端面反射型弾性表面波装置及びその製造方法
反射端面を高精度かつ容易に形成することができ、製造に際しての基板のチッピングが生じ難く、小型化及び低背化を進めることができる端面反射型弾性表面波装置を提供する。
基板２と、基板２上に形成された圧電薄膜３と、圧電薄膜３上に形成されたインターデジタル電極４〜７とを備え、インターデジタル電極４〜７の最外側の電極指の近傍に反射部１０，１１，１４，１５が設けられており、該反射部１０，１１，１４，１５が圧電薄膜３に凹部を形成することにより設けられている、端面反射型弾性表面波装置１。
基板２と、基板２上に形成された圧電薄膜３と、圧電薄膜３上に形成されたインターデジタル電極４〜７とを備え、インターデジタル電極４〜７の最外側の電極指の近傍に反射部１０，１１，１４，１５が設けられており、該反射部１０，１１，１４，１５が圧電薄膜３に凹部を形成することにより設けられている、端面反射型弾性表面波装置１。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、端面反射型弾性表面波装置及びその製造方法に関し、より詳細には、基板上に圧電薄膜及びインターデジタル電極がこの順序で積層された構造を有する端面反射型の弾性表面波装置及びその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、下記の特許文献１〜３に記載のように、ＳＨ波あるいは縦波を主成分とした弾性表面波を利用しており、基板の一対の端面間で表面波を反射させる様々な端面反射型表面波装置が知られている。
【０００３】
図９は、特許文献３に開示されている端面反射型表面波装置を示す斜視図である。表面波装置１０１では、表面波基板１０２上に、ＩＤＴ電極１０３，１０４が形成されている。ＩＤＴ電極１０３，１０４は、表面波伝搬方向に沿って並べられている。ＩＤＴ１０３，１０４の最外側の電極指に沿うように、反射端面１０２ｂ，１０２ｃが設けられている。励振された表面波が反射端面１０２ｂ，１０２ｃ間で反射されるように構成されている。
【０００４】
一般に表面波基板１０２として圧電基板を用いているが、絶縁性基板や、圧電基板上に圧電薄膜を積層した構造により構成されていてもよい。また、上記反射端面１０２ｂ，１０２ｃは、表面波基板１０２の上面１０２ａから切削ブレードを用いて溝加工が施されることにより構成されている。表面波基板１０２を貫かないように、上記切削ブレードによる溝加工により反射端面１０２ｂ，１０２ｃが形成される。従って、基板のチッピングを低減することができるとされている。
【０００５】
この種の端面反射型表面波装置では、表面波基板の一対の端面間における表面波の反射を利用しているため、反射器を設ける必要がない。従って、表面波装置の小型化を図ることができる。
【０００６】
他方、下記の特許文献４には、ラダー型フィルタが構成されている端面反射型表面波装置が開示されている。図１０は、特許文献４に記載の上記端面反射型表面波装置を示す斜視図である。
【０００７】
端面反射型表面波装置１２０では、パッケージ基板１３０上に、表面波基板１２１が固定されている。表面波基板１２１は、圧電基板により構成されている。表面波基板１２１上に、端面反射型表面波共振子よりなる３個の直列腕共振子Ｓ１〜Ｓ３と、６個の並列腕共振子Ｐ１〜Ｐ６とが構成されている。表面波基板１２１の上面には、各共振子の電極指の延びる方向と平行に、溝１２２，１２３が形成されている。この溝１２２，１２３は、ダイシング等により形成されている。そして、並列腕共振子Ｐ１，Ｐ４，Ｐ５は、上記溝１２２の一方の端面１２２ａと、表面波基板１２１の端面１２１ａとを一対の反射端面として利用している。また、直列腕共振子Ｓ１〜Ｓ３は、溝１２２の端面１２２ｂと、溝１２３の端面１２３ａを一対の反射端面として利用している。さらに、並列腕共振子Ｐ２，Ｐ３，Ｐ６は、溝１２３の端面１２３ｂと表面波基板１２１の端面１２１ｂとを一対の反射端面として利用している。
【０００８】
上記直列腕共振子Ｓ１〜Ｓ３及び並列腕共振子Ｐ１〜Ｐ６によりラダー型回路を構成するように、各共振子はボンディングワイヤにより電気的に接続されている。
【０００９】
また、下記の特許文献５には、図１１に略図的に示す端面反射型表面波装置が開示されている。すなわち、端面反射型表面波装置１４１では、表面波基板１４２上に、第１段の端面反射型縦結合共振子フィルタ１４３及び第２段の端面反射型縦結合共振子フィルタ１４４が構成されており、端面反射型縦結合共振子フィルタ１４３，１４４が縦続接続されている。
【００１０】
ここでは、端面反射型縦結合共振子フィルタ１４３及び端面反射型縦結合共振子フィルタ１４４は、いずれも、一対の反射端面１４２ａ，１４２ｂを利用している。反射端面１４２ａ，１４２ｂは、電極指の延びる方向と平行となるように、最外側の電極指に沿って、表面波基板１４２を加工することにより形成されている。すなわち、表面波基板１４２の上面１４２ｃ側からダイサーを用いて切削加工を施すことにより、端面１４２ａ，１４２ｂが形成されている。
【特許文献１】特開平７−２６３９９８号公報
【特許文献２】特開平９−２９４０４５号公報
【特許文献３】特開２０００−２７８０９１号公報
【特許文献４】特開平１１−４６１２７号公報
【特許文献５】特開２００２−２６１５７３号公報
【発明の開示】
【００１１】
特許文献１〜５に記載のような従来の端面反射型表面波装置では、反射端面は、ダイサーや切削ブレードを用いて表面波基板の上面側から切削加工を施すことにより形成されていた。従って、ダイサー等の位置精度のばらつきにより、反射端面の位置が所望の位置からずれがちであった。そのため、反射端面の位置ずれにより所望でないリップルが発生しがちであった。
【００１２】
また、ダイサー等を用いた切削により反射端面を形成する場合、たとえ図９に示したように表面波基板１０２を貫通していない溝を形成する場合であっても、硬質の基板が切削加工されるため、基板の一部が欠けるチッピングが生じることがあった。反射端面の一部においてチッピングが生じると、表面波が十分に反射され難くなる。従って、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という問題があった。
【００１３】
他方、図１０に示した端面反射型表面波装置１２０では、複数の並列腕共振子Ｐ１，Ｐ４，Ｐ５が、端面１２１ａと、端面１２２ａとを共有している。同様に、直列腕共振子Ｓ１〜Ｓ３も、一対の端面１２２ｂ，１２３ａを共有しており、並列腕共振子Ｐ２，Ｐ３，Ｐ６においても一対の端面１２１ｂ，１２３ｂは共通である。そのため、複数の表面波共振子の反射端面間の距離を等しくする必要があり、設計の自由度が小さかった。のみならず、表面波共振子同士の接続にボンディングワイヤが用いられているため、小型化や低背化が困難であった。
【００１４】
さらに、図１１に示した端面反射型弾性表面波装置１４１では、第１段目の端面反射型縦結合共振子フィルタ１４３と、第２段の端面反射型縦結合共振子フィルタ１４４とのいずれにおいても、圧電基板１４２の端面１４２ａ，１４２ｂが反射端面として利用されている。従って、端面反射型縦結合共振子フィルタ１４３，１４４において、一対の反射端面間の距離を等しくする必要があり、設計の自由度が小さかった。
【００１５】
また、上記いずれの構成においても、ダイシングの位置精度のばらつきやチッピングにより、良好な特性が得られるのは、量産工程では１９０ＭＨｚが限度であり、高周波化が困難であった。
【００１６】
本発明の目的は、上述した従来技術の現状に鑑み、反射端面を高精度に形成することができ、反射端面の位置のばらつきによる特性の劣化を抑制することができ、さらに基板のチッピングが生じ難く、設計の自由度に優れ、高周波化に適し、さらに小型化及び低背化を進めることを可能とする端面反射型表面波装置及びその製造方法を提供することにある。
【００１７】
本発明は、基板と、該基板上に形成された圧電薄膜と、圧電薄膜上に形成されたインターデジタル電極とを有する端面反射型弾性表面波装置において、前記インターデジタル電極の最外側の電極指の近傍に設けられておりかつ励振される表面波を反射させる反射部が前記基板には設けられておらず、前記圧電薄膜に設けられていることを特徴とする。
【００１８】
本発明に係る端面反射型弾性表面波装置のある特定の局面では、前記反射部が、前記電極指の延びる方向に平行に延びる反射端面を有する凹部である。
【００１９】
好ましくは、前記凹部が、前記圧電薄膜を貫通する溝として設けられる。
【００２０】
本発明に係る端面反射型弾性表面波装置のさらに他の特定の局面では、前記圧電薄膜が、圧電単結晶薄膜により構成されている。
【００２１】
上記圧電単結晶薄膜としては、好ましくは、ＬｉＮｂＯ３またはＬｉＴａＯ３が用いられる。
【００２２】
本発明に係る端面反射型弾性表面波装置のさらに他の特定の局面では、前記基板がＬｉＮｂＯ３基板であり、かつ前記圧電薄膜は、ＬｉＮｂＯ３またはＬｉＴａＯ３からなる。
【００２３】
本発明に係る端面反射型弾性表面波装置のさらに他の特定の局面では、前記基板がＬｉＴａＯ３基板であり、かつ前記圧電薄膜は、ＬｉＮｂＯ３またはＬｉＴａＯ３からなる。
【００２４】
本発明に係る端面反射型弾性表面波装置のさらに別の特定の局面では、前記基板と前記圧電薄膜との間に配置されたバッファ層がさらに備えられる。
【００２５】
本発明に係る端面反射型弾性表面波装置のさらに他の特定の局面では、インターデジタル電極及び圧電薄膜を覆うように形成されたＳｉＯ２膜がさらに備えられる。
【００２６】
本発明に係る端面反射型弾性表面波装置のさらに別の特定の局面では、前記基板と前記圧電薄膜との間に形成されたＳｉＯ２膜がさらに備えられる。
【００２７】
本発明に係る端面反射型弾性表面波装置の製造方法は、基板を用意する工程と、前記基板上に圧電薄膜を形成する工程と、前記圧電薄膜上にインターデジタル電極を形成する工程と、前記圧電薄膜に、前記インターデジタル電極の最外側の電極指の近傍に配置される反射部を形成する工程とを備える。
【００２８】
本発明に係る端面反射型弾性表面波装置の製造方法のある特定の局面では、上記反射部の形成は、圧電薄膜をエッチングすることにより行われる。
【００２９】
本発明に係る端面反射型弾性表面波装置の製造方法の他の特定の局面では、前記圧電薄膜に反射部を形成する工程が、前記圧電薄膜を形成する工程において行われる。
【００３０】
本発明に係る端面反射型弾性表面波装置の製造方法のさらに別の特定の局面では、前記圧電薄膜に反射部を形成する工程が、前記圧電薄膜上に前記インターデジタル電極を形成した後に行われる。
【００３１】
本発明に係る端面反射型弾性表面波装置では、インターデジタル電極の最外側の電極指の近傍に設けられており励振される表面波を反射させる反射部が、基板上に配置された圧電薄膜に設けられている。従って、圧電薄膜は、硬質の基板に比べて高精度にかつ容易に加工され得るため、反射端面の精度を高めることができる。従って、端面反射型弾性表面波装置の特性のばらつきや劣化を防止することができる。
なお、上記のように反射端面を形成するための反射部は、圧電薄膜に設けられているが、該反射部を形成するための加工に際し、圧電薄膜を越えて基板に至るように凹部等を形成して反射部を設けてもよい。この場合、反射部を形成するための凹部等の加工は圧電薄膜を越えて基板に至っているが、反射端面はあくまでも圧電薄膜に設けられた凹部等の内側面により構成されている。従って、反射端面自体は、チッピング等の影響を受け難い。よって、反射端面の精度が効果的に高められる。もっとも、好ましくは、反射部は、圧電薄膜にのみ設けられていることが望ましい。すなわち、反射部は、好ましくは、基板には設けられず、基板上に配置された圧電薄膜に設けられる。
【００３２】
また、圧電薄膜に反射部を設ければよいため、すなわち、反射端面を有する反射部を形成するに際し、硬質の基板を切削加工する必要がないため、基板のチッピングが生じない。従って、反共振周波数におけるインピーダンスと共振周波数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の低下を抑制することができる。
【００３３】
加えて、反射部を高精度に形成することができるため、また圧電薄膜にのみ反射部を形成すればよいため、設計の自由度を高めることができる。特に、複数の端面反射型表面波共振子やフィルタを有する構造では、複数の端面反射型弾性表面波共振子やフィルタのそれぞれに最適な反射部を圧電薄膜への加工により容易に形成することができる。また、圧電薄膜上に配線電極等を形成し得るので、ボンディングワイヤを省略したり、ボンディングワイヤの数を低減することができる。従って、端面反射型弾性表面波装置の小型化及び低背化を進めることができる。
【００３４】
反射部が、電極指の延びる方向に平行に延びる反射端面を有する凹部である場合には、圧電薄膜の表面から圧電薄膜をエッチング等により加工するだけで、容易に反射端面を形成することができる。
【００３５】
凹部が、圧電薄膜を貫通する溝として設けられている場合には、圧電薄膜の下面に至るようにエッチング等により溝を形成すれば、反射端面を確実に形成することができるとともに、圧電薄膜の全厚に渡る反射端面を形成することができる。なお、凹部が圧電薄膜を貫通する溝として設けられている場合、凹部は上記圧電薄膜を貫通する溝を越えて圧電薄膜の下方の基板に至っていてもよい。この場合においても、反射端面は圧電薄膜に設けられている溝の内側面により形成されることになる。従って、反射端面の形成自体のために、基板を加工する必要がないため、チッピング等による反射端面の精度の低下は生じ難い。
【００３６】
圧電薄膜が圧電単結晶薄膜により構成されている場合には、圧電多結晶膜に比べて電気機械結合係数が大きくなるため、良好な特性が得られる。
【００３７】
上記圧電単結晶薄膜がＬｉＮｂＯ３またはＬｉＴａＯ３から選択した１種である場合には、大きな電気機械結合係数を得ることができる。
【００３８】
前記基板がＬｉＮｂＯ３基板であり、かつ前記圧電薄膜が、ＬｉＮｂＯ３またはＬｉＴａＯ３からなる場合には、大きな電気機械結合係数を得ることができる。
【００３９】
前記基板がＬｉＴａＯ３基板であり、かつ前記圧電薄膜が、ＬｉＮｂＯ３またはＬｉＴａＯ３からなる場合には、大きな電気機械結合係数を得ることができる。
【００４０】
これらの組み合わせにより、圧電単結晶膜が得られる。
【００４１】
基板と圧電薄膜との間にバッファ層がさらに備えられている場合には、圧電薄膜の結晶性を高めることができるとともに、基板に対する圧電薄膜の密着性を高めることができる。
【００４２】
ＳｉＯ２膜がくし型電極や圧電薄膜に接するように形成されている場合には、周波数温度特性を改善することができる。
【００４３】
前記基板と前記圧電薄膜との間に形成されたＳｉＯ２膜をさらに備える場合には、周波数温度特性を改善することができる。
【００４４】
本発明に係る製造方法では、圧電薄膜にインターデジタル電極の最外側の電極指の近傍に配置される反射部が形成される。従って、圧電薄膜に反射部を形成するように圧電薄膜を処理するだけで、反射端面を形成することができる。よって、反射端面の位置の精度を高めることができ、形成の再生に優れた端面反射型弾性表面波装置を提供することができる。また、基板のチッピングが生じないため、チッピングによる特性の劣化も生じ難い。好ましくは、反射端面を形成するに際しての加工は、基板ではなく、圧電薄膜にのみ反射部を形成するように圧電薄膜を処理することにより行われる。
【００４５】
本発明に係る製造方法において、圧電薄膜に反射部を形成する工程が、反射部が設けられる部分をエッチングすることにより行われる場合には、エッチングにより反射端面を高精度にかつ容易に形成することができる。
【００４６】
本発明の製造方法において、圧電薄膜に反射部を形成する工程は、圧電薄膜を形成する工程において行われてもよい。その場合には、薄膜を形成すると同時に反射部を形成することができる。
【００４７】
圧電薄膜に反射部を形成する工程が、圧電薄膜上にインターデジタル電極を形成した後に行われる場合には、インターデジタル電極の最外側の電極指近傍に高精度に反射部を形成することができる。
【図面の簡単な説明】
【００４８】
【図１】図１（ａ）及び（ｂ）は、本発明の第１の実施形態に係る端面反射型弾性表面波装置の斜視図及び正面断面図である。
【図２】図２（ａ）〜（ｄ）は、本発明の一実施形態に係る端面反射型弾性表面波装置の製造工程を示す各部分切欠正面断面図である。
【図３】図３は、本発明に係る端面反射型弾性表面波装置の製造方法において、エッチングにより凹部を形成した状態を示す部分切欠正面図である。
【図４】図４（ａ）及び（ｂ）は、本発明に係る端面反射型弾性表面波装置の製造方法において、反射部を形成するための工程の変形例を示す各部分切欠正面断面図図である。
【図５】図５は、本発明に係る端面反射型弾性表面波装置の変形例を説明するための正面断面図である。
【図６】図６は、本発明に係る端面反射型弾性表面波装置の他の変形例を説明するための正面断面図である。
【図７】図７は、本発明の第２の実施形態に係る端面反射型弾性表面波装置を示す斜視図である。
【図８】図８は、従来の端面反射型弾性表面波装置であって、図７に示した実施形態の比較例として説明される端面反射型弾性表面波装置を示す斜視図である。
【図９】図９は、従来の端面反射型弾性表面波装置の他の例を示す斜視図である。
【図１０】図１０は、従来の端面反射型弾性表面波装置のさらに他の例を示す斜視図である。
【図１１】図１１は、従来の端面反射型弾性表面波装置のさらに他の例を示す斜視図である。
【符号の説明】
【００４９】
１…端面反射型弾性表面波装置
２…基板
３…圧電薄膜
４〜７…ＩＤＴ電極
８…端面反射型縦結合型弾性表面波フィルタ
１０，１１…凹部（反射部）
１０ａ，１１ａ…反射端面
１２…配線電極
１３…端面反射型縦結合型弾性表面波フィルタ
１４，１５…凹部（反射部）
１４ａ，１５ａ…反射端面
４１…端面反射型弾性表面波装置
４２…基板
４３…圧電薄膜
４４〜４８…ＩＤＴ電極
４９〜５８…凹部（反射部）
４９ａ〜５８ａ…反射端面
【発明を実施するための最良の形態】
【００５０】
図１（ａ）及び（ｂ）は、本発明の一実施形態に係る端面反射型弾性表面波装置を示す斜視図及び正面断面図である。
【００５１】
端面反射型弾性表面波装置１は、３６°回転Ｙ板ＬｉＴａＯ３単結晶基板からなる基板２と、基板２上に設けられた圧電薄膜３とを有する。圧電薄膜３は、基板と同じ方位をもつＬｉＴａＯ３単結晶薄膜により構成されている。もっとも、本発明において、圧電薄膜は、様々な圧電単結晶薄膜により構成され得る。好ましくは、ＬｉＮｂＯ３またはＬｉＴａＯ３から選択された１種以上の圧電単結晶薄膜により圧電薄膜が構成され、このような電気機械結合係数の大きな圧電単結晶薄膜により、良好な特性を得ることができる。
【００５２】
圧電薄膜３上に、ＩＤＴ電極４，５，６，７が形成されている。ＩＤＴ電極４〜７は、それぞれ、複数本の電極指を有する。ＩＤＴ電極４と、ＩＤＴ電極５とは、第１の縦結合共振子型弾性表面波フィルタ８を構成しており、ＩＤＴ電極４，５が表面波伝搬方向に沿って並べられている。
【００５３】
ここでは、ＩＤＴ電極４の最外側の電極指４ａの外側縁に接するように、圧電薄膜３に反射部である凹部１０が形成されている。また、ＩＤＴ電極５の最外側の電極指５ａの外側縁に接触するように、圧電薄膜３に反射部である凹部１１が形成されている。凹部１０，１１は、圧電薄膜３を貫通しないように設けられているが、圧電薄膜３を貫通する溝となっていてもよい。
【００５４】
反射部である凹部１０，１１は、反射端面１０ａ，１１ａを形成するために設けられている。反射端面１０ａ，１１ａは、互いに平行に伸び、かつ電極指の延びる方向に延ばされている。図１（ｂ）から明らかなように、一対の反射端面１０ａ，１１ａ間に、上記ＩＤＴ電極４，５が配置されていることになる。
【００５５】
すなわち、１段目の縦結合共振子型弾性表面波フィルタ８は、一対の反射端面１０ａ，１１ａを用いた端面反射型の縦結合共振子型弾性表面波フィルタである。
【００５６】
ＩＤＴ電極６は、配線電極１２により、ＩＤＴ電極５に接続されている。ＩＤＴ電極６，７は、第２の縦結合共振子型弾性表面波フィルタ１３を構成している。すなわち、ＩＤＴ電極６，７が表面波伝搬方向に並べられており、ＩＤＴ電極６の最外側の電極指６ａの外側縁に接するように、反射部である凹部１４が形成されている。同様に、ＩＤＴ電極７の最外側の電極指７ａの外側縁に接するように圧電薄膜３に反射部である凹部１５が形成されている。反射部である凹部１４，１５の内側の端面１４ａ，１５ａが、反射端面を構成している。また、反射部である凹部１４，１５は、凹部１０，１１と同様に、圧電薄膜３を貫通するように設けられているが、圧電薄膜３の下面に至らずともよい。
【００５７】
上記のように、本実施形態の端面反射型弾性表面波装置１は、縦結合共振子型弾性表面波フィルタ８，１３を縦続接続した２段構成のフィルタである。そして、各縦結合共振子型弾性表面波フィルタ８，１３は、いずれも、圧電薄膜３に設けられた反射器部である凹部１０，１１，１４，１５の内側の端面を反射端面として利用している。
【００５８】
従って、上記反射端面を構成している反射部である凹部１０，１１，１４，１５を圧電薄膜３に設ければよいため、凹部１０，１１，１４，１５は、エッチングなどの方法により容易にかつ高精度に形成される。すなわち、端面反射型弾性表面波装置１では、硬質の基板２にダイサー等を用いた切削加工を施すことなく、反射端面を構成することができる。よって、端面を高精度に形成することができるとともに、チッピング等も生じ難く、高周波化も実現できる。
なお、凹部１０，１１，１４，１５は、圧電薄膜３を越えて基板２に至るように形成されていてもよい。この場合においても、反射端面は、あくまでも圧電薄膜に設けられている凹部１０，１１，１４，１５の内側面により構成される。すなわち、基板に至っている部分はチッピング等が生じ易いのに対し、圧電薄膜に設けられた上記凹部１０，１１，１４，１５の内側面では、チッピングが生じ難い。従って、高精度に反射端面を形成することができる。好ましくは、本実施形態のように、基板ではなく、圧電薄膜３のみに凹部１０，１１，１４，１５が形成される。
【００５９】
次に、具体的な製造方法の一例を説明する。
【００６０】
端面反射型弾性表面波装置１の製造に際しては、まず、図２（ａ）に示すように、ウェハ状の基板２Ａを用意する。次に、基板２Ａ上に、圧電薄膜３を全面に形成する。圧電薄膜３の形成は、例えばＭＯＣＶＤ法などの適宜の薄膜形成方法により行い得る。本実施形態では、ＭＯＣＶＤ法により、厚さ５μｍのＬｉＴａＯ３単結晶薄膜が成膜され、それによって圧電薄膜３が構成されている。
【００６１】
この場合、基板２Ａが、３６°回転Ｙ板ＬｉＴａＯ３単結晶基板であるため、上記圧電薄膜３は、基板２Ａと同じ結晶方位のＬｉＴａＯ３エピタキシャル単結晶薄膜として成膜される。
【００６２】
次に、図２（ｂ）に示すように、ＩＤＴ電極４，５，６，７及び配線１２を形成する。なお、図２（ｂ）では、ＩＤＴ電極４，５のみ図示されている。また、図２（ｂ）では図示されていないが、基板２Ａの圧電薄膜上には複数個のＩＤＴ電極４，５，６，７及び配線１２が形成されている。
【００６３】
このＩＤＴ電極４，５，６，７及び配線１２の形成は、フォトリソグラフィーを用いたリフトオフ法により行い得る。本実施形態では、ＡｌからなるＩＤＴ電極４，５，６，７の厚みが、０．０８λ、但しλは１．７μｍとなるようにＩＤＴ電極４，５，６，７が形成されている。但し、λは弾性表面波の波長である。
【００６４】
次に、図２（ｃ）に示すように、ＩＤＴ電極４，５，６，７及び配線１２などのうち、後工程においてエッチングされない部分に、フォトレジスト２１を付与する。
【００６５】
しかる後、反応性イオンエッチングによりエッチングを行う。このようにして、図２（ｄ）に示すように、圧電薄膜３のレジスト２１で覆われていない部分がエッチングされ、深さ３．５μｍの反射部である凹部１０，１１，１４，１５が形成される。
【００６６】
しかる後、図３に示すように、レジスト２１を除去した後、ウェハ状の基板２Ａを個々の端面反射型弾性表面波装置単位に切断することにより、端面反射型弾性表面波装置１を得ることができる。
【００６７】
なお、通常、ＬｉＴａＯ３の単結晶を反応性イオンエッチングして溝を形成する場合、エッチング速度は２ｎｍ／分程度である。従って、３．５μｍの深さの凹部を形成するには２９時間もの長時間を要する。しかも、溝の側面、すなわち最終的な反射端面が垂直方向に正確に形成され難いという問題がある。
【００６８】
これに対して、上記実施形態のように、ＣＶＤ法などの薄膜形成法により形成された圧電単結晶薄膜では、エッチング速度は圧電単結晶自体を反応性イオンエッチングでエッチングする場合に比べて、５〜７倍程度速められる。従って、上記実施形態では、３〜５時間程度の反応性イオンエッチングにより、３．５μｍ程度の深さの溝を形成することができる。
【００６９】
前述のように、従来技術の端面反射型の弾性表面波装置では、ダイサー等により基板を切削加工して端面を形成した場合には、ダイサーの位置の精度が十分でなく、チッピングが生じがちであった。従って、実験的には、周波数の上限が９５０ＭＨｚに留まり、量産工程では、１９０ＭＨｚに留まっていた。これに対して、本実施形態では、端面の位置を高精度で形成できるため、２．４ＧＨｚ帯のような非常に高周波の端面反射型弾性表面波装置を提供することができる。
【００７０】
また、本実施形態では、図１に示すように、２個の端面反射型の縦結合型弾性表面波共振子フィルタが基板２を用いて構成されているが、端面反射型弾性表面波フィルタ８，１３における反射端面は、それぞれ、圧電薄膜に反射部である凹部１０，１１または凹部１４，１５を形成することにより構成されている。よって、図２から明らかなように、個々の縦結合共振子型弾性表面波フィルタの一対の反射端面を各フィルタごとに適切な位置に形成することができる。従って、設計の自由度が高められ、かつ所望とする周波数特性を有する複数の縦結合型弾性表面波共振子フィルタが構成された端面反射型弾性表面波装置を提供することが可能となる。
【００７１】
なお、上記実施形態では、ＩＤＴ電極４，５の最外側の電極指４ａ，５ａは、ＩＤＴ電極４，５を形成する際に予め他の電極指よりも狭い電極指幅で形成された（図２（ｂ）参照）。これに対して、図４（ａ）に示すように、同じ幅の複数本の電極指を有するＩＤＴ電極指４Ａ，５Ａを形成してもよい。この場合には、図４（ｂ）に示すように、最外側の電極指が形成される部分の外側領域に至らないようにレジスト２１Ａを配置すればよい。従って、図４（ｂ）に示した構造において、反応性イオンエッチングによりエッチングした場合、レジストで覆われていない電極指部分が除去され、図２（ｄ）に示した構造と同様の構造を得ることができる。すなわち、最外側の電極指の電極指幅が他の電極指よりも狭くされ、かつ最外側の電極指の外縁に接するように凹部が形成される。
【００７２】
上記実施形態では、図１に示すように、圧電薄膜３に反射端面を構成するための反射部である凹部１０，１１，１４，１５の形成は、ＩＤＴ電極４〜７が形成された後に行われていたが、ＩＤＴ電極４〜７の形成に先立ち、凹部が設けられた圧電薄膜を予め形成しておいてもよい。その場合には、圧電薄膜に設けられている一対の凹部間において圧電薄膜上に少なくとも１つのＩＤＴ電極を形成すればよい。
【００７３】
もっとも、上述した実施形態のように、圧電薄膜上にＩＤＴ電極を形成した後に、凹部を形成することが望ましく、それによって、凹部、ひいては凹部の側面である反射端面を高精度に形成することができる。
【００７４】
また、上記実施形態では、上記凹部の形成は、反応性イオンエッチングにより行われていたが、エッチング方法は特に限定されず、イオンエッチング、ＥＣＲエッチングなどを用いてもよく、さらにフッ硝酸などを用いた化学的エッチングにより行われてもよい。
【００７５】
また、上記反射端面１０ａ，１１ａ，１４ａ，１５ａは、基板表面に対し９０°の角度をなすことが望ましいが、９０°±３０°程度の範囲にあれば、実使用上問題ないことが実験的に確かめられている。
【００７６】
また、上記反射部である凹部１０，１１，１４，１５の深さは、表面波の波長λに対し、圧電薄膜３の誘電率が２０以上の場合には、１波長以上であれば十分であり、好ましくは２波長以上とされ、それによってより一層良好な特性が得られる。
【００７７】
また、本発明においては、利用される表面波は、端面反射型の表面波装置を構成し得る限り特に限定されず、ＳＨ成分、ＳＶ成分または縦波成分のいずれかを主成分とする適宜の表面波が用いられる。中でも、本発明の表面波装置ではＳＨ波を用いることが好ましい。この場合、主成分とは、主成分の割合が７０％以上であることが望ましい。ＬｉＴａＯ３単結晶薄膜や、ＬｉＮｂＯ３単結晶薄膜を圧電薄膜として用い、ＳＨ波を主成分とする場合、圧電薄膜の結晶方位はオイラー角で（０°，８５°〜１６０°，０°）であることが望ましく、縦波を主成分とする表面波を利用する場合には、ＬｉＴａＯ３膜を圧電薄膜として用いる場合、その結晶方位はオイラー角で（９０°，９０°，３０°〜１１０°）、ＬｉＮｂＯ３膜では、（９０°，９０°，３０〜１３５°）の範囲が望ましい。
【００７８】
さらに、基板と圧電薄膜との間に図５に略図的に示すように、バッファ層３１を設けてもよい。バッファ層３１は、バッファ層３１上に形成される圧電薄膜３の結晶性を高めるように作用し、かつ圧電薄膜３を基板２に対して強固に密着させる作用をも果たす。このようなバッファ層３１を構成する材料としては、Ｐｔ、ＺｎＯ、Ａｕ、Ａｌ、Ａｇ、ＡｌＮ、ＧａＮなどを挙げることができる。特に、バッファ層３１を導電性材料で構成した場合、バッファ層とＩＤＴ電極のグラウンド電位に接続される部分とを電気的に接続し、バッファ層３１をグラウンド層として利用してもよい。
【００７９】
上記バッファ層３１の厚みは、圧電薄膜３の下地層として形成されるものであるため、特に限定されるものではない。
【００８０】
なお、図５では、反射部である凹部１０，１１は圧電薄膜３を貫通するように形成されている。
【００８１】
基板２は、適宜の単結晶やセラミックスにより構成され得るが、好ましくは圧電単結晶からなり、より好ましくは、ＬｉＴａＯ３単結晶またはＬｉＮｂＯ３単結晶からなる。基板２と圧電薄膜３の好ましい組み合わせは、基板２がＬｉＴａＯ３基板からなる場合には、圧電薄膜３は、ＬｉＴａＯ３、ＬｉＮｂＯ３あるいはＺｎＯからなることが望ましい。基板２がＬｉＮｂＯ３からなる場合には、圧電薄膜３は、ＬｉＴａＯ３、ＬｉＮｂＯ３あるいはＺｎＯからなることが望ましい。これらの組み合わせでは、圧電薄膜３として、エピタキシャル成長された圧電単結晶薄膜を確実に得ることができる。
【００８２】
圧電薄膜３がエピタキシャル成長された圧電単結晶薄膜である場合には、大きな電気機械結合係数が得られ、帯域幅の拡大等を図ることができる。
【００８３】
ＬｉＴａＯ３からなる圧電基板と、ＬｉＴａＯ３またはＬｉＮｂＯ３からなる圧電薄膜３の組み合わせ、並びにＬｉＮｂＯ３基板と、ＬｉＴａＯ３またはＬｉＮｂＯ３からなる圧電薄膜３の組み合わせの場合には、圧電薄膜３の配向を自由に選択することができ、例えば、大きな電気機械結合係数を得ることができる。従って、弾性表面波装置の所望とする特性に応じて、圧電薄膜の配向性を選択することができる。
【００８４】
なお、表面波を反射させて、良好な特性を得るには、反射端面の高さ方向寸法は、表面波の波長に対して、１波長以上であることが好ましく、より好ましくは２波長以上である。従って、圧電薄膜３の厚みは、好ましくは、１波長以上、より好ましくは２波長以上とされる。
【００８５】
本発明においては、図６に略図的に示すように、圧電薄膜３及びＩＤＴ電極４，５上に、さらに温度特性を改善するためにＳｉＯ２膜３２が形成されていてもよい。この場合、基板２上に圧電薄膜３を形成し、圧電薄膜３上にＩＤＴ電極４，５が形成され、さらにその上にＳｉＯ２膜３２を形成した後、前述した凹部をエッチングにより形成すればよい。ＳｉＯ２膜３２の膜厚は０．１５λ〜０．４λの範囲が好ましい。０．１５λ未満では、温度特性を改善する効果が十分得られないことがあり、０．４λを超えると、表面波をダンピングするおそれがある。また、ＳｉＯ２を圧電膜の下に形成しても同じ効果が得られる。
【００８６】
なお、ＩＤＴ電極４〜７の厚みについては、上記実施形態の数値範囲に限定されず、Ａｌからなる電極の場合には０．０１λ〜０．１５λ、ＡｕまたはＰｔ、Ｔａ、Ｗからなる場合０．００３λ〜０．０４λ、Ｃｕ、Ｎｉ、Ａｇからなる場合０．００５λ〜０．０６λの範囲とすればよい。すなわち、ＳＨタイプの表面波を利用した場合には、一般の表面波装置の場合に比べて、薄い電極膜を用いることができる。
【００８７】
図７は、本発明の第２の実施形態の端面反射型弾性表面波装置を示す斜視図である。端面反射型弾性表面波装置４１は、３個の直列腕共振子Ｓ１〜Ｓ３と、２個の並列腕共振子Ｐ１，Ｐ２とがラダー型フィルタを構成するように接続されているラダー型フィルタ構成の端面反射型弾性表面波装置である。直列腕共振子Ｓ１〜Ｓ３及び並列腕共振子Ｐ１，Ｐ２は、それぞれ、ＩＤＴ電極と、ＩＤＴ電極の両側に配置された反射部である凹部の側面により構成された反射端面とを有する。すなわち、弾性表面波装置４１では、基板４２上に、圧電薄膜４３が形成されており、圧電薄膜４３上に、各直列腕共振子Ｓ１〜Ｓ３または並列腕共振子Ｐ１，Ｐ２を構成するためのＩＤＴ電極４４〜４８が形成されている。そして、各ＩＤＴ電極４４〜４８の最外側の電極指の外側近傍に、反射部を構成している凹部４９〜５８が設けられている。凹部４９〜５８は、圧電薄膜４３を貫通するように構成されている。そして、反射部である各凹部４９〜５８の内側側面が、反射端面を構成しており、該反射端面は、各共振子の電極指の延びる方向と平行に延ばされている。
【００８８】
第２の実施形態の端面反射型弾性表面波装置４１は、上記５個の端面反射型の表面波共振子がラダー型フィルタを構成するように設けられていることを除いては、第１の実施形態の端面反射型弾性表面波装置１と同様の材料により構成されている。
【００８９】
図７から明らかなように、端面反射型弾性表面波装置４１では、並列腕共振子Ｓ１の一対の反射端面４９ａ，５０ａ間の距離が、直列腕共振子Ｓ２，Ｓ３における反射端面間の距離と異ならされている。同様に、並列腕共振子Ｐ１の一対の反射端面５５ａ，５６ａ間の距離が、並列腕共振子Ｐ２の一対の反射端面５７ａ，５８ａ間の距離と異ならされている。
【００９０】
このように、圧電薄膜４３に反射部である凹部を設けて反射端面を構成した弾性表面波装置４１では、構成される複数の端面反射型表面波共振子において、それぞれの共振子に好ましい反射端面間距離を選択することができる。凹部は、反射端面を形成するために圧電薄膜４３に形成されているが、該凹部は圧電薄膜４３の下方の基板４２に至っていてもよい。この場合においても、あくまでも反射端面は、上記圧電薄膜４３に設けられている凹部の内側面により構成される。従って、基板に至っている部分におけるチッピング等の影響を受け難いため、高精度に反射端面が形成される。好ましくは、図示のように、凹部は、基板４２に至らないように、圧電薄膜４３のみに設けられる。
【００９１】
これを、図８に示す従来の端面反射型弾性表面波装置と比較して説明する。図８は、３個の直列腕共振子Ｓ１〜Ｓ３と、２個の並列腕共振子Ｐ１，Ｐ２が１つの表面波基板２０２上に構成されている端面反射型弾性表面波装置２０１を示す斜視図である。この端面反射型弾性表面波装置２０１では、直列腕共振子Ｓ１，Ｓ２，Ｓ３の一対の反射端面は、表面波基板２０２の上面からダイサー等を用いて切削加工することにより形成された反射端面２０２ａ，２０２ｂである。すなわち、直列腕共振子Ｓ１〜Ｓ３の反射端面が共通化されているため、直列腕共振子Ｓ１〜Ｓ３として、それぞれ最適なＩＤＴ対数ひいては反射端面間距離を採用することができない。端面反射型弾性表面波装置２０１では、並列腕共振子Ｐ１，Ｐ２についても、同様に一対の反射端面が共通化されており、従って並列腕共振子Ｐ１，Ｐ２のそれぞれに最適なＩＤＴ対数や反射端面間距離を採用することができない。また、共振子同士を電気的に接続するために、溝をまたぐようにしてワイヤを用いる必要があるため、小型化、低背化もできない。
【００９２】
もっとも、端面反射型弾性表面波装置２０１でも、各共振子に最適な一対の反射端面をそれぞれの共振子において形成することは可能である。しかしながら、そのような場合には、表面波基板２０２の上面から、様々な位置に切削加工を施して、各共振子に最適な反射端面を作り出さねばならず、製造工程が煩雑であり、かつ表面波基板２０２におけるチッピングが生じ易くなる。従って、実際には、端面反射型弾性表面波装置２０１において、各直列腕共振子Ｓ１〜Ｓ３及び並列腕共振子Ｐ１，Ｐ２のそれぞれに応じて一対の反射端面間距離を設定することは困難である。
【００９３】
これに対して、図７の第２の実施形態の端面反射型弾性表面波装置４１では、上記のように、圧電薄膜４３に反射部である凹部を設けることにより、反射端面が形成されているので、各直列腕共振子Ｓ１〜Ｓ３や並列腕共振子Ｐ１，Ｐ２に最適なＩＤＴ対数や反射端面間距離を容易に採用することができ、設計の自由度が大幅に高められる。
【００９４】
また、弾性表面波装置２０１では、ボンディングワイヤ２０３，２０４などを用いて電気的接続を行わねばならないのに対し、端面反射型弾性表面波装置４１では、圧電薄膜４３上に配線電極を形成すればよいため、ボンディングワイヤにより直列腕共振子と並列腕共振子とを電気的に接続する必要がない。従って、端面反射型弾性表面波装置の小型化及び低背化を図ることができるとともに、電気的接続の信頼性を高めることができる。さらに、電気的接続作業の簡略化をも果たすことが可能となる。
【技術分野】
【０００１】
本発明は、端面反射型弾性表面波装置及びその製造方法に関し、より詳細には、基板上に圧電薄膜及びインターデジタル電極がこの順序で積層された構造を有する端面反射型の弾性表面波装置及びその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、下記の特許文献１〜３に記載のように、ＳＨ波あるいは縦波を主成分とした弾性表面波を利用しており、基板の一対の端面間で表面波を反射させる様々な端面反射型表面波装置が知られている。
【０００３】
図９は、特許文献３に開示されている端面反射型表面波装置を示す斜視図である。表面波装置１０１では、表面波基板１０２上に、ＩＤＴ電極１０３，１０４が形成されている。ＩＤＴ電極１０３，１０４は、表面波伝搬方向に沿って並べられている。ＩＤＴ１０３，１０４の最外側の電極指に沿うように、反射端面１０２ｂ，１０２ｃが設けられている。励振された表面波が反射端面１０２ｂ，１０２ｃ間で反射されるように構成されている。
【０００４】
一般に表面波基板１０２として圧電基板を用いているが、絶縁性基板や、圧電基板上に圧電薄膜を積層した構造により構成されていてもよい。また、上記反射端面１０２ｂ，１０２ｃは、表面波基板１０２の上面１０２ａから切削ブレードを用いて溝加工が施されることにより構成されている。表面波基板１０２を貫かないように、上記切削ブレードによる溝加工により反射端面１０２ｂ，１０２ｃが形成される。従って、基板のチッピングを低減することができるとされている。
【０００５】
この種の端面反射型表面波装置では、表面波基板の一対の端面間における表面波の反射を利用しているため、反射器を設ける必要がない。従って、表面波装置の小型化を図ることができる。
【０００６】
他方、下記の特許文献４には、ラダー型フィルタが構成されている端面反射型表面波装置が開示されている。図１０は、特許文献４に記載の上記端面反射型表面波装置を示す斜視図である。
【０００７】
端面反射型表面波装置１２０では、パッケージ基板１３０上に、表面波基板１２１が固定されている。表面波基板１２１は、圧電基板により構成されている。表面波基板１２１上に、端面反射型表面波共振子よりなる３個の直列腕共振子Ｓ１〜Ｓ３と、６個の並列腕共振子Ｐ１〜Ｐ６とが構成されている。表面波基板１２１の上面には、各共振子の電極指の延びる方向と平行に、溝１２２，１２３が形成されている。この溝１２２，１２３は、ダイシング等により形成されている。そして、並列腕共振子Ｐ１，Ｐ４，Ｐ５は、上記溝１２２の一方の端面１２２ａと、表面波基板１２１の端面１２１ａとを一対の反射端面として利用している。また、直列腕共振子Ｓ１〜Ｓ３は、溝１２２の端面１２２ｂと、溝１２３の端面１２３ａを一対の反射端面として利用している。さらに、並列腕共振子Ｐ２，Ｐ３，Ｐ６は、溝１２３の端面１２３ｂと表面波基板１２１の端面１２１ｂとを一対の反射端面として利用している。
【０００８】
上記直列腕共振子Ｓ１〜Ｓ３及び並列腕共振子Ｐ１〜Ｐ６によりラダー型回路を構成するように、各共振子はボンディングワイヤにより電気的に接続されている。
【０００９】
また、下記の特許文献５には、図１１に略図的に示す端面反射型表面波装置が開示されている。すなわち、端面反射型表面波装置１４１では、表面波基板１４２上に、第１段の端面反射型縦結合共振子フィルタ１４３及び第２段の端面反射型縦結合共振子フィルタ１４４が構成されており、端面反射型縦結合共振子フィルタ１４３，１４４が縦続接続されている。
【００１０】
ここでは、端面反射型縦結合共振子フィルタ１４３及び端面反射型縦結合共振子フィルタ１４４は、いずれも、一対の反射端面１４２ａ，１４２ｂを利用している。反射端面１４２ａ，１４２ｂは、電極指の延びる方向と平行となるように、最外側の電極指に沿って、表面波基板１４２を加工することにより形成されている。すなわち、表面波基板１４２の上面１４２ｃ側からダイサーを用いて切削加工を施すことにより、端面１４２ａ，１４２ｂが形成されている。
【特許文献１】特開平７−２６３９９８号公報
【特許文献２】特開平９−２９４０４５号公報
【特許文献３】特開２０００−２７８０９１号公報
【特許文献４】特開平１１−４６１２７号公報
【特許文献５】特開２００２−２６１５７３号公報
【発明の開示】
【００１１】
特許文献１〜５に記載のような従来の端面反射型表面波装置では、反射端面は、ダイサーや切削ブレードを用いて表面波基板の上面側から切削加工を施すことにより形成されていた。従って、ダイサー等の位置精度のばらつきにより、反射端面の位置が所望の位置からずれがちであった。そのため、反射端面の位置ずれにより所望でないリップルが発生しがちであった。
【００１２】
また、ダイサー等を用いた切削により反射端面を形成する場合、たとえ図９に示したように表面波基板１０２を貫通していない溝を形成する場合であっても、硬質の基板が切削加工されるため、基板の一部が欠けるチッピングが生じることがあった。反射端面の一部においてチッピングが生じると、表面波が十分に反射され難くなる。従って、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という問題があった。
【００１３】
他方、図１０に示した端面反射型表面波装置１２０では、複数の並列腕共振子Ｐ１，Ｐ４，Ｐ５が、端面１２１ａと、端面１２２ａとを共有している。同様に、直列腕共振子Ｓ１〜Ｓ３も、一対の端面１２２ｂ，１２３ａを共有しており、並列腕共振子Ｐ２，Ｐ３，Ｐ６においても一対の端面１２１ｂ，１２３ｂは共通である。そのため、複数の表面波共振子の反射端面間の距離を等しくする必要があり、設計の自由度が小さかった。のみならず、表面波共振子同士の接続にボンディングワイヤが用いられているため、小型化や低背化が困難であった。
【００１４】
さらに、図１１に示した端面反射型弾性表面波装置１４１では、第１段目の端面反射型縦結合共振子フィルタ１４３と、第２段の端面反射型縦結合共振子フィルタ１４４とのいずれにおいても、圧電基板１４２の端面１４２ａ，１４２ｂが反射端面として利用されている。従って、端面反射型縦結合共振子フィルタ１４３，１４４において、一対の反射端面間の距離を等しくする必要があり、設計の自由度が小さかった。
【００１５】
また、上記いずれの構成においても、ダイシングの位置精度のばらつきやチッピングにより、良好な特性が得られるのは、量産工程では１９０ＭＨｚが限度であり、高周波化が困難であった。
【００１６】
本発明の目的は、上述した従来技術の現状に鑑み、反射端面を高精度に形成することができ、反射端面の位置のばらつきによる特性の劣化を抑制することができ、さらに基板のチッピングが生じ難く、設計の自由度に優れ、高周波化に適し、さらに小型化及び低背化を進めることを可能とする端面反射型表面波装置及びその製造方法を提供することにある。
【００１７】
本発明は、基板と、該基板上に形成された圧電薄膜と、圧電薄膜上に形成されたインターデジタル電極とを有する端面反射型弾性表面波装置において、前記インターデジタル電極の最外側の電極指の近傍に設けられておりかつ励振される表面波を反射させる反射部が前記基板には設けられておらず、前記圧電薄膜に設けられていることを特徴とする。
【００１８】
本発明に係る端面反射型弾性表面波装置のある特定の局面では、前記反射部が、前記電極指の延びる方向に平行に延びる反射端面を有する凹部である。
【００１９】
好ましくは、前記凹部が、前記圧電薄膜を貫通する溝として設けられる。
【００２０】
本発明に係る端面反射型弾性表面波装置のさらに他の特定の局面では、前記圧電薄膜が、圧電単結晶薄膜により構成されている。
【００２１】
上記圧電単結晶薄膜としては、好ましくは、ＬｉＮｂＯ３またはＬｉＴａＯ３が用いられる。
【００２２】
本発明に係る端面反射型弾性表面波装置のさらに他の特定の局面では、前記基板がＬｉＮｂＯ３基板であり、かつ前記圧電薄膜は、ＬｉＮｂＯ３またはＬｉＴａＯ３からなる。
【００２３】
本発明に係る端面反射型弾性表面波装置のさらに他の特定の局面では、前記基板がＬｉＴａＯ３基板であり、かつ前記圧電薄膜は、ＬｉＮｂＯ３またはＬｉＴａＯ３からなる。
【００２４】
本発明に係る端面反射型弾性表面波装置のさらに別の特定の局面では、前記基板と前記圧電薄膜との間に配置されたバッファ層がさらに備えられる。
【００２５】
本発明に係る端面反射型弾性表面波装置のさらに他の特定の局面では、インターデジタル電極及び圧電薄膜を覆うように形成されたＳｉＯ２膜がさらに備えられる。
【００２６】
本発明に係る端面反射型弾性表面波装置のさらに別の特定の局面では、前記基板と前記圧電薄膜との間に形成されたＳｉＯ２膜がさらに備えられる。
【００２７】
本発明に係る端面反射型弾性表面波装置の製造方法は、基板を用意する工程と、前記基板上に圧電薄膜を形成する工程と、前記圧電薄膜上にインターデジタル電極を形成する工程と、前記圧電薄膜に、前記インターデジタル電極の最外側の電極指の近傍に配置される反射部を形成する工程とを備える。
【００２８】
本発明に係る端面反射型弾性表面波装置の製造方法のある特定の局面では、上記反射部の形成は、圧電薄膜をエッチングすることにより行われる。
【００２９】
本発明に係る端面反射型弾性表面波装置の製造方法の他の特定の局面では、前記圧電薄膜に反射部を形成する工程が、前記圧電薄膜を形成する工程において行われる。
【００３０】
本発明に係る端面反射型弾性表面波装置の製造方法のさらに別の特定の局面では、前記圧電薄膜に反射部を形成する工程が、前記圧電薄膜上に前記インターデジタル電極を形成した後に行われる。
【００３１】
本発明に係る端面反射型弾性表面波装置では、インターデジタル電極の最外側の電極指の近傍に設けられており励振される表面波を反射させる反射部が、基板上に配置された圧電薄膜に設けられている。従って、圧電薄膜は、硬質の基板に比べて高精度にかつ容易に加工され得るため、反射端面の精度を高めることができる。従って、端面反射型弾性表面波装置の特性のばらつきや劣化を防止することができる。
なお、上記のように反射端面を形成するための反射部は、圧電薄膜に設けられているが、該反射部を形成するための加工に際し、圧電薄膜を越えて基板に至るように凹部等を形成して反射部を設けてもよい。この場合、反射部を形成するための凹部等の加工は圧電薄膜を越えて基板に至っているが、反射端面はあくまでも圧電薄膜に設けられた凹部等の内側面により構成されている。従って、反射端面自体は、チッピング等の影響を受け難い。よって、反射端面の精度が効果的に高められる。もっとも、好ましくは、反射部は、圧電薄膜にのみ設けられていることが望ましい。すなわち、反射部は、好ましくは、基板には設けられず、基板上に配置された圧電薄膜に設けられる。
【００３２】
また、圧電薄膜に反射部を設ければよいため、すなわち、反射端面を有する反射部を形成するに際し、硬質の基板を切削加工する必要がないため、基板のチッピングが生じない。従って、反共振周波数におけるインピーダンスと共振周波数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の低下を抑制することができる。
【００３３】
加えて、反射部を高精度に形成することができるため、また圧電薄膜にのみ反射部を形成すればよいため、設計の自由度を高めることができる。特に、複数の端面反射型表面波共振子やフィルタを有する構造では、複数の端面反射型弾性表面波共振子やフィルタのそれぞれに最適な反射部を圧電薄膜への加工により容易に形成することができる。また、圧電薄膜上に配線電極等を形成し得るので、ボンディングワイヤを省略したり、ボンディングワイヤの数を低減することができる。従って、端面反射型弾性表面波装置の小型化及び低背化を進めることができる。
【００３４】
反射部が、電極指の延びる方向に平行に延びる反射端面を有する凹部である場合には、圧電薄膜の表面から圧電薄膜をエッチング等により加工するだけで、容易に反射端面を形成することができる。
【００３５】
凹部が、圧電薄膜を貫通する溝として設けられている場合には、圧電薄膜の下面に至るようにエッチング等により溝を形成すれば、反射端面を確実に形成することができるとともに、圧電薄膜の全厚に渡る反射端面を形成することができる。なお、凹部が圧電薄膜を貫通する溝として設けられている場合、凹部は上記圧電薄膜を貫通する溝を越えて圧電薄膜の下方の基板に至っていてもよい。この場合においても、反射端面は圧電薄膜に設けられている溝の内側面により形成されることになる。従って、反射端面の形成自体のために、基板を加工する必要がないため、チッピング等による反射端面の精度の低下は生じ難い。
【００３６】
圧電薄膜が圧電単結晶薄膜により構成されている場合には、圧電多結晶膜に比べて電気機械結合係数が大きくなるため、良好な特性が得られる。
【００３７】
上記圧電単結晶薄膜がＬｉＮｂＯ３またはＬｉＴａＯ３から選択した１種である場合には、大きな電気機械結合係数を得ることができる。
【００３８】
前記基板がＬｉＮｂＯ３基板であり、かつ前記圧電薄膜が、ＬｉＮｂＯ３またはＬｉＴａＯ３からなる場合には、大きな電気機械結合係数を得ることができる。
【００３９】
前記基板がＬｉＴａＯ３基板であり、かつ前記圧電薄膜が、ＬｉＮｂＯ３またはＬｉＴａＯ３からなる場合には、大きな電気機械結合係数を得ることができる。
【００４０】
これらの組み合わせにより、圧電単結晶膜が得られる。
【００４１】
基板と圧電薄膜との間にバッファ層がさらに備えられている場合には、圧電薄膜の結晶性を高めることができるとともに、基板に対する圧電薄膜の密着性を高めることができる。
【００４２】
ＳｉＯ２膜がくし型電極や圧電薄膜に接するように形成されている場合には、周波数温度特性を改善することができる。
【００４３】
前記基板と前記圧電薄膜との間に形成されたＳｉＯ２膜をさらに備える場合には、周波数温度特性を改善することができる。
【００４４】
本発明に係る製造方法では、圧電薄膜にインターデジタル電極の最外側の電極指の近傍に配置される反射部が形成される。従って、圧電薄膜に反射部を形成するように圧電薄膜を処理するだけで、反射端面を形成することができる。よって、反射端面の位置の精度を高めることができ、形成の再生に優れた端面反射型弾性表面波装置を提供することができる。また、基板のチッピングが生じないため、チッピングによる特性の劣化も生じ難い。好ましくは、反射端面を形成するに際しての加工は、基板ではなく、圧電薄膜にのみ反射部を形成するように圧電薄膜を処理することにより行われる。
【００４５】
本発明に係る製造方法において、圧電薄膜に反射部を形成する工程が、反射部が設けられる部分をエッチングすることにより行われる場合には、エッチングにより反射端面を高精度にかつ容易に形成することができる。
【００４６】
本発明の製造方法において、圧電薄膜に反射部を形成する工程は、圧電薄膜を形成する工程において行われてもよい。その場合には、薄膜を形成すると同時に反射部を形成することができる。
【００４７】
圧電薄膜に反射部を形成する工程が、圧電薄膜上にインターデジタル電極を形成した後に行われる場合には、インターデジタル電極の最外側の電極指近傍に高精度に反射部を形成することができる。
【図面の簡単な説明】
【００４８】
【図１】図１（ａ）及び（ｂ）は、本発明の第１の実施形態に係る端面反射型弾性表面波装置の斜視図及び正面断面図である。
【図２】図２（ａ）〜（ｄ）は、本発明の一実施形態に係る端面反射型弾性表面波装置の製造工程を示す各部分切欠正面断面図である。
【図３】図３は、本発明に係る端面反射型弾性表面波装置の製造方法において、エッチングにより凹部を形成した状態を示す部分切欠正面図である。
【図４】図４（ａ）及び（ｂ）は、本発明に係る端面反射型弾性表面波装置の製造方法において、反射部を形成するための工程の変形例を示す各部分切欠正面断面図図である。
【図５】図５は、本発明に係る端面反射型弾性表面波装置の変形例を説明するための正面断面図である。
【図６】図６は、本発明に係る端面反射型弾性表面波装置の他の変形例を説明するための正面断面図である。
【図７】図７は、本発明の第２の実施形態に係る端面反射型弾性表面波装置を示す斜視図である。
【図８】図８は、従来の端面反射型弾性表面波装置であって、図７に示した実施形態の比較例として説明される端面反射型弾性表面波装置を示す斜視図である。
【図９】図９は、従来の端面反射型弾性表面波装置の他の例を示す斜視図である。
【図１０】図１０は、従来の端面反射型弾性表面波装置のさらに他の例を示す斜視図である。
【図１１】図１１は、従来の端面反射型弾性表面波装置のさらに他の例を示す斜視図である。
【符号の説明】
【００４９】
１…端面反射型弾性表面波装置
２…基板
３…圧電薄膜
４〜７…ＩＤＴ電極
８…端面反射型縦結合型弾性表面波フィルタ
１０，１１…凹部（反射部）
１０ａ，１１ａ…反射端面
１２…配線電極
１３…端面反射型縦結合型弾性表面波フィルタ
１４，１５…凹部（反射部）
１４ａ，１５ａ…反射端面
４１…端面反射型弾性表面波装置
４２…基板
４３…圧電薄膜
４４〜４８…ＩＤＴ電極
４９〜５８…凹部（反射部）
４９ａ〜５８ａ…反射端面
【発明を実施するための最良の形態】
【００５０】
図１（ａ）及び（ｂ）は、本発明の一実施形態に係る端面反射型弾性表面波装置を示す斜視図及び正面断面図である。
【００５１】
端面反射型弾性表面波装置１は、３６°回転Ｙ板ＬｉＴａＯ３単結晶基板からなる基板２と、基板２上に設けられた圧電薄膜３とを有する。圧電薄膜３は、基板と同じ方位をもつＬｉＴａＯ３単結晶薄膜により構成されている。もっとも、本発明において、圧電薄膜は、様々な圧電単結晶薄膜により構成され得る。好ましくは、ＬｉＮｂＯ３またはＬｉＴａＯ３から選択された１種以上の圧電単結晶薄膜により圧電薄膜が構成され、このような電気機械結合係数の大きな圧電単結晶薄膜により、良好な特性を得ることができる。
【００５２】
圧電薄膜３上に、ＩＤＴ電極４，５，６，７が形成されている。ＩＤＴ電極４〜７は、それぞれ、複数本の電極指を有する。ＩＤＴ電極４と、ＩＤＴ電極５とは、第１の縦結合共振子型弾性表面波フィルタ８を構成しており、ＩＤＴ電極４，５が表面波伝搬方向に沿って並べられている。
【００５３】
ここでは、ＩＤＴ電極４の最外側の電極指４ａの外側縁に接するように、圧電薄膜３に反射部である凹部１０が形成されている。また、ＩＤＴ電極５の最外側の電極指５ａの外側縁に接触するように、圧電薄膜３に反射部である凹部１１が形成されている。凹部１０，１１は、圧電薄膜３を貫通しないように設けられているが、圧電薄膜３を貫通する溝となっていてもよい。
【００５４】
反射部である凹部１０，１１は、反射端面１０ａ，１１ａを形成するために設けられている。反射端面１０ａ，１１ａは、互いに平行に伸び、かつ電極指の延びる方向に延ばされている。図１（ｂ）から明らかなように、一対の反射端面１０ａ，１１ａ間に、上記ＩＤＴ電極４，５が配置されていることになる。
【００５５】
すなわち、１段目の縦結合共振子型弾性表面波フィルタ８は、一対の反射端面１０ａ，１１ａを用いた端面反射型の縦結合共振子型弾性表面波フィルタである。
【００５６】
ＩＤＴ電極６は、配線電極１２により、ＩＤＴ電極５に接続されている。ＩＤＴ電極６，７は、第２の縦結合共振子型弾性表面波フィルタ１３を構成している。すなわち、ＩＤＴ電極６，７が表面波伝搬方向に並べられており、ＩＤＴ電極６の最外側の電極指６ａの外側縁に接するように、反射部である凹部１４が形成されている。同様に、ＩＤＴ電極７の最外側の電極指７ａの外側縁に接するように圧電薄膜３に反射部である凹部１５が形成されている。反射部である凹部１４，１５の内側の端面１４ａ，１５ａが、反射端面を構成している。また、反射部である凹部１４，１５は、凹部１０，１１と同様に、圧電薄膜３を貫通するように設けられているが、圧電薄膜３の下面に至らずともよい。
【００５７】
上記のように、本実施形態の端面反射型弾性表面波装置１は、縦結合共振子型弾性表面波フィルタ８，１３を縦続接続した２段構成のフィルタである。そして、各縦結合共振子型弾性表面波フィルタ８，１３は、いずれも、圧電薄膜３に設けられた反射器部である凹部１０，１１，１４，１５の内側の端面を反射端面として利用している。
【００５８】
従って、上記反射端面を構成している反射部である凹部１０，１１，１４，１５を圧電薄膜３に設ければよいため、凹部１０，１１，１４，１５は、エッチングなどの方法により容易にかつ高精度に形成される。すなわち、端面反射型弾性表面波装置１では、硬質の基板２にダイサー等を用いた切削加工を施すことなく、反射端面を構成することができる。よって、端面を高精度に形成することができるとともに、チッピング等も生じ難く、高周波化も実現できる。
なお、凹部１０，１１，１４，１５は、圧電薄膜３を越えて基板２に至るように形成されていてもよい。この場合においても、反射端面は、あくまでも圧電薄膜に設けられている凹部１０，１１，１４，１５の内側面により構成される。すなわち、基板に至っている部分はチッピング等が生じ易いのに対し、圧電薄膜に設けられた上記凹部１０，１１，１４，１５の内側面では、チッピングが生じ難い。従って、高精度に反射端面を形成することができる。好ましくは、本実施形態のように、基板ではなく、圧電薄膜３のみに凹部１０，１１，１４，１５が形成される。
【００５９】
次に、具体的な製造方法の一例を説明する。
【００６０】
端面反射型弾性表面波装置１の製造に際しては、まず、図２（ａ）に示すように、ウェハ状の基板２Ａを用意する。次に、基板２Ａ上に、圧電薄膜３を全面に形成する。圧電薄膜３の形成は、例えばＭＯＣＶＤ法などの適宜の薄膜形成方法により行い得る。本実施形態では、ＭＯＣＶＤ法により、厚さ５μｍのＬｉＴａＯ３単結晶薄膜が成膜され、それによって圧電薄膜３が構成されている。
【００６１】
この場合、基板２Ａが、３６°回転Ｙ板ＬｉＴａＯ３単結晶基板であるため、上記圧電薄膜３は、基板２Ａと同じ結晶方位のＬｉＴａＯ３エピタキシャル単結晶薄膜として成膜される。
【００６２】
次に、図２（ｂ）に示すように、ＩＤＴ電極４，５，６，７及び配線１２を形成する。なお、図２（ｂ）では、ＩＤＴ電極４，５のみ図示されている。また、図２（ｂ）では図示されていないが、基板２Ａの圧電薄膜上には複数個のＩＤＴ電極４，５，６，７及び配線１２が形成されている。
【００６３】
このＩＤＴ電極４，５，６，７及び配線１２の形成は、フォトリソグラフィーを用いたリフトオフ法により行い得る。本実施形態では、ＡｌからなるＩＤＴ電極４，５，６，７の厚みが、０．０８λ、但しλは１．７μｍとなるようにＩＤＴ電極４，５，６，７が形成されている。但し、λは弾性表面波の波長である。
【００６４】
次に、図２（ｃ）に示すように、ＩＤＴ電極４，５，６，７及び配線１２などのうち、後工程においてエッチングされない部分に、フォトレジスト２１を付与する。
【００６５】
しかる後、反応性イオンエッチングによりエッチングを行う。このようにして、図２（ｄ）に示すように、圧電薄膜３のレジスト２１で覆われていない部分がエッチングされ、深さ３．５μｍの反射部である凹部１０，１１，１４，１５が形成される。
【００６６】
しかる後、図３に示すように、レジスト２１を除去した後、ウェハ状の基板２Ａを個々の端面反射型弾性表面波装置単位に切断することにより、端面反射型弾性表面波装置１を得ることができる。
【００６７】
なお、通常、ＬｉＴａＯ３の単結晶を反応性イオンエッチングして溝を形成する場合、エッチング速度は２ｎｍ／分程度である。従って、３．５μｍの深さの凹部を形成するには２９時間もの長時間を要する。しかも、溝の側面、すなわち最終的な反射端面が垂直方向に正確に形成され難いという問題がある。
【００６８】
これに対して、上記実施形態のように、ＣＶＤ法などの薄膜形成法により形成された圧電単結晶薄膜では、エッチング速度は圧電単結晶自体を反応性イオンエッチングでエッチングする場合に比べて、５〜７倍程度速められる。従って、上記実施形態では、３〜５時間程度の反応性イオンエッチングにより、３．５μｍ程度の深さの溝を形成することができる。
【００６９】
前述のように、従来技術の端面反射型の弾性表面波装置では、ダイサー等により基板を切削加工して端面を形成した場合には、ダイサーの位置の精度が十分でなく、チッピングが生じがちであった。従って、実験的には、周波数の上限が９５０ＭＨｚに留まり、量産工程では、１９０ＭＨｚに留まっていた。これに対して、本実施形態では、端面の位置を高精度で形成できるため、２．４ＧＨｚ帯のような非常に高周波の端面反射型弾性表面波装置を提供することができる。
【００７０】
また、本実施形態では、図１に示すように、２個の端面反射型の縦結合型弾性表面波共振子フィルタが基板２を用いて構成されているが、端面反射型弾性表面波フィルタ８，１３における反射端面は、それぞれ、圧電薄膜に反射部である凹部１０，１１または凹部１４，１５を形成することにより構成されている。よって、図２から明らかなように、個々の縦結合共振子型弾性表面波フィルタの一対の反射端面を各フィルタごとに適切な位置に形成することができる。従って、設計の自由度が高められ、かつ所望とする周波数特性を有する複数の縦結合型弾性表面波共振子フィルタが構成された端面反射型弾性表面波装置を提供することが可能となる。
【００７１】
なお、上記実施形態では、ＩＤＴ電極４，５の最外側の電極指４ａ，５ａは、ＩＤＴ電極４，５を形成する際に予め他の電極指よりも狭い電極指幅で形成された（図２（ｂ）参照）。これに対して、図４（ａ）に示すように、同じ幅の複数本の電極指を有するＩＤＴ電極指４Ａ，５Ａを形成してもよい。この場合には、図４（ｂ）に示すように、最外側の電極指が形成される部分の外側領域に至らないようにレジスト２１Ａを配置すればよい。従って、図４（ｂ）に示した構造において、反応性イオンエッチングによりエッチングした場合、レジストで覆われていない電極指部分が除去され、図２（ｄ）に示した構造と同様の構造を得ることができる。すなわち、最外側の電極指の電極指幅が他の電極指よりも狭くされ、かつ最外側の電極指の外縁に接するように凹部が形成される。
【００７２】
上記実施形態では、図１に示すように、圧電薄膜３に反射端面を構成するための反射部である凹部１０，１１，１４，１５の形成は、ＩＤＴ電極４〜７が形成された後に行われていたが、ＩＤＴ電極４〜７の形成に先立ち、凹部が設けられた圧電薄膜を予め形成しておいてもよい。その場合には、圧電薄膜に設けられている一対の凹部間において圧電薄膜上に少なくとも１つのＩＤＴ電極を形成すればよい。
【００７３】
もっとも、上述した実施形態のように、圧電薄膜上にＩＤＴ電極を形成した後に、凹部を形成することが望ましく、それによって、凹部、ひいては凹部の側面である反射端面を高精度に形成することができる。
【００７４】
また、上記実施形態では、上記凹部の形成は、反応性イオンエッチングにより行われていたが、エッチング方法は特に限定されず、イオンエッチング、ＥＣＲエッチングなどを用いてもよく、さらにフッ硝酸などを用いた化学的エッチングにより行われてもよい。
【００７５】
また、上記反射端面１０ａ，１１ａ，１４ａ，１５ａは、基板表面に対し９０°の角度をなすことが望ましいが、９０°±３０°程度の範囲にあれば、実使用上問題ないことが実験的に確かめられている。
【００７６】
また、上記反射部である凹部１０，１１，１４，１５の深さは、表面波の波長λに対し、圧電薄膜３の誘電率が２０以上の場合には、１波長以上であれば十分であり、好ましくは２波長以上とされ、それによってより一層良好な特性が得られる。
【００７７】
また、本発明においては、利用される表面波は、端面反射型の表面波装置を構成し得る限り特に限定されず、ＳＨ成分、ＳＶ成分または縦波成分のいずれかを主成分とする適宜の表面波が用いられる。中でも、本発明の表面波装置ではＳＨ波を用いることが好ましい。この場合、主成分とは、主成分の割合が７０％以上であることが望ましい。ＬｉＴａＯ３単結晶薄膜や、ＬｉＮｂＯ３単結晶薄膜を圧電薄膜として用い、ＳＨ波を主成分とする場合、圧電薄膜の結晶方位はオイラー角で（０°，８５°〜１６０°，０°）であることが望ましく、縦波を主成分とする表面波を利用する場合には、ＬｉＴａＯ３膜を圧電薄膜として用いる場合、その結晶方位はオイラー角で（９０°，９０°，３０°〜１１０°）、ＬｉＮｂＯ３膜では、（９０°，９０°，３０〜１３５°）の範囲が望ましい。
【００７８】
さらに、基板と圧電薄膜との間に図５に略図的に示すように、バッファ層３１を設けてもよい。バッファ層３１は、バッファ層３１上に形成される圧電薄膜３の結晶性を高めるように作用し、かつ圧電薄膜３を基板２に対して強固に密着させる作用をも果たす。このようなバッファ層３１を構成する材料としては、Ｐｔ、ＺｎＯ、Ａｕ、Ａｌ、Ａｇ、ＡｌＮ、ＧａＮなどを挙げることができる。特に、バッファ層３１を導電性材料で構成した場合、バッファ層とＩＤＴ電極のグラウンド電位に接続される部分とを電気的に接続し、バッファ層３１をグラウンド層として利用してもよい。
【００７９】
上記バッファ層３１の厚みは、圧電薄膜３の下地層として形成されるものであるため、特に限定されるものではない。
【００８０】
なお、図５では、反射部である凹部１０，１１は圧電薄膜３を貫通するように形成されている。
【００８１】
基板２は、適宜の単結晶やセラミックスにより構成され得るが、好ましくは圧電単結晶からなり、より好ましくは、ＬｉＴａＯ３単結晶またはＬｉＮｂＯ３単結晶からなる。基板２と圧電薄膜３の好ましい組み合わせは、基板２がＬｉＴａＯ３基板からなる場合には、圧電薄膜３は、ＬｉＴａＯ３、ＬｉＮｂＯ３あるいはＺｎＯからなることが望ましい。基板２がＬｉＮｂＯ３からなる場合には、圧電薄膜３は、ＬｉＴａＯ３、ＬｉＮｂＯ３あるいはＺｎＯからなることが望ましい。これらの組み合わせでは、圧電薄膜３として、エピタキシャル成長された圧電単結晶薄膜を確実に得ることができる。
【００８２】
圧電薄膜３がエピタキシャル成長された圧電単結晶薄膜である場合には、大きな電気機械結合係数が得られ、帯域幅の拡大等を図ることができる。
【００８３】
ＬｉＴａＯ３からなる圧電基板と、ＬｉＴａＯ３またはＬｉＮｂＯ３からなる圧電薄膜３の組み合わせ、並びにＬｉＮｂＯ３基板と、ＬｉＴａＯ３またはＬｉＮｂＯ３からなる圧電薄膜３の組み合わせの場合には、圧電薄膜３の配向を自由に選択することができ、例えば、大きな電気機械結合係数を得ることができる。従って、弾性表面波装置の所望とする特性に応じて、圧電薄膜の配向性を選択することができる。
【００８４】
なお、表面波を反射させて、良好な特性を得るには、反射端面の高さ方向寸法は、表面波の波長に対して、１波長以上であることが好ましく、より好ましくは２波長以上である。従って、圧電薄膜３の厚みは、好ましくは、１波長以上、より好ましくは２波長以上とされる。
【００８５】
本発明においては、図６に略図的に示すように、圧電薄膜３及びＩＤＴ電極４，５上に、さらに温度特性を改善するためにＳｉＯ２膜３２が形成されていてもよい。この場合、基板２上に圧電薄膜３を形成し、圧電薄膜３上にＩＤＴ電極４，５が形成され、さらにその上にＳｉＯ２膜３２を形成した後、前述した凹部をエッチングにより形成すればよい。ＳｉＯ２膜３２の膜厚は０．１５λ〜０．４λの範囲が好ましい。０．１５λ未満では、温度特性を改善する効果が十分得られないことがあり、０．４λを超えると、表面波をダンピングするおそれがある。また、ＳｉＯ２を圧電膜の下に形成しても同じ効果が得られる。
【００８６】
なお、ＩＤＴ電極４〜７の厚みについては、上記実施形態の数値範囲に限定されず、Ａｌからなる電極の場合には０．０１λ〜０．１５λ、ＡｕまたはＰｔ、Ｔａ、Ｗからなる場合０．００３λ〜０．０４λ、Ｃｕ、Ｎｉ、Ａｇからなる場合０．００５λ〜０．０６λの範囲とすればよい。すなわち、ＳＨタイプの表面波を利用した場合には、一般の表面波装置の場合に比べて、薄い電極膜を用いることができる。
【００８７】
図７は、本発明の第２の実施形態の端面反射型弾性表面波装置を示す斜視図である。端面反射型弾性表面波装置４１は、３個の直列腕共振子Ｓ１〜Ｓ３と、２個の並列腕共振子Ｐ１，Ｐ２とがラダー型フィルタを構成するように接続されているラダー型フィルタ構成の端面反射型弾性表面波装置である。直列腕共振子Ｓ１〜Ｓ３及び並列腕共振子Ｐ１，Ｐ２は、それぞれ、ＩＤＴ電極と、ＩＤＴ電極の両側に配置された反射部である凹部の側面により構成された反射端面とを有する。すなわち、弾性表面波装置４１では、基板４２上に、圧電薄膜４３が形成されており、圧電薄膜４３上に、各直列腕共振子Ｓ１〜Ｓ３または並列腕共振子Ｐ１，Ｐ２を構成するためのＩＤＴ電極４４〜４８が形成されている。そして、各ＩＤＴ電極４４〜４８の最外側の電極指の外側近傍に、反射部を構成している凹部４９〜５８が設けられている。凹部４９〜５８は、圧電薄膜４３を貫通するように構成されている。そして、反射部である各凹部４９〜５８の内側側面が、反射端面を構成しており、該反射端面は、各共振子の電極指の延びる方向と平行に延ばされている。
【００８８】
第２の実施形態の端面反射型弾性表面波装置４１は、上記５個の端面反射型の表面波共振子がラダー型フィルタを構成するように設けられていることを除いては、第１の実施形態の端面反射型弾性表面波装置１と同様の材料により構成されている。
【００８９】
図７から明らかなように、端面反射型弾性表面波装置４１では、並列腕共振子Ｓ１の一対の反射端面４９ａ，５０ａ間の距離が、直列腕共振子Ｓ２，Ｓ３における反射端面間の距離と異ならされている。同様に、並列腕共振子Ｐ１の一対の反射端面５５ａ，５６ａ間の距離が、並列腕共振子Ｐ２の一対の反射端面５７ａ，５８ａ間の距離と異ならされている。
【００９０】
このように、圧電薄膜４３に反射部である凹部を設けて反射端面を構成した弾性表面波装置４１では、構成される複数の端面反射型表面波共振子において、それぞれの共振子に好ましい反射端面間距離を選択することができる。凹部は、反射端面を形成するために圧電薄膜４３に形成されているが、該凹部は圧電薄膜４３の下方の基板４２に至っていてもよい。この場合においても、あくまでも反射端面は、上記圧電薄膜４３に設けられている凹部の内側面により構成される。従って、基板に至っている部分におけるチッピング等の影響を受け難いため、高精度に反射端面が形成される。好ましくは、図示のように、凹部は、基板４２に至らないように、圧電薄膜４３のみに設けられる。
【００９１】
これを、図８に示す従来の端面反射型弾性表面波装置と比較して説明する。図８は、３個の直列腕共振子Ｓ１〜Ｓ３と、２個の並列腕共振子Ｐ１，Ｐ２が１つの表面波基板２０２上に構成されている端面反射型弾性表面波装置２０１を示す斜視図である。この端面反射型弾性表面波装置２０１では、直列腕共振子Ｓ１，Ｓ２，Ｓ３の一対の反射端面は、表面波基板２０２の上面からダイサー等を用いて切削加工することにより形成された反射端面２０２ａ，２０２ｂである。すなわち、直列腕共振子Ｓ１〜Ｓ３の反射端面が共通化されているため、直列腕共振子Ｓ１〜Ｓ３として、それぞれ最適なＩＤＴ対数ひいては反射端面間距離を採用することができない。端面反射型弾性表面波装置２０１では、並列腕共振子Ｐ１，Ｐ２についても、同様に一対の反射端面が共通化されており、従って並列腕共振子Ｐ１，Ｐ２のそれぞれに最適なＩＤＴ対数や反射端面間距離を採用することができない。また、共振子同士を電気的に接続するために、溝をまたぐようにしてワイヤを用いる必要があるため、小型化、低背化もできない。
【００９２】
もっとも、端面反射型弾性表面波装置２０１でも、各共振子に最適な一対の反射端面をそれぞれの共振子において形成することは可能である。しかしながら、そのような場合には、表面波基板２０２の上面から、様々な位置に切削加工を施して、各共振子に最適な反射端面を作り出さねばならず、製造工程が煩雑であり、かつ表面波基板２０２におけるチッピングが生じ易くなる。従って、実際には、端面反射型弾性表面波装置２０１において、各直列腕共振子Ｓ１〜Ｓ３及び並列腕共振子Ｐ１，Ｐ２のそれぞれに応じて一対の反射端面間距離を設定することは困難である。
【００９３】
これに対して、図７の第２の実施形態の端面反射型弾性表面波装置４１では、上記のように、圧電薄膜４３に反射部である凹部を設けることにより、反射端面が形成されているので、各直列腕共振子Ｓ１〜Ｓ３や並列腕共振子Ｐ１，Ｐ２に最適なＩＤＴ対数や反射端面間距離を容易に採用することができ、設計の自由度が大幅に高められる。
【００９４】
また、弾性表面波装置２０１では、ボンディングワイヤ２０３，２０４などを用いて電気的接続を行わねばならないのに対し、端面反射型弾性表面波装置４１では、圧電薄膜４３上に配線電極を形成すればよいため、ボンディングワイヤにより直列腕共振子と並列腕共振子とを電気的に接続する必要がない。従って、端面反射型弾性表面波装置の小型化及び低背化を図ることができるとともに、電気的接続の信頼性を高めることができる。さらに、電気的接続作業の簡略化をも果たすことが可能となる。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板と、該基板上に形成された圧電薄膜と、圧電薄膜上に形成されたインターデジタル電極とを有する端面反射型弾性表面波装置において、
前記インターデジタル電極の最外側の電極指の近傍に設けられておりかつ励振される表面波を反射させる反射部が前記圧電薄膜に設けられていることを特徴とする、端面反射型弾性表面波装置。
【請求項２】
前記反射部が、前記電極指の延びる方向に平行に延びる反射端面を有する凹部である、請求項１に記載の端面反射型弾性表面波装置。
【請求項３】
前記凹部が、前記圧電薄膜を貫通する溝として設けられている、請求項２に記載の端面反射型弾性表面波装置。
【請求項４】
前記圧電薄膜が、圧電単結晶薄膜により構成されている、請求項１〜３のいずれか１項に記載の端面反射型弾性表面波装置。
【請求項５】
前記圧電単結晶薄膜が、ＬｉＮｂＯ３またはＬｉＴａＯ３である、請求項４に記載の端面反射型弾性表面波装置。
【請求項６】
前記基板がＬｉＮｂＯ３基板であり、かつ前記圧電薄膜はＬｉＮｂＯ３またはＬｉＴａＯ３からなることを特徴とする、請求項１〜４のいずれか１項に記載の端面反射型弾性表面波装置。
【請求項７】
前記基板がＬｉＴａＯ３基板であり、かつ前記圧電薄膜はＬｉＮｂＯ３またはＬｉＴａＯ３からなることを特徴とする、請求項１〜４のいずれか１項に記載の端面反射型弾性表面波装置。
【請求項８】
前記基板と前記圧電薄膜との間に配置されたバッファ層をさらに備えることを特徴とする、請求項１〜７のいずれか１項に記載の端面反射型弾性表面波装置。
【請求項９】
前記インターデジタル電極及び圧電薄膜を覆うように形成されたＳｉＯ２膜をさらに備えることを特徴とする、請求項１〜８のいずれか１項に記載の端面反射型弾性表面波装置。
【請求項１０】
前記基板と前記圧電薄膜との間に形成されたＳｉＯ２膜をさらに備えることを特徴とする、請求項１〜８のいずれか１項に記載の端面反射型弾性表面波装置。
【請求項１１】
基板を用意する工程と、
前記基板上に圧電薄膜を形成する工程と、
前記圧電薄膜上にインターデジタル電極を形成する工程と、
前記圧電薄膜に、前記インターデジタル電極の最外側の電極指の近傍に配置される反射部を形成する工程とを備える、端面反射型弾性表面波装置の製造方法。
【請求項１２】
前記圧電薄膜に反射部を形成する工程が、圧電薄膜の反射部が設けられる部分をエッチングすることにより行われる、請求項１１に記載の端面反射型弾性表面波装置の製造方法。
【請求項１３】
前記圧電薄膜に反射部を形成する工程が、前記圧電薄膜を形成する工程において行われる、請求項１１に記載の端面反射型弾性表面波装置の製造方法。
【請求項１４】
前記圧電薄膜に反射部を形成する工程が、前記圧電薄膜上に前記インターデジタル電極を形成した後に行われる、請求項１１に記載の端面反射型弾性表面波装置の製造方法。
【請求項１】
基板と、該基板上に形成された圧電薄膜と、圧電薄膜上に形成されたインターデジタル電極とを有する端面反射型弾性表面波装置において、
前記インターデジタル電極の最外側の電極指の近傍に設けられておりかつ励振される表面波を反射させる反射部が前記圧電薄膜に設けられていることを特徴とする、端面反射型弾性表面波装置。
【請求項２】
前記反射部が、前記電極指の延びる方向に平行に延びる反射端面を有する凹部である、請求項１に記載の端面反射型弾性表面波装置。
【請求項３】
前記凹部が、前記圧電薄膜を貫通する溝として設けられている、請求項２に記載の端面反射型弾性表面波装置。
【請求項４】
前記圧電薄膜が、圧電単結晶薄膜により構成されている、請求項１〜３のいずれか１項に記載の端面反射型弾性表面波装置。
【請求項５】
前記圧電単結晶薄膜が、ＬｉＮｂＯ３またはＬｉＴａＯ３である、請求項４に記載の端面反射型弾性表面波装置。
【請求項６】
前記基板がＬｉＮｂＯ３基板であり、かつ前記圧電薄膜はＬｉＮｂＯ３またはＬｉＴａＯ３からなることを特徴とする、請求項１〜４のいずれか１項に記載の端面反射型弾性表面波装置。
【請求項７】
前記基板がＬｉＴａＯ３基板であり、かつ前記圧電薄膜はＬｉＮｂＯ３またはＬｉＴａＯ３からなることを特徴とする、請求項１〜４のいずれか１項に記載の端面反射型弾性表面波装置。
【請求項８】
前記基板と前記圧電薄膜との間に配置されたバッファ層をさらに備えることを特徴とする、請求項１〜７のいずれか１項に記載の端面反射型弾性表面波装置。
【請求項９】
前記インターデジタル電極及び圧電薄膜を覆うように形成されたＳｉＯ２膜をさらに備えることを特徴とする、請求項１〜８のいずれか１項に記載の端面反射型弾性表面波装置。
【請求項１０】
前記基板と前記圧電薄膜との間に形成されたＳｉＯ２膜をさらに備えることを特徴とする、請求項１〜８のいずれか１項に記載の端面反射型弾性表面波装置。
【請求項１１】
基板を用意する工程と、
前記基板上に圧電薄膜を形成する工程と、
前記圧電薄膜上にインターデジタル電極を形成する工程と、
前記圧電薄膜に、前記インターデジタル電極の最外側の電極指の近傍に配置される反射部を形成する工程とを備える、端面反射型弾性表面波装置の製造方法。
【請求項１２】
前記圧電薄膜に反射部を形成する工程が、圧電薄膜の反射部が設けられる部分をエッチングすることにより行われる、請求項１１に記載の端面反射型弾性表面波装置の製造方法。
【請求項１３】
前記圧電薄膜に反射部を形成する工程が、前記圧電薄膜を形成する工程において行われる、請求項１１に記載の端面反射型弾性表面波装置の製造方法。
【請求項１４】
前記圧電薄膜に反射部を形成する工程が、前記圧電薄膜上に前記インターデジタル電極を形成した後に行われる、請求項１１に記載の端面反射型弾性表面波装置の製造方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【国際公開番号】ＷＯ２００５／０５０８３６
【国際公開日】平成１７年６月２日（２００５．６．２）
【発行日】平成１９年６月１４日（２００７．６．１４）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００５−５１５５８０（Ｐ２００５−５１５５８０）
【国際出願番号】ＰＣＴ／ＪＰ２００４／０１６６０３
【国際出願日】平成１６年１１月９日（２００４．１１．９）
【出願人】（０００００６２３１）株式会社村田製作所 (3,635)
【Ｆターム（参考）】
【国際公開日】平成１７年６月２日（２００５．６．２）
【発行日】平成１９年６月１４日（２００７．６．１４）
【国際特許分類】
【国際出願番号】ＰＣＴ／ＪＰ２００４／０１６６０３
【国際出願日】平成１６年１１月９日（２００４．１１．９）
【出願人】（０００００６２３１）株式会社村田製作所 (3,635)
【Ｆターム（参考）】
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