JPWO2007099742A1 - 弾性波装置及びその製造方法 - Google Patents

Abstract

比帯域の狭小化及び挿入損失の劣化をさほど招くことなく、周波数温度特性を効果的に改善することが可能とされている弾性表面波装置を提供する。圧電基板２上に少なくとも１つのＩＤＴ電極３が形成されており、ＩＤＴ電極３を覆うように温度特性改善用の絶縁物層６が設けられており、絶縁物層６の表面を、下方にＩＤＴ電極が位置している第１の表面領域と、下方ＩＤＴ電極が位置していない第２の表面領域とに区分した場合に、第１の表面領域の少なくとも一部における圧電基板２からの絶縁物層表面の高さに比べて、第２の表面領域の少なくとも一部における絶縁物層表面の高さが、弾性表面波の波長λとしたときに、０．００１λ以上高くされている、弾性表面波装置１。

Description

本発明は、例えば共振子や帯域フィルタとして用いられる弾性波装置に関し、より詳細には、ＩＤＴ電極を覆うように温度特性改善用の絶縁物層が形成されている構造を備えた弾性波装置及びその製造方法に関する。

従来、移動体通信機器の帯域フィルタなどにおいて、弾性波共振子や弾性波フィルタが広く用いられている。この種の弾性波装置の一例が下記の特許文献１に開示されている。図１３は、特許文献１に記載の弾性表面波装置を模式的に示す正面断面図である。図１３に示す弾性表面波装置１０１では、圧電基板１０２上に、ＩＤＴ電極１０３が形成されている。ＩＤＴ電極１０３を覆うように、絶縁物層１０４が形成されている。ここでは、圧電基板１０２が、ＬｉＴａＯ_３基板やＬｉＮｂＯ_３基板のように、負の周波数温度係数を有する圧電材料により形成されている。他方、絶縁物層１０４は、ＳｉＯ_２のような正の周波数温度係数を有する絶縁材料により形成されている。従って、温度特性に優れた弾性表面波装置１０１を提供することができるとされている。

弾性波装置１０１では、ＩＤＴ電極１０３を形成した後に、ＳｉＯ_２膜などからなる絶縁物層１０４が形成されている。そのため、蒸着などの薄膜形成法により絶縁物層１０４を形成した場合、絶縁物層１０４の表面に、凸部１０４ａと凹部１０４ｂとを有する凹凸が形成されざるを得なかった。これは、下地にＩＤＴ電極１０３が存在しているため、ＩＤＴ電極１０３が存在する部分において、絶縁物層１０４の表面の高さが高くなり、凸部１０４ａが形成されることによる。

ところが、このような凹凸が形成されると、所望でないリップルが周波数特性上に現れるため、下記の特許文献２には、上記凹凸をなくした弾性波装置が開示されている。特許文献２に記載の弾性波装置の構造を図１４に模式的正面断面図で示す。弾性波装置１１１では、圧電基板１１２上に、ＩＤＴ電極１１３が形成されている。そして、ＩＤＴ電極１１３と同じ膜厚の第１の絶縁層１１４が、ＩＤＴ電極１１３が設けられている領域の周囲に形成されている。そして、第２の絶縁物層１１５が、ＩＤＴ電極１１３及び第１の絶縁物層１１４を覆うように形成されている。ここでは、上記第１の絶縁物層１１４及びＩＤＴ電極１１３を形成した後に、第２の絶縁物層１１５が形成される。従って、第２の絶縁物層１１５の表面１１５ａが凹凸を有せず、平坦化される。
特開２００４−１１２７４８号公報 ＷＯ２００５／０３４３４７Ａ１

特許文献１に記載の弾性波装置１０１では、ＩＤＴ電極１０３が存在する部分上に十分な厚みの絶縁物層１０４が形成されるため、挿入損失が低下しがちであった。また、温度特性をより一層改善するために、絶縁物層１０４の厚みを厚くした場合には、比帯域が小さくなるという問題もあった。

他方、特許文献２に記載の弾性波装置１１４では、ＩＤＴ電極１１３が存在する部分上の第２の絶縁物層１１５の厚みを薄くすると、温度特性を第２の絶縁物層１１５により改善することが困難となる。逆に、第２の絶縁物層１１５の厚みを十分に厚くして温度特性を改善した場合には、ＩＤＴ電極１１３上に位置する第２の絶縁物層１１５の厚みが厚くなるため、やはり、比帯域が小さくなるという問題があった。

すなわち、特許文献１，２に記載の弾性波装置１０１，１１１では、ＩＤＴ電極上の絶縁物層の厚みを十分に厚くして温度特性を改善しようとした場合には、挿入損失が大きくなったり、比帯域が小さくなったりするという問題があり、このような問題を避けるために、絶縁物層１０４，１１５の厚みをＩＤＴ電極１０３上において薄くした場合には、温度特性を十分に改善することができなかった。

本発明の目的は、上述した従来技術の現状に鑑み、ＩＤＴ電極上に温度特性改善用の絶縁膜を形成した構造において、比帯域が小さくなり難く、かつ挿入損失の増大を招くことなく、温度特性を改善することが可能とされている弾性波装置を提供することにある。

本願の第１の発明によれば、一方主面と他方主面とを有する圧電基板と、前記圧電基板の一方主面上に形成された、少なくとも１つのＩＤＴ電極と、前記圧電基板上において、前記ＩＤＴ電極を覆うように設けられた温度特性改善用の絶縁物層とを備え、弾性波の波長をλとし、前記絶縁物層表面を、下方にＩＤＴ電極が位置している第１の表面領域と、下方にＩＤＴ電極が位置していない第２の表面領域とに区分した場合、第１の表面領域の少なくとも一部における圧電基板からの絶縁物層表面の高さに比べて、前記第２の表面領域の少なくとも一部における絶縁物層表面の高さが０．００１λ以上高くされていることを特徴とする、弾性波装置が提供される。具体的には、第２の表面領域の少なくとも一部における絶縁物層表面の高さが、第１の表面領域の絶縁物層表面の高さに比べて０．００１λ以上高くされており、また、第２の表面領域の絶縁物層表面の高さが、第１の表面領域の少なくとも一部における絶縁物層表面の高さに比べて０．００１λ以上高くされている。

また、本願の第２の発明によれば、一方主面と他方主面とを有する圧電基板と、前記圧電基板の一方主面上に形成された少なくとも１つのＩＤＴ電極と、前記ＩＤＴ電極を覆うように前記圧電基板上に設けられた温度特性改善用の絶縁物層とを備え、前記絶縁物層表面において、前記ＩＤＴ電極が下方に位置していない領域の少なくとも一部に、上方に突出した凸部が設けられており、該凸部７の凸部の周囲の絶縁物層表面からの高さが０．００１λ以上とされている（但し、λは弾性波の波長）ことを特徴とする、弾性波装置が提供される。

すなわち、第１，第２の発明（以下、適宜、本発明と総称することとする）では、ＩＤＴ電極を覆うように温度特性改善用の絶縁物層が形成されており、該絶縁物層表面において、ＩＤＴ電極が下方に位置している第１の表面領域と、下方にＩＤＴ電極が位置していない第２の表面領域とにおいて、絶縁物層表面の高さが異ならされている。第１の発明では、第１の表面領域の少なくとも一部における絶縁物層表面の高さに比べて、第２の表面領域の少なくとも一部における絶縁物層表面の高さが、０．００１λ以上高くされている。他方、第２の発明の表現では、ＩＤＴ電極が下方に位置していない絶縁物層表面領域、すなわち第１の発明における第２の表面領域の少なくとも一部において、上方に突出した凸部が設けられており、該凸部の高さが凸部周囲の絶縁物表面から０．００１λ以上とされていることを特徴とする。

本発明によれば、上記構成を備えるため、ＩＤＴ電極の上方における絶縁物層に厚みが相対的に薄くされている部分が存在するため、挿入損失の悪化や比帯域幅の狭小化が生じ難く、しかも、残りの相対的に厚みの厚い絶縁物層部分により十分な温度特性改善効果を得ることができる。

上記温度特性改善用の絶縁物層の構造については特に限定されないが、本発明のある特定の局面では、上記絶縁物層は、前記ＩＤＴ電極の周囲に設けられており、ＩＤＴ電極よりも膜厚が厚い第１の絶縁物層と、前記第１の絶縁物層及び前記ＩＤＴ電極を被覆するように設けられており、かつ膜厚が等しい第２の絶縁物層とを有するように構成されている。この場合には、ＩＤＴ電極及び第１の絶縁物層を形成した後に、等しい膜厚の第２の絶縁物層を形成するだけで、本発明の弾性波装置を容易に提供することができる。

好ましくは、上記第１，第２の絶縁物層は同じ絶縁物材料により形成される。この場合には、第１の絶縁物層及び第２の絶縁物層を同じ材料により形成することができるので、工程の簡略化及び製造コストの低減を果たすことができる。もっとも、第１，第２の絶縁物層と異なる絶縁物材料で構成されていてもよい。

本発明に係る弾性波装置では、好ましくは、前記圧電基板が負の周波数温度係数を有する圧電材料からなり、前記温度特性改善用絶縁物層が、酸化ケイ素を用いて形成されている。この場合には、酸化ケイ素からなる正の周波数温度係数を有する絶縁物層により、温度による周波数特性の変化を十分に小さくすることができる。

本発明においては、好ましくは、上記ＩＤＴ電極のデューティ比は０．２５以上、０．６０以下とされる。デューティ比をこの範囲内とすることにより、ＩＤＴ電極の電気抵抗の上昇を招くことなく、また本発明に従って、挿入損失の悪化や比帯域幅が狭くなることを防止しつつ、温度特性を改善することができる。

本発明に係る弾性波装置は、弾性波として様々な波を利用することができ、例えば、弾性表面波を利用した弾性表面波装置が本発明に従って提供される。

また、本発明に係る弾性波装置の製造方法は、圧電基板上に絶縁性材料層を形成する工程と、前記絶縁性材料層上にパターニングされたフォトレジストを形成し、前記絶縁性材料層をパターニングし、絶縁性材料層からなる第１の絶縁物層にＩＤＴが形成される領域に応じた圧電基板露出凹部を形成する工程と、前記圧電基板上において、金属材料を前記第１の絶縁物層よりも薄くなるように成膜し、前記圧電基板露出凹部においてＩＤＴ電極を形成するとともに、フォトレジスト上に金属膜を付着させる工程と、リフトオフ法により、前記フォトレジスト及びフォトレジスト上の金属膜を除去する工程と、前記ＩＤＴ電極及び第１の絶縁物層を覆うように、第２の絶縁物層を成膜する工程とを備えることを特徴とする。
（発明の効果）

第１の発明に係る弾性波装置及び第２の発明に係る弾性波装置では、ＩＤＴ電極が下方に位置していない絶縁物層の第２の表面領域の少なくとも一部の高さが、残りの絶縁物層表面部分の高さよりも０．００１λ以上高くされているため、十分な厚みの絶縁物層表面部分により、温度特性を確実に改善することができる。しかも、第１の表面領域の少なくとも一部においては、上記のように絶縁物層表面の高さが相対的に低くされて、絶縁物層の厚みが薄くされているので、挿入損失が悪化し難く、かつ比帯域幅が狭くなり難い。

よって、比帯域幅の狭小化及び挿入損失の増大を招くことなく、温度特性を改善することが可能となる。

本発明に係る弾性波装置の製造方法では、圧電基板上に絶縁性材料層を形成した後に、絶縁性材料層上にパターニングされたフォトレジストが形成され、絶縁性材料層とフォトレジストとが積層されてなる積層膜がパターニングされて、ＩＤＴ電極が形成される圧電基板露出凹部を有する第１絶縁物層が形成される。そして、次に、金属材料を第１絶縁物層よりも薄く成膜することにより、ＩＤＴ電極が上記圧電基板露出凹部において形成され、リフトオフ法によりフォトレジスト及びフォトレジスト上の金属膜が除去され、最後に、ＩＤＴ電極及び絶縁性材料層を覆うように第２の絶縁性材料膜が形成される。この場合、上記第１の絶縁物層の厚みが、上記ＩＤＴ電極の厚みよりも厚くされているので、第２の絶縁性材料層を成膜することにより、本発明に従って、ＩＤＴ電極上の絶縁物層の厚みが、相対的に薄い、本発明の弾性波装置を容易に製造することができる。

図１は、（ａ）及び（ｂ）は、本発明の一実施形態に係る弾性表面波装置の要部を示す模式的正面断面図及び該弾性表面波装置の平面図である。 図２は、（ａ）〜（ｆ）は、本発明の一実施形態の弾性表面波装置の製造工程を説明するための各模式的正面断面図である。 図３は、（ａ）は、実施形態の弾性表面波装置における絶縁物層凸部の高さｘと、温度特性ＴＣＦとの関係を示す図、（ｂ）はその一部を拡大して示す図である。 図４は、（ａ）は、実施形態の弾性表面波装置における絶縁物層凸部の高さｘと、比帯域ＢＷとの関係を示す図、（ｂ）はその一部を拡大して示す図である。 図５は、（ａ）は、実施形態の弾性表面波装置における絶縁物層凸部の高さｘと、インピーダンス比との関係を示す図、（ｂ）はその一部を拡大して示す図である。 図６は、比較のために用意した従来の弾性表面波装置における第２の絶縁物層の厚みと、温度特性ＴＣＦとの関係を示す図である。 図７は、比較のために用意した従来の弾性表面波装置における第２の絶縁物層の厚みと、比帯域ＢＷとの関係を示す図である。 図８は、実施形態の弾性表面波装置及び従来例の弾性表面波装置における温度特性改善量と、比帯域との関係を示す図である。 図９は、実施形態の弾性表面波装置におけるＩＤＴ電極のデューティと、温度特性との関係を示す図である。 図１０は、実施形態の弾性表面波装置における絶縁物層表面の凸部の高さｘと電力投入直後の周波数シフト量との関係を示す図である。 図１１は、本発明の弾性表面波装置の変形例を説明するための模式的正面断面図である。 図１２は、本発明の弾性表面波装置の他の変形例を説明するための模式的正面断面図である。 図１３は、従来の弾性表面波装置の一例を示す模式的正面断面図である。 図１４は、従来の弾性表面波装置の他の例を示す模式的正面断面図である。

符号の説明

１…弾性表面波装置
２…圧電基板
３…ＩＤＴ電極
３ａ…電極指
３Ａ…金属膜
４，５…反射器
６…絶縁物層
６ａ…凸部
７…第１の絶縁物層
７Ａ…ＳｉＯ_２膜
８…第２の絶縁物層

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。

図１（ａ）及び（ｂ）は、本発明の第１の実施形態に係る弾性表面波装置のＩＤＴ電極が設けられている部分を拡大して示す部分拡大正面断面図及び該弾性表面波装置の模式的平面図である。

本実施形態の弾性表面波装置１は、図１（ｂ）に示すように１ポート型の弾性表面波共振子である。この弾性表面波共振子は、携帯電話機のデュプレクサの送信側帯域フィルタを構成している複数の共振子の内の１つの共振子として用いられるものである。

図１（ｂ）に示すように、弾性表面波装置１は、圧電基板２を有する。圧電基板２は、特に限定されるわけではないが、本実施形態では、１２８°回転Ｙ板Ｘ伝搬のＬｉＮｂＯ_３基板を用いて構成されている。

上記圧電基板２上に、ＩＤＴ電極３が形成されている。ＩＤＴ電極３は、複数本の電極指３ａを有する一対の櫛形電極により形成されている。ＩＤＴ電極３の表面波伝搬方向両側に反射器４，５が配置されている。反射器４，５は、複数本の電極指を両端で短絡した構造を有する。

本実施形態では、ＩＤＴ電極３及び反射器４，５は、Ｃｕを主体とする電極材料により形成されている。より具体的には、圧電基板２上に設けられたＴｉからなる相対的に薄い密着層と、該密着層上に形成されており、Ｃｕからなる主電極層と、Ｃｕからなる主電極層上に積層されたＡｌＣｕからなる保護電極層とを積層した構造を有する。本実施形態では、Ｔｉからなる密着層の厚みが弾性表面波の波長λとしたときに、０．０１λ、主電極層の厚みが０．０４λ、保護電極層の厚みが０．００５λとされている。

なお、ＩＤＴ電極３及び反射器４，５は、単一の金属層により形成されていてもよく、本実施形態のように、複数の電極層を積層した構造とされていてもよい。

他方、ＩＤＴ電極３及び反射器４，５を覆うように、温度特性改善用の絶縁物層６が形成されている。絶縁物層６は、本実施形態では、ＩＤＴ電極３の周囲すなわち電極指間及び電極外側領域に配置された第１絶縁物層７と、第１絶縁物層７及びＩＤＴ電極３を覆うように設けられた第２絶縁物層８とを有する。なお、反射器４，５が設けられている領域においても、反射器４，５の周囲すなわち反射器の電極指間及び反射器の外側領域に第１絶縁物層７が形成されている。さらに第２の絶縁物層８も同様に形成されている。

第１絶縁物層７の厚みは、ＩＤＴ電極３の厚み、すなわち電極の厚みよりも厚くされている。この厚みの差は、弾性表面波の波長λとしたときに、０．００１λ以上とされている。

そして、第２絶縁物層８は、等しい膜厚の絶縁物層を形成することにより設けられている。従って、第２の絶縁物層８の上面において、図示のように凹凸が形成されていることになる。絶縁物層６の上面の領域を、下方にＩＤＴが配置されている第１の表面領域と、下方にＩＤＴが配置されていない第２の表面領域に区分することとする。この場合、第１絶縁物層７の厚みがＩＤＴ電極３の厚みより厚いため、ＩＤＴ電極３の上方の第１の表面領域における、圧電基板２の上面２ａからの絶縁物層６の表面の高さに比べて、第２の表面領域における絶縁物層６の表面の高さが、０．００１λ以上高くなることになる。

言い換えれば、絶縁物層６の表面すなわち上面には、図示のように凹凸が設けられており、上記ＩＤＴ電極が下方に設けられていない第２の表面領域において、上方に突出している凸部６ａが形成されていることになる。そして、この凸部６ａの凸部６ａ周囲の絶縁物層表面からの高さが０．００１λ以上高くされている。

なお、反射器５，６が設けられている部分においても、同様に、電極の上方の第１の表面領域における絶縁物層表面の高さに比べて、電極が設けられている部分の周囲の第２の表面領域の高さが０．００１λ以上高くされている。

本実施形態の弾性表面波装置１では、上記のように、第２の表面領域において、十分な厚みの絶縁物層が形成されているので、温度特性を効果的に改善することができる。他方、ＩＤＴ電極３の上方では、絶縁物層の厚みが相対的に薄くされているため、後述の実験例から明らかなように、比帯域幅が狭くなり難く、かつ挿入損失の悪化が生じ難い。

弾性表面波装置１の製造方法の一例を、図２を参照して説明する。

図２（ａ）〜（ｆ）は、弾性表面波装置１の製造方法を模式的に示す各部分正面断面図である。

まず、図２（ａ）に示すように、１２８°回転Ｙ板Ｘ伝搬のＬｉＮｂＯ_３からなる圧電基板２を用意し、該圧電基板２上にＩＤＴ電極３よりも０．００１λ以上厚い、第１の絶縁物層７を形成するために、ＳｉＯ_２膜７Ａを形成する。

しかる後、図２（ｂ）に示すように、ＩＤＴ電極が形成される領域の周囲の領域上にフォトリソグラフィー法によりフォトレジストパターン１１を形成する。フォトレジストパターン１１により、前述した第２の表面領域が被覆されることになる。

しかる後、図２（ｃ）に示すように、反応性イオンエッチングにより、フォトレジストパターン１１で覆われていない、すなわち第１の表面領域におけるＳｉＯ_２膜７Ａを除去し、圧電基板露出凹部１２を形成する。このようにして、第１絶縁物層７が形成される。

次に、図２（ｄ）に示すように、ＩＤＴ電極３を形成するために、全面に、金属膜３Ａを形成する。金属膜３Ａの厚みは、上記第１の絶縁物層７の厚みよりも薄くされている。上記圧電基板露出凹部に付与されている金属膜部分によりＩＤＴ電極３が形成される。この金属膜３Ａは、前述したＩＤＴ電極３を形成するように、Ｔｉ層、Ｃｕ層及びＡｌＣｕ層を順次蒸着等の薄膜形成方法により成膜することにより得られている。

次に、フォトレジストパターン１１をフォトレジストパターン１１上の金属膜３Ａとともにリフトオフ法により除去し、図２（ｅ）に示すように、ＩＤＴ電極３と、第１絶縁物層７とが圧電基板２上に形成されている構造を得る。

しかる後、図２（ｆ）に示すように、全面に、ＳｉＯ_２からなる第２絶縁物層８を形成する。第１絶縁物層７の厚みがＩＤＴ電極３の厚みよりも０．００１λ以上厚くされているので、前述した通り、等しい膜厚の第２絶縁物層８を慣用されている蒸着やスパッタリングなどの薄膜形成法により形成することにより、ＩＤＴ電極の交差幅方向、すなわち、図２における断面図に対して垂直な方向にほぼ一様な形状で、第２絶縁物層８の上面に凹凸が形成されることになる。

なお、上記製造方法では、フォトレジスト−エッチング法を採用したが、弾性表面波装置１の製造方法は上記製造方法に限定されるものではない。例えば、圧電基板２上にＩＤＴ電極３及び絶縁物層を形成した後に、絶縁物層の表面を、エッチング等により部分的に除去することにより、弾性表面波装置１を得てもよい。その場合には、エッチングにより除去される絶縁層部分は、ＩＤＴ電極３が設けられている部分の上方とすればよい。この場合、第１，第２の絶縁物層は同じ材料により一体に形成されることになる。

また、第１の絶縁膜層と第２の絶縁膜層とは、上記のように同じ材料により構成されてもよく、前述した実施形態のように同じ材料により個別に形成されてもよい。また、第１の絶縁物層と、第２の絶縁物層とは、異なる絶縁性材料により形成されていてもよい。もっとも、同じ絶縁物材料により第１，第２の絶縁物層を形成することにより、材料の種類を少なくすることができ、かつ製造工程を簡略化することができる。

なお、第１の絶縁物層及び第２の絶縁物層を構成する絶縁性材料については特に限定されず、ＳｉＯ_２の他、Ｓｉ、Ｔａ、Ａｌ等の酸化物や窒化物、例えば、ＳｉＯ_ｘＮ_ｙ、ＴａＯ_ｘなどを用いてもよい。

また、ＩＤＴ電極を構成する電極材料についても特に限定されず、上記実施形態で用いた材料に限定されるものではない。さらに、ＩＤＴ電極は、複数の電極層を積層した積層膜からなるものに限定されず、単一の金属材料により形成されていてもよい。

上記弾性表面波装置１において、第１の表面領域における絶縁物層６の圧電基板２の上面２ａからの高さを０．２７λとした。そして、第２の表面領域における絶縁物層６の高さを、０．２７λ＋ｘλとし、ｘ、すなわち第２の表面領域における絶縁物層の高さ−第１の表面領域における絶縁物層の高さに相当する絶縁物層凸部の高さを図３のように種々変化させ、複数種の弾性表面波装置１を作製した。

なお、ＩＤＴ電極３のデューティは０．５０とした。

上記のようにして用意した複数の弾性表面波装置の周波数温度係数ＴＣＦを測定した。なお、ＴＣＦは、弾性表面波装置１の共振周波数の温度変化を−２５℃〜＋８５℃の温度範囲で測定することにより求めた。

図３（ａ），（ｂ）から明らかなように、上記絶縁物層凸部の高さｘが大きくなるにつれて、ＴＣＦが０ｐｐｍ／℃に近づくことがわかる。すなわち、温度による周波数特性の変化が小さくなり、温度特性が改善されることがわかる。特に、ｘが０．００１λ以上となると、ＴＣＦの改善効果が明確にあらわれ易くなることがわかる。

また、上記弾性表面波装置１の比帯域幅の上記絶縁物層凸部の高さｘによる変化を図４に示す。

図４（ａ），（ｂ）から明らかなように、比帯域については、上記絶縁物層凸部の高さｘが高くなるにつれて狭くなる傾向のあることがわかる。しかしながら、図３及び図４を比較すれば明らかなように、上記絶縁物層凸部の高さが増加した場合、温度特性改善効果が大きいのに対し、比帯域はさほど狭くなっていかないことがわかる。

図５は、上記弾性表面波装置１におけるインピーダンス比、すなわち反共振周波数におけるインピーダンスの共振周波数におけるインピーダンスに対する割合の上記絶縁物層凸部の高さｘによる変化を示す。

図５から明らかなように、前記絶縁物層凸部の高さｘが変化すると、インピーダンス比が変化することがわかる。そして、ｘが０．００１λ以上であれば、インピーダンス比は、ｘが０である従来例に比べ、インピーダンス比を大きくし、それによって挿入損失を効果的に小さくし得ることがわかる。

上記のように、絶縁物層凸部の高さが０の場合に比べて、すなわち図１４に示した従来例に相当する構造に比べ、上記絶縁物層凸部の高さｘが０．００１λ以上であれば、比帯域をさほど狭小化させることなく、かつインピーダンス比をさほど低下させることなく、温度特性を効果的に改善し得ることがわかる。

よって、図３〜図５から明らかなように、本発明においては、上記絶縁物層凸部の高さｘが０．００１λ以上とされている。

また、比較のために、図１４に示した弾性表面波装置を上記実施形態と同様にして作製した。比較例の弾性表面波装置１では、温度特性改善用の絶縁物層の膜厚が、０．２７λ、０．２９λ、０．３１λまたは０．３３λの厚みのＳｉＯ_２膜が第２の絶縁物層として形成されており、第２の絶縁物層の表面が平坦化されていることを除いては、上記実施形態と同様とした。この従来例の弾性表面波装置の温度特性及び比帯域を上記実施例の場合と同様にして求めた。結果を図６及び図７に示す。

図６及び図７は、それぞれ、比較のために用意した従来例の弾性表面波装置における第２の絶縁物層の厚みによる温度特性ＴＣＦの変化及び比帯域の変化を示す図である。

図６及び図７から明らかなように、図１４に示した従来例に相当する弾性表面波装置では、第２の絶縁物層の厚みが厚くなるにつれて温度特性は改善されるが、比帯域が急激に狭くなることがわかる。

これに対して、図３〜図５に示したように、本実施形態の弾性表面波装置１では、上記のように、ＩＤＴ電極が下方に位置していない第２の表面領域の絶縁物層の厚みを厚くすることにより、温度特性改善効果を十分に得た場合であっても、比帯域が狭くなり難く、かつインピーダンス比が小さくなり難く、従って挿入損失が劣化し難いことがわかる。これは、ＩＤＴ電極の上方における絶縁物層の厚みが相対的に薄くされているため、比帯域が狭くなり難く、かつインピーダンス比が小さくなり難いのに対し、温度特性改善効果については、ＩＤＴ電極が下方に位置していない第２の表面領域において絶縁物層の厚みを相対的に厚くすることにより十分に得られていることによると考えられる。

図８は、上記実施形態の弾性表面波装置１における周波数温度特性改善量と、比帯域幅との関係を示す図である。なお、縦軸の比帯域幅は、温度特性改善用の絶縁物層の膜厚が０．２７λで、絶縁物層の表面が平坦化（ｘ＝０）している状態の弾性表面波装置の比帯域幅を基準として規格化された比帯域幅である。

比較のために、図１４に示した従来の弾性表面波装置における周波数温度特性改善量と、同様に正規化した比帯域幅との関係を図８に合わせて示す。

図８から明らかなように、図１４に示した従来例の弾性表面波装置では、温度特性を改善していった場合、温度特性改善量が増加するにつれて、比帯域が大幅に低下するのに対し、上記実施形態によれば、温度特性の改善量を大きくした場合であっても、比帯域が狭くなり難いことがわかる。

なお、図１３に示した従来の弾性表面波装置についても、上記実施形態と同様にして、ただし、ＩＤＴ電極を覆うように、０．２７λのＳＩＯ_２膜を全面に成膜して弾性表面波装置を作製したところ、そのインピーダンス比は５０ｄＢ以下となり、上記実施形態に比べて大幅に特性が劣化していた。

なお、上記実施形態において、図２を参照して説明した製造方法では、プロセス上の理由により、上記絶縁物層凸部の高さｘが０．３λ以上となるように絶縁物層６を形成することが困難であった。従って、製造上の理由により、上記絶縁物層凸部の高さｘ、すなわち第１の表面領域における絶縁物層表面の高さと、第２の表面領域における絶縁物層表面の高さとの差の上限は、０．３λとなる。もっとも、上記製造方法以外の製造方法で弾性表面波装置１を得た場合には、この上限値に限らず、絶縁物層凸部の高さｘを、０．３λ以上とすることができる。

上記実施形態では、絶縁物層６の表面の凹凸において、第２の表面領域において、絶縁物層が第１の表面領域に比べて突出しており、この凸部のＩＤＴ電極３の横断面方向の断面形状は矩形とされていたが、台形あるいは逆台形などの形状とされていてもよく、また絶縁層表面と、上記凸部の側面とのなす端縁が丸みを帯びていてもよい。

上記弾性表面波装置１において、絶縁物層凸部の高さｘを０．０３λとし、ただしＩＤＴ電極のデューティ比を異ならせた複数の弾性表面波装置１を作製し、周波数温度係数ＴＣＦを測定した。結果を図９に示す。図９から明らかなように、デューティ比が０．６０以下であれば、温度特性ＴＣＦを−１４ｐｐｍ／℃よりも絶対値を小さくすることができ、温度特性を効果的に改善し得ることがわかる。なお、デューティ比が０．２５未満の場合には、電極抵抗が高くなりすぎ、好ましくない。従って、デューティ比は、０．２５〜０．６の範囲とすることが望ましい。

次に、上記実施形態の弾性表面波装置１において、絶縁物層凸部の高さｘを０．０１λ、０．０２λまたは０．０３λとし、０．９Ｗの電力を投入し、電力投入直後の共振周波数の変動を観察した。結果を図１０に示す。なお、比較のために、上記絶縁物層凸部の高さｘが０である場合、すなわち図１４に示した従来例に相当する弾性表面波装置を同様に作製し、電力を投入し、電力投入直後の周波数シフト量を測定した。結果を図１０に示す。

図１０から明らかなように、上記絶縁物層凸部の高さｘが高くなると、電力投入直後の周波数シフト量が少なくなっていることがわかる。すなわち、耐電力性が高められ、それによって電力投入直後の周波数シフトがより一層抑制されていることがわかる。特に、上記絶縁物層凸部の高さｘが０．０１λ〜０．０３λにおいて、周波数シフト量が大きく改善され、さらにｘが０．０２λ〜０．０３λではより大きく改善されている。

従って、本発明によれば、電力投入直後の特性が安定な弾性表面波装置を提供し得ることがわかる。

図１（ａ）に示した弾性表面波装置１では、ＩＤＴ電極３が下方に位置している第１の表面領域全体が、ＩＤＴ電極３が下方に位置していない第２表面領域の全体に比べて、絶縁物層の高さが低くされていた。しかしながら、本発明においては、第１の表面領域の少なくとも一部の絶縁物層領域の高さに比べて、第２の表面領域の少なくとも一部における絶縁物層表面の高さが０．００１λ以上高くされておればよい。従って、図１１に示すように、ＩＤＴ電極３上の第１の表面領域の一部において、絶縁物層６の高さが、第２の表面領域における絶縁物層の高さよりも低くされていてもよい。言い換えれば、絶縁物層６において表面に設けられている凸部６ａの電極指幅方向寸法に沿う寸法Ｗは、電極指間ギャップよりも大きくともよい。

逆に、図１２に示すように、下方にＩＤＴ電極が位置していない第２の表面領域の少なくとも一部において絶縁物層表面の高さが、第１の表面領域における絶縁物層表面の高さよりも高くされていてもよい。言い換えれば、絶縁物層６の表面に設けられている凸部６ａの幅方向寸法Ｗ′は、電極指間ギャップよりも小さくされていてもよい。

上記実施形態では、１ポート型の弾性表面波共振子を例にとり説明したが、本発明は、他の構造の弾性表面波共振子や弾性表面波フィルタ装置にも適用することができ、また弾性表面波だけでなく、弾性境界波などの他の弾性波を利用した弾性波装置にも本発明を適用することができる。

Claims (9)

1. 一方主面と他方主面とを有する圧電基板と、
   前記圧電基板の一方主面上に形成された、少なくとも１つのＩＤＴ電極と、
   前記圧電基板上において、前記ＩＤＴ電極を覆うように設けられた温度特性改善用の絶縁物層とを備え、
   弾性波の波長をλとし、前記絶縁物層表面を、下方にＩＤＴ電極が位置している第１の表面領域と、下方にＩＤＴ電極が位置していない第２の表面領域とに区分した場合、第１の表面領域の少なくとも一部における圧電基板からの絶縁物層表面の高さに比べて、前記第２の表面領域の少なくとも一部における絶縁物層表面の高さが０．００１λ以上高くされていることを特徴とする、弾性波装置。
2. 一方主面と他方主面とを有する圧電基板と、
   前記圧電基板の一方主面上に形成された少なくとも１つのＩＤＴ電極と、
   前記ＩＤＴ電極を覆うように前記圧電基板上に設けられた温度特性改善用の絶縁物層とを備え、
   前記絶縁物層表面において、前記ＩＤＴ電極が下方に位置していない領域の少なくとも一部に、上方に突出した凸部が設けられており、該凸部７の凸部の周囲の絶縁物層表面からの高さが０．００１λ以上とされている（但し、λは弾性波の波長）ことを特徴とする、弾性波装置。
3. 前記絶縁物層は、前記ＩＤＴ電極の周囲に設けられており、ＩＤＴ電極よりも膜厚が厚い第１の絶縁物層と、前記第１の絶縁物層及び前記ＩＤＴ電極を被覆するように設けられており、かつ膜厚が等しい第２の絶縁物層とを有する、請求項１または２に記載の弾性波装置。
4. 前記第１，第２の絶縁物層が、同じ絶縁物材料により形成されている、請求項３に記載の弾性波装置。
5. 前記第１，第２の絶縁物層が異なる絶縁物材料からなる、請求項３に記載の弾性波装置。
6. 前記圧電基板が負の周波数温度係数を有する圧電材料からなり、前記温度特性改善用の絶縁物層が、酸化ケイ素を用いて形成されている、請求項１〜５のいずれか１項に記載の弾性波装置。
7. 前記ＩＤＴ電極のデューティ比が０．２５以上、０．６０以下である、請求項１〜７のいずれか１項に記載の弾性波装置。
8. 弾性表面波を利用した弾性表面波装置である、請求項１〜７のいずれか１項に記載の弾性波装置。
9. 圧電基板上に絶縁性材料層を形成する工程と、
   前記絶縁性材料層上にパターニングされたフォトレジストを形成し、前記絶縁性材料層をパターニングして、絶縁性材料層からなる第１の絶縁物層にＩＤＴが形成される領域に応じた圧電基板露出凹部を形成する工程と、
   前記圧電基板上において、金属材料を前記第１の絶縁物層よりも薄くなるように成膜し、前記圧電基板露出凹部においてＩＤＴ電極を形成するとともに、フォトレジスト上に金属膜を付着させる工程と、
   リフトオフ法により、前記フォトレジスト及びフォトレジスト上の金属膜を除去する工程と、
   前記ＩＤＴ電極及び第１の絶縁物層を覆うように、第２の絶縁物層を成膜する工程とを備えることを特徴とする、弾性波装置の製造方法。

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