弾性表面波装置および通信装置
【課題】 送信側フィルタおよび受信側フィルタを同一の圧電基板上に作製した弾性表面波素子を用いた弾性表面波装置ではアイソレーション特性が悪かった。
【解決手段】 弾性表面波装置の弾性表面波素子１において、従来、圧電基板２の励振電極３形成面とは異なる他方主面の全面に、弾性表面波素子１の作製工程で発生する焦電破壊を防止するために設けていた導体層を、キャリア移動度の小さい半導体層22に代えることにより、送信側フィルタ領域12の入力パッドおよび受信側フィルタ領域13の出力パッドとの間に形成されていた寄生容量を低減することができる。これにより、アイソレーション特性を改善することができる。
【解決手段】 弾性表面波装置の弾性表面波素子１において、従来、圧電基板２の励振電極３形成面とは異なる他方主面の全面に、弾性表面波素子１の作製工程で発生する焦電破壊を防止するために設けていた導体層を、キャリア移動度の小さい半導体層22に代えることにより、送信側フィルタ領域12の入力パッドおよび受信側フィルタ領域13の出力パッドとの間に形成されていた寄生容量を低減することができる。これにより、アイソレーション特性を改善することができる。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、弾性表面波素子および通信装置に関するものである。より詳しくは、同一の圧電基板上に送信側フィルタおよび受信側フィルタの両方を配置した、分波器として使用される弾性表面波素子に関するものであり、特に送信側フィルタと受信側フィルタとの間のアイソレーション特性を改善した弾性表面波素子およびその弾性表面波素子を用いた通信装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年、通信機端末の多機能化に伴い、実装部品はより小型・軽量化することが求められている。その中で送信側周波数帯（例えば低周波側周波数帯）の信号と受信側周波数帯（例えば高周波側周波数帯）の信号とを分離する分波器には、従来、誘電体を用いたものが使用されてきた。しかし、誘電体分波器は現状の通信規格の周波数帯では原理的に小型化できず、また、通過帯域近傍の減衰特性を急峻にできないため、送信側周波数帯と受信側周波数帯とが接近している通信規格では満足のいく特性が得られなかった。
【０００３】
そこで近年、弾性表面波素子を用いたフィルタを分波器に利用する試みがなされている。従来から弾性表面波フィルタは段間のフィルタとして使用されていたが、分波器として使用するには耐電力性が低かった。しかし、近年この耐電力性の問題は励振電極の電極構造や電極材料を工夫することで解決することができるようになってきたため、誘電体分波器より小型で通過帯域近傍の減衰特性の良い弾性表面波分波器（以下ではＳＡＷ−ＤＰＸと記す。）が現れ始めている。
【特許文献１】特開平７−122961公報
【特許文献２】国際公開第99／54995号パンフレット
【非特許文献１】松田聡、斉藤康之、川内治、宮本晶規，「弾性波観測によるＳＡＷ共振子特性の改善」，第33回ＥＭシンポジウム予稿集，2004年５月20日，ｐ.77−82
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
段間で使用される従来のＳＡＷフィルタでは、異なる周波数帯のフィルタを同一の圧電基板に形成することにより、フィルタ全体が実装ボード上に占める割合を小さくしてきた（以下ではこのようなＳＡＷフィルタをDual−ＳＡＷフィルタと記す。）。同様にＳＡＷ−ＤＰＸにおいても、送信側周波数帯のフィルタ（以下ではＴｘフィルタと記す。）と受信側周波数帯のフィルタ（以下ではＲｘフィルタと記す。）とを同一の圧電基板上に形成することにより小型化を図ることができる。
【０００５】
しかし、実際に同一の圧電基板上にＴｘフィルタとＲｘフィルタとを形成すると、両フィルタ間でのアイソレーション特性が通信機端末における要求仕様を満足できないことが問題となっていた。このアイソレーション特性とは、一方のフィルタから他方のフィルタに漏れる信号の特性のことであり、このような信号の漏れはできるだけ小さく抑える必要がある。特に分波器においては、送信側で増幅された電力の大きい送信信号がＴｘフィルタからＲｘフィルタに漏れて受信側に漏れると、もともと電力の小さい受信信号を受信することができなくなってしまう。このため、分波器に要求されるアイソレーション特性の仕様では信号の漏れを極めて小さく抑えることが要求されており、段間で使用されるDual−ＳＡＷフィルタに要求される仕様に比べて非常に厳しくなっている。
【０００６】
このフィルタ間でのアイソレーション特性の劣化の原因の一つは、弾性表面波の漏れであると考えられる。特にＳＡＷ−ＤＰＸでは、Ｔｘフィルタを形成する励振電極で励振された弾性表面波をその励振電極中に充分に閉じ込めることができず、Ｔｘフィルタの励振電極から漏れた弾性表面波が圧電基板の表面を伝搬し、これがＲｘフィルタを形成する励振電極によって受信されてしまうことにより、ＴｘフィルタからＲｘフィルタへと信号が漏れてしまい、アイソレーション特性が劣化すると考えられる。その概念を図９にＳＡＷ−ＤＰＸの弾性表面波素子の一例を示す上面図に示す。
【０００７】
図９において、１は弾性表面波素子であり、圧電基板２の一方主面にＴｘフィルタ領域12（破線で囲んで示す。）およびＲｘフィルタ領域13（破線で囲んで示す。）が設けられ、各領域にはそれぞれ複数の励振電極３および励振電極３間を接続する接続電極４からなる弾性表面波フィルタが形成されている。５はＴｘフィルタの入力パッド部、６はアンテナへ接続されるＴｘフィルタの出力パッド部、７はアンテナへ接続されるＲｘフィルタの入力パッド部、８はＲｘフィルタの出力パッド部である。また、９は接地電極であり、10はＴｘフィルタ領域12とＲｘフィルタ領域13とを個別に取り囲むように形成された環状導体である。
【０００８】
この弾性表面波素子１においては、Ｔｘフィルタ領域12とＲｘフィルタ領域13とを個別に環状導体10で取り囲むことによって電気的に分離しているが、Ｔｘフィルタ領域12の励振電極３とＲｘフィルタ領域13の励振電極３とが、それぞれの弾性表面波の伝搬経路の方向とが重なるように配置されているため、Ｔｘフィルタ領域12の励振電極３からＲｘフィルタ領域13の励振電極３に図９中に矢印で示すように弾性表面波の漏れ14が生じてしまい、これによってアイソレーション特性が劣化してしまうという問題点があった。
【０００９】
このような問題点に対して、同一の圧電基板２に形成していたＴｘフィルタ領域12とＲｘフィルタ領域13とを別個の圧電基板に形成して分断することにより、弾性表面波の漏れ14の伝搬を遮断してアイソレーション特性を改善する試みがなされている（例えば、非特許文献１を参照。）。しかし、このような試みでは確かにアイソレーション特性は改善するが、もともと一体に形成していたＴｘフィルタ領域12とＲｘフィルタ領域13とを別個の圧電基板に分断して形成するので、ＴｘフィルタとＲｘフィルタとを実装用基体に実装した場合に分波器として機能する領域の占める面積は、Ｔｘフィルタ領域12とＲｘフィルタ領域13とを同一の圧電基板２に一体に形成した場合に比べて大きくなってしまうため、小型化の要求に応えることができないという問題点がある。
【００１０】
そこで、従来は図９に示すように配置していたＴｘフィルタ領域12およびＲｘフィルタ領域13の励振電極３を、弾性表面波の伝搬経路が重ならないように、例えば図10に示す弾性表面波素子の上面図におけるように配置すると、Ｔｘフィルタ領域12とＲｘフィルタ領域13とを別個の圧電基板に分断することなく同一の圧電基板２上に形成して小型化を図りつつ、アイソレーション特性が改善された小型のＳＡＷ−ＤＰＸとすることができるはずである。図10において図９と同様の箇所には同じ符号を付してあり、図10に示す弾性表面波素子では、Ｔｘフィルタ領域12およびＲｘフィルタ領域13のそれぞれの励振電極３を弾性表面波の伝搬経路が平行となるように配置しており、Ｔｘフィルタ領域12の励振電極３から弾性表面波が漏れても、それをＲｘフィルタ領域13の励振電極３で受けることがないので、アイソレーション特性は劣化しないというものである。
【００１１】
しかし、本発明者らが詳細な実験を行なったところ、図10に示すような励振電極の配置としてもアイソレーション特性は改善されなかった。これはアイソレーション特性の劣化の原因が弾性表面波の漏れだけではないことを意味している。
【００１２】
そこで、本発明者らが詳細に検討を重ねた結果、アイソレーション特性の劣化に関して従来は知られていなかった原因を見出し、その解決手段として本発明を案出するに至った。
【００１３】
本発明は、以上のように従来のDual−ＳＡＷフィルタでは問題では無かったが同一の圧電基板にＴｘフィルタとＲｘフィルタとを一体に形成したＳＡＷ−ＤＰＸでは問題となっていたアイソレーション特性を改善するべく案出されたものであり、その目的は、ＴｘフィルタとＲｘフィルタとを別個の圧電基板に分断することなしに、小型で優れたアイソレーション特性を有する弾性表面波装置を提供することにある。
【００１４】
また、本発明の他の目的は、ＴｘフィルタとＲｘフィルタとを一体に集積したデュプレクサ以外の分波器にも適用することができる、小型で優れたアイソレーション特性を有する弾性表面波装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１５】
本発明者らは、詳細な実験とシミュレーションとによって、アイソレーション特性の劣化が圧電基板の一方主面に形成されたＴｘフィルタの入力電極とＲｘフィルタの出力電極とが、通常は圧電基板の他方主面（以下では裏面とも記す。）の全面にわたって形成されている裏面導体層を介して容量的に結合していることが原因であることを突き止めた。このシミュレーション結果およびシミュレーションに使用した回路の概念図を図11に示す。
【００１６】
図11において、（ａ）は寄生容量が無い場合の回路図およびアイソレーション特性の例を示す線図であり、（ｂ）は寄生容量がある場合の回路図およびアイソレーション特性の例を示す線図である。図11（ｂ）で示した寄生容量はＴｘフィルタの入力パッド部とＲｘフィルタの出力パッド部との間に存在する寄生容量であり、50ｆＦ程度の非常に微小な寄生容量である。図11に示す結果から、このような非常に微小な寄生容量が存在するだけで、アイソレーション特性が劣化していることが分かる。すなわち、図11（ａ）および（ｂ）の比較から分かるように、869ＭＨｚから894ＭＨｚでの信号強度が、このような寄生容量がある場合には（ｂ）に示すように−30〜−40ｄＢであったものが、寄生容量がない場合には（ａ）に示すように−50ｄＢ以下となっており、寄生容量がないことによってアイソレーション特性が大きく改善していることが分かる。
【００１７】
このような50ｆＦ程度の寄生容量は、例えば圧電基板に厚み250μｍのタンタル酸リチウム単結晶基板を用いた場合であれば、比誘電率を42.7として計算すると、圧電基板の表面と裏面とに一辺が約180μｍの方形の電極が対向してある場合に形成される容量に相当する。通常、弾性表面波フィルタの入出力パッド部の面積はこの程度のものとなるため、シミュレーションで寄生容量として挿入した値は妥当に現実を反映した値であると言える。なお、アイソレーション特性に最も影響を与えるのは、ここで説明したＴｘフィルタの入力パッド部とＲｘフィルタの出力パッド部との間の寄生容量であるが、各フィルタの励振電極を接続する接続電極と各フィルタの入出力パッド部との間および一方のフィルタの励振電極を接続する接続電極と他方のフィルタの励振電極を接続する接続電極との間に発生する寄生容量も、同様にアイソレーション特性を劣化させる。
【００１８】
弾性表面波素子は圧電基板上に作製される櫛歯状の励振電極を用いた素子である。通常、圧電体は急激な温度変化により焦電性を示すため、圧電基板を用いて素子を作製する際に急激な温度変化のある工程を通すと、圧電基板の焦電性のためスパークが発生して素子を破壊（焦電破壊）してしまうこととなる。そこで、なるべく圧電基板に電荷が蓄積しないようにするために、圧電基板の裏面の全面にわたって導体層を成膜することが一般的となっている。しかし、本発明者らは、この裏面導体層は素子作製工程中は焦電破壊防止に有効であるが、弾性表面波素子のアイソレーション特性には有害であるということを見出した。
【００１９】
ところで、この裏面導体層を実装用基体の接地電極と導通させることにより各フィルタの入出力パッド部間の容量的な結合はある程度小さくすることができるが、この対策ではアイソレーション特性の改善は充分ではない。また、圧電基板の裏面（裏面導体層の形成面）と実装用基体の主面とを対向させて弾性表面波素子を実装する場合には実装用基体の主面に接地電極を設ければよいが、この場合は改めて圧電基板の表面側に振動空間を確保して励振電極を外部から守るために、リッドやカバーを取着することによって圧電基板の表面を保護する必要がある。しかし、この場合にはリッドやカバーを取着する面積が別途必要なため、弾性表面波装置の小型化には不利である。また、圧電基板の表面（励振電極の形成面）と実装用基体の主面とを対向させてその間に振動空間を確保して実装（フリップチップ実装）する場合は、小型化には有利であるが、圧電基板の裏面の裏面導体層が接地電位のとれる実装用基体の主面と空間的に離れてしまうので、裏面導体層から実装用基体の主面上の接地電極まで接地を取るには余分な工程を必要とするため製造コストが高くなってしまうという問題点がある。
【００２０】
また、ＳＡＷ−ＤＰＸの励振電極で励振された弾性表面波は、一部バルク波に変換されて圧電基板中を伝搬し、圧電基板の裏面で反射されて再び圧電基板の表面に到達する。そのため、特に分波器においては、送信側で増幅された電力の大きい送信信号がＴｘフィルタで発生したバルク波がＲｘフィルタに漏れて受信側に漏れると、もともと電力の小さい受信信号を受信することができなくなってしまう。このように、バルク波が原因となり、弾性表面波装置のアイソレーション特性を劣化させることがある。
【００２１】
そこで本発明では以下のような弾性表面波装置とし、上記の課題を解決するものである。
【００２２】
本発明の弾性表面波装置は、（１）圧電基板の一方主面にそれぞれ励振電極と入力パッド部と出力パッド部とを具備する送信側フィルタ領域および受信側フィルタ領域が形成されているとともに、他方主面に半導体層が形成された弾性表面波素子を、実装用基体上に前記一方主面を対面させて実装していることを特徴とするものである。
【００２３】
また、本発明の弾性表面波装置は、（２）上記（１）の構成において、前記半導体層は、シリコン，ゲルマニウム，酸化チタン，酸化亜鉛，窒化アルミニウムのうち少なくとも１つまたはそれを主成分とする材料からなることを特徴とするものである。
【００２４】
また、本発明の弾性表面波装置は、（３）上記（１）の構成において、前記半導体層は、酸素含有量が化学量論比組成より少ない、タンタル酸リチウム単結晶またはニオブ酸リチウム単結晶または四ホウ酸リチウム単結晶から成ることを特徴とするものである。
【００２５】
また、本発明の弾性表面波装置は、（４）上記（１）乃至（３）の各構成において、前記半導体層は、前記他方主面の全面を被覆していることを特徴とするものである。
【００２６】
また、本発明の弾性表面波装置は、（５）上記（１）乃至（３）の各構成において、前記半導体層は、前記他方主面の一部に非形成領域を有していることを特徴とするものである。
【００２７】
また、本発明の弾性表面波装置は、（６）上記（１）乃至（５）の各構成において、前記圧電基板は、前記一方主面側に配された圧電材料と、この圧電材料よりも比誘電率の小さい他の材料とからなる複合基板であることを特徴とするものである。
【００２８】
また、本発明の弾性表面波装置は、（７）上記（１）乃至（６）の各構成において、前記圧電基板の前記一方主面に前記送信側フィルタ領域および受信側フィルタ領域を取り囲んで環状導体が形成されており、この環状導体が前記実装用基体上に対応して形成された基体側環状導体に接合されていることを特徴とするものである。
【００２９】
また、本発明の弾性表面波装置は、（８）上記（７）の構成において、前記励振電極が抵抗体を介して前記環状導体に電気的に接続されており、この環状導体が接地電位とされていることを特徴とするものである。
【００３０】
本発明の通信装置は、上記（１）乃至（８）の構成のいずれかの本発明の弾性表面波装置を分波器として用いたことを特徴とするものである。
【発明の効果】
【００３１】
本発明の弾性表面波装置において圧電基板の他方主面に形成されている半導体層は、直流的に見ると導体であるが、弾性表面波素子に形成されたフィルタの通過帯域付近の周波数では充分に高抵抗であるという周波数特性を持った層をいうものである。このような周波数特性は主に半導体層中のキャリアの移動度の周波数特性によるものである。キャリアの移動度の周波数特性は半導体層の結晶性，結晶粒径，不純物密度等を調整することで、所望の値に設定することができる。
【００３２】
本発明の弾性表面波装置によれば、弾性表面波素子の圧電基板の他方主面に半導体層が形成されていることにより、弾性表面波素子に形成されたフィルタの通過帯域付近の周波数では半導体層の中のキャリアが応答しない移動度とすることができるため、圧電基板の一方主面上の入力パッド部および出力パッド部との間に圧電基板の他方主面を介した容量結合が形成されることがない。従って、従来、寄生容量に起因して劣化していたアイソレーション特性を大幅に改善することができる。さらに、圧電基板の他方主面に直流的には導体である半導体層が形成されていることにより、製造プロセスにおける急激な温度変化により発生する電荷を効率的に逃がすことが可能となり、圧電基板の焦電性に起因する焦電破壊等の電極へのダメージを防止する効果を得ることができる。従って、本発明の弾性表面波装置によれば、焦電破壊を良好に防止する効果とアイソレーション特性の劣化を防止する効果との両方を得ることができる。
【００３３】
また、本発明の弾性表面波装置によれば、半導体層がシリコン，ゲルマニウム，酸化チタン，酸化亜鉛，窒化アルミニウムのうち少なくとも１つまたはそれを主成分とする材料からなるときには、スパッタリング法や蒸着法等の簡易な成膜方法で、成膜圧力，成膜速度，成膜温度等の成膜条件を適当に調整することにより適当なキャリア移動度を持つ半導体層を形成することができる。また、適当な元素を添加したり組成比を調整したりすることにより、直流的に適当な導電率を持つよう調整することができる。
【００３４】
また、本発明の弾性表面波装置によれば、半導体層が酸素含有量が化学量論比組成より少ない、タンタル酸リチウム単結晶またはニオブ酸リチウム単結晶または四ホウ酸リチウム単結晶から成るときには、これらから成る半導体層は圧電基板の一方主面上に電極等を作製する前に圧電基板を還元処理することにより作製することができるため、弾性表面波素子の作製工程に変更を加える必要が無い。
【００３５】
また、本発明の弾性表面波装置によれば、半導体膜が他方主面の全面を被覆しているときには、製造プロセスにおける急激な温度変化により発生する電荷をより効率的に逃がすことが可能となり、圧電基板の焦電性に起因する焦電破壊等の電極へのダメージをより確実に防止する効果を得ることができる。従って、この本発明の弾性表面波装置によれば、焦電破壊を良好に防止する効果とアイソレーション特性の劣化を防止する効果との両方を得ることができる。
【００３６】
また、本発明の弾性表面波装置によれば、半導体膜が他方主面の一部に非形成領域を有しており、その他方主面の一部を被覆していないときには、全面を被覆している場合に比べて非形成領域の分だけ半導体層の形成面積が小さくなるため、より確実に寄生容量の形成を防止することができる。特に、半導体層のキャリアの移動度を半導体層の形成条件を調整しても充分に小さくできなかった場合に、この構成は非常に有効である。従って、従来、寄生容量に起因して劣化していたアイソレーション特性を大幅に改善することができる。
【００３７】
また、本発明の弾性表面波装置によれば、圧電基板が一方主面側に配された圧電材料と、この圧電材料よりも比誘電率の小さい他の材料とからなる複合基板であるときには、半導体層と圧電基板の一方主面に形成された入力パッド部および出力パッド部との間の実効比誘電率を小さくできるため、より確実に寄生容量の形成を防止することができる。特に、半導体層のキャリアの移動度を半導体層の形成条件を調整しても充分に小さくできなかった場合に、この構成は非常に有効である。従って、従来、寄生容量に起因して劣化していたアイソレーション特性を大幅に改善することができる。
【００３８】
また、本発明の弾性表面波装置によれば、圧電基板の一方主面に送信側フィルタ領域および受信側フィルタ領域を取り囲んで環状導体が形成されており、この環状導体が実装用基体上に対応して形成された基体側環状導体に接合されているときには、これら環状導体および基体側環状導体を接合することによって弾性表面波素子を実装用基体上に強固に、かつ励振電極および入力パッド部および出力パッド部を気密に封止した状態で実装することができるため、後述するように実装用基体上に弾性表面波素子を実装した後に圧電基板の他方主面の半導体層を加工する場合に、圧電基板の一方主面に形成されている励振電極にダメージを与えずに加工することができる。なお、この環状導体の形状は、送信側フィルタ領域および受信側フィルタ領域を個別に囲む形状であっても、共に囲む形状であっても構わない。
【００３９】
また、本発明の弾性表面波装置によれば、励振電極が抵抗体を介して環状導体に電気的に接続されており、この環状導体が接地電位とされているときには、励振電極は直流的には接地電位に接続されているが、弾性表面波装置が使用される周波数帯ではほぼ接地電位からは絶縁されている状態とすることができるため、フィルタの帯域通過特性に影響を与えずに励振電極に電荷が蓄積することを防止できる。従って、圧電基板の他方主面の全面に半導体層が無くとも、弾性表面波装置の焦電破壊を確実に防止することができる。
【００４０】
そして、本発明の通信装置によれば、以上のような本発明の弾性表面波装置を分波器として用いたことにより、分波器に対して要求されている厳しいアイソレーション特性を満たすことができるものが得られ、また、弾性表面波装置が良好なアイソレーション特性を有する分波器でありながら小型であるので、他部品の実装面積をより大きく取ることができ、部品の選択の幅が広がるため、高機能な通信装置を実現することができる。
【００４１】
以上のように、本発明によれば、同一の圧電基板上に送信側フィルタと受信側フィルタとを、アイソレーション特性を大幅に改善して、一体に形成することができる。従って、送信側フィルタと受信側フィルタとを別個の圧電基板に作製したものよりも小型のＳＡＷ−ＤＰＸを作製することができる。また、１枚の圧電基板から多数個の弾性表面波装置を得ることができるので、弾性表面波装置の低価格化を実現することができる。また、圧電基板の一方主面（励振電極の形成面）を実装用基体の主面に対向させた実装（フリップチップ実装）を行なっても、Ｔｘフィルタの入力電極とＲｘフィルタの出力電極とが他方主面の半導体層を介しては容量結合することがないので、小型のＳＡＷ−ＤＰＸでありながらアイソレーション特性を劣化させない弾性表面波装置を得ることができ、しかも、作製工程において圧電基板の他方主面の全面に導体層が無くとも弾性表面波素子の焦電破壊を防止することができる。また、近年の部品に対する小型化・低背化の要求から、弾性表面波装置に対しても圧電基板の厚みを薄くすることが求められているが、圧電基板が薄くなるほど圧電基板の一方主面の電極と他方主面の導体層との間の容量は大きくなり、従って寄生容量を介した容量結合によって起こるアイソレーション特性の劣化はさらに深刻化することとなるが、これに対しても、他方主面に半導体層を形成することにより、薄型でかつ良好なアイソレーション特性を有する弾性表面波装置を得ることができる。
【００４２】
そして、本発明の弾性表面波装置は、良好なアイソレーション特性を有するものでありながら小型である、分波器として好適なものであるので、他部品の実装面積を大きく取れる等により、高機能を実現できる通信装置を作製することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００４３】
以下、本発明の弾性表面波装置の実施の形態の例について、図面を参照しつつ詳細に説明する。なお、以下に説明する図面において同様の箇所には同じ符号を付すものとする。また、各電極の大きさや電極間の距離等、あるいは電極指の本数や間隔等については、説明のために模式的に図示したものであるので、これらに限定されるものではない。
【００４４】
＜実施の形態の例１＞
本発明の弾性表面波装置の実施の形態の例１における弾性表面波素子の一方主面を示す上面図は、図９と同様である。また、この例１における弾性表面波素子の断面図を図１に示す。また、この例１の弾性表面波素子を実装した弾性表面波装置の断面図を図２に示す。
【００４５】
図９に示すように、弾性表面波素子１の圧電基板２上には送信側フィルタ領域12（破線で囲んで示す。）および受信側フィルタ領域13（破線で囲んで示す。）が形成されている。送信側フィルタ領域12には、共振器を構成する複数の励振電極３およびこれらを接続する接続電極４と、弾性表面波素子１と実装用基体（図２の31）とを接続するための励振電極３に電気的に接続された入力パッド部５および出力パッド部６が形成されている。同様に受信側フィルタ領域13には、共振器を構成する複数の励振電極３およびこれらを接続する接続電極４と、弾性表面波素子１と実装用基体とを接続するための励振電極３に電気的に接続された入力パッド部７および出力パッド部８が形成されている。
【００４６】
また、環状導体10は半田等を用いて実装用基体の上面にこれに対応させて形成された、接地電極としても機能する基体側環状導体と接続される。この例では、環状導体10は送信側フィルタ領域12と受信側フィルタ領域13とを個別に取り囲むようにして一体に形成されており、受信側フィルタ領域13のＲｘフィルタの接地電極として機能するとともに圧電基板２と実装用基体との間で送信側フィルタ領域12と受信側フィルタ領域13とを封止する役割を持つ。なお、この例では、送信側フィルタ領域12のＴｘフィルタの接地は、接地電極パッド11を実装用基体の接地電極と接続することでとっており、圧電基板２上では環状導体10に接続していない。
【００４７】
図１に示すように、圧電基板２の他方主面の全面に半導体層22が形成されている。
【００４８】
ここで、圧電基板２としてはタンタル酸リチウム単結晶やニオブ酸リチウム単結晶や四ホウ酸リチウム単結晶等を用いることができる。
【００４９】
また、圧電基板２の一方主面上の励振電極３にはアルミニウム，アルミニウム合金，銅，銅合金，金，金合金，タンタル，タンタル合金、またはこれらの材料から成る層の積層膜やこれらの材料とチタン，クロム等の材料から成る層との積層膜を用いることができる。導体層の成膜方法としてはスパッタリング法や電子ビーム蒸着法を用いることができる。
【００５０】
この励振電極３をパターニングする方法としては、励振電極３の成膜後にフォトリソグラフィを行ない、次いでＲＩＥ（Reactive Ion Etching）やウェットエッチングを行なう方法がある。または、励振電極３の成膜前に圧電基板の一方主面にレジストを形成しフォトリソグラフィを行なって所望のパターンを開口した後、導体層を成膜し、その後レジストを不要部分に成膜された導体層ごと除去するリフトオフプロセスを行なってもよい。
【００５１】
次に、圧電基板２の他方主面の全面に半導体層22を形成する。半導体層22としてはシリコン，ゲルマニウム，酸化チタン，酸化亜鉛，窒化アルミニウムのうち少なくとも１つの材料、またはこれらのうち少なくとも１つを主成分とする材料を用いることができる。これらの材料が添加物を含んでもよい。その成膜方法としてはスパッタリング法や電子ビーム蒸着法を用いることができる。
【００５２】
次に、励振電極３を保護するための保護膜30を図２に示すように成膜する。保護膜30の材料としてはシリコン，シリカ等を用いることができる。成膜方法としては、スパッタリング法，ＣＶＤ（Chemical Vapor Deposition）法，電子ビーム蒸着法等を用いることができる。この保護膜成膜工程においては、良い膜質や密着性を得るために50〜300℃程度の温度が必要である場合があるが、そのような場合において圧電基板２の他方主面の半導体層22は焦電破壊の防止に有効に機能する。
【００５３】
次に、入力パッド部５，７および出力パッド部６，８の上に新たな導体層を積層して、入力パッドおよび出力パッドを形成する。この新たな導体層は弾性表面波素子１と実装用基体とを高い信頼性で電気的および／または構造的に接続するためのものであり、例えば接続に半田を用いる場合であれば、半田の濡れ性を確保し拡散を防止する機能を持ち、また接続に金バンプを用いる場合であれば、パッドの硬度を、金を超音波等を用いて接着できるように調整する機能を持つ。このような新たな導体層の材料・構造としては、クロム／ニッケル／金あるいはクロム／銀／金の積層膜や、金やアルミニウムの厚膜を用いることができる。成膜方法としてはスパッタリング法や電子ビーム蒸着法を用いることができる。なお、この新たな導体層成膜工程においても良い膜質や密着性を得るために50〜300℃程度の温度が必要である場合があるが、そのような場合においても圧電基板２の他方主面の半導体層22は焦電破壊の防止に有効に機能する。
【００５４】
ここまでの工程で作製した圧電基板２の一方主面の励振電極３や入力パッド部５，７および出力パッド部６，８等のパターンは図９に示したものと同様である。ただし、図９では保護膜30は図示していない。
【００５５】
次に、ここまで１枚の圧電基板に多数個の弾性表面波素子領域を形成したいわゆる多数個取りの方法で作製を行なってきた場合は、圧電基板を弾性表面波素子領域毎に分離して多数個の弾性表面波素子１を得る。分離する方法としては、例えばダイシングブレードを用いたダイシング法やレーザ加工によるレーザカッティング法等を用いることができる。
【００５６】
次に、図２に示すように、弾性表面波素子１を実装用基体31上に一方主面を対面させて実装する。
【００５７】
実装用基体31は弾性表面波素子１が上面に実装される回路基板であり、この実装用基体31の上面には、入力パッド部５，７および出力パッド部６，８に対応した入力端子および出力端子ならびに接地端子（いずれも図示せず）と、環状導体10に対応した基体側環状導体32とが形成されている。
【００５８】
このような弾性表面波素子１および実装用基体31を用いた弾性表面波装置の例によれば、弾性表面波素子１の圧電基板２の一方主面に送信側フィルタ領域12および受信側フィルタ領域13を取り囲んで環状導体10が形成されており、弾性表面波素子１の各パッドが実装用基体31の各端子に導体バンプを介して接続されるとともに、この環状導体10が実装用基体31の上面にこれに対応させて形成された基体側環状導体32に、例えば半田等のろう材33を用いて、内側を環状に封止するようにして接続されていることにより、弾性表面波素子１の動作面側の気密性を保つことができるので、弾性表面波素子１を外装保護材等による影響なく安定して動作させることができるとともにその動作を長期間にわたって安定して行なわせることができ、高信頼性の弾性表面波装置とすることが可能となる。
【００５９】
また、これら環状導体10および基体側環状導体32により環状に気密封止された内部に、さらに例えば不活性ガスである窒素ガス等を封入することにより、各励振電極３や各パッド，各端子の酸化等による劣化を効果的に防止することができるので、さらに高信頼性とすることが可能となる。
【００６０】
そして、図２に示すように、実装用基体31上に実装された弾性表面波素子１を外装樹脂34を用いて樹脂モールドし、実装用基体31を弾性表面波素子１毎に外装樹脂34とともにダイシング等により分断して、本発明の弾性表面波素子１を用いた弾性表面波装置を得る。外装樹脂34は窒化アルミニウム，銀，ニッケル等からなるフィラーを含んでいてもよい。このようなフィラーを含むことにより外装樹脂34の熱伝導率が上がり、これにより弾性表面波素子１の放熱性が改善されるため、励振電極３の耐電力性が改善される。
【００６１】
以上のようにして本発明の弾性表面波装置における弾性表面波素子１は、圧電基板２の一方主面にそれぞれ励振電極３と入力パッド部５，７と出力パッド部６，８とを具備する送信側フィルタ領域12および受信側フィルタ領域13が形成されているとともに、圧電基板２の他方主面に半導体層22が形成されているため、従来のように、圧電基板の他方主面の全面にわたって導体層が形成されている場合に比べて、弾性表面波素子１に形成されたフィルタの通過帯域付近で半導体層22のキャリアが応答しないようにすることができるため、送信側フィルタ領域12の入力パッド部５および受信側フィルタ領域13の出力パッド部８の間に形成される寄生容量を大幅に小さくすることができ、その寄生容量に起因するアイソレーション特性の劣化を抑えることができ、アイソレーション特性を大幅に改善することができる。
【００６２】
さらに、この例１では、圧電基板２の他方主面の全面に半導体層22が形成されていることにより、製造プロセスにおける急激な温度変化により発生する電荷を効率的に逃がすことが可能となり、圧電基板２の焦電性に起因する焦電破壊等の電極へのダメージを防止する効果を得ることができる。従って、本例１によれば、焦電破壊を良好に防止する効果と弾性表面波素子１に形成されたフィルタの通過帯域付近の周波数でキャリアが応答しないようにすることによりアイソレーション特性の劣化を防止する効果との両方を合わせ持つ弾性表面波素子１およびそれを用いた弾性表面波装置を提供することができる。
【００６３】
＜実施の形態の例２＞
本例２の断面図および上面図は例１と同様であるが、半導体層22の作製方法が異なる。
【００６４】
実施の形態の例１では圧電基板２の他方主面に改めて半導体層22を成膜によって形成したが、圧電基板２の他方主面を還元処理することにより酸素含有量が化学量論比組成より少ない状態とすることができ、このような状態ではタンタル酸リチウム単結晶またはニオブ酸リチウム単結晶または四ホウ酸リチウム単結晶は、直流においては導電性を持つが、弾性表面波素子１に形成されたフィルタの通過帯域付近ではほとんど絶縁体に見えるという性質を持つ。従って、例１で述べたような成膜によって形成した半導体層22と同様の効果を持つ半導体層を、圧電基板２の他方主面をあらかじめ還元処理することにより形成することができる。この例２では圧電基板２自体が半導体層22を持っていることから、ＩＤＴ電極等の励振電極３を形成する工程に半導体層22を形成する工程を加える必要がない。他の工程は例１と同様である。
【００６５】
＜実施の形態の例３＞
これまでの例では圧電基板２の他方主面の全面に半導体層22が形成されている場合を示してきたが、半導体層22のキャリア移動度を充分に下げることができない場合には、半導体層22をパターニングして、他方主面の一部に半導体層22の非形成領域を設けることが有効である。アイソレーション特性を改善し、かつ、焦電破壊を防止するのに有効な非形成領域のパターンとしては、例えば、図３に他方主面の上面図で示すような、圧電基板２の一方主面上の入力パッド部５や出力パッド部８に対向する他方主面の領域５ａや８ａを非形成領域として半導体層22を形成しないものや、図４に同様の上面図で示すような、これらの領域５ａ，８ａを周りの半導体層22から分離するように非形成領域を設けるものや、図５に同様の上面図で示すように、圧電基板２の一方主面上のＴｘフィルタ領域12に対向する他方主面の領域12ａとＲｘフィルタ領域13に対向する他方主面の領域13ａとを分断するように非形成領域を設けるものや、図６に同様の上面図で示すように、圧電基板２の一方主面上のＴｘフィルタ領域12に対向する他方主面の領域12ａやＲｘフィルタ領域13に対向する他方主面の領域13ａを非形成領域として半導体層22を設けないものや、図７に同様の上面図で示すような、半導体層22の非形成領域を複数点在させて寄生容量を形成する可能性のある面積を小さくしたものが挙げられる。
【００６６】
半導体層22に非形成領域を設けるためにパターニングする方法としては、半導体層22の成膜後にフォトリソグラフィを行ない、次いでＲＩＥ（Reactive Ion Etching），ウェットエッチング，サンドブラスト等を行なう方法がある。または、半導体層22の成膜前に圧電基板２の一方主面にレジストを形成しフォトリソグラフィを行なって所望のパターンを開口した後、半導体層22を成膜し、その後レジストを不要部分に成膜された半導体層22ごと除去するリフトオフプロセスを行なってもよい。または、フォトリソグラフィを行なわず、リューター等を用いて所望のパターンに半導体層22を除去して非形成領域を直接形成してもよい。このとき、主として化学的な作用により半導体層22をエッチングして除去する方法を用いると、圧電基板２に大きなダメージを与えずに他方主面の半導体層22を部分的に確実に除去することができる。また、主として物理的な作用により半導体層22を研削して除去する方法を用いると、半導体層22を除去すると同時にその部分の圧電基板２の他方主面を元々の状態よりも粗くすることができ、これにより、一方のフィルタ領域12（13）から圧電基板２の内部を伝搬し、圧電基板２の他方主面で反射され、他方のフィルタ領域13（12）に形成されている励振電極３に結合してアイソレーション特性を劣化させていたバルク波を、圧電基板２の他方主面のこの部分で散乱させることができ、さらにアイソレーション特性を改善することができる。
【００６７】
＜実施の形態の例４＞
例３では寄生容量を形成する可能性のある半導体層22の形成面積を小さくすることでアイソレーション特性を改善したが、圧電基板２として、一方主面側に配された圧電材料と、この圧電材料よりも比誘電率の小さい他の材料とからなる複合基板を用いると、半導体層22と圧電基板２の一方主面に形成されたパッド部５〜８との間の実効比誘電率を小さくできるため、寄生容量を小さくすることができ、アイソレーション特性を改善することができる。
【００６８】
圧電基板２の圧電材料よりも比誘電率の小さい材料としては、シリコン（比誘電率3.4），サファイア（比誘電率9.4），石英（比誘電率3.8），水晶（比誘電率3.8），ガラス基板（比誘電率3.8程度），アルミナ（比誘電率8.5程度）等のセラミック基板、ポリイミド，液晶ポリマー（いずれも比誘電率が10以下のものが存在する。）等の樹脂基板等を用いることができる。
【００６９】
また、圧電基板２を、圧電材料からなる第１の基板にシリコン，ガラス，サファイア，石英，水晶，樹脂等の圧電材料より熱膨張率が小さい材料からなる第２の基板を接合した複合基板とした場合には、温度変化による基板２の歪み等に起因する弾性表面波素子１の周波数温度特性を改善することも可能となる。さらに、圧電基板２を、サファイア，石英，水晶，セラミックス等の、圧電材料からなる第１の基板よりも熱伝導率の高い材料から成る第２の基板を接合した複合基板とした場合には、フィルタ領域12，13で発生した熱を効率的に逃がすことが可能となるため、圧電基板２自身の昇温を抑えることができ、これによって周波数温度特性を改善することができるとともに、温度により加速される励振電極３の劣化を抑えることもできる。
【００７０】
＜実施の形態の例５＞
本例では、圧電基板２の一方主面側の構成を図９に示す例と同様とし、全ての励振電極３が環状導体10と直流的に導通するように、共振器を形成する励振電極３と環状導体10とを抵抗体15を介して接続した。このように励振電極３を抵抗体15を介して環状導体10と接続した状態を図12に図９と同様の上面図で示す。また、この場合は、環状電極10は実装用基体の接地電極に接続して接地電位としている。このように、励振電極３が抵抗体15を介して環状導体10に電気的に接続されており、この環状導体10が接地電位とされているものとすることにより、圧電基板２の一方主面から実装用基体の接地電極に電荷を逃がすことができるため、弾性表面波素子１の焦電破壊をより効果的に防止することができる。
【００７１】
なお、この抵抗体15は、送信側フィルタおよび受信側フィルタが使用される周波数帯においては十分に高抵抗で、ほとんど絶縁体に見える抵抗値となるように選択する。抵抗体15の材料としては、シリコンや酸化チタン等の高抵抗半導体を用いるのが好適である。これらの材料は、微量にホウ素等の元素を添加したり、組成比を調整したりすることにより、抵抗値を適正な値に制御することができる。
【実施例】
【００７２】
＜第１の実施例＞
まず、38.7°ＹカットＸ伝搬タンタル酸リチウム単結晶基板から成る圧電基板２（基板厚みは250μｍ）の一方主面にスパッタリング法により基板側からＴｉ／Ａｌ−１質量％Ｃｕ／Ｔｉ／Ａｌ−１質量％Ｃｕからなる４層の導体層を成膜した。膜厚はそれぞれ６ｎｍ／209ｎｍ／６ｎｍ／209ｎｍである。次に、この導体層をフォトリソグラフィとＲＩＥとによりパターニングしてそれぞれ励振電極３と入力パッド部５，７と出力パッド部６，８とを具備する送信側フィルタ領域12および受信側フィルタ領域13を有する多数の弾性表面波素子領域を形成した。このときのエッチングガスにはＢＣｌ３およびＣｌ２の混合ガスを用いた。励振電極３を形成する櫛歯状電極の線幅および隣り合う櫛歯状電極間の距離はどちらも約１μｍである。
【００７３】
次に、スパッタリング法により圧電基板２の他方主面にホウ素を微量に添加したシリコンから成る半導体層22を形成した。この半導体層22の厚みは200ｎｍである。
【００７４】
次に、入力パッド部５，７および出力パッド部６，８の上に新たなＣｒ／Ｎｉ／Ａｕから成る導体層を積層して入力パッドおよび出力パッドを形成した。この新たな導体層の厚みはそれぞれ６ｎｍ／1000ｎｍ／100ｎｍである。
【００７５】
次に、圧電基板２を弾性表面波素子領域毎にダイシングによって分離して多数個の弾性表面波素子１を得た。
【００７６】
このようにして作製した実施例の弾性表面波素子１について、図13（ａ）にそのアイソレーション特性を線図で示す。また、比較例として半導体層22のかわりに導体層であるＡｌ層を成膜して弾性表面波素子を作製し、最後にこのＡｌ層をウェットエッチングにより除去し、他方主面には寄生容量を形成する可能性のあるいかなる層も設けていない弾性表面波素子を作製した。なお、一旦Ａｌ膜を成膜してから、後で除去する工程としたのは、弾性表面波素子作製工程中で他方主面から電荷を逃がす構造としていない場合には、焦電破壊により励振電極が損傷したり、成膜装置等の基板ステージに圧電基板が静電気により貼り付いてしまい、自動搬送等を行なう際、突き上げピン等で圧電基板を基板ステージから取り外すときに圧電基板自体を破損したりしてしまうためである。この比較例の弾性表面波素子について、図13（ｂ）にそのアイソレーション特性を線図で示す。
【００７７】
これらのアイソレーション特性は、Ｔｘフィルタの入力端子にＲＦ信号を印加し、Ｒｘフィルタの出力端子からの信号を測定することによって求めた（なお、通常は分波器として使用されるときにＴｘフィルタとＲｘフィルタとの間に挿入されるマッチングネットワークは組み込まない状態で測定した。）。図13の線図において、横軸は周波数（単位：ＭＨｚ）を、縦軸はアイソレーション（単位：ｄＢ）を表し、特性曲線はアイソレーションの周波数特性を示している。
【００７８】
図13に示す結果から分かるように、この実施例の弾性表面波素子１は、他方主面には寄生容量を形成する可能性のあるいかなる層も設けていない比較例の弾性表面波素子と比べてほぼ同じ波形を示しており、非常に良好なアイソレーション特性を有している。
【００７９】
測定後、弾性表面波素子１を弾性表面波装置として完成させるために、以下の工程を実施した。
【００８０】
弾性表面波素子１をＬＴＣＣ（Low Temperature Co-fired Ceramics）基板からなる実装用基体上に一方主面を対面させて実装した。ここで、ＬＴＣＣ基板は圧電基板２の一方主面に形成した環状導体10に対応する基体側環状導体および弾性表面波素子１の入出力パッドと接続されるパッド電極を有しており、予めこれら基体側環状導体およびパッド電極には半田を印刷しておいた。これに弾性表面波素子１を実装するにおいては、これら半田パターンに一致するように弾性表面波素子１を配置して超音波を印加することにより仮固定し、その後、加熱することにより半田を溶融することによって環状導体10と基体側環状導体とを、および入出力パッドとパッド電極とを接続した。これにより、弾性表面波素子１の励振電極３および入出力パッドは、ＬＴＣＣ基板の基体側環状導体とこれに接続された環状導体10とによって完全に気密封止される。なお、弾性表面波素子１の実装工程は窒素雰囲気下で行なった。
【００８１】
次に、樹脂モールドを行ない、弾性表面波素子１の他方主面（裏面）を外装樹脂で保護し、最後に実装用基体を各弾性表面波素子間でダイシングすることにより、本発明の弾性表面波装置を得た。
【００８２】
このようにして作製した本発明の第１の実施例の弾性表面波装置は、良好なアイソレーション特性を有するものでありながら小型である、分波器として好適なものであった。
【００８３】
＜第２の実施例＞
最初に、38.7°ＹカットＸ伝搬タンタル酸リチウム単結晶基板から成る圧電基板２（基板厚みは250μｍ）の一方主面をフォトレジストで保護し、その後、他方主面にもフォトレジストを塗布して、後の工程で弾性表面波素子領域とならない領域に対応する開口を形成し、その上からホウ素を微量に添加したシリコンから成る半導体層22をスパッタリング法により形成した。膜厚は200ｎｍである。その後レジストを不要部分に成膜された半導体層ごと除去し、後の工程で弾性表面波素子領域とならない領域に対応する領域にのみ半導体層22を形成した。この圧電基板２の他方主面の半導体層22のパターンは図６に示すものと同様である。
【００８４】
次に、圧電基板２の一方主面にスパッタリング法により基板側からＴｉ／Ａｌ−１質量％Ｃｕ／Ｔｉ／Ａｌ−１質量％Ｃｕからなる４層の導体層を成膜した。膜厚はそれぞれ６ｎｍ／209ｎｍ／６ｎｍ／209ｎｍである。
【００８５】
次に、圧電基板２の一方主面上の導体層をフォトリソグラフィとＲＩＥとによりパターニングして、それぞれ励振電極３と入力パッド部５，７と出力パッド部６，８とを具備する送信側フィルタ領域12および受信側フィルタ領域13を有する多数の弾性表面波素子領域を形成した。このＲＩＥにおけるエッチングガスにはＢＣｌ３およびＣｌ２を用いた。励振電極３である櫛歯状電極の線幅および隣り合う櫛歯状電極間の距離はどちらも約１μｍである。
【００８６】
次に、プラズマＣＶＤ法により圧電基板２の一方主面上にシリカから成る保護膜30を成膜した。この成膜温度は300℃、膜厚は20ｎｍである。
【００８７】
次に、この保護膜30の一部をフォトリソグラフィとＲＩＥとによって除去し、その部分にスパッタリング法によりホウ素を微量に添加したシリコンから成る抵抗体15を成膜し、励振電極３をこの抵抗体15を介して環状導体10と接続した。
【００８８】
次に、入力パッド部５，７および出力パッド部６，８の上に新たなＣｒ／Ｎｉ／Ａｕから成る導体層を積層して入力パッドおよび出力パッドを形成した。この新たな導体層の厚みはそれぞれ６ｎｍ／1000ｎｍ／100ｎｍである。
【００８９】
次に、圧電基板２を弾性表面波素子領域毎にダイシングすることによって分離して、多数個の弾性表面波素子１を得た。この後の実装工程は第１の実施例と同様である。
【００９０】
この第２の実施例では、第１の実施例では実装工程中にスパークによる破壊が起こることがあったが、抵抗体15によって励振電極３を直流的に接地電位に接続することにより、スパークによる破壊は起こらなかった。
【００９１】
そして、このようにして作製した本発明の第２の実施例の弾性表面波装置も、良好なアイソレーション特性を有するものでありながら小型である、分波器として好適なものであった。
【００９２】
＜第３の実施例＞
本例の弾性表面波装置における弾性表面波素子１の断面図を図８に示す。本例では圧電基板２に、タンタル酸リチウム単結晶基板２ａと水晶基板21とを接合した複合基板を用いた。ここで、水晶基板21の一方主面は粗面とし、他方主面は鏡面として、その他方主面上にはあらかじめＺｎＯ層22をスパッタリング法にて全面に形成しておいた。このＺｎＯ層22の膜厚は200ｎｍである。一方、タンタル酸リチウム単結晶基板２ａの一方主面は鏡面とし（後の工程で励振電極３や環状導体10を形成する面である。）、他方主面は粗面として、タンタル酸リチウム単結晶基板２ａの他方主面と水晶基板21の一方主面とを接着剤層23を用いて接合した。他の工程は第１および第２の実施例と同様である。このように粗面同士を接合することにより、一方のフィルタ領域12（13）から圧電基板２の内部を伝搬し、接合界面で反射され、他方のフィルタ領域13（12）に形成されている励振電極３に結合してアイソレーション特性を劣化させていたバルク波を確実に散乱させることが可能となった。また、粗面は表面積が大きいため、接着剤層23での確実な接合が可能となり、高い信頼性を持った弾性表面波素子１を作製することができた。また、ＺｎＯ層22は結晶性の良い状態の膜が得られたためキャリア移動度が大きかったが、タンタル酸リチウム単結晶基板を単独で用いた場合に比べて複合基板の実効比誘電率が小さくなっているため、アイソレーション特性は従来に比べて大きく改善することができた。
【００９３】
なお、本発明は以上の実施の形態の例に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲で種々の変更を加えることは何ら差し支えない。例えば、２組以上の分波器を同一の圧電基板上に設けてもよいし、また、分波器のアイソレーション特性には影響しない他のフィルタを同じ圧電基板上に設けてもよい。その場合には複数の弾性表面波素子を別々に作製した場合に比べて全体の占める面積を小型にすることができる。
【００９４】
また、図９等ではラダー型フィルタを用いた場合を示したが、本発明はフィルタの構造を限定するものではなく、ＤＭＳ型やＩＩＤＴ型のフィルタを用いてもよい。また、入出力端子の配置も図９等に示したものに限定されるものではなく、アンテナに接続される端子が圧電基板の対角上に位置していても構わない。この場合、共振器の励振電極から漏洩した弾性表面波による各フィルタ間でのアイソレーション特性の劣化を小さくすることができるものとなる。
【００９５】
また、他方主面の半導体層22の非形成領域のパターンは図３等で示したものに限定されるものではなく、一方主面に形成したフィルタの形状に合わせて変化するものである。
【００９６】
また、半導体層22はＣＶＤ法やレーザーアブレーション法等を用いて成膜してもよい。
【図面の簡単な説明】
【００９７】
【図１】本発明の弾性表面波装置の実施の形態の例１における弾性表面波素子を示す断面図である。
【図２】本発明の弾性表面波装置の実施の形態の例１の断面図である。
【図３】本発明の弾性表面波装置の実施の形態の例３における弾性表面波素子の圧電基板の他方主面（半導体層の非形成領域のパターン）を示す上面図である。
【図４】本発明の弾性表面波装置の実施の形態の例３における弾性表面波素子の圧電基板の他方主面（半導体層の非形成領域のパターン）を示す上面図である。
【図５】本発明の弾性表面波装置の実施の形態の例３における弾性表面波素子の圧電基板の他方主面（半導体層の非形成領域のパターン）を示す上面図である。
【図６】本発明の弾性表面波装置の実施の形態の例３における弾性表面波素子の圧電基板の他方主面（半導体層の非形成領域のパターン）を示す上面図である。
【図７】本発明の弾性表面波装置の実施の形態の例３における弾性表面波素子の圧電基板の他方主面（半導体層の非形成領域のパターン）を示す上面図である。
【図８】本発明の弾性表面波装置の第３の実施例における弾性表面波素子を示す断面図である。
【図９】アイソレーション特性の劣化の原因の概念を示す、ＳＡＷ−ＤＰＸの弾性表面波素子の一例を示す上面図である。
【図１０】ＳＡＷ−ＤＰＸの弾性表面波素子の他の例を示す上面図である。
【図１１】（ａ）は寄生容量が無い場合の回路図およびアイソレーション特性の例を示す線図であり、（ｂ）は寄生容量がある場合の回路図およびアイソレーション特性の例を示す線図である。
【図１２】本発明の弾性表面波装置の実施の形態の例５における弾性表面波素子の一方主面を示す上面図である。
【図１３】（ａ）および（ｂ）は、それぞれ本発明の第１の実施例で作製した弾性表面波装置および比較例のアイソレーション特性を示す線図である。
【符号の説明】
【００９８】
１：弾性表面波素子
２：圧電基板
３：励振電極
４：接続電極
５：送信側フィルタの入力パッド部
６：送信側フィルタの出力パッド部
７：受信側フィルタの入力パッド部
８：受信側フィルタの出力パッド部
９：接地電極
10：環状導体
11：接地電極パッド
12：送信側フィルタ領域
13：受信側フィルタ領域
14：弾性表面波の漏れ
15：抵抗体
21：圧電材料よりも比誘電率の小さい材料からなる基板
22：半導体層
23：接着剤層
30：保護膜
31：実装用基体
32：基体側環状導体
33：ろう材
34：外装樹脂
【技術分野】
【０００１】
本発明は、弾性表面波素子および通信装置に関するものである。より詳しくは、同一の圧電基板上に送信側フィルタおよび受信側フィルタの両方を配置した、分波器として使用される弾性表面波素子に関するものであり、特に送信側フィルタと受信側フィルタとの間のアイソレーション特性を改善した弾性表面波素子およびその弾性表面波素子を用いた通信装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年、通信機端末の多機能化に伴い、実装部品はより小型・軽量化することが求められている。その中で送信側周波数帯（例えば低周波側周波数帯）の信号と受信側周波数帯（例えば高周波側周波数帯）の信号とを分離する分波器には、従来、誘電体を用いたものが使用されてきた。しかし、誘電体分波器は現状の通信規格の周波数帯では原理的に小型化できず、また、通過帯域近傍の減衰特性を急峻にできないため、送信側周波数帯と受信側周波数帯とが接近している通信規格では満足のいく特性が得られなかった。
【０００３】
そこで近年、弾性表面波素子を用いたフィルタを分波器に利用する試みがなされている。従来から弾性表面波フィルタは段間のフィルタとして使用されていたが、分波器として使用するには耐電力性が低かった。しかし、近年この耐電力性の問題は励振電極の電極構造や電極材料を工夫することで解決することができるようになってきたため、誘電体分波器より小型で通過帯域近傍の減衰特性の良い弾性表面波分波器（以下ではＳＡＷ−ＤＰＸと記す。）が現れ始めている。
【特許文献１】特開平７−122961公報
【特許文献２】国際公開第99／54995号パンフレット
【非特許文献１】松田聡、斉藤康之、川内治、宮本晶規，「弾性波観測によるＳＡＷ共振子特性の改善」，第33回ＥＭシンポジウム予稿集，2004年５月20日，ｐ.77−82
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
段間で使用される従来のＳＡＷフィルタでは、異なる周波数帯のフィルタを同一の圧電基板に形成することにより、フィルタ全体が実装ボード上に占める割合を小さくしてきた（以下ではこのようなＳＡＷフィルタをDual−ＳＡＷフィルタと記す。）。同様にＳＡＷ−ＤＰＸにおいても、送信側周波数帯のフィルタ（以下ではＴｘフィルタと記す。）と受信側周波数帯のフィルタ（以下ではＲｘフィルタと記す。）とを同一の圧電基板上に形成することにより小型化を図ることができる。
【０００５】
しかし、実際に同一の圧電基板上にＴｘフィルタとＲｘフィルタとを形成すると、両フィルタ間でのアイソレーション特性が通信機端末における要求仕様を満足できないことが問題となっていた。このアイソレーション特性とは、一方のフィルタから他方のフィルタに漏れる信号の特性のことであり、このような信号の漏れはできるだけ小さく抑える必要がある。特に分波器においては、送信側で増幅された電力の大きい送信信号がＴｘフィルタからＲｘフィルタに漏れて受信側に漏れると、もともと電力の小さい受信信号を受信することができなくなってしまう。このため、分波器に要求されるアイソレーション特性の仕様では信号の漏れを極めて小さく抑えることが要求されており、段間で使用されるDual−ＳＡＷフィルタに要求される仕様に比べて非常に厳しくなっている。
【０００６】
このフィルタ間でのアイソレーション特性の劣化の原因の一つは、弾性表面波の漏れであると考えられる。特にＳＡＷ−ＤＰＸでは、Ｔｘフィルタを形成する励振電極で励振された弾性表面波をその励振電極中に充分に閉じ込めることができず、Ｔｘフィルタの励振電極から漏れた弾性表面波が圧電基板の表面を伝搬し、これがＲｘフィルタを形成する励振電極によって受信されてしまうことにより、ＴｘフィルタからＲｘフィルタへと信号が漏れてしまい、アイソレーション特性が劣化すると考えられる。その概念を図９にＳＡＷ−ＤＰＸの弾性表面波素子の一例を示す上面図に示す。
【０００７】
図９において、１は弾性表面波素子であり、圧電基板２の一方主面にＴｘフィルタ領域12（破線で囲んで示す。）およびＲｘフィルタ領域13（破線で囲んで示す。）が設けられ、各領域にはそれぞれ複数の励振電極３および励振電極３間を接続する接続電極４からなる弾性表面波フィルタが形成されている。５はＴｘフィルタの入力パッド部、６はアンテナへ接続されるＴｘフィルタの出力パッド部、７はアンテナへ接続されるＲｘフィルタの入力パッド部、８はＲｘフィルタの出力パッド部である。また、９は接地電極であり、10はＴｘフィルタ領域12とＲｘフィルタ領域13とを個別に取り囲むように形成された環状導体である。
【０００８】
この弾性表面波素子１においては、Ｔｘフィルタ領域12とＲｘフィルタ領域13とを個別に環状導体10で取り囲むことによって電気的に分離しているが、Ｔｘフィルタ領域12の励振電極３とＲｘフィルタ領域13の励振電極３とが、それぞれの弾性表面波の伝搬経路の方向とが重なるように配置されているため、Ｔｘフィルタ領域12の励振電極３からＲｘフィルタ領域13の励振電極３に図９中に矢印で示すように弾性表面波の漏れ14が生じてしまい、これによってアイソレーション特性が劣化してしまうという問題点があった。
【０００９】
このような問題点に対して、同一の圧電基板２に形成していたＴｘフィルタ領域12とＲｘフィルタ領域13とを別個の圧電基板に形成して分断することにより、弾性表面波の漏れ14の伝搬を遮断してアイソレーション特性を改善する試みがなされている（例えば、非特許文献１を参照。）。しかし、このような試みでは確かにアイソレーション特性は改善するが、もともと一体に形成していたＴｘフィルタ領域12とＲｘフィルタ領域13とを別個の圧電基板に分断して形成するので、ＴｘフィルタとＲｘフィルタとを実装用基体に実装した場合に分波器として機能する領域の占める面積は、Ｔｘフィルタ領域12とＲｘフィルタ領域13とを同一の圧電基板２に一体に形成した場合に比べて大きくなってしまうため、小型化の要求に応えることができないという問題点がある。
【００１０】
そこで、従来は図９に示すように配置していたＴｘフィルタ領域12およびＲｘフィルタ領域13の励振電極３を、弾性表面波の伝搬経路が重ならないように、例えば図10に示す弾性表面波素子の上面図におけるように配置すると、Ｔｘフィルタ領域12とＲｘフィルタ領域13とを別個の圧電基板に分断することなく同一の圧電基板２上に形成して小型化を図りつつ、アイソレーション特性が改善された小型のＳＡＷ−ＤＰＸとすることができるはずである。図10において図９と同様の箇所には同じ符号を付してあり、図10に示す弾性表面波素子では、Ｔｘフィルタ領域12およびＲｘフィルタ領域13のそれぞれの励振電極３を弾性表面波の伝搬経路が平行となるように配置しており、Ｔｘフィルタ領域12の励振電極３から弾性表面波が漏れても、それをＲｘフィルタ領域13の励振電極３で受けることがないので、アイソレーション特性は劣化しないというものである。
【００１１】
しかし、本発明者らが詳細な実験を行なったところ、図10に示すような励振電極の配置としてもアイソレーション特性は改善されなかった。これはアイソレーション特性の劣化の原因が弾性表面波の漏れだけではないことを意味している。
【００１２】
そこで、本発明者らが詳細に検討を重ねた結果、アイソレーション特性の劣化に関して従来は知られていなかった原因を見出し、その解決手段として本発明を案出するに至った。
【００１３】
本発明は、以上のように従来のDual−ＳＡＷフィルタでは問題では無かったが同一の圧電基板にＴｘフィルタとＲｘフィルタとを一体に形成したＳＡＷ−ＤＰＸでは問題となっていたアイソレーション特性を改善するべく案出されたものであり、その目的は、ＴｘフィルタとＲｘフィルタとを別個の圧電基板に分断することなしに、小型で優れたアイソレーション特性を有する弾性表面波装置を提供することにある。
【００１４】
また、本発明の他の目的は、ＴｘフィルタとＲｘフィルタとを一体に集積したデュプレクサ以外の分波器にも適用することができる、小型で優れたアイソレーション特性を有する弾性表面波装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１５】
本発明者らは、詳細な実験とシミュレーションとによって、アイソレーション特性の劣化が圧電基板の一方主面に形成されたＴｘフィルタの入力電極とＲｘフィルタの出力電極とが、通常は圧電基板の他方主面（以下では裏面とも記す。）の全面にわたって形成されている裏面導体層を介して容量的に結合していることが原因であることを突き止めた。このシミュレーション結果およびシミュレーションに使用した回路の概念図を図11に示す。
【００１６】
図11において、（ａ）は寄生容量が無い場合の回路図およびアイソレーション特性の例を示す線図であり、（ｂ）は寄生容量がある場合の回路図およびアイソレーション特性の例を示す線図である。図11（ｂ）で示した寄生容量はＴｘフィルタの入力パッド部とＲｘフィルタの出力パッド部との間に存在する寄生容量であり、50ｆＦ程度の非常に微小な寄生容量である。図11に示す結果から、このような非常に微小な寄生容量が存在するだけで、アイソレーション特性が劣化していることが分かる。すなわち、図11（ａ）および（ｂ）の比較から分かるように、869ＭＨｚから894ＭＨｚでの信号強度が、このような寄生容量がある場合には（ｂ）に示すように−30〜−40ｄＢであったものが、寄生容量がない場合には（ａ）に示すように−50ｄＢ以下となっており、寄生容量がないことによってアイソレーション特性が大きく改善していることが分かる。
【００１７】
このような50ｆＦ程度の寄生容量は、例えば圧電基板に厚み250μｍのタンタル酸リチウム単結晶基板を用いた場合であれば、比誘電率を42.7として計算すると、圧電基板の表面と裏面とに一辺が約180μｍの方形の電極が対向してある場合に形成される容量に相当する。通常、弾性表面波フィルタの入出力パッド部の面積はこの程度のものとなるため、シミュレーションで寄生容量として挿入した値は妥当に現実を反映した値であると言える。なお、アイソレーション特性に最も影響を与えるのは、ここで説明したＴｘフィルタの入力パッド部とＲｘフィルタの出力パッド部との間の寄生容量であるが、各フィルタの励振電極を接続する接続電極と各フィルタの入出力パッド部との間および一方のフィルタの励振電極を接続する接続電極と他方のフィルタの励振電極を接続する接続電極との間に発生する寄生容量も、同様にアイソレーション特性を劣化させる。
【００１８】
弾性表面波素子は圧電基板上に作製される櫛歯状の励振電極を用いた素子である。通常、圧電体は急激な温度変化により焦電性を示すため、圧電基板を用いて素子を作製する際に急激な温度変化のある工程を通すと、圧電基板の焦電性のためスパークが発生して素子を破壊（焦電破壊）してしまうこととなる。そこで、なるべく圧電基板に電荷が蓄積しないようにするために、圧電基板の裏面の全面にわたって導体層を成膜することが一般的となっている。しかし、本発明者らは、この裏面導体層は素子作製工程中は焦電破壊防止に有効であるが、弾性表面波素子のアイソレーション特性には有害であるということを見出した。
【００１９】
ところで、この裏面導体層を実装用基体の接地電極と導通させることにより各フィルタの入出力パッド部間の容量的な結合はある程度小さくすることができるが、この対策ではアイソレーション特性の改善は充分ではない。また、圧電基板の裏面（裏面導体層の形成面）と実装用基体の主面とを対向させて弾性表面波素子を実装する場合には実装用基体の主面に接地電極を設ければよいが、この場合は改めて圧電基板の表面側に振動空間を確保して励振電極を外部から守るために、リッドやカバーを取着することによって圧電基板の表面を保護する必要がある。しかし、この場合にはリッドやカバーを取着する面積が別途必要なため、弾性表面波装置の小型化には不利である。また、圧電基板の表面（励振電極の形成面）と実装用基体の主面とを対向させてその間に振動空間を確保して実装（フリップチップ実装）する場合は、小型化には有利であるが、圧電基板の裏面の裏面導体層が接地電位のとれる実装用基体の主面と空間的に離れてしまうので、裏面導体層から実装用基体の主面上の接地電極まで接地を取るには余分な工程を必要とするため製造コストが高くなってしまうという問題点がある。
【００２０】
また、ＳＡＷ−ＤＰＸの励振電極で励振された弾性表面波は、一部バルク波に変換されて圧電基板中を伝搬し、圧電基板の裏面で反射されて再び圧電基板の表面に到達する。そのため、特に分波器においては、送信側で増幅された電力の大きい送信信号がＴｘフィルタで発生したバルク波がＲｘフィルタに漏れて受信側に漏れると、もともと電力の小さい受信信号を受信することができなくなってしまう。このように、バルク波が原因となり、弾性表面波装置のアイソレーション特性を劣化させることがある。
【００２１】
そこで本発明では以下のような弾性表面波装置とし、上記の課題を解決するものである。
【００２２】
本発明の弾性表面波装置は、（１）圧電基板の一方主面にそれぞれ励振電極と入力パッド部と出力パッド部とを具備する送信側フィルタ領域および受信側フィルタ領域が形成されているとともに、他方主面に半導体層が形成された弾性表面波素子を、実装用基体上に前記一方主面を対面させて実装していることを特徴とするものである。
【００２３】
また、本発明の弾性表面波装置は、（２）上記（１）の構成において、前記半導体層は、シリコン，ゲルマニウム，酸化チタン，酸化亜鉛，窒化アルミニウムのうち少なくとも１つまたはそれを主成分とする材料からなることを特徴とするものである。
【００２４】
また、本発明の弾性表面波装置は、（３）上記（１）の構成において、前記半導体層は、酸素含有量が化学量論比組成より少ない、タンタル酸リチウム単結晶またはニオブ酸リチウム単結晶または四ホウ酸リチウム単結晶から成ることを特徴とするものである。
【００２５】
また、本発明の弾性表面波装置は、（４）上記（１）乃至（３）の各構成において、前記半導体層は、前記他方主面の全面を被覆していることを特徴とするものである。
【００２６】
また、本発明の弾性表面波装置は、（５）上記（１）乃至（３）の各構成において、前記半導体層は、前記他方主面の一部に非形成領域を有していることを特徴とするものである。
【００２７】
また、本発明の弾性表面波装置は、（６）上記（１）乃至（５）の各構成において、前記圧電基板は、前記一方主面側に配された圧電材料と、この圧電材料よりも比誘電率の小さい他の材料とからなる複合基板であることを特徴とするものである。
【００２８】
また、本発明の弾性表面波装置は、（７）上記（１）乃至（６）の各構成において、前記圧電基板の前記一方主面に前記送信側フィルタ領域および受信側フィルタ領域を取り囲んで環状導体が形成されており、この環状導体が前記実装用基体上に対応して形成された基体側環状導体に接合されていることを特徴とするものである。
【００２９】
また、本発明の弾性表面波装置は、（８）上記（７）の構成において、前記励振電極が抵抗体を介して前記環状導体に電気的に接続されており、この環状導体が接地電位とされていることを特徴とするものである。
【００３０】
本発明の通信装置は、上記（１）乃至（８）の構成のいずれかの本発明の弾性表面波装置を分波器として用いたことを特徴とするものである。
【発明の効果】
【００３１】
本発明の弾性表面波装置において圧電基板の他方主面に形成されている半導体層は、直流的に見ると導体であるが、弾性表面波素子に形成されたフィルタの通過帯域付近の周波数では充分に高抵抗であるという周波数特性を持った層をいうものである。このような周波数特性は主に半導体層中のキャリアの移動度の周波数特性によるものである。キャリアの移動度の周波数特性は半導体層の結晶性，結晶粒径，不純物密度等を調整することで、所望の値に設定することができる。
【００３２】
本発明の弾性表面波装置によれば、弾性表面波素子の圧電基板の他方主面に半導体層が形成されていることにより、弾性表面波素子に形成されたフィルタの通過帯域付近の周波数では半導体層の中のキャリアが応答しない移動度とすることができるため、圧電基板の一方主面上の入力パッド部および出力パッド部との間に圧電基板の他方主面を介した容量結合が形成されることがない。従って、従来、寄生容量に起因して劣化していたアイソレーション特性を大幅に改善することができる。さらに、圧電基板の他方主面に直流的には導体である半導体層が形成されていることにより、製造プロセスにおける急激な温度変化により発生する電荷を効率的に逃がすことが可能となり、圧電基板の焦電性に起因する焦電破壊等の電極へのダメージを防止する効果を得ることができる。従って、本発明の弾性表面波装置によれば、焦電破壊を良好に防止する効果とアイソレーション特性の劣化を防止する効果との両方を得ることができる。
【００３３】
また、本発明の弾性表面波装置によれば、半導体層がシリコン，ゲルマニウム，酸化チタン，酸化亜鉛，窒化アルミニウムのうち少なくとも１つまたはそれを主成分とする材料からなるときには、スパッタリング法や蒸着法等の簡易な成膜方法で、成膜圧力，成膜速度，成膜温度等の成膜条件を適当に調整することにより適当なキャリア移動度を持つ半導体層を形成することができる。また、適当な元素を添加したり組成比を調整したりすることにより、直流的に適当な導電率を持つよう調整することができる。
【００３４】
また、本発明の弾性表面波装置によれば、半導体層が酸素含有量が化学量論比組成より少ない、タンタル酸リチウム単結晶またはニオブ酸リチウム単結晶または四ホウ酸リチウム単結晶から成るときには、これらから成る半導体層は圧電基板の一方主面上に電極等を作製する前に圧電基板を還元処理することにより作製することができるため、弾性表面波素子の作製工程に変更を加える必要が無い。
【００３５】
また、本発明の弾性表面波装置によれば、半導体膜が他方主面の全面を被覆しているときには、製造プロセスにおける急激な温度変化により発生する電荷をより効率的に逃がすことが可能となり、圧電基板の焦電性に起因する焦電破壊等の電極へのダメージをより確実に防止する効果を得ることができる。従って、この本発明の弾性表面波装置によれば、焦電破壊を良好に防止する効果とアイソレーション特性の劣化を防止する効果との両方を得ることができる。
【００３６】
また、本発明の弾性表面波装置によれば、半導体膜が他方主面の一部に非形成領域を有しており、その他方主面の一部を被覆していないときには、全面を被覆している場合に比べて非形成領域の分だけ半導体層の形成面積が小さくなるため、より確実に寄生容量の形成を防止することができる。特に、半導体層のキャリアの移動度を半導体層の形成条件を調整しても充分に小さくできなかった場合に、この構成は非常に有効である。従って、従来、寄生容量に起因して劣化していたアイソレーション特性を大幅に改善することができる。
【００３７】
また、本発明の弾性表面波装置によれば、圧電基板が一方主面側に配された圧電材料と、この圧電材料よりも比誘電率の小さい他の材料とからなる複合基板であるときには、半導体層と圧電基板の一方主面に形成された入力パッド部および出力パッド部との間の実効比誘電率を小さくできるため、より確実に寄生容量の形成を防止することができる。特に、半導体層のキャリアの移動度を半導体層の形成条件を調整しても充分に小さくできなかった場合に、この構成は非常に有効である。従って、従来、寄生容量に起因して劣化していたアイソレーション特性を大幅に改善することができる。
【００３８】
また、本発明の弾性表面波装置によれば、圧電基板の一方主面に送信側フィルタ領域および受信側フィルタ領域を取り囲んで環状導体が形成されており、この環状導体が実装用基体上に対応して形成された基体側環状導体に接合されているときには、これら環状導体および基体側環状導体を接合することによって弾性表面波素子を実装用基体上に強固に、かつ励振電極および入力パッド部および出力パッド部を気密に封止した状態で実装することができるため、後述するように実装用基体上に弾性表面波素子を実装した後に圧電基板の他方主面の半導体層を加工する場合に、圧電基板の一方主面に形成されている励振電極にダメージを与えずに加工することができる。なお、この環状導体の形状は、送信側フィルタ領域および受信側フィルタ領域を個別に囲む形状であっても、共に囲む形状であっても構わない。
【００３９】
また、本発明の弾性表面波装置によれば、励振電極が抵抗体を介して環状導体に電気的に接続されており、この環状導体が接地電位とされているときには、励振電極は直流的には接地電位に接続されているが、弾性表面波装置が使用される周波数帯ではほぼ接地電位からは絶縁されている状態とすることができるため、フィルタの帯域通過特性に影響を与えずに励振電極に電荷が蓄積することを防止できる。従って、圧電基板の他方主面の全面に半導体層が無くとも、弾性表面波装置の焦電破壊を確実に防止することができる。
【００４０】
そして、本発明の通信装置によれば、以上のような本発明の弾性表面波装置を分波器として用いたことにより、分波器に対して要求されている厳しいアイソレーション特性を満たすことができるものが得られ、また、弾性表面波装置が良好なアイソレーション特性を有する分波器でありながら小型であるので、他部品の実装面積をより大きく取ることができ、部品の選択の幅が広がるため、高機能な通信装置を実現することができる。
【００４１】
以上のように、本発明によれば、同一の圧電基板上に送信側フィルタと受信側フィルタとを、アイソレーション特性を大幅に改善して、一体に形成することができる。従って、送信側フィルタと受信側フィルタとを別個の圧電基板に作製したものよりも小型のＳＡＷ−ＤＰＸを作製することができる。また、１枚の圧電基板から多数個の弾性表面波装置を得ることができるので、弾性表面波装置の低価格化を実現することができる。また、圧電基板の一方主面（励振電極の形成面）を実装用基体の主面に対向させた実装（フリップチップ実装）を行なっても、Ｔｘフィルタの入力電極とＲｘフィルタの出力電極とが他方主面の半導体層を介しては容量結合することがないので、小型のＳＡＷ−ＤＰＸでありながらアイソレーション特性を劣化させない弾性表面波装置を得ることができ、しかも、作製工程において圧電基板の他方主面の全面に導体層が無くとも弾性表面波素子の焦電破壊を防止することができる。また、近年の部品に対する小型化・低背化の要求から、弾性表面波装置に対しても圧電基板の厚みを薄くすることが求められているが、圧電基板が薄くなるほど圧電基板の一方主面の電極と他方主面の導体層との間の容量は大きくなり、従って寄生容量を介した容量結合によって起こるアイソレーション特性の劣化はさらに深刻化することとなるが、これに対しても、他方主面に半導体層を形成することにより、薄型でかつ良好なアイソレーション特性を有する弾性表面波装置を得ることができる。
【００４２】
そして、本発明の弾性表面波装置は、良好なアイソレーション特性を有するものでありながら小型である、分波器として好適なものであるので、他部品の実装面積を大きく取れる等により、高機能を実現できる通信装置を作製することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００４３】
以下、本発明の弾性表面波装置の実施の形態の例について、図面を参照しつつ詳細に説明する。なお、以下に説明する図面において同様の箇所には同じ符号を付すものとする。また、各電極の大きさや電極間の距離等、あるいは電極指の本数や間隔等については、説明のために模式的に図示したものであるので、これらに限定されるものではない。
【００４４】
＜実施の形態の例１＞
本発明の弾性表面波装置の実施の形態の例１における弾性表面波素子の一方主面を示す上面図は、図９と同様である。また、この例１における弾性表面波素子の断面図を図１に示す。また、この例１の弾性表面波素子を実装した弾性表面波装置の断面図を図２に示す。
【００４５】
図９に示すように、弾性表面波素子１の圧電基板２上には送信側フィルタ領域12（破線で囲んで示す。）および受信側フィルタ領域13（破線で囲んで示す。）が形成されている。送信側フィルタ領域12には、共振器を構成する複数の励振電極３およびこれらを接続する接続電極４と、弾性表面波素子１と実装用基体（図２の31）とを接続するための励振電極３に電気的に接続された入力パッド部５および出力パッド部６が形成されている。同様に受信側フィルタ領域13には、共振器を構成する複数の励振電極３およびこれらを接続する接続電極４と、弾性表面波素子１と実装用基体とを接続するための励振電極３に電気的に接続された入力パッド部７および出力パッド部８が形成されている。
【００４６】
また、環状導体10は半田等を用いて実装用基体の上面にこれに対応させて形成された、接地電極としても機能する基体側環状導体と接続される。この例では、環状導体10は送信側フィルタ領域12と受信側フィルタ領域13とを個別に取り囲むようにして一体に形成されており、受信側フィルタ領域13のＲｘフィルタの接地電極として機能するとともに圧電基板２と実装用基体との間で送信側フィルタ領域12と受信側フィルタ領域13とを封止する役割を持つ。なお、この例では、送信側フィルタ領域12のＴｘフィルタの接地は、接地電極パッド11を実装用基体の接地電極と接続することでとっており、圧電基板２上では環状導体10に接続していない。
【００４７】
図１に示すように、圧電基板２の他方主面の全面に半導体層22が形成されている。
【００４８】
ここで、圧電基板２としてはタンタル酸リチウム単結晶やニオブ酸リチウム単結晶や四ホウ酸リチウム単結晶等を用いることができる。
【００４９】
また、圧電基板２の一方主面上の励振電極３にはアルミニウム，アルミニウム合金，銅，銅合金，金，金合金，タンタル，タンタル合金、またはこれらの材料から成る層の積層膜やこれらの材料とチタン，クロム等の材料から成る層との積層膜を用いることができる。導体層の成膜方法としてはスパッタリング法や電子ビーム蒸着法を用いることができる。
【００５０】
この励振電極３をパターニングする方法としては、励振電極３の成膜後にフォトリソグラフィを行ない、次いでＲＩＥ（Reactive Ion Etching）やウェットエッチングを行なう方法がある。または、励振電極３の成膜前に圧電基板の一方主面にレジストを形成しフォトリソグラフィを行なって所望のパターンを開口した後、導体層を成膜し、その後レジストを不要部分に成膜された導体層ごと除去するリフトオフプロセスを行なってもよい。
【００５１】
次に、圧電基板２の他方主面の全面に半導体層22を形成する。半導体層22としてはシリコン，ゲルマニウム，酸化チタン，酸化亜鉛，窒化アルミニウムのうち少なくとも１つの材料、またはこれらのうち少なくとも１つを主成分とする材料を用いることができる。これらの材料が添加物を含んでもよい。その成膜方法としてはスパッタリング法や電子ビーム蒸着法を用いることができる。
【００５２】
次に、励振電極３を保護するための保護膜30を図２に示すように成膜する。保護膜30の材料としてはシリコン，シリカ等を用いることができる。成膜方法としては、スパッタリング法，ＣＶＤ（Chemical Vapor Deposition）法，電子ビーム蒸着法等を用いることができる。この保護膜成膜工程においては、良い膜質や密着性を得るために50〜300℃程度の温度が必要である場合があるが、そのような場合において圧電基板２の他方主面の半導体層22は焦電破壊の防止に有効に機能する。
【００５３】
次に、入力パッド部５，７および出力パッド部６，８の上に新たな導体層を積層して、入力パッドおよび出力パッドを形成する。この新たな導体層は弾性表面波素子１と実装用基体とを高い信頼性で電気的および／または構造的に接続するためのものであり、例えば接続に半田を用いる場合であれば、半田の濡れ性を確保し拡散を防止する機能を持ち、また接続に金バンプを用いる場合であれば、パッドの硬度を、金を超音波等を用いて接着できるように調整する機能を持つ。このような新たな導体層の材料・構造としては、クロム／ニッケル／金あるいはクロム／銀／金の積層膜や、金やアルミニウムの厚膜を用いることができる。成膜方法としてはスパッタリング法や電子ビーム蒸着法を用いることができる。なお、この新たな導体層成膜工程においても良い膜質や密着性を得るために50〜300℃程度の温度が必要である場合があるが、そのような場合においても圧電基板２の他方主面の半導体層22は焦電破壊の防止に有効に機能する。
【００５４】
ここまでの工程で作製した圧電基板２の一方主面の励振電極３や入力パッド部５，７および出力パッド部６，８等のパターンは図９に示したものと同様である。ただし、図９では保護膜30は図示していない。
【００５５】
次に、ここまで１枚の圧電基板に多数個の弾性表面波素子領域を形成したいわゆる多数個取りの方法で作製を行なってきた場合は、圧電基板を弾性表面波素子領域毎に分離して多数個の弾性表面波素子１を得る。分離する方法としては、例えばダイシングブレードを用いたダイシング法やレーザ加工によるレーザカッティング法等を用いることができる。
【００５６】
次に、図２に示すように、弾性表面波素子１を実装用基体31上に一方主面を対面させて実装する。
【００５７】
実装用基体31は弾性表面波素子１が上面に実装される回路基板であり、この実装用基体31の上面には、入力パッド部５，７および出力パッド部６，８に対応した入力端子および出力端子ならびに接地端子（いずれも図示せず）と、環状導体10に対応した基体側環状導体32とが形成されている。
【００５８】
このような弾性表面波素子１および実装用基体31を用いた弾性表面波装置の例によれば、弾性表面波素子１の圧電基板２の一方主面に送信側フィルタ領域12および受信側フィルタ領域13を取り囲んで環状導体10が形成されており、弾性表面波素子１の各パッドが実装用基体31の各端子に導体バンプを介して接続されるとともに、この環状導体10が実装用基体31の上面にこれに対応させて形成された基体側環状導体32に、例えば半田等のろう材33を用いて、内側を環状に封止するようにして接続されていることにより、弾性表面波素子１の動作面側の気密性を保つことができるので、弾性表面波素子１を外装保護材等による影響なく安定して動作させることができるとともにその動作を長期間にわたって安定して行なわせることができ、高信頼性の弾性表面波装置とすることが可能となる。
【００５９】
また、これら環状導体10および基体側環状導体32により環状に気密封止された内部に、さらに例えば不活性ガスである窒素ガス等を封入することにより、各励振電極３や各パッド，各端子の酸化等による劣化を効果的に防止することができるので、さらに高信頼性とすることが可能となる。
【００６０】
そして、図２に示すように、実装用基体31上に実装された弾性表面波素子１を外装樹脂34を用いて樹脂モールドし、実装用基体31を弾性表面波素子１毎に外装樹脂34とともにダイシング等により分断して、本発明の弾性表面波素子１を用いた弾性表面波装置を得る。外装樹脂34は窒化アルミニウム，銀，ニッケル等からなるフィラーを含んでいてもよい。このようなフィラーを含むことにより外装樹脂34の熱伝導率が上がり、これにより弾性表面波素子１の放熱性が改善されるため、励振電極３の耐電力性が改善される。
【００６１】
以上のようにして本発明の弾性表面波装置における弾性表面波素子１は、圧電基板２の一方主面にそれぞれ励振電極３と入力パッド部５，７と出力パッド部６，８とを具備する送信側フィルタ領域12および受信側フィルタ領域13が形成されているとともに、圧電基板２の他方主面に半導体層22が形成されているため、従来のように、圧電基板の他方主面の全面にわたって導体層が形成されている場合に比べて、弾性表面波素子１に形成されたフィルタの通過帯域付近で半導体層22のキャリアが応答しないようにすることができるため、送信側フィルタ領域12の入力パッド部５および受信側フィルタ領域13の出力パッド部８の間に形成される寄生容量を大幅に小さくすることができ、その寄生容量に起因するアイソレーション特性の劣化を抑えることができ、アイソレーション特性を大幅に改善することができる。
【００６２】
さらに、この例１では、圧電基板２の他方主面の全面に半導体層22が形成されていることにより、製造プロセスにおける急激な温度変化により発生する電荷を効率的に逃がすことが可能となり、圧電基板２の焦電性に起因する焦電破壊等の電極へのダメージを防止する効果を得ることができる。従って、本例１によれば、焦電破壊を良好に防止する効果と弾性表面波素子１に形成されたフィルタの通過帯域付近の周波数でキャリアが応答しないようにすることによりアイソレーション特性の劣化を防止する効果との両方を合わせ持つ弾性表面波素子１およびそれを用いた弾性表面波装置を提供することができる。
【００６３】
＜実施の形態の例２＞
本例２の断面図および上面図は例１と同様であるが、半導体層22の作製方法が異なる。
【００６４】
実施の形態の例１では圧電基板２の他方主面に改めて半導体層22を成膜によって形成したが、圧電基板２の他方主面を還元処理することにより酸素含有量が化学量論比組成より少ない状態とすることができ、このような状態ではタンタル酸リチウム単結晶またはニオブ酸リチウム単結晶または四ホウ酸リチウム単結晶は、直流においては導電性を持つが、弾性表面波素子１に形成されたフィルタの通過帯域付近ではほとんど絶縁体に見えるという性質を持つ。従って、例１で述べたような成膜によって形成した半導体層22と同様の効果を持つ半導体層を、圧電基板２の他方主面をあらかじめ還元処理することにより形成することができる。この例２では圧電基板２自体が半導体層22を持っていることから、ＩＤＴ電極等の励振電極３を形成する工程に半導体層22を形成する工程を加える必要がない。他の工程は例１と同様である。
【００６５】
＜実施の形態の例３＞
これまでの例では圧電基板２の他方主面の全面に半導体層22が形成されている場合を示してきたが、半導体層22のキャリア移動度を充分に下げることができない場合には、半導体層22をパターニングして、他方主面の一部に半導体層22の非形成領域を設けることが有効である。アイソレーション特性を改善し、かつ、焦電破壊を防止するのに有効な非形成領域のパターンとしては、例えば、図３に他方主面の上面図で示すような、圧電基板２の一方主面上の入力パッド部５や出力パッド部８に対向する他方主面の領域５ａや８ａを非形成領域として半導体層22を形成しないものや、図４に同様の上面図で示すような、これらの領域５ａ，８ａを周りの半導体層22から分離するように非形成領域を設けるものや、図５に同様の上面図で示すように、圧電基板２の一方主面上のＴｘフィルタ領域12に対向する他方主面の領域12ａとＲｘフィルタ領域13に対向する他方主面の領域13ａとを分断するように非形成領域を設けるものや、図６に同様の上面図で示すように、圧電基板２の一方主面上のＴｘフィルタ領域12に対向する他方主面の領域12ａやＲｘフィルタ領域13に対向する他方主面の領域13ａを非形成領域として半導体層22を設けないものや、図７に同様の上面図で示すような、半導体層22の非形成領域を複数点在させて寄生容量を形成する可能性のある面積を小さくしたものが挙げられる。
【００６６】
半導体層22に非形成領域を設けるためにパターニングする方法としては、半導体層22の成膜後にフォトリソグラフィを行ない、次いでＲＩＥ（Reactive Ion Etching），ウェットエッチング，サンドブラスト等を行なう方法がある。または、半導体層22の成膜前に圧電基板２の一方主面にレジストを形成しフォトリソグラフィを行なって所望のパターンを開口した後、半導体層22を成膜し、その後レジストを不要部分に成膜された半導体層22ごと除去するリフトオフプロセスを行なってもよい。または、フォトリソグラフィを行なわず、リューター等を用いて所望のパターンに半導体層22を除去して非形成領域を直接形成してもよい。このとき、主として化学的な作用により半導体層22をエッチングして除去する方法を用いると、圧電基板２に大きなダメージを与えずに他方主面の半導体層22を部分的に確実に除去することができる。また、主として物理的な作用により半導体層22を研削して除去する方法を用いると、半導体層22を除去すると同時にその部分の圧電基板２の他方主面を元々の状態よりも粗くすることができ、これにより、一方のフィルタ領域12（13）から圧電基板２の内部を伝搬し、圧電基板２の他方主面で反射され、他方のフィルタ領域13（12）に形成されている励振電極３に結合してアイソレーション特性を劣化させていたバルク波を、圧電基板２の他方主面のこの部分で散乱させることができ、さらにアイソレーション特性を改善することができる。
【００６７】
＜実施の形態の例４＞
例３では寄生容量を形成する可能性のある半導体層22の形成面積を小さくすることでアイソレーション特性を改善したが、圧電基板２として、一方主面側に配された圧電材料と、この圧電材料よりも比誘電率の小さい他の材料とからなる複合基板を用いると、半導体層22と圧電基板２の一方主面に形成されたパッド部５〜８との間の実効比誘電率を小さくできるため、寄生容量を小さくすることができ、アイソレーション特性を改善することができる。
【００６８】
圧電基板２の圧電材料よりも比誘電率の小さい材料としては、シリコン（比誘電率3.4），サファイア（比誘電率9.4），石英（比誘電率3.8），水晶（比誘電率3.8），ガラス基板（比誘電率3.8程度），アルミナ（比誘電率8.5程度）等のセラミック基板、ポリイミド，液晶ポリマー（いずれも比誘電率が10以下のものが存在する。）等の樹脂基板等を用いることができる。
【００６９】
また、圧電基板２を、圧電材料からなる第１の基板にシリコン，ガラス，サファイア，石英，水晶，樹脂等の圧電材料より熱膨張率が小さい材料からなる第２の基板を接合した複合基板とした場合には、温度変化による基板２の歪み等に起因する弾性表面波素子１の周波数温度特性を改善することも可能となる。さらに、圧電基板２を、サファイア，石英，水晶，セラミックス等の、圧電材料からなる第１の基板よりも熱伝導率の高い材料から成る第２の基板を接合した複合基板とした場合には、フィルタ領域12，13で発生した熱を効率的に逃がすことが可能となるため、圧電基板２自身の昇温を抑えることができ、これによって周波数温度特性を改善することができるとともに、温度により加速される励振電極３の劣化を抑えることもできる。
【００７０】
＜実施の形態の例５＞
本例では、圧電基板２の一方主面側の構成を図９に示す例と同様とし、全ての励振電極３が環状導体10と直流的に導通するように、共振器を形成する励振電極３と環状導体10とを抵抗体15を介して接続した。このように励振電極３を抵抗体15を介して環状導体10と接続した状態を図12に図９と同様の上面図で示す。また、この場合は、環状電極10は実装用基体の接地電極に接続して接地電位としている。このように、励振電極３が抵抗体15を介して環状導体10に電気的に接続されており、この環状導体10が接地電位とされているものとすることにより、圧電基板２の一方主面から実装用基体の接地電極に電荷を逃がすことができるため、弾性表面波素子１の焦電破壊をより効果的に防止することができる。
【００７１】
なお、この抵抗体15は、送信側フィルタおよび受信側フィルタが使用される周波数帯においては十分に高抵抗で、ほとんど絶縁体に見える抵抗値となるように選択する。抵抗体15の材料としては、シリコンや酸化チタン等の高抵抗半導体を用いるのが好適である。これらの材料は、微量にホウ素等の元素を添加したり、組成比を調整したりすることにより、抵抗値を適正な値に制御することができる。
【実施例】
【００７２】
＜第１の実施例＞
まず、38.7°ＹカットＸ伝搬タンタル酸リチウム単結晶基板から成る圧電基板２（基板厚みは250μｍ）の一方主面にスパッタリング法により基板側からＴｉ／Ａｌ−１質量％Ｃｕ／Ｔｉ／Ａｌ−１質量％Ｃｕからなる４層の導体層を成膜した。膜厚はそれぞれ６ｎｍ／209ｎｍ／６ｎｍ／209ｎｍである。次に、この導体層をフォトリソグラフィとＲＩＥとによりパターニングしてそれぞれ励振電極３と入力パッド部５，７と出力パッド部６，８とを具備する送信側フィルタ領域12および受信側フィルタ領域13を有する多数の弾性表面波素子領域を形成した。このときのエッチングガスにはＢＣｌ３およびＣｌ２の混合ガスを用いた。励振電極３を形成する櫛歯状電極の線幅および隣り合う櫛歯状電極間の距離はどちらも約１μｍである。
【００７３】
次に、スパッタリング法により圧電基板２の他方主面にホウ素を微量に添加したシリコンから成る半導体層22を形成した。この半導体層22の厚みは200ｎｍである。
【００７４】
次に、入力パッド部５，７および出力パッド部６，８の上に新たなＣｒ／Ｎｉ／Ａｕから成る導体層を積層して入力パッドおよび出力パッドを形成した。この新たな導体層の厚みはそれぞれ６ｎｍ／1000ｎｍ／100ｎｍである。
【００７５】
次に、圧電基板２を弾性表面波素子領域毎にダイシングによって分離して多数個の弾性表面波素子１を得た。
【００７６】
このようにして作製した実施例の弾性表面波素子１について、図13（ａ）にそのアイソレーション特性を線図で示す。また、比較例として半導体層22のかわりに導体層であるＡｌ層を成膜して弾性表面波素子を作製し、最後にこのＡｌ層をウェットエッチングにより除去し、他方主面には寄生容量を形成する可能性のあるいかなる層も設けていない弾性表面波素子を作製した。なお、一旦Ａｌ膜を成膜してから、後で除去する工程としたのは、弾性表面波素子作製工程中で他方主面から電荷を逃がす構造としていない場合には、焦電破壊により励振電極が損傷したり、成膜装置等の基板ステージに圧電基板が静電気により貼り付いてしまい、自動搬送等を行なう際、突き上げピン等で圧電基板を基板ステージから取り外すときに圧電基板自体を破損したりしてしまうためである。この比較例の弾性表面波素子について、図13（ｂ）にそのアイソレーション特性を線図で示す。
【００７７】
これらのアイソレーション特性は、Ｔｘフィルタの入力端子にＲＦ信号を印加し、Ｒｘフィルタの出力端子からの信号を測定することによって求めた（なお、通常は分波器として使用されるときにＴｘフィルタとＲｘフィルタとの間に挿入されるマッチングネットワークは組み込まない状態で測定した。）。図13の線図において、横軸は周波数（単位：ＭＨｚ）を、縦軸はアイソレーション（単位：ｄＢ）を表し、特性曲線はアイソレーションの周波数特性を示している。
【００７８】
図13に示す結果から分かるように、この実施例の弾性表面波素子１は、他方主面には寄生容量を形成する可能性のあるいかなる層も設けていない比較例の弾性表面波素子と比べてほぼ同じ波形を示しており、非常に良好なアイソレーション特性を有している。
【００７９】
測定後、弾性表面波素子１を弾性表面波装置として完成させるために、以下の工程を実施した。
【００８０】
弾性表面波素子１をＬＴＣＣ（Low Temperature Co-fired Ceramics）基板からなる実装用基体上に一方主面を対面させて実装した。ここで、ＬＴＣＣ基板は圧電基板２の一方主面に形成した環状導体10に対応する基体側環状導体および弾性表面波素子１の入出力パッドと接続されるパッド電極を有しており、予めこれら基体側環状導体およびパッド電極には半田を印刷しておいた。これに弾性表面波素子１を実装するにおいては、これら半田パターンに一致するように弾性表面波素子１を配置して超音波を印加することにより仮固定し、その後、加熱することにより半田を溶融することによって環状導体10と基体側環状導体とを、および入出力パッドとパッド電極とを接続した。これにより、弾性表面波素子１の励振電極３および入出力パッドは、ＬＴＣＣ基板の基体側環状導体とこれに接続された環状導体10とによって完全に気密封止される。なお、弾性表面波素子１の実装工程は窒素雰囲気下で行なった。
【００８１】
次に、樹脂モールドを行ない、弾性表面波素子１の他方主面（裏面）を外装樹脂で保護し、最後に実装用基体を各弾性表面波素子間でダイシングすることにより、本発明の弾性表面波装置を得た。
【００８２】
このようにして作製した本発明の第１の実施例の弾性表面波装置は、良好なアイソレーション特性を有するものでありながら小型である、分波器として好適なものであった。
【００８３】
＜第２の実施例＞
最初に、38.7°ＹカットＸ伝搬タンタル酸リチウム単結晶基板から成る圧電基板２（基板厚みは250μｍ）の一方主面をフォトレジストで保護し、その後、他方主面にもフォトレジストを塗布して、後の工程で弾性表面波素子領域とならない領域に対応する開口を形成し、その上からホウ素を微量に添加したシリコンから成る半導体層22をスパッタリング法により形成した。膜厚は200ｎｍである。その後レジストを不要部分に成膜された半導体層ごと除去し、後の工程で弾性表面波素子領域とならない領域に対応する領域にのみ半導体層22を形成した。この圧電基板２の他方主面の半導体層22のパターンは図６に示すものと同様である。
【００８４】
次に、圧電基板２の一方主面にスパッタリング法により基板側からＴｉ／Ａｌ−１質量％Ｃｕ／Ｔｉ／Ａｌ−１質量％Ｃｕからなる４層の導体層を成膜した。膜厚はそれぞれ６ｎｍ／209ｎｍ／６ｎｍ／209ｎｍである。
【００８５】
次に、圧電基板２の一方主面上の導体層をフォトリソグラフィとＲＩＥとによりパターニングして、それぞれ励振電極３と入力パッド部５，７と出力パッド部６，８とを具備する送信側フィルタ領域12および受信側フィルタ領域13を有する多数の弾性表面波素子領域を形成した。このＲＩＥにおけるエッチングガスにはＢＣｌ３およびＣｌ２を用いた。励振電極３である櫛歯状電極の線幅および隣り合う櫛歯状電極間の距離はどちらも約１μｍである。
【００８６】
次に、プラズマＣＶＤ法により圧電基板２の一方主面上にシリカから成る保護膜30を成膜した。この成膜温度は300℃、膜厚は20ｎｍである。
【００８７】
次に、この保護膜30の一部をフォトリソグラフィとＲＩＥとによって除去し、その部分にスパッタリング法によりホウ素を微量に添加したシリコンから成る抵抗体15を成膜し、励振電極３をこの抵抗体15を介して環状導体10と接続した。
【００８８】
次に、入力パッド部５，７および出力パッド部６，８の上に新たなＣｒ／Ｎｉ／Ａｕから成る導体層を積層して入力パッドおよび出力パッドを形成した。この新たな導体層の厚みはそれぞれ６ｎｍ／1000ｎｍ／100ｎｍである。
【００８９】
次に、圧電基板２を弾性表面波素子領域毎にダイシングすることによって分離して、多数個の弾性表面波素子１を得た。この後の実装工程は第１の実施例と同様である。
【００９０】
この第２の実施例では、第１の実施例では実装工程中にスパークによる破壊が起こることがあったが、抵抗体15によって励振電極３を直流的に接地電位に接続することにより、スパークによる破壊は起こらなかった。
【００９１】
そして、このようにして作製した本発明の第２の実施例の弾性表面波装置も、良好なアイソレーション特性を有するものでありながら小型である、分波器として好適なものであった。
【００９２】
＜第３の実施例＞
本例の弾性表面波装置における弾性表面波素子１の断面図を図８に示す。本例では圧電基板２に、タンタル酸リチウム単結晶基板２ａと水晶基板21とを接合した複合基板を用いた。ここで、水晶基板21の一方主面は粗面とし、他方主面は鏡面として、その他方主面上にはあらかじめＺｎＯ層22をスパッタリング法にて全面に形成しておいた。このＺｎＯ層22の膜厚は200ｎｍである。一方、タンタル酸リチウム単結晶基板２ａの一方主面は鏡面とし（後の工程で励振電極３や環状導体10を形成する面である。）、他方主面は粗面として、タンタル酸リチウム単結晶基板２ａの他方主面と水晶基板21の一方主面とを接着剤層23を用いて接合した。他の工程は第１および第２の実施例と同様である。このように粗面同士を接合することにより、一方のフィルタ領域12（13）から圧電基板２の内部を伝搬し、接合界面で反射され、他方のフィルタ領域13（12）に形成されている励振電極３に結合してアイソレーション特性を劣化させていたバルク波を確実に散乱させることが可能となった。また、粗面は表面積が大きいため、接着剤層23での確実な接合が可能となり、高い信頼性を持った弾性表面波素子１を作製することができた。また、ＺｎＯ層22は結晶性の良い状態の膜が得られたためキャリア移動度が大きかったが、タンタル酸リチウム単結晶基板を単独で用いた場合に比べて複合基板の実効比誘電率が小さくなっているため、アイソレーション特性は従来に比べて大きく改善することができた。
【００９３】
なお、本発明は以上の実施の形態の例に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲で種々の変更を加えることは何ら差し支えない。例えば、２組以上の分波器を同一の圧電基板上に設けてもよいし、また、分波器のアイソレーション特性には影響しない他のフィルタを同じ圧電基板上に設けてもよい。その場合には複数の弾性表面波素子を別々に作製した場合に比べて全体の占める面積を小型にすることができる。
【００９４】
また、図９等ではラダー型フィルタを用いた場合を示したが、本発明はフィルタの構造を限定するものではなく、ＤＭＳ型やＩＩＤＴ型のフィルタを用いてもよい。また、入出力端子の配置も図９等に示したものに限定されるものではなく、アンテナに接続される端子が圧電基板の対角上に位置していても構わない。この場合、共振器の励振電極から漏洩した弾性表面波による各フィルタ間でのアイソレーション特性の劣化を小さくすることができるものとなる。
【００９５】
また、他方主面の半導体層22の非形成領域のパターンは図３等で示したものに限定されるものではなく、一方主面に形成したフィルタの形状に合わせて変化するものである。
【００９６】
また、半導体層22はＣＶＤ法やレーザーアブレーション法等を用いて成膜してもよい。
【図面の簡単な説明】
【００９７】
【図１】本発明の弾性表面波装置の実施の形態の例１における弾性表面波素子を示す断面図である。
【図２】本発明の弾性表面波装置の実施の形態の例１の断面図である。
【図３】本発明の弾性表面波装置の実施の形態の例３における弾性表面波素子の圧電基板の他方主面（半導体層の非形成領域のパターン）を示す上面図である。
【図４】本発明の弾性表面波装置の実施の形態の例３における弾性表面波素子の圧電基板の他方主面（半導体層の非形成領域のパターン）を示す上面図である。
【図５】本発明の弾性表面波装置の実施の形態の例３における弾性表面波素子の圧電基板の他方主面（半導体層の非形成領域のパターン）を示す上面図である。
【図６】本発明の弾性表面波装置の実施の形態の例３における弾性表面波素子の圧電基板の他方主面（半導体層の非形成領域のパターン）を示す上面図である。
【図７】本発明の弾性表面波装置の実施の形態の例３における弾性表面波素子の圧電基板の他方主面（半導体層の非形成領域のパターン）を示す上面図である。
【図８】本発明の弾性表面波装置の第３の実施例における弾性表面波素子を示す断面図である。
【図９】アイソレーション特性の劣化の原因の概念を示す、ＳＡＷ−ＤＰＸの弾性表面波素子の一例を示す上面図である。
【図１０】ＳＡＷ−ＤＰＸの弾性表面波素子の他の例を示す上面図である。
【図１１】（ａ）は寄生容量が無い場合の回路図およびアイソレーション特性の例を示す線図であり、（ｂ）は寄生容量がある場合の回路図およびアイソレーション特性の例を示す線図である。
【図１２】本発明の弾性表面波装置の実施の形態の例５における弾性表面波素子の一方主面を示す上面図である。
【図１３】（ａ）および（ｂ）は、それぞれ本発明の第１の実施例で作製した弾性表面波装置および比較例のアイソレーション特性を示す線図である。
【符号の説明】
【００９８】
１：弾性表面波素子
２：圧電基板
３：励振電極
４：接続電極
５：送信側フィルタの入力パッド部
６：送信側フィルタの出力パッド部
７：受信側フィルタの入力パッド部
８：受信側フィルタの出力パッド部
９：接地電極
10：環状導体
11：接地電極パッド
12：送信側フィルタ領域
13：受信側フィルタ領域
14：弾性表面波の漏れ
15：抵抗体
21：圧電材料よりも比誘電率の小さい材料からなる基板
22：半導体層
23：接着剤層
30：保護膜
31：実装用基体
32：基体側環状導体
33：ろう材
34：外装樹脂
【特許請求の範囲】
【請求項１】
圧電基板の一方主面にそれぞれ励振電極と入力パッド部と出力パッド部とを具備する送信側フィルタ領域および受信側フィルタ領域が形成されているとともに、他方主面に半導体層が形成された弾性表面波素子を、実装用基体上に前記一方主面を対面させて実装していることを特徴とする弾性表面波装置。
【請求項２】
前記半導体層は、シリコン，ゲルマニウム，酸化チタン，酸化亜鉛，窒化アルミニウムのうち少なくとも１つまたはそれを主成分とする材料からなることを特徴とする請求項１記載の弾性表面波装置。
【請求項３】
前記半導体層は、酸素含有量が化学量論比組成より少ない、タンタル酸リチウム単結晶またはニオブ酸リチウム単結晶または四ホウ酸リチウム単結晶から成ることを特徴とする請求項１記載の弾性表面波装置。
【請求項４】
前記半導体層は、前記他方主面の全面を被覆していることを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれかに記載の弾性表面波装置。
【請求項５】
前記半導体層は、前記他方主面の一部に非形成領域を有していることを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれかに記載の弾性表面波装置。
【請求項６】
前記圧電基板は、前記一方主面側に配された圧電材料と、該圧電材料よりも比誘電率の小さい他の材料とからなる複合基板であることを特徴とする請求項１乃至請求項５のいずれかに記載の弾性表面波装置。
【請求項７】
前記圧電基板の前記一方主面に前記送信側フィルタ領域および受信側フィルタ領域を取り囲んで環状導体が形成されており、該環状導体が前記実装用基体上に対応して形成された基体側環状導体に接合されていることを特徴とする請求項１乃至請求項６のいずれかに記載の弾性表面波装置。
【請求項８】
前記励振電極が抵抗体を介して前記環状導体に電気的に接続されており、該環状導体が接地電位とされていることを特徴とする請求項７記載の弾性表面波装置。
【請求項９】
請求項１乃至請求項８のいずれかに記載の弾性表面波装置を分波器として用いたことを特徴とする通信装置。
【請求項１】
圧電基板の一方主面にそれぞれ励振電極と入力パッド部と出力パッド部とを具備する送信側フィルタ領域および受信側フィルタ領域が形成されているとともに、他方主面に半導体層が形成された弾性表面波素子を、実装用基体上に前記一方主面を対面させて実装していることを特徴とする弾性表面波装置。
【請求項２】
前記半導体層は、シリコン，ゲルマニウム，酸化チタン，酸化亜鉛，窒化アルミニウムのうち少なくとも１つまたはそれを主成分とする材料からなることを特徴とする請求項１記載の弾性表面波装置。
【請求項３】
前記半導体層は、酸素含有量が化学量論比組成より少ない、タンタル酸リチウム単結晶またはニオブ酸リチウム単結晶または四ホウ酸リチウム単結晶から成ることを特徴とする請求項１記載の弾性表面波装置。
【請求項４】
前記半導体層は、前記他方主面の全面を被覆していることを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれかに記載の弾性表面波装置。
【請求項５】
前記半導体層は、前記他方主面の一部に非形成領域を有していることを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれかに記載の弾性表面波装置。
【請求項６】
前記圧電基板は、前記一方主面側に配された圧電材料と、該圧電材料よりも比誘電率の小さい他の材料とからなる複合基板であることを特徴とする請求項１乃至請求項５のいずれかに記載の弾性表面波装置。
【請求項７】
前記圧電基板の前記一方主面に前記送信側フィルタ領域および受信側フィルタ領域を取り囲んで環状導体が形成されており、該環状導体が前記実装用基体上に対応して形成された基体側環状導体に接合されていることを特徴とする請求項１乃至請求項６のいずれかに記載の弾性表面波装置。
【請求項８】
前記励振電極が抵抗体を介して前記環状導体に電気的に接続されており、該環状導体が接地電位とされていることを特徴とする請求項７記載の弾性表面波装置。
【請求項９】
請求項１乃至請求項８のいずれかに記載の弾性表面波装置を分波器として用いたことを特徴とする通信装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図２】
【図３】
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【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【公開番号】特開２００６−６７２５８（Ｐ２００６−６７２５８Ａ）
【公開日】平成１８年３月９日（２００６．３．９）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００４−２４７５１０（Ｐ２００４−２４７５１０）
【出願日】平成１６年８月２６日（２００４．８．２６）
【出願人】（０００００６６３３）京セラ株式会社 (13,660)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成１８年３月９日（２００６．３．９）
【国際特許分類】
【出願日】平成１６年８月２６日（２００４．８．２６）
【出願人】（０００００６６３３）京セラ株式会社 (13,660)
【Ｆターム（参考）】
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