JPS6242607A - 弾性表面波共振器 - Google Patents

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】 本発明は、弾性表面波（以後単に表面波と称す〉共振器
に関する。

圧電物質の表面にすだれ状電極を有する表面波素子は、
Ｖ）ＩＥ　ＵＨＦ領域において、構造が簡単で小型、低
損失である優れた電気通信回路素子である。又前記表面
波素子は写真蝕刻技術を用いたバッチ処理により大量製
造ができるため低価格化が可能であり、その実用化が極
めて有望視されている。

かかる表面波素子の用途の１つに共振器がある。従来の
共振器はインダクタンスやキャパシタンスの組み合わせ
によるものの外に、圧電セラミックや水晶板の機械的共
振現象を利用した共振器が知られている。しかし、これ
らの共振器に有効な適用周波数領域は、通常数１０メガ
ヘルツ（Ｍｆｌｚ）以下であり、これ以上の周波数では
、損失か増大したり、設計・製造・取扱い等が困難にな
る。これに対し、表面波共振器は数１０　Ｍ　Ｈｚ以上
の高周波において容易に使用し得るものである。

表面波共振器のよく知られた基本的構成は第１図に示す
様に圧電物質１１の表面にて入出力端子１２．１３にそ
れぞれ接続された入出力用ずだれ状変換器１４．１５を
分布型反射器１Ｇ、１７（以後単に反射器と称す）で挾
んで成るものである。変換器１４で励振された表面波の
エネルギーは、矢印で示す如く、左右側反射器１６．１
７間を往復しながら、共振器内に貯えられ、一部が変換
器１５から外部に収り出される。この時、入出力端子１
２．１３の間の伝達特性は、共振器長及び反射器の反射
特性で決まる鋭い周波数依存性を示す。従って、比帯域
が０，１χを下回る狭帯域フィルタとして用いる事か出
来る。

上記の反射器は、通常何らかの物理的手段により、基板
表面に表面波の特定波長の２分の１に等しい周期で表面
音響インピーダンスの擾乱を与える事により得られる。

即ち、上記表面音響インピーダンスの各不連続部で反射
された表面波が同位相で重り合った時に反射が強く起こ
る様にせしめる。このとき反射器の各周期毎の反射係数
が、全反射器内で一様であると、上記フィルタの振幅性
い。従って反射器内の各周期毎に前記反射係数を徐々に
変化させる、即ち反射係数に所謂重み付けを施こす事が
望ましい。

従来の代表的反射器は、基板表面に周期的パターンを有
する金属膜を付着したものである。該パターンとしては
通常単純な格子縞が用いられる。

但し格子縞では前記の重み付けがしばしば国難となる事
がある。この様な場合には格子縞の代りに縞の位置に微
小な円（以後ドツトと称す）を配列した周期的パターン
か用いられる。かかるドツト型配列からなる反射器は各
列のドラＩ−の個数を変える事により、前述の如く、反
射係数に重み付けを行う事が出来ると言う特徴を有する
。格子縞もしくはドツト配列の金属膜反射器は、い；ｒ
ｉ、、ｔｌ、ＩＣ製造工程で良く知られたフオｌ−エツ
チング技術を用いて前記変換器と同一の−し程て′容易
４、作製できる。その反面、前記格了縞訃匡膜ソ４・を
器はｆＦ電反作用を介して前述の表面音響イ、′７ピ　
タドスの不連続が起こる事を利用１７ているので・、ｌ
（振器への適用材料はしばしは二オグ酸り（−パ／、Ｉ
、（ＬｉＮｂ０３＞単結晶の如き圧電性・′Ｄ大きな物
質に限られるという欠点がある。“Ｚ　　油泥ドツト型
金（・３膜反射器は質量付加効果に基く表面音響インピ
ーダンスの不連続を利用しているので適用材料は圧電物
質に限らない。しかし通常、反射器用金属模本、よすだ
れ状電極と同一工程で作製するため、厚みに制約があり
、従って反射係数の増大化にはかなりの制限があるとい
う欠点を有する。

従来公知の、他の反射器は基板表面に、周期的パターン
を有する溝を形成したものである。かかる反射器は、溝
部の質量欠損により前記表面音響インピーダンスが不連
続に変化する事を利用したものである。

前述の反射係数の重み付けは、溝の深さを変える事によ
って行う事が出来る。かかる溝は、通常イオンビームエ
ツチング技術を用いて、選択的にΣ 基板表面拷削除する様な微細加工法で実現される。この
場合、溝の深さを変えるには、イオンエツチング工程に
おいて、シャドウマスクを基板の表面近傍に置き、基板
を平行移動させる事により、各々の溝のエツチング時間
を徐々に変える事により達成される。しかし乍ら、通常
、溝の幅は数μｍ（ミクロン）乃至数十μｍという微小
寸法であるため、上記のシャドウマスクに対して基板を
数μｍ乃至数十μｍの位置精度での機械的に平行移動せ
しめる事は容易ではない。この様に、深さに重み付けを
施こした構造の溝型反射器は前述の金属膜反射器と異な
り、圧電性の大小を問わず、全ての物質に適用され得る
という利点を有しているにもかかわらず、溝の深さを所
望の重み付は関数に従って変化させるときに、製造上の
困難さを伴うという欠点があった。

以上、従来の反射器の欠点を要約すると、金属膜反射器
は適用材料あるいは、反射係数の増大化には制約があり
、又、溝型反射器は、反射係数の重み付けが必要なとき
に製造が困難であるという欠点を有するものである。

本発明の目的は従来の欠点を除去した新しい構造の反射
器を備えた表面波共振器を提供するものである。

本発明によれば、圧電物質基板表面に設けられたすだれ
状電極と、反射器とから成る表面波共振器において、該
反射器が基板と異なる材料で埋め合わせるか或いは埋め
合わせた上さらに盛り上げたビットの集合体で構成され
る事を特徴とする弾性表面波共振器が得られる。

次に、図面を用いて本発明の詳細な説明する。

第２図は、本発明の実施例における反射器部の構造断面
図である。同図において８丁−カット水晶基板２１の表
面にイオンビームエツチング装置を用いて、ピット２２
が形成され且つ底部に金の蒸着膜が埋めこまれている。

各直線２５は、各間隔が表面波の波長の２分の１に等し
くなる様に配列されている。各ピット２２では質量が周
囲よりも欠損している為、矢印２３方向から入射した表
面波は各ピッｌ〜で反射する。このうち位相の重なり合
った反射波のみがき成されて矢印２４の方向に反射され
る為、かかるＩ７４造が有効な表面波反射器となり得る
。

第３図は第２図に示した本発明の実施例における反射器
部の平面図である。第２図で述べた様に、基、板表面に
直線列３２に沿ってピット３１がイオンビームエツチン
グ技術を用いて形成されている。本実施例では各ピット
の深さは一様である為、各ピッＩ・の表面波反射効率は
一定である。しかし乍ら、各直線３２に配列されたピッ
トの数は、各配列毎に僅かずつ異なっている。この為、
矢印３３の方向から入射した表面波は各ピット配夕Ｉ目
σに異なった平均的反射係数で矢印３４の方向に反射さ
れる。本実施例ではこの様に、ピットの線密度を変える
事により反射器に重み付けを施した表面波共振器を構成
している。

第４図は上記に示した本発明の実施例における、反射器
部の部分的構造断面図である。同図において＜ａ）は、
ピット４１を金（Ａｕ）の蒸着膜４２て′約２分の１の
深さまで埋めたものである。又同図（ｂ＞は同様の金蒸
着膜４２で、ピッＩ〜４１を埋めて四に盛り上げたもの
である。第４図＜ａ）に示したピッ）〜は、質量が周囲
よりも欠損した事を利用して、表面音響インピーダンス
の不連続を起こし、表面波の反射器としている。これに
対し第４図（ｂ）に示した構造では埋め込む材料に依存
して、しばしばピット部の質量が周囲よりも増加する。

しかし上記いずれの場合も、ビット領域の表面音響イン
ピーダンスに擾乱を与えて、表面波の反射器を構成する
ものである。

の直径、深さ及びピット列のくり返し周期は各々４μｍ
、０．２μｍ及び８μＩｎに選んでいる。かかるピット
を有する表面波共振器は、従来知られた溝型反射器を有
する共振器の製造方法と同様もしくは類似の方法で得ら
れる。代表的な製造方法の従来例は、１９７６年ウルト
ラソニック・シンポジウム・プロシーディングズ（１９
７６ＵｌｔｒａｓｏｎｉｃＳｙｍｐｏｓｉｕｍ　Ｐｒｏ
ｃｅｅｄｉｎｇｓ＞、第３８９頁乃至第３９０頁に記載
されている。内容を要約すると、基板表面にすだれ状電
極部と反射器部の欠如したアルミニウム（へ駐）パター
ンを形成し、これをマスクとして前記電極及びピッ１〜
部をイオンビームエツチング装置又は逆スパツタリング
装置でエッチする。

その後電極部の溝を裏面露光フォトエツチング法及びリ
フトオフ法により、アルミニウムの蒸着膜で満たして電
極とする。

上記文献と全く同様の製造方法を用いると、第４図の実
施例の如く、ビット部に金蒸着膜が埋められな横道の反
射器が得られる。すだれ状電極及び反射器のパターンは
同一フォトマスクを用いた同一工程で形成される為、両
者の平行性が損われる事はない。

次に本発明の利点を述べる。本発明中の反射器は、エッ
チピットの面密度を所望の分布関数に従って変化させる
事により、反射係数に前記の重み付けを施こす事が出来
る。この時エッチピッＩ・のパターンはすだれ状電極と
ともにフォトマスクパターンで形成する事が出来る。更
に各々ピットは、埋め込まれた膜の材質・厚みを選ぶこ
とによりその反射率を微調整する事ができる。従って本
発明は反射器の重み付けを高精度に調整する事が出来る
という利点を有する。

又、従来の溝型反射器は前述の如く、溝の深さを制御し
て前記重み付けを施こしていたが、この為には、高価な
イオンビームエツチング装置及び試料移動制御装置が不
可欠であった。これに対し本発明ではピッＩ−の深さ又
は埋め込み膜の厚みは一様でよいので、逆スパツタ装置
を用いるだけでよく、装置が簡略化され、製造が容易に
なる。この事が本発明の第２の利点である。

本発明の第３の利点は、金属膜反射器と異なり圧電性の
小さい材料、例えば温度安定度が非常に優れている事で
良く知られたＳＴ−カット水晶などの材料に対しても有
効な反射器と成り得る事である。

尚、本発明の基本的骨子は表面波共振器の反射器部を格
子縞の溝の代りに、前述のビットを他の材料で埋め合せ
な構造で構成した事にある。従ってピット製造法及びピ
ッ１へ埋め込み材料等は、実施例に示したものに限定さ
れるものではなく、本発明の特許の権利は前述の特許請
求範囲に示す全ての表面波共振器に及ぶ。

【図面の簡単な説明】

第１図は、従来公知の表面波共振器の基本的構成図、第
２図は本発明実施例における反射器の部分的構造断面図
、第３図は第２図の実施例における反射器の平面図、第
４図は第２図の実施例における反射器の部分的構造断面
図である。尚、図において、１１、母は圧電性基板、１
６．１７は反射器、２２．３１．４１はピッＩ〜、４２
は金蒸着膜である。 代理人　弁理士　内厚　晋　パ′） ′１．／ 第１　口 名２０ 名３０ Ｉ 名４−口 羊１

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １、圧電物質基板表面に設けたすだれ状電極と、分布型
   反射器とから成る弾性表面波共振器において、該分布型
   反射器が、弾性表面波の伝搬速度を変化せしむる様な材
   料で埋められるか、又は表面から突出すべく満たされた
   ピットの集合体で構成される事を特徴とする弾性表面波
   共振器。