JPS5838007B2 - 弾性表面波共振器とその製造方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、弾性表面波共振器とその製造方法に関する。

圧電物質の表面にすだれ状電極を有する弾性表面波（以
後単に表面波と称す）素子は、ＶＨＦ，ＵＨＦ領域にお
いて、構造が簡単で、小型、低損失であるという利点を
有する優れた電気通信回路素子であり、その実用化が極
めて有望視されている。

かかる表面波素子で得られる用途の１つに、共振器があ
る。

従来の共振器は、ＬＣによるものの外に、圧電セラミッ
クスや水晶の機械共振を利用した共振子が知られている
。

しかし、これらの有効な適用周波数の範囲は、通常数十
メガヘルツ（ ＭＨｚ ）までであり、これ以上の周波
数では損失が増加したり、製造や取扱いが困難になる。

これに対し、表面波共振器は、１００ＭＨｚ以上の高周
波において、容易に使用しうるものである。

表面波共振器のよく知られた基本的構或概略図を第１図
に示す。

圧電結晶基板１１の表面上に形威された表面波送、受波
用すだれ状電極１２と、この両側に設けられた表面波反
射器１３，１４とが、共振器の基本的構戒要素である。

表面波反射器は、結晶基板表面に周期的溝を設けたり、
金属もしくは誘電体の格子型薄膜を周期的に付着する事
により、表面上で音響インピーダンスを周期的に変動せ
しめて得られる。

基板表面に溝を設ける具体的方法は、イオンエッチング
等の装置を用いて選択的に表面を削って得るものである
。

この方法は、装置が大規模であり、同装置への試料の装
填に多大の時間を要するという欠点を有する。

更に、溝を形成する工程は、すだれ状電極１２の製造工
程と異なる為二度の微細パターン作製工程における目合
せ誤差により、電極１２と反射器１３，１４の相対位置
ずれが発生する。

従って損失が増大して共振特性が劣化し好ましくない。

一方、誘電体の格子型被膜による反射器は、通常、良好
な反射効率を得るため、密度、もしくは弾性定数の大き
い薄膜材料を選び、これを真空蒸着もしくはスパッタリ
ングで成膜し、しかる後、フオトマスキングの手法で所
望の格子型にエッチングして作る。

この場合も、前述の溝型反射器同様、すだれ状電極と製
造工程を異にする事から発生する欠点を有する。

更に、反射器に金属薄膜を用いる例が知られている。

この方法田ＬｉＮｂ０３の様に圧電性の大きい基板に対
して用いられる。

この場合、圧電反作用に基き、金属被膜部と無被膜部の
音響インピーダンスの差が大きいので反別率が大きく、
従って共振器として良好である。

しかも、すだれ状電極と同一の金属材料を用いれば、成
膜工程が一度で済む為、上記の電極及び反射器の位置ず
れによる欠点はなくなる。

しかし、ＬｉＮｂ０３は温度安定度が悪いため、実用上
、これを用いた共振器は不適当である。

従って、温度変化に対して安定な共振器を得るためには
、基板として温度安定度のよい圧電結晶を使うことが必
要である。

このような結晶の例として水晶がある。

水晶は現在知られている圧電結晶のうちで、最も温度安
定度が良いため、しばしば表面波素子として実用に供さ
れている。

しかし、水晶基板上に、上述の金属薄膜反射器を形成す
る場合、水晶基板の圧電性、従って圧電反作用が小さい
為、反射効率が悪く、共振器として好ましくない。

以上の様に、従来の表面波共振器、特に水晶を基板とし
た共振器及びその製法には欠点が多かった。

本発明の目的は、従来とは異なった新しい構造及び製法
に基ずく、安定度及び実用性の優れた表面波共振器、及
びその製造方法を提供するものである。

本発明によれば、圧電結晶基板の表面に、金属薄膜から
或るすだれ状電極と、該すだれ状電極をはさんで相対向
して設けた前記金属の酸化物置換体で構或された格子型
表面波反射器とを備えた弾性表面波共振器が得られる。

又、本発明によれば、圧電結晶基板の表面に金属膜を被
着し、該金属膜の一部にすだれ状電極を形成する工程と
、残りの一部に陽極酸化を施して、該金属の酸化物置換
体から戊る表面波反躬器を形或する工程とを組み合せて
或る、表面波共振器の製造方法が得られる。

次に図面を用いて、本発明の詳細を説明する。

第２図は、本発明の一実施例により得られた表面波共振
器の一部分の断面図である。

同図において、水晶基板３１の表面に、アルミニウム（
Ａｌ）蒸着膜から成るすだれ状電極３２、及び該蒸着膜
の陽極酸化によって得られたアルミナ（Ａｌ２０３）膜
から成る表面波反躬器３３が形成されている。

第３図は、上記実施例の表面波共振器の主要な製作工程
の説明概略図である。

同図ａに示す通り、水晶基板４１の表面に厚み２０００
人のＡＡ膜４２を蒸着し、更に、この上に、所望のすだ
れ状電極及び格子状反射器のパターンを併せ持つフォト
マスクを用いて、陽性フォトレジスト膜４３のパターン
を形威する。

次に、同図ｂに示す通り、かかるフォトレジストパター
ンの中、すだれ状電極部のみ、陰性フォトレジスト膜４
５で覆い、格子状反射器部のみを露出せしめる。

次に、この露呈部の陽性フォトレジスト膜４３−ａをマ
スクとして、選択的に陽極酸化処理を施し、ＡＡ蒸着膜
の一部４４を多孔性アルミナ膜に置換する。

陰性フォトレジスト膜４５は、陽極酸化処理に際して、
すだれ状電極部を保護すればよいので、被覆領域の寸法
精度は緩やかでよい。

従って陰性フォトレジスト膜４５の或膜は、フオトマス
キングに依るまでもなく、より簡単な方法、例えば、ロ
ーラーによるプリント法、あるいは筆などの道具を用い
た手塗りでも達威される。

前記アルミナ膜４４を形成するには、硫酸（Ｈ２ＳＯ４
）を用いて、処理電圧２５Ｖで約３０分、定電圧処理す
るのが適当である。

この後、陽性フォトレジスト膜４３−ａ、次いで陰性フ
ォトレジスト膜４５の順に除去する。

これにより同図Ｃに示す様に、すだれ状電極部のみに、
陽性フォトレジスト膜４３−ｂが残る。

最後に陽性フォトレジスト膜４３−ｂをマスクとして、
５５℃のリン酸（ Ｈ３ Ｐ ０４ ）中にてＡＡ膜４
２のエッチングを行い、同図ｄに示す様にＡＡから或る
すだれ状電極４６と共にアルミナ膜から成る格子型反射
器４４を得る。

次に、前述の実施例を参照しながら、本発明の利点を述
べる。

第一の利点は、すだれ状電極と格子型反射器の両パター
ンの良好な平行性が得られることである。

本発明は主として１００〜８００ＭＨｚのＵＨＦ領域で
、温度安定を強く要求される様な表面波共振器を製造す
る目的で水晶（例えばＳＴカット板）に代表される高安
定度の圧電結晶を基板とする場合に、特に有効である。

この場合、前述のすだれ状電極部、及び格子型反射器部
の谷短冊の幅は、１０〜１μＵの微細パターンである為
、両部短冊間の平行度は、１〜０．２μｍの高精度が要
求される。

ところで一枚のフォトマスク内に、かかる高精度の平行
性を有する両パターンを形成することは可能である。

従ってかかるフォトマスクを用いて一度のフオトマスキ
ングで、かかるパターンの或膜を行うことは出来る。

しかし各々のパターンを有する個別のフォトマスクを用
いて、二度のフオトマスキング工程を経て、上述のパタ
ーンを製造する場合、両工程間の目合わせ誤差により、
平行度が劣化する事は免れない。

本発明では、実施例に述べた様に、高精度のフオトマス
キング工程は、従来例と異り、一度で済む為、すだれ状
電極及び格子型反射器のパターン間の平行性は極めて良
好なものとなる。

従って、かかる平行性の劣化による共振器の損失は免か
れる。

本発明の第二の利点は、良好な反別効率の反射器が得ら
れることである。

アルミナ物質は弾性定数が大きく、従って弾性波伝搬速
度が大きい物質として知られている。

この為、例えば水晶基板にアルミナ膜を被着した事によ
って、被着前に比して変動する表面波速度の変化量はア
ルミニウム膜を被着した場合の約１０倍に達する。

この事によって、前述の反射器を構成する薄膜材料とし
て、アルミニウムを用いた場合に比し、アルミナを用い
た場合、反射効率は約１０倍増大する。

従って、本発明は表面波の反射を抑止すべき、すだれ状
電極部をアルミニウムで、且つ反躬を増すべき反射器部
をアルミナで構或可能であると云う利点をもつ。

上記の実施例では、すだれ状電極と反躬器の構或物質と
してアルミニウム金属膜と、アルミナ膜の組合わせの場
合を述べた。

しかし、本発明の骨子は、この組合わせに限られず、一
般の金属膜と、これの酸化物置換体との組合わせに対し
ても適用しうるものである。

例えば、金属膜として、チタン（Ｔｉ ）、タンタル（
Ｔａ）、クロム（Ｃｖ）と、これらの酸化物である。

酸化チタン（Ｔ１０２）、酸化タンタル（Ｔａ）、酸化
クロム（Ｃｒ２０３ ）等の、それぞれの組合わせも可
能である。

【図面の簡単な説明】

第１図は、表面波共振器の基本的構成概略図、第２図は
本発明実施例によって得られる表面波共振器の一部分の
断面図、第３図ａ”−ｄは、第２図の実施例の主要な製
作工程を説明する概略図である。 なお図において、１１，３１，４１は水晶基板、１２，
３２，４６はすだれ状電極、１３，１４，３３ ，４４
は表面波反荊器、４３．４５はフォトレジスト膜を、そ
れぞれ示す。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 圧電結晶基板の表面に、陽極酸化が可能な金属薄膜
   から成るすだれ状電極と、該すだれ状電極の両側に前記
   金属の酸化物置換体から成る格子型表面波反射器とを設
   けたことを特徴とする弾性表面波共振器。 ２ 圧電結晶基板として水晶を用いた特許請求の範囲第
   １項記載の弾性表面波共振器。 ３ 金属薄膜がアルミニウムであり、酸化物置換体が酸
   化アルミニウムである特許請求の範囲第１項又は第２項
   記載の弾性表面波共振器。 ４ 圧電結晶基板の表面に、陽極酸化が可能な金属薄膜
   を被着し、該金属薄膜の一部にすだれ状電極を形成する
   工程と、残りの一部に陽極酸化を施して、当該金属の酸
   化物置換体から戒る格子型表面波反別器を形或する工程
   からなる弾性表面波共振器の製造方法。