WO2007099742A1

WO2007099742A1 - 弾性波装置及びその製造方法

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Publication number: WO2007099742A1
Application number: PCT/JP2007/051995
Authority: WO
Inventors: Shunsuke Kido; Takeshi Nakao; Yasuharu Nakai; Kenji Nishiyama; Michio Kadota
Original assignee: Murata Manufacturing Co., Ltd.
Priority date: 2006-03-02
Filing date: 2007-02-06
Publication date: 2007-09-07
Also published as: EP1990915B1; US8810104B2; EP1990915A4; US20100146754A1; US7701113B2; US20080296999A1; CN101395796B; JPWO2007099742A1; US20100219911A1; KR20080096801A; CN101395796A; US8677582B2; EP1990915A1; KR100954688B1

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

明細書

弾性波装置及びその製造方法

技術分野

[0001] 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!、る構造を備えた弾性波装置及びその製造方法に関する。

背景技術

[0002] 従来、移動体通信機器の帯域フィルタなどにぉ、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 1 03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基板や LiNbO基板のように、負の周波数温度

3 3

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のような

2 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。

[0003] 弾性波装置 101では、 IDT電極 103を形成した後に、 SiO膜などカゝらなる絶縁物

2

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 力 S形成されること〖こよる。

[0004] 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力 IDT電極 113が設けられて!/、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 ID T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。

特許文献 1：特開 2004— 112748号公報

特許文献 2： WO2005Z034347A1

発明の開示

[0005] 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。

[0006] 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。

[0007] 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ょうとした場合には、挿入損失が大きくなつたり、比帯域が小さくなつ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。

[0008] 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ぐかつ挿入損失の増大を招くことなぐ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。

[0009] 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ヽて、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、弾性波の波長をえとし、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、な、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力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 . 001 λ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力第 1の表面領域の絶縁物層表面の高さに比べて 0. 001 λ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力第 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. 001 λ以上高くされている。

[0010] 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ぉ、て、前記 IDT電極が下方に位置してヽな、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. 001 λ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。

[0011] 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ベて、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力 0. 001 λ 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. 001 λ以上とされていることを特徴とする。

[0012] 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、挿入損失の悪ィ匕ゃ比帯域幅の狭小化が生じ難ぐし力も、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。

[0013] 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、 I DT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 L 、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。

[0014] 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、工程の簡略ィ匕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、てもよ、。

[0015] 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、酸化ケィ素を用いて形成されている。この場合には、酸化ケィ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。

[0016] 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ぐ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。

[0017] 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。

[0018] 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ユ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ユングし、絶縁性材料層カゝらなる第 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）

[0019] 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力残りの絶縁物層表面部分の高さよりも 0. 001 λ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。し力も、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ぐかつ比帯域幅が狭くなり難い。

[0020] 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ぐ温度特性を改善することが可能となる。

[0021] 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ユ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ユングされて、 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、 ID T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。

図面の簡単な説明

[0022] [図 1]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]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]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]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]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]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]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]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]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]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]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]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]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]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

3Α· ··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膜

2

8…第 2の絶縁物層

発明を実施するための最良の形態

[0024] 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。

[0025] 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。

[0026] 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、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。

[0027] 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、る。

[0028] 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ヽる。 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。

[0029] 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 1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、 T 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. 01 λ 、主電極層の厚みが 0. 04え、保護電極層の厚みが 0. 005えとされている。

[0030] 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ぐ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、てもよ、。

[0031] 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。

[0032] 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、弾性表面波の波長えとしたときに、 0. 001 λ以上とされている。

[0033] 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の厚み力 DT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の表面の高さに比ベて、第 2の表面領域における絶縁物層 6の表面の高さ力 0. 001 λ以上高くなることになる。

[0034] 言、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. 001 λ以上高くされている。

[0035] 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. 001 λ以上高くされている。

[0036] 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ぐかつ挿入損失の悪ィ匕が生じ難い。

[0037] 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。

[0038] 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。

[0039] まず、図 2 (a)に示すように、 128° 回転 Y板 X伝搬の LiNbO力もなる圧電基板 2

3

を用意し、該圧電基板 2上に IDT電極 3よりも 0. 001 λ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。

[0040] し力る後、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 1 1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。

[0041] し力る後、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膜 7Aを除去し、

2

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。

[0042] 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。

[0043] 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上に形成されてヽる構造を得る。

[0044] し力る後、図 2 (f)に示すように、全面に、 SiO力もなる第 2絶縁物層 8を形成する。

2

第 1絶縁物層 7の厚み力 DT電極 3の厚みよりも 0· 001 X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。

[0045] 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力弾性表面波装置 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、ェツ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。

[0046] 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ィ匕することができる。

[0047] 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の他、 Si、 Ta、 A1等の酸化物や窒化物、例えば、 SiO N、 TaO などを用いてもよい。

[0048] また、 IDT電極を構成する電極材料にっヽ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〖こ、 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。

[0049] 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. 27えとした。そして、第 2の表面領域における絶縁物層 6 の高さを、 0. 27 λ +χ λとし、 χ、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。

[0050] なお、 IDT電極 3のデューティは 0. 50とした。 [0051] 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°C〜 + 85 °Cの温度範囲で測定することにより求めた。

[0052] 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 OppmZ°C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力 S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. 001 λ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。

[0053] 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。

[0054] 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。し力しながら、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カロした場合、温度特性改善効果が大き、のに対し、比帯域はさほど狭くなつて、かな、ことがわかる。

[0055] 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。

[0056] 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. 001 λ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、それによつて挿入損失を効果的に小さくし得ることがわかる。

[0057] 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. 001 λ以上であれば、比帯域をさほど狭小化させることなぐかつインピーダンス比をさほど低下させることなぐ温度特性を効果的に改善し得ることがわかる。

[0058] 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力^). 001 λ以上とされている。

[0059] 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. 27 、 0. 29 、 0. 31 または 0. 33 λの厚みの SiO膜力第 2の絶縁物層とし

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て形成されており、第 2の絶縁物層の表面が平坦ィ匕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。

[0060] 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。

[0061] 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力比帯域が急激に狭くなることがわかる。

[0062] 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ヽな、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ぐかつインピーダンス比が小さくなり難ぐ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ぐ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っ、ては、 IDT電極が下方に位置して、な、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。

[0063] 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. 27えで、絶縁物層の表面が平坦ィ匕 (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。

[0064] 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、同様に正規ィヒした比帯域幅との関係を図 8に合わせて示す。

[0065] 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つても、比帯域が狭くなり難いことがわ力る。

[0066] 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. 27えの SIO膜を全面に成膜して弾性表面波

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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、上記実施形態に比ベて大幅に特性が劣化してヽた。

[0067] なお、上記実施形態にお!、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. 3 λ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 χ、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. 3 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. 3 以上とすることができる。

[0068] 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力台形あるいは逆台形などの形状とされていてもよぐまた絶縁層表面と、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。

[0069] 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. 03 λとし、ただし ID T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/°C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。

[0070] 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. 0 1 λ、 0. 02 λまたは 0. 03 λとし、 0. 9Wの電力を投人し、電力投人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。

[0071] 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つていることがわかる。すなわち、耐電力性が高められ、それによつ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. 01え〜 0. 03 λ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. 02え〜 0. 03 λではより大きく改善されている。

[0072] 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ゎカゝる。

[0073] 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、な、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。し力しながら、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. 001 λ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。

[0074] 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力第 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¹^ は、電極指間ギャップよりも小さくされていてもよい。

[0075] 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ぐ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

請求の範囲

[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、前記圧電基板上にぉヽて、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、

弾性波の波長をえとし、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力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. 001 λ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ぉ、て、前記 IDT電極が下方に位置してヽな、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. 001 λ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、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力もなる、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、酸化ケィ素を用いて形成されている、請求項 1〜5のいずれ力 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ユ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ユングして、絶縁性材料層カゝらなる第 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。