JPH02295212A - 弾性表面波共振子 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔概要〕 弾性表面波共振子の構造に関し、 弾性表面波共振子の表面波駆動電極と反射電極の膜厚を
最適の範囲にして、共振子特性を向上させることを目的
とし、 ３６’　Ｙカットのリチウムタンタレート（ＬｉＴａＯ
＋）単結晶基板と、前記基板上に形成された膜厚（１）
が弾性表面波波長（λ）の２〜３．５％のＡｌ膜からな
る櫛型駆動電極およびその両側に配設された反射電極と
、前記櫛型駆動電極および反射電極を覆って、前記基板
上に形成された二酸化シリコン膜と、前記櫛型駆動電極
の一部表面が露出するごとくに設けられた２つの外部リ
ード導出部とを少なくとも備える≠うに弾性表面波共振
子を構成する。

〔産業上の利用分野〕

本発明は弾性表面波共振子、とくに、駆動電極および反
射電極の構成に関する。

近年、情報処理機器や通信機器の高速化にともなって、
搬送波や信号波の周波数帯は益々高周波域にシフトして
きており、それに対応して高周波における基準信号の発
生，フィルタリングなどが必要となり、最近はこれらの
用途に弾性表面波素子、たとえば、弾性表面波共振子な
どが使用されるようになってきた。

弾性表面波共振子は、一般的に素子構成が単純であると
いう特徴があるが、その一方、素子性能の作り込みが難
しいという一面があり、バラッキが小さく特性の揃った
弾性表面波共振子の開発が求められていた。

〔従来の技術〕

弾性表面波共振子は、電気一機械結合係数が大きく、し
かも周波数の温度係数が比較的小さい基板、たとえば、
３６″回転ＹカットーＸ伝播ＬｉＴａＯｓ（３６゜Ｙ　
−Ｘ　ＬｉＴａＯ，）単結晶基板の上に、櫛型駆動電極
を設け、その両側に反射電極，たとえば、複数のストリ
ップ状導体パターンを並列に形成し、それら導体パター
ンの両端部を連結導体パターンで接続した、いわゆるシ
ョートストリップ型の反射電極を配設した２端子型素子
である。

櫛型駆動電極と反射電極との間隔は、基板表面を伝播す
る表面波の波長をλとすると、゜（ａ）従来多く用いら
れてきた通常構造は７／８λであり、（ｂ）最近提案さ
れているエネルギー閉じ込め構造のものではλ／２，す
なわち、櫛型駆動電極と連続等ピッチに配置されている
。

弾性表面波素子においては、電極の重さが基板表面を伝
播する表面波の音速に影響を与えるため、通常、電極材
料には重さが軽いＡ！などが多く使用され、その膜厚は
基板の種類なども余り顧慮されることな゛《、製造プロ
セス上扱い易い，たとえば、数１００ｎｍから１μｍ程
度の範囲で真空蒸着法などで形成し、必要に応じてレー
ザ光などを用いて電極の一部を除去して周波数トリミン
グを行なって、所要性能の，たとえば弾性表面波共振子
を作成していた。

〔発明が解決しようとする課題〕

しかし、最近の、とくに高周波領域における弾性表面波
共振子の性能に対する要求は益々厳しくなってきており
、たとえば、上記の如く電極形成後に、Ａ２電極の一部
をトリミングで除去するなどの方法では、所要性能の製
品を小さいバラッキで安定して製造することが困難であ
るという問題を生じており、その解決が必要であった。

〔課題を解決するための手段〕

上記の課題は、３６゜Ｙカットのリチウムタンタレー｝
　（ＬｉＴａＯｚ）単結晶基板ｌと、前記基板１上に形
成された膜厚（１）が弾性表面波波長（λ）の２〜３．
５％の八！膜からなる櫛型駆動電極２およびその両側に
配設された反射電極３および４と、前記櫛型駆動電極２
および反射電極３と４を覆って、前記基板１上に形成さ
れた二酸化シリコン膜５゜と、前記櫛型駆動電極２の一
部表面が露出するごとくに設けられた２つの外部リード
導出部６ａおよび６ｂとを少なくとも備えた弾性表面波
共振子によって解決することができる。

〔作用〕

本発明の弾性表面波共振子は、３６゜Ｙカットのりチウ
ムタンタレー｝　（ＬｉＴａＯ：＋）単結晶基板上に、
励振される表面波の波長に対応した所定の範囲の厚さの
ｌ膜からなる電極を形成してあるので、弾性表面波共振
子の性能のバラツキを小さくし品質を安定化させること
ができる。

〔実施例〕

第１図は本発明による実施例の弾性表面波共振子を説明
する図であり、同図（イ）は平面図、同図（口）はＡ−
Ａ“断面図である。

図中、ｌは３６”　ＹカットのＬｉＴａＯ３単結晶基板
で、寸法は厚さ０．３５ｍｍ，巾２ｍｍ，長さ６ｍｍ、
表面は平滑に研磨してある。表面波はＸ方向に伝播する
ように電極を配置した。２は櫛型駆動電極で、それぞれ
５０本の櫛歯を有する一対の櫛型電極２ａと２ｂとが互
いに櫛歯を差し挟んで配置されている。３，４は反射電
極で、それぞれ１００本のストリップ状導体パターン７
を並列に形成し、それら導体パターン７０両端部を連結
導体パターン８で接続した、いわゆるショートストリッ
プ型のものである。これら電極パターンの形成は、具体
的には前記基板１上に膜厚ｔのＡ１膜を真空蒸着し、通
常のホトリソグラフィ法で前記櫛型駆動電極２と反射電
極３および４を同時形成した。

電極間隔はエネルギー閉じ込め構造を採用したので、櫛
型駆動電極と両反射電極の間も含めて全てλ／２，すな
わち、連続等ピッチ配置になるよう形成した。

なお、共振周波数１６０ＭＨｚを得るために、前記基板
１のＸ伝播表面波の音速４０９０ｍ／ｓからλ＝２５．
５６μｍを算出し、電極ピッチをλ／２，電極巾および
電極間隔をλ／４として設計した。

Ａ２膜の厚さｔは、ｔ／λとして１〜５％，すなわち、
０．２５〜１．３μｍの範囲で変えて幾つかの試料を作
成した。

５は二酸化シリコン膜で、弾性表面波の伝播速度の温度
係数がＬｉＴａ０３の温度係数と符号が逆であるため、
周波数温度特性の改善の目的で被着されたものであり（
特願昭５５−１５９６１２参照）、その厚さは５．６　
μｍとした。

６ａ，６ｂは櫛型駆動電極２を駆動する電源を接続する
ための外部リード導出部で、櫛型電極２ａおよび２ｂの
それぞれの接続部の一部に設けた電極露出部である。す
なわち、それらの上の二酸化シリコン膜を、たとえば、
ＣＦ４の中でイオンエッチングにより除去して形成した
。

第２図は３６゜Ｙカットウエーハを説明する図で同図（
イ）は側面図、同図（口）は表面図である。

すなわち、Ｙ軸に垂直な面からχ軸を回転軸として３６
゜回転した回転Ｙ軸に垂直にカットした平面を持つウエ
ーハで、表面波はＸ軸方向に伝播するように励振する電
極配置にした。

第３図は実施例の弾性表面波共振子の等価回路図で、Ｒ
，は等価直列抵抗＋ＣＳは等価直列容量Ｌｓは等価直列
インダクタンス，Ｃｄは等価並列容量である。

第４図は上記で説明した実施例装置の電極膜厚比（１／
λ）に対する共振周波数の温度特性図で、前記の如く二
酸化シリコン膜を被着してあるので温度係数は非常に小
さくなっている。とくに、電極膜厚（１／λ）を２〜３
．５％にすると発振周波数の温度係数が−５〜＋５％の
範囲内に入ることがわかる。

第５図は同じく本実施例装置の電極膜厚比（１／λ）に
対する等価回路パラメータの変化図で、それぞれ前記の
第３図に示したパラメータについて測定したものである
。なお、測定にはネットワークアナライザーを使用する
通常法に従って行なった。

同図（イ）はＲ，　−ｔ／λの関係図で膜厚比が３．５
％を越えると急激に増加する。同図（口）はＬ，−ｔ／
λの関係図で電極膜厚の影響は軽微である。同図（ハ）
はＣ，−ｔ／λの関係図で電極膜厚の影響はＬ３の場合
と同様に軽微である。同図（二）はＣ，−ｔ／λの関係
図で電極膜厚比が２％以下でや一大きくなるがその他の
範囲ではほ＼゛一定である。

第６図は電極膜厚比（１／λ）に対する表面波共振子特
性変化図で、同図（イ）はγ一ｔ／λの関係図である。

γは容量比（Ｃｓ／Ｃａ）で、γが小さいほど共振，反
共振周波数の差（八ｆ）が大きくなり、したがって、周
波数の可変範囲が広い電圧制御発振器などの用途に有利
である。図からわかるように、ｔ／λが２〜３．５％の
範囲において最も小さなＴが得られた。

同図（口）はＱ−ｔ／λの関係図である。Ｑは共振の先
鋭度で共振周波数と前記Δｆの比で共振子の重要な特性
の一つである。図からわかるようにｔ／λが３．５％ま
ではほｘ”ａｏｏ以上を維持しているが、３．５％を越
えると急激に低下する。

同図（ハ）はＭ，−ｔ／λの関係図である。Ｍｙは性能
指数と呼ばれるものでＱ／２γの関係で表され一般に大
きいほど好ましい。図からわかるように、３．５％以下
ではり一定の大きい値を保持している。

すなわち、本実施例データから本発明の構成による電極
膜厚比（１／λ）は２〜３．５％の場合、極めて優れた
特性の弾性表面波共振子が得られることがわかる。

〔発明の効果］ 以上詳しく述べたように、本発明によれば電極膜厚（１
）を表面波波長（λ）の比として正規化して、どの周波
数の表面波共振子に対しても、予め最適の電極膜厚を設
定して製作することができるので、弾性表面波共振子の
品質および歩留り向上に寄与するところが極めて大きい
。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明による実施例の弾性表面波共振子を説明
する図、 第２図は３６゜回転Ｙカットウエーハを説明する図、 第３図は弾性表面波共振子の等価回路図、第４図は電極
膜厚比（１／λ）に対する共振周波数の温度特性図、 第５図は電極膜厚比（１／λ）に対する等価回路パラメ
ータの変化図、 第６図は電極膜厚比（１／λ）に対する表面波共振子特
性変化図である。 図において、 １は３６＠回転ＹカットＬｉＴａＯ：＋基板、２は櫛型
駆動電極、 ３および４は反射電極、 ５は二酸化シリコン膜、 ６ａ，６ｂは外部リード導出部、 ７はストリップ状導体パターン、 ８は連結導体パターンである。 Ｃｄ 弾性長面浪扱倣子の筈借回路目 竿　３ａ 壬莞畦二よク芙弛剖Ｏ弾１生絃浪斤倣子８説明イろ図第
　　１　　図 （イ２順１１Ｉ！：Ｉ記 Ａ （ロ冫ｉａａコ ３ｂ’回枳Ｙ　″７７・・ｔ−広一ハ乏滉萌すや０１　
２　図 外（％） ｔｅｍｃ　（イレ≦’，）　ｒ二ＭＶシ＞Ｋ＃　ノＡ：
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Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 ３６°Ｙカットのリチウムタンタレート（ＬｉＴａＯ＿
   ３）単結晶基板（１）と、 前記基板（１）上に形成された、膜厚（ｔ）が弾性表面
   波波長（λ）の２〜３．５％のＡｌ膜からなる櫛型駆動
   電極（２）およびその両側に配設された反射電極（３，
   ４）と、 前記櫛型駆動電極（２）および反射電極（３，４）を覆
   って、前記基板（１）上に形成された二酸化シリコン膜
   （５）と、 前記櫛型駆動電極（２）の一部表面が露出するごとくに
   設けられた２つの外部リード導出部（６ａ，６ｂ）とを
   少なくとも備えた弾性表面波共振子。