(57)【要約】【課題】  弾性表面波素子の用途や使用環境、個別の製品の性能差などに応じて、簡単に温度特性を変更することができる弾性表面波素子の温度特性調整方法と、弾性表面波素子の製造方法を提供すること。【解決手段】  圧電基板３９の表面、または基板上に設けた圧電薄膜の表面に櫛歯型電極が形成され、この櫛歯型電極３２，３８を覆う絶縁膜を設けた弾性表面波素子の周波数−温度特性を調整する方法であって、少なくとも前記櫛歯型電極３２，３８が形成されている範囲に対応した領域の前記絶縁膜に対して、前記基板の歪み状態を変化させるようにレーザ光を照射する。【選択図】  図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
圧電基板、または基板に設けた圧電薄膜に櫛歯型電極が形成され、前記櫛歯型電極を覆うように絶縁膜を設けた弾性表面波素子の周波数−温度特性を調整する方法であって、
少なくとも前記櫛歯型電極が形成されている範囲に対応した領域の前記絶縁膜に対して、前記基板の歪み状態を変化させるように光を照射する
ことを特徴とする弾性表面波素子の温度特性調整方法。
【請求項２】
圧電基板、または基板に設けた圧電薄膜に櫛歯型電極を形成する電極形成工程と、
前記櫛歯型電極を覆うように前記圧電基板または圧電薄膜の上に前記櫛歯型電極を覆うように絶縁膜を形成する絶縁膜形成工程と、
前記絶縁膜形成工程において、少なくとも前記櫛歯型電極が形成されている範囲に対応した領域の前記絶縁膜に対して、前記基板の歪み状態を変化させるように光を照射することにより、前記弾性表面波素子の周波数−温度特性を調整する、温度特性調整工程と
を含むことを特徴とする弾性表面波素子の製造方法。
【請求項３】
前記光として、ＹＡＧレーザを用いて、出力５０Ｗ（ワット）以下の条件で加工することを特徴とする請求項２に記載の弾性表面波素子の製造方法。
【請求項４】
前記弾性表面波素子の周波数を測定しながら、求める温度特性に対応させて前記レーザ出力を決定することを特徴とする請求項３に記載の弾性表面波素子の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電気信号と弾性表面波との間の変換を行う櫛歯型電極を有する弾性表面波素子の製造方法とその温度特性調整方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、携帯電話やテレビ受像機等の電子部品や通信部品において、共振子や帯域フィルタ等として弾性表面波装置（以下、「ＳＡＷ（Ｓｕｒｆａｃｅ  Ａｃｏｕｓｔｉｃ  Ｗａｖｅ）装置」という）が使用されている。
【０００３】
弾性表面波素子は、水晶などの圧電材料で形成した基板の一面に、櫛歯型電極である櫛形電極（ＩＤＴ（Ｉｎｔｅｒ  Ｄｉｇｉｔａｌ  Ｔｒａｎｓｄｕｃｅｒ））や必要な反射器を形成したものである。ここで、ＩＤＴは、上記基板の表面に、アルミニウム等の導体金属により櫛歯状もしくはすだれ状に形成されている。
【０００４】
ＩＤＴは、櫛歯状とされた複数の電極指が所定のピッチで並設されて長手方向の各端部が交互に短絡されるように形成されている。即ち、一対の櫛形状の電極の各櫛歯部分が、所定距離隔てて互い違いに入り込むように形成されている。
このＩＤＴは、電気的に接続されている外部端子を介して電気信号と弾性表面波（ＳＡＷ）との間の変換を行う機能を有する。
【０００５】
また、ＩＤＴを覆うようにして、基板の表面には、絶縁膜が形成されている。絶縁膜はＩＤＴを保護するとともに、隣り合う電極同士が互いに短絡しないように形成されるもので、ＳｉＯ２やＺｎＯなどの無機材料、あるいはポリイミドやシリコーンなどの有機材料により形成されている。
【０００６】
このような弾性表面波素子においては、電気信号が、弾性表面波素子のＩＤＴの端子部から入力されると、圧電効果により弾性表面波に変換される。この弾性表面波は、ＩＤＴの電極指の長手方向に対して直交方向に伝搬され、ＩＤＴに戻され、共振周波数付近の周波数（動作周波数）の電気信号に変換されてＩＤＴ他の端子部を介して出力されるようになっている。
【０００７】
このような弾性表面波素子は、図８に示すように、素子が置かれた周囲温度の影響により周波数が変動する周波数−温度特性（以下、「温度特性」という）を有している。
そして、この弾性表面波素子の用途や仕向地などによっては、温度特性のマッチングが悪いと、要求された周波数の信号が出ない。図９に示すように、弾性表面波素子の周波数のずれが、符号ａやｂに示すように規格の範囲内であればよいが、符号ｄで示すように規格外となった場合には、もとめられる性能が発揮できないこととなる。
また、個々の製品において、温度特性にずれがある場合にも、同様の問題がある。
【０００８】
そこで、このような場合には、弾性表面波素子自体の構造もしくは、素子が接続される回路などに所定の手段を講じて、周波数を補正するようにされている。
例えば、このような手段としては、弾性表面波素子の基板の裏に、バイアス電圧印加用の電極を設け、周波数の測定結果に基づいて、補正のためのバイアス電圧を印加して、弾性表面波素子に歪みを与えて、所望の温度特性にできるようにされているものもある（特許文献１参照）。
【０００９】
【特許文献１】特開２００２―１６４７７号
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
ところで、上述した従来の方法では、補正が必要な弾性表面波素子については、その使用毎に、補正のためのバイアス電圧を印加する必要があり、本来の動作以外の駆動電圧を消費するものであり、さらに実装側には、バイアス電圧を与えるための手段を備える必要があるなど、種々の不便がある。
【００１１】
本発明の目的は、上記課題を解消して、弾性表面波素子の用途や使用環境、個別の製品の性能差などに応じて、簡単に温度特性を変更することができる弾性表面波素子の温度特性調整方法と、弾性表面波素子の製造方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
上述の目的は、第１の発明にあっては、圧電基板、または基板に設けた圧電薄膜に櫛歯型電極が形成され、前記櫛歯型電極を覆うように絶縁膜を設けた弾性表面波素子の周波数−温度特性を調整する方法であって、少なくとも前記櫛歯型電極が形成されている範囲に対応した領域の前記絶縁膜に対して、前記基板の歪み状態を変化させるように光を照射する弾性表面波素子の温度特性調整方法により、達成される。
第１の発明の構成によれば、弾性表面波素子の前記基板において、前記絶縁膜が形成された際に歪みが生じて、残留応力が存在する。本発明者はこのことに注目し、前記絶縁膜について、前記櫛歯型電極が形成されている範囲で、所定の熱量を加えることで、残留応力を低減もしくは解消して、前記基板の歪み状態を変化させるようにしたものである。これにより、無接触な工程を用いて、弾性表面波素子自体に新たな構造を加えたり、実装側に特別な構造を設けることなく、前記基板の表面における弾性表面波の伝搬状態を変化させて、温度特性を調整することができることを見出した。
かくして、弾性表面波素子の用途や使用環境、個別の製品の性能差などに応じて、簡単に温度特性を変更することができる。
【００１３】
また、上述の目的は、第２の発明にあっては、圧電基板、または基板に設けた圧電薄膜に櫛歯型電極を形成する電極形成工程と、前記櫛歯型電極を覆うように前記圧電基板または圧電薄膜の上に前記櫛歯型電極を覆うように絶縁膜を形成する絶縁膜形成工程と、前記絶縁膜形成工程において、少なくとも前記櫛歯型電極が形成されている範囲に対応した領域の前記絶縁膜に対して、前記基板の歪み状態を変化させるように光を照射することにより、前記弾性表面波素子の周波数−温度特性を調整する、温度特性調整工程とを含む弾性表面波素子の製造方法により、達成される。
第２の発明の構成によれば、第１の発明について説明したのと同じ原理により、製造工程中において、温度特性を調整した上で弾性表面波素子を完成させることができる。
【００１４】
第３の発明は、第２の発明の構成において、前記光として、ＹＡＧレーザを用いて、出力５０Ｗ（ワット）以下の条件で加工することを特徴とする。
第３の発明の構成によれば、ＹＡＧレーザを用いて、出力５０Ｗ（ワット）以下の条件で加工することで、前記基板の残留応力を十分に除去することができ、これを超える出力による加工を避けることで、省エネルギーをはかることができる。
【００１５】
第４の発明は、第３の発明の構成において、前記弾性表面波素子の周波数を測定しながら、求める温度特性に対応させて前記レーザ出力を決定することを特徴とする。
第４の発明の構成によれば、前記弾性表面波素子の周波数を測定しながら、求める温度特性に対応させた加工を実現することができ、任意の温度特性を得ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
図１は、本発明の弾性表面波素子の実施形態を示す概略平面図、図２は図１のＡ−Ａ線概略断面図である。
これらの図において、弾性表面波素子３１は、基板３９とこの圧電基板の能動面に形成した二対の櫛歯型電極３２，３８を備えている。
図２（ａ）に示す基板３９は、圧電材料として、例えば、水晶、リチウムタンタレート（ＬｉＴａＯ3 ）、リチウムナイオベート（ＬｉＮｂＯ3 ）、タンタル酸リチウム、ニオブ酸カリウム、ダイヤモンド等の単結晶基板を使用することができる。
あるいは、図２（ｂ）に示すように、圧電基板ではなく、シリコン（Ｓｉ）基板３３の一面に、圧電薄膜３４として、ＺｎＯなどを成膜した基板等の多層膜基板３９−１等を使用することができる。
【００１７】
櫛歯型電極３２と櫛歯型電極３８は同じ構造であるから、櫛歯型電極３２についてだけ説明すると、この櫛歯型電極３２は、基板３９（基板３９−１の場合も同じ）の表面に、アルミニウムやチタン等の導体金属を蒸着あるいはスパッタリング等により薄膜状に形成した上で、後述するように、例えば、フォトリソグラフィ等により、櫛歯状、あるいは、すだれ状となるように形成されている。後述する製造工程では、アルミニウムの導電層を形成するようにしている。
【００１８】
具体的には、櫛歯型電極３２は、それぞれ複数の電極指３５が所定のピッチで並設されて長手方向の各端部がバスバー３６で短絡するように形成されている。即ち、２つの櫛形状の櫛歯型電極３２，３２の各櫛歯部分が、所定距離隔てて互い違いに入り込むように形成されている。この櫛歯型電極は、電気的に接続されている外部端子（後述）を介して電気信号と弾性表面波（ＳＡＷ）との間の変換を行う機能を有する。
図１に示すように、櫛歯型電極３２，３２のバスバー３６，３６はその導電パターンが基板の角隅の方向に引き回されて、電極端子３７，３７と接続されている。
【００１９】
さらに、図２に示すように、基板３９の表面側（能動面側）には、各櫛歯型電極３２（電極指３５やバスバー３６などの導電パターン全体）を覆うように、絶縁膜４１が形成されている。絶縁膜４１は、例えば、一酸化シリコン（ＳｉＯ）や二酸化シリコン（ＳｉＯ２）、窒化シリコン、酸化チタン、酸化タンタル、酸化アルミニウム、酸化ジルコニウム、酸化ストロンチウム、酸化亜鉛、酸化タングステン、酸化クロム、タンタル酸カリウム、タンタル酸リチウム、ニオブ酸カリウム、ポリイミド、リンガラス、パリレンなどで形成することができる。
この絶縁膜４１を形成することにより、櫛歯型電極３２，３８が保護されるとともに、各電極指などの隣接する導電パターンが短絡を防止することができる。
【００２０】
このような構成において、電気信号が、例えば、図１において、一対の櫛歯型電極３２，３２側の電極端子３７，３７に入力されると、圧電効果により弾性表面波に変換される。この弾性表面波は、矢印Ｔ方向、すなわち、櫛歯型電極の電極指の長手方向に対して直交方向に伝搬され、他方の対の櫛歯型電極３８，３８に入力される。このとき、基板３９の材質、電極の厚みや電極の幅等で決定される伝搬速度と、櫛歯型電極の電極指の電極周期ｄ0 に等しい波長を持つ弾性表面波が、最も強く励振される。この弾性表面波は、共振周波数付近の周波数（動作周波数）の電気信号に変換されて櫛歯型電極３８，３８から電極端子３７，３７を介して出力されるようになっている。
【００２１】
弾性表面波素子３１は以上のように構成されており、次に、その製造方法の実施形態を説明する。
（弾性表面波素子の製造方法の実施形態）
図４は、弾性表面波素子３１の製造方法に関する実施形態について、製造工程の概略を順次示した工程図である。これらの工程図は図１のＡ−Ａ線に沿った概略断面を基本とし、理解の便宜のため、各櫛歯型電極３２，３８の各電極指３５と、その両側に位置する電極端子３７，３７の部分を含むように図示されている。
【００２２】
（電極形成工程）
この実施形態では、図２（ａ）の構造のものを製造する方法について説明する。
図４（ａ）において、所定の圧電材料で形成された圧電ウエハ（製品単位の基板３９が切断される前の材料で、複数の基板３９を切り出せる大きさのものであり、製品単位の大きさの範囲だけ図示したもの）５１について、先ず、マグネトロンスパッタ法もしくは蒸着により、アルミニウム（Ａｌ）またはアルミニウム合金を圧電基板である圧電ウエハ５１の全面に成膜する。成膜の膜厚は、例えば、２００ｎｍ（ナノメートル）とする。
【００２３】
次いで、図４（ｂ）に示すように、櫛歯型電極３２，３８の各電極指やバスバーとなる部分および電極端子３７，３７となる部分にレジストパターン５３を形成する。
続いて、図４（ｃ）、図４（ｄ）に段階的に示すように、露光・現像することによって、フォトリソグラフィの手法を用いて、レジストによりマスキングされていない箇所をエッチングプロセスにより除去し、櫛歯型電極３２，３８を構成する電極指３５や、電極端子３７を作るためのアルミパターンを形成する。パターンの線幅、およびスペースはともに５μｍである。
【００２４】
（絶縁膜形成工程）
次に、図５（ｅ）に示すように、上記レジストパターンを除去した後で、圧電ウエハ５１の能動面となる側に、各電極指などを覆うようにして、絶縁膜５４を設ける。
具体的には、この実施形態では、ＲＦマグネトロンスパッタ法を用いて、酸化シリコンによる絶縁膜５４を、例えば、膜厚１０００ｎｍにて成膜する。
続いて、図５（ｆ）に示すように、絶縁膜５４に関して、例えば、リアクティブイオンエッティング法（以下、「ＲＩＥ法」という）により、エッチングガスとして四フッ化炭素ガスを用いて、電極端子３７を形成すべき箇所だけ、エッチングにより除去する。
【００２５】
次に、図５（ｇ）に示すように、マグネトロンスパッタ法もしくは蒸着により、アルミニウム（Ａｌ）またはアルミニウム合金５５を、５００ｎｍの膜厚で成膜する。
さらに、図５（ｈ）に示すように、このアルミ層５５を、電極端子３７を形成すべき箇所だけ残すようにして、ＲＩＥ法により除去する。このようにして、図１のように電極端子３７を絶縁膜から露出させる。
【００２６】
（温度特性調整工程）
次いで、弾性表面波素子の製造工程の最後に、個々の素子の温度特性を調整する温度特性の調整工程を行う。
これに先行して、内部温度を可変できるチャンバー内などにワークを収容し、図示しないセミオートプローバーなどを用いて、例えば、４０度ないし８０度（「摂氏」、以下、温度表示は全て「摂氏」）の範囲で発振周波数を測定する。この測定における温度と周波数の関係を記録し、求める温度特性との間のズレ量を測定する。
【００２７】
次に、例えば、図３に示すような装置を用いて、光を照射することにより、絶縁膜を加熱して、温度特性を修正する。
本実施形態では、温度特性の修正に用いる光として、加熱用光ビームを用いることができ、例えば、ハロゲン光やレーザ光を用いることができる。この例では、特にレーザ光を用いている。
すなわち、図３に示すように、レーザ光照射手段６０から照射されたレーザ光ＬＢを対物レンズなどの光集束手段６２により、絶縁膜４１の所定範囲に照射することにより、温度特性の調整を行う。この場合の所定範囲は、図１のＢで示すように、基板の弾性波が発生する領域として、少なくとも櫛歯型電極３２，３８が形成された範囲の領域である。
【００２８】
ここで、使用される加熱用光ビームやレーザ光は、絶縁膜４１に熱エネルギーを加えて、状態変化を生じさせ、基板３９の残留応力を低下させることができるとともに、基板３９の材料などを損なうことがないようにする必要がある。このため、本実施形態は、レーザ光照射手段６０として、ＹＡＧレーザが照射される。このレーザ光照射手段６０には、駆動手段６１が接続され、この駆動手段６１により、レーザ光照射手段６０から照射されるレーザ光ＬＢの出力が可変され、及び／または照射時間が可変されるようになっている。また、レーザ光ＬＢが入射される光集束手段としての対物レンズ６２は、例えば矢印方向に移動されることで、出射されるレーザ光ＬＢ１のスポット径が調整され、図１の領域Ｂをカバーするように調整されるようになっている。また、弾性表面波素子３１の電極端子３７，３７には、上述したセミオートプローバーなどの測定手段６３が接続され、弾性表面波素子３１の周波数を測定することができるようになっている。
【００２９】
ここで、図６は、レーザ光ＬＢ１の照射時間を一定として、レーザパワー横軸に示すように変化させた場合における縦軸に示す応力（規格化σ／σ０）の値を示している。
レーザ照射時間を、例えば４５０ｍｓｅｃ（ミリ秒）に設定した場合には、レーザパワーの大きさに応じて、応力の低下が見られ、特に５０Ｗ（ワット）程度で、応力はほぼ０となっていて、それ以上レーザパワーを増加させても意味がないことがわかる。したがって、レーザパワーは、５０Ｗ以下に設定することが省エネルギーの上では好ましい。
また、レーザパワーについて、低いパワーから徐々に増大させて５０Ｗの範囲で、必要により、周波数を測定しながら加工することで、出力に対応した応力値となる。
これにより、図７に示すように、弾性表面波素子３１について、Ａに示すような調整前の周波数−温度特性が、例えば、Ｂに示すような温度特性に変更されることで、例えば、気温２０度付近での使用に適した弾性表面波素子３１を得ることができる。また、このことから、レーザパワーの選択により、任意の温度環境に適した温度特性の弾性表面波素子３１を得ることができる。
【００３０】
以上説明したように、本実施形態によれば、図１および図２の弾性表面波素子３１の絶縁膜４１について、櫛歯型電極が形成されているＡ領域の範囲で、レーザ光を照射することにより、残留応力を低減もしくは解消して、前記基板の歪み状態を変化させることができる。これにより、無接触な工程を用いて、弾性表面波素子自体に新たな構造を加えたり、実装側に特別な構造を設けることなく、その基板３９の表面における弾性表面波の伝搬状態を変化させて、温度特性を調整することができる。
かくして、弾性表面波素子の用途や使用環境、個別の製品の性能差などに応じて、簡単に温度特性を変更することができる。
【００３１】
本発明は上述の実施形態に限定されない。実施形態の各構成はこれらを適宜省略したり、図示しない他の構成と組み合わせることができる。
また、上述の実施形態では、二対の櫛歯型電極を伴う弾性表面波素子について説明したが、櫛歯型電極は一対のものでもよく、また、反射器を伴う構成としてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００３２】
【図１】本発明の弾性表面波素子の実施形態を示す概略平面図。
【図２】図１のＡ−Ａ線概略断面図。
【図３】温度特性の調整に用いる加工装置の概略構成図。
【図４】図１の弾性表面波素子の製造方法の実施形態を示す工程図。
【図５】図１の弾性表面波素子の製造方法の実施形態を示す工程図。
【図６】レーザ光のパワーと基板の残留応力の関係を示すグラフ。
【図７】温度特性が調整される様子を示すグラフ。
【図８】弾性表面波素子の温度特性を説明するための図。
【図９】弾性表面波素子の温度特性を説明するための図。
【符号の説明】
【００３３】
３１・・・弾性表面波素子、３２，３８・・・櫛歯型電極、３７・・・電極端子、４１・・・絶縁膜。
【図１】
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【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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