WO2005083881A1

WO2005083881A1 - 弾性表面波装置

Info

Publication number: WO2005083881A1
Application number: PCT/JP2005/002895
Authority: WO
Inventors: Kenji Nishiyama; Eiichi Takata; Takeshi Nakao; Michio Kadota
Original assignee: Murata Manufacturing Co., Ltd.
Priority date: 2004-03-02
Filing date: 2005-02-23
Publication date: 2005-09-09
Also published as: US20080160178A1; JPWO2005083881A1; JP4453701B2; CN1926762A; US7327071B2; US20060290233A1; CN100563100C

Abstract

　共振周波数や中心周波数の調整が容易であり、周波数温度特性が良好であり、比帯域幅が広くかつ反共振抵抗が高い弾性表面波装置を得る。　電気機械結合係数が１５％以上であるＬｉＴａＯ3またはＬｉＮｂＯ3からなる圧電性基板１と、圧電性基板１に形成されており、Ａｌよりも密度の大きい金属もしくは合金からなる金属層を主たる金属層とし、該主たる金属層に他の金属からなる金属層が積層されている積層膜により構成されている少なくとも１つの電極と、前記少なくとも１つの電極が形成されている領域を除いた残りの領域において、前記電極と略等しい膜厚とされている第１のＳｉＯ２層２とを備え、前記電極の密度が、第１のＳｉＯ２層２の密度の１．５倍以上であり、前記電極及び第１のＳｉＯ２層２を被覆するように形成された第２のＳｉＯ２層６と、前記第２のＳｉＯ２層６上に形成された窒化ケイ素化合物層２２とをさらに備える弾性表面波装置。

Description

明細書

弾性表面波装置

技術分野

[0001] 本発明は、例えば共振子や帯域フィルタなどに用いられる弾性表面波装置に関し

、より詳細には電極を被覆するように絶縁物層が形成されている構造を備えた弾性表面波装置に関する。

背景技術

[0002] 移動体通信システムに用いられる DPXや RFフィルタでは、広帯域かつ良好な温度特性の双方が満たされることが求められている。従来、 DPXや RFフィルタに使用されてきた弾性表面波装置では、 36° — 50° 回転 Y板 X伝搬 LiTaO力なる圧電性基板が用いられている。この圧電性基板は、周波数温度係数が- 40—- 30ppm/ °C程度である。従って、温度特性を改善するために、圧電性基板上において IDT電極を被覆するように正の周波数温度係数を有する SiO膜を成膜する方法が知られている。図 18は、この種の弾性表面波装置の製造方法の一例を示す。

[0003] 図 18 (a)に示すように、圧電性基板 51上に、 IDT電極が形成される部分を除いてレジストパターン 52が形成される。次に、図 18 (b)に示すように、全面に IDT電極を形成するための電極膜 53が形成される。し力、る後、レジスト剥離液を用いて、レジスト 52及びレジスト 52上に付着している金属膜が除去される。このようにして、図 18 (c) に示すように、 IDT電極 53Aが形成される。次に、図 18 (d)に示すように、 IDT電極 5 3Aを被覆するように、 SiO膜 54が成膜される。

[0004] 他方、上記周波数温度特性の改善とは別の目的で、弾性表面波装置の IDT電極を被覆するように絶縁性または反導電性の保護膜が形成されている弾性表面波装置の製造方法が下記特許文献 1に開示されている。図 19は、この先行技術に記載の表面波装置を示す模式的断面図である。弾性表面波装置 61では、圧電性基板 6 2上に、 Aほたは A1を主成分とする合金からなる IDT電極 63が形成されている。 IDT 電極 63の設けられてレ、る領域以外の領域には、絶縁性または反導電性の電極指間膜 64が形成されている。また、 IDT電極 63及び電極指間膜 64を被覆するように、絶縁性または反導電性の保護膜 65が形成されている。この先行技術に記載の弾性表面波装置 61では、上記電極指間膜 64及び保護膜 65が、 SiOなどの絶縁物ゃシリコーンなどの反導電性材料により構成される旨が記載されている。ここでは、上記電極指間膜 63の形成により、圧電性基板 61の有する焦電性に起因する電極指間の放電による特性の劣化が抑制されるとされている。

[0005] 他方、下記の特許文献 2には、水晶またはニオブ酸リチウムからなる圧電性基板上に、アルミニウムや金などの金属からなる電極が形成されており、さらに SiO膜を形成した後、該 SiO膜を平坦化してなる 1ポート型弾性表面波伝共振子が開示されている。ここでは、平坦ィ匕により良好な共振特性が得られるとされている。

特許文献 1 :特開平 11 - 186866号公報

特許文献 2 :特開昭 61 - 136312号公報

発明の開示

[0006] 図 18に示したように、従来の周波数温度特性を改善するために SiO膜を成膜してなる弾性表面波装置の製造方法では、 IDT電極 53Aが存在する部分と、存在しない部分とで、 SiO膜 54の表面の高さが異なることになる。従って、上記 Si〇膜 54表面の凹凸の存在により、揷入損失が劣化するという問題があった。また、 IDT電極の膜厚が大きくなるにつれて、この凹凸は大きくなる。従って、 IDT電極の膜厚を厚くすることができなかった。

[0007] 他方、文献 1に記載の弾性表面波装置では、 IDT電極 63の電極指間に電極指間膜 64が形成された後に、保護膜 65が形成されている。従って、保護膜 65の表面を平坦ィ匕することができる。

[0008] し力ながら、文献 1に記載の構成では、 IDT電極 63は Aほたは A1を主成分とする合金により構成されていた。この IDT電極 63に接するように電極指間膜 64が形成されていたが、 IDT電極 63において十分な反射係数を得ることができなかった。そのため、例えば共振特性などにリップノレが生じがちであるとレ、う問題があつた。

[0009] さらに、文献 1に記載の製造方法では、保護膜 65を形成するに先だち、電極指間膜 64上に形成されたレジストをレジスト剥離液を用いて除去しなければならないが、この際に、 IDT電極 63がレジスト剥離液で腐食される恐れがあった。従って、 IDT電極を構成する金属として、腐食され易い金属を用いることができなかった。すなわち、 IDT電極構成金属の種類に制約があつた。

[0010] 他方、前述した特許文献 2に記載の 1ポート型弾性表面波共振子では、圧電性基板として水晶またはニオブ酸リチウムを用いること、電極がアルミニウムまたは金など力なることが示されているものの、具体的な実施例では、水晶基板上に A1からなる電極を形成した例のみが示されている。すなわち、他の基板材料や他の金属材料を用いた弾性表面波装置については特に言及されていない。

[0011] 本発明の目的は、上述した従来技術の現状に鑑み、電極上に絶縁物層が形成されている弾性表面波装置であって、共振特性などに現れるリップルによる特性の劣化が生じ難ぐ従って、良好な共振特性やフィルタ特性を有する弾性表面波装置を提供することにある。

[0012] 上述したように、特許文献 2では、 Si〇膜の上面を平坦化することにより良好な共振特性が得られることが示されている。そこで、本願発明者らは、広帯域のフィルタを得るベぐ圧電性基板として、電気機械結合係数が大きな LiTaO基板を用い、その他は特許文献 2に記載の構造と同様にして 1ポート型弾性表面波共振子を作製し、特性を調査した。すなわち、 LiTaO基板上に、 A1からなる電極を形成し、 SiO膜を形成し、該 SiO膜の表面を平坦ィ匕した。しかしながら、 SiO膜を形成した後に、特性が大きく劣化し、実用し得るものではないことを見出した。

[0013] 電気機械結合係数が水晶に比べて大きい LiTaO基板や LiNbO基板を用いると

、比帯域幅は格段に大きくなる。しかしながら、本願発明者らが詳細な検討を行った結果、図 2及び図 3に示すように、 LiTaO基板上に A1からなる電極を形成し、さらに

SiO膜を形成した場合、 SiO膜の表面を平坦ィ匕することにより、反射係数が 0. 02 程度まで激減することがわかった。なお、図 2及び図 3は、オイラー角（0° , 126° ， 0° )の LiTaO基板上にアルミニウム、金または白金からなる IDT電極を種々の厚みで形成し、さらに Si〇膜を形成してなる弾性表面波装置の電極膜厚 Η/ λと、反射係数との関係を示す図である。なお、図 2及び図 3における実線は Si〇膜の表面を図 2及び図 3中に模式的に示すように平坦ィ匕してレ、なレ、場合の反射係数の変化を示し、破線は Si〇膜の表面を平坦化した場合の反射係数の変化を示す。 [0014] 図 2及び図 3から明らかなように、従来の A1からなる電極を用いた場合には、 SiO 膜の表面を平坦化することにより、電極膜厚の如何に関わらず反射係数は 0. 02程度まで激減することがわかる。このため、十分なストップバンドが得られなくなり、反共振周波数近傍に鋭レ、リップルが生じると考えられる。

[0015] また、従来、反射係数は電極膜厚が増大するにつれて大きくなることが知られている。し力ながら、図 2及び図 3から明らかなように、 A1からなる電極を用いた場合には、電極の膜厚を大きくしたとしても、 Si〇膜の表面が平坦化された場合には、反射係数は増大しなレ、ことがわかる。

[0016] これに対して、図 2及び図 3から明らかなように、 Auや Ptからなる電極を形成した場合には、 SiO膜の弾性表面波を平坦ィ匕した場合においても、電極の膜厚が増大するにつれて、反射係数が大きくなることがわかる。本願発明者らは、このような知見に基づき、種々検討した結果、本発明をなすに至ったものである。

[0017] 本発明によれば、電気機械結合係数が 15%以上である LiTaOまたは LiNbO力らなる圧電性基板と、前記圧電性基板に形成されており、 A1よりも密度の大きい金属もしくは該金属を主成分とする合金からなる金属層を主たる金属層とし、該主たる金属層に他の金属からなる金属層が積層されている積層膜により構成されている少なくとも 1つの電極と、前記少なくとも 1つの電極が形成されている領域を除いた残りの領域において、前記電極と略等しい膜厚に形成されている第 1の SiO層とを備え、前

2

記電極の密度が、前記第 1の SiO層の密度の 1. 5倍以上であり、前記電極及び第 1

2

の SiO層を被覆するように形成された第 2の SiO層と、前記第 2の SiO層上に形成

2 2 2

された窒化ケィ素化合物層とをさらに備えることを特徴とする、弾性表面波装置が提供される。

[0018] 本発明に係る弾性表面波装置の他の特定の局面では、前記第 2の Si〇層の膜厚

2 を h、弓単十生表面波の波長を; Iとしたときに、 0. 08≤h/ ;i≤0. 5とされてレ、る。

[0019] 本発明に係る弾性表面波装置のさらに他の特定の局面では、前記窒化ケィ素化合物層が SiN層からなり、前記 SiN層の膜厚を h、弾性表面波の波長を; Iとしたときに、 0< / l≤0. 1とされてレヽる。

なお、窒化ケィ素化合物層は、 SiN以外の Si Nなどであってもよい。 [0020] 本発明に係る弾性表面波装置のさらに別の特定の局面では、前記第 2の SiO層と

2 前記電極との間に配置された SiNよりなる拡散防止膜をさらに備え、該拡散防止膜の莫厚を h、 3単十生表面波の波長をえとしたときに、 0· 005≤h/ ≤0· 05とされている。

[0021] 本発明に係る弾性表面波装置の他の特定の局面では、前記電極が Cuまたは Cu 合金、あるいは Cuまたは Cu合金からなる主たる金属層を有する積層膜により構成されている。

[0022] 本発明に係る弾性表面波装置のさらに他の特定の局面では、前記圧電性基板が、回転 Y板 X伝搬の LiTa〇または LiNbOからなり、前記第 2の SiO層の膜厚を h、

3 3 2 1 前記第 2の Si〇層上に形成される前記窒化ケィ素化合物層の膜厚を h、弾性表面

2 2

波の波長を λ、係数 A =-190. 48、係数 A = 76. 19、係数 A =-120. 00、係

1 2 3

数 A =-47. 30、係数 A = 55. 25、H =h /え、 H =h / λ、及び θ = (A Η ²

4 5 1 1 2 2 1 1

+Α Η +Α ) Η +Α Η +Αとしたときに、回転 Υ板 X伝搬の圧電性基板の Υ— X力

2 1 3 2 4 1 5

ット角は、 θ ± 5° の範囲内とされている。

[0023] 本発明に係る弾性表面波装置では、圧電性基板上に、 Αはりも高密度の金属または該金属を主成分とする合金、あるいは A1よりも高密度の金属または該金属を主成分とする合金からなる主たる金属層を有する積層膜により構成されている電極が形成されており、該電極が形成されている領域を除いた残りの領域において、電極と略等しい膜厚に第 1の SiO層が形成されており、電極及び第 ISiO層を被覆するように

2 2

第 2の SiO層が形成されており、電極密度が、第 1の SiO層の密度の 1. 5倍以上と

2 2

されている。従って、第 2の SiO層の上面が平坦化され、共振特性やフィルタ特性な

2

どに現れるリップルが帯域外に移動されるとともに、リップノレが抑圧される。また、良好な周波数温度特性を実現することができる。

[0024] カロえて、第 2の Si〇層上に、窒化ケィ素化合物層が形成されているため、特性の調

2

整や改善を図ることができる。さらに、 SiNをドライエッチングすることにより TCFと比帯域幅を変化させることなぐ周波数調整することができる。

[0025] また、第 2の SiO層の膜厚を h、弾性表面波の波長を λとしたときに、 0. 08≤h/

2

λ≤0. 5とされている場合には、後述の実験例から明らかなように、周波数温度特性 TCFを改善すること力 Sできる。すなわち、 TCFの絶対値を小さくすることが可能となるまた、上記窒化ケィ素化合物層が SiNからなり、 SiNの膜厚を h、弾性表面波の波長を; Iとしたときに、 0く h/ λ≤0. 1の範囲とされている場合には、周波数温度特性 TCFの絶対値をより小さくすることができ、より一層周波数温度特性 TCFの変化の小さい弾性表面波装置を提供することができる。

さらに、第 2の SiO層と、電極との間に、 SiNからなる拡散防止膜が設けられており

2

、拡散防止膜の膜厚を h、弾性表面波の波長を; Iとしたときに、 0. 005≤h/ ≤0 . 05の範囲とされている場合には、周波数温度特性 TCFの変動量を小さくすることができ、かつ直流電圧を付加した場合の耐性を高めることが可能となる。また、上記拡散防止膜が設けられている場合には、電極材料の第 2の Si〇層への拡散を防止

2

することができるので、第 2の SiO層の表面をより一層平坦ィ匕することができる。加え

2

て、電極構成金属の Si〇層への拡散を抑制することができるので、高温負荷試験な

2

どにおける特性の劣化不良が生じ難い。従って、直流電圧を印加した場合の耐性を高めること力 sできる。

[0026] 上記電極として、 Cuまたは Cuを主成分とする合金力なる電極、あるいは Cuまたは Cuを主体とする合金からなる主たる電極層を有する積層膜からなる電極を用いた場合には、安価であり、かつ導電性に優れた電極を形成することができる。

図面の簡単な説明

[0027] [図 1]図 1は、本発明の第 1の実施形態に係る弾性表面波装置の模式的部分切欠正面断面図である。

[図 2]図 2は、オイラー角（0° , 126° ， 0° )の LiTaO基板上に、種々の膜厚で Al、

3

Auまたは Ptからなる IDT電極を形成し、さらに規格化膜厚 HsZ が 0. 2の SiO膜

2 を形成してなる 1ポート型弾性表面波共振子において、 SiO膜の表面を平坦化した

2

場合と平坦ィヒしていない場合の電極膜厚と反射係数との関係を示す図である。

[図 3]図 3は、オイラー角（0° , 126° , 0° )の LiTaO基板上に、種々の膜厚で Al、

3

Cuまたは Agからなる IDT電極を形成し、さらに規格化膜厚 Hs /えが 0. 2の SiO膜

2 を形成してなる 1ポート型弾性表面波共振子において、 SiO膜の表面を平坦化した場合と平坦ィヒしていない場合の電極膜厚と反射係数との関係を示す図である。

[図 4]図 4は、第 1の実施形態の弾性表面波装置の電極構造を説明するための平面図であり、ここでは SiN層の形成前の状態が示されているである。

園 5]図 5は、第 1の実施形態の弾性表面波装置において、 SiN膜の膜厚を変化させた場合の共振周波数 faの変化を示す図である。

園 6]図 6は、本実施形態の弾性表面波装置において SiN膜の膜厚を調整して周波数調整を行った場合、並びに比較のための弾性表面波装置において SiO膜の膜厚

2 を調整することにより周波数調整を行った場合の周波数と周波数温度係数 TCFとの関係を示す図である。

園 7]図 7は、第 1の実施形態の弾性表面波装置において SiN膜の膜厚を調整して周波数調整を行った場合、並びに比較のための弾性表面波装置において SiO膜の

2 膜厚を調整することにより周波数調整を行った場合の周波数と比帯域幅との関係を示す図である。

園 8]図 8は、第 1の実施形態において、 SiN膜の厚みを増加させた場合の弾性表面波装置のインピーダンス周波数特性及び位相周波数特性の変化を示す図である園 9]図 9は、第 1の実施形態において、 SiN膜の厚みを変化させた場合の比帯域の変化を示す図である。

[図 10]図 10は、第 1の実施形態において、 SiN膜の厚みを変化させた場合の反共振抵抗 Raの変化を示す図である。

[図 11]図 11は、第 1の実施形態の前提となった SiOからなる絶縁物層表面が平坦化

2

された参考例の弾性表面波装置及び第 2の SiO層表面が平坦ィヒされていない弾性

2

表面波装置のインピーダンス一周波数特性及び位相一周波数特性を示す図である。園 12]図 12は、 SiOからなる第 2の Si〇層表面が平坦ィ匕されている本実施形態に

2 2

おいて SiN膜の厚みを変化させた場合、並びに比較のために用意されており、第 2 の Si〇層表面が平坦化されていない弾性表面波装置において、 SiN膜の厚みを変

2

化させた場合の SiNの厚みと、比帯域との関係を示す図である。

園 13]図 13は、 SiOからなる第 2の Si〇層表面が平坦ィ匕されている本実施形態において SiN膜の厚みを変化させた場合、並びに比較のために用意されており、第 2 の Si〇層表面が平坦化されていない弾性表面波装置において、 SiN膜の厚みを変

2

化させた場合の SiNの厚みと、反共振抵抗 Raとの関係を示す図である。

[図 14]図 14は、本発明の第 2の実施形態に係る弾性表面波装置の略図的部分切欠正面断面図である。

園 15]図 15は、（a)及び (b)は、拡散防止膜としての SiN膜が形成されていない場合の IDT電極から電極材料である Cuが拡散している状態を示す SIM写真及び該拡散が生じて電極にボイドが生じている状態を示す走查型電子顕微鏡写真である。

[図 16]図 16は、（a)及び (b)は、拡散防止膜としての SiN膜が形成されている第 2の実施形態において、 IDT電極からの拡散がほとんど生じていない状態を示す SIM写真及び走査型電子顕微鏡写真である。

園 17]図 17は、第 2の実施形態の弾性表面波装置及び SiNからなる拡散防止膜が形成されていない比較例の表面波装置の高温負荷試験結果を示す図である。

[図 18]図 18は、（a)—（d)は、従来の弾性表面波装置の製造方法を説明するための各部分切欠正面断面図である。

[図 19]図 19は、従来の弾性表面波装置の一例を示す切欠正面断面図である。

[図 20]図 20は、（a)—（g)は、本発明の一実施例における弾性表面波装置の製造方法を説明するための各模式的部分切欠断面図である。

園 21]図 21は、比較例の製造方法で得られた弾性表面波共振子の Si〇膜の規格化膜厚と、位相特性及びインピーダンス特性との関係を示す図である。

園 22]図 22は、比較のために用意した弾性表面波共振子における Si〇膜の膜厚と

、共振子の MFとの関係を示す図である。

園 23]図 23は、参考例の製造方法において、 Si〇膜の規格化膜厚を変化させた場合のインピーダンス特性及び位相特性の変化を示す図である。

[図 24]図 24は、参考例及び比較例の製造方法により得られた弾性表面波共振子における SiO膜の膜厚と共振子の τとの関係を示す図である。

[図 25]図 25は、参考例及び比較例の製造方法により得られた弾性表面波共振子における SiO膜の膜厚と共振子の MFとの関係を示す図である。 [図 26]図 26は、参考例及び比較例で用意された弾性表面波共振子における Si〇膜の厚みと、周波数温度特性 TCFの変化との関係を示す図である。

[図 27]図 27は、第 2の比較例で用意された SiO膜が形成された弾性表面波共振子と、 SiO膜を有しなレ、インピーダンス-周波数特性を示す図である。

[図 28]図 28は、（a) （e)は、 IDT電極及び保護金属膜の平均密度の第 1の Si〇層

2 の密度に対する比を変化させた場合のインピーダンス特性の変化を示す図である。

[図 29]図 29は、オイラー角（0° , 126° ， 0° )の LiTaO基板上に様々な金属からなる IDT電極を様々な厚みで形成した場合の電気機械結合係数の変化を示す図である。

[図 30]図 30は、 LiTaO基板上に様々な金属により IDT電極を形成した場合に、 A1 力なる電極を用いた場合に比べて電気機械結合係数が大きくなる電極膜厚範囲と電極材料との密度との関係を示す図である。

[図 31]図 31は、第 2の実施形態の弾性表面波装置の実験例において、拡散防止膜としての SiN膜の厚みを変化させた場合の反共振 Raの変化を示す図である。

[図 32]図 32は、第 2の実施形態の弾性表面波装置の実験例において、拡散防止膜としての SiN膜の厚みを変化させた場合のフィルタの比帯域（％)の変化を示す図である。

[図 33]図 33は、第 2の実施形態の弾性表面波装置の実験例において、拡散防止膜としての SiN膜の厚みを変化させた場合の周波数温度特性 TCFの変化を示す図である。

[図 34]図 34は、第 1の実施形態の弾性表面波装置において、 LiTaO基板のカット

3

角を変化させた場合の反共振 Q値の変化の一例を示す図である。

[図 35]図 35は、第 1の実施形態において、第 2の SiO層を構成する SiO膜の規格

2 2 化膜厚を 0. 15、 0. 30または 0. 40としたときの、 SiN層を構成している SiN膜の厚みを変化させた場合に、反共振 Raが良好な値とされ得る最適カット角の変化を示す図である。

符号の説明

1…圧電性基板 2···第 1の SiO層

2

4A … IDT電極

6···第 2の SiO層

2

11- ··弾性表面波装置

12, 13…反射器

21- ··弾性表面波装置

22- •■SiN層

31- ··弾性表面波装置

32- ·-第 1の Si〇層

2

35- ·-拡散防止膜

36- ·-第 2の Si〇層

2

発明を実施するための最良の形態

[0029] 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ことにより、本発明を明らかにする。

[0030] 図 20を参照して、本発明をなす前提となった、未だ公知ではない参考例の弾性表面波装置の製造方法を説明する。

[0031] 図 20 (a)に示すように、まず、圧電性基板として、 LiTaO基板 1を用意する。本参

3

考例では、 36° Y板 X伝搬、オイラー角で（0° ， 126° ， 0° )の LiTaO基板が用

3 レ、られる。もっとも、圧電性基板としては、他の結晶方位の LiTaO基板を用いてもよ

3

ぐあるいは他の圧電単結晶からなるものを用いてもよい。また、絶縁性基板上に圧電性薄膜を積層してなる圧電性基板を用いてもよい。なお、オイラー角 , θ, φ) の θ =カット角 + 90° の関係がある。

[0032] LiTaO基板 1上に、全面に第 1の Si〇層 2を形成する。本参考例では、第 1の SiO

3 2

層 2は、 SiO膜により形成されている。

2 2

[0033] 第 1の SiO層 2の形成方法は、印刷、蒸着、またはスパッタリングなどの適宜の方法

2

により行われ得る。また、第 1の SiO層 2の厚みは、後で形成される IDT電極の厚み

2

と等しくされている。

[0034] 次に、図 20(b)に示すように、フォトリソグラフィー技術を用いて、レジストパターン 3 を形成する。レジストパターン 3では、 IDTが形成される領域を除いてレジストが位置するようにレジストパターン 3が構成されてレ、る。

[0035] 次に、図 20 (c)に矢印で示すようにイオンを照射する反応性イオンエッチング法 (R IE)などにより、第 1の Si〇層 2の内、レジスト 3の下方に位置している部分を除いた

2

残りの部分を除去する。

[0036] フッ素系のガスによる RIEによって Si〇をエッチングした場合、重合反応により残渣が生じる場合がある。この場合、 RIEを行った後、 BHF (バッファードフッ酸)等により処理することで対応できる。

[0037] しかる後、 Cu膜と Ti膜を、第 1の Si〇層 2と等しい厚みに成膜する。図 20 (d)に示

2

すように、第 1の SiO層 2が除去されている領域、すなわち IDTが形成される領域に

2

Cu膜 4が付与され、同時にレジストパターン 3上にも Cu膜 4が付与される。次に、全面保護金属膜として Ti膜 5を形成する。図 20 (e)に示すように、 Ti膜 5は、 IDT電極 4 Aの上面と、レジストパターン 3上の Cu膜 4上に付与されることになる。従って、 IDT 電極 4Aは、側面が第 1の SiO層 2で被覆され、上面が Ti膜 5により被覆されている。

2

このようにして、 IDT電極 4Aと保護金属膜とが形成され、 IDT電極 4Aの厚みと保護金属膜としての Ti膜 5の厚みの合計の厚みと第 1の SiO層 2の厚みとが同じ厚みを

2

有するように構成される。

[0038] しかる後、レジスト剥離液を用レ、、レジストパターン 3を除去する。このようにして、図

20 (f)に示すように、第 1の SiO層 2が設けられている領域を除いた残りの領域に ID

2

T電極 4Aが形成されており、 IDT電極 4Aの上面が Ti膜 5により被覆されている構造が得られる。

[0039] しかる後、図 20 (g)に示すように、全面に第 2の SiO層 6として SiO膜を形成する。

2 2

[0040] このようにして、図 4に示されている電極構造を有する 1ポート型の弾性表面波共振子 11を得た。

[0041] なお、図 20 (a)—（g)では、 IDT電極 4Aが形成されている部分のみが抜き出されて説明された。し力、しながら、図 4に示されているように、弾性表面波共振子 11は、 I DT電極 4Aの弾性表面波伝搬方向両側に反射器 12， 13を備えている。反射器 12 , 13もまた、 IDT電極 4Aと同じ工程により形成される。 [0042] 上記参考例では、 1ポート型弾性表面波共振子 11が構成されているため、 LiTaO 基板 1上に、 1個の IDT電極 4Aが形成されていた力弾性表面波装置の用途に応じて、複数の IDT電極が形成されてもよぐまた上記のように反射器が IDTと同一工程により形成されてもよく、反射器が設けられずともよい。

[0043] 比較のために、図 18に示した従来の SiO膜を有する弾性表面波装置の製造方法に準じて、 1ポート型弾性表面波共振子を作製した。もっとも、この比較例においても、基板材料としては、 36° 回転 Y板 X伝搬 (オイラー角で（0° ， 126° , 0° ) )の LiT a〇基板を用い、 IDT電極は Cuにより形成した。図 18に示した製造方法から明らかなように、 IDT電極 53Aが形成された後に、 Si〇膜 54が形成されるため、 SiO膜 54 の表面に凹凸が生じざるを得なかった。比較例において、 Cuからなる IDT電極の規格化膜厚 hZ λ (hは IDT電極の厚み、 λは弾性表面波の波長）を 0. 042とし、 SiO 膜の規格化膜厚 HsZ (Hsは Si〇膜の厚み）を、 0. 11、 0. 22及び 0. 33とした場合のインピーダンス特性及び位相特性を図 21に示す。図 21から明らかなように、 Si O膜の規格化膜厚が大きくなるにつれて、反共振点におけるインピーダンスと共振点におけるインピーダンスとの比であるインピーダンス比が小さくなることがわかる。

[0044] また、図 22は、比較例で製作された弾性表面波共振子の SiO膜の規格化膜厚 Hs

/えと、共振子の MF (Figure of Merit)との関係を示す。図 22から明らかなように、 SiO膜の膜厚が厚くなるにつれて、 MFが低下することがわかる。

[0045] すなわち、図 18に示した従来法に準じて、 IDT電極及び SiO膜を形成した場合、たとえ Cuにより IDT電極を形成したとしても、 SiO膜の膜厚が厚くなるにつれて、特性が大きく劣化した。これは、 SiO膜表面に前述した凹凸が生じざるを得ないことによると考免られる。

[0046] これに対して、本参考例の製造方法によれば、 SiO膜の膜厚を増加させた場合でも特性の劣化が生じ難いことを図 23— 25に示す。

[0047] 図 23は、上記参考例に従って弾性表面波共振子 11を得た場合の Si〇膜の厚み、すなわち、第 2の Si〇層 6の厚みを変化させた場合のインピーダンス特性及び位相

2

特性の変化示す図である。また、図 24及び図 25の破線は、それぞれ、実施例において SiO膜の膜厚 Hs/ λを変化させた場合の共振子の容量比 γ及び MFの変化を示す図である。なお、容量比 γは、電気機械結合係数を k²とすると、圧電バルタ波の理論から γ = l/k²— 1と近似され、 γ力 Μ、さレ、ほど、電気機械結合係数 k²が大きくなり、好ましい。

[0048] なお、図 24及び図 25においては、上記比較例の結果を、実線で示す。

[0049] 図 23を、図 21と比較すれば明ら力、なように、上記参考例では、比較例の場合に比ベて、 SiO膜の規格化膜厚 Hs/ λを増加させても、インピーダンスの低下が生じ難レ、ことがわかる。

[0050] また、図 24及び図 25の結果から明らかなように、比較例に比べて、参考例の製造方法によれば、 SiO膜の規格化膜厚 Hs/ λの増加に伴う特性の劣化が抑制されることがわかる。

[0051] すなわち、本参考例の製造方法によれば、上記のように Si〇膜の膜厚を増加させた場合であっても、インピーダンス比の低下が生じ難ぐ特性の劣化を抑制することができる。

[0052] 他方、図 26は、 SiO膜の膜厚と、比較例及び参考例の製造方法で得られた弾性表面波共振子の周波数温度特性 TCFとの関係を示す図である。

[0053] 図 26において、実線が比較例、破線が参考例の結果を示す。

[0054] 図 26から明らかなように、参考例の製造方法によれば、 SiO膜の膜厚を増加させた場合に、周波数温度特性 TCFを膜厚増に応じて理想的に改善し得ることがわかる。なお、図 26から明らかなように、 SiO膜の膜厚を h、弾性表面波の波長を λとしたと

2

きに、 h/ λ力 SO. 08以上、 0. 5以下の範囲であれば、周波数温度特性 TCF-20pp mZ°Cよりも大きぐすなわち周波数温度特性 TCFの絶対値を 20ppmZ°Cよりも小さくすることができ、周波数温度特性 TCFの変動を効果的に改善し得ることがわかる。従って、後述の本発明の実施形態の弾性表面波装置においても、後述するように第 2の SiO層の厚みを hとしたとさに、 h/ λを 0. 08以上、 0. 5以下とすること力 S望ま

2

しい。

[0055] 従って、上記参考例の製造方法を採用することにより、特性の劣化が生じ難ぐ温度特性を効果的に改善し得る弾性表面波共振子を提供し得ることがわかる。 [0056] カロえて、本参考例の製造方法では、 IDT電極は、 Aはりも高密度の Cuにより構成されている。従って、 IDT電極 4Aは十分な反射係数を有し、共振特性上に表れる所望でなレ、リップノレを抑制することができる。これを、以下において説明する。

[0057] Cuに代えて A1膜を用いたことを除いては、上記参考例と同様にして第 2の比較例の弾性表面波共振子を作製した。但し、 Si〇膜の規格化膜厚

2 HsZ は 0. 08とした

。すなわち、第 1の Si〇層の厚みの規格化膜厚を 0. 08とした。このようにして得られ

2

た弾性表面波共振子のインピーダンス及び位相特性を図 27に実線で示す。

[0058] また、 Si〇膜を形成しなかったことを除いては、第 2の比較例と同様にして構成され

2

た弾性表面波共振子のインピーダンス及び位相特性を図 27に破線で示す。

[0059] 図 27の実線から明らかなように、上記参考例の製造方法に従ったとしても、 IDT電極を A1で形成し、かつ Si〇膜を形成した場合には、図 27の矢印 Aで示す大きなリツ

2

プノレが共振点と反共振点との間において表れることがわかる。また、このようなリップノレは、 Si〇を有しない弾性表面波共振子では表れていないことがわ力る。

2

[0060] 従って、 SiO膜の形成により周波数温度特性の改善等を図ろうとしても、 A1により I

2

DT電極を形成した場合には、上記リップル Aが表れ、特性の劣化を引き起こすことがわかる。本願発明者は、この点につきさらに検討した結果、 IDT電極として、 Aはりも高密度の金属を用いれば、 IDT電極の反射係数を高めることができ、それによつて上記リップル Aを抑制し得ることを見出した。

[0061] すなわち、上記参考例と同様の製造方法に従って、但し、 IDT電極 4を構成する金属の密度を種々異ならせ、上記参考例と同様にして弾性表面波共振子を作製した。このようにして得られた弾性表面波共振子のインピーダンス特性を図 28 (a)一 (e)に示す。図 28 (a)一 (e)は、それぞれ、 IDT電極及び保護金属膜の積層構造の平均密度 p の第 1の Si〇層の密度 ρ に対する比 p Z P 力 2. 5、 2. 0、 1. 5、 1. 2及び

1 2 2 1 2

1. 0の場合の結果を示す。

[0062] 図 28 (a) （e)から明らかなように、図 28 (a) （c)では、上記リップル Aが帯域外にシフトされ、さらに図 28 (a)では、上記リップル Aが著しく抑圧されていることがわかる。

[0063] 従って、図 28の結果から、 IDT電極及び保護金属膜の積層構造の第 1の SiO層に対する密度比を 1. 5倍以上とすれば、上記リップル Aを共振周波数 -反共振周波数の帯域の外側にシフトさせ、良好な特性の得られることがわかる。また、より好ましくは、上記密度比を 2. 5倍以上とすれば、リップル自体を小さくし得ることがわかる。

[0064] 図 28 (a)一 (e)では、上記参考例に従って、 IDT電極 4A上に、 Ti膜が積層されていたため、上記平均密度が用いられたが、本発明においては、 IDT電極 4A上に、保護金属膜が設けられずともよい。その場合には、 IDT電極 4Aの厚みを第 1の Si〇層

2 の厚みと同じにして、 IDT電極の密度の第 1の Si〇層の密度に対する比を 1. 5倍以

2

上とすることが好ましぐより好ましくは 2. 5倍以上とすればよぐ上記と同様の効果の得られることが確かめられた。

[0065] 従って、 SiO膜により IDT電極を被覆してなる弾性表面波共振子において、 IDT 電極の密度あるいは IDT電極と保護金属膜との積層体の平均密度を、 IDT電極の側方に位置する第 1の Si〇層の密度よりも大きくすれば、 IDT電極の反射係数を高

2

めることができ、それによつて共振点一反共振点間に表れる特性の劣化を抑制し得ることがわかる。

[0066] なお、 Aはり高密度の金属もしくは合金としては、 Cuの他、 Ag, Auなどやこれらを主体とする合金が挙げられる。

[0067] また、好ましくは、上記参考例のように、 IDT電極上に、保護金属膜を積層した構造とすれば、図 20 (a)—（g)に示した製造方法から明らかなように、レジストパターン 3を剥離する際に、 IDT電極 4Aの側面が第 1の SiO層 2により覆われており、かつ上面

2

が保護金属膜 6により覆われているため、 IDT電極 4Aの腐食を防止することができる。よって、より一層良好な特性を有する弾性表面波共振子を提供し得ることがわかる

[0068] さらに、 Si〇以外の SiO Nなどの他の温度特性改善効果のある絶縁性材料により第 1 ,第 2の Si〇層を形成してもよい。また、第 1，第 2の Si〇層は異なる絶縁性材料

2 2 で構成されてもよぐ上記のように等しレ、材料で構成されてもょレ、。

[0069] 図 29は、オイラー角（0° , 126° ，0° )の LiTaO基板上に、様々な厚みで様々

3

な金属を用いて IDT電極を形成した場合の IDTの規格化膜厚 Η/ λと、電気機械結合係数の関係を示す図である。 [0070] 図 29から得られる、 Alに比べて電気機械結合係数が大きくなる電極の規格化膜厚を各金属について調べたところ、図 30に示す結果が得られた。すなわち、図 30は、上記 LiTaO基板上に、様々な密度の金属からなる IDT電極を形成した場合に、上

3

述したように A1からなる IDT電極を形成した場合に比べて電気機械結合係数が大きくなる電極膜厚範囲を示す図である。

[0071] 図 30において、各金属からなる電極の膜厚範囲のうち上限が、 A1よりも電気機械結合係数が大きくなる範囲の限界値であり、各金属の電極膜厚範囲の下限は作製限界を示す。電気機械結合係数の大きな電極膜厚の範囲を y、密度を Xとして上限を二次式で近似すると、 y=0. 00025x -0. 01056x + 0. 16473となる。

[0072] 従って、後述の各電極材料別の具体的な実施例の説明から明らかなように、 14° 一 50° 回転 Y板 X伝搬（オイラー角で（0° ， 104° — 140° , 0° ) )の LiTaOから

3 なる圧電性基板上に電極が形成されており、さらに SiO膜は規格化膜厚 Hs/ λ Ο.

2

03-0. 45の範囲で形成されている構造において、電極の規格化膜厚 H /えが、 0 . 005≤Η/ λ≤0. 00025 X ρ -0. 01056 X ρ +0. 16473 …式（1)

を満たす場合、図 30の結果から明らかなように電気機械結合係数を高めることができる。なお、 ρは電極の平均密度を示す。

[0073] なお、電極は、上述したアルミニウムよりも密度の高い金属を用いて構成されていることを特徴とする。この場合、電極は、アルミニウムよりも密度の高い金属力構成されていてもよぐあるいはアルミニウムを主体とする合金で構成されていてもよレ、。また、アルミニウムもしくはアルミニウムを主成分とする合金からなる主たる金属膜と、該金属膜と異なる金属からなる従たる金属膜の積層構造で構成されていてもよい。積層膜により電極が構成されている場合、電極の平均密度を ρ、主たる電極層の金属の密度を Ρ 0とした場合、 ρ Ο Χ 0. 7≤ ρ≤ρ Ο Χ 1. 3を満足する平均密度であればよレ、。

[0074] また、本発明においては、上記のように第 2の SiO層の表面が平坦化されるが、こ

2

の平坦化とは、電極の膜厚の 30。/。以下の凹凸を有するものであればよい。 30%を超えると、平坦ィ匕による効果が十分に得られないことがある。

[0075] さらに、上記のように第 2の SiO層の平坦化は、様々な方法で行われる。例えば、エッチバックによる平坦ィ匕方法、逆スパッタ効果による斜入射効果を利用した平坦ィ匕方法、絶縁物層表面を研磨する方法、あるいは電極を研磨する方法などが挙げられる。これらの方法は 2種以上が併用されてもよい。

[0076] (第 1の実施形態）

図 1は、本発明の第 1の実施形態に係る弾性表面波装置の模式的正面断面図である。本実施形態の弾性表面波装置の電極構造は、前述した弾性表面波装置 11と同様である。すなわち、図 4に示されている電極構造が、本実施形態の弾性表面波装置においても形成されている。従って、図 4は、本実施形態の弾性表面波装置の電極構造を説明するための模式的平面図でもある。もっとも、図 4では、後述の SiN層は省略されている。

[0077] 本実施形態の弾性表面波装置 21は、前述した弾性表面波装置 11とは、最上部に SiN層 22が設けられていることを除いては、上記弾性表面波装置 11とほぼ同様に構成されている。

[0078] すなわち、図 1に示すように、弾性表面波装置 21は、 36° 回転 Y板 X伝搬の LiTa O基板からなる圧電性基板 1を有する。圧電性基板 1上には、電極としての IDT電極

3

4Aが形成されている。より具体的には、電極として、図 4に示す IDT電極 4Aと、 IDT 電極 4Aの表面波伝搬方向両側に配置された反射器 12, 13とが形成されている。すなわち、一端子対弾性表面波共振子を構成するために、 IDT電極 4Aと、反射器 12 , 13とが形成されている。 IDT電極 4Aは、複数本の電極指を有する一対のくし歯電極を有し、一対のくし歯電極の互いの電極指が間挿し合っている。また、反射器 12, 13は、それぞれ、複数本の電極指を両端で短絡した構造を有する。

[0079] 図 1に戻り、電極が設けられている領域の残りの領域には、第 1の SiO層 2が形成

2

されている。

[0080] また、第 1の SiO層 2の厚みは、電極の厚みと等しくされている。従って、電極と第 1

2

の Si〇層 2とからなる構造の上面は前述の参考例の場合と同様に平坦化されている

2

。言い換えれば、電極の上面と、第 1の SiO層 2の上面とが同じ高さ位置に存在する

2

[0081] 上記電極及び第 1の Si〇層 2を覆うように第 2の SiO層 6が形成されている。 [0082] 第 2の SiO層 6を、スパッタリングなどの薄膜形成法を用いて構成した場合、第 2の

2

SiO層 6の上面は平坦な面とされ得る。すなわち、前述したように第 1の Si〇層 2と

2 2 電極の上面が同じ高さ位置にあるため、薄膜形成法により第 2の SiO層 6を形成した

2

場合、第 2の Si〇層 6の上面がほぼ平坦面とされ、それによつて所望でないリップル

2

の発生を効果的に抑制することができる。

[0083] もっとも、前述した種々の平坦化方法を用いて、第 2の Si〇層 6の上面を平坦化し

2

てもよレ、。また、平坦化の意味は、前述した通りである。

また、図 26を参照して前述したように、電極を覆う第 2の Si〇層 6の膜厚

2 ΙιΖ λは、図 26の結果より、 0. 08以上、 0. 5以下とすることが好ましぐそれによつて周波数温度特性 TCFの変動量の絶対値を 20ppm/°C以下とすることができる。

[0084] 上記のように、弾性表面波装置 21は、前述した参考例の弾性表面波装置 1と、 SiN 層 22を除いてはほぼ同様に構成されている。すなわち、弾性表面波装置 21においても、電極は、（1) Aはりも密度の大きい金属もしくは該金属を主成分とする合金により、または（2) Aはりも密度の大きい金属もしくは該金属を主成分とする合金からなる金属層を主たる金属層とし、該主たる金属層に他の金属からなる金属層が積層されている積層膜により構成されている。また、電極の密度は、第 1の SiO層 2の密度の 1

2

. 5倍以上とされている。従って、本実施形態の弾性表面波装置 21は、上記参考例の弾性表面波装置 11により得られる作用効果を同様に発現する。

[0085] 本実施形態の弾性表面波装置 21では、上記第 2の SiO層 6を覆うように、 SiN層 2

2

2が形成されている。 SiN層 22は、本実施形態では、 SiN膜を成膜することにより形成されている。すなわち、 SiN層 22は第 2の SiO層 6と音速が異なる材料で構成され

2

ている。前述した第 2の SiO層 6の表面が平坦化された弾性表面波装置 11より得ら

2

れる作用効果に加えて、さらに、本実施形態の弾性表面波装置 21によれば、比帯域幅 (fa— fc) /fc (%)を大きくすることができる。なお、 fcは共振周波数、 faは反共振周波数を示す。カロえて、反共振周波数 faにおける抵抗、すなわち反共振抵抗 Raが大きくなるため、反共振周波数 faにおける Qが高くなり、例えば弾性表面波装置 21を複数用いて構成された帯域フィルタにおいて、通過帯域の高域側における減衰域の減衰量を拡大することができ、フィルタ特性の急峻性を高めることができる。 [0086] 本実施形態の弾性表面波装置 21が上記のような種々の作用効果を有することを、より具体的な実験例に基づき説明する。

[0087] 上記圧電性基板 1としての 36° 回転 Y板 X伝搬 LiTaO基板上に、第 1の SiO層 2

3 2 を構成する膜厚 h/ λ =0. 04の Si〇膜を全面に形成した。 SiO膜の形成は、印刷

、蒸着またはスパッタリングなどの適宜の方法により行われ得るが、本実施形態では、スパッタリングにより形成した。

[0088] 次に、フォトリソグラフィー技術を用レ、、 SiO膜をパターユングした。パターユングに際しては、電極が形成されている領域の Si〇膜が除去されるようにパターユングを行つた。

[0089] 次に、 hZえ =0. 0025の厚みの Ti膜及び h/ λ =0. 0325の厚みの Cu膜を順次成膜した。 Ti膜の厚みと Cu膜の厚みの合計は、 h/ =0. 035である。

[0090] しかる後、 SiO膜上のレジストパターン上の Ti膜及び Cu膜を除去した。このようにして、第 1の SiO層 2及び電極を形成した。

2

[0091] 次に、スパッタリングにより、全面に Si〇膜を形成し、第 2の SiO層 6を形成した。最

2 2

後に SiN膜をスパッタリングにより成膜し、 SiN層 22を形成した。上記のようにして得られた弾性表面波装置 21では、周波数特性を測定した後、 SiN層 22を加工することにより周波数調整を行うことができる。これを、図 5を参照して説明する。なお、図 5及び以下の他の図における周波数特性等のデータは、図 4に略図的に示した電極構造を有する、 1. 9GHz帯の 1ポート型弾性表面波共振子を作製した場合の特性である。

[0092] 図 5は、弾性表面波装置 1における SiN膜 22の膜厚を変化させた場合の反共振周波数 faの変化を示す図である。

[0093] 通常、弾性表面波装置 21のような構造において、 SiO膜と、 SiN膜とを有する積層膜の膜厚を増大させると、揷入損失が増大し、周波数特性の劣化が顕著となる。しかしながら、本実施形態では、第 2の SiO層 6の上面が前述したように平坦ィヒされてい

2

るため、積層膜の膜厚増大による特性劣化を小さくすることができる。

[0094] 図 5から明ら力、なように、 SiN膜の膜厚を変化させると、反共振周波数 faが大きく変ィ匕すること力 Sわ力る。従って、例えば反応性イオンエッチングまたは Ar、 N等の不活性イオンの照射による物理的なエッチングなどにより SiN層 22としての SiN膜の膜厚を薄くすることにより、周波数を容易に調整することができる。あるいは SiN膜をさらにスパッタリングにより成膜し、 SiN層 22の厚みを厚くするようにして、周波数を高めるように周波数調整を行うことも可能である。

[0095] このような SiN層 22の膜厚調整による周波数調整は、弾性表面波装置 21を得るためのマザ一のウェハ段階で容易に行われ得る。また、反応性イオンエッチングまたは Ar、 N等の不活性イオンの照射による物理的なエッチングなどにより、 SiN層 22の

2

膜厚を薄くするように周波数調整を行う場合には、パッケージに弾性表面波装置 21 が搭載された状態においても周波数調整を行うことができる。

[0096] 第 2の Si〇層 6上に、 SiN層 22が形成されていないことを除いては、上記実施形態

2

と同様にして構成された参考例の弾性表面波装置 11を用意した。この参考例の弾性表面波装置 11では、第 2の SiO層 6の膜厚を調整することにより周波数を調整す

2

ること力 Sできる。しかしながら、 SiN層 22が設けられていないので、第 2の SiO層 6の

2 膜厚を調整して周波数を調整した場合、周波数温度係数 TCF (ppm/°C)や比帯域幅〔％〕が大きく変動した。これに対して、本実施形態では、 SiN膜からなる SiN層 22 の膜厚調整により周波数調整が行われ、その場合には、周波数温度係数 TCFや比帯域幅の変化を抑制することができる。これを、図 6及び図 7を参照して説明する。なお、比帯域幅が変化するのは、膜厚調整により電気機械結合係数が変動するためである。

[0097] 図 6は、本実施形態において、 SiN膜の膜厚調整により周波数調整を実施した場合と、上記参考例の弾性表面波装置 11において SiO膜の膜厚調整により周波数調

2

整を実施した場合の周波数温度係数 TCFの周波数による変化を示し、図 7は比帯域幅〔％〕の周波数による変化を示す。

[0098] 図 6及び図 7から明らかなように、弾性表面波装置 11において、第 2の SiO層 6の

2 膜厚調整を行って周波数を調整した場合には、周波数温度係数 TCFや比帯域幅が周波数によって大きく変動することがわかる。これに対して、本実施形態の弾性表面波装置 21において、 SiN層 22を構成している SiN膜の膜厚調整により周波数を行つた場合には、周波数温度係数 TCFや比帯域幅の変化をさほど招かないことがわかる [0099] 従って、上記のように、本実施形態では、 SiN層 22の形成により、比帯域幅や周波数温度係数 TCFの大きな変化を招くことなぐ周波数調整を行い得ることがわかる。特に、図 6から明らかなように、 SiN層 22の膜厚を h、弾性表面波の波長を; Iとしたときに、 h/ λを 0く h/ λ≤0. 1の範囲とした場合には、周波数温度特性 TCFの変動量を 10_PPm/°C以下とし得ることがわかる。

[0100] なお、本実施形態では、 SiN層 22は、 SiNにより構成されているため、第 2の Si〇

2 層 6を構成している SiOと同じ系列のガスを用いて反応性イオンエッチングを行うこと

2

ができる。従って、 SiN層 22の膜厚調整を反応性イオンエッチングにより容易に行うことができるとともに、電極において外部との電気的接続のために露出される必要がある電極パッド部分上の絶縁膜除去工程の簡略化を図ることができる。

[0101] 次に、本実施形態の弾性表面波装置 21において、 SiN層 22の膜厚を変化させた場合の周波数特性の変化を図 8に示す。また、図 9及び図 10は、 SiN膜の膜厚を変化させた場合の比帯域幅及び反共振抵抗 Raの変化を示す。

[0102] 図 8力ら明ら力なように、 SiNfl莫の膜厚を 0力ら 50nm、 100nm、 150nm及び 200η mと増加させるにつれて、共振周波数 fr及び反共振周波数 faが高くなることがわかる。また、図 9から明らかなように、 SiN層 22の膜厚を増大していくことにより、比帯域幅が大きくなることがわかる。特に、 SiN層 22の膜厚が 100— 200nmの場合、すなわち h /えで 0. 05-0. 1の範囲とした場合、比帯域幅を 3. 1 %以上と大きくし得ること力 ^sわ力る。

[0103] また、図 10から明らかなように、 SiN膜の膜厚を大きくすることにより反共振抵抗 Ra を大きくすることができ、それによつて反共振周波数における Qが高くなることがわかる。そのため、この弾性表面波装置 21を用いて構成された帯域フィルタでは、通過帯域の高域側におけるフィルタ特性の急峻性が効果的に高められる。

[0104] 特に、 SiN膜の膜厚が lOOnm— 200nmの場合、規格化膜厚 hZ λで 0. 05-0.

1の場合、反共振抵抗 Ra力 S57. 5dB以上となり、 150nm、すなわち h/ λで 0. 075 の場合、反共振抵抗 Raが約 60dBと最も大きくなることがわかる。

[0105] なお、本実施形態では、第 2の Si〇層 6の表面が平坦ィ匕されており、該第 2の Si〇層 6の上面に SiN層 22が成膜されて、上記のように特性が改善されていた。このような SiN層 22の形成による効果は、上記のように第 2の SiO層 6の表面が平坦化され

2

ていることが前提となる。これを、図 11一図 13を参照して説明する。

[0106] 図 11は、上記実施形態の弾性表面波装置において、 SiN層 22を形成する前の周波数特性と、比較のために、 SiO膜の上面が平坦ィ匕されていないことを除いては、同様にして構成された弾性表面波装置の周波数特性を示す。なお、比較のために用意した弾性表面波装置の作製に際しては、電極を形成した後、 400nm (h/ ^ = 0. 2)の厚みの SiO膜をスパッタリングにより形成することにより得た。すなわち、第 1 の Si〇層 2及び第 2の Si〇層 6を別個に成膜するのではなぐ 400nm (h/ ^ =0.

2 2

2)の厚みの SiO膜を形成することにより比較のための弾性表面波装置を得た。図 1

1から明らかなように、平坦ィ匕を図ることにより、反共振周波数における抵抗すなわち反共振抵抗の拡大及び比帯域幅の拡大を図り得ることがわかる。

[0107] そして、上記実施形態と同様に、 SiN膜を様々な厚みで形成し、比帯域幅及び反共振抵抗 Raを測定した。結果を図 12及び図 13に示す。図 12及び図 13から明らかなように、本実施形態では、 SiN膜からなる SiN層 22を形成することにより、また SiN 膜の膜厚を増大させることにより、比帯域幅の拡大及び共振抵抗 Raの改善を図ることができたのに対し、第 2の SiO層の上面が平坦ィ匕されていない比較例では、 SiN

2

膜を形成したとしても特性が改善されないことがわかる。特に、 SiN膜の厚みが増大すると、特性がより一層劣化することがわかる。

[0108] また、上記実施形態と同様に、但し、第 2の SiO層 6を構成している SiO膜の膜厚

2 2

、 SiN層 22を構成している SiN膜の膜厚と、圧電基板のカット角を種々変更し、種々の弾性表面波装置 1を作製し、圧電基板のカット角による反共振 Q値の変化を調べた。カット角による反共振の Q値の変化の一例を図 34に示す。図 34では、第 2の Si〇層 6を構成している SiO膜の規格化膜厚が 0. 28、 SiN層 22を構成している SiNの

2 2

規格化膜厚が 0. 075とされており、 LiTaOからなる圧電基板のカット角を変化させ

3

た場合の弾性表面波装置 1の反共振 Q値の変化を示す。

[0109] 図 34から明らかなように、カット角が 34° ± 5° の範囲であれば、反共振 Q値がおよそ 500以上と高ぐ好ましいことがわかる。 [0110] 図 34に示したように、反共振 Q値がおよそ 500以上である範囲を実現する LiTaO

3 基板のカット角の範囲と、 SiN膜の膜厚との関係を求めた。結果を図 35に示す。すなわち、図 35において、第 2の SiO層 6を構成している Si〇膜の規格化膜厚が 0. 15

2 2

、 0. 30及び 0. 40の場合の SiN膜の膜厚の変化による最適カット角範囲の変化が示されている。そして、この図 35における結果を近似することにより、回転 Y板 X伝搬の LiTaO圧電基板のカット角の好ましい範囲は、 Θ = (A H ² +A H +A ) H +A

3 1 1 2 1 3 2 4

H +Aとすると、 θ ± 5° の範囲が好ましいことがわ力、る。

1 5

[0111] なお、上記式において、係数 Α— Aは以下の通りである。

1 5

係数 A =—190· 48、係数 A = 76 · 19、係数 A =—120· 00、係数 A =-47. 3

1 2 3 4

0、係数 A = 55. 25、 H =h /え、 H =h /え。

5 1 1 2 2

また、 hは、上記 SiN層を形成している SiN膜の膜厚であり、 hは、第 2の SiO層 6

2 1 2 を構成している SiO膜の膜厚である。

2

[0112] (第 2の実施形態）

図 14は、本発明の第 2の実施形態に係る弾性表面波装置を示す模式的正面断面図である。弾性表面波装置 31では、 36° 回転 Y板 X伝搬の LiTaO基板からなる圧

3

電性基板 1上に、電極が形成されている。電極は、第 1の実施形態の電極と同様の平面形状を有する。すなわち、本実施形態においても、 1. 9GHz帯の 1ポート型弾性表面波共振子を構成するように IDT電極 4A及び一対の反射器 12, 13を有するように電極が形成されている。

[0113] もっとも、電極は、 Ti膜、 Cu膜及び Ti膜を、それぞれ、 5nm、 65nm及び 10nmの膜厚となるように形成されている。第 1の SiO層 32は、従って、 80nmの厚みを有す

2

るように形成されている。

[0114] そして、本実施形態では、上記電極及び第 1の Si〇層 32を覆うように、拡散防止

2

膜 35が形成されている。拡散防止膜 35は、本実施形態では、 SiN膜により構成されている。

[0115] 他方、拡散防止膜 35上に、第 2の Si〇層 36が形成されている。

2

[0116] 本実施形態では、 SiNからなる拡散防止膜 35が形成されているため、電極からの金属粒子の第 2の SiO層 36への拡散が効果的に抑制される。 [0117] 本実施形態の弾性表面波装置 31の製造に際しては、上記拡散防止膜 35を形成した後、温度特性を改善するための温度特性改善膜としての第 2の SiO層 36が Si〇

2 2 膜を成膜することにより形成され、しかる後反応性イオンエッチングにより電極パッドを露出させるために、電極の電極パッド上の絶縁材料が除去される。

[0118] ところで、上記拡散防止膜 35が形成されていない場合には、第 2の Si〇層 36を形

2 成している間に、電極材料、本実施形態では Cuが拡散する。そのため、図 15 (a)及び (b)に示すように、拡散防止膜 35が設けられていない場合には、 Cuの拡散により、電極にボイドが生じたり、第 2の SiO層 32の表面の平坦性が損なわれる。

2

[0119] これに対して、図 16 (a) , (b)に示すように、本実施形態では、 SiNからなる拡散防止膜 35が形成されているため、電極を構成している Cuの拡散が抑制される。よって、図 15 (b)に示したボイドの発生を抑制でき、かつ第 2の Si〇層 36の表面の平坦十生

2

を高めることができる。

[0120] これを、具体的な実験例に基づき説明する。

[0121] 下記の表 1は、上記拡散防止膜 35が設けられている第 2の実施形態の弾性表面波装置の場合と、拡散防止膜 35が設けられてレ、なレ、ことを除レ、ては同様に構成された弾性表面波装置の製造に際して、 10. 16cm径の表面波ウェハにおける各弾性表面波装置の特性ばらつきを示す。なお、拡散防止膜 35としての SiN膜の厚みは 30η m ( / =0. 015)とした。

[0122] [表 1]

[0123] 表 1から明らかなように、拡散防止膜 35の揷入により、周波数ばらつきを始とする特性のばらつきが効果的に低減され得ることがわかる。

[0124] なお、本実施形態においては、上記拡散防止膜 35は、 SiNで構成されているため

、第 1の Si〇層 32や第 2の SiO層 36を構成している Si〇膜の成膜の場合と同じ系

2 2 2

列のガスを用いて反応性イオンエッチングを行うことができる。従って、電極パッド上の絶縁膜を除去し電極パッドを露出させる工程の簡略化を図ることができる。 [0125] 第 2の実施形態において、得られた弾性表面波装置 11を、ノッケージに収納し、ヮィャボンディングを行い、封止し、弾性表面波装置部品を得た。このようにして得た弾性表面波装置部品について以下の要領で約 600時間維持する高温負荷試験を行つた。

[0126] 高温負荷試験…弾性表面波装置部品に直流 6Vの電圧を負荷した状態で、 125°C の高温槽に投入し、絶縁抵抗の時間経過を測定した。

[0127] 比較のために、上記実験例と同様に、拡散防止膜 35が形成されていないことを除レ、ては、同様にして構成された弾性表面波装置部品につレ、ても高温負荷試験を行つた。結果を図 17に示す。

[0128] 図 17から明らかなように、拡散防止膜 35が設けられている実施例では、拡散防止膜としての SiN膜を有しない比較例に比べて、 600時間経過後も故障が生じ難いこと力わかる。また、表 1から明らかなように、拡散防止膜 35を設けた場合であっても、弾性表面波装置における反共振抵抗 Ra及び比帯域幅の劣化は生じないことがわかる

[0129] 上記 SiNからなる拡散防止膜 35の膜厚 hは、弾性表面波の波長を λとしたときに、 0. 005≤h/ X≤0. 05の範囲であること力 S望ましレヽ。これを、図 31—図 33及び下記の表 2を参照して説明する。

[0130] すなわち、第 2の実施形態において、上記拡散防止膜 35を構成している SiN膜の厚みを種々変化させ、第 2の実施形態に従って種々の弾性表面波フィルタ装置を作製し、特性を測定した。図 31—図 33は、 SiN膜の膜厚を変化させた場合の前述した反共振抵抗、フィルタの比帯域（％)及び共振周波数の温度特性 TCFの変化を示す図である。

[0131] また、上記第 2の実施形態の弾性表面波フィルタ装置において、 SiN膜の膜厚を 5 nm、 10nm及び 30nmに変化させたことを除いては、上記と同様にして各弾性表面波装置 11を作製し、さらに比較のために拡散防止膜を有しない弾性表面波装置 11 を作製し、高温負荷試験を実施した。結果を下記の表 2に示す。

なお、表 2において、〇は故障無し (絶縁抵抗が 10⁶ Ω以上）、△は抑制効果は見られるが一部は故障であることを意味し、 Xは耐性不良で全て故障であったことを意味する。

[0132] [表 2]

[0133] 図 31—図 33及び表 2の結果から明らかなように、 SiN膜からなる拡散防止膜 35の厚みが 10— lOOnmの範囲、すなわち規格化膜厚 h/ λで 0· 005—0. 05の範囲とすることにより、 TCFの変動量が 10ppm/°C以下と温度特性が安定であり、さらに直流電圧を印加した際の耐性に優れた弾性表面波装置 11を提供し得ることがわかる。

[0134] なお、第 2の実施例形態では、拡散防止膜 35として、 SiNを用いたが、他の窒化膜を用いてもよい。このような他の窒化膜としては、 A1N、 TiN、 TaNまたは Wnなどが挙げられる。さらに、拡散防止膜は、酸化膜により構成されていてもよぐこのような酸化膜としては、例えば Ta Oなどが挙げられる。

2 5

[0135] なお、図 14では、拡散防止膜 35は、電極の上面を覆うように形成されていた力電極の側面をも覆うように構成されていてもよその場合には、電極材料の拡散をより一層効果的に防止することができ、望ましい。

[0136] また、第 2の実施形態では拡散防止膜 35が電極と第 2の SiO層 36との間に配置さ

2

れていたが、この構成において、さらに第 2の SiO層 36上に、第 1の実施形態で示さ

2

れた SiN層 22を設けてもよい。その場合には、第 1の実施形態及び第 2の実施形態で得られた効果の双方を得ることができ、望ましレ、。

[0137] なお、第 1 ,第 2の実施形態では、圧電性基板として、 36° 回転 Y板 X伝搬の LiTa O基板を用いたが、他のカット角の LiTaO基板を用いてもよぐまた LiNbO基板などの他の圧電性基板を用いてもょレ、。

また、上述してきた第 1，第 2の実施形態では、 1ポート型弾性表面波共振子について説明したが、本発明は、このような 1ポート型弾性表面波共振子を複数用いたラダ一型フィルタのような弾性表面波フィルタなどの様々な弾性表面波装置一般に適用し得るものであることを指摘しておく。また、 1ポート型弾性表面波共振子に限らず、電極は、様々なフィルタや共振子構造を有するように形成され得る。

Claims

請求の範囲

[1] 電気機械結合係数が 15%以上である LiTaOまたは LiNbOからなる圧電性基板

3 3

と、

前記圧電性基板に形成されており、 Aはりも密度の大きい金属もしくは該金属を主成分とする合金からなる金属層を主たる金属層とし、該主たる金属層に他の金属からなる金属層が積層されている積層膜により構成されている少なくとも 1つの電極と、前記少なくとも 1つの電極が形成されてレ、る領域を除レ、た残りの領域にぉレ、て、前記電極と略等しい膜厚に形成されている第 1の Si〇層とを備え、

2

前記電極の密度が、前記第 1の SiO層の密度の 1. 5倍以上であり、

2

前記電極及び第 1の SiO層を被覆するように形成された第 2の SiO層と、

2 2

前記第 2の SiO層上に形成された窒化ケィ素化合物層とをさらに備えることを特徴

2

とする、弾性表面波装置。

[2] 前記第 2の Si〇層の膜厚を h、弾性表面波の波長をえとしたときに、 0. 08≤h/ X

2

≤0. 5であることを特徴とする、請求項 1に記載の弾性表面波装置。

[3] 前記窒化ケィ素化合物層が SiN層からなり、前記 SiN層の膜厚を h、弾性表面波の波長を Iとしたときに、 0く h/ λ≤0. 1であることを特徴とする、請求項 1または 2に記載の弾性表面波装置。

[4] 前記第 2の Si〇層と前記電極との間に配置された SiNよりなる拡散防止膜をさらに

2

備え、該拡散防止膜の膜厚を h、弾性表面波の波長を λとしたときに、 0. 005≤h/ λ≤0. 05であることを特徴とする、請求項 1一 3のいずれか 1項に記載の弾性表面波装置。

[5] 前記電極が Cuまたは Cu合金、あるいは Cuまたは Cu合金力なる主たる金属層を有する積層膜により構成されている、請求項 1一 7のいずれ力、 1項に記載の弾性表面波装置。

[6] 前記圧電性基板が、回転 Y板 X伝搬の LiTaOまたは LiNbOからなり、前記第 2の

3 3

SiO層の膜厚を h、前記第 2の SiO層上に形成される前記窒化ケィ素化合物層の

2 1 2

膜厚を h、弾性表面波の波長をえ、

2

係数 A =-190. 48、係数 A =76.19

2 、

係数 A =-120.00

3 、

係数 A =-47.30

4 、

係数 A =55.25

5 、

H =h /え、 H =h /え、及び

1 1 2 2

Θ =(A H ² + A H +A )H +A H +Aとしたときに、

1 1 2 1 3 2 4 1 5

回転 Y板 X伝搬の圧電性基板の Y— Xカット角が θ ±5° の範囲にあることを特徴とする、請求項 1一 5のいずれか 1項に記載の弾性表面波装置。