JPS61136312A

JPS61136312A - 弾性表面波素子

Info

Publication number: JPS61136312A
Application number: JP25835584A
Authority: JP
Inventors: Takehiko Sone; 竹彦曽根; Takehiro Takojima; 武広蛸島; Yoshimi Kamijo; 芳省上條
Original assignee: Alps Electric Co Ltd
Current assignee: Alps Alpine Co Ltd
Priority date: 1984-12-06
Filing date: 1984-12-06
Publication date: 1986-06-24

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】「技術分野」本発明は遅延線１発振器、フ、イルタなどに適用される
弾性表面波素子に関する。

「従来技術およびその問題点」弾性表面波素子は、従来軍需用の特殊な用途に使用され
ていたが、近年ＦＭチューナ、ＴＶ等の民生用機器にも
使用され始め、にわかに脚光を浴びるようになってきた
。Ｉｊｌ性表面表面波素子体的には遅延素子１発振子、
フィルタなどとして製品化されている。これら各種の弾
性表面波素子の特徴は、小型、軽量で、信頼性が高いこ
と、およびその製造工程が集積回路と類似しており、量
産性に富むことなどである。そして、現在では欠くべか
らざる電子部品として量産されるに至っている。

従来の弾性表面波素子の一例を弾性表面波共振子を例と
して説明すると、第５図および第６図に示すように、圧
電基板１の上に導電性物質からなるすだれ状電極２が形
成されている。この場合、圧電基板１は１例えば水晶、
ニオブ酸リチウムなどの圧・電性をもった単結晶や圧電
セラミックス、あるいはガラスの表面に圧電性をもった
薄膜を形成したものが使用される。また、すだれ状電極
２は、例えばアルミニウム、金などの金属を圧電基板１
の上に蒸着後、フォトエツチングにより形成することが
できる。そして、このすだれ状電極２の両側に誘電体、
導電体、溝等からなるリッジで構成される１対の格子状
反射器３．３が形成されている。

すだれ状電極２に特定周波数の電圧を印加すると、すだ
れ状電極２の間隙の圧電基板１表面に電界がかかり、圧
電基板ｌの圧電性により電圧に比例したひずみが生じ、
そのひずみが圧電基板１の材料によって定まった音速で
表面波として両側に伝搬する。この表面波は、両側の格
子状反射器３．３によって反射され、再びすだれ状電極
２に帰還して共振がなされるようになっている。

ところで、これら各種の骨性表面波素子は、第７図に示
すようなハーメチックシール４と呼ばれる金属製容器に
よって封止されるのが一般的である。ハーメチックシー
ル４は封止性、耐触性等を考慮して、通常はニッケルメ
ッキ等のメッキが施されている。

しかしながら、かかる従来の弾性表面波素子においては
、ハーメチックシール４の封止前に混入した導電性異物
や、ハーメチックシール等のメッキ剥離物等がすだれ状
電極に付着し、電極間短絡現象を起すことがあった。こ
のため、電気的インピーダンスが変化するなどの支障が
生じ、弾性表面波素子の信頼性が低下し、量産を妨げて
いた。

そこで、本発明者らは、すだれ状電極部分に絶縁膜を被
覆することにより、ハーメチックシールのメッキ剥離物
やその他の導電性異物による電極間短絡現象を防止でき
ることを見出し、既に特許出願した。

第８図にはかかる弾性表面波素子の一例が示されている
。すなわち、水晶基板等の圧電基板１の上にＡ１等の金
−属を例えばスパッタ蒸着により成膜した後、通常の湿
式エツチング法により、すだれ状電極２および反射器３
を形成する。この場合、金属の膜厚は１例えば９０ＭＨ
ｚ帯の弾性表面波素子では１ル層程度とされ、８００　
）ｌＨｚ帯の弾性表面波素子では０．１５ル■程度とさ
れる。また、エツチング液とじては例えばリン酸、硝酸
の混合液を用いる。そして、すだれ状電極２の上に二酸
化シリコン等の絶縁膜５を例えばスパッタ蒸着により成
膜する。成膜は、例えば基板温度２００℃、成膜レート
Ｑ、１５　ｐ−ｉ／ｈｒ、　Ａｒ−１−０２混合ガス圧
３　Ｘ　１Ｏ−３Ｔｏｒｒにて基板１を自公転しながら
行なう。

しかしながら、この弾性表面波素子では、電極間短絡現
象を効果的に防止するため、絶縁ｊ１５の膜厚を２００
０人程度以上とすることが必要となり、それによって弾
性表面波素子の共振抵抗が増大するという問題点が生じ
る０例えば９Ｇ＞ｌＨｚ帯の弾性表面波素子では絶縁膜
５の膜厚が２０００人のとき、共振抵抗増加率は最大１
０％程度であり、設計上対応できる程度なのでそれほど
問題はない、しかし、例えば８００ＭＩ（ｚ帯の弾性表
面波素子では絶縁膜５の膜厚が２０００人のとき、共振
抵抗増加率が平均でも１５％、最大では２５％になり、
バラツキも増大して生産性が低下することがわかった。

したがって、この弾性表面波素子は、例えばＶＨＦ帯に
おいては充分に実用化できるが、さらに高周波の例えｔ
ｆＵＨＦ帯では共振抵抗の増加を無視できなくなる。

「発明の目的」本発明の目的は、ハーメチックシールのメッキ剥離物や
その他の導電性異物による電極間短絡現象を防止でき、
かつ、高周波の場合にも共振抵抗の増加を低く抑えるこ
とができるようにした弾性表面波素子を提供することに
ある。

「発明の構成」本発明による弾性表面波素子は、すだれ状電極部分に絶
縁膜が被覆され、この絶縁膜の表面が平坦化されている本発明は、第８図に示した弾性表面波素子の問題点につ
いて検討し、これをさらに改良したものである。すなわ
ち、第８図に示した弾性表面波素子では、第９図に示す
ように、すだれ状電極２がエツチングにより圧電基板１
から突出した状態となるので、これに絶！＆膜５をスパ
ッタ蒸着などの゛　通常の方法で被覆したとき、絶縁膜
５は実際には図示の如く凹凸状態となる。このため、例
えば図中Ａで示す部分においては、絶縁Ｍ５の膜厚が薄
くなり、さらにパターンサイド面の平滑性の影響をうけ
、電極間短絡現象の防止効果が弱められるのである。

本発明による弾性表面波素子は、例えば第１図および第
２図に示されるように、圧電基板１上にＡ１もしくはＡ
１合金などの金属膜を形成し、これをエツチングしてす
だれ状電極２を形成した後、バイアススパッタリング法
などの方法で、すだれ状電極２の段差を埋めるように絶
縁ＩＦＪ５を被覆し。

絶縁膜５の表面を平坦にしである。このため、絶縁膜５
による絶縁効果がより確実となり、すだれ状電極２上の
絶縁膜５の厚さｗｅ薄くしても充分な絶縁性が得られる
ようになり、絶縁膜５の膜厚を薄くして共振抵抗の増加
を小さく抑えることができる。したがって、本発明の弾
性表面波素子によれば、ＵＨＦＨＦ上の高周波の場合に
も共振抵抗をそれほど増大させることがない。

本発明の好ましい態様によれば、絶縁膜５としては、Ｓ
ｉＯｘ、　ＴａＯｘ、ＡｌＯｘ等の酸化物、ＳｉＮｘ、
　ＴａＮｘ等の窒化物、あるいはそれらの複合体からな
る無機絶縁膜が使用される。

本発明のさらに好ましい態様によれば、絶縁膜５は膜厚
が５００〜３０００人とされる。絶縁ｌｌ１５の膜厚が
５００人未満では電極間短絡現象の防止効果が充分に得
られにくくなり、３０００人を超えると共振抵抗が増大
する傾向となる。

「発明の実施例」実施例鏡面研磨を施した水晶基板を圧電基板１とし、その上に
ＡＩを膜厚２０００人となるようにスパッタ蒸着した。

次いで、すだれ状電極部２および反射器３を通常の湿式
フォトエツチング法により形成した。さらにその上に、
二酸化シリコンを基板加熱温度２００℃、成膜レート０
．５　ｕ、ｍ／ｈｒ、　Ａｒガス圧３　Ｘ　１Ｇ−３Ｔ
ｏｒｒ、バイアス電圧−３００ｖにてバイアススパッタ
蒸着した。そして、すだれ状電極部２以外の二酸化シリ
コンを除去し、絶縁膜５を形成した。こうして、第１図
および第２図に示すような構造を有する弾性表面波素子
を製造した。

次に、この弾性表面波素子の電極間短絡現象の防止効果
を試験するため、第５図に示すように、マスク蒸着法に
より絶縁ｌｌｌ５の上にＡ１を２０００人の厚さでスパ
ッタ蒸着し、擬似導電性異物８を形成した。擬似導電性
異物８は、上方から見てすだれ状電極２にまたがる大き
さとされ、すだれ状電極２を被覆する絶縁膜５の上の任
意の場所に数個付着させた。そして、この擬似導電性異
物８を形成した後、直流抵抗不良率を測定して、すだれ
状電極２の電極間短絡現象を検討した。なお、この試験
方法は、従来より用いられている振動試験によるものと
比較して、少ない数量でより確実かつ厳密に検査できる
方法であることが実験より分っている。

そして、第１図および第２ｒｙＪに示す弾性表面波素子
を、二酸化シリコンからなる絶縁膜５の膜厚を５００人
、１０００人、２０００人、　３０００人と変えて製造
し、それぞれについて上述した方法により直流抵抗不良
率を測定すると共に、共振抵抗増加率を測定した。その
結果を第４図に示す、なお、この弾性表面波素子ば、８
００ＭＨｚ帯のものである。第４図から、この弾性表面
波素子は、絶縁膜５の膜厚が１０００人で擬似導電性異
物８によ〜る直流抵抗不良率が零になり、その時点にお
ける共振抵抗増加率も平均で５％、最大で１０％である
ことがわかる。

なお、絶縁膜５の材質をＴａＮｘ、　Ａｌ０Ｋ、ＳｉＮ
ｘ。

ＴａＮｘに変えて行なっても同様な結果が得られた。

比較例水晶基板からなる圧電基板ｌの上にＡＩをスパッタ蒸着
した後、通常の湿式エツチング法により、すだれ状電極
２および反射器３を形成した。この場合、ＡＩの膜厚は
、！３０ＭＨｚ帯の弾性表面波素子では１００００人、
　８０ＯＮ）Ｉｚ帯の弾性表面波素子では２０００人の
厚さとした。また、エツチング液はリン酸、硝酸の混合
液を用いた０次に、二酸化シリコンを基板温度２００℃
、成膜レート０．１５ｐｍ／ｈｒ、　Ａｒ＋　０２混合
ガスで全圧３　Ｘ　１０＝　Ｔｏｒｒにて基板１を自公
転しながらスパッタ蒸着した。そして、すだれ状電極２
以外の部分の二酸化シリコンを除去し、絶縁膜５を形成
した。こうして、第８面および第８図に示す弾性表面波
素子を製造した。この弾性表面波素子を、二酸化シリコ
ンからなる絶縁膜５の膜厚を１０００人、２０００人、
３０００人と変えて製造し、それぞれについて上述した
方法により直流抵抗不良率および共振抵抗増加率を測定
した。その結果を第１０図および第１１図に示す、第１
０図は９０ＭＨｚ帯の弾性表面波素子（Ａｌ膜厚１００
００人）の場合であり、第１１図は８００ＭＨｚ帯の弾
性表面波素子（Ａｔ　１１４２０００人）の場合である
。第１０図に示すように、３０ＭＨｚ帯では、絶縁＠５
の膜厚が２０００人で導電性異物８による直流抵抗不良
率が零になり、その時点の共振抵抗増加率は最大でも１
０％程度であるから充分に実用的である。しかしながら
、第１１図に示すように、８００ＭＨｚ帯では、絶縁１
ｌ１５ノ膜厚が２０００人のとき、共振抵抗増加率が最
大２５％程度と大きくなり、かつ、バラツキも増大して
生産性が悪くなることがわかる。

「発明の効果」以上説明したように、本発明によれば、すだれ状電極部
分に絶縁膜が被覆され、この絶縁膜の表面が平坦化され
ているので、比較的薄い絶縁膜によっても充分にすだれ
状電極の電極間短絡現象を防止でき、絶縁膜を薄くする
ことによって高周波においても共振抵抗増加率を極めて
小さくすることができる。また、上記のようにすだれ状
電極の電極間短絡現象を防止することにより、弾性表面
波素子の信頼性を飛躍的に高めることができ、量産に際
しても不良品の発生を極めて少なくすると共に、製造に
際しては検査等の作業を簡略化することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明による弾性表面波素子の一実施例を示す
断面図、第２図は同弾性表面波素子の部分拡大断面図、
第３図は電極間短絡現象を調べるための試験方法を示す
平面図、第４図は本発明による弾性表面波素子の直流抵
抗不良率および共振抵抗増加率を示す図表、第５図は従
来の弾性表面波素子の一例を示す平面図、第６図は同弾
性表面波素子の断面図、第７図は弾性表面波素子をバー
メチ７クシールで封止した製品形態を示す斜視図、第８
図は本発明外の弾性表面波素子の一例を示す断面図、第
８図は同弾性表面波素子の部分拡大断面図、第１０図は
同弾性表面波素子の９０ＭＨｚにおける直流抵抗不良率
および共振抵抗増加率を示す図表、第１１図は同弾性表
面波素子の８００ＭＨｚにおける直流抵抗不良率および
共振抵抗増加率を示す図表である。図中、１は圧電基板、２はすだれ状電極、３は反射器、
５は絶縁膜である。区 ω 憾＼ｔ

Claims

【特許請求の範囲】

（１）圧電基板上にすだれ状電極を形成した弾性表面波
素子において、前記すだれ状電極部分に絶縁膜が被覆さ
れ、この絶縁膜の表面が平坦化されていることを特徴と
する弾性表面波素子。
（２）特許請求の範囲第１項において、前記絶縁膜はＳ
ｉＯ＿ｘ、ＴａＯ＿ｘ、ＡｌＯ＿ｘ、ＳｉＮ＿ｘ、Ｔａ
Ｎ＿ｘからなる群より選ばれた一種または二種以上の複
合体である弾性表面波素子。
（３）特許請求の範囲第１項または第２項において、前
記絶縁膜は膜厚が５００〜３０００Åである弾性表面波
素子。