JPH0316311A

JPH0316311A - 弾性表面波素子およびその製造法

Info

Publication number: JPH0316311A
Application number: JP23285689A
Authority: JP
Inventors: Kouichi Egara; 江柄　光一; Norihiro Mochizuki; 望月　規弘; Kenji Nakamura; 憲司中村
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 1989-03-30
Filing date: 1989-09-11
Publication date: 1991-01-24

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】（産業上の利用分野）本発明は圧電体基板上に空隙を隔てて半導体、導電体あ
るいは誘電体を設けている弾性表面波素子およびその製
造法に関する，（従来の技術）圧電体基板上に空隙を介して半導体などを設けた弾性表
面波素子としては、増幅器、コンポルバなどが知られて
いる．なお、上述の半導体に代えて、銅などの導電体や
非線形性を示す誘電体を設けたものがあり、これらは、
いづれも、圧電体基板上を伝搬する弾性表面波の減衰を
生じさせないために、スペーサレールやスベーサポスト
を介して圧電体基板上に配置される。

第５図は従来のスベーサポストを用いた弾性表面波コン
ボルバの一例が示されている。ここではニオブ酸リチウ
ムなどの圧電体基板１上に電気信号を弾性表面波信号に
変換する櫛型人力電ｔｆｌｉ　２３を設けており、その
間に位置して、圧電体基板ｌ上に所要空隙を介してシリ
コンベースなどの半導体４が配設される。このために、
上記圧電体基板ｌ上のランダムな位置にスペーサボスト
７が形成される。なお、図中、符合５は２つの弾性表面
波信号のコンポリューション出力を取出すために、上記
半導体４に設けられた出力電極である。

また、上述の櫛型入力電極２．３はアルミニウムなどの
導電材料からなり、電極パターンは通常、フォトリソグ
ラフィー技術を用いて作成される。

このような分離媒質型ＡＥコンボルバでは２つの櫛型入
力電極２．３により励振され、圧電体基板ｌ上を互いに
逆方向に伝搬した弾性表面波が半導体５の下で衝突した
時に生じた電界が半導体５中のキャリャと非線形相互作
用を起し、コンポリューション信号を生起する。

（発明が解決しようとする課Ｂ）このように、圧電体基板１と半導体５との間に空隙を設
けることで表面波の伝搬を妨げることなく、非線形相互
作用を発生させることができるが、均一で長い相互作用
領域を確保するためには上述の空隙を極めて精密に制御
する必要がある。

そこで、第５図に示すようなスベーサボスト７が用いら
れるのである。これらのスベーサボスト７は圧電体基板
ｌ上のランダムな位置に形成され、形状は円筒形や直方
体などであり、径は３〜６ｕ程度、また高さ（空隙）は
５００人〜ｌｕ程度である。このようなスペーサボスト
７は、従来、フォトマスクを用いるフォトリソグラフィ
ー技術を用いてパターンとして圧電体基板１上に形成し
？、イオンビームエッチング法などで圧電体基板１上に
凹凸を付けることで形成するか、スパッタ法などでＳｉ
Ｏ■などの誘電体のポストを圧電体基板１上に形成して
いる。なお、この点については下記の文献に詳述されて
いる。

Ｊ．Ｈ．Ｃａｆａｒｅｌｌａ　，　Ｊ．Ａ．Ａ１ｕｓｏ
ｗ　，　Ｗ．Ｍ．Ｂｒｏｗｎ，Ｅ．Ｓｔｅｒｎ　：　Ｐ
ｒｏｇｒａｍｌｌａｂｌｅ　Ｍａｔｃｈｅｄ　Ｆｉｌｔ
ｅｒｉｎｇｗｉｔｈ　Ａｃｏｕｓｔｏｅｌｅｃｔｒｉｃ
　Ｃｏｎｖｏｌ．ｖｅｒｓ　ｊｎ　ＳｐｒｅａｄＳｐｅ
ｃｔｒｕｍ　Ｓｙｓｔｅｍｓ，　１９７５　Ｕｌｔｒａ
ｓｏｎｉｃｓ　ＳｙｍｐｏｓｉｕｍＰｒｏｃｅｅｄｉｎ
ｇｓ．　ＩＥＥＥ，　２０５／２０８　（１９７５１。

しかしながら、上記従来技術ではスベーサポストを圧電
体基板１上にイオンビームエッチング法やスバッタ法に
よって形成し７ているために、スベーサポストの形成に
手間がかかり、その処理のために大規模な装置が必要と
なるだけでなく、とくに、エッチング法では圧電体基板
１の表面の大部分をエッチングすることで、表面状熊が
悪くなり、弾性表面波の伝搬に悪影響を及ぼす可能性が
ある。

（発明の目的）本発明は上記事情にもとづいてなされたもので、スベー
サポストを、簡単かつ確実に圧電体基板上に構成でき、
かつ基板表面の平滑性を損わない弾性表面波素子および
その製造法を提供しようとするものである。

（課題を解決するための手段）このため、本発明では、圧電体基板上に空隙を隔てて半
導体、導電体あるいは誘電体を設けるために、該圧電体
基板上にスペーサポストを設けている弾性表面波素子に
おいて、上記空隙を保持するためのスペーサポストが、
樹脂よりなるものである。

なお、上記樹脂は光鍾化性樹脂であるとよく、また、上
記樹脂には粒径が所定範囲内に整えられた微粒子が分散
されているとよい。

また、本発明では、圧電体基板上にスペーサポストを設
け、その上に半導体、導電体あるいは誘電体を設ける弾
性表面波素子の製造法において、光硬化性樹脂前駆体を
一定膜厚となるように圧電体基板上に塗布する工程と、
フォトマスク上がら上記フォトマスクによって限られた
上記光硬化性樹脂の層に対して光照射する工程と、光照
射によって圧電体基板に固着された上記光硬化樹脂の部
分を除いて、他の前駆体を除去する工程とを具備してい
る。

また、更に本発明では圧電体基板上にスペーサポストを
設け、その上に半導体、導電体あるいは誘電体を設ける
弾性表面波素子の製造法において、硬化性樹脂前駆体を
圧電体基板上の任意の複数位置にスペーサポストとして
必要な量だけ塗布する工程と、該硬化性樹脂を所定厚さ
の層にすると共にこれを硬化する工程とを具備している
。

なお、上記硬化性樹脂前駆体に予め粒径が所定範囲内に
整えられた微粒子が分散してもよい。また、硬化前ある
いはその間、上記樹脂の層に所定厚さとなるように圧力
を加えるようにしてもよい．（作用）このようにして、圧電体基板上に簡単かつ確実にスベー
サポストを設けることができ、しかも、この時、基板表
面を粗らすことがなく、弾性表面波の伝搬に悪影響を及
ぼすことがなく、また、製造が容易で、そのための大型
装置の設備を必要としない。

（実施例）以下本発明の実施例を図面を参照して具体的に説明する
。ここで、符号１から５までは従来例の説明における構
成要素と同じである。そして、本発明では、従来例にお
けるスペーサボスト７の代りに、その機能をはたすスペ
ーサボスト６が採用される。このスペーサポスト・６を
圧電体基板ｌ上に形成するには次のような製造法が採用
される。

先づ、光硬化性樹脂の前駆体８を重合開始剤、バインダ
樹脂などとともに溶媒に溶かし、これをスビナーなどを
用いて、空隙として必要な厚さに、圧電体基板１上に塗
布する。次に必要なスペーサボスト６の形状の反転部が
マスクされたネガ型フォトマスク９を上記樹脂前駆体上
に密着させ、硬化に必要な波長の光を照射して、ポスト
となる部分の樹脂を硬化させる。そして、次にフォトマ
スク９を除き、硬化されていない樹脂前駆体を溶剤など
で除去すると、圧電体基板１上にスベーサボスト６が残
される（第２図ｆａｌ　，　（ｂ）および（Ｃｌ参照）
．このようにして、空隙を保持するためのスベーサボスト
６が、圧電体基板１上の所要領域に分散して固着される
が、この場合、上記実施例では、樹脂材料に光硬化性樹
脂を用いているが、別に熱硬化性あるいは二液硬化性樹
脂を用いてもよいことは勿論である．とくに、微細なス
ペーサポストを形成する場合には、本実施例の光硬化性
樹脂を用いることが好ましく、ここではフォトリソグラ
フィー法が採用される．なお、上記実施例においては、光硬化性樹脂前駆体を空
隙として、必要な膜厚分、スビンコート法などで塗布し
ているため、空隙量がＩＯＯＯＡ以下と、小さい場合、
上記方法では均一な膜厚状態が得られず、結果としてス
ペーサの保持する空隙量にバラ付きを生じるおそれがあ
り、また、ビンホールを生じる可能性も考えられるから
、空隙量がたとえば１０００入以下で均一な膜厚が得ら
れない又はビンホールが生ずるなど場合には、Ｌ−Ｂ膜
法を採用して光硬化性樹脂前駆体による膜を圧電体基板
ｌ上に形成する．上記Ｌａｎｇｍｕｉｒ−Ｂｒｏｄｇｅ
ｔｔ膜法とは、公知のように、水面上に形成された単分
子膜を一層ずつ基板上に移しとることにより、薄膜を形
成する方法である．なお、上記実施例において、樹脂前駆体としては少なく
とも反応性ビニル基を１個持つ化合物が利用でき、例え
ば反応性ビニル基含有単量体、反応性ビニル基含有オリ
ゴマー及び反応性ビニル基含有ボリマーからなる群より
選択した１種以上を用いることができる．これら化合物の反応性ビニル基としては、スチレン系ビ
ニル基、アクリル酸系ビニル基、メタクリル酸ビニル基
、アリル系ビニル基、ビニルエーテルなどの他に酢酸ビ
ニルなどのエステル系ビニル基など重合反応性を有する
置換もしくは非置換のビニル基が挙げられる。

かかる条件を満たす樹脂前駆体の具体例は次の通りであ
る．すなわち、例えばスチレン、メチルスチレン、クロ
ルスチレン、プロモスチレン、メトキシスチレン、ジメ
チルアミノスチレン、シアノスチレン、ニトロスチレン
、ヒドロキシスチレン、アミノスチレン、カルボキシス
チレン、アクリル酸、アクリル酸メチル、アクリル酸エ
チル、アクリル酸シクロヘキシル、アクリルアミド、メ
タクリル酸、メタクリル酸メチル、メタクリル酸工一テ
ル、メタクリル酸プロビル、メタクリル酸ブチル、メタ
クリル酸フエニル、メタクリル酸シクロヘキシル、ビニ
ルビリジン、Ｎ−ビニルビロリドン、Ｎ−ビニルイミダ
ゾール、２−ビニルイミダゾール、Ｎ−メチル２−２ビ
ニルイミダゾール、プロビルビニルエーテル、プチルビ
ニルエーテル、イソブチルビニルエーテル、β−クロロ
エチルビニルエーテル、フエニルビニルエーテル、ｐ−
メチルフェニルビニルエーテル、ｐ−クロルフェニルビ
ニルエーテルなどの一価の単量体；例えばジビニルベン
ゼン、シュウ酸ジスチリル、マロン酸ジスチリル、コハ
ク酸ジスチリル、グルタル酸ジスチリル、アジビン酸ジ
スチリル、マレイン酸ジスチリル、フマル酸ジスチリン
、β，β一ジメチルグルタル酸ジスチリル、２−プロモ
グルタル酸ジスチリル、α−α′−ジクロログルタル酸
ジスチリル、テレフタル酸ジスチリル、シュウ酸ジ（エ
チルアクリレート）、シュウ酸ジ（メチルエチルアクリ
レート）、マロン酸ジ（エチルアクリレート）、マロン
酸ジ（メチルエチルアクリレート）、コハク酸ジ（エチ
ルアクリレート）、グルタル酸ジ（エチルアクリレート
）、アジビン酸ジ（エチルアクリレート）、マレイン酸
ジ（ジエチルアクリレート）、ファル酸ジ（エチルクリ
レート）、β，β−ジメチルグルタル酸ジ（エチルアク
リレート）、エチレンジアクリルアミド、ブロビレンジ
アクリルアミド、１．４−フエニレンジアクリルアミド
、１．４−フエニレンビス（オキシエチルアクリレー｝
）　、！；４−フエニレンビス（オキシメチルエチルア
クリレート）　、１．４−ビス（アクリロイルオキシエ
トキシ）シクロヘキサン、１．４−ビス（アクリロイル
オキシメチルエトキシ）シクロヘキサン、１．４−ビス
（アクリロイルオキシエトキシカルバモイル）ベンゼン
５］，４一ビス（アクリロイルオキシメチルエ１・キシ
力ルパモイル）ベンゼン、１．４−ビス（アクリロイル
オキシエトキシカルバモイル）シクロヘキサン、ビス（
アクリロイルオキシエトキシ力ルバモイルシク口ヘキシ
ル）メタン、シュウ酸ジ（エチルメタクリレート）、シ
ュウ酸ジ（メチルエチルメタクリレート）、マロン酸ジ
（エチルメタクリレート）、マロン酸ジ（メチルエチル
メタクリレート）、コハク酸ジ（エチルメタクリレート
）、コハク酸ジ（メチルエチルメタクリレート）、グル
タル酸ジ（エチルメタクリレ−１・）、アジビン酸ジ（
エチルメタクリレート）、７１ノイン酸ジ（エチルメタ
クリレート）、フマル酸ジ（エチルメククリレート）、
フマル酸ジ（メチルエチルメタクリレート）、β，β′
−ジメチルグルタル酸ジ（エチルメタクリレート）　，
　１．４−フエニレンビス（オキシエチルメタクリレー
ト）　．　１．４−ビス（メタクリロイルオキシエ１・
キシ）シクロヘキナンアクリロイルオキシエトキシエチ
ルビニルエーテルなどの２価の単量体；例えばペンタエ
リスリトールトリャクリレート、ペンタエリスリトール
トリメタクリレート、ペンタエリスリトールトリ（ヒド
ロキシスチレン）、シアヌル酸トリアクリレート、シア
ヌル酸トリメタクリレート、１，１．１　−　トリメチ
ロールブロバントリアクリレート、１，１．１−トリメ
チロールプロパントリメタクリレート、シアヌル酸トリ
（エチルアクリレート）　，　１，１．１　−　トリメ
チロールブロバントリ　（エチルアクリレート）、シア
ヌル酸トリ（エチルビニルエーテル）　、１，１．１　
−　トリメチロールプロパンと３倍モルのトリエンジイ
ソシアネートとの反応物とヒドロキシエチルアクリレー
トとの縮合物、１，１．１　−　｝リメチロールプロパ
ンと３倍モルのヘキサンジイソシアネートとの反応物と
ｐ−ヒドロキシスチレンとの縮合物などの３倍の単量体
；例えばエチレンテトラアクリルアミド、プロピレンテ
トラアクリルアミドなどの４価の単量体など、更にはオ
リゴマーまたはボリマーの末端に反応性ビニル基を残し
た重合性ボリマー前駆体あるいはオリゴマーまたはボリ
マーの側鎖に反応性ビニル基をつけた重合性ボリマー前
駆体などを挙げることができる．なお、前述のように、これらの光硬化性樹脂前駆体を２
種以上用いてもよい。

次に実例をあげる。樹脂前駆体として、トリメチロール
ブロバン（２０．０部）をミヒラーズケトン（１．０部
）、ｐ−ジエチルアミノ安息香酸エチル（１．０部）、
ポリメチルメタクリレート（２０．０部）とともにトル
エン＜６０部）に溶解し、スビンナを用いて圧電体基板
ｌ上に２０００人の厚さで塗布する。次にフォトマスク
を上記樹脂前駆体の上に載せ、紫外光を照射する。硬化
した段階で、フォトマスクを除き、ＭＥＫ　　（メチル
エチルケトン）を用いて不要部分をエッチング処理し、
所要のスペーサボスト６を得るのである。

なお、空隙量が１０００人以下の場合には、上記｛酎脂
前駆体は前述のようにＬａｎｇｍｕｉｒ　Ｂｒｏｄｇｅ
ｔｔ膜法を用いて、圧電体基板ｌ上に積層してもよい。

また、本実施例において、上記硬化性樹脂前駆体に粒径
が所定範囲内に整えられた（例えば分級された）微粒子
を予め分散して置いてもよい。この微粒子の粒径は、例
えば、形成すべきスペーサポストの厚さにほぼ等しくす
るとよい。また、上記微粒子の材質としては、例えば、
ガラス、シリカ、金属酸化物（ｉＪｇｏ，　Ａｆｆ　ａ
ｏｓ　）などの無機化合物の多孔質体若しくは非多孔質
体、または中空体や、ポリスチレン、ポリエチレン、ボ
リブロビレン、ポリエステル、ポリアクリル、ポリカー
ボネイト、シリコン樹脂などのプラスチック類などを挙
げることができる。ただし、硬化性樹脂に対し溶解ない
し膨潤されないことが必要である．微粒子の形状として
は、球形に限らず６面体や４面体、円柱形でもよいが、
スペーサとして一定の間隔を保持できるように樹脂層を
硬化する時、具合よく分散配置される大きさであること
が好ましい。このような状態は第３図に示されている。

また、本発明におけるスペーサポスト６を形成するのに
以下に述べるような製造法を採用してもよい．ここでは、まず硬化性樹脂前駆体、例えば粒径が所定範
囲内に整えられた微粒子（既述）を分散させた硬化性樹
脂前駆体を単体または添加剤、溶媒などとともに圧電体
基板１上の、スベーサポストを設けたい複数位置に、１
つのポストとして必要な等量の体積で載せる．この硬化
性樹脂前駆体の好ましい供給の仕方には、公知の定量吐
出装置を用いたディスベンサー塗布法が採用できる。次
に平坦面を有する適当な加圧板１３をこれらの上に載せ
、加圧板ｌ３と圧電体基板１の上面との空隙が所定値に
なるまで加圧する。そして、この状態のままで硬化させ
ることで、スペーサボスト６が得られるのである（第４
図！ａｌ　．　（ｂ）　，　（ｃｌ参照）。

この実施例で用いられる硬化性樹脂は、前述のように光
、とくに紫外綿硬化性、熱硬化性、二液硬化性などのほ
かに、溶剤揮発による硬化、湿気による硬化、ホットメ
ルトによる硬化などの利用できる樹脂であるとよいが、
なかでも、紫外線硬化性樹脂、二液硬化性樹脂などが、
その製造態様の上で作業性、生産性に優れている。また
、この製造法の特徴は、フォトリソグラフィー技術を用
いないので、エッチング作業などが省略できる点である
。

なお、上述の実施例では、圧電体基板ｌ上にスベーサボ
スト６を介して半導体４を設ける弾性表面波素子が示さ
れているが、導電体あるいは誘電体を半導体４に代えて
設置する場合の弾性表面波素子にも適用可能であり、こ
れはコンボルバのみならず、増幅器などの他の用途にも
採用できることは勿論である。

（発明の効果）本発明は以上詳述したようになり、硬化性樹脂を圧電体
基板上の所要箇所に固着してスベーサポストを構成する
ので、その製作が容易でかつ確実であり、圧電体基板の
表面を粗さないので、所要の弾性表面波の伝搬効率を保
つことができる。

また、その製造法も、従来に比べて簡単であり、工数が
削減できると共に、大型装置などの設備が不要であるな
どのメリットがある。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例を示す縦断側面図、第２図ｆ
ａ）　，　（ｂｌおよび（ｃｌはその製造工程順を示す
側面図、第３図は別の実施例を示す縦断側面図、第４図
［ａ）　，　（ｂｌおよびＦＣ）は別の製造法に基く工
程順を示す側面図、第５図は従来例を示す縦断側面図で
ある．ｌ・・・圧電体基板、２．３・・・櫛型入力電極、４・
・・半導体、５・・・出力電極、６・・・樹脂によるス
ベーサポスト、８・・・硬化性樹脂の前駆体、９・・・
フォトマスク、１２・・・微粒子を分散した硬化性樹脂
、ｌ３・・・加圧板。

Claims

【特許請求の範囲】

１．圧電体基板上に空隙を隔てて半導体、導電体あるい
は誘電体を設けるために、該圧電体基板上にスペーサポ
ストを設けている弾性表面波素子において、上記空隙を
保持するためのスペーサポストが圧電体基板上の所要領
域に分散して固着された樹脂よりなることを特徴とする
弾性表面波素子。
２．上記樹脂が光硬化性樹脂であることを特徴とする請
求項１の弾性表面波素子。
３．上記樹脂には粒径が所定範囲内に整えられた微粒子
が分散されていることを特徴とする請求項１あるいは２
の弾性表面波素子。
４．圧電体基板上にスペーサポストを設け、その上に半
導体、導電体あるいは誘電体を設ける弾性表面波素子の
製造法において、光硬化性樹脂前駆体を一定膜厚となる
ように圧電体基板上に塗布する工程と、フォトマスクか
ら上記フォトマスクによって限られた上記光硬化性樹脂
の層に対して光照射する工程と、光照射によって圧電体
基板に固着された上記光硬化樹脂の部分を除いて、他の
前駆体を除去する工程とを具備していることを特徴とす
る弾性表面波素子の製造法。
５．圧電体基板上にスペーサポストを設け、その上に半
導体、導電体あるいは誘電体を設ける弾性表面波素子の
製造法において、予め粒径が所定範囲内に整えられた微
粒子が分散してある光硬化性樹脂前駆体を圧電体基板上
に塗布する工程と、光照射前あるいはその間、フォトマ
スク上から上記樹脂の層に所定厚さとなるように圧力を
加えながら、上記フォトマスク上から上記フォトマスク
によって限られた上記光硬化性樹脂の層に対して光照射
する工程と、光照射によって圧電体基板に固着された上
記光硬化樹脂の部分を除いて、他の前駆体を除去する工
程とを具備していることを特徴とする弾性表面波素子の
製造法。
６．圧電体基板上にスペーサポストを設け、その上に半
導体、導電体あるいは誘電体を設ける弾性表面波素子の
製造法において、硬化性樹脂前駆体を圧電体基板上に任
意の複数位置にスペーサポストとして必要な量だけ塗布
する工程と、該硬化性樹脂を所定厚さの層にすると共に
これを硬化する工程とを具備していることを特徴とする
弾性表面波素子の製造法。
７．上記硬化性樹脂前駆体には予め粒径が所定範囲内に
整えられた微粒子が分散してあり、硬化前あるいはその
間、上記樹脂の層に所定厚さとなるように圧力が加えら
れることを特徴とする請求項６の弾性表面波素子の製造
法。