(57)【要約】【課題】  回路基板、コンデンサ、弾性表面波素子などを一体化することによって、厚さ及び平面の面積を小さくした容積の小さな弾性表面波デバイスを提供する。【解決手段】  本発明の薄膜弾性表面波デバイス１０は、基板１１上に形成された圧電体薄膜１２上に駆動電極１５、接続電極１６、及び薄膜コンデンサ電極１７，１８が形成され、基板１１、圧電体薄膜１２、及び薄膜コンデンサ電極１７，１８により薄膜コンデンサが形成されている。駆動電極１５、接続電極１６、及び薄膜コンデンサ電極１７，１８は、基板１１の概表面に形成された回路２２とスルーホール１９により接続されている。【選択図】      図１
2006067271.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板と、
前記基板の少なくとも一面に形成された圧電層と、
前記圧電層の表面に形成された弾性表面波の駆動電極と、
前記駆動電極と電気的に接続され、前記圧電層の表面に形成された薄膜コンデンサ電極と、を有することを特徴とする薄膜弾性表面波デバイス。
【請求項２】
請求項１に記載の薄膜弾性表面波デバイスにおいて、
さらに、前記基板の概表面に形成された回路を有し、
前記回路は、少なくとも前記圧電層を通る配線により前記駆動電極、及び前記薄膜コンデンサ電極と接続されていることを特徴とする薄膜弾性表面波デバイス。
【請求項３】
請求項１又は請求項２に記載の薄膜弾性表面波デバイスにおいて、
前記コンデンサ電極は、前記駆動電極と電気的に並列状態に接続されていることを特徴とする薄膜弾性表面波デバイス。
【請求項４】
請求項１乃至請求項３のいずれか一項に記載の薄膜弾性表面波デバイスにおいて、
前記基板と、前記圧電層との間に、導電層が形成されていることを特徴とする薄膜弾性表面波デバイス。
【請求項５】
請求項４に記載の薄膜弾性表面波デバイスにおいて、
前記導電層は、前記薄膜コンデンサ電極に対向する領域に設けられていることを特徴とする薄膜弾性表面波デバイス。
【請求項６】
請求項１乃至請求項５のいずれか一項に記載の薄膜弾性表面波デバイスにおいて、
前記圧電層は、前記基板の一方の面に形成された第一圧電層と、前記一方の面と表裏の関係にある他方の面に形成された第二圧電層とによって形成されており、
前記第一圧電層、又は前記第二圧電層のいずれか一方の表面に前記駆動電極が形成され、他方の表面に前記薄膜コンデンサ電極が形成されていることを特徴とする薄膜弾性表面波デバイス。
【請求項７】
請求項６に記載の薄膜弾性表面波デバイスにおいて、
前記駆動電極と、前記薄膜コンデンサ電極とが、前記基板、前記第一圧電層、及び第二圧電層を通る配線により接続されていることを特徴とする薄膜弾性表面波デバイス。
【請求項８】
請求項１乃至請求項７のいずれか一項に記載の薄膜弾性表面波デバイスにおいて、
前記駆動電極の一部と連続して前記コンデンサ電極が形成されていることを特徴とする薄膜弾性表面波デバイス。
【請求項９】
保持器と、
前記保持器に実装された請求項１乃至請求項８のいずれか一項に記載の薄膜弾性表面波デバイスと、を有することを特徴とするパッケージ型薄膜弾性表面波装置。
【請求項１０】
基板の表面に圧電層を形成する工程と、
前記圧電層の表面に駆動電極及びコンデンサ電極を形成する工程と、を有することを特徴とする薄膜弾性表面波デバイスの製造方法。
【請求項１１】
基板の表面に導電層を形成する工程と、
前記導電層の表面に圧電層を形成する工程と、
前記圧電層の表面に駆動電極及びコンデンサ電極を形成する工程と、を有することを特徴とする薄膜弾性表面波デバイスの製造方法。
【請求項１２】
請求項１１に記載の薄膜弾性表面波デバイスの製造方法において、
前記導電層を形成する工程は、
前記基板の表面に絶縁層を形成する工程と、
前記絶縁層の表面に前記導電層を形成する工程とを含むことを特徴とする薄膜弾性表面波デバイスの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、圧電体上に形成する駆動電極、薄膜コンデンサを備えた、薄膜弾性表面波デバイス、パッケージ型薄膜弾性表面波装置、及び薄膜弾性表面波デバイスの製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来の弾性表面波デバイスを図面を用いて説明する。図１３は、一例としての従来の弾性表面波デバイスの部分正断面図である。図１３によれば、シリコンなどの基板１１０１の表面に酸化膜などの絶縁層１１０２が設けられている。その上には、スパッタリング法、フォトエッチングなどによって形成された、下部電極１１０３、上部電極１１０５などの回路電極１１１２、コンデンサ１１０６に対応する誘電体１１０４、などが形成されている。さらに、絶縁層１１０２上には、櫛形電極１１０７、ボンディングパッド１１０８が形成された弾性表面波素子１１０９が接着剤１１１０により固着されており、ボンディングパッド１１０８と下部電極１１０３とが金などのワイヤー１１１１で接続されている（例えば、特許文献１）。
【０００３】
【特許文献１】特開平９−９３０７７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、前述のように、基板１１０１上に弾性表面波素子１１０９を載置し、その周辺の基板１１０１上に、回路電極１１１２、コンデンサ１１０６を形成した構成の弾性表面波デバイスでは、弾性表面波素子１１０９の載置箇所以外の部分に回路電極１１１２、コンデンサ１１０６などを設けなければならず、弾性表面波デバイスの平面の面積が大きくなる。また、基板１１０１上に、弾性表面波素子１１０９を載置するため、弾性表面波デバイスの厚さが大きくなる。即ち、容積の大きな弾性表面波デバイスとなってしまう問題点があった。
【０００５】
本発明は、上記問題に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、回路電極、コンデンサ、弾性表面波素子などを一体化することによって、厚さ及び平面の面積を小さくした容積の小さな弾性表面波デバイス、パッケージ型薄膜弾性表面波装置、及び薄膜弾性表面波デバイス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】
【０００６】
かかる問題を解決するために、本発明の薄膜弾性表面波デバイスは、基板と、前記基板の少なくとも一面に形成された圧電層と、前記圧電層の表面に形成された弾性表面波の駆動電極と、前記駆動電極と電気的に接続され前記圧電層の表面に形成された薄膜コンデンサ電極と、を有することを特徴とする。
【０００７】
本発明の薄膜弾性表面波デバイスによれば、基板の少なくとも一面に形成された圧電層の表面に弾性表面波の駆動電極と薄膜コンデンサ電極とが形成されている。この薄膜コンデンサ電極と基板とが対向する電極として圧電層を挟み、当該基板上に薄膜コンデンサを一体的に形成する。従って、従来のように基板と弾性表面波素子が別々に形成され、基板上に弾性表面波素子を載置することが不要となり、さらに、弾性表面波素子の載置箇所以外の部分に設けられていた回路電極、コンデンサなども不要となる。即ち、厚さ及び平面の面積を小さくした容積の小さな、換言すれば小型の薄膜弾性表面波デバイスを提供することが可能となる。
【０００８】
また、さらに、前記基板の概表面に形成された回路を有し、前記回路は、少なくとも前記圧電層を通る配線により前記駆動電極、及び前記薄膜コンデンサ電極と接続されていることが望ましい。
【０００９】
このようにすれば、一つの基板上に、駆動電極、薄膜コンデンサ電極、回路が形成されて薄膜弾性表面波デバイスが構成されるため、回路も含む薄膜弾性表面波デバイスが一つの素子となり、厚さ及び平面の面積を小さくした容積の小さな、換言すれば小型の薄膜弾性表面波デバイスを提供することが可能となる。
【００１０】
また、前記コンデンサ電極は、前記駆動電極と電気的に並列状態に接続されていることが望ましい。
【００１１】
このようにすれば、薄膜弾性表面波デバイスの周波数特性におけるメインピーク近傍に発生するスプリアス発振を抑制することが可能となる。
【００１２】
また、基板と、前記圧電層との間に、導電層が形成されていることが望ましい。
【００１３】
このようにすれば、基板が絶縁体であっても、導電層が薄膜コンデンサ電極と対向する電極となり、圧電層を挟み対向することから、効率的にコンデンサ容量を形成できる。このことから薄膜コンデンサの面積を小さくすることが可能となる。
【００１４】
また、前記導電層は、前記薄膜コンデンサ電極に対向する領域に設けられていることとしてもよい。
【００１５】
また、前記圧電層は、前記基板の一方の面に形成された第一圧電層と、前記一方の面と表裏の関係にある他方の面に形成された第二圧電層とによって形成されており、前記第一圧電層、又は前記第二圧電層のいずれか一方の表面に前記駆動電極が形成され、他方の表面に前記薄膜コンデンサ電極が形成されていることが望ましい。
【００１６】
このようにすれば、駆動電極と薄膜コンデンサとを、平面構造を重ねて形成することができるため、薄膜弾性表面波デバイスの平面の面積をさらに小さくすることが可能となる。
【００１７】
また、前記駆動電極と、前記薄膜コンデンサ電極とが、前記基板、前記第一圧電層、及び第二圧電層を通る配線により接続されていることが望ましい。
【００１８】
このようにすれば、接続のための配線が、前記基板、前記第一圧電層、及び第二圧電層の内部（一例としては、スルーホール）、或いは外表面（一例としては、薄膜電極）を通り設けられるため、形状バラツキを小さく抑えることが可能となる。即ち、ボンディングワイヤー形状のばらつきなどに見られる接続形状のばらつきをを小さく抑えることが可能となるため、接続状態のばらつきによる寄生容量のばらつきに起因する薄膜弾性表面波デバイスの特性の劣化を防止することが可能となる。
【００１９】
また、前記駆動電極の一部と連続して前記コンデンサ電極が形成されていることが望ましい。
【００２０】
このようにすれば、駆動電極の一部も含めてコンデンサ電極とすることができるため、より小面積の薄膜コンデンサを形成することができる。
【００２１】
本発明のパッケージ型薄膜弾性表面波装置は、保持器と、前記保持器に実装された前述の薄膜弾性表面波デバイスと、を有することを特徴とする。
【００２２】
このようにすれば、前述した小型でスプリアスの抑制された薄膜弾性表面波デバイスを保持器の中に収納しているため、従来のパッケージ型薄膜弾性表面波装置より小型でスプリアスの抑制されたパッケージ型薄膜弾性表面波装置を提供することが可能となる。
【００２３】
本発明の薄膜弾性表面波デバイスの製造方法は、基板の表面に圧電層を形成する工程と、前記圧電層の表面に駆動電極及びコンデンサ電極を形成する工程と、を有することを特徴とする。
【００２４】
本発明の薄膜弾性表面波デバイスの製造方法によれば、圧電体の表面の駆動電極とコンデンサ電極と同一工程で形成することが可能となる。従って、製造工数を小さくすることが可能となるため、低コストの薄膜弾性表面波デバイスを提供することが可能となる。
【００２５】
本発明の薄膜弾性表面波デバイスの製造方法は、基板の表面に導電層を形成する工程と、前記導電層の表面に圧電層を形成する工程と、前記圧電層の表面に駆動電極及びコンデンサ電極を形成する工程と、を有することを特徴とする。
【００２６】
本発明の薄膜弾性表面波デバイスの製造方法によれば、基板の表面に導電層を形成するため、薄膜コンデンサの容量を効率的に形成することが可能となり、薄膜コンデンサを小型化することが可能となる。さらに、圧電体の表面の駆動電極とコンデンサ電極と同一工程で形成することが可能となる。従って、製造工数が小さくなり、低コストの薄膜弾性表面波デバイスを提供することが可能となる。
【００２７】
また、前記導電層を形成する工程は、前記基板の表面に絶縁層を形成する工程と、前記絶縁層の表面に前記導電層を形成する工程とを含むこととしてもよい。
【００２８】
このようにすれば、基板が導電体であっても、基板と導電層との間に絶縁層が介在しているため、基板と導電層との短絡を防止することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２９】
本発明に係る薄膜弾性表面波デバイスの最良の形態について、以下に図面を用いて説明する。なお、本発明は、後述の実施形態に限定されるものではない。
【００３０】
（第一実施形態）
図１は、本発明に係る第一実施形態の薄膜弾性表面波デバイスの概略構造を示し、（ａ）は平面図、（ｂ）は正面図である。
【００３１】
図１に示すように、薄膜弾性表面波デバイス１０は、基板１１、圧電層の一例としての圧電体薄膜１２、駆動電極１５、接続電極１６、薄膜コンデンサ電極１７，１８、スルーホール１９、回路２２、及び配線層２３から構成されている。
【００３２】
基板１１は、シリコン（Ｓｉ）や化合物半導体（ＧａＡｓ，ＧａＰ，ＩｎＰ，ＳｉＧｅ，ＺｎＳなど）などで構成される半導体基板、ガラス基板、石英基板、セラミック基板などの誘電体によって形成される。本第一実施形態では、シリコン（Ｓｉ）基板が用いられている。
【００３３】
圧電体薄膜１２は、基板１１の表面（上面）に形成されている。この圧電体薄膜１２は、ＺｎＯ、ＡｌＮ、ＰＺＴ（Ｐｂ−Ｚｒ−Ｔｉ）、ＣｄＳ、ＺｎＳ、Ｂｉ−Ｐｂ−Ｏ、ＬｉＴａＯ3、ＬｉＮｂＯ3、ＴａＮｂＯ3、ＫＮｂＯ3などの、弾性表面波を励振可能な圧電体で形成される。本第一実施形態では、ＺｎＯが用いられている。
【００３４】
圧電体薄膜１２は、その材質や結晶性に応じて適宜の厚さとされる。例えば、一般的には０．１〜５μｍ程度の厚さであり、特に、０．５〜１．５μｍ程度の厚さであることが好ましい。圧電体薄膜１２が薄すぎると弾性表面波の伝播態様が下層の影響を受けやすくなるとともに、圧電体薄膜１２の表面（図示例では上面）の結晶性が不十分となる場合がある。通常、圧電体薄膜１２の厚さは励起される弾性表面波の１波長以上の厚さとされることが望ましい。逆に、圧電体薄膜１２が厚すぎると、製造工程に時間がかかり、製造コストが増大するため、薄膜弾性表面波素子としたメリットが薄くなる。
【００３５】
駆動電極１５は、例えば、アルミニウム、アルミニウム合金などを用い、圧電体薄膜１２の表面（上面）に形成されている。この駆動電極１５は、弾性表面波を励振するためのＩＤＴ（インタディジタル電極）とも呼ばれる励振電極１３ａ，１４ａと、励振電極１３ａ，１４ａを接続するバスバー１３ｂ，１４ｂと、反射電極２０と、反射電極２０を接続するバスバー２１とから構成されている。励振電極１３ａ，１４ａは、それぞれが複数設けられて櫛歯状に構成され、励振電極１３ａと励振電極１４ａとが交互に一定間隔で弾性表面波の伝播方向（図示左右方向）に配列され、バスバー１３ｂ，１４ｂで接続されている。また、反射電極２０は反射器を構成するための電極である。複数の反射電極２０が上記伝播方向に上記一定間隔にて配列され、バスバー２１によって接続されることにより反射器（いわゆるグレーティング反射器）が構成されている。これらの反射器は、上記励振電極１３ａ，１４ａの配列領域の上記伝播方向両側にそれぞれ配置されている。
【００３６】
薄膜コンデンサ電極１７，１８は、励振電極１３ａ，１４ａのバスバー１３ｂ，１４ｂと接続電極１６によって電気的に並列状態に接続されており、駆動電極１５、接続電極１６と同じ材料で形成されている。薄膜コンデンサ電極１７，１８の外側には、回路２２などとの接続用のスルーホール１９が形成されている。なお、薄膜コンデンサ電極１７，１８は、基板１１と、両者に挟まれる圧電体薄膜１２とによって薄膜コンデンサを構成する。なお、本第一実施形態において、基板１１として用いているシリコン（Ｓｉ）は、導電体であるため、薄膜コンデンサの一方の電極としての機能を果たすことができる。
【００３７】
薄膜コンデンサは、薄膜弾性表面波デバイス１０の出力特性におけるメインピーク近傍に発生する低次ピークを抑制し、それによるスプリアス発振（寄生発振）を防止する。実験結果から１ｐＦ程度の薄膜コンデンサを形成することにより、メインピークの抑制を防ぎつつ、低次ピークを抑制できることが明らかになった。図２は、１ｐＦの薄膜コンデンサを設けた場合（破線で示す）と、設けない場合（実線で示す）の薄膜弾性表面波デバイスの周波数特性を示し、縦軸に挿入損失、横軸にメインピークでの発振周波数をゼロ（０）としたときの周波数を示している。図２に示すように、メインピークは、わずか０．６ｄＢのダウンであるのに比べ、低次ピークは、３ｄＢのダウンとなっており、メインピークに比べ低次ピークの方が、挿入損失をより大きく抑制することができる。さらに、この低次ピークの抑制効果は、駆動電極と電気的に並列状態に薄膜コンデンサを設けることで、さらに大きな効果を生ずることが検証されている。
【００３８】
薄膜コンデンサの容量は、式（１）によって設定される。式（１）によれば、薄膜コンデンサの容量Ｃは、電極に挟まれる膜（本例では、圧電体薄膜１２）を構成する圧電体の誘電率ε及び電極の面積Ｓに比例し、電極に挟まれる膜の厚み（本例では、圧電体薄膜１２の厚み）に反比例の関係にある。即ち、圧電体薄膜１２に誘電率の高い材料を用いる、又は、圧電体薄膜１２の厚みを薄くすることによって、電極面積を小さくすることができる。圧電体薄膜１２に用いることが可能な圧電材料の誘電率εを表１に示す。表１によれば、例えば、圧電材料として水晶（比誘電率４．６３）を用いる場合と比べれば、ＺｎＯ（比誘電率１０．２０）を用いた場合の方が、電極面積は約１／２とすることができる。さらに、ＬｉＴａＯ3（比誘電率４２．８）を用いれば、電極面積は約１／９とすることができる。また、前述のように、圧電体薄膜１２の膜厚を薄くすることによっても電極面積は小さくすることが可能であるが、前述の圧電体薄膜１２の説明でも述べたように、０．５〜１．５μｍ程度の膜厚とすることが望ましい。
【００３９】
【数１】
2006067271.tif 000003
Ｓ：面積、ｄ：膜厚、ε：誘電率。
【００４０】
【表１】
2006067271.tif 000004
【００４１】
図３は、圧電体薄膜１２として膜厚０．５μｍのＺｎＯ薄膜を用いた場合のコンデンサ容量と電極面積の相関図である。図３によれば、前述によるスプリアス発振を防止するために必要な１ｐＦの容量は、４９００μｍ2（例えば、７０μｍ×７０μｍ）のわずかな面積の電極で確保することができる。
【００４２】
このように、本実施形態のような、ＭＩＳ型（Ｍｅｔａｌ−Ｉｎｓｕｌａｔｏｒ−Ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ）構造を利用して薄膜コンデンサを形成すれば、わずかなコンデンサ領域で必要な容量を確保することが可能となり、駆動電極１５と同じ圧電体薄膜１２上に薄膜コンデンサを形成することができる。
【００４３】
回路２２は、モノリシック集積回路や表面上に構成されたハイブリッド集積回路などで構成され、図１に示すように、基板１１の下面（すなわち、圧電体薄膜１２が形成されている側とは反対側の表面）上、或いは表面に近い部分に形成されている。それぞれの回路２２間は、配線層２３により接続が取られており、基板１１の上面に形成された駆動電極１５、薄膜コンデンサ電極１７，１８とは、スルーホール１９を介して接続されている。配線層２３はアルミニウム、アルミニウム合金、Ｃｕ、Ｃｕ合金、Ａｕ、Ａｕ合金、Ｃｒ、Ｃｒ合金などで構成される。
【００４４】
第一実施形態に示す薄膜弾性表面波デバイスによれば、基板１１の上面に形成された圧電体薄膜１２の表面に弾性表面波の駆動電極１５と薄膜コンデンサ電極１７，１８とが形成されている。この駆動電極１５、薄膜コンデンサ電極１７，１８は、スルーホール１９によって基板１１の下面に形成された回路２２と接続されている。換言すれば、一つの基板１１上に、弾性表面波の駆動電極１５、薄膜コンデンサ電極１７，１８、回路２２が形成されて薄膜弾性表面波デバイス１０が構成されている。即ち、駆動回路も含む薄膜弾性表面波デバイス１０が一つの基板からなる一つの素子で形成されており、厚さ及び平面の面積を小さくした容積の小さな、換言すれば小型の薄膜弾性表面波デバイス１０を提供することが可能となる。
【００４５】
さらに、スルーホール１９は、例えば、ケミカルエッチングなどで形成することができるため形状ばらつきがほとんどない状態で形成することができる。従って、駆動電極１５、薄膜コンデンサ電極１７，１８と回路２２との接続による、接続形状のバラツキを小さく抑えることが可能となる。即ち、従来のボンディングワイヤー形状のばらつきなどに見られる接続形状のばらつきをを小さく抑えることが可能となるため、接続状態のばらつきによる寄生容量のばらつきに起因する薄膜弾性表面波デバイスの特性の劣化を防止することが可能となる。
【００４６】
なお、基板１１の下面（すなわち、圧電体薄膜１２が形成されている側とは反対側の表面）上、或いは表面に近い部分に形成されている回路２２などを覆うように絶縁層を設けてもよい。
【００４７】
（第二実施形態）
図４に沿って第二実施形態について説明する。図４は、本発明に係る第二実施形態の薄膜弾性表面波デバイスの概略構造を示し、（ａ）は平面図、（ｂ）は正面図である。
【００４８】
図４に示すように、、薄膜弾性表面波デバイス１０は、基板３１、圧電層の一例としての圧電体薄膜３２、絶縁層４５、導電層４４、駆動電極３５、接続電極３６、薄膜コンデンサ電極３７，３８、スルーホール３９、回路４２、及び配線層４３で構成されている。
【００４９】
詳述すると、基板３１の表面（上面）に絶縁層４５が形成されており、絶縁層４５の表面には導電層４４が形成されている。さらに導電層４４の表面には、圧電体薄膜３２が形成され、その表面に励振電極３３ａ，３４ａ、バスバー３３ｂ，３４ｂ、反射電極４０、及びバスバー４１からなる駆動電極３５、接続電極３６、薄膜コンデンサ電極３７，３８が形成されている。基板３１の下面（すなわち、圧電体薄膜３２が形成されている側とは反対側の表面）上、或いは表面に近い部分には回路４２が形成されている。それぞれの回路４２間は、配線層４３により接続が取られており、基板３１の上面に形成された駆動電極３５、薄膜コンデンサ電極３７，３８、或いは導電層４４などと、スルーホール３９を介して接続されている。
【００５０】
以下に第二実施形態の構成要素について詳細に説明するが、基板３１、圧電体薄膜３２、駆動電極３５、接続電極３６、薄膜コンデンサ電極３７，３８は第一実施形態と同様であるため説明は省略する。
【００５１】
絶縁層４５は、一例としてＳｉＯ2が用いられている。絶縁層４５としては、他にもＰＳＧ（リンドープガラス）、ＴｉＯ2、Ｔａ2Ｏ5などの金属酸化物、Ｓｉ3Ｎ4などの窒化シリコン、アクリル樹脂などの合成樹脂などを用いることができる。絶縁層４５は、基板３１が導電体基板である場合や半導体基板であるときに、基板と、その上層の導電体との間を絶縁するためのものである。従って、基板３１が導電体或いは半導体であって、或る程度の導電性を有する場合は絶縁層４５が必要となる。また、基板３１が絶縁性を有する場合には絶縁層４５は必ずしも必要ないが、基板３１の表面上に配線パターンなどの導電膜が形成されている場合には、上層との絶縁を確保するために絶縁層４５が必要となる場合がある。
【００５２】
導電層４４は、一例としてアルミニウム層で形成されている。導電層４４を構成する他の材料としては、アルミニウム合金、Ｃｕ、Ｃｕ合金、Ａｕ、Ａｕ合金、Ｃｒ、Ｃｒ合金などを用いることができる。導電層４４は、少なくとも圧電体薄膜３２の上面に形成される薄膜コンデンサ電極３７，３８と圧電体薄膜３２を挟み対峙する一方のコンデンサ電極として用いられ、これらによって薄膜コンデンサを構成する。このことから、薄膜コンデンサの電極としての導電層４４は、薄膜コンデンサ電極に対向する領域に設けられていればよいが、絶縁層４５の全面に形成されていてもよい。
【００５３】
第二実施形態によれば、第一実施形態の効果に加え、薄膜コンデンサの一方の電極として導電層４４を用いることにより、前述の第一実施形態に加えてさらに効率よく、容量も安定的な薄膜コンデンサを形成することが可能となる。
【００５４】
なお、基板３１の下面（すなわち、圧電体薄膜３２が形成されている側とは反対側の表面）上、或いは表面に近い部分に形成されている回路４２などを覆うように絶縁層を設けてもよい。
【００５５】
（第三実施形態）
図５に沿って第三実施形態について説明する。図５は、本発明に係る第三実施形態の薄膜弾性表面波デバイスの概略構造を示し、（ａ）は平面図、（ｂ）は正面図、（ｃ）は底面図である。
【００５６】
図５によれば、薄膜弾性表面波デバイス１０は、基板５１、第一圧電層としての圧電体薄膜５２、第二圧電層としての圧電体薄膜６４、駆動電極５５、薄膜コンデンサ電極５７，５８、スルーホール５９、回路６２、及び配線層６３で構成されている。
【００５７】
ここで、前述の第一実施形態と同様である基板５１、圧電体薄膜５２、駆動電極５５、薄膜コンデンサ電極５７，５８の詳細な説明は省略し、異なる構成について以下に説明する。
【００５８】
詳述すると、基板５１の一例としてのシリコン（Ｓｉ）基板の表面（上面）に、第一圧電層としての圧電体薄膜５２が形成され、その表面に駆動電極５５が形成されている。基板５１の下面（すなわち、圧電体薄膜５２が形成されている側とは反対側の表面）上、或いは表面に近い部分に回路６２が形成されており、さらに回路６２を含む基板５１の下面に、第二圧電層としての圧電体薄膜６４が形成されている。なお、図５では圧電体薄膜６４は基板５１の全面でなく一部に設ける構成で示しているが、これに限らず基板５１の下面の全面に圧電体薄膜６４を設けてもよい。圧電体薄膜６４の表面には、薄膜コンデンサ電極５７，５８が形成されており、薄膜コンデンサ電極５７，５８と基板５１と、両者に挟まれる圧電体薄膜６４とによって薄膜コンデンサを構成する。なお、基板５１として用いているシリコン（Ｓｉ）は、導電体であるため、薄膜コンデンサの一方の電極としての機能を果たすことができる。前述のそれぞれの回路６２間は、配線層６３により接続が取られており、さらには圧電体薄膜５２の上面に形成された駆動電極５５、圧電体薄膜６４の表面に形成された薄膜コンデンサ電極５７，５８などと、スルーホール５９を介して接続されている。
【００５９】
第三実施形態によれば、駆動電極５５と薄膜コンデンサ電極５７，５８とが、それぞれ異なった圧電体薄膜５２，６４の表面に形成されるため、平面構造を重ねて配置することが可能となる。従って、駆動電極５５と薄膜コンデンサ電極５７，５８とを同一薄膜面に形成する場合と比べ、これらの電極の占める面積を小さくすることが可能であり、薄膜弾性表面波デバイス１０の平面的な面積をさらに小型化することが可能となる。
【００６０】
さらに、スルーホール５９は、例えば、ケミカルエッチングなどで形成することができるため形状ばらつきがほとんどない状態で形成することができる。従って、駆動電極５５、薄膜コンデンサ電極５７，５８、及び回路６２との接続による、接続形状のバラツキを小さく抑えることが可能となる。即ち、従来のボンディングワイヤー形状のばらつきなどに見られる接続形状のばらつきをを小さく抑えることが可能となるため、接続状態のばらつきによる寄生容量のばらつきに起因する薄膜弾性表面波デバイスの特性の劣化を防止することが可能となる。
【００６１】
また、基板５１及び圧電体薄膜が導電性を有する場合、或いは基板５１及び圧電体薄膜表面に導電パターンなどを設ける場合などでは、基板５１と圧電体薄膜との間に絶縁層を設けることによって絶縁性を確保することも可能である。
【００６２】
なお、第三実施形態では、第一圧電層としての圧電体薄膜５２の表面に駆動電極５５が形成され、第二圧電層としての圧電体薄膜６４の表面に薄膜コンデンサ電極５７，５８を形成する構成で説明したが、圧電体薄膜５２の表面に薄膜コンデンサ電極５７，５８が形成され、圧電体薄膜６４の表面に駆動電極５５が形成される構成でも同様な効果を有している。
【００６３】
＜駆動電極及び薄膜コンデンサ電極の変形例＞
次に、駆動電極及び薄膜コンデンサ電極の配置における変形例について図面を用いて説明する。図６、図７、図８及び図９は、駆動電極及び薄膜コンデンサ電極の配置における変形例を示す、薄膜弾性表面波デバイスの平面図である。
【００６４】
［変形例１］
図６に示すように、薄膜弾性表面波デバイス１０の圧電体薄膜７１上に駆動電極が設けられている。当該駆動電極は、櫛歯状の励振電極７２ａ，７２ｂが、一対の電極で構成され、励振電極７２ａ，７２ｂの配列領域の伝播方向両側にそれぞれ反射器７６が配置された構成の、所謂１ｐｏｒｔ−ＳＡＷと呼ばれるものである。一方の励振電極７２ａは、バスバー７３ａによって接続されており、バスバー７３ａと薄膜コンデンサ電極７５ａが接続電極７４ａによって接続されている。薄膜コンデンサ電極７５ａには、スルーホール７７ａが設けられており、図示しない回路などと接続されている。他方の励振電極７２ｂは、前述の励振電極７２ａと同様にバスバー７３ｂによって接続されており、バスバー７３ｂと薄膜コンデンサ電極７５ｂが接続電極７４ｂによって接続されている。薄膜コンデンサ電極７５ｂには、スルーホール７７ｂが設けられており、図示しない回路などと接続されている。
【００６５】
また、薄膜コンデンサ電極７５ａ，７５ｂの位置が、一方の反射器７６（図面右側の反射器）の外側に形成されているがこれに限らない。薄膜コンデンサ電極７５ａ，７５ｂの位置は、例えば、他方の反射器７６（図面左側の反射器）の外側、或いはバスバー７３ａ，７３ｂの外側（図面上下側）などに設けてもよい。
【００６６】
また、上述の変形例では、スルーホール７７ａ，７７ｂを薄膜コンデンサ電極７５ａ，７５ｂに設けることで説明したがこれに限らず、駆動電極、薄膜コンデンサ電極などと回路とが接続できる位置であればよく、スルーホールは任意の位置に設けても良い。
【００６７】
［変形例２］
図７に示すように、薄膜弾性表面波デバイス１０の圧電体薄膜８１上に駆動電極が設けられている。当該駆動電極は、櫛歯状の励振電極が８２ａ，８２ｂの一対と、８４ａ，８４ｂの一対との二対の電極で構成され、二対の励振電極の配列領域の伝播方向両側にそれぞれ反射器８９が配置された、所謂２ｐｏｒｔ−ＳＡＷと呼ばれるものである。一方の対である励振電極８２ａ，８２ｂは、それぞれが交互に配置され、バスバー８３ａ，８３ｂによって接続されている。バスバー８３ａには、接続用電極８６ａが接続されており、この接続用電極８６ａによってバスバー８３ａと薄膜コンデンサ電極８７ａとが接続されている。また、バスバー８３ｂにはスルーホール８８ｄが形成されている。他方の対である励振電極８４ａ，８４ｂは、それぞれが交互に配置され、バスバー８５ａ，８５ｂによって接続されている。バスバー８５ｂには、接続用電極８６ｂが接続されており、この接続用電極８６ｂによってバスバー８５ｂと薄膜コンデンサ電極８７ｂとが接続されている。また、バスバー８５ａにはスルーホール８８ｃが形成されている。薄膜コンデンサ電極８７ａ，８７ｂには、スルーホール８８ａ，８８ｂが設けられている。スルーホール８８ａ，８８ｂ，８８ｃ，８８ｄは、図示しない回路などと接続している。
【００６８】
なお、図７では、薄膜コンデンサ電極８７ａ，８７ｂの位置が、一方の反射器８９（図面右側の反射器）の外側に形成されているがこれに限らない。薄膜コンデンサ電極８７ａ，８７ｂの位置は、例えば、他方の反射器８９（図面左側の反射器）の外側、或いはバスバー８３ａ，８５ａ，８３ｂ，８５ｂの外側（図面上下側）などに設けてもよい。
【００６９】
［変形例３］
図８に示すように、薄膜弾性表面波デバイス１０の圧電体薄膜９１上に駆動電極が設けられている。当該駆動電極は、前述の変形例２と同じように、二対の励振電極９２ａ，９２ｂ，９４ａ，９４ｂの配列領域の伝播方向両側にそれぞれ反射器９９が配置された、所謂２ｐｏｒｔ−ＳＡＷと呼ばれるものである。それぞれが交互に配置された一対の励振電極９２ａ，９２ｂは、バスバー９３ａ，９３ｂによって接続されており、それぞれが交互に配置された他の一対の励振電極９４ａ，９４ｂは、バスバー９５ａ，９５ｂによって接続されている。バスバー９３ｂ，９５ｂは、薄膜コンデンサ電極９７と接続用電極９６を介して接続されている。薄膜コンデンサ電極９７は、さらにこの接続用電極９６を介して外部接続用電極９８と接続されている。外部接続用電極９８は、薄膜弾性表面波デバイス１０と外部の電極パターン、例えば、パッケージの電極などとの接続を行う。なお、図示しないが、スルーホールを任意に設けて回路などとの接続を行ってもよい。
【００７０】
なお、薄膜コンデンサ電極９７と外部接続用電極９８との位置関係は、バスバー９３ｂ、９５ｂに近い側に外部接続用電極９８を設け、その外側に薄膜コンデンサ電極９７を設ける構造でもよい。また、薄膜コンデンサ電極９７と外部接続用電極９８とは、図８に示す駆動電極の右側のみでなく、反射器９９の上下方向、或いは駆動電極の左側に設けられていてもよい。
【００７１】
［変形例４］
図９に示すように、薄膜弾性表面波デバイス１０の圧電体薄膜１２上に形成された励振電極１１３ａ，１１４ａは、バスバー１１３ｂ，１１４ｂによって連結して接続されている。薄膜コンデンサ電極１１７，１１８は、バスバー１１３ｂ，１１４ｂと直接接続しており、換言すれば、薄膜コンデンサ電極１１７，１１８と駆動電極の一部であるバスバー１１３ｂ，１１４ｂとが連続し、一体化して薄膜コンデンサ電極１１７，１１８を形成している。薄膜コンデンサ電極１１７，１１８の外側には、スルーホール１１９が形成されており、薄膜コンデンサ電極１１７，１１８と図示しない回路などとが接続されている。なお、励振電極１１３ａ，１１４ａの配列領域の伝播方向両側にはそれぞれ反射器１２０が配置されている。
【００７２】
なお、上述の変形例では、スルーホール１１９を薄膜コンデンサ電極１１７，１１８に設けることで説明したがこれに限らず、駆動電極、薄膜コンデンサ電極などと回路とが接続できる位置であればよく、スルーホールは任意の位置に設けても良い。
【００７３】
（第四実施形態）
図１０に沿って第四実施形態について説明する。図１０は、本発明に係るパッケージ型薄膜弾性表面波装置の概略構造を示す正断面図である。
【００７４】
図１０に示すように、本発明のパッケージ型薄膜弾性表面波装置２００は、薄膜弾性表面波デバイス１０、薄膜弾性表面波デバイス１０を収納するための保持器としてのパッケージ２０１、薄膜弾性表面波デバイス１０とパッケージ２０１との接続材としての金バンプ２０７、及びパッケージ２０１の開口部を封止する蓋板２０８から構成される。
【００７５】
セラミック等で形成されたパッケージ２０１の凹部底面に、接続電極２０６が形成されている。接続電極２０６は少なくとも表面に金層が設けられており、薄膜弾性表面波デバイス１０の接続材である金バンプ２０７と接合されている。薄膜弾性表面波デバイス１０は、基板の一例としてのＳｉ（シリコン）基板２０２、Ｓｉ基板２０２の表面に形成された圧電体薄膜の一例としてのＺｎＯ（酸化亜鉛）薄膜２０３、ＺｎＯ薄膜２０３の表面に形成された駆動電極２０４と薄膜コンデンサ電極２０５から形成されている。駆動電極２０４と薄膜コンデンサ電極２０５は、例えばＡｌ（アルミ）薄膜で形成されている。なお、接続電極２０６は、パッケージ２０１の外側に設けられた図示しない外部端子に接続されている。パッケージ２０１の凹部の開口部には、蓋板２０８を載置し、例えばシーム溶接、金属加熱融着などを用いて封止されている。
【００７６】
第四実施形態によれば、Ｓｉ基板２０２表面に形成されたＺｎＯ薄膜２０３上に、駆動電極２０４と薄膜コンデンサ電極２０５が形成された、小型で、スプリアス発振を抑制することが可能な薄膜弾性表面波デバイス１０をパッケージ２０１に収納している。
【００７７】
従って、第一実施形態の効果に加え、従来のパッケージ型薄膜弾性表面波装置より小型でスプリアスの抑制されたパッケージ型薄膜弾性表面波装置２００を提供することが可能となる。
【００７８】
なお、前述ではパッケージ２０１の接続電極２０６と薄膜弾性表面波デバイス１０との接続に金バンプ２０７を用いて接続する方法で説明したが、接続方法はこれに限らない。例えば、金バンプ２０７に替わり、図８に示す変形例３のように、薄膜弾性表面波デバイス１０の表面に形成されたＺｎＯ薄膜９１の表面に設けられた外部接続用電極９８を用い、ワイヤボンディングなどによってパッケージ２０１の接続電極２０６と接続してもよい。
【００７９】
また、本発明の薄膜弾性表面波デバイス１０は、前述の実施形態にのみ限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において種々変更を加え得ることは勿論である。例えば、上記実施形態のＩＤＴ（インタディジタル電極）は、シングル電極構造として描いてあるが、ダブル（スプリット）電極構造を有するものなど、種々の電極構造を用いることができる。また、上記実施形態では、１端子対形共振子構造やトランスバーサル型フィルタ構造を有するものとして説明してあるが、２端子対形共振子構造などの種々の弾性表面波デバイスの構造を採用することができる。
【００８０】
＜薄膜弾性表面波デバイスの製造方法＞
（第一の製造方法）
次に、本発明に係る薄膜弾性表面波デバイスの第一の製造方法について説明する。図１１（ａ）〜（ｃ）は、先述した第一実施形態の薄膜弾性表面波デバイスにおける概略の製造工程を示す工程説明図である。
【００８１】
先ず、図１１（ａ）に示すように、基板１１（一例としてＳｉ基板）の表面（上面）に圧電層の一例としての圧電体薄膜１２（本例では、ＺｎＯを用い、以下「ＺｎＯ薄膜」という）を形成する。ＺｎＯ薄膜１２は、ＭＯＣＶＤ法（有機金属原料を用いたＣＶＤ法）などのＣＶＤ法、ＲＦスパッタリング法（ＲＦ高周波電界を印加して行うもの）などのスパッタリング法などによって成膜することができる。
【００８２】
次に、図１１（ｂ）に示すように、ＺｎＯ薄膜１２の表面上に一例としてアルミニウム（Ａｌ）の電極用薄膜２５を形成する。電極用薄膜２５は、蒸着法やスパッタリング法などを用いて成膜することができる。
【００８３】
次に、図１１（ｃ）に示すように、電極用薄膜２５をフォトリソグラフィ法などによってパターニングすることにより、駆動電極を構成する励振電極１４ａ、バスバー１３ｂ、及び反射電極２０、薄膜コンデンサ電極１７，１８などを形成する。
【００８４】
上述した薄膜弾性表面波デバイスの第一の製造方法によれば、薄膜弾性表面波デバイス１０を簡単な工程で形成することが可能となる。即ち、ＺｎＯ薄膜１２の表面の励振電極１４ａ、バスバー１３ｂ、及び反射電極２０、薄膜コンデンサ電極１７，１８などを同一工程で形成することが可能となる。従って、製造工数を少なくすることが可能となり、低コストの薄膜弾性表面波デバイスを提供することが可能となる。
【００８５】
（第二の製造方法）
次に、本発明に係る薄膜弾性表面波デバイスの第二の製造方法について説明する。図１２（ａ）〜（ｄ）は、先述した第二実施形態の薄膜弾性表面波デバイスにおける概略の製造工程を示す工程説明図である。
【００８６】
先ず、図１２（ａ）に示すように、基板３１（一例としてＳｉ基板）の表面（上面）に絶縁層の一例としてのＳｉＯ2層４５を形成する。さらに、ＳｉＯ2層４５の表面に導電層の一例としてのアルミニウム薄膜層４４を形成する。ＳｉＯ2層４５及びアルミニウム薄膜層４４は、蒸着法、スパッタリング法などにより形成することができる。
【００８７】
次に、図１２（ｂ）に示すように、アルミニウム薄膜層４４の表面に圧電層の一例としての圧電体薄膜であるＺｎＯ薄膜３２を形成する。ＺｎＯ薄膜３２は、ＭＯＣＶＤ法（有機金属原料を用いたＣＶＤ法）などのＣＶＤ法、ＲＦスパッタリング法（ＲＦ高周波電界を印加して行うもの）などのスパッタリング法などによって成膜することができる。
【００８８】
次に、図１２（ｃ）に示すように、ＺｎＯ薄膜３２の表面に、一例としてアルミニウムを用いた電極用薄膜４６を形成する。電極用薄膜４６は、蒸着法やスパッタリング法などを用いて成膜することができる。
【００８９】
次に、図１２（ｄ）に示すように、電極用薄膜４６をフォトリソグラフィ法などによってパターニングすることにより、駆動電極を構成する励振電極３４ａ、バスバー３３ｂ、及び反射電極４０、薄膜コンデンサ電極３７，３８などを形成する。
【００９０】
上述した薄膜弾性表面波デバイスの第二の製造方法によれば、薄膜弾性表面波デバイス１０を簡単な工程で形成することが可能となる。即ち、ＺｎＯ薄膜３２の表面の励振電極３４ａ、バスバー３３ｂ、及び反射電極４０、薄膜コンデンサ電極３７，３８などを同一工程で形成することが可能となる。従って、製造工数を少なくすることが可能となり、低コストの薄膜弾性表面波デバイスを提供することが可能となる。加えて、ＺｎＯ薄膜３２の下面に接するアルミニウム薄膜層４４を形成するため、薄膜コンデンサの容量を効率的に形成することが可能となる。
【００９１】
なお、絶縁層の一例としてのＳｉＯ2層４５は、基板３１が半導体或いは導電体である場合に、ＳｉＯ2層４５と導電層の一例としてのアルミニウム薄膜層４４との短絡を防ぐために設ける。従って、基板３１が絶縁性の材料である場合には、絶縁層の一例としてのＳｉＯ2層４５は設けなくともよい。
【図面の簡単な説明】
【００９２】
【図１】第一実施形態の薄膜弾性表面波デバイスの概略を示し、（ａ）は平面図、（ｂ）は正面図。
【図２】薄膜コンデンサ有無による薄膜弾性表面波デバイスの特性を示すグラフ。
【図３】薄膜コンデンサのコンデンサ容量と電極面積の相関を示すグラフ。
【図４】第二実施形態の薄膜弾性表面波デバイスの概略を示し、（ａ）は平面図、（ｂ）は正面図。
【図５】第三実施形態の薄膜弾性表面波デバイスの概略を示し、（ａ）は平面図、（ｂ）は正面図、（ｃ）は底面図。
【図６】変形例１における薄膜弾性表面波デバイスの平面図。
【図７】変形例２における薄膜弾性表面波デバイスの平面図。
【図８】変形例３における薄膜弾性表面波デバイスの平面図。
【図９】変形例４における薄膜弾性表面波デバイスの平面図。
【図１０】パッケージ型薄膜弾性表面波装置の概略構造を示す正断面図。
【図１１】（ａ）〜（ｃ）は、薄膜弾性表面波デバイスの第一の製造工程の概略を示す工程説明図。
【図１２】（ａ）〜（ｄ）は、薄膜弾性表面波デバイスの第二の製造工程の概略を示す工程説明図。
【図１３】従来の弾性表面波デバイスの部分正断面図。
【符号の説明】
【００９３】
１０…薄膜弾性表面波デバイス、１１，３１，５１，２０２…基板、１２，３２，７１，８１，９１，２０３…圧電層としての圧電体薄膜、１３ａ，１４ａ，３３ａ，３４ａ，５３ａ，５４ａ，７２ａ，７２ｂ，８２ａ，８２ｂ，９２ａ，９２ｂ，９４ａ，９４ｂ，１１３ａ，１１４ａ…励振電極、１３ｂ，１４ｂ，３３ｂ，３４ｂ，５３ｂ，５４ｂ，７３ａ，７３ｂ，８３ａ，８３ｂ，８５ａ，８５ｂ，９３ａ，９３ｂ，９５ａ，９５ｂ，１１３ｂ，１１４ｂ…バスバー、１５…駆動電極、１６，３６，７４ａ，７４ｂ，８６ａ，８６ｂ，９６…接続電極、１７，１８，３７，３８，５７，５８，７５ａ，７５ｂ，８７ａ，８７ｂ，９７，１１７，１１８，２０５…薄膜コンデンサ電極、１９，３９，５９，７７ａ，７７ｂ，８８ａ，８８ｂ，８８ｃ，８８ｄ，１１９…スルーホール、２０，４０，６０，７６，８９，９９，１２０…反射電極、２１，４１，６１…反射器のバスバー、２２，４２，６２…回路、２３，４３，６３…配線層、４４…導電層、４５…絶縁層、５２…圧電層を構成するとともに第一圧電層としての圧電体薄膜、６４…圧電層を構成するとともに第二圧電層としての圧電体薄膜、２００…パッケージ型薄膜弾性表面波装置、２０１…保持器としてのパッケージ、２０８…蓋体。
【図１】
2006067271.tif 000005
【図２】
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【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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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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