３ａ、３ｂとバスバー４とが残る。

次に、圧電基板１上にネガレジストを塗布する。続いて、所望の開口パターンを有するフォトマスクを介して露光し、さらに現像することにより、図６（Ｈ）に示すように、所望のパターンからなるネガレジスト１１を形成する。ネガレジスト１１はネガ型であるので、端面が逆テーパー形状になる。

次に、図６（Ｉ）に示すように、ネガレジスト１１を介して、圧電基板１上に、真空蒸着により、厚さ１００ｎｍのＴｉ層１２、厚さ１０００ｎｍのＡｌ層１３を順に形成する。この結果、ＩＤＴ電極２のバスバー４に接続された配線電極５が形成される。バスバー４の端面にテーパーＴが形成されているため、バスバー４と配線電極５との電気的接続は確実である。

最後に、図６（Ｊ）に示すように、ネガレジスト１１を剥離することにより、本実施形態に係る弾性表面波装置１００が完成する。

以上の製造方法においては、リフトオフ法により弾性表面波装置１００を製造しているため、ドライエッチング法などを用いて製造した場合に比べて、各材料の選択自由度が向上している。

以上、実施形態に係る弾性表面波装置１００の構造、および、その製造方法の一例について説明した。しかしながら、本願発明が上述した内容に限定されることはなく、本願発明の趣旨に沿って種々の設計変更をなすことができる。

例えば、弾性表面波装置１００では、圧電基板１上に１対のＩＤＴ電極２が形成されているが、弾性表面波装置の回路配置は任意であり、ＩＤＴ電極２の数も１対には限られない。

また、弾性表面波装置１００では、ＩＤＴ電極２や配線電極５がそれぞれ２層に構成されているが、これらの層数は２層には限られない。ＩＤＴ電極２の層数と配線電極５の層数とは異なっていても良い。また、ＩＤＴ電極２や配線電極５の材質も任意であり、上述したものには限られない。

さらに、弾性表面波装置１００では、ＩＤＴ電極２のバスバー４において、ＩＤＴ電極と配線電極５との電気的接続をはかっているが、これには限定されず、例えば、ＩＤＴ電極２と電気的に繋がった接続電極を形成し、その接続電極と配線電極５とを電気的に接続するようにしても良い。

以上、本発明の実施の形態および変形例について説明したが、今回開示された実施の形態および変形例はすべての点で例示であって制限的なものではない。本発明の範囲は請求の範囲によって示され、請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれる。

１：圧電基板、２：ＩＤＴ電極、３ａ、３ｂ：電極指、３ｆ：電極指下部層、３ｓ：電極指上部層、４：バスバー、４ｆ：バスバー下部層、４ｓ：バスバー上部層、５：配線電極、５ｆ：配線電極下部層、５ｓ：配線電極上部層、６：ポジレジスト、７：フォトマスク、８：開口、８ａ：庇、８ｂ：裾、９：Ｔｉ層、１０：ＡｌＣｕ層、１１：ネガレジスト、１２：Ｔｉ層、１３：Ａｌ層。

Claims (7)

1. 圧電基板と、前記圧電基板上に形成された櫛歯状の電極指とバスバーとを有するＩＤＴ電極と、前記バスバーに接続された配線電極と、を備えた弾性表面波装置であって、
   前記配線電極は、少なくとも一部が前記バスバー上に形成されており、前記電極指は、長手方向に直交する断面において、下辺の線幅および上辺の線幅が、当該電極指における最大の線幅よりも小さく、
   前記バスバーは、長手方向に直交する断面において、下辺の線幅および上辺の線幅が、前記バスバーにおける最大の線幅よりも小さい、弾性表面波装置。
2. 前記バスバーにおける前記配線電極側の端面にテーパーが形成されている、請求項１に記載された弾性表面波装置。
3. 前記電極指は、該圧電基板から前記電極指における最大の線幅部分までの高さが、前記電極指の高さの１／３以下である、請求項１または２に記載された弾性表面波装置。
4. 前記バスバーは、該圧電基板から前記バスバーにおける最大の線幅部分までの高さが、前記電極指の高さの１／３以下である、請求項１から３のいずれか１項に記載された弾性表面波装置。
5. 前記電極指、又は／及び、前記バスバーが、少なくとも、前記圧電基板に接する接合層と、当該接合層よりも上部に設けられた主電極層とを含む、複数の層からなる、請求項１ないし４のいずれか１項に記載された弾性表面波装置。
6. 前記主電極層が、Ａｌ、Ａｌを含む合金、Ｃｕ、Ｃｕを含む合金のいずれかである、請求項５に記載された弾性表面波装置。
7. 前記接合層が、Ｔｉ、Ｃｒ、Ｎｉ、ＮｉＣｒのいずれかである、請求項５または６に記載された弾性表面波装置。