(57)【要約】  第１の誘電体層に空隙が生じ難く、かつＩＤＴ電極の厚みを厚くした場合であっても、周波数公差が小さい三媒質構造の弾性境界波装置を得る。  圧電基板２上にＩＤＴ電極５、第１の誘電体層３及び第２の誘電体層４が形成されており、第１の誘電体層３が堆積膜からなり、ＩＤＴ電極の厚みがλの１０％以上であり、ＩＤＴ電極５の電極指中心上方の第１の誘電体層３の前記圧電基板上面からの高さと、隣り合う電極指間のギャップの中心の上方の第１の誘電体層３の前記圧電基板上面からの高さとの差である第１の誘電体層３の上面の凹凸の大きさがλの５％以下とされている、弾性境界波装置１。
2010122993.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
圧電基板と、
前記圧電基板上に形成されたＩＤＴ電極と、
前記ＩＤＴ電極を覆うように設けられており、かつ堆積膜からなる第１の誘電体層と、
前記第１の誘電体層上に設けられた第２の誘電体層とを備え、
弾性境界波の波長をλとしたときに、前記ＩＤＴ電極の規格化膜厚がλの１０％以上であり、かつ前記ＩＤＴ電極の電極指中心上方の第１の誘電体層の前記圧電基板上面からの高さと、隣り合う電極指間のギャップの中心の上方の第１の誘電体層の前記圧電基板上面からの高さとの差が波長λの５％以下である、弾性境界波装置。
【請求項２】
前記第１の誘電体層が、バイアススパッタ法により成膜された堆積膜である、請求項１に記載の弾性境界波装置。
【請求項３】
前記第１の誘電体層の上面が平坦化されている、請求項１または２に記載の弾性境界波装置。
【請求項４】
前記圧電基板がＬｉＮｂＯ３またはＬｉＴａＯ３からなり、前記第１の誘電体層が酸化珪素からなる、請求項１〜３のいずれか１項に記載の弾性境界波装置。
【請求項５】
前記第２の誘電体層が、窒化珪素、酸窒化珪素、窒化アルミニウム、酸化アルミニウム及び珪素からなる群から選択された少なくとも１種の誘電体材料からなる、請求項４に記載の弾性境界波装置。
【請求項６】
前記ＩＤＴ電極が、Ａｕ、Ａｇ、Ｃｕ、Ｐｔ、Ｔａ、Ｗ、Ｎｉ、Ｆｅ、Ｃｒ、Ｍｏ、Ｔｉ及びこれらの金属の１種を主体とする合金からなる群から選択された少なくとも１種の金属からなる電極層を主体とする、請求項１〜５のいずれか１項に記載の弾性境界波装置。
【請求項７】
請求項１〜６のいずれか１項に記載の弾性境界波装置の製造方法であって、
圧電基板上にＩＤＴ電極を形成する工程と、
前記圧電基板上において、前記ＩＤＴ電極を覆うように堆積法により誘電体材料を堆積させて第１の誘電体層を形成する工程と、
前記第１の誘電体層上に第２の誘電体層を形成する工程とを備える、弾性境界波装置の製造方法。
【請求項８】
前記堆積法がバイアススパッタ法である、請求項７に記載の弾性境界波装置の製造方法。
【請求項９】
前記第１の誘電体層を堆積法で形成した後に、第１の誘電体層の表面を平坦化する工程をさらに備える、請求項７または８に記載の弾性境界波装置の製造方法。
【請求項１０】
前記第１の誘電体層の上面を平坦化する工程が、第１の誘電体層表面をミリング、ドライエッチング、ＣＭＰ及びエッチバック法からなる群から選択された少なくとも１種の方法により行われる、請求項７〜９のいずれか１項に記載の弾性境界波装置の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、共振子や帯域フィルタなどに用いられる弾性境界波装置及びその製造方法に関し、より詳細には、圧電基板上に第１，第２の誘電体層が積層されている、いわゆる三媒質構造の弾性境界波装置及びその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、携帯電話などの通信システムにおいて、共振子や帯域フィルタとして弾性表面波装置が広く用いられている。また、空洞を有するパッケージ構造を必要としないため、弾性表面波装置に代わり弾性境界波装置が注目されている。そこで、種々の構造の弾性境界波装置が提案されている。【０００３】
下記の特許文献１には、図９に断面図で示す弾性境界波装置１０１が開示されている。弾性境界波装置１０１は、三媒質構造の弾性境界波装置である。ここでは、圧電基板１０２上に、第１，第２の誘電体層１０３，１０４が積層されている。圧電基板１０２と第１の誘電体層１０３との界面にＩＤＴ電極１０５を含む電極構造が形成されている。【０００４】
製造に際しては、まず圧電基板１０２を用意する。次に、ＩＤＴ電極１０５を含む電極構造を圧電基板１０２上に形成する。次に、マグネトロンスパッタ法により第１の誘電体層１０３を形成する。この段階で、第１の誘電体層１０３の膜厚を調整することにより、周波数や弾性境界波の音速等が調整される。調整後に、第２の誘電体層１０４を形成する。【０００５】
第１の誘電体層１０３の形成に際し、マグネトロンスパッタ法ではなく、別途用意された誘電体ウエハを貼り合わせる方法も考えられる。しかしながら、誘電体ウエハを均一に貼り合わせることが困難であった。また、マザーの積層体を切断する際に、第１の誘電体層１０３が剥離するおそれがあった。これに対して、特許文献１に記載の製造方法では、マグネトロンスパッタリングを用いているため、第１の誘電体層１０３を容易にかつ確実に形成することができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】ＷＯ２００５／０９３９４９
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、特許文献１に記載の製造方法では、第２の誘電体層１０４の形成に先立ち周波数や弾性境界波の音速を調整したとしても、その後に第２の誘電体層１０４を形成することにより、得られた弾性境界波装置１０１において共振周波数や中心周波数などの周波数特性がばらつきがちであった。【０００８】
本発明の目的は、上述した従来技術の問題点を解消し、第１の誘電体層を容易にかつ確実に形成することができるだけでなく、最終的に得られた弾性境界波装置の周波数特性のばらつきを十分に小さくすることが可能とされている、弾性境界波装置及びその製造方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明に係る弾性境界波装置は、圧電基板と、前記圧電基板上に形成されたＩＤＴ電極と、前記ＩＤＴ電極を覆うように設けられており、かつ堆積膜からなる第１の誘電体層と、前記第１の誘電体層上に設けられた第２の誘電体層とを備える。さらに、弾性境界波の波長をλとしたときに、前記ＩＤＴ電極の規格化膜厚がλの１０％以上であり、かつ前記ＩＤＴ電極の電極指中心上方の第１の誘電体層の前記圧電基板上面からの高さと、隣り合う電極指間のギャップの中心の上方の第１の誘電体層の前記圧電基板上面からの高さとの差が波長λの５％以下である。【００１０】
本発明に係る弾性境界波装置のある特定の局面では、上記第１の誘電体層はバイアススパッタ法により成膜された堆積膜である。この場合には、第１の誘電体層の上面の平坦性を高めることができる。【００１１】
本発明の係る弾性境界波装置の他の特定の局面では、前記第１の誘電体層の上面が平坦化されている。この場合には、第１の誘電体層上に形成される第２の誘電体層の表面をより平坦なものとすることができる。【００１２】
本発明に係る弾性境界波装置の別の特定の局面では、前記圧電基板がＬｉＮｂＯ３またはＬｉＴａＯ３からなり、前記第１の誘電体層が酸化珪素からなる。この場合には、弾性境界波装置の周波数温度係数ＴＣＦの絶対値を小さくすることができる。【００１３】
本発明に係る弾性境界波装置のさらに他の特定の局面では、前記第２の誘電体層が、窒化珪素、酸窒化珪素、窒化アルミニウム、酸化アルミニウム及び珪素からなる群から選択された少なくとも１種の誘電体材料からなる。この場合には、第２の誘電体層の音速が酸化珪素の音速よりも速いため、導波路効果により損失を低減することができる。【００１４】
本発明に係る弾性境界波装置の別の特定の局面では、前記ＩＤＴ電極が、Ａｕ、Ａｇ、Ｃｕ、Ｐｔ、Ｔａ、Ｗ、Ｎｉ、Ｆｅ、Ｃｒ、Ｍｏ、Ｔｉ及びこれらの金属の１種を主体とする合金からなる群から選択された少なくとも１種の金属からなる電極層を主体とする。この場合には、前記第１の誘電体と比較して相対的に密度の高い金属をＩＤＴ電極に使用することで導波路効果を高め、より損失を低減することができる。【００１５】
本発明に係る弾性境界波装置の製造方法は、本発明に従って構成された弾性境界波装置の製造方法であって、圧電基板上にＩＤＴ電極を形成する工程と、前記圧電基板上において、前記ＩＤＴ電極を覆うように堆積法により誘電体材料を堆積させて第１の誘電体層を形成する工程と、前記第１の誘電体層上に第２の誘電体層を形成する工程とを備える。【００１６】
本発明に係る弾性境界波装置の製造方法のある特定の局面では、前記堆積法がバイアススパッタ法である。この場合には、第１の誘電体層の上面の平坦性を高めることができる。【００１７】
本発明に係る弾性境界波装置の製造方法のさらに他の特定の局面では、前記第１の誘電体層を堆積法で形成した後に、第１の誘電体層の表面を平坦化する工程がさらに備えられている。この場合には、第１の誘電体層の表面をより一層平坦とすることができるので、第２の誘電体層表面の凹凸を小さくすることができる。【００１８】
本発明に係る弾性境界波装置の製造方法のさらに別の特定の局面では、前記第１の誘電体層の上面を平坦化する工程が、第１の誘電体層表面をミリング、ドライエッチング、ＣＭＰ及びエッチバック法からなる群から選択された少なくとも１種の方法により行われる。この場合には、第１の誘電体層の上面をより確実にかつ容易に平坦化することができる。
【発明の効果】
【００１９】
本発明に係る弾性境界波装置及びその製造方法によれば、ＩＤＴ電極の膜厚が弾性境界波の波長λの１０％以上と厚くされているが、ＩＤＴ電極の電極指中心の上方の第１の誘電体層の高さと、隣り合う電極指間ギャップの中心の上方の第１の誘電体層の高さとの差がλの５％以下とされているため、弾性境界波装置の周波数特性のばらつきを著しく小さくすることができる。よって、中心周波数や共振周波数などの周波数特性のばらつきの小さい弾性境界波共振子や弾性境界波フィルタなどを提供することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】図１（ａ）は本発明の一実施形態の弾性境界波装置の電極構造を示す模式的平面図であり、（ｂ）は該弾性境界波装置の正面断面図であり、（ｃ）は該弾性境界波装置の要部を拡大して示す部分切欠正面断面図である。
【図２】図２は、ＲＦマグネトロンスパッタによりＳｉＯ２膜を成膜した場合に生じる空隙を説明するための電子顕微鏡写真である。
【図３】図３は、ＳｉＯ２膜をバイアススパッタ法及び通常のＲＦマグネトロンスパッタ法により形成した場合のＩＤＴ電極の膜厚と共振子のインピーダンス比との関係を示す図である。
【図４】図４（ａ）〜（ｃ）はバイアス電圧がＶ１、Ｖ２及びＶ３の場合のバイアススパッタ法により成膜されたＳｉＯ２膜とＳｉＮ膜との界面の状態を示す模式的断面図である。
【図５】図５は、ＩＤＴ電極上に形成されるＳｉＯ２膜の上面の凹凸の大きさを説明するための模式的正面断面図である。
【図６】図６は、バイアススパッタ法に際してのバイアス電圧の大きさと、ＳｉＯ２膜の上面に生じる凹凸の大きさとの関係を示す図である。
【図７】図７は、ＳｉＯ２膜の上面の凹凸の大きさと、ＳｉＯ２膜形成後及びＳｉＮ膜形成後の共振周波数の変化を示す図である。
【図８】図８は、ＳｉＯ２膜の上面の凹凸の大きさと最終的に得られた弾性境界波装置の周波数変化量との関係を示す図である。
【図９】図９は、従来の弾性境界波装置を説明するための正面断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
以下、図面を参照しつつ、本発明の具体的な実施形態を説明することにより、本発明を明らかにする。
【００２２】
図１（ａ）は本発明の一実施形態の弾性境界波装置の電極構造を示す模式的平面断面図であり、（ｂ）は該弾性境界波装置の正面断面図であり、（ｃ）は該弾性境界波装置の要部を拡大して示す部分切欠正面断面図である。
【００２３】
弾性境界波装置１は、圧電基板２を有する。圧電基板２上に、第１，第２の誘電体層３，４がこの順序で積層されている。従って、弾性境界波装置１は、いわゆる三媒質構造の弾性境界波装置である。
【００２４】
本実施形態では、圧電基板２として、２５°ＹカットＬｉＮｂＯ３単結晶基板が用いられている。また、第１の誘電体層３はＳｉＯ２からなる。また、第２の誘電体層４はＳｉＮからなる。
【００２５】
後述するように、第１の誘電体層３はバイアススパッタ法により形成されている。また、ＳｉＮからなる第２の誘電体層４はＲＦマグネトロンスパッタ法により形成されている。すなわち、堆積法により第１，第２の誘電体層３，４が形成されている。
【００２６】
圧電基板２の上面には、ＩＤＴ電極５と、ＩＤＴ電極５の両側に設けられた反射器６，７とを有する電極構造が形成されている。ＩＤＴ電極５は複数本の電極指５ａを有する。ＩＤＴ電極５及び反射器６，７は、複数の金属膜を積層することにより形成されている。本実施形態では、上から順にＴｉ膜／Ｐｔ膜／Ｔｉ膜／ＡｌＣｕ膜／Ｔｉ膜／Ｐｔ膜／Ｔｉ膜がこの順序で積層されている。
【００２７】
なお、ＡｌＣｕ膜とＰｔ膜間のＴｉ膜は、両側の金属膜間の金属原子の相互拡散を防止するためのバリア層として、また両側の金属膜に対する密着性を高める密着層として設けられている。第１の誘電体層および圧電基板とＰｔ膜間のＴｉ膜は、密着層として設けられている。
【００２８】
従って、上記密着層やバリア層として機能するＴｉ膜の膜厚は、Ｐｔ膜及びＡｌＣｕ膜に比べて薄くされている。ＩＤＴ電極５は、従って、Ｐｔ膜及びＡｌＣｕ膜を主たる電極層として含む。
【００２９】
図１（ｂ）では、第１の誘電体層３の上面は平坦であるかのように模式的に図示されている。しかしながら、バイアススパッタ法などの堆積法により第１の誘電体層３を形成した場合、第１の誘電体層３の上面には、凹凸が生じるのが普通である。
【００３０】
本実施形態の弾性境界波装置１は、上記ＩＤＴ電極５及び反射器６，７を有する１ポート型の弾性境界波共振子である。
【００３１】
弾性境界波装置１では、第１の誘電体層３に比べて第２の誘電体層４の音速が速いため、導波路効果により、弾性境界波が第２の誘電体層４よりも内側に閉じ込められる。そのため、損失を低減することができる。
【００３２】
スパッタ法を含む堆積法で第１の誘電体層３を形成した場合、第１の誘電体層３を形成する材料が圧電基板２上において均一に堆積される。そのため、第１の誘電体層３の膜厚は全領域においてほぼ均一となる。従って、ＩＤＴ電極５や反射器６，７が存在する部分において、第１の誘電体層３の上面の高さが高くなり、第１の誘電体層３の上面に凹凸が生じる。
【００３３】
しかしながら、図１（ｃ）に示すように、本実施形態では、ＩＤＴ電極５の電極指の中心の上方における第１の誘電体層３の高さＨ１と、電極指間のギャップの中心の上方の第１の誘電体層３の高さＨ２との差がλの５％以下とされている。すなわち、ＩＤＴ電極５の厚みがλの１０％以上と厚くされた場合であっても、第１の誘電体層３の上面の凹凸が小さくされている。ここで、高さＨ１及び高さＨ２は、それぞれ、圧電基板２の上面２ａからの高さ方向寸法をいうものとする。なお、λは弾性境界波の波長である。
【００３４】
弾性境界波装置１では、高さＨ１と高さＨ２との差がλの５％以下とされているため、弾性境界波装置１では、周波数特性のばらつき、すなわち周波数公差を小さくすることができる。これを、以下においてより詳細に説明する。
【００３５】
従来、弾性境界波装置においては、損失を低減するために、ＩＤＴ電極の導体抵抗を低めることが試みられている。そのため、ＩＤＴ電極の膜厚を大きくしたり、Ｐｔ膜に導体抵抗が低いＡｌ膜を積層した電極が用いられたりしている。しかしながら、このような積層金属膜を用いると、ＩＤＴ電極の全体の膜厚が大きくなる。その結果、堆積法によりＩＤＴ電極を覆うように誘電体層を形成した場合、誘電体層の上面において、下方にＩＤＴ電極５が存在する部分と存在しない部分との間で段差が生じがちであった。
【００３６】
本願発明者は、三媒質構造の弾性境界波装置における周波数公差が大きくなるという前述した問題が、上記第１の誘電体層３の表面の凹凸の大きさに起因することを初めて見出した。本発明では、上記のように、第１の誘電体層３の上面における凹凸、すなわち、第１の誘電体層の最も高い部分と最も低い部分との間の差がλの５％以下と小さくされているため、周波数公差を著しく小さくすることが可能とされている。特に、ＩＤＴ電極５の低抵抗化を図るために、ＩＤＴ電極５の厚みを厚くしたり、または、積層金属膜を用いてＩＤＴ電極５を形成したりすることにより、ＩＤＴ電極の厚みが波長λの１０％以上と厚くされた場合であっても、周波数公差を著しく小さくすることができる。
【００３７】
これを、具体的な実験例に基づき説明する。
【００３８】
以下の要領で、上記実施形態の弾性境界波装置１を作製した。２５°ＹカットのＬｉＮｂＯ３からなる圧電基板２を用意した。圧電基板の上面に、電子ビーム蒸着法により、ＩＤＴ電極５及び反射器６，７を形成した。
【００３９】
なお、本実験例では、上記ＩＤＴ電極５及び反射器６，７の形成に先立ち、圧電基板の上面に、Ｔａ２Ｏ５膜を下地膜として形成した。この下地膜は必ずしも設けられずともよい。下地膜の形成により、ＩＤＴ電極５などの圧電基板２への密着性を高めることができる。
【００４０】
ＩＤＴ電極５及び反射器６，７は、前述した積層金属膜により形成した。各金属膜の厚みは以下の通りとした。
【００４１】
ＩＤＴ電極５における波長λは１．９μｍ、デューティは０．５０、電極指の対数は６０対、開口長すなわち対向するバスバー間の間隔は３０λとした。反射器６，７における電極指の本数は５１本とした。
【００４２】
Ｔｉ膜：１０ｎｍ、波長λの０．５％。
【００４３】
各Ｐｔ膜の厚み：３１ｎｍ、すなわち波長λの１．６％。
【００４４】
ＡｌＣｕ膜：Ｃｕ濃度が１重量％のＡｌを主体とする合金であり、膜厚は３００ｎｍ、波長比で１６％とした。
【００４５】
従って、ＩＤＴ電極５の全厚みは、波長λの０．５％×４＋１．６％×２＋１６％＝２１．２％である。
【００４６】
また、Ｔａ２Ｏ５膜の厚み：１２ｎｍ、波長λの０．６％。
【００４７】
次に、第１の誘電体層３を、ＳｉＯ２膜をバイアススパッタにより成膜した。ＳｉＯ２膜の厚みは７１２ｎｍ、λの３８％とした。
【００４８】
次に、ＲＦマグネトロンスパッタにより、第２の誘電体層４として、２０００ｎｍの厚み、波長比で１０５％の厚みのＳｉＮ膜を成膜した。
【００４９】
また、従来の製造方法に従って、三媒質構造の弾性境界波装置を上記と同様にして作製した場合の問題点を説明する。
【００５０】
前述したように、導体抵抗を低めるためにＩＤＴ電極の厚みを増加させた場合、第１の誘電体層としてのＳｉＯ２などをＲＦマグネトロンスパッタなどの堆積法により成膜すると、ＳｉＯ２膜の表面の凹凸が増大する。加えて、図２に電子顕微鏡写真で示すように、ＩＤＴ電極の電極指間ギャップの中央の上方において、ＳｉＯ２中に空隙が生じることがあった。これは、隣り合う電極指を覆うように堆積していったＳｉＯ２同士が、ギャップ中心の上方において空隙を形成しつつ接触し、一体化することによると考えられる。その結果、弾性境界波共振子におけるインピーダンス比、すなわち反共振周波数におけるインピーダンスの共振周波数におけるインピーダンスに対する比が小さくなり、劣化することがわかった。これを、図３に示す。
【００５１】
図３の◇印は、ＲＦマグネトロンスパッタ法により第１の誘電体層３としてＳｉＯ２を形成し、その膜厚を増大させていった場合のインピーダンス比の変化を示す。図３から明らかなように、ＩＤＴ電極の膜厚が波長比で１０％を超えると、インピーダンス比が６０ｄＢ付近から５０ｄＢ付近に急激に低下していることがわかる。
【００５２】
他方、図３の○印は、バイアススパッタ法により第１の誘電体層３が成膜されている本実施形態においてＩＤＴ電極の膜厚を変化させた場合の結果を示す。ＩＤＴ電極の膜厚が１０％を超え、２５％付近まで厚くされたとしても、インピーダンス比が低下していないことがわかる。従って、ＩＤＴ電極において、Ａｌ膜などの導体抵抗の低い金属膜を積層し、全体の膜厚が大きくなった場合であっても、インピーダンス比の劣化が生じ難いことがわかる。
【００５３】
ところで、三媒質構造の弾性境界波装置では、第１の誘電体層３の膜厚により、周波数が変化する。そのため、第１の誘電体層３の膜厚を調整することにより、周波数調整を行なうことができる。このような周波数調整に際しては、ミリング等による膜厚調整方法が挙げられる。本実施形態では、ミリング等による膜厚調整に先立ち、第１の誘電体層３をバイアススパッタ法により形成するため、第１の誘電体層３の上面の凹凸が小さくされる。
【００５４】
バイアススパッタ法とは、スパッタリングに際し、基板にバイアス電圧を印加し、バイアス電圧が印加された状態で基板上にスパッタリングにより成膜を行なう方法である。そして、本願発明者は、上記バイアス電圧を変化させることにより、第１の誘電体層３の表面の凹凸を小さくし得ることを見出した。図４（ａ）〜（ｃ）は、第１，第２の誘電体層３，４の界面の状態を模式的に示す各断面図である。図４（ａ），（ｂ）及び（ｃ）は、バイアス電圧がＶ１、Ｖ２及びＶ３の場合の結果をそれぞれ示す。ここで、バイアス電圧Ｖ１＜Ｖ２＜Ｖ３である。
【００５５】
図４（ａ）〜（ｃ）から明らかなように、バイアス電圧が高くなるほど第１の誘電体層３の上面の凹凸が小さくなっていることがわかる。
【００５６】
なお、図４（ａ）〜（ｃ）における上記凹凸は、図５に模式的に示したように、下方にＩＤＴ電極５の電極指５ａが存在する部分と、電極指５ａ，５ａ間のギャップが存在する部分とにおいて、ＳｉＯ２からなる第１の誘電体層３の高さが異なることによるものである。
【００５７】
そこで、上記第１の誘電体層３の形成に際し、バイアス電圧を変化させ、得られるＳｉＯ２膜の上面の凹凸の変化を観察した。結果を図６に示す。なお、図６の縦軸は、凹凸の大きさを示す。凹凸の大きさとは、図５に示すように、電極指５ａの中心の上方の第１の誘電体層の高さと、電極指間ギャップの中心の上方の第１の誘電体層の高さとの差Ｈ０、すなわち凹部と凸部の高さの差のλに対する割合を示す。
【００５８】
図６から明らかなように、バイアス電圧が大きいほど、図４（ａ）〜（ｃ）に示した通り、凹凸の大きさが小さくなっていることがわかる。また、図６の結果から、上記凹凸の大きさは、バイアス電圧の変化に対して二次関数的に変化し、バイアス電圧を高くするほど、凹凸の大きさを小さくし得るだけでなく、バイアス電圧の変化による凹凸の変化量が小さくなることもわかる。
【００５９】
従って、単に凹凸の大きさを小さくし得るだけでなく、凹凸の大きさの変化が小さいバイアス電圧範囲を用いることが望ましい。このようなバイアス電圧範囲としては、使用する材料等によっても異なるが、バイアス電圧を印加しない場合の成膜速度に対して、レートが１０％以上低下する電圧範囲を用いることが望ましい。
【００６０】
なお、バイアス電圧が高すぎると、成膜速度が低くなり、高コストとなる。従って、バイアス電圧を印加しない場合の成膜速度に対して、レートが５０％以下に低下しない電圧範囲を用いることが望ましい。上記のように、バイアススパッタにより第１の誘電体層３を形成した後に、さらに、本実施形態では、ミリング法により平坦化加工が行われる。なお、平坦化加工は、ミリング法に限らず、ドライエッチング、ＣＭＰまたはエッチバック法などの様々な方法により行い得る。本実施形態では、バイアススパッタにより第１の誘電体層３が形成され、上面の凹凸が予め小さくされているので、上記平坦化工程は行なわずともよい。もっとも、平坦化工程を行なうことにより、第１の誘電体層３の上面の凹凸をより小さくすることができ、より平坦化することができる。
【００６１】
また、バイアススパッタに代えて、他の堆積法を用いてもよく、その場合には、上記平坦化工程を実施することにより、上記凹凸の大きさを５％以下とすればよい。
【００６２】
平坦化工程においては、第１の誘電体層３を形成した後に、共振周波数及び得られているＳｉＯ２膜の膜厚とを測定し、必要なＳｉＯ２の除去量を求めればよい。
【００６３】
図７は、上記実施形態において、上記第１の誘電体層３上の凹凸の大きさと、第１の誘電体層３を形成した後及び第２の誘電体層４を形成した後の共振周波数との関係を示す図である。図７において◇の記号が第１の誘電体層形成後の共振周波数を示し、□の記号は第２の誘電体層４を形成した後の共振周波数を示す。
【００６４】
図７から明らかなように、上記第１の誘電体層３の上面の凹凸の大きさが大きくなるに従って、第１の誘電体層３形成後の共振周波数が低くなっていくことがわかる。具体的には、凹凸の大きさが０％、すなわち平坦な場合に比べ、凹凸の大きさが５．０％を超えると、共振周波数が約１０ＭＨｚ以上下がることがわかる。また、５．０％を越えて、凹凸の大きさが大きくなっていくにつれ、さらに共振周波数が低くなっていくことがわかり、９．８％付近では、４０ＭＨｚも低下していることがわかる。
【００６５】
また、第２の誘電体層４形成後の、第１の誘電体層３の表面の凹凸による周波数変化が少ないにもかかわらず、第１の誘電体層３の形成後には、上記凹凸の大きさによる影響が大きくなっている。すなわち、第１の誘電体層３の表面の凹凸が第２の誘電体層４の形成前後の周波数変化量に大きな影響を与えていることがわかる。
【００６６】
他方、図８は、上記凹凸の大きさと、第２の誘電体層を形成した後の周波数公差の関係を示す図である。ここで周波数公差とは、弾性境界波装置１の周波数ばらつきの大きさをいう。図８は、凹凸の大きさが各値にある多数の弾性境界波装置を作製し、設計周波数に対する周波数ばらつき、すなわち周波数公差を求め、その結果をプロットしたものである。図８から明らかなように、凹凸の大きさが大きくなるにつれて、最終的に第２の誘電体層を形成した後の周波数公差量が大きくなっていくことがわかる。
【００６７】
現在、高周波域において主として用いられている０．５ＧＨｚ〜３ＧＨｚ帯の帯域フィルタやアンテナ共用器では、周波数公差として０．５ＭＨｚ〜数ＭＨｚの精度が求められている。
【００６８】
上記実施形態では、波長１．９μｍ、すなわち周波数が２ＧＨｚ帯の弾性境界波共振子が構成されているが、この場合、周波数公差を±１ＭＨｚとするには、図８から明らかなように、凹凸の大きさを波長比で５．０％以下とすることが必要である。
【００６９】
従って、本発明では、ＩＤＴ電極の厚みがλの１０％以上と厚い場合であっても、上記凹凸の大きさに相当するＨ０＝Ｈ１−Ｈ２をλの５．０％以下とすれば、周波数公差を著しく小さくすることができる。ＩＤＴ電極の膜厚がλの１０％未満の場合には、ＩＤＴ電極の形成による第１の誘電体層表面の凹凸はさほど大きくならないのに対し、１０％以上の場合には、前述したように、第１の誘電体層表面の凹凸が大きくなりがちである。本発明は、低抵抗化を図るためにＩＤＴ電極の膜厚がλの１０％以上とされている三媒質構造の弾性境界波装置において、特に効果的であり、従って、上記ＩＤＴ電極の膜厚が１０％以上である条件は本発明の効果が得られる範囲と得られない範囲とを区別する境界としての数値限定ではないことを指摘しておく。
【００７０】
本発明では、ＩＤＴ電極の膜厚をλの１０％以上とした場合であっても、上記のように、三媒質構造において周波数公差を著しく低減したことに特徴を有し、ここで、ＩＤＴ電極の膜厚がλの１０％以上である内容は、本発明が適用される弾性境界波装置の前提条件を示しているにすぎない。
【００７１】
上記バイアス電圧が増加すると、前述した通り、成膜速度が遅くなる。そのため、第１の誘電体層３を形成するに際しては、第１の誘電体層３の形成後に上面の凹凸の大きさを５％以上となるように、かつ上記空隙がＳｉＯ２内に形成しないように、バイアス電圧を調整し、第１の誘電体層３を形成した後に、上記平坦化工法により、凹凸の高さを５％以下としてもよい。その場合には、成膜速度をさほど低めることなく、本発明に従って、周波数公差の十分に小さい弾性境界波装置を提供することができる。
【００７２】
上記実施形態で、第１の誘電体層３は、バイアススパッタ法により形成されたが、本発明の弾性境界波装置においては、第１の誘電体層はバイアススパッタ法以外の堆積法により形成された堆積膜であってもよい。
【００７３】
上記実施形態では、ＩＤＴ電極５や反射器６，７は、電子ビーム蒸着により形成したが、スパッタリングなどの他の薄膜形成法により形成してもよい。
【００７４】
上記実施形態では、Ｐｔ及びＡｌＣｕを主体とする積層金属膜によりＩＤＴ電極５が形成されていた。もっとも、本発明においては、ＩＤＴ電極は適宜の金属により形成することができ、単一の金属膜により形成してもよい。
【００７５】
また、積層金属膜により形成する場合、Ｐｔ、Ａｕ、Ｃｕ、Ａｇ、ＡｌもしくはＷまたはこれらを主体とする合金からなる金属膜を主体とすることが望ましい。それによって、導波路効果の向上や抵抗の低減が可能となり、より損失を低減することができる。
【００７６】
また、上記密着層やバリア層として、Ｔｉ膜の他、ＮｉＣｒ膜などを用いてもよい。
【００７７】
さらに、第１の誘電体層３はＳｉＯ２により形成されていたが、これに限定されるものではない。すなわち、第１の誘電体層３は、酸化珪素、酸窒化珪素、酸化アルミニウム、窒化アルミニウム、ダイヤモンドライクカーボンなどの様々な誘電体材料により形成することができる。
【００７８】
また、第２の誘電体層４についても、第１の誘電体層３よりも音速が速い適宜の誘電体により形成することができる。このような誘電体としても、窒化珪素、酸窒化珪素、酸化アルミニウム、窒化アルミニウム、ダイヤモンドライクカーボンなどを例示することができる。
【００７９】
また、上記実施形態では、ＩＤＴ電極５の下地にＴａ２Ｏ５膜を形成したが、この下地膜は形成されずともよい。また、Ｔａ２Ｏ５に代えて、ＴｉＯ２、Ｎｂ２Ｏ５、ＺｒＯ２またはＨｆＯ２などの誘電率が１０以上の材料により下地膜を形成してもよい。
【符号の説明】
【００８０】
１…弾性境界波装置
２…圧電基板
２ａ…上面
３…第１の誘電体層
４…第２の誘電体層
５…ＩＤＴ電極
５ａ…電極指
６，７…反射器
【図１】
2010122993.tif 000003
【図２】
2010122993.tif 000004
【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【手続補正書】
【提出日】平成24年7月31日(2012.7.31)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
圧電基板と、
前記圧電基板上に形成されたＩＤＴ電極と、
前記ＩＤＴ電極を覆うように設けられており、かつ堆積膜からなる第１の誘電体層と、
前記第１の誘電体層上に設けられた第２の誘電体層とを備え、
弾性境界波の波長をλとしたときに、前記ＩＤＴ電極の規格化膜厚がλの１０％以上、２５％以下であり、かつ前記ＩＤＴ電極の電極指中心上方の第１の誘電体層の前記圧電基板上面からの高さと、隣り合う電極指間のギャップの中心の上方の第１の誘電体層の前記圧電基板上面からの高さとの差が波長λの５％以下である、弾性境界波装置。
【請求項２】
前記第１の誘電体層が、バイアススパッタ法により成膜された堆積膜である、請求項１に記載の弾性境界波装置。
【請求項３】
前記第１の誘電体層の上面が平坦化されている、請求項１または２に記載の弾性境界波装置。
【請求項４】
前記圧電基板がＬｉＮｂＯ３またはＬｉＴａＯ３からなり、前記第１の誘電体層が酸化珪素からなる、請求項１〜３のいずれか１項に記載の弾性境界波装置。
【請求項５】
前記第２の誘電体層が、窒化珪素、酸窒化珪素、窒化アルミニウム、酸化アルミニウム及び珪素からなる群から選択された少なくとも１種の誘電体材料からなる、請求項４に記載の弾性境界波装置。
【請求項６】
前記ＩＤＴ電極が、Ａｕ、Ａｇ、Ｃｕ、Ｐｔ、Ｔａ、Ｗ、Ｎｉ、Ｆｅ、Ｃｒ、Ｍｏ、Ｔｉ及びこれらの金属の１種を主体とする合金からなる群から選択された少なくとも１種の金属からなる電極層を主体とする、請求項１〜５のいずれか１項に記載の弾性境界波装置。
【請求項７】
請求項１〜６のいずれか１項に記載の弾性境界波装置の製造方法であって、
圧電基板上にＩＤＴ電極を形成する工程と、
前記圧電基板上において、前記ＩＤＴ電極を覆うように堆積法により誘電体材料を堆積させて第１の誘電体層を形成する工程と、
前記第１の誘電体層上に第２の誘電体層を形成する工程とを備える、弾性境界波装置の製造方法。
【請求項８】
前記堆積法がバイアススパッタ法である、請求項７に記載の弾性境界波装置の製造方法。
【請求項９】
前記第１の誘電体層を堆積法で形成した後に、第１の誘電体層の表面を平坦化する工程をさらに備える、請求項７または８に記載の弾性境界波装置の製造方法。
【請求項１０】
前記第１の誘電体層の上面を平坦化する工程が、第１の誘電体層表面をミリング、ドライエッチング、ＣＭＰ及びエッチバック法からなる群から選択された少なくとも１種の方法により行われる、請求項７〜９のいずれか１項に記載の弾性境界波装置の製造方法。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００９
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００９】
本発明に係る弾性境界波装置は、圧電基板と、前記圧電基板上に形成されたＩＤＴ電極と、前記ＩＤＴ電極を覆うように設けられており、かつ堆積膜からなる第１の誘電体層と、前記第１の誘電体層上に設けられた第２の誘電体層とを備える。さらに、弾性境界波の波長をλとしたときに、前記ＩＤＴ電極の規格化膜厚がλの１０％以上、２５％以下であり、かつ前記ＩＤＴ電極の電極指中心上方の第１の誘電体層の前記圧電基板上面からの高さと、隣り合う電極指間のギャップの中心の上方の第１の誘電体層の前記圧電基板上面からの高さとの差が波長λの５％以下である。
【国際調査報告】
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2010122993.tif 000013
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