JPH10163802A - 弾性表面波装置 - Google Patents

弾性表面波装置

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JPH10163802A
JPH10163802A JP32052196A JP32052196A JPH10163802A JP H10163802 A JPH10163802 A JP H10163802A JP 32052196 A JP32052196 A JP 32052196A JP 32052196 A JP32052196 A JP 32052196A JP H10163802 A JPH10163802 A JP H10163802A
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JP
Japan
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acoustic wave
surface acoustic
protective layer
piezoelectric substrate
electrode
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Pending
Application number
JP32052196A
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English (en)
Inventor
Toshiya Matsuda
敏哉 松田
Emi Kagai
恵美 加賀井
Masayuki Funemi
雅之 船見
Yoshihide Ikegami
佳秀 池上
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Kyocera Corp
Original Assignee
Kyocera Corp
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Publication date
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 励振電極の保護を行うとともに、従来のよう
な特性劣化がなく信頼性の非常に優れた弾性表面波装置
を提供すること。 【解決手段】 圧電基板1上に、弾性表面波を発生させ
る励振電極3、及び保護層4を順次積層して成る弾性表
面波装置であって、保護層4は、比抵抗値σ、膜厚をh
としたときに、σ/hが109 〜1013Ωの範囲である
ことを特徴とする。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、タンタル酸リチウ
ム、ニオブ酸リチウム、四ほう酸リチウム等の単結晶か
ら成る圧電基板に、励振電極を設けて成る弾性表面波
(SAW)フィルタ等の弾性表面波装置に関する。
【0002】
【従来の技術とその課題】従来より、タンタル酸リチウ
ム(LiTaO3 )等の単結晶は、一般に圧電材料の性
能評価として用いられる電気機械結合係数が大きい材料
として大変注目されており、例えば、弾性表面波フィル
タや弾性表面波共振器等の弾性表面波装置、バルク波デ
バイス等の各種圧電デバイスに用いられる材料として有
望視されている。
【0003】特に、36°YカットX伝搬のタンタル酸
リチウム単結晶を基板として用い、アルミニウムをID
T電極材料として用いた場合、伝搬させる弾性表面波の
波長に対するIDT電極の規格化膜厚H/λを0.1以
下にすることが最適であるとされている(例えば、特開
平6−188673号公報等を参照)。
【0004】しかしながら、例えばセルラー電話、PH
S(Personal Handy-phone System)等の移動体通信用
電話に使用されるフロントエンドSAWフィルタ(アナ
ログ:900MHz 帯,デジタル:15GHz 帯)を構
成するには、例えばAMPS(Advanced Mobile Phone
Service)方式であれば、20dB以上の大きな帯域外減
衰量が最低でも必要とされるにもかかわらず、特性的に
優れたタンタル酸リチウム単結晶を基板材料に適用しよ
うとしても、上述のような帯域外減衰量を備え、しかも
挿入損失が小さいものはなかった。また、完成品の特性
のばらつきが大きかったり、特性不良のものが多く発生
していた。
【0005】このような原因の一つとして以下に示すこ
とが考えられる。例えば、弾性表面波フィルタは、上記
のような圧電基板の上に、櫛歯状を成す励振電極等の金
属電極が設けられ、この励振電極等の金属電極上に絶縁
性材料から成る保護膜が被覆されて構成されているのが
一般的であるが、励振電極等の電極形成後の工程などで
圧電基板が高温の環境下に置かれると、圧電基板表面に
不均一な電荷分布が生じて、これが原因となって発生し
た放電で電極が変形等したりして、ひいてはフィルタ特
性の劣化等を誘発していたのである。
【0006】すなわち、励振電極等の電極形成後のパッ
ケージ実装時におけるダイボンディングやワイヤーボン
ディング等の工程において、圧電基板が約80℃以上の
高温下に置かれると、圧電基板の焦電性により圧電基板
表面に電荷分布が生ずる。そして、この圧電基板表面に
生じた電荷は、空気中の浮遊電荷により中和されていく
が、この中和されていく速度は、圧電基板上に形成され
た電極の形状や面積等により異なり、所々に不均一な電
荷密度分布が圧電基板上に存在することになる。その結
果、例えば励振電極を構成する櫛歯状電極の電極指と電
極指との間隙の狭い部分において、非常に大きな電界が
かかることになり、上記電荷密度分布を緩和するように
放電が起こり、この放電により励振電極の電極指が変形
したり、一部が溶融して剥離するなどして、例えばフィ
ルタ特性が劣化したり、剥離した金属片が励振電極等の
電極上に付着してショート不良を招いていたのである。
【0007】そこで、励振電極の保護を行うとともに、
従来のような特性劣化がなく信頼性の非常に優れた弾性
表面波装置を提供することを本発明の目的とする。
【0008】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成させるた
めに、本発明の弾性表面波装置は、圧電基板上に、弾性
表面波を発生させる励振電極、及び、比抵抗値/膜厚が
109 〜1013Ωの材料から成る保護層が順次積層され
ている。
【0009】また、保護層は圧電基板より弾性表面波の
速度が速い材料から成るようにすれば、励振電極の電極
指のピッチを従来の下地層を設けない場合に比して、よ
り大きな幅で設計することが可能となる。
【0010】また特に、圧電基板としてタンタル酸リチ
ウム、保護層としてシリコンとした場合、その厚さは挿
入損失が大きくなりフィルタ特性が劣化しないように7
5nm以下とするとよい。なお、保護層はシリコン以外
に高抵抗にさせた半導導電性膜、樹脂又はガラス等に炭
素や金属材料などの導電材料を含有させた複合材料等で
あってもよい。
【0011】
【発明の実施の形態】以下、本発明に係る実施の形態に
ついて図面に基づき詳細に説明する。本発明の弾性表面
波装置は、例えば図1及び図3にその一部分を示すよう
に、圧電基板1上に金属から成る励振電極2及び反射器
電極3等を設けたものでありこれらの電極領域にのみ保
護層4が被着形成されている。
【0012】また、その等価回路は図2に示すように、
直列接続された複数の弾性表面波共振子10と、並列接
続された複数の弾性表面波共振子20等から構成され、
いわゆるバランス型フィルタなどの弾性表面波フィルタ
になっており、このように構成された弾性表面波装置S
は、複数の直列接続された弾性表面波共振子10でもっ
てローパスフィルタを構成し、並列接続された弾性表面
波共振子20でもってハイパスフィルタを構成して所望
の特性を得るものである。
【0013】ここで、圧電基板1はタンタル酸リチウ
ム、ニオブ酸リチウム、四ほう酸リチウム等の単結晶か
ら成るものである。また、励振電極2等の電極材料とし
ては、アルミニウムやアルミニウムを主成分とする合金
(Al−Si系,Al−Cu系,Al−Ti系等)を好
適に用いることができる。また、保護層4は酸化シリコ
ン(SiO2 )、窒化シリコン(Si2 3 )などの絶
縁材料やシリコン、樹脂又はガラス等に炭素や金属材料
などの導電材料を含有させた複合材料等の半導電性材料
とすることができる。これら励振電極2及び保護層4は
CVD法、スパッタ法、真空蒸着法などにより形成した
後、リフトオフ法などにより不要部分を除去する。
【0014】また、保護層4の比抵抗値をσ、膜厚をh
とした場合に、σ/hが109 〜1013Ωの範囲内にあ
るものとする。これは、σ/hが109 Ωより小さい
と、電極がショートした状態となり、1013Ωより大き
いと電荷密度分布の緩和が充分に起こらないからであ
る。
【0015】この弾性表面波装置Sによれば、圧電基板
1の焦電性により、励振電極2等の電極指間で電荷密度
分布が不均一となっても保護層4を通じて余分な電荷が
流れ、電荷密度分布の不均一を緩和することができる。
【0016】ここで、特に圧電基板1をタンタル酸リチ
ウムとし、保護層4をシリコンとして弾性表面波フィル
タを作製した場合には、保護層4の膜厚は75nm以下
とする。これは、75nmより厚くなると挿入損失が急
に大きくなりフィルタ特性が劣化することが判明したか
らである。
【0017】また特に、保護層4が圧電基板1より弾性
表面波の速度が速い材料(例えば、圧電基板をタンタル
酸リチウム、保護層をシリコン)とすることで、励振電
極2等の設計において、電極指のピッチを保護層4を設
けない場合と比較して、より大きな自由度(幅)での形
成が可能となり、励振電極2の作製を容易に実現できる
という利点がある。
【0018】なお、弾性表面波装置は上記形態の弾性表
面波フィルタに限定されるものではなく、電極領域上に
保護層が被着形成された構成であればよく、励振電極、
及び保護層等の材質についても上記のものに限定され
ず、要旨を逸脱しない範囲で適宜変更し実施が可能であ
る。
【0019】
【実施例】次に、具体的な実施例について説明する。
【0020】〔実施例〕まず、36°回転YカットでX
伝搬のタンタル酸リチウムの圧電基板を用意し、この圧
電基板上に、図2に示す等価回路と同様で、所望のフィ
ルタ特性を発揮させる弾性表面波フィルタにするべく、
下の層から、アルミニウム膜/シリコン膜となるよう
に、アルミニウム膜の膜厚200〜500nmの範囲、
シリコン膜の膜厚75nm以下、電極指幅1μm 程度、
電極指と電極指との間隔1μm 程度でパターニング形成
した。このパターニング形成は、フォトリソグラフィに
よるレジストパターンの形成 → 蒸着法によるアルミ
ニウム膜の形成 → リフトオフ法による不要部の除去
→ フォトリソグラフィによるレジストパターンの形
成 → 蒸着法によるシリコン膜の形成 → リフトオ
フ法による不要部の除去により行った。
【0021】ここで、シリコン膜(比抵抗値5 ×105 Ω
・cm程度)を厚さ75nm以下に被着形成したのは、7
5nmより厚くすると良好なフィルタ特性を示さないこ
とが判明したからである。
【0022】このようにして作製した弾性表面波フィル
タについて、中心周波数が900 MHz±200 MHzでフ
ィルタ特性の測定を行ったところ良好な特性を示し、放
電等はほとんど生じなかった(約150 ℃のホットプレー
ト上に約30分間投入した後に、スパークの発生率につ
いて調べたところ、シリコン膜を励振電極及び反射器電
極からなる共振子上にのみ(ただし、電極線間の圧電基
板上にはシリコン膜が被着されている)設けた場合3%
以下の発生率であり、きわめて良好な結果となった。ま
た、電極パッドを除いて圧電基板のほぼ全面に設けた場
合は約12%の大きな発生率となった。
【0023】
【発明の効果】以上説明したように、本発明の弾性表面
波装置によれば、励振電極の電極間で電荷密度分布が不
均一であっても、励振電極上に設けた保護層を通じて電
荷が流れ、電荷密度分布の不均一を緩和する。これによ
り、励振電極の電極間が非常に狭い場合であっても高電
界による放電が極力防止され、特性の優れた弾性表面波
装置を歩留り良く提供することができる。
【0024】また、フィルタ特性を損なわない程度に高
い抵抗の材料を選択するので、導電性異物による電極間
のショートに対して保護することができる。
【0025】また、特に保護層をシリコン膜等の疎水性
の材料とすることにより、高湿度に対する信頼性を向上
させることができる。
【0026】さらに、シリコンはタンタル酸リチウムよ
り弾性表面波の速度が速いので、より速い弾性表面波を
励起することが可能になり、励振電極の電極指ピッチを
微細にしなくとも高周波に対応した優れた弾性表面波フ
ィルタを作製することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明に係る弾性表面波装置の一部分を示す斜
視図。
【図2】本発明に係る弾性表面波装置の一例の等価回路
を説明する回路図。
【図3】図1におけるA−A線一部断面図。
【符号の説明】 1 ・・・ 圧電基板 2 ・・・ 励振電極 3 ・・・ 反射器電極 4 ・・・ 保護層 S ・・・ 弾性表面波装置
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 池上 佳秀 京都府相楽郡精華町光台3丁目5番地 京 セラ株式会社中央研究所内

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 圧電基板上に、弾性表面波を発生させる
    励振電極を形成するとともに、該励振電極上に、比抵抗
    値と膜厚との比(比抵抗値/膜厚)が109〜1013Ω
    の材料から成る保護層を被着させた弾性表面波装置。
  2. 【請求項2】 前記保護層は前記圧電基板より弾性表面
    波の速度が速い材料から成ることを特徴とする請求項1
    に記載の弾性表面波装置。
JP32052196A 1996-11-29 1996-11-29 弾性表面波装置 Pending JPH10163802A (ja)

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Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US7301255B2 (en) 2003-03-27 2007-11-27 Kyocera Corporation Surface acoustic wave apparatus and communications device
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