(57)【要約】  【課題】  圧電基板の焦電効果による微細電極の静電破壊がなく、かつ周波数特性の劣化が発生しない弾性表面波素子およびその製造方法を提供すること。  【解決手段】  タンタル酸リチウム単結晶またはニオブ酸リチウム単結晶からなり、酸素含有量が化学量論比組成より少ない非焦電性の圧電基板１上に、ＩＤＴ電極３を形成してなる弾性表面波素子であって、圧電基板１の酸素含有量が周囲より多い表面の一領域（酸化層２）上にＩＤＴ電極３を形成し、かつＩＤＴ電極３の電極指の間の圧電基板１の表面（４）の酸素含有量がＩＤＴ電極３の電極指の下の領域より多いことを特徴とする弾性表面波素子とする。圧電性を劣化させることなく、焦電効果によって発生する静電気によるＩＤＴ電極３の破壊を防止しつつ、所望のフィルタ特性を得ることができる。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
タンタル酸リチウム単結晶またはニオブ酸リチウム単結晶からなり、酸素含有量が化学量論比組成より少ない非焦電性の圧電基板上に、ＩＤＴ電極を形成してなる弾性表面波素子であって、前記ＩＤＴ電極は前記圧電基板の酸素含有量が周囲より多い表面の一領域上に形成されており、かつ該ＩＤＴ電極の電極指の間の前記圧電基板の表面の酸素含有量が前記ＩＤＴ電極の前記電極指の下の領域より多いことを特徴とする弾性表面波素子。
【請求項２】
タンタル酸リチウム単結晶またはニオブ酸リチウム単結晶からなり、酸素含有量が化学量論比組成より少ない非焦電性の圧電基板上に、ＩＤＴ電極を形成してなる弾性表面波素子であって、前記ＩＤＴ電極の電極指の間の前記圧電基板の表面の酸素含有量が前記ＩＤＴ電極の前記電極指の下の領域より多いことを特徴とする弾性表面波素子。
【請求項３】
前記圧電基板上に弾性表面波を発生させるＩＤＴ電極および反射器から成る弾性表面波共振子が複数形成されているとともに、前記弾性表面波共振子に接続される引出し電極が形成されており、前記圧電基板のうち、前記ＩＤＴ電極の電極指間の領域と前記反射器のグレーティング電極間の領域に、それぞれ溝部が形成されていることを特徴とする請求項１または請求項２記載の弾性表面波素子。
【請求項４】
タンタル酸リチウム単結晶またはニオブ酸リチウム単結晶からなり、１×１０-12Ω-1・ｃｍ-1乃至１×１０-10Ω-1・ｃｍ-1の高導電率を有する圧電基板上に、前記ＩＤＴ電極が形成されて成ることを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれかに記載の弾性表面波素子。
【請求項５】
前記圧電基板は、帯電電圧が１ｋＶ未満であることを特徴とする請求項１乃至請求項４のいずれかに記載の弾性表面波素子。
【請求項６】
前記圧電基板は、帯電電圧が０．７ｋＶ未満であることを特徴とする請求項５記載の弾性表面波素子。
【請求項７】
前記圧電基板は、遷移金属元素を微量含んでいることを特徴とする請求項１乃至請求項６のいずれかに記載の弾性表面波素子。
【請求項８】
前記圧電基板は、前記遷移金属元素として鉄を２〜３質量％含んでいることを特徴とする請求項７記載の弾性表面波素子。
【請求項９】
タンタル酸リチウム単結晶またはニオブ酸リチウム単結晶からなり、かつ酸素含有量が化学量論比組成より少ない非焦電性の圧電基板の表面を酸化する工程と、次に、前記圧電基板の酸化表面にＩＤＴ電極を形成する工程と、次に、前記圧電基板の前記ＩＤＴ電極が形成されている表面の一領域を除く酸化表面を除去する工程と前記圧電基板の前記ＩＤＴ電極の電極指の間の酸化表面をさらに酸化する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１０】
タンタル酸リチウム単結晶またはニオブ酸リチウム単結晶からなり、かつ酸素含有量が化学量論比組成より少ない非焦電性の圧電基板の表面を酸化する工程と、次に、前記圧電基板の酸化表面にＩＤＴ電極を形成する工程と、次に、前記圧電基板の前記ＩＤＴ電極が形成されている表面の一領域を除く酸化表面を除去する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１１】
請求項１乃至請求項８のいずれかに記載の弾性表面波素子を有する、受信回路および送信回路の少なくとも一方を備えたことを特徴とする通信装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、携帯電話等の移動体通信機器に用いられる弾性表面波フィルタ等の弾性表面波素子に関し、圧電基板上にＩＤＴ（Inter Digital Transducer）電極を形成した弾性表面波素子に関する。
【背景技術】
【０００２】
圧電基板上にＳＡＷ（Surface Acoustic Wave）デバイス（弾性表面波素子）を製造する場合における問題点は、製造処理中にこの圧電基板は、製造処理の各工程の結果として急激な温度変化にさらされると、圧電基板において分極が起こり、電荷が分離するようになることである。個々のＳＡＷデバイスを形成する圧電基板の一方主面側の金属化領域は、圧電基板の他方主面側の全電荷に関連する電圧になる傾向がある。しかし、圧電基板の抵抗率が高いので蓄積される電荷は迅速に漏れ去ることができなくて、従ってこのＳＡＷデバイスの互いに隣接する金属化領域の間に電位差が生じ、特に隣接する金属化領域の間隔が狭いところで電荷がアーク放電により中和されるようになる。また、蓄積された電荷により金属化領域の間に生ずる電界は、アーク発生が生じなくても圧電基板を機械的に損傷するようになる。電子顕微鏡を用いた検査によれば、電界により金属化領域の縁部で圧電基板のひび割れおよび破壊を生じ、アーク放電の発生により金属化領域を、またおそらくは圧電基板を損傷することが確認されている。このような損傷は音波または弾性表面波の遮断を望ましくない状態で変えることとなり、ＳＡＷデバイスの故障または性能低下を招くようになる。
【０００３】
さらに、このように製造工程において急激な熱履歴がかかる場合には、発生する焦電気により圧電基板のウエハが製造装置のステージや搬送治具等に吸着することがある。また、圧電基板にストレスが発生して、そりやクラックが発生することがある。また、発生する焦電気により、圧電基板の表面にゴミが付着することがある。
【０００４】
近年、電波を利用する電子機器のフィルタ，遅延線，発振器等の構成素子として多くの弾性表面波素子が用いられている。特に、小型・軽量であり、かつフィルタとしての急峻遮断性能が高い弾性表面波フィルタは、移動体通信分野において、特に携帯端末装置のＲＦ段のフィルタとして多用されるようになってきており、低損失であり、かつ通過帯域外の遮断特性として高い減衰特性と広い帯域幅とを有するものが要求されている。
【０００５】
携帯電話等のＲＦ段に用いる弾性表面波フィルタに使用されるＩＤＴ電極形成用の圧電基板には、タンタル酸リチウム（ＬｉＴａＯ３）やニオブ酸リチウム（ＬｉＮｂＯ３）等の単結晶が一般的に用いられている。これらの単結晶材料は四ホウ酸リチウム（Ｌｉ２Ｂ４Ｏ７）単結晶や水晶基板等に比べて電気機械結合係数が大きいので、広帯域で高い減衰特性を得ることができる。
【０００６】
ところが、一般に使用されているタンタル酸リチウムやニオブ酸リチウムの単結晶基板は、前述したように温度変化によって基板表面に静電荷が発生する、いわゆる焦電効果と呼ばれる性質を持っている。このため、製造工程中で使用されるこれらの単結晶からなる圧電基板のウエハに温度変化を与えると、ウエハ上に作製されたＩＤＴ電極等の微細電極が容易に静電気で放電破壊してしまうという不具合が発生することが多かった。
【０００７】
そこで、従来はこのような放電破壊防止のために、様々なプロセス上の工夫が提案されてきた。
【０００８】
＜従来の技術１＞
例えば、圧電基板上の全ての導体パターンが同電位になるように、弾性表面波素子の接地電極とＩＤＴ電極の入出力電極とをダイシングラインに接続する構造が提案されている（例えば、特許文献１を参照。）。
【０００９】
＜従来の技術２＞
また、浮き電極（他の導体部分と導通しない電極）となる電極パターンの全てをグランド（ground：接地）電極に対して高抵抗パターンを用いて接続することで、周波数特性は劣化させずに焦電効果によって発生した静電気をグランドに逃がすことが行なわれている。
【００１０】
具体的な例としては、図13にその弾性表面波素子の電極構造を平面図で示すように、不純物をドープしたシリコン（Ｓｉ）パターンによって形成された高抵抗薄膜による高抵抗パターン９を浮き電極である電極パターンの全てに接続して、静電気をグランド電極に逃がしている（例えば、特許文献２を参照。）。なお、図13において、８は弾性表面波共振子を構成するＩＤＴ電極および反射器を示す。
【００１１】
また別の例として、図14に同様にその弾性表面波素子の電極構造を平面図で示すように、高抵抗パターン10として、１μｍ程度の線幅の細かく折れ曲がったパターン（メアンダ（meander）ライン）を用いているものもある（例えば、特許文献３を参照。）。
【００１２】
＜従来の技術３＞
最近、ニオブ酸リチウム単結晶を還元ガスを含む雰囲気中で加熱することによって、バルク導電率を増大させる方法が提案されている。これによれば、還元ガスにより酸素イオンがニオブ酸リチウム材料の表面から抜けて、過剰の電子が残されてバルク導電率が増大する。バルク導電率が増大することにより、弾性表面波素子の製造工程における電荷の蓄積が防止されるというものである（例えば、特許文献４を参照。）。
【特許文献１】特開平３−293808号公報
【特許文献２】特開2000−183680号公報
【特許文献３】特開平10−200363号公報
【特許文献４】特開2004−35396号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１３】
しかしながら、＜従来の技術１＞のような弾性表面波素子の場合は、ＩＤＴ電極の入出力電極と接地電極とがダイシングラインに短絡されているため、工程において特性検査をすることができず、各工程における周波数特性を把握することも、周波数特性を調整することもできなかった。また、携帯端末装置で使用される周波数帯の高周波化に伴い、弾性表面波素子を構成する共振子のＩＤＴ電極の線幅は、原理的に使用する周波数に反比例して細くなっている。従来、800ＭＨｚ帯では弾性表面波共振子の電極線幅が約１μｍ程度であったのに対して、1.9ＧＨｚ帯では約0.5μｍとより一層細くなる。そのため、電極指の間隔もより一層狭くなり、上記の方法では、完全に製造工程における温度勾配に起因するＩＤＴ電極の放電破壊を防止することが難しかった。
【００１４】
また、＜従来の技術２＞のような弾性表面波素子の製造方法では、電極パターン形成の工程が多くなり、製造が煩雑となるという問題があった。例えば、図13に示すようなＳｉからなる高抵抗パターン９を用いて静電気を逃がす弾性表面波素子では、図12にフローチャートで示すような工程が必要となる。
【００１５】
まず、例えばタンタル酸リチウム単結晶からなる圧電基板を純水により洗浄した後に（ステップＪ１）、この圧電基板の全面にＡｌ電極を形成する（ステップＪ２）。その後、フォトレジストをＡｌ電極の所定領域に塗布形成した後に（ステップＪ３）、露光する（ステップＪ４）。次に、有機溶剤により現像処理を施した後に（ステップＪ５）、ＲＩＥ（反応性イオンエッチング）によりステップＪ２で形成したＡｌ電極に対してエッチングを施してＩＤＴ電極とする（ステップＪ６）。
【００１６】
次に、圧電基板の裏面に発生した電荷を中和させるために裏面電極を形成して（ステップＪ７）、ＩＤＴ電極の上に保護膜を形成する（ステップＪ８）。次に、フォトレジストをステップＪ８で形成した保護膜に塗布形成して（ステップＪ９）、Ｓｉ成膜のための領域に対して四角状の窓を形成してステップＪ４と同様にして露光を行なう（ステップＪ10）。次に、ステップＪ５と同様な現像処理を行なう（ステップＪ11）。次に、ステップＪ８で形成した保護膜をエッチングして（ステップＪ12）、窓を形成した箇所にＳｉをスパッタリング法により成膜する（ステップＪ13）。次に、リフトオフ法により、余分なＳｉを除去する（ステップＪ14）。そして、上記ステップＪ９〜Ｊ12の工程を繰り返し行なう（ステップＪ15〜Ｊ18）。
【００１７】
次に、パッケージとの接続用の導体の厚膜を形成して（ステップＪ19）、ステップＪ14と同様なリフトオフを行なう（ステップＪ20）。そして、ウエハ上でＩＤＴ電極の電気特性を確認するためのプローブ検査を実施する（ステップＪ21）。
【００１８】
このように、Ｓｉパターンを形成するための工程としてステップＪ９〜Ｊ14等が必要となり、製造が煩雑となってしまい、弾性表面波素子の完成までに多くの時間を要するものとなる。
【００１９】
また、図14に示す弾性表面波素子では、高抵抗パターン10についてメアンダラインの線幅を細くすることで電気抵抗を高めており（数ＭΩとされる。）、同様に焦電効果による電極破壊を防止していた。なお、高抵抗配線とする理由は、高周波領域での特性変化を伴わずに静電気のみ取り除くことができるからである。
【００２０】
しかし、この場合でも、ウエハプロセス（基板洗浄からプローブ検査までの一連のプロセス）が終了した後、ダイシング工程にてメアンダラインの高抵抗パターン10を切断するまでの間に、ウエハプローブ検査によってウエハ上の電極パターンの良品・不良品の選別が必要であるのに対して、このウエハプローブ検査工程では、高抵抗パターン10を接続してあると通常は周波数特性に歪みが発生するので、高抵抗パターン10だけを別に除去する工程が必要となり、やはり工程数が増えることとなる。
【００２１】
このように、従来の技術２の弾性表面波素子の作製工程でも、焦電効果による微細電極の静電破壊を防止するためには、工程数の増加が避けられなかった。
【００２２】
また、＜従来の技術３＞において、弾性表面波素子の製造工程における電荷の蓄積を防止する目的の圧電基板の還元処理で、圧電基板の表面における酸素イオンが抜けすぎて圧電基板の導電率を下げすぎた場合には、圧電基板の表面の組成が大きく変動してしまってＳＡＷ速度が変動することがある。その結果、圧電基板の圧電特性が劣化してしまい、弾性表面波の伝搬特性に影響が生じるため、弾性表面波素子の挿入損失や通過帯域幅等の周波数特性が劣化することがあり、所望の特性が得られないことがあった。
【００２３】
本発明は上述のような従来の技術における問題点を解決するために提案されたものであり、その目的は、圧電基板の焦電効果による微細電極の静電破壊がなく、かつ弾性表面波素子の挿入損失や通過帯域幅等の周波数特性が劣化することがなく、しかも、簡単に製造が行なえる弾性表面波素子およ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】
【００２４】
本発明の弾性表面波素子は、１）タンタル酸リチウム単結晶またはニオブ酸リチウム単結晶からなり、酸素含有量が化学量論比組成より少ない非焦電性の圧電基板上に、ＩＤＴ電極を形成してなる弾性表面波素子であって、前記ＩＤＴ電極は前記圧電基板の酸素含有量が周囲より多い表面の一領域上に形成されており、かつこのＩＤＴ電極の電極指の間の前記圧電基板の表面の酸素含有量が前記ＩＤＴ電極の前記電極指の下の領域より多いことを特徴とするものである。
【００２５】
ここで、非焦電性の圧電基板とは、図15に示すように、帯電電圧が１ｋＶ未満の圧電基板をいう。図15は、0.5μｍＬ／Ｓ（線幅とスペース（間隔）がともに0.5μｍ）の条件で作製したＩＤＴ電極に発生するスパークの発生率を測定した結果を示した線図であり、帯電電圧とスパークの発生率との関係について示している。図15において、横軸は温度（単位：℃）を、縦軸は焦電効果によって発生する静電気による圧電基板の帯電電圧（単位：ｋＶ）を表し、黒丸および特性曲線はスパークの発生する帯電電圧の温度特性を示している。図15に示すように、非焦電性の圧電基板によれば、圧電基板の帯電電圧が１ｋＶ未満では、スパークの発生がほとんど起こらない（0.7ｋＶ未満ではスパークの発生は皆無となる。）。これは現在の主流である0.5μｍＬ／Ｓの電極線幅のＳＡＷフィルタの場合の結果であり、これ以下の電極線幅のＳＡＷフィルタではスパークの発生する下限電圧はより下がるものと思われる。したがって、非焦電性の圧電基板として好適なものは、帯電電圧が0.7ｋＶ未満のものであるといえる。
【００２６】
また、本発明の弾性表面波素子は、２）タンタル酸リチウム単結晶またはニオブ酸リチウム単結晶からなり、酸素含有量が化学量論比組成より少ない非焦電性の圧電基板上に、ＩＤＴ電極を形成してなる弾性表面波素子であって、前記ＩＤＴ電極の電極指の間の前記圧電基板の表面の酸素含有量が前記ＩＤＴ電極の前記電極指の下の領域より多いことを特徴とするものである。
【００２７】
また、本発明の弾性表面波素子は、３）上記１）または上記２）の構成の弾性表面波素子において、前記圧電基板上に弾性表面波を発生させるＩＤＴ電極および反射器から成る弾性表面波共振子が複数形成されているとともに、前記弾性表面波共振子に接続される引出し電極が形成されており、前記圧電基板のうち、前記ＩＤＴ電極の電極指間の領域と前記反射器のグレーティング電極間の領域に、それぞれ溝部が形成されていることを特徴とするものである。
【００２８】
また、本発明の弾性表面波素子は、４）上記１）乃至上記３）のいずれかの構成の弾性表面波素子において、タンタル酸リチウム単結晶またはニオブ酸リチウム単結晶からなり、１×１０-12Ω-1・ｃｍ-1乃至１×１０-10Ω-1・ｃｍ-1の高導電率を有する圧電基板上に、前記ＩＤＴ電極が形成されて成ることを特徴とするものである。
【００２９】
また、本発明の弾性表面波素子は、５）上記１）乃至上記４）のいずれかの構成の弾性表面波素子において、前記圧電基板は、帯電電圧が１ｋＶ未満であることを特徴とするものである。
【００３０】
また、本発明の弾性表面波素子は、６）上記５）の構成の弾性表面波素子において、前記圧電基板は、帯電電圧が０．７ｋＶ未満であることを特徴とするものである。
【００３１】
また、本発明の弾性表面波素子は、７）上記１）乃至上記６）のいずれかの構成の弾性表面波素子において、前記圧電基板は、遷移金属元素を微量含んでいることを特徴とする請求項１または請求項２記載の弾性表面波素子。
【００３２】
また、本発明の弾性表面波素子は、８）上記７）の構成の弾性表面波素子において、前記圧電基板は、前記遷移金属元素として鉄を２〜３質量％含んでいることを特徴とするものである。
【００３３】
また、本発明の弾性表面波素子の製造方法は、９）タンタル酸リチウム単結晶またはニオブ酸リチウム単結晶からなり、かつ酸素含有量が化学量論比組成より少ない非焦電性の圧電基板の表面を酸化する工程と、次に、前記圧電基板の酸化表面にＩＤＴ電極を形成する工程と、次に、前記圧電基板の前記ＩＤＴ電極が形成されている表面の一領域を除く酸化表面を除去する工程と前記圧電基板の前記ＩＤＴ電極の電極指の間の酸化表面をさらに酸化する工程とを含むことを特徴とするものである。
【００３４】
また、本発明の弾性表面波素子の製造方法は、１０）タンタル酸リチウム単結晶またはニオブ酸リチウム単結晶からなり、かつ酸素含有量が化学量論比組成より少ない非焦電性の圧電基板の表面を酸化する工程と、次に、圧電基板の酸化表面にＩＤＴ電極を形成する工程と、次に、前記圧電基板の前記ＩＤＴ電極が形成されている表面の一領域を除く酸化表面を除去する工程とを含むことを特徴とするものである。
【００３５】
また、本発明の通信装置は、１１）上記１）乃至上記８）の構成のいずれかの弾性表面波素子を有する、受信回路および送信回路の少なくとも一方を備えたことを特徴とするものである。
【発明の効果】
【００３６】
本発明の上記１）の弾性表面波素子によれば、タンタル酸リチウム単結晶またはニオブ酸リチウム単結晶からなり、酸素含有量が化学量論比組成より少ない非焦電性の圧電基板上に、ＩＤＴ電極を形成してなる弾性表面波素子であって、ＩＤＴ電極は非焦電性の圧電基板の酸素含有量が周囲より多い表面の一領域上に形成されており、かつこのＩＤＴ電極の電極指の間の圧電基板の表面の酸素含有量がＩＤＴ電極の電極指の下の領域より多いことから、圧電性を劣化させることなく、ＩＤＴ電極間の圧電基板の表面の導電率を従来の焦電性の圧電基板よりも高く保った状態にできるので、温度変化に起因する圧電基板の自発分極による電荷の不均一性が改善されるとともに、発生した電荷がＩＤＴ電極間の圧電基板の表面を移動することにより、ＩＤＴ電極間の電位差が瞬時に緩和され、電荷がＩＤＴ電極自体に蓄積されることが抑制されるため、焦電効果によって発生する静電気によるＩＤＴ電極の破壊を防止することができる。このため、従来の技術のようにＩＤＴ電極の静電破壊防止のための構成を作製する工程が不要となるので、製造が簡便となる。また、圧電基板であるウエハが静電気で帯電することがないため、ウエハのステージや治具等への吸着がなく、ウエハの良品／不良品を判別するための工程等において、ハンドリング性が格段に向上する。さらに、ＩＤＴ電極の電極指の間の圧電基板の表面の酸素含有量がＩＤＴ電極の電極指の下の領域より多いことから、非焦電性の圧電基板の表面において弾性表面波の励振および伝搬に影響する箇所の酸素含有量を多くして回復させることにより、圧電基板の圧電性を劣化させることなく、ＩＤＴ電極の放電破壊を防止しつつ、弾性表面波素子の挿入損失や通過帯域幅等の特性を良好に保つことが可能となる。
【００３７】
また、本発明の上記２）の弾性表面波素子によれば、タンタル酸リチウム単結晶またはニオブ酸リチウム単結晶からなり、酸素含有量が化学量論比組成より少ない非焦電性の圧電基板上に、ＩＤＴ電極を形成してなる弾性表面波素子であって、ＩＤＴ電極の電極指の間の圧電基板の表面の酸素含有量がＩＤＴ電極の電極指の下の領域より多いことから、圧電性を劣化させることなく、ＩＤＴ電極間の圧電基板の表面の導電率を従来の焦電性の圧電基板よりも高く保った状態にできるので、温度変化に起因する圧電基板の自発分極による電荷の不均一性が改善されるとともに、発生した電荷がＩＤＴ電極間の圧電基板の表面を移動することにより、ＩＤＴ電極間の電位差が瞬時に緩和され、電荷がＩＤＴ電極自体に蓄積されることが抑制されるため、１）の弾性表面波素子と同様に、焦電効果に起因する電荷の放電によるＩＤＴ電極の破壊を防止することができる。
【００３８】
また、本発明の上記３）の弾性表面波素子によれば、上記１）または上記２）の構成において、圧電基板のうち、ＩＤＴ電極の電極指間の領域と反射器のグレーティング電極間の領域に、それぞれ溝部が形成されていることにより、圧電基板をドライエッチング等してＡｒイオンまたはＯ２イオンにより圧電基板表面をボンバードし、圧電基板表面に溝部を形成することにより、圧電基板表面の酸素含有量を制御することができる。その結果、１）の弾性表面波素子と同様に、焦電効果に起因する電荷の放電によるＩＤＴ電極の破壊を防止することができるとともに、圧電基板に形成された溝部により弾性表面波がバルク波にモード変換されるのを抑制することができ、弾性表面波素子の挿入損失の特性を良好に保つことが可能となる。
【００３９】
また、本発明の上記４）の弾性表面波素子によれば、上記１）乃至上記３）のいずれかの構成において、タンタル酸リチウム単結晶またはニオブ酸リチウム単結晶からなり、１×10−１２Ω−１・ｃｍ−１乃至１×10−１０Ω−１・ｃｍ−１の高導電率を有する圧電基板上に、ＩＤＴ電極が形成されて成ることにより、従来の酸素含有量が化学量論比組成にある圧電基板よりも圧電基板の導電率が高くなるため、製造工程における温度変化に起因するＩＤＴ電極の放電破壊を防止できるとともに、導電率が高すぎて圧電基板の圧電性が劣化することがなく、弾性表面波の伝搬損失を低減することが可能となるので、弾性表面波素子の挿入損失や通過帯域幅等の特性を良好に保つことが可能となる。そのため、弾性表面波素子の所望の周波数特性を得ることができ、製造における良品率も向上させることが可能となる。
【００４０】
また、本発明の上記５）の弾性表面波素子によれば、上記１）乃至上記４）のいずれかの構成において、圧電基板は、帯電電圧が１ｋＶ未満であることにより、ＩＤＴ電極の電極指におけるスパークの発生を防止することが可能となる。
【００４１】
また、本発明の上記６）の弾性表面波素子によれば、上記５）の構成の弾性表面波素子において、圧電基板は、帯電電圧が０．７ｋＶ未満であることにより、ＩＤＴ電極の電極指におけるスパークの発生をさらに防止できる。これは現在の主流である0.5μｍＬ／Ｓの電極線幅のＳＡＷフィルタの場合、特にこれ以下の電極線幅のＳＡＷフィルタでは電極線幅が狭くなるほど、耐焦電性がさらに要求されるが、帯電電圧が０．７ｋＶ未満にすることにより電極指間のスパークの発生をさらに良好に防止することができる。
【００４２】
また、本発明の上記７）の弾性表面波素子によれば、圧電基板の結晶全体にわたりほぼ均一に遷移金属元素を分布させることにより、還元処理した圧電基板の場合と同様に導電率を高めることができる。この遷移金属元素の均一分布のためには、例えば結晶育成時の原料粉末中に微量添加するというような方法を用いればよい。また、さらに、１）と同様に、ＩＤＴ電極の電極指の間の圧電基板の表面の酸素含有量がＩＤＴ電極の電極指の下の領域より多いことから、非焦電性の圧電基板の表面において弾性表面波の励振に影響する箇所の酸素含有量を多くしたことにより、圧電基板の圧電性を劣化させることなく、ＩＤＴ電極の放電破壊を防止しつつ、弾性表面波素子の挿入損失や通過帯域幅等の特性を良好に保つことが可能となる。
【００４３】
また、本発明の上記８）の弾性表面波素子によれば、前記圧電基板は、前記遷移金属元素として鉄を２〜３質量％含んでいることにより、７）と同様に還元処理した圧電基板の場合と同様に導電率を高めることができる。また、挿入損失の大きさは添加される遷移金属元素の質量に依存し、より重い元素では弾性表面波の伝搬損失がより多くなり挿入損失の増加を伴うからである。また、遷移金属元素として鉄を添加することにより、その他の元素に比べて導電率が高く、電子の移動度が大きいため圧電基板の分極が緩和されやすくなり、挿入損失の劣化を抑制することができる。
【００４４】
また、本発明の上記９）の弾性表面波素子の製造方法によれば、タンタル酸リチウム単結晶またはニオブ酸リチウム単結晶からなり、かつ酸素含有量が化学量論比組成より少ない非焦電性の圧電基板の表面を酸化する工程と、次に、圧電基板の酸化表面にＩＤＴ電極を形成する工程と、次に、圧電基板のＩＤＴ電極が形成されている表面の一領域を除く酸化表面を除去する工程と圧電基板のＩＤＴ電極の電極指の間の酸化表面をさらに酸化する工程とを含むことにより、非焦電性の圧電基板の表面に予め酸化された、ＩＤＴ電極を形成するための領域を作った上で、弾性表面波の励振に影響する箇所であるＩＤＴ電極の電極指の間にさらに酸化されて酸素含有量が多くなった領域を作ることが可能となる。また、圧電基板のＩＤＴ電極が形成されている表面の一領域を除く酸化表面を除去する工程によって、例えばドライエッチングを使用して行なう場合に、ＩＤＴ電極を構成する櫛歯状電極部分ではドライエッチングのマイクロローディング効果によって微細電極部分でのエッチングレートが遅いという性質があることと相まって、圧電基板のＩＤＴ電極が形成されている表面の一領域では還元処理された基板部分もしくは遷移金属元素の添加された基板部分が露出せずに酸化層が残ることとなる。このため、弾性表面波の伝搬損失が低減され、ＩＤＴ電極が形成された領域に酸化層のない場合に比べると低損失な弾性表面波素子および弾性表面波素子を実現できる。さらに、製造工程における温度変化によるＩＤＴ電極の放電破壊を防止することが可能となる。
【００４５】
ここで、通常のタンタル酸リチウムまたはニオブ酸リチウムの単結晶からなる圧電基板のウエハを還元処理することにより、酸素含有量が化学量論比組成より少ない非焦電性の圧電基板、すなわち焦電効果が消えた圧電基板を作製できるメカニズムについて説明する。例えば、通常のタンタル酸リチウム単結晶からなる圧電基板は、表面に自発分極による電荷が発生するが、この原因は主に酸素分子によるものと考えられる。このため、例えば圧電基板に対して水素雰囲気中でアニール（加熱処理）を行なう等によって圧電基板の表面を酸素欠損にすることで、圧電基板の自発分極の量を低減することができる。このアニールを長時間行なうことにより、圧電基板のウエハの厚み方向の全てにわたって均一に自発分極の量を低減できる。これにより、焦電効果に起因する温度変化によるスパークの発生を皆無にすることができる。
【００４６】
また、同様に、電極成膜前に圧電基板に対して酸素雰囲気中でアニールを行なう、すなわち、短時間で圧電基板のごく表面（例えば、深さ数μｍ程度）の酸素欠損領域に対して酸素を補うことが好ましい。この理由は、ＩＤＴ電極の形成領域に酸素を供給してやることにより、ＩＤＴ電極を形成した際に圧電基板の結晶格子の歪みが低減することとなり、挿入損失の増大を極力防止することができるからである。
【００４７】
また、本発明の上記10）の弾性表面波素子の製造方法によれば、タンタル酸リチウム単結晶またはニオブ酸リチウム単結晶からなり、かつ酸素含有量が化学量論比組成より少ない非焦電性の圧電基板の表面を酸化する工程と、次に、圧電基板の酸化表面にＩＤＴ電極を形成する工程と、次に、前記圧電基板の前記ＩＤＴ電極が形成されている表面の一領域を除く酸化表面を除去する工程とを含むことにより、９）の製造方法と同様に、ＩＤＴ電極の放電破壊を防止しつつ、弾性表面波素子の挿入損失や通過帯域幅の劣化が生じることがない。さらに、９）の製造方法に比べて最後の酸化する工程を省略しているので、製造工程を簡略にすることができる。
【００４８】
そして、本発明の上記11）の通信装置によれば、上記１）乃至上記８）の構成のいずれかの弾性表面波素子を有する、受信回路および送信回路の少なくとも一方を備えたことから、弾性表面波素子の所望のフィルタ特性を信頼性高く得ることのできるものとなるので、通信装置としての感度が格段に良好なものとなり、通信装置の信頼性を高く保つことができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００４９】
以下、本発明の弾性表面波素子の実施の形態の例について模式的に示した図面を参照しつつ詳細に説明する。
【００５０】
図１に本発明の弾性表面波素子のＩＤＴ電極が圧電基板上に形成されている箇所の要部断面構造を断面図で示す。図１において、１は圧電基板であり、チョクラルスキー法により育成された通常のタンタル酸リチウム単結晶やニオブ酸リチウム単結晶の圧電基板を還元処理して、酸素含有量が化学量論比組成より少ない非焦電性の圧電基板（ウエハ）１とすることができる。この酸素含有量は、例えばタンタル酸リチウムを化学式ＬｉＴａＯ３−ｘとしニオブ酸リチウムを化学式ＬｉＮｂＯ３−ｘとしたときに、０＜ｘ＜0.3である。
【００５１】
この圧電基板１の表面に、高温・酸素雰囲気の条件によるアニールによって酸化して酸素が多い酸化層２を形成し、次いで、この酸化層２の上に、薄膜形成方法とフォトリソグラフィ工程とを用いて、例えば、Ａｌ−Ｃｕ系合金からなる微細電極であるＩＤＴ電極３を形成する。このとき、ＩＤＴ電極３が形成されている領域（ＩＤＴ電極形成部である圧電基板１の表面の一領域）と、それ以外の領域とでは、ＩＤＴ電極３をエッチングする面積の相違から、マイクロローディング効果（ＩＤＴ電極３の電極指の太さによってエッチングレートが異なる。つまり細い電極指ほどエッチングしにくい。）により、酸化層２の除去率に違いが現れる。次に、高温・酸素雰囲気の条件下でアニール処理をすることにより、圧電基板１の表面におけるＩＤＴ電極３の電極指の間の領域にさらに酸素含有量が多い領域４が形成される。
【００５２】
これにより、図１に示すように、ＩＤＴ電極３が形成されている領域では酸化層２が残ったままとなり、それ以外の領域では酸化層２が除去される。焦電効果による静電気の発生はこの酸化層２の除去と関係があり、ＩＤＴ電極２が形成されている領域の酸化層２の残部は焦電効果を緩和することはなく、一定量の静電気を発生させるが、この残部では結晶格子の歪みが少ないため、酸素欠損による弾性表面波の損失を防ぐことができる。また、ＩＤＴ電極３が形成されている領域以外の、マイクロローディング効果の起こらない領域では、ドライエッチングにより表面の酸化層２（厚さ数百Å）を十分に除去することができ、焦電効果による静電気の発生を良好に抑えることができる。なお、この領域での弾性表面波の損失は弾性表面波素子の特性には影響しないので問題はない。
【００５３】
このとき、酸素濃度，アニール温度，アニール処理時間を制御することにより、圧電基板１の酸化層２における導電率を高くしすぎず、１×10−１２Ω−１・ｃｍ−１〜１×10−１０Ω−１・ｃｍ−１の範囲に制御することが充分可能である。
【００５４】
ここで、本発明の弾性表面波素子において、圧電基板に、タンタル酸リチウム単結晶またはニオブ酸リチウム単結晶からなり、導電率が１×10−１２Ω−１・ｃｍ−１〜１×10−１０Ω−１・ｃｍ−１の範囲のものが好適である理由を説明する。
【００５５】
図９に、圧電基板がタンタル酸リチウム単結晶からなり、同じ工程で作製した、圧電基板の導電率が１×10−１１Ω−１・ｃｍ−１の本発明の弾性表面波素子と、圧電基板の導電率が１×10−８Ω−１・ｃｍ−１の参考例の弾性表面波素子との通過帯域付近の伝送特性を表す挿入損失の周波数依存性を線図で示す。図９において、横軸は周波数（単位：ＭＨｚ）を、縦軸は挿入損失（単位：ｄＢ）を表し、圧電基板の導電率が低い本発明の弾性表面波素子の伝送特性を実線で、圧電基板の導電率が高い参考例の弾性表面波素子の伝送特性を破線で示している。図９に示す結果から明らかなように、実線で示した圧電基板の導電率が低い本発明の弾性表面波素子と比べて、破線で示した導電率が高い参考例の弾性表面波素子においては、通過帯域における伝送特性の急峻度が劣化しており、特に高域側の肩特性が劣化している。そのため、参考例の弾性表面波素子では、通過帯域幅が狭くなり、挿入損失も劣化している。
【００５６】
これは、圧電基板の表面の酸素含有量を少なくすることにより圧電基板の導電率を高くすると、圧電基板の表面に電荷が貯まりにくくなり、その結果、圧電基板のtanδが大きくなって、Ｑ値（共振の鋭さを表す量）が低くなる傾向になるため、通過帯域幅が狭くなり、挿入損失が劣化する傾向があることを示している。
【００５７】
ここで、圧電基板の導電率と弾性表面波素子の通過帯域幅および挿入損失との関係を、それぞれ図10および図11に示す。一般に、ＰＣＳ（Personal communication service）方式の通信に用いる場合では、周波数温度特性の変化や特性バラツキ等を考慮すると、通過帯域幅は72ＭＨｚ以上であることが望ましい。また、挿入損失の値は3.1ｄＢ以下とすることが望ましい。図10に弾性表面波素子の通過帯域幅の、圧電基板の導電率依存性を線図で示す。図10において、横軸は圧電基板の導電率σ（単位：Ω−１・ｃｍ−１）を、縦軸は通過帯域幅（単位：ＭＨｚ）を表し、黒四角および特性曲線は通過帯域幅の導電率依存性の結果を示している。また、図11に弾性表面波素子の挿入損失の、圧電基板の導電率依存性を同様の線図で示す。図11において、横軸は圧電基板の導電率σ（単位：Ω−１・ｃｍ−１）を、縦軸は挿入損失（単位：ｄＢ）を表し、黒四角および特性曲線は挿入損失の導電率依存性の結果を示している。
【００５８】
図10に示す結果から明らかなように、通過帯域幅が72ＭＨｚ以上である範囲は、圧電基板の導電率が１×10−１０Ω−１・ｃｍ−１以下であり、好ましくは圧電基板の導電率が１×10−１２Ω−１・ｃｍ−１〜１×10−１０Ω−１・ｃｍ−１の範囲である。また、図11から明らかなように、挿入損失を極端に劣化させない範囲は、圧電基板の導電率が１×10−１０Ω−１・ｃｍ−１以下であり、さらに好ましくは挿入損失が3.1ｄＢ以下である範囲は、１×10−１２Ω−１・ｃｍ−１〜１×10−１０Ω−１・ｃｍ−１の範囲である。すなわち、圧電基板の導電率を１×10−１２Ω−１・ｃｍ−１〜１×10−１０Ω−１・ｃｍ−１の範囲とすることが好ましく、それによって圧電基板のtanδが小さくなり、Ｑ値が高くなり、ＰＣＳ方式の通信に必要な72ＭＨｚ以上の十分な通過帯域幅を持ち、また挿入損失をＰＣＳ方式に必要な3.1ｄＢ以下に十分に低減できる弾性表面波フィルタが得られる弾性表面波素子となることが分かる。
【００５９】
図２は、図１の弾性表面波素子を形成する前の、すなわち、ＩＤＴ電極３を形成する前の圧電基板１の表面に酸化層２が形成されている様子を示す圧電基板１の断面図である。この圧電基板１は非焦電性であるので、上述したように、その帯電電圧は１ｋＶ未満（より好ましくは0.7ｋＶ未満）のものである。
【００６０】
また、図３は本発明の弾性表面波素子における圧電基板の他の例を示した要部断面図であり、ＩＤＴ電極３を形成する前の、およびエッチングでＩＤＴ電極３の周囲を除去する前の様子を示す要部断面図であって、遷移金属元素を添加した圧電基板１’の表面に酸化層２’を形成した様子を示す要部断面図である。この遷移金属元素（特に、鉄（Ｆｅ））は、結晶育成段階から原料に微量（数質量％）だけ混入させることによって圧電基板１’に添加するが、このように圧電基板１’の結晶全体にわたりほぼ均一に遷移金属元素を分布させることにより、還元処理した圧電基板１の場合と同様に導電率を高める効果がある。この遷移金属元素の均一分布のためには、例えば結晶育成時の原料粉末中に微量添加するというような方法を用いればよい。
【００６１】
なお、添加量の最適値は添加する遷移金属元素の種類により異なり、例えば遷移金属元素としてＦｅ元素を選択した場合には、それをタンタル酸リチウム単結晶またはニオブ酸リチウム単結晶に１質量％程度添加するのが望ましい。なぜなら、挿入損失の大きさは添加される遷移金属元素の質量に依存し、より重い元素では弾性表面波の伝搬損失がより多くなり挿入損失の増加を伴うからである。なお、添加元素として遷移金属元素を用いる理由は、その他の元素に比べて導電率が高く、電子の移動が大きいため圧電基板１の分極が緩和されやすいからである。
【００６２】
また、図４は本発明の弾性表面波素子の実施の形態の他の例を示す要部断面図である。図１に示す弾性表面波素子と比較すると、最初の酸化処理を省略したものであり、酸化層２がなく、ＩＤＴ電極３をマスクとして圧電基板１の表面のＩＤＴ電極３の電極指の間に酸素含有量が多い領域４が形成されている。
【００６３】
このような本発明の弾性表面波素子の例によれば、酸素含有量が化学量論比組成より少ない非焦電性の圧電基板上に、ＩＤＴ電極を形成してなる弾性表面波素子であって、ＩＤＴ電極の電極指の間の圧電基板の表面の酸素含有量がＩＤＴ電極の電極指の下の領域より多いことから、圧電性を劣化させることなく、ＩＤＴ電極間の圧電基板の表面の導電率を従来の焦電性の圧電基板よりも高く保った状態にできるので、温度変化に起因する圧電基板の自発分極による電荷の不均一性が改善されるとともに、発生した電荷がＩＤＴ電極間の圧電基板の表面を移動することにより、ＩＤＴ電極間の電位差が瞬時に緩和され、電荷がＩＤＴ電極自体に蓄積されることが抑制されるので、焦電効果に起因する電荷の放電によるＩＤＴ電極の破壊を防止することができる。
【００６４】
また、図５は本発明の弾性表面波素子の実施の形態の他の例を示す要部断面図である。図１に示す弾性表面波素子と比較すると、圧電基板１の表面のＩＤＴ電極３の電極指の間の酸素含有量が多い領域４において、ドライエッチング等によってＡｒイオンまたはＯ２イオンにより圧電基板１表面がボンバードされて、圧電基板１表面に溝部が形成される。これにより、圧電基板１表面の酸素含有量を制御することができ、上記１）の弾性表面波素子と同様に、焦電効果に起因する電荷の放電によるＩＤＴ電極３の破壊を防止することができるとともに、圧電基板１に形成された溝部により弾性表面波がバルク波にモード変換されるのを抑制することができ、弾性表面波素子の挿入損失の特性を良好に保つことが可能となる。
【００６５】
次に、本発明の弾性表面波素子の製造方法の実施の形態の例について図６に示す製造工程を示すフローチャートを用いて以下に説明する。なお、ここでは図１の弾性表面波素子の製造工程を例にとり説明する。
【００６６】
図６に示すように、まず、タンタル酸リチウム単結晶からなる圧電基板であるウエハを有機溶剤によって洗浄し、続いてスピンドライヤーを用いて乾燥する（ステップＳ１）。次に、酸素アニール炉中で短時間、このウエハをアニールして、酸素含有量が化学量論比組成より少ない非焦電性の圧電基板の表面の一領域（ＩＤＴ電極を形成するために必要な領域の表層部分）を酸化して酸化層を形成する（ステップＳ２）。
【００６７】
次に、スパッタ装置によりこのウエハ上にＡｌ−Ｃｕ合金を成膜する（ステップＳ３）。次に、このＡｌ−Ｃｕ合金上にスピンコーターにてフォトレジストを均一膜厚にコーティングする（ステップＳ４）。次に、縮小投影露光機にてレチクルを透過した紫外線をウエハ上のフォトレジストの表面に露光してレチクルのパターンを焼き付ける（ステップＳ５）。次に、露光後のウエハ上に現像液を滴下し、数秒間静止した後振り切ることにより現像して所望のパターンを表出させる（ステップＳ６）。次に、反応性ガスにてウエハの表面にＲＩＥ装置によるプラズマ処理を施すことで、フォトレジストに覆われていない部分のＡｌ−Ｃｕ合金のみをエッチング除去してＡｌ−Ｃｕ電極を形成するとともに、圧電基板のＩＤＴ電極が形成されている表面の一領域を除く酸化表面をエッチング除去する（ステップＳ７）。
【００６８】
次に、ウエハの裏面の全面にＡｌ−Ｃｕ導体層をスパッタリングにて成膜する（ステップＳ８）。次に、再度酸素アニール炉中で短時間、このウエハをアニール処理して、酸素含有量が化学量論比組成より少ない非焦電性の圧電基板の表面におけるＩＤＴ電極の電極指の間の領域を再度酸化する（ステップＳ９）。これにより、圧電基板表面の酸素欠損領域に対して酸素を補うことができ、圧電基板表面における圧電性を劣化させることがなく、弾性表面波の伝搬損失が低減され、ＩＤＴ電極が形成された領域に酸化層のない場合に比べると低損失な弾性表面波素子を実現できる。さらに、ＩＤＴ電極間の圧電基板の表面の導電率を従来の焦電性の圧電基板よりも高く保った状態にできるので、製造工程における温度変化に起因する圧電基板の自発分極による電荷の不均一性が改善されるとともに、発生した電荷がＩＤＴ電極間の圧電基板の表面を移動することにより、ＩＤＴ電極間の電位差が瞬時に緩和され、電荷がＩＤＴ電極自体に蓄積されることが抑制されるため、焦電効果によって発生する静電気によるＩＤＴ電極の破壊を防止することができる。また、このとき、ウエハの裏面には全面にＡｌ−Ｃｕ導体層が形成されているので、ウエハが焦電性を有していても、帯電電圧が高くなってＡｌ−Ｃｕ電極が破壊されることはない。
【００６９】
次に、ＣＶＤ装置によって、ウエハの表面のＡｌ−Ｃｕ電極の表面に保護膜（ＳｉＯ２膜）を成膜する（ステップＳ10）。次に、保護膜の窓開けのために、スピンコーターにてフォトレジストを均一膜厚にコーティングする（ステップＳ11）。次に、保護膜の窓開けのために、縮小投影露光機にてレチクルを透過した紫外線をウエハ表面に露光してレチクルのパターンを焼き付ける（ステップＳ12）。次に、露光後のウエハ上に現像液を滴下し、数秒間静止した後、この現像液を振り切ることにより、所望のパターンを表出させる（ステップＳ13）。次に、ＲＩＥ装置にてフォトレジストのパターンから表出した不要なＳｉＯ２保護膜をエッチング除去する（ステップＳ14）。次に、ＳｉＯ２保護膜を除去した部分にパッケージとの接続用の導体の厚膜を成膜する（ステップＳ15）。次に、フォトレジストの剥離液中にこのウエハを浸漬することで、フォトレジストとともに不要な厚膜を除去する（ステップＳ16）。次に、完成したＳＡＷデバイス上にＲＦ用プローブを立てて、特性選別検査を行なう（ステップＳ17）。
【００７０】
このように、本発明の弾性表面波素子の製造工程は、ステップＳ２の圧電基板（ウエハ）のアニール工程は必要であるが、図12に示した従来の製造工程のステップＪ９〜Ｊ14の焦電対策に必要な工程を省略でき、きわめて簡便に弾性表面波装置を製造することができる。
【００７１】
そして、上記のように製造したウエハレベルの多数個の弾性表面波素子をダイシング工程によって個々の弾性表面素子に分離することにより、本発明の弾性表面波素子を得る。これにより得られた本発明の弾性表面波素子は、例えば図８にその電極構造の例を平面図で示すように、圧電基板302上に配設された複数の電極指を有するＩＤＴ電極304は、互いに対向させて噛み合わせた一対の櫛歯状電極からなり、この一対の櫛歯状電極に電界を印加し弾性表面波を生じさせるものである。ＩＤＴ電極304の一方の櫛歯状電極に接続された入力端子315から電気信号を入力することにより、励振された弾性表面波がＩＤＴ電極304の両側に配置されたＩＤＴ電極303，305に伝搬される。また、ＩＤＴ電極303，305のそれぞれを構成する一方の櫛歯状電極からＩＤＴ電極306，309を通じて出力端子316，317へ電気信号が出力される。なお、図中310，311，312，313は、それぞれ反射器電極である。このように、電極パターンを２段縦続接続させたいわゆる縦結合共振器型弾性表面波フィルタの弾性表面波素子とすることができる。また、本発明の弾性表面波素子は、縦結合共振器型弾性表面波フィルタに限定されるものではなく、例えばラダー型弾性表面波フィルタ等にも適用できることは言うまでもない。
【００７２】
かくして、本発明の弾性表面波装置の製造方法によれば、タンタル酸リチウム単結晶またはニオブ酸リチウム単結晶からなり、かつ酸素含有量が化学量論比組成より少ない非焦電性の圧電基板の表面を酸化する工程と、次に、圧電基板の酸化表面にＩＤＴ電極を形成する工程と、次に、圧電基板のＩＤＴ電極が形成されている表面の一領域を除く酸化表面を除去する工程と圧電基板のＩＤＴ電極の電極指の間の酸化表面をさらに酸化する工程とを含むことから、非焦電性の圧電基板の表面に予め酸化された、ＩＤＴ電極を形成するための領域を作った上で、弾性表面波の励振に影響する箇所であるＩＤＴ電極の電極指の間にさらに酸化されて酸素含有量が多くなった領域を作ることが可能となるので、従来の焦電性の圧電基板を用いる場合に比べて、良好な圧電性を確保しつつ焦電効果によって発生する静電気によるＩＤＴ電極の破壊を防止することができる。このため、従来のようなＩＤＴ電極の静電破壊防止のための構成を作製する工程が不要となるので、製造が簡便となる。また、圧電基板であるウエハが静電気で帯電することがないため、ウエハのステージや治具等への吸着がなく、ウエハの良品／不良品を判別するためのプローブ検査工程等においてハンドリング性が格段に向上する。さらに、圧電基板の表面を酸化する工程および圧電基板のＩＤＴ電極の電極指の間の酸化表面をさらに酸化する工程において酸素濃度，アニール温度，アニール処理時間を制御することにより、圧電基板の表面の導電率が高くなりすぎることがないように制御することが可能となり、圧電基板の圧電性を劣化させることなく、結果としてフィルタの挿入損失や通過帯域幅が劣化しない弾性表面波素子を提供することができる。
【００７３】
また、ＩＤＴ電極を構成する櫛歯状電極部分では、例えばエッチングのマイクロローディング効果によって微細電極部分でのエッチングレートが遅いという性質から、還元処理された基板部分もしくは遷移金属元素の添加された基板部分が露出せず、圧電基板の表面に酸化層が残る（ステップＳ７）。このため、弾性表面波の伝搬損失の劣化が低減され、酸化層のない場合にくらべると低損失な弾性表面波素子を実現できる。
【００７４】
なお、以上の本発明の弾性表面波素子の製造方法の実施の形態の例では、圧電基板（ウエハ）の表面の少なくとも一領域を酸化した後でＩＤＴ電極を形成する製造工程について説明したが、上述した実施の形態の例に限定されるものではなく、例えば、先に圧電基板の表面を酸化して、その次に周囲だけエッチングにより除去して残った酸化層の領域にＩＤＴ電極を形成してもよいし、また、先にＩＤＴ電極を作製した後にそのＩＤＴ電極の形成部分のみを酸化するか、その周囲を還元処理してもよく、本発明の要旨を逸脱しない範囲で適宜変更することができる。
【００７５】
また、本発明の弾性表面波素子の製造方法の実施の形態の他の例を図７に図６と同様のフローチャートで示す。この例によれば、タンタル酸リチウム単結晶またはニオブ酸リチウム単結晶からなり、かつこの圧電基板のＩＤＴ電極の電極指の間の表面を酸化する工程（ステップＳ２）と酸素含有量が化学量論比組成より少ない非焦電性の圧電基板にＩＤＴ電極を形成する工程（ステップＳ３〜Ｓ７）と、圧電基板のＩＤＴ電極が形成されている表面の一領域を除く酸化表面を除去する工程（ステップＳ７）とを含むことにより、図６に示した例と同様に、ＩＤＴ電極の放電破壊を防止しつつ、弾性表面波素子の挿入損失や通過帯域幅の劣化が生じることがない。さらに、最後のアニール工程（図６に示すステップＳ９）を省略しているので、製造工程を簡略することができる。
【００７６】
そして、本発明の通信装置によれば、以上のような本発明の弾性表面波素子を有する、受信回路および送信回路の少なくとも１つを備えていることにより、弾性表面波素子の所望のフィルタ特性を信頼性高く得ることのできるものとなるので、通信装置としての感度が格段に良好なものとなり、通信装置の信頼性を高く保つことができる。
【００７７】
本発明の通信装置において、本発明の弾性表面波素子は、例えば通信装置の受信回路または送信回路に含まれる送信用または受信用バンドパスフィルタとして用いられる。例えば、送信回路から出力された送信信号をミキサでキャリア周波数にのせて、不要信号を送信用ＩＤＴ電極により構成される送信用バンドパスフィルタで減衰させ、その後、パワーアンプで送信信号を増幅して、デュプレクサを通してアンテナより送信することができる送信回路を備えた通信装置や、受信信号をアンテナで受信し、デュプレクサを通った受信信号をローノイズアンプで増幅し、その後、受信用ＩＤＴ電極により構成される受信用バンドパスフィルタで不要信号を減衰して、ミキサでキャリア周波数から信号を分離し、この信号を取り出す受信回路へ伝送するような受信回路を備えた通信装置に適用可能であり、これら受信回路または送信回路に本発明の弾性表面波素子を備えていることによって、感度が向上した優れた通信装置を提供することができる。
【００７８】
なお、本発明の通信装置において本発明の弾性表面波素子による効果を十分に発揮させるには、本発明の弾性表面波素子を受信回路と送信回路との両方に備えていることが好ましく、これによって受信信号および送信信号の不要な信号をともに十分低減することができ、通信品質を向上させることが可能となり、受信用フィルタおよび送信用フィルタを小型のフィルタとすることができるため、小型で高品質な通信装置とすることができる。
【実施例】
【００７９】
次に、本発明の弾性表面波素子をより具体化した実施例について説明する。まず、圧電基板となる36°Ｙカットのタンタル酸リチウム単結晶のウエハを還元処理するために、水素アニール炉にて300℃で10時間以上アニール処理を施した。水素流量は80ｓｃｃｍ，ガス圧は7.5×10−３Ｔｏｒｒとした。この条件で処理したウエハは、ウエハの厚み方向の全てにわたってほぼ均一に還元処理された。次に、このウエハ上に、Ａｌ（98質量％）−Ｃｕ（２質量％）合金からなる電極層をＤＣスパッタ装置にて成膜した。次に、酸素アニール炉にて、水素アニールと同様の条件で10分間アニールし、ウエハの表面に200〜300Åの厚みの酸化層を形成した。
【００８０】
次に、フォトレジストを約0.5μｍの厚みにウエハ上にスピンコートし、縮小投影露光装置（ステッパー）により、所望の部分に露光を行なった。次に、現像装置にて不要部分のフォトレジストをアルカリ系現像液で溶解させ、所望のレジストパターンを表出させた。レジストパターンの最小線幅は約0.5μｍとした。
【００８１】
次に、ＲＩＥ（Reactive Ion Etching）装置により、電極の露出した部分のドライエッチングを行ない、電極のパターンニングを行ないウエハの表面の一領域にＩＤＴ電極を形成した。この際、ＩＤＴ電極の微細電極部分はマイクロローディング効果によって反応ガスの交換が起こりにくくエッチングが進みにくい。このため、微細電極部分以外の電極部分は、相対的にエッチングが進み過剰にエッチングされるため、ウエハ表面の酸化層が削られた。次に、先に示した条件と同様の条件で10分間、酸素雰囲気中でアニール処理し、ウエハの表面にさらに酸化層を形成した。
【００８２】
次に、ＳｉＯ２保護膜をＣＶＤ（Chemical Vapor Deposition）装置にてこのウエハ上に成膜し、その後、再度フォトリソグラフィによってＳｉＯ２保護膜に電極パッド部のパターニングを行ない、ＲＩＥ装置によってバンプによるボンディング用の電極パッド部における不要ＳｉＯ２膜のエッチングを行なった。続いて、この上部からＡｌ等の厚膜（厚み１μｍ以上）をスパッタリング法により形成し、その後、不要部分をレジスト剥離液によってフォトレジストとともに溶解・剥離した。
【００８３】
最後に、ウエハプローブ検査によって良品／不良品の検査を行なってウエハ工程を終了した。なお、この本発明の弾性表面波素子となるウエハを使用することで、ウエハが黒色を呈するものであるため、工程中の製造装置において（例えば、ウエハプローバ（ウエハがあるかどうかの認識をするもの）のプリアライメントにおいて）、従来の圧電基板が透明基板であったためウエハ認識率がほぼ０％であったのを、ほぼ100％まで向上することができた。なお、従来の透明基板である圧電基板を使用する際は、ウエハ認識のために特別な調整が必要だった。
【００８４】
次に、この圧電基板上にＡｕバンプをバンプボンダーによって形成した。その後、この圧電基板をダイシング線に沿って切断し、弾性表面波素子ごとに分割した。そして、ダイシングによって個片になった弾性表面波素子をダイマウント装置にてピックアップし、約150℃の温度でＳＭＤ（表面実装型）パッケージ内に接着・固定した。
【００８５】
この後、リッドをこのＳＭＤパッケージにかぶせ、封止機にて溶接封止して、弾性表面波装置を完成させた。この際、従来のタンタル酸リチウム単結晶基板を用いた弾性表面波素子であれば、約150℃の急激な温度変化をかけたことにより放電破壊を起こし、９割程も不良となっていた。しかし、本発明の弾性表面波素子となる圧電基板を使用することで、放電破壊による不良は皆無となった。
【００８６】
なお、本実施例では、図８に示す電極構造の本発明の弾性表面波素子を用いて、縦結合共振器型弾性表面波フィルタを作製した。また、比較のために、従来の圧電基板を用いて従来の製造方法にて縦結合共振器型弾性表面波フィルタの比較例についても作製した。これら縦結合共振器型弾性表面波フィルタの電極構造は、図13に示したように弾性表面波素子上の全ての浮き電極をＳｉ等の高抵抗パターン９でグランド電極に接続するといったものであり、この高抵抗パターン９を形成するために７つの余分な工程が必要となる。既に説明したように、図11にこの高抵抗Ｓｉパターン９を形成するための製造工程のフローチャートを示す。ここで、高抵抗Ｓｉパターン９は、ホウ素（Ｂ）を微量添加したスパッタリングターゲットを用い、ＲＦスパッタリングにて形成した。なお、Ｂを添加したＳｉの抵抗値は、40×40μｍ、膜厚5000Åのパッドで８〜13ＭΩとなった。
【００８７】
次に、この本実施例の弾性表面波フィルタについて特性測定を行なった。ここでは、０ｄＢｍの信号を入力し、周波数780ＭＨｚ〜960ＭＨｚ，測定ポイントを800ポイントの条件にて測定した。サンプル数は30個であり、測定機器はアジレント・テクノロジー社製マルチポート・ネットワークアナライザＥ5071Ａである。
【００８８】
これら本発明の圧電基板を還元処理して得られた弾性表面波素子の実施例と従来構造の比較例とについての導電率と通過帯域幅との関係を調べたところ、本発明の実施例によれば、比較例の従来構造のものと比べて、１×10−１２Ω−１・ｃｍ−１〜１×10−１０Ω−１・ｃｍ−１の範囲の高導電率を有する圧電基板であることによって、1.1ｄＢの大きさで本発明の弾性表面波素子により通過帯域幅特性が改善していることが確認できた。
【００８９】
同様に、これら圧電基板を還元処理して得られた本発明の弾性表面波素子の実施例と従来構造の比較例とについての導電率と最小挿入損失との関係を調べたところ、本発明の実施例によれば、比較例の従来構造のものと比べて、１×10−１２Ω−１・ｃｍ−１〜１×10−１０Ω−１・ｃｍ−１の範囲の高導電率を有する圧電基板であることによって、0.05ｄＢの大きさで本発明の弾性表面波素子により最小挿入損失特性が改善していることが確認できた。
【００９０】
本発明の弾性表面波共振子が形成された弾性表面波素子によれば、焦電効果による圧電基板上の帯電量を低減することができる。図16は図15に示す線図と同様に比較例のＬｉＴａＯ３単結晶の基板を用いた場合の温度変化による表面帯電量の変化の実験値を示す線図であるが、これによれば、温度上昇とともに徐々に帯電電圧が上昇し、120℃を超えると−３ｋＶ以上の値となり、微細電極を容易に破壊するに足る電圧となっている。これに対して、図15に示す本発明における還元処理されたタンタル酸リチウム単結晶の圧電基板の場合は、帯電電圧は最大でも−0.5ｋＶにも満たないものであった。
【００９１】
なお、遷移金属元素としてＦｅを２〜３質量％添加したタンタル酸リチウム単結晶の圧電基板の場合も同様な結果が得られた。
【００９２】
以上のように、本実施例においても、本発明によれば、焦電効果による帯電を防止し、電極破壊を生じさせない信頼性に優れた弾性表面波素子を提供することが確認できた。
【図面の簡単な説明】
【００９３】
【図１】本発明の弾性表面波素子の実施の形態の一例を示す要部断面図である。
【図２】本発明の弾性表面波素子における圧電基板の表面に酸化層を形成した様子を示す要部断面図である。
【図３】本発明の弾性表面波素子における遷移金属元素を添加した圧電基板の表面に酸化層を形成した様子を示す要部断面図である。
【図４】本発明の弾性表面波素子の実施の形態の他の例を示す要部断面図である。
【図５】本発明の弾性表面波素子の実施の形態の他の例を示す要部断面図である。
【図６】本発明の弾性表面波素子の製造方法の工程の例を説明するフローチャートである。
【図７】本発明の弾性表面波素子の製造方法の工程の他の例を説明するフローチャートである。
【図８】本発明の弾性表面波素子の電極構造の一例を説明する平面図である。
【図９】弾性表面波素子の通過帯域幅特性を示す特性図である。
【図１０】弾性表面波素子の通過帯域およびその近傍における挿入損失の周波数特性を示す線図である。
【図１１】弾性表面波素子の最小挿入損失特性を示す特性図である。
【図１２】従来の弾性表面波素子の製造工程を説明するフローチャートである。
【図１３】従来の弾性表面波素子の電極構造の一例を説明する平面図である。
【図１４】従来の弾性表面波素子の電極構造の他の例を説明する平面図である。
【図１５】還元処理をしたタンタル酸リチウム単結晶基板の温度変化による帯電電圧変化を示す線図である。
【図１６】還元処理をしていないタンタル酸リチウム単結晶基板の温度変化による帯電電圧変化を示す線図である。
【符号の説明】
【００９４】
１，１’：圧電基板（ウエハ）
２，２’：酸化層
３：ＩＤＴ電極
４：酸素含有量が多い領域
８：弾性表面波共振子
【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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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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